第三章光衰减器

光纤通信光衰减器的工作原理光纤通信是一种利用光信号传输信息的通信方式，它具有传输速度快、传输距离远、抗干扰性强等优点。

然而，在光纤通信中，由于光信号的传输距离较长，会出现光信号的衰减现象，即光信号的强度会随着传输距离的增加而减弱。

为了解决这一问题，人们开发出了光衰减器。

光衰减器是一种用于控制光信号强度的装置，它可以根据需要调整光信号的强度，以确保光纤通信的正常运行。

光衰减器的工作原理主要涉及光信号的衰减和光信号的调节两个方面。

光衰减器通过光信号的衰减来降低光信号的强度。

光信号的衰减是通过在光信号传输路径中引入一定程度的光损耗来实现的。

光衰减器通常采用吸收、散射、干涉等方式来实现光信号的衰减。

其中，吸收是指通过在光信号传输路径中加入吸收材料，使光信号被吸收而减弱；散射是指通过在光信号传输路径中加入散射材料，使光信号发生散射而减弱；干涉是指通过在光信号传输路径中加入干涉器件，利用干涉效应使光信号发生干涉而减弱。

这些衰减方式可以根据需要进行组合，以实现不同程度的光信号衰减。

光衰减器通过光信号的调节来控制光信号的强度。

光信号的调节是通过调整光衰减器中的控制装置来实现的。

光衰减器通常采用机械调节、电子调节或光学调节的方式来控制光信号的强度。

机械调节是指通过旋转或移动光衰减器中的机械部件，改变光信号传输路径中的衰减程度，从而调节光信号的强度；电子调节是指通过改变光衰减器中的电流或电压来调节光衰减器的工作状态，从而控制光信号的强度；光学调节是指通过改变光衰减器中的光学元件的位置或形状，改变光信号传输路径中的衰减程度，从而调节光信号的强度。

