在DWDM（密集波分復用）系統(tǒng)長距離高速傳輸中，通道光功率均衡是保障無誤碼傳輸?shù)暮诵男枨?，?a href="https://www.www.parisworlds.com/home/product/index/topid/2/id/62.html" target="_blank" title="可變光衰減器">可變光衰減器（VOA）作為動態(tài)信道均衡器（DCE）、光分插復用器（OADM）等關鍵器件的核心部件，其性能直接影響光通信網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。與光開關等核心光通信器件協(xié)同工作，VOA通過靈活調(diào)節(jié)各通道光功率，助力實現(xiàn)網(wǎng)絡高效運行，成為光通信行業(yè)不可或缺的關鍵器件。廣西科毅光通信科技有限公司（官網(wǎng)：www.www.parisworlds.com）深耕光通信領域，專注于光開關、VOA等核心產(chǎn)品的研發(fā)與銷售，為行業(yè)提供高性能光通信解決方案。

一、VOA技術發(fā)展背景與核心價值

隨著光通信網(wǎng)絡向高速率、大容量、可重構方向發(fā)展，傳統(tǒng)機械式VOA因體積大、集成度低等問題，已難以滿足DWDM系統(tǒng)和ROADM（可重構光分插復用器）的應用需求。近年來，高分子可調(diào)衍射光柵、MEMS、液晶、磁光、平面光波導等新型VOA技術不斷涌現(xiàn)，在響應速度、插入損耗、溫度穩(wěn)定性等核心指標上實現(xiàn)突破，推動VOA向低成本、高集成、快響應、混合集成的方向發(fā)展。

這些新型VOA技術與光開關等器件的協(xié)同應用，不僅解決了多通道光功率均衡難題，更支撐了光通信網(wǎng)絡的靈活升級與擴展，成為5G、數(shù)據(jù)中心、骨干網(wǎng)等場景的核心支撐技術。

二、主流可變光衰減器（VOA）技術詳解

1.高分子可調(diào)衍射光柵VOA：快速響應的平面光學方案

該技術基于薄膜表面調(diào)制原理，通過電信號控制聚合物表面形成正弦光柵，實現(xiàn)光強的連續(xù)調(diào)節(jié)。其結構頂層為玻璃，下層依次為錫氧化物（ITO）、空氣-聚合物-ITO陣列及玻璃基底。

圖1：高分子可調(diào)衍射光柵

未加電時，空氣與聚合物界面呈平行平面，入射光無衍射；加電后界面形成周期變化的正弦光柵，不同電信號對應不同相位調(diào)制度，使零級光強從100%連續(xù)衰減至0%。該技術響應速度達微秒級，動態(tài)范圍20dB，插損小且受環(huán)境溫度影響小，無需溫度補償，還可集成光功率監(jiān)控功能，性價比突出。

2.磁光VOA:偏振無關的高速光調(diào)控技術

利用磁致旋光效應（法拉第效應），通過磁場控制光的偏振態(tài)變化，實現(xiàn)光能量衰減。其典型偏振無關結構包含雙芯光纖、透鏡、雙折射晶體、法拉第旋轉器和全反射鏡。

圖2：偏振無關磁光VOA結構和光路

光經(jīng)準直后被雙折射晶體分為O光和E光，經(jīng)法拉第旋轉器反射后，通過電壓控制磁場調(diào)節(jié)旋轉角：旋轉角0度時兩束光無法合束，衰減最大；旋轉角45度時總旋轉角達90度，兩束光平行合束，衰減最小。其核心優(yōu)勢是響應速度極快，已實現(xiàn)小批量商用，但溫度穩(wěn)定性較差，需溫度補償，且磁疇存在影響衰減重復性。

3.液晶VOA:低成本的折射率調(diào)控方案

基于液晶折射率各向異性的雙折射效應，外電場可改變液晶分子取向，進而調(diào)節(jié)透光特性。

圖3：液晶加電前后透光性的變化

其工作流程為：入射光經(jīng)準直器準直后，由雙折射晶體分為垂直偏振的O光和E光，經(jīng)液晶后偏振態(tài)互換，再通過另一塊雙折射晶體合束輸出（原資料圖4：液晶VOA工作光路，ALT標簽：液晶VOA工作光路示意圖-廣西科毅光通信）。加載電壓時，兩束光經(jīng)第二塊雙折射晶體后分為4束，僅中間兩束被準直器接收，其余光束散失實現(xiàn)衰減。該技術成本低、已批量商用，但溫度敏感性強，低溫下響應速度慢，需溫度校準。

4.MEMS VOA

分為反射式和衍射式兩類，是目前成熟度高、應用廣泛的VOA技術。

圖4：MEMS VOA的結構

1.      反射式VOA：硅基微反射鏡為核心部件，未加電時反射鏡水平，光反射后完全耦合至雙芯準直器另一端；加電后微反射鏡靜電扭轉，入射光反射角度改變，耦合效率下降實現(xiàn)衰減。

2.      衍射式VOA：基于動態(tài)衍射光柵技術，加電時動柵條下移形成衍射光柵，通過電壓調(diào)節(jié)一級衍射光強度，控制衰減量。

MEMS VOA已大規(guī)模量產(chǎn)應用，但受溫度影響較大，需溫度補償，且微機電結構的可靠性和成品率問題導致價格競爭力受限。

5.平面光波導VOA

主要分為兩類，核心優(yōu)勢是體積小、利于集成，是未來混合集成的重要方向：

3.      MZI型：基于馬赫-曾德爾干涉儀原理，利用熱光效應改變材料折射率，進而調(diào)整干涉臂光程差實現(xiàn)衰減。但需分束和耦合，插入損耗較大，工藝尚在完善中，封裝難度高。

圖5：基于MZI原理的平面光波導VOA

4.      EA型：基于電吸收調(diào)制，通過載流子注入改變吸收系數(shù)實現(xiàn)衰減，響應速度極快，可兼作低速調(diào)制器。但其需大載流子濃度變化和長調(diào)制區(qū)域，導致體積和功耗增加，且與溫度相關。

6.自由空間光電材料VOA

響應速度快、可承受大功率，采用自由空間結構，可兼容成熟微光學器件平臺。目前已獲得部分應用，但因材料特殊，價格較高。

三、各類VOA技術性能對比與應用場景

四、VOA技術發(fā)展趨勢與廣西科毅布局

當前光通信網(wǎng)絡對VOA的需求已從單一通道轉向多通道、高集成、低成本的VOA陣列，與光開關、ROADM等器件的混合集成成為核心發(fā)展方向。國外主流廠商包括Lightconnect、JDSU、Avanex等，國內(nèi)以光迅科技為代表，已成功開發(fā)4通道高分子衍射光柵VOA陣列。

廣西科毅光通信科技有限公司緊跟行業(yè)趨勢，聚焦光開關、VOA等核心光通信器件的研發(fā)與銷售，依托官網(wǎng)www.www.parisworlds.com為客戶提供全場景解決方案。公司密切關注高分子可調(diào)衍射光柵、平面光波導等前沿技術，致力于為DWDM系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、5G承載網(wǎng)等場景提供高性能、高性價比的產(chǎn)品，助力光通信網(wǎng)絡的高效升級與穩(wěn)定運行。

擇合適的光開關及光衰減器等光學器件是一項需要綜合考量技術、性能、成本和供應商實力的工作。希望本指南能為您提供清晰的思路。我們建議您在明確自身需求后，詳細對比關鍵參數(shù)，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術扎實、質(zhì)量可靠、服務專業(yè)的合作伙伴。

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