有線(xiàn)電視CATV網(wǎng)絡(luò)中光分路器的設(shè)計(jì)

　　0 引言

　　利用光纖傳輸電視節(jié)目具有頻帶寬、容量大、損耗低、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、保真度高、工作性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，不僅能擴(kuò)大有線(xiàn)電視覆蓋面，減少傳輸線(xiàn)路中放大器的個(gè)數(shù)，提高整個(gè)有線(xiàn)電視系統(tǒng)的指標(biāo)，而且解決了全電纜網(wǎng)放大器維護(hù)難的問(wèn)題。光纖傳輸網(wǎng)已成為有線(xiàn)電視CATV網(wǎng)絡(luò)最主要的傳輸手段。

　　在光纖CATV網(wǎng)絡(luò)中，不管是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，光分路器是進(jìn)行光信號(hào)分路傳輸必不可少的光器件。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)展，以及網(wǎng)絡(luò)功能的增多，光纖CATV網(wǎng)絡(luò)蓬勃發(fā)展，光節(jié)點(diǎn)密集度越來(lái)越大，而分路器是光節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展的最重要中介設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)中需要大量接入光分路器。因此，我們完全有必要對(duì)光分路器進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。本文主要介紹單一波長(zhǎng)的單模光分路器的光學(xué)指標(biāo)并結(jié)合作者參與的有線(xiàn)電視光纜網(wǎng)工程施工中的光分路器的設(shè)計(jì)和使用的一些方法進(jìn)行解析，希望對(duì)數(shù)字有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)有所幫助。

　　1 分路器主要指標(biāo)

　　光分路器是光纖鏈路中最重要的無(wú)源器件之一，其作用是將一路光按一定比例分成多路輸出。光分路器類(lèi)似于電纜傳輸網(wǎng)絡(luò)中的分支器、分配器。在實(shí)際的運(yùn)用中，常常用光分路器把光發(fā)射機(jī)輸出的光信號(hào)分成強(qiáng)度不等的幾路輸出，光強(qiáng)較大的一路傳輸?shù)捷^遠(yuǎn)的設(shè)備，光強(qiáng)弱的一路傳輸?shù)捷^近的距離，以使各個(gè)光節(jié)點(diǎn)都能得到近似相等的光功率。在進(jìn)行光分路器的設(shè)計(jì)前，必須熟悉光分路器的指標(biāo)。其主要指標(biāo)有以下幾個(gè)：

　　1.1 附加損耗

　　光分路器把輸入端的光信號(hào)按照預(yù)定的分光比對(duì)各個(gè)支路進(jìn)行分配時(shí)，光信號(hào)通過(guò)光分路器時(shí)除分光損耗外，還有光分路器本身對(duì)光信號(hào)產(chǎn)生的損耗，這種損耗稱(chēng)為光分路器附加損耗。

　　附加損耗是分路器最基本的技術(shù)指標(biāo)，它與其他性能指標(biāo)都有著內(nèi)在的聯(lián)系。因此，附加損耗不僅僅衡量器件的光學(xué)性能，更重要的是它與器件的抗震性能、溫度穩(wěn)定性和使用壽命也有著內(nèi)在的聯(lián)系。為此，我們?cè)谶x用光分路器時(shí)，對(duì)廠(chǎng)家的這個(gè)指標(biāo)必須嚴(yán)格篩選。

　　1.2 分光比

　　光分路器對(duì)各支路光功率分配的比例稱(chēng)為分光比，分光比定義為光分路器某輸出端輸出光功率與光分路器輸出端總的輸出光功率之比。

　　此指標(biāo)是光鏈路的最主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)，后有詳解。

　　1.3 分光比偏差

　　分光比偏差是指制造分路器時(shí)實(shí)際分光比與設(shè)計(jì)值的偏差。這個(gè)偏差使得一路光增加，另一路光減少。本質(zhì)上并不影響輸出總功率。

　　由于發(fā)射端到各光節(jié)點(diǎn)的距離各不相同，為保證接收端接收功率一致，分路器的分光比應(yīng)和傳輸距離相對(duì)應(yīng)，即：傳輸距離越遠(yuǎn)對(duì)應(yīng)該路分光比值越大。若實(shí)際使用的分路器與設(shè)計(jì)分光比有誤差，則會(huì)導(dǎo)致接收端接收功率不一致。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠(chǎng)家完全有能力將1×N光分路器的分光比誤差控制在±0.5%以?xún)?nèi)。

　　1. 4 分光損耗

　　分光損耗：不同的分光比對(duì)光信號(hào)產(chǎn)生的損耗就叫做分光損耗，其值為-10lgK(K為分光比值)。

　　1.5 插入損耗

　　插入損耗包括分光損耗和附加損耗兩部分，即插入損耗(dBm)=-10lgk+附加損耗。

　　2 光網(wǎng)絡(luò)光分路器的設(shè)計(jì)、計(jì)算

　　在HFC網(wǎng)光纖傳輸干線(xiàn)設(shè)計(jì)中，當(dāng)光纖路由及光纖損耗值、光節(jié)點(diǎn)數(shù)量確定后，就可以設(shè)計(jì)并計(jì)算出每一光纖支路所需的光功率、光分路器的分光比，還能計(jì)算出整個(gè)光鏈路所需要的光功率。在計(jì)算所述指標(biāo)時(shí)，按照以下計(jì)算步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。