平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术

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无热AWG （1）2008-12-12 13:01:19| 分类：AWG | 标签：|字号大中小订阅2007-09-09 14:19:15 本文已公布到博客频道校园·教育分类光纤通信去年被美国科学家团体评选为全世界二战以后前四个最重要的科技发明之一。

上世纪末到本世纪初主要是由于DWDM滤波器（密集波分复用器）和EDFA（掺饵光纤放大器）的发展和成功应用，极大地降低了单位带宽的通信传输成本，使得免费的国际互联网飞速发展成为可能，改变了全世界人们的经济和生活方式。

近年来密集波分复用（DWDM）技术仍在蓬勃发展。

其中平面光波导（planar light wave circuit, PLC）技术以其成本低、便于批量生产、稳定性好、易于集成等诸多特点，被认为是DWDM 光通信系统产业的一个最重要的发展方向。

目前光波导的制作主要在LiNbO3、玻璃、InP、Si 等衬底材料上完成，其中硅基二氧化硅光波导集成技术由于具有成熟的半导体工艺技术基础、与光纤耦合效率好、成本低廉等优势，已经成为一个全世界普遍采用的主流技术。

硅基二氧化硅平面光波导集成技术的一个重要应用是阵列波导光栅（AWG）。

在DWDM系统中，用作复用和解复用的器件，除了TFF 类型器件之外，基于平面光波导技术(planar lightwave circuit, PLC)的AWG 型滤波器件日益成熟，并且所占的市场份额越来越大。

另外，AWG 可以构成光上/下路复用器(Optical Add and Drop Multiplexer，OADM)、光交叉连接(Optical Cross Connect，OXC)、动态增益均衡、多波长同时监测等衍生器件，而这些器件在今后几年内市场需求旺盛，特别是城域网的迅猛发展使其市场需求量持续增长。

图1 表明在整体市场中，到2007 年AWG 和TFF 市场占有旗鼓相当，2008 年将是TFF 的2 倍，到2010 年将市场预测则是TFF 的3 倍，市场应用前景被普遍看好。

1平面光波导技术

光波导是集成光学重要的基础性部件，它能将光波束缚在光波长量级尺寸的介质中，长距离无辐射的传输。

平面波导型光器件，又称为光子集成器件。

其技术核心是采用集成光学工艺根据功能要求制成各种平面光波导，有的还要在一定的位置上沉积电极，然后光波导再与光纤或光纤阵列耦合，是多类光器件的研究热点.按材料可分为四种基本类型：铌酸锂镀钛光波导、硅基沉积二氧化硅光波导、InG aAsP/InP光波导和聚合物（Polymer）光波导。

LiNbO3晶体是一种比较成熟的材料，它有极好的压电、电光和波导性质。

除了不能做光源和探测器外，适合制作光的各种控制、耦合和传输元件。

铌酸锂镀钛光波导开发较早，其主要工艺过程是：首先在铌酸锂基体上用蒸发沉积或溅射沉积的方法镀上钛膜，然后进行光刻，形成所需要的光波导图形，再进行扩散，可以采用外扩散、内扩散、质子交换和离子注入等方法来实现。

并沉积上二氧化硅保护层，制成平面光波导。

该波导的损耗一般为0.2-0.5dB/cm。

调制器和开关的驱动电压一般为10V左右；一般的调制器带宽为几个GHz，采用行波电极的LiNbO3光波导调制器，带宽已达50GHz以上。

硅基沉积二氧化硅光波导是20世纪90年代发展起来的新技术，主要有氮氧化硅和掺锗的硅材料，国外已比较成熟。

其制造工艺有：火焰水解法（FHD）、化学气相淀积法（CVD，日本NEC公司开发）、等离子增强CVD法（美国Lucent公司开发）、反应离子蚀刻技术RIE多孔硅氧化法和熔胶－凝胶法（Sol-gel）。

该波导的损耗很小，约为0.02dB/cm。

基于磷化铟（InP）的InGaAsP/InP光波导的研究也比较成熟，它可与InP基的有源与无源光器件及InP基微电子回路集成在同一基片上，但其与光纤的耦合损耗较大。

