可変光減衰器 (VOA): 定義、動作原理、および適用範囲の分析

光通信の分野では、可変光減衰器（VOA）が欠かせない役割を果たしています。光パワー調整の重要なコンポーネントとして、VOA は光信号の安定した伝送を保証するだけでなく、システム全体のパフォーマンスも向上します。

I. 可変光減衰器の定義

可変光減衰器は、光パワーの制御可能な減衰を実現するように設計された受動光デバイスです。光信号のエネルギーを正確に調整して、さまざまなアプリケーションシナリオの要件を満たします。 VOA は主に、機械的可変光減衰器 (MVOA) と電気的可変光減衰器 (EVOA) の 2 つのカテゴリに分類されます。 MVOAは手動調整により光パワーの減衰を実現しますが、EVOAは駆動電気信号を印加することで減衰レベルを変更するため、優れた調整精度と柔軟性を誇ります。

II.可変光減衰器の動作原理

VOA は、主に機械式、磁気光学式、液晶式、MEMS (微小電気機械システム)、熱光学式、音響光学式などの幅広い動作機構を採用しています。

1. 機械式: シートやコーンなどの遮光部品を移動させることで、光路内の光パワーを調整します。この設計は、構造がシンプルですが、調整精度と柔軟性が比較的低いことが特徴です。

2. 磁気光学式：磁場下での物質の光学的性質の変化、すなわち磁気光学回転効果を利用して光エネルギーの減衰を実現します。このタイプは高精度と安定性を実現しますが、コストが高くなります。

3. 液晶タイプ: 液晶の屈折率異方性から生じる複屈折効果に基づいて、外部電場を印加して液晶分子を再配向させ、それによって光の透過率を調整します。液晶 VOA は、応答速度が速く、減衰範囲が広いことが特徴です。

4. MEMSタイプ：微小電気機械技術で製造されたマイクロミラーが静電力によって傾き、反射光の強度を調整します。 MEMS VOA は、小型、軽量、高集積レベルが特徴です。

5. 熱光学タイプ: 減衰レベルは、温度場下での材料の光学特性 (屈折率など) の変化によって調整されます。熱光学VOAは構造が簡単で低コストですが、応答速度が遅いという欠点があります。

6. 音響光学タイプ: 超音波は音響光学結晶内に周期的な歪みを生成し、屈折率の周期的な変動を引き起こして光線を変調します。音響光学 VOA は、高速なチューニング速度と優れた安定性を提供します。

Ⅲ．可変光減衰器の適用範囲

VOA は、光通信、光ファイバーセンシング、光学機器、その他の分野で広く導入されています。

1. 光通信: さまざまなチャネルにわたる光信号の強度のバランスをとり、一貫した信号品質を維持します。光信号のパワーを調整して、さまざまな伝送距離や受信機の仕様に適応します。

2. 光ファイバーセンシング: さまざまな環境条件下で光信号強度をシミュレートし、システムのパフォーマンスと信頼性をテストおよび検証します。

3. 光学機器: レーザーデバイス、フォトンカウンター、分光計、光学顕微鏡、その他の機器に適用され、光信号の強度と光束を制御して正確な測定結果を実現します。

アイテム	パラメータ	ユニット
動作波長範囲	Oバンド/Cバンド/Lバンド/フルバンド/その他	nm
減衰タイプ	明るいか暗いか	-
減衰範囲	≥15/20/30/40	dB
挿入損失	≤0.7	dB
減衰分解能	継続的	dB
リターンロス	≥45	dB
ファイバーの種類	SMF-28e	-
応答時間 (10 ～ 90% の光パワー)	≤5	MS
駆動電圧	5/6.5	V
駆動力	≤5	mW
偏波依存損失	≤0.2@10dB、≤0.5@<20dB att.	dB
波長依存損失	≤0.6 @ 10dB 、≤1.0 @<20dB (20nm スパン全体)	dB
最大光パワー	≤500	mW
動作温度	-0～+70	℃
保管温度	-40～+85	℃
コネクタの種類	カスタマイズされた	-
パッケージサイズ	Φ5.5×L19	mm

エヴォア

パラメータ	1310	1550	1310/1550	850/1310
種類(nm)	1310	1550	1310/1550	850/1310
波長(nm)	1310±50	1550±50	1260~1650	850/1310±40
減衰範囲 (dB)	0.8～60	0.8～60	0.8～60	0.8～60
元の損失 (dB)	≤0.8	≤0.8	≤0.8	≤0.8
リターンロス(dB)	50以上	50以上	50以上	30以上
ファイバーの種類	SMF-28e	SMF-28e	SMF-28e	50/125 または 62.5/125MM
PDL(dB)	≤0.15	≤0.15	≤0.15	-
寸法(mm)	26×18×8	26×18×8	26×18×8	26×18×8
使用温度(℃)	0～+70	0～+70	0～+70	0～+70
保存温度(℃)	-40～+85	-40～+85	-40～+85	-40～+85

MVOA