單模光纖彎曲結(jié)構(gòu)磁控可調(diào)光衰減方法及衰減器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信和光纖激光領(lǐng)域，特別是一種可以通過改變磁場強(qiáng)度來調(diào)節(jié)光傳輸損耗的光衰減器。具體講，本發(fā)明涉及一種將單模光纖進(jìn)行機(jī)械式的彎曲(曲率半徑為毫米量級)并用磁流體來充當(dāng)彎曲部分外面的涂覆層材料的磁控可調(diào)光衰減器。
【背景技術(shù)】
[0002]光衰減器是一種重要的光纖無源器件，根據(jù)衰減量是否調(diào)諧可分為固定式衰減器和可調(diào)衰減器，其中可調(diào)衰減器可以根據(jù)需要來靈活調(diào)節(jié)光纖中光信號的功率，是全光纖網(wǎng)絡(luò)中非常重要的元件。現(xiàn)有的可調(diào)諧光衰減器大多采用機(jī)械調(diào)節(jié)的方式，例如移動(dòng)漸變光吸收衰減片，或者用機(jī)械的方法控制光纖的彎曲程度等。但是機(jī)械調(diào)節(jié)方式對機(jī)械傳動(dòng)裝置的精度和穩(wěn)定度都有很高的要求，制作工藝復(fù)雜，成本較高，而且衰減片工作時(shí)的振動(dòng)還會(huì)造成系統(tǒng)損耗的不穩(wěn)定性和重復(fù)性較差。因此，研制一種結(jié)構(gòu)簡單、易于制作的非機(jī)械式可調(diào)光衰減器變得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以通過改變磁場強(qiáng)度來控制光傳輸損耗的非機(jī)械式可調(diào)光衰減器。這種衰減器結(jié)構(gòu)簡單、易于制作，只需調(diào)節(jié)磁場的大小即可控制衰減量。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，一種單模光纖彎曲結(jié)構(gòu)磁控可調(diào)光衰減器，由輸入光纖、U型彎曲的單模光纖、輸出光纖、軟套管、磁流體、表面刻有U型槽的基板構(gòu)成，輸入光纖、U型彎曲的單模光纖和輸出光纖均為標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，并依次相連形成光通路，U型彎曲部分的單模光纖的涂覆層被去除并用磁流體來替代，磁流體外部由軟套管封裝；通過調(diào)節(jié)施加在磁流體上的磁場大小來對光信號與磁流體之間的作用狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，便可實(shí)現(xiàn)對光信號的磁控衰減。
[0004]磁流體是用分散劑包裹的納米級磁性顆粒的水或油溶液；磁流體外部軟套管兩端采用膠水封裝，膠水為紫外膠、502膠、或AB膠。
[0005]基板為非磁性的金屬板、塑料板、或聚合物板；基板表面的U型槽的槽寬為0.5mm至Imm之間，U型槽彎曲部分的曲率半徑在2mm到5mm之間；軟套管的外直徑略大于U型槽的槽寬，同時(shí)有一定的硬度，以便能夠卡在U型槽內(nèi)。
[0006]首相用光纖鉗將一部分單模光纖的涂覆層剝離，在無涂覆層的光纖區(qū)域的外面套上一根略長于剝離長度的軟套管；將軟套管連同內(nèi)部的光纖一起進(jìn)行彎曲，并嵌入刻在基板表面的U型槽內(nèi)以固定其彎曲的狀態(tài)；最后用注射器將磁流體注射入軟套管內(nèi)，用膠水將軟套管的兩端進(jìn)行密封，以避免磁流體的外溢和變質(zhì)，同時(shí)起到固定光纖的作用；光信號由輸入光纖進(jìn)入彎曲部分，由于光纖的彎曲導(dǎo)致部分光信號與外部的磁流體發(fā)生接觸，通過調(diào)節(jié)施加在磁流體上的磁場大小來對光信號與磁流體之間的作用狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，便可實(shí)現(xiàn)對光信號的磁控衰減，磁控后的光信號經(jīng)輸出光纖輸出。
