ตัวลดทอนแสงแบบแปรผัน (VOA): คำจำกัดความ หลักการทำงาน และการวิเคราะห์ขอบเขตการใช้งาน

ในด้านการสื่อสารด้วยแสง Variable Optical Attenuator (VOA) มีบทบาทที่ขาดไม่ได้ ในฐานะองค์ประกอบหลักสำหรับการควบคุมพลังงานแสง VOA ไม่เพียงรับประกันการส่งสัญญาณแสงที่เสถียร แต่ยังปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของระบบอีกด้วย

I. คำจำกัดความของตัวลดทอนแสงแบบแปรผัน

ตัวลดทอนแสงแบบแปรผันเป็นอุปกรณ์ออปติคอลแบบพาสซีฟที่ออกแบบมาเพื่อให้เกิดการลดทอนพลังงานแสงที่ควบคุมได้ โดยจะปรับพลังงานของสัญญาณแสงอย่างแม่นยำเพื่อตอบสนองความต้องการของสถานการณ์การใช้งานที่หลากหลาย VOA ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท: ตัวลดทอนแสงแบบแปรผันทางกล (MVOA) และตัวลดทอนแสงแบบแปรผันทางไฟฟ้า (EVOA) MVOA รับรู้ถึงการลดทอนพลังงานแสงผ่านการปรับด้วยตนเอง ในขณะที่ EVOA จะเปลี่ยนระดับการลดทอนโดยการใช้สัญญาณไฟฟ้าขับเคลื่อน ซึ่งมีความแม่นยำและความยืดหยุ่นในการปรับที่เหนือกว่า

ครั้งที่สอง หลักการทำงานของตัวลดทอนแสงแบบแปรผัน

VOA ใช้กลไกการทำงานที่หลากหลาย โดยส่วนใหญ่รวมถึงประเภทกลไก แมกนีโตออปติก ผลึกเหลว MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) เทอร์โมออปติก และอะคูสติกออปติก

1. ประเภทกลไก: กำลังแสงในเส้นทางแสงจะถูกปรับโดยการเคลื่อนย้ายส่วนประกอบที่กั้นแสง เช่น แผ่นหรือกรวย การออกแบบนี้มีโครงสร้างที่เรียบง่าย แต่มีความแม่นยำและความยืดหยุ่นในการปรับค่อนข้างต่ำ

2. ประเภทแมกนีโตออปติก: การลดทอนพลังงานแสงเกิดขึ้นได้จากการใช้ประโยชน์จากการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแสงของสสารภายใต้สนามแม่เหล็ก ซึ่งก็คือ เอฟเฟกต์การหมุนของแมกนีโตออปติก ประเภทนี้ให้ความแม่นยำและความมั่นคงสูง แต่มาพร้อมกับต้นทุนที่สูงกว่า

3. ประเภทผลึกเหลว: ขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์การรีฟริงเจนซ์ที่เกิดจากแอนไอโซโทรปีดัชนีการหักเหของผลึกเหลว สนามไฟฟ้าภายนอกจะถูกนำไปใช้เพื่อปรับทิศทางโมเลกุลของผลึกเหลว จึงเป็นการปรับการส่งผ่านแสง VOA ผลึกเหลวมีความเร็วตอบสนองที่รวดเร็วและช่วงการลดทอนที่กว้าง

4. ประเภท MEMS: กระจกขนาดเล็กที่ประดิษฐ์ด้วยเทคโนโลยีเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็กจะเอียงด้วยแรงไฟฟ้าสถิตเพื่อปรับความเข้มของแสงที่สะท้อน MEMS VOA มีลักษณะเฉพาะคือมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และมีระดับการบูรณาการสูง

5. ประเภทเทอร์โมออปติก: ระดับการลดทอนจะถูกปรับผ่านการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแสงของวัสดุ (เช่น ดัชนีการหักเหของแสง) ภายใต้ช่องอุณหภูมิ VOA แบบเทอร์โมออปติกมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและมีต้นทุนต่ำ แต่ยังประสบปัญหาความเร็วในการตอบสนองที่ช้า

