CN1947045A - 补偿可变光衰减器 - Google Patents

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小斯坦雷·E·诺德
查尔斯·R·威勒克斯
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Abstract

公开了一种电可变光衰减器(100、200、300、400、500、602、604、606)及其相关方法。在一个方案中，衰减器(100、200、300、400、500、602、604、606)包括至少一个传感器710，提供关于影响衰减的变量的传感器输出。描述衰减器(100、200、300、400、500、602、604、606)特征的方法包括：获得一组衰减/感测可变数据，生成感测到的变量相对于衰减的关系(如查找表或数学函数)。本发明的方案还包括对由所选数学函数关联的控制输入/衰减输出的特征化。

Description

补偿可变光衰减器
背景技术
诸如电信网络之类的光网络由许多设备构成。交换机、路由器、耦合器、多路复用器(多路分离器)、以及放大器是网络中常见的设备。这些设备必须彼此兼容以正确地发挥作用，即，这些设备必须能够接收和发送兼容的信号。对于一些网络，该兼容性要求网络设备对特定强度范围内的信号进行操作，此约束使得网络功率等级管理非常重要。
系统设计者通常依靠光衰减器来正确地管理网络功率等级。这些衰减器可以是单机、或者与其它设备集成，可控地设置信号强度。能够在例如放大级(amplifier stage)之类的串联设备之间、在例如交换组(switching bank)之类的并联设备之间、以及甚至在例如与现有波分复用(WDM)设备结合以标准化信道强度之类的单个光设备内，对强度进行控制。
对于许多应用，衰减器由供应商制造，而供应商向组装网络装置(交换机、路由器等)制造商的供应光设备。由于可以针对不同的信号强度等级来最优化不同的网络，所以供应商通常批量制造相同的光设备，然后处理其中的一些以满足设备制造商的需求，即，特定网络。
已知衰减量可调的可变光衰减器(VOA)。通常，VOA由阻断结构形成(像可移动吸收器或部分反射结构)，阻断结构放置于输入波导和输出波导之间的自由空间中。自由空间区域内的阻断结构的位置确定了衰减量。遮光器、反射镜、棱镜甚至液晶结构已用作阻断结构。
另一衰减方法是通过机械弹簧使用位移光纤(misalign fiber)，该技术导致了取决于温度的显著不稳定性。尽管该方法需要较大位移和昂贵的移动部分，但是还建议光纤端的轴向间隔。
以其它形式，人们已开发了由绞合和热熔的两个波导形成的连续波衰减设备，来形成大块(bulk)的交换/衰减区域。这些设备中的一些还使用热元件用于选择性的交换和衰减控制。还有一些已开发了使用法拉第旋转器或类pockel cell结构的VOA，基于极化状态进行衰减。
尽管这些技术对于一些应用是有用的，但是引入了不期望的制造成本和操作复杂度。此外，设备体积庞大，并且与空间是主要关注点的网络环境不兼容。此外，这些设备在网络中安装困难，因此会导致实质的网络故障或延迟。也许甚至更重要的，这些已知的VOA设备中的许多引入了无意识的和不期望的丢失量。例如，插入丢失和极化依据丢失(PDL)极大地限制了已知的VOA设备的操作。此外，已知的VOA还示出了如果在操作期间移动或碰撞(jostle)则出现故障的稳定性问题。此外，VOA中温度的变化会引入不期望的影响。最后，由于VOA提供了较良好的衰减控制，所以来自任何源的误差将变得愈加不期望。
一些VOA设备利用信号采样和反馈来提供精确的衰减控制。然而，信号采样方法成本高，需要较大空间用于实现。此外，采样转换器还能够影响使用采样转换器的系统的衰减等级。
因此，期望有这样的VOA：体积不过于庞大、不使用诸如部分反射元件、采样转换器或热交换机之类的附加部件、制造成本较低、以及以较少丢失和较高稳定性进行操作。
发明内容
公开了一种电可变光衰减器及其相关方法。在一个方案中，衰减器包括至少一个传感器，提供关于影响衰减的变量的传感器输出。一种描述衰减器特征的方法包括，获得一组衰减/感测可变数据，以及生成所感测的变量相对于衰减的关系(如查找表或数学函数)。本发明的方案还包括特征化(characterzing)由所选数学函数关联的控制输入/衰减输出。
