波長相關損失補償?shù)目烧{(diào)光衰減器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明關于一種波長相關損失補償?shù)目烧{(diào)光衰減器。
【背景技術】
[0002] 隨著不斷增長的通信需求推動了廣泛的通信技術的快速發(fā)展。其中光通信一直是 二十多年來的焦點，除了光纖的布建，也開發(fā)了各種技術，以增加光纖的使用和效率。例如， 波分復用（WavelengthDivisionMultiplexing,WDM)傳輸多個不同波長的光信號，來提高 傳輸容量。
[0003] 當可調(diào)光衰減器應用于光纖WDM系統(tǒng)時，一個共同的要求是對所使用不同波長的 信號提供一致的衰減。目前結(jié)合微機電系統(tǒng)（Micro-electro-mechanical-systems,MEMS) 芯片和光纖光學所制作的可調(diào)光衰減器（Variableopticalattenuator,V0A)非常普遍。 多數(shù)MEMSV0A使用傾斜反射鏡技術，來達成光能量衰減的目的。亦即有一出射光纖通過小 反射鏡將光引導到另一入射光纖上。當小反射鏡傾斜時，部分的光無法耦合到入射光纖，因 而產(chǎn)生光衰減。
[0004] 雖然平面鏡反射型的MEMSV0A已經(jīng)在市場上相當普遍，但其技術特性并非完美。 隨著衰減值的增加，不同波長在同一傾斜角度具有不同的衰減值，亦即衰減值是與波長相 關的。稱為波長相關損失（Wavelengthdependentloss,WDL)的一指標是不同波長的光 在某一衰減值的衰減均勻程度的一測量。WDL是用以呈現(xiàn)在某一衰減值不同波長的衰減值 的最大差異，例如，預計衰減值為20dB，但實際上最大衰減值在1525nm的20. 6dB且最小 衰減在1575nm的19. 4dB，則稱20dB衰減值的WDL為1. 2dB( = 20. 6-19. 4)。在常用未有 WDL補償?shù)钠矫骁R反射型MEMSV0A在20dB衰減值下，1525nm-1575nm波長范圍的WDL約為 0. 8-1. 4dB。這是因為單模光纖（Singlemodefiber,SMF)中長波長的模場直徑（Modefield diameter,MFD)大于較短波長的MFD，因此在光點的相同位移下，較長波長的衰減值小于較 短波長的哀減值。
[0005] 幾種發(fā)展的技術是用于WDL補償，并且其中大多數(shù)的技術是基于材料的色散特 性，在一個固定的衰減值，較短波長光點相對于光纖的位移小于較長波長的位移來補償MFD 影響。例如，美國專利7574096和美國專利8280218使用高色散透鏡材料和改變雙光纖引 線的研磨角度來補償WDL。美國專利7295748采用一楔型片以調(diào)節(jié)不同的波長的光路徑。 當反射鏡被起動以增加衰減時，以較短波長的光點相對于光纖的位移小于較長波長的位移 來補償MFD的差異所造成的WDL。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實施例可提供關于一種波長相關損失補償?shù)目烧{(diào)光衰減器。
[0007] 所揭露的一實施例是關于一種波長相關損失補償?shù)目烧{(diào)光衰減器，包括：一光纖 引線，一透鏡和一反射鏡，其中光纖引線為一個柱狀體，其一端為錐狀并連接外部光纖，以 及令一端為具傾斜角的平面并與透鏡相對，還至少包含一第一波導（Waveguide)用于出射 光線，以及一第二波導用于接收返回光線；透鏡為一個柱狀體并具有前后兩個端面，置于光 纖引線與反射鏡之間，用于將光纖引線的第一波導射出的光線聚焦并使反射后的光線回到 光纖引線的第二波導；反射鏡置于透鏡的焦距上，用以反射從第一波導射出并經(jīng)過透鏡的 入射光，光線反射后再經(jīng)透鏡回到第二波導，此反射鏡初始位置的法線與透鏡的軸心線形 成一個傾斜角且在兩個軸定義的入射平面上，當衰減值大時，反射鏡沿加大傾斜角的方向 傾斜。
[0008] 所揭露的另一實施例是關于一種波長相關損失補償?shù)目烧{(diào)光衰減器，包括一光準 值器（Collimator)和一反射鏡，其中光準值器包含一光纖引線及一透鏡；光纖引線與透鏡 由一個管狀外殼（Housing)固定，并且光纖引線至少包含一第一波導和一第二波導；透鏡 用于將光纖引線的第一波導射出的光線聚焦并使反射后的光線回到光纖引線的第二波導； 反射鏡置于透鏡的焦距上，以反射從第一波導射出并經(jīng)透鏡的入射光，光線反射后再經(jīng)透 鏡回到第二波導，反射鏡初始位置的法線與透鏡的軸心線形成一個傾斜角且在兩個軸定義 的入射平面上，并且當衰減值大時，反射鏡沿加大傾斜角的方向傾斜。
[0009] 茲配合下列附圖、實施例的詳細說明及權利要求，將上述及本發(fā)明的其他優(yōu)點詳 述于后。
【附圖說明】
[0010] 圖1A和圖1B是與所揭露的一實施范例一致的一7K意圖，說明一種波長相關損失 補償?shù)目烧{(diào)光衰減器。