[0007]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)與效果:
[0008]光信號在直導(dǎo)型的輸入光纖中傳播時(shí)，其能量主要集中于纖芯及其附近。當(dāng)光信號傳播至彎曲部分時(shí)，由于光纖的彎曲導(dǎo)致光信號的分裂為兩部分:一部分繼續(xù)保留在纖芯中并沿著纖芯傳播，稱為纖芯模；另一部分存在于包層的表面并沿著包層的表面?zhèn)鞑?，稱為回音壁模式，回音壁模式通過倏逝場與包層外面的磁流體接觸并發(fā)生作用。在通過彎曲部分后，回音壁模式又重新耦合入纖芯中并與纖芯模發(fā)生干涉形成輸出信號，最后經(jīng)由輸出光纖而輸出。模式干涉和倏逝場的損耗會(huì)隨著彎曲部分的曲率半徑特別是外部介質(zhì)折射率變化而變化。當(dāng)施加在磁流體上的磁場發(fā)生變化時(shí)，磁流體的折射率和吸收系數(shù)會(huì)發(fā)生變化，造成模式干涉和倏逝場損耗的變化，最終導(dǎo)致輸出光信號損耗的變化。本發(fā)明是一種非機(jī)械式光衰減器，無任何機(jī)械調(diào)整部件，也不需要精確調(diào)整，器件制作完成后將之置于電磁鐵的產(chǎn)生的磁場之中，只需控制通過電磁鐵的電流改變其產(chǎn)生的磁場就可以精確控制光衰減量。另外，該衰減器為全光纖結(jié)構(gòu)，具有插入損耗低、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于制作和使用等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是衰減器處于不同的磁場強(qiáng)度下的透射率譜線。
[0011]圖3是對于1578nm波長的輸入信號光，通過衰減器后其透射損耗隨磁場強(qiáng)度的變化情況。
[0012]圖1 中:
[0013]1.輸入光纖，2.U型槽，3.固化膠，4.軟套管，5.磁流體，6.基板，7.彎曲部分(去涂覆層)，8.膠，9.輸出光纖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0015]一種基于磁流體和彎曲的單模光纖結(jié)構(gòu)的磁控可調(diào)光衰減器，系統(tǒng)構(gòu)成為:輸入光纖、U型彎曲的單模光纖、輸出光纖、軟套管、磁流體、表面刻有U型槽的基板。輸入光纖、輸出光纖和U型彎曲的單模光纖均為標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，彎曲部分的單模光纖的涂覆層被去除并用磁流體來替代。衰減器的制作過程可概述為如下的步驟:首相用光纖鉗將一部分單模光纖的涂覆層剝離，在無涂覆層的光纖區(qū)域的外面套上一根略長于剝離長度的軟套管；將軟套管連同內(nèi)部的光纖一起進(jìn)行彎曲，并嵌入刻在基板表面的U型槽內(nèi)以固定其彎曲的狀態(tài)；最后用注射器將磁流體注射入軟套管內(nèi)，用膠水將軟套管的兩端進(jìn)行密封，以避免磁流體的外溢和變質(zhì)，同時(shí)起到固定光纖的作用。光信號由輸入光纖進(jìn)入彎曲部分，由于光纖的彎曲導(dǎo)致部分光信號與外部的磁流體發(fā)生接觸，通過調(diào)節(jié)施加在磁流體上的磁場大小來對光信號與磁流體之間的作用狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，便可實(shí)現(xiàn)對光信號的磁控衰減。
[0016]上述方案中的光纖為普通的單模光纖；磁流體是用分散劑包裹的納米級磁性顆粒的水或油溶液；膠水為紫外膠、502膠、或AB膠；基板為非磁性的金屬板、塑料板、或聚合物板；基板表面的U型槽的槽寬為0.5mm至Imm之間，U型槽彎曲部分的曲率半徑在2mm到5mm之間；軟套管的外直徑略大于U型槽的槽寬，同時(shí)要有一定的硬度，以便能夠卡在U型槽內(nèi)。
[0017]為克服機(jī)械式可調(diào)光衰減器的缺點(diǎn)