光衰减器

第四章光衰减器
一．二．三．四．五．六．
光衰减器简介光衰减器分类光衰减器结构光衰减器性能光衰减器产品光衰减器应用

一、光衰减器简介引入：在光通信系统中，许多场合需要减少光信号的功率。
?
?
如：光接收机对光功率的过载非常灵敏，必须将输入功率控制在接收机的输入范围内，防止其饱和。如：光放大器前的不同信道输入功率间的平衡可防止某个或某些信道的输入功率过大，引起光放大器增益饱和等。

一、光衰减器简介
作用：主要作用：可按照用户的要求将光信号进行预期地衰减。应用领域：系统中吸收或反射掉光功率余量、评估系统的损耗及各类试验.
?
?

第四章光衰减器
一．二．三．四．五．六．
光衰减器简介光衰减器分类光衰减器结构光衰减器性能光衰减器产品光衰减器应用

二、光衰减器的分类
?
根据工作原理分类：
位移型光衰减器位移型光衰减器
横向位移型光衰减器横向位移型光衰减器
纵向位移型光衰减器纵向位移型光衰减器
光衰光衰减器减器
直接镀膜型光衰减器直接镀膜型光衰减器（吸收模或反射模型）（吸收模或反射模型）衰减片型光衰减器衰减片型光衰减器液晶型光衰减器液晶型光衰减器

按固定可变分类

其他分类
? ?
传输方式：单模光衰减器；多模光衰减器接口方式：尾纤式光衰减器；连接器端口式光衰减器

第四章光衰减器
一．二．三．四．五．六．
光衰减器简介光衰减器分类光衰减器结构光衰减器性能光衰减器产品光衰减器应用

三、光衰减器结构
1、位移型光衰减器 1）横向位移型光衰减器 2）轴向位移型光衰减器 2、直接镀膜型光衰减器 3、衰减片型光衰减器

1）双轮式可变光衰减器
A、步进式双轮可变光衰减器 B、连续可变光衰减器
2)平移式光衰减器 3)智能型机械式光衰减器 4、液晶型光衰减器

5、其他结构 1）光纤拉锥型光衰减器 2）挡光型光衰减器 3）热光型衰减器 4）MEMS型光衰减器

1、位移型光衰减器
工作原理：我们知道：两段光纤连接时，必须达到相当高的对中精度，才能使光信号以较小的损耗传输过去。如果将光纤的对中精度进行有意的调整，就可以控制其衰减量。

1）横向位移型光衰减器

?
? ?
? ?
不同的横向位移，引起不同的损耗；一般位移数量级在微米；一般用于制作固定衰减值的衰减器。一般采用机械定位方式予以实现；采用熔接或粘接法。优点：回波损耗很高，通常大于60dB 缺点：机械结构相对复杂，工艺难度较大。

2）轴向位移型光衰减器

?
?
?
通过精密的机械结构，将两根光纤拉开一定距离后进行对中，就可以实现衰减的目的。主要用于制作固定光衰减器和一些小型可变光衰减器的制作中。该结构可以看成一个损耗大的光纤连接器。设计时，通常与连接器的结构结合起来考虑，并由此形成了两种具有特色的光衰减器系列——转换器式光衰减器和变换器式光衰减器。

几种可调光衰减器的简介

几种可调光衰减器的简介 2007-10-7 14:56:46 讯石光通讯咨询网编辑：iccsz 可调节光衰减器(VOA)在光通信中具有广泛的应用，其主要功能是用来减低或控制光信号。光网络的最基本的特性应该是可调，特别是随着DWDM传输系统和EDFA在光通信中的应用，在多个光信号传输通道上必须进行增益平坦化或信道功率均衡，在光接收器端要进行动态饱和的控制，光网络中也还需要对其它信号进行控制，这些都使得VOA成为其中不可或缺的关键器件。此外，VOA产品还具有与其它光通信组件结合并将其推往高阶模块的特性。几种可调光衰减器的简介福州高意通讯有限公司李继锋 1.引言可调节光衰减器(VOA)在光通信中具有广泛的应用，其主要功能是用来减低或控制光信号。光网络的最基本的特性应该是可调，特别是随着DWDM传输系统和EDFA在光通信中的应用，在多个光信号传输通道上必须进行增益平坦化或信道功率均衡，在光接收器端要进行动态饱和的控制，光网络中也还需要对其它信号进行控制，这些都使得VOA成为其中不可或缺的关键器件。此外，VOA 产品还具有与其它光通信组件结合并将其推往高阶模块的特性。近年来，出现了多种制造可变光衰减器的技术，包括可机械式VOA、磁光VOA、液晶VOA、MEMS VOA、热光VOA和声光VOA等。本文将对各种典型VOA的做一个简要的介绍。 2. 几种常见的VOA简介 2.1. 机械式VOA 该种类型的VOA也有多种具体的实现方式。图1是挡光型光衰减器的原理图，驱动挡光元件拦在两个准直器之间，实现光功率的衰减。挡光元件可以是片状或者锥形，后者可通过旋转来推进，而前者需平推或者通过一定机械结构实现旋转至平推动作的转换。挡光型光衰减器可以制成光纤适配器结构，也可以制成图1所示的在线式结构。与上面提到的挡光型VOA类似，也有一种机械一电位器形式的EVOA方案。其原理是用步进电机拖动中性梯度滤光片，当光束通过滤光片不同的位置时其输出光功率将按预定的衰减规律变化，从而达到调节衰减量的目的。还有一种机械偏光式光衰减器。其基本原理是从入端口射出的光束被反射片反射到出端口，两端口之间的反射耦合效率由反射片的倾斜角度来控制，从而实现光衰减的调节。而反射片的倾斜则由多种不同的机理来控制。机械型光衰减器是较为传统的解决方案，到目前为止，已在系统中应用的VOA大多是用机械的方法来达到衰减。该类型的光衰减器具有工艺成熟、光学特性好、低插损、偏振相关损耗小、无需控温等优点；而其缺点在于体积较大、组件多结构复杂、响应速度不高、难以自动化生产、不利于集成等。 2.2. 磁光VOA

衰减器培训投影片(PPT)

光纖衰減器功能屬性 (Fiber Optical Attenuator)?功能: 致光信號衰減,使光信號調節在光接收器動態範圍內,以確保光信號傳輸正確性之光被動元件. ?分類:(以衰減值型式) –固定值衰減器(Fixed Attenuator) –可變值衰減器(Variable Attenuator) ?連續式(Continuously): 0.5~30dB. ?階段式(Discretely): <5dB interval.