聚合物光波导是近年来研究的热点。

该波导的热光系数和电光系数都比较大，很适合于研制高速光波导开关、AWG等。

采用极化聚合物作为工作物质，其突出优点是材料配置方便、成本很低。

PLC光分路器

分支器式PLC
分支器式PLC是指在裸件式PLC的基本上，在输出端使用小分支器盒（可固定于盒体）及0.9mm套管的小型光分路器组件。
模块型PLC
模块型PLC使用ABS塑料盒封装，端口采用尾纤引出。出纤套管是0.9mm、2.0mm、3.0mm三种。
模块型PLC的应用
主要应用于光纤分配箱、机架。
PLC Splitter (平面光波导分路器)
Planar Lightwave Circuit Splitter
PLC Splitter 简介
• • • • PLC Splitter 工作原理 PLC Splitter 主要原材料 PLC Splitter 关键过程控制 PLC Splitter 应用分类
PLC Splitter 半成品示意图
关键过程控制(PLC Splitter环境测试)
PLC Splitter老化循环设备
PLC Splitter测试设备
PLC Splitter产品都经过老化循环，以保证符合Telcordia GR-1209-CORE 和 GR-1221-CORE 标准。
PLC Splitter技术指标
* 1.室温测试，不加连接头 2.加UPC连接头,回波损耗 >50dB,.加APC连接头,回波损耗 >55dB
PLC Splitter参数特点
（1）损耗对光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要。（2）分光均匀，可以将信号均匀分配给用户。（3）结构紧凑，体积小，可以直接安装在现有的各种交接箱内，不需留出很大的安装空间。（4）单只器件分路通道很多，可以达到32路以上。（5）多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。
芯片技术指标
P A R A M E TE R Operating Wavelength Fiber Spacing Typ. Insertion Loss Max. Uniformity PDL Return Loss* Directivity Substrate End Face Lid Operating Temp. Chip Dimension (LxWxH) ℃ mm 10.5 x 2.5 x 2.5 dB dB dB dB dB 7.3 ≤ 0.6 ≤ 0.1 10.7 ≤ 0.8 ≤ 0.15 ≥ 55 ≥ 55 Quartz 0 Polished or 8Tilt Polished (Top or Bottom Short) Quartz Full Lid - 40 ~ + 85 10.6 x 2.5 x 2.5 / 13.8 x 3.0 x 2.5 15.5 x3.5 x 2.5 17.2 x 5.5 x 2.5 14.2 ≤ 1.5 ≤ 0.25 17.5 ≤ 1.7 ≤ 0.3 UNIT um um dB 250 6.9 1x4 1x8 1 x 16 1 x 32 1.26 ~ 1.36 / 1.48 ~ 1.65 127 / 250 10.2 127 13.7 127 16.7

PLC（平面光波导技术）详细资料大全

PLC（平面光波导技术）详细资料大全
PLC是英文Planar Lighave Circuit的缩写，翻译成中文为：平面光波导（技术）。

所谓平面光波导，也就是说光波导位于一个平面内。

基本介绍
•中文名：平面光波导
•外文名：Planar Lighave Circuit
•缩写：PLC
•PLC分路器：用二氧化矽做的
•PLC技术：涉及的材料非常广泛
正如大家所熟悉的单层电路板，所有电路都位于基板的一个平面内一样。

因此，PLC是一种技术，它不是泛指某类产品，更不是分路器！我们最常见的PLC分路器是用二氧化矽（SiO2）做的，其实PLC 技术所涉及的材料非常广泛，如玻璃/二氧化矽（Quartz/Silica/SiO2）、铌酸锂（LiNbO3）、III-V族半导体化合物（如InP,GaAs等）、绝缘体上的矽（Silicon-on-Insulator,SOI/SIMOX）、氮氧化矽（SiON）、高分子聚合物（Polymer）等。

基于平面光波导技术解决方案的器件包括：分路器（Splitter）、星形耦合器（Star coupler）、可调光衰减器（Variable Optical Attenuator,VOA）、光开关（Optical switch）、光梳（Interleaver）和阵列波导光栅（Array Waveguide Grating,AWG）等。

