专利名称：电磁驱动微机械可变式光衰减器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种光衰减器，特别是一种适用于单模光纤的电磁驱动微机械可变式光衰减器，属于光纤通讯领域。
光衰减器可以对光功率进行预定量的衰减，或对光功率电平进行适时控制，它在光纤数字通讯、光局部网、光纤模拟信号传输、光纤传感器以及光纤测量等科研和工程领域有着十分重要的应用。由于传统的大体积机械式光衰减器存在体积大、成本高以及响应速度慢等缺点，因而近几年来微机械式光衰减器引起了世界各国科研机构的普遍关注，但由于制造微机械光衰减器要采用三维微加工工艺，工艺难度较大，因而目前在世界范围内有关采用微加工技术制造微机械可变式光衰减器的报道极少。据对现有技术的检索，发现微机械可变式光衰减器主要利用反射镜的偏转或变形而使反射到输出光纤中光功率发生改变，这类光衰减器在国外被称之为机械反射开关式(mechanical antireflection switch,MARS)衰减器。Joseph E.Ford等人于1998年研制成功了一种以静电驱动的MARS式微机械可变光衰减器。因其是由静电型驱动器来驱动的，而静电型驱动器与电磁型驱器相比其工作电压很高，但驱动力和行程较小。挡光型光衰减器的挡光片全是由硅制造，由于挡光片的厚度只有6-10微米，而且两单模光纤的间距在20微米左右，因而在装配过程中光纤很容易把挡光片碰坏，器件生产的成品率很低，目前在实现产业化方面还存在很大的困难，而反射镜型光衰减器的衰减范围比挡光型衰减器要小。
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电磁驱动微机械可变光衰减器，该衰减器可有效地克服上述光衰减器的驱动力小，制作成品率低等缺点。
本发明技术方案如下本发明主要包括光纤定位结构、硅弹簧、铁镍薄片、挡光片和电磁驱动线圈、两部分单模光纤，单模光纤设置于定位结构上表面的V型槽中，定位结构通过下表面的定位槽装配在带有硅弹簧、铁镍薄片和挡光片的硅基片上，此硅弹簧中心平面上电镀一层铁镍材料，电镀铁镍薄片与该弹性支撑面垂直，构成挡光片，硅弹簧、铁镍薄片及挡光片被固定于电镀了电磁线圈和铁镍薄片的铁氧体上。
两根单模光纤设置于定位结构上表面的V型槽中，且两光纤之间的间隙约为20微米。定位结构通过下表面的定位槽装配在硅基片(带有硅弹簧、铁镍薄片和挡光片)上，在此弹簧中心平面上电镀一层铁镍结构，利用微绞链制作工艺，使电镀铁镍薄片与该弹性支撑面垂直，构成挡光片。硅基片被固定于电镀了电磁线圈和铁镍块的铁氧体上。当电磁驱动线圈上无电流时，挡光片上的小孔位于两精密对准的单模光纤的轴线处，此时传输光不受挡光片的遮挡，因而光功率不被衰减。当平面线圈中通有电流时，平面线圈会产生一磁场，从而吸引在硅弹簧上的铁镍薄片，使之向下运动。这样会使竖立在铁镍薄片上的挡光片也一起向下移动，当挡光片上的通光孔的边缘切入光路时，由于它遮挡了部分传输光，因而会使光功率发生衰减。通过调节通入平面线圈中的电流可以精密地微调挡光片向下移动的位置，这样便可以对输的光功率进行连续衰减。
本发明具有实质性特点和显著进步，所制作的电磁驱动微机械可变光衰减器具有驱动力大，挡光片位移大，而且损耗小、体积小、生产成本低，适于大批量生产。
以下结合附图对本发明作进一步描述
图1本发明结构示意图如图1所示，本发明主要包括光纤定位结构1、硅弹簧2、铁镍薄片3、挡光片4和电磁驱动线圈5、单模光纤6和7，单模光纤6和7设置于定位结构1上表面的V型槽中，定位结构1通过下表面的定位槽装配在带有硅弹簧2、铁镍薄片3和挡光片4的硅基片8，在此硅弹簧2中心平面上电镀一层铁镍材料，电镀铁镍薄片3与该弹性支撑面垂直，构成挡光片4，硅弹簧2、铁镍薄片3及挡光片4被固定于电镀了电磁线圈5和铁镍薄片9的铁氧体10上。当电磁驱动线圈5上无电流时，挡光片4上的小孔位于两精密对准的单模光纤6和7的轴线处，此时传输光不受挡光片的遮挡，因而光功率不被衰减。当在平面线圈5中有电流时，平面线圈会产生一磁场，从而吸引在硅弹簧2上的铁镍薄片3，使之向下运动。这样会使竖立在铁镍薄片上的挡光片4也一起向下移动，当挡光片4上的通光孔的边缘切入光路时，由于它遮挡了部分传输光，因而会使光功率发生衰减。通过调节通入平面线圈中的电流可以精密地微调挡光片向下移动的位置，这样便可以对传输的光功率进行连续衰减。
权利要求
1.一种电磁驱动微机械可变光衰减器，主要包括光纤定位结构(1)、电磁驱动线圈(5)，其特征在于还包括硅弹簧(2)、铁镍薄片(3)、挡光片(4)、单模光纤(6)和(7)，单模光纤(6)和(7)设置于定位结构(1)上表面的V型槽中，定位结构(1)通过下表面的定位槽装配在带有硅弹簧(2)、铁镍薄片(3)和挡光片(4)的硅基片(8)上，在此硅弹簧(2)中心平面上电镀一层铁镍材料，电镀铁镍薄片(3)与该弹性支撑面垂直，构成挡光片(4)，硅弹簧(2)、铁镍薄片(3)及挡光片(4)被固定于电镀了电磁线圈(5)和铁镍薄片(9)的铁氧体(10)上。
2.根据权利要求1所述的这种电磁驱动微机械可变式光衰减器，其特征还在于当电磁线圈(5)上无电流时，挡光片(4)上的小孔位于两精密对准单模光纤(6)和(7)的中央，输入光纤(6)的光信号通过小孔传输到输出光纤(7)中。
3.根据权利要求1所述的这种电磁驱动微机械可变式光衰减器，其特征还在于当电磁驱动线圈(5)有电流时，所产生的电磁场将吸引硅弹簧(2)上面的铁镍薄片(3)，挡光片(4)向下运动。
全文摘要
电磁驱动微机械可变式光衰减器主要包括:光纤定位结构、硅弹簧、铁镍薄片、挡光片和电磁驱动线圈、两部分单模光纤,单模光纤设置于定位结构上表面的V型槽中,定位结构通过下表面的定位槽装配在带有硅弹簧、铁镍薄片和挡光片的硅基片上,在此硅弹簧中心平面上电镀一层铁镍材料,电镀铁镍薄片与该弹性支撑面垂直,构成挡光片,硅弹簧、铁镍薄片及挡光片被固定于电镀了电磁线圈和铁镍薄片的铁氧体上。
文档编号G02F1/01GK1305117SQ00127939
公开日2001年7月25日 申请日期2000年12月19日 优先权日2000年12月19日
发明者赵小林, 李文军, 丁桂甫, 蔡炳初, 杨春生, 周光亚 申请人:上海交通大学