光纖衰減器分類方式 (Fiber Optical Attenuator) ?分類:(以結構型式) –引線式(In-Line type) ?將衰減器包裝在光纖引線中間,兩端再組裝不同型式連接器稱之. ATTENUATOR –接頭式(Adaptor type) ?依兩端是插頭(Plug;Male)或插座(Receptacle;Female) 分為公對母(M/F);母對母(F/F);公對公(M/M)三種, 兩端亦可依不同插頭或插座型式設計稱之.

光纖衰減器製作原理 ---插座式固定值光纖衰減器--- ?光吸收原理: –濾光片式光纖衰減器 ?利用一片固定光吸收率的濾光片以浮動設計原理置於光學基準面上,兩端以Ferrule接觸方式進行. –反射損失過大(約-17dB) –濾光片需具抗壓強度(800~1200gf) ?MoT(Sleeve) ?o￥ú¤ù

光纖衰減器製作原理 ---插座式固定值光纖衰減器--- ?光發散原理: –塑膠片式光纖衰減器 ?利用不同厚度造成光斑大小不同的塑膠片置於光學基準面上,兩端以Ferrule接觸方式進行. ?塑膠片折射率約1.46(接近光纖Core的折射率). ?機械基準面隨塑膠片厚度變化而不同. –反射損失過大(約-30dB) –零件共通性差(零件尺寸隨衰減值變化而不同) –塑膠片需具抗壓強度(800~1200gf)

光可调衰减器通用技术规范

光可调衰减器通用技术规范本规范对应的专用技术规范目录 “光可调衰减器”物资采购标准技术规范使用说明 1、本标准技术规范分为通用部分、专用部分。 2、项目单位根据需求选择所需设备的技术规范，技术规范通用部分条款及专用部分固化的参数原则上不能更改。 3、项目单位应按实际要求填写“项目需求部分”。如确实需要改动以下部分，项目单位应填写《项目单位技术差异表》并加盖该网、省公司物资部（招投标管理中心）公章，与辅助说明文件随招标计划一起提交至招标文件审查会： ①改动通用部分条款及专用部分固化的参数； ②项目单位要求值超出标准技术参数值； ③需要修正污秽、温度、海拔等条件。经标书审查会同意后，对专用部分的修改形成《项目单位技术差异表》（表4），放入专用部分中，随招标文件同时发出并视为有效，否则将视为无差异。 4、技术规范的页面、标题、标准参数值等均为统一格式，不得随意更改。 5、技术规范专用部分由项目单位根据工程情况编写，其中带“XX”的文字和技术参数及“项目单位填写”的部分由各项目单

位根据工程实际情况和需要必须全面认真填写；空白部分的参数根据需要选择填写；表格中带下划线的技术参数由项目单位和设计院根据工程具体情况更改，不带下划线的技术参数为固化技术参数，技术规范专用部分技术参数表中项目单位与投标人均不需要填写的部分栏目，项目单位应以“一”表示。 6、投标人应逐项响应技术规范专用部分中相应内容。填写投标人响应部分，应严格按技术规范专用部分的“招标人要求值”一栏填写相应的投标人响应部分的表格。投标人填写技术参数和性能要求响应表时，如有偏差除填写“表5投标人技术偏差表”外，必要时应提供相应试验报告。 7、货物需求一览表中金具数量各项目单位和设计院必须填写，如不能确定准确数量，可以填写估算数量。

衰减器原理及其设计

衰减器原理及其设计时间：2012-01-07 来源：作者：关键字：衰减器原理衰减器广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：（1）调整电路中信号的大小；（2）在比较法测量电路中，可用来直读被测网络的衰减值；（3）改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的四端网络，它的特性阻抗、衰减都是与频率无关的常数，相移等于零。实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类。 1、固定衰减器的设计常用的固定衰减器有L型、T型、X型和桥T型等几种结构，其电路形式和计算公式见表5.1-16。

注：RC为特性阻抗；RC1、RC2为两侧特性阻抗，B为固有衰减值N=EB。其中L型属于不对称衰减器，主要用于阻抗匹配，而T型、X型、桥T型属于对称衰减器，主要用于衰减。一端接地的衰减器称为不平衡衰减器；反之，两端不接地的衰减器称为平衡衰减器。例：设计一衰减器，匹配于信号源内阻RS-600欧与负载电阻RL=150欧之间，其衰减量为30DB。解计算过程：（1）因为RS、RL不相等，所以选用一节倒L型和一节对称T型号组成衰减器，如图5.1-19A所示倒L型电路计算：（2）T型电路计算：由于总衰减量为30DB，所以T型衰减量为（3）电路简化：对设计电路进行变换，进而得到简化电路，由图5.1-19A变换为图B及图C的形式。

2、可变衰减器的设计可变衰减器，一般是指特性阻抗值恒定的，而它的衰减值是可变的衰减器，此外，还有一种分压式可变衰减器，由于它的负载往往是高阻抗，因此对这种分压式可变衰减器的特性阻抗就没有什么具体要求。 1）可变桥T型衰减器可变桥T型衰减器的电路结构如图5.1-20所示。

