[發明專利]彈簧型全光纖精密可調光衰減器

無效

• 申請號: 201010163746.6
• 申請日: 2010-05-04
• 公開（公告）號: CN101840027A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 杜兵;杜蔚;杜迎濤
• 申請（專利權）人: 西安金和光學科技有限公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B26/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光纖通訊，特別是指一種連續可調彈簧型全光纖式的精密光纖衰減器。

背景技術

光纖衰減器是光通訊領域一種非常重要的光學無源器件，主要應用于光通信線路、系統的評估、研究及調整、校正等方面。現有的光纖衰減器主要有固定式和可調式兩種。固定式衰減器的衰減比是固定的。但在光纖系統中，常常需要精確控制系統各部件中的光信號值，如在系統應用的測試和特征化階段、對系統的評估、計量和定標等場合，需要采用可調式光纖衰減器。目前的可調光纖衰減器大多是切斷光纖，通過改變兩連接端面間的空氣間隙或者徑向相對偏移來實現，或者采用薄膜吸收濾光實現。這類裝置對機械傳動的精度、穩定性都有很高的要求。而且，切斷光纖使得在光傳輸衰減的過程中，會產生很大的光功率反射，反射光影響光源的穩定性和傳輸信號的信噪比，從而降低傳輸的品質。

而全光纖型衰減器是一種非常有吸引力的想法，其中一種主要的實現方案是基于光纖的彎曲或微彎損耗來實現的。通過改變光纖的彎曲程度，從而導致輸出光功率的變化。

衰減原理是：當光纖受到彎曲擾動的時候，將會產生彎曲損耗，主要是微彎損耗和宏彎損耗。兩者彎曲損耗均是由于光纖彎曲時導致纖芯中的部分導模耦合至包層引起的，兩者損耗可以根據Marcuse的理論公式計算彎曲損耗大小，其公式如下：

P_OUT＝P_IN?exp(-γS)

其中，P_OUT和P_IN分別為輸出和輸入光功率，γ是彎曲損耗系數，S為彎曲弧長。可以看出光纖的彎曲損耗系數γ越大，即光纖彎曲半徑越小，則損耗越大，但彎曲半徑過小會導致光纖壽命大幅度減少，影響衰減器的使用壽命，所以實際應用中光纖的彎曲半徑是受限制的；另一方面，在相同的彎曲損耗系數γ下，若增加彎曲弧長S，則可增大衰減，可以通過大幅度增加彎曲弧長S，達到大幅度提高光纖衰減器的動態范圍和精度的目的。

中國專利01217692.3、01271511.5和03277454.0提供的全光纖衰減器的方案均是以光纖的宏彎損耗為主來實現可調光衰減器，并且只利用了使用光纖的一小部分來實現彎曲損耗，根據上述公式，這就限制了該光纖衰減器的動態范圍和精度。

中國專利200520025797.7提供的方案是以光纖的微彎損耗為主的來實現可調光衰減器，充分利用了使用的光纖長度來實現彎曲損耗，但由于其是通過上下兩塊平板來實現的，平板的尺寸不可能太大，使可以彎曲的光纖長度受到限制，妨礙了該類光纖衰減器的動態范圍和精度的提高。另外兩塊板相對運動的可調節距離最大只有數百微米，且運動時兩塊板須保持基本的平行，所以此類衰減器對調節的機械結構有較高的要求，不僅增加了實施成本，同樣也限制了該類光纖衰減器的動態范圍和精度的提高。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種彈簧型全光纖精密可調光衰減器，其結構簡單、設計合理、加工制作方便且使用方式靈活、靈敏度高、使用效果好，可以做到能夠同時利用光纖的宏彎損耗和微彎損耗對光纖中傳輸的導模進行衰減，使該光纖衰減器的動態范圍更大，可調結果更靈敏和準確。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種彈簧型全光纖精密可調光衰減器，其特征在于：一個由彈簧絲構成的彈簧型構件，在彈簧絲的上表面和下表面上沿彈簧絲縱向連續布設有多個變形齒，相鄰兩圈彈簧絲中的上彈簧絲的下表面上的變形齒與下彈簧絲的上表面上的變形齒交錯對應，并在上彈簧絲下表面上的變形齒與下彈簧絲上表面上的變形齒之間夾有導光光纖，彈簧型構件兩端位置的改變導致彈簧型構件中有相鄰的兩圈彈簧絲之間的距離改變，從而使這相鄰兩圈彈簧絲中的上彈簧絲下表面上的變形齒與下彈簧絲上表面上的變形齒之間位置改變，從而使夾在兩者變形齒間的導光光纖的彎曲曲率改變而導致導光光纖中傳輸的光信號的功率變化。

當彈簧型構件的兩端位置變化時，如彈簧型構件在拉應力下伸長、在壓應力下縮短，則構成彈簧型構件中的多組相鄰的兩圈彈簧絲之間的距離拉大或縮小，從而使多組相鄰兩圈彈簧絲中的上彈簧絲下表面上的變形齒與下彈簧絲上表面上的變形齒間位置增大或減小，從而使夾在兩者變形齒間的導光光纖的彎曲曲率減小或增大而導致導光光纖中傳輸的光信號的功率增大或減少，從而達到對光信號的衰減，改變彈簧型構件兩端的距離，就可以改變光信號的衰減量，從而做到可變的衰減量。

本發明解決進一步技術問題的方案是：所述的彈簧型構件是螺旋狀、錐形螺旋狀或平面卷簧狀。