專利名稱：光徑改變型可變光衰減器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可變光衰減器，尤其涉及光徑改變型可變光衰減器(以下稱為改變光徑的可變光衰減器)，它采取MEMS(微電子機械系統(tǒng))方式，并將發(fā)送光纖至接收光纖發(fā)射出的光信號反射到與發(fā)送、接收光纖之間的光徑不相干的路徑，由此避免波長對衰減量的影響。
同時，光通信用光衰減器又是具備一組入射波導(dǎo)以及發(fā)射波導(dǎo)的光學(xué)部件，一定程度衰減入射光并將衰減后的光線發(fā)射的光學(xué)產(chǎn)品。
在光通信領(lǐng)域，光通信能級包括由于光纖的傳輸距離、光纖連接次數(shù)、用于導(dǎo)電的散光聚集等光學(xué)部件的數(shù)量以及性能如傳輸線上使用的光分配器/耦合器所形成的差異，根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同而各不相同。因此光接收的能級過量時，則需要光衰減器來調(diào)節(jié)。
此外，光衰減器的代表性用途還有對通信產(chǎn)品或光測量裝置的評價、調(diào)節(jié)及校正等。
光衰減器可根據(jù)其功能分為對光線起固定量的衰減作用的固定光衰減器(FOA)和可調(diào)節(jié)衰減量的可變光衰減器(VOA)。
對光衰減器來說，根據(jù)所使用的波長范圍內(nèi)的波長，具有一定量的衰減量尤為重要。
從前的可變光衰減器大致可分為利用石英和聚合物體的熱光學(xué)效應(yīng)的波導(dǎo)衰減器、機械連接器型大型衰減器以及利用MEMS調(diào)節(jié)器的MEMS衰減器。


圖1和圖2是從前的光閘型MEMS可變光衰減器的略圖。
圖中，編號41為發(fā)送光纖，編號42為接收光纖，編號43為可移動光閘，編號44為連接部件，編號45為可移動光閘的隔離部位。
圖1為從前的光閘型MEMS可變光衰減器中，可移動光閘移動前的狀態(tài)示意圖，在這里，光信號未被衰減從發(fā)送光纖41傳輸?shù)浇邮展饫w42中。
同時，圖2為光閘型MEMS可變光衰減器中，可移動光閘移動后的狀態(tài)示意圖，在這里，光信號被可移動光閘的隔離部位45遮擋住一部分，而被衰減后的其余光線從發(fā)送光纖41傳輸?shù)浇邮展饫w42。
在此種光閘型MEMS可變光衰減器中，一對發(fā)送與接收光纖中間安裝可移動光閘43，根據(jù)可移動光閘43的位移調(diào)節(jié)兩個光纖41、42之間的接觸面積，從而控制插入損耗。
但此種光閘型可變光衰減器存在從可移動光閘43反射到發(fā)送光纖41上的光信號的缺陷，從而必須最大限度控制這種反射回來的光信號的影響。
圖3及圖4為鏡片微旋轉(zhuǎn)型MEMS衰減器的略圖。
在這里，編號51為輸入光纖，52為透鏡，53為鏡片，54為輸出光纖。
圖3為從前的鏡片微旋轉(zhuǎn)式MEMS衰減器中，鏡片傾斜之前的狀態(tài)示意圖。在圖中，輸入光纖51發(fā)射出的光信號通過透鏡52聚焦后被反射鏡53反射，再通過透鏡52聚焦后毫無損耗地傳輸?shù)捷敵龉饫w54。
圖4為從前的鏡片微旋轉(zhuǎn)式MEMS衰減器中，鏡片傾斜之后的狀態(tài)示意圖。在圖中，輸入光纖51發(fā)射出的光信號通過透鏡52聚集后被傾斜的反射鏡53反射，這時，經(jīng)與反射鏡傾斜度成正比的衰減度衰減后的光信號再通過透鏡52聚焦后傳輸?shù)捷敵龉饫w54。
因此，在鏡片微旋轉(zhuǎn)式可變光衰減器中采用輸入/輸出光纖51、52通過反射鏡的反射作用而相互接觸，且根據(jù)各鏡片的位移控制插入損耗。
但由于這種鏡片微旋轉(zhuǎn)式可變光衰減器存在必須與鏡片53平行安裝的缺陷，因此存在光纖必須垂直安裝的高難度封裝工程。
根據(jù)結(jié)構(gòu)和形狀的不同的，相同類型的MEMS可變光衰減器也存在差異。在MEMS結(jié)構(gòu)中，要求精確排列光纖、微型鏡、透鏡等。其優(yōu)點是光纖平行于基片設(shè)置而不是垂直于基片設(shè)置。
