광섬유 수동 부품은 어떤 종류가 있습니까? 다양한 유형의 광섬유 수동 장치 특성 소개 [자세한 설명]
광섬유 수동 부품은 광섬유 통신 시스템의 중요한 구성 요소이다. 기능에 따라 광섬유 커넥터, 광섬유 커플러, 파장 분할 멀티플렉서, 광 스위치, 광 감쇠기, 광 아이솔레이터 및 광 순환기가 있습니다. 광섬유 통신 시스템은 액세스 네트워크, 광대역 네트워크, 고밀도 파장 분할 멀티플렉싱 시스템 및 전광 네트워크 방향으로 발전하고 있으며, 이는 광섬유 수동 부품 기술에 대한 새로운 요구 사항을 제시합니다. 따라서 시장 수요를 충족시키기 위해 광섬유 수동 부품의 기술 발전 방향을 파악하는 방법은 업계의 관심사가 되고 있습니다. 이 문서에서는 먼저 광섬유 수동 부품의 기술 개요를 소개한 다음 광섬유 커넥터의 소형화, 광섬유 커플러의 광대역 화, 파장 분할 멀티플렉서의 고밀도, 광 스위치의 매트릭스 및 광섬유 수동 부품의 통합에 대해 간략하게 설명합니다.
I. 수동 장치의 기술 개요
1. 분류 및 적용
패시브 광섬유 장치는 종류가 다양하고 구조가 다르며 일반적으로 기능별로 분류됩니다.
광섬유 (케이블) 커넥터는 광섬유 통신 회선에서 연결 기능이 있는 장치입니다. 광 케이블 사이의 고정 커넥터를 제외하고 대부분 광섬유 케이블과 광섬유 배선 랙 (ODF), 광섬유 배선 랙과 광 트랜시버를 연결하는 단일 코어 또는 멀티 코어 활성 커넥터입니다.
광섬유 커플러는 광섬유 통신 회선에서 분리 또는 결합 기능이 있는 부품입니다. 포트 구성에 따라 트리 커플러와 별 커플러 (일반적으로 단일 1? 2(Y) 커플러 및 2? 2(X 형) 커플러 캐스케이딩은 광섬유 케이블 TV, LAN 등과 같은 다양한 광섬유 네트워크에서 사용됩니다.
파장 분할 멀티플렉서는 광섬유 통신 회선의 파장을 분할, 재사용 및 재사용할 수 있는 장치입니다. 파장 재사용의 양에 따라 이중 파장 재사용기와 다중 파장 재사용기로 나눌 수 있습니다. 파장 재사용 간격에 따라 다양한 파장 분할 멀티플렉서 시스템 및 광섬유 증폭기에 사용되는 CWDM (CWDM) 과 DWDM (DWDM) 으로 나눌 수 있습니다.
광 스위치는 광섬유 통신 회선에서 광로 변환 기능이 있는 부품입니다. 포트 구성에 따라 여러 개의 광 스위치 (1? N) 및 매트릭스 광 스위치 (n? N), 일반적으로 단일 1? 2 또는 2? 대기 회선, 테스트 시스템 및 전체 광 네트워크용 광 스위치 2 개
광 감쇠기는 광섬유 통신 회선에서 필요에 따라 일부 광 신호 에너지를 감쇠할 수 있는 장치입니다. 감쇠의 조정 가능성에 따라 고정 감쇠기와 조정 가능한 감쇠기로 나뉩니다.
광 격리기는 광섬유 통신 회선에서 단방향 전송만 가능하게 하는 장치입니다.
광 순환기는 고정 경로를 따라서만 광 신호를 순환시킬 수 있는 장치입니다.
2. 구조 및 기술
광섬유 수동 부품의 구조와 기술은 크게 세 가지로 나눌 수 있다.
첫 번째는 전체 섬유 구조입니다. 광학 경로에는 광섬유만 있고 다른 광학 부품은 없습니다. 예를 들어, 광섬유의 끝면 접촉식 (근거리) 커넥터, 정밀하게 가공된 플러그 (단일 코어는 일반적으로 세라믹, 다중 코어는 일반적으로 중합체), 광섬유는 고정에 삽입된 후 연마되어 광택을 내고 주변 부품을 배합합니다. 용융 테이퍼 커플러 (FBT) 와 같이, 마이크로불을 이용하여 평행으로 접촉하는 두 광섬유의 커플링 영역을 가열하여 두 개의 원뿔을 형성하는데, 이를 용융 테이퍼 방법이라고 합니다.
