光纖功率衰減可利用多種方法實(shí)現(xiàn)，適用于單模、多?；虮Ｆ饫w應(yīng)用，提供可調(diào)或固定的衰減。本文將從不同的技術(shù)角度介紹Thorlabs光纖衰減器及其應(yīng)用。

基于氣隙寬度的多模衰減

光纖功率衰減可通過(guò)在兩端面之間引入一定的間隙實(shí)現(xiàn)，使得第一根光纖只有部分光能進(jìn)入第二根光纖。氣隙越寬，衰減越大。這種衰減方法的性能和波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，但不同的纖芯直徑和數(shù)值孔徑(NA)會(huì)有不同的衰減量。它們就相當(dāng)于更長(zhǎng)的光纖匹配套管，使用時(shí)只要每端接一根適合的光纖，比如下圖中使用可調(diào)衰減器連接光譜儀和寬帶光源。

• 使用可調(diào)多模光纖衰減器連接光譜儀 -

Thorlabs提供用于多模光纖的可調(diào)和固定光纖衰減器?？烧{(diào)衰減器通過(guò)兩個(gè)螺母改變氣隙寬度，固定衰減器提供從0.2到5.8 mm的氣隙寬度可選。下面展示了可調(diào)衰減器的使用方法和幾種不同長(zhǎng)度的固定衰減器。

可調(diào)多模光纖衰減器的使用方法

0.2 mm氣隙

1.4 mm氣隙

5.8 mm氣隙

完全擰入SMA接頭后的截面圖(2.6 mm氣隙版本)

基于吸收的單模衰減

Thorlabs單模光纖固定衰減器通過(guò)一根對(duì)偏振不靈敏的摻雜光纖達(dá)到指定的衰減。這種衰減器的工作波長(zhǎng)范圍從1240到1620 nm，使用時(shí)只需將適配光纖插入即可；多個(gè)衰減器還可疊加使用。

我們提供FC/PC和FC/APC兩種版本的固定單模光纖衰減器，每種版本各有六種不同的衰減量可選(從3到25 dB)，而衰減器套件包含所有六種固定衰減值。

PC光纖衰減器

光纖衰減器應(yīng)用：激光雷達(dá)模擬器

為了模擬太空激光雷達(dá)在三個(gè)波長(zhǎng)處的回波探測(cè)性能，研究人員開(kāi)發(fā)了下圖所示的模擬器。它利用非線性作用只用一個(gè)激光二極管產(chǎn)生三種波長(zhǎng)，每種波長(zhǎng)都有不同功率的兩種脈寬。

Ref: doi.org/10.1117/12.2601249

為了模擬微弱的回波信號(hào)，1064和532 nm探測(cè)級(jí)都通過(guò)了Thorlabs不同類型的光纖衰減器減小功率，包括前面介紹的固定單模衰減器(Attn FIX)和文末要介紹的電子可調(diào)衰減器(VAR Attn)。作為歐洲溫室氣體傳感項(xiàng)目(HOLDON)的一部分，這個(gè)模擬系統(tǒng)已能滿足峰值功率、脈沖形狀、脈沖寬度和動(dòng)態(tài)范圍的嚴(yán)格要求。

基于雙準(zhǔn)直器的衰減

通過(guò)在兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器之間應(yīng)用某種阻擋或偏移機(jī)制也能構(gòu)造衰減器。下面是基于透鏡準(zhǔn)直器的兩種衰減方法。

單波段衰減

雙波段衰減

這種方法可雙向工作，在寬衰減范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確控制，但一般因損耗受模式影響而不太適合多模光纖，而且因波長(zhǎng)影響也不太適合寬帶信號(hào)。Thorlabs提供基于雙透鏡準(zhǔn)直器的窄帶可調(diào)衰減器，可通過(guò)旋鈕調(diào)節(jié)，包括單模和保偏光纖版本，具有多種波長(zhǎng)選項(xiàng)，帶寬為30或40 nm。

為了實(shí)現(xiàn)多模寬帶衰減，我們可以使用反射式離軸拋物面(OAP)鏡作為準(zhǔn)直器，其金屬膜的工作波長(zhǎng)范圍從紫外到中紅外，同樣在自由空間光路中插入可調(diào)擋光片、濾光片或比色皿等器件就能實(shí)現(xiàn)衰減。這種衰減裝置適合吸收光譜應(yīng)用，可測(cè)量材料的光學(xué)性質(zhì)。下面是FOFM系列多模光纖衰減器的工作原理和應(yīng)用圖示。

電子可調(diào)光纖衰減器

為了方便系統(tǒng)集成，Thorlabs提供電子可調(diào)光纖衰減器，包括單模和保偏版本，整體工作波長(zhǎng)范圍從450到2300 nm，最高衰減可達(dá)30 dB以上。它們是基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的器件，通過(guò)0到5 V驅(qū)動(dòng)電壓控制輸入和輸出光纖的耦合比。施加電壓越高，透過(guò)率越低，衰減度越大。另外，這些高速可調(diào)衰減器支持最高1 kHz的調(diào)制頻率。

不同型號(hào)的典型曲線

對(duì)于更高的集成度，EVOA系列小型臺(tái)式儀器提供更豐富的使用特性。它們通過(guò)旋鈕手動(dòng)調(diào)節(jié)或通過(guò)外部電壓控制光纖衰減，并可顯示和鎖定已校準(zhǔn)的輸出功率。