MEMS VOA光衰减器的工作原理
波分 光衰减器
波分光衰减器波分光衰减器是一种用于调节光信号强度的光学器件，在光纤通信系统中起到了至关重要的作用。
本文将介绍波分光衰减器的工作原理、分类以及应用领域。
一、工作原理波分光衰减器的工作原理基于光纤中的衍射效应。
当光信号经过波分光衰减器时，其中的光子会发生衍射现象，使得原本平行的光束发生扩散，进而降低光信号的强度。
二、分类根据光衰减器的工作方式，可以将其分为可变光衰减器和固定光衰减器两类。
1. 可变光衰减器可变光衰减器可以通过调节器件内部的机械结构或电子控制来实现对光信号强度的精确调节。
其中，机械结构可变光衰减器通过改变光束的传输路径或改变介质的厚度来调节光信号的强度。
而电子控制可变光衰减器则通过改变电压或电流来控制光衰减器内部的光衰减机构，从而实现对光信号强度的调节。
2. 固定光衰减器固定光衰减器的光衰减值是固定的，无法进行调节。
根据不同的应用需求，固定光衰减器可以分为均匀光衰减器和非均匀光衰减器两类。
均匀光衰减器是指在整个光谱范围内，光衰减值保持恒定。
非均匀光衰减器则是指在特定的波长范围内，光衰减值是非均匀的。
这种光衰减器常用于波分复用系统中，通过对不同波长的光信号进行不同程度的衰减，实现波长间的均衡。
三、应用领域波分光衰减器广泛应用于光纤通信系统中，其主要作用是调节光信号的强度，以满足不同部件的工作需求。
1. 光纤通信系统中的波分复用器将多个信号通过不同的波长进行合并传输，而不同波长的信号往往具有不同的强度。
这时，波分光衰减器可以根据不同波长的信号需求，调节光信号的强度，使其达到最佳接收效果。
2. 在光纤传感系统中，光纤上会通过不同的传感器来采集环境信息。
由于不同传感器的灵敏度不同，因此需要通过波分光衰减器来调节光信号强度，以保证传感器的准确性和稳定性。
3. 波分光衰减器还可以应用于光纤激光器和光纤放大器等光学器件中，用于调节输出光信号的强度。
四、总结波分光衰减器是光纤通信系统中不可或缺的光学器件，通过调节光信号的强度，使其在不同的应用场景下达到最佳效果。
MEMS VOA光衰减器的工作原理
MEMS VOA光衰减器的工作原理文章导读：VOA的优势、类型MEMS Shutter型VOAMEMS微镜型VOAMEMS微镜型VOA中的WDL问题MEMS微镜型VOA的WDL优化MEMS（Micro Electro Mechanical System，微机电系统）技术被广泛应用于光纤通信系统中，MEMS技术与光学技术的结合，通常称作MOEMS技术。
最为常用的MOEMS器件包括光衰减器VOA、光开关OS、可调光学滤波器TOF、动态增益均衡器DGE、波长选择开关WSS和矩阵光开关OXC。
VOA在光纤通信系统中常用于光功率均衡，在各种技术方案中，MEMS VOA具有尺寸小、成本低和易于制造的优势。
最常用的MEMS VOA有两类：MEMS Shutter型和MEMS微镜型，前者通常以热效应驱动，后者通常以静电力驱动。
MEMS Shutter型VOA基于MEMS Shutter的VOA结构如图1所示，MEMS Shutter被插入两根光纤之间的光路，衰减量取决于被阻挡的光束截面大小。
在实际应用中，这种VOA也可以设计成反射型。
图1.基于MEMS shutter的VOA结构MEMS微镜型VOA如图2所示为基于MEMS扭镜的VOA结构，它以双光纤准直器的两根尾纤作为输入/输出端口，准直光束被MEMS微镜反射偏转，从而联通输入/输出端口之间的光路。
扭动微镜让光束发生偏转，从而产生光功率的衰减。
图2.基于MEMS扭镜的VOA结构MEMS扭镜通常有两种结构，即平板电极和梳齿电极，如图3所示。
考虑0~20dB的衰减范围，前者通常需要>10V的驱动电压，后者可将驱动电压降至5V以下。
然而，仅仅一个微小的粉尘颗粒就会卡住梳齿电极，因此其生产良率较低。
采用梳齿电极的MEMS微镜，通常需要在超净环境下封装。
图3.两类MEMS扭镜：平板电极和梳齿电极MEMS微镜型VOA中的WDL问题基于MEMS shutter和MEMS微镜的VOA均有广泛应用，前者性能指标较好，但装配工艺相对复杂；后者易于装配但WDL（波长相关损耗）相对较大。
voa 衰减器 光迅
光衰减器是一种重要的光无源器件，它可以通过调节光的功率，以实现对光信号的衰减或控制。
在光通信网络中，光衰减器被广泛应用于多个领域，如光功率控制、光信号处理、光放大器反馈控制等。
可变光衰减器（VOA）是一种具有连续可调衰减量的光衰减器，它可以根据实际需求，人为地将衰减量调整到任意值，范围通常为2-10 dB之间。
由于其灵活的衰减调节能力，VOA在光通信中具有广泛的应用。
光迅科技是一家专注于光通信领域的企业，其产品涵盖了光芯片、光模块、光器件等多个方面。
