一种波长相关损耗补偿的可调光衰减器制造技术

本实用新型专利技术属于光纤通信、量子通信技术领域，具体涉及一种波长相关损耗补偿的可调光衰减器，包括：一个输入光波导、一个输出光波导、一个准直透镜、一个反射镜且角度可调；该准直透镜具有第一焦平面和第二焦平面输入光波导和输出光波导位于准直透镜的第一焦平面一侧，具有一个共同的端面；反射镜位于准直透镜的第二焦平面一侧；准直透镜的第一焦平面为一斜面，第二焦平面为球面；输入光波导和输出光波导的端面也为一斜面，输入光波导和输出光波导的端面与第一焦平面呈“八”字型，通过准直透镜的第一焦平面的折射色散，在输出光纤端面产生波长相关的聚焦偏移量，长波比短波产生更大的偏移，从而补偿波长相关损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种波长相关损耗补偿的可调光衰减器
本技术属于光纤通信、量子通信
，具体涉及一种波长相关损耗补偿的可调光衰减器。
技术介绍
可调光衰减器可以对光纤链路中的光功率水平进行动态控制，在光纤通信、量子通信及光纤传感系统中有着广泛应用。实现可调光衰减器的技术方案多种多样，其中最有应用价值的方案是基于集成光学技术的热光调谐可调光衰减器、基于MEMS(微电机系统)挡片的挡光型可调光衰减器和基于MEMS扭镜的反射式可调光衰减器，其中第三种技术方案，具有功耗低、体积小和成本低的优势，但是因光纤固有特性，该方案存在对不同波长的光产生的衰减量不同(即波长相关损耗)，严重制约其在密集波分复用(DWDM)系统中的应用。为了改善MEMS扭镜型可调光衰减器的波长相关损耗较大的问题，现有的优化设计方案主要有两种：一种是在准直透镜与MEMS扭镜之间加入一片楔形棱镜，通过棱镜的色散让长波和短波的光斑在输出光纤的端面产生不同的偏移量，对波长相关损耗进行补偿。由于增加了一个棱镜，器件结构更加复杂，增加了材料成本并降低了生产效率。另一种是采用高色散的玻璃材料制作准直透镜，并增加其端面的抛光角度，通过斜面的折射产生色散，对波长相关损耗进行补偿，这种方案不会增加器件结构复杂度，但是高色散玻璃材料的价格更昂贵，会增加材料成本。
技术实现思路
为了解决现有技术中可调光衰减器采用高色散的玻璃材料制作准直透镜时成本较高或通过增加了棱镜使得结构复杂的技术问题，本申请提供一种波长相关损耗补偿的可调光衰减器，具体的通过以下技术方案予以解决：一种波长相关损耗补偿的可调光衰减器，包括：一个输入光波导，用于输入光信号；一个输出光波导，用于输出光信号；一个准直透镜，该准直透镜具有第一焦平面和第二焦平面；一个反射镜且角度可调；所述输入光波导和输出光波导位于所述准直透镜的第一焦平面一侧，具有一个共同的端面；所述反射镜位于所述准直透镜的第二焦平面一侧；所述准直透镜的第一焦平面为一斜面，第二焦平面为球面；所述输入光波导和输出光波导的端面也为一斜面，所述输入光波导和输出光波导的端面与所述第一焦平面呈“八”字型。其中，所述输入光波导和输出光波导的端面与输入光波导和输出光波导垂直的平面之间的夹角为7-9度。其中，所述准直透镜的第一焦平面与输入光波导和输出光波导垂直的平面之间的夹角为5-7度。其中，所述输入光波导为输入光纤，所述输出光波导为输出光纤。其中，还包括玻璃毛细管和玻璃管；所述玻璃毛细管设置在所述玻璃管内，所述输入光纤和输出光纤设置在所述玻璃毛细管内；所述准直透镜的第一焦平面设置在所述玻璃管内且靠近所述输入光波导和输出光波导的端面。其中，所述反射镜为MEMS扭镜。其中，所述输入光波导和输出光波导的端面与输入光波导和输出光波导垂直的平面之间的夹角为8度。其中，所述准直透镜的第一焦平面与输入光波导和输出光波导垂直的平面之间的夹角为6度。依据本申请提供的波长相关损耗补偿的可调光衰减器，通过调节MEMS扭镜的驱动电压，改变MEMS扭镜的偏转角度，就可改变最终聚焦光斑在输出光纤端面的偏移位置，达到所需的耦合损耗，即控制衰减量；另外，通过大量实验及理论分析，经对准直透镜和光纤端面的参数优化设计，即准直透镜的第一焦平面与输入光波导和输出光波导垂直的平面之间的夹角设为5-7度，光纤端面与输入光波导和输出光波导垂直的平面之间的夹角为7-9度，使光纤端面与准直透镜第一焦平面成“八”字形组合，通过准直透镜的第一焦平面的折射色散，在输出光纤端面产生波长相关的聚焦偏移量，长波比短波产生更大的偏移，从而补偿波长相关损耗。附图说明图1为本申请的可调光衰减器的结构示意图；图2为本申请实施例中对设计原理辅助说明的可调光衰减器的俯视图；图3为本申请实施例中对设计原理辅助说明的可调光衰减器的正视图；图4为本申请实施例中输出光纤端面上的光斑位置；图5为本申请实施例中不同衰减水平下的波长相关损耗图；图6为本申请实施例中可调光衰减器的波长相关损耗指标图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本技术作进一步详细说明。