在微型旋轉(zhuǎn)式MEMS可變光衰減器中，需要制造旋轉(zhuǎn)鏡和利用準(zhǔn)直透鏡，且光纖垂直于基片設(shè)置。另一方面，盡管光閘型MEMS可變光衰減器不需要準(zhǔn)直儀且光纖可平行于基片設(shè)置，但從光閘返回至傳輸光纖的反射光會產(chǎn)生噪聲信號。
本項發(fā)明是為解決上述諸多問題而創(chuàng)造出來的，其目的在于提供將發(fā)送光纖至接收光纖發(fā)射出的光信號反射到與發(fā)送、接收光纖之間的光徑不相干的路徑，由此避免波長對衰減量的影響的MEMS方式的光徑改變型可變光衰減器。
為了達(dá)到上述目的，本項發(fā)明中的光徑改變型可變光衰減器包括以下組成部分為其技術(shù)結(jié)構(gòu)特征通過發(fā)送芯線發(fā)射光信號的發(fā)送光纖；通過接收芯線接收上述發(fā)送光纖發(fā)射出的光信號的接收光纖；具有阻礙上述發(fā)送光纖的發(fā)送芯線發(fā)射出的光信號到達(dá)上述接收光纖的接收芯線上的反射面，且可任意移動，將一部分上述發(fā)送光纖發(fā)送的光信號傳達(dá)到接收芯線上，從而使光信號衰減的鏡片，由此將發(fā)送光纖發(fā)射出的光信號反射到與發(fā)送/接收光纖之間的光徑毫不相干的路徑，因此避免波長對衰減量的影響。
71發(fā)送光纖 72發(fā)送芯線73鏡片 74反射面75接收光纖 76接收芯線77基片 78晶片79MEMS調(diào)節(jié)器圖5及圖6為本發(fā)明中的光徑改變型可變光衰減器的略圖。
如圖5及圖6所示，光徑改變型可變光衰減器由通過發(fā)送芯線72發(fā)射光信號的發(fā)送光纖71；通過接收芯線76接收上述發(fā)送光纖71發(fā)射出的光信號的接收光纖75；阻礙上述發(fā)送芯線72發(fā)射出的光信號到達(dá)接收芯線76上的反射面74；可任意移動，只將一部分從上述發(fā)送光纖71發(fā)射出的光信號傳達(dá)到接收光纖75上，從而使光信號衰減的鏡片73組成。
上述鏡片73在垂直于發(fā)送光纖71和接收光纖75之間的光徑上線性運動，且鏡片73的反射面74由一傾斜側(cè)面形成，以便將發(fā)送光纖71發(fā)射出的光信號被鏡片73的反射面74反射到不同于發(fā)送/接收光纖71、75之間的光徑的方向。
圖7為將圖5中所示的光徑改變型可變光衰減器安裝于基片上的狀態(tài)示意圖。
如圖7所示，光徑改變型可變光衰減器還包括平行于發(fā)送光纖71、接收光纖75以及鏡片73的基片77。
圖8為將復(fù)數(shù)個圖5中所示的光徑改變型可變光衰減器安裝在半導(dǎo)體晶片上的狀態(tài)示意圖。
如圖8所示，光徑改變型可變光衰減器還包括，平行于各組發(fā)送光纖71、接收光纖75以及鏡片73，使復(fù)數(shù)個發(fā)送光纖71和復(fù)數(shù)個接收光纖75以及復(fù)數(shù)個鏡片73各成一組并衰減光信號的半導(dǎo)體晶片78。
圖9為將MEMS調(diào)節(jié)器安裝在圖5中的狀態(tài)示意圖。
如圖9所示，光徑改變型可變光衰減器還包括，控制鏡片73的線性移動方向，使鏡片73在垂直于發(fā)送光纖71和接收光纖75之間的光徑上線性運動的MEMS調(diào)節(jié)器79。
以下根據(jù)附圖詳細(xì)說明光徑改變型可變光衰減器的運作原理。
首先，本發(fā)明中的新型光徑改變型可變光衰減器為解決從前的可變光衰減器的性能問題而采用MEMS方式，并考慮了光纖之間的相對排列以及避開光信號干擾等問題。
本發(fā)明中的光徑改變型可變光衰減器采用MEMS調(diào)節(jié)器79，可減少插入損失，而且不存在偏光引起的損失及波長影響，因此可確保優(yōu)異性能。同時與機械連接器型衰減器相比，在產(chǎn)品大小及其價格上有明顯的競爭優(yōu)勢。
從前采用MEMS調(diào)節(jié)器的可變光衰減器中，主要針對通過將微光閘安裝在兩個光纖之間，引起插入損失的結(jié)構(gòu)(參照圖1及圖2)和通過微鏡片旋轉(zhuǎn)控制插入損失的結(jié)構(gòu)(參照圖3及圖4)進行研究。
本發(fā)明中的光徑改變型可變光衰減器中利用的是，反射發(fā)送光纖71向接收光纖75發(fā)射的光信號的微鏡片73做線性運動，而引起光信號的衰減作用的原理，同時，光纖平行于基片77。
