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關(guān)鍵詞：光通信、光無(wú)源器件、封裝、耦合、卓立漢光產(chǎn)品
摘 要：本文光無(wú)源器件的分類(lèi)、封裝類(lèi)型、結構和電性能做出簡(jiǎn)要介紹，并對對光無(wú)源器件生產(chǎn)過(guò)程中，卓立漢光可提供的工裝方案、設備改進(jìn)等方面做說(shuō)明。
引 子：
2013 年8 月19 日國務(wù)院發(fā)布《“寬帶中國”戰略及實(shí)施方案》，其中提到“加大對關(guān)鍵設備核心芯片、光電子器件、操作系統等產(chǎn)品研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的支持力度。”
“寬帶中國戰略的實(shí)施，有利于促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，特別是光通信產(chǎn)業(yè)（包括光傳輸、光接入、光配套設備、光纖光纜制造及光器件制造等）的快速發(fā)展，有利于推動(dòng)新一代光傳送網(wǎng)、下一代接入網(wǎng)技術(shù)的應用和發(fā)展，有利于催生新一代的光電子集成器件、模塊及芯片的出現及應用。寬帶中國戰略的實(shí)施，將帶動(dòng)一個(gè)從網(wǎng)絡(luò )設備制造商、電信運營(yíng)商、應用服務(wù)提供商到終端制造商的超過(guò)萬(wàn)億元的龐大市場(chǎng)。
光傳輸與交換、光接入和光器件是光通信產(chǎn)業(yè)中市場(chǎng)容量 大的部分，而光器件產(chǎn)業(yè)又是近年發(fā)展勢頭 為迅猛的領(lǐng)域。光器件是光纖通信系統的基礎與核心，同時(shí)也是發(fā)展的關(guān)鍵，是光纖通信領(lǐng)域中具有前瞻性、先導性和探索性的戰略必爭高技術(shù)，也 能夠代表一個(gè)國家在光纖通信技術(shù)領(lǐng)域的水平和能力。數據顯示：我國光纖通信技術(shù)和產(chǎn)品設備已經(jīng)處于世界水平，擁有世界 大 完整的光通信產(chǎn)業(yè)鏈，我國也成為世界上光通信器件產(chǎn)品輸出大國。
隨著(zhù)通信光電子器件研究的高投入和迅速發(fā)展，國內有關(guān)單位的、領(lǐng)導和科研人員對該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展越來(lái)越重視，特別是在國家各類(lèi)科研項目和產(chǎn)業(yè)化項目的大力支持下，我國通信光電子器件技術(shù)的進(jìn)步較快，一些實(shí)用化器件已逐步進(jìn)入商用化階段，有力地支持了國產(chǎn)光通信設備的研制和發(fā)展，初具規模的光電子器件產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成，并實(shí)現了高速發(fā)展。
光通信器件分為光有源器件和光無(wú)源器件，本文就光無(wú)源器件的分類(lèi)、封裝類(lèi)型、結構和電性能做出簡(jiǎn)要介紹，并對對光無(wú)源器件生產(chǎn)過(guò)程中，卓立漢光可提供的工裝方案、設備改進(jìn)等方面做說(shuō)明。
1 光無(wú)源器件的分類(lèi)
光無(wú)源器件是一種不必借助外部的任何光或電的能量，由自身能夠完成某種光學(xué)功能的光學(xué)元器件，其工作原理遵守幾何光學(xué)理論和物理光學(xué)理論，各項技術(shù)指標、各種計算公式和各種測試方法與纖維光學(xué)和集成光學(xué)息息相關(guān)。光無(wú)源器件根據不同的制作工藝可分為纖維光學(xué)無(wú)源器件和集成光學(xué)無(wú)源器件；光無(wú)源器件按其具備的不同功能可分為：光纖準直器、連接器、光耦合器、光衰減器、光隔離器、光波分復用器、偏振光合波器、光開(kāi)關(guān)、光環(huán)行器等。
1.1 光纖準直器件
光纖準直器 （collimator） 由尾纖與自聚焦透鏡定位而成。它可以將光纖內的傳輸光轉變成準直光（平行光），或將外界平行（近似平行）光耦合至單模光纖內。
圖1.1 光纖準直器的封裝外形圖
1.2 光纖連接器
光纖連接器，是光纖與光纖之間進(jìn)行可拆卸（活動(dòng)）連接的器件，它把光纖的兩個(gè)端面精密對接起來(lái)，以使發(fā)射光纖輸出的光能量能 大限度地耦合到接收光纖中去，并使由于其介入光鏈路而對系統造成的影響減到 小，這是光纖連接器的基本要求。在一定程度上，光纖連接器影響了光傳輸系統的可靠性和各項性能。