本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。如图1，本实施例提供一种波长相关损耗补偿的可调光衰减器，包括输入光纤1、输出光纤2、玻璃毛细管6、准直透镜4、MEMS扭镜5；其中输入光纤1与输出光纤2被精确固定在玻璃毛细管6内，玻璃毛细管6装在玻璃管3内，准直透镜4的一端也装配在玻璃管3内，玻璃管3用于玻璃毛细管6和准直透镜4之间的精确装配。准直透镜4包括第一焦平面41和第二焦平面42，其中MEMS扭镜5装配在靠近准直透镜4的第二焦平面42的一侧。输入光纤1与输出光纤2的端面23(以下简称光纤端面)被抛光成斜平面,该斜平面和参考平面之间的夹角为8度，该参考平面为与输入光纤1和输出光纤2垂直的平面，为描述方便，本实施例中引入该参考平面。准直透镜4的第一焦平面41也为斜平面，第二焦平面42为球面；输入光纤1发射的小光斑发散光束，经准直透镜4变换为大光斑准直光束，被MEMS扭镜5反射之后，再经过准直透镜4，聚焦为小光斑，耦合进入输出光纤2，通过调节MEMS扭镜5的驱动电压，改变MEMS扭镜5的偏转角度，就可改变最终聚焦光斑在输出光纤端面23的偏移位置，达到所需的耦合损耗，即控制衰减量；通过大量实验及理论分析，经对准直透镜4的参数优化设计，经对准直透镜4和光纤端面23的参数优化设计，将准直透镜4的第一焦平面41与参考平面之间的夹角411设为6度，光纤端面23与参考平面之间的夹角231为8度，使光纤端面23与准直透镜第一焦平面41成“八”字形组合，通过准直透镜4的第一焦平面41的折射色散，在输出光纤端面23产生波长相关的聚焦偏移量，长波比短波产生更大的偏移，从而补偿波长相关损耗。以下对本申请的设计原理进行说明MEMS扭镜型可调光衰减器的基本结构如图2、图3所示，包括输入光纤1、输出光纤2、玻璃毛细管6、准直透镜4、MEMS扭镜5；其中输入光纤1与输出光纤2被精确固定在玻璃毛细管6内，玻璃毛细管6装在玻璃管3内，准直透镜4的一端也装配在玻璃管3内，玻璃管3用于玻璃毛细管6和准直透镜4之间的精确装配。为了减少光纤端的反射光对系统的影响，光纤端面23抛光成一定角度，如图2，准直透镜的第一焦平面41为斜平面，后端面为球面，为了减少反射光对系统的影响，第一焦平面41也抛光成一定角度。其中，输出光纤2的端面23上的光斑位置如图4所示，通常情况下，所有波长的光斑的偏移量X相同，如图4中(a)，9表示光斑偏移量，10表示短波长的光斑偏移量，11表示长波长的光斑偏移量，通常情况下短波长的光斑偏移量10和长波长的光斑偏移量11相同(如图中X),由此产生的耦合损耗如式(1)，其中W为单模光纤中的模场半径。通过公式(1)可知，一定的光斑偏移量X对应一定的衰减量P，而光斑偏移是通过MEMS扭镜的偏角来实现的。P＝4.34*(X/W)^2(1)单模光纤中的模场半径，在较窄的波段范围之内，如光纤通信常用的C波段(1530～1570nmr40nm范围)，可以用公式(2)拟合，不同波长λ的模场半径W(λ)不同。其中λ0为考察波段的中心波长，如C波段的中心波长为155本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波长相关损耗补偿的可调光衰减器，包括：一个输入光波导，用于输入光信号；一个输出光波导，用于输出光信号；一个准直透镜，该准直透镜具有第一焦平面和第二焦平面；一个反射镜且角度可调；所述输入光波导和输出光波导位于所述准直透镜的第一焦平面一侧，具有一个共同的端面；所述反射镜位于所述准直透镜的第二焦平面一侧；其特征在于，所述准直透镜的第一焦平面为一斜面，第二焦平面为球面；所述输入光波导和输出光波导的端面也为一斜面，所述输入光波导和输出光波导的端面与所述第一焦平面呈“八”字型。

【技术特征摘要】
1.一种波长相关损耗补偿的可调光衰减器，包括：一个输入光波导，用于输入光信号；一个输出光波导，用于输出光信号；一个准直透镜，该准直透镜具有第一焦平面和第二焦平面；一个反射镜且角度可调；所述输入光波导和输出光波导位于所述准直透镜的第一焦平面一侧，具有一个共同的端面；所述反射镜位于所述准直透镜的第二焦平面一侧；其特征在于，所述准直透镜的第一焦平面为一斜面，第二焦平面为球面；所述输入光波导和输出光波导的端面也为一斜面，所述输入光波导和输出光波导的端面与所述第一焦平面呈“八”字型。2.如权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于，所述输入光波导和输出光波导的端面与输入光波导和输出光波导垂直的平面之间的夹角为7-9度。3.如权利要求2所述的可调光衰减器，其特征在于，所述准直透镜的第一焦平面与输入光波导和输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：周卫，
申请(专利权)人：沃土光纤通信深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44