平面波导型和熔融拉锥型光分路器
随着通讯市场新增值业务如可视电话、IPTV、网络游戏等的不断推出,用户对带宽的要求不断提高,现有的以铜缆为主的XDSL网络已不能适应用户的需求。光进铜退已是大势所趋,特别一些发达国家如日本、美国、韩国等已将光纤到户 (FTTH)作为国家战略加以鼓励发展。无源光网络(PON)已经成为各国FTTH的首选接入方案。
光分路器(splitter)作为连接光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)的核心光器件,其质量性能成为网络是否可靠安全的最关键器件之一。
目前,光分路器主要有平面光波导技术和熔融拉锥技术两种,熔融拉锥技术又可以分为一次熔锥光分路器和多个1×2串接式光分路器。三种结构的原理图见图1。
下面对二种产品技术作简要介绍
㈠平面波导型光分路器(PLC Splitter)
此种器件内部由一个光分路器芯片和两端的光纤阵列耦合组成。芯片采用半导体工艺在石英基底上生长制作一层分光波导,芯片有一个输入端和N个输出端波导。然后在芯片两端分别耦合输入输出光纤阵列,封上外壳,组成一个有一个输入和N个输出光纤的光分路器。(见图2a、图2b)
根据用户需要,可以将输入输出为裸光纤的器件,封装在各式封装盒中,输入输出光纤用松套管保护,并可以外接各种连接器。(见图2c)
该技术由于采用半导体技术,工艺稳定性、一致性好,损耗与光波长不相关,通道均匀性好,结构紧凑体积小,大规模产业化技术成熟,已经被日本、美国、韩国、法国等多数国家指定采用技术。常用的光分路器有1×N和2×N(N=4,8,16,32,64)
㈡熔融拉锥光纤分路器(FBT Splitter)
熔融拉锥技术是将两根或多根光纤捆在一起,然后在拉锥机上熔融拉伸,拉伸过程中监控各路光纤耦合分光比,分光比达到要求后结束熔融拉伸,其中一端保留一根光纤(其余剪掉)作为输入端,另一端则作多路输出端。图3是两根光纤熔融拉伸后光纤模场截面示意图。
一次拉锥技术是将多根光纤捆在一起(见图1b),在特制的拉锥机上同时熔融拉伸,并实时监控各路光纤的损耗。目前成熟的一次拉锥工艺已能一次1×4以下器件。实验室有1×8的记录,但批量生产工艺还未成熟。目前国外FTTH工程中,低分路光分路器(1×4以下)常采用一次拉锥技术器件。(图4a为1×2实物图)
串接式熔锥1×N分路器件都是由(N-1)个1×2拉锥单元串联熔接一个封装盒内(图1C为原理图,图4b为1×8封装盒内实物图片)。由于单元之间光纤需要熔接,而光纤需要有最小弯曲半径,通常体积会较大,例如:1×8光分路器由7个1×2单元熔接而成,封装尺寸通常为100×80×9mm。
两种器件性能的比较
1、工作波长
平面波导型光分路器对工作波长不敏感,也就是说不同波长的光其插入损耗很接近,通常工作波长达到1260~1650nm,覆盖了现阶段各种PON标准所需要的所有可能使用的波长以及各种测试监控设备所需要的波。
拉锥型光分路器,由于拉锥过程产生的光纤模场的变化,需要根据需要调整工艺监控工作窗口,根据需要可将工作波长调整到1310nm,1490nm,1550nm等工作波长(俗称工作窗口)。通常单窗口和双窗口的器件工艺控制较成熟,三窗口工艺较复杂。工艺控制不好的情况下,随着工作时间延长和温度的不断变化,插入损耗会发生变化。
2、分光均匀性
平面波导器件的分光比由设计掩膜版时决定的。目前常用的器件分光比都是均匀的。由于半导体工艺的一致性高,器件通道的均匀性非常好。可以保证输出光的大小一致性好。
拉锥型分路器的分光比可根据需要现场控制,如果要求1×N均分器件,则用N-1个均分1×2组合而成。因为每个1×2器件不可能做到完全均分,所以串接而成的1×N器件最终的各通道输出光不均匀性被乘积放大,级数越多,均匀性越差。如果要求均匀性好,需要经过精确计算配对。
拉锥型分路器分光比可变是此器件的最大优势。有时,由于用户数量和距离的不一致性,需要对不同线路的光功率进行分配,需要不同分光比的器件,由于平面波导器件不能随时变化分光比,只能采用拉锥型分路器。
图5中,是两种1×8器件用1270~1600nm宽带光源扫描测试的插入损耗,浅色的PLC器件,深色的是拉锥型分路器,其中每一条曲线是某一通道的插入损耗扫描图。从图中可以看出,PLC的8个通道的损耗随着波长的变化很小,通道的均匀性也很好;拉锥型的分路器随着波长的变化损耗变化很大,只要1310和1490附近损耗较小,同时,图5,1×8 PLC与FBT测试比较均匀性较差。
3、温度相关性TDL(Temperature Dependent Loss)
平面波导器件工作温度在-40~+85℃,插入损耗随温度变化而变化量较小;拉锥型分路器通常工作温度在-5~+75℃,插入损耗随温度变化的变化较大,特别是在低温条件下(<-10℃),插入损耗不稳定。
我们测试1×8PLCSplitter从-40~+85℃插入损耗变化量在±0.25dB,从-5~+75℃插入损耗的变化量约±0.15dB
1×8FBTSplitter从-5~+75℃插入损耗的变化量约±0.45dB
