光衰减器

第四章 光衰减器
一． 二． 三． 四． 五． 六．
光衰减器简介 光衰减器分类 光衰减器结构 光衰减器性能 光衰减器产品 光衰减器应用


一、光衰减器简介 引入：在光通信系统中，许多场合需 要减少光信号的功率。

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如：光接收机对光功率的过载非常灵敏， 必须将输入功率控制在接收机的输入范围 内，防止其饱和。

如：光放大器前的不同信道输入功率间的 平衡可防止某个或某些信道的输入功率过 大，引起光放大器增益饱和等。

一、光衰减器简介
作用： 主要作用：可按照用户的要求将光信号进 行预期地衰减。

应用领域：系统中吸收或反射掉光功率余 量、评估系统的损耗及各类试验.
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第四章 光衰减器
一． 二． 三． 四． 五． 六．
光衰减器简介 光衰减器分类 光衰减器结构 光衰减器性能 光衰减器产品 光衰减器应用


二、光衰减器的分类
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根据工作原理分类：
位移型光衰减器 位移型光衰减器
横向位移型光衰减器 横向位移型光衰减器
纵向位移型光衰减器 纵向位移型光衰减器
光衰 光衰 减器 减器
直接镀膜型光衰减器 直接镀膜型光衰减器 （吸收模或反射模型） （吸收模或反射模型） 衰减片型光衰减器 衰减片型光衰减器 液晶型光衰减器 液晶型光衰减器


按固定可变分类


其他分类
¾ ¾
传输方式：单模光衰减器；多模光衰减器 接口方式：尾纤式光衰减器；连接器端口 式光衰减器


第四章 光衰减器
一． 二． 三． 四． 五． 六．
光衰减器简介 光衰减器分类 光衰减器结构 光衰减器性能 光衰减器产品 光衰减器应用


三、光衰减器结构
1、位移型光衰减器 1）横向位移型光衰减器 2）轴向位移型光衰减器 2、直接镀膜型光衰减器 3、衰减片型光衰减器


1）双轮式可变光衰减器
A、步进式双轮可变光衰减器
B、连续可变光衰减器
2)平移式光衰减器
3)智能型机械式光衰减器
4、液晶型光衰减器
5、其他结构
1）光纤拉锥型光衰减器2）挡光型光衰减器3）热光型衰减器
4）MEMS型光衰减器
1、位移型光衰减器
工作原理：
我们知道：两段光纤连接时，必须达到相当高的对中精度，才能使光信号以较小的损耗传输过去。

如果将光纤的对中精度进行有意的调整，就可以控制其衰减量。

1）横向位移型光衰减器
不同的横向位移，引起不同的损耗；一般位移数量级在微米；
一般用于制作固定衰减值的衰减器。

一般采用机械定位方式予以实现；采用熔接或粘接法。

¾优点：回波损耗很高，通常大于60dB
¾缺点：机械结构相对复杂，工艺难度较大。

2）轴向位移型光衰减器
通过精密的机械结构，将两根光纤拉开一定距离后进行对中，就可以实现衰减的目的。

主要用于制作固定光衰减器和一些小型可变光衰减器的制作中。

该结构可以看成一个损耗大的光纤连接器。

设计时，通常与连接器的结构结合起来考虑，并由此形成了两种具有特色的光衰减器系列——转换器式光衰减器和变换器式光衰减器。

2、直接镀膜型光衰减器
¾是一种在光纤端面或玻璃基片上镀制金属吸收膜或反射膜来衰减光能量的衰减器。

¾可以制成光纤适配器结构的光衰减器。

¾常用的蒸镀金属膜包括：Al膜、Ti膜等。

3、衰减片型光衰减器
是直接将具有吸收特性的衰减片，固定在光纤端面上或光路中，达到衰减光信号的目的。

此方法可以制作固定光衰减器和可变光衰减器。

制作方法：
通过机械装置，将光衰减片直接固定于准直光路中。

使用不同衰减量的光衰减片，就可以得到相应衰减值的光衰减器。

（准直光路采用四分之一节距的自聚焦透镜。

）
工作原理：
从入射光纤中出射的光，通过四分之一节距的自聚焦透镜的准直后，通过衰减片时，光功率就被衰减，在被第二个自聚焦透镜准直，耦合进入出射光纤中。

衰减片制作材料：
红外有色光学玻璃、晶体、光学薄膜、滤光片及其其他有机和无机材料。

一般材料是有色玻璃和滤光片。

1）双轮式可变光衰减器
采用一对单模光纤准直器，在光路中插入衰减单元，以实现对光功率的衰减。

A、步进式双轮可变光衰减器
B、连续可变光衰减器
A、步进式双轮可变光衰减器
采用准直器准直光路，在光路中插入两个具有固定衰减量的衰减园盘，每个园盘上分别装有0dB、5dB、10dB等六个光衰减片。

