光通信行业PLC产业的一些思考

国外FTTH发展现状  
光纤通信在经历了2000年的高峰期和之后大约三年的萧条期之后，因FTTH的发展，迎来了行业的第二个春天。光纤通信网分骨干网、城域网和接入网三级，FTTH隶属其中的接入网部分，在面对终端用户的“最后一公里”解决方案中，FTTH被认为是最好的解决方案，可以全面融合传统语音、数据、CATV、高清IPTV等几乎所有接入业务。  
基于PON技术的FTTH已经被提出十年，并于2004年首先在日本进入快速发展阶段，随后在韩国和北美开始大规模的部署，欧洲的部分国家也已启动FTTH建设。截至2007年9月底，日本的FTTH用户数已经达到1050万，成为仅次于ADSL的宽带接入技术，并将在未来的几个月内成为第一。FTTH在韩国的应用规模仅次于日本，截至2007年2月，用户数已经达到370万，普及率约为26%，预计到2010年普及率将超过70%。美国是当前FTTH建设的全球聚焦点，截至2007年9月底，用户数已达214万，较2006年增长112%。受网络开放政策的制约，欧洲对FTTH的反应一直很冷淡，截至2005年6月，欧盟18国仅有65万FTTB用户，覆盖了251万个家庭/建筑，但是在带宽需求的驱动下，也在近两年启动了FTTH的研究和部署，走在前列的是意大利、瑞典和法国等。  
2.国内FTTH发展现状  
国内的FTTH试点在2005年开始，烽火通信与武汉电信合作建设了中国第一个FTTH商用工程—武汉紫菘花园小区FTTH工程，到目前为止，FTTH试点工程已经在全国遍地开花，但是这些试点工程仅限于高档小区和办公楼，用户数只有10多万。  
影响国内FTTH发展的主要因素有三个：  
第一是成本因素，在国外部署FTTH，设备成本仅占25%左右，而人工成本占几乎一半；在国内部署FTTH，人工成本会少很多，采用成本和带宽折中的FTTB+LAN方案，每户的接入成本已经降到2000元，仍然远高于目前的ADSL接入。而目前最消耗带宽的P2P应用，并不能给网络运营商带来高收益，这在一定程度上挫伤了他们推动FTTH的积极性。  
第二是政策因素，FTTH发展的最大驱动力是带宽需求，而其中的杀手级应用是IPTV，由于国家对网络视频仍存在一些政策约束，这在一定程度上抑制了带宽需求的增长。  
第三是产业协调问题，FTTH提供的宽带接入，最终是为了满足用户日益增长的信息需求，其中被称为带宽杀手的IPTV业务，其版权属于广电系统，而位于信息产业链顶端的网络运营商，长期处于强势地位，不甘偏居网络业务的承载方，必然存在网络运营商与广电系统之间的协调和利益分配问题。  
虽然存在以上不利因素，国内运营商仍然在大力推动FTTH，因为：  
第一，传统的语音业务已经充分发展，很难再有增长，宽带接入是固网运营商业务中的亮点，目前的ADSL对带宽的挖掘也似乎走到了尽头，而FTTH最有希望实现三网融合，产生新的业务增长点。  
第二，国际铜原料价格大幅上涨，而光纤价格大幅下跌，已经降到80元/公里，“铜退光进”是大势所趋。  
第三，目前的FTTH接入成本已经降到每户2000元，与早期的ADSL接入成本相仿，已经初步具备了大规模部署的基础，而规模效应又会促进成本的进一步下降，在成本与应用这个“鸡生蛋，蛋生鸡”的怪圈中，只有迈出第一步，才有可能进入良性循环。  
2007年8月，中国电信完成了对4万线EPON设备的集中采购；2007年11月8日，中国网通宣布将在未来3-5年内投资150亿元进行大规模的“铜退光进”工程。预计到2008年底，国内FTTH用户将突破百万大关；到2010年，将产生井喷效应，进入大发展阶段  
3.FTTH发展与PLC产业  
全光通信网的结构如图1所示，用户的带宽需求驱动FTTH的发展，而FTTH的发展又为新的网络业务提供良好的平台，网络信息流量迅速增长，促进城域网和接入网大发展。基于PLC技术的AWG，其传统应用领域是广域网（即长途网），为了满足FTTH引发的新一轮的带宽需求，AWG已经被引入到城域网建设中，在GPON和EPON之外，已有许多公司和研究机构对WDM-PON展开研究并推出相应产品线，其中的核心器件就是大通道数（32、40和48通道）的AWG器件。  
从图1还可以看到，FTTH网络中的核心光器件是分路器，实现从局端到用户的1×N连接。日本早期的FTTH建设中，以1×16分路器为主；而EPON标准IEEE 802.3ah中规定的端口数为1×32，美国的FTTH建设，即以1×32端口为主；具有更高传输效率的GPON，其标准ITU-T G.984中规定的端口数为1×32和1×64，并在规划1×128端口数。  
FTTH在全球的大发展，使基于PLC技术的AWG和分路器的市场需求迅速增长。  

