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CN1402031A - 光径改变型可变光衰减器 - Google Patents

光径改变型可变光衰减器 Download PDF

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CN1402031A
CN1402031A CN01134294A CN01134294A CN1402031A CN 1402031 A CN1402031 A CN 1402031A CN 01134294 A CN01134294 A CN 01134294A CN 01134294 A CN01134294 A CN 01134294A CN 1402031 A CN1402031 A CN 1402031A
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Abstract

本项发明涉及光径改变型可变光衰减器。它包括：通过发送芯线发射光信号的发送光纤；通过接收芯线接收上述发送光纤发射出的光信号的接收光纤；具有阻碍上述发送光纤的发送芯线发射出的光信号到达上述接收光纤的接收芯线上的反射面，且可任意移动，将一部分上述发送光纤发送的光信号传达到接收芯线上，由此将发送光纤发射出的光信号反射到与发送/接收光纤之间的光径毫不相干的路径，因此避免波长对衰减量的影响。

Description

光径改变型可变光衰减器
技术领域
本发明涉及可变光衰减器，尤其涉及光径改变型可变光衰减器(以下称为：改变光径的可变光衰减器)，它采取MEMS(微电子机械系统)方式，并将发送光纤至接收光纤发射出的光信号反射到与发送、接收光纤之间的光径不相干的路径，由此避免波长对衰减量的影响。
背景技术
一般来讲，属于光通信机器的光衰减器是人为调节入射光的强度，造成一定光损失后，再输出衰减之后的光线的装置。由此，光衰减器适当调整入射到接收部受光元件上的光线强度，广泛适用于光通信网或光测量装置。
同时，光通信用光衰减器又是具备一组入射波导以及发射波导的光学部件，一定程度衰减入射光并将衰减后的光线发射的光学产品。
在光通信领域，光通信能级包括由于光纤的传输距离、光纤连接次数、用于导电的散光聚集等光学部件的数量以及性能如传输线上使用的光分配器/耦合器所形成的差异，根据系统结构的不同而各不相同。因此光接收的能级过量时，则需要光衰减器来调节。
此外，光衰减器的代表性用途还有对通信产品或光测量装置的评价、调节及校正等。
光衰减器可根据其功能分为对光线起固定量的衰减作用的固定光衰减器(FOA)和可调节衰减量的可变光衰减器(VOA)。
对光衰减器来说，根据所使用的波长范围内的波长，具有一定量的衰减量尤为重要。
从前的可变光衰减器大致可分为利用石英和聚合物体的热光学效应的波导衰减器、机械连接器型大型衰减器以及利用MEMS调节器的MEMS衰减器。
图1和图2是从前的光闸型MEMS可变光衰减器的略图。
图中，编号41为发送光纤，编号42为接收光纤，编号43为可移动光闸，编号44为连接部件，编号45为可移动光闸的隔离部位。
图1为从前的光闸型MEMS可变光衰减器中，可移动光闸移动前的状态示意图，在这里，光信号未被衰减从发送光纤41传输到接收光纤42中。
同时，图2为光闸型MEMS可变光衰减器中，可移动光闸移动后的状态示意图，在这里，光信号被可移动光闸的隔离部位45遮挡住一部分，而被衰减后的其余光线从发送光纤41传输到接收光纤42。
在此种光闸型MEMS可变光衰减器中，一对发送与接收光纤中间安装可移动光闸43，根据可移动光闸43的位移调节两个光纤41、42之间的接触面积，从而控制插入损耗。
但此种光闸型可变光衰减器存在从可移动光闸43反射到发送光纤41上的光信号的缺陷，从而必须最大限度控制这种反射回来的光信号的影响。
图3及图4为镜片微旋转型MEMS衰减器的略图。
在这里，编号51为输入光纤，52为透镜，53为镜片，54为输出光纤。
图3为从前的镜片微旋转式MEMS衰减器中，镜片倾斜之前的状态示意图。在图中，输入光纤51发射出的光信号通过透镜52聚焦后被反射镜53反射，再通过透镜52聚焦后毫无损耗地传输到输出光纤54。
图4为从前的镜片微旋转式MEMS衰减器中，镜片倾斜之后的状态示意图。在图中，输入光纤51发射出的光信号通过透镜52聚集后被倾斜的反射镜53反射，这时，经与反射镜倾斜度成正比的衰减度衰减后的光信号再通过透镜52聚焦后传输到输出光纤54。