두 번째는 조명 장치라고도 하는 개별 구성요소의 조합 구조입니다. 광섬유, 자체 초점 렌즈, 프리즘, 필터 등의 작은 광학 요소로 구성됩니다. 기본 광로는 광섬유와 1/4 간격이 있는 두 개의 자체 초점 렌즈로 구성된 확장/초점 기능이 있는 평행 광로입니다. 간격이 1/4 인 두 개의 자체 초점 렌즈 사이에 기능 요구 사항에 따라 관련 마이크로광학 요소를 설정합니다.
세 번째는 광자 통합 장치라고도 하는 평면 파도 구조입니다. 핵심 광로는 기능 요구 사항에 따라 통합 광학 기술로 제작된 다양한 평면 광파인데, 그 중 일부는 전극을 특정 위치에 퇴적한 다음 광파가 광섬유 또는 광섬유 어레이와 결합되어야 합니다.
둘째, 광섬유 커넥터의 소형화
광섬유 커넥터는 광섬유 시스템에서 가장 많이 사용되는 광섬유 수동 부품입니다. 현재 주류 품종은 FC 형 (스레드 연결), SC 형 (인라인), ST 형 (스냅형) 으로 직경이 2.5mm 인 세라믹 핀이 있어 대량의 정밀 연삭을 통해 광섬유 연결의 정확한 정렬을 보장할 수 있습니다. 조립 핀과 광섬유는 매우 편리하다. 연마를 거친 후 삽입 손실은 일반적으로 0.2dB 미만이며, 광섬유 액세스 네트워크가 발전함에 따라 광섬유 배선 선반의 광섬유 케이블과 커넥터 밀도가 점점 커지고 있으며, 현재 사용 중인 커넥터는 이미 부피가 크고 비용이 많이 드는 단점을 보여 주기 때문에 소형화는 광섬유 커넥터의 발전 방향이다. (윌리엄 셰익스피어, 소형화, 소형화, 소형화, 소형화, 소형화, 소형화, 소형화, 소형화)
소형화 중 하나는 단일 코어 광섬유 커넥터의 크기를 줄이고 미국 롱슨사의 LC 커넥터, 일본 NTT 사의 MU 커넥터, 스위스 데이먼드의 E-2000 커넥터와 같은 소형화 (SFF) 커넥터를 개발하는 것입니다. 핀 지름은 1.25mm 에 불과하므로 조립품 밀도가 기존 커넥터보다 두 배 이상 높습니다. LC 와 MU 핀은 세라믹 재질을 사용하고 E-2000 핀은 세라믹-금속 복합 구조를 사용합니다.
두 번째 소형화는 리본 광섬유에 적합한 멀티 코어 광섬유 커넥터, 즉 MT 시리즈 광섬유 커넥터를 개발하는 것입니다. 일본 후지쿠라는 미니-MT 커넥터 슬리브를 사용하여 일본 가전 커넥터 RJ-45 표준 요구 사항을 완벽하게 충족하는 더 작은 크기의 MT-RJ 듀얼 코어 광섬유 커넥터를 개발했습니다. 미국 US-Conec 은 MT 부품을 기반으로 4 셀, 8 셀, 10 셀 및 12 셀 광섬유를 연결할 수 있는 MTP/MPO 광섬유 커넥터를 개발했습니다. 미국 Siecor 의 소형 MT 광섬유 커넥터, 즉 소형 MAC 커넥터는 최대 4 셀 광섬유에만 사용할 수 있습니다. 또한 미국 Berg Electronics 는 2- 18 셀 광섬유를 연결할 수 있는 소형 광섬유 MAC 커넥터를 개발했습니다. 이러한 커넥터의 링은 모두 중합체 재질로 만들어져 있습니다. 앞으로 몇 년 후에는 소형 싱글 코어 광섬유 커넥터와 리본 광섬유 커넥터가 있는 멀티 코어 광섬유 커넥터가 현재 널리 사용되고 있는 지름이 2.5mm 핀인 커넥터와 어깨를 나란히 하여 세 발로 정립할 것으로 예상됩니다.