这些调节方式可以根据需要进行组合，以实现精确的光信号调节。

光衰减器通过光信号的衰减和调节来控制光信号的强度，以满足光纤通信中不同场景下的需求。

光衰减器的工作原理涉及光信号的衰减和调节两个方面，通过引入光损耗和调节光衰减器中的控制装置来实现光信号的衰减和调节。

光衰减器的应用可以有效解决光纤通信中光信号衰减的问题，保证光纤通信系统的正常运行。

光衰减器的原理
光衰减器是一种用于减小光信号强度的光学器件，其原理基于光的吸收和散射效应。

在光纤通信中，由于信号在传输过程中会受到各种因素的影响，例如衰减、色散、非线性等，因此需要对信号进行调整和控制以保证其稳定性和可靠性。

光衰减器通常由一个可调节的滑动结构和一个吸收材料组成。

当光通过吸收材料时，部分能量被吸收并转化为热能或其他形式的能量而消失掉，从而导致光信号强度的降低。

通过调节滑动结构可以改变光路长度，从而控制光信号的强度。

具体来说，在一般情况下，当入射光线经过一个透明介质时，会发生折射现象，并且其强度会随着传播距离的增加而逐渐降低。

这种现象称为自由空间传输损耗（FSPL）。

如果在介质中加入一些吸收材料，则可以增加损耗并降低光信号强度。

这就是光衰减器的基本原理。

光衰减器的吸收材料通常是一些具有高吸收率和较长寿命的物质，例如金属离子、稀土离子和有机染料等。

这些材料可以在可见光和近红外波段内有效地吸收光线，并将其转化为热能或其他形式的能量而消失掉。

通过控制吸收材料的厚度和浓度，可以实现对光信号强度的精确调节。

总之，光衰减器是一种基于光学原理的调节器件，通过控制光信号在介质中的传输损耗来实现对其强度的调节。

其主要应用于光纤通信、激光加工、医疗设备等领域，具有重要的应用价值。

光衰减器的原理1. 引言光衰减器是一种用于调节光信号强度的器件，它可以通过改变光信号的功率来实现衰减。

在光纤通信系统中，由于光信号的强度可能会过大，需要通过衰减器对光信号进行调节以保证系统的正常运行。

本文将介绍光衰减器的原理和工作原理，并讨论一些常见的光衰减器的类型和应用。

2. 光衰减器的工作原理光衰减器的工作原理基于光信号的衰减机制。

当光信号通过光衰减器时，衰减器会减少光信号的功率，从而达到调节光信号强度的目的。

2.1 固定式光衰减器固定式光衰减器是一种固定在光纤通信线路中的光衰减器。

它通常由一段特殊的光纤组成，这种光纤的损耗特性可以使光信号的功率被减少到所需的水平。

固定式光衰减器可以通过选择合适的长度和损耗来实现所需的光衰减效果。

2.2 可变式光衰减器可变式光衰减器是一种可以调节光信号衰减程度的光衰减器。

它通常由一个机械或电子调节装置和一个可调节的光衰减器组成。

通过改变调节装置的参数，可以调节光衰减器的衰减程度。

可变式光衰减器的一种常见实现方法是使用电子控制器控制一个VOA（Variable Optical Attenuator）。

VOA通过改变光纤中的损耗来实现光信号的衰减。

电子控制器可以根据系统的需要，通过改变VOA的参数来实现对光信号强度的精确调节。

3. 光衰减器的类型与应用光衰减器可以根据其工作原理和使用方法的不同，分为多种类型。

下面将介绍一些常见的光衰减器类型及其应用。

3.1 固定式光衰减器固定式光衰减器广泛应用于光纤通信系统中，用于对光信号进行精确的衰减。

由于固定式光衰减器的衰减程度是固定的，因此可以在系统设计时根据实际需求选择合适的光衰减器，并将其固定在光纤线路中。

3.2 可变式光衰减器可变式光衰减器的衰减程度可以根据系统需求进行调节，因此在实际应用中更为灵活。

可变式光衰减器通常用于光纤通信系统中的调试和测试环节，可以根据需要实时调整光信号的强度，方便对系统进行调试和测试。

3.3 线性光衰减器线性光衰减器是一种特殊的光衰减器，它能够实现相对较为精确的衰减效果。

课程设计课程名称光通信原理课程设计题目名称可调光衰减器的设计学院专业班级学号学生姓名指导教师2014年10月24日一、引言提出了一种基于热光调节的可调光衰减器结构。

该衰减器通过腐蚀光纤包层到一定厚度和长度后，在表面涂覆较大热光系数的聚合物材料得到。

从模场变化角度分析了传输光束的衰减与涂覆材料折射率的关系，并从实验上测试了使用不同涂覆材料时的衰减。

理论分析与实验结果均表明在涂覆材料折射率略大于原光纤包层材料折射率时，涂覆材料折射率微小的变化将引起传播光束衰减的大幅度变化，并且光纤被腐蚀的长度越长或包层材料剩余厚度越小，衰减越大。

因此，由热光系数大、折射率略大于光纤包层的聚合物材料所组成的可调光纤衰减器，具有衰减调节范围大且功耗小、插入损耗小、成本低、低偏振特性、易于与其它光纤器件祸合或集成等特点。

可调光衰减器(V OA)的用途是降低或控制光信号，按其工作原理大致可分为以下几类:机械型分立式微光学衰减器、液晶型可调光衰减器、光纤可调光衰减器、微机电系统(MEMS)光衰减器和平面波导型光衰减器等。

其中，光纤可调光衰减器具有结构简单、插入损耗小、成本低、可直接与光纤或作为尾纤与其它波导器件对接等突出的优点而具有广泛的应用前景，但有关光纤模场(热光)控制的可调光衰减器研究却很少。

光波导的光场分布主要是由折射率的空间分布和波导的几何结构所决定，因此改变光纤包层折射率，将改变光纤中光束的传输特性。

据此本文提出一种结构简单的光纤型热光可调光衰减器的设计方案:通过腐蚀光纤包层，使包层剩余厚度少于一定值后，在其表面涂覆较大热光系数的聚合物材料得到。

二、方案论证1.工作原理将单模光纤中某一段的包层腐蚀到一定厚度以后，在其外部涂覆上折射率热光可调的材料。

当材料折射率受热光调节发生变化时，经过上述处理的光纤模场发生变化，从而引起模场失配甚至导模能量泄漏衰减。

下面从模场变化的角度分析涂覆材料折射率与衰减的关系。

通常用高斯模型来近似描述单模光纤中光能量的分布。

第一章1.光纤通信是利用光导纤维来传输光波信号的通信方式。

2.光纤通信工作在近红外线区，即0.8~1.8um的波长区，对应的频率为167~375THz。

3.电端机的作用是对来自信源的信号进行处理。

4.光发射机内有光源（半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）等），其作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。