圖5為本發(fā)明中的光徑改變型可變光衰減器中的鏡片73向發(fā)送/接收光纖71、75之間的光徑垂直的方向移動之前的狀態(tài)示意圖。
這時，從發(fā)送光纖71的發(fā)送芯線72發(fā)射出的光信號毫無衰減地輸送到接收光纖75的接收芯線76中。
圖6為本發(fā)明中的光徑改變型可變光衰減器中的鏡片73向發(fā)送/接收光纖71、75之間的光徑垂直的方向移動之后的狀態(tài)示意圖。
這時，從發(fā)送光纖71的發(fā)送芯線72發(fā)射出的光信號中的被δ間隔的反射面74沿不同于發(fā)送/接收光纖71、75之間的光徑的方向反射后的部分光信號漸漸減弱直到消失。與此同時，從發(fā)送光纖71的發(fā)送芯線72發(fā)射出的光信號中沒有被鏡片73的反射面74反射而直接通過的有所衰減的光信號輸送到接收光纖75的接收芯線76中。即發(fā)送光纖71發(fā)射出的光信號與δ間隔成正比地衰減后，入射到接收光纖75中。
因此，當(dāng)可移動的鏡片73沿垂直于發(fā)送/接收光纖71、75之間的光徑移動時，部分傳輸光線被反射而改變方向。且鏡片73的反射面74由一傾斜側(cè)面形成，反射面74沿不同于發(fā)送光纖的光徑反射光線，從而不能反射至發(fā)送光線，產(chǎn)生光干擾及噪聲。
如圖7中所示，光纖71、75可與基片77平行排列。
如圖8中所示，半導(dǎo)體晶片78上可安裝復(fù)數(shù)個光徑改變型可變光衰減器。就是說，在各一對發(fā)送光纖71和接收光纖75以及鏡片73上安裝復(fù)數(shù)個的光徑改變型可變光衰減器。這時，安裝于半導(dǎo)體晶片78上的復(fù)數(shù)個的光徑改變型可變光衰減器對復(fù)數(shù)個的光信號實施不同的衰減量調(diào)節(jié)并輸出衰減程度各不相同的光信號。
如圖9中所示，與基片77相隔一段距離的微鏡片73與可線性移動的MEMS調(diào)節(jié)器79相連接。由此，MEMS調(diào)節(jié)器79可調(diào)整鏡片73位置變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)光信號衰減量的目的。
這種MEMS調(diào)節(jié)器79利用半導(dǎo)體技術(shù)制作。還可使用微光學(xué)或極微元件。由此通過MEMS調(diào)節(jié)器79的驅(qū)動使與其連接的鏡片73移動。
綜上所述，本發(fā)明中的光徑改變型可變光衰減器采用MEMS方式，將發(fā)送光纖發(fā)射至接收光纖的光信號反射到不同于發(fā)送/接收光纖之間的光徑，由此避免波長對衰減量的影響。
如上所述，本發(fā)明中的光徑改變型可變光衰減器采用MEMS方式，將發(fā)送光纖發(fā)射至接收光纖發(fā)射出的光信號反射到與發(fā)送/接收光纖之間的光線路徑不相干的路徑，由此避免波長對衰減量的影響。
同時，本發(fā)明與從前的波導(dǎo)型可變光衰減器或MARS型可變光衰減器相比，對波長的依賴性以及損失度顯著下降。與機械式可變光衰減器相比，其價位以及大小程度明顯占優(yōu)勢。總之，本發(fā)明中的光徑改變型可變光衰減器與其他驅(qū)動方式的可變光衰減器相比，在損失度、波長依賴性以及小型化設(shè)計等方面具有明顯的性能優(yōu)勢。
但同樣是MEMS方式的可變光衰減器也根據(jù)其結(jié)構(gòu)形態(tài)不同而產(chǎn)生性能上的差別。在光學(xué)MEMS結(jié)構(gòu)中，光纖及微鏡片、透鏡等必須進行精密排列，從元件的小型化觀點上考慮，將光纖平行于基片排列時的有利之處大于光纖垂直于基片排列。
但鏡片旋轉(zhuǎn)式MEMS可變光衰減器中需要使用準(zhǔn)直透鏡并要制作可旋轉(zhuǎn)的鏡片以及光纖垂直于基片排列的結(jié)構(gòu)。與此相反，光閘型MEMS可變光衰減器則不需要準(zhǔn)直儀，還可以將光纖平行于基片排列，但缺點在于被光閘反射到發(fā)送光纖的光信號便成了干擾信號的原因。
因此，本發(fā)明中的光徑改變型可變光衰減器與從前的波導(dǎo)可變光衰減器或MARS可變光衰減器相比，在損耗量、波長依賴性方面優(yōu)越，與機械式可變光衰減器相比，在成本、小型化設(shè)計方面具有明顯的優(yōu)勢。