C8051F320在的数字可调光衰减器设计中的应用

C8051F320在的数字可调光衰减器设计中的应用【摘要】为了在光通信中实现光信号的衰减，采用微处理器C8051F320和AGILTRON公司的MEMS型EVOA元器件，实现了一种结构简单，低成本的可调光衰减器。本可调光衰减器由EVOA控制电路、液晶显示电路、USB接口电路和UART接口电路组成。通过实验测量和批量应用于生产，表明本可调衰减器工作可靠，有良好的精度。【关键词】C8051F320；MEMS；EVOA 0 概述光衰减器（OA）是光通信中最基本的器件之一，其的主要功能是用来减低或控制光信号，即用于光通讯系统中指标测量，短距通信系统的信号衰减。光衰减器可分为固定光衰减器（FOA）和可调光衰减器（VOA）。固定衰减器成本低廉，但是使用不方便，灵活性差。随着WDM技术近几年的快速发展和应用，光衰减器，特别是可调光衰减器（VOA）在EDFA增益均衡、DWMD网络光功率控制、光通讯线路、系统评估以及各种实验中等方面起到越来越重要的作用。虽然目前国内外可调光衰减器种类较多，但是大多价格较贵，本文介绍一种造价低廉，高精度，稳定性较好的光衰减器设计方案。关键元器件选用AGILTRON公司的MM系列MEMS可变衰减器，MM系列VOA是基于微电机械结构，驱动简单，可直接利用电压驱动，同时具有良好的光电特性，满足Telcordia 1209和1221标准。在微控制器的控制下即可实现不同的驱动电压从而实现光信号的衰减控制。 MM系列VOA的特性如下表：波长范围为C和L波段，其衰减范围可达30dB左右，插入损耗小于0.5dB，基本上满足常规实验和测试要求。表1 电气参数表 1 系统框图本系统以具有51核的微控制器C8051F320为核心，通过数模转化DAC来控制EVOA实现光信号的衰减，输出显示部分为液晶模块，输入部分为四轻触按键，同时与上位机通讯接口采用USB和RS232两种接口。 2 硬件设计本衰减器由两部分构成：微控制器（MCU）电路和衰减器（VOA）控制电路。

光纤衰减教程

光纤衰减教程光纤衰减是影响光纤传输性能的主要因素之一，我们也称其为光损耗，即光信号在光纤内传输一段距离后产生的衰减或损耗。我们可以通过测试插入损耗和回波反射来确定光信号的衰减程度。什么是光纤衰减？通过测试光纤，我们可以知道光信号在哪里开始衰减。很多因素都会造成光信号加速衰减，例如光纤的物理特征、光纤连接器的端面污染、光纤的熔接和端接等。我们可以利用光功率计和光源、光万用表（光功率计和光源的集合体）或者光时域反射计和手持式光功率计来测量光信号的衰减。上述三种光纤衰减的测量方法原理基本一致，即利用光源在光纤一端注入类似于发射器的工作波长，然后在另一端用光功率计进行测试。光纤衰减的程度用dB来表示，其计算方法是光纤发射端的功率减去光纤接收端的功率，光功率计的作用就是测量光纤接收端的功率数值。当然，为了更准确地测量光纤衰减，首先要测量出光功率计的基准值，方法是确定入纤功率，直接用对接头把两根使用的跳线连好，两端一边接功率计，一边接光源，测出的接收功率值（dB）作为基准值A；然后松开对接头的跳线端头（注意：光源、光功率计端的跳线头不要动），到待测线路两端，连好跳线，进行测量，测出的值为B，光纤衰减值就是B和A之差。回波反射（回波损耗）是指后向反射光相对输入光的比率，表示入射功率的一部分被反射回信号源的性能的参数，对整个光纤系统具有重要影响。我们可以通过清洁光连接器的端面来减少反射功率，这样就有更多的功率传送到接收端。尽量将光纤端面加工成球面或斜球面是改进回波损耗的有效方法。利用光纤衰减器进行光纤衰减尽管在大多数情况下我们都希望光纤衰减越小越好，但是，为了防止光接收器因光信号的功率过大而造成信号失真，必须使用光纤衰减器将光信号的功率降低到

衰减器课程设计的基本原理及电路图

信号衰减器原理及设计衰减器是在指定的频率范围内，一种用以引入一预定衰减的电路，一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻抗的欧姆数来标明。衰减器广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：（1）调整电路中信号的大小；（2）改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的二端口网络，它的特性阻抗、衰减量都是与频率无关的常数，相移等于零。实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类。 1、固定衰减器的设计常用的固定衰减器有对称型的T型、∏型、桥T型和倒L型（不对称型）等几种结构，其电路形式和计算公式如下。图1. T型衰减器图2. ∏型衰减器 1 2 1 1 2 2 1- = + - = N N R R N N R R C C 1 1 2 1 2 2 1- + = - = N N R R N N R R C C 1 )1 ( 2 1- = - = N R R N R R C C

图3. 桥T 型衰减器图4. 倒L 型衰减器式中，Rc 为二端口网络的特性阻抗（对称时），即输入输出阻抗，Rc1和Rc2两侧特性阻抗，分别为非对称衰减器的输入输出阻抗；20 10A N =，为输入电压与输出电压之比，A 为衰减的分贝数。电压比分贝：dB=20lg （Uo/Ui ）以上衰减器中，T 型、∏型、桥T 型属于对称衰减器，主要用于衰减。而倒L 型属于不对称衰减器，主要用于阻抗匹配。倒L 型不对称衰减器构成阻抗匹配器，与对称衰减器所不同的是，不能指定衰减量，其输入输出阻抗确定后，其衰减量也就确定了。其衰减值见下表。表1 倒L 型衰减器衰减值与输入输出阻抗比的关系值得注意的是，桥T 型衰减器中，有两个电阻的值即为特性阻抗（输入输出电阻），且计算公式简洁，用于组成可调衰减器非常方便。例1：设计一衰减器，匹配于信号源内阻R S =800欧与负载电阻R L =150欧之间，其衰减量为30dB 。解：因为RS 、RL 不相等，所以选用一节倒L 型和一节对称T 型构成衰减器，如图5所示。（1）倒L 型电路计算： 10.14 8001501111166.41150 800800 150721.11)150800(800)(1 1 1 2 12112 22111=???? ??--=??? ? ? ?--=Ω =-=-=Ω=-?=-=--C C C C C C C C C R R N R R R R R R R R R （2）T 型电路计算：由于总衰减量A=30dB ，N=10^(30/20)=31.62；所以桥T 型衰减量N 2为 N 2=N/N 1=31.62/10.14=3.1184 计算R1和R2 1 122 11 2 2111112)(-? ???? ?--=-=-=C C C C C C C C C R R N R R R R R R R R R

