一種基于dlp的可調(diào)節(jié)光衰減器和衰減器陣列的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及光通訊器件領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器，包括輸入輸出單元、擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)和DLP；DLP的各個(gè)微反射鏡均具有兩個(gè)偏轉(zhuǎn)方向的工作狀態(tài)；輸入輸出單元具有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，輸入端口的輸入光經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)擴(kuò)束之后照射到DLP微反射鏡陣列上，一部分微反射鏡將其對(duì)應(yīng)的光束反射后經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)縮束之后由輸入輸出單元的輸出端口接收輸出，另一部分微反射鏡將其對(duì)應(yīng)的光束反射偏離出光路衰減掉。本發(fā)明采用DLP調(diào)節(jié)反射光方向來(lái)調(diào)節(jié)光的衰減量，既保持了傳統(tǒng)光衰減器全面的光學(xué)性能，同時(shí)具有控制精度高、衰減范圍大、驅(qū)動(dòng)電壓低、體積小、易于多通道集成、響應(yīng)速度快和性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器和衰減器陣列
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通訊器件領(lǐng)域，尤其涉及一種基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器和衰減器陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]可調(diào)節(jié)光衰減器在光通信中具有廣泛的應(yīng)用，其主要功能是用來(lái)減低或控制光信號(hào)。光網(wǎng)絡(luò)的最基本的特性應(yīng)該是可調(diào)，特別是隨著DWDM傳輸系統(tǒng)和EDFA在光通信中的應(yīng)用，在多個(gè)光信號(hào)傳輸通道上必須進(jìn)行增益平坦化或信道功率均衡，在光接收器端要進(jìn)行動(dòng)態(tài)飽和的控制，光網(wǎng)絡(luò)中也還需要對(duì)其它信號(hào)進(jìn)行控制，這些都使得VOA成為其中不可或缺的關(guān)鍵器件。
[0003]目前，VOA光衰減器技術(shù)已有多種類(lèi)型的制造技術(shù)，有可調(diào)機(jī)械式技術(shù)、磁光技術(shù)、液晶技術(shù)、平面波導(dǎo)技術(shù)等諸多形式。
[0004]VOA應(yīng)能精確地控制光信號(hào)的功率，為所有通信波長(zhǎng)提供穩(wěn)定的衰減器；在超長(zhǎng)距離DWDM系統(tǒng)中，VOA還必須對(duì)隨環(huán)境影響而逐漸變化的信號(hào)有反應(yīng)；在動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，VOA的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)在ms級(jí)。VOA的技術(shù)指標(biāo)主要包括:工作波長(zhǎng)范圍、動(dòng)態(tài)范圍、插入損耗、偏振相關(guān)損耗、響應(yīng)時(shí)問(wèn)、溫度特性、工作溫度等。
[0005]機(jī)械型光衰減器是較為傳統(tǒng)的解決方案，該類(lèi)型的光衰減器具有工藝成熟、光學(xué)特性好、低插損、偏振相關(guān)損耗小、無(wú)需控溫等優(yōu)點(diǎn)；而其缺點(diǎn)在于體積較大、組件多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、響應(yīng)速度不高、難以自動(dòng)化生產(chǎn)、不利于集成等。
[0006]磁光型VOA由于磁光晶體對(duì)光束偏振態(tài)的改變受環(huán)境溫度的影響,溫度特性較差，需要溫度補(bǔ)償。另外，在磁光晶體的磁化沒(méi)有達(dá)到飽和時(shí)，磁光晶體里面會(huì)產(chǎn)生許多磁疇。磁疇的存在造成可調(diào)光衰減器的衰減效果的可重復(fù)性變差，即使能夠保持良好的可重復(fù)性，也難以產(chǎn)生衰減的平穩(wěn)變化；還由于磁疇邊界表面散射的存在，使得衰減較難控制。
[0007]液晶型VOA由于液晶很容易受環(huán)境溫度的影響，因而溫度特性很差，使用時(shí)需要輔以溫度校準(zhǔn)，另一個(gè)缺點(diǎn)是它在低溫時(shí)響應(yīng)時(shí)間很慢。
[0008]MZI形平面光波導(dǎo)VOA體積小，利于高度集成，但是目前其工藝還處于發(fā)展和完善中，性能還較差，封裝難度大。EA型平面光波導(dǎo)VOA要求對(duì)載流子濃度的改變很大，調(diào)制區(qū)域很長(zhǎng)，所以會(huì)增加器件的體積和功耗，并且這種VOA也是溫度相關(guān)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器和衰減器陣列，具有控制精度高、衰減范圍大、體積小、易于多通道集成等優(yōu)點(diǎn)。
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:一種基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器，包括輸入輸出單元、擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)和DLP ;所述DLP的各個(gè)微反射鏡均具有兩個(gè)偏轉(zhuǎn)方向的工作狀態(tài)；所述輸入輸出單兀具有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，輸入端口的輸入光經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)擴(kuò)束之后照射到DLP微反射鏡陣列上，一部分微反射鏡將其對(duì)應(yīng)的光束反射后經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)縮束之后由輸入輸出單元的輸出端口接收輸出，另一部分微反射鏡將其對(duì)應(yīng)的光束反射偏離出光路衰減掉。
