[发明专利]可调衰减系数的电控可变光衰减器

说明书

技术领域

本发明属于光通信、光电传感和光信息处理器件的技术领域。

背景技术

可变光衰减器是光通信系统中的重要无源器件之一，它广泛应用于密集波分复用DWDM各信道的光功率均衡和调整经光纤放大器放大后的光信号等。也可用于模拟光纤长距离传输、传输系统的动态检测等。近年来利用微机械技术制造的微光机电系统可调光衰减器具有体积小、重量轻、能耗小等优点，开辟了光衰减器设计及生产的新方法。一般的可变光衰减器不能实现衰减量精确调节并锁定在特定值，而且通常为衰减片与步进电机联合型，通过微型步进电机控制连续渐变衰减片旋转或平移来达到数字化可调光衰减量。但该类设计受限于步进电机成本高，体积较大，难以集成于日益缩小的光通讯模块中；而且其核心部件之一的连续渐变衰减片，镀膜工艺要求高，生产成本很高；且目前无衰减系数可调的可变光衰减器件。

而变焦液体透镜可以改变光学系统的光通量和视场性能,具有良好的操控性和适应性，作为取代传统透镜可应用于光学开关和光互连、静态数码相机等系统。现有的研究和应用集中于透镜变焦成像技术，比较典型的如荷兰Philips公司发布的FluidFocus和法国Varioptic公司发布的小型液体变焦透镜，这些透镜的变焦是利用电润湿效应通过改变两种透明液体的界面曲率进而调节焦距。这种技术采用了流动的液体作为变焦的透镜组件，相对目前的机械变焦方式将有很多的优势之处。但现有的研究和应用集中于透镜变焦成像技术，对于利用透明介质与非透明介质的组合来构造衰减系数可变的可变光衰减器件目前尚无文献报导。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提出一种利用电湿润效应的可变光衰减器，将液体透镜变焦技术与现代光通信技术相结合，设计了一种新颖的压控调的光衰减器件，解决光衰减器的可控调问题。

技术方案：本发明的衰减系数可调的电控可变光衰减器是利用电湿润效应实施电控功能。

可调衰减系数的电控可变光衰减器，包括导电壁、上盖板、下盖板、盖板电极、入射光纤准直器、接收光纤准直器，中空的圆锥状或者圆柱状导电壁位于设有上盖板通孔的上盖板和设有下盖板通孔的下盖3之间，上盖板通孔与下盖板通孔有共同的中心轴，入射光纤准直器外直径正好吻合于上盖板通孔内直径，接收光纤准直器外直径正好吻合于下盖板通孔内直径，导电壁与上盖板之间设置盖板电极，入射光纤准直器的一端从外部通过上盖板通孔及盖板电极直达导电壁内的空腔中，接收光纤准直器的一端从外部穿过下盖板通孔直达导电壁内的空腔中，接收光纤准直器与入射光纤准直器同轴，导电壁内的空腔中构成类可变液体透镜的透镜腔，形成具有“入射光纤准直器+类可变液体棱镜+接收光纤准直器”的结构；类可变液体透镜内壁即导电壁内侧设有绝缘疏水层，绝缘疏水层材料为聚四氟乙烯聚合物。并灌注有两种互不相溶的流体，入射光纤准直器和接收光纤准直器分别连通互不相溶的流体，这两种流体构成类透镜介质，分别为不透明的染料导电流体和透明的绝缘流体，因为构成该“可变透镜”的一种流体已经不透明，故称为类透镜；通过电压控制的电湿润效应改变两种流体之间弯曲界面形状，进而调节入射光纤准直器端面附近染料流体厚度，从而调节入射光吸收率,最终调节从入射光纤准直器耦合到出射光纤准直器的光强耦合效率以实现光的衰减可控调节。

导电壁、上盖板、下盖板和盖板电极为不透明材料。以避免外部杂散光干扰。导电壁、上盖板、下盖板材料为导电硅橡胶或金属铜。

接收光纤准直器同轴放置于入射光纤准直器出射光束束腰位置处，在初始状态时，染料流体要完全覆盖入射光纤准直器端面。导电流体也要完全覆盖入射光纤准直器端面。

染料导电流体为透明导电流体，绝缘流体为不透明流体。透明导电流体为参杂有黑墨水的导电盐水，不透明流体为混合的苯基甲基硅氧烷。

染料导电流体为不透明导电流体，绝缘透明流体为透明流体。不透明导电流体为透明盐水，透明流体为染料油。

不透明流体对入射光的吸收系数因不透明参杂染料浓度调节而调节。

器件使用前先归零，施加一个初始电压V₀控制电湿效应使液体接触面呈平面，入射光纤准直器端面应设置于该平面上，接收光纤准直器设置于出射光通过液体后束腰位置处。减小控制电压后，入射准直器端面于不透明盐水中，随着浸没深度增加，入射光逐渐被吸收，进入接收光纤准直器的光强减弱，实现了光强衰减控制。该衰减系数由不透明的染料导电流体的染料浓度决定，从而通过该浓度的调整达到衰减系数可调目的。

有益效果：