Introdução ao Atenuador Óptico Variável VOA

O atenuador óptico variável (VOA) tem uma ampla gama de aplicações em comunicação óptica e sua principal função é reduzir ou controlar o sinal óptico.

As características básicas de uma rede de fibra óptica devem ser variáveis , especialmente com a aplicação de sistemas de transmissão DWDM e EDFA em comunicação óptica. É necessário realizar o nivelamento ou equalização do ganho do canal de transmissão, bem como a potência do canal no receptor óptico, em uma pluralidade de sinais ópticos. Além do controle dinâmico da saturação, as redes ópticas também precisam controlar outros sinais, tornando o VOA um componente essencial indispensável. Além disso, o VOA também pode ser combinado com outros componentes de comunicação óptica, o que se eleva às características de um módulo de alto nível.

Nos últimos anos, surgiram muitas tecnologias na fabricação de atenuadores ópticos variáveis, incluindo VOA mecânico, VOA magneto-óptico, VOA LCD, VOA MEMS, VOA termo-óptico e VOA acústico-óptico.

VOA mecânico
O princípio é usar um filtro de gradiente neutro de arrasto de motor de passo, sua potência óptica de saída em uma regra de atenuação predeterminada muda quando as diferentes posições do feixe de luz passam pelo filtro, de modo a atingir o propósito de ajustar a quantidade de atenuação. Há também um atenuador óptico polarizado mecânico. Seu princípio básico é que o feixe de luz emitido da porta de entrada é refletido pela folha de reflexão para a porta, a eficiência do acoplamento do refletor entre as duas portas pelo ângulo de inclinação da folha de reflexão para o controle, permitindo o ajuste da atenuação da luz. A inclinação da folha de reflexão de uma variedade de mecanismos diferentes para controlar. O atenuador óptico do tipo mecânico é soluções mais tradicionais, até agora, a aplicação VOA no sistema mais utilizado o método mecânico para alcançar a atenuação. O tipo de atenuador óptico com tecnologia madura, propriedades ópticas, baixa perda de inserção, perda dependente de polarização, sem controle de temperatura, etc.; a desvantagem é que os componentes de estrutura maiores e mais complexos, a taxa de resposta não é alta, é difícil de automatizar a produção não é propícia à integração.

VOA magneto-óptico. O
VOA magneto-óptico consiste no uso de algumas substâncias no campo magnético, que se manifesta por alterações nas propriedades ópticas, como o efeito de rotação magnética (efeito Faraday). A atenuação da energia luminosa também pode ser alcançada, de modo a atingir o objetivo de ajustar o sinal óptico. O efeito magneto-óptico do material, combinado com outras técnicas, permite criar um atenuador óptico de alto desempenho, tamanho compacto, alta resposta e uma estrutura relativamente simples. Este dispositivo LLL utiliza tecnologia discreta para produzir o atenuador óptico, sendo um desenvolvimento adicional neste campo.

VOA LCD
Utilizando uma anisotropia de índice de refração de cristal líquido, o VOA de cristal líquido demonstra birrefringência. Quando um campo elétrico externo é aplicado, a orientação das moléculas do cristal líquido é rearranjada, resultando na mudança em suas características de transmissão. O tipo de atenuação pode ser alcançado pela mudança da intensidade da luz do tipo de controle de tensão aplicado aos dois eletrodos no cristal líquido. O atenuador óptico de cristal líquido VOA pode alcançar a miniaturização e alta resposta. No entanto, ao mesmo tempo, o material de cristal líquido apresenta uma perda maior, o processo de produção é relativamente mais complexo, em particular, é influenciado por fatores ambientais, sua vantagem é o baixo custo, existem lotes comerciais.

MEMS VOA
MEMS é a tecnologia das novas aplicações nesta área, após vários anos de desenvolvimento, o processo de produção de chips MEMS tornou-se mais maduro, um forte impulso para a aplicação do atenuador óptico MEMS . Aplicações de rede óptica, produtos baseados em tecnologia MEMS também têm a vantagem óbvia em preço e desempenho. MEMS VOA tem sido muito maduro, e produção em massa e aplicação em larga escala. Devido a problemas de rendimento, em termos de preço também enfrenta desafios. Além disso, componentes micro-eletromecânicos, a confiabilidade às vezes é menor do que o ideal. O MEMS VOA inicial usando soldagem a laser, em um dispositivo maior, e a eficiência de produção é baixa e altos custos de montagem. Atualmente, o mercado também introduziu uma tecnologia de plástico MEMS VOA, uma boa solução para este problema.

VOA termo-óptico:
O VOA termo-óptico utiliza principalmente algumas das mudanças nas propriedades ópticas do material, características do campo de temperatura, como as mudanças de temperatura causadas pela alteração do índice de refração termo-óptico. De acordo com a estrutura, os diferentes tipos de VOA podem ser divididos em duas categorias: VOA com vazamento e VOA com luz aberta. O VOA termo-óptico é relativamente complexo devido ao aquecimento e resfriamento, uma função da relação matemática entre o índice de refração do meio fotocondutor do campo de temperatura é complexa e difícil de quantificar e controlar com precisão, especialmente devido ao longo tempo de resposta, que dificulta sua aplicação na comunicação óptica moderna.

VOA acústico-óptico:
O princípio básico é utilizar a deformação cíclica, resultando em uma variação periódica do índice de refração, igual à criação de uma grade de fase para o cristal acústico-óptico gerado sob a ação de ondas ultrassônicas, podendo assim ser modulado usando o feixe raster. Algumas empresas já afirmam ter desenvolvido o atenuador variável de cristal acústico-óptico (chamado AVOA). Entende-se que a aquisição do material de cristal acústico-óptico não é um problema, mas nesta fase o custo total é alto, cerca de 4-5.

Conclusão:

O atenuador óptico variável é um dos dispositivos ópticos mais importantes no sistema de comunicação óptica. Ao longo dos anos, ele permaneceu estagnado no nível mecânico. Como seu tamanho não é propício à integração, geralmente é adequado apenas para atenuação de canal único. Com o desenvolvimento do sistema DWDM, bem como a flexibilidade do mercado para atualizar o multiplexador óptico reconfigurável add-drop (ROADM), a demanda potencialmente enorme, há necessidade de mais canais e matrizes de atenuadores ópticos variáveis de tamanho reduzido, em particular o produto VOA integrado. Os métodos mecânicos tradicionais não conseguem resolver esses problemas. Com o desenvolvimento das redes de fibra óptica, as tendências de desenvolvimento do VOA são: baixo custo, alta integração, tempo de resposta rápido, bem como integração híbrida com outros dispositivos de comunicação óptica.