4、偏振相关损耗PDL(Polarisation Dependent Loss )
PLC偏振相关损耗很小,1×32以下通常在0.1~0.2dB。1×2FBT PDL在0.15dB左右,随着串接的器件越多,PDL也会叠加,1×8的将近0.45dB左右。
5、体积
PLC的器件体积很小,博创1×32的器件体积50×7×4mm,多分路拉锥的器件由于需要多个器件熔接,光纤弯曲要求最小直径>30mm,通常1×8器件直径在100×80×9mm。
在实验室测试时体积一般不会成为主要问题,但在大规模组网时,考虑到集成布网的空间,体积显得非常重要。
6、成本
PLC的主要成本主要是设备成本和材料成本(芯片和光纤阵列)。该器件的生产设备昂贵,但这是一次性投入,随着生产规模扩大,产量越大,通道数越多,平均分摊到每个通道的成本越低。
拉锥器件成本主要是人工成本和合格率成本。原材料成本很低(石英基板, 光纤, 热缩管, 不锈钢管等),低分路器的成本很低,高分路器件成品率较低,高分路器件成本较高。
按目前的生产成本,PLC与三窗口拉锥分路器相比,1×8是临界点,1×16以上PLC性价比明显占优,1×4以下拉锥型分路器性价比占优。
7、可靠性
无源光网络(PON)比有源光网络(AON)的最大优势就在于无源光网络除局端和用户端外,中间线路全部是无源设备,可靠性好,运营维护成本低。
㈠平面波导器件与拉锥型分路器比较,其可靠性占有明显优势,主要有以下三点:(1)故障点不一样:平面波导器件理论上只在芯片和两个光纤阵列之间有两个交接面存在故障点,而1×N拉锥型分路器有2N-3个故障点(N-1个单元,N-2个熔接点)。故障点的增多,可靠性就会降低。
如下图6,1×8两种器件比较。1×8拉锥器件有13个故障点,PLC器件只有两个。
㈡分光比是否变化:平面波导器件分光比由芯片决定,芯片本身不会变,同时芯片与光纤阵列耦合面是面接触,面接触很稳定,不会发生位移。博创科技到2007年已出货20多万只各类型号器件,未发生一只分光比变化超标。拉锥型光分路器工艺控制不好的情况下,分光比会因时间变化而发生变化。
拉锥型分路器由于节点多,光纤拉伸过程中容易发生划痕等微观缺陷,因此,其抗机械冲击、机械振动性能较差。使用时不能剧烈撞击或跌落。
总结
综上所述,平面波导和拉锥型两种光分路器各有优缺点,拉锥型器件由于产品生产历史长,工艺比较普及,设备成本较低。在成本方面有明显优势。低分路情况下其技术指标与平面波导型相差不明显。因此,低分路(1×4以下)有明显优势。在高分路情况下,由于其成本优势不明显,加上技术指标均匀性较差,工作波长限制,以及可靠性等方面有明显劣势。
平面波导光分路器由于生产设备较贵,工艺技术水平较高,有一定的技术和资金门槛,成本相对较贵。由于芯片制作具体大批量、规模化特点,器件的成本摊薄到每路成本,多分路器件的成本相对低,低分路相对较高。产品性能、可靠性方面,平面波导分路器具有明显的优势。
现在市场上拉锥型分路器供应商比较多,如果按照Telecordia标准严格进行各种老化等工艺,成本比较高。但现在有很多公司只有一台拉锥机,没有试验老化设备,更没有净化车间等硬件条件,用的材料也是低质品,成本很低。这些产品主要有以下问题:分光比不稳定,时间长了会发生劣化;撞冲击能力差,拉锥单元内光纤易断;耐高低温能力差,经过冷热变化,会发生断纤等现象。
随着使用PON技术的FTTH在全球的迅速扩张,光分路器用量迅速膨胀,PLC Splitter的优点得到充分发挥,随着产量的急剧扩大,其成本也快速下降,其性价比已明显优于拉锥型分路器。美国、韩国、欧洲法国等国均指定使用PLC产品,日本考虑成本因素规定1×4及以下采用拉锥型(一次拉锥产品),1×8以上产品全部使用PLC。
在器件选择方面,我们建议如下:
根据使用需要,如果只是单波长传输,或双波长传输,从成本角度考虑可以选用拉锥器件,如果是PON技术的宽带传输,考虑到以后的扩容和监控需要,优先选用平面波导器件。
低分路器件(1×4以下)可以选用拉锥器件,高分路器件(1×8以上)优先选用平面波导器件。
分析:金融风暴点燃光通信
和很多行业一样,光通信也在金融风暴下谈论如何过冬,不同的是,光通信的冬天由来已久。那么这次金融风暴会给光通信雪上加霜吗?笔者认为结果恰恰相反,光通信会在这次金融风暴下得到更好地发展。
首先,运营商重组对光通信的推动力度并没有受金融风暴影响而减弱。三大运营商重组之后,为了给自己的全业务竞争打下基础,在网络建设、改造和升级上,下了很大血本,而这些与建设相关的投资,相当一部分投给了光通信产品。这一点可以从现在热火朝天的FTTx建设中看出,在去年还是零星小雨的FTTx今年已经迅速突破400万线;不仅如此,FTTx的建设商也在逐渐从中国电信、中国联通向中国移动延伸,目前以FTTx为代表的光进铜退趋势已经不可逆转。此外,随着国家拉动内需政策的出台,电信基础设施建设的进一步投入也会得到更多的政府支持。
其次,光通信在蛰伏期练就的“内功”正在逐渐发挥本领。全业务下,运营商已经不再只是靠网络规模和行业垄断取胜,更多时候需要靠完美的用户体验去赢得市场。需要指出的是,完美的用户体验需要智能、大容量的光网络做支撑,光通信早在金融风暴前就准备好了。新一代光通信技术xPON、40G、PTN等都已经过了蛰伏期,顺利投入到运营商用,这些技术在为光通信正名的同时,也给运营商提高了ARPU值,发展前景十分乐观。