6. ประเภทอะคูสติกออปติก: คลื่นอัลตราโซนิกสร้างความเครียดเป็นระยะภายในผลึกอะคูสติกออปติก ทำให้เกิดความผันผวนเป็นระยะในดัชนีการหักเหของแสงเพื่อปรับลำแสง VOA แบบอะคูสติกออปติกให้ความเร็วในการจูนที่รวดเร็วและความเสถียรที่ยอดเยี่ยม

ที่สาม ขอบเขตการใช้งานของตัวลดทอนแสงแบบแปรผัน

VOA ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสารด้วยแสง การตรวจจับด้วยไฟเบอร์ออปติก อุปกรณ์เกี่ยวกับแสง และสาขาอื่นๆ

1. การสื่อสารด้วยแสง: ปรับสมดุลความเข้มของสัญญาณแสงในช่องต่างๆ เพื่อรักษาคุณภาพสัญญาณที่สม่ำเสมอ ปรับกำลังสัญญาณออปติคอลเพื่อปรับให้เข้ากับระยะการส่งข้อมูลและข้อกำหนดเครื่องรับที่แตกต่างกัน

2. การตรวจจับด้วยไฟเบอร์ออปติก: จำลองความเข้มของสัญญาณออปติคอลภายใต้สภาพแวดล้อมที่หลากหลายเพื่อทดสอบและตรวจสอบประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของระบบ

3. เครื่องมือวัดแสง: ใช้กับอุปกรณ์เลเซอร์ เครื่องนับโฟตอน สเปกโตรมิเตอร์ กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง และอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อควบคุมความเข้มของสัญญาณแสงและฟลักซ์เพื่อให้ได้ผลลัพธ์การวัดที่แม่นยำ

รายการ	พารามิเตอร์	หน่วย
ช่วงความยาวคลื่นปฏิบัติการ	O band /C band/L band/Full band/อื่นๆ	นาโนเมตร
ประเภทการลดทอน	สว่างหรือมืด	-
ช่วงการลดทอน	≥15/20/30/40	เดซิเบล
การสูญเสียการแทรก	≤0.7	เดซิเบล
ความละเอียดการลดทอน	ต่อเนื่อง	เดซิเบล
การสูญเสียผลตอบแทน	≥45	เดซิเบล
ประเภทไฟเบอร์	SMF-28e	-
เวลาตอบสนอง (พลังงานแสง 10-90%)	≤5	นางสาว
แรงดันไฟฟ้าในการขับขี่	5/6.5	V
พลังขับเคลื่อน	≤5	เมกะวัตต์
การสูญเสียขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชัน	≤0.2@ 10dB , ≤0.5 @<20dB วัตต์	เดซิเบล
การสูญเสียขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น	≤0.6@ 10dB , ≤1.0 @<20dB มากกว่าช่วง 20 นาโนเมตร	เดซิเบล
กำลังแสงสูงสุด	≤500	เมกะวัตต์
อุณหภูมิในการทำงาน	-0~+70	องศาเซลเซียส
อุณหภูมิในการจัดเก็บ	-40~+85	องศาเซลเซียส
ประเภทตัวเชื่อมต่อ	ปรับแต่ง	-
ขนาดบรรจุภัณฑ์	Φ5.5xL19	มม

อีโวเอ

พารามิเตอร์	1310	1550	1310/1550	850/1310
ประเภท(นาโนเมตร)	1310	1550	1310/1550	850/1310
ความยาวคลื่น (นาโนเมตร)	1310±50	1550±50	1260~1650	850/1310±40
ช่วงการลดทอน (dB)	0.8~60	0.8~60	0.8~60	0.8~60
การสูญเสียดั้งเดิม (dB)	≤0.8	≤0.8	≤0.8	≤0.8
การสูญเสียผลตอบแทน(dB)	≥50	≥50	≥50	≥30
ประเภทไฟเบอร์	SMF-28e	SMF-28e	SMF-28e	50/125 หรือ 62.5/125 มม
PDL(เดซิเบล)	≤0.15	≤0.15	≤0.15	-
ขนาด (มม.)	26×18×8	26×18×8	26×18×8	26×18×8
อุณหภูมิในการทำงาน(℃)	0~+70	0~+70	0~+70	0~+70
อุณหภูมิในการจัดเก็บ(℃)	-40~+85	-40~+85	-40~+85	-40~+85

เอ็มวีโอเอ