本发明专利技术涉及在可调式光衰减器（ＶＯＡ）系统中，通过采用在反射镜和透镜之间插入色散光楔的来补偿波长相关损耗（ＷＤＬ）。不同的波长组分，例如波长较短的蓝色光和波长较长的红色光，经由色散光楔以不同的角度改变方向，并抵达输出光纤的不同位置。这样，较小的模场直径（ＭＥＤ）或蓝色光的模式光斑宽度（ｍｏｄｅ ｓｐｏｔ ｓｉｚｅ）由于更加靠近输出光纤的纤芯而与输出光纤的纤芯重叠较多，而且与未加ＷＤＬ补偿器的ＶＯＡ相比，此时具有更小的插入损耗（ＩＬ）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于倾斜镜(tilting mirror)的可调式光衰减器(Variable OpticalAttenuator，VOA)系统，该系统带有用于光学通讯系统和光学测量系统的输入和输出光波导，本专利技术特别涉及其中包含波长相关损耗补偿的VOA。
技术介绍
图1a图解表示了基于倾斜镜的VOA的基本结构，其包括透镜1、反射镜2、输入光波导，例如输入光纤3、以及输出光波导，例如输出光纤4。来自于输入光纤3的输入光5，包含多种波长组分，例如红色光和蓝色光波长，它由透镜1校准，并通过反射镜2发生发射后形成反射光束6a。然后反射光束6a通过透镜1被重新聚焦进入输出光纤4内。当反射镜2以某一定角度放置时，反射光束6a聚焦到输出光纤4的纤芯8，也就是最佳位置处，此耦合系统的插入损耗(insertion loss，IL)达到最小(参见图1a和1b)。当反射镜2被斜置时，如图2a和2b所示，反射光束，图中标记为6b，它偏移到输出光纤4的纤芯8之外导致IL增大，因而被衰减。所以，IL的数量和衰减的大小将由偏离纤芯8的偏移量来确定，也就是反射镜2偏离最佳位置的倾斜角度，如图1a所示。然而，这样的结构带有一种被称作波长相关损耗(wavelength dependant loss，WDL)的固有的损耗，它是一个衰减函数，并且与在不同波长组分的模场直径(MFD)的差异相关。更具体地讲，光纤的MFD或模式光斑宽度(mode spot size)是波长的函数，且在光纤中，具有较短波长组分的光(蓝色光)要比具有较长波长组分的光(红色光)更加紧密地被限制在光纤的中心内，也就是说，蓝色光斑21的宽度要比红色光斑22的宽度小，如图1b和2b所示。如图2b所示，现有的VOAs所存在的问题是当反射镜2斜置时，反射光束6b的中心偏离输出光纤纤芯8的偏移量对所有波长而言是相同的，并且光耦合进入输出光纤4的效率由光斑宽度与光纤纤芯8的重叠程度决定。对于具有相同偏移量的光束来说，与具有较大光斑宽度的较长波长组分相比，较短波长组分具有更小的光斑宽度，并且经历更大的耦合损耗，原因是与较小的光斑宽度相比，较大的光斑宽度显然叠加到光纤纤芯8之上的部分要大得多。图1b所示是带有纤芯8的输出光纤4的横截面视图，其中当VOA处于最小衰减状态时，蓝色光斑21和红色光斑22与纤芯8同心；图2b所示是一种典型的衰减状态光斑的位置非同心，与红色光斑22相比，蓝色光斑21与纤芯重叠的百分比较小，因此导致对蓝色光产生较大的IL损耗，这被称作波长相关损耗，WDL。众所周知，IL可以表示成光纤内光束偏移量和MFD(Mode Field Diameter)的函数，如下列方程式(1)所示IL=4.34·(xω)2---(1)]]>式中x是聚焦光束偏离光纤纤芯的偏移量，ω是MFD的一半。在方程(1)中，ω是波长λ的函数，而且当波长在一个比较小的范围内(例如，C波段或L波段)时，它们之间是线性关系，可用下面的方程式(2)来表示ω＝a+b·λ(2)式中a是常数，b是线性色散系数。则WDL可以用方程式(3)来计算WDL=-2·b·ILω·Δλ---(3)]]> 对于康宁SMF28(Corning SMF28)光纤，在C波段和L波段范围内，b大约为3.11。由方程(3)可以清楚地看到当IL增加时，WDL也增加，并且与波长较短的光(例如蓝色光)相比，波长较长的光(例如红色光)具有更小的IL。在现有技术中，已有许多VOA系统试图解决WDL问题。其中之一如美国专利公布号为2004/0008967所公开的它试着通过使用包括各种不同的光学元件的准直器来解决WDL和PDL(偏振相关损耗，polarization dependent loss)的问题，所述各种不同的光学元件包含容纳至少2个波导管的金属环和透镜。