CN1186249A - 光衰减器及其制法 - Google Patents

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Abstract

一种光衰减器及其制造方法,该衰减器包括光纤12,其光特性部分至少包括一个消除光纤内部全反射状态的不连续性部分10a、10b、10c,以衰减通过光纤传输的光。该不连续性部分10a、10b和10c是通过改变光纤12芯层和包层的折射率而产生的。

Description

光衰减器及其制法
本发明涉及一种光衰减器及其制法。
通常，当处理光传输网络的光通信信号时，光信号具有在应接收的光接收机模块的光接收范围内的强度。如果该光信号的强度超过了光接收范围，会在光接收机模块中产生误差，这将引起工作寿命上的严重问题。为了解决这一问题，采用了光衰减器。光衰减器分类为插入型的和一体型的。两者都通过使用箍或套筒中的薄膜滤光器来衰减光纤的入射光。
图1示出通常的插入型光衰减器58。光衰减器58具有一个连接到光传输网络的光传输箱的连接器58a和一个连接到光分线箱的适配器58b。将传输光纤52固定在其中的箍50安装在光衰减器58的内部。用于保护光纤52免受外部环境影响并固定箍50的套筒56安装在箍50的一侧，支持光纤52。薄膜滤光器54衰减光纤52的入射光强度，以8°角安装在固定在箍50中的光纤52的切面之间。
为了通过反射或吸收光信号来衰减入射光，对薄膜滤光器54进行涂复以形成使用不同金属元素的多层结构，最后将其两个表面都涂上非反射涂层，以保持99.8％或更高的非反射率。
然而，在通常的插入型光衰减器中，因为很难加工薄膜滤光器使其加上具有99.8％或更高非反射率的非反射涂层，因此在2.5Gbps或更高的极高速光传输网络中反射的光信号会反向进入光纤内部，因而可产生在光信号中的误差。还有，因为具有薄膜涂层和非反射涂层的薄膜滤光器在温度和湿度影响下很容易变质，因此随波长不同，信号的特性可能改变。
此外，因为以8°角切割光纤且将薄膜滤光器固定在箍之间以衰减光纤的入射光，因此尽管在连接光连接器时没有接触薄膜滤光器，但因为应使用连接到光分线箱的光适配器，于是须使用额外的光部件，这就增加了成本，并且很难在光分线箱中紧凑地包装光连接器。
图2示出另一种通常的光衰减器，该衰减器是一体型的。连接到光传输网络的光传输箱的第一连接器16和连接到光分线箱的第二连接器18装在光衰减器两端。通过光缆100将第一和第二连接器16和18连接起来。光缆100的最外层以管34a和34b罩住，以保护光纤30a和30b免受外部环境变化的影响。
将光缆100的中部切开，安装箍32a，以支撑和固定接到第一连接器16上的光缆管34a的部分剥开后露出的光纤30a。同样，安装箍32b，以支撑和固定接到第二连接器18上的光缆管34b的部分剥开后露出的光纤30b。在这种情况下，光纤30a和30b被切断。将用于衰减光纤30a的入射光强度的薄膜滤光器36以8°角安装在光纤30a和30b之间。通过上述方法来制造薄膜滤光器36。箱38保护薄膜滤光器36和将光纤30a及30b固定在其中的箍32a及32b。
然而，在通常的一体型光衰减器中，由于很难以具有99.8％或更高非反射率的非反射涂层制成薄膜滤光器，因此在2.5Gbps或更高的极高速光传输网络中反射的光信号反向进入光纤内部，故可在光信号中产生误差。还有，具有薄膜涂层和非反射涂层的薄膜滤光器易受温度和湿度的影响而变质，故光信号的特性可随滤长变化。此外，因为将光缆中部切断，且薄膜滤光器插在切割表面之间以衰减光纤的入射光，这使光缆的张力特性变坏，同时很难在光分线箱中加工和维修其他的光缆。
本发明的目的是提供一种能够衰减光纤入射光而不须要使用附加薄膜滤光器的光衰减器及其制造方法。
根据本发明的一个方面，一种光衰减器包括：
一条光纤，其光特性部分至少包括一个消除光纤内部全反射状态的不连续性部分，以衰减通过光纤传输的光。
可以通过改变光纤芯层和包层的折射率来造成其不连续性部分。
该不连续性部分可包括通过加工相位掩模以500nm-600nm间隔形成的一组光栅。可在1至10cm的距离上形成这组光栅。
另一方面，该不连续性部分也可包括通过加工振幅掩模以50μm-60μm间隔形成的一组光栅。可在1至5cm的距离上形成这组光栅。
可将光纤安装在管中，使之基本上不受外界环境变化的影响。
本发明还提供了一种制造光衰减器的方法，包括使其光纤的光特性部分中形成至少一个不连续性部分，它能消除光纤内部的全反射状态，以衰减通过光纤传输的光。
通过将光纤暴露在准分子(eximer)激光中使光纤芯层和包层的折射率改变来形成不连续性。
