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Optical communication

光通信镀膜解决方案

通过在各类光学元件的表面沉积纳米级厚度的薄膜,实现对光信号的精确、高效和可靠控制。

在光通信系统中,PVD光学镀膜的主要使命是:

  1. 最大化光通量:通过降低界面反射损耗,让尽可能多的光信号通过。

  2. 精准管理光路:实现光信号的分离、合并、波长选择与路由。

  3. 保护核心器件:防止激光器等敏感元件受到反向光损伤,并提升元件在恶劣环境下的可靠性。

  4. 实现系统微型化:通过集成化薄膜元件替代部分体积庞大的分立元件。

光通信系统可简化为:激光器 → 调制器 → (光纤) → 放大器 → 探测器,PVD镀膜贯穿其中每一个环节。

一、 发射端:激光器芯片与组件

1. 激光器腔面镀膜

  • 挑战:半导体激光器的解理面会自然反射约30%的光,这不足以形成高效振荡。

  • 解决方案

    • 后端高反膜:沉积多层介质膜(如SiO₂/Al₂O₇,SiO₂/Ta₂O₅),实现 >99.9% 的反射率,将光反馈回增益区。

    • 前端增透膜:沉积特定膜系,将反射率降至 <0.1%,让大部分激光高效耦合输出。

  • PVD工艺电子束蒸发 或 离子束溅射。要求膜层具有极低的吸收和散射损耗,并能承受高功率密度。

二、 传输与放大:光纤与器件

1. 光纤连接器/跳线 – 增透膜

  • 目标:消除光纤对接时端面的菲涅尔反射,降低插入损耗和回波损耗。

  • 解决方案:在陶瓷插芯的光纤端面上沉积宽带增透膜,针对1260nm~1620nm波段优化。

  • PVD工艺离子辅助沉积 或 磁控溅射,以获得坚硬、耐用、性能稳定的膜层。

2. 掺铒光纤放大器 – 波分复用器滤光膜

  • 目标:将泵浦光(980nm/1480nm)与信号光(1550nm波段)高效合束。

  • 解决方案:在微型光学元件上沉积分色膜

    • 对泵浦光高透,对信号光高反(或反之)。

  • PVD工艺离子束溅射,因其具有最佳的光谱控制精度和长期稳定性。

三、 路由与交换:无源器件

1. 波分复用/解复用器 – 带通滤光片

  • 目标:在一根光纤中同时传输多个波长的信号,并在接收端将其精确分离。

  • 解决方案:沉积超窄带干涉滤光片。每个滤光片只允许一个特定ITU信道(如100GHz/50GHz间隔)通过,反射其他所有信道。

  • PVD工艺离子束溅射 是唯一选择。它能实现膜厚最精确的控制,从而保证滤光片中心波长、带宽和隔离度的苛刻指标。

2. 光开关与阵列波导光栅

  • 目标:在AWG的输入/输出端和星形耦合器区域沉积增透膜,以减少波导-空气界面的反射损耗。

  • PVD工艺等离子体增强化学气相沉积 常用于波导本身,但其输入端常采用溅射技术沉积增透膜。

四、 接收端:探测器窗口

  • 目标:让信号光最大程度地进入探测器,同时抑制背景噪声。

  • 解决方案:在探测器窗口或透镜上沉积增透膜,并可根据需要集成带通滤光膜以滤除带外噪声。

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