[发明专利]可变光衰减器

说明书

技术领域

[01]本发明涉及用于衰减光束强度的可变光衰减器，特别涉及在较宽的衰减量和衰减波长的范围内保持光束偏振的光衰减器。

背景技术

[02]可变光衰减器被广泛用于光通信和其它应用场合中，来调整光信号的光功率水平以达到均衡目的或控制光接收器中的光电探测器的动态范围和敏感度。实现光衰减的手段包括利用线性中性密度滤波器、衰减棱镜、光束阻断器、转镜和用于弯曲或偏移光纤的机械装置。

[03]在现有技术的解决办法中，Smiley等(美国专利6,167,185)公开了一种保持光束偏振分量的可调光衰减器。光束衰减器的横截面与准直光束传播方向垂直且其形状为楔形。采用用于移动光束衰减器的控制器来改变衰减量，以改变所述楔形在准直光束内的部分的大小。

[04]图1示出了可调光衰减器100，它包括不透明光锥101，该光锥101部分阻断以截面图示出的准直光束102。通过沿运动方向103将不透明锥体101线性移入或移出准直光束102来实现衰减调节。这种配置的缺点是，运动方向103必须保持和准直光束102的中心精确对准，从而使一个偏振110的衰减和另一个偏振120的衰减匹配。E和H表示各个偏振的电场和磁场方向。

[05]Payne等公开了现有技术的另外一个例子(美国专利6,801,354)，如图2所示。可调光衰减器200包括光膜202上的圆形光阑孔203的对称阵列，所述圆形光阑孔203形成二维衍射光栅，当衰减入射光201时，二维衍射光栅可消除偏振相关损耗(PDL)。图3是可调光衰减器300的俯视图。圆形光阑孔302的对称阵列在反射氮化硅膜301中形成二维衍射光栅。反射柱(post)303被设置在每个圆形光阑孔302里面。利用静电将反射氮化硅膜301相对于反射柱303提高或降低，可以实现从可调光衰减器300反射的入射光的衰减。将光阑孔302设计为圆形的目的是为了减小输出反射光束衰减的PDL。

[06]在反射中采用上述的装置会使获取衰减器输出光束变得复杂。可调光衰减器300的制造必须经历多次沉积、光刻和蚀刻步骤，因此提高了制造的成本。由于没有固有的锁存特性，当将电驱动电压去除，会释放移动光膜的静电力，而导致衰减回复到某一静态值。

[7]通常，衰减对控制信号作线性响应一般是优选的。所期望的可控衰减范围可达30dB。在0 dB到20 dB的衰减范围内，偏振相关损耗(PDL)优选低于0.2dB。对于光纤通信的C带，波长相关损耗(WDL)优选0.3dB或更小。对于一些应用，优选可变衰减器，即使其电源被关闭也保持其衰减设置，即具有锁存特性。

发明内容

[8]本发明的一个目的是，提供一种具有30dB宽可控衰减范围的可变光衰减器，同时保持低PDL和WDL。

[9]本发明的进一步目的是，提供一种具有锁定特性的可变光衰减器。

[10]最后，本发明的另一个目的是，提供一种具有响应于驱动信号的线性衰减的可变光衰减器。

[11]因此，本发明涉及的可变光衰减器包括具有多个交替阻断带和线性光孔的滤波器，其中，阻断带被设计成Z字型。对Z字型的尺寸进行选定以使滤波器的偏振相关损耗达到最小。

[12]本发明的另一个特征是，带宽和光孔宽度的比例随着离滤波器末端的距离的变化而逐步变化，从而使滤波器沿运动方向通过输入光束的线性平移引起衰减输出光束的衰减量的变化。

[13]本发明的另一个方面涉及一种将滤波器线性平移经过输入光束的致动器(actuator)，以使在致动器失去驱动功率时并不改变衰减量，从而提供了锁存特征。

附图说明

[14]下面将根据代表优选实施例的参考附图，对本发明进行更详细的描述，其中：

[15]图1是现有技术楔型可调光衰减器的示意图；

[16]图2是现有技术中具有二维低偏振相关损耗光栅的光膜的等轴测视图；

[17]图3是现有技术中二维低偏振相关损耗光栅的俯视图；

[18]图4是根据本发明的可变光衰减器的原理图；

[19]图5是可变光衰减器的一个具体实施例的详细原理图；

[20]图6是线性可变光栅滤波器的一个具体实施例的俯视图(不按比例)；

[21]图7是三个不同衰减设置的波长相关损耗光谱图；

[22]图8是偏振相关损耗的衰减函数图。

具体实施方式