反射式光衰减器及对光波的功率进行衰减的方法
【专利摘要】本发明提供了一种反射式光衰减器，包括：输入光纤、透镜、反射镜和输出光纤，还包括：位于透镜与反射镜之间的光阑，光阑用于部分遮挡光波，使光波中较长波长的光波被遮挡的能量多于较短波长的光波，以达到减小光衰减器WDL的目的。本发明通过在光衰减器的透镜和反射镜之间设置光阑，利用光阑遮挡部分光波，使长波被遮挡的能量多于短波，从而使长波与短波的耦合效率接近或相等，实现对WDL的有效补偿。并且，由于本发明避免采用增加色散的方法，因此也就避免了随之引起的镀膜难度和PDL增加的问题，从而使本发明能够在不增加镀膜难度和恶化PDL指标的前提下，减小光功率衰减过程中的WDL指标。
【专利说明】反射式光衰减器及对光波的功率进行衰减的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤通信【技术领域】，更具体地说，涉及一种反射式光衰减器及对光波的功率进行衰减的方法。
【背景技术】
[0002]在光纤通信系统中，有许多场景需要减少光信号的功率，如:光接收机对光功率的过载非常灵敏，必须将输入功率控制在光接收机的输入范围内，防止其饱和；光放大器前的不同信道输入功率间的平衡，可防止某个或某些信道的输入功率过大和光放大器增益饱和。
[0003]光衰减器可按照用户的要求将光信号进行预期的功率衰减。光衰减器包括机械式光衰减器、磁光衰减器、微机电系统光衰减器、热光衰减器、声光衰减器等多种类型，其中，微机电系统光衰减器又可分为反射式和挡光式两种。
[0004]反射式光衰减器的输入光纤和输出光纤通过反射镜实现稱合，通过反射镜旋转改变角度实现光功率衰减。但是，反射式光衰减器由于光波色散会产生WDL (WavelengthDependent Loss，波长相关损耗)，特别是在光功率衰减较大时，WDL问题更加严重。
[0005]现有技术中，减小反射式光衰减器的WDL的措施主要是:通过增加色散改变不同波长的光的角度，实现对WDL的补偿。但是，上述措施会给镀膜(用于增加色散的玻璃斜面上镀有增透膜)带来难度，并恶化F1DL (Polarize Dependent Loss,偏振相关损耗)指标。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种反射式光衰减器及对光波的功率进行衰减的方法，以在不增加镀膜难度和恶化PDL指标的前提下，减小光功率衰减过程中的TOL指标。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:
[0008]—种反射式光衰减器，包括:输入光纤、透镜、反射镜和输出光纤，所述反射式光衰减器还包括:位于所述透镜与所述反射镜之间的光阑，所述光阑用于部分遮挡光波，使所述光波中较长波长的光波被遮挡的能量多于较短波长的光波，以达到减小所述反射式光衰减器WDL的目的。
[0009]优选的，所述光阑遮挡所述光波的边为一条直边。
[0010]优选的，所述光波所呈的光斑的中心与所述光阑遮挡所述光波的边的垂直距离为4 μ m?8 μ m,包括端点值。
[0011]优选的，所述光波所呈的光斑的中心与所述光阑遮挡所述光波的边的垂直距离为6 μ m0
[0012]优选的，所述光波从所述输入光纤至所述输出光纤的光路上仅经过所述光阑一次。
[0013]优选的，所述光阑位于所述光波被所述反射镜反射前的光路上。
[0014]优选的，所述光阑位于所述光波被所述反射镜反射后的光路上。[0015]优选的，所述输入光纤的中轴线、所述输出光线的中轴线和所述透镜的光轴三者相互平行。
[0016]优选的，所述输入光纤的中轴线与所述透镜的光轴的距离等于所述输出光纤的中轴线与所述透镜的光轴的距离。
[0017]本发明还提供了一种对光波的功率进行衰减的方法，包括:将以上任一项所述反射式光衰减器的光阑调整至预设位置；利用所述反射式光衰减器对光波的功率进行衰减，使位于所述预设位置的光阑部分遮挡所述光波，以减小所述反射式光衰减器的波长相关损耗。