因此，在镜片微旋转式可变光衰减器中采用输入/输出光纤51、52通过反射镜的反射作用而相互接触，且根据各镜片的位移控制插入损耗。
但由于这种镜片微旋转式可变光衰减器存在必须与镜片53平行安装的缺陷，因此存在光纤必须垂直安装的高难度封装工程。
根据结构和形状的不同的，相同类型的MEMS可变光衰减器也存在差异。在MEMS结构中，要求精确排列光纤、微型镜、透镜等。其优点是：光纤平行于基片设置而不是垂直于基片设置。
在微型旋转式MEMS可变光衰减器中，需要制造旋转镜和利用准直透镜，且光纤垂直于基片设置。另一方面，尽管光闸型MEMS可变光衰减器不需要准直仪且光纤可平行于基片设置，但从光闸返回至传输光纤的反射光会产生噪声信号。
发明内容
本项发明是为解决上述诸多问题而创造出来的，其目的在于提供将发送光纤至接收光纤发射出的光信号反射到与发送、接收光纤之间的光径不相干的路径，由此避免波长对衰减量的影响的MEMS方式的光径改变型可变光衰减器。
为了达到上述目的，本项发明中的光径改变型可变光衰减器包括以下组成部分为其技术结构特征：
通过发送芯线发射光信号的发送光纤；通过接收芯线接收上述发送光纤发射出的光信号的接收光纤；具有阻碍上述发送光纤的发送芯线发射出的光信号到达上述接收光纤的接收芯线上的反射面，且可任意移动，将一部分上述发送光纤发送的光信号传达到接收芯线上，从而使光信号衰减的镜片，由此将发送光纤发射出的光信号反射到与发送/接收光纤之间的光径毫不相干的路径，因此避免波长对衰减量的影响。
图面说明
图1为从前的光闸型MEMS可变光衰减器的略图；
图2为图1中的光闸型MEMS可变光衰减器中，可移动光闸移动后的状态示意图；
图3为从前的镜片微旋转式MEMS衰减器的略图；
图4为图3中的镜片微旋转式MEMS衰减器的镜片倾斜时的状态示意图；
图5为本发明中的光径改变型可变光衰减器的略图；
图6为图5为中的光径改变型可变光衰减器中的镜片移动时的状态示意图；
图7为将图5安装于基片时的状态示意图；
图8为将复数个的图5安装在半导体晶片时的状态示意图；
图9为将MEMS调节器安装在图5中的状态示意图。*图面上的符号说明
71：发送光纤                         72：发送芯线
73：镜片                             74：反射面
75：接收光纤                         76：接收芯线
77：基片                             78：晶片
79：MEMS调节器
具体实施方式
以下是有关本项发明中的光径改变型可变光衰减器的技术构思具体实例的详细说明。通过参照附图及下列说明，会更加透彻地了解本发明的上述目的和众多优点。
图5及图6为本发明中的光径改变型可变光衰减器的略图。
如图5及图6所示，光径改变型可变光衰减器由通过发送芯线72发射光信号的发送光纤71；通过接收芯线76接收上述发送光纤71发射出的光信号的接收光纤75；阻碍上述发送芯线72发射出的光信号到达接收芯线76上的反射面74；可任意移动，只将一部分从上述发送光纤71发射出的光信号传达到接收光纤75上，从而使光信号衰减的镜片73组成。
上述镜片73在垂直于发送光纤71和接收光纤75之间的光径上线性运动，且镜片73的反射面74由一倾斜侧面形成，以便将发送光纤71发射出的光信号被镜片73的反射面74反射到不同于发送/接收光纤71、75之间的光径的方向。
图7为将图5中所示的光径改变型可变光衰减器安装于基片上的状态示意图。
如图7所示，光径改变型可变光衰减器还包括平行于发送光纤71、接收光纤75以及镜片73的基片77。
图8为将复数个图5中所示的光径改变型可变光衰减器安装在半导体晶片上的状态示意图。
如图8所示，光径改变型可变光衰减器还包括，平行于各组发送光纤71、接收光纤75以及镜片73，使复数个发送光纤71和复数个接收光纤75以及复数个镜片73各成一组并衰减光信号的半导体晶片78。
图9为将MEMS调节器安装在图5中的状态示意图。
如图9所示，光径改变型可变光衰减器还包括，控制镜片73的线性移动方向，使镜片73在垂直于发送光纤71和接收光纤75之间的光径上线性运动的MEMS调节器79。
以下根据附图详细说明光径改变型可变光衰减器的运作原理。
首先，本发明中的新型光径改变型可变光衰减器为解决从前的可变光衰减器的性能问题而采用MEMS方式，并考虑了光纤之间的相对排列以及避开光信号干扰等问题。
本发明中的光径改变型可变光衰减器采用MEMS调节器79，可减少插入损失，而且不存在偏光引起的损失及波长影响，因此可确保优异性能。同时与机械连接器型衰减器相比，在产品大小及其价格上有明显的竞争优势。
