[發明專利]用于增益可變摻鉺光纖放大器中的可開關式可變光衰減器

在審

• 申請號: 202010617247.3
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111736268A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 陳俊;劉青;周日凱
• 申請（專利權）人: 武漢光迅電子技術有限公司
• 主分類號: G02B6/35
• 分類號: G02B6/35
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 王軍紅;張穎玲

本申請實施例公開了一種兼具可變光衰減器和光開關功能的MEMS器件的結構和控制方法，以及在可重構、增益可變摻鉺光纖放大器中的應用方式。所述MEMS器件稱為可開關式可變光衰減器包括：輸入光纖、至少兩路輸出光纖、準直透鏡和轉角式MEMS反射鏡。所述MEMS反射鏡的旋轉角度可根據施加電壓的大小加以控制，使輸入信號光斑經過準直透鏡后切換到所述兩路輸出光纖中選定的一路。然后，精細控制施加于所述MEMS反射鏡上的電壓，控制反射光斑和所述選通的輸出光纖的芯徑重合部分的大小，即可控制光的衰減量，以同時實現光衰減和光開關的功能，用于替代可重構增益可變摻鉺光纖放大器中光開關和可變衰減器兩個分立的光器件。

技術領域

本申請實施例涉及光纖通信技術，尤其涉及一種具有光開關功能的可變光衰減器和相應的控制方法，及其在可重構、增益可變摻鉺光纖放大器中的應用。

背景技術

在密集波分復用(DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing)光傳輸系統中，每個光中繼段的傳輸損耗使用摻鉺光纖放大器(EDFA，Erbium-Doped FiberAmplifier)進行補償。由于每個中繼段的傳輸損耗是不同的，因此需要匹配數種不同增益的EDFA并進行復雜的設置和調試。增益可變光放大器(VGA，Variable Gain Amplifier)的出現極大地簡化了網絡的設置和調試，只需進行簡單設置(甚至是遠程設置)VGA的增益即可支持不同的損耗段。

對使用固定增益平坦濾波器(GFF，Gain Flattening Filter)的VGA，為保持增益的平坦性，整個光放大器內各段摻鉺光纖的總增益是保持不變的，放大器總體增益的改變是通過改變放大器內部可變光衰減器(VOA，Variable Optical Attenuator)的衰減值來實現的。但在低增益區域，過大的VOA的衰減值導致VGA的噪聲指數(NF，Noise Figure)快速增加，引起整個傳輸系統的光信噪比(OSNR，Optical Signal Noise Ratio)急劇下降，因此VGA的增益可調節范圍是比較有限的(通常小于10dB)。但隨著動態可重構DWDM光網絡的發展，為增加網絡的靈活性，VGA需要更大的增益可調范圍。可重構式VGA應運而生，其中一種簡單的光路結構如圖1所示，圖1中，標號101、104、107、121表示耦合器，102、105、108和123表示光電探測器，標號112和113表示泵浦/信號合波器，標號115表示泵浦激光器，標號119表示隔離器。信號光經過第一級摻鉺光纖103(G1)放大后，根據所需的增益范圍，由光開關109切換到兩個不同的分支光路中。兩個光路中的GFF110和111以及摻鉺光纖116和117的長度分別針對高、低兩種不同的增益進行設計，通過光路切換，增益變化范圍得到了擴展，同時避免了大范圍改變VOA衰減值引起的低增益區域NF過大的弊端。根據所需增益的大小，還可附加一個后置放大級。

在常規的可重構式VGA中，光開關和VOA是兩種獨立的器件。目前，因基于微機電系統(MEMS技術的VOA具有小體積、低成本和高可靠性的優勢而得到了廣泛使用。光開關則多使用機械式、MEMS或熱光開關。無論哪種類型的光開關和VOA，都會引入額外的插損，導致光放大器NF的增加，并且需要單獨的控制電路進行控制。對圖1所示的光路結構簡單的可重構VGA，分立的VOA和光開關所引入的額外插損以及器件的體積尚可接受，但對更復雜結構的可重構VGA，光開關和VOA數目激增，所產生的插損和體積的占用(包含單獨的控制電路)將變得無法接受，成本也迅速增加。

發明內容

有鑒于此，本申請實施例提供一種可開關式可變光衰減器(SW-VOA，SwitchableVOA)，該器件同時具有1×2光開關和VOA的功能。用以替代可重構式VGA中分立的VOA和光開關兩個器件，減少了插損和光器件的數目，降低成本。此外，相對于分立的器件，采用SW-VOA更便于組成復雜結構的VGA(例如：完全可重構式VGA)光路。

本申請實施例提供的SW-VOA包括：

輸入光纖和至少兩路輸出光纖及相應的光纖插針、準直透鏡以及MEMS反射鏡。