yabo娱乐 几种可变光衰减器技术及其比较_物理_自然科学_专业信息

日期:2021-02-11 22:16:12 浏览量: 81

几种可变光衰减器技术及其比较为了实现DWDM系统的长距离,高速可变光衰减器,无差错传输,每个通道的信号光功率必须一致,即多通道光功率需要进行监控和均衡。因此,已经出现了诸如动态信道均衡器(DCE),可变功率光学多路复用器(VMUX),光学分插复用器(OADM)等光学设备。这些设备的核心组件是阵列可变光衰减器(VOA)。 。 VOA的灵活调整可以使每个通道的功率达到理想水平。近年来,出现了用于制造可变光衰减器的各种新技术,包括可调谐衍射光栅技术澳彩官方网站 ,MEMS技术,液晶技术,磁光技术和平面光波导技术。可调聚合物衍射光栅VOA可调聚合物衍射光栅的生产基于薄膜表面调制技术。最初,开发此技术来替代投影仪和投影仪中的液晶显示器(LCD)和数字光处理器(DLP)。此可调衍射光栅(图1)的顶层是玻璃,底层是铟锡氧化物(ITO),中间是空气,聚合物和ITO阵列,底层是玻璃基板。当没有电信号时)施加时,空气和聚合物层之间的界面是平行于结构表面的平面,当入射光进入该平面时,不会发生衍射,在施加功率信号后,空气和聚合物之间的界面会发生变化周期性地随着电极阵列的分布而形成正弦光栅亚博买球 ,当入射光入射到表面时,就会形成衍射。

施加不同的电信号可以形成具有不同相位调制度的正弦光栅。可调聚合物衍射光栅。使用聚合物可调衍射光栅的VOA的工作机制是通过调制表面上的聚合物薄层以近似正弦形状来形成正弦光栅。使用这种技术,可以生产出周期为10微米且表面高度h随施加的电信号而变化并且可以达到300纳米的正弦光栅。当光入射到调制表面上时,形成衍射。施加不同的电信号来改变正弦光栅的幅度,即,当h改变时,可以获得不同程度的相位调制,并且在不同程度的相位调制下衍射光强度的分布也不同。当相位调制度从零逐渐增加时,衍射光的强度从零阶变为更高阶的衍射光。这种调制可以将零级光的强度从100%连续更改为0%,从而实现对衰减的控制。这种调制的响应时间非常快,达到微秒级。磁光VOA磁光VOA利用某些物质在磁场作用下的光学特性变化,例如利用磁光旋转效应(法拉第效应)来实现光能的衰减,从而实现调整光信号的目的。左侧的图2显示了典型的与偏振无关的磁光VOA结构。与偏振无关的磁光VOA结构和光路。在图2的右图中,在右图中画出左图中的镜面光路,以便于原理的分析和解释。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,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。如图中虚线所示,衰减度最大。在法拉第中,当旋转角为45度时,总法拉第旋转角为90度,则O灯变为E灯,E灯变为O灯。透镜聚焦后,两束光束平行并合并。此时,衰减最小。液晶VOA液晶VOA利用液晶折射率各向异性的双折射效应。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发生变化(图3)。在施加电源之前和之后,液晶的光透射率都会发生变化。如图4所示,从入射光纤入射的光经准直仪准直后进入双折射晶体,并被分成相互垂直的偏振态的O光和E光,通过液晶后,O光变成E光。 ,E光变成O光,再由另一双折射晶体合并光束,最后从准直器输出,当液晶材料加载电压V时,O光和E光通过后都改变一定角度在第二个双折射晶体之后,每个光被分为O光和E光,形成4束光束,中间的两束最终准直器组合成一个光束并从第二个双折射晶体出射并由准直器接收。另外两个光束从第二个双折射晶体出射,并且未被准直器接收。实现衰减。

因此,通过在液晶的两个电极上施加不同的电压以控制光强度的变化,可以实现不同的衰减。 LCD VOA的原理。 MEMS VOA MEMS VOA具有反射式VOA和衍射式VOA(图5)。MEMS VOA的结构。反射式VOA是在硅基板上制成的微镜。光通过双芯准直器的一端进入,具有一定的入射角)。角度入射到微镜上,施加电压后,微镜在静电的作用下发生扭曲,倾斜角发生变化,入射光的入射角发生变化,反射后,能量不能完全耦合到双芯准直器的另一端,以达到调节光强度的目的;不加电压时,微镜处于水平状态,光反射后的能量完全耦合到双芯准直仪的另一端,衍射VOA是基于动态衍射光栅技术的,当施加电压时,在静电的作用下,移动光栅条的位置在相同的间隔mo向下倾斜以产生衍射光栅效应。通过电压调节来控制一阶衍射光yb体育 ,以达到调节光信号衰减的目的。平面光波导VOA还有两种类型的平面光波导VOA。一种是基于Mach-Zehnder干涉仪(MZI)原理,并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,从而使两个臂产生不同的光学路径差异以实现对齐。控制光衰减(图6)。此方法必须将光束分开并耦合ag真人厅 ,这会引入较大的插入损耗。