[0018]与现有技术相比，本发明所提供的技术方案至少具有以下优点:
[0019]本发明所提供的反射式光衰减器及对光波的功率进行衰减的方法，通过在光衰减器的透镜和反射镜之间设置光阑，利用光阑遮挡部分光波，使较长波长的光波被遮挡的能量多于较短波长的光波，从而当经过光阑的、衰减后的光波到达输出光纤端面时，较长波长的光波与较短波长的光波的耦合效率会接近或相等，由于WDL为工作波长范围内最大耦合效率和最小耦合效率差值的绝对值，可简化成最长波长的光波的耦合效率和最短波长的光波的耦合效率的差值的绝对值，因此，采用本发明所提供的装置和方法使WDL指标减小，实现了对WDL的有效补偿。并且，由于本发明避免采用增加色散的方法，而是采用光阑遮挡的方法补偿WDL，因此也就避免了由增加色散的方法而引起的镀膜难度和PDL增加的问题,从而本发明能够在不增加镀膜难度和恶化PDL指标的前提下，减小光功率衰减过程中的TOL指标。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
[0021]图1为现有技术中反射式光衰减器的基本结构图；
[0022]图2为现有技术中反射式光衰减器的衰减示意图；
[0023]图3为本发明实施例所提供的反射式光衰减器的基本结构图；
[0024]图4为本发明实施例所提供的反射式光衰减器中光阑部分遮挡光波的示意图；
[0025]图5为本发明实施例所提供的反射式光衰减器的衰减示意图；
[0026]图6为光衰减器不增设光阑时WDL随IL变化的示意图；
[0027]图7为本发明实施例所提供的光衰减器的WDL随IL变化的示意图。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0029]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。[0030]其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0031]正如【背景技术】所述，现有技术中反射式光衰减器存在WDL的问题。如图1所示，光波通过输入光纤101进入光衰减器中，经过透镜102的准直作用，到达反射镜103，反射镜103通过旋转不同的倾斜角，使光波产生不同程度的衰减，然后再次经过透镜102的聚焦作用，到达输出光纤104的断面，经输出光纤104输出。
[0032]反射镜103对光波进行衰减的过程伴随产生WDL，光波在输出光纤104的端面的光斑如图2所示，由光纤光学可知，光纤不同波长的模场半径是不一样的，较短波长的光比较长波长的光被更加紧密的限制于光纤的中心，长波模场202的半径大于短波模场203的半径。光波到达输出光纤104的端面并处于衰减状态(即光斑与输出光纤端面侧向失配)时，假设光斑中心与纤芯201中心之间的距离相同，则较长波长的光波耦合效率(即较长波长的光斑204与纤芯201的重叠程度)高于较短波长的光波耦合效率(即较短波长的光斑205与纤芯201的重叠程度)，引起WDL问题。
[0033]而如果采用增大色散的方法，根据波长的不同将光波在角度上进行分离，使光纤端面的光斑产生不同角度的偏离，由同心光斑变为非同心光斑，使不同波长的光斑落在纤芯201的不同位置，达到较短波长的光斑与纤芯的重叠程度接近或等于较长波长的光斑与纤芯的重叠程度的目的，从而实现在一定程度上对WDL的补偿。
[0034]但是,发明人研究发现,该方法只有在光波具有较大的入射角度时才能实现对WDL的有效补偿，这就引起在增加色散的玻璃斜面上镀膜难度的增大；另一方面，由于TOL的产生主要是由横波和纵波在两介质交界处的透射率或反射率不同所引起的，横波和纵波在入射角为O度或接近90度的时候最小，对应的PDL最小，在O度到90度之间有一个角度差异最大，此时对应PDL最大，因此在光波的入射角度较大时,入射角度不可能为O度，也不可能为90度或接近90度，会引起PDL指标的恶化。