该方法包括采用加工相位掩模以500nm-600nm间隔形成一组光栅。准分子激光器可以50MW-400MW的能量、15KV-19KV的电压和5Hz-15Hz的脉冲频率发射激光。在1至10cm的距离上形成这组光栅。
另一方面，该方法也可包括采用加工振幅掩模以50μm-60μm间隔形成一组光栅。准分子激光器可以50MW-400MW的能量、15KV-19KV的电压和5Hz-15Hz的脉冲频率发射激光。可在1至5cm的距离上形成这组光栅。
以下结合附图通过实例来描述本发明，其中：
图1示出通常的插入型光衰减器；
图2示出通常的一体型光衰减器；
图3示出根据本发明采用准分子激光器制造的光衰减器；
图4示出通过加工相位掩模采用准分子激光器制造光衰减器的方法；
图5示出通过加工振幅掩模采用准分子激光器制造光衰减器的方法；
图6示出通过加工振幅掩模采用准分子激光器制造光衰减器的另一方法。
图3示出采用准分子激光器制造的光衰减器。参看图3，光栅10包括：图4中所示的第一光栅10a、图5中所示的第二光栅10b和图6中所示的第三光栅10c。将连接到光传输网络的光传输箱中的第一连接器16和连接到光分线箱中的第二连接器18安装在光衰减器的两端。通过光缆100将第一和第二连接器16和18连接起来。用管14罩住光缆100的最外层，以保护光纤12免受外部环境变化的影响。
在由芯层和包层组成的光纤12中，以规定的间隔利用准分子激光器的光源形成一组光栅10，以便在光传输期间使通过光纤12传输的光衰减一个需要的量。这是通过改变光纤12芯层和包层的折射率从而消除内部全反射条件而达到的。也就是说，如果强的准分子激光器光源的光射到光纤12，通过光能使光纤12芯层中的离子重新组合，可改变光纤12芯层的折射率。由于芯层与包层之间折射率的不同，不满足内部全反射条件，于是形成了光栅10。通过调整处于准分子激光下的暴露时间和发射到光纤12的光源区域，能调整光衰减的量。
现在结合图4、5和6描述图3所示光衰减器的制造方法。图4示出通过加工相位掩模以规定的间隔使光纤暴露在准分子激光器光源下以制造光衰减器的方法。采用加工相位掩模，将准分子激光器输出的光射到光纤12上，通过改变光纤12芯层和包层的折射率来消除内部全反射状态。
准分子激光器采用50MW-400MW的能量、15KV-19KV的电压和每单时间5Hz-15Hz的脉冲频率，将其光输出射到光纤12上。然后，以规则的间隔a1、a2和a3形成第一组光栅10a，它具有在光传输期间使光纤12的入射光衰减一需要量的光衰减器功能，并具有反射或通过其它波长光的光滤光器功能。在500nm-600nm范围内分别设置间隔a1、a2和a3。根据要求的光衰减量，在1cm-10cm距离内可形成一个、两个或更多的光栅。可将通过上述加工相位掩模制造的衰减器用于约1550nm的波长。
图5示出采用加工振幅掩模以规则的间隔将光纤暴露在准分子激光器输出光下制造光衰减器的方法。采用加工振幅掩模，将准分子激光器光源的光发射到光纤12上，通过改变光纤12芯层和包层的折射率来消除内部全反射状态。准分子激光器采用50MW-400MW的能量、15KV-19KV的电压和5Hz-15Hz的脉冲频率，将其光输出射到光纤12上。
以规则间隔b1、b2和b3形成第二组光栅10b，用于在光传输期间将光纤12的入射光衰减一个需要量。在50μm-60μm范围内分别设置间隔b1、b2和b3。根据需要的光衰减量，在1cm-5cm距离内可形成一个、两个或更多个光栅。可将通过上述加工振幅掩模制造的衰减器用于约1550nm的波长。
图6示出采用加工振幅掩模通过使光纤连续暴露在准分子激光下制造光衰减器的方法。采用加工振幅掩模，使准分子激光器光源的光射到光纤12上，通过改变光纤12芯层和包层的折射率来消除全反射状态。准分子激光器采用50MW-400MW的能量、15KV-19KV的电压和5Hz-15Hz的脉冲频率，将光发射到光纤12上。然后，在1cm-5cm长度上无任何间隔地形成第三光栅10c，用于在光传输期间将光纤12的入射光衰减一需要量。可将通过上述加工振幅掩模制造的衰减器用于约1550nm的波长。
如上所述，在光缆的光纤中直接获得了光衰减器功能。因此，该光衰减器不受温度和湿度的影响。而且，因为这种光衰减器是通过将其暴露于准分子激光器光源下制造的，故这种光衰减器很容易制造，且很容易加工和维修光分线箱中的其他光缆。不使用附加的薄膜滤光器，因此降低了产品的成本。当在光分线箱中包装这种衰减器时，不用另外的光学部件，于是可减少光学部件的数量。同时可使产品的重量最小。