基于MZI原理的平面光波导VOA另一个直接基于电吸收(EA)调制,该调制使用载流子注入来改变吸收系数以实现光功率衰减。如图7所示,在PN结之间添加了单模光波导层。当不施加功率时,从光纤发射的单模光进入单模光波导层,仍然是导电模式,限于此。该层继续传播并从另一根光纤输出。当施加电压时,由于载流子的注入,单模光波导的吸收系数增加,从而一部分光被吸收。随着电压的增加,流经PN结的电流也增加,导致更多的光子被吸收,衰减增加。通过电吸收调制的平面光波VOA高光电系数材料VOA该VOA使用一种特殊的陶瓷光电材料,类似于铌酸锂(LiNbO 3),但具有比铌酸锂更大的光电系数。请使用这种材料足够大)光电系数可以使VOA不需要制成波导,而可以像隔离器一样制成自由空间结构,如图8所示,光通过输入准直仪端引入并由特殊的光电器件制成。材料。一块组件,然后从输出准直器输出。调整施加到光电材料组件的电压,使其折射率发生变化,从而实现衰减。使用高光电系数的材料对各种技术进行VOA比较在光通信中,有越来越多的应用,其功能要求也越来越高。应该能够准确地控制光信号的功率,并为所有通信波长提供稳定的衰减;在超长距离DWDM系统中,VOA还必须响应随环境影响而逐渐变化的信号;在动态网络节点上,VOA的响应时间应在ms级别。

VOA的技术指标主要包括:工作波长范围,动态范围,插入损耗,偏振相关损耗,响应时间,温度特性,工作温度等。以下是各种技术的简单比较,请参见表1。聚合物可调衍射光栅VOA阵列的制造工艺简单,性能好,动态范围高达20dB,插入损耗小,响应时间快,受环境温度影响小,无温度补偿,光功率监控,具有很高的性价比。磁光VOA由于磁光晶体的光束偏振态的变化受环境温度的影响,因此温度特性较差,需要温度补偿。另外,当磁光晶体的磁化不饱和时,在磁光晶体中将产生许多磁畴。磁畴的存在使得可变光衰减器的衰减效果更差。即使可以保持良好的重复性,也难以产生平滑的衰减变化。另外,由于在磁畴边界上存在表面散射,因此衰减相对较高。难以控制。目前,市场上很少有公司可以提供此类产品。它的优点是响应时间非常快,并且已经少量商业化。液晶VOA因为液晶容易受到环境温度的影响,所以温度特性非常差。使用过程中需要补充温度校准。另一个缺点是它在低温下响应时间慢。它的优点是成本低,并且已批量商业化。 MEMS VOA已经非常成熟,已经大规模生产并大规模应用。该产品还受到环境温度的极大影响,因此需要温度补偿。同时,由于产量问题,价格面临挑战,并且由于微机电元件,可靠性有时并不理想。

MZI型平面光波导VOA的尺寸小,有利于高度集成,但是其技术仍在发展和改进中,其性能仍然很差,并且包装困难。 EA型平面光波导VOA要求载流子浓度发生较大变化且调制区域较长,因此会增加设备的体积和功耗。这个VOA也是温度相关的,但是它具有响应时间非常快的优势。 ,甚至可以用作低速调制器。并且由于集成的巨大优点,随着技术的发展和成熟,人们相信平面光波导VOA将被越来越广泛地使用。 VOA是一种自由空间的光电材料,具有快速的响应时间并且可以承受高功率,并且已经在某些应用中使用。由于可以制成自由空间结构,因此可以很好地利用当前成熟的微光学设备平台。但是由于其特殊的材料,目前的价格相对较高。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系统的发展以及对可灵活升级的可重配置光分插复用器(ROADM)的潜在巨大市场需求,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。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,高集成度可变光衰减器,快速响应时间以及与其他光通信设备的混合集成。

目前,生产VOA的外国制造商主要包括:Lightconnect,JDSU,Avanex,Dicon,NTT,Bookham,Kotura凤凰体育下载 ,Oplink,BATI,Dupont,Lightwave202 0、 AFOP等。在中国,Accelink Technology可以生产和提供各种类型的VOA,并且一些公司也在开发不同类型的VOA。为了满足VOA阵列的市场需求,Accelink最近成功开发了一种4通道聚合物衍射光栅VOA阵列。