从前采用MEMS调节器的可变光衰减器中，主要针对通过将微光闸安装在两个光纤之间，引起插入损失的结构(参照图1及图2)和通过微镜片旋转控制插入损失的结构(参照图3及图4)进行研究。
本发明中的光径改变型可变光衰减器中利用的是，反射发送光纤71向接收光纤75发射的光信号的微镜片73做线性运动，而引起光信号的衰减作用的原理，同时，光纤平行于基片77。
图5为本发明中的光径改变型可变光衰减器中的镜片73向发送/接收光纤71、75之间的光径垂直的方向移动之前的状态示意图。
这时，从发送光纤71的发送芯线72发射出的光信号毫无衰减地输送到接收光纤75的接收芯线76中。
图6为本发明中的光径改变型可变光衰减器中的镜片73向发送/接收光纤71、75之间的光径垂直的方向移动之后的状态示意图。
这时，从发送光纤71的发送芯线72发射出的光信号中的被δ间隔的反射面74沿不同于发送/接收光纤71、75之间的光径的方向反射后的部分光信号渐渐减弱直到消失。与此同时，从发送光纤71的发送芯线72发射出的光信号中没有被镜片73的反射面74反射而直接通过的有所衰减的光信号输送到接收光纤75的接收芯线76中。即发送光纤71发射出的光信号与δ间隔成正比地衰减后，入射到接收光纤75中。
因此，当可移动的镜片73沿垂直于发送/接收光纤71、75之间的光径移动时，部分传输光线被反射而改变方向。且镜片73的反射面74由一倾斜侧面形成，反射面74沿不同于发送光纤的光径反射光线，从而不能反射至发送光线，产生光干扰及噪声。
如图7中所示，光纤71、75可与基片77平行排列。
如图8中所示，半导体晶片78上可安装复数个光径改变型可变光衰减器。就是说，在各一对发送光纤71和接收光纤75以及镜片73上安装复数个的光径改变型可变光衰减器。这时，安装于半导体晶片78上的复数个的光径改变型可变光衰减器对复数个的光信号实施不同的衰减量调节并输出衰减程度各不相同的光信号。
如图9中所示，与基片77相隔一段距离的微镜片73与可线性移动的MEMS调节器79相连接。由此，MEMS调节器79可调整镜片73位置变化，从而达到调节光信号衰减量的目的。
这种MEMS调节器79利用半导体技术制作。还可使用微光学或极微元件。由此通过MEMS调节器79的驱动使与其连接的镜片73移动。
综上所述，本发明中的光径改变型可变光衰减器采用MEMS方式，将发送光纤发射至接收光纤的光信号反射到不同于发送/接收光纤之间的光径，由此避免波长对衰减量的影响。
如上所述，本发明中的光径改变型可变光衰减器采用MEMS方式，将发送光纤发射至接收光纤发射出的光信号反射到与发送/接收光纤之间的光线路径不相干的路径，由此避免波长对衰减量的影响。
同时，本发明与从前的波导型可变光衰减器或MARS型可变光衰减器相比，对波长的依赖性以及损失度显著下降。与机械式可变光衰减器相比，其价位以及大小程度明显占优势。总之，本发明中的光径改变型可变光衰减器与其他驱动方式的可变光衰减器相比，在损失度、波长依赖性以及小型化设计等方面具有明显的性能优势。
但同样是MEMS方式的可变光衰减器也根据其结构形态不同而产生性能上的差别。在光学MEMS结构中，光纤及微镜片、透镜等必须进行精密排列，从元件的小型化观点上考虑，将光纤平行于基片排列时的有利之处大于光纤垂直于基片排列。
但镜片旋转式MEMS可变光衰减器中需要使用准直透镜并要制作可旋转的镜片以及光纤垂直于基片排列的结构。与此相反，光闸型MEMS可变光衰减器则不需要准直仪，还可以将光纤平行于基片排列，但缺点在于被光闸反射到发送光纤的光信号便成了干扰信号的原因。
因此，本发明中的光径改变型可变光衰减器与从前的波导可变光衰减器或MARS可变光衰减器相比，在损耗量、波长依赖性方面优越，与机械式可变光衰减器相比，在成本、小型化设计方面具有明显的优势。
另外，本发明中的光径改变型可变光衰减器与从前的光闸型MEMS可变光衰减器不同，不存在镜片反射到发送光纤上的背反射，例如：光信号直接在镜片上反射回发送光纤，衰减量对发送光纤和接收光纤不起作用。
本发明中还可以将光纤平行于基片排列，无需准直仪也能近距离排列，避免了镜片旋转式MEMS可变光衰减器的复杂的结构。
同时，本发明与从前利用电动机的反射型可变光衰减器不同，本发明可利用MEMS调节器进行高精密度的调节，确保光信号的一定的高斯型曲线分布，从而维持一定的衰减量。同时也解决了使用电动机时带来的耦合效应、齿隙、产品大小等问题。
以上是对本发明的代表性实例的说明，本发明可进行多样变化，并可用相同属性的物质代替使用。本发明中的上述实例也可进行适当变化而用于相同领域。因此，上述内容并不限于下述的权利要求中的请求范围。