셋째, 광섬유 커플러의 광대역 화
현재 단일 모드 광섬유 커플러를 양산하는 방법은 용융 테이퍼이다. 코어가 얇아 이중 테이퍼를 형성하면 금형 필드 지름의 확대로 인해 한 광섬유의 신호가 다른 광섬유에 결합될 수 있습니다. 이 방법에서는 광섬유 간의 결합 계수가 파장과 관련이 있기 때문에 광 전송 파장이 변경되면 결합 계수도 변경됩니다. 즉, 커플러의 분광 비율이 변경되고, 일반 분광 비율은 파장에 따라 0.2%nm 의 속도로 변경됩니다. 이 커플러의 허용 대역폭은 일반적으로? 20nm, 표준 커플러라고 합니다. 분명히, 허용 대역폭에서 스펙트럼 비율은 4% 변경되었습니다. 이 커플러를 파장 플랫 커플러라고 부를 수 있습니다. 따라서 광대역은 커플러의 중요한 발전 방향이다.
광대역 커플러를 만들기 위해 많은 회사들이 용융 콘 커플 링 이론이나 대량의 실천을 심도 있게 연구하여 용융 콘 공정을 개선했습니다. 예를 들어, 용융 테이퍼의 커플링이 주기적이라는 점을 고려하면 커플링이 많을수록 커플링 계수와 전송 파장 간의 관계가 커지므로 용융 테이퍼의 커플 링 횟수를 최소화해야 하며 한 주기 동안 커플링을 완료하는 것이 좋습니다. 예를 들어, 두 개의 중요한 광섬유의 릴레이 상수를 변경하면 커플링 계수와 전송 파장 간의 관계가 줄어들기 때문에 서로 다른 코어 지름의 광섬유 두 개를 선택하여 융해할 수도 있고, 한 광섬유를 부식시키거나 미리 신축한 후 다른 광섬유와 융해할 수도 있습니다.
개별 구성요소와 평면 파도 구조의 조합 구조를 사용하여 커플러의 대역폭을 근본적으로 높일 수 있습니다. 분립된 구성요소 구조의 커플러에서 반투막은 일반적으로 분광에 사용되며 필요한 대역폭 특성은 막층의 설계와 제조를 통해 실현될 수 있습니다. 평면 파도 구조의 광대역 커플러에서는 대역폭이 350nm 에 이를 수 있는데, 이는 현재 용융 테이퍼로는 달성하기 어렵다.
파장 분할 멀티플렉서의 치밀화
현재 파장 분할 멀티플렉서는 주로1310/1550NM, 980/ 1550nm 과 같은 2 파장 재사용기입니다. 전자는 통신 회선에 사용되고, 후자는 광섬유 증폭기에 사용됩니다. 고밀도 파장 분할 다중화 시스템이 발달하면서 다중 파장 재사용기에 대한 수요가 커지면서 다중 파장 재사용기의 수요는 멀티플렉싱 시스템이 발전함에 따라 증가하므로 파장 간의 간격이 줄어들고 있습니다. 파장 간격이 20nm 인 경우 일반적으로 CWDM (crude wave division multiplexor) 이라고 합니다. 파장 사이의 간격이 1- 10nm 인 경우 일반적으로 고밀도 파장 분할 멀티플렉서 (FDM) 라고 합니다. 이러한 재사용기는 종종 고밀도 파장 분할 멀티플렉서라고도 합니다. 치밀화는 파장 분할 멀티플렉서의 발전 방향이다. 제조 방법에 따라 DWDM 에는 박막 필터, 광섬유 프라하 래스터 및 배열 파도 래스터의 세 가지 주요 유형이 있습니다.
박막 필터는 두 개의 간격이 1/4 인 자체 초점 렌즈 사이에 멀티레이어 미디어 필름을 배치하여 파장에 투명하게 하는 BWDM (대역 통과 필터) 입니다. 파장 근축을 재사용하면 하나의 파장만 투과되고 다른 파장은 반사됩니다. 이러한 멀티플렉서 몇 개가 함께 연결되어 밀집된 파장 분할 멀티플렉서를 형성합니다. 이 제품의 일반적인 성능은 다음과 같습니다. 통대역 폭은 약 13nm, 격리? 25dB, 에코 손실? 55dB, 삽입 손실? 4dB.