5.光接收机内有光电检测器（如光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）等），作用是将来自光线的光信号转换成电信号，经方大、整形、再生成送入电接收机。

6.对于长距离的光纤通信系统，还必须设有光中继器。

作用是放大衰弱的信号，恢复失真的波形，使光脉冲得到再生。

7.光纤通信的优点：1.传输频带宽，通信容量大。

2.光纤衰弱小，传输距离远。

3.光纤抗电磁干扰的能力强，保密性好。

4.光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设。

5.光纤是由石英玻璃拉制成形，原材料来源丰富，并节约了大量有色金属。

6.具有耐腐蚀能力强、抗核辐射、能源消耗小。

8.光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗。

9.单模光纤的衰弱系数一般分别为0.3~0.4dB\KM（1310nm区域）和0.17~0.25dB\KM（1550nm 区域）。

10.通信光缆中的纤序排定：蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红、天蓝。

11.通信用的光纤，绝大多数是用石英材料制成。

折射率高的中心部分叫纤芯，折射率稍低的外层称为包层。

12.光纤若按纤芯剖面折射率的分布不同来分，一般可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。

按传播模式来分，可分为多模光纤和单模光纤。

按工作波长来分，可分为短波长光纤和长波长光纤。

按套塑类型可分为紧套光纤和松套光纤。

13.光脉冲在通过光纤传输期间，其波形在时间上发生了展宽，这种现象称为（损耗）。

14.光纤的色散包括：模式色散、材料色散、波导色散。

15.在单模光纤中不存在模式色散，只有材料色散和波导色散，因此它具有相当宽的带宽，适用于长距离、大容量的传输。

光衰减器的原理及应用作者：钱青、唐旭东 日期：2006-1-6（上海光城邮电通信设备有限公司）光纤通信是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。

由于其比传统的其他通信方式有着巨大的优势，随着信息技术的不断发展和信息化进程的加快，光纤及其光器件的使用范围越来越广，如光纤通信系统、光纤数据网、光纤CATV 等。

信号无论在哪种传输介质中传输都会有损耗，这种损耗可以定义为信号的衰减。

光通信中光纤衰减的特性用衰减系数α表示，光信号在光纤中传输时，其功率P 随着传输距离的增加按指数形式衰减，即= -αP设起始处（z=0）的信号光功率为P(0)，则在光纤中经过距离z 的传播后，其值为衰减系数α= ln在同一种介质中传输时，信号的衰减系数比较稳定，一旦介质有所转换，衰减就有突变。

在通常情况下，我们都希望传输线的损耗越小越好，但在有些情况下，由于信号源及传输距离的不确定，线路中的信号强度可能过大，这就需要采取某种措施减小信号。

光衰减器就是这样一种用于消除线路中过大信号的器件。

一、光纤衰减的特性要研制光衰减器，首先要了解光纤传输的基本特性。

光在光纤中传输，是通过全反射的原理，确保光不外泄。

如图1所示全反射临界入射角为θc ，αc 为临界传播角，纤芯的折射率为n 1，包层的折射率为n 2。

图1 光纤内部光传输为满足光线在纤芯内的全反射条件，要求n 1>n 2。

αc 是光线发生全发射时与光纤纵向轴线之间的夹角，有 αc =arcsin ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−n n 1212dP dZ P(z) P(0) 1Z sin θc = n 1n 2要保证光线在光纤内全反射，必须有传输角α<αc 。

除了全反射条件外，光信号在光纤中传输还会有损耗存在，这是由光纤自身特性所决定的，主要有散射损耗、吸收损耗和弯曲损耗等。

1、散射损耗散射损耗通常是由于光纤材料密度的微观变化，以及所含sio2 、geo2 和p2o5 等成分的浓度不均匀，使得光纤中出现一些折射率分布不均匀的局部区域，从而引起光的散射，将一部分光功率散射到光纤外部引起损耗；或者在制造光纤的过程中，在纤芯和包层交界面上出现某些缺陷、残留一些气泡和气痕等。