附图说明
图1是具有位于激光器和接收机之间的可变光衰减器的示例光衰减系统的结构图示。
图2A是示出了位于底部构件上的第一波导和第二波导的示例光衰减器的一个实施例的图示。
图2B是图2A示出的波导支架的结构的示例。
图3A和3B分别是包括顶部构件和描述分离的衰减条件的示例光衰减器的截面图。
图4A和4B分别是包括顶部构件和描述分离的衰减条件的另一示例光衰减器的截面图。
图5是另一示例光衰减器的分解图。
图6是沿图5的BB线所看到的(组装的)图5结构的截面图；该视图示出了波导可移动悬臂部分的示例位置。
图7是沿图5的BB线所看到的(组装的)图5结构的截面图；该视图示出了波导可移动悬臂部分的其它示例位置。
图8是组装的图5结构的图示。
图9是类似于图6和7，但示出了光衰减器的另一示例的截面图。
图10是类似于图6、7和9，但示出了光衰减器的另一示例的截面图。
图11是可变光衰减器阵列的图示。
图12是示出了用于操作光衰减器的示例闭环控制系统的结构框图。
图13是示出了用于操作光衰减器的示例功率备份系统的结构框图。
图14是特征化根据本发明实施例的VOA的方法的图解流程图。
具体实施方式
尽管以下提供了优选示例和许多可选示例，但是本领域普通技术人员将理解，这些仅作为示例，并不意味着穷举。相反地，这里的示教可以用于许多光设备中。此外，尽管下面提供的描述通常在可变光衰减的背景下，但是如本领域普通技术人员清楚的，这里的示教可以用来移动波导用于其它目的。这里的示教还可以为了除了结构上不同于这些示出示例的衰减之外的目的，用于修正或感应波导之间的不对齐(misalignment)。此外，尽管在多数示例中描述了以静电制动器(actuator)的形式的电驱动制动器，但是其它电驱动制动器可以用于任何公开示例。电驱动制动器接收电信号来驱动波导的运动。尽管本领域普通技术人员将知道包括其它电机械制动器的其它电驱动制动器，但是示例包括静电、热电、以及电磁制动器。
图1示出了示例激光系统100，通过可变光衰减器106，将在输入波导102上传输的输入光信号与在输出波导104上传输的输出光信号相耦合。输入光信号可以来自二极管激光器、气体激光器、放大器、转发器、或其它激光器或光源。输入光信号可以是承载激光信号的信息，或者可选地，可以是承载单频激光能量、脉冲的、或者连续波的信息。例如通过光纤，输入光信号可以与可变光衰减器106相耦合。控制器108控制可变光衰减器106。
可变光衰减器106接收输入光信号，并在控制器108的控制下衰减该信号。可变光衰减器106能够提供可具有所需强度范围的输出光信号。普通的电信装置需要0dB至20dB的衰减。使用本示例，可以获得40dB或更多的衰减。控制器108确定由可变光衰减器106提供的衰减量。在示例中，可变光衰减器106包括两个光耦合波导，其中的至少一个可相对于另一个移动。控制器108将控制信号提供给可变光衰减器106中的电可变制动器(EVA)110，以调整、设置和/或确定可移动波导的位置。如果电可变制动器是静电制动器，则控制器108将驱动电压提供给制动器电极。可移动波导在电极产生的静电力作用下移动。EVA 110也可以是热电或电磁制动器。热电制动器从控制器108中接收电控制信号并且在衰减器106内产生热变化，例如，通过加热可移动波导上的元件，引起弯曲波导的膨胀。电磁制动器是将电信号转换为随后移动波导的磁场力的制动器。
图2A示出了可以用作可变光衰减器106的、示例光衰减器200(见图3A和3B)的一部分。光衰减器200是可变光衰减器，包括支撑两波导202、203的底部构件201，其中的波导以光纤的形式出现在示出的示例中。硅是用于底部构件201的示例材料。第一波导202具有底部部分204、和具有端部206的可移动悬臂部分205。第二波导203具有底部部分207和可以移动或固定的悬臂部分208。端部209在悬臂部分208的末端。
在示出的未受驱动的条件下，端部206和端部209轴向对齐，用于使波导对波导耦合的能量最大。可选地，可以在未受驱动的位置上不对齐端部206、209。
