凤凰体育平台 几种可调光衰减器的介绍_机械/仪器_工程技术_专业信息

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几种可调光衰减器简介2007-10-7 14:56:46迅时光通信咨询网编辑:iccsz可调光衰减器(VOA)在光通信中具有广泛的应用,其主要功能是用于减少或控制光信号。光网络的最基本特性应该是可调的,尤其是随着DWDM传输系统和EDFA在光通信中的应用银河国际 ,必须在多个光信号传输信道上执行增益平坦化或信道功率均衡。终端必须进行动态饱和控制,光网络还需要控制其他信号,这些都是VOA在其中不可缺少的关键组成部分。此外,VOA产品还具有与其他光通信组件结合并将其推向高端模块的特性。几种可调光衰减器的介绍福州高一通信有限公司李继峰1.简介可调光衰减器(VOA)在光通信中有着广泛的应用超凡棋牌 ,其主要功能是减少或控制光信号。光网络的最基本特性应该是可调的,尤其是随着DWDM传输系统和EDFA在光通信中的应用,必须在多个光信号传输通道上执行增益平坦化或通道功率均衡。终端必须进行动态饱和控制,光网络还需要控制其他信号,这些都是VOA在其中不可缺少的关键组成部分。此外,VOA产品还具有与其他光通信组件结合并将其推向高端模块的特点。

近年来,已经出现了用于制造可变光衰减器的多种技术,包括机械VOA,磁光VOA,液晶VOA,MEMS VOA,热光VOA和声光VOA。本文将简要介绍各种典型的VOA。 2.几种常见VOA的介绍2. 1.机械VOA这类VOA还具有多种特定的实现方法。图1是阻光光衰减器的原理图。图1驱动遮光元件在两个准直仪之间被遮光亚博代理 ,以实现光功率衰减。阻光元件可以是片状或圆锥形,后者可以通过旋转推动,前者需要水平推动或通过一定的机械结构实现从旋转到水平推动的转换。阻光光衰减器可以制成光纤适配器结构,也可以做成在线结构,如图1所示。类似于上述的阻光VOA,也有EVOA方案的形式机械电位计原理是使用步进电机拖动中性梯度滤波器。当光束通过滤光片的不同位置时,其输出光功率将根据预定的衰减规律变化可变光衰减器,从而达到调节衰减的目的。还有一个机械偏振光衰减器。基本原理是,从入射口射出的光束被反射器反射到出射口,两个端口之间的反射耦合效率由反射器的倾斜角度控制,从而实现光的调节。衰减。反射器的倾斜由多种不同的机制控制。

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机械光衰减器是一种更传统的解决方案。到目前为止,系统中已使用的大多数VOA都使用机械方法来实现衰减。这种类型的光衰减器具有技术成熟,光学特性好,插入损耗低,偏振相关损耗低,无需温度控制的优点。但是它的缺点是尺寸大,复杂的多组件结构,响应速度慢,难以自动化生产,不利于集成等。2. 2.磁光VOA磁光VOA使用了光学上的变化某些物质在磁场作用下的性质。例如,磁光旋转效应(法拉第效应)还可以实现光能的衰减,从而达到调节光信号的目的。图2显示了一个典型的与偏振无关的磁光VOA结构。在图2中,(a)是实际的光路。为了更好地解释其原理,我们在(b)中使用了镜像光路。当光从双芯光纤的一端进入时,它会被透镜准直(省略光束的厚度),进入双折射晶体(其光轴垂直于纸张),并分成两束分别由O光和E光组成,然后进入法拉第旋转器,该光从法拉第旋转器出射并由全反射镜反射,然后依次通过法拉第旋转器,双折射晶体和透镜,最后从另一个反射器输出。双芯光纤的末端。因此,通过调制电压以控制磁场ag真人厅 ,可以使进入法拉第旋转器的偏振光的偏振状态旋转。当法拉第旋转角为0度时,O光仍为O光,E光仍为E光。这两个光束不平行,无法合并。如虚线所示,此时的衰减度最大。在法拉第旋转中,当角度为45度时,法拉第旋转总角度为90度,O光线变为E光,E光线变为O光。这两个光束是平行的,并由透镜聚焦并组合在一起。此时,衰减很小。

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将法拉第旋转角控制在0度到45度之间连续变化时,可以实现衰减的连续调节。利用材料的磁光效应并结合其他技术,可以生产出高性能,小尺寸,高响应性和相对简单结构的光衰减器。在使用分立的微光学器件技术制造光衰减器方面,这是一个需要进一步发展的领域。 2. 3.液晶VOA液晶VOA利用液晶折射率的各向异性所表现出的双折射效应。当施加外部电场时,液晶分子的取向将重新排列,这将导致其光透射特性改变。工作原理如图3所示。LCDVOA的具体实现方式如图4所示。入射光纤入射的光被准直仪准直,进入双折射晶体,并分为O光和E光。相互垂直的极化状态。在穿过液晶之后,O光变为E光,并且E光变为O光。光束被另一个双折射晶体合并,最后从准直仪输出。当在液晶材料的两端向透明电极施加电压V时,O光和E光在通过液晶之后都改变一定角度。在第二双折射晶体之后,每个光被分为O光和E光,形成4。中间的两束光最终合为一束,并从第二双折射晶体出射并被准直仪接收。其他两个光束从第二个双折射晶体出射,并且未被准直仪接收,从而实现了衰减。因此,通过在液晶的两个电极上施加不同的电压来控制光强度的变化,可以实现不同的衰减。