光衰减器的工作原理光衰减器是一种用于调节光信号强度的光学器件，它在光通信系统中起着非常重要的作用。

光衰减器的主要作用是通过调节光信号的强度，使其适应不同的光通信环境和设备要求。

接下来，我们将详细介绍光衰减器的工作原理。

光衰减器的工作原理主要基于两种不同的机制，吸收和散射。

在光衰减器中，吸收是通过将光信号转换为热能来降低其强度的一种方式。

当光信号通过光衰减器时，其中的一部分光子会被吸收并转化为热能，从而减少光信号的强度。

另一种机制是散射，它是通过改变光信号的传播方向来实现光信号强度的调节。

在光衰减器中，散射可以通过控制光的传播路径和角度来实现，从而达到调节光信号强度的目的。

除了吸收和散射之外，光衰减器还可以通过其他方式来实现光信号强度的调节。

例如，一些光衰减器采用了机械调节的方式，通过改变光路长度或光信号通过的材料厚度来实现光信号强度的调节。

另外，一些光衰减器还可以通过电子调节的方式来实现光信号强度的调节，通过改变电场或磁场的强度来控制光信号的强度。

总的来说，光衰减器的工作原理主要基于吸收、散射、机械调节和电子调节等方式来实现光信号强度的调节。

不同类型的光衰减器可能采用不同的工作原理，但它们的基本功能都是调节光信号的强度，以适应不同的光通信环境和设备要求。

在实际应用中，光衰减器可以广泛应用于光通信系统中的光路测试、光网络优化和光器件调试等方面。

通过合理使用光衰减器，可以有效地调节光信号的强度，提高光通信系统的性能和稳定性，从而更好地满足不同的光通信需求。

综上所述，光衰减器是一种非常重要的光学器件，它通过吸收、散射、机械调节和电子调节等方式来实现光信号强度的调节，从而适应不同的光通信环境和设备要求。

在光通信系统中，合理使用光衰减器可以有效地提高系统性能和稳定性，实现更好的光通信效果。

光衰减器介绍武汉光迅科技股份有限公司主要内容•衰减的定义•衰减器分类•衰减器应用•衰减器的技术指标•光迅科技的衰减器衰减器的含义特定(工作)波长的光信号,经由输入到输出的过程中, 输出的光能量(功率)相对于输入光能量的减少。

•输出光能量功率小于输入光能量功率•不改变信号其他特性•线性无源双端口网络器件理解衰减器•Optical Attenuator (OAT)固定衰减Fixed OAT: 3,5,10,15dB普通型:OAT-F;高回损型:OAT-HF可调衰减:Varible Optical Attenuator Manual VOA—手调光可变衰减器Electrical VOA—电调光可变衰减器•输入/输出光端口FC/MU/LC/SC 类型理解衰减器•实现光衰减到特定衰减值ATT(dB)=abs(10log(PO/PI),其中PO,PI以mW为单位如: 输入PO=1mW, PI=10mW 时对应ATT=10dB, PO=0.1mW 时对应ATT=20dB,•不改变光信号其他特性(波长复用,电调制)•线性无源:(电源,光源)衰减器的分类根据不同工作原理分类：1.位移型光衰减器当两段光纤进行连接时，必须达到相当高的对中精度，才能使光信号以较小的损耗传输过去。

反过来，如果将光纤的对中精度做适当的调整，就可以控制其衰减量。

位移型光衰减器就是根据这个原理，有意让光纤在对接时，发生一定的错位。

使光能量损失一些，从而达到控制衰减量的目的，•横向位移型：是一种比较传统的方法，由于横向位移参数的数量级均在微米级，所以一般不用来制作可变衰减器，仅用于固定衰减器的制作中，并采用熔接或粘接法，到目前仍有较大的市场，其优点在于回波损耗高，一般都大于６０ｄＢ。

