一种尺寸小型化的可变光衰减器的制作方法

1.本实用新型涉及光纤通信领域，具体涉及一种尺寸小型化的可变光衰减器。


背景技术：

2.可变光衰减器是光通信领域的基础光器件之一，市场需求非常巨大。目前，可变光衰减的主要实现技术是基于光学mems芯片，已经是大批量生产和销售的标准产品。目前的mems芯片可变光衰减器，基本元件包括光收发光纤、准直透镜和mems芯片；光信号由光纤发出，发散传输至准直透镜，准直之后传输至mems芯片；通过控制mems芯片的旋转实现光信号的指定衰减。
3.上述设计的工艺较为成熟，性能稳定，易于批量生产，但光学元件过多，不易降低成本，尺寸也偏大，尤其是在制作阵列光衰减器的时候，只能通过拼接多个可变光衰减器实现，整体尺寸更为偏大。
4.经检索发现，公开号cn 213210534 u的中国专利于2021年5月14日公开了一种小型高性能的可调光衰减器，包括管座、mems芯片、管帽、透镜、光纤头、封装套筒，管座上设有两个管脚，mems芯片上设有转镜，光纤头内分别设有输入光纤和输出光纤，mems芯片设于管座中央，转镜在mems芯片的电压驱动下作定向旋转，两个管脚分别连接mems芯片的正极和负极，管帽嵌套于管座，透镜设于管帽中央，光纤头与透镜通过包胶固定连接，封装套筒嵌套于管帽外圈，光纤头和透镜位于封装套筒内。
5.但是，该专利仍然包含了过多的光学元件，导致可调光衰减器的尺寸偏大，不易于降低成本。因此，亟需研制一款具有尺寸小、功耗低、易集成等显著优势的可变光衰减器，在光通信领域的应用拥有广阔的前景。


技术实现要素：

6.为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种尺寸小型化的可变光衰减器，简化了整体光路结构，减小了光衰减器的尺寸，降低了制造成本。
7.本实用新型是通过以下技术方案予以实现的：
8.一种尺寸小型化的可变光衰减器，包括，光环形器和mems芯片，所述光环形器包括输入端口、输出端口和公共端口，所述mems芯片内包括转轴和微镜；所述微镜贴合在光环形器的公共端口所在光纤的端面。
9.上述技术方案中，光信号自光环形器的输入端口进入，由光纤内部传输至公共端口的端面；mems芯片紧贴着公共端口所在光纤的端面，当mems芯片施加电压时，微镜发生旋转，传输至端面的光信号会泄露到自由空间，进而产生光信号的衰减。
10.优选地，多个衰减器阵列排布，形成阵列的可变光衰减器。
11.具体地，阵列化排布多个所述光环形器，将多个所述公共端口所在的光纤进行横向阵列排布，根据多个所述横向阵列排布的光纤匹配多个mems芯片，并将多个所述横向阵列排布的光纤的端面与多个微镜贴合，形成阵列的可变光衰减器。
12.优选地，所述微镜连接有驱动机构。以便于驱动微镜旋转一定的角度，从而产生光信号的衰减。
13.优选地，所述驱动机构采用梳齿结构或平板结构。
14.具体地，所述梳齿结构和平板结构均是mems微镜的重要驱动方式和结构形式。
15.优选地，所述mems芯片为小型化mems芯片，所述小型化mems芯片的尺寸与光纤尺寸相匹配。
16.具体地，所述mems芯片配套的是光纤尺寸，大约是10微米左右，远小于现有的标准尺寸。
17.优选地，所述微镜朝着光纤端面反方向进行角度旋转。
18.具体地，所述微镜的旋转方向应朝着光纤端面的外面，不能朝着光纤方向进行角度旋转，否则将会损坏微镜。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
20.(1)本实用新型的光信号自光环形器的输入端口进入，由光纤内部传输至公共端口的端面；mems芯片紧贴着公共端口所在光纤的端面，当mems芯片施加电压时，微镜发生旋转，传输至端面的光信号会泄露到自由空间，进而产生光信号的衰减；
21.(2)本实用新型去除了大尺寸的光学准直元件，光信号仅在光纤端面进行处理，尺寸非常小；
22.(3)本实用新型采用小尺寸的mems芯片，易于降低成本；
23.(4)本实用新型阵列的mems芯片匹配阵列光纤，易于实现阵列的小型化可变光衰减器；
24.(5)本实用新型设计和工艺较为简单，易于批量推广。
附图说明
25.图1为根据本实用新型实施例的原理示意图；
26.图2为根据本实用新型实施例的mems微镜原理示意图；
27.图3为根据本实用新型实施例的对应的光纤阵列；
28.图4为根据本实用新型实施例的对应的mems微镜阵列；
29.图中：1、光环形器；2、小型化mems芯片；3、小型化mems转轴；4、小型化mems微镜。
具体实施方式
30.以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.实施例
34.本实用新型的目的在于提供一种尺寸小型化的可变光衰减器，为达到上述目的，本实用新型在现有mems可变光衰减器的基础上，进一步简化了整体光路结构，去掉了光路准直透镜。通过采用更加微小的mems反射镜，直接贴合在光纤端面，可以实现光信号的低损耗原路返回；当mems微镜旋转时，实现光信号的连续衰减。采用阵列mems微镜匹配阵列光纤，可以实现阵列的可变光衰减器。
35.本实用新型的原理示意如图1所示，光环形器1的输入端口作为整体的光输入端，光环形器1的输出端口作为整体的输出端，公共端口作为光信号的传输和衰减端口。光信号自光环形器1的输入端口进入，由光纤内部传输至公共端口的端面，小型化mems芯片2紧贴着公共端口所在光纤的端面。光信号传输至公共端口所在光纤的端面之后，直接被小型化mems芯片2反射回原路光纤，不会传输至外部自由空间，进而产生光功率的损耗。
36.小型化mems芯片2的俯视结构如图2所示，主要部分包括小型化mems转轴3和小型化mems微镜4，在不影响理解的前提下，此处未绘出具体的驱动结构。在实际使用时，驱动结构可以使用梳齿、平板等多种形式，以实际要求为准。当小型化mems芯片2施加电压时，小型化mems微镜4发生旋转，传输至公共端口所在光纤的端面的光信号会泄露到自由空间，进而产生光信号的衰减。光信号的衰减值大小与小型化mems微镜4的旋转角度相关，旋转角度越大，光信号的衰减值也越大，反之越小。此处需特别注意的是，小型化mems微镜4的旋转方向应朝着光纤端面的外面，不能朝着光纤方向进行角度旋转，不然会损坏小型化mems微镜4。
37.现有mems光衰减器的芯片标准尺寸都在1.7mm
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1.7mm，本实用新型的小型化mems芯片2配套的是光纤尺寸，大约是10微米左右，远小于现有的标准尺寸；且结构简单，易于实现，更易于实现批量生产。更进一步地，本实用新型更易实现阵列化设计，采用图3所示的阵列光纤，再根据阵列光纤的间隔尺寸设计对应的mems微镜阵列，如图4所示，易实现小型化尺寸的阵列可变光衰减器。
38.以上内容描述了一种尺寸小型化的可变光衰减器的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
39.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案。