4.国内PLC产业发展现状  
基于PLC技术的光器件结构和封装形式如图2所示，其生产链可分为三个主要环节：PLC芯片、光纤阵列和器件封装。  

PLC器件结构和封装形式 
1)PLC芯片  
AWG芯片主要以硅基二氧化硅光波导制作，而分路器芯片可以在硅基二氧化硅波导或者玻璃波导上制作，后者因设备成本低和耦合损耗小的优点，占领了绝大部分分路器市场。  
目前国内已有两条硅基二氧化硅光波导工艺线，分别属于中科院北京半导体研究所和武汉光讯公司，后者的工艺线已经正常运转，对国内科研院所提供了一些研究用途的PLC芯片代工服务，而其自主设计的AWG芯片也正在商品化过程中。但是，到目前为止，国内企业尚无产品化的AWG芯片推出，均为进口芯片进行封装。国外主要的AWG器件供应商有NTT Electronics、Hitachi Cable、NeoPhotonics、JDSU niphase、Ignis Photonyx、Avanex等公司。  
对于玻璃波导，国内已有多家科研院所进行研究，其中浙江大学的王明华教授与南方通信集团进行合作，其研究的基于离子交换光波导的分路器最接近实用化。但是，到目前为止，国内企业也都是进口芯片进行封装。国外主要的分路器芯片供应商有法国Teem、韩国Wooriro、PPI和美国ANDevices等公司，前三家采用玻璃波导，后一家采用硅基二氧化硅波导，以色列ColorChip公司曾经供应基于玻璃波导的分路器芯片，后来开始自己封装，因此不再出售芯片。  
2)光纤阵列  
不同于PLC芯片，光纤阵列属于劳动密集型产品，其生产环节正在逐步向国内转移，如日本公司出售的光纤阵列，很多都是由国内OEM工厂代工的，或者直接在国内设厂生产。国内的光纤阵列供应商有上海博创、深圳富创、东莞东源、中山波诺威、中山奥康、泰科光纤等公司。  
光纤阵列中的关键技术有两个：高精度的V型槽和高可靠性的胶水。高精度的V型槽一般采用石英玻璃材料，通过机械精加工制作，能够自行生产V型槽的国内公司有深圳富创、东莞东源和浙江同星等公司，国外主要供应商有日本Hataken和AIDI等公司。武汉海博光技术有限公司开发了一种高精度的U型槽，采用自主知识产权的刻蚀工艺制作，在通道数较大时具有精度和成本优势。AWG和分路器中往往需要一个单通道的光纤阵列，深圳迈特诺公司开发了一种方形毛细管，使得单通道光纤阵列的制作如光纤头一样容易。用于光纤阵列的胶水应具有耐高温高湿特性，而且需要足够的硬度以便于光纤阵列的端面研磨，日本NTT公司针对光纤阵列的封装开发了系列胶水。  
3)器件封装  
与光纤阵列相比，PLC器件封装的劳动力成本相对较低，但是也属于劳动密集型工作，其生产环节也在逐步向国内转移。国内从事PLC器件封装的公司有上海博创、深圳富创、中山波诺威、中山奥康、东莞东源、东莞新科、武汉光讯、珠海隆宇、上海美弗信、无锡爱沃富等，另外，有不下10家公司正在筹备PLC器件封装项目。  
PLC器件封装中的关键技术有两个：高精度的PLC自动对准系统和高可靠性的胶水。用于PLC器件对准的调节架，应具有六个调节维度，精度要求为亚微米级，日本骏河精机（Suruga）最早推出这种六维自动对准系统，加上用于功率监控的光源、功率计，用于监视的冷光源、CCD、监视器和用于封装的点胶机、UV光源等辅助设备，一套设备的投资约为人民币150万元。一套自动对准系统，以每日八小时计，月产能大约为500只。  

不同于传统光无源器件中胶水，用于PLC器件封装的胶水，存在于光纤阵列和PLC芯片之间的光路中，因此必须是膨胀系数和折射率均匹配较好的，而且具有很好的耐高温高湿特性，日本NTT-AT公司也针对性的开发了系列胶水。  
5.对国内PLC产业的一些思考  
国内FTTH市场尚处于试点阶段，大规模的部署尚需时日，而国外市场对可靠性的要求较高，因此除少数公司已经将产品推向国际市场，多数国内厂商在PLC项目上还比较保守，仅仅停留在技术储备阶段，如收集相关技术资料，了解设备和原材料渠道，等等。整体来说，国内PLC产业尚处于起步阶段。  
开发AWG芯片需要大规模的设备投资，一般公司难以承受，而武汉光讯现有一条4寸硅片的PLC工艺线，希望他们能够早日开发出商品化的AWG芯片。分路器芯片需要长期的技术积累和工艺经验，希望在这个项目上投入多年的王明华教授和南方通信集团能够早日推出实用产品。  
光纤阵列对胶水的工艺要求很高，而其中所用V型槽和胶水价格昂贵，使得工艺开发过程中的投入较大，这也是很多公司外购光纤阵列而优先上马PLC器件封装的原因。到目前为止，多数国内公司仍然是外购光纤阵列以进行器件封装，或者进口日本的V型槽以制作光纤阵列。武汉海博自主开发的U型槽已经证明具有很好的精度，以U型槽制作的光纤阵列也已接近实用化，技术一旦突破，将大幅降低光纤阵列的成本，并为PLC器件封装提供更多的利润空间。  
PLC器件封装的设备投入也非常大，如果芯片和光纤阵列均外购，则利润空间非常有限，这也是很多国内厂商在PLC项目上踯躅不前的原因之一。但是，为了面对两年后的国内FTTH市场（将远超日本和美国市场），技术储备是必须的。这些厂商可以采取折中方案，如购买高精度的手动调节架以进行工艺摸索和可靠性试验，待市场到来时再购置自动对准系统。  
对于光纤阵列和PLC器件封装中所用胶水，在开发初期，最好采用NTT-AT公司提供的成熟产品，待工艺摸索成熟，再考虑试用其他胶水以降低成本。实际上，国外其他几家胶水供应商也已开始此类胶水的开发，一旦成功，国内PLC产业将受益不少。  
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。 
  