其中，VOA是光迅科技的重要产品之一，它可以用于构建多种光通信系统，如光纤到户、数据中心、城域网等。
通过使用VOA，光迅科技能够为客户提供更可靠、更高效的光通信解决方案。
总的来说，VOA在光通信中具有广泛的应用，其重要性随着光通信技术的不断发展而日益凸显。
光迅科技作为光通信领域的重要企业，其VOA产品的研发和应用对于推动光通信行业的发展具有重要意义。
光衰减器
≤0.6dB ≥30dB ≤-45dB
≤0.1dB
衰减精度Resolution 可调节的最小衰减变化量 重复性 Repeatability 波长相关损WDL 偏振相关损耗PDL 温度相关损耗TDL
≤0.2dB
≤0.3dB (CorLBand)
≤0.2dB ≤0.2dB
四、指标测试与理解
35 30 0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 15 10 5 0 1 43 85 127169211253295337379421463505547589631
工作温度
存储温度
－5 ～ 65℃
－40 ～85℃
欢迎加入光迅科技！
装配检查 封盖 尾套固定 引线 焊接 组装 连接器 制作 包装 检查 包装、 标识
熔纤
四、指标测试与理解
主要参数 插损IL 衰减范围 Attenuation Range 回损RL 参数定义 最小损耗处，输入端光功率Pi与输出端光功 率Po之比 工作波长在指定输出端口的光功率相对全部 输入光功率的减少值的最大范围 入射到光衰减器中的光能量和衰减器中沿入 射光路反射出的光能量之比 在同一指定反馈值处的衰减值的差异 在指定波长范围内，同一点处衰减值的最大 最小差值 光衰减器在所有偏振状态下最大传输和最小 传输的比率 在一定温度范围内，损耗值的变化量 参考值
• 手调可变光衰减器 Manual Variable Optical Attenuator 手调光衰减器是一种光衰减量连续可调的光无源器件,它 可以用来设定衰减量从0~40dB的连续变化。该产品具有插 入损耗低、稳定性好、可靠性高、体积小，操作方便等优 点，还能根据需要做成各种标准连接器形式。紧凑的外形 设计，能方便地安装在各系统上。
第三章光衰减器
2π
∞
（3.4）
7
将（3－1）（3－2）（3－3）式分别代入（3－4）式 可得到经过横向位移后光能量的损耗：
Ld = −10 logη = −10 logη反e
16k 2 η反 = (1 + k ) 4
( − d ω0 )2
（3.5）
（3.6）
2
单模光纤： 0 = (0.65 + 1.619V ω
1915年诺贝尔奖授给W.H.布拉 格和W.L.布拉格父子俩，以表 彰他们在的杰出用X射线研究晶 体结构方面所作出贡献。 1912年，W.L.布拉格在德国物理学家 M.von劳厄发现X射 线通过晶体产生衍射的基础上， 进行了一系列实验， 1913年提出布拉格公式。 他们父子二人研究出晶体结构 分析的方法，从理论及实验上证明了晶体结构的周期性 和几何对称性，奠定了X射线谱学及X射线结构分析的基 础，从而为深入研究物质内部结构开辟了可靠的途径
5
模场分布 E0 可以表示为：
E 0 (r ) =
2
ω0
exp[−( r
ω0
)2 ]
（3.1）
其中 ω 0 为模场半径， r 是纤芯中任意一点到轴心的距离。 该光束经过横向错位d传输到第二根光纤的端面时，其模场变化为 E1 (r )
E1 ( r ) =
2
ω1
exp[−( r
ω1
2
)2 ]
*衰减片式衰减器的衰减量取决于金属蒸发镀膜层的透过率和均 匀性。 *机械式结构的衰减器，在结构中的读数显示方式及机械调整方 法也将影响到光衰减器中的衰减精度。
38
第三章光衰减器
由朗伯定律可知，透过率取决于吸收材料的内透射 率和它的厚度t: （3-13） TP = 10 −α t 衰减量A可表示为： A (3-14) A = −10 log T = 10α t
光衰减器的工作原理
光衰减器的工作原理
光衰减器是一种用于降低光信号强度的光学器件。
它通常由光学材料制成，其工作原理基于光的吸收、散射和反射。
光衰减器的主要原理是利用材料对光的吸收能力，通过在光传输路径中插入一个具有不同衰减系数的材料来减弱光信号的强度。
当光信号通过光衰减器时，部分光会被衰减器吸收或散射，并转化为其他形式的能量，从而减少其强度。
在光衰减器中，光信号首先进入一个透明窗口或传输介质，然后通过一个材料层。
该材料层具有特定的光吸收特性，可以选择性地吸收光信号的一部分。
通常，光衰减器可以通过改变材料层的厚度或材料的成分来实现不同的衰减程度。
另一种常见的光衰减器类型是反射型衰减器。
它利用多层反射膜片，使光信号在薄膜之间多次反射，从而降低其强度。
反射型衰减器在光信号衰减的同时，也能够保持较低的反射损耗。
