가변 광 감쇠기 VOA 소개

가변 광 감쇠기 (VOA)는 광통신에 광범위하게 적용되며, 주요 기능은 광 신호를 줄이거나 제어하는 것입니다.

광섬유 네트워크 의 기본 특성은 가변적 이어야 하며 , 특히 DWDM 전송 시스템과 EDFA를 광통신에 적용함에 따라, 전송 채널의 여러 광 신호에 대해 이득 평탄화 또는 등화, 그리고 광 수신기의 채널 전력 조절이 필수적입니다. 광 네트워크는 동적 포화 제어를 수행해야 하며, 다른 신호에 대한 제어도 필수적이므로 VOA는 필수적인 핵심 부품이 되었습니다. 또한, VOA는 다른 광통신 부품과 결합될 수 있어 고급 모듈의 특성으로 자리 잡았습니다.

최근 들어 기계식 VOA, 자기광학 VOA, LCD VOA, MEMS VOA, 열광학 VOA, 음향광학 VOA 등 가변 광 감쇠기 제조에 관한 많은 기술이 등장했습니다.

기계식 VOA
원리는 스테퍼 모터 드래그 중립 그래디언트 필터를 사용하여, 서로 다른 위치의 광선이 필터를 통과할 때 미리 정해진 감쇠 규칙에 따라 출력 광 전력이 변경되어 감쇠량을 조정하는 목적을 달성하는 것입니다.또한 기계식 편광 광 감쇠기가 있습니다.기본 원리는 진입 포트에서 방출된 광선이 반사 시트에 의해 포트로 반사되고, 두 포트 사이의 반사기 결합 효율은 반사 시트의 경사 각도를 제어하여 광 감쇠를 조정할 수 있다는 것입니다.반사 시트의 경사는 다양한 메커니즘을 통해 제어됩니다.기계식 광 감쇠기는 보다 전통적인 솔루션이며, 지금까지 시스템에서 VOA 응용 프로그램은 감쇠를 달성하기 위해 가장 많이 사용된 기계적 방법입니다.숙련된 기술, 광학적 특성, 낮은 삽입 손실, 편광 의존 손실, 온도 제어 없음 등을 갖춘 광 감쇠기 유형입니다. 단점은 구조 구성요소가 크고 복잡할수록 응답 속도가 빠르지 않고, 생산을 자동화하기 어렵고 통합에 적합하지 않다는 것입니다.

자기광학 VOA는
자기장 내에서 특정 물질을 이용하여 광학적 특성의 변화를 유도하는 기술입니다. 예를 들어, 자기 회전 효과(패러데이 효과)를 통해 빛 에너지를 감쇠시켜 광 신호를 조정하는 것이 가능합니다. 자기광학 효과를 가진 소재를 다른 기술과 결합하면 고성능, 소형, 고응답을 구현할 수 있으며, 구조도 비교적 간단한 광 감쇠기를 제작할 수 있습니다. 이 기술은 LLL 소자를 위한 이산 기술을 적용하여 광 감쇠기를 제작함으로써 해당 분야의 발전을 더욱 가속화할 것입니다.

LCD 광
감쇠기(VOA)는 액정의 굴절률 이방성을 이용하여 복굴절을 나타냅니다. 외부 전계가 인가되면 액정 분자의 배향이 재배열되어 투과 특성이 변화합니다. 이러한 감쇠는 액정의 두 전극에 인가되는 전압을 조절하여 빛의 세기를 변화시킴으로써 구현할 수 있습니다. 액정 광 감쇠기(VOA)는 소형화와 고응답 특성을 달성할 수 있습니다. 하지만 액정 재료의 손실이 크고, 생산 공정이 비교적 복잡하며, 특히 환경 요인의 영향을 많이 받습니다. VOA는 저렴한 가격과 대량 생산이 가능하다는 장점이 있습니다.

MEMS VOA
MEMS는 이 분야의 새로운 응용 분야 기술입니다. 수년간의 개발 끝에 MEMS 칩 생산 공정이 더욱 성숙해졌으며, 이는 MEMS 광 감쇠기 응용 분야에 강력한 추진력을 제공했습니다. 광 네트워크 응용 분야에서 MEMS 기술 기반 제품은 가격과 성능 면에서도 분명한 이점을 가지고 있습니다. MEMS VOA는 매우 성숙해졌으며 대량 생산 및 대규모 응용이 가능합니다. 수율 문제로 인해 가격 측면에서도 어려움을 겪고 있습니다. 또한 마이크로 전기 기계 부품의 신뢰성이 때때로 이상적이지 않습니다. 초기 MEMS VOA는 레이저 용접을 사용하여 더 큰 장치로 만들었기 때문에 생산 효율이 낮고 조립 비용이 높습니다. 현재 시장에는 이 문제에 대한 좋은 해결책인 MEMS VOA 플라스틱 기술도 도입되었습니다.

열광학
VOA는 주로 재료의 광학적 특성 변화, 예를 들어 온도 변화에 따른 열광학 굴절률 변화를 이용합니다. 구조의 차이에 따라 누설형과 개방형 VOA로 나눌 수 있습니다. 열광학 VOA는 가열 및 냉각 장치가 비교적 복잡하여 온도와 광전도 매질 간의 수학적 관계 함수로 인해 굴절률이 복잡하고 정확하게 정량화 및 제어하기 어렵습니다. 특히 긴 응답 시간은 현대 광통신에서의 적용을 저해하는 요인입니다.

음향광학 VOA의
기본 원리는 주기적인 변형을 이용하여 굴절률의 주기적 변화를 유도하는 것입니다. 이는 초음파의 작용으로 생성되는 음향광학 결정의 위상 격자를 생성하고, 이를 래스터 빔을 이용하여 변조할 수 있습니다. 일부 회사는 이미 음향광학 결정 가변 감쇠기(AVOA)를 개발했다고 주장하고 있습니다. 음향광학 결정 재료의 확보는 어렵지 않지만, 이 단계에서는 총 비용이 약 4~5% 정도 높습니다.

결론:

가변 광 감쇠기는 광통신 시스템에서 중요한 광 소자 중 하나입니다. 하지만 수년간 기계적 수준에 머물러 있었습니다. 크기가 집적에 적합하지 않아 일반적으로 단일 채널 감쇠에만 적합했습니다. DWDM 시스템의 발전과 함께, 재구성 가능 광 합산-분기 다중화기(ROADM)의 업그레이드 유연성이 시장에 확대됨에 따라, 더 많은 채널과 소형 가변 광 감쇠기 어레이, 특히 통합형 VOA 제품이 요구되고 있습니다. 기존의 기계적 방식으로는 이러한 문제를 해결할 수 없습니다. 광섬유망의 발전과 함께, VOA는 저비용, 고집적, 빠른 응답 속도, 그리고 다른 광통신 소자와의 하이브리드 통합을 지향하는 개발 추세를 보이고 있습니다.