最后,光通信在电信网络里的角色正在发生变化,以往的单一管道角色正在向重要主导技术过渡。其实,摆脱管道角色一直是光通信努力的方向,只要此角色不变,光通信就难以称已经度过冬天。目前的情况下,光网络逐步向用户端推进,光网络已经渗透到了运营商的网络最边缘,北京奥运会的传输网已经是ASON智能光网络的一次很好的应用案例。相信,这只是光通信的智能化趋势的一个开端。
如果您有什么需要或者问题,可以直接与我联系,希望能对您的科研开发带来一些帮助,我的联系方法是:
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2009年光纤光缆市场将继续见好
受国家拉动内需,运营商兴建网络影响,2009年国内光纤光缆市场仍就保持高速发展态势,但企业需避免金融危机下的价格战。
2005年以来,随着各国网络建设由核心层逐步向接入层转变,全球光纤光缆市场逐步走出低迷,特别是FTTx技术获得越来越多的电信运营商的青睐,使全球光纤光缆市场需求逐年稳步提高。2008年虽然全球金融风暴致使多国经济指标下降,但据相关国际权威统计机构分析:全球光纤光缆市场由于各国重视信息化建设,力推FTTx,致使全年销售总量约为15900万芯公里比2007年13081万芯公里,增长22%,其发展势图明显增强、光纤光缆需求火爆。
2008年以来,受原材料价格和劳动力成本上涨等因素困扰,国内企业经营成本不断上涨,而次贷危机的爆发,让长期依赖国际市场的中国企业雪上加霜,面对国际国内环境变化,国家出台了新一轮扩大内需政策,无疑为中国企业特别是电信业发展打开了一扇门。其中:加快农村基础设施建设、3G牌照的发放,以及国内PON技术的成熟和建设成本得到降低,大中城市将越来越多地上马FTTx工程,为国内电信业发展提供了新的机遇。2008年国内各大运营商、设备制造商已明确提出“全IP、全业务”,致使FTTx、3G已成热门产业。2008年全年FTTx的集采量达到400万线以上,按照每户光纤长度500m(1∶32分光),全年需求量在200万芯公里左右。另外,未来几年中国市场FTTx用户必将出现井喷式发展,2012年中国FTTx用户有望突破5000万户;根据光纤光缆行业协会的统计数据,3G未来5年将带动光纤需求年增长18%-24%。面对新的机遇,国内主要光纤光缆产家已经做好相应准备提高产能,以满足市场需求。
国内光纤销量2007年比2006年增加了60%;2008年由于受电信重组的影响,虽然比2007年增幅小很多,只有15%,但是光纤销量仍达4329万芯公里。随着电信重组的完成,新的一轮基础建设必将启动,这必将带动整个行业的发展,光纤光缆行业也将顺势而上。
随着电信业务发展和革新,中国各类通信用户也在持续增长(包括移动用户、固网用户、互联网用户)3G的大规模启动、FTTx的深入进行都将推动国内光纤光缆的市场需求。2008年国际国内经济不景气,国家为扩大内需,刺激经济增长,必将直接或间接地扶持电信产业,因此,国内光纤光缆市场在2009年仍将保持发展态势。
分析:金融风暴点燃光通信
和很多行业一样,光通信也在金融风暴下谈论如何过冬,不同的是,光通信的冬天由来已久。那么这次金融风暴会给光通信雪上加霜吗?笔者认为结果恰恰相反,光通信会在这次金融风暴下得到更好地发展。
首先,运营商重组对光通信的推动力度并没有受金融风暴影响而减弱。三大运营商重组之后,为了给自己的全业务竞争打下基础,在网络建设、改造和升级上,下了很大血本,而这些与建设相关的投资,相当一部分投给了光通信产品。这一点可以从现在热火朝天的FTTx建设中看出,在去年还是零星小雨的FTTx今年已经迅速突破400万线;不仅如此,FTTx的建设商也在逐渐从中国电信、中国联通向中国移动延伸,目前以FTTx为代表的光进铜退趋势已经不可逆转。此外,随着国家拉动内需政策的出台,电信基础设施建设的进一步投入也会得到更多的政府支持。
其次,光通信在蛰伏期练就的“内功”正在逐渐发挥本领。全业务下,运营商已经不再只是靠网络规模和行业垄断取胜,更多时候需要靠完美的用户体验去赢得市场。需要指出的是,完美的用户体验需要智能、大容量的光网络做支撑,光通信早在金融风暴前就准备好了。新一代光通信技术xPON、40G、PTN等都已经过了蛰伏期,顺利投入到运营商用,这些技术在为光通信正名的同时,也给运营商提高了ARPU值,发展前景十分乐观。
最后,光通信在电信网络里的角色正在发生变化,以往的单一管道角色正在向重要主导技术过渡。其实,摆脱管道角色一直是光通信努力的方向,只要此角色不变,光通信就难以称已经度过冬天。目前的情况下,光网络逐步向用户端推进,光网络已经渗透到了运营商的网络最边缘,北京奥运会的传输网已经是ASON智能光网络的一次很好的应用案例。相信,这只是光通信的智能化趋势的一个开端。
平面波导型和熔融拉锥型光分路器