光衰减器知识

光衰减器知识一、概述（一）用途光衰减器是光纤通信设备检测中必不可少的测试仪器之一，主要用于光信号的衰减，广泛应用于光纤通信系统、设备和仪器在研制、开发和生产过程中的检测与调试，还可以应用于误码率测量、接收机灵敏度测量、EDFA特性、功率均衡、系统损耗模拟和功率校准及验证等方面。（二）分类与特点光衰减器按衰减原理分可分为挡光式和滤光片式两种类型。挡光式光衰减器衰减范围较窄，且线性度较差；而滤光片式光衰减器具有衰减范围大、线性度好、平坦度好，重复性好等特点，在实际使用中得到了广泛的应用。光衰减器按功能和用途的不同，可分为机械式光衰减器、智能程控式光衰减器和功率控制型智能程控光衰减器。 ●机械式光衰减器的特点机械式光衰减器的优点是简单易用，价格便宜，但衰减准确度低、重复性和稳定度较差，衰减调节速度慢，只能满足简单的测试需求。 ●智能程控式光衰减器智能程控式光衰减器的优点是衰减自动调节、针对不同波长衰减数据可进行补偿、具备GPIB远程控制功能，因此其衰减准确度高、重复性好、稳定性高、衰减调节速度快，能够满足科研和生产的需求，并可配合其它光测试仪器搭建自动测试系统，提高测试效率。 ●功率控制型智能程控光衰减器功率控制型智能程控光衰减器在智能程控光衰减器的基础上增加了输出光功率控制功能，因此其不仅具备了智能程控光衰减器的所有优点，而且还可以对输出光功率实时监视，并对衰减值进行实时调整，进一步提高了测试的准确度和稳定性。（三）产品国内外现状国内生产光衰减器的厂家主要有：如中国电子科技集团41所、中国电子科技集团公司第34所等单位。国产光衰减器的衰减准确度和重复性指标都不太高，中国电子科技集团41所的衰减准确度≤±0.4dB，衰减重复性≤±0.04dB。国外的光衰减器主要以Agilent、EXFO和JDSU居多，衰减准确度≤±0.1dB、重复率≤±0.01dB。（四）技术发展趋势 ●高准确性、高重复性是光衰减器追求的目标； ●集成化、模块化是光衰减器产品主要的发展趋势； ●光功率监视技术将会得到进一步的推广应用。二、基本工作原理智能程控光衰减器主要由主控CPU电路、光控CPU电路、操作/显示面板、GPIB接口和光机组件组成。主控CPU电路，用于控制显示和按键，处理GPIB；光控CPU，用于控制光机组件的运行。

可调光衰减器设计

课程设计课程名称光通信原理课程设计题目名称可调光衰减器的设计学院专业班级学号学生姓名指导教师 2014年10月24日

一、引言提出了一种基于热光调节的可调光衰减器结构。该衰减器通过腐蚀光纤包层到一定厚度和长度后，在表面涂覆较大热光系数的聚合物材料得到。从模场变化角度分析了传输光束的衰减与涂覆材料折射率的关系，并从实验上测试了使用不同涂覆材料时的衰减。理论分析与实验结果均表明在涂覆材料折射率略大于原光纤包层材料折射率时，涂覆材料折射率微小的变化将引起传播光束衰减的大幅度变化，并且光纤被腐蚀的长度越长或包层材料剩余厚度越小，衰减越大。因此，由热光系数大、折射率略大于光纤包层的聚合物材料所组成的可调光纤衰减器，具有衰减调节范围大且功耗小、插入损耗小、成本低、低偏振特性、易于与其它光纤器件祸合或集成等特点。可调光衰减器(V OA)的用途是降低或控制光信号，按其工作原理大致可分为以下几类:机械型分立式微光学衰减器、液晶型可调光衰减器、光纤可调光衰减器、微机电系统(MEMS)光衰减器和平面波导型光衰减器等。其中，光纤可调光衰减器具有结构简单、插入损耗小、成本低、可直接与光纤或作为尾纤与其它波导器件对接等突出的优点而具有广泛的应用前景，但有关光纤模场(热光)控制的可调光衰减器研究却很少。光波导的光场分布主要是由折射率的空间分布和波导的几何结构所决定，因此改变光纤包层折射率，将改变光纤中光束的传输特性。据此本文提出一种结构简单的光纤型热光可调光衰减器的设计方案:通过腐蚀光纤包层，使包层剩余厚度少于一定值后，在其表面涂覆较大热光系数的聚合物材料得到。二、方案论证 1.工作原理将单模光纤中某一段的包层腐蚀到一定厚度以后，在其外部涂覆上折射率热光可调的材料。当材料折射率受热光调节发生变化时，经过上述处理的光纤模场发生变化，从而引起模场失配甚至导模能量泄漏衰减。下面从模场变化的角度分析涂覆材料折射率与衰减的关系。通常用高斯模型来近似描述单模光纤中光能量的分布。模场直径(MFD)定义为光能量降低到exp(-2)时的光斑直径，用符号2w。表示，r为离开光轴的距离，则光纤截面上的光强I(r)按下式分布:

衰减器原理

衰减器原理,用途及设计 - 衰减器原理,用途及设计衰减器广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：（1）调整电路中信号的大小；（2）在比较法测量电路中，可用来直读被测网络的衰减值；（3）改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的四端网络，它的特性阻抗、衰减都是与频率无关的常数，相移等于零。实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类。 1、固定衰减器的设计常用的固定衰减器有L型、T型、X型和桥T型等几种结构，其电路形式和计算公式见表5.1-16。

所示倒L型电路计算：（2）T型电路计算：由于总衰减量为30DB，所以T型衰减量为（3）电路简化：对设计电路进行变换，进而得到简化电路，由图5.1-19A变换为图B及图C的形式。

