一种基于mhd控制的可调光衰减器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于MHD控制的可调光衰减器，属于光通信、光电子技术和光信息处理器件的技术领域。
【背景技术】
[0002]可调光衰减器(Variable Optical Attenuator，简称V0A)是智能化光网络中的一种重要的光纤无源器件，是组成光放大器的关键部件，在光纤通信系统中起到功率平衡的作用，并广泛应用于波分复用系统(简称WDM/DWDM)的信道增益平衡和器件保护。可调光衰减器的制造方法包括机械型、波导型、液晶型、微机械(简称MEMS)型等。其中，由于波导形和液晶型可调光衰减器技术尚不成熟，商用产品极少。而机械形可调光衰减器发展最成熟，但是，其体积大，结构复杂。近年来利用微机械技术制造的MEMS式可调光衰减器具有体积小、重量轻、能耗小等优点，但其在抗击械摩擦、磨损或震动等方面存在不足之处。而本实用新型属于微流控光器件，实现了可调光衰减器，具有重要的技术价值和应用前景，很好地解决了上面的问题。
【发明内容】
[0003]本实用新型目的在于提出了一种基于MHD( S卩:电磁流体动力学)控制的可调光衰减器，该衰减器将MHD微流控驱动技术应用于现代光通信技术中，利用气/液的流体特性改变衰减器的光通量，具有良好的操控性和适应性。该可调光衰减器解决了光衰减器的可调控问题，通过MHD微流控驱动装置可以连续改变流道中液体的位置，从而调控光衰减器中输入、输出两光纤准直器间的光强耦合效率，达到光衰减可调目的。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是:本实用新型采用三明治结构，第一层为盖板1，顶板上留有与储液管9连接的注液孔3，以及两个电极接线头出口 2 ;第二层为方形透明介质层4，包括:入射光纤准直器6、储液管9、接收光纤准直器11、流道12、还有一个MHD驱动微栗；该入射光纤准直器6和接收光纤准直器11嵌在方形透明介质层4上方的同一水平线上。该MHD驱动微栗包括电极8、电极接线头10和流道12正下方的强磁铁7 ;第三层为平板基底5。流道12位于方形透明介质层4的对角线上，流道12中的一端密封有空气，另一端填充液体并与储液管9相连。流道12的上端采用弹性薄膜密封，其中，液体是与方形透明介质层4折射率相同或相近的匹配液。方形透明介质层4中反射光到达的侧面涂覆黑色吸光材料，以吸收发生全反射的光束。盖板I的下表面与方形透明介质4的上表面，以及方形透明介质4的下表面与平板基底5的上表面都是通过等离子辅助键和合方式连接。通过盖板I上的注液孔3向储液管9注液。调节流道12中匹配液的位置来控制光纤准直器间光强耦合效率，实现光的可控衰减调节。
[0005]本实用新型的MHD驱动微栗包括电极8、流道下方的强磁铁7、电极接线头10。电极8的两个接线头通过孔2引出，与外电源相接。控制加载在电极8上的电压可以驱动液体流动，即:控制匹配液在流道中的位置。
[0006]有益效果:
[0007]1、本实用新型将MHD微流控驱动技术应用于光衰减器之中，实现衰减调控目的，具有良好的操控性和适应性。
[0008]2、本实用新型结构简单、容易制作、成本低、电压低、能耗低，且光衰减可调节范围大，具有实际应用价值。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的结构示意图。
[0010]标识说明:盖板-1 ;电极接线小孔;注液孔_3 ;方形透明介质层_4 ;平板基底-5 ;入射光纤准直器-6 ;强磁铁-7 ;电极-8 ;储液管-9 ;电极接线头-10 ;接收光纤准直器_11 ;流道-12。
[0011 ] 图2为MHD驱动微栗的结构示意图。
[0012]标识说明:方形透明介质层-4 ;强磁铁-7 ;电极-8 ;电极接线头-10 ;流道-12。
[0013]图3为MHD驱动原理示意图。
[0014]图4、图5、图6为基于MHD控制的可调光衰减器工作原理示意图。
[0015]其中，图4为光束全部反射，即衰减量最大状态；图5为光束全透射，即衰减量最小状态；图6为光束部分反射、部分透射，即光功率部分衰减状态。
【具体实施方式】
[0016]下面结合说明书附图对本实用新型作进一步的详细描述。