[0035]针对上述问题，本实施例提供了一种反射式光衰减器，其结构如图3所示，包括:输入光纤301、透镜302、反射镜303和输出光纤304,所述反射式光衰减器还包括:
[0036]位于所述透镜302与所述反射镜303之间的光阑301，所述光阑301用于部分遮挡光波，使所述光波中较长波长的光波被遮挡的能量多于较短波长的光波，以达到减小所述反射式光衰减器WDL的目的。 [0037]本实施例所提供的反射式光衰减器的工作过程为:利用输入光纤301发射包含不同波长光波成分的光波，利用透镜302准直该光波，利用反射镜303接收经过透镜302的光波，将光波进行反射，使光波最终能够进入输出光纤304，并通过使反射镜303旋转不同倾斜角控制光波的衰减值，利用透镜302对经过反射镜303衰减的光波进行聚焦，使光波进入输出光纤304,最后利用输出光纤304将光波发射出去。在光波在透镜302与反射镜303之间传播时，利用光阑305遮挡部分光波，以减小光衰减器的WDL。
[0038]本实施例中的反射式光衰减器能够减小光波衰减过程中产生的WDL，其具体原理为:当光衰减器不增设光阑时，光波经光纤传输后，束腰半径ω (单位:um)跟波长λ (单位:nm)是相关的。在波长范围较小(如:光纤通信上使用的C-BandJ、 1530nm到1570nm)时，束腰半径ω与波长λ之间的函数关系式可近似写成:ω (λ) = ω0+αx(λ-λ0)(其中，a为常系数，λ ^是整个波长范围内的最小波长，Coci为最小波长对应的束腰半径)。
[0039]光衰减器处于衰减状态时，衰减后的光波(即侧向失配的圆形高斯光束)的插入损
耗公式为:
[0040]
【权利要求】
1.一种反射式光衰减器，包括:输入光纤、透镜、反射镜和输出光纤，其特征在于，所述反射式光衰减器还包括: 位于所述透镜与所述反射镜之间的光阑，所述光阑用于部分遮挡光波，使所述光波中较长波长的光波被遮挡的能量多于较短波长的光波，以达到减小所述反射式光衰减器WDL的目的。
2.根据权利要求1所述的反射式光衰减器，其特征在于，所述光阑遮挡所述光波的边为一条直边。
3.根据权利要求2所述的反射式光衰减器，其特征在于，所述光波所呈的光斑的中心与所述光阑遮挡所述光波的边的垂直距离为4 μ m?8 μ m，包括端点值。
4.根据权利要求3所述的反射式光衰减器，其特征在于，所述光波所呈的光斑的中心与所述光阑遮挡所述光波的边的垂直距离为6 μ m。
5.根据权利要求1所述的反射式光衰减器，其特征在于，所述光波从所述输入光纤至所述输出光纤的光路上仅经过所述光阑一次。
6.根据权利要求5所述的反射式光衰减器，其特征在于，所述光阑位于所述光波被所述反射镜反射前的光路上。
7.根据权利要求5所述的反射式光衰减器，其特征在于，所述光阑位于所述光波被所述反射镜反射后的光路上。
8.根据权利要求1所述的反射式光衰减器，其特征在于，所述输入光纤的中轴线、所述输出光线的中轴线和所述透镜的光轴三者相互平行。
9.根据权利要求8所述的反射式光衰减器，其特征在于，所述输入光纤的中轴线与所述透镜的光轴的距离等于所述输出光纤的中轴线与所述透镜的光轴的距离。
10.一种对光波的功率进行衰减的方法，其特征在于，包括: 将权利要求1?9任一项所述反射式光衰减器的光阑调整至预设位置； 利用所述反射式光衰减器对光波的功率进行衰减，使位于所述预设位置的光阑部分遮挡所述光波，以减小所述反射式光衰减器的波长相关损耗。
【文档编号】G02B6/26GK103605182SQ201310640021
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】陈定康, 李朝阳 申请人:四川飞阳科技有限公司