根据不同套用场合的需求（如回响时间、环境温度等），这些器件可以选择不同的材料体系以及加工工艺制作而成。

值得一提的是，这些器件都是光无源器件，并且是独立的。

他们之间可以相互组合，或者和其他有源器件相互组合，能构成各种不同功能的高端器件。

平面光波导的制备与测试技术

平面光波导的制备与测试技术光通信作为一种高速、大容量的通信方式，在现代通信领域中扮演着重要角色。

而平面光波导作为光通信中的核心组件之一，其制备与测试技术的发展对于提高光通信的性能和可靠性起着至关重要的作用。

一、平面光波导的制备技术平面光波导的制备过程主要包括材料选择、器件设计和加工工艺三个环节。

首先，材料选择是平面光波导制备的基础。

常见的平面光波导材料有硅(Si)、氧化硅(SiO2)、聚合物等。

硅是一种优良的基底材料，具有优异的光学和电子特性，被广泛应用于平面光波导的制备。

而氧化硅和聚合物则具有较好的光学特性和加工性能，适用于一些特殊需求的光波导器件。

其次，器件设计是平面光波导制备的核心。

器件设计主要包括平面光波导核心层的宽度、厚度等参数的确定，以及相应的布线规则。

平面光波导的核心层应保证光的传输效果，一般会采用较薄的材料。

此外，根据需要，还可以设计一些附加的结构，如激光器、光电探测器等。

最后，加工工艺是平面光波导制备的关键。

平面光波导的加工工艺主要包括光刻、湿法刻蚀、干法刻蚀和热压等步骤。

光刻是通过光干涉技术制备光刻胶阻隔层的过程，湿法刻蚀和干法刻蚀则用来刻蚀材料，以形成平面光波导结构。

热压则用来固定光波导结构与衬底之间的粘合。

二、平面光波导的测试技术平面光波导的测试技术对于确保器件的性能和可靠性至关重要。

首先，常见的平面光波导测试技术包括波导特性测试和光输出功率测试。

波导特性测试主要关注光波导的传输性能，包括驻波比、插损、耦合效率等参数的测量。

光波导可以通过光纤器件的耦合测试来评估光纤与光波导之间的传输效果。

而光输出功率测试则用来评估光波导器件的输出性能，可以通过光功率计等仪器进行测量。

其次，光波导对环境的敏感性和稳定性也需要进行测试。

在实际应用中，光波导往往会受到温度、湿度等环境因素的影响，因此需要对其在不同环境条件下的性能进行测试。

常见的测试方法包括温度循环、湿度暴露和振动测试等。

最后，平面光波导的可靠性测试是评估其在长期使用中的性能和稳定性的关键。

平面光波导光分路器原理与技术

的基础。在刻蚀过程中，（100）面速度较快，而（111）面极慢，随着（100）面向下移动，就会出现倾斜的侧面，且侧面与底面夹角为 54.74°，图 2 为 V 型槽示意图。
V 型槽起到一个支架的作用，为了确保光纤阵列之间的相对位置不会发生改变，V 型槽的参数必须精确地设计。光纤阵列之间的距离也要靠 V 型槽来固定，工业加工中要求距离误差不能大于 0.5μm。
3 结语本系统存储采用数字硬盘录像机，搭配控制终端操作电脑，进行集中管理，分开控制，控制系统功能强大、可靠，具备先进水平。主机具备交互式中文系统菜单，用户可通过屏幕中文提示设定参数，具有极好的易操作性和易维护性，可直观地掌握管制学员考核现场情况和记录事件事实，起到强有力的追溯及震慑作用，为一线运行安全及培训管理工作提供强有力的技术保障。通过系统上线后两个班级的测试，对控制按钮、信息录入、自动生成、命名规范等功能的测试，该系统能够稳定地工作并很好地服务于管制员培训工作。同时还可以在此基础上，加入人工识
2.3 服务器端服务端主要有 NVR 服务器、控制终端电脑及管理软件组成，主要为存储考试视频作用及运行录音录像管理软件作用。 NVR 服务器采用的是海康威视硬盘录像机，管理软件采用一 VC 编程，主要对图
像的处理，以及对文件名进行了定制化要求，控制终端电脑上安装一个 485 信号接收器，接收器安装在服务器的 USB 口上，并通过转换软件将 485 信号转换成电脑可以读写的 USB 信号。录音录像管理软件通过接收不同的 485 信号判断每一路的信号的开始与结束。
在平面光波导光分路器中，主要器件与结构有 Y 分支、光纤和 V 型槽等，其

PLC及光子集成技术简介

光子集成技术及平面光波导技术(PLC)简介波导技术简介
光网络系统是互联网的循环系统，它把从电脑、光网络系统是互联网的循环系统，它把从电脑、电话或其它网络装置接收到的电子信号转换成光，然后将这些或其它网络装置接收到的电子信号转换成光，光束通过光纤电缆传送到一个城市、光束通过光纤电缆传送到一个城市、国家甚至是世界的另一端。一端。然而光网络系统的发展步伐远比不上诸如个人电脑或者是移动电话等其它科技产品。或者是移动电话等其它科技产品。一些处于传统光网络系统核心的光设备，如激光器、调制器和光电二极管，仍然统核心的光设备，如激光器、调制器和光电二极管，是以独立装置的形式来生产、封装和部署的。是以独立装置的形式来生产、封装和部署的。这使得传统光系统体积庞大、结构复杂并且费用昂贵。的光系统体积庞大、结构复杂并且费用昂贵。由于这些光设备都需要与光纤连接，这令可靠性降低可靠性降低。设备都需要与光纤连接，这令可靠性降低。互联网基础设施成本居高不下的原因之一，施成本居高不下的原因之一，就是这些光学元件的性能相对来说比较原始。对来说比较原始。
平面光波导制作工艺和传统的半导体制作工艺兼容。平面光波导制作工艺和传统的半导体制作工艺兼容。 PLC技术制作的光模块比传统光学组装工艺更加便宜，技术制作的光模块比传统光学组装工艺更加便宜，技术制作的光模块比传统光学组装工艺更加便宜封装技术也比传统技术更好平面光波导（PLC）技术帮助光学装配技术朝着迈入平面光波导（）印制电路板时代”迈出了第一步。 “印制电路板时代”迈出了第一步。
这种芯片（约2cm 宽）采用的是铟磷化合物半导体
芯片上集成了240个光学器件
平面光波导的两种基本结构
(a) 矩形光波导
(b) 脊形光波导