[0017]如图1所示，本实用新型提供了一种基于MHD控制的可调光衰减器，该衰减器采用三层结构，第一层为盖板1，顶板上留有与储液管9连接的注液孔3，以及两个电极接线头出口 2 ;第二层为方形透明介质层4，包括:入射光纤准直器6、储液管9、接收光纤准直器11、流道12、还有一个MHD驱动微栗，该入射光纤准直器6和接收光纤准直器11嵌在方形透明介质层4上方的同一水平线上，该MHD驱动微栗包括电极8以及电极接线头10、流道正下方的强磁铁7 ;第三层为平板基底5。流道12位于方形透明介质层4的对角线上，流道12中的一端密封有空气，另一端填充液体并与储液管9相连。流道12的上端由弹性薄膜密封，其中，液体是与方形透明介质层4折射率相同或相近的匹配液。方形透明介质层4中反射光到达的侧面涂覆黑色吸光材料，以吸收发生全反射的光束。盖板I的下表面与方形透明介质4的上表面，以及方形透明介质4的下表面与平板基底5的上表面都是通过等离子辅助键和合方式连接。通过盖板I上的注液孔3向储液管9注液。
[0018]MHD驱动微栗原理与【具体实施方式】:当导电液体中的载流子在电场中定向运动时，若受到和电场方向垂直的磁场作用，就会产生洛伦兹力，这个洛伦兹力反过来克服流体阻力后就可以驱动液体流动，如图3所示。改变电场方向，液体流动方向也随着改变。电极8外加电压后，驱动流道中匹配液流动，同时压缩另一端的气体或使之体积扩张，由于气体体积变化气压随之改变，所以到某个位置流体将静止下来，达到平衡。因此，可通过加载电极上的电压正负来控制流道中匹配液流动的方向，通过加载电压的大小来控制流道中匹配液的位置。
[0019]本实用新型光衰减操控原理与【具体实施方式】:初始时刻，如图4所示，当入射光纤准直器发射的光束在方形透明介质内入射到流道气体界面时，全部发生全反射，不能进入流道后方的接收光纤准直器，光全衰减；通过MHD驱动微栗驱动匹配液到达流道中能够全部覆盖光场的位置，如图5所示，由于匹配液的折射率与方形透明介质的折射率相同或相近，因此光束能全部透过流道，进入后方接收光纤准直器，此时光衰减量最小；适当调节MHD微流控驱动微栗中电压，使流道中的匹配液处于前述两种状态之间位置时，如图6所示，位于固-液界面的那部分光可以透过流道进入后方接收光纤准直器，位于固-气界面上的那部分光全反射，于是光部分衰减。
[0020]综上所述，本实用新型通过MHD微流控驱动栗控制流道中气液相对位置，实现了光的衰减可控调节功能。
【主权项】
1.一种基于MHD控制的可调光衰减器，其特征在于:所述衰减器采用三明治结构，第一层为盖板(I)，顶板上留有与储液管(9)连接的注液孔(3)，以及两个电极接线头出口(2);第二层为方形透明介质层(4)，包括入射光纤准直器(6)、储液管(9)、接收光纤准直器(11)、流道(12)、还有一个MHD驱动微栗，所述入射光纤准直器6和接收光纤准直器11嵌在方形透明介质层⑷上方的同一水平线上，所述MHD驱动微栗包括电极(8)、电极接线头(10)和流道(12)正下方的强磁铁(7);第三层为平板基底(5) Γ流道(12)位于方形透明介质层(4)的对角线上，流道(12)中的一端密封有空气，另一端填充液体并与储液管(9)相连；流道(12)上端采用弹性薄膜密封，其中，液体是与方形透明介质层(4)折射率相同或相近的匹配液；盖板(I)的下表面与方形透明介质(4)的上表面，以及方形透明介质(4)的下表面与平板基底5的上表面都是通过等离子辅助键和合方式连接，通过盖板(I)上的注液孔⑶向储液管(9)注液。2.根据权利要求1所述的一种基于MHD控制的可调光衰减器，其特征在于:所述MHD驱动微栗包括电极(8)、流道下方的强磁铁(7)、电极接线头(10);所述电极(8)的两个接线头(10)通过孔⑵引出，与外电源相接；控制加载在电极⑶上的电压驱动液体流动，即:控制匹配液在流道中的位置，调控光衰减器中输入、输出两光纤准直器间的光强耦合效率，使光衰减可调。3.根据权利要求1所述的一种基于MHD控制的可调光衰减器，其特征在于:所述方形透明介质层(4)中反射光到达的侧面涂覆黑色吸光材料，吸收发生全反射的光束。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于MHD控制的可调光衰减器，采用三明治结构，第一层为盖板1，顶板上留有与储液管9连接的注液孔3，以及两个电极接线头出口2；第二层为方形透明介质层4，包括：入射光纤准直器6、储液管9、接收光纤准直器11、流道12、还有一个MHD驱动微泵；第三层为平板基底5。流道12位于方形透明介质层4的对角线上，流道中一端密封有空气，另一端填充液体并与储液管9相连。流道上端由弹性薄膜密封，其中液体是与方形透明介质层4折射率相同或相近的匹配液。方形透明介质层4中反射光到达的侧面涂覆黑色吸光材料。盖板1下表面与方形透明介质4上表面，以及方形透明介质4下表面与平板基底5上表面都是通过等离子辅助键和合方式连接。
【IPC分类】G02B6/26, G02B26/02
【公开号】CN204855862
【申请号】CN201520597566
【发明人】万静, 薛凤兰, 吴凌寻, 胡健, 张伟, 府燕君
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月10日