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。用它來調(diào)節(jié)光通信系統(tǒng)或測試系統(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。通過控制鍍膜厚度或控制玻璃的摻雜量及其厚度的方法來獲得所需的衰減量。也有用兩段光纖對(duì)接時(shí)的耦合損耗來制成衰減器的。

常見的光衰減器機(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，后者可通過旋轉(zhuǎn)來推進(jìn)，而前者需平推或者通過一定機(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，光衰減器的市場越來越大，在無源器件中，其產(chǎn)量僅次于連接器、耦合器等。由于光固定衰減器具有價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定、使用簡便的優(yōu)點(diǎn)，所以，其市場比可變光衰減器大一些。而光可變衰減器由于其靈活性，市場需求仍穩(wěn)步增長。衰減器是光通信系統(tǒng)中不可缺少的重要無源器件之一，有著廣泛的應(yīng)用前景。近年來，國外一些大的光學(xué)器件公司仍在不斷開發(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。