悬臂部分205和208在凹口210上延伸，可以通过例如光刻确定和化学时刻过程在底部构件201中形成凹口。当悬臂部分205和208悬在凹口210上时，可以自由地移动端部206、209中的一个或两个。在实施例中，从由热熔二氧化硅、具有使结构偏斜于初始位置的回复弹簧力的挠性材料制成的实质上相同的光纤中，形成悬臂部分205和208。示例光纤包括，在端部处具有有角度或平坦的末端面(end-face)的单模Corning SMF-28光纤。
例如，使用接合材料(未示出)，将底部部分204和207固定于第一和第二支架211和212上。如果波导由热熔二氧化硅形成，则底部构件201也可由热熔二氧化硅晶片制成，以精确地与波导202和203的膨胀系数相匹配。支架211、212可以由硅晶片形成，具有容纳底部部分204和207的各向异性蚀刻的v形凹槽214和216(最好参见图2B)。v形凹槽214和216在未受驱动的位置与端部206和209对齐。然而，v形凹槽214和216也可以不对齐，使得两波导202和203在未受驱动的位置上轴向不对齐。当轴向对齐时，波导202和203具有最大耦合；不对齐波导产生不受驱动的、衰减的耦合。
在示出的示例中，设备200是双悬臂设备，其中，可以移动悬臂部分205和208中的一个或两个，以便衰减从波导202、203中的一个传播到另一个的信号。
图3A和3B示出了组装的光衰减器200的截面图，光衰减器200具有底部构件201和附在其上的顶部构件222。顶部构件222实质上与底部构件201相同。顶部构件222包括凹口224，具有与电极218类似的第三电极226。凹口224和210形成腔体225，在示出的示例中具有均匀深度。在悬臂部分208上的第三电极226和第四电极228形成第二电可变制动器。图3B示出了图3A的具有分别沿相反方向朝静电制动器电极218和226偏转的两悬臂部分205和208的结构，以获得在两波导之间传输的信号的所需衰减。换言之，图3A示出了具有最少衰减量的第一光衰减位置，以及图3B示出了已经调整系统以获得所需衰减量的第二光衰减位置。
在图3B中，端部206和209是光耦合的，但是位移了距离d，从而导致光衰减。光耦合端部206和209之间的衰减根据轴向偏置、即从同轴对齐的位置的偏置进行非线性地变化。在优选示例中，端部206和209总是光耦合的，以便能量转移。
图3A和3B提供了示例衰减条件。由凹口210中的第一电极218和悬臂部分205上的第二电极220来实现悬臂部分205的动作。电极218和220形成第一电可变制动器。第一电极218可以放入凹口210，以及第二电极220可以位于悬臂部分205的敷层周围。悬臂部分205可以具有狭窄的光纤部分，即，光纤具有减少的敷层或没有敷层，这可以增加光纤的挠性。悬臂部分205还可以具有膨胀的芯。在示出的示例中，悬臂部分205和208在长度和直径上几何地匹配，已消除温度和加速度的误差。
在操作中，像控制器108之类的控制设备提供从电极218到电极220的静电制动器驱动信号，以将端部206移动至凹口210中。另一驱动信号可以施加于电极226和228，用于将悬臂部分208移动至凹口224中。两个驱动信号可以是共驱电压，将每一个悬臂部分205、208以等量和相反的方向移动。当然，两个驱动信号也可以不同。在实施例中，驱动信号是脉冲宽度调制(PWM)电压。此外，可以查找表中获得驱动信号，查找表存储了驱动电压对所需衰减值。可以在组件200上执行校准以形成查找表。此外，如以下另外讨论的，可以从反馈循环中获得驱动信号，其中，响应诸如像电容、电压、电流、电感或频率的电气值之类的、所测量的衰减值或偏转相关测量参数值，来得到驱动信号值。
图4A和4B示出了类似于图3A和图3B的结构200的示例结构200’，因而使用’形式的类似的参考数字。图4A和4B有具有可变深度凹口210’的底部构件201’、以及具有可变深度凹口224’的顶部构件222’。凹口210’和224’形成具有可变深度的腔体225’。可变深度腔体可以针对给定偏转来减小电压值。
