多模mems可调光衰减器
小型高性能的可调光衰减器[实用新型专利]
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专利名称：小型高性能的可调光衰减器专利类型：实用新型专利
发明人：洪亮,张笃峰
申请号：CN202021629905.2
申请日：20200807
公开号：CN213210534U
公开日：
20210514
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种小型高性能的可调光衰减器，本衰减器包括管座、MEMS芯片、管帽、透镜、光纤头、封装套筒，管座上设有两个管脚，MEMS芯片上设有转镜，光纤头内分别设有输入光纤和输出光纤，MEMS芯片设于管座中央，转镜在MEMS芯片的电压驱动下作定向旋转，两个管脚分别连接MEMS芯片的正极和负极，管帽嵌套于管座，透镜设于管帽中央，光纤头与透镜通过包胶固定连接，封装套筒嵌套于管帽外圈，光纤头和透镜位于封装套筒内。
本衰减器克服传统可调光衰减器件的缺陷，优化WDA、PDA、TDA指标，提高了衰减稳定性，减小器件尺寸，具备商用价值。
申请人：上海中科创欣通讯设备有限公司,上海中科股份有限公司,上海中科光纤通讯器件有限公司地址：201612 上海市松江区新桥镇新茸路155弄185号3-4楼
国籍：CN
代理机构：上海天协和诚知识产权代理事务所
代理人：沈国良
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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VOAMEMS微镜型VOAMEMS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。
光衰减器
≤0.6dB ≥30dB ≤-45dB
≤0.1dB
衰减精度Resolution 可调节的最小衰减变化量 重复性 Repeatability 波长相关损WDL 偏振相关损耗PDL 温度相关损耗TDL
≤0.2dB
≤0.3dB (CorLBand)
≤0.2dB ≤0.2dB
四、指标测试与理解
35 30 0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 15 10 5 0 1 43 85 127169211253295337379421463505547589631
工作温度
存储温度
－5 ～ 65℃
－40 ～85℃
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装配检查 封盖 尾套固定 引线 焊接 组装 连接器 制作 包装 检查 包装、 标识
熔纤
四、指标测试与理解
主要参数 插损IL 衰减范围 Attenuation Range 回损RL 参数定义 最小损耗处，输入端光功率Pi与输出端光功 率Po之比 工作波长在指定输出端口的光功率相对全部 输入光功率的减少值的最大范围 入射到光衰减器中的光能量和衰减器中沿入 射光路反射出的光能量之比 在同一指定反馈值处的衰减值的差异 在指定波长范围内，同一点处衰减值的最大 最小差值 光衰减器在所有偏振状态下最大传输和最小 传输的比率 在一定温度范围内，损耗值的变化量 参考值
• 手调可变光衰减器 Manual Variable Optical Attenuator 手调光衰减器是一种光衰减量连续可调的光无源器件,它 可以用来设定衰减量从0~40dB的连续变化。该产品具有插 入损耗低、稳定性好、可靠性高、体积小，操作方便等优 点，还能根据需要做成各种标准连接器形式。紧凑的外形 设计，能方便地安装在各系统上。
mems可调光衰减器光学系统研析
1
光网络实用化需要解决的关键问题之一是，各波长通道间的功率不均衡。关于功 率均衡的研究工作有很多报导，但它们或者是针对波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)点对点传输，无法满足网络动态重构的要求；或者是采用的器件 不够成熟，很难在实际的系统中应用。可调光衰减器(Variable Optical Attenuator，VOA)， 主要用于 DWDM 系统中信道的功率平衡，实现增益平坦、动态增益平衡及传输功率 均衡[4~ 5]。
III
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。
Finally, experimental research on VOA is carried out, including the design of measure system, the adjusting of optical path, the measurement and research of optical parameters, etc. The results indicate that this scheme of VOA is feasible, IL、Attenuation、 PDL、WDL and RL meet the requests of optical communication. The problem is that TDL is not easily controlled. After revision on the scheme and improvement on assembly procedure and skill, expected specifications are reachable. Key works：All Optical Network；Micro-electromechanical System；Wavelength Division Multiplexing；Power Equalization；Variable Optical Attenuator
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多模mems可调光衰减器
多模MEMS可调光衰减器是一种新型的光学衰减器，它采用先进的微机电系统（MEMS）技术，在微米级尺度上实现光功率的可控衰减。
与传统的电子光衰减器相比，多模MEMS可调光衰减器具有体积小、体积低、精度高和调节范围宽等优点。
它们可用于光学传感器、光通信系统和光调制器等领域。
首先，多模MEMS可调光衰减器通常由滤波器阵列、电动机、微梁、光学波导以及控制电路等部件组成。
滤波器阵列通过定向改变光的波长，实现衰减的功能，从而调节光的功率。
滤波器阵列上的电动机可以在不同位置上控制光的衰减程度，从而实现衰减程度的可控性。
此外，微梁能够反映电动机的控制信号，还可以将滤波器与光纤连接在一起，以实现光的衰减需求。
同时，光学波导会将滤波器和微梁上的光传递到目标位置。
最后，控制电路通过信号控制，通过调整电动机的速度来控制可调光衰减器的衰减程度。
此外，多模MEMS可调光衰减器还可以实现光衰减范围的调节。
它通过调整滤波器、微梁和电动机的位置，可以加大或减小衰减程度，并可以调节多个频段的衰减程度。
同时，多模MEMS可调光衰减器还具备体积小、体积低、精度高和调节范围宽等优点，可以实现快速、高精度的光衰减效果。