CN103969747A - 一种基于dlp的可调节光衰减器和衰减器阵列 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光通讯器件领域，公开了一种基于DLP的可调节光衰减器，包括输入输出单元、扩束/缩束***和DLP；DLP的各个微反射镜均具有两个偏转方向的工作状态；输入输出单元具有一个输入端口和一个输出端口，输入端口的输入光经扩束/缩束***扩束之后照射到DLP微反射镜阵列上，一部分微反射镜将其对应的光束反射后经扩束/缩束***缩束之后由输入输出单元的输出端口接收输出，另一部分微反射镜将其对应的光束反射偏离出光路衰减掉。本发明采用DLP调节反射光方向来调节光的衰减量，既保持了传统光衰减器全面的光学性能，同时具有控制精度高、衰减范围大、驱动电压低、体积小、易于多通道集成、响应速度快和性价比高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及光通讯器件领域，尤其涉及一种基于DLP的可调节光衰减器和衰减器阵列。
背景技术
可调节光衰减器在光通信中具有广泛的应用，其主要功能是用来减低或控制光信号。光网络的最基本的特性应该是可调，特别是随着DWDM传输***和EDFA在光通信中的应用，在多个光信号传输通道上必须进行增益平坦化或信道功率均衡，在光接收器端要进行动态饱和的控制，光网络中也还需要对其它信号进行控制，这些都使得VOA成为其中不可或缺的关键器件。
目前，VOA光衰减器技术已有多种类型的制造技术，有可调机械式技术、磁光技术、液晶技术、平面波导技术等诸多形式。
VOA应能精确地控制光信号的功率，为所有通信波长提供稳定的衰减器；在超长距离DWDM***中，VOA还必须对随环境影响而逐渐变化的信号有反应；在动态网络节点上，VOA的响应时间应在ms级。VOA的技术指标主要包括：工作波长范围、动态范围、***损耗、偏振相关损耗、响应时问、温度特性、工作温度等。
机械型光衰减器是较为传统的解决方案，该类型的光衰减器具有工艺成熟、光学特性好、低插损、偏振相关损耗小、无需控温等优点；而其缺点在于体积较大、组件多结构复杂、响应速度不高、难以自动化生产、不利于集成等。
磁光型VOA由于磁光晶体对光束偏振态的改变受环境温度的影响，温度特性较差，需要温度补偿。另外，在磁光晶体的磁化没有达到饱和时，磁光晶体里面会产生许多磁畴。磁畴的存在造成可调光衰减器的衰减效果的可重复性变差，即使能够保持良好的可重复性，也难以产生衰减的平稳变化；还由于磁畴边界表面散射的存在，使得衰减较难控制。
液晶型VOA由于液晶很容易受环境温度的影响，因而温度特性很差，使用时需要辅以温度校准，另一个缺点是它在低温时响应时间很慢。
MZI形平面光波导VOA体积小，利于高度集成，但是目前其工艺还处于发展和完善中，性能还较差，封装难度大。EA型平面光波导VOA要求对载流子浓度的改变很大，调制区域很长，所以会增加器件的体积和功耗，并且这种VOA也是温度相关的。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于DLP的可调节光衰减器和衰减器阵列，具有控制精度高、衰减范围大、体积小、易于多通道集成等优点。
为达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种基于DLP的可调节光衰减器，包括输入输出单元、扩束/缩束***和DLP；所述DLP的各个微反射镜均具有两个偏转方向的工作状态；所述输入输出单元具有一个输入端口和一个输出端口，输入端口的输入光经扩束/缩束***扩束之后照射到DLP微反射镜阵列上，一部分微反射镜将其对应的光束反射后经扩束/缩束***缩束之后由输入输出单元的输出端口接收输出，另一部分微反射镜将其对应的光束反射偏离出光路衰减掉。
进一步的，所述输入输出单元为一个光环行器结合一准直器，或是为一双光纤准直器，或者两个单光纤准直器结合。
进一步的，所述扩束/缩束***由两个球面透镜组成，或两柱面镜组成，或是由球面透镜与非球面透镜组成。
本发明的另一技术方案为：一种基于DLP的可调节光衰减器阵列，包括输入输出单元阵列、扩束/缩束***和DLP；所述DLP的各个微反射镜均具有两个偏转方向的工作状态；所述输入输出单元阵列的各输入输出单元均具有一个输入端口和一个输出端口，各输入端口的输入光经扩束/缩束***扩束之后分别照射到DLP微反射镜阵列的不同区域上，一部分微反射镜将其上的光束反射后经扩束/缩束***缩束之后由原输入输出单元的输出端口接收输出，另一部分微反射镜将其上的光束反射偏离出光路衰减掉。
进一步的，所述输入输出单元阵列的各输入输出单元为一个光环行器结合一准直器，或是为一双光纤准直器，或者两个单光纤准直器结合。
进一步的，所述扩束/缩束***由两个球面透镜组成，或两柱面镜组成，或是由球面透镜与非球面透镜组成。
本发明的有益效果为：采用DLP调节反射光方向来调节光的衰减量，既保持了传统光衰减器全面的光学性能，同时具有控制精度高、衰减范围大、驱动电压低、体积小、易于多通道集成、响应速度快和性价比高等优点。
附图说明
图1为本发明采用的DLP结构示意图；
图2为DLP微反射镜阵列的两种状态；
图3为本发明光衰减器实施例的结构示意图；