图5示出了另一示例光衰减器300的一部分，光衰减器300由具有两个v形凹槽支架304和306的底部构件302、以及凹口308形成。凹口308具有两个侧壁310、312。电极314和316分别位于侧壁310、312上，与波导320的悬臂部分318相邻。这些电极314和316、以及这里描述的其它相似的电极，可与直接接触的底部构件302电绝缘。在示出的示例中，波导320是具有端部321和导电层322的光纤，其中，导电层322从适当地在支架304上容纳的底部部分323中至少部分地延伸。两个附加电极324和326位于凹口308的相对端，与光纤330的悬臂部分328相邻，光纤330也具有端部331和导电层332，并且在支架306上适当地容纳底部部分333。可以通过分别在光纤320和330周围涂敷或沉积金属层来形成导电层322和332。可以使用利用化学先质(chemical precursor)步骤或物理沉积工艺的无电镀过程。定位光纤320和330，以使悬臂部分318和328在凹口308上延伸。
图5中还示出了顶部构件334。顶部构件334包括具有两侧壁338、340的凹口336。凹口336和凹口308形成腔体342(见图6)，在腔体内，可以偏转悬臂部分318和328。腔体342的横截面可以是菱形的，或者可以采用其它形状。底部构件302和顶部构件334可以粘合、热熔、夹紧、或安装在一起，以形成图8中所示的整体结构。分别在侧壁338、340上形成电极344、346，与电极314和316一起，在悬臂部分318上操作。在凹口336中形成其它电极348和350，与电极324和326一起，在悬臂部分328上操作。
顶部构件334还包括v形凹槽支架352和354，支架352和354与支架304和306结合，分别包围光纤320和330的底部部分323和333。
图6中部分地示出了设备300组装部分的操作的示例，沿图5的BB线得到自波导330的端部331的截面图，并示出了光纤320的端部321。设备300使用多个横向控制(lateral steering)电极来控制波导位置。电极314、316、346和344适于偏转光纤320。在图6示出的示例中，320’表示沿第一方向偏转的光纤320，使得光纤芯356从未受驱动的位置偏离了距离d’。320”表示沿第二方向偏转的光纤320，使得光纤芯356从未受驱动的位置偏离了距离d”。光纤320可以沿不同于所示的方向进行偏转。例如，图7示出了沿垂直方向偏转到位置320’和320”。如图7所示，使用相邻的电极来移动波导，导致显著地降低了静电驱动信号值。在图6和图7中，示出了光纤320沿平行的第一和第二方向移动(朝向位置320’和320”)。然而，可以全向移动到不同方向。如图所示，设备300包括多个电极314、316、344、346和324、326、348以及350，其中，一部分电极可以接收相同或不同的驱动信号。此外，驱动信号可以包括固定偏置电压，以获得光纤320和330之间所需的、未受驱动的位置，例如，“全开(full-on)”、“全关(full-off)”或“部分衰减”的位置。
光纤330的偏转类似于图6和7中提供的关于光纤320的示例。图6和7的光纤位置320可以是不偏转的、轴向对齐的位置，而位置320’和320”可以是不对齐的位置。此外，尽管v形凹槽对304/352和306/354是轴向对齐的，但是这些凹槽对可以轴向不对齐，从而在设备300中产生偏置。
光纤320的底部构件323放置在支架304和352中。支架304具有与金属层322接触的电极360。导电片362和364可以用于电激励层322。电极314和316分别与导电片366和368相连。例如，为了向下偏转光纤320，可以在导电片362(和/或364)、以及导电片366和368中的一个或两个的两端施加驱动信号。当在底部构件302上形成顶部构件334时，顶部电极344和346分别与导线370和372相连。如图8所示，这些导线暴露在组装的设备300中。可以在导电片362(和/或364)以及导线370和/或导线372的两端施加电压，来向上偏转光纤320。以类似的方式，使用导线373和376，以及导电片378、380、382和384来实现光纤330的偏转。
图9示出了另一光衰减器400的截面图，光衰减器400具有由六个壁404、406、408、410、412和414形成的腔体402。底部构件416和顶部构件418形成设备400。在示出的示例中，在三个不同位置420、420’、420”上示出了具有端部421的光纤420。电极422、424、426和428与光纤420上的导电电极(未示出)一起用来形成电驱动制动器以偏转光纤420。可以以类似于上述图5的方式来实现控制。
