幾種可調(diào)光衰減器的簡(jiǎn)介

1、幾種可調(diào)光衰減器的簡(jiǎn)介幾種可調(diào)光衰減器的簡(jiǎn)介200710714:56:46訊石光通訊咨詢(xún)網(wǎng)編輯：iccsz可調(diào)節(jié)光衰減器(VOA)在光通信中具有廣泛的應(yīng)用，其主要功能是用來(lái)減低或控制光信號(hào)。光網(wǎng)絡(luò)的最基本的特性應(yīng)該是可調(diào)，特別是隨著DWDM傳輸系統(tǒng)和EDFA在光通信中的應(yīng)用，在多個(gè)光信號(hào)傳輸通道上必須進(jìn)行增益平坦化或信道功率均衡，在光接收器端要進(jìn)行動(dòng)態(tài)飽和的控制，光網(wǎng)絡(luò)中也還需要對(duì)其它信號(hào)進(jìn)行控制，這些都使得VOA成為其中不可或缺的關(guān)鍵

2、器件。此外，VOA產(chǎn)品還具有與其它光通信組件結(jié)合并將其推往高階模塊的特性。幾種可調(diào)光衰減器的簡(jiǎn)介幾種可調(diào)光衰減器的簡(jiǎn)介福州高意通訊有限公司李繼鋒1.引言可調(diào)節(jié)光衰減器(VOA)在光通信中具有廣泛的應(yīng)用，其主要功能是用來(lái)減低或控制光信號(hào)。光網(wǎng)絡(luò)的最基本的特性應(yīng)該是可調(diào)，特別是隨著DWDM傳輸系統(tǒng)和EDFA在光通信中的應(yīng)用，在多個(gè)光信號(hào)傳輸通道上必須進(jìn)行增益平坦化或信道功率均衡，在光接收器端要進(jìn)行動(dòng)態(tài)飽和的控制，光網(wǎng)絡(luò)中也還需要對(duì)其它信號(hào)進(jìn)

3、行控制，這些都使得VOA成為其中不可或缺的關(guān)鍵器件。此外，VOA產(chǎn)品還具有與其它光通信組件結(jié)合并將其推往高階模塊的特性。近年來(lái)，出現(xiàn)了多種制造可變光衰減器的技術(shù)，包括可機(jī)械式VOA、磁光VOA、液晶VOA、MEMSVOA、熱光VOA和聲光VOA等。本文將對(duì)各種典型VOA的做一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。2.幾種常見(jiàn)的VOA簡(jiǎn)介2.1.機(jī)械式VOA該種類(lèi)型的VOA也有多種具體的實(shí)現(xiàn)方式。圖1是擋光型光衰減器的原理圖，驅(qū)動(dòng)擋光元件攔在兩個(gè)準(zhǔn)直器之間，實(shí)現(xiàn)

4、光功率的衰減。擋光元件可以是片狀或者錐形，后者可通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)推進(jìn)，而前者需平推或者通過(guò)一定機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)至平推動(dòng)作的轉(zhuǎn)換。擋光型光衰減器可以制成光纖適配器結(jié)構(gòu)，也可以制成圖1所示的在線式結(jié)構(gòu)。與上面提到的擋光型VOA類(lèi)似，也有一種機(jī)械一電位器形式的EVOA方案。其原理是用步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)中性梯度濾光片，當(dāng)光束通過(guò)濾光片不同的位置時(shí)其輸出光功率將按預(yù)定的衰減規(guī)律變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)衰減量的目的。還有一種機(jī)械偏光式光衰減器。其基本原理是從入端口射