PLC分路器封装主要流程如下： 
    （1）耦合对准的准备工作：先将波导清洗干净后小心地安装到波导架上；再将光纤清洗干净，一端安装在入射端的精密调整架上，另一端接上光源（先接6.328微米的红光光源，以便初步调试通光时观察所用）。 
    （2）借助显微观测系统观察入射端光纤与波导的位置，并通过计算机指令手动调整光纤与波导的平行度和端面间隔。 
    （3）打开激光光源，根据显微系统观测到的X轴和Y轴的图像，并借助波导输出端的光斑初步判断入射端光纤与波导的耦合对准情况，以实现光纤和波导对接时良好的通光效果。 
    （4）当显微观测系统观察到波导输出端的光斑达到理想的效果后，移开显微观测系统。 
    （5）将波导输出端光纤阵列（FA）的第一和第八通道清洗干净，并用吹气球吹干。再采用步骤(2)的方法将波导输出端与光纤阵列连接并初步调整到合适的位置。然后将其连接到双通道功率计的两个探测接口上。 
  6）将光纤阵列入射端6.328微米波长的光源切换为1.310/1.550微米的光源，启动光功率搜索程序自动调整波导输出端与光纤阵列的位置，使波导出射端接收到的光功率值最大，且两个采样通道的光功率值应尽量相等（即自动调整输出端光纤阵列，使其与波导入射端实现精确的对准，从而提高整体的耦合效率）。 
    
    图3.1分支PLC分路器芯片封装结构  
    （7）当波导输出端光纤阵列的光功率值达到最大且尽量相等后，再进行点胶工作。 
    （8）重复步骤（6），再次寻找波导输出端光纤阵列接收到的光功率最大值，以保证点胶后波导与光纤阵列的最佳耦合对准，并将其固化，再进行后续操作，完成封装。 
    在上面的耦合对准过程中，PLC分路器有8个通道且每个通道都要精确对准，由于波导芯片和光纤阵列（FA）的制造工艺保证了各个通道间的相对位置，所以只需把PLC分路器与FA的第一通道和第八通道同时对准，便可保证其他通道也实现了对准，这样可以减少封装的复杂程度。在上面的封装操作中最重要、技术难度最高的就是耦合对准操作，它包括初调和精确对准两个步骤。其中初调的目的是使波导能够良好的通光；精确对准的目的是完成最佳光功率耦合点的精确定位，它是靠搜索光功率最大值的程序来实现的。对接光波导需要6个自由度；3个平动（X、Y、Z）和3个转动（α、β、g），要使封装的波导器件性能良好，则对准的平动精度应控制在0.5微米以下，转动精度应高于0.05度。 

    1×8分支PLC分路器的封装 

    对1分支PLC分路器进行封装，封装的耦合对准过程采用上面介绍的封装工艺流程。对准封装后的结构如图3所示，封装的组件由PLC分路器芯片和光纤阵列组成。在PLC分路器芯片的连接部位，为了确保连接的机械强度和长期可靠性，对玻璃板整片用胶粘住。光纤阵列是用机械的方法在玻璃板上以250微米间距加工成V形沟槽，然后将光纤阵列固定在此。制作8芯光纤阵列的最高累计间隔误差平均为0.48微米，精确度极高。在PLC分路器芯片与光纤阵列的连接以及各个部件的组装过程中，为了减少组装时间，采用紫外固化粘接剂。光纤连接界面是保持长期可靠的重点，应选用耐湿、耐剥离的氟化物环氧树脂与硅烷链材料组合的粘接剂。为了减少端面的反射，采用8°研磨技术。连接和组装好光纤阵列后的PLC分路器芯片被封装在金属（铝）管壳内。1分支的组件外形尺寸约为73。


