CN112285836A - 具有分光功能的可变光衰减器 - Google Patents

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黄普劲
黄雪钦
唐勤勇
陆青
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Abstract

本发明公开了一种具有分光功能的可变光衰减器，所述自聚焦透镜和所述三光纤固定头在所述固定套管内的端面相对平行设置，光信号从所述三光纤固定头的其中一根光纤进入，在透镜的平面端实现一定百分比的光反射，经所述自聚焦头透镜反向传播，在固定头被其中第二光纤接收；未被反射的光向所述衰减器芯片传播，所述衰减器芯片的反射镜面在正负极加载电压的状态下，根据加载电压的大小会有不同的偏转角度，经过处理的光信号反射后经所述自聚焦透镜输出回所述三光纤固定头的第三光纤接收；本发明实现了双器件的集成，结构尺寸上减少了一半的空间，和普通的光可变衰减器的结构尺寸一致，节省了一个分光器的空间。

Description

具有分光功能的可变光衰减器
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种具有分光功能的可变光衰减器。
背景技术
在光通信系统中，可变光衰减器(VOA)是一种实现功率调节的重要的动态器件，其主要功能是实现对携带信息的光信号进行功率控制，特别在WDM网络系统上，实现增益平坦、动态增益平衡及传输功率均衡。单一的常规可变光衰减器产品无法实现对光信号的监控，也无法做辨识功率调节的功能是否失效，需要在系统中增加一个光功率分光器提取一定百分比的功率输入到光功率探测器进行接收，然后转化为电信号以判别网络系统的功率是否下降以及衰减器是否功能失效。目前现有的网络系统以多器件搭接功能模块为主流，导致设备系统结构复杂化，体积较大，同时也增加了系统成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有分光功能的可变光衰减器，旨在解决现有技术中的可变光衰减器需要外接分光器模块,导致设备系统结构复杂化，体积较大，同时也增加了系统成本的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的一种具有分光功能的可变光衰减器，包括三光纤固定头、固定套管、自聚焦透镜、衰减器芯片和封装结构件，所述三光纤固定头与所述固定套管固定连接，所述三光纤固定头的一端插入所述固定套管内，所述固定套管远离所述三光纤固定头的一端套设在所述自聚焦透镜上，所述自聚焦透镜和所述三光纤固定头在所述固定套管内的端面相对平行设置，所述自聚焦透镜的另一端与所述封装结构固定连接，所述封装结构套设在所述自聚焦透镜上，所述衰减器芯片设置在所述封装结构件内。
其中，所述三光纤固定头包括第一光纤、第二光纤、第三光纤和固定基材，所述第一光纤、第二光纤和第三光纤设置在所述固定基材内，所述第一光纤、第二光纤和第三光纤的轴向排列方式相对对称设置。
其中，所述第二光纤和所述第三光纤各自与所述第一光纤的径向距离相等，所述自聚焦透镜的一个端面具有分光比的反射膜。
其中，所述封装结构件包括套管和底座，所述底座与所述套管固定连接，并位于所述套管的侧端，所述衰减器芯片设置在所述底座内侧。
其中，所述底座上还设置有接线柱，所述接线柱与所述衰减器芯片电性连接。
其中，所述自聚焦透镜与所述衰减器芯片相对一侧的端面与所述底座的端面平行设置。
其中，所述三光纤固定头的端面加工角度为6°～8°，相对的所述自聚焦透镜的端面加工角度为2°～8°。
本发明的具有分光功能的可变光衰减器，通过所述固定套管固定所述三光纤固定头和所述自聚焦透镜，保证了所述三光纤固定头和所述自聚焦透镜的对接传播，光信号从所述三光纤固定头进入，经过所述自聚焦透镜向所述衰减器芯片传播，所述衰减器芯片的反射镜面在正负极加载电压的状态下，根据加载电压的大小会有不同的偏转角度，经过处理的光信号反射后经所述自聚焦透镜输出回所述三光纤固定头；实现了双器件的集成，结构尺寸上减少了一半的空间，和普通的光可变衰减器的结构尺寸一致，节省了一个分光器的空间，在制作成本上也减少了一个光分路器的制作工艺成本，使用者在安装使用时提高了效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的可变光衰减器的结构示意图。