Claims (5)

1.一种光径改变型可变光衰减器，其特征在于：它包括：
通过发送芯线发射光信号的发送光纤；
通过接收芯线接收上述发送光纤发射出的光信号的接收光纤；
具有阻碍上述发送光纤的发送芯线发射出的光信号到达上述接收光纤的接收芯线上的反射面，且可任意移动，将一部分上述发送光纤发送的光信号传达到接收芯线上，从而使光信号衰减的镜片。
2.根据权利要求1所述的光径改变型可变光衰减器，其特征在于：上述镜片(73)的反射面(74)由一倾斜侧面形成，上述镜片在垂直于发送光纤和接收光纤之间的光径上线性运动，从而将上述发送光纤发射出的光信号经其反射面反射到不同于上述发送和接收光纤之间的光径的方向。
3.根据权利要求1所述的光径改变型可变光衰减器，其特征在于：包括同时平行于上述发送光纤、接收光纤以及镜片的基片。
4.根据权利要求1所述的光径改变型可变光衰减器，其特征在于：
包括控制上述镜片的移动方向，使镜片在垂直于上述发送光纤和接收光纤之间的光径上线性运动的MEMS调节器。
5.一种光径改变型可变光衰减器，其特征在于：包括：
一组分别通过发送芯线发射光信号的发送光纤；
一组分别通过接收芯线接收上述发送光纤发射出的光信号的接收光纤；
一组分别阻碍上述发送光纤组的发送芯线发射出的光信号到达上述接收光纤组的接收芯线上的反射面，且可任意移动，将一部分上述发送光纤发送的光信号传达到接收芯线上，从而使光信号衰减的镜片，其中上述各发送光纤、接收光纤及镜片各成一组并衰减光信号；
同时平行于各组的发送光纤、接收光纤以及镜片的半导体晶片。
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