光纤衰减器 Fiber-optic attenuators

2022-11-29 17:04:51 浏览:395

定义

用于光纤的光衰减器,通常与光纤连接器一起使用。

光纤衰减器是一种特定类型的光衰减器,用于光纤。 通常,此类设备要么具有配备某种类型的光纤连接器(例如FC / PC或LC / APC)的外壳,以便于与光纤跳线连接,要么将它们集成到跳线(在线衰减器)中。 连接器衰减器通常具有非常紧凑的外壳,基本上看起来像光纤适配器。

固定或可变衰减

其中一些器件提供固定的衰减水平,以分贝为单位的插入损耗。 例如,一个人可能有几个1 dB、5 dB和10 dB的衰减器,通过适当地组合它们可以实现广泛的衰减水平 - 分贝值只是相加的。

其他设备是可变光衰减器,提供一定数量的插入损耗,该损耗可在一定范围内调节(例如 2 dB 至 50 dB),例如使用一些调节轮或螺钉。 在某些情况下,衰减只能以例如 1 dB 的步长进行调整,例如通过更换吸收玻璃。

在方便性方面,调整衰减水平的不同方法可能有很大差异。 更换滤波器相对繁琐,只需转动螺丝即可更容易,并且在电子设备上以交互方式选择衰减级别最舒适,只需几个按键和显示当前定律设置的数字显示屏。

理想情况下,衰减将在很宽的范围内精确调节,长时间保持稳定,并且波长和偏振的影响可以忽略不计,对于多模器件,模式依赖性也可以忽略不计。 但是,可用设备在这些方面可能有很大差异。

工作原则

可以应用许多不同的工作原理;一些例子:

许多不同的物理原理可用于实现光纤衰减器。

  • 衰减器可以在两个光纤末端之间包含一个气隙(宽度可能可调),因此只有一部分离开输入光纤的光进入输出光纤的核心。 这就是所谓的间隙损耗衰减器的原理。
  • 同样,可以使用故意错位的光纤接头。 然而,这里的插入损耗在很大程度上取决于未对准的程度。
  • 衰减器可能包含两个透镜,用于准直来自一根光纤的光束并将其发射到第二根光纤中。 在这些镜头之间,可能存在某种阻挡装置,例如可移动的刀片。 这种方法不太适合于多模器件(因为损耗的模式依赖性很强),也不适合宽带信号,因为波长依赖性。
  • 作为替代方案,可以使用更复杂的设置来实现衰减,如某些体光学可变衰减器中使用的那样。 对于宽带和与模式无关的操作,最好不要使用任何空间依赖性。 例如,可以使用中性密度滤光片(以一定角度插入以避免寄生反射)进行固定衰减,或者使用具有两个或多个移动光学元件的设备进行可变衰减。
  • 人们也可以利用弯曲损失。 这种设备可能只是一个塑料外壳,光纤电缆可以通过一个或多个紧密的匝数引出,可能具有不同的半径。 除了简单之外,这种方法的一个优点是避免了任何气玻璃界面和关键对准。 然而,这种方法引入了很大的波长依赖性:较长波长的光通常会衰减得更强烈。
  • 一些设备包含一块光纤,其中光纤芯掺杂了提供适当吸收量的材料。
  • 另一种可能性是使用具有消逝波耦合的光纤耦合器,利用一些(通常是固定的)功率被发送到另一个输出端口的事实。

各个方面的重要性

广泛的细节可能与不同的应用相关。 下面将讨论其中最重要的问题。

波长依赖性

通常,获得的插入损耗与光波长有一定的依赖性。 一些衰减器具有相对较强的波长依赖性,并且用于在窄波长区域工作,例如,在1550nm的中心波长周围带宽仅为20 nm。 其他的则针对较弱的波长依赖性进行了优化,使其可用于宽带光,例如用于充满大量DWDM通道的全C波段。

偏振依赖性

由于光纤中的光通常没有明确的偏振状态,因此光纤衰减器仅表现出最小量的偏振依赖性非常重要。

单模和多模衰减器

大多数光纤衰减器(例如用于电信应用)都连接到单模光纤。 其他人可以使用多模光纤。

对于多模衰减器,插入损耗与模式的可能依赖性可能是一个需要观察的问题。 例如,如果衰减器是用移动叶片实现的,或多或少地阻挡了自由空间光束,它通常会有很大的模式依赖性。

对等

对于单模器件,插入损耗不能取决于传播方向,只要不使用非互易器件,例如在法拉第隔离器中。 然而,对于多模器件,与模式依赖性相结合,可能会有一些损耗差异。

损耗精度

对于许多应用,如果获得的插入损耗略微偏离规格(例如1 dB),或者随时间略有变化,则不会成为问题。 但是,示例案例可能需要更高的精度。

回波损耗

大多数光纤衰减器表现出相对较高的回波损耗(至少几十分贝),即没有太多的光反射回输入光纤。 对于某些敏感应用,例如在高增益光纤放大器之前或之后使用衰减器时,可能会有两个使用具有特别高回波损耗的衰减器,即弱背反射,例如为了避免寄生激光。

最大光功率

通常,去除的光在设备中转化为热量。 因此,只能处理有限量的光功率(例如200 mW);否则,衰减器可能会损坏。

通常不可能实现更高的功率水平(例如几瓦),并且在主要应用领域光纤通信的背景下通常也不需要。 在高功率光纤激光器和放大器领域,光纤衰减器几乎无法使用。

自定义版本

虽然光纤衰减器的基本功能看似非常简单,其特征是单个数字(插入损耗),但对于特定应用,可能必须正确选择相当多的附加参数 - 例如,工作波长,光纤或连接器类型,以及连接光纤的长度(如果是尾纤设备)。 因此,可能需要使用自定义版本来满足所有要求。

光纤衰减器的应用

光纤衰减器用于整个光纤领域。 例如,它们在光纤通信领域很常见。 在这里,例如可以使用这样的衰减器

  • 如果光信号会使光纤信号接收器过载,
  • 如果会导致光纤链路中出现过多的非线性效应,
  • 如果WDM系统中的信道功率平衡无法实现,或者
  • 测试电信系统的误码率与接收器信号功率电平的函数关系。

这些例子表明,一些衰减器仅用于临时测试,而其他衰减器则永久集成到电信系统中。

作          者: 泮桥成像光电商城

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