首先，根据制造工艺的不同，VOA可分为传统机械型、液晶型、平面波导型、MEMS型、磁光型、高分子可调衍射光栅型和高光电系数材料型。其中，MEMS VOA因其快速响应、小体积、低功耗等优势而被广泛应用。
以MEMS VOA为例，它主要由准直器和MEMS密封件两部分组成。准直器包括双芯插针和C透镜等，用于光的输入和反射输出通道。通过对插针斜面角度、C透镜曲率半径和材料等参数进行优化设计，可制作出满足不同指标要求的MEMS VOA。MEMS密封件则采用贴片、金丝键合、真空封帽等精密工艺将MEMS芯片封装在稳定可靠的密封环境内。
当外界施加电压到MEMS VOA的正负引脚时，由于芯片的特定构造，硅基镀金面与镀金反射镜面之间会产生静电力。这驱动MEMS芯片反射面发生微量角度的转动，从而使入射到MEMS芯片镜面的反射光同步偏移。这一偏移导致返回光的模场与耦合的单模光纤模场形成失配，进而产生衰减。通过改变施加的电压，可以实现对衰减的连续调节。
VOA在光通信系统中有着广泛的应用。例如，在光波分复用器（WDM）系统中，VOA可用于调节不同波长通道的光功率，保证各通道信号的稳定性。在动态网络节点上，VOA的快速响应能力可以实现对信号的实时控制。此外，VOA还可用于光接收机的过载保护，避免光功率过大而损坏器件。
随着光通信技术的不断发展，VOA也将迎来新的发展趋势。首先，高精度、高稳定性、宽动态范围的VOA将成为未来的发展方向。其次，集成化、小型化、智能化的VOA将成为未来的趋势。此外，随着新型材料的研究与应用，新型VOA有望在性能上实现突破。
总之，作为光纤通信系统中的关键器件，VOA在性能、应用领域等方面正不断优化与发展。未来，随着光通信技术的不断进步，VOA将在光通信领域发挥越来越重要的作用。
1 引言
可变光衰减器（Variable Optical Attenuator，VOA）是光纤通信中一种重要的光无源器件，通过衰减传输光功率来实现对信号的实时控制，可与光波分复用器（WDM）、分光探测器（TAP PD）、掺铒光纤放大器（EDFA）等光器件构成ROADM、VMUX、增益平坦EDFA等模块，还可直接用于光接收机的过载保护。另外，光功率计等仪器仪表的计量、定标，也需要使用到VOA。
随着VOA在光通信中的应用越来越多，对其功能的要求也越来越高：VOA应能精确地控制光信号的功率，为各通道波长提供稳定的衰减量；在动态网络节点上，其响应时间应在ms级；在超长距离DWDM系统中，VOA必须有足够的灵敏度与可靠性，以补偿环境等外界因素引起信号光功率的变化。
根据制造工艺进行区分，常见的VOA类型有传统机械型、液晶型、平面波导型、微机电系统（Micro-Electro-Micromechanical System，MEMS）型、磁光型、高分子可调衍射光栅型和高光电系数材料型。MEMS VOA有反射式和挡光式两种，后者的加工工艺复杂，成本高。反射式MEMS VOA在各种技术中比较成熟，兼有响应时间快、体积小、重量轻、功耗低、动态衰减范围大、插损小、回损大、精度高等显著优点，已被广泛地使用。
2 反射式MEMS VOA
反射式MEMS VOA是基于MEMS芯片封装的微型光器件，设计思想来自于传统机械型VOA，不同的是驱动装置由庞大的步进电机变为静电开合桥，静电梳，翘动结构，压电驱动等，其工作原理如图1所示。
图1 反射式MEMS VOA原理图
基于MEMS技术的反射式VOA的结构主要分为两部分。一部分是由双芯插针和C透镜等构成的准直器组成，作为光的输入和反射输出通道。可对插针斜面角度、C透镜曲率半径和材料等参数进行优化设计，制作出不同指标要求的MEMS VOA。另一部分是MEMS密封件，通过贴片、金丝键合、真空封帽等精密工艺将MEMS芯片封装在稳定可靠的密封环境内。外界施加几伏或十几伏的电压到器件的正负引脚后，由于MEMS芯片的特定构造，在硅基镀金面与镀金反射镜面之间产生静电力，驱动MEMS芯片反射面发生微量角度的转动，从而带来入射到MEMS芯片镜面的反射光同步偏移，导致返回光的模场与耦合的单模光纤模场形成失配，产生了衰减。随着施加电压的变化，衰减也相应地变化，连续可调。当正负极间施加反偏电压时，器件仍能正常地工作。
