MEMS VOA光衰减器的工作原理
MEMS微镜型VOA中的WDL问题
基于MEMS shutter和MEMS微镜的VOA均有广泛应用，前者性能指标较好，但装配工艺相对复杂；后者易于装配但WDL（波长相关损耗）相对较大。在宽带应用中，此类VOA会对不同波长产生不同的衰减量，此现象定义为WDL。宽带应用中，要求WDL指标越小越好。
WDL问题源于单模光纤SMF中的模场色散，我们知道，光纤中的不同波长具有不同的模场直径，长波的模场直径更大一些。图4所示为光纤中模场的色散情况。
图4． 光纤中模场色散情况
如图4所示，光束被MEMS微镜反射偏转，不同波长的的光斑均偏离出射光纤的纤芯。在未经优化的VOA中，所有波长的光斑具有相同的偏移量。如式（1），衰减量A取决于偏移量X和模场半径ω。
（1）在一个相对有限的波长范围内，如C波段（1．53～1．57μm），单模光纤中的模场色散情况可以式（2）作线性近似处理［3］。
（2）对于常用的康宁公司SMF－28型单模光纤，上式中的系数为a＝5．2μm、b＝3．11＠λc＝1．55μm。当中心波长λc处的衰减量Ac给定时，得到光斑的偏移量Xc如式（3）。
（3）综合式（1－3）可得到波长范围λs～λl内的WDL如式（4），其中下标s， c， l分别代表波段范围内的短波、中波和长波。
（4）根据式（4），当VOA的衰减量Ac设置越大时，光斑的偏移量Xc也越大，因此会产生更大的WDL，如图5， 图6所示。根据图6，在衰减范围0～20dB和波长范围1．53～1．57μm之内，最大WDL可达0．96dB。商用MEMS VOA可测得最大WDL为1．5dB，这是因为光学系统色散的影响，造成不同波长的光斑在输出光纤端面的偏移量不同。这种情况与图4所示情况不同，在图4中，所有光斑具有相同的偏移量。
图5． 对应不同衰减水平的WDL
图6． 对应不同衰减水平的WDL
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