图10示出了另一光衰减器500的截面图，光衰减器500具有由三个侧壁504、506和508形成的腔体502。底部构件510和顶部构件512形成设备500。在示出的示例中，在三个不同位置514、514’、514”上示出了光纤514。电极516、518和520与光纤514上的导电电极(未示出)一起用来形成电驱动制动器以偏转光纤514。可以以类似于上述图5的方式来实现控制。
使用上述示例，使用可沿不同方向自由偏转的悬臂波导部分的对称对，意味着需要每一个波导的较小偏转来实现给定的衰减。结果，可以获得较短的波导悬臂长度、较高的谐振频率、以及较快的响应时间。此外，可以获得加速度偏转感应误差的共模对消，并降低温度感应误差。此外，自由支撑的、悬臂的可移动部分具有很少或没有滞后，由于没有底部或旋转接触区域，从而避免了困扰其它设备的摩擦和滑动。
其它几何图形可以用于所述的腔体和凹口。例如，可以在横截面中弯曲凹口，即，半球形。此外，可使用选择性的电极几何图形或图样。例如，电极几何图形和控制方案可以用于在不稳定静电的吸附(snap down)位置到达之前，增加偏转量。
吸附是一个条件，由此条件，光纤末端不可控制地偏转，直到实质上移动到与牵拉电极直接接触。该条件由以下所致。有涂层的光纤与相邻电极之间的静电力近似地随二者之间间距的倒数平方而增加。然而，光纤中的回复弹簧力线性地随偏转而增加。随着驱动电压的增加、以及光纤与相邻电极之间间距的减小，到达了指数级增加的静电力压倒光纤中线性增加的弹簧力的不稳定点，然后，光纤突然吸附到牵拉电极上。
可以通过在具有接收不同驱动电压的多个电极的凹口内重新放置电极来调整吸附点。在2002年9月30日提交的名为“VARIABLE OPTICALATTENUATOR”的待审美国申请10/261,111中，描述了适当的交织或交叉指型的电极模式，将其整体并入以作为参考。
本领域普通技术人员将清楚许多其它可选方案。例如，绝缘油填充材料也可用于设备200、300、400和500的腔体中来降低驱动电压、减小振动、以及消除末端面反射。可以设置悬臂部分的长度，即从底部部分延伸出来的悬臂部分，来防止这样的谐振。
使用或不使用填充材料，会期望在每一个可移动部分的端部上设置角度。例如，8°角可用于减小返回光纤中的末端面反射。此外，涂在每一个端部的抗反射涂层还可以用于减少传输损失。
图11示出了由各个受控可变光衰减器602、604和606形成的可变衰减阵列器件600。阵列器件600用于在三条不同的光通信路径中设置相似或相异的衰减等级。单个控制器能够分别操作器件602、604和606中的每一个。阵列器件600可以包括附加或较少的光衰减器。衰减器602、604或606中的每一个可以表示器件200、300、400、500、或其它这里所描述器件中的任何一个。
图12示出了用于操作光衰减器的示例处理系统700的结构框图。控制块702接收用于设置所需衰减等级的输入信号或命令。控制块702可以包括存储器和可读及可执行软件程序。控制块702可以存储或访问表示驱动电压相对于衰减等级的数据的查找表。将信号块702提供给EVA(电可变制动器)和VOA(可变光衰减器)块704。控制块702控制EVA和VOA块704，EVA和VOA块704可以包括组件200、300、400和/或50。块704还可以包括多个制动器。块704通过输入波导705a来接收光信号，并具有输出波导705b，输出波导705b可以与可选光检测器块706连接，可选光检测器块706测量光输出功率，并将信号提供给测量块708。
例如，使用具有光衰减器200的系统700，由施加于电极218上的DC信号来偏转可移动部分205。如果由例如电容之类的电参数来控制衰减，则控制模块702将通过EVA和VOA块704，在电极218和电极220的两端提供AC信号，以便检测电参数的可检测值。即，AC信号用于检测电极218、220之间的实际电容。可以以类似的方式来检测电容、电流、电感、频率、以及其它电参数。因此，单个电极对可用于偏转波导的可移动部分，并且可用于确定或感测与该可移动部分的位置相关的电参数的检测值，用于反馈控制。可选地，分离的电极可以用于移动和检测。
