[發明專利]可調衰減系數的電控可變光衰減器

有效

• 申請號: 201310238917.0
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103293603A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 劉芫健;陳陶;姚廣忠
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02F1/29
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明屬于光通信、光電傳感和光信息處理器件的技術領域。

背景技術

可變光衰減器是光通信系統中的重要無源器件之一，它廣泛應用于密集波分復用DWDM各信道的光功率均衡和調整經光纖放大器放大后的光信號等。也可用于模擬光纖長距離傳輸、傳輸系統的動態檢測等。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。一般的可變光衰減器不能實現衰減量精確調節并鎖定在特定值，而且通常為衰減片與步進電機聯合型，通過微型步進電機控制連續漸變衰減片旋轉或平移來達到數字化可調光衰減量。但該類設計受限于步進電機成本高，體積較大，難以集成于日益縮小的光通訊模塊中；而且其核心部件之一的連續漸變衰減片，鍍膜工藝要求高，生產成本很高；且目前無衰減系數可調的可變光衰減器件。

而變焦液體透鏡可以改變光學系統的光通量和視場性能,具有良好的操控性和適應性，作為取代傳統透鏡可應用于光學開關和光互連、靜態數碼相機等系統。現有的研究和應用集中于透鏡變焦成像技術，比較典型的如荷蘭Philips公司發布的FluidFocus和法國Varioptic公司發布的小型液體變焦透鏡，這些透鏡的變焦是利用電潤濕效應通過改變兩種透明液體的界面曲率進而調節焦距。這種技術采用了流動的液體作為變焦的透鏡組件，相對目前的機械變焦方式將有很多的優勢之處。但現有的研究和應用集中于透鏡變焦成像技術，對于利用透明介質與非透明介質的組合來構造衰減系數可變的可變光衰減器件目前尚無文獻報導。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于提出一種利用電濕潤效應的可變光衰減器，將液體透鏡變焦技術與現代光通信技術相結合，設計了一種新穎的壓控調的光衰減器件，解決光衰減器的可控調問題。

技術方案：本發明的衰減系數可調的電控可變光衰減器是利用電濕潤效應實施電控功能。

可調衰減系數的電控可變光衰減器，包括導電壁、上蓋板、下蓋板、蓋板電極、入射光纖準直器、接收光纖準直器，中空的圓錐狀或者圓柱狀導電壁位于設有上蓋板通孔的上蓋板和設有下蓋板通孔的下蓋3之間，上蓋板通孔與下蓋板通孔有共同的中心軸，入射光纖準直器外直徑正好吻合于上蓋板通孔內直徑，接收光纖準直器外直徑正好吻合于下蓋板通孔內直徑，導電壁與上蓋板之間設置蓋板電極，入射光纖準直器的一端從外部通過上蓋板通孔及蓋板電極直達導電壁內的空腔中，接收光纖準直器的一端從外部穿過下蓋板通孔直達導電壁內的空腔中，接收光纖準直器與入射光纖準直器同軸，導電壁內的空腔中構成類可變液體透鏡的透鏡腔，形成具有“入射光纖準直器+類可變液體棱鏡+接收光纖準直器”的結構；類可變液體透鏡內壁即導電壁內側設有絕緣疏水層，絕緣疏水層材料為聚四氟乙烯聚合物。并灌注有兩種互不相溶的流體，入射光纖準直器和接收光纖準直器分別連通互不相溶的流體，這兩種流體構成類透鏡介質，分別為不透明的染料導電流體和透明的絕緣流體，因為構成該“可變透鏡”的一種流體已經不透明，故稱為類透鏡；通過電壓控制的電濕潤效應改變兩種流體之間彎曲界面形狀，進而調節入射光纖準直器端面附近染料流體厚度，從而調節入射光吸收率,最終調節從入射光纖準直器耦合到出射光纖準直器的光強耦合效率以實現光的衰減可控調節。

導電壁、上蓋板、下蓋板和蓋板電極為不透明材料。以避免外部雜散光干擾。導電壁、上蓋板、下蓋板材料為導電硅橡膠或金屬銅。

接收光纖準直器同軸放置于入射光纖準直器出射光束束腰位置處，在初始狀態時，染料流體要完全覆蓋入射光纖準直器端面。導電流體也要完全覆蓋入射光纖準直器端面。

染料導電流體為透明導電流體，絕緣流體為不透明流體。透明導電流體為參雜有黑墨水的導電鹽水，不透明流體為混合的苯基甲基硅氧烷。

染料導電流體為不透明導電流體，絕緣透明流體為透明流體。不透明導電流體為透明鹽水，透明流體為染料油。

不透明流體對入射光的吸收系數因不透明參雜染料濃度調節而調節。

器件使用前先歸零，施加一個初始電壓V₀控制電濕效應使液體接觸面呈平面，入射光纖準直器端面應設置于該平面上，接收光纖準直器設置于出射光通過液體后束腰位置處。減小控制電壓后，入射準直器端面于不透明鹽水中，隨著浸沒深度增加，入射光逐漸被吸收，進入接收光纖準直器的光強減弱，實現了光強衰減控制。該衰減系數由不透明的染料導電流體的染料濃度決定，從而通過該濃度的調整達到衰減系數可調目的。

有益效果：