CN215375853U - 一种低损耗的挡光式mems光衰减器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光衰减器技术领域，提供了一种低损耗的挡光式MEMS光衰减器。其中发光的单芯光纤和收光的单芯光纤用于光信号的输出与输入；第一准直透镜02用于对光束进行准直，所述第二准直透镜04用于光束的聚焦；MEMS挡光芯片03是微机电系统芯片，包含可控制移动的挡光板，用于实现光信号衰减。本实用新型光学元件少，结构紧凑，成本低，与遮挡光纤出光的VOA相比简化了生产流程。

Description

一种低损耗的挡光式MEMS光衰减器

【技术领域】

本实用新型涉及光衰减器技术领域，特别是涉及一种低损耗的挡光式MEMS 光衰减器。

【背景技术】

目前，MEMS挡光式VOA大多采用的是通过遮挡光纤出光的方式来实现衰减, 由于光束发散角大这种方式无法实现低的损耗,特别是宽波段使用时,WDL指标劣化严重。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题是提供一种低损耗的挡光式MEMS光衰减器。

本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种低损耗的挡光式MEMS光衰减器，包括按照光路依次布局的发光的单芯光纤01、第一准直透镜02、MEMS挡光芯片03、第二准直透镜04和收光的单芯光纤05；

所述发光的单芯光纤01和收光的单芯光纤05用于光信号的输出与输入；

所述第一准直透镜02用于对光束进行准直，所述第二准直透镜04用于光束的聚焦；

所述MEMS挡光芯片03是微机电系统芯片，包含可控制移动的挡光板，用于实现光信号衰减。

优选的，所述发光的单芯光纤01和收光的单芯光纤05通过热处理将模场直径扩展至预设值的光纤。

优选的，对于1310nm波长，所述模场直径为：10±0.5μm，1550nm波长，所述模场直径为：12±1.0μm。

优选的，所述第一准直透镜02是单透镜或组合透镜；所述第二准直透镜04 是单透镜或组合透镜。

优选的，包括：

单芯光纤01位于第一准直透镜02的后焦平面上，MEMS挡光芯片03位于第一准直透镜02和第二准直透镜04连线的中点，单芯光纤05位于第二准直透镜 04的前焦平面上。

优选的，所述MEMS挡光芯片03的挡光板沿Y轴进行钟摆式移动从而实现衰减变化功能。

优选的，MEMS挡光芯片03包含有基座030，第一电极031和第二电极035，第一悬臂032和第二悬臂037，挡光板033，上加热杆034；

其中，通过给第一电极031和第二电极035供电，从而实现所述上加热杆 034的工作，通过上加热杆034热胀冷缩的形变方式，带动所述第一悬臂032上下运动；其中，所述第一悬臂032的一端设置在所述上加热杆034上，另一端连接挡光板033；

所述第二悬臂037的一端连接挡光板033，另一端固定在所述基座030上，与所述第一悬臂032的上下运动配合，共同完成Y轴上的挡光板033钟摆式移动。

优选的，还包括下加热杆036，则所述第二悬臂037另一端固定在所述基座 030上具体实现为所述第二悬臂037另一端固定在所述下加热杆036上；

所述下加热杆036在所述第一电极031和第二电极035供电工作下，带动所述第二悬臂037上下运动；与所述第一悬臂032上下运动共同完成Y轴上的挡光板033钟摆式移动。

优选的，所述挡光板033钟摆式移动，实现对第一准直透镜02和第二准直透镜04中传输光光斑的指定范围区域的遮挡。

优选的，所述低损耗的挡光式MEMS光衰减器的最小插入损耗小于等于0.3dB。

本实用新型相当于对准直器的准直区域光路进行遮挡，实现低的IL,WDL,PDL等，此外，通过对光纤的热处理扩大模场直径，可将准直后的光斑缩小，从而实现高的衰减量。本实用新型光学元件少，结构紧凑，成本低，与遮挡光纤出光的VOA相比简化了生产流程。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种低损耗的挡光式MEMS光衰减器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种MEMS芯片的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种MEMS芯片的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种初始光路位置示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种衰减量控制示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种衰减量控制示意图；

图7是本实用新型装置从Dark状态到Bright最小插损状态的电压-衰减曲线。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本实用新型实施例1提供了本实用新型提供了一种低损耗的挡光式MEMS光衰减器，如图1所示，包括按照光路依次布局的发光的单芯光纤01、第一准直透镜02、MEMS挡光芯片03、第二准直透镜04和收光的单芯光纤05；

