光衰减器的作用_光衰过大怎么解决_光衰减器(2)

液晶VOA可以实现光衰减器的小型化、高响应化。但同时液晶材料插入损耗较大，制作工艺相对也较复杂，特别是受环境因素的影响较大，它的优点是成本低，已有批量商用。其它还有些功能材料在强电场作用下光学特性也会发生变化，例如铌酸锂（LiNbO3）晶体的电光效应，因此这也是有可能利用的一个途径。但由于类似这样的电光效应通常需要数千伏乃至上万伏的强电场，所以应用在光通信的无源器件领域有一定限制，至今鲜有相关的信息。

2.4. MEMS VOA

MEMS是此领域中较新的应用技术，经过近几年的发展，MEMS Chip的生产工艺已经趋于成熟，有力地推动了MEMS VOA的应用。在光网络中应用，以MEMS技术为基础的产品也具有明显的价格和性能上的优势。MEMS VOA有反射式VOA和衍射式VOA，如图5所示。

反射式VOA的工作原理如图5(a)所示，它是在硅基上制作一块微反射镜。以unblocking型VOA为例。光经过双光纤准直器的一端进入，以一定角度入射到微反射镜上，当施加电压时，微反射镜在静电作用下被扭转，倾角改变，入射光的入射角度发生改变，光反射后能量不能完全耦合进双芯准直器的另一端，达到调节光强的目的；而未加电压时，微反射镜呈水平状态，光反射后能量完全耦合进双芯准直器的另一端。

衍射式VOA是基于动态衍射光栅技术，如图5(b)所示。这种动态衍射光栅由平行微栅条阵列构成，微栅条上表面镀以200~300 nm厚的铝膜，起电极和反射光的双重作用，下表面是特殊设计的由Si3N4和SiO2膜形成的双簧结构以提供弹性力，其下刻蚀的空气隙厚度与所欲应用的光谱波段相关。当施加电压信号时，在静电力的作用下相间隔的动栅条位置向下移动以产生衍射光栅效应，工作状态如图5(b)所示。通过调节电压来控制一级衍射光从而达到对光信号衰减量进行调节的目的。光衰减器这种动态衍射光栅首先在成像及显示技术中得到应用，它在性能上具有响应速度快、衰减控制精度高、消光系数大、抗疲劳磨损等特点，能被用于制作许多其它光通信器件的核心部件，如光开关阵列等。

MEMS VOA已经很成熟，并已大量生产和规模应用。同时因为成品率的问题，在价格方面也面临着挑战，另外由于是微机电部件，可靠性相对来说有时不够理想。早期的MEMS VOA都采用激光焊接的方式，设备投入较大，而且生产效率低、装配成本高。目前，市场也推出了全胶工艺的MEMS VOA，很好地解决了这一问题。

目前，已经可以生产MEMS VOA的国外厂家主要有：Lightconnect（已被Neophotonics收购）、JDSU、Oplink、Avanex、Santec、Lightwave2020、AFOP等。在国内，高意通讯已经具备批量生产MEMS VOA的能力，并且具有激光焊接和全胶的技术平台。主要的产品包括单个VOA器件、4通道和8通道VOA模块，如图6所示。

2.5. 热光VOA

热光VOA主要是利用一些材料在温度场中所具有的光学性质变化特性，如温度变化所导致的热光材料折射率的变化等。按照结构的不同，主要可以分为两大类，泄漏型和开光型VOA。光衰减器

泄漏型热光VOA的原理如图7(a)所示，其原理是首先将部分光纤原有的外皮包层剥除，用热光材料代以构成外皮层。当对该热光材料外皮层施以温度变化时，由于其折射率的变化而导致原有光传输特性即模场直径(MFD)的变化，有部分的光信号能量将从该处逸出（辐射光），从而达到通过控制温度来调节光衰减量的目的。

对于开光型的热光VOA最典型的就是一种基于Mach-Zehnder干涉仪（MZI）的原理，其具体结构如图7(b)所示。主要工作方式是在Mach-Zehnder干涉仪的其中一个干涉臂上面加上热光材料，并将热光材料置于薄膜加热器上。利用热光效应，使材料的折射率发生变化，从而改变MZI的干涉臂的长度，使两臂产生不同的光程差，进一步使得双光束的干涉光强发生改变，实现对光衰减量的控制。MZI型平面光波导VOA体积小，利于高度集成，但是目前其工艺还处于发展和完善中。这种方法必须对光束进行分束和耦合，这就会引入较大的插损，因而这种VOA性能还较差，封装难度大。

热光VOA由于加热，冷却装置相对复杂，温度场一光导介质折射率之间的数理函数关系复杂而不易精确量化和控制，尤其是其较长的响应时间阻碍了其在现代光通信中的应用。

2.6. 声光VOA

该种衰减器的基本原理是利用声光晶体在超声波的作用下产生的周期性的应变，从而导致折射率的周期性变化，等同于建立了一块位相光栅，于是即可利用该光栅对光束进行调制。

已有一些公司宣称已开发出采用声光晶体的可调式衰减器(称之为OA)。据了解，声光晶体材料的取得没有问题，不过现阶段占整体成本偏高，约占其中的4-5成。

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