图2是本发明的三光纤固定头的排列实施例1示意图。
图3是本发明的三光纤固定头的排列实施例2示意图。
图4是本发明的可变光衰减器的另一实施例的结构示意图。
1-三光纤固定头、11-第一光纤、12-第二光纤、13-第三光纤、14-固定基材、2-固定套管、3-自聚焦透镜、4-衰减器芯片、5-封装结构件、51-套管、52-底座、6-接线柱、7-第二套管、8-平窗。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1至图4，本发明提供了一种具有分光功能的可变光衰减器，包括三光纤固定头1、固定套管2、自聚焦透镜3、衰减器芯片4和封装结构件5，所述三光纤固定头1与所述固定套管2固定连接，所述三光纤固定头1的一端插入所述固定套管2内，所述固定套管2远离所述三光纤固定头1的一端套设在所述自聚焦透镜3上，所述自聚焦透镜3和所述三光纤固定头1在所述固定套管2内的端面相对平行设置，所述自聚焦透镜3的另一端与所述封装结构固定连接，所述封装结构套设在所述自聚焦透镜3上，所述衰减器芯片4设置在所述封装结构件5内。
在本实施方式中，所述固定套管2负责固定所述三光纤固定头1和所述自聚焦透镜3，并保证所述三光纤固定头1和所述自聚焦透镜3的对接传播，所述封装结构件5则负责固定所述自聚焦透镜3和所述衰减器芯片4，光信号从所述三光纤固定头1进入，经过所述自聚焦透镜3向所述衰减器芯片4传播，所述衰减器芯片4为硅基静电驱动型反射镜面可变衰减器芯片，所述衰减器芯片4的反射镜面在正负极加载电压的状态下，根据加载电压的大小会有不同的偏转角度，经过处理的光信号反射后经所述自聚焦透镜3输出回所述三光纤固定头1；具体的，所述自聚焦透镜3靠所述衰减器芯片4一侧的端面具有一定分光比的反射膜，此端面为0度端面，分光比含任意比例，具体数值可为1:99,5:95等等，所述可变光衰减器实现了双器件的集成，结构尺寸上减少了一半的空间，和普通的光可变衰减器的结构尺寸一致，节省了一个分光器的空间。
进一步地，所述三光纤固定头1包括第一光纤11、第二光纤12、第三光纤13和固定基材14，所述第一光纤11、第二光纤12和第三光纤13设置在所述固定基材14内，所述第一光纤11、第二光纤12和第三光纤13的轴向排列方式相对对称设置。
在本实施方式中，所述第一光纤11、所述第二光纤12和所述第三光纤13在所述固定基材14内轴向对称设置，保证传输的光信号不会互相干扰，所述固定基材14可以是玻璃毛细管或者玻璃槽，基材也可以是硅或者陶瓷等，使用的固化方式可以用热固化的胶水固化，也可以使用其它固化和稳定的方式；所述第一光纤11、所述第二光纤12和所述第三光纤13分别是输入光纤(100％的功率输入)，分光光纤(功率经过分光后输出)和输出光纤(功率经过所述可变衰减器芯片4调节后)。
进一步地，所述第二光纤12和所述第三光纤13各自与所述第一光纤11的径向距离相等，所述自聚焦透镜3的一个端面具有分光比的反射膜。
在本实施方式中，所述第一光纤11、所述第二光纤12和所述第三光纤13的径向排列方式可以是排列实施例1中的呈正三角线排列，也可以是排列实施例2中的直线排列，所述第二光纤12和所述第一光纤11之间的间距可以为零，也可以为所述三光纤固定头1的半径内任意数间距，但必须与所述第三光纤13和所述第一光纤11之间的间距数值保持一致，所述自聚焦透镜3的端面反射膜具有一定分光比，可根据需要选取任意的比例以符合分光要求，降低传输消耗。
进一步地，所述封装结构件5包括套管51和底座52，所述底座52与所述套管51固定连接，并位于所述套管51的侧端，所述衰减器芯片4设置在所述底座52内侧。
在本实施方式中，所述套管51保证了所述底座52与所述自聚焦透镜3的同轴封装，使所述衰减器芯片4的反射镜面位于所述底座52的物理中心。
进一步地，所述底座52上还设置有接线柱6，所述接线柱6与所述衰减器芯片4电性连接。