需要注意的是，光衰减器的衰减程度可以根据实际需要进行调节。
通过合理设计光学材料的吸收特性或调整反射膜片的层数，可以实现不同的衰减量。
光衰减器通常用于光纤通信、光网络系统以及光学测试和测量等领域，用于调整光信号的强度，以确保信号传输的质量和稳定性。
数字光衰减器
数字光衰减器
数字光衰减器通常由一个或多个可变光衰减器(VOA)组成,每个VOA 都由一个驱动电路和一个光学衰减元件构成。
驱动电路接收数字控制信号,并将其转化为电压或电流,进而控制光学衰减元件中的衰减量。
光学衰减元件的工作原理可以基于不同的物理机制,例如:
1. 电致双折射效应:利用电场改变材料的折射率,从而改变光束在材料中的传播路径,实现光强度的调节。
2. 热光效应:利用电流加热使材料发生热膨胀或折射率变化,从而改变光路,实现光强度的调节。
3. 微机电系统(MEMS):利用MEMS技术制造的可移动微型反射镜或光栅,通过移动来改变光路,实现光强度的调节。
数字光衰减器具有响应速度快、控制精度高、可重复性好等优点,能够实现高达60dB的衰减范围,并且可以通过数字控制实现任意预设衰减值。
它在现代光网络中扮演着重要角色,用于动态调节光信号强度、测试光通路、实现光开关等功能。
几种可变光衰减器技术及其比较
几种可变光衰减器技术及其比较为了实现DWDM系统的长距离高速无误码传输，必须使各通道信号光功率一致，即需要对多通道光功率进行监控和均衡。
因此出现了动态信道均衡器（DCE）、可调功率光复用器（VMUX）、光分插复用器（OADM）等光器件，这些器件的核心部件都是阵列可变光衰减器（VOA）。
灵活地调节VOA，可以使各个通道的功率处于理想的大小。
近年来，出现了多种制造可变光衰减器的新技术，包括可调衍射光栅技术、MEMS技术、液晶技术、磁光技术、平面光波导技术等。
高分子可调衍射光栅VOA高分子可调衍射光栅的制作基于一种薄膜表面调制技术。
起初，这种技术的开发是为了替代放映机和投影仪中的液晶显示屏（LCD）和数字光处理器（DLP）。
这种可调衍射光栅（图1）的顶层是玻璃，下面一层是铟锡氧化物（ITO），中间是空气、聚合物和ITO阵列，底层是玻璃基底。
在未加电信号时，空气与聚合物层的交界面是与结构表面平行的平面。
当入射光进入该平面时，不发生衍射。
在加电信号后，空气和聚合物的界面随电极阵列的分布而发生周期变化，形成了正弦光栅。
当入射光入射至该表面时，形成衍射。
施加不同的电信号可以形成不同相位调制度的正弦光栅。
高分子可调衍射光栅。
采用高分子可调衍射光栅的VOA的工作机制是：通过调制表面一层薄的聚合物，使其表面近似为正弦形状，形成正弦光栅。
利用这种技术，可以制作出一种周期为10微米，表面高度h随施加的电信号变化并且最高可到300纳米的正弦光栅。
当光入射到被调制的表面上时，形成衍射。
施加不同的电信号改变正弦光栅的振幅，即改变h时，可以得到不同的相位调制度，而不同相位调制度下的衍射光强的分布是不同的。
当相位调制度由零逐渐变大时，衍射光强度从零级向更高衍射级的光转移。
这种调制可以使零级光的光强从100%连续的改变到0%，从而，实现对衰减量的控制。
并且这种调制的响应时间非常快，在微秒级。
磁光VOA磁光VOA是利用一些物质在磁场作用下所表现出的光学性质的变化，例如利用磁致旋光效应（法拉第效应）实现光能量的衰减，从而达到调节光信号的目的。
全光纤式可调光衰减器 _VOA_
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全光纤式可调光衰减器 (VOA)
1. 描述: 全光纤式可调光衰减器（VOA ）是一种全光纤结构的光衰减器，具有附加损耗低、结构紧凑、使用方便、衰减调节范围大（衰减范围可从0至40dB 连续调节）等特点。
2. 特点: * 原始损耗低 * 结构紧凑 * 衰减调节范围大 * 调节精度高
3. 应用:
* 光通讯系统测试 * 光纤器件测试 * * 光纤实验室
4. 性能指标:
类
型 参数
1310
1550
工作波长(nm) 1310 1550 工作带宽 (nm) ¡ 40 ¡ 40 衰减范围 (dB) 0 ~ 40 0 ~ 40 原始损耗 (dB) 0.3
0.3
调节精度 (dB) ＜ 0.2 回波损耗 (dB) ≥ 50 工作温度 (℃) -40 ~ +70 存储温度 (℃) -40 ~ +85 外形尺寸 (mm)
78¡68¡16
注：上述性能指标不包含连接头损耗。
5. 产品订购信息:
VOA¡A¡XXX¡X¡XX/XXX
Connector : FC/UPC, FC/APC etc.
Fiber Type : 0=SMF-28, 1=HI1060, 4=others
Wavelength : 131=1310nm, 155=1550nm, 1315=1310&1550nm etc.
