一种基于MEMS的可调光衰减器阵列制造技术

本发明专利技术公开一种基于MEMS的可调光衰减器阵列，依序包括光纤阵列、微透镜阵列和基于MEMS的微型反射镜阵列，组成具有若干个光衰减单元的可调光衰减器阵列。本发明专利技术采用基于MEMS的微型反射镜来改变光束的传播方向，使光束产生错位耦合损耗，从而实现光衰减的目的，具有动态衰减范围大，偏振相关损耗和波长相关损耗低，重复性好以及响应时间短（毫秒量级）等优势。由于本发明专利技术采用阵列化的器件元件作为装配单元，阵列化的元件装配有益于实现批量调试，因此可自动化程度高，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MEMS的可调光衰减器阵列
本专利技术涉及光纤通讯领域，尤其涉及一种基于MEMS的可调光衰减器阵列。
技术介绍
可调光衰减器（VariableOpticalAttenuator，VOA）是光纤通信系统中一类重要的光无源器件，其主要作用是通过衰减光功率来实时调控光信号的强度。目前对VOA的应用主要集中在以下几个方面：其一，在超长距离高密度波分多路复用技术（DenseWaveLengthDivisionMultiplexing，DWDM）系统中，外界环境因素会引起信道光功率的变化，VOA依靠自身的灵敏度和可靠性，可以实现即时的信号补偿，保证信息传输的准确性和真实性；其二，VOA可与掺铒光纤放大器（ErbiumDopedOpticalFiberAmplifier，EDFA）等光器件通过光纤连接轻易地集成到一起，不仅可以实现增益平坦化，还可以构成功能更复杂的模块化产品，推动光电模块的高阶化。除此之外，VOA也可直接用于光接收机的过载保护以及光功率计等仪器仪表的计量、定标等。可以看到，VOA已成为光通信系统中最广泛使用的光无源器件之一，庞大的应用市场有力的推动了VOA器件的制造与发展。目前用于实现VOA的制造技术有多种类型，包括传统机械技术、平面光波导技术、液晶技术、磁光技术以及微机电系统等。其中，基于微机电系统（Micro-electromechanicalSystems，MEMS）的可调光衰减器凭借其机械尺寸小、性能稳定性好、易于集成、适合规模化生成等优势已经获得了大量生产和规模化应用。随着DWDM系统的发展以及市场对可灵活升级得到可重构光分插复用器（ReconfigurableOpticalAdd/DropMultiplexer，ROADM）的潜在的巨大需求，VOA的小型化和多通道集成化势必成为光传输系统下一步重要的发展目标与需求之一。
技术实现思路
为满足上述技术需求，本专利技术提供一种控制原理简单、响应速度快且易于实现自动化生产的基于MEMS的可调光衰减器阵列。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于MEMS的可调光衰减器阵列，其特征在于：依序包括光纤阵列、微透镜阵列和基于MEMS的微型反射镜阵列，组成具有若干个光衰减单元的可调光衰减器阵列。优选的，所述光纤阵列成对分布，成对光纤包括对应设置的入射光纤和出射光纤；所述微透镜阵列中的透镜呈现高精度的等间距分布，且相邻透镜间距与相邻成对排布的光纤间距相同；所述基于MEMS的微型反射镜阵列中的每一个反射镜与微透镜阵列中的透镜、成对分布的光纤同轴等间距分布，均可以改变光束传播方向，使光束产生错位耦合损耗，进而实现对特定入射光的衰减调控。优选的，所述光纤阵列为裸光纤阵列或光纤头阵列。优选的，所述微透镜阵列所包含的微透镜为柱面透镜，为G-lens或者C-lens。优选的，所述微透镜阵列为冲压件、硅基刻蚀件或是借助定位装置所得到的组装件。优选的，所述可调光衰减器阵列批量调试且装配于封装结构内。优选的，所述封装结构包括外封管和基座，所述外封管的一端与基座连接成一体，外封管的另一端具有通孔，供入射光纤与出射光纤通过；所述基座外部固定有若干组PIN脚，每一组PIN脚通过金丝与基于MEMS的微型反射镜阵列中的MEMS芯片连接，用于为MEMS芯片提供驱动电压，实现反射镜片的角度扭转。优选的，所述基座内侧设有缓冲垫片，缓冲垫片为基于MEMS的微型反射镜阵列提供振动和冲击保护。优选的，所述外封管一端与基座的连接采用金锡焊或者电阻焊或者胶粘的方式装配成一体。优选的，所述外封管另一端的通孔采用胶封装。本专利技术采用以上技术，具有以下技术效果：1.本专利技术所阐述的可调光衰减器阵列，应用了基于MEMS的微型反射镜结合准值透镜来实现对光信号可控的衰减调制，具有动态衰减范围大，偏振相关损耗（PolarizationDependentLoss，PDL）和波长相关损耗（WavelengthDependentLoss，WDL）低，重复性好以及响应时间短（毫秒量级）等优势；2.