平面光波导集成光路器件第1部分：基于平面光波导（PLC）的光功率分路器

平面光波导集成光路器件第1部分：基于平面光波导（PLC）的光功率分路器

国家标准 GB/T28511.1一2012 平面光波导集成光路器件 第1部分:基于平面光波导(PLC)的 光功率分路器 ntegratedoptiealpathdevieesbasednplanarlightwaveeireuit Part1:OptiealpowersplitterbasedonPLCteehnology 2012-06-29发布 2012-10-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T28511.1一2012 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 分类 技术要求 测试方法 可靠性试验 环境保护 检验规则 包装、标志,运输和贮存 l0
GB/T28511.1一2012 前 言 GB/T28511《平面光波导集成光路器件》分为以下几个部分 -第1部分:基于平面光波导(PLC)的光功率分路器; -第2部分:基于阵列波导光棚(AwG)技术的密集波分复用(DwDM)滤波器 本部分为GB/T28511的第1部分 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本部分参考IEc617532-3(200107纤维光学互连器件和无潺器件性能规范第23部分U级 不可控环境的无连接头的单模光纤1×N和2xXN的非波长选择分路器件),ITU-TG.G71-2005 别 光器件和子系统传输特性》,TdordaGR1221coRE(光无徽器件一般可靠性保证要求》和 TelcordiaGR-1209-coRE(2001《光无源器件总规范》,结合国内器件实际情况和国外器件相关技术资 料编写制定 本部分由工业和信息化部提出 本部分由通信标准化协会归口 本部分负责起草单位;武汉邮电科学研究院、深圳新飞通光电子技术有限公司、深圳市吴谷光电技 术有限公司 本部分主要起草人;马卫东、梁臣桓、刘文、邓智芳、白炜、徐秋霜、张艳
GB/T28511.1一2012 平面光波导集成光路器件 第1部分:基于平面光波导(PLC)的 光功率分路器 范围 GB/T28511的本部分规定了基于平面光波导(PLC)技术的光功率分路器(以下简称PLC分路器 的术语和定义,技术要求和测试方法,可靠性试验条件和要求,检验规则以及标志,包装、贮存等条件 本部分适用于PLC分路器 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T2828.1一2003计数抽样试验程序第1部分;按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样 计划(ISO2859-l:1999,IDT GB/T18311.2一2001纤维光学互连器件和无源器件基本试验和测量程序第3-2部分;检验 和测量单模纤维光学器件偏振依赖性(IEC61300-3-2:1995,IDT) GB/T20440一2006密集波分复用器/解复用器技术条件 YD/T8931997光纤耦合器技术条件 YD/T1117一20o1全光纤型分支器件技术条件 sI/T11363一2006电子信息产品中有毒有害物质的限量要求 s/T11364一2006电子信息产品中污染控制标识要求 TeleordiaGR-1209-cORE2001光无源器件总规范GenerieRequirementsforPassive OpticealComponents TelcordiaGR-1221-CO)RE(1999 光无源器件一般可靠性保证要求GenerieReiablity AssuranceRequirementsforPassiveOpticalComponents 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 光功率分路器optiealpowersplitter 用于实现特定波段光信号的功率耦合及再分配功能的光无源器件 3.2 平面光波导光功率分路器optiealpwwerspliterasedplamarligehtwavecireut 采用平面光波导工艺技术制作的光功率分路器 3.3 ndwidtt 工作带宽operatingbanm 满足PLC分路器光学性能指标要求的光波长范围,单位为" nm
