PLC光分路器工作原理、性能指標(biāo)、技術(shù)特點及應(yīng)用領(lǐng)域解析

  在光纖通信網(wǎng)絡(luò)中，一根光纖承載的信號往往需要同時服務(wù)數(shù)十甚至上百個終端用戶。如何實現(xiàn)光信號的分流與傳輸？PLC光分路器憑借其特的集成波導(dǎo)技術(shù)，成為無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）中不可或缺的核心器件。它如同光網(wǎng)絡(luò)中的“隱形樞紐”，在光纖到戶（FTTH）、5G前傳等領(lǐng)域默默支撐著海量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。

  一、定義與工作原理：

  PLC光分路器（Planar Lightwave Circuit Splitter）是一種基于石英基板的集成波導(dǎo)光功率分配器件，通過半導(dǎo)體工藝在芯片上構(gòu)建光分路網(wǎng)絡(luò)。其核心結(jié)構(gòu)由三部分組成：

  1、PLC芯片：采用光刻、腐蝕等工藝在石英基底上制作分光波導(dǎo)，形成1×N或2×N的光路分支結(jié)構(gòu)。芯片內(nèi)部的光波導(dǎo)陣列通過控制折射率分布，實現(xiàn)光信號的無損分路。

  2、光纖陣列：利用V型槽基板將多根光纖按固定間距排列，通過耦合工藝與芯片波導(dǎo)端口對接，確保光信號傳輸。

  3、封裝外殼：采用ABS塑料、金屬或微型鋼管等材料保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，適應(yīng)不同安裝環(huán)境需求。

  4、工作原理：當(dāng)光信號從輸入端進(jìn)入芯片后，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)將光能量按預(yù)設(shè)比例分配至各輸出端口。例如，在1×32分路器中，單根輸入光纖的信號被均勻分流至32根輸出光纖，每路光功率損耗僅約15dB（典型值）。這種分光過程完全基于物理結(jié)構(gòu)，無需外部能源驅(qū)動，體現(xiàn)了無源器件的核心優(yōu)勢。

  二、PLC光分路器的性能指標(biāo)：

  PLC光分路器的性能通過五大核心指標(biāo)衡量：

  1、插入損耗：每路輸出光功率相對于輸入的衰減值，典型值3.5-15dB，取決于分路數(shù)。例如1×2分路器插入損耗約3.5dB，而1×64分路器則達(dá)18dB。

  2、附加損耗：所有輸出端口光功率總和與輸入功率的差值，反映器件制造工藝水平。產(chǎn)品附加損耗可控制在0.1dB以內(nèi)。

  3、分光均勻性：各輸出端口功率差異，GPON系統(tǒng)要求均勻性≤0.5dB，確保所有用戶獲得相等信號強(qiáng)度。

  4、偏振相關(guān)損耗（PDL）：偏振態(tài)變化引起的功率波動，保偏型PLC分路器可將PDL壓縮至0.2dB以下。

  5、工作波長范圍：覆蓋1260-1650nm全波段，支持CWDM/DWDM系統(tǒng)應(yīng)用。

  三、PLC光分路器的技術(shù)特點：

  相比傳統(tǒng)熔融拉錐（FBT）分路器，PLC技術(shù)展現(xiàn)出四大突破：

  1、分路數(shù)躍升：單芯片支持1×64甚至1×128分路，而FBT工藝受限于物理拉伸過程，通常僅能實現(xiàn)1×4分路。

  2、波長無關(guān)性：對1310nm、1490nm、1550nm等通信波段具有一致的分光特性，簡化多波長系統(tǒng)設(shè)計。

  3、體積小型化：微型鋼管封裝產(chǎn)品尺寸僅Φ3×20mm，可直接嵌入光纜接頭盒，節(jié)省70%安裝空間。

  4、環(huán)境適應(yīng)性：工作溫度范圍-40℃至+85℃，通過IP65防護(hù)等級認(rèn)證，適應(yīng)沙漠、極地等極端環(huán)境。

  四、PLC光分路器的應(yīng)用領(lǐng)域：

  1、光纖到戶（FTTH）：作為OLT（光線路終端）與ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）間的核心分光器件，支持單纖覆蓋32/64戶的GPON/XG-PON系統(tǒng)部署。

  2、5G前傳網(wǎng)絡(luò)：在CRAN架構(gòu)中實現(xiàn)BBU與AAU間的光信號分配，支持25G/50G/100G速率傳輸。

  3、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)：用于葉脊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的光信號分流，降低布線復(fù)雜度，提升機(jī)柜密度。

  4、光纖傳感系統(tǒng)：在分布式應(yīng)變/溫度監(jiān)測中，保偏PLC分路器可維持傳感信號的偏振態(tài)穩(wěn)定性，提升定位精度至米級。

  五、封裝形式：場景驅(qū)動的多樣化設(shè)計

  為滿足不同部署需求，PLC光分路器發(fā)展出六大封裝形態(tài)：

  1、裸纖式：直接輸出裸纖，適用于尾纖盒或測試儀表內(nèi)部集成。

  2、微型鋼管式：不銹鋼外殼防護(hù)，直徑僅3mm，常用于光纜接頭盒。

  3、ABS盒式：塑料外殼封裝，支持SC/APC或FC/APC接口，廣泛應(yīng)用于光纜交接箱。

  4、插片式：模塊化設(shè)計，可插入19英寸機(jī)架，單框支持144芯光纖接入。

  5、托盤式：雙層托盤結(jié)構(gòu)，大配置1×32分路接口，適用于ODF配線架。

  6、機(jī)架式：標(biāo)準(zhǔn)1U/2U機(jī)箱，集成多級分路功能，滿足核心節(jié)點高密度部署需求。

  六、全鏈路解決方案提供商

  作為中國光通信器件領(lǐng)域的創(chuàng)新，四川梓冠光電在PLC光分路器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)三大技術(shù)突破：

  1、低損耗芯片：采用自主研發(fā)的硅基波導(dǎo)材料，將1×64分路器插入損耗降低至16.5dB，較行業(yè)平均水平提升1dB。

  2、高密度集成封裝：開發(fā)出1U機(jī)架式產(chǎn)品，支持144路1×8分路模塊集成，單機(jī)柜覆蓋1152戶FTTH接入。

  3、保偏特種分路器：基于熊貓光纖（PANDA）技術(shù)，推出PDL≤0.1dB的保偏PLC分路器，已應(yīng)用于量子通信實驗網(wǎng)絡(luò)。

  其產(chǎn)品通過Telcordia GR-1209-CORE和YD/T 1945-2019雙重認(rèn)證，在青海-海南±800kV特高壓輸電線路光纖傳感監(jiān)測項目中，成功實現(xiàn)3000公里跨度、0.5℃溫度分辨率的實時監(jiān)測，驗證了器件在極端環(huán)境下的可靠性。

  結(jié)語：

  從FTTH到5G前傳，從數(shù)據(jù)中心到量子通信，PLC光分路器正以每年15%的復(fù)合增長率重塑光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。隨著硅光子技術(shù)的演進(jìn)，未來PLC芯片將向更高集成度、更低損耗的方向發(fā)展，為6G、空分復(fù)用等下一代通信技術(shù)提供關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施支撐。四川梓冠光電等本土企業(yè)通過持續(xù)創(chuàng)新，正在推動中國光通信器件從“跟跑”向“領(lǐng)跑”跨越，為全球信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)貢獻(xiàn)中國智慧。