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光衰减器的性能及测试

时间:2022-11-04 百科知识 版权反馈
【摘要】:重点在光衰减器的衰减量、插入损耗、衰减量精度和回波损耗四项指标。固定光衰减器的衰减量指标实际上就是其插入损耗,而可变光衰减器除了衰减量外,还有单独的插入损耗指标要求。一般情况下,普通可变光衰减器的该项指标小于3.0dB即可使用。对采用准直器的光衰减器来说,其回波损耗的主要来源在于入射光的准直光路部分。光衰减器的频谱特性测试采用LED作为宽带光源,用光谱分析仪扫描被测衰减器在中心波长±30nm范围内的频谱特性曲线。

对光衰减器性能的要求是:插入损耗低,回波损耗高,分辨率线性度和重复性好,衰减量可调范围大,衰减精度高,器件体积小,环境性能好。重点在光衰减器的衰减量、插入损耗、衰减量精度和回波损耗四项指标。

图9.1.26 液晶型光衰减器的工作原理示意图

1.衰减量和插入损耗

固定光衰减器的衰减量指标实际上就是其插入损耗,而可变光衰减器除了衰减量外,还有单独的插入损耗指标要求。高质量可变光衰减器的插入损耗在1.0dB以下。一般情况下,普通可变光衰减器的该项指标小于3.0dB即可使用。

光衰减器的插入损耗的主要来源是光纤准直器的插入损耗和衰减单元的透过率精度及耦合工艺,如工艺中光纤准直器制作,光纤和自聚焦透镜及两个光纤准直器间耦合得很好,可以使整个光衰减器的插入损耗大大降低。

衰减量和插入损耗的测试如图9.1.27所示。

图9.1.27 光衰减器插入损耗/衰减量测试方框图

选择好工作波长,去除高阶模,使光衰减器的输入端和检测器处仅有基模传输。光衰减器衰减量A为

2.回波损耗

光衰减器的回波损耗是指入射到光衰减器中的光能量和衰减器中沿入射光路反射出的光能量之比。高性能光衰减器的回波损耗在40dB以上。回波损耗由各元件和空气折射率失配造成的反射引起。平面元件引起的回波损耗大约14dB,通过足够的抗反射膜和恰当的斜面抛光及装配工艺,整个器件的回波损耗可达到50dB以上。在轴对称的情况下,如果元件的界面采用倾角为θ的斜面,则反射光将以2θ的角度偏折出入射光路。要提高回波损耗,在设计时必须在各元件的表面镀制抗反射膜,采用斜面透镜,并将各光学元件斜置或进行折射率匹配。

(1)衰减元件引起的回波损耗

将光学衰减元件倾斜于光轴放置,单个光学元件与空气界面处的回波损耗为

其中,θb为光学衰减元件倾斜于光轴的角度;w0为光纤的模场半径。

当光束垂直入射到光学界面上时,由Fresnel公式,元件界面处的回波损耗可表示为

其中,n1、n2分别为光学界面两边的折射率。

(2)光纤准直器引起的回波损耗

对采用准直器的光衰减器来说,其回波损耗的主要来源在于入射光的准直光路部分。它主要来自三个面的反射:单模光纤端面的反射、GRIN透镜前端面及后端面的反射。

提高光衰减器的回波损耗的措施:端面镀增透膜;采用斜面光纤准直器;采用斜面耦合GRIN透镜时,增大斜面倾角;处理好回波损耗与波长之间的关系(工作波长为1 310nm时的回损比1 550nm时的要大);处理好光纤和透镜端面间的间距d及填充端面间的介质折射率n;改善光纤准直器的制作工艺,特别是光纤斜面插针与斜面透镜的耦合工艺。

3.频谱特性

一般要求衰减器在一定的带宽范围内有较高的衰减精度,其衰减谱线具有较好的平坦性。

固定光衰减器的频谱损耗在-30~+30nm的范围内不大于0.5dB。光衰减器的频谱特性测试采用LED作为宽带光源,用光谱分析仪扫描被测衰减器在中心波长±30nm范围内的频谱特性曲线。

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