随着通讯市场新增值业务如可视电话、IPTV、网络游戏等的不断推出,用户对带宽的要求不断提高,现有的以铜缆为主的XDSL网络已不能适应用户的需求。光进铜退已是大势所趋,特别一些发达国家如日本、美国、韩国等已将光纤到户 (FTTH)作为国家战略加以鼓励发展。无源光网络(PON)已经成为各国FTTH的首选接入方案。
光分路器(splitter)作为连接光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)的核心光器件,其质量性能成为网络是否可靠安全的最关键器件之一。
目前,光分路器主要有平面光波导技术和熔融拉锥技术两种,熔融拉锥技术又可以分为一次熔锥光分路器和多个1×2串接式光分路器。三种结构的原理图见图1。
下面对二种产品技术作简要介绍
㈠平面波导型光分路器(PLC Splitter)
此种器件内部由一个光分路器芯片和两端的光纤阵列耦合组成。芯片采用半导体工艺在石英基底上生长制作一层分光波导,芯片有一个输入端和N个输出端波导。然后在芯片两端分别耦合输入输出光纤阵列,封上外壳,组成一个有一个输入和N个输出光纤的光分路器。(见图2a、图2b)
根据用户需要,可以将输入输出为裸光纤的器件,封装在各式封装盒中,输入输出光纤用松套管保护,并可以外接各种连接器。(见图2c)
该技术由于采用半导体技术,工艺稳定性、一致性好,损耗与光波长不相关,通道均匀性好,结构紧凑体积小,大规模产业化技术成熟,已经被日本、美国、韩国、法国等多数国家指定采用技术。常用的光分路器有1×N和2×N(N=4,8,16,32,64)
㈡熔融拉锥光纤分路器(FBT Splitter)
熔融拉锥技术是将两根或多根光纤捆在一起,然后在拉锥机上熔融拉伸,拉伸过程中监控各路光纤耦合分光比,分光比达到要求后结束熔融拉伸,其中一端保留一根光纤(其余剪掉)作为输入端,另一端则作多路输出端。图3是两根光纤熔融拉伸后光纤模场截面示意图。
一次拉锥技术是将多根光纤捆在一起(见图1b),在特制的拉锥机上同时熔融拉伸,并实时监控各路光纤的损耗。目前成熟的一次拉锥工艺已能一次1×4以下器件。实验室有1×8的记录,但批量生产工艺还未成熟。目前国外FTTH工程中,低分路光分路器(1×4以下)常采用一次拉锥技术器件。(图4a为1×2实物图)
串接式熔锥1×N分路器件都是由(N-1)个1×2拉锥单元串联熔接一个封装盒内(图1C为原理图,图4b为1×8封装盒内实物图片)。由于单元之间光纤需要熔接,而光纤需要有最小弯曲半径,通常体积会较大,例如:1×8光分路器由7个1×2单元熔接而成,封装尺寸通常为100×80×9mm。
两种器件性能的比较
1、工作波长
平面波导型光分路器对工作波长不敏感,也就是说不同波长的光其插入损耗很接近,通常工作波长达到1260~1650nm,覆盖了现阶段各种PON标准所需要的所有可能使用的波长以及各种测试监控设备所需要的波。
拉锥型光分路器,由于拉锥过程产生的光纤模场的变化,需要根据需要调整工艺监控工作窗口,根据需要可将工作波长调整到1310nm,1490nm,1550nm等工作波长(俗称工作窗口)。通常单窗口和双窗口的器件工艺控制较成熟,三窗口工艺较复杂。工艺控制不好的情况下,随着工作时间延长和温度的不断变化,插入损耗会发生变化。
2、分光均匀性
平面波导器件的分光比由设计掩膜版时决定的。目前常用的器件分光比都是均匀的。由于半导体工艺的一致性高,器件通道的均匀性非常好。可以保证输出光的大小一致性好。
拉锥型分路器的分光比可根据需要现场控制,如果要求1×N均分器件,则用N-1个均分1×2组合而成。因为每个1×2器件不可能做到完全均分,所以串接而成的1×N器件最终的各通道输出光不均匀性被乘积放大,级数越多,均匀性越差。如果要求均匀性好,需要经过精确计算配对。
拉锥型分路器分光比可变是此器件的最大优势。有时,由于用户数量和距离的不一致性,需要对不同线路的光功率进行分配,需要不同分光比的器件,由于平面波导器件不能随时变化分光比,只能采用拉锥型分路器。
图5中,是两种1×8器件用1270~1600nm宽带光源扫描测试的插入损耗,浅色的PLC器件,深色的是拉锥型分路器,其中每一条曲线是某一通道的插入损耗扫描图。从图中可以看出,PLC的8个通道的损耗随着波长的变化很小,通道的均匀性也很好;拉锥型的分路器随着波长的变化损耗变化很大,只要1310和1490附近损耗较小,同时,图5,1×8 PLC与FBT测试比较均匀性较差。
3、温度相关性TDL(Temperature Dependent Loss)
平面波导器件工作温度在-40~+85℃,插入损耗随温度变化而变化量较小;拉锥型分路器通常工作温度在-5~+75℃,插入损耗随温度变化的变化较大,特别是在低温条件下(<-10℃),插入损耗不稳定。
我们测试1×8PLCSplitter从-40~+85℃插入损耗变化量在±0.25dB,从-5~+75℃插入损耗的变化量约±0.15dB
1×8FBTSplitter从-5~+75℃插入损耗的变化量约±0.45dB
4、偏振相关损耗PDL(Polarisation Dependent Loss )