上一页1 2 下一页 2、可变衰减器的设计可变衰减器，一般是指特性阻抗值恒定的，而它的衰减值是可变的衰减器，此外，还有一种分压式可变衰减器，由于它的负载往往是高阻抗，因此对这种分压式可变衰减器的特性阻抗就没有什么具体要求。 1）可变桥T型衰减器

光衰减器的原理及应用

光衰减器的原理及应用作者：钱青、唐旭东日期：2006-1-6 （上海光城邮电通信设备有限公司）光纤通信是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。由于其比传统的其他通信方式有着巨大的优势，随着信息技术的不断发展和信息化进程的加快，光纤及其光器件的使用范围越来越广，如光纤通信系统、光纤数据网、光纤CATV 等。信号无论在哪种传输介质中传输都会有损耗，这种损耗可以定义为信号的衰减。光通信中光纤衰减的特性用衰减系数α表示，光信号在光纤中传输时，其功率P 随着传输距离的增加按指数形式衰减，即 = -αP 设起始处（z=0）的信号光功率为P(0)，则在光纤中经过距离z 的传播后，其值为衰减系数 α= ln 在同一种介质中传输时，信号的衰减系数比较稳定，一旦介质有所转换，衰减就有突变。在通常情况下，我们都希望传输线的损耗越小越好，但在有些情况下，由于信号源及传输距离的不确定，线路中的信号强度可能过大，这就需要采取某种措施减小信号。光衰减器就是这样一种用于消除线路中过大信号的器件。一、光纤衰减的特性要研制光衰减器，首先要了解光纤传输的基本特性。光在光纤中传输，是通过全反射的原理，确保光不外泄。如图1所示全反射临界入射角为θc ，αc 为临界传播角，纤芯的折射率为n 1，包层的折射率为n 2。图1 光纤内部光传输为满足光线在纤芯内的全反射条件，要求n 1>n 2。αc 是光线发生全发射时与光纤纵向轴线之间的夹角，有 αc =arcsin ?????????n n 1212 dP dZ P(z) P(0) 1 Z sin θc = n 1 n 2

几种可变光衰减器技术及其比较

几种可变光衰减器技术及其比较为了实现DWDM系统的长距离高速无误码传输，必须使各通道信号光功率一致，即需要对多通道光功率进行监控和均衡。因此出现了动态信道均衡器（DCE）、可调功率光复用器（VMUX）、光分插复用器（OADM）等光器件，这些器件的核心部件都是阵列可变光衰减器（VOA）。灵活地调节VOA，可以使各个通道的功率处于理想的大小。近年来，出现了多种制造可变光衰减器的新技术，包括可调衍射光栅技术、MEMS技术、液晶技术、磁光技术、平面光波导技术等。高分子可调衍射光栅VOA 高分子可调衍射光栅的制作基于一种薄膜表面调制技术。起初，这种技术的开发是为了替代放映机和投影仪中的液晶显示屏（LCD）和数字光处理器（DLP）。这种可调衍射光栅（图1）的顶层是玻璃，下面一层是铟锡氧化物（ITO），中间是空气、聚合物和ITO阵列，底层是玻璃基底。在未加电信号时，空气与聚合物层的交界面是与结构表面平行的平面。当入射光进入该平面时，不发生衍射。在加电信号后，空气和聚合物的界面随电极阵列的分布而发生周期变化，形成了正弦光栅。当入射光入射至该表面时，形成衍射。施加不同的电信号可以形成不同相位调制度的正弦光栅。高分子可调衍射光栅。采用高分子可调衍射光栅的VOA的工作机制是：通过调制表面一层薄的聚合物，使其表面近似为正弦形状，形成正弦光栅。利用这种技术，可以制作出一种周期为10微米，表面高度h随施加的电信号变化并且最高可到300纳米的正弦光栅。当光入射到被调制的表面上时，形成衍射。施加不同的电信号改变正弦光栅的振幅，即改变h时，可以得到不同的相位调制度，而不同相位调制度下的衍射光强的分布是不同的。当相位调制度由零逐渐变大时，衍射光强度从零级向更高衍射级的光转移。这种调制可以使零级光的光强从100%连续的改变到0%，从而，实现对衰减量的控制。并且这种调制的响应时间非常快，在微秒级。磁光VOA 磁光VOA是利用一些物质在磁场作用下所表现出的光学性质的变化，例如利用磁致旋光效应（法拉第效应）实现光能量的衰减，从而达到调节光信号的目的。一种典型的偏振无关磁光VOA结构如图2左图所示。

衰减器

功率衰减器是一种能量损耗性射频/微波元件，元件内部含有电阻性材料。除了常用的电阻性固定衰减器外，还有电控快速调整衰减器。衰减器广泛使用于需要功率电平调整的各种场合。原理 1.技术指标工作频带 2.衰减量 3.功率容量 4.回波损耗 5.功率系数 6.基本构成 7.主要用途 8.相关参数 9.种类位移型光衰减器 10.薄膜型光衰减器 11.衰减片型光衰减器 12.注意事项原理 13.技术指标工作频带 14.衰减量 15.功率容量 16.回波损耗 17.功率系数 18.基本构成 19.主要用途 20.相关参数 21.种类位移型光衰减器 22.薄膜型光衰减器 23.衰减片型光衰减器 24.注意事项原理: 衰减器是在指定的频率范围内，一种用以引入一预定衰减的电路。一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻衰减器抗的欧姆数来标明。在有线电视系统里广泛使用衰减器以便满足多端口对电平的要求。如放大器的输入端、输出端电平的控制、分支衰减量的控制。衰减器有无源衰减器和有源衰减器两种。有源衰减器与其他热敏元件相配合组成可变衰减器，装置在放大器内用于自动增益或斜率控制电路中。无源衰减器有固定衰减器和可调衰减器。技术指标工作频带衰减器的工作频带是指在给定频率范围内使用衰减器，衰减器才能达到指标值。由于射频/