GB/T28511.1一2012 4 3. 分路器芯件echipofsplitter 直接由平面光波导工艺技术形成的1XN或2×N分路器的基本单元 3.5 播入损耗insertonss(L PLC分路器工作波长在规定输出端口的光功率相对全部输人光功率的减少值 由公式(1)表示: L，--10气 导 式中 L 第i个输出端口的插人损耗,单位分贝(dB); P 第i个输出端口的输出光功率,单位毫瓦(mw) 输人端口的输人光功率,单位毫瓦(mw) Pm 3.6 方向性diireetivity(DL) PLC分路器正常工作时,同一侧中非注人光一端的输出光功率与注人光功率被测波长)的比值 由公式(2)表示 -一-边" DL，= 2 式中 第i端口输人光功率对同一侧非注人光端口的方向性,单位分贝(dB); DL 第i端口注人光功率,单位毫瓦(mw) P 同一侧非注人光端口的输出光功率,单位毫瓦(mw). 3.7 均匀性uniformty(FI PI.C分路器在工作带宽范围内,均匀分光的光分路器各输出端口输出光功率P的最大变化量,由 公式(3)表示 P)e FL=一10lg y 式中: FL -PLC分路器的均匀性,单位分贝(dB); P -PLC分路器输出端口中最小输出光功率,单位毫瓦(mw) eu)mn" PLc分路器输出端口中最大输出光功率,单位毫瓦(mw). P) 偏振相关损耗polarizationdependentlos(PDL 传输光信号的偏振态在全偏振态变化时,PLC分路器各输出端口输出光功率的最大变化量,由公 式(4)表示 P omn" PDL -10lg ==一 P)m 式中: PDL -第个输出端口的偏振相关损耗,单位分贝dB) -第个输出端口的输出光功率,单位毫瓦(mW)，j=1、2 returnloss(RL 回波损耗 对PLC分路器的输人光功率中沿输人路径返回的量度,由公式(5)表示:
GB/T28511.1一2012 一10lu" 5y RL，= 式中: -输人端口i的回波损耗,单位分贝dB); RL P -人射到输人端口i的光功率,单位毫瓦(mW); 从同一输人端接收到返回的光功率,单位毫瓦(mw) P 分类 4.1按工作带宽分类 按工作带宽可分为 全带宽型PLc分路器;工作波长范围1260nm1610nm 双窗口型PLC分路器;中心波长为1310nm士40nm、1550nm士40nm 40 三窗口PLC分路器:中心波长为1310nm士 )nm.、l490nm土10nm.l550nm士10mm. 4.2按输入/输出芯件型式分类 按输人/输出芯件型式可分为: -1XNPLC分路器; -2×NPLC分路器 技术要求 5.1光学特性 5.1.11xNPLc分路器 1XNPLC分路器光学特性如表1所示 表11×NPLC分路器光学特性 标 指 单位 数 1×4 1×8 1×16 1×24 1×32 1×64 1×64 1310士40 工作带宽 1260~1610 1490士1o nm 550士40 插人损耗 dB 二7.4 <10.7 <13.9 <17.2 <21.5 <20.1 s15.8 偏振相关损耗 dB S0.3 0.3 S0.3 s0.3 <0.3 s0,5 S0.3 均匀性 dB S0.8 1.0 1.4 1.4 1.6 二2.0 回波损耗 dB 55 方向性 dB >55 工作/贮存温度范围 -40十85 注1针对均分器件 注2:光纤为单模光纤 注3:所有参数测试不带连接器 注4:带连接器PLC分路器的插人损耗均应加上相关连接器的附加损耗
GB/T28511.1一2012 5.1.22xNPLC分路器 2×NPLC分路器光学特性如表2所示 表22xNPLc分路器光学特性 指 标 数 单位 2×4 2×8 2×16 2×32 2×64 2×64 1310士40 工作带宽 12601610 1490士10 nm 550士40 插人损耗 B <7.6 <11.0 <14.8 <17.9 <21.5 <20. 偏振相关损耗 dB o.3 S0.3 <0.3 S0.3 <0.5 S0.3 均匀性 dB <1.5 1.8 回波损耗 55 dB dB 方向性 55 -40~十85 工作/贮存温度范围 注1:针对均分器件 注2:光纤为单模光纤 注3:所有参数测试不带连接器 注4带连接器PIL.c分路器的插人损耗均应加上相关连接器的附加损耗 测试方法 6.1外观检查 进行光学性能测试前,首先对器件进行外观检查 其外观必须平滑、洁净、无油溃、无伤痕及裂 纹,整个器件牢固,尾纤无松动或与连接器插拔平顺 6.2环境 PLC分路器的性能参数测试应在下面规定的正常大气条件下进行,即 温度;15C一35C; 湿度;45%一75%; 气压:86kPa106kPa 6.3测试条件 6.3.1光源 测试中所用的光源应是稳定激光器光源,性能指标满足 输出功率;>一3dBm; 中心波长:1310nm士20nm、1490nm士20nm、1550nm士20nm; -30dB谱宽;<5nm(a=1310nm)、<10nm(a=1550nm); -输出功率稳定度:优于士0.05dB/1h
