MEMS VOA光衰减器的工作原理
2020-04-28 15:33
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MEMS微镜型VOA的WDL优化
MEMS微镜型VOA中的WDL源于两个因素：模场色散和光学系统色散，两个因素的影响累加起来，让最大WDL达到1．5dB。那么这两个因素的影响能否相互抵消，以助于减小WDL呢？答案是可以，但需要精细的分析和设计。
根据式（1），长波具有更大的模场直径，因此其衰减量更小。如图4．16所示，如果光学系统能够对长波的光斑产生更大的偏移量，就可以增加长波的衰减量，从而对衰减谱线产生均衡作用。
图7． 光学系统的色散与模场色散相互抵消情况
然而，根据式（4），因两个因素产生的WDL，只能在某个特定的衰减水平Ac下完全相互抵消。当VOA器件的衰减量被设置为一个异于Ac的数值时，将会存在剩余WDL，如图8所示。
从图8中看到，在优化之前，最大WDL产生于衰减量为20dB时。如果通过优化，将衰减量为20dB时的WDL完全抵消，则最大WDL产生于衰减量为4dB时。 如果将衰减量为13dB时的WDL完全抵消，则在0～20dB的衰减范围内，最大WDL将＜0．2dB。
图8． 两个引起WDL的因素相互抵消情况
目前已有各种方案，可通过光学系统产生相反的色散。在图9中，准直透镜与MEMS微镜之间插入了一个棱镜，因而光学系统的色散与模场色散相互抵消。然而，额外加入的棱镜会增加VOA器件的成本和复杂度。图10展示了另一个解决方案，该方案要求制造准直透镜的玻璃材料具有很高的色散，并且透镜前端面倾角＞10°（在现有器件中，这个角度通常为8°）［4］。
图9 通过引入棱镜来优化WDL ； 图10 通过高色散的准直透镜来优化WDL
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