另外，本發(fā)明中的光徑改變型可變光衰減器與從前的光閘型MEMS可變光衰減器不同，不存在鏡片反射到發(fā)送光纖上的背反射，例如光信號直接在鏡片上反射回發(fā)送光纖，衰減量對發(fā)送光纖和接收光纖不起作用。
本發(fā)明中還可以將光纖平行于基片排列，無需準(zhǔn)直儀也能近距離排列，避免了鏡片旋轉(zhuǎn)式MEMS可變光衰減器的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
同時，本發(fā)明與從前利用電動機的反射型可變光衰減器不同，本發(fā)明可利用MEMS調(diào)節(jié)器進行高精密度的調(diào)節(jié)，確保光信號的一定的高斯型曲線分布，從而維持一定的衰減量。同時也解決了使用電動機時帶來的耦合效應(yīng)、齒隙、產(chǎn)品大小等問題。
以上是對本發(fā)明的代表性實例的說明，本發(fā)明可進行多樣變化，并可用相同屬性的物質(zhì)代替使用。本發(fā)明中的上述實例也可進行適當(dāng)變化而用于相同領(lǐng)域。因此，上述內(nèi)容并不限于下述的權(quán)利要求中的請求范圍。
權(quán)利要求
1.一種光徑改變型可變光衰減器，其特征在于它包括通過發(fā)送芯線發(fā)射光信號的發(fā)送光纖；通過接收芯線接收上述發(fā)送光纖發(fā)射出的光信號的接收光纖；具有阻礙上述發(fā)送光纖的發(fā)送芯線發(fā)射出的光信號到達(dá)上述接收光纖的接收芯線上的反射面，且可任意移動，將一部分上述發(fā)送光纖發(fā)送的光信號傳達(dá)到接收芯線上，從而使光信號衰減的鏡片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光徑改變型可變光衰減器，其特征在于上述鏡片(73)的反射面(74)由一傾斜側(cè)面形成，上述鏡片在垂直于發(fā)送光纖和接收光纖之間的光徑上線性運動，從而將上述發(fā)送光纖發(fā)射出的光信號經(jīng)其反射面反射到不同于上述發(fā)送和接收光纖之間的光徑的方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光徑改變型可變光衰減器，其特征在于包括同時平行于上述發(fā)送光纖、接收光纖以及鏡片的基片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光徑改變型可變光衰減器，其特征在于包括控制上述鏡片的移動方向，使鏡片在垂直于上述發(fā)送光纖和接收光纖之間的光徑上線性運動的MEMS調(diào)節(jié)器。
5.一種光徑改變型可變光衰減器，其特征在于包括一組分別通過發(fā)送芯線發(fā)射光信號的發(fā)送光纖；一組分別通過接收芯線接收上述發(fā)送光纖發(fā)射出的光信號的接收光纖；一組分別阻礙上述發(fā)送光纖組的發(fā)送芯線發(fā)射出的光信號到達(dá)上述接收光纖組的接收芯線上的反射面，且可任意移動，將一部分上述發(fā)送光纖發(fā)送的光信號傳達(dá)到接收芯線上，從而使光信號衰減的鏡片，其中上述各發(fā)送光纖、接收光纖及鏡片各成一組并衰減光信號；同時平行于各組的發(fā)送光纖、接收光纖以及鏡片的半導(dǎo)體晶片。
全文摘要
本項發(fā)明涉及光徑改變型可變光衰減器。它包括通過發(fā)送芯線發(fā)射光信號的發(fā)送光纖；通過接收芯線接收上述發(fā)送光纖發(fā)射出的光信號的接收光纖；具有阻礙上述發(fā)送光纖的發(fā)送芯線發(fā)射出的光信號到達(dá)上述接收光纖的接收芯線上的反射面，且可任意移動，將一部分上述發(fā)送光纖發(fā)送的光信號傳達(dá)到接收芯線上，由此將發(fā)送光纖發(fā)射出的光信號反射到與發(fā)送/接收光纖之間的光徑毫不相干的路徑，因此避免波長對衰減量的影響。
文檔編號G02B6/26GK1402031SQ0113429
公開日2003年3月12日 申請日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月9日
發(fā)明者洪允植, 鄭成天, 李賢基, 李湞鉉 申請人:三星電機株式會社