CN214750936U - 可调光学衰减器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可调光学衰减器，涉及光纤通信技术领域；其中，可调光学衰减器包括：包括：套管，内部设置有封闭腔室；准直透镜，固定设置在所述封闭腔室内，且所述准直透镜的焦面嵌装在所述套管的首端端面中；光电探测芯片，设置在所述封闭腔室中，且与所述准直透镜对齐；挡光式MEMSVOA芯片，设置在所述准直透镜与所述光电探测芯片之间，且三者相互对齐；分光结构，设置在所述光电探测芯片与所述挡光式MEMSVOA芯片之间；双向光纤头，设置在所述套管的首端的外侧，且与所述准直透镜对齐。根据本申请的可调光学衰减器，通过一体封装结构，简化了产品结构，提升整体器件的稳定性。

Description

可调光学衰减器

技术领域

本申请涉及光纤通信技术领域，特别涉及一种可调光学衰减器。

背景技术

随着光纤通信技术的迅速发展，光波分复用技术(WavelengthDivisionMultiplexing，简称WDM)作为建设大容量光传输网的最佳手段得到越来越广泛的应用。以往传统的信道光功率的探测，是采用可调光学衰减器(VariableOpticalAttenuator，简称VOA)模块和光功率探测器(Photodetector，简称PD)模块两个分立的模块实现的，但是，可变光衰减器模块及光功率探测器模块的分立使得实现这两个功能的模块体积增大，不利于系统的集成，且增加了整体器件的不稳定性。

实用新型内容

本申请的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种可调光学衰减器，通过一体封装结构，简化了产品结构，提升整体器件的稳定性。

根据本申请实施例的可调光学衰减器，包括：

套管，内部设置有封闭腔室；

准直透镜，固定设置在所述封闭腔室内，且所述准直透镜的焦面嵌装在所述套管的首端端面中；

光电探测芯片，设置在所述封闭腔室中，且与所述准直透镜对齐；

挡光式MEMSVOA芯片，设置在所述准直透镜与所述光电探测芯片之间，且三者相互对齐；

分光结构，设置在所述光电探测芯片与所述挡光式MEMSVOA芯片之间；

双向光纤头，设置在所述套管的首端的外侧，且与所述准直透镜对齐。

根据本申请实施例的可调光学衰减器，至少具有如下技术效果：通过将准直透镜、光电探测芯片、挡光式MEMSVOA芯片设置在套管中，形成一体封装结构，使得核心部件成为一个整体，提升了核心部件的可回收性，简化了产品结构，提升整体器件的稳定性；将双向光纤头与准直透镜分开，减少了准直器的制作，简化产品的制作工艺。

根据本申请的一些实施例，所述分光结构为玻璃片，且所述玻璃片朝向所述挡光式MEMSVOA芯片一面设有Tap膜。

根据本申请的一些实施例，所述准直透镜包括第一焦面和第二焦面，所述第一焦面嵌装在所述套管的首端端面，且所述第一焦面为0度角面；所述第二焦面与所述挡光式MEMSVOA芯片相对。

根据本申请的一些实施例，还包括玻璃管，所述玻璃管的一端与所述套管的首端连接，所述双向光纤头固定嵌装在所述玻璃管中。

根据本申请的一些实施例，所述双向光纤头包括双孔毛细管、入射光纤与出射光纤，所述入射光纤和所述出射光纤均设置在所述双孔毛细管中。

根据本申请的一些实施例，所述双孔毛细管朝向所述套管的首端的端面为斜面，所述入射光纤的一端和所述出射光纤的一端均与所述斜面平齐。

根据本申请的一些实施例，所述套管包括管帽和底座，所述管帽的一端设置有固定通道，所述准直透镜嵌装在所述固定通道中，所述管帽的另一端与所述底座连接形成所述封闭腔室。

根据本申请的一些实施例，所述底座设置有电极，所述电极分别与所述挡光式MEMSVOA芯片和所述光电探测芯片电连接。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请进一步地说明；

图1为本申请实施例的可调光学衰减器的剖视图；

图2为图1A部分的局部放大图。

附图标记：套管100、封闭腔室110、管帽120、固定通道121、底座130、电极131、准直透镜200、第一焦面210、第二焦面220、光电探测芯片300、挡光式MEMSVOA芯片400、分光结构500、玻璃片510、Tap膜511、双向光纤头600、双孔毛细管610、入射光纤620、出射光纤630、玻璃管700。

具体实施方式

本部分将详细描述本申请的具体实施例，本申请之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本申请的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本申请保护范围的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面参考附图描述根据本申请实施例的可调光学衰减器。

如图1和图2所示，根据本申请实施例的可调光学衰减器，包括套管100、准直透镜200、光电探测芯片300、挡光式MEMSVOA芯片400、分光结构500和双向光纤头600。套管100，内部设置有封闭腔室110；准直透镜200，固定设置在封闭腔室110内，且准直透镜200的焦面嵌装在套管100的首端端面中；光电探测芯片300，设置在封闭腔室110中，且与准直透镜200对齐；挡光式MEMSVOA芯片400，设置在准直透镜200与光电探测芯片300之间，且三者相互对齐；分光结构500，设置在光电探测芯片300与挡光式MEMSVOA芯片400之间；双向光纤头600，设置在套管100的首端的外侧，且与准直透镜200对齐。

