光衰减器

光衰减器是一种非常重要的纤维光学无源器件,它可按用户的要求将光信号能量进行预期地衰减,常用于吸收或反射掉光功率余量、评估系统的损耗及各种测试中。目前,系列化光衰减器已广泛应用于光通信领域,给用户带来了方便。

一种插入光路中可使光信号功率按设定要求衰减的光器件。用它来调节光通信系统或测试系统所传输的光信号的功率，使系统达到良好的工作状态。也常用以检测光接收机的灵敏度和动态范围。

光衰减器可分为固定型衰减器、分级可调型衰减器、连续可调型衰减器、连续与分级组合型衰减器等。其主要性能参数是衰减量和精度。

通常在玻璃基片上蒸发或溅射金属膜或采用有高吸收作用的掺杂玻璃制成衰减片。通过控制镀膜厚度或控制玻璃的掺杂量及其厚度的方法来获得所需的衰减量。也有用两段光纤对接时的耦合损耗来制成衰减器的。

光衰减器要求重量轻、体积小、精度高、稳定性好、使用方便等。它可以分为固定式、分级可变式、连续可调式几种。

光衰减器:

1. 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

2.衰减片型光衰减器

3.智能型光衰减器

系列化光衰减器中,不同类型的光衰减器原理不同。

位移型光衰减器利用光纤的衰减量随其对中精度而变化的原理,有意在对接光纤时,使光纤之间发生一定位移,从而达到衰减一定光能量的目的,位移型光衰减器,制作时可采用横向位移法和纵向位移法。

位移型固定衰减器可分成转换器式和变换器式两类。

(1)转换器式光固定衰减器转换器式光固定衰减器性能稳定,两端均为转换器接口,衰减量分5、10、15、20、25 dB五种,使用极为方便,可直接与各类型连接器配合使用,仅需将连接器中的转换器取下,换上同型号光衰减器,即可达到衰减光信号的目的,根据不同的端口,有如下几种种类型:

转换器式光:FC型、SC型、ST型

固定衰减器:FC-SC型、FC-ST型、SC-ST型

(2)变换器式光固定衰减器

变换器式光固定衰减器的一端为连接器插头,另一端为转换器端口。其性能稳定,衰减量分5、10、15、20、25 dB五种。使用时,仅需在连接器处插入同型号变换式光衰减器,即可在线路中达到衰减光信号的目的,根据不同的端口,有如下几种类型:

SC→FC型、ST→FC型、SC→ST型

变换器式固定衰减器: ST→SC型、FC→SC型、FC→ST型

C型、SC型、ST型

衰减片型光衰减器直接将具有吸收特性的衰减片,固定在光路中来达到衰减光信号目的。衰减片采用吸收型玻璃片或在玻璃基片上镀吸收膜的方法来制作。衰减片型光衰减器可分为步进式双轮可变光衰减器和连续可变衰减器。

步进式双轮可变光衰减器的结构如图1所示。采用准直器出射的平行光路,光路中插入了两个具有固定衰减量的衰减圆盘,每个衰减圆盘上分别装有0、5、10、15、20, 25 dB六个衰减片,通过旋转这两个圆盘,使两个圆盘上的不同衰减片相互组合,即可获得5、10、15、20、25、30、35、40、45、50 dB的十档衰减量。当然,如果想获得其它衰减范围的步进式衰减器,只要对衰减盘上的滤光片及位置做相应的改变,便可很容易地达到预期目的。

图1 步进式双轮可变光衰减器结构图

连续可变光衰减器总体结构和工作原理同双轮步进式可变光衰减器的相似(如图2所示)。但它是由一块步进衰减片和一片连续变化的衰减片组合而成,步进衰减片的衰减量为0、10、20、30、40、50 dB六档,连续变化衰减盘的衰减量为0～15dB,因此,总的衰减量调节范围为: 0～65dB。这样,通过步进衰减片的粗档和可变衰减片的细档的共同作用,即可达到连续衰减光能量的目的。

图2 双轮连续式可变光衰减器结构图

步进式双轮及双轮连续式可变光衰减器的工艺很成熟,性能也很稳定,使用极普遍,但由于采用了机械旋钮调节衰减量、刻度盘读数等方法,影响了精度。而智能型光衰减器则可以克服这种不足。智能型光衰减原理框图如图3所示,

图3 智能型光衰减器原理图

它通过电路控制微型电机,带动齿条,使滤光片平移,再将数据编码盘检测到的实际衰减量信号反馈到电路中进行修正,从而达到自动驱动、自动检测和显示光衰减量的目的。因此,智能型光衰减器具有精度高、衰减量连续可调、体积小、便于携带、使用简单方便的特点。智能光衰减器的衰减单元采用图4所示原理,与前面衰减器相比,除滤光片改用全程连续变化中性滤光片外,衰减单元中其它元件均一样。由于所用滤光片的吸收效率随滤光片的平移方向呈线性变化,所以,当电机沿着垂直于光路的方向带动滤光片移动时,就达到了衰减光信号的目的。

图4 智能光衰减器衰减单元示意图

目前,光衰减器的市场越来越大,在无源器件中,其产量仅次于连接器、耦合器等。由于光固定衰减器具有价格低廉、性能稳定、使用简便的优点,所以,其市场比可变光衰减器大一些。而光可变衰减器由于其灵活性,市场需求仍稳步增长。衰减器是光通信系统中不可缺少的重要无源器件之一,有着广泛的应用前景。近年来,国外一些大的光学器件公司仍在不断开发各种新型的高性能光衰减器产品,以求获得性能更高、体积更小、价格更适宜的光衰减器。

可调式光衰减器一般用于光学测量中。在测量光接收机的灵敏度时，通常把它置于光接收机的输入端，用来调整接收光功率的大小。使用光衰减器时，要保持环境清洁干燥，不用时要盖好保护帽。移动时要轻拿轻放，严禁碰撞。