PLC分光器工艺流程

PLC分光器工艺流程PLC（Planar Lightwave Circuit）分光器是一种基于二氧化硅平面波导技术制造的光器件，用于在光通信系统中实现光信号的分配和合并。

PLC分光器由一根输入波导和多根输出波导组成，可以将输入的光信号平均分配到各个输出端口上，或者将多个输入光信号合并为一个输出光信号。

PLC分光器的制造工艺流程通常包括以下步骤：1.基底准备：选择适用的基底材料，并通过机械研磨和化学抛光处理，使其表面平整光滑。

2.平面波导制备：在基底上使用光刻技术制备出平面波导结构。

首先在基底上涂覆光刻胶，然后使用掩膜模板对光刻胶进行曝光，形成波导图案。

曝光后，通过显影处理去除未固化的光刻胶部分，最终形成波导结构。

3. 波导芯片制备：在平整的基底上，使用PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）等方法沉积二氧化硅材料，形成波导芯片的结构。

波导芯片的材料具有适当的折射率，用于引导光信号。

4.加工和连接：将波导芯片进行切割和清洗，以得到适当尺寸的单个PLC芯片。

然后，在芯片上使用电子束或激光器刻蚀技术，在合适的位置形成输入和输出的凹槽和耦合面。

通过这些凹槽和耦合面，将光纤连接到PLC芯片，将光信号导入和导出。

5.封装：完成PLC芯片和光纤的连接后，将整个光器件进行封装。

通常使用环氧树脂或光胶进行封装，以保护PLC芯片和光纤不受湿度、尘埃等环境因素的影响。

6.测试和质检：对制造完成的PLC分光器进行严格的测试和质检。

通过使用光源和光功率计等设备，测试和测量PLC分光器的光损耗、均匀性和波导传输效率等性能指标。

以上是PLC分光器的典型制造工艺流程，每个步骤都需要严格控制和精确操作，以确保PLC分光器的性能达到设计要求。

制造PLC分光器的工艺也在不断发展，以提高制造效率和降低成本，促进光通信技术的发展和应用。

平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术

平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术随着FTTH的蓬勃发展，PLC(Planar Lightwave Circuit,平面光路)已经成为光通信行业使用频率最高的词汇之一，而PLC的概念并不限于我们光通信人所熟知的光分路器和AWG，其材料、工艺和应用多种多样，本文略作介绍。

1.平面光波导材料PLC光器件一般在六种材料上制作，它们是：铌酸锂（LiNbO3）、Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物、二氧化硅（SiO2）、SOI（Silicon-on-Insulator, 绝缘体上硅）、聚合物（Polymer）和玻璃，各种材料上制作的波导结构如图1所示，其波导特性如表1所示。

图1. PLC光波导常用材料铌酸锂波导是通过在铌酸锂晶体上扩散Ti离子形成波导，波导结构为扩散型。

InP波导以InP为称底和下包层，以InGaAsP为芯层，以InP或者InP/空气为上包层，波导结构为掩埋脊形或者脊形。

二氧化硅波导以硅片为称底，以不同掺杂的SiO2材料为芯层和包层，波导结构为掩埋矩形。

SOI波导是在SOI基片上制作，称底、下包层、芯层和上包层材料分别为Si、SiO2、Si和空气，波导结构为脊形。

聚合物波导以硅片为称底，以不同掺杂浓度的Polymer材料为芯层，波导结构为掩埋矩形。

玻璃波导是通过在玻璃材料上扩散Ag离子形成波导，波导结构为扩散型。

表1. PLC光波导常用材料特性2. 平面光波导工艺以上六种常用的PLC光波导材料中，InP波导、二氧化硅波导、SOI波导和聚合物波导以刻蚀工艺制作，铌酸锂波导和玻璃波导以离子扩散工艺制作，下面分别以二氧化硅波导和玻璃波导为例，介绍两类波导工艺。

