TOP
首頁 > 新聞動態(tài)
2025-07-18
在現(xiàn)代光纖通信和高速數據中心網絡中，光無源器件扮演著至關重要的角色，如同精密電路中的基礎元件，確保光信號的高效、穩(wěn)定傳輸。廣西科毅光通信科技有限公司（www.wagerqb.com ），作為領先的光開關及光無源器件供應商，致力于提供高性能、高可靠性的光互聯(lián)解決方案。本文將深入探討光連接器、光耦合器、光隔離器、光環(huán)行器、光衰減器等核心器件的技術原理、關鍵性能指標及發(fā)展趨勢，并闡明科毅光通信在相關領域的技術積累與應用優(yōu)勢。
一、 光通信基礎：單位與器件類比
在深入器件細節(jié)前，理解光纖通信的基本單位至關重要。功率的度量主要使用分貝（dB）體系：
l dB (分貝): dB = -10 log10 (Pout / Pin)。用于表示兩點間的功率相對變化（損耗或增益），其中Pout為輸出功率，Pin為輸入功率。
l dBm (毫瓦分貝): dBm = 10 log10 (P / 1mw)。這是通信工程中廣泛使用的絕對功率單位，表示相對于1毫瓦(mW)的功率值。例如：-10dBm 表示光功率等于100微瓦(μW)。
l dBμ (微瓦分貝): dBμ = 10 log10 (P / 1μw)。表示相對于1微瓦(μW)的功率值。
理解光器件，可以類比于熟悉的電器件：光連接器如同電路連接器，光耦合器如同功率分配器/合路器，光隔離器如同電路中的二極管防止反向電流，光環(huán)行器如同多端口環(huán)形器，光衰減器如同可調電阻。
二、 精密連接：光連接器技術詳解
光連接器（Optical Connector）是實現(xiàn)光纖間可拆卸連接的核心器件，其核心任務是最大限度地降低光信號在連接點的損耗（插入損耗）和反射（回波損耗）。
l 核心結構與類型:
n 基本結構: 主要包括連接器插頭（含精密陶瓷插芯）、光纜跳線、轉換器（法蘭盤）、變換器（Adapter）、裸光纖連接器等。
n 類型: 分為可拆卸型（活動連接器，如FC, SC, ST, LC等）和永久型（熔接或機械固定）。
l 精密要求: 連接器性能依賴于光纖端面的極致精密。
n 纖芯: 單模直徑~9μm ±0.5μm，多模~50μm或62.5μm ±1μm；不圓度<0.5μm。
n 包層: 直徑125μm ±2μm；不圓度<2%。
n 同軸度(纖芯-包層): <1μm。
n 抗拉強度: >0.5kg。
l 主流接口類型:
n FC型: 螺紋連接，金屬外殼，穩(wěn)定可靠。
圖：FC型連接器插頭與轉換器結構圖
n SC型: 插拔式，矩形塑料外殼，高密度安裝，易多芯化。
SC型連接器插頭與轉換器
n ST型: 帶鍵卡口式，常用于局域網。
ST型連接器插頭與轉換器
n 轉換器/變換器: 實現(xiàn)不同類型接口（如FC/SC, SC/ST）或跳線類型間的互連。
l 端面技術與性能關鍵:
n 端面拋光: PC (物理接觸), SPC (超級物理接觸), UPC (超物理接觸), APC (角度物理接觸, 8度斜面)。APC提供最高的回波損耗(>60dB)。
不同光纖連接器端面類型(PC, UPC, APC)
l 核心性能指標:
n 插入損耗(IL): 信號通過連接器后的功率衰減。國標測試法有基準法和替代法。優(yōu)質連接器可達0.2~0.3dB甚至更低。
n 回波損耗(RL): 連接點反射光相對于輸入光的比率（dB表示）。PC>40dB, SPC>45dB, UPC>50dB, APC>60dB。高RL對激光器和高速系統(tǒng)至關重要。
n 重復性與互換性: 衡量多次插拔或不同插頭/轉換器組合后IL的穩(wěn)定性。是可靠性的重要體現(xiàn)。
n 環(huán)境適應性: 工作溫度范圍（陶瓷插芯可達-40~+80°C）、插拔壽命（陶瓷插芯可達1000次以上）。
l 損耗因素分析: 連接損耗源于多種物理因素：
n 損耗因素分析: 連接損耗源于多種物理因素：
光纖連接橫向錯位損耗示意圖
n 角度傾斜損耗: 單模光纖要求傾斜角<0.3度(通常<0.1度)以維持IL<0.1dB。
光纖連接角度傾斜損耗示意圖
n 端面間隙損耗: 間隙控制在1μm以內時損耗(<0.006dB)可忽略。
n 菲涅爾反射損耗: 端面空氣間隙導致約0.32dB損耗，APC端面可有效抑制。
n 模場/數值孔徑失配損耗: 光纖參數不一致引起。
l 測試方法: 主要包括基準法、替代法測試IL；專用回波損耗測試儀測試RL；以及重復性、互換性測試。
l 發(fā)展趨勢:
1. 高性能化: 追求更低IL (<0.1dB avg)，更高RL，更優(yōu)重復/互換性（鍍膜、高精度加工）。