Type : A=All fiber。
光衰减器的工作原理
光衰减器的工作原理光衰减器是一种用于调节光信号强度的器件，它在光通信系统中起着非常重要的作用。
光衰减器的工作原理主要是通过控制光的传播路径和光的吸收来实现光信号强度的调节。
下面我们将详细介绍光衰减器的工作原理。
首先，光衰减器的工作原理基于光的吸收特性。
光衰减器内部通常包含一定数量的吸收材料，这些材料能够吸收光信号中的一部分能量，从而减弱光信号的强度。
通过调节吸收材料的数量和性质，可以实现对光信号强度的精确调节。
其次，光衰减器的工作原理还涉及光的传播路径的调节。
在光衰减器内部，光信号需要经过一定的传播路径才能到达输出端。
通过改变光的传播路径的长度或形状，可以改变光信号的传播损耗，从而实现对光信号强度的调节。
此外，光衰减器的工作原理还与光的散射和衍射有关。
在光衰减器内部，光信号可能会发生散射和衍射现象，这些现象也会对光信号的强度产生影响。
因此，通过控制光的散射和衍射，也可以实现对光信号强度的调节。
总的来说，光衰减器的工作原理是通过控制光的吸收、光的传播路径和光的散射衍射等多种方式来实现对光信号强度的调节。
在实际应用中，光衰减器可以根据需要对光信号进行精确调节，从而满足不同光通信系统对光信号强度的要求。
在光通信系统中，光衰减器的工作原理对于保证光信号的稳定传输非常重要。
只有通过对光信号强度的精确调节，才能保证光通信系统的正常运行。
因此，光衰减器作为光通信系统中的重要器件，其工作原理的深入理解和掌握对于光通信技术的发展具有重要意义。
综上所述，光衰减器的工作原理是通过控制光的吸收、光的传播路径和光的散射衍射等多种方式来实现对光信号强度的调节。
光衰减器在光通信系统中具有非常重要的作用，其工作原理的深入理解对于光通信技术的发展具有重要意义。
希望本文能够对读者对光衰减器的工作原理有所帮助。
mems可调光衰减器光学系统研析
1
光网络实用化需要解决的关键问题之一是，各波长通道间的功率不均衡。关于功 率均衡的研究工作有很多报导，但它们或者是针对波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)点对点传输，无法满足网络动态重构的要求；或者是采用的器件 不够成熟，很难在实际的系统中应用。可调光衰减器(Variable Optical Attenuator，VOA)， 主要用于 DWDM 系统中信道的功率平衡，实现增益平坦、动态增益平衡及传输功率 均衡[4~ 5]。
III
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。
Finally, experimental research on VOA is carried out, including the design of measure system, the adjusting of optical path, the measurement and research of optical parameters, etc. The results indicate that this scheme of VOA is feasible, IL、Attenuation、 PDL、WDL and RL meet the requests of optical communication. The problem is that TDL is not easily controlled. After revision on the scheme and improvement on assembly procedure and skill, expected specifications are reachable. Key works：All Optical Network；Micro-electromechanical System；Wavelength Division Multiplexing；Power Equalization；Variable Optical Attenuator
光衰减器的原理及应用
光衰减器的原理及应用作者：钱青、唐旭东 日期：2006-1-6（上海光城邮电通信设备有限公司）光纤通信是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。
由于其比传统的其他通信方式有着巨大的优势，随着信息技术的不断发展和信息化进程的加快，光纤及其光器件的使用范围越来越广，如光纤通信系统、光纤数据网、光纤CATV 等。
信号无论在哪种传输介质中传输都会有损耗，这种损耗可以定义为信号的衰减。
光通信中光纤衰减的特性用衰减系数α表示，光信号在光纤中传输时，其功率P 随着传输距离的增加按指数形式衰减，即= -αP设起始处（z=0）的信号光功率为P(0)，则在光纤中经过距离z 的传播后，其值为衰减系数α= ln在同一种介质中传输时，信号的衰减系数比较稳定，一旦介质有所转换，衰减就有突变。