PLC偏振相关损耗很小,1×32以下通常在0.1~0.2dB。1×2FBT PDL在0.15dB左右,随着串接的器件越多,PDL也会叠加,1×8的将近0.45dB左右。
5、体积
PLC的器件体积很小,博创1×32的器件体积50×7×4mm,多分路拉锥的器件由于需要多个器件熔接,光纤弯曲要求最小直径>30mm,通常1×8器件直径在100×80×9mm。
在实验室测试时体积一般不会成为主要问题,但在大规模组网时,考虑到集成布网的空间,体积显得非常重要。
6、成本
PLC的主要成本主要是设备成本和材料成本(芯片和光纤阵列)。该器件的生产设备昂贵,但这是一次性投入,随着生产规模扩大,产量越大,通道数越多,平均分摊到每个通道的成本越低。
拉锥器件成本主要是人工成本和合格率成本。原材料成本很低(石英基板, 光纤, 热缩管, 不锈钢管等),低分路器的成本很低,高分路器件成品率较低,高分路器件成本较高。
按目前的生产成本,PLC与三窗口拉锥分路器相比,1×8是临界点,1×16以上PLC性价比明显占优,1×4以下拉锥型分路器性价比占优。
7、可靠性
无源光网络(PON)比有源光网络(AON)的最大优势就在于无源光网络除局端和用户端外,中间线路全部是无源设备,可靠性好,运营维护成本低。
㈠平面波导器件与拉锥型分路器比较,其可靠性占有明显优势,主要有以下三点:(1)故障点不一样:平面波导器件理论上只在芯片和两个光纤阵列之间有两个交接面存在故障点,而1×N拉锥型分路器有2N-3个故障点(N-1个单元,N-2个熔接点)。故障点的增多,可靠性就会降低。
如下图6,1×8两种器件比较。1×8拉锥器件有13个故障点,PLC器件只有两个。
㈡分光比是否变化:平面波导器件分光比由芯片决定,芯片本身不会变,同时芯片与光纤阵列耦合面是面接触,面接触很稳定,不会发生位移。博创科技到2007年已出货20多万只各类型号器件,未发生一只分光比变化超标。拉锥型光分路器工艺控制不好的情况下,分光比会因时间变化而发生变化。
拉锥型分路器由于节点多,光纤拉伸过程中容易发生划痕等微观缺陷,因此,其抗机械冲击、机械振动性能较差。使用时不能剧烈撞击或跌落。
总结
综上所述,平面波导和拉锥型两种光分路器各有优缺点,拉锥型器件由于产品生产历史长,工艺比较普及,设备成本较低。在成本方面有明显优势。低分路情况下其技术指标与平面波导型相差不明显。因此,低分路(1×4以下)有明显优势。在高分路情况下,由于其成本优势不明显,加上技术指标均匀性较差,工作波长限制,以及可靠性等方面有明显劣势。
平面波导光分路器由于生产设备较贵,工艺技术水平较高,有一定的技术和资金门槛,成本相对较贵。由于芯片制作具体大批量、规模化特点,器件的成本摊薄到每路成本,多分路器件的成本相对低,低分路相对较高。产品性能、可靠性方面,平面波导分路器具有明显的优势。
现在市场上拉锥型分路器供应商比较多,如果按照Telecordia标准严格进行各种老化等工艺,成本比较高。但现在有很多公司只有一台拉锥机,没有试验老化设备,更没有净化车间等硬件条件,用的材料也是低质品,成本很低。这些产品主要有以下问题:分光比不稳定,时间长了会发生劣化;撞冲击能力差,拉锥单元内光纤易断;耐高低温能力差,经过冷热变化,会发生断纤等现象。
随着使用PON技术的FTTH在全球的迅速扩张,光分路器用量迅速膨胀,PLC Splitter的优点得到充分发挥,随着产量的急剧扩大,其成本也快速下降,其性价比已明显优于拉锥型分路器。美国、韩国、欧洲法国等国均指定使用PLC产品,日本考虑成本因素规定1×4及以下采用拉锥型(一次拉锥产品),1×8以上产品全部使用PLC。
在器件选择方面,我们建议如下:
根据使用需要,如果只是单波长传输,或双波长传输,从成本角度考虑可以选用拉锥器件,如果是PON技术的宽带传输,考虑到以后的扩容和监控需要,优先选用平面波导器件。
低分路器件(1×4以下)可以选用拉锥器件,高分路器件(1×8以上)优先选用平面波导器件。
国外FTTH发展现状
光纤通信在经历了2000年的高峰期和之后大约三年的萧条期之后,因FTTH的发展,迎来了行业的第二个春天。光纤通信网分骨干网、城域网和接入网三级,FTTH隶属其中的接入网部分,在面对终端用户的“最后一公里”解决方案中,FTTH被认为是最好的解决方案,可以全面融合传统语音、数据、CATV、高清IPTV等几乎所有接入业务。
基于PON技术的FTTH已经被提出十年,并于2004年首先在日本进入快速发展阶段,随后在韩国和北美开始大规模的部署,欧洲的部分国家也已启动FTTH建设。截至2007年9月底,日本的FTTH用户数已经达到1050万,成为仅次于ADSL的宽带接入技术,并将在未来的几个月内成为第一。FTTH在韩国的应用规模仅次于日本,截至2007年2月,用户数已经达到370万,普及率约为26%,预计到2010年普及率将超过70%。美国是当前FTTH建设的全球聚焦点,截至2007年9月底,用户数已达214万,较2006年增长112%。受网络开放政策的制约,欧洲对FTTH的反应一直很冷淡,截至2005年6月,欧盟18国仅有65万FTTB用户,覆盖了251万个家庭/建筑,但是在带宽需求的驱动下,也在近两年启动了FTTH的研究和部署,走在前列的是意大利、瑞典和法国等。