GB/T28511.1一2012 6.3.2 宽带光源 a 卤灯加单色仪 b波长可调光源: nm(可调); -波长范围:1240nm~16301 -输出功率稳定度:士0.1dB/10 min 6.3.3扰模单元 采用的扰模单元是一段1km长度的单模光纤,或5m单模光纤中间打两个30mm的圈,光纤参 数应与PLC分路器引出光纤一致,或采用其他专用扰模器 6.3.4光功率计 光功率计要求如下 -工作波长范围.s80nmr 1700nm; 光功率最大动态范围;一80dBm十13dBm(直流) 分辨率.0.01dBnm 准确度:士3,5% 6.3.5偏振控制器 偏振控制器要求如下 工作波长范围;根据工作波长选择合适的波长范围; 偏振消光比:>40dB 邦加球覆盖率;>99%; 偏振相关损耗:<0.005dB 最大允许输人光功率;十20dBmm 6.3.6光谱分析仪 光谱分析仪的带宽、动态范围均应优于测量光源 6.3.7临时接点 将两光纤端对接,接点损耗应低于0.05dB,稳定牢固 6.3.8器件引出端光纤(光缆)长度 器件引出端光纤(光缆)长度L,L 不小于1m 6.4插入损耗的测试 6.4.1基准法 PIC分路器插人损耗采用剪断法测试,其程序如下 按照图1装置测试并记录第i输出端口的输出光功率P a
GB/T28511.1一2012 临时按点 扰模单元 光源 光功率计 分路器 图1I.c分路器插入损耗测量原理图 在距离临时接点右边不少于30cm的A处切断器件尾纤L',如图2所示 b 临时按点 Pc 光源 光功率计 扰模单元 分路器 图2PIc分路器插入损耗测量原理图 从测量装置中取出PLcC分路器,制备好切断点中的光纤端面,使光纤端面与检测单元相耦合 测量并记录输人光功率P..如图3所示 临时接点 光测 扰模单元 光功率计 图3PIC分路器插入损耗测量原理图 由公式(1)计算相关端口的插人损耗,所有端口的指标均应满足表1或表2的要求 d 6.4.2替代法 PLC分路器插人损耗也可以采用熔接法测试,其程序如下 测试系统清零,制备好扰模单元输出光纤端面,使光纤端面与检测单元相耦合,测量并记录输 a 人光功率P.,如图4所示 光源 扰模单元 光功率计 图4PC分路器插入损耗测量原理图
GB/T28511.1一2012 b在扰模单元后面的尾纤熔接人被测PLC分路器,如图5所示 测试并记录第i输出端口的输出光功率P 临时熔接点 PLC 光源 扰模单元 光功率计 分路器 图5Lc分路器插入损耗测量原理图 d)输出功率(dBm)与输人功率(dBm)之差则为相关端口的插人损耗,所有端口的指标均应满足 表1或表2的要求 6.5方向性的测试 按YD/T8931997中6.5进行 6.6均匀性的测试 按YD/T1l17一2001中6.7进行 6.7工作带宽的测试 测量系统如图6所示 PLC 宽带光源 扰模单元 光谱分析仪 分路器 图6工作带宽测量原理图 b)测量步骤如下 1 按图6连接测试系统,注意F、F、,F，三段应采用同种光纤类型,打开各有源部件(宽带 光源、光谐分析仪)预热， 2 待有源部件稳定后,首先直接连接宽带光源和光谱分析仪,在各试样测量涉及的光谱区 存储光谱曲线P,测试条件可以采用1nm分辨率或10nm/格、,开始和终止波长刚好覆 盖所规定的通带宽度; 在2)选定的光谱区,光谱分析仪进行测量扫描,获得光谐曲线P 3 4 在光谱分析仪中执行P-P功能,得到试样本身的损耗随波长变化的光谱特性; 从光谱区记录试样插人损耗的变化量,在表1一表2规定的器件指标范围内,读取最大和 5 最小的波长值,两者之差就是器件的工作带宽 6.8偏振相关损耗的测量 6.8.1基准法 按GB/T18311.2一2001中方法A进行
