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光纖無(wú)源器件是光纖通信系統(tǒng)中的重要組成部分。按其功能分類，有光纖連接器、光纖耦合器、波分復(fù)用器、光開(kāi)關(guān)、光衰減器、光隔離器和光環(huán)行器等。光纖通信系統(tǒng)正在向接入網(wǎng)、寬帶網(wǎng)、密集波分復(fù)用系統(tǒng)和全光網(wǎng)方向發(fā)展，對(duì)光纖無(wú)源器件的技術(shù)提出了新的更高的要求。因此，如何把握光纖無(wú)源器件的技術(shù)發(fā)展方向,以適應(yīng)市場(chǎng)的需求，已成為業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注的問(wèn)題。本文首先介紹光纖無(wú)源器件的技術(shù)概況，然后就光纖無(wú)源器件的技術(shù)發(fā)展方向，概括地說(shuō)，就是光纖連接器的小型化、光纖耦合器的寬帶化、波分復(fù)用器的密集化、光開(kāi)關(guān)的矩陣化以及光纖無(wú)源器件的集成化，進(jìn)行粗淺地討論。
一、無(wú)源器件的技術(shù)概況
1.分類和應(yīng)用
光纖無(wú)源器件種類繁多，結(jié)構(gòu)紛呈，一般按器件的功能進(jìn)行分類。
光纖(纜)連接器 在光纖通信線路中具有連接功能的器件。除光纜之間的固定接頭外，大多是單芯或多芯的活動(dòng)連接器，用于光纜與光配線架(ODF)的連接、光配線架與光端機(jī)的連接。
光纖耦合器 在光纖通信線路中個(gè)有分路或耦合功能的器件。按其端口配置的形式，又可分為樹(shù)形耦合器和星形耦合器，一般由單個(gè)的1×2(Y型)耦合器和2×2(X型)耦合器級(jí)連而成，用于各種光纖網(wǎng)絡(luò)，如光纖有線電視、局域網(wǎng)(LAN)等。
波分復(fù)用器 在光纖通信線路中可以對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行分割復(fù)用/解復(fù)用的器件。按復(fù)用波長(zhǎng)的數(shù)量，可分為二波長(zhǎng)復(fù)用器和多波長(zhǎng)復(fù)用器;根據(jù)復(fù)用波長(zhǎng)之間的間隔，又可分為粗波分復(fù)用器(CWDM)和密集波分復(fù)用器(DWDM)，用于各種波分復(fù)用系統(tǒng)、光纖放大器等。
光開(kāi)關(guān) 在光纖通信線路中具有光路轉(zhuǎn)換功能的器件。按其端口的配置，又可以分為多路光開(kāi)關(guān)(1×N)和矩陣光開(kāi)關(guān)(N×N)，一般由單個(gè)的1×2或2×2光開(kāi)關(guān)級(jí)連而成，用于備用線路、測(cè)試系統(tǒng)和全光網(wǎng)絡(luò)等。
光衰減器 在光纖通信線路中可以按要求衰減一部分光信號(hào)能量的器件。按衰減量的可調(diào)性，又可以分為固定衰減器和可調(diào)衰減器。
光隔離器 在光纖通信線路中使光信號(hào)只能單向傳輸?shù)钠骷?/p>
光環(huán)形器 使光信號(hào)只能沿固定途徑進(jìn)行環(huán)行傳輸?shù)钠骷?/p>
2.結(jié)構(gòu)和工藝
光纖無(wú)源器件的結(jié)構(gòu)和工藝大體可以分為3種。
第一種是全光纖型結(jié)構(gòu)。它們?cè)诠饴分兄挥泄饫w，沒(méi)有其他光學(xué)零件。例如光纖端面接觸式(又稱近場(chǎng)型)連接器，采用精密加工的插頭體(單芯一般為陶瓷，多芯一般為聚合物)，光纖插入并固定后進(jìn)行研磨拋光，然后配以外圍零件。又如熔融雙錐耦合器(FBT)，采用微火炬加熱并拉伸平行接觸的兩要光纖耦合區(qū)，使用形成雙錐，通常稱為熔融拉錐法。
第二種是分立元件組合型結(jié)構(gòu)，又稱微光器件。它們由光纖與自聚焦透鏡、棱鏡、濾波器等各種微小光學(xué)零件組成光路，其基本的光路是由光纖與2個(gè)1/4節(jié)距的自聚焦透鏡組成的具有擴(kuò)束/聚焦功能的平行光路。在2個(gè)1/4節(jié)距的自聚焦透鏡之間，根據(jù)功能要求設(shè)置有關(guān)微型光學(xué)元件。
第三種是平面波導(dǎo)型結(jié)構(gòu)，又稱光子集成器件。其核心的光路是采用集成光學(xué)工藝根據(jù)功能要求而制成的各種平面光波導(dǎo)，有的還要在一定的位置上沉積電極，然后光波導(dǎo)再與光纖或光纖陣列耦合。
二、光纖連接器的小型化
光纖連接器是光纖系統(tǒng)中使用最多的光纖無(wú)源器件。目前的主流品種是FC型(螺紋連接式)、SC型(直插式)和ST型(卡扣式)3種，它們的共同特點(diǎn)是都有直徑為2.5mm的陶瓷插針，這種插針可以大批量地進(jìn)行精密磨削加工，以確保光纖連接的精密準(zhǔn)直。插針與光纖組裝非常方便，經(jīng)研磨拋光后，插入損耗一般小于0.2dB。 隨著光纖接入網(wǎng)的發(fā)展，光纜密度和光纖配線架上連接器密度的不斷增加，目前使用的連接器已顯示出體積過(guò)大、價(jià)格太貴的缺點(diǎn)，因此小型化是光纖連接器的發(fā)展方向。
小型化之一是縮小單芯光纖連接器尺寸，開(kāi)發(fā)小型化(SFF)的連接器，如美國(guó)朗訊公司的LC型連接器，日本NTT公司的MU型連接器，瑞士Diamond公司的E-2000型連接器。它們的插針直徑只有1.25mm，所以組裝密度比現(xiàn)有連接器要提高一倍多。LC型和MU型的插針為陶瓷材料，E-2000型的插針則為陶瓷-金屬的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
小型化之二是開(kāi)發(fā)適應(yīng)帶狀光纖的多芯光纖連接器，即MT型的系列光纖連接器。例如，日本藤倉(cāng)公司采用了mini-MT連接器套管，研制出體積更小、又完全符合日本家電連接器RJ-45標(biāo)準(zhǔn)要求的MT-RJ型二芯光纖連接器;美國(guó)US-Conec公司以MT元件為基礎(chǔ)，研制了可以連接4，8，10，12芯光纖的MTP/MPO型光纖連接器;美國(guó)Siecor公司的小型MT光纖連接器，即小型MAC型連接器，它最多只能用于4芯光纖;此外，美國(guó)Berg電子公司也為光纖帶研制了小型MAC型連接器，該連接器可以連接2-18芯光纖。這些連接器的插芯均采用聚合物材料制成。 預(yù)計(jì)若干年后，小型化的單芯光纖連接器、以帶狀光纖連接器為主的多芯光纖連接器將與目前大量使用的直徑為2.5mm插針的連接器并賀齊驅(qū)，形成三足鼎立的局面。
