CN103412416A - 一种温度调节型高精度光衰减装置 - Google Patents

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段绍辉
余鹏
田杰
周正仙
刘小燕
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Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd
Shanghai Boom Fiber Sensing Technology Co Ltd
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Shanghai Boom Fiber Sensing Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种温度调节型高精度光衰减装置，包括控制光源、两段光纤，所述两段光纤的连接处还设置半导体膜片，该两段光纤的连接处固定后置于一温度可控的加温器内，所述的加温器两端包括与所述控制电源相连的引线，所述调节所述控制电源以实现加温器的温度调节；所述半导体膜片由锗或砷化镓或硅半导体材料制成。本发明所述的温度调节型高精度光衰减装置调节精度高且稳定，可以实现大的动态调节范围；同时结构简单、成本低、可靠性高。本发明所涉及的大动态范围可灵活调谐的光纤衰减器，在光通信和光纤传感中非常有实用意义。

Description

一种温度调节型高精度光衰减装置
技术领域
本发明涉及光网络通信、传感技术领域，尤其涉及一种温度调节型高精度光衰减装置。
背景技术
光衰减器是随着光通信产业的发展而出现的一种非常重要的光学无源器件，它可以将收到的信号强度降低到所需要的程度，可用于光通信线路，系统的评估，研究及调整、校正等方面，市场需求量巨大。
按照光衰减器的工作原理，目前的光衰减器可分为：位移型光衰减器、镀膜型光衰减器、衰减片形光衰减器、液晶型光衰减器和光电转换型光衰减器等。其中位移型光衰减器、液晶型光衰减器和光电转换型光衰减器为可变衰减，单这些光衰减器的结构复杂，机械部件要求精度高，成本高；镀膜型光衰减器、衰减片形光衰减器虽然结构简单，但只是固定衰减，功能单一。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明设计了一种新型的温度调节型高精度光衰减装置；该方案实现了大范围的高精度多环多进制可数字调谐的光纤衰减器，解决了目前光纤衰减器分立器件多，成本昂贵、结构不紧凑，稳定性差，性能难控制等问题。
本发明提供的温度调节型高精度光衰减装置，包括控制光源、两段光纤，所述两段光纤的连接处还设置半导体膜片，该两段光纤的连接处固定后置于一温度可控的加温器内，所述的加温器两端包括与所述控制电源相连的引线，所述调节所述控制电源以实现加温器的温度调节；所述半导体膜片由锗或砷化镓或硅半导体材料制成。
其中，所述的加温器为片状电阻材料微型电阻，或者为直接制作在光纤表面上的环状金属膜电阻。
其中，所述半导体膜片通过镀膜的方式镀到光纤端面。
其中，所述的温度调节型高精度光衰减装置可多级串联。
实施本发明的温度调节型高精度光衰减装置，它具有结构相对简单、成本低、使用稳定可靠和测量范围大的优点，可调节的最小精度可以根据需要对最小光衰减器衰减量进行设计。
半导体膜片是一种光强随温度变化而变化的温度敏感材料;目前市面上有这种现成的半导体材料，其功能是导致反射系数随温度变化而变化，其材料可以是锗、砷化镓、硅等半导体材料。
激光器发出激光通过光纤打到光纤端面或两光纤之间的半导体膜片上，根据半导体光的折射率-温度物理特性，光纤端面的半导体材料所处的环境温度发生变化会引起半导体的折射率发生变化，折射率的变化导致反射率的变化，从而导致照射在半导体上透射出来的光强发生变化，而达到温度调节光功率的目的。
半导体膜层的折射率－温度物理特性与半导体膜片厚度和半导体材料有关，他们之间呈现一定的关系曲线，每种半导体材料对应的曲线不同。根据半导体材料及膜层厚度可以制定不同型号的温度调节型高精度光衰减装置。
当半导体膜片的材料和膜厚度确定后，通过控制加温器的温度，可以实现所需的光强衰减。
所述微型电阻加温器，可以是片状电阻材料微型电阻，也可以是直接制作在光纤表面上的环状金属膜电阻。
本发明所述的温度调节型高精度光衰减装置可以实现n级级联，从而实现大的动态调节范围。
本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:本发明所述的温度调节型高精度光衰减装置调节精度高且稳定，可以实现大的动态调节范围;同时结构简单、成本低、可靠性高。本发明所涉及的大动态范围可灵活调谐的光纤衰减器，在光通信和光纤传感中非常有实用意义。
附图说明
图1为本发明所述的装置结构示意图；
图2为本发明所述装置n级级联的系统结构示意图；
图3为半导体材料的膜层厚度在不同温度下的折射率曲线图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施步骤。
实施例1：如图1所示，一种温度调节型高精度光衰减装置，包括半导体膜片1、控制光源2、加温器3、光纤4和引线5；两段光纤4端面间设置一半导体膜片1，将该连接处固定后置于一温度可控的加温器3中，该加温器3可以为电阻加温器，电阻两端由一对引线5与控制电源2相连构成。
半导体膜片1是一种光强随温度变化而变化的温度敏感材料;目前市面上有这种现成的半导体材料，其功能是导致反射系数随温度变化而变化，其材料可以是锗、砷化镓、硅等半导体材料，本实施例所选用的半导体材料为硅。
激光器发出激光通过光纤打到两光纤之间的半导体膜片1上，根据半导体的折射率-温度物理特性，光纤端面的半导体材料所处的环境温度发生变化会引起半导体的折射率发生变化，折射率的变化导致反射率的变化，从而导致照射在半导体上透射出来的光强发生变化，而达到温度调节光功率的目的。
本实施例采用的加温器3为微型电阻加温器，或者为直接制作在光纤表面上的环状金属膜电阻。
半导体膜层的折射率－温度物理特性与半导体膜片厚度和半导体材料有关，他们之间呈现一定的关系曲线，图3为本实施例采用的硅材料所对应的半导体膜层厚度和温度的关系。根据衰减的幅度，选择不同厚度的半导体膜层。
当半导体材料和膜层厚度确定后，通过调节加温器的温度，实现光强度的衰减，结构简单、成本低、可靠性高。
实施例2，如图2所示，当需要调节的范围较大时，可以将n个温度调节型高精度光衰减装置串联使用，实现光的大动态调节;使用稳定可靠、测量范围大。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定，任何在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种温度调节型高精度光衰减装置，其特征在于，包括控制光源、两段光纤，所述两段光纤的连接处还设置半导体膜片，该两段光纤的连接处固定后置于一温度可控的加温器内，所述的加温器两端包括与所述控制电源相连的引线，所述调节所述控制电源以实现加温器的温度调节；所述半导体膜片由锗或砷化镓或硅半导体材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种温度调节型高精度光衰减装置，其特征在于：所述的加温器为片状电阻材料微型电阻，或者为直接制作在光纤表面上的环状金属膜电阻。
3.根据权利要求2所述的一种温度调节型高精度光衰减装置，其特征在于：所述半导体膜片通过镀膜的方式镀到光纤端面。
4.根据权利要求3所述的一种温度调节型高精度光衰减装置，其特征在于：所述的温度调节型高精度光衰减装置可多级串联。
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