2.国内FTTH发展现状
国内的FTTH试点在2005年开始,烽火通信与武汉电信合作建设了中国第一个FTTH商用工程—武汉紫菘花园小区FTTH工程,到目前为止,FTTH试点工程已经在全国遍地开花,但是这些试点工程仅限于高档小区和办公楼,用户数只有10多万。
影响国内FTTH发展的主要因素有三个:
第一是成本因素,在国外部署FTTH,设备成本仅占25%左右,而人工成本占几乎一半;在国内部署FTTH,人工成本会少很多,采用成本和带宽折中的FTTB+LAN方案,每户的接入成本已经降到2000元,仍然远高于目前的ADSL接入。而目前最消耗带宽的P2P应用,并不能给网络运营商带来高收益,这在一定程度上挫伤了他们推动FTTH的积极性。
第二是政策因素,FTTH发展的最大驱动力是带宽需求,而其中的杀手级应用是IPTV,由于国家对网络视频仍存在一些政策约束,这在一定程度上抑制了带宽需求的增长。
第三是产业协调问题,FTTH提供的宽带接入,最终是为了满足用户日益增长的信息需求,其中被称为带宽杀手的IPTV业务,其版权属于广电系统,而位于信息产业链顶端的网络运营商,长期处于强势地位,不甘偏居网络业务的承载方,必然存在网络运营商与广电系统之间的协调和利益分配问题。
虽然存在以上不利因素,国内运营商仍然在大力推动FTTH,因为:
第一,传统的语音业务已经充分发展,很难再有增长,宽带接入是固网运营商业务中的亮点,目前的ADSL对带宽的挖掘也似乎走到了尽头,而FTTH最有希望实现三网融合,产生新的业务增长点。
第二,国际铜原料价格大幅上涨,而光纤价格大幅下跌,已经降到80元/公里,“铜退光进”是大势所趋。
第三,目前的FTTH接入成本已经降到每户2000元,与早期的ADSL接入成本相仿,已经初步具备了大规模部署的基础,而规模效应又会促进成本的进一步下降,在成本与应用这个“鸡生蛋,蛋生鸡”的怪圈中,只有迈出第一步,才有可能进入良性循环。
2007年8月,中国电信完成了对4万线EPON设备的集中采购;2007年11月8日,中国网通宣布将在未来3-5年内投资150亿元进行大规模的“铜退光进”工程。预计到2008年底,国内FTTH用户将突破百万大关;到2010年,将产生井喷效应,进入大发展阶段
3.FTTH发展与PLC产业
全光通信网的结构如图1所示,用户的带宽需求驱动FTTH的发展,而FTTH的发展又为新的网络业务提供良好的平台,网络信息流量迅速增长,促进城域网和接入网大发展。基于PLC技术的AWG,其传统应用领域是广域网(即长途网),为了满足FTTH引发的新一轮的带宽需求,AWG已经被引入到城域网建设中,在GPON和EPON之外,已有许多公司和研究机构对WDM-PON展开研究并推出相应产品线,其中的核心器件就是大通道数(32、40和48通道)的AWG器件。
从图1还可以看到,FTTH网络中的核心光器件是分路器,实现从局端到用户的1×N连接。日本早期的FTTH建设中,以1×16分路器为主;而EPON标准IEEE 802.3ah中规定的端口数为1×32,美国的FTTH建设,即以1×32端口为主;具有更高传输效率的GPON,其标准ITU-T G.984中规定的端口数为1×32和1×64,并在规划1×128端口数。
FTTH在全球的大发展,使基于PLC技术的AWG和分路器的市场需求迅速增长。
图1. 全光通信网结构
4.国内PLC产业发展现状
基于PLC技术的光器件结构和封装形式如图2所示,其生产链可分为三个主要环节:PLC芯片、光纤阵列和器件封装。
图2. PLC器件结构和封装形式
1)PLC芯片
AWG芯片主要以硅基二氧化硅光波导制作,而分路器芯片可以在硅基二氧化硅波导或者玻璃波导上制作,后者因设备成本低和耦合损耗小的优点,占领了绝大部分分路器市场。
目前国内已有两条硅基二氧化硅光波导工艺线,分别属于中科院北京半导体研究所和武汉光讯公司,后者的工艺线已经正常运转,对国内科研院所提供了一些研究用途的PLC芯片代工服务,而其自主设计的AWG芯片也正在商品化过程中。但是,到目前为止,国内企业尚无产品化的AWG芯片推出,均为进口芯片进行封装。国外主要的AWG器件供应商有NTT Electronics、Hitachi Cable、NeoPhotonics、JDSU niphase、Ignis Photonyx、Avanex等公司。
对于玻璃波导,国内已有多家科研院所进行研究,其中浙江大学的王明华教授与南方通信集团进行合作,其研究的基于离子交换光波导的分路器最接近实用化。但是,到目前为止,国内企业也都是进口芯片进行封装。国外主要的分路器芯片供应商有法国Teem、韩国Wooriro、PPI和美国ANDevices等公司,前三家采用玻璃波导,后一家采用硅基二氧化硅波导,以色列ColorChip公司曾经供应基于玻璃波导的分路器芯片,后来开始自己封装,因此不再出售芯片。
2)光纤阵列
不同于PLC芯片,光纤阵列属于劳动密集型产品,其生产环节正在逐步向国内转移,如日本公司出售的光纤阵列,很多都是由国内OEM工厂代工的,或者直接在国内设厂生产。国内的光纤阵列供应商有上海博创、深圳富创、东莞东源、中山波诺威、中山奥康、泰科光纤等公司。
