[发明专利]补偿波长相关损耗的光衰减器

说明书

技术领域

本发明涉及光通信用的光衰减器，尤其涉及一种具有低的波长相关损耗和低温度相关损耗的可变光衰减器。 

背景技术

可变衰减器(以下简称光衰减器)可将光信号进行定量的衰减，光衰减值可根据需要调节，是现代光通信系统重要的光学器件。基于微电子机械转镜式光衰减器，由于其简洁的光学设计、紧凑的结构和方便的电学控制，在现代光通信网络中已被广泛采用。在大多数的光衰减器应用场合，如波分和密集波分光网络，光纤中传输有很多波长的光信号，需要对所有这些波长的光信号同时进行衰减。 

微电子机械转镜式光衰减器采用微机械驱动的微小反射镜，改变反射光线的角度，通过准直透镜的作用，转化为输出光斑位置相对于输出波导的偏离，从而起到光衰减的作用。这种光衰减器有一个固有的缺点，表现为光衰减值随波长的不同而不同，即通常所说的波长相关损耗(WDL)。 

波长相关损耗来源于光波导模场半径是波长相关的，针对基模而言，波长越长，在光波导中的模场半径就越大。输出光斑偏离输出光波导造成的损耗由下式给出： 

IL(λ)=4.34·(Δxω(λ))2---(1)]]>

其中，IL(λ)是插入损耗(即光衰减值)，Δx是输出光斑偏离输出光波导的位置，ω(λ)是模场半径。在一定波长范围内，有如下关系成立： 

ω(λ)＝a+b·λ  (2) 

其中a和b是色散相关常数。可以看到，波长越长，模场半径越大，在同样的偏离量Δx下，短波长相对长波长将具有更大的衰减量，产生固有的波长相关损耗，即WDL。根据(1)式和(2)式，可以推导出波长相关损耗WDL为： 

WDL=-2·b·ILω·Δλ---(3)]]>

可以看到，随着衰减值IL的增大，波长相关损耗WDL也随之增大。对于常用的康宁公司的SMF28光纤，在40纳米C波段通信波长范围内，b值约为3.11，因此可以推算出在衰减值为20dB的情况下，波长相关损耗WDL可达到1dB，不能满足光通信系统的要求。 

现有的技术方案中，如图1所示的美国专利(US7295748)采用了一个在准直透镜(103)和反射镜(105)之间的色散棱镜(104)，使得在光线从输入波导(101)经准直透镜、反射镜、准直透镜，最后聚焦到输出波导(102)上时，不同波长的输出光斑位置有所分开，并使得短波长输出光斑(107)相对长波长输出光斑(108)更靠近输出波导模场光斑(106)，在 所需要的衰减范围内，产生的波长相关损耗与固有的WDL符号相反，从而大大降低了波长相关损耗的大小。