CN102096186A - 一种连续式可调使光衰减器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续可调式光衰减器，包括可发出光束的光源，其特征在于：在光束的前进方向上设有第一平板光学元件和第二平板光学元件，第一平板光学元件、第二平板光学元件分别放置在第一旋转平台、第二旋转平台上；第一旋转平台、第二旋转平台设置在操作平台上，第一旋转平台、第二旋转平台以齿轮啮合方式相互关联，它们之间的旋转角度相等且旋转方向相反。本发明结构简单、巧妙、合理，可以实现光能量衰减的连续可调，适用的波段范围广，在改变光能量的衰减值时不用再进行光路的调整，通过计算机控制，不需要人工调整，调整精度高，制造成本低。
Description
技术领域
本发明涉及光能量衰减装置，具体地说是一种连续可调式光衰减器。
背景技术
光学仪器等设备在物理、化学以及生命科学等领域发挥着越来越多的作用，在光学仪器中经常会用到光能量衰减装置，其主要作用是对光路中的光能量进行预定量的衰减，以使光能量满足特定仪器的要求。
现有的光学仪器中常用的光能量衰减装置主要有两种：一种是依靠光学滤波片，其工作方式是采用一种特定的光学元件，其对某一波长或者是某一波段范围波长具有某一个特定的透过率，当入射光入射到能量衰减片上时，只有一部分的光能量能够通过，这样就达到了能量衰减的目的，一个固定的能量衰减片只能将光能量衰减到某个固定的值，不能实现光能量的连续衰减。另外一种是依靠半波片和偏振元件组合，光源发出的光束首先通过半波片，依靠某一波长的半波片来改变光束的偏振态，其对光束的要求是光束必须是消光比很高的线偏振光；改变了偏振态的光束然后通过光偏振元件，此时，只有偏振方向在某一个方向上光才能通过光偏振元件。通过连续调节半波片的角度，可以实现入射在光偏振元件上光束偏振态的连续可调，从而实现光能量的连续可调。由于半波片只能对某一特定波长的光起作用，这样就使得这种光能量衰减装置只能对某一个特定的光波长其作用，限制了其应用范围。同时这种光能量衰减装置需要用到昂贵的光学薄膜器件，制造成本高，而且抗激光损伤的阈值低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种结构简单、巧妙、合理的连续可调式光衰减器，该光衰减器可以实现光能量衰减的连续可调，适用的波段范围广，在改变光能量的衰减值时不用再进行光路的调整，通过计算机控制，不需要人工调整，调整精度高，制造成本低。
按照本发明提供的技术方案：一种连续可调式光衰减器，包括可发出光束的光源，其特征在于：在光束的前进方向上设有第一平板光学元件和第二平板光学元件，第一平板光学元件、第二平板光学元件分别放置在第一旋转平台、第二旋转平台上；第一旋转平台、第二旋转平台设置在操作平台上，第一旋转平台、第二旋转平台以齿轮啮合方式相互关联，它们之间的旋转角度相等且旋转方向相反。
作为本发明的进一步改进，所述光源为单波长激光光源或具有一定波段范围的宽光谱光源。
作为本发明的进一步改进，所述第一平板光学元件和第二平板光学元件分别由至少一片平板光学基片叠加组合而成。
作为本发明的进一步改进，所述平板光学基片采用石英玻璃，但不仅限于石英玻璃，也可以是其它光学玻璃（如BK7等）。
作为本发明的进一步改进，所述平板光学基片上镀覆有光学薄膜。
作为本发明的进一步改进，所述光学薄膜可以为单层光学薄膜，也可以为多层光学薄膜，主要用于改变入射光在基板上的透过率和反射率。
作为本发明的进一步改进，所述第一平板光学元件和第二平板光学元件上设有小契角。
本发明与现有技术相比，优点在于：（1）、结构简单、巧妙、合理，采用两个平板光学元件的结构，可以实现光能量衰减的连续可调；（2）、既可以适用于单波长的激光光源，也可以适用于具有一定波段范围的宽光谱光源，能够实现一个波段范围内光能量衰减的连续可调；（3）、通过两个平板光学元件后的出射光束与入射光束同轴，在改变光能量的衰减值时不用再进行光路的调整；（4）、光能量的衰减通过改变两个平板光学元件的相对位置来实现，可以通过计算机控制，不需要人工调整，调整精度高；（5）、主要光学元件制作简单，制造成本低。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意简图。