光纤阵列中的关键技术有两个:高精度的V型槽和高可靠性的胶水。高精度的V型槽一般采用石英玻璃材料,通过机械精加工制作,能够自行生产V型槽的国内公司有深圳富创、东莞东源和浙江同星等公司,国外主要供应商有日本Hataken和AIDI等公司。武汉海博光技术有限公司开发了一种高精度的U型槽,采用自主知识产权的刻蚀工艺制作,在通道数较大时具有精度和成本优势。AWG和分路器中往往需要一个单通道的光纤阵列,深圳迈特诺公司开发了一种方形毛细管,使得单通道光纤阵列的制作如光纤头一样容易。用于光纤阵列的胶水应具有耐高温高湿特性,而且需要足够的硬度以便于光纤阵列的端面研磨,日本NTT公司针对光纤阵列的封装开发了系列胶水。
3)器件封装
与光纤阵列相比,PLC器件封装的劳动力成本相对较低,但是也属于劳动密集型工作,其生产环节也在逐步向国内转移。国内从事PLC器件封装的公司有上海博创、深圳富创、中山波诺威、中山奥康、东莞东源、东莞新科、武汉光讯、珠海隆宇、上海美弗信、无锡爱沃富等,另外,有不下10家公司正在筹备PLC器件封装项目。
PLC器件封装中的关键技术有两个:高精度的PLC自动对准系统和高可靠性的胶水。用于PLC器件对准的调节架,应具有六个调节维度,精度要求为亚微米级,日本骏河精机(Suruga)最早推出这种六维自动对准系统,加上用于功率监控的光源、功率计,用于监视的冷光源、CCD、监视器和用于封装的点胶机、UV光源等辅助设备,一套设备的投资约为人民币150万元。一套自动对准系统,以每日八小时计,月产能大约为500只。
不同于传统光无源器件中胶水,用于PLC器件封装的胶水,存在于光纤阵列和PLC芯片之间的光路中,因此必须是膨胀系数和折射率均匹配较好的,而且具有很好的耐高温高湿特性,日本NTT-AT公司也针对性的开发了系列胶水。
5.对国内PLC产业的一些思考
国内FTTH市场尚处于试点阶段,大规模的部署尚需时日,而国外市场对可靠性的要求较高,因此除少数公司已经将产品推向国际市场,多数国内厂商在PLC项目上还比较保守,仅仅停留在技术储备阶段,如收集相关技术资料,了解设备和原材料渠道,等等。整体来说,国内PLC产业尚处于起步阶段。
开发AWG芯片需要大规模的设备投资,一般公司难以承受,而武汉光讯现有一条4寸硅片的PLC工艺线,希望他们能够早日开发出商品化的AWG芯片。分路器芯片需要长期的技术积累和工艺经验,希望在这个项目上投入多年的王明华教授和南方通信集团能够早日推出实用产品。
光纤阵列对胶水的工艺要求很高,而其中所用V型槽和胶水价格昂贵,使得工艺开发过程中的投入较大,这也是很多公司外购光纤阵列而优先上马PLC器件封装的原因。到目前为止,多数国内公司仍然是外购光纤阵列以进行器件封装,或者进口日本的V型槽以制作光纤阵列。武汉海博自主开发的U型槽已经证明具有很好的精度,以U型槽制作的光纤阵列也已接近实用化,技术一旦突破,将大幅降低光纤阵列的成本,并为PLC器件封装提供更多的利润空间。
PLC器件封装的设备投入也非常大,如果芯片和光纤阵列均外购,则利润空间非常有限,这也是很多国内厂商在PLC项目上踯躅不前的原因之一。但是,为了面对两年后的国内FTTH市场(将远超日本和美国市场),技术储备是必须的。这些厂商可以采取折中方案,如购买高精度的手动调节架以进行工艺摸索和可靠性试验,待市场到来时再购置自动对准系统。
对于光纤阵列和PLC器件封装中所用胶水,在开发初期,最好采用NTT-AT公司提供的成熟产品,待工艺摸索成熟,再考虑试用其他胶水以降低成本。实际上,国外其他几家胶水供应商也已开始此类胶水的开发,一旦成功,国内PLC产业将受益不少。
PLC分路器的封装过程包括耦合对准和粘接等操作。PLC分路器芯片与光纤阵列的耦合对准有手工和自动两种,它们依赖的硬件主要有六维精密微调架、光源、功率计、显微观测系统等,而最常用的是自动对准,它是通过光功率反馈形成闭环控制,因而对接精度和对接的耦合效率高。
大家新年好123321
老大,资料挺全啊,新年生意兴隆
大家新年生意兴隆啊
我昨天和今天都签定了小定单 ,骏河产品的,哈哈希望激光器也有突破。
2009’激光技术论坛
暨“2008中国光学重要成果”发布会
Optics Frontier--2009’ Laser Technology Forum and Outstanding Achievements Release Conference of Chinese Optics 2008’
随着激光技术的迅猛发展,激光器也逐渐从实验室走向工厂,一个包括激光器、激光加工、激光通信等在内的高科技激光产业群在全世界范围内已经基本形成。为了促进国内激光科研进步、产业发展、产学研有机结合,中国科学院上海光学精密机械研究所定于2009 年3 月17-19 日在上海举办光学前沿——2009’激光技术论坛暨“2008中国光学重要成果”发布会。该论坛与发布会将与2009慕尼黑上海激光·光电展同步举行,联手展示中国乃至世界激光科研进步与产业发展的盛况。