GB/T28511.1一2012 6.8.2替代法 测试原理如图7所示 a 控制证 稽接 波长可调 偏振 PLC 光功率计 分路器 控制器 测试用C 光源 图7偏振相关损耗的测试框图 b 测试步骤如下 1) 清洁连接器端面并按图7连接测试系统,并打开系统预热 2)设定可调谐激光器的波长扫描范围,偏振控制器的偏振态变化 3)对系统各通道进行初始化 4)接人待测PLC分路器,稳定后,进行扫描并导出数据 回波损耗的测量 6.9 按GB/T20440-2006中5,4.6规定进行 可靠性试验 产品可靠性试验包括机械完整性试验和环境温度耐久性试验,如表3所示 表3可靠性试验要求 批内允许 试验项目 允许 参考章,条 试验条件 不合格品率抽样数 合格判据 名称 失效数 Telcordia 5次/每方向,6个方向 GR-1221-cORE 《.持续时 20 1 机械冲击 (3个轴向) ，500 间1 6.2.1 ms Telcordia 20g,20Hz一2000Hz GR-1221-coRE 变频振动 4min/每循环，！循环/每 20 11 机 6.2.2 轴向 )插人损耗变 涂敷光纤、紧套缓冲光 化量<0.5dB Telcordia 光纤扭曲 GR1209-coRE纤;0.45kg，士180,10 尺 20 11 2其他性能 性 循环 参数满足表！、 5.4.3.2 试 表2要求 涂敷光纤、紧套缓冲光 Telcordia 骗 20 ll 光纤侧拉 GR-1209-CORE纤:0.23kg90",5s,3个 5.4.3.3 轴向 Teleordia 光纤光缆 涂敷光纤,紧套缓冲光 GR-1209-C(ORE 20 ll 纤;0.45 保持力 个轴向 kg，5s,3 5.4.3.4
GB/T28511.1一2012 表3(续 批内允许 试验项目 允许 参考章、 条 试验条件 不合格品率抽样数 合格判据 名称 失效数 % Telcordia 85 士2C)或最高存 高温贮存 储温度,湿度<40%RH,持 20 GR-1221-CORE l1 (干燥 续时间2000h 6,2.4 5(士2C),90%(士 环 Telcordia 高温贮存 5%)RH或85c(士2c) 境 GR-1221-c(ORE 20 1 85%(士5%)RH.持续时间 湿热 1)插人损耗变 6.2.5 500hCO),2000h(UNC') 度 化量0.5dB; 耐 Teleordia 2其他性能 一40c士5" C)或最低 20 11 低温贮存 G;R-1221-C(ORE 参数满足表1、 存储温度,持续时间 2000h 性 6,2.6 表2要求 试 -40十70C(CO'. 验 Telcordia 极限持续时间15min 温度循环 GR-1221-cORE100次循环;或一40c 20 1 6.2.7 十85c(UNC'),极限点持 续时间15min，500次循环 注，从正常生产的生产批中随机抽取22个样品,分成两组,每组11个,分别进行机械完整性试验和环境温度耐 久性试验 每项试验不需进行在线监控,只需进行试验前后插人损耗的测试,计算出变化量,依据变化量来 判断合格与香 中心机房(室温)环境 C(O 非可控环境 UNC 环境保护 应符合SI/T11363一2006中的相关要求 检验规则 9.1出厂检验 出厂检验分日常检验和抽样检验两种 9.1.1日常检验 该检验是生产厂家对全部产品进行的检验,其检验数据应随同产品提交给用户,PLC分路器需要 进行日常检验的项目是;外观、插人损耗、偏振相关损耗、均匀性(均匀分光器件),回波损耗 9.1.2抽样检验 由质量部门从一个生产批或几个生产批(这些生产批是在基本相同的材料、工艺.设备等条件制造) 的产品抽取样品进行检验 抽样检验项目同9.1.1,并增加方向性,抽样方案要求按GB/T2828.1 003规定,检验水平L=、允许质量水平AQL=1.0.
GB/T28511.1一2012 9.2型式检验 PLC分路器在下列情况之一时，一般进行型式检验,型式检验按第6章和第7章中要求进行 a)新产品转产或老产品转厂生产的试制定型鉴定; b 结构、材料、工艺有较大改变,可能影响产品性能时 e正常生产时,24个月后,应周期性进行型式检验 d)产品长期停产12个月后,恢复生产时 出厂检验结果与上次型式检验差别较大时 e) 国家质量监督机构提出进行型式检验要求时 包装,标志,运输和贮存 10 10.1标志 产品上应标有产品编号、型号,位置允许时还应标有产品名称、生产厂家、生产日期 10.2包装 产品应用盒子包装好,包装内应有产品性能指标测试数据,包装盒上应标有产品名称、规格型号,生 产厂家,执行标准号 按S/T11364一2006要求打印环保标志 10.3运输 当产品需要长途运输时,需用木箱或硬纸箱作外包装,在箱上写明不能大力抛甩、碰、压,应有防雨 防潮标志,以免损坏产品 10.4贮存 产品应放置在一40C十85C温度,相对湿度小于40%范围以内的非暴露环境中 10o