微波数字衰减器结构与频率有关，不同频段的元器件，结构不同，也不能通用。现代同轴结构的衰减器使用的工作频带相当宽，设计或使用中要加以注意。衰减量无论形成功率衰减的机理和具体结构如何，总是可以用下图所示的两端口网络来描述衰减器。图中，信号输入端的功率为P1，而输出端得功率为P2，衰减器的功率衰减量为A （dB）。若P1 、P2 以分贝毫瓦（dBm）表示，则两端功率间的关系为P2（dBm）＝P1（dBm）－A（dB）可以看出，衰减量描述功率通过衰减器后功率的变小程度。衰减量的大小由构成衰减器的材料和结构确定。衰减量用分贝作单位，便于整机指标计算。功率容量衰减器是一种能量消耗元件，功率消耗后变成热量。可以想象，材料结构确定后，衰减器的功率容量就确定了。如果让衰减器承受的功率超过这个极限值，衰减器就会被烧毁。设计和使用时，必须明确功率容量。回波损耗回波损耗就是衰减器的驻波比，要求衰减器两端的输入输出驻波比应尽可能小。我们希望的衰减器是一个功率消耗元件，不能对两端电路有影响，也就是说，与两端电路都是匹配的。设计衰减器时要考虑这一因素。功率系数当输入功率从10mW变化到额定功率时，衰减量的变化系数表示为dB/（dB*W）。衰减量的变化值的具体算法是将系数乘以总衰减量功率（W）。如：一个功率容量50W，标称衰减量为40dB的衰减器的功率系数为0.001dB/（dB*W），意味着输入功率从10mW加到50W时，其衰减量会变化0.001*40*50=2dB之多！基本构成构成射频/微波功率衰减器的基本材料是电阻性材料。通常的电阻是衰减器的一大功率衰减器种基本形式，由此形成的电阻衰减器网络就是集总参数衰减器。通过一定的工艺把电阻材料放置到不同波段的射频/微波电路结构中就形成了相应频率的衰减器。如果是大功率衰减器，体积肯定要加大，关键就是散热设计。随着现代电子技术的发展，在许多场合要用到快速调整衰减器。这种衰减器通常有两种实现方式，一是半导体小功率快调衰减器，如PIN 管或FET单片集成衰减器；二是开关控制的电阻衰减网络，开关可以是电子开关，也可以是射频继电器。衰减器有以下基本用途：1) 控制功率电平：在微波超外差接收机中对本振输出功率进行控制，获得光敏衰减器最佳噪声系数和变频损耗，达到最佳接收效果。在微波接收机中，实现自动增益控制，改善动态范围。2) 去耦元件：作为振荡器与负载之间的去耦合元

Pi型衰减器设计

低成本的表面贴PIN管的Pi型衰减器简介模拟衰减器在射频以及微波网络方面得到了很广泛的应用。无论是采用砷化镓微波集成电路（GaAs MMICs）还是采用PIN管的网络，它们都是通过电压来控制射频信号的功率的。在商业应用中，比如蜂窝电话网，个人通信网络，无线局域网以及便携式无线电等，衰减器的造价是设计中的一个重要因素。本文描述了一种利用塑胶封装的表面贴片设计的低造价、宽频带的PIN管Pi型衰减器。背景图1描绘了基本的Pi型衰减器以及它的设计方程。调整分流电阻R1和串联电阻R3以满足衰减值A=20 log(K)，同时提供与系统特性阻抗匹配的输入输出阻抗。当PIN管工作在高于其截止频率fc（见附录A）时，它可以用作为流控可变电阻。故可用三个PIN管代替Pi型电路中的固定电阻来构造一个可变衰减器。作为一个例子，图2给出了一个由三个PIN管构成的衰减器，这个电路在10MHZ到500MHZ的频率范围内有良好的性能。然而，在Pi型电路中用三个PIN 管作为三个可变电阻导致了网络的不对称，这就使偏置电路相当复杂。

4个PIN管组成的Pi型衰减器如图3，如果用两个PIN管来代替电阻R3，会有很多好处。首先，由于网络的最大隔离度是由串联的PIN管决定的，用两个PIN管取代一个管子将提高衰减的最大值，或是在一定的衰减量下使频率上限增加一倍。第二，代替串联电阻的两个PIN 管180度反相工作，使得偶数阶的非线性产物得以抵消。第三，构成的衰减器网络是对称的，而且偏置电路非常简单。V+是一固定电压，Vc是控制网络衰减量的可变电压。采用两个串联PIN管代替一个管子的唯一负面影响就是导致插损的轻微增加，合计小于0.5dB。R1和R2分别作为串联PIN管D2和D3的偏流电阻，它们必须做得足够高以减小插损；然而，如果它们作得太高，就需要非常高的控制电压Vc。如果设计者不需要很大的带宽的话，可以通过在R1和R2及RF线之间加装一些扼流圈来改善插损特性，这些电感可以降低网络射频部份的电阻。R3和R4的选择视具体的PIN管而定；选择合适的话，它们将在串联与并联的PIN管之间提供

可变光衰减器的闭环控制设计(自动衰减控制和自动功率控制)

