[發明專利]一種基于電磁控制的可調光衰減器

無效

• 申請號: 201210248214.1
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN102749704A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 郭安金;萬靜;梁忠誠;韋云亮;張帥
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G02B26/02
• 分類號: G02B26/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

?本發明專利涉及一種新穎的可變光衰減器結構及工作原理，屬于光通信、光電傳感和光信息處理器件的技術領域。

背景技術

可調光衰減器（Variable?Optical?Attenuator，簡稱VOA）是智能化光網絡中的一種重要的光纖無源器件，是組成光放大器的關鍵部件，在光纖通信系統中起到功率平衡的作用，并廣泛應用于波分復用系統（WDM/DWDM）的信道增益平衡和器件保護。可調光衰減器的制作方法包括機械型、波導型、液晶型、微機械（MEMS）型等。其中，波導形和液晶型可調光衰減器技術尚不成熟，商用產品極少。機械形可調光衰減器發展最成熟，然而其體積大，結構復雜。近年來利用微機械技術制造的微光機電系統可調光衰減器具有體積小、重量輕、能耗小等優點，開辟了光衰減器設計及生產的新方法，但其在抗擊械摩擦、磨損或震動等方面存在不足之處，所以研制非機械式電磁控制可調光衰減器具有重要的技術價值和應用前景。

經對現有技術的文獻檢索發現，專利公開號為CN1402052的上海交通大學專利《電磁驅動位錯型微機械可變光衰減器》提出一種利用電磁驅動力和彈性體控制光纖錯位位移，從而實現可控光衰減量的方法。基于這種裝置結構需要可動平臺、定位槽和彈性體等機械部件，所以結構復雜，且彈性體容易產生機械疲勞，影響裝置性能，縮短器件壽命。

而本發明是一種基于電磁控制的可調光衰減器，可以改變光學系統的光通量，具有良好的操控性和適應性。采用可流動的液體，通過電磁驅動裝置可以連續改變氣液腔中液體的位置，從而調控光纖準直器間的光強耦合效率，且光衰減的可調節量大。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于提出一種新穎的可調光衰減器結構，將電磁控制應用于現代光通信技術中，設計了一種新穎的電磁驅動可調光衰減器件，解決光衰減器的可調控問題。

?技術方案：本發明的基于電磁控制的可調光衰減器采用三層的結構，第一層為蓋板，蓋板上留有與氣液腔上的小孔對應的注液孔；第二層為波導層，包含有中心在同一水平線上的出射光纖準直器、方形波導、接收光纖準直器、電磁驅動裝置和接線孔；第三層為平板基底；方形波導上有沿其對角線方向的窄氣液腔，氣液腔上端密封，留有小孔，下端通過管子與電磁驅動裝置密封連接，方形波導一側涂覆黑色吸光材料，以吸收發生全反射時反射到該面的光；蓋板、波導層和基底通過等離子輔助鍵合方式連接；通過調節氣液腔中折射率匹配液高度來控制光纖準直器間光強耦合效率，實現光的可控衰減調節。

電磁驅動裝置由留有小孔的蓋板、儲液腔、位于儲液腔下部的永磁鐵片、位于永磁鐵片下部的電磁鐵芯、電源線構成；其中，電源線兩接線頭通過孔引出，與外電源相接，儲液腔內部有一層透明彈性薄膜將液體包裹，并在儲液槽頂端邊緣與蓋子固定密封；永磁鐵圓片面積較儲液腔略小，邊緣涂有潤滑材料，以減小在與儲液腔接觸時產生的摩擦力；電磁線圈的纏繞方式要求在通電時會使電磁鐵產生與永磁鐵圓片相反的磁力，永磁鐵圓片會推動儲液槽中的匹配液進入液腔槽；由加載電磁鐵上的電壓大小來控制液腔中的匹配液高度，實現光纖準直器之間光強調控，達到光衰減的目的。

裝置封裝后，儲液槽中的匹配液恰好未進入氣液腔，未發生光束的全透射現象。電磁驅動裝置采用電磁鐵和永磁鐵圓片的結構，由于通電時磁性相反，斷電時相吸，以此推動液體上升下降，控制氣液腔中液體高度。

有益效果：根據以上敘述可知，本發明具有如下特點：

本發明將電磁驅動技術與微流控光學技術應用于現代光通信技術中，設計了一種新穎的可調光衰減器件，本專利設計的光衰減器具有容易制作、成本較低，光衰減可調節范圍大的優點，具有重要的技術價值。

創新之處在于：

1.將微流控光學技術應用于光衰減器之中，通過折射率匹配液體在氣液腔中的高度控制來實現光衰減器件衰減量的可控調節。

2.通過電磁驅動裝置來控制折射率適配液體在氣液腔中的高度，電磁驅動裝置采用了電磁鐵和永磁鐵圓片的結構。

3．性能上，光的可衰減調節范圍大。

附圖說明

?圖1是一種基于電磁控制的可調光衰減器結構示意圖。圖中有方形波導1、窄氣液腔2、小孔3、波導層4、接收光纖準直器5、出射光纖準直器6、吸光材料層7、蓋板8、注液孔9、管子10、電磁鐵11、接線孔12、平板基底20

?圖2是電磁驅動裝置結構示意圖。圖中有電磁鐵13、永磁鐵圓片14、蓋子15、透明彈性薄膜16、儲液腔17、電磁線圈18、電源線19