其中，MEMSMirco Electro Mechanical-System即微电机系统，VOAVariableOptical Attenuator即可变光学衰减器，挡光式MEMSVOA芯片400即为挡光式的微电机系统可调光学衰减器芯片。

在一些实施例中，准直透镜200、光电探测芯片300、挡光式MEMSVOA芯片400均封装在套管100内部，套管100的末端依次贴有光电探测芯片300、分光结构500和挡光式MEMSVOA芯片400，准直透镜200嵌装在套管100的首端，且准直透镜200的第一焦面210与套管100的首端端面平齐，准直透镜200、光电探测芯片300、分光结构500和挡光式MEMSVOA芯片400的中心均位于同一轴线上；准直透镜200、光电探测芯片300、分光结构500和挡光式MEMSVOA芯片400全部封装在套管100内，形成一体化的核心部件；双向光纤头600与一体化封装的核心部件连接，双向光纤头600的一端与准直透镜200的第一焦面210对齐且相邻，双向光纤头600包括入射光纤620和出射光纤630。其中，分光结构500可以为镀有Tap膜511的玻璃片510，且Tap膜511朝向挡光式MEMSVOA芯片400，在其他实施例中，分光结构500还可以为直接镀在挡光式MEMSVOA芯片400上的Tap膜511，Tap膜511是光学领域常用的一种分光镀膜。

光路原理如下，光线通过入射光纤620射入准直透镜200，经过准直透镜200准直后射入挡光式MEMSVOA芯片400，通过控制电压使挡光式MEMSVOA芯片400上的挡光片的上下位置发生变化，从而达到对输入光强衰减的效果；光线经过挡光式MEMSVOA芯片400的衰减后，输出至玻璃片510的表面上，通过Tap膜511的作用，光线通过玻璃片510后，大部分光线(约95％～99％)反射回准直透镜200，并于出射光纤630输出，剩余的少部分光线(约5％～1％)透射至光电探测芯片300上。

根据本申请实施例的可调光学衰减器，通过将准直透镜200、光电探测芯片300、挡光式MEMSVOA芯片400设置在套管100中，形成一体封装结构，使得核心部件成为一个整体，提升了核心部件的可回收性，简化了产品结构，提升整体器件的稳定性；将双向光纤头600与准直透镜200分开，减少了准直器的制作，简化产品的制作工艺。

如图2所示，在本申请的一些具体实施例中，分光结构500为玻璃片510，且玻璃片510朝向挡光式MEMSVOA芯片400一面设有Tap膜511。

其中，Tap膜511的透射系数为常数，通过透射光强度就可以计算出反射光强度。在一些实施例中，系统预设一给定值，当反射光强度小于给定值时，光电探测芯片300探测到的透射光强度也较小，输出较小的电信号，通过控制电路驱动挡光式MEMSVOA芯片400，使衰减量减小，反射光相应的增大；反之，当反射光强度大于给定值时，探测到较大的电信号，通过控制电路驱动挡光式MEMSVOA芯片400增大衰减量，反射光也相应的减小，实现光路中信号稳定调谐的目的。其中，反射光强度、透射光强度和电信号之间成正比关系，即其中一个变小，其余两个也变小，其中一个变大，其余两个也变大。因此，系统也可根据透射光强度和光电探测芯片300探测的电流分别预设一相对应的给定值，将透射光强度和探测的电流与相对应的给定值进行比较，再由控制电路进行控制调节衰减量。

在本申请的一些具体实施例中，准直透镜200包括第一焦面210和第二焦面220，第一焦面210嵌装在套管100的首端端面，且第一焦面210为0度角面；第二焦面220与挡光式MEMSVOA芯片400相对。

如图1所示，在一些实施例中，准直透镜200朝向双向光纤头600的一端为第一焦面210，另一端为第二焦面220；第一焦面210为0角度平面，且第一焦面210嵌装在套管100的首端，第一焦面210与套管100的端面形成一个完整平面，且从双向光纤头600中射出的光线从第一焦面210处射入准直透镜200，经过准直从第二焦面220射出进入套管100内部，射在挡光式MEMSVOA芯片400上。

在本申请的一些具体实施例中，还包括玻璃管700，玻璃管700的一端与套管100的首端连接，双向光纤头600固定嵌装在玻璃管700中。

如图1所示，在一些实施例中，玻璃管700设置在套管100的首端，且玻璃管700的中间设置有用于固定双向光纤头600的通孔，玻璃管700整体的中轴线与准直透镜200、光电探测芯片300、分光结构500和挡光式MEMSVOA芯片400的中心均位于同一直线上；双向光纤头600嵌装在玻璃管700的通孔中，并与准直透镜200对齐。通过玻璃管700的设置，在安装双向光纤头600时能对其起到快速定位及更好的固定作用，保证安装后可调光学衰减器整体的稳定性。