在一种配置中，将来自块704的可检测值提供给测量块708，可以得到实际参数值(如，计算以法拉为单位的电容)或者块708可以基于可检测值来计算距离或衰减。测量块708可以是包括图12中的其它块的控制器或处理器的一部分。块708将电参数的检测值提供给控制块702，控制块702确定检测值是否等于所需电参数值。控制块702还可以确定是否已实现所需的不对齐或位置值。如果两个值不匹配，则控制块702将引导块704相应地移动一个或两个可移动部分，直至两个值相同。如果两个值匹配，并且还未获得所需衰减，即，确定使用块706示出的分离光感测器，并将输入提供至控制块702，则控制块702能够在系统中调整端部位置，直至获得所需衰减。在这样的情况下，由于存储的衰减对于电参数数据不再准确，所以控制块702还可以更新查找表数据。
因此，图12示出了在光波导的可移动悬臂部分上执行闭环位置稳定性的系统。本领域普通技术人员将已知控制系统700的许多可选方案。作为示例，测量块708可以测量温度，并结合控制块702或单独地来提供温度补偿系数，用于确定给定所需光衰减所需的控制参数。例如，示出了传感器710与VOA耦合。传感器710可以是任何适当的传感器，用于感测可以以任何方式影响VOA衰减的任何条件。因此，适当的传感器710可以使用适当的感测换能器，用于感测温度、加速度、振动、和/或压力。在包括温度传感器的传感器710的实施例中，优选地，传感器710与VOA热耦合。传感器710可以是电阻温度器件(RTD)、热电偶、热敏电阻器、温度感应电容器、或者位于与VOA相邻或甚至与VOA集成制造的其它任何适当类型的温度传感器。
作为传感器与VOA集成制造的实施例，可以使用一些制造选择。例如，薄膜电阻器可以沉积在VOA上。可选地，温度感应电阻器能够散布在VOA基板内。在另一实施例中，可以在VOA基板上制造温度感应电容器。在这些情况下，由测量块708和/或控制块702来监控传感器的电特征(如温度感应电容器的电容)，使得能够改进任何温度感应对衰减的影响。这能够通过以下实现：基于在标准温度条件下由温度传感器测量的温差的值和符号，来使控制块702增加或减小提供到EVA704的控制信号。温度修正的精度可以依据每一个应用的需求来变化。
根据本发明的实施例，还能够补偿波长相关损耗(WDL)。图12示出了进入WDL块714的输入波长712，输入波长712提供了对控制块702的输入波长的指示。本发明的实施例能够利用单独的WDL补偿；与温度补偿一起的WDL补偿；单独的温度补偿；以及WDL补偿、温度补偿的任何组合、和/或使用位于靠近的VOA和/或VOA内的一个或多个传感器的其它类型的补偿。可以将由块184提供的波长信号与参考波长进行比较，以及也将比较用于调整可移动悬臂部分的位置。
可以在具有控制电路和存储器的光衰减器芯片上完整地获得图12的处理，或者可以从外部组件中进行该处理。本领域技术人员将理解，示出的该处理还可以包括附加处理模块和/或像键盘、触摸屏、或其它手动输入、或用户界面设备之类的输入设备，以及像计算机监视器之类的输出设备。
图13示出了光衰减器的可选处理系统800。如所示，控制块802具有存储器或访问和可读及可执行软件程序，当块802将该驱动信号提供至EVA块804时，用于确定偏转波导的可移动部分的所需驱动信号。块804在VOA块806内偏转波导或多个波导。输入波导807a和输出波导807b示出与VOA 806耦合。
图13还包括电源备份块808，确保将固定的驱动信号电压施加至块804，以便如果出于某种原因去除了控制块802的电源或块804的电源，则电源备份块808将向块804供电，保持到制动器电极的驱动信号，以保持端部和可移动部分处于其故障前的位置。图13的处理是一种位置保持(hold-in-place)控制，即使在故障时也能够将光衰减保持在给定值处。可选地，系统块800可以将可移动波导的衰减位置复位为稳定状态位置，例如，“全开”、“全关”、或“部分衰减”位置。