在通常情况下，我们都希望传输线的损耗越小越好，但在有些情况下，由于信号源及传输距离的不确定，线路中的信号强度可能过大，这就需要采取某种措施减小信号。
光衰减器就是这样一种用于消除线路中过大信号的器件。
一、光纤衰减的特性要研制光衰减器，首先要了解光纤传输的基本特性。
光在光纤中传输，是通过全反射的原理，确保光不外泄。
如图1所示全反射临界入射角为θc ，αc 为临界传播角，纤芯的折射率为n 1，包层的折射率为n 2。
图1 光纤内部光传输为满足光线在纤芯内的全反射条件，要求n 1>n 2。
αc 是光线发生全发射时与光纤纵向轴线之间的夹角，有 αc =arcsin ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−n n 1212dP dZ P(z) P(0) 1Z sin θc = n 1n 2要保证光线在光纤内全反射，必须有传输角α<αc 。
除了全反射条件外，光信号在光纤中传输还会有损耗存在，这是由光纤自身特性所决定的，主要有散射损耗、吸收损耗和弯曲损耗等。
1、散射损耗散射损耗通常是由于光纤材料密度的微观变化，以及所含sio2 、geo2 和p2o5 等成分的浓度不均匀，使得光纤中出现一些折射率分布不均匀的局部区域，从而引起光的散射，将一部分光功率散射到光纤外部引起损耗；或者在制造光纤的过程中，在纤芯和包层交界面上出现某些缺陷、残留一些气泡和气痕等。
光衰减器的工作原理
光衰减器的工作原理光衰减器是一种用于调节光信号强度的光学器件，它在光通信系统中起着非常重要的作用。
光衰减器的主要作用是通过调节光信号的强度，使其适应不同的光通信环境和设备要求。
接下来，我们将详细介绍光衰减器的工作原理。
光衰减器的工作原理主要基于两种不同的机制，吸收和散射。
在光衰减器中，吸收是通过将光信号转换为热能来降低其强度的一种方式。
当光信号通过光衰减器时，其中的一部分光子会被吸收并转化为热能，从而减少光信号的强度。
另一种机制是散射，它是通过改变光信号的传播方向来实现光信号强度的调节。
在光衰减器中，散射可以通过控制光的传播路径和角度来实现，从而达到调节光信号强度的目的。
除了吸收和散射之外，光衰减器还可以通过其他方式来实现光信号强度的调节。
例如，一些光衰减器采用了机械调节的方式，通过改变光路长度或光信号通过的材料厚度来实现光信号强度的调节。
另外，一些光衰减器还可以通过电子调节的方式来实现光信号强度的调节，通过改变电场或磁场的强度来控制光信号的强度。
总的来说，光衰减器的工作原理主要基于吸收、散射、机械调节和电子调节等方式来实现光信号强度的调节。
不同类型的光衰减器可能采用不同的工作原理，但它们的基本功能都是调节光信号的强度，以适应不同的光通信环境和设备要求。
在实际应用中，光衰减器可以广泛应用于光通信系统中的光路测试、光网络优化和光器件调试等方面。
通过合理使用光衰减器，可以有效地调节光信号的强度，提高光通信系统的性能和稳定性，从而更好地满足不同的光通信需求。
综上所述，光衰减器是一种非常重要的光学器件，它通过吸收、散射、机械调节和电子调节等方式来实现光信号强度的调节，从而适应不同的光通信环境和设备要求。
在光通信系统中，合理使用光衰减器可以有效地提高系统性能和稳定性，实现更好的光通信效果。
一种基于MEMS技术的数字式可调光衰减器的实现
机械系统 ， 用该系统技 术制造的Ｖ 采 ０Ａ由
于 具 有 低 插入 损 耗 、 衰 减 范 围 、 应 速 度 对 应 的 电 压 给ＶＯ 从而 实现 衰 减 ， 样 便 高 响 Ａ， 这 快 以 及 体 积 小 、 成 本 、 功 耗 等 技 术 特 达 到 了数 字 式 控 制 的 目的 。 低 低
的 一 种重 要 的光 纤 动 态 器件 ， 主要 用 于 密集 波 分 复用 （ Ｗ Ｄ 系 统 中信 道的 功 率 平衡 ， Ｄ Ｍ） 实 现增 益 平 坦 、 动态 增 益 平衡 及 传 输功 率 均
关 系 ， 芯 片 中 机 械 片 的 旋 转 或 移 动 又 与 现 ， Ｐ Ｄ 而 Ｃ Ｌ 使用Ａ Ｔ Ｒ 公司最新推 出的ＭＡ ＬＥ Ａ Ｘ 衡 ， 体应用 包括 ： 具 与掺 饵光纤 放大 器（Ｄ Ａ 加 在 上 下 电 极 板 上 的 电 压 呈 一 一 对 应 关 Ｖ ＥＦ ） 系列 ５ ０ ， Ｍ４ Ｚ 此芯 片体积 为９ ｍ ｘ ｒｍ， ａ ｒ ａ 具 ９ 组 成 增 益 平 衡 光 放 大 器 ； 放 大 自 发 辐 射 系 ， 与 因此 ， 减 量 与 电 压 呈 一 一 对 应 关 系 。 衰 有容量为 ８ ｂｔ ｋ ｉ 的闪存 ， 并具有低功耗 和高性 （ Ｓ ） 源组 成增 益控 制器 ； 可配 置光分 插 Ａ Ｅ光 与 图１ 为典 型 的Ｍ Ｅ ＶＯＡ驱动 电 压与 能 等 特 性 。 