可調(diào)諧光功率分配器的應(yīng)用及技術(shù)（2）
光線路保護可調(diào)光功率分配器方案。
●用于較大范圍的光纖CATV網(wǎng)絡(luò)
可調(diào)光功率分配器還可取代過去的固定分路器用于較大范圍的光纖CATV網(wǎng)絡(luò)。過去曾采用光纖熔融拉錐光分路器，也曾根據(jù)小區(qū)人口和遠近分布設(shè)計出不同分光比的光分路器，然后向廠家定做。但由于分光比固定，當(dāng)小區(qū)用戶增加或減少引起各節(jié)點所需功率變化時，各分路器就無法再與之匹配。當(dāng)通往各小區(qū)的鏈路損耗因各種原因增大時，網(wǎng)絡(luò)的運行維護也比較麻煩。這時如果用可調(diào)光功率分配器取代一般的光分路器將大大方便網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，降低成本，并且使網(wǎng)絡(luò)有很好的擴容性和適應(yīng)性。
●其他應(yīng)用
可調(diào)光功率分配器還可以在智能型光放大器（如可調(diào)增益均衡器、自適應(yīng)光放大器等）的設(shè)計中發(fā)揮關(guān)鍵作用，使這些器件可以自動調(diào)整工作狀態(tài)以符合系統(tǒng)應(yīng)用要求，并且可以大大減小光功率消耗。
綜上所述，可調(diào)光功率分配器可以通過改變其功率分配因數(shù)，靈活地因應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化，保持功率均衡，有效地利用光功率資源，維持網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量。當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)越來越多變，越來越需要能夠隨網(wǎng)絡(luò)變化而變化的器件。因此，我們相信可調(diào)光功率分配器將會有十分廣泛的市場。
可調(diào)諧光功率分配器的實現(xiàn)技術(shù)
到目前為止市場上還沒有出現(xiàn)真正大規(guī)模應(yīng)用的可調(diào)諧光功率分配器。根據(jù)國內(nèi)外報道，目前可調(diào)諧光功率分配器的實現(xiàn)技術(shù)主要有以下幾種。
●光纖型可調(diào)光功率分配器
1)Y型光纖熔融拉錐型光功率可調(diào)耦合器
熔融拉錐型光纖器件已廣泛應(yīng)用于光纖通信及光纖傳感系統(tǒng)。熔融拉錐法就是將兩根裸光纖靠在一起，在高溫火焰中加熱使之溶化，同時在光纖兩端拉伸光纖，使光纖熔融區(qū)成為錐形過渡段，從而構(gòu)成耦合器。
入射光在耦合區(qū)發(fā)生再分配，一部分光功率從直通臂繼續(xù)傳輸，另一部分則從耦合臂傳到另一光路。只要改變耦合區(qū)的長度，就能改變耦合臂分配到的光功率，從而改變分光比。目前，通常采用的方法是對該耦合器的耦合區(qū)施加應(yīng)力，使耦合區(qū)產(chǎn)生伸縮變化，改變耦合區(qū)的長度，進而獲得分光比的變化。
2)光纖磨拋型可調(diào)光功率耦合器
如圖2所示，磨拋型光纖耦合器是利用光學(xué)冷加工（機械拋磨）除去光纖的部分包層，使光纖波導(dǎo)能相互靠近，以形成消失場互相滲透。通過這種方法制作分光比可調(diào)的耦合器，其原理與上一種方法類似，也是通過改變耦合區(qū)的長度來改變分光比。例如可以使一根光纖對另一根光纖做相對運動，就可以適當(dāng)調(diào)節(jié)耦合區(qū)的長度。
磨拋型光耦合器模型
上述兩種方法原理相似，但是施加的應(yīng)力和光纖的相對運動都難以精確控制，并且可調(diào)范圍小、偏振相關(guān)度高、控制精度低，因此這兩種方法雖然提出得較早，但是多年來難以實際應(yīng)用。
3） 光纖截面分割型可調(diào)光功率耦合器
也有報道提出一種V型槽光纖可調(diào)光功率耦合器。如圖3所示，通過微加工在光纖側(cè)壁內(nèi)切割一個V型槽，光束通過槽表面的兩側(cè)，分別向光纖兩端耦合能量，就達到了分束的目的。只要適當(dāng)調(diào)節(jié)入射高斯光斑在V型槽兩側(cè)的投影面積，就可以實現(xiàn)分光比的變化。
該方法原理簡單，但是要實現(xiàn)卻有一定的困難。首先如何精密地控制入射光斑在V型槽兩側(cè)投影面積的分配尚有待研究，其次由于入射光反射率和其偏振方向有關(guān)，因此入射光偏振方向的改變也會影響耦合效率。目前該方法尚未看到實際應(yīng)用的報道。
●熱光型可調(diào)光功率分配器
利用有機聚合物的熱光效應(yīng)研制的光開關(guān)已經(jīng)在光通信波導(dǎo)器件領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，同樣也可以將這一效應(yīng)運用到制作可調(diào)光功率分配器上。
熱光型波導(dǎo)光開關(guān)通常采用對稱型單模Y分支結(jié)構(gòu)，輸入和輸出波導(dǎo)為單模波導(dǎo)，兩個分支臂具有相同的光傳輸特性，有相同的材料結(jié)構(gòu)和相同的波導(dǎo)寬度。
