这种基于芯片技术的器件,为什么能实现1x32甚至更多路的分光?
PLC(Planar Lightwave Circuit,平面光波导)分路器之所以能够在一片极其微小的芯片上实现 1 \times 32 、 1 \times 64 甚至更高路数的分光,核心在于其采用了类似于半导体制造的微纳集成工艺。其物理实现及技术原理如下:
1. 微纳平面集成波导(Planar Waveguide Technology)
与传统的熔融拉锥(FBT)工艺(靠物理拉伸两根或多根光纤并熔融耦合)不同,PLC 分路器是利用半导体光刻技术(Photolithography)在硅(Si)或高纯石英(Quartz)基底上,精确沉积并蚀刻出二氧化硅( \text{SiO}_2 )掺杂光波导层。
- 这些蚀刻出的波导在几何尺寸上与单模光纤的纤芯(约 9\ \mu\text{m} )高度匹配。光信号能在此类微型“管道”内以极低的介质损耗进行传导与分流。
2. 多级级联 1 \times 2 Y型分支结构(Cascaded Y-junctions)
在芯片内部,分光并不是一步直接分出 32 路,而是通过 Y 形阻抗匹配波导分支(Y-junctions)在极小的空间内逐级进行物理二等分。
- 一个 1 \times 32 的分路器,在芯片上实际上是由 5 级( 2^5 = 32 )的 1 \times 2 Y型分支级联而成的。
- 因为采用光刻加工,这五级级联分支可以被紧凑地集成在长宽仅有几毫米到十几毫米的单片芯片上,这是普通光纤拉锥工艺完全无法企及的物理尺寸。
3. 高度的一致性与优异的光学特性
- 出色的均匀性(Uniformity):如果是熔融拉锥,制作大通道分路器需要人工或机械将多个 1 \times 2 耦合器进行熔接拼接,误差累积会导致各通道出光极不均匀。而 PLC 芯片由于采用单片一体化光刻,其几何对称性达到了纳米级,从而能确保 32 个输出端口的光能分配极度均匀、插损一致,且偏振相关损耗(PDL)极低。
- 宽工作波段:PLC 设计可以天然支持极宽的工作窗口(通常覆盖 1260\ \text{nm} \sim 1650\ \text{nm} ),能完美兼容多波段的光通信和光传感。
OFSCN® 相关产品及在光纤光栅(FBG)传感中的应用
在北京大成永盛科技有限公司(OFSCN®)的核心产品序列中,我们提供工业级、高可靠性的光分路器配套产品:
主要技术指标
- 标准规格:常规包括 16 \times 32 分路器、 8 \times 16 分路器、 4 \times 8 分路器、 32 \times 64 分路器等。
- 耐温定制:产品默认为常温环境设计,可根据特殊工业环境定制耐温达 250^\circ\text{C} 的高温分路器。
光纤光栅解调系统中的创新应用
在大型光纤传感项目中,OFSCN® 光分路器主要作为“物理通道扩展器件”与 OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator 协同使用:
- 系统架构复用:通过严格、科学的波长规划,可以将解调仪的一个物理通道,在逻辑上扩展为两个或三个物理分支(在解调仪内部仍作为单通道处理)。
- 应用优势:该使用方案在不损害系统高采样频率和波长分辨率的前提下,大幅提升了单台解调仪可接入的光纤光栅(FBG)传感器测点数量,大幅降低了大型工程中单位测点的硬件通道成本。
