简述光纤衰减器的技术和应用

光纤功率衰减可利用多种方法实现，适用于单模、多模或保偏光纤应用，提供可调或固定的衰减。本文将从不同的技术角度介绍Thorlabs光纤衰减器及其应用。

基于气隙宽度的多模衰减

光纤功率衰减可通过在两端面之间引入一定的间隙实现，使得第一根光纤只有部分光能进入第二根光纤。气隙越宽，衰减越大。这种衰减方法的性能和波长无关，但不同的纤芯直径和数值孔径(NA)会有不同的衰减量。它们就相当于更长的光纤匹配套管，使用时只要每端接一根适合的光纤，比如下图中使用可调衰减器连接光谱仪和宽带光源。

• 使用可调多模光纤衰减器连接光谱仪 -

Thorlabs提供用于多模光纤的可调和固定光纤衰减器。可调衰减器通过两个螺母改变气隙宽度，固定衰减器提供从0.2到5.8 mm的气隙宽度可选。下面展示了可调衰减器的使用方法和几种不同长度的固定衰减器。

可调多模光纤衰减器的使用方法

0.2 mm气隙

1.4 mm气隙

5.8 mm气隙

完全拧入SMA接头后的截面图(2.6 mm气隙版本)

基于吸收的单模衰减

Thorlabs单模光纤固定衰减器通过一根对偏振不灵敏的掺杂光纤达到指定的衰减。这种衰减器的工作波长范围从1240到1620 nm，使用时只需将适配光纤插入即可；多个衰减器还可叠加使用。

我们提供FC/PC和FC/APC两种版本的固定单模光纤衰减器，每种版本各有六种不同的衰减量可选(从3到25 dB)，而衰减器套件包含所有六种固定衰减值。

PC光纤衰减器

光纤衰减器应用：激光雷达模拟器

为了模拟太空激光雷达在三个波长处的回波探测性能，研究人员开发了下图所示的模拟器。它利用非线性作用只用一个激光二极管产生三种波长，每种波长都有不同功率的两种脉宽。

Ref: doi.org/10.1117/12.2601249

为了模拟微弱的回波信号，1064和532 nm探测级都通过了Thorlabs不同类型的光纤衰减器减小功率，包括前面介绍的固定单模衰减器(Attn FIX)和文末要介绍的电子可调衰减器(VAR Attn)。作为欧洲温室气体传感项目(HOLDON)的一部分，这个模拟系统已能满足峰值功率、脉冲形状、脉冲宽度和动态范围的严格要求。

基于双准直器的衰减

通过在两个光纤准直器之间应用某种阻挡或偏移机制也能构造衰减器。下面是基于透镜准直器的两种衰减方法。

单波段衰减

双波段衰减

这种方法可双向工作，在宽衰减范围内实现精确控制，但一般因损耗受模式影响而不太适合多模光纤，而且因波长影响也不太适合宽带信号。Thorlabs提供基于双透镜准直器的窄带可调衰减器，可通过旋钮调节，包括单模和保偏光纤版本，具有多种波长选项，带宽为30或40 nm。

为了实现多模宽带衰减，我们可以使用反射式离轴抛物面(OAP)镜作为准直器，其金属膜的工作波长范围从紫外到中红外，同样在自由空间光路中插入可调挡光片、滤光片或比色皿等器件就能实现衰减。这种衰减装置适合吸收光谱应用，可测量材料的光学性质。下面是FOFM系列多模光纤衰减器的工作原理和应用图示。

电子可调光纤衰减器

为了方便系统集成，Thorlabs提供电子可调光纤衰减器，包括单模和保偏版本，整体工作波长范围从450到2300 nm，最高衰减可达30 dB以上。它们是基于微机电系统(MEMS)的器件，通过0到5 V驱动电压控制输入和输出光纤的耦合比。施加电压越高，透过率越低，衰减度越大。另外，这些高速可调衰减器支持最高1 kHz的调制频率。

不同型号的典型曲线

对于更高的集成度，EVOA系列小型台式仪器提供更丰富的使用特性。它们通过旋钮手动调节或通过外部电压控制光纤衰减，并可显示和锁定已校准的输出功率。