所述发光的单芯光纤01和收光的单芯光纤05用于光信号的输出与输入；

所述第一准直透镜02用于对光束进行准直，所述第二准直透镜04用于光束的聚焦；

所述MEMS挡光芯片03是微机电系统芯片，包含可控制移动的挡光板，用于实现光信号衰减。

本实用新型实施例相当于对准直器的准直区域光路进行遮挡，实现低的 IL,WDL,PDL等，此外，通过对光纤的热处理扩大模场直径，可将准直后的光斑缩小，从而实现高的衰减量。本实用新型光学元件少，结构紧凑，成本低，与遮挡光纤出光的VOA相比简化了生产流程。

在本实用新型实施例中，所述发光的单芯光纤01和收光的单芯光纤05通过热处理将模场直径扩展至预设值的光纤。例如：对于1310nm波长，所述模场直径为：10±0.5μm，1550nm波长，所述模场直径为：12±1.0μm。

在本实用新型实施例中，可选的，所述第一准直透镜02是单透镜或组合透镜；所述第二准直透镜04是单透镜或组合透镜。其中，可以是第一准直透镜02 是单透镜或组合透镜；所述第二准直透镜04是单透镜或组合透镜

结合本实用新型实施例，在第一准直透镜02和第二准直透镜04为对称式结构情况下，还给予了更为实例化的组合方式，具体的：单芯光纤01位于第一准直透镜02的后焦平面上，MEMS挡光芯片03位于第一准直透镜02和第二准直透镜04连线的中点，单芯光纤05位于第二准直透镜04的前焦平面上。

在本实用新型实施例中，所述MEMS挡光芯片03的挡光板沿Y轴进行钟摆式移动从而实现衰减变化功能。为此，本实用新型实施例还提供了一种MEMS芯片的结构实现方式，如图2所示，优选的，MEMS挡光芯片03包含有基座030，第一电极031和第二电极035，第一悬臂032和第二悬臂037，挡光板033，上加热杆034；

其中，通过给第一电极031和第二电极035供电，从而实现所述上加热杆 034的工作，通过上加热杆034热胀冷缩的形变方式，带动所述第一悬臂032上下运动；其中，所述第一悬臂032的一端设置在所述上加热杆034上，另一端连接挡光板033；

所述第二悬臂037的一端连接挡光板033，另一端固定在所述基座030上，与所述第一悬臂032的上下运动配合，共同完成Y轴上的挡光板033钟摆式移动。其原理就是，当挡光板033分别收到形成有一定夹角(例如10°)的第一悬臂032和第二悬臂037牵扯时，其中任意一一悬臂的长度/拉力发生变化时，所述挡光板033就会如图2所示的，在其Y轴方向上完成钟摆式移动。

本实用新型提出的一种低损耗的挡光式MEMS光衰减器，MEMS芯片需是一维挡光片，挡光片可绕支点进行钟摆式移动。通过控制挡光片位移遮挡光路来实现衰减量的变化。

除了上述如图2所示的实现方式，为了达到更快速的调整过程，结合本实用新型实施例，还存在一种优选的扩展方案，如图3所示，还包括下加热杆036，则所述第二悬臂037另一端固定在所述基座030上具体实现为所述第二悬臂037 另一端固定在所述下加热杆036上；

所述下加热杆036在所述第一电极031和第二电极035供电工作下，带动所述第二悬臂037上下运动；与所述第一悬臂032上下运动共同完成Y轴上的挡光板033钟摆式移动。以图3为例，在上加热杆034和下加热杆036受到相同的加热情况下时，以上加热杆向下形变，下加热杆向上形变为例，此时第一悬臂032会下移，第二悬臂037会通过图3所示的连接结构上移，从而带动挡光板033向Y轴正方向摆动。

在本实用新型实施例中所述挡光板033钟摆式移动，实现对第一准直透镜 02和第二准直透镜04中传输光光斑的指定范围区域的遮挡。

如图4所示，当芯片不加电时,光从单芯光纤01输入，经第一准直透镜02 后到达MEMS挡光芯片03上。此时MEMS挡光芯片03的挡光板将光束完全遮挡，将从单芯光纤05输出的光强降至最低，从而实现最大的衰减值。