二氧化硅光波导的制作工艺如图2所示，整个工艺分为七步：1)采用火焰水解法（FHD）或者化学气相淀积工艺（CVD），在硅片上生长一层SiO2，其中掺杂磷、硼离子，作为波导下包层，如图2（b）所示；2)采用FHD或者CVD工艺，在下包层上再生长一层SiO2，作为波导芯层，其中掺杂锗离子，获得需要的折射率差，如图2（c）所示；3)通过退火硬化工艺，使前面生长的两层SiO2变得致密均匀，如图2（d）所示。

平面波导技术及器件发展动态

平面波导技术及器件发展动态2004-08-22吴国锋中国电子科技集团第34研究所摘要本文介绍了平面波导技术及器件的发展情况，并概要指出了平面波导光器件的市场前景和发展方向。

关键词PLC、Polymer、InP、AWG1概述光波导是集成光学重要的基础性部件，它能将光波束缚在光波长量级尺寸的介质中，长距离无辐射的传输。

平面波导型光器件，又称为光子集成器件。

其技术核心是采用集成光学工艺根据功能要求制成各种平面光波导，有的还要在一定的位置上沉积电极，然后光波导再与光纤或光纤阵列耦合，是多类光器件的研究热点。

2技术种类按材料可分为四种基本类型：铌酸锂镀钛光波导、硅基沉积二氧化硅光波导、InGaAsP/InP光波导和聚合物（Polymer）光波导。

LiNbO3晶体是一种比较成熟的材料，它有极好的压电、电光和波导性质。

除了不能做光源和探测器外，适合制作光的各种控制、耦合和传输元件。

并沉积上二氧化硅保护层，制成平面光波导。

该波导的损耗一般为0.2-0.5dB/cm。

调制器和开关的驱动电压一般为10V 左右；一般的调制器带宽为几个GHz，采用行波电极的LiNbO3光波导调制器，带宽已达50GHz以上。

硅基沉积二氧化硅光波导是20世纪90年代发展起来的新技术，主要有氮氧化硅和掺锗的硅材料，国外已比较成熟。

该波导的损耗很小，约为0.02dB/cm。

PLC平面光波导分路器

深圳市特发信息股份有限公司PLC 平面光波导分路器产品介绍随着电信市场新增值业务如网络视频可视电话、IPTV、网络游戏、网络教育等的不断推出，用户对带宽的要求不断提高，现有以铜缆为主的XDSL网络已不能适应用户的需求。

世界各国特别是日本、韩国、美国等国家和地区已将FTTX作为接入网投资的主要布网方式。

国内电信营运商在FTTH已正在进行试点及规模布网，FTTX的核心光器件--光分路器市场的春天也随之到来，市场需求不断扩大，国内外光器件厂家一致看好这一市场。

平面光波导功率分路器（PLC Optical Power Splitter），平面光波导技术是用半导体工艺制作光波导分支器件，分路的功能在芯片上完成，可以在一只芯片上实现多达1X32以上分路，然后，在芯片两端分别耦合封装输入端和输出端多通道光纤阵列。

图一：内部结构示意图平面光波导分路器（PLC）产品应用平面光波导工艺，实现了低成本、小尺寸和高可靠性的光分路解决方案。

PLC 具有低插入损耗、低偏振相关损耗、高回波损耗，并在 1260 到 1650 的波长范围内具有优良的平坦度和均匀性。

产品应用于光纤传输系统中，尤其广泛的应用于 FTTX 光纤传输网络。

为客户订制适合各种场合的光分路器。

光学参数GJR-32FS 1U 机架式光分路器（尺寸 430Ｘ260Ｘ45 mm）GBRP-F 托盘式光分路器（尺寸 315Ｘ200Ｘ25 mm 可放置于配线架或交接箱内）GJR-8F 机架式 1U 分路器 1*8GPX33G 系列光纤配线箱（分路器）产品介绍产品描述：GPX33F-36B光纤配线箱是光纤接入网中远端光分支点的接续和配线的重要设备，主要用于光缆传输系统，如局内配线、大楼分线等，也可用作光缆、光纤分线、终端布线。

适配器面板为活动式安装，操作方便、快捷。

主要特点：1.冷扎板箱体，牢固美观，全封闭式结构，密封性良好2.适配器面板容量12-72芯3.每个配线箱内可安装1个 1*4;1*8;1*16;1*32或1*64的分光器，分光率高4.可配多个12芯熔接盘，可进行相应芯数光缆熔接及保护5.光缆固定安装方便，接地装置符合行标要求6.箱体内有足够的布线空间，并保证光纤的曲率径不小于40mm7.挂墙安装，方便快捷GPX33G-48F （H*W*D：160*455*380mm）GPX33G-24F(H*W*D:75*370*350mm)GPX33G-36Z(H*W*H:100*380*360mm)GPX33G-72F(H*W*D:110*560*480mm)。

平面光波导原理(理论)

