[發(fā)明專利]一種基于介質(zhì)電潤(rùn)濕效應(yīng)的可調(diào)光衰減器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710327616.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN107315245A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳博宇;萬靜;杜敏玲;薛鳳蘭;曹涵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B26/00
• 分類號(hào): G02B26/00
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所32207
• 代理人: 高玲玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于微流控技術(shù)的介質(zhì)電潤(rùn)濕效應(yīng)的可調(diào)光衰減器，屬于光通信、光電子技術(shù)和光信息處理器件的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

可調(diào)光衰減器(Variable Optical Attenuator，簡(jiǎn)稱VOA)是智能化光網(wǎng)絡(luò)中的一種重要的光纖無源器件，是組成光放大器的關(guān)鍵部件，在光纖通信系統(tǒng)中起到功率平衡的作用，并廣泛應(yīng)用于波分復(fù)用系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱WDM/DWDM)的信道增益平衡和器件保護(hù)?？烧{(diào)光衰減器的制作方法包括機(jī)械型、波導(dǎo)型、液晶型、微機(jī)械(簡(jiǎn)稱MEMS)型等。其中，機(jī)械型可調(diào)光衰減器發(fā)展最成熟，但是，其體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于集成，而且波導(dǎo)型和液晶型可調(diào)光衰減器插入損耗大。而近年來利用微機(jī)械技術(shù)制造的MEMS式可調(diào)光衰減器具有體積小、重量輕、能耗小等優(yōu)點(diǎn)，但其在抗擊機(jī)械摩擦、磨損或震動(dòng)等方面存在不足之處。而本發(fā)明能很好的解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于介質(zhì)電潤(rùn)濕效應(yīng)的可調(diào)光衰減器，該衰減器將微流控驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代光通信技術(shù)中，利用離散電解質(zhì)液滴和空氣來實(shí)現(xiàn)光衰減器的可變光衰減調(diào)節(jié)，液滴驅(qū)動(dòng)利用介質(zhì)電潤(rùn)濕效應(yīng)，具有良好的操控性和適應(yīng)性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種基于介質(zhì)電潤(rùn)濕效應(yīng)的可調(diào)衰光減器，該衰減器采用三層結(jié)構(gòu)，第一層為上極板，該上極板包括方形透明玻璃1、透明電極2以及疏水薄膜3；第二層為方形透明玻璃層8，沿它的對(duì)角線有一條微流道5，流道中有受控離散電解質(zhì)液滴4，其折射率與透明玻璃匹配，在玻璃層同一水平線上開兩個(gè)V型槽，分別放入射光纖準(zhǔn)直器6和出射光纖準(zhǔn)直器7；第三層為下極板，下極板包括方形透明玻璃基底13、多晶硅襯底12、襯底上擴(kuò)磷及光刻圖形化微電極陣列11、電極陣列上熱氧化一層SiO₂作介質(zhì)層10和介質(zhì)層上涂覆一層疏水薄膜9。本發(fā)明將中下兩層透明玻璃板鍵合后在微流道5注入一滴電解質(zhì)液滴4，再將上極板與中層玻璃板鍵合，此時(shí)液滴夾持在上下極板之間，周圍填充物質(zhì)是空氣。下極板微電極陣列11和上極板透明電極2分別由引線17、14引至交流電源15正負(fù)極。由于液滴的驅(qū)動(dòng)是在某單個(gè)微電極陣列上施加電壓，因此本發(fā)明設(shè)置有四控開關(guān)k16，可保證液滴在整個(gè)微流道中往返移動(dòng)。

有益效果：

1、本發(fā)明是將介質(zhì)電潤(rùn)濕技術(shù)應(yīng)用于光衰減器之中，很好地實(shí)現(xiàn)光衰減連續(xù)可調(diào)控目的，具有良好的操控性和適應(yīng)性。

2、本發(fā)明制作容易、成本低、能耗低、體積小、利于集成，且電解質(zhì)液滴驅(qū)動(dòng)裝置和操作簡(jiǎn)單，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3、在性能上，本發(fā)明光功率的衰減調(diào)節(jié)范圍比一般可調(diào)光衰減器大，且插入損耗小。

4、本發(fā)明屬于微流控光器件，具有操作簡(jiǎn)單、體積小、可集成、衰減范圍大，插入損耗小的優(yōu)點(diǎn)，并且具有重要的技術(shù)價(jià)值和應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

標(biāo)識(shí)說明：方形透明玻璃-1；透明電極-2；上極板疏水薄膜-3；方形透明玻璃層-8；微流道-5；受控離散電解質(zhì)液滴-4；入射光纖準(zhǔn)直器-6；出射光纖準(zhǔn)直器-7；下極板疏水薄膜-9；SiO₂介質(zhì)層-10；微電極陣列-11；多晶硅襯底-12；方形透明玻璃基底-13；上極板電極引線-14；下極板電極引線-17；交流電源-15；四控開關(guān)k-16。

圖2為光衰減器部分關(guān)截面示意圖。

標(biāo)識(shí)說明：方形透明玻璃-1；透明電極-2；上極板疏水薄膜-3；受控離散驅(qū)動(dòng)液滴-4；微流道-5；方形透明玻璃層-8；下極板疏水薄膜-9；SiO₂介質(zhì)層-10；微電極陣列-11；多晶硅襯底-12；方形透明玻璃基底-13。

圖3、圖4、圖5為基于介質(zhì)電潤(rùn)濕效應(yīng)的可調(diào)光衰減器工作原理示意圖。

其中，圖3為光束全部透射，即衰減量最小狀態(tài)；圖4為光束部分反射、部分透射，即光功率部分衰減狀態(tài)；圖5為光束全反射，即衰減量最大狀態(tài)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。