通过旋转这两个园盘，使两个园盘上的不同衰减片相互组合，就可获得5、10、15、。

50dB等十档衰减量。

衰减片可以采用镀膜或吸收型玻璃片来制作。

B、连续可变光衰减器
它由一个步进衰减园盘和一个连续变化的衰减片组合而成；
步进园盘的衰减量为0、10、20、30、40、50dB六档；连续变化衰减片的衰减量为0～15dB；
通过初调和细调的共同作用，就可达到连续衰减光功率的目的。

连续衰减片的制作：
连续衰减片采用真空镀膜方法，在圆形光学玻璃片上镀制金属吸收膜而制成。

蒸镀时，采用特殊的专用扇形装置来覆盖玻璃基片。

由于这种专用扇形装置可连续均匀地改变其张角，所以，可以使蒸镀出来的膜层厚度逐渐均匀变化，因而可以达到使衰减量连续变化的目的。

除去无膜区外，余下的扇形区域被不同厚度的膜层均匀分配，可以保证衰减量的均匀变化。

2)平移式光衰减器
衰减元件改用全量程连续变化的中性滤光片外，其他元件均与双轮结构一样。

在垂直方向上平移滤光片时，就可以条件光衰减器的衰减量。

滤光片的制作方法同扇形渐变滤光片相似，只需将其覆盖装置做相应改变，就可使其光学密度随滤光片平移的方向呈线性变化。

3)智能型机械式光衰减器
引入：
前面几种工艺采用机械方式条件衰减量、刻度盘读数，不可避免地带来精度误差。

智能型衰减器通过电路控制电动齿轮，带动平移滤光片，将数据编码盘检测到的实际衰减量反馈信号，反馈到电路中进行修正，从而达到自动驱动、自动检测和显示光衰减量的目的。

采用分子轴扭向排列的P 型液晶4、液晶型光衰减器
工作原理：
不加电压的时候¾
从光纤入射的光信号经自聚焦透镜后成为平行入射光；¾
该平行入射光被分束元件P 1分为偏振面垂直的两束偏振光o 光和e 光；¾
经过不加电压的液晶元件时，两束偏振光同时旋转90度；¾
旋转后的偏振光再被与P 1轴成90度的分束元件P 2合为一束平行光；¾由第二只自聚焦透镜耦合进光纤。

加电压的时候
当液晶的两个电极加上一定的电压后，液晶晶向的扭向排列产生了一定角度的偏转；
使得通过液晶的o光和e光发生偏振面的旋转。

其中，偏振方向旋转90度的那部分o 光和e光，被分束元件P2汇合成一束平行光出射，而其他的偏振光则不能被汇合，并以一定的角度射出光路。

如果不考虑液晶的光泄漏，以I0表示不加电压时偏振光的总功率，那么当液晶晶向倾斜θ角度时，偏振面发生旋转的那部分偏振光功率为I’=I0cosθ。

可见，θ越大，I’越小。

于是，随加电场的不断增加，偏振面发生90度旋转的那部分光功率也逐渐变小，即被自聚焦透镜耦合进入光纤的光信号也越来越小，从而实现对光信号的衰减。

5、其他结构
1）光纤拉锥型光衰减器2）挡光型光衰减器3）热光衰减器
4）MEMS光衰减器
1）光纤拉锥型光衰减器
用制作光纤耦合器的熔融拉锥机，将一根光纤拉成锥状，同时监控衰减值，达到目标值时停火，可以制成固定光衰减器。

可以沿用光纤耦合器工艺，制成类似光纤耦合器外观的在线式光衰减器；也可以另行设计工艺，制成光纤适配器结构的光衰减器。

光纤拉锥型光衰减器中，光通过锥区之后，会激励出一些高阶模式，制成光纤适配器结构时，则在近端和远端测得的衰减值不同，因为这些高阶模式在通过一段光纤到达远端时会衰减掉。

因此在制作适配器结构的拉锥型光衰减器时，需对拉锥区作特殊工艺处理，使近端和远端测试衰减值相同，而制成光纤耦合器结构的光衰减器时则不存在此问题，因为其尾纤会将高阶模滤除。

2）挡光型光衰减器
挡光型光衰减器如图所示，驱动挡光元件拦在两个准直器之间，实现光功率的衰减。

挡光元件可以是片状或者锥形，后者可通过旋转来推进，而前者需平推或者通过一定机械结构实现旋转至平推动作的转换。

挡光型光衰减器可以制成光纤适配器结构，也可以制成图所示的在线式结构，通过扳手旋转螺丝来调节衰减量。