[发明专利]全光纤精密可调光衰减器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通讯，特别是指一种连续可调全光纤式的精密光纤衰减器。

背景技术

光纤衰减器是光通讯领域一种非常重要的光学无源器件，主要应用于光通信线路、系统的评估、研究及调整、校正等方面。现有的光纤衰减器主要有固定式和可调式两种。固定式衰减器的衰减比是固定的。但在光纤系统中，常常需要精确控制系统各部件中的光信号值，如在系统应用的测试和特征化阶段、对系统的评估、计量和定标等场合，需要采用可调式光纤衰减器。目前的可调光纤衰减器大多是切断光纤，通过改变两连接端面间的空气间隙或者径向相对偏移来实现，或者采用薄膜吸收滤光实现。这类装置对机械传动的精度、稳定性都有很高的要求。而且，切断光纤使得在光传输衰减的过程中，会产生很大的光功率反射，反射光影响光源的稳定性和传输信号的信噪比，从而降低传输的品质。

而全光纤型衰减器是一种非常有吸引力的想法，其中一种主要的实现方案是基于光纤的弯曲或微弯损耗来实现的。通过改变光纤的弯曲程度，从而导致输出光功率的变化。

衰减原理是：当光纤受到弯曲扰动的时候，将会产生弯曲损耗，主要是微弯损耗和宏弯损耗。两者弯曲损耗均是由于光纤弯曲时导致纤芯中的 部分导模耦合至包层引起的，两者损耗可以根据Marcuse的理论公式计算弯曲损耗大小，其公式如下：

P_OUT＝P_INexp(-γS)

其中，P_OUT和P_IN分别为输出和输入光功率，γ是弯曲损耗系数，S为弯曲弧长。可以看出光纤的弯曲损耗系数γ越大，即光纤弯曲半径越小，则损耗越大，但弯曲半径过小会导致光纤寿命大幅度减少，影响衰减器的使用寿命，所以实际应用中光纤的弯曲半径是受限制的；另一方面，在相同的弯曲损耗系数γ下，若增加弯曲弧长S，则可增大衰减，可以通过大幅度增加弯曲弧长S，达到大幅度提高光纤衰减器的动态范围和精度的目的。

中国专利01217692.3、01271511.5和03277454.0提供的全光纤衰减器的方案均是以光纤的宏弯损耗为主来实现可调光衰减器，并且只利用了使用光纤的一小部分来实现弯曲损耗，根据上述公式，这就限制了该光纤衰减器的动态范围和精度。

中国专利200520025797.7提供的方案是以光纤的微弯损耗为主的来实现可调光衰减器，充分利用了使用的光纤长度来实现弯曲损耗，但由于其是通过上下两块平板来实现的，平板的尺寸不可能太大，使可以弯曲的光纤长度受到限制，妨碍了该类光纤衰减器的动态范围和精度的提高。另外两块板相对运动的可调节距离最大只有数百微米，且运动时两块板须保持基本的平行，所以此类衰减器对调节的机械结构有较高的要求，不仅增加了实施成本，同样也限制了该类光纤衰减器的动态范围和精度的提高。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种全光纤精密可调光衰减器，其结构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，可以做到能够同时利用光纤的宏弯损耗和微弯损耗对光纤中传输的导模进行衰减，使该光纤衰减器的动态范围更大，可调结果更灵敏和准确。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种全光纤精密可调光衰减器，其特征在于：一个曲线形壳体以及沿曲线形壳体纵向连续布设在所述曲线形壳体内部相对两侧的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，曲线形壳体两端相对位置变化时，布设在曲线形壳体内部的A侧变形齿和B侧变形齿之间的相对位置也改变，所述A侧变形齿和B侧变形齿呈交错布设，且在二者的变形齿间夹有导光光纤，A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在导光光纤两侧，导光光纤的两端分别接输入光信号的光纤和输出光信号的光纤。改变曲线形壳体两端的间距，就可以同时改变沿曲线形壳体分布的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿之间的距离，从而就可以改变在二者的变形齿间夹有的导光光纤的弯曲半径，也即改变导光光纤的弯曲损耗系数，从而改变了对输入光信号的衰减大小。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的曲线形壳体是螺旋状、Z字状或平面卷簧状。

本发明解决进一步技术问题的方案是：在曲线形壳体以及连续布设在所述曲线形壳体内部相对两侧的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，所述的变形齿的间距是变化的。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的曲线形壳体外部或内部有一个滑动配合的限制体，防止曲线形壳体任意扭曲变形。