1、導語

可調度光衰減器（VOA）在光通訊中具有廣泛的運用，其首要功用是用來減低或操控光信號。光網絡的最根柢的特性應當是可調，分外是跟著DWDM傳輸體系和EDFA在光通訊中的運用，在多個光信號傳輸通道上有必要進行增益平整化或信道功率均衡，在光接納器端要進做法態飽滿的操控，光網絡中也還需要對其它信號進行操控，這些都使得VOA變成其間不行或缺的要害器材。此外，VOA商品還具有與其它光通訊組件聯絡并將其推往高階模塊的特性。

2. 幾種多見的VOA簡介

2.1. 機械式VOA

該品種型的VOA也有多種詳細的完畢辦法。圖1是擋光型光衰減器的原理圖，驅動擋光元件攔在兩個準直器之間，完畢光功率的衰減。擋光元件可所以片狀或許錐形，后者可通過旋轉來推動，而前者需平推或許通過必定機械構造完畢旋轉至平推動作的改換。擋光型光衰減器可以制成光纖適配器構造，也可以制成圖1所示的在線式構造。

與上面說到的擋光型VOA相似，也有一種機械一電位器辦法的EVOA計劃。其原理是用步進電機拖動中性梯度濾光片，當光束通過濾光片紛歧樣的方位時其輸出光功率將按預訂的衰減規矩改動，然后抵達調度衰減量的意圖。還有一種機械偏光式光衰減器。其根柢原理是從入端口射出的光束被反射片反射到出端口，兩頭口之間的反射耦合功率由反射片的歪斜視點來操控，然后完畢光衰減的調度。而反射片的歪斜則由多種紛歧樣的機理來操控。

機械型光衰減器是較為傳統的處理計劃，到如今接連，已在體系中運用的VOA大多是用機械的辦法來抵達衰減。該類型的光衰減用具有技術老到、光學特性好、低插損、偏振有關損耗小、無需控溫等利益；而其缺點在于體積較大、組件多構造雜亂、照料速度不高、難以自動化出產、晦氣于集成等。

2.2. 磁光VOA

磁光VOA是運用一些物質在磁場效果下所表現出的光學性質的改動，例如磁致旋光效應（法拉第效應）等亦可完畢光能量的衰減，然后抵達調度光信號的意圖。一種典型的偏振無關磁光VOA構造如圖2所示。

圖2中，其間的（a）是實習的光路，為了非常好地闡明其原理，咱們選用（b）中的鏡像光路。當光從雙芯光纖的一端入射，經透鏡準直后（省掉光束的厚度），進入到雙折射晶體（其光軸筆直于紙面），被分紅O光和E光兩束光，然后進入法拉第旋轉器，光從法拉第旋轉器出射后被全反射鏡反射，再順次通過法拉第旋轉器、雙折射晶體和透鏡，終究從雙芯光纖的另一端輸出。因而，通過調制電壓操控磁場，可以使進入法拉第旋轉器的偏振光的偏振態發作旋轉。在法拉第旋轉角為0度的狀況下，O光依然是O光，E光依然是E光，兩束光不平行，不能合在一同，如虛線所示，此刻衰減程度最大；在法拉第旋轉角為45度的狀況下，總的法拉第旋轉角為90度，O光變成E光，E光變成O光，兩束光平行，通過透鏡調集后合在一同，此刻衰減程度最小。當操控法拉第旋轉角在0度和45度之直接連改動時，就可以完畢衰減量的接連調度。

運用資料的磁光效應并聯絡其它的技術，可以制造出高功用、小規范、高照料及構造相對簡略的光衰減器。這是運用分立微光器材技術制造光衰減器的一個有待進一步開發的范疇。

2.3. 液晶VOA

液晶VOA運用了液晶折射率各向異性而閃現出的雙折射效應。當施加外電場時，液晶分子取向從頭擺放，將會致使其透光特性發作改動，其作業原理如圖3所示。

液晶VOA詳細的完畢辦法如圖4所示。由入射光纖入射的光經準直器準直后，進入雙折射晶體，被分紅偏振態互相筆直的O光和E光，經液晶后，O光變成E光，E光變成O光，再由另一塊雙折射晶體合束，終究從準直器輸出。當液晶資料兩頭的通明電極上加載電壓V時，O光和E光通過液晶后都改動必定的視點，經第二塊雙折射晶體，每束光又被分紅O光和E光，構成了4束光，基地兩束終究構成一束從第二塊雙折射晶體出射，由準直器接納，別的兩束從第二塊雙折射晶體出射后未被準直器接納，然后完畢衰減。因而，通過在液晶的兩個電極上施加紛歧樣的電壓操控光強的改動，可以完畢紛歧樣的衰減。

液晶VOA可以完畢光衰減器的小型化、高照料化。但一同液晶資料刺進損耗較大，制造技術相對也較雜亂，分外是受環境要素的影響較大，它的利益是本錢低，已有批量商用。其它還有些功用資料在強電場效果下光學特性也會發作改動，例如鈮酸鋰（LiNbO3）晶體的電光效應，因而這也是有或許運用的一個路徑。但因為相似這么的電光效應一般需要數千伏甚至上萬伏的強電場，所以運用在光通訊的無源器材范疇有必定綁縛，至今鮮有有關的信息。

