CN2890970Y - 基于光纤弯曲损耗的可调光衰减器 - Google Patents

基于光纤弯曲损耗的可调光衰减器 Download PDF

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张昊
窦清影
开桂云
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Abstract

本实用新型涉及一种光衰减器，特别是涉及利用光纤弯曲损耗的可调光衰减器，通过调节光纤的弯曲程度，能够方便控制光强，并可作为压力传感器应用于多种场合，属于光衰减技术领域。这种光衰减器，它包括平板、钢柱、螺丝、弹簧；其特征是：选定上平板、下平板，将钢柱等间距地固定在上下板上，上平板9根，下平板10根，上下板上的对应钢柱交错排列，板间用螺丝固定，上下板4个角间用弹簧支撑，光纤笔直地从上下两排钢柱之间穿过。本实用新型的有益效果：本实用新型通过一种简单的结构实现了0～50dB范围内的光衰减(除插入损耗之外)，且可对全波段信号进行衰减。

Description

基于光纤弯曲损耗的可调光衰减器
技术领域
本实用新型涉及一种光衰减器，特别是涉及利用光纤弯曲损耗的可调光衰减器，通过调节光纤的弯曲程度，能够方便控制光强，并可作为压力传感器应用于多种场合，属于光衰减技术领域。
背景技术
光衰减器是一种非常重要的纤维光学无源器件，它可按用户的要求将光信号能量进行预期地衰减，常用于吸收或反射光功率、评估系统的损耗及其它各种测试。其中可调节光衰减器(VOA)在光通信中具有广泛的应用，其主要功能是用来衰减或控制信号光的功率。光网络的最基本特征是具有灵活性，特别是随着密集波分复用(DWDM)传输系统的发展和掺铒光纤放大器(EDFA)在光通信中的应用，必须对多个光信号传输通道进行增益平坦或信道功率均衡，在光接收器端要进行动态饱和的控制，光网络中还需要对其他信号进行控制，这些都使得VOA成为其中不可或缺的关键器件。此外，VOA产品还具有与其它光通信组件结合形成高阶模块的优点。
本实用新型是一种新型的连续可变光衰减器，检索结果表明，目前尚没有采用光纤弯曲可调方式进行光信号衰减的专利报导。
发明内容
本实用新型的目的旨在设计出一种新型的可调光衰减器，该产品适用于光纤通信系统的调试、校正和测量。
其技术方案是：基于光纤弯曲损耗的光衰减器，它包括平板、钢柱、螺丝、弹簧；其特点是：选定上平板、下平板，将钢柱等间距地固定在上下板上，上平板9根，下平板10根，上下板上的对应钢柱交错排列，板间用螺丝固定，上下板4个角间用弹簧支撑，光纤笔直地从上下两排钢柱之间穿过。
光纤从上下两排钢柱中间穿过，在钢柱的作用下产生周期性的弯曲。通过旋转螺钉调整两板之间的距离，改变光纤的弯曲程度，从而导致输出光功率的变化。
衰减原理是：当光纤受到弯曲扰动的时候，将会产生微弯损耗，主要表现为两种形式：纯弯损耗和传输损耗。纯弯损耗是由于光纤弯曲导致纤芯中的部分模场失速而耦合至包层引起的；传输损耗可以等效地看成是由于光纤弯曲改变了纤芯的折射率分布，使部分导模变成辐射模引起的。当光纤受到曲率半径和弯曲长度不等的一系列扰动的时候，总损耗往往是纯弯损耗和传输损耗之和；然而对于较大的弯曲半径，传输损耗大于纯弯损耗；对于较小的弯曲半径，纯弯损耗则成为主要因素而可以忽略传输损耗。本衰减器就是基于纯弯损耗原理而设计的。
根据Marcuse的关于光纤弯曲损耗的理论，光纤弯曲后，其输出光与输入光功率的关系如下：
Pout＝Pm exp(-γs)
其中，Pout和Pin分别为输出和输入光功率，γ是弯曲损耗系数，s为弯曲弧长。本实用新型就是通过调节上下板上钢柱之间距离，从而改变弯曲弧长来达到控制衰减量的目的。本实用新型适用于光纤通信系统的调试、校正和测量，而且其结构简单，使用方便，可靠性好。其主要特点为：1.工作波长分布在全波段；2.插入损耗很小，约小于0.01dB
本实用新型的有益效果：本实用新型通过一种简单的结构实现了0～50dB范围内的光衰减(除插入损耗之外)，且可对全波段信号进行衰减。
附图说明
图1是本实用新型的结构图
图2是本实用新型的实验装置图
图3是1.57dBm的1550nm波长光通过衰减器时，衰减量随上下两板间压缩程度(反映为上下两平板相邻钢柱的圆心高度差y2)的变化曲线
其中：1.上平板，2.钢柱，3.螺丝，4.光纤，5.弹簧，6.下平板
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明：
基于光纤弯曲损耗的光衰减器，它包括平板、钢柱、螺丝、弹簧；其特点是：选定上平板1、下平板6，将钢柱2等间距地固定在上下板上，上平板9根，下平板10根，上下板上的对应钢柱交错排列，板间用螺丝3固定，上下板4个角间用弹簧5支撑，光纤4笔直地从上下两排钢柱之间穿过。
上下板均是长方形的。
上下两板之间的距离可以改变光纤的弯曲程度，即可实现对不同波长光信号的衰减。
光纤改变弯曲的方法，除了调整螺丝，亦可采用微型机电系统精确控制调节距离。
支撑两板之间的弹簧也可用其它支撑物替代。
实施例
在图2中，BBS为宽带光源，FP filter法布里-珀罗滤波器，fiber为光纤，OSA为光谱仪。由宽带光源BBS发出的光经过FP滤波器选出一定波长的光，在光纤中传输，fiber穿过衰减器，通过改变衰减器压缩程度调节衰减量，最后在光谱仪中观测输出光功率的变化。具体实施中，使用长250.8mm，宽41mm，高8.4mm的有机玻璃平板，钢柱直径为4.148mm，长度与平板宽度一致。将19根钢柱依次固定在上下底板上，上底板9根，下底板10根，上下钢柱交错排列。每个底板上的钢柱之间的间距保持为19.8588mm。在1545nm～1605nm范围内每隔5nm选择一个典型波长，共13个波长。测试当上下两平板上相邻钢柱的圆心高度差分别为4.022mm，3.822mm，3.122mm，2.782mm，2.622mm和2.452mm时输出光功率与输入光功率的值。由实验可得，衰减器可以对1330/1550nm波段的光波进行衰减，衰减范围均可达到约0～50dB，插入损耗小于0.01dB。
在实际应用中，改进实验装置，使钢柱直径和间距保持尽量一致，同时利用微型机电系统调节两板之间距离，可以提高衰减器的稳定性、精确度及可回复性。

Claims (3)

1、一种基于光纤弯曲损耗的可调光衰减器，它包括平板、钢柱、螺丝、弹簧；其特征是：选定上平板(1)、下平板(6)，将钢柱(2)等间距地固定在上下板上，上平板9根，下平板10根，上下板上的对应钢柱交错排列，板间用螺丝(3)固定，上下板4个角间用弹簧(5)支撑，光纤(4)笔直地从上下两排钢柱之间穿过。
2.根据权利要求1所述的基于光纤弯曲损耗的可调光衰减器，其特征是：上下板均是长方形的。
3.根据权利要求1所述的基于光纤弯曲损耗的可调光衰减器，其特征在于：调整螺丝(5)可以改变光纤弯曲的程度。
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