可变光衰减器的闭环控制设计（自动衰减控制和自动功率控制）在密集波分复用（DWDM）网络中实现紧密的信道间隔需要精确控制频谱发射和功率。这需要连续监视和调整网络元素，例如传输激光源，光学插件，光放大器和可变光衰减器（VOA）。这些最后的元素通常用于调整DWDM频谱的功率电平，以最大限度地减少串扰并保持所需的信噪比。例如，VOA可以与级联掺铒光纤放大器（EDFA）有助于均衡放大器的非均匀增益与波长分布，提高线性度并增强整个系统的控制。递归测量和控制算法可用于提供快速准确的动态闭环控制，从而确保可重复性并最大限度地减少生产校准和修整。对数放大器前端调节宽范围输入信号，从而允许在下游使用分辨率较低，成本较低的信号处理元件。经典混合信号解决方案经典解决方案结合了线性跨阻抗放大器（TIA）和高分辨率信号处理，以测量和控制VOA的吸光度。起初，由于TIA前端的低成本，这似乎是一个有吸引力的解决方案。然而，TIA是线性的，因此计算VOA上的分贝（对数）衰减需要对测量信号进行后处理。以数字方式执行，这需要浮点处理器来处理计算中涉及的除法和取幂过程。或者，可以使用在生产校准期间生成的穷举查找表来执行基于整数的处理。这两种方法通常都需要具有至少14位分辨率和中等高处理器速度的模数转换器，以最小化由固有处理开销导致的测量延迟。选择线性TIA前端所寻求的成本优势通常被获得测量信号和计算衰减所需的更高价格的转换器和处理器的成本所淹没。如果在生产测试期间需要生成冗长的查找表，则会产生额外的成本（和生产延迟）。可变光学衰减器的自适应控制图1说明了围绕自适应控制的VOA应用的这种经典解决方案。放大后的信号经过低通滤波，有助于降低测量噪声。然后将滤波的信号数字化并计算衰减器的吸光度。如果使用线性放大将测量的光电流转换为比例电压，则需要计算测量信号的比率，然后进行反幂运算，乘以计算VOA的实际吸光度。如果探测器前端的响应度和跨阻抗增益相等，那么

可调光衰减器参数的测量实验

姓名：吴孟杰班级：光信科0902班学号：0120914430215 可调光衰减器参数的测量实验处理一．数据处理输入功率P1’=-10log1015.30 uw 1 mw =18.15 dBm 同理求得：P2’=18.15 dBm P3’=18.19 dBm P4’=18.12dBm P5’=18.13dBm 输出功率Po1’=-10log104687nw 1 mw =23.29 dBm 同理求得：Po2’=26.92 dBm P3’=30.61 dBm P4’=33.22dBm P5’=39.98dBm 同理求得：衰减量a1（dB）=Po1-P1’=23.29(dBm)-18.15(dBm)=5.14 dB 衰减量a2（dB）= Po2-P2’=26.92(dBm)-18.15(dBm)=8.77 dB 衰减量a3=12.42 dB a4=15.10dB a5=21.85 dB 二．实验小结本次实验主要测试光衰减器的量程，在旋转光衰减器的过程中，光的衰减不断的增大，这样便得到了量程。实验操作简单，但是通过实验了解了光衰减器的作用，主要功能是用来减低或控制光信号，可以是光按照需求衰减，可实现量化操作，量程也是固定的，调节光线路电平，其本身结构也简单，每一种型号的光衰减器只能衰减特定范围内的光波信号。三．思考题 1.单位dBm与dB的关系如何？ dBm是一个功率单位，定义的是在输入功率为1mw的情况下的相对增益， Po=-10log10Pi 1mw （dBm），dB也是一个功率单位，其数学表达式为-10lg Po pi (dB)，他们之间的运算关系是dBm-dBm=dB，因为从数学表达式上看： log10 P1 1mw（dBm）?log10 P2 1mw（dBm）=log10 P1 P2（dB）

MEMS VOA光衰减器的工作原理

MEMS VOA光衰减器的工作原理文章导读： VOA的优势、类型 MEMS Shutter型VOA MEMS微镜型VOA MEMS微镜型VOA中的WDL问题 MEMS微镜型VOA的WDL优化 MEMS（Micro Electro Mechanical System，微机电系统）技术被广泛应用于光纤通信系统中，MEMS技术与光学技术的结合，通常称作MOEMS技术。最为常用的MOEMS器件包括光衰减器VOA、光开关OS、可调光学滤波器TOF、动态增益均衡器DGE、波长选择开关WSS和矩阵光开关OXC。 VOA在光纤通信系统中常用于光功率均衡，在各种技术方案中，MEMS VOA具有尺寸小、成本低和易于制造的优势。最常用的MEMS VOA有两类：MEMS Shutter型和MEMS微镜型，前者通常以热效应驱动，后者通常以静电力驱动。 MEMS Shutter型VOA 基于MEMS Shutter的VOA结构如图1所示，MEMS Shutter被插入两根光纤之间的光路，衰减量取决于被阻挡的光束截面大小。在实际应用中，这种VOA也可以设计成反射型。图1.基于MEMS shutter的VOA结构 MEMS微镜型VOA 如图2所示为基于MEMS扭镜的VOA结构，它以双光纤准直器的两根尾纤作为输入/输出端口，准直光束被MEMS微镜反射偏转，从而联通输入/输出端口之间的光路。扭动微镜让光束发生偏转，从而产生光功率的衰减。

图2.基于MEMS扭镜的VOA结构 MEMS扭镜通常有两种结构，即平板电极和梳齿电极，如图3所示。考虑0~20dB的衰减范围，前者通常需要>10V的驱动电压，后者可将驱动电压降至5V以下。然而，仅仅一个微小的粉尘颗粒就会卡住梳齿电极，因此其生产良率较低。采用梳齿电极的MEMS微镜，通常需要在超净环境下封装。图3.两类MEMS扭镜：平板电极和梳齿电极 MEMS微镜型VOA中的WDL问题基于MEMS shutter和MEMS微镜的VOA均有广泛应用，前者性能指标较好，但装配工艺相对复杂；后者易于装配但WDL（波长相关损耗）相对较大。在宽带应用中，此类VOA 会对不同波长产生不同的衰减量，此现象定义为WDL。宽带应用中，要求WDL指标越小越好。 WDL问题源于单模光纤SMF中的模场色散，我们知道，光纤中的不同波长具有不同的模场直径，长波的模场直径更大一些。图4所示为光纤中模场的色散情况。