图4为衰减器阵列在DLP上的光斑分布示意图。
附图标记：1、输入输出单元；101、光环行器；102、准直器；2、扩束/缩束***；3、DLP。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
本发明采用的DLP（Digital Light Procession）数字光处理器，其核心为TI（美国德州仪器）公司开发的数字微镜元件DMD（Digital Micromirror Device）。DMD是一种极小（几微米到十几微米）的反射镜阵列，这些微镜都悬浮着并可向两侧倾斜10~12度左右，从而可构成两个方向的反射，如图1和2所示，每个微反射镜的状态都可以通过DLP（数字光处理器）独立控制。
如图3所示为本发明的具体实施例，基于DLP的可调节光衰减器，包括输入输出单元1、扩束/缩束***2和DLP 3。其中，DLP 3的各个微反射镜均具有两个偏转方向的工作状态；输入输出单元1具有一个输入端口和一个输出端口，输入端口的输入光经扩束/缩束***2扩束之后照射到DLP 3微反射镜阵列上，一部分微反射镜将其对应的光束反射后经扩束/缩束系2统缩束之后由输入输出单元1的输出端口接收输出，另一部分微反射镜将其对应的光束反射偏离出光路衰减掉。该实施例中，输入输出单元1为一个光环行器101结合一准直器102，光环行器101输入的入射光经准直器102准直之后由扩束/缩束***2扩束，将光束口径调整至适应DLP 3的尺寸大小，扩束后的光束入射在DLP 3上，DLP 3的放置方向为使得其上处于状态a的微反射镜可将照射到其上的入射光沿原路返回，经扩束/缩束***2缩束之后经准直器102之后进入光环行器101，由光环行器101的输出端输出；而处于状态b的微反射镜则将照射到其上的入射光反射偏离原光路（如图3中虚线所示），从而将这部分光作为衰减光损耗掉。通过控制调节处于状态a和状态b的微反射镜的数量，即可控制进入输出端的光功率，实现光功率衰减度的调节。
如图4为实施例基于DLP的可调节光衰减器阵列在DLP上的光斑分布示意图，以四个衰减器阵列为例，包括四个输入输出单元1组成的输入输出单元阵列阵列、扩束/缩束***2和DLP 3；DLP 3的各个微反射镜均具有两个偏转方向的工作状态；输入输出单元阵列的各输入输出单元1均具有一个输入端口和一个输出端口，各输入端口的输入光经扩束/缩束***2扩束之后分别照射到DLP 3微反射镜阵列的不同区域上，一部分微反射镜将其上的光束反射后经扩束/缩束***2缩束之后由原输入输出单元1的输出端口接收输出，另一部分微反射镜将其上的光束反射偏离出光路衰减掉。如图4，整个DLP 3的微反射镜阵列被划分为四个区域，四个输入输出单元1的入射光经扩束/缩束***2扩束之后分别入射到该四个区域上，每个区域可独立地实现一个可调光衰减器的功能，这样便可获得一个四阵列可调光衰减器。类似的，可以构造N阵列可调光衰减器。需要注意的是，随着阵列数的增加，每个区域内的微反射镜数目减少，这将使得各个光衰减器的控制调节精度下降。
上述实施例中的输入输出单元1还可以采用一双光纤准直器，或者是两个单光纤准直器结合；扩束/缩束***2由两个球面透镜组成，或两柱面镜组成，或是由球面透镜与非球面透镜组成。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于DLP的可调节光衰减器，其特征在于：包括输入输出单元、扩束/缩束***和DLP；所述DLP的各个微反射镜均具有两个偏转方向的工作状态；所述输入输出单元具有一个输入端口和一个输出端口，输入端口的输入光经扩束/缩束***扩束之后照射到DLP微反射镜阵列上，一部分微反射镜将其对应的光束反射后经扩束/缩束***缩束之后由输入输出单元的输出端口接收输出，另一部分微反射镜将其对应的光束反射偏离出光路衰减掉。
2.如权利要求1所述基于DLP的可调节光衰减器，其特征在于：所述输入输出单元为一个光环行器结合一准直器，或是为一双光纤准直器，或者两个单光纤准直器结合。
3.如权利要求1所述基于DLP的可调节光衰减器，其特征在于：所述扩束/缩束***由两个球面透镜组成，或两柱面镜组成，或是由球面透镜与非球面透镜组成。
4.一种基于DLP的可调节光衰减器阵列，其特征在于：包括输入输出单元阵列、扩束/缩束***和DLP；所述DLP的各个微反射镜均具有两个偏转方向的工作状态；所述输入输出单元阵列的各输入输出单元均具有一个输入端口和一个输出端口，各输入端口的输入光经扩束/缩束***扩束之后分别照射到DLP微反射镜阵列的不同区域上，一部分微反射镜将其上的光束反射后经扩束/缩束***缩束之后由原输入输出单元的输出端口接收输出，另一部分微反射镜将其上的光束反射偏离出光路衰减掉。
5.如权利要求4所述基于DLP的可调节光衰减器，其特征在于：所述输入输出单元阵列的各输入输出单元为一个光环行器结合一准直器，或是为一双光纤准直器，或者两个单光纤准直器结合。
6.如权利要求4所述基于DLP的可调节光衰减器，其特征在于：所述扩束/缩束***由两个球面透镜组成，或两柱面镜组成，或是由球面透镜与非球面透镜组成。
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