如图5所示，当芯片加电到一定电压时,MEMS挡光芯片03的挡光板沿支点顺Y轴移动一定距离后，其遮挡光路区域变少，未被遮挡的光经过第二准直透镜04后从单芯光纤05输出，实现衰减变化的功能。

如图6所示，当芯片加到一定电压时,MEMS挡光芯片03的挡光板沿支点顺 Y轴转动某个角度后，其完全未对光路进行遮挡，光可通过芯片的孔阑完全通过，经过第二准直透镜04后从单芯光纤05输出，实现0衰减的功能。

本实用新型装置从Dark状态到Bright最小插损状态的电压-衰减曲线如图 7所示。其最小插入损耗可低至0.3dB以下。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低损耗的挡光式MEMS光衰减器，其特征在于，包括按照光路依次布局的发光的单芯光纤(01)、第一准直透镜(02)、MEMS挡光芯片(03)、第二准直透镜(04)和收光的单芯光纤(05)；

所述发光的单芯光纤(01)和收光的单芯光纤(05)用于光信号的输出与输入；

所述第一准直透镜(02)用于对光束进行准直，所述第二准直透镜(04)用于光束的聚焦；

所述MEMS挡光芯片(03)是微机电系统芯片，包含可控制移动的挡光板，用于实现光信号衰减。

2.根据权利要求1所述的低损耗的挡光式MEMS光衰减器，其特征在于，所述发光的单芯光纤(01)和收光的单芯光纤(05)通过热处理将模场直径扩展至预设值的光纤。

3.根据权利要求2所述的低损耗的挡光式MEMS光衰减器，其特征在于，对于1310nm波长，所述模场直径为：10±0.5μm，1550nm波长，所述模场直径为：12±1.0μm。

4.根据权利要求1所述的低损耗的挡光式MEMS光衰减器，其特征在于，所述第一准直透镜(02)是单透镜或组合透镜；所述第二准直透镜(04)是单透镜或组合透镜。

5.根据权利要求1所述的低损耗的挡光式MEMS光衰减器，其特征在于，包括：

单芯光纤(01)位于第一准直透镜(02)的后焦平面上，MEMS挡光芯片(03)位于第一准直透镜(02)和第二准直透镜(04)连线的中点，单芯光纤(05) 位于第二准直透镜(04)的前焦平面上。

6.根据权利要求1-5任一所述的低损耗的挡光式MEMS光衰减器，其特征在于，所述MEMS挡光芯片(03)的挡光板沿Y轴进行钟摆式移动从而实现衰减变化功能。

7.根据权利要求6所述的低损耗的挡光式MEMS光衰减器，其特征在于，MEMS挡光芯片(03)包含有基座(030)，第一电极(031)和第二电极(035)，第一悬臂(032)和第二悬臂(037)，挡光板(033)，上加热杆(034)；

其中，通过给第一电极(031)和第二电极(035)供电，从而实现所述上加热杆(034)的工作，通过上加热杆(034)热胀冷缩的形变方式，带动所述第一悬臂(032)上下运动；其中，所述第一悬臂(032)的一端设置在所述上加热杆(034)上，另一端连接挡光板(033)；

所述第二悬臂(037)的一端连接挡光板(033)，另一端固定在所述基座(030)上，与所述第一悬臂(032)的上下运动配合，共同完成Y轴上的挡光板(033)钟摆式移动。

8.根据权利要求7所述的低损耗的挡光式MEMS光衰减器，其特征在于，还包括下加热杆(036)，则所述第二悬臂(037)另一端固定在所述基座(030)上具体实现为所述第二悬臂(037)另一端固定在所述下加热杆(036)上；

所述下加热杆(036)在所述第一电极(031)和第二电极(035)供电工作下，带动所述第二悬臂(037)上下运动；与所述第一悬臂(032)上下运动共同完成Y轴上的挡光板(033)钟摆式移动。

9.根据权利要求6所述的低损耗的挡光式MEMS光衰减器，其特征在于，所述挡光板(033)钟摆式移动，实现对第一准直透镜(02)和第二准直透镜(04)中传输光光斑的指定范围区域的遮挡。

10.根据权利要求1所述的低损耗的挡光式MEMS光衰减器，其特征在于，所述低损耗的挡光式MEMS光衰减器的最小插入损耗小于等于0.3dB。

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