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。 PLC分路器封装主要流程如下： （1）耦合对准的准备工作：先将波导清洗干净后小心地安装到波导架上；再将光纤清洗干净，一端安装在入射端的精密调整架上，另一端接上光源（先接6.328微米的红光光源，以便初步调试通光时观察所用）。 （2）借助显微观测系统观察入射端光纤与波导的位置，并通过计算机指令手动调整光纤与波导的平行度和端面间隔。 （3）打开激光光源，根据显微系统观测到的X轴和Y轴的图像，并借助波导输出端的光斑初步判断入射端光纤与波导的耦合对准情况，以实现光纤和波导对接时良好的通光效果。 （4）当显微观测系统观察到波导输出端的光斑达到理想的效果后，移开显微观测系统。 （5）将波导输出端光纤阵列（FA）的第一和第八通道清洗干净，并用吹气球吹干。再采用步骤(2)的方法将波导输出端与光纤阵列连接并初步调整到合适的位置。然后将其连接到双通道功率计的两个探测接口上。 （6）将光纤阵列入射端6.328微米波长的光源切换为1.310/1.550微米的光源，启动光功率搜索程序自动调整波导输出端与光纤阵列的位置，使波导出射端接收到的光功率值最大，且两个采样通道的光功率值应尽量相等（即自动调整输出端光纤阵列，使其与波导入射端实现精确的对准，从而提高整体的耦合效率）。  图3. 1分支PLC分路器芯片封装结构。  （7）当波导输出端光纤阵列的光功率值达到最大且尽量相等后，再进行点胶工作。 （8）重复步骤（6），再次寻找波导输出端光纤阵列接收到的光功率最大值，以保证点胶后波导与光纤阵列的最佳耦合对准，并将其固化，再进行后续操作，完成封装。 在上面的耦合对准过程中，PLC分路器有8个通道且每个通道都要精确对准，由于波导芯片和光纤阵列（FA）的制造工艺保证了各个通道间的相对位置，所以只需把PLC分路器与FA的第一通道和第八通道同时对准，便可保证其他通道也实现了对准，这样可以减少封装的复杂程度。在上面的封装操作中最重要、技术难度最高的就是耦合对准操作，它包括初调和精确对准两个步骤。其中初调的目的是使波导能够良好的通光；精确对准的目的是完成最佳光功率耦合点的精确定位，它是靠搜索光功率最大值的程序来实现的。对接光波导需要6个自由度；3个平动（X、Y、Z）和3个转动（α、β、g），要使封装的波导器件性能良好，则对准的平动精度应控制在0.5微米以下，转动精度应高于0.05度。 1×8分支PLC分路器的封装 对1分支PLC分路器进行封装，封装的耦合对准过程采用上面介绍的封装工艺流程。对准封装后的结构如图3所示，封装的组件由PLC分路器芯片和光纤阵列组成。在PLC分路器芯片的连接部位，为了确保连接的机械强度和长期可靠性，对玻璃板整片用胶粘住。光纤阵列是用机械的方法在玻璃板上以250微米间距加工成V形沟槽，然后将光纤阵列固定在此。制作8芯光纤阵列的最高累计间隔误差平均为0.48微米，精确度极高。在PLC分路器芯片与光纤阵列的连接以及各个部件的组装过程中，为了减少组装时间，采用紫外固化粘接剂。光纤连接界面是保持长期可靠的重点，应选用耐湿、耐剥离的氟化物环氧树脂与硅烷链材料组合的粘接剂。为了减少端面的反射，采用8°研磨技术。连接和组装好光纤阵列后的PLC分路器芯片被封装在金属（铝）管壳内。1分支的组件外形尺寸约为40X4X4。


平面波导型和熔融拉锥型光分路器 
随着通讯市场新增值业务如可视电话、IPTV、网络游戏等的不断推出，用户对带宽的要求不断提高，现有的以铜缆为主的XDSL网络已不能适应用户的需求。光进铜退已是大势所趋，特别一些发达国家如日本、美国、韩国等已将光纤到户  （FTTH）作为国家战略加以鼓励发展。无源光网络（PON）已经成为各国FTTH的首选接入方案。 
      光分路器（splitter）作为连接光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）的核心光器件，其质量性能成为网络是否可靠安全的最关键器件之一。 

      目前，光分路器主要有平面光波导技术和熔融拉锥技术两种，熔融拉锥技术又可以分为一次熔锥光分路器和多个1×2串接式光分路器。三种结构的原理图见图1。 
      下面对二种产品技术作简要介绍 
      ㈠平面波导型光分路器(PLC Splitter) 
此种器件内部由一个光分路器芯片和两端的光纤阵列耦合组成。芯片采用半导体工艺在石英基底上生长制作一层分光波导，芯片有一个输入端和N个输出端波导。然后在芯片两端分别耦合输入输出光纤阵列，封上外壳，组成一个有一个输入和N个输出光纤的光分路器。（见图2a、图2b） 
      根据用户需要，可以将输入输出为裸光纤的器件，封装在各式封装盒中，输入输出光纤用松套管保护，并可以外接各种连接器。（见图2c） 
        该技术由于采用半导体技术，工艺稳定性、一致性好，损耗与光波长不相关，通道均匀性好，结构紧凑体积小，大规模产业化技术成熟，已经被日本、美国、韩国、法国等多数国家指定采用技术。常用的光分路器有1×N和2×N（N=4，8，16，32，64） 
      ㈡熔融拉锥光纤分路器（FBT Splitter） 
      熔融拉锥技术是将两根或多根光纤捆在一起，然后在拉锥机上熔融拉伸，拉伸过程中监控各路光纤耦合分光比，分光比达到要求后结束熔融拉伸，其中一端保留一根光纤（其余剪掉）作为输入端，另一端则作多路输出端。图3是两根光纤熔融拉伸后光纤模场截面示意图。 
      一次拉锥技术是将多根光纤捆在一起(见图1b)，在特制的拉锥机上同时熔融拉伸，并实时监控各路光纤的损耗。目前成熟的一次拉锥工艺已能一次1×4以下器件。实验室有1×8的记录，但批量生产工艺还未成熟。目前国外FTTH工程中，低分路光分路器（1×4以下）常采用一次拉锥技术器件。（图4a为1×2实物图） 