[0011]進(jìn)一步的，所述輸入輸出單元為一個(gè)光環(huán)行器結(jié)合一準(zhǔn)直器，或是為一雙光纖準(zhǔn)直器，或者兩個(gè)單光纖準(zhǔn)直器結(jié)合。
[0012]進(jìn)一步的，所述擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)由兩個(gè)球面透鏡組成，或兩柱面鏡組成，或是由球面透鏡與非球面透鏡組成。
[0013]本發(fā)明的另一技術(shù)方案為:一種基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器陣列,包括輸入輸出單元陣列、擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)和DLP ;所述DLP的各個(gè)微反射鏡均具有兩個(gè)偏轉(zhuǎn)方向的工作狀態(tài)；所述輸入輸出單兀陣列的各輸入輸出單兀均具有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，各輸入端口的輸入光經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)擴(kuò)束之后分別照射到DLP微反射鏡陣列的不同區(qū)域上，一部分微反射鏡將其上的光束反射后經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)縮束之后由原輸入輸出單兀的輸出端口接收輸出，另一部分微反射鏡將其上的光束反射偏離出光路衰減掉。
[0014]進(jìn)一步的，所述輸入輸出單元陣列的各輸入輸出單元為一個(gè)光環(huán)行器結(jié)合一準(zhǔn)直器，或是為一雙光纖準(zhǔn)直器，或者兩個(gè)單光纖準(zhǔn)直器結(jié)合。
[0015]進(jìn)一步的，所述擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)由兩個(gè)球面透鏡組成，或兩柱面鏡組成，或是由球面透鏡與非球面透鏡組成。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:采用DLP調(diào)節(jié)反射光方向來(lái)調(diào)節(jié)光的衰減量，既保持了傳統(tǒng)光衰減器全面的光學(xué)性能，同時(shí)具有控制精度高、衰減范圍大、驅(qū)動(dòng)電壓低、體積小、易于多通道集成、響應(yīng)速度 快和性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明采用的DLP結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為DLP微反射鏡陣列的兩種狀態(tài)；
圖3為本發(fā)明光衰減器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為衰減器陣列在DLP上的光斑分布示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記:1、輸入輸出單元；101、光環(huán)行器；102、準(zhǔn)直器；2、擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)；3、DLP。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]本發(fā)明采用的DLP (Digital Light Procession)數(shù)字光處理器，其核心為T(mén)I (美國(guó)德州儀器)公司開(kāi)發(fā)的數(shù)字微鏡元件DMD (Digital Micromirror Device)。DMD是一種極小(幾微米到十幾微米)的反射鏡陣列，這些微鏡都懸浮著并可向兩側(cè)傾斜10-12度左右，從而可構(gòu)成兩個(gè)方向的反射，如圖1和2所示，每個(gè)微反射鏡的狀態(tài)都可以通過(guò)DLP (數(shù)字光處理器)獨(dú)立控制。
[0021]如圖3所示為本發(fā)明的具體實(shí)施例，基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器，包括輸入輸出單元1、擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)2和DLP 3。其中，DLP 3的各個(gè)微反射鏡均具有兩個(gè)偏轉(zhuǎn)方向的工作狀態(tài)；輸入輸出單兀I具有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，輸入端口的輸入光經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)2擴(kuò)束之后照射到DLP 3微反射鏡陣列上，一部分微反射鏡將其對(duì)應(yīng)的光束反射后經(jīng)擴(kuò)束/縮束系2統(tǒng)縮束之后由輸入輸出單元I的輸出端口接收輸出，另一部分微反射鏡將其對(duì)應(yīng)的光束反射偏離出光路衰減掉。該實(shí)施例中，輸入輸出單兀I為一個(gè)光環(huán)行器101結(jié)合一準(zhǔn)直器102，光環(huán)行器101輸入的入射光經(jīng)準(zhǔn)直器102準(zhǔn)直之后由擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)2擴(kuò)束，將光束口徑調(diào)整至適應(yīng)DLP 3的尺寸大小，擴(kuò)束后的光束入射在DLP 3上，DLP 3的放置方向?yàn)槭沟闷渖咸幱跔顟B(tài)a的微反射鏡可將照射到其上的入射光沿原路返回，經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)2縮束之后經(jīng)準(zhǔn)直器102之后進(jìn)入光環(huán)行器101，由光環(huán)行器101的輸出端輸出；而處于狀態(tài)b的微反射鏡則將照射到其上的入射光反射偏離原光路(如圖3中虛線(xiàn)所示)，從而將這部分光作為衰減光損耗掉。通過(guò)控制調(diào)節(jié)處于狀態(tài)a和狀態(tài)b的微反射鏡的數(shù)量，即可控制進(jìn)入輸出端的光功率，實(shí)現(xiàn)光功率衰減度的調(diào)節(jié)。
