MUX 合路器 (合波器) & DEMUX 分路器 (分波器)

全称：MUX (Multiplexer，光复用器 / 合波)；DEMUX (Demultiplexer，解复用器 / 分波)，WDM 波分复用光模块的核心无源光学器件，典型如 400G‑FR4、800G 模块内部的合分波组件。

一、基本功能

✅ MUX 合路器（发射侧 TX）：多路→一路

把多路不同波长 λ₁、λ₂、λ₃、λ₄激光器输出光，按波长合到单根光纤输出。

不同波长各自携带独立信号，共用一根光纤传输。

✅ DEMUX 分路器（接收侧 RX）：一路→多路

光纤过来的混合多波长光输入，器件按照波长做分光，把各个波长拆开，分别送到每一路光电探测器 PD 上，还原各路信号。

💡重要特性：理想 MUX/DEMUX 属于互易无源器件。理论上 DEMUX 反过来接就可以当做 MUX 使用；但工程成品器件因为端口损耗优化，一般不会直接互换使用。⚠️对比前面讲的法拉第旋转器是非互易器件，这点很容易混淆。

⚠️区分概念：MUX/DEMUX：按波长合分（波分），不是简单光功率合并 / 分光；普通光耦合器是把光功率简单叠加，没有波长选择。

• 耦合器：不管波长，直接把光能量合并，会带来很大损耗，不能替代 MUX。

二、主流实现方案（光模块内部）

1、Z‑Block（薄膜滤光片 TFF 自由空间方案，400G‑FR4 最常用）

• 原理：一组介质薄膜滤光片，光路在玻璃块内部 Z 字形来回反射透射；每个滤光片只允许一个特定波长通过，其余反射。
• 优点：无需温控、插损低；适合通道数少（4 通道）；
• 缺点：通道多之后体积变大，不适合几十通道 DWDM。

2、AWG 阵列波导光栅（PLC 平面光波导芯片，800G/1.6T、DWDM）

• 原理：芯片内部一组长度等差的波导，光经过不同波导引入不同相位差，利用光干涉效应完成波长合波 / 分光。
• 优点：芯片集成度高，支持大量通道；
• 短板：折射率随温度漂移；普通 AWG 需要温控；AAWG 无热 AWG 做了温度补偿不需要温控。

3、EDG 蚀刻衍射光栅（硅光模块新方案）

• 基于芯片光栅衍射效应做合分波，多用于新一代硅光模块研发，商用逐步铺开。

三、关键器件参数

1. 插入损耗 IL：信号经过器件带来光功率衰减；MUX 每个通道都有损耗，直接降低模块输出光功率。
2. 通道串扰 Crosstalk：相邻波长之间泄漏；例如 λ1 通道混入 λ2 的光，会带来信噪比劣化、误码升高。
3. 通带带宽：允许波长偏移范围；激光器波长漂移不能超出通带，否则损耗急剧变大。
4. 波长温度漂移：TFF、AWG 都会随温度变化，工作温度变化会偏移通带中心波长。

四、常见故障现象与根因

1. 个别通道误码，其它通道正常

大概率：该通道波长漂移，偏离 MUX/DEMUX 通带；或者该通道插损变大；通道串扰超标。

1. 全部通道光功率整体偏低

整体插损变大：端面脏、器件老化；AWG 温度偏离工作点。

1. 温度变化时，随机出现误码

AWG 温控异常，波长通带随温度漂移；TFF 温漂。

1. 光谱看波长是对的，但接收功率异常

光路耦合偏移（Z‑Block、AWG 芯片耦合移位），属于装配应力、热胀冷缩带来的机械漂移。

五、对比小结：MUX‑DEMUX vs 法拉第旋光器

表格

器件	互易性	核心功能
MUX/DEMUX 合分波器	✅互易	波长合并、波长分离（无源滤波干涉）
法拉第旋光器	❌非互易	偏振面单向旋转，做光隔离器

补充小知识点：MUX/DEMUX 只做波长合分，本身不隔离反射光；如果激光器需要抑制背向反射，需要额外增加法拉第隔离器放在 MUX 前面。