CN1464321A

CN1464321A - 利用微型机械的可变衰减度光纤准直器

Info

Publication number: CN1464321A
Application number: CN02137825A
Authority: CN
Inventors: 何毅
Original assignee: 曹毓珮
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2003-12-31

Abstract

本发明公开了一种利用微型机械的可变衰减度光纤准直器，包括固定管，固定管中装透镜、尾纤，在透镜和尾纤之间的空穴中装微型机械式衰减度控制装置。本发明在普通光纤准直器的基础上嵌入衰减度控制装置，从而使光纤准直器增加了可变衰减度的功能，且具有小巧、便于集成和更换、可靠、快速、成本低等优点，同时保持了普通光纤准直器的所有优点。

Description

利用微型机械的可变衰减度光纤准直器

技术领域：

本发明涉及一种光纤通讯系统中的光学器件。

背景技术：

多年的实用证明光纤通讯不仅具有优良的质量，而且具有无与伦比的带宽优势。无论是语音通信，还是视频或数据传输，光纤网络都可以视为革命性的进展。

光纤传输网络有三个必不可少的基本功能，即信道(按光波长或频率划分)分与合，信道路径，和信道光功率控制。可变衰减器(VOA)是一种极其重要的功能器件。不论单信道VOA，或是VOA阵列，都主要用于控制各信道中传输的光功率。此外，VOA还可以与其它器件或模块集成到一起构成新的复合功能模块。例如与密集波分复用器DWDM集成，与光上下路器OADM或可程控上下路器POADM集成等。

在DWDM传输系统中，各信道光功率可能由于传输路径长度不同，由于系统各器件对不同信道的衰耗不同，或由于光放大器，如参铒光纤放大器EDFA，对各信道光波的增益不同，致使信道间功率不均衡。这时就需要VOA来对光功率进行处理。另外，由于考虑系统器件老化及其受环境因素的影响等，也需要VOA技术来为系统配置适当的动态范围。

最近，由于市场需求热点从长域网过渡到了城域网甚至接入网，动态接点数目大大增加，对VOA的需求和技术要求都有了全面的升级。这些新的要求可以归纳成这样一些特征：便宜，小巧，便于集成和更换，可靠，快速等。

市场上已有的VOA可以分为四个大类，即使用步进电机的机械VOA，利用平面光波导的VOA，使用微机电系统的MEMS VOA，以及使用晶体(如液晶，电光晶体，磁光晶体等)的VOA。然而，现有的四大类VOA产品都有这样那样的缺点。机械VOA体积庞大，成本很高，技术复杂难以集成，响应时间长；平面光波导VOA关键部件尽管符合工业自动化大批量生产的需要，但光纤连接等工艺大大增加了成本，而且部分光学指标不够理想(如PDL，PMD，IL，RL等)；MEMS VOA有与平面光波导VOA类似的缺点；晶体VOA成本通常较高或者光学特性不好。此外，现在所有的VOA产品在功能集成方面都不够灵活。例如不能低成本地提供任意信道数目的模块，集成后体积增加，插入损耗IL增加，光学性能变差等。

光纤无源器件工业具有精密，技术含量高，难于全自动化等特点。到现在为止，光纤准直器是最成功，最标准化的基本光路器件。80％左右的光纤器件和模块都以光纤准直器为平台而制作，但现有的光纤准直器不具备可变衰减度功能。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种具有可变衰减度功能的利用微型机械的可变衰减度光纤准直器。