圖1.2 光纖連接器的對接原理圖
光纖連接器應用廣泛，品種繁多。按傳輸媒介的不同可分為常見(jiàn)的硅基光纖的單模和多模連接器，還有其它如以塑料光纖連接器對接原理膠等為傳輸媒介的光纖連接器；按連接頭結構形式可分為：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等等各種形式；按光纖端面形狀分有FC、PC（包括SPC或UPC）和APC；按光纖芯數劃分還有單芯和多芯（如MT-RJ）之分。在實(shí)際應用過(guò)程中，我們一般按照光纖連接器結構的不同來(lái)加以區分。常用的三種接頭結構形式的連接器如下圖所示。
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| 圖1.3 ST型光纖連接器 | 圖1.4 FC型光纖連接器 |
 圖1.5 LC型光纖連接器 |
1.3 光耦合器
光耦合器是重要的光無(wú)源器件，可使傳輸中的光信號在特殊結構的耦合區域發(fā)生耦合，然后進(jìn)行再分配。從功能上可分為光功率分配耦合器和光波長(cháng)分配耦合器。常見(jiàn)為平面波導型光功率分配器。
圖1.6 PLC光分路器封裝外形圖
1.4 光衰減器
光衰減器是重要的光學(xué)無(wú)源器件，常用于在系統中吸收或反射掉光功率余量，評估系統的損耗及各類(lèi)測試中。光衰減器可以根據用戶(hù)的要求將光信號進(jìn)行預期的衰減，類(lèi)型很多。大概可分為位移型光衰減器、直接鍍膜型光衰減器、衰減片型、液晶型光衰減器。
圖1.7 MATT系列光衰減器結構圖
圖1.8 MATT系列光衰減器封裝外形圖
1.5 光隔離器
光隔離器主要解決光路中光的反射問(wèn)題，它是只允許光線(xiàn)沿光路正向傳輸的非互易性無(wú)源器件。其工作原理是基于法拉第旋轉的非互易性。 通過(guò)光纖回波反射的光能夠被光隔離器很好的隔離。主要包括兩類(lèi)，空間型偏振相關(guān)光隔離器、偏振無(wú)關(guān)光隔離器。
圖1.9 1310/1550單雙光隔離器
1.6 光波分復用器
波分復用技術(shù)是光纖通信中的一種傳輸技術(shù)，它利用一根光纖可以同時(shí)傳輸多個(gè)不同波長(cháng)的光載波的特點(diǎn)，把光纖可能應用的波長(cháng)范圍劃分為若干個(gè)波段，每個(gè)波段用作一個(gè)獨立的通道傳輸一種預定波長(cháng)的光信號。這樣大大提高了單模光纖的帶寬利用率。光波分復用器是對光波波長(cháng)進(jìn)行分離和合成的光無(wú)源器件。光波分復用器的一個(gè)端口，作為器件的輸出/輸入端，N個(gè)端口作為器件的輸入/輸出端。
值得一提的是，陣列波導光柵（AWG） 通常用于波分復用WDM系統中的光復用器optical（de）multiplexers，這些設備能夠把許多波長(cháng)的光復合到單一的光纖中，從而提高光纖網(wǎng)絡(luò )的傳播效率。
陣列波導開(kāi)關(guān)基于不同波長(cháng)的光相互間線(xiàn)性干涉的基本光學(xué)原理，這意味著(zhù)，如果每個(gè)通道使用有細微波長(cháng)差別的光，許多通道的光能夠被單一的光纖的攜帶，而只有可忽略的信號串擾。陣列波導開(kāi)光，在傳送端，可以將多個(gè)通道的光復合入單一光纖中，同時(shí)，在接收端，也可以將這些光重新分離出來(lái)。
圖1.10 多模波分復用器
1.7 偏振光合（分）束器
由于生產(chǎn)普通光纖難以克服的橢圓度和殘余應力，以及在使用過(guò)程中不可避免的外力和磁場(chǎng)的影響，所以普通光纖將隨機改變在其中傳輸的兩個(gè)簡(jiǎn)并模的相位差，使其偏振態(tài)隨機變化。偏振光合束器就是將兩束偏振方向正交的線(xiàn)偏光合成一束。
圖1.11 偏振光分束器
1.8 光開(kāi)關(guān)
光開(kāi)關(guān)是一種具有一個(gè)或多個(gè)可選的傳輸端口，其作用是對光傳輸線(xiàn)路或集成光路中的光信號進(jìn)行物理切換或邏輯操作的光學(xué)器件。光開(kāi)關(guān)是一種光路轉換器件。在光纖傳輸系統，光開(kāi)關(guān)用于多重監視器，LAN，多光源，探測器和保護以太網(wǎng)的轉換。在光纖測試系統，用于光纖，光纖設備測試和網(wǎng)絡(luò )測試，光纖傳感多點(diǎn)監測系統。根據工作原理可分為機械式和非機械式兩類(lèi)。
圖1.12 偏振光分束器
1.9 光環(huán)行器
光環(huán)行器是使光信號只能沿著(zhù)固定路徑進(jìn)行環(huán)行傳輸的器件，其基本功能如下圖所示。一束光入射到端口1，然后從端口2射出，但是從端口2反射回來(lái)的光線(xiàn)，從端口3射出，而不是發(fā)射到端口1。