届时将有国内外一流激光专家登台演讲当前激光器技术的前沿进展与面临的挑战,国内外知名激光器公司的资深研发专家向大家展示最先进的激光器件。这是一次了解当前激光技术前沿的机会,您还可以与国内外激光器领域研发专家面对面交流探讨激光器关键技术。欢迎激光技术领域研发人员、工程师、研究生提交论文,优秀论文将在《中国激光》(Ei收录)
杂志发表。
会议时间:2009年3月17 -19日
会议地点:中国·上海·浦东·新国际博览中心
主办单位:中国科学院上海光学精密机械研究所
慕尼黑展览(上海)有限公司
承 办:光学期刊联合编辑部
媒体支持:《光学学报》、《中国激光》、《激光与光电子学进展》、Chinese Optics Letters
中国光学期刊网(www.opticsjournal.net)
组织机构:
1. 名誉主席:
周炳琨(中国科学院院士,中国光学学会理事长,《中国激光》主编)
2. 主席:
范滇元(中国工程院院士,《激光与光电子学进展》主编,)
庄松林(中国工程院院士,《激光与光电子学进展》顾问)
3. 副主席:
朱健强(上海光机所所长, Chinese Optics Letters编委)
李儒新(上海光机所副所长,《中国激光》编委)
邵建达(上海光机所副所长,《中国激光》《激光与光电子学进展》编委)
刘泽金(国防科技大学,《中国激光》编委)
张小民(中国工程物理研究院激光聚变研究中心所长,《中国激光》编委)
4、秘书长:杨 蕾(光学期刊联合编辑部主任)
会议主题/征稿范围:
1、激光器结构及设计
2、全固态激光器及新型激光器
3、高功率激光器(气体、液体、固体)及其应用
4、飞秒激光器与光纤激光器
5、半导体激光器技术
6、激光工业应用技术
7、光通信技术
8、其他前沿领域研究
征文要求:
论文全文不超过8000字,论文应该是具有国内外领先水平或独创意义的学术论文,有一定独立见解的理论论述,有可靠数据的实验报道,有科学依据的技术应用或阶段性科研成果的实验快报。不接受已在国内外正式出版刊物上发表过的论文。来稿需注明论文题目、作者姓名、单位、通讯地址(包括邮编、电话、E-mail等)、标明所属征稿范围的第几类。论文格式参考《中国激光》的格式要求。经审稿录用的优秀论文,将由《中国激光》(Ei收录)出版。
注册会议及投稿请登陆http://www.opticsjournal.net/laserchina.htm在线注册和投稿。预注册截止时间:2009年1月16日;论文提交截稿时间:2009年3月2日。
每篇论文必须至少一位作者或书面授权的委托代表,到会议注册为正式代表,积极参加学术交流。提交论文后未到会参加论坛的作者的文章将不被出版。
企业研讨及产品发布
为促进学界和产业界的融合,本次论坛欢迎光电企业参与协办,协办企业可在摘要集、论文集、网站上发布信息,推荐颁奖嘉宾并可在论坛上做技术交流。
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3月18日9:30-11:30, 13:30-15:30 特邀报告
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飞机到达:
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1、从浦东机场出发
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乘坐磁悬浮列车至龙阳路站,单程票价50元;如出示机票,单程票价为40元;往返票价80元。搭乘机场三线至龙阳路轨道交通站:需时约40分钟,车费约16元。
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火车到达
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出租车:线路长度16公里,车费约45元。
推荐路线:轨道交通1号线到人民广场站,换乘2号线,至龙阳路站下,出站后朝东走,至第一个十字路口后朝北。或搭乘展会期间安排的免费班车至展馆。需时约30分钟,车费约4元。
2、从上海南站出发
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磁悬浮列车
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中国科学院上海光学精密机械研究所
2008-11-6
光学前沿——2009’激光技术论坛回执
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2009-01-07
关于调整放假时间的通知
公司各部门:
为了方便大家节后返程订票错开高峰期,原定春节放假时间现调整为:2009年1月22日下午至2009年2月1日(即农历二十七日下午至正月初七放假),2月1日工作日调整到1月18日上班,共10.5天,2009年2月2日正式上班。请大家相互转告!
特此通知
北京国科世纪激光技术有限公司
2009年1月8日
今年春运好紧张哦,各位回家要先预定票哦。