Ａ转 换 器 采 用 Ａｎ ｌｇ 司 的 ＭＳ Ｄ ａｏ 公 复用器（Ｏ Ｄ 组成增益平衡ＲＯ Ｍ ｌ Ｒ Ａ Ｍ） ＡＤ 与复 衰 减 量 的 关 系 曲线 ， 图 中可 以 看 出 ， 减 ＡＤ ６ ２ 该 器件为 ｌ 数模 转换 器 ， 备Ｉ Ｃ 从 衰 ５２ ， 雄 具 ２ 用／ 复用 器 （ 解 ＭＵＸ／ Ｅ Ｄ ＭＵＸ） 成 增益 平 量 与 电压 是 非 线性 的 关 系 ， 每 一 个ＶＯＡ 组 而 接 口方便控制及减小体积 ，ａ ｏ ｒｉ ｒｉ ｔ ａ 特性 保 ｌ ｌ 衡 ＭＵ Ｄ Ｍ Ｕ ｘ／ Ｅ Ｘ。 的 衰 减 电 压 曲 线都 不 完 全 一 致 。 了 方便 证 输 出 的准 确性 。 为 电源 管 理及 升 压 电路 包 含
voa衰减器工作原理
VOA衰减器的工作原理1. 简介VOA（Variable Optical Attenuator）是一种用于调节光信号强度的光学器件，常用于光纤通信系统中。
其主要功能是通过控制输入光信号的强度，使其能够适应不同传输距离和接收器的要求。
VOA衰减器可以通过改变输入光信号的功率来实现对输出光信号功率的调节。
它广泛应用于光纤通信系统中，用于控制光信号的功率平衡、调节系统增益和控制动态范围等。
2. VOA衰减器的结构VOA衰减器一般由以下几个主要部分组成：2.1 入射端耦合组件入射端耦合组件用于将输入光线引入VOA衰减器内部。
它通常由一个透镜、一个偏振束分离器和一个偏振控制器组成。
透镜主要用于聚焦和调整入射光束的位置；偏振束分离器则将入射的多模或单模光线按照不同偏振方向进行分离；偏振控制器则可以通过旋转来改变入射光的偏振方向。
2.2 衰减控制组件衰减控制组件是VOA衰减器的核心部分，它通常由一个或多个可调衰减器组成。
可调衰减器一般由光纤、电控元件和机械结构组成。
通过改变电控元件的状态（如施加电压或改变电流），可调衰减器可以实现对光信号强度的调节。
2.3 出射端耦合组件出射端耦合组件用于将经过衰减控制后的光线输出。
它通常与入射端耦合组件相似，由一个透镜、一个偏振束分离器和一个偏振控制器组成。
3. VOA衰减器的工作原理VOA衰减器的工作原理基于两个基本原理：损耗原理和干涉原理。
3.1 损耗原理损耗原理是指通过在输入光信号路径中引入一定程度的损耗来实现对输出光信号功率的调节。
VOA衰减器中的可调衰减器就是利用了这个原理。
可调衰减器一般由一个光纤和一个电控元件组成。
光纤是光信号传输的介质，而电控元件则可以通过改变其电阻、电容或电感等特性来改变对光信号的衰减程度。
当电控元件处于不同的状态时，其对光信号的衰减程度也会不同。
通过改变电控元件的状态，可调衰减器可以实现对输入光信号强度的调节。
这样就可以在输出端得到所需的光信号功率。
voa 光衰减芯片 -回复
voa 光衰减芯片-回复光衰减芯片是一种在光通信中起关键作用的器件。
随着技术的发展和需求的增加，光衰减芯片被广泛应用于光纤通信、光学系统和光网络中，以调整光信号的强度，以优化通信质量和系统性能。
本文将介绍光衰减芯片的原理、结构和应用，以及未来的发展趋势。
首先，我们来了解光衰减芯片的原理。
光衰减芯片是一种将光信号的强度进行控制的器件。
在光通信系统中，由于光信号在传输过程中会受到损耗和干扰的影响，因此需要通过光衰减器来调整信号的强度，以保证信号传输的稳定和可靠。
光衰减芯片利用光学原理实现对光信号的衰减，通过控制光衰减器的工作状态（如衰减器长度、材料选择等）来改变光信号的强度。
接下来，我们讨论光衰减芯片的结构。
光衰减芯片通常由光衰减器和控制电路组成。
光衰减器是实现光衰减的关键部件，常见的有可变波长衰减器、可变光栅衰减器、可变微带衰减器等。
这些衰减器通过调整其工作状态来实现对光信号的衰减。
同时，控制电路用于控制光衰减器的工作状态，从而实现对光信号强度的精确控制。
光衰减芯片的结构设计需要考虑工艺制程和材料选择等因素，以满足不同的应用需求。
然后，讨论光衰减芯片的应用。
光衰减芯片广泛应用于光纤通信、光学系统和光网络中。
在光纤通信中，光衰减芯片可用于调整光信号的强度，以克服光纤传输过程中的衰减和色散等问题，提高信号传输的质量和距离。
在光学系统中，光衰减芯片可用于平衡不同光路之间的信号强度，以实现光学系统的精确控制和匹配。
在光网络中，光衰减芯片可用于动态配置光网络的拓扑结构，实现光信号的灵活调度和路由。
最后，我们来探讨光衰减芯片的未来发展趋势。
随着光通信技术的快速发展，对光衰减芯片的要求也在不断增加。
未来的光衰减芯片将面临更高的衰减范围和更低的插入损耗等挑战。
因此，研究人员正在探索新的材料和器件结构，以提高光衰减芯片的性能。
例如，新材料的引入可以提供更高的衰减范围和更低的插入损耗，而新的器件结构可以提供更快的响应速度和更精确的强度控制。
C8051F320在的数字可调光衰减器设计中的应用