        串接式熔锥1×N分路器件都是由（N-1）个1×2拉锥单元串联熔接一个封装盒内（图1C为原理图，图4b为1×8封装盒内实物图片）。由于单元之间光纤需要熔接，而光纤需要有最小弯曲半径，通常体积会较大，例如：1×8光分路器由7个1×2单元熔接而成，封装尺寸通常为100×80×9mm。 
      两种器件性能的比较 
      1、工作波长 
      平面波导型光分路器对工作波长不敏感，也就是说不同波长的光其插入损耗很接近，通常工作波长达到1260~1650nm，覆盖了现阶段各种PON标准所需要的所有可能使用的波长以及各种测试监控设备所需要的波。 
      拉锥型光分路器，由于拉锥过程产生的光纤模场的变化，需要根据需要调整工艺监控工作窗口，根据需要可将工作波长调整到1310nm，1490nm，1550nm等工作波长（俗称工作窗口）。通常单窗口和双窗口的器件工艺控制较成熟，三窗口工艺较复杂。工艺控制不好的情况下，随着工作时间延长和温度的不断变化，插入损耗会发生变化。 
      2、分光均匀性 
      平面波导器件的分光比由设计掩膜版时决定的。目前常用的器件分光比都是均匀的。由于半导体工艺的一致性高，器件通道的均匀性非常好。可以保证输出光的大小一致性好。 
      拉锥型分路器的分光比可根据需要现场控制，如果要求1×N均分器件，则用N-1个均分1×2组合而成。因为每个1×2器件不可能做到完全均分，所以串接而成的1×N器件最终的各通道输出光不均匀性被乘积放大，级数越多，均匀性越差。如果要求均匀性好，需要经过精确计算配对。 
      拉锥型分路器分光比可变是此器件的最大优势。有时，由于用户数量和距离的不一致性，需要对不同线路的光功率进行分配，需要不同分光比的器件，由于平面波导器件不能随时变化分光比，只能采用拉锥型分路器。 
      图5中，是两种1×8器件用1270~1600nm宽带光源扫描测试的插入损耗，浅色的PLC器件，深色的是拉锥型分路器，其中每一条曲线是某一通道的插入损耗扫描图。从图中可以看出，PLC的8个通道的损耗随着波长的变化很小，通道的均匀性也很好；拉锥型的分路器随着波长的变化损耗变化很大，只要1310和1490附近损耗较小，同时，图5，1×8 PLC与FBT测试比较均匀性较差。 
      3、温度相关性TDL（Temperature Dependent Loss） 
      平面波导器件工作温度在-40~+85℃，插入损耗随温度变化而变化量较小；拉锥型分路器通常工作温度在-5~+75℃，插入损耗随温度变化的变化较大，特别是在低温条件下（<-10℃），插入损耗不稳定。 
      我们测试1×8PLC  Splitter从-40~+85℃插入损耗变化量在±0.25dB，从-5~+75℃插入损耗的变化量约±0.15dB 
    1×8FBT  Splitter从-5~+75℃插入损耗的变化量约±0.45dB 
      4、偏振相关损耗PDL(Polarisation Dependent Loss ) 
    PLC偏振相关损耗很小，1×32以下通常在0.1~0.2dB。1×2FBT  PDL在0.15dB左右，随着串接的器件越多，PDL也会叠加，1×8的将近0.45dB左右。 
      5、体积 
      PLC的器件体积很小，博创1×32的器件体积50×7×4mm,多分路拉锥的器件由于需要多个器件熔接，光纤弯曲要求最小直径>30mm，通常1×8器件直径在100×80×9mm。 
      在实验室测试时体积一般不会成为主要问题，但在大规模组网时，考虑到集成布网的空间，体积显得非常重要。  
    6、成本 
    PLC的主要成本主要是设备成本和材料成本（芯片和光纤阵列）。该器件的生产设备昂贵，但这是一次性投入，随着生产规模扩大，产量越大，通道数越多，平均分摊到每个通道的成本越低。 
      拉锥器件成本主要是人工成本和合格率成本。原材料成本很低（石英基板, 光纤, 热缩管, 不锈钢管等），低分路器的成本很低，高分路器件成品率较低，高分路器件成本较高。 
    按目前的生产成本，PLC与三窗口拉锥分路器相比，1×8是临界点，1×16以上PLC性价比明显占优，1×4以下拉锥型分路器性价比占优。 
    7、可靠性 
    无源光网络（PON）比有源光网络（AON）的最大优势就在于无源光网络除局端和用户端外，中间线路全部是无源设备，可靠性好，运营维护成本低。 
    ㈠平面波导器件与拉锥型分路器比较，其可靠性占有明显优势，主要有以下三点：（1）故障点不一样：平面波导器件理论上只在芯片和两个光纤阵列之间有两个交接面存在故障点，而1×N拉锥型分路器有2N-3个故障点（N-1个单元，N-2个熔接点）。故障点的增多，可靠性就会降低。 
      如下图6，1×8两种器件比较。1×8拉锥器件有13个故障点，PLC器件只有两个。 
      ㈡分光比是否变化：平面波导器件分光比由芯片决定，芯片本身不会变，同时芯片与光纤阵列耦合面是面接触，面接触很稳定，不会发生位移。博创科技到2007年已出货20多万只各类型号器件，未发生一只分光比变化超标。拉锥型光分路器工艺控制不好的情况下，分光比会因时间变化而发生变化。 
      拉锥型分路器由于节点多，光纤拉伸过程中容易发生划痕等微观缺陷，因此，其抗机械冲击、机械振动性能较差。使用时不能剧烈撞击或跌落。 
      总结 
      综上所述，平面波导和拉锥型两种光分路器各有优缺点，拉锥型器件由于产品生产历史长，工艺比较普及，设备成本较低。在成本方面有明显优势。低分路情况下其技术指标与平面波导型相差不明显。因此，低分路（1×4以下）有明显优势。在高分路情况下，由于其成本优势不明显，加上技术指标均匀性较差，工作波长限制，以及可靠性等方面有明显劣势。 
      平面波导光分路器由于生产设备较贵，工艺技术水平较高，有一定的技术和资金门槛，成本相对较贵。由于芯片制作具体大批量、规模化特点，器件的成本摊薄到每路成本，多分路器件的成本相对低，低分路相对较高。产品性能、可靠性方面，平面波导分路器具有明显的优势。 
      现在市场上拉锥型分路器供应商比较多，如果按照Telecordia标准严格进行各种老化等工艺，成本比较高。但现在有很多公司只有一台拉锥机，没有试验老化设备，更没有净化车间等硬件条件，用的材料也是低质品，成本很低。这些产品主要有以下问题：分光比不稳定，时间长了会发生劣化；撞冲击能力差，拉锥单元内光纤易断；耐高低温能力差，经过冷热变化，会发生断纤等现象。 
      随着使用PON技术的FTTH在全球的迅速扩张，光分路器用量迅速膨胀，PLC  Splitter的优点得到充分发挥，随着产量的急剧扩大，其成本也快速下降，其性价比已明显优于拉锥型分路器。美国、韩国、欧洲法国等国均指定使用PLC产品，日本考虑成本因素规定1×4及以下采用拉锥型（一次拉锥产品），1×8以上产品全部使用PLC。 
    在器件选择方面，我们建议如下： 
    根据使用需要，如果只是单波长传输，或双波长传输，从成本角度考虑可以选用拉锥器件，如果是PON技术的宽带传输，考虑到以后的扩容和监控需要，优先选用平面波导器件。 
      低分路器件（1×4以下）可以选用拉锥器件，高分路器件（1×8以上）优先选用平面波导器件。