平面光波导分路器工作原理简介The operating principle of PlanarLightwave Circuit (PLC) splitter专业2009-12-27 10:55:40 阅读10 评论1 字号：大中小订阅分路器作为FTTx网络的核心部件，其在无源光网络(Passive Optical Network, PON)的一个典型应用表现在以下两个方面：1.作为下行光信号(1490nm和1550nm)的功率分配器(Power splitter)使用2.作为上行光信号(1310nm)的合束器(Combiner)使用详细的组网形式不是这里的讨论重点，读者可以参考相关专著(如Gerd Keiser的《FTTX Concepts and Applications》)。

这里主要讨论的是分路器的工作原理和性能。

目前市场上主流的分路器主要基于两种技术形式：熔融拉锥型(Fused Biconical Taper, FBT)和平面光波导(PLC)型。

同样的，两种技术形式孰优孰劣，这里不作评论。

无论基于何种技术形式的分路器，都是基于1 x 2基本结构的级联而成。

FBT的1 x 2结构是一耦合器，而PLC的是一Y分支结构。

这个看似简单的Y分支构件，其实并不简单，因为分路器的性能优劣很大程度上就是由它决定的。

如何设计一个性能优异的Y分支结构属于技术机密(Classified technology)，这里不便讨论。

这里仅就基于平面光波导技术的一个Y分支结构的分路器，即1 x 2分路器的工作原理作一简介。

其实也就是从物理本质上粗略地解释为什么1 x 2分路器无论是上行，还是下行信号，其插入损耗都是3 dB。

1 x 2分路器的功能结构可以用图1(a)的框图来表示：一个单模输入波导，两个单模输出波导。

中间用来分束的结构有很多种，这里只给出了3种结构：图1(b)的定向耦合器型(Directional Coupler, DC)，图1(c)的无间距定向耦合器型(Zero-Gap Directional Coupler, ZGDC)，以及图1(d)的模斑转换器型(Spot Size Converter, SSC)。

平面波导光分路器技术

平面波导光分路器技术平面光波导(PLC)分路器技术1(平面光波导技术和应用 ................................................................. .. (2)1.1 平面光波导材料.................................................................. (2)1.2 平面光波导工艺.................................................................. (3)1.3 平面光波导的应用.................................................................. .. (4)2 FTTH核心器件---光分路器的分类及介绍 ................................................................. (6)2.1熔融拉锥光纤分路器(Fused FiberSplitter) .......................................................... . (6)2.2 平面光波导功率分路器(PLC Optical PowerSplitter) (7)2.3 两种光分路器的总结 ................................................................. (7)3 全球FTTH大发展下的PLC光分路器产业现状.................................................................. . (8)3.1 国外FTTH发展现状 ................................................................. . (8)3.2 国FTTH光分路器观察:热点归热点市场归市场 .................................................................15平面光波导(PLC)分路器技术1(平面光波导技术和应用随着FTTH的蓬勃发展，PLC(Planar Lightwave Circuit,平面光路)已经成为光通信行业使用频率最高的词汇之一，而PLC的概念并不限于我们光通信人所熟知的光分路器和AWG，其材料、工艺和应用多种多样，下面略作介绍。

PLC平面集成波导工艺及设备

平面集成光路Planar Lightwave Circuit / Planar Integrated Circuit工艺简介PLC工艺概述(a)-(e)硅基波导制作工艺流程图。

(a)PECVD长膜(b)光刻(c)显影(d)ICP刻蚀(e)长上包层。

一些常见的平面集成光通信器件工艺流程简介一．薄膜沉积以氧化硅（Silica）为基础的光波导器件为例，下包层（buffer）、芯层（core）以及上包层（cladding）一般由SiO2、Ge－SiO2以及SiO2（可掺B，P以进一步减小损耗消除应力双折射）构成。

薄膜的生长常用的办法之一即为等离子体化学气相沉积（PECVD）。

此外，通常需要对沉积所得的薄膜进行高温退火以消除氢键，使之达到与热氧化薄膜同等的光学特性（低损耗）。

所需设备：PECVD退火炉二．光刻通过光刻把掩膜（mask ）或设计好的图形文件（用于电子束光刻）转移到光刻胶上。

对于某些需要深刻蚀的场合，光刻胶的选择比如果不足，需要进一步加上更坚固的掩膜（hard mask ），比如金属等。

此时需要电子束蒸发台或溅射系统等设备。

所需设备：光刻机（或电子束光刻）金属蒸发台（或溅射）Ebeam Lithography SystemKTH Albanova Nano-Fab-Lab三．图形转移光刻之后还需要通过干法刻蚀（常用的如ICP）把设计的图形最终转移到器件材料（SiO2）上。