本发明的技术解决方案是：

一种利用微型机械的可变衰减度光纤准直器，包括固定管，固定管中装透镜、尾纤，其与现有技术的不同之处是：在透镜和尾纤之间的空穴中装微型机械式衰减度控制装置。

微型机械式衰减度控制装置包括装在尾纤平面上的挡光器，挡光器连接在具有多层电容的弹簧装置上，弹簧装置与电极连接。

微型机械式衰减度控制装置包括装在尾纤平面上光口一侧的挡光器，挡光器与有弹性的导电悬臂连接，尾纤平面上光口的另一侧装导电施力器，导电悬臂、导电施力器与电极连接。

微型机械式衰减度控制装置包括装在尾纤平面上的双金属丝挡光器，双金属丝挡光器与电极连接。

微型机械式衰减度控制装置包括装在尾纤平面上的挡光器，挡光器与电极连接，挡光器近侧装磁场源。

本发明在普通光纤准直器的基础上嵌入衰减度控制装置，从而使光纤准直器增加了可变衰减度的功能，且具有小巧、便于集成和更换、可靠、快速、成本低等优点，同时保持了普通光纤准直器的所有优点。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是实施例1的结构示图。

图2是图1的A-A视图。

图3是实施例2的结构示图。

图4是图3的A-A视图。

图5是实施例3的结构示图。

图6是图5的A-A视图。

图7是实施例4的结构示图。

图8是图7的A-A视图。

图9是实施例5的结构示图。

图10是图9的A-A视图。

具体实施方式：

实施例1：透镜1(采用折射率透镜或球透镜)和尾纤2(采用单纤或双纤、三纤)通过精密固定管3固定在一起，在透镜1和尾纤2之间有空穴。在尾纤2右端是一组光纤(可以是单纤，也可以是任意可能数目的多纤)。从透镜1左端入射的光聚焦后进入尾纤2的左端光入口，由光纤把光传导出去。或者从光纤右端入射的光在尾纤左端射出，由透镜1准直后从其左端射出。可逆光路4示意光在透镜1和尾纤2中的传输路径。为了实现良好的回波损耗，通常使透镜和尾纤配合的那组面5、6与轴线成一个适当的角度(例如8度)。

在透镜1和尾纤2之间的空穴中装微型机械式衰减度控制装置7。微型机械式衰减度控制装置7包括装在尾纤平面6上的挡光器8，挡光器8连接在具有多层电容的弹簧装置9上，弹簧装置9与电极10连接，利用静电力推动。可以通过电极控制弹簧的伸缩量，从而使挡光器8伸入光束中或从光束中退出。挡光器8的作用是使与之交叠的光偏离原来的光路或被吸收。

在电极间不加电压时，挡光器8不与光束交叠，光纤准直器没有额外的损耗。在电极间施加电压时，弹簧装置9的多层内表面上迅速积聚电荷，这些电荷产生的排斥力使弹簧伸长，挡光器8就进入光路，使传输的光能被衰减，弹簧的伸缩量与外加电压成比例，因而可以通过控制外加电压来控制光衰减度。当然，也可以在无电压时使挡光器阻断光路，增加电压时使挡光器逐渐退出来减小光衰减度。

实施例2：微型机械式衰减度控制装置11安装在透镜12与尾纤13之间的空穴的倾斜平面14，有一个连接在有弹性的导电悬臂15上的挡光器16，挡光器16刚好位于平面中光口的右边，在光口左边固定有一个导电施力器17。可以通过电极18控制施力器17与挡光器16之间的吸引力，从而使挡光器16伸入光束中或从光束中退出。挡光器16的作用是使与之交叠的光偏离原来的光路或被吸收。

在电极间不加电压时，挡光器16不与光束交叠，光纤准直器没有额外的损耗。在电极间施加电压时，施力器17和挡光器16的表面上迅速积聚电荷，这些电荷产生的吸引力使导电悬臂15弯曲，挡光器16就进入光路，使传输的光能被衰减。悬臂15的弯曲量与外加电压成比例，因而可以通过控制外加电压来控制光衰减度。当然，也可在无电压时使挡光器阻断光路，增加电压时使挡光器逐渐退出来减小光衰减度。

实施例3：微型机械式衰减度控制装置包括装在尾纤平面上的双金属丝挡光器19，双金属丝挡光器19与电极20连接。可以通过电极提供电流对双金属丝挡光器19进行加热，从而使挡光器19进入光束中或从光束中退出。挡光器19的作用是使与之交叠的光偏离原来的光路和被吸收。