分析：金融风暴点燃光通信 

和很多行业一样，光通信也在金融风暴下谈论如何过冬，不同的是，光通信的冬天由来已久。那么这次金融风暴会给光通信雪上加霜吗？笔者认为结果恰恰相反，光通信会在这次金融风暴下得到更好地发展。 

首先，运营商重组对光通信的推动力度并没有受金融风暴影响而减弱。三大运营商重组之后，为了给自己的全业务竞争打下基础，在网络建设、改造和升级上，下了很大血本，而这些与建设相关的投资，相当一部分投给了光通信产品。这一点可以从现在热火朝天的FTTx建设中看出，在去年还是零星小雨的FTTx今年已经迅速突破400万线；不仅如此，FTTx的建设商也在逐渐从中国电信、中国联通向中国移动延伸，目前以FTTx为代表的光进铜退趋势已经不可逆转。此外，随着国家拉动内需政策的出台，电信基础设施建设的进一步投入也会得到更多的政府支持。 

其次，光通信在蛰伏期练就的“内功”正在逐渐发挥本领。全业务下，运营商已经不再只是靠网络规模和行业垄断取胜，更多时候需要靠完美的用户体验去赢得市场。需要指出的是，完美的用户体验需要智能、大容量的光网络做支撑，光通信早在金融风暴前就准备好了。新一代光通信技术xPON、40G、PTN等都已经过了蛰伏期，顺利投入到运营商用，这些技术在为光通信正名的同时，也给运营商提高了ARPU值，发展前景十分乐观。 

最后，光通信在电信网络里的角色正在发生变化，以往的单一管道角色正在向重要主导技术过渡。其实，摆脱管道角色一直是光通信努力的方向，只要此角色不变，光通信就难以称已经度过冬天。目前的情况下，光网络逐步向用户端推进，光网络已经渗透到了运营商的网络最边缘，北京奥运会的传输网已经是ASON智能光网络的一次很好的应用案例。相信，这只是光通信的智能化趋势的一个开端。

通信行业：光通信走得比3G更远

我们看好光通信行业前景的根本逻辑是：全球互联网流量将保持持续高速的增长，而这种流量的增长，将对通信网络的传输带宽和接入带宽提出越来越高的要求，而只有光通信技术，能满足这种要求。全球光通信业，之所以自2006年再度崛起，其背后的产业逻辑恰在于此。

中国光通信业，增长路径清晰，具备明显阶段特征。2006年至2007年，为恢复增长期；2008年至2009年，为3G驱动期；2010年至1013年，为FTTH(光纤到户)驱动期。

中国光通信行业2009年的高增长已无疑义，而我们判断，步入2010年，FTTH催生的巨大增量市场将维系中国光通信行业的高速增长态势。事实上，FTTH的规模增长，2008年已经显现，其后的驱动因素则是：1、政策支持；2、运营商搁置了技术制式争议，明确当前以EPON为主流的发展思路；3、在综合考虑能耗，维护等因素后，FTTB+ADSL的光纤到户实现方式，成本已经低于纯DSL宽带接入方式。我们预计，2009年至2013年，FTTH将催生一个高达800亿元规模的光系统增量市场。

光通信行业，由两个细分子行业构成，即光系统行业(含光传输系统和光接入系统)和光纤光缆行业。主要基于以下要点，我们更看好光系统行业的长期投资价值。1、经历行业低潮期的洗牌后，中国市场竞争格局稳定，华为、烽火和中兴占据了中国系统市场80%以上市场份额；2、光系统具备较高技术壁垒，在位者较难受到新进入者的威胁。

我们认为，未来数年，中国光纤光缆行业的主要风险是：1、在位厂家均具备快速扩充产能的能力；2、电信运营商若长期坚持“反向竞拍“的网上投标方式，容易导致竞标厂商的非理性行为。虽有上述风险，但考虑到：1、“光纤到户”的推进，将可能催生亿芯公里级的新增市场；2、运营商集团采购模式，利于综合实力强的光纤光缆制造商，能形成有效供给与需求的动态平衡。总体而言，我们认为，光纤光缆行业，在当前仍具备明显的投资机会。





有源光纤技术伴随市场成长

不知从何时何地开始，有源光纤的市场需求突然涌现出来，代替铜缆成为高性能计算和数据中心的主要传输媒质。多个供应商不出人所料地迅速进入这个领域，研发相关产品以满足10-Gb/s数据链路以及即将出现的40-和100-Gb/s互连等热门需求。

