PBS偏振分光

定義

PBS（Polarization Beam Splitter，偏振分光器） 是把一束光依偏振態拆成兩個互相垂直分量的光被動元件，常以 TE / TM 或 s / p 偏振表示。PBC（Polarization Beam Combiner，偏振合波器） 則是反向功能，把兩路正交偏振光合回同一路徑。

在矽光子（SiPh）中，波導幾何與材料折射率讓 TE / TM 模式的損耗、耦合效率與調變效率差異很大，因此系統常採偏振分集（polarization diversity）：先把任意偏振輸入拆成 TE / TM，分別處理、旋轉或轉換，再合併輸出。

圖解

flowchart LR
    IN["任意偏振入光"] --> PBS["PBS<br/>偏振分光"]
    PBS --> TE["TE 路徑<br/>低損耗處理"]
    PBS --> TM["TM 路徑<br/>旋轉或轉換"]
    TE --> PROC["SiPh PIC<br/>分集處理"]
    TM --> PROC
    PROC --> PBC["PBC<br/>偏振合波"]
    PBC --> OUT["穩定輸出光"]

圖說：PBS 把任意偏振拆成 TE / TM 兩路，經 SiPh 偏振分集處理後再由 PBC 合併。自繪示意。

技術原理

自由空間 PBS 常利用多層介電質薄膜或雙折射晶體，讓不同偏振態在界面上有不同穿透 / 反射條件。薄膜型 PBS 可透過鍍膜堆疊設計，使 p 偏振穿透、s 偏振反射，形成兩條光路。

雙折射晶體型 PBS 則利用 ordinary / extraordinary ray 的折射率差，使兩個偏振分量在晶體內產生 walk-off，進而分離光束。這類架構常見於偏振無關隔離器、相干接收與保偏光路。

在 SiPh 平台上，偏振分光也可做成 on-chip PSR / PBS。PSR（Polarization Splitter Rotator）會把 TM 模式拆出後旋轉成 TE 模式，讓後段波導與調變器只需處理同一偏振模式，降低設計複雜度。

關鍵參數 / 判斷指標

技術瓶頸 / 風險

• 偏振串擾影響 SiPh 損耗：若 TE / TM 分離不乾淨，後段波導與調變器效率會下降。
• 自由空間與 on-chip 整合差異大：薄膜 / 晶體型元件成熟，但 CPO 光引擎可能需要更小型的波導型 PSR / PBS。
• 封裝角度敏感：PBS、PBC 與透鏡 / FAU 對位誤差會轉成偏振與插損問題。
• 相干與 CPO 規格演進：相干接收、短距 IMDD 與 CPO 架構對偏振管理要求不同，供應鏈需跟隨規格變化。

關鍵廠商

應用場景

• SiPh PIC 偏振管理：任意偏振輸入需拆分、旋轉與重組，維持低損耗傳輸。
• 相干接收（coherent）：相干接收需同時處理兩個正交偏振分量，提高頻譜效率。
• 保偏配套：與 PM fiber、PM isolator、FBG 鎖波鏈一起管理偏振態。
• 精密薄膜光學：與 TFF 一樣需要高品質鍍膜與封裝角度控制。

相關技術

• 技術_SiPh（偏振敏感的矽光子平台）
• 技術_薄膜濾光片TFF（薄膜濾光與偏振分光的製程相鄰）
• 技術_DWDM（多波長系統需同時管理波長與偏振）
• 技術_CPO（光學引擎偏振與封裝整合）

供應鏈

→ 供應鏈_光通訊

來源

• 報告_產業研究_光被動元件CPO_20260500，2026-05（PBS / PBC、TFF、SiPh 偏振管理與 AI 網通轉型）
• 供應鏈_光通訊（光通訊精密薄膜與被動元件供應鏈）
• 技術_SiPh、技術_薄膜濾光片TFF、技術_DWDM、技術_CPO

相關頁面

• 分析_CPO光學元件全解_20260605