2. 高密度化: 帶狀(Multi-fiber)連接器（4, 8, 12, 24芯乃至更高）滿足數據中心和5G前傳需求。
3. 多功能化/小型化: 集成衰減器、濾波器、波分復用器(WDM)甚至有源器件（如內置光收發(fā)模塊的連接器），LC、MTP/MPO等小型化接口普及。
4. 智能化: 支持光性能監(jiān)測(如iConnector概念)。
三、 智慧分光：光耦合器技術探秘
光耦合器（Coupler）實現(xiàn)光信號在不同端口間的分配與組合，是構建光纖網絡（尤其是PON、局域網、傳感網）和波分復用(WDM)系統(tǒng)的基石。
l 分類: 按端口分：X型(2x2), Y型(1x2), 星型(NxN), 樹形。
l 主流技術 - 熔融拉錐型(FBT): 將兩根或多根光纖絞合熔融并拉伸，形成耦合錐區(qū)。在錐區(qū)，纖芯變細，光場擴展并發(fā)生耦合。
熔融拉錐制作系統(tǒng)示意圖及耦合區(qū)光場演化
l 核心性能參數:
n 插入損耗(IL): 特定端口的輸出功率相對于總輸入功率的減小值。
n 附加損耗(EL): 所有輸出端口功率之和相對于輸入功率的減小值，反映制造固有損耗。
n 分光比(CR): 各輸出端口輸出功率與總輸入功率的比值（如50:50, 30:70）。
n 方向性(Directivity): 衡量非注入端輸出光的大?。ǜ綦x度的一種體現(xiàn)），通常要求>50dB。
n 均勻性(Uniformity): (針對均分器) 各輸出端口功率的最大偏差。
n 偏振相關損耗(PDL): 器件損耗隨輸入光偏振態(tài)的最大變化量，要求低（如<0.2dB）。
n 隔離度(Isolation): (尤其WDM器件) 特定波長端口對其他波長信號的抑制能力。
l 寬帶耦合器: 滿足1310nm & 1550nm ±50nm帶寬需求是現(xiàn)代通信的關鍵。通過精密控制拉錐工藝或使用預設參數差異的光纖，實現(xiàn)雙窗口低分束比變化(<5~10%)。
寬帶耦合器與普通耦合器波長特性對比圖
l 制作方法: 除主流熔融拉錐法(FBT)外，還有侵蝕法、研磨法、平面光波導(PLC)技術。PLC技術在星形耦合器、高通道數分路器中優(yōu)勢顯著。
l 應用: 光纖分路器(如PON)、光纖干涉儀(Mach-Zehnder, Sagnac)、光纖環(huán)路鏡、功率監(jiān)控、傳感網絡。
l 發(fā)展趨勢:
n 保偏(PM)耦合器: 滿足相干通信、傳感的特殊需求。
n 高路數集成: PLC技術在星形耦合器（如64x64）中占優(yōu)。
n 寬帶化: 成為標配要求。
n 多功能集成: 與WDM、隔離器、光開關等集成。
四、 守護光源：光隔離器與光環(huán)行器
l 光隔離器(Isolator):
n 功能: 允許光單向傳輸（正向損耗小，通常<1.0dB），阻止反向傳輸（反向隔離度大，通常>35dB）。保護光源（LD）、光放大器(EDFA)等免受反射光干擾。
n 核心原理：法拉第磁光效應。 核心組件包括偏振器、法拉第旋光器（磁光晶體或磁敏光纖）、光纖準直器。
偏振無關型光隔離器工作原理圖（包含法拉第旋轉）
l 類型: 偏振相關型、偏振無關型（更常用）。按結構分塊狀、光纖型、波導型。
l 關鍵指標:
n 插入損耗(IL)
n 反向隔離度(Isolation)
n 回波損耗(RL) >50dB
n 偏振相關損耗(PDL) <0.2dB
n 30dB隔離度帶寬 >±20nm
n 偏振模色散(PMD) - 高速系統(tǒng)需關注。
n 應用: LD保護、EDFA輸入/輸出端、CATV發(fā)射機、相干通信系統(tǒng)、高精度傳感。
l 光環(huán)行器(Circulator):
l 功能: 多端口（常見3或4端口）非互易器件，光信號按端口順序單向環(huán)形傳輸（1→2, 2→3, 3→1）。
其核心也基于法拉第效應和偏振控制。
三端口和四端口光環(huán)行器功能示意圖
l 應用: 光分插復用器(OADM)、色散補償、光纖傳感、雙向泵浦、光路環(huán)回測試。
選擇合適的光無源器件是一項需要綜合考量技術、性能、成本和供應商實力的工作。希望本指南能為您提供清晰的思路。我們建議您在明確自身需求后，詳細對比關鍵參數，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術扎實、質量可靠、服務專業(yè)的合作伙伴。
訪問廣西科毅光通信官網 www.wagerqb.com 瀏覽我們的光無源器件產品，或聯(lián)系我們的銷售工程師，獲取專屬的選型建議和報價！
中文
EN
