在DWDM（密集波分復用）系統長(cháng)距離高速傳輸中，通道光功率均衡是保障無(wú)誤碼傳輸的核心需求，而可變光衰減器（VOA）作為動(dòng)態(tài)信道均衡器（DCE）、光分插復用器（OADM）等關(guān)鍵器件的核心部件，其性能直接影響光通信網(wǎng)絡(luò )的穩定性。與光開(kāi)關(guān)等核心光通信器件協(xié)同工作，VOA通過(guò)靈活調節各通道光功率，助力實(shí)現網(wǎng)絡(luò )高效運行，成為光通信行業(yè)不可或缺的關(guān)鍵器件。廣西科毅光通信科技有限公司（官網(wǎng)：www.www.hellosk.com）深耕光通信領(lǐng)域，專(zhuān)注于光開(kāi)關(guān)、VOA等核心產(chǎn)品的研發(fā)與銷(xiāo)售，為行業(yè)提供高性能光通信解決方案。

一、VOA技術(shù)發(fā)展背景與核心價(jià)值

隨著(zhù)光通信網(wǎng)絡(luò )向高速率、大容量、可重構方向發(fā)展，傳統機械式VOA因體積大、集成度低等問(wèn)題，已難以滿(mǎn)足DWDM系統和ROADM（可重構光分插復用器）的應用需求。近年來(lái)，高分子可調衍射光柵、MEMS、液晶、磁光、平面光波導等新型VOA技術(shù)不斷涌現，在響應速度、插入損耗、溫度穩定性等核心指標上實(shí)現突破，推動(dòng)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(shù)與光開(kāi)關(guān)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(luò )的靈活升級與擴展，成為5G、數據中心、骨干網(wǎng)等場(chǎng)景的核心支撐技術(shù)。

二、主流可變光衰減器（VOA）技術(shù)詳解

1.高分子可調衍射光柵VOA：快速響應的平面光學(xué)方案

該技術(shù)基于薄膜表面調制原理，通過(guò)電信號控制聚合物表面形成正弦光柵，實(shí)現光強的連續調節。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：高分子可調衍射光柵

未加電時(shí)，空氣與聚合物界面呈平行平面，入射光無(wú)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制度，使零級光強從100%連續衰減至0%。該技術(shù)響應速度達微秒級，動(dòng)態(tài)范圍20dB，插損小且受環(huán)境溫度影響小，無(wú)需溫度補償，還可集成光功率監控功能，性?xún)r(jià)比突出。

2.磁光VOA:偏振無(wú)關(guān)的高速光調控技術(shù)

利用磁致旋光效應（法拉第效應），通過(guò)磁場(chǎng)控制光的偏振態(tài)變化，實(shí)現光能量衰減。其典型偏振無(wú)關(guān)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(wú)關(guān)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(guò)電壓控制磁場(chǎng)調節旋轉角：旋轉角0度時(shí)兩束光無(wú)法合束，衰減最大；旋轉角45度時(shí)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(shí)現小批量商用，但溫度穩定性較差，需溫度補償，且磁疇存在影響衰減重復性。

3.液晶VOA:低成本的折射率調控方案

基于液晶折射率各向異性的雙折射效應，外電場(chǎng)可改變液晶分子取向，進(jìn)而調節透光特性。

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(guò)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(shí)，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(shí)現衰減。該技術(shù)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(lèi)，是目前成熟度高、應用廣泛的VOA技術(shù)。

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(shí)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(shí)現衰減。

2.      衍射式VOA：基于動(dòng)態(tài)衍射光柵技術(shù)，加電時(shí)動(dòng)柵條下移形成衍射光柵，通過(guò)電壓調節一級衍射光強度，控制衰減量。

MEMS VOA已大規模量產(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(wèn)題導致價(jià)格競爭力受限。

5.平面光波導VOA

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

3.      MZI型：基于馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x原理，利用熱光效應改變材料折射率，進(jìn)而調整干涉臂光程差實(shí)現衰減。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：基于電吸收調制，通過(guò)載流子注入改變吸收系數實(shí)現衰減，響應速度極快，可兼作低速調制器。但其需大載流子濃度變化和長(cháng)調制區域，導致體積和功耗增加，且與溫度相關(guān)。

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(xué)器件平臺。目前已獲得部分應用，但因材料特殊，價(jià)格較高。

三、各類(lèi)VOA技術(shù)性能對比與應用場(chǎng)景

四、VOA技術(shù)發(fā)展趨勢與廣西科毅布局

當前光通信網(wǎng)絡(luò )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(kāi)關(guān)、ROADM等器件的混合集成成為核心發(fā)展方向。國外主流廠(chǎng)商包括Lightconnect、JDSU、Avanex等，國內以光迅科技為代表，已成功開(kāi)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(kāi)關(guān)、VOA等核心光通信器件的研發(fā)與銷(xiāo)售，依托官網(wǎng)www.www.hellosk.com為客戶(hù)提供全場(chǎng)景解決方案。公司密切關(guān)注高分子可調衍射光柵、平面光波導等前沿技術(shù)，致力于為DWDM系統、數據中心、5G承載網(wǎng)等場(chǎng)景提供高性能、高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品，助力光通信網(wǎng)絡(luò )的高效升級與穩定運行。

擇合適的光開(kāi)關(guān)及光衰減器等光學(xué)器件是一項需要綜合考量技術(shù)、性能、成本和供應商實(shí)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(guān)鍵參數，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術(shù)扎實(shí)、質(zhì)量可靠、服務(wù)專(zhuān)業(yè)的合作伙伴。

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