C8051F320在的数字可调光衰减器设计中的应用【关键词】c8051f320；mems；evoa0 概述光衰减器（oa）是光通信中最基本的器件之一，其的主要功能是用来减低或控制光信号，即用于光通讯系统中指标测量，短距通信系统的信号衰减。
光衰减器可分为固定光衰减器（foa）和可调光衰减器（voa）。
固定衰减器成本低廉，但是使用不方便，灵活性差。
随着wdm技术近几年的快速发展和应用，光衰减器，特别是可调光衰减器（voa）在edfa增益均衡、dwmd网络光功率控制、光通讯线路、系统评估以及各种实验中等方面起到越来越重要的作用。
虽然目前国内外可调光衰减器种类较多，但是大多价格较贵，本文介绍一种造价低廉，高精度，稳定性较好的光衰减器设计方案。
关键元器件选用agiltron公司的mm系列mems可变衰减器，mm 系列voa是基于微电机械结构，驱动简单，可直接利用电压驱动，同时具有良好的光电特性，满足telcordia 1209和1221标准。
在微控制器的控制下即可实现不同的驱动电压从而实现光信号的衰减控制。
mm系列voa的特性如下表：波长范围为c和l波段，其衰减范围可达30db左右，插入损耗小于0.5db，基本上满足常规实验和测试要求。
表1 电气参数表1 系统框图本系统以具有51核的微控制器c8051f320为核心，通过数模转化dac来控制evoa实现光信号的衰减，输出显示部分为液晶模块，输入部分为四轻触按键，同时与上位机通讯接口采用usb和rs232两种接口。
2 硬件设计本衰减器由两部分构成：微控制器（mcu）电路和衰减器（voa）控制电路。
2.1 mcu部分mcu选用silabs公司的c8051f320，其优点如下：1）采用高速8051t微控制器内核，高速的流水线结构，70%的指令执行时间为一个或两个时钟周期，速度可达25mips；2）带usb接口，片内的usb功能模块符合usb2.0规范，可在全速或低速下运行，并具有1kb usb缓存、集成收发器，无需外部电阻；3）内部存储器有2304byte的ram，16kb的flash；4）片内调试电路提供全速，非侵入式的在线调试功能；5）灵活的交叉开关译码器，可方便配置数字io，以满足各种io 设计需求。
光衰减器原理
光衰减器原理
有源光衰减器是通过控制器件的电流或电压来改变其光学特性，从而实现对光信号强度的调节。
这种类型的光衰减器一般采用半导体器件制造，如PIN二极管、Mach-Zehnder调制器等。
无源光衰减器则是基于光学效应来实现，主要包括吸收、散射和反射等效应。
其中，吸收效应是最常用的一种，其原理是通过将光线传输到材料中，然后使光子被材料吸收，从而减弱光信号强度。
总的来说，光衰减器在光通信和光电子学等领域中有广泛的应用。
其原理的不同类型可以根据具体的应用需求进行选择和设计。
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MEMS VOA光衰减器的工作原理
文章导读：
VOA的优势、类型
MEMS Shutter型VOA
MEMS微镜型VOA
MEMS微镜型VOA中的WDL问题
MEMS微镜型VOA的WDL优化
MEMS（Micro Electro Mechanical System，微机电系统）技术被广泛应用于光纤通信系统中，MEMS技术与光学技术的结合，通常称作MOEMS技术。
最为常用的MOEMS器件包括光衰减器VOA、光开关OS、可调光学滤波器TOF、动态增益均衡器DGE、波长选择开关WSS和矩阵光开关OXC。
VOA在光纤通信系统中常用于光功率均衡，在各种技术方案中，MEMS VOA具有尺寸小、成本低和易于制造的优势。
最常用的MEMS VOA有两类：MEMS Shutter型和MEMS微镜型，前者通常以热效应驱动，后者通常以静电力驱动。
MEMS Shutter型VOA
基于MEMS Shutter的VOA结构如图1所示，MEMS Shutter被插入两根光纤之间的光路，衰减量取决于被阻挡的光束截面大小。
在实际应用中，这种VOA也可以设计成反射型。
图1.基于MEMS shutter的VOA结构
MEMS微镜型VOA
如图2所示为基于MEMS扭镜的VOA结构，它以双光纤准直器的两根尾纤作为输入/输出端口，准直光束被MEMS微镜反射偏转，从而联通输入/输出端口之间的光路。
扭动微镜让光束发生偏转，从而产生光功率的衰减。
图2.基于MEMS扭镜的VOA结构
MEMS扭镜通常有两种结构，即平板电极和梳齿电极，如图3所示。
考虑0~20dB的衰减范围，前者通常需要>10V的驱动电压，后者可将驱动电压降至5V以下。
然而，仅仅一个微小的粉尘颗粒就会卡住梳齿电极，因此其生产良率较低。
采用梳齿电极的MEMS微镜，通常需要在超净环境下封装。
图3.两类MEMS扭镜：平板电极和梳齿电极
MEMS微镜型VOA中的WDL问题
基于MEMS shutter和MEMS微镜的VOA均有广泛应用，前者性能指标较好，但装配工艺相对复杂；后者易于装配但WDL（波长相关损耗）相对较大。