二光衰减器的衰减量回波损耗的测试

实验二光衰减器的衰减量、回波损耗的测试一．实验目的和任务 1．了解光衰减器的原理。 2．了解光衰减器各参数的概念和测试方法。 3．对光衰减器的衰减量和回波损耗进行测试。二．实验原理光衰减器是调节光强不可缺少的器件，主要用于光纤通信系统指标测量、短距离通信系统的信号衰减以及系统实验等。它可分为位移型光衰减器、直接镀膜型光衰减器、衰减片型光衰减器、液晶型光衰减器等。对于位移型光衰减器来说，它是通过对光纤的对中精度做适当地调整，来控制其衰减量的。直接镀膜型光衰减器是一种直接在光纤端面或玻璃基片上镀制金属吸收膜或反射膜来衰减光能量的衰减器。衰减片型光衰减器直接将具有吸收特性的衰减片，固定在光纤的端面上或光路中，达到衰减光信号的目的。液晶型光衰减器是通过是光线偏振面的旋转，使一部分光不能被自聚焦透镜耦合进入光纤来实现对光信号的衰减的。耦合器型固定衰减器是有特定的耦合比产生的分束损耗，使通过耦合器实现光衰减器的功能。对光衰减器的要求是：体积小、重量轻、衰减精确度高、稳定可靠、使用方便等。在实验中，我们使用的是信息产业部电子第41所的耦合器式固定衰减器。（一）光衰减器衰减量的测试原理衰减量是光衰减器的一个主要技术指标。对于固定衰减器来说，其衰减量指标实际上就是光衰减器的插入损耗。即光信号经过光衰减器的输出功率与光衰减器输入功率之比的分贝数。假设光衰减器输入光功率为P 1，输出光功率为P 2，则光衰减器衰减量的计算公式为： ()dB P P A 2 1lg 10= （2-1）测量光衰减器衰减量的实验原理图如图2.1所示。光隔离器图2.1 光衰减器衰减量测量原理图

如何利用光衰减器测试

如何利用光衰减器测试光纤收发器的灵敏度了解如何测试光纤接收器的灵敏度是一项重要技能。当光输入功率在一定范围内时，光纤接收器的性能最佳。但是如何来判断光纤收发器是否会在最低光输入功率时，提供最佳性能呢？常用的一种方法是使用光衰减器，例如隔板衰减器。通常只需要两个值即可完成测试。该过程包括如下所示的三个步骤。 1.使用功率计测量光纤发射器的光输出功率。请记住，工业标准定义了特定网络标准的发射器和接收器的光输入功率。如果您正在测试100BASE-FX收发器，则应使用100BASE-FX发射器，且发射器的光输出功率应在制造商的数据表所规定的范围内。 2.将发射器连接到接收器，并在发射器可提供的最大光输出功率下验证其是否正常工作。您需要以接收器可以接受的最小光输入功率测试接收器，同时接收器仍然提供最佳性能。为此，您需要从制造商的数据表中获取最低的光输入功率值。

3.计算测试所需的衰减水平。例如：发射器的光输出功率为-17dBm，接收器的最小光功率电平为-33dBm。它们之间的差值为16dB。您可以在接收器的输入端使用16dB的隔板衰减器，并重新测试接收器。如果接收器仍能正常工作，则在规格范围内。注意：在上面的例子中不考虑光损耗。假设发射器位于接收器10公里处，并且整个光纤链路（包括互连）的损耗为6dB，那么对于您的测试，应使用10dB的隔板衰减器，而不是16dB 的。

光衰减器是一种非常重要的光纤无源器件,它可按用户的要求将光信号能量进行预期地衰减,也可以用来测试光纤收发器的灵敏度。飞速光纤(https://www.360docs.net/doc/e614875089.html,)提供种类齐全的光衰减器，为光通信的用户带来了方便。

电调衰减器设计指导

可以用三个二极管来代替电路中的固定电阻，构造一个可变衰减器，不过，这样会导致网络中的不对称，从而导致产生一个相当复杂的偏压网络。用两个PIN二极管来代替其中的串联电阻可以获得几个性能方面的好处。首先，由于串联二极管具有容性电抗而使网络与其它部分相隔离，用两个二极管代替一个电阻可以提高最大衰减值或在一定衰减值的条件下使频率上限翻倍。其二，代替串联电阻的两个二极管是180度反接的，这样就抑制了偶数次信号畸变的产生。其三，由此而得到的衰减器网络是对称的，从而可以大大简化偏压网络。电源电压V+是一固定电压，Vc是控制网络衰减的可变电压，用两个二极管代替电阻的唯一缺点是可能会增加介入损耗。四元二极管pi型衰减器需要一个恒定的电压V+和一个可变的控制电压Vc。对于1.25V的V+，可变控制电压的范围为0V到大约5V。电压V+的值代表了回程损耗与控制电压范围之间的一个折衷，更低的V+可以降低回程电压，但同时也会使控制电压的工作范围缩小。本文中介绍的衰减器是在8mm厚的RF4型印刷电路(PCB)上实现的。RF4具有良好的机械稳定性和耐久性，成本低，但其损耗大，难于控制，而且介质系数与工作频率密切相关。另一方面，玻璃纤维增强型聚四氟乙烯(PTEE)PCB材料具有良好的高频特性，但是相对昂贵一些，机械稳定性也比较差，不适合于某些表面贴装工艺。选用针对高频工作要求进行了优化的PCB基底材料可以改善高频性能，各种测量参数对频率的依赖程度受到与HSMP-381 6二极管四元组、PCB、其它元件及连接器相关的寄生效应的影响。

将PIN二极管用做衰减元件时，PIN二极管具有比等效的GaAs MESFETs更高的线性度，通过使用具有厚I层及低介质张弛频率(fdr)的多个PIN二极管就可以将信号畸变减小到最低程度。在Avago公司PIN二极管产品线中HSMP-381x系列产品的I层最厚。在低衰减状态，大部分RF能量仅仅是从输入端传输到输出端而已。不过在高衰减状态，更多的RF能量被倾入衰减器，会使信号失真度上升。当Vc接近0时，几乎没有电流流过两个串联的二极管，它们接近于零偏压状态，其结电容将随RF电压同步变化，幸运的是，由于两个二极管是反向串联的，所以可以抑制由受RF调制的电容所产生的某些失真或畸变。由于封装的两个反串二极管具有完全互相匹配的特性，因此可以得到最佳的失真抑制能力。 Pi衰减器的相位偏移随衰减值而变化。总的相位偏移接近90度，在三个相隔较远的工作频率点(100、900和1800 MHz)测试时此相位偏移表现相当稳定。