광섬유 프라하 래스터 (FBG) 는 자외선을 이용하여 코어 굴절률의 주기적인 변화를 유도한다. 굴절 인덱스의 주기적 변화가 프라하 래스터 조건을 충족하면 해당 파장이 반사되고 다른 파장이 부드럽게 통과됩니다. 이 반사 래스터는 차단 필터와 동등하며, 발가락 필터 또는 발가락 프라하 래스터라고도 합니다. 다상 래스터는 어떤 식으로든 밀집된 파장 분할 멀티플렉서를 형성할 수 있다.
배열 파도 래스터는 평면 파동이 있는 광자 통합 장치입니다. 기본 구조는 입/출력 광파 배열, 자유 중계판 파도 및 곡선 파도 배열의 세 부분으로 구성됩니다. 배열 도파관은 곡선 파도 사이의 위상차가 래스터 방정식을 충족할 때 재사용/재사용 해제 기능을 제공합니다. 일본 NTT 는 파장 재사용 도파관 어레이 래스터 400 개, 파장 간격 0.2nm, 격리 30dB, 채널당 3.8-6.4dB 손실, 크기 124mm? 64mm. 일반 32 또는 64 파장 AWG 의 파장 간격은 0.8nm 이고 격리는 28dB 이며 채널 당 손실은 2-3dB 입니다.
현재 박막 필터는 세 가지 밀집파 분할 멀티플렉싱 기술 중 가장 성숙한 것으로 전체 시장의 약 45% 를 차지하고 있습니다. 다음은 어레이 도파관 격자 유형이며 전체 시장의 약 40% 를 차지합니다. 파이버 래스터 (FBG) 는 파장 간격이 0.4nm 인 50GHz DWDM 을 만드는 데 적합하며 전체 시장의 약 15% 를 차지합니다.
5. 광 스위치 매트릭스
최근 몇 년 동안 DWDM (Discrete Wave Division Multiplexing) 시스템과 모든 광통신 네트워크 연구에 따라 OXC (Optical Chical Connection), OADM (Optical Axection Multiplexing) 및 보호 스위칭 등 모든 노드의 교환이 광 계층에서 직접 이루어지도록 요구하므로 광 스위치가 필요합니다. 이러한 노드에서 교환되는 많은 수의 광섬유 및 파장으로 인해 광 스위치는 포트 수가 많은 매트릭스 광 스위치여야 합니다.
대형 포트 매트릭스 광 스위치는 일반적으로 단일 1? 2 또는 2? 광 스위치 레벨 2 개를 연결합니다. 전통적인 기계식 광 스위치는 삽입 손실, 격리, 소광비, 편광감도 등에서 모두 좋은 성능을 가지고 있지만, 크기가 비교적 크고, 동작 시간도 비교적 길어서 일반적으로 수십 밀리초이기 때문에 포트 수가 많은 매트릭스 광 스위치를 형성하기가 어렵다. 기계식 광 스위치가 아닌 주로 전광 파도 광 스위치로, 스위치 속도는 밀리초에서 서브 밀리초까지이며, 부피는 매우 작으며, 포트 수가 많은 매트릭스 라이트 스위치로 쉽게 통합됩니다. 그러나 삽입 손실, 격리, 소광비 및 편광 감도는 상대적으로 낮습니다. 이에 따라 최근 몇 년 동안 마이크로기계식 광 스위치와 열광 스위치 두 가지 새로운 광 스위치가 등장해 대규모 매트릭스 어레이를 통합할 수 있어 성능이 우수합니다.
마이크로기계광 스위치는 평면 광파 기판 위에 만들어진 기계광 스위치를 만드는 동작 메커니즘이다. 예를 들어, 캔틸레버는 딥 에칭 및 얕은 확산 프로세스를 사용하여 라이트 스위치의 이동 가능한 부분으로 만들 수 있으며 캔틸레버의 측면은 반사경으로 사용할 수 있습니다. 이동 가능한 부분과 고정 부분 사이의 셔틀 교차 전극에 전압이 없을 때 광로에 반사 출력이 있습니다. 전압을 적용할 때 캔틸레버는 정전력의 작용으로 변위를 생성하고 캔틸레버 측벽의 반사 출력은 0 으로 되어 라이트 변환이 가능합니다.