在本实施方式中，所述接线柱6和所述衰减器芯片4的正负极完成电路连接，实现对所述衰减器芯片4的电压加载。
进一步地，所述自聚焦透镜3与所述衰减器芯片4相对一侧的端面与所述底座52的端面平行设置。
在本实施方式中，所述底座52的端面与所述自聚焦透镜3的端面平行设置，保证了所述衰减器芯片4能最大面积的接收从所述自聚焦透镜折射过来的光信号，避免造成传输损耗。
进一步地，所述三光纤固定头1的端面加工角度为6°～8°，相对的所述自聚焦透镜3的端面加工角度为2°～8°。
在本实施方式中，所述自聚焦透镜3此端面的加工角度可以是任意角度(推荐角度为2度～8度),端面的角度加工可抵消插入损耗和回波损耗，角度的改变还可以优化器件的关键参数波长相关损耗。
进一步地，本发明还提供另一种带平窗同轴封装的实施例：设置第二套管7，所述第二套管7的一端套设在所述自聚焦透镜3上，所述第二套管7的另一端与所述封装结构件5固定连接，所述第二套管7的材料可以是玻璃、陶瓷以及金属；所述第二套管7设置有一个平窗8，所述平窗8与所述衰减器芯片4相对设置，所述平窗8的低损耗波长和光信号的波长范围一致，此实施例中通过增设所述第二套管7和所述自聚焦透镜3的整合，提高了产品的稳定性，对装配和制作效率的提高也有帮助。
进一步地，所述可变光衰减器外封装管的装配可采用铝材料加工保护外壳，或者其它可以实现绝缘处理的金属材料，表面阳极氧化绝缘；所述第一光纤11、所述第二光纤12和所述第三光纤13的保护采用橡胶尾护套或者用塑料套管。
进一步地，所述可变光衰减器的装配方法遵循以下步骤：
S1：使用调整机台对元件进行装配，装配过程中保证所述三光纤固定头1和所述自聚焦透镜3的相对端面平行设置；
S2：所述第一光纤11连接光源、所述第二光纤12和所述第三光纤13连接到功率计；
S3：调节所述第二光纤12满足分光率下的损耗，当所述第三光纤13插入损耗最小时，调节电压产生衰减；
S4：使用所述固定套管2固化定型。
在本实施方式中，依据所述装配方法装配，进一步提高所述可变光衰减器的稳定性，经过调整后所述可变光衰减器更容易满足插入损耗和回波损耗参数要求。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种具有分光功能的可变光衰减器，其特征在于，
包括三光纤固定头、固定套管、自聚焦透镜、衰减器芯片和封装结构件，所述三光纤固定头与所述固定套管固定连接，所述三光纤固定头的一端插入所述固定套管内，所述固定套管远离所述三光纤固定头的一端套设在所述自聚焦透镜上，所述自聚焦透镜的平面端实现一定百分比的光反射，所述自聚焦透镜和所述三光纤固定头在所述固定套管内的端面相对平行设置，所述自聚焦透镜的另一端与所述封装结构固定连接，所述封装结构套设在所述自聚焦透镜上，所述衰减器芯片设置在所述封装结构件内。
2.如权利要求1所述的具有分光功能的可变光衰减器，其特征在于，
所述三光纤固定头包括第一光纤、第二光纤、第三光纤和固定基材，所述第一光纤、第二光纤和第三光纤设置在所述固定基材内，所述第一光纤、第二光纤和第三光纤的轴向排列方式相对对称设置。
3.如权利要求2所述的具有分光功能的可变光衰减器，其特征在于，
所述第二光纤和所述第三光纤各自与所述第一光纤的径向距离相等，所述自聚焦透镜的一个端面具有分光比的反射膜。
4.如权利要求3所述的具有分光功能的可变光衰减器，其特征在于，
所述封装结构件包括套管和底座，所述底座与所述套管固定连接，并位于所述套管的侧端，所述衰减器芯片设置在所述底座内侧。
5.如权利要求4所述的具有分光功能的可变光衰减器，其特征在于，
所述底座上还设置有接线柱，所述接线柱与所述衰减器芯片电性连接。
6.如权利要求5所述的具有分光功能的可变光衰减器，其特征在于，
所述自聚焦透镜与所述衰减器芯片相对一侧的端面与所述底座的端面平行设置。
7.如权利要求6所述的具有分光功能的可变光衰减器，其特征在于，
所述三光纤固定头的端面加工角度为6°～8°，相对的所述自聚焦透镜的端面加工角度为2°～8°。
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