有源光纤互连的首选应用是包括集群计算在内的高性能计算，最初的需求来自研发和学术机构或高端企业的建模、仿真和计算机辅助设计。无源光纤或基于铜线的电缆系统能够提供该应用场景下服务器之间以及服务器到交换机之间基于InfiniBand标准连接的大部分需求，然而，随着连接带宽超过10-Gb/s以及用户想要把更多的、距离更远的计算机加入集群，电缆通常所能达到的带宽和距离带来的限制就变得愈发严重。业内有报道说无源电缆连接在10-Gb/s速率下传输10米时信号就衰减很大了。

基于上述情况，InfiniBand行业协会研究制定了10-Gb/s（单倍数据速率）、20-Gb/s（双倍数据速率）和40-Gb/s（四倍数据速率）的光纤InfiniBand连接规范，所有规范都支持任意场景下从4信道到12信道的多路传输。

每种规范都非常适合采用封装到QSFP收发器模块中的并行光纤阵列模块。如果有很多厂商开发了基于这类转发器的下一代连接平台，再用电缆端口解决系统互连问题就没有意义了。

有源光纤能够帮助这些传统设备享受到光传输的巨大优势，正如其名字所表达的那样，光纤两端的光收发器提供光电转换以及光传输功能。用户仅需拔掉可插拔的电缆接口（通常是CX-4或QSFP），再插上物理外形和尺寸相同的有源光纤转发器或连接头即可。对于线路卡来说，光接口和电接口所起的作用完全相同。

由于光纤与收发器之间是“硬连线”的，不会遇到在数据中心和类似应用中所遇到的一些问题，例如，技术人员无需再担心诸如光线伤害眼睛、清洁、熔接等连线过程中的问题。“你能想到的好处都有，缺点都不存在，”Tyco Electronics公司光纤业务发展总监Dennis Hess表示。

事实证明，在100m到300m距离范围（取决于具体的产品）引入10-Gb/s或以上速率光纤产品的优势远不止这些。举例而言，InfiniBand CX-4电缆也能实现多数光纤供应商想要完成的基本功能，但是基于24 AWG双缆的CX-4电缆系统十分笨重，体积庞大，占地惊人。第一个进入这一领域的光纤供应商Intel公司去年6月推出了Intel连接线缆 （Intel Connects Cables）技术，并公布了其DDR解决方案的多项技术优势，包括与其电缆方案相比，重量降低84%以及体积节省83%等。而且，光转发器比标准CX-4接头要短，再加上光缆比电缆细、灵活性高，据Intel称基于Connects Cable的方案比24 AWG的弯曲半径小40%。

对于用户来说有源光纤系统有很多吸引人的优点：时延低、抗电磁干扰、不受未知的接地环路影响，价格与电缆类似甚至还要低（铜缆系统为了延长传输距离，需要借助放大和均衡器件）。实际上，Hess的公司今年初已经发布了其PARALIGHT有源光纤产品系列，采用直径3mm的圆形光缆结构，比竞争方案所采用的带状光缆灵活性还要高。已有报道说至少一个主流客户对此产品表现出了兴趣，原因是该产品的“次要优点”。“最初的一些应用只是很短的几米的距离，肯定可以使用电缆，”Hess介绍说，“他们采用我们产品的唯一理由就是光缆的物理尺寸合适。”

尽管这些多信道产品厂商都表示其光缆也能用于以太网，XAUI就是多信道接口，然而，考虑到以太网应用中绝大部分连接都是串行的，Finisar公司认为串行有源光纤才有应用价值。该公司去年发布的LaserWire光纤目前仍处于研发阶段，预计今年下半年推向市场，这将会是市场中首个串行以太网连接产品。

Jan Meise是Finisar市场策略总监，他相信有源光纤应用于串行10G以太网将会比多信道InfiniBand链路更有意义。“每信道2.5Gb/s电缆能够传输12米、13米甚至15米，在集群应用或服务器与一级汇聚交换机连接时12米就够了，”他解释道。

Meise认为当信道速率达到10Gb/s时，光纤技术的优势就开始体现出来。Finisar已经决定第一个产品将会锁定单信道应用。Meise看到了服务器与交换机之间单信道10G以太网的应用机会。“最近一次在雷诺举行的超级计算技术展示会上，富士通、Woven Systems、Force10和Arastra等公司都展示了以太端口速率高达10G的设备。”他指出。

Meise相信对于以太网应用，LaserWire具备InfiniBand铜缆方案所具有的所有优点。他还认为交换机和NIC厂商能够利用有源光纤实现接口与传输介质的分离。他们可以设计支持电缆接口的电路板，其用户可根据应用需求自行选择电缆或光缆接口。

然而，Finisar也看到了有源光纤在板上以太网（LOM）应用中的前景。本季度该公司决定开始设计一款比普通光接口更小的专利接头，包括SFP。Finisar希望交换机和NIC开发商能够在服务器和交换机板卡上直接使用该接头，但为了配合传统的应用，他们也计划提供SFP+和XFP适配器。

Finisar并不是追逐串行以太网应用的唯一公司，新创公司Lightwire CEO Vijay Albuquerque宣称，他们将会利用其光子芯片的技术优势研发基于SFP+接口的串行10G以太网光纤。“我们觉得SFP+是一个好机会，”他解释道，“这是研制高密度交换机的机会所在，NIC卡、适配卡的空间已经很小了。我们认为业界将会对此进行整合。”

lbuquerque表示，Lightwire的目标除了以太网还有光纤通道，并补充说该公司还有研发40G以太网QSFP器件的计划。“我们的方案功耗极低，一个4信道10G产品的功耗仅为600mW。”他说。