Claims (19)

1.一种光衰减器，包括：
光纤，其光特性部分至少包括一个消除光纤内部全反射状态的不连续性部分，以衰减通过光纤传输的光。
2.根据权利要求1的光衰减器，其中所述不连续性部分是通过改变光纤芯层和包层的折射率来形成的。
3.根据权利要求1或2的光衰减器，其中所述不连续性部分包括通过加工相位掩模以500nm-600nm间隔形成的一组光栅。
4.根据权利要求3的光衰减器，其中所述的一组光栅是在1至10cm的距离上形成的。
5.根据权利要求1或2的光衰减器，其中所述不连续性部分包括通过加工振幅掩模以50μm-60μm间隔形成的一组光栅。
6.根据权利要求5的光衰减器，其中所述的一组光栅是在1至5cm的距离上形成的。
7.根据前述任一权利要求的光衰减器，它适用于约1550nm的波长。
8.根据前述任一权利要求的光衰减器，其中所述光纤安装在一管中，使之基本上不受外部环境变化的影响。
9.一种制造光衰减器的方法，包括使其光纤的光特性部分中形成至少一个不连续性部分，它能消除光纤内部的全反射状态，以衰减通过光纤传输的光。
10.一种制造光衰减器的方法，其中通过改变光纤芯层和包层的折射率来形成不连续性部分。
11.根据权利要求10的制造衰减器的方法，其中通过将光纤暴露在准分子激光器下来产生所述的改变。
12.根据权利要求11的制造衰减器的方法，包括采用加工相位掩模以500nm-600nm的间隔形成一组光栅。
13.根据权利要求12的制造衰减器的方法，其中所述准分子激光器以50MW-400MW的能量、15KV-19KV的电压和5Hz-15Hz的脉冲频率发射激光。
14.根据权利要求12或13的制造衰减器的方法，其中在1至10cm的距离上形成所述一组光栅。
15.根据权利要求11的制造衰减器的方法，包括采用加工振幅掩模以50μm-60μm的间隔形成一组光栅。
16.根据权利要求15的制造衰减器的方法，其中所述准分子激光器以50MW-400MW的能量、15KV-19KV的电压和5Hz-15Hz的脉冲频率发射激光。
17.根据权利要求15或16的制造衰减器的方法，其中在1至5cm的距离上形成所述一组光栅。
18.一种基本上如参照附图所描述的和/或如附图中所示的光衰减器。
19.一种基本上如参照附图所描述的和/或如附图中所示的制造光衰减的方法。
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