[0022]如圖4為實(shí)施例基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器陣列在DLP上的光斑分布示意圖，以四個(gè)衰減器陣列為例，包括四個(gè)輸入輸出單元I組成的輸入輸出單元陣列陣列、擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)2和DLP 3 ；DLP 3的各個(gè)微反射鏡均具有兩個(gè)偏轉(zhuǎn)方向的工作狀態(tài)；輸入輸出單元陣列的各輸入輸出單兀I均具有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，各輸入端口的輸入光經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)2擴(kuò)束之后分別照射到DLP 3微反射鏡陣列的不同區(qū)域上，一部分微反射鏡將其上的光束反射后經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)2縮束之后由原輸入輸出單元I的輸出端口接收輸出，另一部分微反射鏡將其上的光束反射偏離出光路衰減掉。如圖4，整個(gè)DLP 3的微反射鏡陣列被劃分為四個(gè)區(qū)域，四個(gè)輸入輸出單元I的入射光經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)2擴(kuò)束之后分別入射到該四個(gè)區(qū)域上，每個(gè)區(qū)域可獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)一個(gè)可調(diào)光衰減器的功能，這樣便可獲得一個(gè)四陣列可調(diào)光衰減器。類(lèi)似的，可以構(gòu)造N陣列可調(diào)光衰減器。需要注意的是，隨著陣列數(shù)的增加，每個(gè)區(qū)域內(nèi)的微反射鏡數(shù)目減少，這將使得各個(gè)光衰減器的控制調(diào)節(jié)精度下降。
[0023]上述實(shí)施例中的輸入輸出單元I還可以采用一雙光纖準(zhǔn)直器，或者是兩個(gè)單光纖準(zhǔn)直器結(jié)合；擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)2由兩個(gè)球面透鏡組成，或兩柱面鏡組成，或是由球面透鏡與非球面透鏡組成。
[0024]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)本發(fā)明做出的各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器，其特征在于:包括輸入輸出單元、擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)和DLP ;所述DLP的各個(gè)微反射鏡均具有兩個(gè)偏轉(zhuǎn)方向的工作狀態(tài)；所述輸入輸出單元具有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，輸入端口的輸入光經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)擴(kuò)束之后照射到DLP微反射鏡陣列上，一部分微反射鏡將其對(duì)應(yīng)的光束反射后經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)縮束之后由輸入輸出單兀的輸出端口接收輸出，另一部分微反射鏡將其對(duì)應(yīng)的光束反射偏尚出光路裳減掉。
2.如權(quán)利要求1所述基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器，其特征在于:所述輸入輸出單元為一個(gè)光環(huán)行器結(jié)合一準(zhǔn)直器，或是為一雙光纖準(zhǔn)直器，或者兩個(gè)單光纖準(zhǔn)直器結(jié)合。
3.如權(quán)利要求1所述基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器，其特征在于:所述擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)由兩個(gè)球面透鏡組成，或兩柱面鏡組成，或是由球面透鏡與非球面透鏡組成。
4.一種基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器陣列，其特征在于:包括輸入輸出單元陣列、擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)和DLP ;所述DLP的各個(gè)微反射鏡均具有兩個(gè)偏轉(zhuǎn)方向的工作狀態(tài)；所述輸入輸出單兀陣列的各輸入輸出單兀均具有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，各輸入端口的輸入光經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)擴(kuò)束之后分別照射到DLP微反射鏡陣列的不同區(qū)域上，一部分微反射鏡將其上的光束反射后經(jīng)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)縮束之后由原輸入輸出單元的輸出端口接收輸出，另一部分微反射鏡將其上的光束反射偏離出光路衰減掉。
5.如權(quán)利要求4所述基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器，其特征在于:所述輸入輸出單元陣列的各輸入輸出單元為一個(gè)光環(huán)行器結(jié)合一準(zhǔn)直器，或是為一雙光纖準(zhǔn)直器，或者兩個(gè)單光纖準(zhǔn)直器結(jié)合。
6.如權(quán)利要求4所述基于DLP的可調(diào)節(jié)光衰減器，其特征在于:所述擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)由兩個(gè)球面透鏡組成，或兩柱面鏡組成，或是由球面透鏡與非球面透鏡組成。
【文檔編號(hào)】G02B6/35GK103969747SQ201310034541
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月30日
【發(fā)明者】張琥杰, 鄭保忠, 李陽(yáng), 吳礪 申請(qǐng)人:福州高意通訊有限公司