无源光器件

无源光器件（英语：passive optical device）也称为“光无源器件”，是在光纤通信实现自身功能过程中，内部不发生光电能量转换的一类器件。

介绍无源光器件（英语：passiveopticaldevice）也称为“光无源器件”，是在光纤通信实现自身功能过程中，内部不发生光电能量转换的一类器件，包括光纤连接器（opticalfiberconnector）、光定向耦合器（opticaldirectionalcoupler）、光学隔离器（opticalisolator）、光衰减器（opticalattenuator）等器件。它是光纤通信设备的重要组成部分，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。它在光路中起着光纤连接、光功率分配、光信号的衰减和光波分复用等作用，具有高回波损耗、低插入损耗、高可靠性、稳定性、机械耐磨性和抗腐蚀性、易于操作等特点，广泛应用于长距离通信、区域网络及光纤到户、视频传输、光纤感测等等。没有它就构不成光纤通信系统。局端与用户之间只需无源光器件组成的网络，称为“无源光网络”。1

无源光分路器采用无源光网络的本地接入网，一般用于交互式和分配式通信业务，将需要大量的无源光分路器，譬如德国DP通信公司建设的OPAL94系统服务的用户为50万个家庭，需要无源光分路器1万只，其中有六成多是1x32路的树形分路器。不言而喻，无源光分路器在无源光网络中占据着十分重要的地位。

所谓无源光分路器是指被传输的光功率能实现分路/合路的器件，一般是对同一波长的光功率进行分路或合路，涉及到不同波长的分波/合波间题，将在下节介绍。无源光分路器，就其工作机理而言，又可称为耦合器，因为该器件对光功率进行分路/合路是在一段特殊结构的光传输干线藕合区内实现的。祸合器从端口形式上划分，它包括X型(2x2)祸合器、Y型(lx2)藕合器、星型(NxN)藕合器和树型(1xN，N>2)祸合器等。一般习惯又把Y型藕合器和树型藕合器分别称作一分为二功分器和一分为N功分器，在无源光网络中更多的是应用这一类藕合器。在无源光网络中采用的无源光分路器，就其制作工艺而言，一般有光纤熔融拉锥型和介质波导型。前者以其卓越的产品性能、低廉的价格和便于大量生产而独占鳌头。目前，国内外专门从事无源光分路器制造的厂家都是生产这种型式的器件。但是，要求无源光分路器具备有多端输入和多端输出的条件下，用光纤熔融拉锥技术生产，既工艺复杂，又难于保证器件功分比的准确性，附加损耗也显著提高。因此，另一可行的办法是以介质波导制备此类器件。用离子交换技术在玻璃上制备波导或用扩散技术在妮酸铿介质上扩钦的条波导均可制备无源光分路器。要制备实用化的介质波导型无源光分路器尚有许多工艺问题有待进一步解决。然而可以预见，介质波导型无源光分路器具有巨大的潜在竞争能力。

波分复用器波分复用器是无源光分路器的一种特例，它是对不同波长进行分路/合路的，所以又将波分复用器称为分波/合波器或波长复用/解复用器。在无源光网络中应用波分复用器的目的是要提高网络运载信息的容量。容量的提高是按器件复用的波长数以成倍的增长，复用波长数越多，信息量增长倍数越大。2

根据技术的复杂性和可实现性，波分复用器的制备视其复用波长数多少程度而采用不同的制备技术。波分复用器复用波长数的多少程度又称复用度，复用度越高，制备技术越复杂，难度越大。如果波分复用器复用波长只有两三个，或者说要求复用的波长可在光纤的不同传输窗口上，用普通的光纤熔融拉锥技术和多层介质薄膜滤波器技术就可实现。当我们要求复用更多的波长，就需要利用闪耀光栅的分光原理制备波分复用器。利用这种原理制备波分复用器，其复用波长可在光纤的单一传输窗口上，而且复用度也比较高。但是，利用这种技术制备的波分复用器是分立元件组合型器件，在需要复用度很高的条件下，制造工艺复杂，甚至达到不可实现的程度。利用波导干涉技术制备波分复用器可获得很高的复用度，可实现信道间距0.Inm，甚至可达到0.04nm(SGHz)。然而，技术复杂，工艺难度大，要使器件达到实用化程度，尚需突破许多技术难关。

发展光纤用户网、用户接入网及局域网等光纤系统将大量采用无源光网络，而它们又几乎是全部采用无源光器件构成，不必应用任何有源电子设备，无源光网络与无源光器件是息息相关的。现在，无源光器件正朝着宽带化、集成化、小型化方向发展，并能不断提高它们的性能价格比，勿庸置疑，无源光网络将获得更大的发展。有人预测，在1999以前，全球光纤用户网的用户将达到1亿左右。到本世纪末，我国光纤CATV用户将超过1亿。由此可见，无源光网络和无源光器件将获得极好的发展机遇。

本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学