[0011] 圖2A和圖2B是與所揭露的一實施范例一致的一示意圖，說明圖1A和圖1B的可 調(diào)光衰減器，當衰減值大時，反射鏡沿加大傾斜角的方向傾斜。
[0012] 圖3~圖7是與所揭露的一實施范例一致的一7K意圖，說明針對不同透鏡材料和 焦距，模擬在不同預傾斜角Θ的條件下，WDL隨衰減值的變化。
[0013] 其中，附圖標記說明如下：
[0014] 21反射鏡
[0015] 22 透鏡
[0016] 23光纖引線
[0017] 24入射光纖
[0018] 25入射光纖芯
[0019] 26出射光纖芯
[0020] 27出射光纖
[0021] 28較長波長的光點
[0022] 29較短波長的光點
【具體實施方式】
[0023] 本發(fā)明實施例可提供關于一種波長相關損失補償?shù)目烧{(diào)光衰減器。
[0024] 圖1A和圖1B是與所揭露的一實施范例一致的一示意圖，說明一種波長相關損失 補償?shù)目烧{(diào)光衰減器。如圖1B所示，波長相關損失補償?shù)目烧{(diào)光衰減器包括一光纖引線 23, 一透鏡22,以及一反射鏡21，其中反射鏡21是由一個MEMS致動器驅(qū)動的（未顯不）。 光纖引線23包括至少一出射光纖27和一入射光纖24,其中出射光纖27還包括一出射光纖 芯26,入射光纖24還包括一入射光纖芯25,當光從出射光纖27穿過透鏡22,光被MEMS驅(qū) 動的反射鏡21反射。透鏡22的軸心線與透鏡21的法線形成一預傾斜角Θ且在兩個軸定 義的入射平面上。該反射光通過透鏡22進入入射光纖24。如所示的最小衰減狀態(tài)，反射的 光被聚焦，在靠近入射光纖芯25形成一個較長波長的光點28,和一個較短波長的光點29， 如圖1A所示。參考圖1A，預傾斜角Θ使得較長波長的光點28和較短波長的光點29偏心， 以補償MFD的差異所引起的WDL。如圖1B所示，透鏡22設置在光纖引線23和反射板21之 間。
[0025] 應當指出的是，光纖引線23至少包括一第一波導（入射光纖）和一第二波導（出 射光纖）。面對透鏡22的光纖引線23的一端是一個傾斜面以形成與透鏡22的相對應傾斜 面的一間隙。透鏡22的另一端有朝向反射鏡21的一圓頂形狀。反射鏡21設置于一初始 位置在透鏡21的法線與透鏡22的軸心線所形成一預傾斜角Θ且在兩個軸定義的入射平 面上。在操作中，當衰減值增加時，MEMS致動器以驅(qū)動反射鏡21傾斜朝向一更大的傾斜角 度，如圖2B中所示，其中反射鏡21的法線與透鏡22的軸心線形成一傾斜角θ+ΛΘ且在 兩個軸定義的入射平面上。
[0026] 正如前面提到的，當反射鏡被驅(qū)動以導致一給定的衰減。如圖2B所示，反射鏡21 朝向一更大的角度傾斜使透鏡22的軸心線與透鏡21的法線形成一預傾斜角Θ+ΛΘ且在 兩個軸定義的入射平面上。此角度使得較長波長的光點28和較短波長的光點29更為偏心， 以補償較大的衰減值時MFD的差異所引起的較大WDL，如圖2A所示。
[0027] 還應當指出的是，透鏡22可以各種形式來體現(xiàn)。例如，透鏡22可以是一凸透鏡， 其具有一第一表面和一第二表面，并且此兩個表面的至少一個表面是用于聚焦光的一曲線 表面。透鏡22也可以是C-透鏡，具有一第一端面和一第二端面的一柱狀形狀，此第一端面 是一傾斜面和此第二端部表面是一曲面，并且此第二端面可以聚焦光。透鏡22也可以是一 個Grin透鏡，具有一光軸且折射率沿徑向方向變化，并且光可以經(jīng)由折射率變化來聚焦。
[0028] 根據(jù)該光纖的MFD特點和材料的色散特性以及透鏡的聚焦規(guī)范，在給定的衰減范 圍內(nèi)WDL可以經(jīng)由調(diào)整Θ的值進行優(yōu)化。
[0029] 光點尺寸w是MFD的一半，并且在一個小的波長范圍內(nèi)（例如C波段或L波段） 與波長具有線性關系，此光點尺寸w可以表示如下：
[0030] w=a+b* 入
[0031] 其中λ是波長，a是一常數(shù)，b是線性色散系數(shù)。最具有代表性的光纖是SMF_28e XB，符合單模光纖ITUG657A標準，其b值為2. 5um/um。光從光纖射出后，光的能量是以高 斯（Gaussian)分布。為了最佳耦合（未衰減），在光纖引線23的傾斜表面的纖芯25是位 于透鏡22的后焦距。當反射鏡21旋轉(zhuǎn)以導致反射光相對于光纖芯25產(chǎn)生位移時，插入損 耗變化AIL可以表示如下：
[0032] ΔIL(λ) = 4. 34*[x/w(λ) ]2
[0033] 其中χ是反射光的位移。導致WDL的原因是因為不同的波長λ具有不同的w(或 MFD)，并且產(chǎn)生不同的AIL。并且WDL可以表示如下：
[0035] 其中Λλ是用于估計WDL的一個給定的帶寬，η是中心波長的鏡片折射率。此 外，dn/dλ表示靠近中心波長的折射率的色散，并且針對一般的材料是一負值。如上面的 等式中，括號中第二項代表由不同波長的MFD差異所造成的WDL，并且括號中第一項是不同 波