淺談光衰減器的原理及性能

光衰減器是一種非常重要的纖維光學(xué)無(wú)源器件，它可按用戶的要求將光信號(hào)能量進(jìn)行預(yù)期地衰減，常用于吸收或反射掉光功率余量、評(píng)估系統(tǒng)的損耗及各種測(cè)試中。目前，系列化光衰減器已廣泛應(yīng)用于光通信領(lǐng)域，給用戶帶來(lái)了方便。一種插入光路中可使光信號(hào)功率按設(shè)定要求衰減的光器件。用它來(lái)調(diào)節(jié)光通信系統(tǒng)或測(cè)試系統(tǒng)所傳輸?shù)墓庑盘?hào)的功率，使系統(tǒng)達(dá)到良好的工作狀態(tài)。也常用以檢測(cè)光接收機(jī)的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。

光衰減器可分為固定型衰減器、分級(jí)可調(diào)型衰減器、連續(xù)可調(diào)型衰減器、連續(xù)與分級(jí)組合型衰減器等。其主要性能參數(shù)是衰減量和精度。通常在玻璃基片上蒸發(fā)或?yàn)R射金屬膜或采用有高吸收作用的摻雜玻璃制成衰減片。通過(guò)控制鍍膜厚度或控制玻璃的摻雜量及其厚度的方法來(lái)獲得所需的衰減量。也有用兩段光纖對(duì)接時(shí)的耦合損耗來(lái)制成衰減器的。

常見(jiàn)的光衰減器機(jī)械VOA原理

該種類型的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)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。

性能

目前，光衰減器的市場(chǎng)越來(lái)越大，在無(wú)源器件中，其產(chǎn)量?jī)H次于連接器、耦合器等。由于光固定衰減器具有價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定、使用簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，所以，其市場(chǎng)比可變光衰減器大一些。而光可變衰減器由于其靈活性，市場(chǎng)需求仍穩(wěn)步增長(zhǎng)。衰減器是光通信系統(tǒng)中不可缺少的重要無(wú)源器件之一，有著廣泛的應(yīng)用前景。近年來(lái)，國(guó)外一些大的光學(xué)器件公司仍在不斷開(kāi)發(fā)各種新型的高性能光衰減器產(chǎn)品，以求獲得性能更高、體積更小、價(jià)格更適宜的光衰減器。