本专利技术所阐述的可调光衰减器阵列，依序采用了高精度等间距分布的芯片阵列、透镜阵列和光纤阵列，所包含的器件元件种类少，装配过程中需要调试的参数少，阵列化的元件装配有益于实现批量调试，因此可自动化程度高，生产成本低。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明；图1为本专利技术单个光衰减单元侧视角度光路示意图；图2为本专利技术单个光衰减单元俯视角度光路示意图；图3为本专利技术实施例1简要结构示意图；图4为本专利技术任一实施例所用微透镜阵列结构示意图；图5为本专利技术实施例2简要结构示意图；图6为本专利技术任一实施例封装结构示意图。图中标准对应关系如下：1-入射光纤，2-出射光纤，3-光纤定位装置，4-透镜，5-基于MEMS的微型反射镜，6-光纤阵列，7-微透镜阵列，8-基于MEMS的微型反射镜阵列，9-双光纤头阵列，10-PIN脚，11-缓冲垫片，12-基座，13-外封管，14-胶。具体实施方式如图1、2所示为本专利技术所阐述技术方案，即基于MEMS的可调光衰减器阵列中单个光衰减单元侧视角度和俯视角度的简要光路示意图，其中入射光纤1和出射光纤2固定于光纤定位装置3上。从中可看出，入射光信号经入射光纤1进入透镜4，经由透镜后原本发散的光信号转变为准直光打在基于MEMS的微型反射镜5的反射区域。在没有驱动电压的情况下，基于MEMS的微型反射镜5端面与光纤端面平行，入射光经基于MEMS的微型反射镜5反射后经由出射光纤耦合输出，此时入射光与出射光的能量差是衰减器件单元本身的衰减。当外界施加一定的驱动电压到芯片后，基于MEMS的微型反射镜5的反射面会发生微量角度的转动，如图2所示，从而带动反射光发生同步偏移，导致传输到出射光纤2端面的反射光的模场与耦合的出射光纤模场形成失配，产生一定程度的衰减。随着施加的驱动电压的变化，衰减也发生相应变化，且连续可调。图3为本专利技术实施例一所提供的基于MEMS的可调光衰减器阵列简要结构示意图。如图所示，可调光衰减器阵列实施例一依序包含光纤阵列6、微透镜阵列7和基于MEMS的微型反射镜阵列8，依序装配组成含有多个光衰减单元的阵列。具体地，基于MEMS的可调光衰减器阵列8包含若干个光衰减单元，其排列方式可以是单行排列，也可以是多层堆叠排列。具体地，其中光纤阵列6中的光纤为裸光纤且成对分布，每一对光纤依序对应单一光衰减单元的入射光纤1与出射光纤2。具体地，微透镜阵列7中的透镜等间距分布，且相邻透镜间距与光纤阵列中相邻光纤对的间距相同，即每一个微透镜与相对应的一对光纤同轴，用于实现对入射光和出射光的精准传输。微透镜为柱面透镜，可以是G-lens或者C-lens。如图4所示为微透镜阵列7结构示意图，所述微透镜阵列可以是冲压件，硅基刻蚀件，也可以是借助V型槽或者其他定位装置所得到的组装件。具体地，基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MEMS的可调光衰减器阵列，其特征在于：依序包括光纤阵列、微透镜阵列和基于MEMS的微型反射镜阵列，组成具有若干个光衰减单元的可调光衰减器阵列。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS的可调光衰减器阵列，其特征在于：依序包括光纤阵列、微透镜阵列和基于MEMS的微型反射镜阵列，组成具有若干个光衰减单元的可调光衰减器阵列。


2.如权利要求1所述的基于MEMS的可调光衰减器阵列，其特征在于：所述光纤阵列成对分布，成对光纤包括对应设置的入射光纤和出射光纤；所述微透镜阵列中的透镜呈现高精度的等间距分布，且相邻透镜间距与相邻成对排布的光纤间距相同；所述基于MEMS的微型反射镜阵列中的每一个反射镜与微透镜阵列中的透镜、成对分布的光纤同轴等间距分布，均可以改变光束传播方向，使光束产生错位耦合损耗，进而实现对特定入射光的衰减调控。


3.如权利要求1所述的基于MEMS的可调光衰减器阵列，其特征在于：所述光纤阵列为裸光纤阵列或光纤头阵列。


4.如权利要求1所述的基于MEMS的可调光衰减器阵列，其特征在于：所述微透镜阵列所包含的微透镜为柱面透镜，为G-lens或者C-lens。


5.如权利要求1所述的基于MEMS的可调光衰减器阵列，其特征在于：所述微透镜阵列为冲压件、硅基刻蚀件或...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾春艳，肖鹏，宋智华，陈营营，华金娥，
申请(专利权)人：福州高意通讯有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35