2.4. MEMS VOA

MEMS是此范疇中較新的運用技術，通過近幾年的翻開，MEMS Chip的出產技術現已趨于老到，有力地推動了MEMS VOA的運用。在光網絡中運用，以MEMS技術為根底的商品也具有顯著的報價和功用上的優勢。MEMS VOA有反射式VOA和衍射式VOA，如圖5所示。

反射式VOA的作業原理如圖5（a）所示，它是在硅基上制造一塊微反射鏡。以unblocking型VOA為例。光通過雙光纖準直器的一端進入，以必定視點入射到微反射鏡上，當施加電壓時，微反射鏡在靜電效果下被改動，傾角改動，入射光的入射視點發作改動，光反射后能量不能徹底耦合進雙芯準直器的另一端，抵達調度光強的意圖；而未加電壓時，微反射鏡呈水平狀況，光反射后能量徹底耦合進雙芯準直器的另一端。

衍射式VOA是依據動態衍射光柵技術，如圖5（b）所示。這種動態衍射光柵由平行微柵條陣列構成，微柵條上外表鍍以200~300 nm厚的鋁膜，起電極和反射光的兩層效果，下外表是分外計劃的由Si3N4和SiO2膜構成的雙簧構造以供應彈性力，其下刻蝕的空氣隙厚度與所欲運用的光譜波段有關。當施加電壓信號時，在靜電力的效果下相間隔的動柵條方位向下移動以發作衍射光柵效應，作業狀況如圖5（b）所示。通過調度電壓來操控一級衍射光然后抵達對光信號衰減量進行調度的意圖。這種動態衍射光柵首要在成像及閃現技術中得到運用，它在功用上具有照料速度快、衰減操控精度高、消光系數大、抗疲倦磨損等特征，能被用于制造許多其它光通訊器材的基地部件，如光開關陣列等。

MEMS VOA現已很老到，并已許多出產和計劃運用。一同因為制品率的疑問，在報價方面也面臨著應戰，別的由所以微機電部件，牢靠性相對來說有時不行志趣。前期的MEMS VOA都選用激光焊接的辦法，設備投入較大，并且出產功率低、設備本錢高。如今，商場也推出了全膠技術的MEMS VOA，極好地處理了這一疑問。

如今，現已可以大批量出產MEMS VOA的國外廠家首要有：Lightconnect（已被Neophotonics收買）、JDSU、Oplink、Avanex、Santec、Lightwave2020、AFOP等。在國內，高意通訊有限公司現已具有批量出產MEMS VOA的才調，并且具有激光焊接和全膠的技術路徑。首要的商品包含單個VOA器材、4通道和8通道VOA模塊，如圖6所示。

2.5. 熱光VOA

熱光VOA首要是運用一些資料在溫度場中所具有的光學性質改動特性，如溫度改動所構成的使的熱光資料折射率的改動等。依照構造的紛歧樣，首要可以分為兩大類，走漏型和開光型VOA。

走漏型熱光VOA的原理如圖7（a）所示，其原理是首要將有些光纖原有的外皮包層剝除，用熱光資料代以構成外皮層。當對該熱光資料外皮層施以溫度改動時，因為其折射率的改動而致使原有光傳輸特性即模場直徑（MFD）的改動，有有些的光信號能量將從該處逸出（輻射光），然后抵達通過操控溫度來調度光衰減量的意圖。

關于開光型的熱光VOA最典型的即是一種依據Mach-Zehnder干與儀（MZI）的原理，其詳細構造如圖7（b）所示。首要作業辦法是在Mach-Zehnder干與儀的其間一個干與臂上面加上熱光資料，并將熱光資料置于薄膜加熱器上。運用熱光效應，使資料的折射率發作改動，然后改動MZI的干與臂的長度，使兩臂發作紛歧樣的光程差，進一步使得雙光束的干與光強發作改動，完畢對光衰減量的操控。MZI型平面光波導VOA體積小，利于高度集成，可是如今其技術還處于翻開和完善中。這種辦法有必要對光束進行分束和耦合，這就會引進較大的插損，因而這種VOA功用還較差，封裝難度大。

熱光VOA因為加熱，冷卻設備相對雜亂，溫度場一光導介質折射率之間的數理函數聯絡雜亂而不易準確量化和操控，分外是其較長的照料時刻阻遏了其在現代光通訊中的運用。

2.6. 聲光VOA

該種衰減器的根柢原理是運用聲光晶體在超聲波的效果下發作的周期性的應變，然后致使折射率的周期性改動，對等于建立了一塊位相光柵，所以即可運用該光柵對光束進行調制。

已有一些公司聲稱已開宣告選用聲光晶體的可調式衰減器（稱之為AVOA）。據了解，聲光晶體資料的取得沒有疑問，不過現時期占整體本錢偏高，約占其間的4-5成。