在宽带应用中，此类VOA 会对不同波长产生不同的衰减量，此现象定义为WDL。
宽带应用中，要求WDL指标越小越好。
WDL问题源于单模光纤SMF中的模场色散，我们知道，光纤中的不同波长具有不同的模场直径，长波的模场直径更大一些。
图4所示为光纤中模场的色散情况。
图4.光纤中模场色散情况
如图4所示，光束被MEMS 微镜反射偏转，不同波长的的光斑均偏离出射光纤的纤芯。
在未经优化的VOA 中，所有波长的光斑具有相同的偏移量。
如式（1），衰减量A 取决于偏移量X 和模场半径ω。
24.34X A ω⎛⎫= ⎪⎝⎭(1)
在一个相对有限的波长范围内，如C 波段(1.53~1.57μm)，单模光纤中的模场色散情况可以式（2）作线性近似处理[3]。
()()c a b ωλλλ=+-(2)
对于常用的康宁公司SMF-28型单模光纤，上式中的系数为a =5.2μm、b =3.11@λc =1.55μm。
当中心波长λc 处的衰减量A c 给定时，得到光斑的偏移量X c 如式（3）。
() 4.34c c c A X A ω=(3)
综合式（1-3）可得到波长范围λs ~λl 内的WDL 如式（4），其中下标s ,c ,l 分别代表波段范围内的短波、中波和长波。
22() 4.34c c c s l X X WDL A ωω⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭(4)
根据式（4），当VOA 的衰减量A c 设置越大时，光斑的偏移量X c 也越大，因此会产生更大的WDL，如图5,图6所示。
根据图6，在衰减范围0~20dB 和波长范围1.53~1.57μm 之内，最大WDL 可达0.96dB。
商用MEMS VOA 可测得最大WDL 为1.5dB，这是因为光学系统色散的影响，造成不同波长的光斑在输出光纤端面的偏移量不同。
这种情况与图4所示情况不同，在图4中，所有光斑具有相同的偏移量。
图5.对应不同衰减水平的WDL
图6.对应不同衰减水平的WDL
MEMS微镜型VOA的WDL优化
MEMS微镜型VOA中的WDL源于两个因素：模场色散和光学系统色散，两个因素的影响累加起来，让最大WDL达到1.5dB。
那么这两个因素的影响能否相互抵消，以助于减小WDL呢？答案是可以，但需要精细的分析和设计。
根据式（1），长波具有更大的模场直径，因此其衰减量更小。
如图4.16所示，如果光学系统能够对长波的光斑产生更大的偏移量，就可以增加长波的衰减量，从而对衰减谱线产生均衡作用。
图7.光学系统的色散与模场色散相互抵消情况
然而，根据式（4），因两个因素产生的WDL，只能在某个特定的衰减水平A c下完全相互抵消。
当VOA器件的衰减量被设置为一个异于A c的数值时，将会存在剩余WDL，如图8所示。
从图8中看到，在优化之前，最大WDL产生于衰减量为20dB时。
如果通过优化，将衰减量为20dB时的WDL完全抵消，则最大WDL产生于衰减量为4dB时。
如果将衰减量为13dB时的WDL完全抵消，则在0~20dB的衰减范围内，最大WDL将<0.2dB。
图8.两个引起WDL的因素相互抵消情况
目前已有各种方案，可通过光学系统产生相反的色散。
在图9中，准直透镜与MEMS微镜之间插入了一个棱镜，因而光学系统的色散与模场色散相互抵消。
然而，额外加入的棱镜会增加VOA器件的成本和复杂度。
图10展示了另一个解决方案，该方案要求制造准直透镜的玻璃材料具有很高的色散，并且透镜前端面倾角>10°（在现有器件中，这个角度通常为8°）[4]。
图9通过引入棱镜来优化WDL
图10通过高色散的准直透镜来优化WDL
基于对光学系统色散的透彻分析，华中科技大学的万助军等人提出了第三种解决方案，准直透镜的材料为常用的N-SF11玻璃，透镜的曲率半径也是常用的R=1.419mm。
为了优化WDL指标，得到准直透镜的其他参数之间的关联曲线如图4.20所示，曲线上任意一点给出
准直透镜的一组参数：端面角度φ和透镜长度L。
基于这些参数加工准直透镜，VOA器件的WDL指标将得到优化。
注意图11中的端面角度φ均为负值，因此双光纤插针与准直透镜需要按照图12（d）中的方向进行装配，而非如图12（c）中的现有MEMS VOA装配方式。
他们最终装配的MEMS微镜VOA如图13所示，据报道，在衰减范围0~20dB和波长范围1.53~1.57μm之内，测得最大WDL<0.4dB。
图11.WDL优化之后准直透镜参数之间的关系
图12.通过调整准直透镜端面角度优化WDL指标
图13.MEMS微镜VOA样品
随着DWDM技术的快速发展，MEMS VOA的在光通信网络中的应用将越来越广泛。
亿源通立足于现有业务的需求以及面向未来网络发展需求，推出了一系列自主研发的MEMS技术产品，包括1×48通道的光开关，与WDM、PLC或PD集成的MEMS光开关模块，以及MCS模块等。