圖1.13 光環(huán)行器
2 光無(wú)源器件制造、生產(chǎn)過(guò)程中卓立漢光可提供的產(chǎn)品
國內無(wú)源器件廠(chǎng)商以武漢光迅科技、深圳昂納、仕佳科技等公司為代表。主要產(chǎn)品為光纖放大器、波分復用器、光開(kāi)關(guān)、光纖衰減器、光纖耦合器、平面波導型光功率分配器（PLC）、波導陣列光柵（AWG）、光波長(cháng)轉換器、色散補償器、光環(huán)形器、光隔離器、波長(cháng)鎖定器等。在PLC芯片和AWG芯片耦合過(guò)程中要用到的耦合平臺如下圖所示。
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圖2.1 典型的PLC芯片和AWG芯片
光無(wú)源器件在制造、生產(chǎn)過(guò)程中，主要采用3～6維的手動(dòng)或電動(dòng)精密位移臺等產(chǎn)品，常見(jiàn)美國、日本廠(chǎng)商的設備，但由于外購設備，采購周期長(cháng)、采購成本和維護成本較高，往往造成產(chǎn)品生產(chǎn)成本過(guò)高，產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比下降。參見(jiàn)下圖：
圖2.2 手動(dòng)耦合臺（某進(jìn)口設備） 
圖2.3 半自動(dòng)耦合臺（某進(jìn)口設備）
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圖2.4 全自動(dòng)耦合臺（某進(jìn)口設備）
偶見(jiàn)部分國內廠(chǎng)商提供類(lèi)似的設備，但調整用的位移臺產(chǎn)品靈敏度較低、操作性較差，導致光無(wú)源器件的生產(chǎn)效率降低、良品率下降，變相增加了生產(chǎn)成本。
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圖2.5 自動(dòng)耦合系統（某國產(chǎn)設備）
北京卓立漢光儀器有限公司廣泛了解并掌握了光無(wú)源器件廠(chǎng)商在制造、生產(chǎn)過(guò)程中的需求，逐步推出多個(gè)系列的手動(dòng)、電動(dòng)位移臺產(chǎn)品，在降低相關(guān)廠(chǎng)商的采購成本、縮短采購周期的同時(shí)，提供高靈敏度的手動(dòng)、電動(dòng)位移臺產(chǎn)品，為光無(wú)源器件的國產(chǎn)化，提供更好的選擇。
卓立漢光可提供的手動(dòng)產(chǎn)品包括：
NFP系列產(chǎn)品：
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APFP系列產(chǎn)品：
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FP系列產(chǎn)品：
KSM系列產(chǎn)品
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PSM系列產(chǎn)品：
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卓立漢光可提供的電動(dòng)產(chǎn)品主要為NFPA系列產(chǎn)品：
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除了各類(lèi)手動(dòng)、電動(dòng)位移臺產(chǎn)品外，我們還可提供各類(lèi)工裝、卡具附件及測試設備，包括：
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| 面包板 | CCD及鏡頭 | 激光功率/能量計 |
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| 單模光纖固定座 | 聚焦透鏡安裝座 | 光纖開(kāi)頭安裝座 |
3 光無(wú)源器件制造、生產(chǎn)過(guò)程中使用卓立漢光產(chǎn)品的實(shí)例：
使用PSM 系列產(chǎn)品的光纖跳線(xiàn)耦合設備
使用NFP 系列產(chǎn)品的CWDM 耦合設備
使用KSM系列產(chǎn)品的光隔離器耦合設備
使用APFP系列產(chǎn)品的光纖準直器調節設備
使用NFP系列產(chǎn)品的PLC調節設備
使用APFP系列產(chǎn)品為主體的光波導（WG）耦合系統
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