可以以已知方式获得电源备份块808。例如，可以是电池备份或任何电源，在诸如超级电容器之类的受控慢泄漏条件下进行供电。然而，不同的响应时间可以用于电源备份块808，在优选示例中，电源备份块808通过电连接810，连续地与EVA块804耦合，使得在故障时不会改变端部位置。
图14是根据本发明实施例的特征化VOA的方法的图解流程图。能够执行方法900，以便相对于温度之类的任何变量来特征化VOA。此外，能够重复方法900，相对于附加变量来对VOA进行特征化。该重复是嵌套的，除非特征化的参数彼此完全独立。例如，第一次能够执行方法900来进行温度的特征化，以及接下来执行方法900来进行波长依据损失(WDL)的特征化。该方法开始于确定一个或多个外部变量的块902。确定变量能够包括：测量外部变量、将这样的变量保持在固定水平上、或者将这样的变量设置为所需设置。例如，当相对于温度对VOA进行特征化时，确定外部变量(不是特征化对象的任意变量)的一个示例是：利用将信号波长强度保持在某一固定设置上。在块904处，在初始设置处设置或测量特征化变量。在块906处，测量VOA衰减等级。在块908处，改变并测量作为特征化对象的变量。步骤908的示例可以在温度特征化期间简单地增加VOA温度。在步骤910处，该方法检查变量是否已变化至足以实现该特征。如果还未实现该特征，则将控制返回到测量并记录衰减的块906。该过程继续，直至特征化已经横跨了具有适当间隔的变量的适当范围。
在块910处，所记录的对或衰减等级/所测量的变量用于生成将VOA衰减与所测量的变量相关的特征。优选地，该特征用于已实现特征化的变量的范围。然而，本发明的实施例包括将该特征外插到所经历的特征化期间之外的变量范围。该特征包括查找表的生成、和/或数学函数系数的计算，该数学函数能够根据特征变量来接近衰减等级变化。一旦实现该特征，则能够有效地补偿特征变量中的改变。在多次执行方法900以描述多个变量特征的实施例中，预计查找表能够具有许多适当的维数来放置所有特征。例如，对温度和WDL进行特征描述的VOA可以具有二维查找表，使得输入波长和温度能够用于获得VOA衰减补偿等级。
尽管图14描述的焦点在于对诸如温度之类的所给变量的VOA进行特性描述，但是为了适合任何所需功能，该方法还能够用于测量VOA的响应以改变控制输入。例如，控制/衰减能够对任何弯曲进行特征描述。衰减能够是控制输入的线性函数、控制输入的对数函数、控制输入的指数函数、或者任何其它所需方案。优选地，衰减等级以分贝为特征。如这里定义的，以分贝为单位的衰减(dB)＝10log10(Pout/Pin)、以及％为单位的衰减＝(Pout/Pin)*100％。
输入/输出特征的一个示例如下。也许，未特征化的VOA为其75％的控制输入跨距(span)提供了50％的输出跨距。由来自控制输入的输出的特征产生的传递函数能够修正从输入到输出的非线性。当提供了50％的控制输入时，传递函数能够将VOA驱动至50％的输出状态。同样，能够使用适当的查找表、或者数学装配(fit)来完成该修正。
能够在设备等级和/或模型等级上执行该特征。例如，每一个设备能够先于安装和/或在制造期间进行特征化。因此，特定设备信息能够用于补偿。此外，能够在制造期间获得基于模型的信息，以提供至少一些特征用于该模型类型的所有设备。
能够由位于VOA中、或靠近VOA的任何适当的处理设备，或者在任何适当的外部设备中，执行流特征信息的补偿计算。此外，处理设备能够具有预期的诸如波长、温度之类的变量值，使得处理设备能够在不必接收任何传感器输入的情况下来提供补偿。
尽管已对根据本发明的示教构造的特定装置进行了描述，但是本专利的覆盖范围并不局限于此。相反地，本专利覆盖了或者逐条、或者在其等同物的原则下的完全落入所附权利要求范围内的本发明示教的所有实施例。例如，尽管已经对关于为影响衰减的变量来补偿电可变光衰减器的本发明的实施例进行了描述，但是本发明可以应用于会受到任何变量影响的任何基于MEMS的光设备。此外，本发明对于诸如基于MEMS的光交换机和基于MEMS的光多路复用器之类的设备来说也是有用的。

Claims (39)

1、一种电可变光衰减器，包括：
一对波导，每一个波导具有端部，其中，在来自电驱动制动器的驱动下，至少一个端部相对于另一端部是可移动的；以及
传感器，相对于所述波导对放置，以感测影响衰减的变量，并且提供关于所述变量的传感器输出。