“速率和性能要求都决定了须采用光技术，问题在于你是否能以具有竞争力的价格实现它。”Albuquerque总结道，也许也是说给他的竞争者听。“我想现在是合适的时候了，10G和多信道10G应用为有源光纤提供了最佳的时机。”

光机精密对准核心器件-精密位移台的介绍
精密位移台的性能主要体现在：重复精度、分辨率、稳定性、运动过程中各个角度的偏摆程度及其一致性等指标上。决定因素源于生产厂家多年所积累的丰富行业经验、先进的设计、完善的加工工艺及其严谨检测过程、以及精益求精的工作理念。
（质量的保障：静态和动各项指标参数的出厂检测，热稳定性能检测，负荷测试）

精密电动位移台行业国内产品特点：
1.    理论分辨率很高，甚至达到几个纳米（电动细分64、128、200状态下），但往往不能真实的实现，丢步率一般在0.01%-0. 1%左右（高速和高承载情况下更为严重）；重复定位精度差，一般为1、3、5微米（确保1微米重复定位精度，需要要采用进口螺杆和导轨以及良好的工装体系和工艺要求）,平行度、直线性、运动跳动、偏摆、俯仰等指标由于检测条件限制一般厂家没有明确测量方法和指标标注。
2.    加工工艺落后，检测不严格，造成产品外形尺寸、连接空位、中心位置的一致性偏差很大，组合使用或者多轴运动时往往产生干涉现象，运动轨迹呈现跳跃状曲线；单一方向位移还可以使用，但是多轴精密对准使用很不方便，往往很难操作。
3.    产品材质选用和热处理工艺不过关，重载、偏重、温度等诸多原因都可以是产品发生变形，造成产品的整体精度下降。
4.    产品的一致性很差，同一型号，精度、分辨率都各有不同；“三分产品七分调制”真正可以说是“纯手工制作”各个不同。对于工业操作很难做参考比对。
5.    价格低廉，性价比适中，国内市场占有率比较高。

由于产品市场局限和利润空间的限制国内没有大的投资商加入，所以从事此行业的中小企业比较多，并且由于技术含量不高，初期都为仿造，设备要求不苛刻，行业保密性差等诸多原因，从业企业还有增加的趋势。
造成的后果是产品追求比较高的分辨率，适中的精度，偏低的稳定性和可靠性，非常差的一致性；竞争力主要体现在价格、非标定做、技术服务等方面；由于恶性竞争，利润空间狭小，促使企业压低成本，技术更新缓慢、检测体系不完善，逐渐远离了高端市场的领域，走向了恶性循环。尽管国家为了带动相关行业已经上马了多个大的项目，但是由于存在恶性竞争，在产品质量上还是没有本质上的提升，与欧美日产品在质量上还是存在比较大的不足和差距。

原因：
没有规模化的产业需求链条，导致难以达到规模化的行业生产；
没有熟练的专业装配技师，导致难以达到国际光学精密机械行业需求高度；
以高劳动密集型，低技术、低附加值为主体产品难以达到高端市场的需求；
效益低下的管理方式、经营模式难以适应现代市场的标准；
血汗工厂的待遇造成技术骨干和优秀装调工人的大量外流和转行；

没有比较良好的重复性配合，再高的分辨率也是一种浪费！

光机调整对准行业产品检测的标准化和规范化
目前光机调整行业内比较出名的品牌是靠长时间的企业宣传和客户渗透造就的；虽然市场上同类产品的种类和性能都比较雷同，但是客户挑选此类产品还是比较茫然，之所以这样是因为，产品的一致性很难保证，并且光机调整器件是光学、机械、自动化的交叉领域，老师一般都是使用者，往往并不精通此领域；行业没有规范的标准，检测指标不统一，所以挑选器件也就没有依据和对比性。

行业没有一致的标准参数的原因是多方面的。
首先产品定位不同，侧重点不同，例如IP主要针对纳米操作、SURUGA针对PLC器件封装行业，所以产品指标侧重不同。
其次企业的自身发展程度不同，由于拥有的检测仪器限制，检测指标内容和等级有所区别。
再者部分企业故意混淆指标参数缩小与竞争者的差距。
最后是由于用户的行业不同，产品的多样化成为了此行业的特色，产品的多样性造成的了产品检测标准很难达到一致。

随着行业的不断发展和优化，行业产品质量标准也是大势所趋；以下是产品检测标准规范化的优点：
    产品检测标准的规范化可以把产品质量充分体现，方便消费者有针对性的选择自己所需要的产品。
    产品检测标准的规范化可以引进竞争机制， 是竞争还是回避，随着市场的淘汰最终整个行业都会不断提升产品质量，提高整体行业的竞争力以及产品品质
    产品检测标准的规范化与效益考核挂钩可以带动生产者、装调者、检验者积极性，实现从业者职业技能的提高，促使行业涌现很多的专业产业工人。

日本开发出功率达10万亿千瓦的激光装置

日本大阪大学日前公开了刚刚研发完成的激光装置，其最大瞬间输出功率达10万亿千瓦，为目前世界最高水平。

据日本《朝日新闻》报道，这一名为“LFEX”的激光装置包括观测装置在内长约85米，它有4列由不锈钢制成的光路，激光在光路中往返产生增幅，最终激光聚焦到一点上的强度，相当于把近1000万平方公里面积上的太阳光聚焦到0.8平方米面积上的强度。

尽管该装置最大瞬间输出功率达10万亿千瓦，但其能量只有10焦耳左右，相当于电炉打开10秒钟放出的热量。

报道说，新研发出的激光装置将有望用于研究低成本的核聚变技术