在电极20间不加电流时，挡光器19不与光束交叠，光纤准直器没有额外的损耗。在电极间施加电流时，挡光器的双金属迅速积聚热量升高温度，由于两各材料膨胀系数的差异，双金属丝发生弯曲，挡光器就进入光路，使传输的光能被衰减。双金属丝的弯曲量与外加电流成比例，因而可以通过控制外加电流来控制光衰减度。当然，也可以在无电流时使挡光器阻断光路，增加电流时使挡光器逐渐退出来减小光衰减度。

双金属材料是钢和铜，或铜与锌等多种形式。

实施例4：微型机械式衰减度控制装置24包括装在尾纤21平面上的有弹性复位能力的线挡光器22，挡光器22与电极23连接，可以通过电极23提供电流，从而使挡光器22进入光束中或从光束中退出。挡光器的作用是使与之交叠的光偏离原来的光路或被吸收。

图8中符号“x”表示磁场，它覆盖线挡光器所在的区域，且磁力线方向与挡光器几乎正交或正交。磁场可以由电磁铁提供，也可以由永磁铁提供。磁场源装于挡光器近侧，(例如可以安装在封装材料中)。在电极间不加电流时，挡光器不与光束交叠，光纤准直器没有额外的损耗。在电极间施加电流时，挡光器的导体丝受到电磁力的作用迅速移动，挡光器就进入光路，使传输的光能被衰减。导体丝的位移量与外加电流和磁场强度成比例，因而可以通过控制外加电流来控制光衰减度。当然，也可以在无电流时使挡光器阻断光路，增加电流时使挡光器逐渐退出来减小光衰减度。

实施例5：微型机械式衰减度控制装置25装在尾纤26平面上，有一个导磁的、有弹性复位能力的挡光器27，它通过支撑点固定。外部磁场可以提供动力，从而使挡光器27进入光束中或从光束中退出。挡光器22的作用是使与之交叠的光偏离原来的光路或被吸收。

图10中短箭头符号表示驱动磁场，它覆盖挡光器27所在的区域。磁场可以由电磁铁提供，磁场源装于挡光器近侧，例如可以安装在封装材料中，也可以安装在透镜上。不加驱动磁场时，挡光器不与光束交叠，光纤准直器没有额外的损耗。施加驱动时，挡光器受到磁力的作用迅速移动就进入光路，使传输的光能被衰减。挡光器的位移量与外加磁场强度成比例，而电磁铁的磁场又与电流成比例，因而可以通过控制电磁铁的电流来控制光衰减度。当然，也可以在无驱动磁场时使挡光器阻断光路，增加驱动磁场时使挡光器逐渐退出来减小光衰减度。

Claims

1、一种利用微型机械的可变衰减度光纤准直器，包括固定管，固定管中装透镜、尾纤，其特征是：在透镜和尾纤之间的空穴中装微型机械式衰减度控制装置。

2、根据权利要求1所述的利用微型机械的可变衰减度光纤准直器，其特征是：微型机械式衰减度控制装置包括装在尾纤平面上的挡光器，挡光器连接在具有多层电容的弹簧装置上，弹簧装置与电极连接。

3、根据权利要求1所述的利用微型机械的可变衰减度光纤准直器，其特征是：微型机械式衰减度控制装置包括装在尾纤平面上光口一侧的挡光器，挡光器与有弹性的导电悬臂连接，尾纤平面上光口的另一侧装导电施力器，导电悬臂、导电施力器与电极连接。

4、根据权利要求1所述的利用微型机械的可变衰减度光纤准直器，其特征是：微型机械式衰减度控制装置包括装在尾纤平面上的双金属丝挡光器，双金属丝挡光器与电极连接。

5、根据权利要求1所述的利用微型机械的可变衰减度光纤准直器，其特征是：微型机械式衰减度控制装置包括装在尾纤平面上的挡光器，挡光器与电极连接，挡光器近侧装磁场源。