在本申请的一些具体实施例中，双向光纤头600包括双孔毛细管610、入射光纤620与出射光纤630，入射光纤620和出射光纤630均设置在双孔毛细管610中。

在本申请的一些具体实施例中，双孔毛细管610朝向套管100的首端的端面为斜面，入射光纤620的一端和出射光纤630的一端均与斜面平齐。

如图1所示，在一些实施例中，双孔毛细管610中设置有两条平行的毛细管路，入射光纤620和出射光纤630分别设置在两条毛细管路中；双孔毛细管610朝向准直透镜200的一端设置有斜面，斜面与准直透镜200的第一焦面210对齐且相邻，出射光纤630和入射光纤620分别设置在两条毛细管路中，且出射光纤630的进光端与入射光纤620的出光端均设置有与双孔毛细管610一致的斜面。通过斜面的设置，能够增加光的通过面积。

在本申请的一些具体实施例中，套管100包括管帽120和底座130，管帽120的一端设置有固定通道121，准直透镜200嵌装在固定通道121中，管帽120的另一端与底座130连接形成封闭腔室110。

如图1所示，在一些实施例中，套管100整体为金属材质，管帽120前四分之一段实心结构且中间设置有用于安装准直透镜200的固定通道121，管帽120后四分之三段内设置有敞口腔室，固定通道121与敞口腔室连通，且固定通道121的中轴线与准直透镜200、光电探测芯片300、分光结构500和挡光式MEMSVOA芯片400的中心均位于同一直线上；准直透镜200通过固定通道121安装在管帽120中时，准直透镜200的第一焦面210与管帽120的一端端面，即套管100的首端端面，嵌合形成一个完整平面，第二焦面220穿过固定通道121设置在敞口腔室中；底座130安装在管帽120的另一端，将敞口腔室封闭形成封闭腔室110，将准直透镜200、光电探测芯片300、分光结构500和挡光式MEMSVOA芯片400封装在套管100内部，形成核心部件。通过固定通道121的设置，按照安装准直透镜200时可以快速定位，简化了产品的装配难度，且能够对准直透镜200起到较好的固定作用。

在本申请的一些具体实施例中，底座130设置有电极131，电极131分别与挡光式MEMSVOA芯片400和光电探测芯片300电连接。

如图1所示，在一些实施例中，底座130为金属底座130，底座130设置有电极131，电极131与挡光式MEMSVOA芯片400和光电探测芯片300的正负极相连；从而使得可调光学衰减器在工作过程中通过电极131与外部控制电路相连，依靠控制电路调节挡光式MEMSVOA芯片400的光衰减量，实现光路中信号稳定调谐的目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可调光学衰减器，其特征在于，包括：

套管，内部设置有封闭腔室；

准直透镜，固定设置在所述封闭腔室内，且所述准直透镜的焦面嵌装在所述套管的首端端面中；

光电探测芯片，设置在所述封闭腔室中，且与所述准直透镜对齐；

挡光式MEMSVOA芯片，设置在所述准直透镜与所述光电探测芯片之间，且三者相互对齐；

分光结构，设置在所述光电探测芯片与所述挡光式MEMSVOA芯片之间；

双向光纤头，设置在所述套管的首端的外侧，且与所述准直透镜对齐。

2.根据权利要求1所述的可调光学衰减器，其特征在于，所述分光结构为玻璃片，且所述玻璃片朝向所述挡光式MEMSVOA芯片一面设有Tap膜。

3.根据权利要求1所述的可调光学衰减器，其特征在于，所述准直透镜包括第一焦面和第二焦面，所述第一焦面嵌装在所述套管的首端端面，且所述第一焦面为0度角面；所述第二焦面与所述挡光式MEMSVOA芯片相对。

4.根据权利要求1至3任一项所述的可调光学衰减器，其特征在于，还包括玻璃管，所述玻璃管的一端与所述套管的首端连接，所述双向光纤头固定嵌装在所述玻璃管中。

5.根据权利要求4所述的可调光学衰减器，其特征在于，所述双向光纤头包括双孔毛细管、入射光纤与出射光纤，所述入射光纤和所述出射光纤均设置在所述双孔毛细管中。

6.根据权利要求5所述的可调光学衰减器，其特征在于，所述双孔毛细管朝向所述套管的首端的端面为斜面，所述入射光纤的一端和所述出射光纤的一端均与所述斜面平齐。

7.根据权利要求1至3任一项所述的可调光学衰减器，其特征在于，所述套管包括管帽和底座，所述管帽的一端设置有固定通道，所述准直透镜嵌装在所述固定通道中，所述管帽的另一端与所述底座连接形成所述封闭腔室。

8.根据权利要求7所述的可调光学衰减器，其特征在于，所述底座设置有电极，所述电极分别与所述挡光式MEMSVOA芯片和所述光电探测芯片电连接。

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