所需设备：ICP四．上包层沉积刻蚀后的样品需要先去除残余光刻胶，可使用氧气等离子体刻蚀系统。

上包层同样可使用PECVD生长。

所需设备：O2 PlasmaPECVD五．性能测试性能测试主要分两部分：对生长薄膜的测定和对最终芯片频谱相应的测试。

对PECVD沉积的薄膜需要测量其生长速率（厚度）、折射率和损耗，对芯片需测量其不同偏振状态下的频谱特性。

所需设备：椭偏仪棱镜耦合仪台阶仪干涉测量仪可调激光器光谱分析仪Summary of the equipments mentioned above1. Lithography:a.mask aligner：Karl Suss mask aligner 200万b.e-beam lithography：Raith E-line system 1000万c.DUV：ASML PAS5500/750 stepper/scanner >1000万 (optional)2. Deposition:等离子体化学气相沉积PECVD: STS 400万电子束蒸发台ebeam evaporator: 200万3. Pattern transfer反应离子刻蚀ICP-RIE: STS Advanced Oxide Etcher 600万4. Other facilities: 600万匀胶机：湿式工作台（Wet bench）：氧气等离子体（O2 Plasma）去胶设备：退火炉：尾气处理设备：去离子水制备系统：椭偏仪：棱镜耦合仪：台阶仪：干涉测量仪：可调激光器：光谱分析仪：气体、气柜及危险气体监控系统：芯片光学性能测量所需各种光学元件：Total: 3000万。

平面光波导的设计原理及其应用研究

平面光波导的设计原理及其应用研究平面光波导是一种介质光波导，具有平面结构。

它的应用十分广泛，可以用于制作光纤通信系统、集成光学器件和光电传感器等。

本文将介绍平面光波导的设计原理和应用研究。

一、平面光波导的设计原理平面光波导的基本结构是由两个互相垂直的平面介质构成的，其中一个是导波层，另一个是衬底层。

引入了吸收层和耦合层等层次结构，可以使平面光波导具有优异的性能。

设计平面光波导需要考虑三个重要因素：模式、损耗和色散。

1. 模式设计模式设计是平面光波导最关键的部分，因为模式决定了光波传导的形态和光传输的性能。

具体而言，模式通常是通过将折射率的梯度引入光波导，以控制光线的传播路径和光线的模式传输。

导波层与衬底层的折射率差越大，则能够容纳的模式数目越多，功能越丰富。

2. 损耗设计损耗是光波导的另一重要因素。

它不仅会耗散光能，还会影响光传输的距离和信号质量。

因此，在设计平面光波导时，需要减少其光线的衰减。

常用的降低损耗的方法包括增加波导层厚度、采用低损耗材料、优化接头和减少Bragg反射等。

3. 色散设计色散是光波引起的一种现象，它使得入射的基频光和其频率较高的次谐波输送速度不一致，最终导致光波失真。

针对此问题，可以通过调节材料折射率的离散性或梯度让光波导的群速度失调减小，从而实现减小色散量的目的。

二、平面光波导的应用研究平面光波导由于其小尺寸、高集成度、低损耗等特点，因此被广泛应用于光通信、光子学、生物医学和光电传感器等领域。

1. 光通信平面光波导是现代光通信系统的重要组成部分，可以用于制作光纤通信系统。

平面光波导设备由于体积小、损耗低、信号带宽大和速度快等特点已得到广泛应用。

2. 光子学平面光波导不同于传统的光纤技术，具有大量的自由度，可以制造各种光学器件。

其集成度高，可以在同一基板上制造多种功能器件，如滤波器、耦合器、光扩散器、各种功率分配器与调节器等，尤其适用于光学芯片的自动化加工。

3. 生物医学由于其高反应速度、高分辨率、非接触性和零污染等优点，平面光波导技术在生物医学领域方面应用广泛。

平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术

平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术随着FTTH的蓬勃发展，PLC(Planar Lightwave Circuit,平面光路)已经成为光通信行业使用频率最高的词汇之一，而PLC的概念并不限于我们光通信人所熟知的光分路器和AWG，其材料、工艺和应用多种多样，本文略作介绍。

图1. PLC光波导常用材料铌酸锂波导是通过在铌酸锂晶体上扩散Ti离子形成波导，波导结构为扩散型。

InP波导以InP为称底和下包层，以InGaAsP为芯层，以InP或者InP/空气为上包层，波导结构为掩埋脊形或者脊形。

二氧化硅波导以硅片为称底，以不同掺杂的SiO2材料为芯层和包层，波导结构为掩埋矩形。

SOI波导是在SOI基片上制作，称底、下包层、芯层和上包层材料分别为Si、SiO2、Si和空气，波导结构为脊形。

聚合物波导以硅片为称底，以不同掺杂浓度的Polymer材料为芯层，波导结构为掩埋矩形。

玻璃波导是通过在玻璃材料上扩散Ag离子形成波导，波导结构为扩散型。

表1. PLC光波导常用材料特性2.平面光波导工艺以上六种常用的PLC光波导材料中，InP波导、二氧化硅波导、SOI波导和聚合物波导以刻蚀工艺制作，铌酸锂波导和玻璃波导以离子扩散工艺制作，下面分别以二氧化硅波导和玻璃波导为例，介绍两类波导工艺。

