科毅光通信--專業(yè)從事光開關(guān)、光衰減器等光通信無源器件研發(fā)與生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，始終關(guān)注行業(yè)技術(shù)前沿與產(chǎn)品性能提升。今天，我們將結(jié)合一項(xiàng)具有實(shí)際應(yīng)用價值的技術(shù)—一種WDL補(bǔ)償?shù)姆瓷涫娇烧{(diào)光衰減器，為大家深入解析其技術(shù)原理、結(jié)構(gòu)優(yōu)勢及其在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用意義，同時也為大家展示我們在光器件設(shè)計(jì)與工藝實(shí)現(xiàn)方面的技術(shù)積累。

一、技術(shù)背景與行業(yè)需求

在光纖通信系統(tǒng)中，可調(diào)光衰減器（Variable Optical Attenuator, VOA）是一種重要的光無源器件，用于動態(tài)調(diào)節(jié)光信號功率，保障系統(tǒng)各通道光功率平衡，提升傳輸性能。尤其是基于MEMS技術(shù)的反射式可調(diào)光衰減器，因其體積小、響應(yīng)快、可靠性高，在密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)、光線路保護(hù)、光功率管理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

然而，傳統(tǒng)基于MEMS的反射式可調(diào)光衰減器存在一個普遍問題：波長相關(guān)損耗（Wavelength Dependent Loss, WDL）較大。即在不同的工作波長下，衰減器引入的損耗不一致，導(dǎo)致信號失真，影響系統(tǒng)整體性能。尤其在衰減量達(dá)到20dB時，WDL值可能高達(dá)1.2dB以上，難以滿足高速、大容量光通信系統(tǒng)對信號質(zhì)量的高要求。

為應(yīng)對這一問題，行業(yè)內(nèi)提出了多種WDL補(bǔ)償方案，例如插入光學(xué)楔角片、采用斜面透鏡或通過光纖偏移實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)?。但這些方案往往存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝難度大、回波損耗高或?qū)嶋H難以實(shí)現(xiàn)等缺點(diǎn)，制約了其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

二、本實(shí)用新型的核心創(chuàng)新

針對上述問題，我們提出一種結(jié)構(gòu)簡單、工藝易于實(shí)現(xiàn)且具備良好WDL補(bǔ)償效果的反射式可調(diào)光衰減器方案。該方案在不增加額外光學(xué)元件的前提下，通過巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對波長相關(guān)損耗的有效補(bǔ)償。

結(jié)構(gòu)組成

該衰減器沿光路方向依次包括：

• 雙光纖頭：內(nèi)含輸入光纖與輸出光纖，用于光信號的輸入與輸出耦合。

• 玻璃套管：用于固定和定位。

• 環(huán)氧膠：用于部件間的粘接與固定。

• MEMS芯片TO封裝組件：包括TO管帽、準(zhǔn)直透鏡、MEMS芯片及TO管座，是衰減器的核心執(zhí)行部件。

關(guān)鍵設(shè)計(jì)特征

本方案最核心的創(chuàng)新在于：雙光纖頭與MEMS芯片TO封裝組件之間設(shè)置了一個微小的傾斜角度θ。該角度通過玻璃套管進(jìn)行精確設(shè)定與控制，通常取值范圍在1°至5°之間，最優(yōu)選為2°。這一設(shè)計(jì)使得光路不再關(guān)于透鏡中心軸對稱，而是形成離軸傳播，從而在光學(xué)層面自然引入色散補(bǔ)償機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對WDL的抑制。

圖1：傳統(tǒng)MEMS反射式可調(diào)光衰減器光路示意圖（軸對稱結(jié)構(gòu)，無WDL補(bǔ)償功能）

圖2：本實(shí)用新型WDL補(bǔ)償反射式可調(diào)光衰減器結(jié)構(gòu)示意圖

三、工作原理與性能優(yōu)勢

工作原理簡述

1. 無衰減狀態(tài)：MEMS芯片未加電時，從輸入光纖發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡變?yōu)槠叫泄?，垂直入射到MEMS反射鏡面后原路返回，再經(jīng)透鏡聚焦高效耦合進(jìn)輸出光纖，實(shí)現(xiàn)低插入損耗傳輸。