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液晶VOA可以实现光衰减器的小型化和高响应。但是同时,液晶材料的插入损耗相对较大五大联赛官网 ,并且制造工艺相对复杂,特别是由于环境因素的影响较大。它的优点是成本低,并且已批量商业化。还有其他功能材料也会在强电场的作用下改变其光学特性,例如铌酸锂(LiNbO 3)晶体的电光效应),因此这也是一种可能的使用方法。通常需要这样的电光效应。数千伏特甚至数万伏特的强电场在光通信的无源设备领域有一定的局限性,到目前为止,几乎没有相关信息。 4. MEMS VOA MEMS是该领域中相对较新的应用技术,经过近几年的发展,MEMS Chip的生产工艺已经日趋成熟,有力地推动了MEMS VOA的应用。基于MEMS技术的价格和性能优势也很明显,MEMS VOA具有反射式VOA和衍射式VOA,如图5所示。在图5(a)中,其是在硅衬底上制造微镜。以无阻塞的VOA为例,例如,光通过双光纤准直仪的一端进入,并以一定角度入射在微镜上。当施加电压时,微镜在静电的作用下扭曲,倾斜角改变,并且入射光的入射角改变。反射的能量不能完全耦合到双芯准直仪的另一端,无法达到调节光强的目的。当不施加电压时,微镜处于水平状态,能量在光反射后完全耦合到双芯准直仪的另一端。一端。

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衍射VOA基于动态衍射光栅技术,如图5(b)所示。这种动态衍射光栅由平行的微栅条阵列组成。微栅栏的上表面镀有200〜300 nm厚的铝膜,起着电极和反射光的双重作用。下表面由Si3N4和SiO2膜专门设计和形成。双弹簧结构提供弹力,并且在其下蚀刻的气隙的厚度与所需的光谱带有关。当施加电压信号时,在静电力的作用下,间隔开的移动栅格的位置向下移动以产生衍射光栅效应。工作状态如图5(b)所示。通过调节电压来控制一阶衍射光,以达到调节光信号衰减的目的。这种动态衍射光栅最早应用于成像和显示技术。它具有响应速度快,衰减控制精度高,消光系数大,抗疲劳性强等特点,可用于制造许多其他光通信设备。诸如光开关阵列等核心组件。MEMS VOA已经非常成熟,已经大规模生产并大规模应用。同时,由于产量问题,它在价格方面也面临挑战。另外,由于微机电部件,可靠性有时不是理想的。早期的MEMS VOA都使用激光焊接,这需要大量的设备投资可变光衰减器,较低的生产效率和较高的组装成本。目前,市场上还推出了全胶工艺MEMS VOA,很好地解决了这一问题。目前,可以大量生产MEMS VOA的国外制造商主要包括:Lightconnect(被Neophotonics收购),JDSU,Oplink,Avanex,Santec,Lightwave202 0、 AFOP等。

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在中国,高仪通讯有限公司具有批量生产MEMS VOA的能力,并拥有激光焊接和全胶水技术平台。主要产品包括单个VOA器件,4通道和8通道VOA模块,如图6所示。2. 5.热光VOA热光VOA主要利用某些材料的光学特性变化特性。温度场,例如由温度变化引起的热光学材料的折射率变化。根据结构的不同,它可以分为两大类,即漏电型和开关型VOA。热光VOA泄漏的原理如图7(a)所示。原理是首先剥去一些原始的光纤外护套,然后用热光材料代替,以形成外护套。当温度变化应用于热光学材料的外皮层时,由于其折射率的变化,原始的光传输特性(即模式场直径(MFD)的变化)将成为热光材料的一部分。光信号能量从那里逸出(辐射光),从而达到通过控制温度来调节光衰减的目的。最典型的开光热光VOA基于Mach-Zehnder干涉仪(MZI)的原理,其具体结构如图7(b)所示。主要工作方法是在Mach-Zehnder干涉仪的干涉臂之一上添加热光材料,然后将热光材料放在胶片加热器上。利用热光效应来改变材料的折射率,从而改变MZI干涉臂的长度,使两个臂产生不同的光程差,并进一步改变双光束的干涉光强度,实现对光衰减的控制。

MZI平面光波导VOA的尺寸较小,虽然具有很高的集成度,但其技术仍在开发和改进中。该方法必须分开并耦合光束,这将引入较大的插入损耗,因此该VOA的性能仍然很差,并且包装困难。热光VOA在加热和冷却装置中相对复杂,并且温度场和光导介质的折射率之间的数学函数关系复杂并且难以精确地量化和控制。特别是,其较长的响应时间阻碍了其在现代光通信中的应用。 。 2. 6.声光VOA这种衰减器的基本原理是利用声光晶体在超声作用下产生的周期性应变,从而导致折射率的周期性变化,这等效于建立相位光栅。然后可以使用光栅来调制光束。一些公司已经声称已经开发了使用声光晶体的可调衰减器(称为AVOA)。可以理解,获得声光晶​​体材料没有问题,但是在这一阶段,总成本相对较高,约占其总成本的4-5%。 3.结论可变光衰减器(VOA)是光通信系统中重要的光学设备之一。长期以来,它一直处于机械水平,因为它的大尺寸不利于集成,并且通常仅适用于单通道衰减。随着DWDM系统的发展,以及市场对灵活升级的可重构光分插复用器(ROADM)的潜在巨大需求,对具有大量通道和小体积的可变光衰减器阵列的需求日益增长。特别是一些集成的VOA产品。传统的机械方法无法再解决这些问题。随着光纤网络的发展,VOA的发展趋势是:低成本,高集成度,快速响应时间以及与其他光通信设备的混合集成。