平面光波导集成光路器件第1部分：基于平面光波导（PLC）的光功率分路器GB/T28511.1-2012

GB/T28511.1-2012是国家标准，规定了基于平面光波导（PLC）的光功率分路器的技术要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输和贮存等方面的内容。光功率分路器是一种核心的光学器件，可将一条光纤的光功率均匀分配到多条光纤中。

PLC光波导技术是目前最为成熟、应用最广泛的光波导技术之一。基于PLC技术制作的光功率分路器具有小型化、高集成度、低插入损耗等优点，是光通信领域中不可或缺的一部分。

根据国家标准GB/T28511.1-2012的要求，基于PLC的光功率分路器采用硅基材料制作。该材料具有优良的光学特性，能够实现高精度的光波导结构。光功率分路器的结构主要由输入波导、输出波导和耦合区组成。

为了保证光功率分配的均匀性，每条输出波导的长度应该相同。在耦合区，输入波导与输出波导之间通过一定的耦合方式将光能转移至输出波导中，经过多次反射和折射，最终达到均匀分配光功率的目的。

在生产过程中，必须严格控制光波导的尺寸和几何形状，以保证器件的精度和稳定性。此外，还需要进行光学和机械性能测试，如插入损耗、回波损耗、交叉耦合等指标的测试，以确保产品的质量和性能符合标准要求。

总之，基于平面光波导（PLC）的光功率分路器GB/T28511.1-2012是一项非常重要的国家标准，为光通信领域提供了高品质、高可靠性的技术支持。随着科技的不断发展，PLC技术将会在更多的光学器件中得到广泛应用。

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