PLC SiO2 MZI热光开关和衰减器

护并可灵活增加新业务。

光插/分复用（OADM）：OADM主要应用于环型的域域网中，实现单个波长和多个波长从光路自由上/上话路。光开关矩阵是OADM的关键部分，用光开关的OADM可以通过软件控制动态上/下任意波长，这样将增加网络配置的灵活性。光传感系统：1xN光开关还可以应用于点传感系统，实现空分复用和时分复用。光学测试：1xN和Nx1光开关可组成光学扫描镜阵列。
光开关主要技术指标

快的开关速度（开关时间）可大规模集成（对开关矩阵）高可靠性高隔离度小尺寸大消光比低成本
为什么选用波导热光开关
结构性能
优点：插损低（一般<2 dB）,隔离度高（一般>45dB), 不受偏振和波长的影响。机械式光开关缺点：开关时间较长（一般为ms级），有时还存在回跳抖动和重复性较差的问题，体积大，不易于制作大型的光开关阵列。现代高速网络要求的光开关时间短，规模大，所以，目前人们把注意力集中到非机械式光开关。非机械式光开关主要是偏振旋转器型和波导型光开关。波导型光开关是利用一些材料如硅、二氧化硅或聚合物在电光、声光、热光、磁光效应的作用下，材料的折射率发生了改变，从而实现光的开关、调制或转换功能。其中，热光开关是目前研究最多，也是最有价值的一种光开关。优点：低损耗，低功耗，稳定性好，尺寸小，开关速度高（一般<2ms），波导热光开关易于集成。缺点：隔离度不高，串扰大。
SiO2平面光波导（PLC）技术及基于SiO2 PLC的光开关和光衰减器
SiO2平面光波导（PLC）技术
PLC技术

PLC Planar Light Circuit，（制作在一个平面衬底上的光波导器件） PLC就是利用与传统半导体兼容的制程技术，将光学模块整合在晶圆（wafer）上，有助于光通讯组件积体化、缩小体积，并可以减少封装次数、提高稳定度与可靠度，降低成本。国外许多知名研发机构，如美国的AT＆T Bell Labs，日本的NTT，法国的LETI及英国的BNR Europe等，在 PLC集成器件的研发上都投入了大量的精力。

(完整版)平面光波导(PLC)分路器封装技术

•随着光纤通信产业的复苏以及FTTX的发展，光分路器（Splitter）市场的春天也随之到来。

目前光分路器主要有两种类型：一种是采用传统光无源器件制作技术（拉锥耦合方法）生产的熔融拉锥式光纤分路器；另一种是采用集成光学技术生产的平面光波导（PLC）分路器。

PLC分路器是当今国内外研究的热点，具有很好的应用前景，然而PLC分路器的封装是制造PLC分路器中的难点。

PLC分路器内部结构。

PLC分路器的封装是指将平面波导分路器上的各个导光通路（即波导通路）与光纤阵列中的光纤一一对准，然后用特定的胶（如环氧胶）将其粘合在一起的技术。

其中PLC分路器与光纤阵列的对准精确度是该项技术的关键。

PLC分路器的封装涉及到光纤阵列与光波导的六维紧密对准，难度较大。

当采用人工操作时，其缺点是效率低，重复性差，人为因素多且难以实现规模化的生产等。

PLC分路器实物照片。

PLC分路器的制作PLC分路器采用半导体工艺（光刻、腐蚀、显影等技术）制作。

光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现1、1等分路；然后，在芯片两端分别耦合输入端以及输出端的多通道光纤阵列并进行封装。

其内部结构和实物照片分别如图1、2所示。

与熔融拉锥式分路器相比，PLC分路器的优点有：（1）损耗对光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要。

（2）分光均匀，可以将信号均匀分配给用户。

（3）结构紧凑，体积小，可以直接安装在现有的各种交接箱内，不需留出很大的安装空间。

（4）单只器件分路通道很多，可以达到32路以上。

（5）多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。

同时，PLC分路器的主要缺点有：（1）器件制作工艺复杂，技术门槛较高，目前芯片被国外几家公司垄断，国内能够大批量封装生产的企业很少。

（2）相对于熔融拉锥式分路器成本较高，特别在低通道分路器方面更处于劣势。

PLC分路器封装技术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。