浅谈光衰减器的原理及性能

光衰减器是一种非常重要的纤维光学无源器件，它可按用户的要求将光信号能量进行预期地衰减，常用于吸收或反射掉光功率余量、评估系统的损耗及各种测试中。目前，系列化光衰减器已广泛应用于光通信领域，给用户带来了方便。一种插入光路中可使光信号功率按设定要求衰减的光器件。用它来调节光通信系统或测试系统所传输的光信号的功率，使系统达到良好的工作状态。也常用以检测光接收机的灵敏度和动态范围。

光衰减器可分为固定型衰减器、分级可调型衰减器、连续可调型衰减器、连续与分级组合型衰减器等。其主要性能参数是衰减量和精度。通常在玻璃基片上蒸发或溅射金属膜或采用有高吸收作用的掺杂玻璃制成衰减片。通过控制镀膜厚度或控制玻璃的掺杂量及其厚度的方法来获得所需的衰减量。也有用两段光纤对接时的耦合损耗来制成衰减器的。

常见的光衰减器机械VOA原理

该种类型的VOA也有多种具体的实现方式。图1是挡光型光衰减器的原理图，驱动挡光元件拦在两个准直器之间，实现光功率的衰减。挡光元件可以是片状或者锥形，后者可通过旋转来推进，而前者需平推或者通过一定机械结构实现旋转至平推动作的转换。挡光型光衰减器可以制成光纤适配器结构，也可以制成图1所示的在线式结构。

与上面提到的挡光型VOA类似，也有一种机械一电位器形式的EVOA方案。其原理是用步进电机拖动中性梯度滤光片，当光束通过滤光片不同的位置时其输出光功率将按预定的衰减规律变化，从而达到调节衰减量的目的。还有一种机械偏光式光衰减器。其基本原理是从入端口射出的光束被反射片反射到出端口，两端口之间的反射耦合效率由反射片的倾斜角度来控制，从而实现光衰减的调节。而反射片的倾斜则由多种不同的机理来控制。机械型光衰减器是较为传统的解决方案，到目前为止，已在系统中应用的VOA大多是用机械的方法来达到衰减。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。

性能

目前，光衰减器的市场越来越大，在无源器件中，其产量仅次于连接器、耦合器等。由于光固定衰减器具有价格低廉、性能稳定、使用简便的优点，所以，其市场比可变光衰减器大一些。而光可变衰减器由于其灵活性，市场需求仍稳步增长。衰减器是光通信系统中不可缺少的重要无源器件之一，有着广泛的应用前景。近年来，国外一些大的光学器件公司仍在不断开发各种新型的高性能光衰减器产品，以求获得性能更高、体积更小、价格更适宜的光衰减器。