열광 스위치는 열을 가하여 광파의 굴절률을 변경함으로써 광출력 방향을 변경합니다. 예를 들어, 버블 라이트 스위치는 두 평면 광 도파관의 교차점에 홈을 각인하고, 홈에 굴절 인덱스 일치액을 주입하여 파동의 라이트 신호를 직선으로 전송할 수 있습니다. 재사용기와 유사한 열 잉크젯 기술을 사용하여 파동이 교차하는 일치액에서 기포를 생성하고, 광신호는 거품의 전체 내부 반사로 다른 광파에 반사되어 광 변환을 가능하게 합니다.
현재 외국의 대형 포트 매트릭스 스위치의 성능은 전광 네트워크의 스위칭 요구 사항을 충족시키기에 충분하다. 미국 롱슨스가 MEMS 기술을 이용해 1296 포트의 광 교차 연결을 개발했다면 삽입 손실은 5. 1db 이고 격리는 38dB 입니다. 안델렌이 32 를 개발했어요? 32 버블 라이트 스위치, 최대 손실 7.5dB 마이크로 기계 변환 시간은 3.7ms 에 불과하며 버블 유형은 10 ms 보다 작습니다.
자동사 수동장치의 통합은 커플러의 광대역, 파장 분할 멀티플렉서의 밀도, 광 스위치의 행렬에서 광자 통합이 중요한 경로임을 알 수 있습니다. 또한 광자 통합 장치는 크기가 작고 대량 생산이 쉽고 비용이 저렴하기 때문에 광자 통합 성형은 많은 광섬유 수동 부품의 발전 방향입니다. 광자 통합 장치는 평면 광 수동 장치라고도 합니다. 광파는 라이닝 유형에 따라 리튬 티타늄 도금 광파, 실리콘 기반 퇴적 실리카 광파, InGaAsP/InP 광파 및 중합체 광파로 나뉜다.
티타늄 도금 리튬 니오 베이트 광 도파관 기술은 일찍 개발되었습니다. 주요 공정은 다음과 같습니다: 먼저 니오브 산 리튬 기판에 티타늄 막을 증발시키거나 스퍼터링한 다음, 필요한 광파 도형을 리소그래피하여 확산시키고 실리카 보호층을 도금하여 평면 광파를 만듭니다. 도파관의 손실은 크며 일반적으로 0.2-0.5dB/cm 입니다.
실리콘 기반 이산화 실리콘 광파 기술은 90 년대에 발전한 신기술로 외국에서 이미 비교적 성숙했다. 그 제조 공정에는 화법가수 분해 (FHD), 화학기상침착 (CVD, 일본 NEC 개발), 플라즈마 CVD (미국 롱슨사 개발), 다공성 실리콘 산화, 졸-젤이 포함된다. 이 도파관의 총 손실은 약 0.02dB/cm 로 작습니다. 외국에서는 이미 이런 파동을 이용하여 60 채널 AWG 와 132 채널 AWG 를 개발했다.
InGaAsP/InP 광파의 연구도 비교적 성숙하다. InP 기반 소스 및 수동 광자 장치 및 InP 기반 마이크로전자 회로와 동일한 라이닝에 통합될 수 있습니다. 적시에 광섬유의 금형 필드와 일치하지 않고 광섬유와의 커플링 손실이 크지만 SOA 를 광 경로에 도입하여 보완할 수 있습니다. 고분자 광파는 최근 몇 년간 연구 핫스팟이다. 이런 파동의 열광계수와 전광계수는 모두 비교적 커서 고속 광파 스위치, AWG 등을 개발하는 데 매우 적합하다. 독일 HHI 는 이 파동으로 AWG 를 성공적으로 개발했는데, 25-65 C 파장 표류는? 0.05 나노미터. 중합체 파동과 부품 제작 공정이 간단하고 가격이 저렴하며 발전 전망이 크다.
현재 평면 웨이브 기술을 사용하여 제조된 패시브 장치에는 광대역 커플러, 파도 어레이 래스터 (AWG) 및 대형 포트 매트릭스 광 스위치뿐만 아니라 다중 모드 간섭 빔 스플리터, 별 커플러, 파장 아이솔레이터 및 실리콘 마이크로기계 F-JP 캐비티 가변 감쇠기도 포함됩니다. 소스 및 마이크로전자 회로와 동일한 라이닝에 통합되거나 동일한 하우징에 캡슐화되어 혼합 통합 광로를 형성할 수 있기 때문에 미래는 무한합니다.