●用于較大范圍的光纖CATV網(wǎng)絡(luò)
可調(diào)光功率分配器還可取代過去的固定分路器用于較大范圍的光纖CATV網(wǎng)絡(luò)。過去曾采用光纖熔融拉錐光分路器，也曾根據(jù)小區(qū)人口和遠近分布設(shè)計出不同分光比的光分路器，然后向廠家定做。但由于分光比固定，當(dāng)小區(qū)用戶增加或減少引起各節(jié)點所需功率變化時，各分路器就無法再與之匹配。當(dāng)通往各小區(qū)的鏈路損耗因各種原因增大時，網(wǎng)絡(luò)的運行維護也比較麻煩。這時如果用可調(diào)光功率分配器取代一般的光分路器將大大方便網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，降低成本，并且使網(wǎng)絡(luò)有很好的擴容性和適應(yīng)性。
●其他應(yīng)用
可調(diào)光功率分配器還可以在智能型光放大器（如可調(diào)增益均衡器、自適應(yīng)光放大器等）的設(shè)計中發(fā)揮關(guān)鍵作用，使這些器件可以自動調(diào)整工作狀態(tài)以符合系統(tǒng)應(yīng)用要求，并且可以大大減小光功率消耗。
綜上所述，可調(diào)光功率分配器可以通過改變其功率分配因數(shù)，靈活地因應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化，保持功率均衡，有效地利用光功率資源，維持網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量。當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)越來越多變，越來越需要能夠隨網(wǎng)絡(luò)變化而變化的器件。因此，我們相信可調(diào)光功率分配器將會有十分廣泛的市場。
可調(diào)諧光功率分配器的實現(xiàn)技術(shù)
到目前為止市場上還沒有出現(xiàn)真正大規(guī)模應(yīng)用的可調(diào)諧光功率分配器。根據(jù)國內(nèi)外報道，目前可調(diào)諧光功率分配器的實現(xiàn)技術(shù)主要有以下幾種。
●光纖型可調(diào)光功率分配器
1)Y型光纖熔融拉錐型光功率可調(diào)耦合器
熔融拉錐型光纖器件已廣泛應(yīng)用于光纖通信及光纖傳感系統(tǒng)。熔融拉錐法就是將兩根裸光纖靠在一起，在高溫火焰中加熱使之溶化，同時在光纖兩端拉伸光纖，使光纖熔融區(qū)成為錐形過渡段，從而構(gòu)成耦合器。
入射光在耦合區(qū)發(fā)生再分配，一部分光功率從直通臂繼續(xù)傳輸，另一部分則從耦合臂傳到另一光路。只要改變耦合區(qū)的長度，就能改變耦合臂分配到的光功率，從而改變分光比。目前，通常采用的方法是對該耦合器的耦合區(qū)施加應(yīng)力，使耦合區(qū)產(chǎn)生伸縮變化，改變耦合區(qū)的長度，進而獲得分光比的變化。
2)光纖磨拋型可調(diào)光功率耦合器
如圖2所示，磨拋型光纖耦合器是利用光學(xué)冷加工（機械拋磨）除去光纖的部分包層，使光纖波導(dǎo)能相互靠近，以形成消失場互相滲透。通過這種方法制作分光比可調(diào)的耦合器，其原理與上一種方法類似，也是通過改變耦合區(qū)的長度來改變分光比。例如可以使一根光纖對另一根光纖做相對運動，就可以適當(dāng)調(diào)節(jié)耦合區(qū)的長度。
磨拋型光耦合器模型
上述兩種方法原理相似，但是施加的應(yīng)力和光纖的相對運動都難以精確控制，并且可調(diào)范圍小、偏振相關(guān)度高、控制精度低，因此這兩種方法雖然提出得較早，但是多年來難以實際應(yīng)用。
3） 光纖截面分割型可調(diào)光功率耦合器
也有報道提出一種V型槽光纖可調(diào)光功率耦合器。如圖3所示，通過微加工在光纖側(cè)壁內(nèi)切割一個V型槽，光束通過槽表面的兩側(cè)，分別向光纖兩端耦合能量，就達到了分束的目的。只要適當(dāng)調(diào)節(jié)入射高斯光斑在V型槽兩側(cè)的投影面積，就可以實現(xiàn)分光比的變化。
該方法原理簡單，但是要實現(xiàn)卻有一定的困難。首先如何精密地控制入射光斑在V型槽兩側(cè)投影面積的分配尚有待研究，其次由于入射光反射率和其偏振方向有關(guān)，因此入射光偏振方向的改變也會影響耦合效率。目前該方法尚未看到實際應(yīng)用的報道。
●熱光型可調(diào)光功率分配器
利用有機聚合物的熱光效應(yīng)研制的光開關(guān)已經(jīng)在光通信波導(dǎo)器件領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，同樣也可以將這一效應(yīng)運用到制作可調(diào)光功率分配器上。
熱光型波導(dǎo)光開關(guān)通常采用對稱型單模Y分支結(jié)構(gòu)，輸入和輸出波導(dǎo)為單模波導(dǎo)，兩個分支臂具有相同的光傳輸特性，有相同的材料結(jié)構(gòu)和相同的波導(dǎo)寬度。
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