•轴向位移型：在工艺设计上只要用机械的方法将两根光纤拉开一定距离进行对中，就可实现衰减的目的。

这种原理主要用于固定光衰减器和一些小型可变光衰减器的制作。

衰减器的分类2. 薄膜型光衰减器利用光在金属薄膜表面的反射光强与薄膜厚度有关的原理制成。

光衰减器原理光衰减器是光学系统中常见的一种器件，它的作用是通过调节光的强度，实现对光信号的衰减。

在光通信、光传感等领域中，光衰减器被广泛应用于光信号的控制和调节。

光衰减器的原理主要基于光的衍射和吸收效应。

当光经过光衰减器时，一部分光会被衍射到旁边的区域，而另一部分光会被吸收或散射。

通过调节光衰减器的结构或材料，可以控制衍射和吸收的程度，从而实现对光强度的调节。

光衰减器的结构多种多样，常见的有可调式光衰减器和固定式光衰减器两种。

可调式光衰减器通常采用液晶、电致伸缩等材料，通过改变材料的折射率或厚度，来调节通过光衰减器的光的强度。

固定式光衰减器则是通过设计特定的结构，使得特定波长或频率的光被衍射或吸收，从而实现对光的衰减。

在光通信系统中，光衰减器起到了重要的作用。

光通信系统中，发送端产生的光信号需要经过光纤传输到接收端，但光纤中存在损耗，会导致光信号的强度下降。

为了保证光信号在传输过程中的稳定性和可靠性，光衰减器被用来衰减光信号的强度，使其在光纤中的衰减量和系统设计要求相匹配。

在光传感系统中，光衰减器也扮演着重要的角色。

通过调节光衰减器的衰减量，可以实现对光传感器的灵敏度的调节。

在一些需要对光强度进行精确测量的应用中，光衰减器可以用来调节光信号的强度，以确保测量的准确性和可靠性。

除了光通信和光传感领域，光衰减器还被广泛应用于光学实验室和光学系统中。

在实验室中，光衰减器可以用来控制光强度，以满足实验的需求。

在光学系统中，光衰减器可以用来平衡光路中不同部分的光强度，以确保系统的正常运行。

光衰减器是光学系统中一种重要的器件，它通过调节光的强度，实现对光信号的衰减。

光衰减器的原理基于光的衍射和吸收效应，通过调节结构或材料的特性，可以实现对光的精确控制。

在光通信、光传感等领域中，光衰减器被广泛应用，并发挥着重要的作用。

通过合理使用光衰减器，可以实现光信号的稳定传输和精确测量，为光学系统的正常运行提供了保障。

光衰减器知识一、概述（一）用途光衰减器是光纤通信设备检测中必不可少的测试仪器之一，主要用于光信号的衰减，广泛应用于光纤通信系统、设备和仪器在研制、开发和生产过程中的检测与调试，还可以应用于误码率测量、接收机灵敏度测量、EDFA特性、功率均衡、系统损耗模拟和功率校准及验证等方面。

（二）分类与特点光衰减器按衰减原理分可分为挡光式和滤光片式两种类型。

挡光式光衰减器衰减范围较窄，且线性度较差；而滤光片式光衰减器具有衰减范围大、线性度好、平坦度好，重复性好等特点，在实际使用中得到了广泛的应用。

光衰减器按功能和用途的不同，可分为机械式光衰减器、智能程控式光衰减器和功率控制型智能程控光衰减器。

●机械式光衰减器的特点机械式光衰减器的优点是简单易用，价格便宜，但衰减准确度低、重复性和稳定度较差，衰减调节速度慢，只能满足简单的测试需求。

●智能程控式光衰减器智能程控式光衰减器的优点是衰减自动调节、针对不同波长衰减数据可进行补偿、具备GPIB远程控制功能，因此其衰减准确度高、重复性好、稳定性高、衰减调节速度快，能够满足科研和生产的需求，并可配合其它光测试仪器搭建自动测试系统，提高测试效率。

●功率控制型智能程控光衰减器功率控制型智能程控光衰减器在智能程控光衰减器的基础上增加了输出光功率控制功能，因此其不仅具备了智能程控光衰减器的所有优点，而且还可以对输出光功率实时监视，并对衰减值进行实时调整，进一步提高了测试的准确度和稳定性。

（三）产品国内外现状国内生产光衰减器的厂家主要有：如中国电子科技集团41所、中国电子科技集团公司第34所等单位。

国产光衰减器的衰减准确度和重复性指标都不太高，中国电子科技集团41所的衰减准确度≤±0.4dB，衰减重复性≤±0.04dB。

国外的光衰减器主要以Agilent、EXFO和JDSU居多，衰减准确度≤±0.1dB、重复率≤±0.01dB。

（四）技术发展趋势●高准确性、高重复性是光衰减器追求的目标；●集成化、模块化是光衰减器产品主要的发展趋势；●光功率监视技术将会得到进一步的推广应用。