2、如权利要求1所述的衰减器，其中，所述传感器是温度传感器。
3、如权利要求2所述的衰减器，其中，所述温度传感器靠近所述波导中的至少一个放置。
4、如权利要求2所述的衰减器，其中，与所述衰减器集成地形成所述温度传感器。
5、如权利要求4所述的衰减器，其中，所述温度传感器是可变电容器。
6、如权利要求4所述的衰减器，其中，所述温度传感器是电阻温度器件。
7、如权利要求2所述的衰减器，还包括感测第二变量的第二传感器。
8、如权利要求7所述的衰减器，其中，所述第二传感器是输入波长传感器。
9、如权利要求1所述的衰减器，其中，所述传感器是波长传感器。
10、如权利要求1所述的衰减器，其中，所述传感器是加速度传感器。
11、如权利要求1所述的衰减器，其中，所述传感器是振动传感器。
12、一种电可变光衰减器系统，包括：
一对波导，每一个波导具有端部，其中，在来自电驱动制动器的驱动下，至少一个端部相对于另一端部是可移动的；以及
传感器，相对于所述波导对放置，来感测影响衰减的变量，以及提供关于所述变量的传感器输出。
控制器，适于基于所感测的变量来补偿衰减等级。
13、如权利要求12所述的系统，其中，所述传感器是温度传感器。
14、如权利要求13所述的系统，其中，所述温度传感器靠近所述波导中的至少一个放置。
15、如权利要求13所述的系统，其中，与所述衰减器集成地形成所述温度传感器。
16、如权利要求15所述的系统，其中，所述温度传感器是可变电容器。
17、如权利要求15所述的系统，其中，所述温度传感器是电阻温度器件。
18、如权利要求13所述的系统，还包括感测第二变量的第二传感器。
19、如权利要求18所述的系统，其中，所述第二传感器是输入波长传感器。
20、如权利要求12所述的系统，其中，所述控制器包括存储器，所述存储器包含将所感测的变量与衰减相关的查找表。
21、如权利要求20所述的系统，其中，所述查找表是多维的。
22、如权利要求12所述的系统，其中，所述控制器包括存储器，所述存储器包含将所感测的变量与衰减相关的函数的系数。
23、如权利要求12所述的系统，其中，所述传感器是波长传感器。
24、如权利要求12所述的系统，其中，所述传感器是加速度传感器。
25、如权利要求12所述的系统，其中，所述传感器是振动传感器。
26、一种描述电可变光衰减器系统的特征的方法，所述方法包括：
a)确定要特征化的变量的初始值；
b)测量所述系统的光衰减；
c)改变和测量要特征化的变量；
d)重复步骤b)和c)来生成一组衰减/变量对；以及
e)利用所述组衰减/变量对来特征化所述电可变光衰减系统。
27、如权利要求26所述的方法，其中，特征化包括存储关于所述组衰减/变量的查找表。
28、如权利要求26所述的方法，其中，针对要特征化的第二变量重复所述方法。
29、如权利要求28所述的方法，其中，特征化包括存储关于所述组衰减/变量的多维查找表。
30、如权利要求26所述的方法，其中，所述变量是温度。
31、如权利要求26所述的方法，其中，所述变量是输入到系统的光的波长。
32、如权利要求26所述的方法，还包括确定外部变量。
33、一种特征化电可变光衰减器系统的方法，所述方法包括：
a)测量所述系统的光衰减；
b)改变到光衰减系统的控制输入；
c)重复步骤a)和b)，以生成一组衰减/控制输入对；以及
d)利用所述组衰减/变量对来特征化所述电可变光衰减系统，以便将控制信号提供给电可变制动器，其中，信号符合所需关系。
34、如权利要求33所述的方法，其中，所述衰减是控制输入的线性函数。
35、如权利要求33所述的方法，其中，所述衰减是控制输入的对数函数。
36、如权利要求33所述的方法，其中，所述衰减是控制输入的指数函数。
37、一种电可变光衰减器系统，包括：
一对波导，每一个波导具有端部，其中，在来自电驱动制动器的驱动下，至少一个端部相对于另一端部是可移动的；以及
控制器，适于接收预期参数值，以及基于所述预期参数来补偿衰减等级。
38、如权利要求37所述的系统，其中，所述预期参数是系统的操作温度。
39、如权利要求37所述的系统，其中，所述预期参数是穿过所述波导的光的波长。
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