选择金属环和透镜使得含有金属环末端和波导管末端的平面不平行于透镜的末端表面，以便有可能确定金属环相对于透镜的位置和轴向方位，以得到最小的WDL。然而，这里没有考虑MFD以及有可能用来补偿WDL的位置调整。美国专利号为6,915,061中所公开的VOA系统利用放置于两个透镜之间的光楔，以便有助于调焦并减小微型反射镜的尺寸。美国专利号为6,782,153公开了一种带有滤波器的装置，该装置执行波分复用或解复用、衰减、转换、滤波、导出功能中的两个或多个功能。为了防止出现由滤波元件的两个表面所导致的不同基准，滤波元件最好带有楔形的横截面，但是这里没有考虑如何减小WDL。美国专利公布号为2004/0316680公开了一种带有半透明折射型光闸的VOA，该光闸包括形如光楔的硅光闸，其能够为输出光束提供可变的倾斜角度，所以出现可变的衰减。其它参数，例如PDL、光反射损耗(ORL)以及WDL也都是光闸几何形状的函数，但是没有考虑如何减小WDL。美国专利公布号为2002/0061179介绍了一种采用带有V型凹口的光闸的VOA，这是一种适用于减小光衰减率与波长关联的形式。该系统有光闸作用，使得由于不同波长所导致的MFD的改变而造成光衰减率的关联性被降低。美国专利号为7,034,979公开了一种在偏振光调制中采用晶体楔的VOA，其中晶体楔被用来在空间上再结合偏振光束，但是没有考虑如何减小WDL。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过调整波长相关MFD的差异，来补偿基于倾斜镜的VOA的固有的WDL，从而克服现有技术的缺点。本专利技术涉及一种可调式光衰减器，其包括第一光学波导，用于发射包含第一和第二波长组分的光束，与第二波长组分相比，第一波长组分具有更短的波长；第二光学波导，用于接收所述光束；透镜，具有光轴，用于校准来自所述第一光学波导的光束，并将所述光束聚焦到所述第二光学波导；可倾斜的反射镜，用于接收来自所述透镜的光束，并将所述光束穿过所述透镜反射到所述第二光学波导，所述反射镜的不同角位置导致不同程度的衰减，并导致固有的WDL；和放置在所述透镜和所述反射镜之间的色散光楔，所述光楔的折射系数为n，楔角为α，设置所述色散光楔，使得其对第一波长组分的偏移量不同于对第二波长组分的偏移量，来至少部分地补偿固有的WDL。附图说明 下面将结合描述优选实施例的附图来更加详细地介绍本专利技术，其中 图1a是传统的现有技术倾斜镜VOA的示意图。图1b是图1a的VOA输出光纤的横截面图。图2a是传统的现有技术倾斜镜VOA处于衰减位置时的示意图。图2b是图2a的VOA输出光纤的横截面图。图3a举例说明了根据本专利技术的带有补偿光楔的VOA。图3b是图3a的VOA输出光纤的横截面图。图3c所示是图3a所描述的VOA处于衰减位置时的情形。图3d是图3c的VOA输出光纤的横截面图。图3e示出了本专利技术的另一实施例。图4是IL对WDL的曲线图，图中示出了带有和不带补偿光楔的两种情况下的WDL。具体实施例方式如图3a-3d所示，根据本专利技术的VOA，包含输入光纤13、具有光轴OA的透镜11、可倾斜的反射镜12，以及带有纤芯16和覆层17的输出光纤14。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可调式光衰减器，包括：第一光学波导，用于发射包含第一和第二波长组分的光束，与第二波长组分相比，第一波长组分具有更短的波长；第二光学波导，用于接收所述光束；透镜，具有光轴，用于校准来自所述第一光学波导的光束，并将所 述光束聚焦到所述第二光学波导；可倾斜的反射镜，用于接收来自所述透镜的光束，并将所述光束穿过所述透镜反射到所述第二光学波导，所述可倾斜反射镜的不同角位置导致不同程度的衰减，并导致固有的ＷＤＬ；和放置在所述透镜和所述可倾斜反射镜 之间的色散光楔，所述光楔的折射系数为ｎ，楔角为α，设置所述色散光楔，使得其对第一波长组分的偏移量不同于对第二波长组分的偏移量，来至少部分地补偿固有的ＷＤＬ。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，刘锡社，杨亚涛，蔡博，
申请(专利权)人：JDS尤尼弗思公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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