2. 衰減調(diào)節(jié)狀態(tài)：對MEMS芯片施加電壓，其反射鏡面發(fā)生微小偏轉(zhuǎn)，使反射光路產(chǎn)生偏移。經(jīng)透鏡后，光束以微小偏移量會聚到輸出光纖端面，僅部分光被耦合，從而實(shí)現(xiàn)光功率的衰減。衰減量與驅(qū)動電壓成正比，實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)。

3. WDL補(bǔ)償機(jī)制：由于雙光纖頭與TO組件間存在傾角θ，入射光和反射光在透鏡中呈離軸傳播狀態(tài)。不同波長的光在透鏡中的折射率略有不同（材料色散），離軸狀態(tài)放大了這種差異對最終耦合效率的影響，并通過對角度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得這種影響恰好補(bǔ)償了器件本身因波長帶來的損耗差異，從而顯著降低整體WDL值。

突出優(yōu)勢

1. 結(jié)構(gòu)簡單，無需新增部件：僅通過調(diào)整現(xiàn)有組件（雙光纖頭與TO封裝）的對接角度實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，未增加任何光學(xué)或機(jī)械零件，保持了MEMS VOA固有的緊湊性。

2. 工藝可行性高：角度通過預(yù)制玻璃套管確定，并用環(huán)氧樹脂膠水固化，工藝步驟與傳統(tǒng)裝配兼容，易于實(shí)現(xiàn)高精度、大批量生產(chǎn)，良率高。

3. 性能全面提升：

o    WDL補(bǔ)償效果好：有效降低器件在不同波長下的損耗差異。

o    回波損耗優(yōu)：光纖端面仍可采用常規(guī)處理，不影響回波損耗性能，滿足系統(tǒng)要求。

o    成本低廉：避免了使用特殊光學(xué)元件或復(fù)雜調(diào)芯工藝，制造成本可控。

4. 適用范圍廣：特別適用于對WDL指標(biāo)要求嚴(yán)苛的高速光通信系統(tǒng)、DWDM系統(tǒng)及精密光學(xué)測試儀表等領(lǐng)域。

四、在光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用價值

對于像廣西科毅光通信這樣的設(shè)備制造商與方案提供商而言，關(guān)注并集成此類先進(jìn)、實(shí)用的器件技術(shù)至關(guān)重要。具備優(yōu)良WDL性能的可調(diào)光衰減器，能夠：

• 提升光開關(guān)矩陣、光線路保護(hù)設(shè)備中光功率管理的精度與穩(wěn)定性。

• 增強(qiáng)EDFA（摻鉺光纖放大器）或ROADM（可重構(gòu)光分插復(fù)用器）系統(tǒng)中各通道的平坦度。

• 為5G前傳/回傳網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心互連等高密度光互聯(lián)場景提供更可靠的光功率調(diào)節(jié)手段。

我們始終相信，優(yōu)秀的器件是構(gòu)建穩(wěn)定系統(tǒng)的基礎(chǔ)。通過對上游核心器件技術(shù)的持續(xù)跟蹤與理解，科毅光通信能夠更好地為客戶選型、設(shè)計(jì)并提供高性能、高可靠性的光開關(guān)、光衰減器及子系統(tǒng)解決方案。

五、結(jié)語

這項(xiàng)關(guān)于WDL補(bǔ)償?shù)姆瓷涫娇烧{(diào)光衰減器技術(shù)，為我們提供了一個極具啟發(fā)性的案例：通過深刻理解光學(xué)原理，并對成熟產(chǎn)品進(jìn)行巧妙而微小的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，就能有效解決實(shí)際工程中的性能瓶頸。它體現(xiàn)了光器件設(shè)計(jì)中“簡約而不簡單”的智慧。

擇合適的光開關(guān)等光學(xué)器件及光學(xué)設(shè)備是一項(xiàng)需要綜合考量技術(shù)、性能、成本和供應(yīng)商實(shí)力的工作。希望本指南能為您提供清晰的思路。我們建議您在明確自身需求后，詳細(xì)對比關(guān)鍵參數(shù)，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術(shù)扎實(shí)、質(zhì)量可靠、服務(wù)專業(yè)的合作伙伴。

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（注：本文部分內(nèi)容由AI協(xié)助習(xí)作，僅供參考）