5、出的光束被反射片反射到出端口，兩端口之間的反射耦合效率由反射片的傾斜角度來(lái)控制，從而實(shí)現(xiàn)光衰減的調(diào)節(jié)。而反射片的傾斜則由多種不同的機(jī)理來(lái)控制。機(jī)械型光衰減器是較為傳統(tǒng)的解決方案，到目前為止，已在系統(tǒng)中應(yīng)用的VOA大多是用機(jī)械的方法來(lái)達(dá)到衰減。該類(lèi)型的光衰減器具有工藝成熟、光學(xué)特性好、低插損、偏振相關(guān)損耗小、無(wú)需控溫等優(yōu)點(diǎn)；而其缺點(diǎn)在于體積較大、組件多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、響應(yīng)速度不高、難以自動(dòng)化生產(chǎn)、不利于集成等。2.2.磁光VOA折射晶體合束，最

6、后從準(zhǔn)直器輸出。當(dāng)液晶材料兩端的透明電極上加載電壓V時(shí)，O光和E光經(jīng)過(guò)液晶后都改變一定的角度，經(jīng)第二塊雙折射晶體，每束光又被分成O光和E光，形成了4束光，中間兩束最后合成一束從第二塊雙折射晶體出射，由準(zhǔn)直器接收，另外兩束從第二塊雙折射晶體出射后未被準(zhǔn)直器接收，從而實(shí)現(xiàn)衰減。因此，通過(guò)在液晶的兩個(gè)電極上施加不同的電壓控制光強(qiáng)的變化，可以實(shí)現(xiàn)不同的衰減。液晶VOA可以實(shí)現(xiàn)光衰減器的小型化、高響應(yīng)化。但同時(shí)液晶材料插入損耗較大，制作工藝相對(duì)也

7、較復(fù)雜，特別是受環(huán)境因素的影響較大，它的優(yōu)點(diǎn)是成本低，已有批量商用。其它還有些功能材料在強(qiáng)電場(chǎng)作用下光學(xué)特性也會(huì)發(fā)生變化，例如鈮酸鋰（LiNbO3）晶體的電光效應(yīng)，因此這也是有可能利用的一個(gè)途徑。但由于類(lèi)似這樣的電光效應(yīng)通常需要數(shù)千伏乃至上萬(wàn)伏的強(qiáng)電場(chǎng)，所以應(yīng)用在光通信的無(wú)源器件領(lǐng)域有一定限制，至今鮮有相關(guān)的信息。2.4.MEMSVOAMEMS是此領(lǐng)域中較新的應(yīng)用技術(shù)，經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，MEMSChip的生產(chǎn)工藝已經(jīng)趨于成熟，有力地推動(dòng)

8、了MEMSVOA的應(yīng)用。在光網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用，以MEMS技術(shù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品也具有明顯的價(jià)格和性能上的優(yōu)勢(shì)。MEMSVOA有反射式VOA和衍射式VOA，如圖5所示。反射式VOA的工作原理如圖5(a)所示，它是在硅基上制作一塊微反射鏡。以u(píng)nblocking型VOA為例。光經(jīng)過(guò)雙光纖準(zhǔn)直器的一端進(jìn)入，以一定角度入射到微反射鏡上，當(dāng)施加電壓時(shí)，微反射鏡在靜電作用下被扭轉(zhuǎn)，傾角改變，入射光的入射角度發(fā)生改變，光反射后能量不能完全耦合進(jìn)雙芯準(zhǔn)直器的另一端

9、，達(dá)到調(diào)節(jié)光強(qiáng)的目的；而未加電壓時(shí)，微反射鏡呈水平狀態(tài)，光反射后能量完全耦合進(jìn)雙芯準(zhǔn)直器的另一端。衍射式VOA是基于動(dòng)態(tài)衍射光柵技術(shù)，如圖5(b)所示。這種動(dòng)態(tài)衍射光柵由平行微柵條陣列構(gòu)成，微柵條上表面鍍以200~300nm厚的鋁膜，起電極和反射光的雙重作用，下表面是特殊設(shè)計(jì)的由Si3N4和SiO2膜形成的雙簧結(jié)構(gòu)以提供彈性力，其下刻蝕的空氣隙厚度與所欲應(yīng)用的光譜波段相關(guān)。當(dāng)施加電壓信號(hào)時(shí)，在靜電力的作用下相間隔的動(dòng)?xùn)艞l位置向下移動(dòng)以產(chǎn)