图2小契角光学元件结构图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，所述连续可调式光衰减器主要由可发出光束2的光源1、操作平台3、第一旋转平台4、第一平板光学元件5、第二旋转平台6和第二平板光学元件7组成。
如图1所示，光源1发出光束2，第一平板光学元件5和第二平板光学元件7设置在光束2的前进方向上，第一平板光学元件5、第二平板光学元件7分别放置在第一旋转平台4、第二旋转平台6上；第一旋转平台4、第二旋转平台6设置在操作平台3上，第一旋转平台4、第二旋转平台6以齿轮啮合方式相互关联，它们之间的旋转角度相等且旋转方向相反。
本发明中的光源1可以是单波长激光光源1，也可以是具有一定波段范围的宽光谱光源1，即本发明能够实现一个波段范围内光能量衰减的连续可调。
本发明中的第一平板光学元件5和第二平板光学元件7分别由至少一片平板光学基片叠加组合而成。所述平板光学基片可以采用石英玻璃，但不仅限于石英玻璃，也可以是其它光学玻璃（如BK7等）。另外，所述平板光学基片上还可以镀覆有光学薄膜。光学薄膜可以是单层光学薄膜，也可以为多层光学薄膜，主要用于改变入射光在基板上的透过率和反射率。
如图2所示，所述第一平板光学元件5和第二平板光学元件7上设有小契角θ。设置有小契角θ的优点在于：加上小契角θ可以防止光在平板光学元件内部多次反射的光进行干涉，从而影响输出光的性能。
本发明的工作原理如下：
由于光束2在通过第一平板光学元件5、第二平板光学元件7时会在它们的前表面、后表面发生反射和透射，从而达到光能量衰减的目的。通过平板光学元件后的出射光束2的光能量与平板光学元件的透过率成正比例关系，公式为： 
，式中， I0是光源1发出光束2的光能量初始值；Iend是经衰减后的出射光束2的光能量最终值；T1是第一平板光学元件5前表面的透过率；T2是第一平板光学元件5后表面的透过率；T3是第二平板光学元件5前表面的透过率；T4是第二平板光学元件5后表面的透过率。
第一平板光学元件、第二平板光学元件的透过率与光束2的入射角度有一定关系，通过调整光束2通过第一平板光学元件、第二平板光学元件时的入射角，即通过计算机来控制第一旋转平台4和第二旋转平台6的旋转角度，就可以调整第一平板光学元件5和第二平板光学元件7的透过率，进而可以调整光束2出射后的光能量。
Claims (7)
1. 一种连续可调式光衰减器，包括可发出光束（2）的光源（1），其特征在于：在光束（2）的前进方向上设有第一平板光学元件（5）和第二平板光学元件（7），第一平板光学元件（5）、第二平板光学元件（7）分别放置在第一旋转平台（4）、第二旋转平台（6）上；第一旋转平台（4）、第二旋转平台（6）设置在操作平台（3）上，第一旋转平台（4）、第二旋转平台（6）以齿轮啮合方式相互关联，它们之间的旋转角度相等且旋转方向相反。
2.如权利要求1所述的连续可调式光衰减器，其特征在于：所述光源（1）为单波长激光光源（1）或具有一定波段范围的宽光谱光源（1）。
3.如权利要求1所述的连续可调式光衰减器，其特征在于：所述第一平板光学元件（5）和第二平板光学元件（7）分别由至少一片平板光学基片叠加组合而成。
4.如权利要求3所述的连续可调式光衰减器，其特征在于：所述平板光学基片采用石英玻璃或BK7光学玻璃。
5.如权利要求3所述的连续可调式光衰减器，其特征在于：所述平板光学基片上镀覆有光学薄膜。
6.如权利要求5所述的连续可调式光衰减器，其特征在于：所述光学薄膜为单层光学薄膜或多层光学薄膜。
7.如权利要求1所述的连续可调式光衰减器，其特征在于：所述第一平板光学元件（5）和第二平板光学元件（7）上设有小契角。
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