CN201266248Y

CN201266248Y - 可调光衰减器

Info

Publication number: CN201266248Y
Application number: CNU2008201513989U
Authority: CN
Inventors: 方祖云; 王建华; 陈健
Original assignee: Optiworks Shanghai Co Ltd
Current assignee: Optiworks Shanghai Co Ltd
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2018-07-29

Abstract

一种可调光衰减器，由光纤准直器、反射面和透镜构成，光纤准直器由输入光纤准直器和输出光纤准直器构成，输入光纤准直器和输出光纤准直器二者方向一致地、平行地并排紧靠设置，反射面由两个相互垂直的反射面构成，来自于输入光纤的光束经两个反射面反射后进入输出光纤准直器，两个反射面与一个驱动装置相连，两个反射面在驱动装置作用下的运动方向与光束方向成非零的夹角。本实用新型在光衰减器中采用相互垂直的反射面，采用驱动装置使反射面的运动方向与光纤准直的方向成非零夹角，通过控制反射面与光纤准直器的距离来调节衰减量，调节方便，可以实现大于40dB的衰减量而不会产生波动，两个分离的光纤准直器和直角反射镜可以容易的对准。

Description

可调光衰减器

技术领域：

本实用新型涉及物理领域，尤其涉及光学设备，特别涉及光衰减器，具体的一种可调光衰减器。

背景技术：

可调光衰减器在光纤通信系统中用于衰减光束。现有技术中，对光束的可控衰减可以通过多种方法实现，例如使光束通过楔形的衰减渐变滤波片，将光纤弯曲成为圆形的光纤环并在环内调节其功率损耗，或者在光路中插入挡光物质遮挡部分的光束，以及相对于一根或多根光纤移动镜子来改变光束耦合出/入光纤的耦合效率的方法等等。在美国专利No.6304709中，Fujita描述了由两个平行光纤与平面镜构成的可调光衰减器，光纤的端面与平面镜相对，在平面镜与光纤端面间放置了一个聚焦透镜。第一根光纤发出的光束被平面镜反射后进入第二根光纤中。为改变衰减器的衰减量，平面镜可以直线运动来改变平面镜与光纤端面间的距离。其他使用平行光纤相对反射表面的光衰减器有Robinson的美国专利No.6137941以及Takahashi的美国专利No.6483982等。现有的可调光衰减器中准直器和平面镜的对准比较复杂，而且由于输入和输出光纤准直器为一体，衰减光和散射光之间会产生干涉，当衰减量大于40dB时会出现衰减量波动，不能得到稳定的衰减。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种可调光衰减器，所述的这种可调光衰减器要解决现有技术中可调光衰减器不稳定的技术问题。

本实用新型的这种可调光衰减器由输入光纤准直器、输出光纤准直器和直角反射镜构成，其中，所述的输入光纤准直器和输出光纤准直器方向一致并且平行设置，输入光纤准直器的一端连接有输入光纤，输出光纤准直器的一端连接有输出光纤，所述的直角反射镜设置在输入光纤准直器和输出光纤准直器的另一端的外侧，直角反射镜中设置有两个相互垂直的反射面，直角反射镜与一个驱动装置连接，直角反射镜的行程方向与输入光纤准直器和输出光纤准直器的方向均成大于零度的夹角。

进一步的，所述的夹角在1度至10度之间。

进一步的，所述的夹角在2度至4度之间。

进一步的，所述的直角反射镜由直角棱镜构成。

进一步的，所述的直角反射镜的两个反射面关于直角反射镜的中心轴对称，直角反射镜的中心轴与直角反射镜的行程方向一致。

进一步的，所述的驱动装置由步进电机、螺杆和螺母构成，所述的直角反射镜固定在所述的螺母上，螺母与所述的螺杆配合，螺杆固定于所述的步进电机的输出轴上。

进一步的，所述的螺母的上方设置有一个纵向导轨，螺母设置在所述的纵向导轨内。

进一步的，所述的直角反射镜上连接有一个位置检测器。

进一步的，所述的位置检测器由电刷和电位计构成，所述的电刷与直角反射镜连接，电刷与所述的电位计接触，电位计通过信号导线与一个控制器连接。

进一步的，所述的输入光纤准直器和输出光纤准直器中均设置有梯度折射率透镜。

本实用新型的工作原理是：直角反射镜上的两个反射面相互垂直，来自于输入光纤准直器的光束经过两个反射面的反射进入输出光纤准直器，反射面在驱动装置的作用下可以横向移动，反射面的运动方向与光纤准直器的方向形成非零的夹角，这样直角反射镜与光纤准直器的距离就决定了衰减器的衰减量，可以实现大于40dB的衰减量而不会产生波动。

本实用新型和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本实用新型在光衰减器中采用相互垂直的反射面，通过反射面将来自于输入光纤准直器的光束反射入输出光纤准直器，同时采用驱动装置使反射面的运动方向与光纤准直的方向成非零夹角，这样可以通过控制反射面与光纤准直器的距离来调节衰减量，调节方便，可以实现大于40dB的衰减量而不会产生波动，同时两个分离的光纤准直器和直角反射镜的对准可以容易的实现。

附图说明：

图1是本实用新型的可调光衰减器的一个实施例的结构示意图。

图2是实用新型的可调光衰减器的一个实施例中的直角反射镜处于两个不同位置时，光束在光衰减器中的光路图。

图3是实用新型的可调光衰减器的一个实施例的完全准直情况入下射到输出光纤准直器的光路图。

图4是实用新型的可调光衰减器的一个实施例的非完全准直情况下入射到输出光纤准直器的光路图。

图5是本实用新型的可调光衰减器的一个实施例衰减量与直角反射镜位置的关系曲线。

图6是采用实用新型的可调光衰减器的一个实施例构成的光学系统示意图。

图7是本实用新型的可调光衰减器的另一个实施例的结构示意图。

图8是本实用新型的可调光衰减器的实施例三的结构示意图。

图9是本实用新型的可调光衰减器的实施例四的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实用新型提供了一种可调光衰减器(VOA)20，由光纤准直器、反射面和透镜构成，其中，所述的光纤准直器20由输入光纤准直器22和输出光纤准直器24构成，所述的输入光纤准直器22和输出光纤准直器24二者方向一致地、平行地并排紧靠设置，所述的输入光纤准直器22和输出光纤准直器24之间有一定的间隙，例如二者距离为1mm或者更小，方便在VOA组装时两者的相互准直，所述的反射面由两个相互垂直的第一反射面641和第二反射面642构成，所述的输入光纤准直器22与输入光纤14相连，所述的输出光纤准直器24和输出光纤16相连，来自于所述的输入光纤14的光束50经所述的第一反射面641和第二反射面642反射后作为输出光束52进入所述的输出光纤准直器24，所述的第一反射面641和第二反射面642与一个驱动装置相连，所述的两个反射面641、642在所述的驱动装置作用下的运动方向与所述的光束50方向，也就是准直器22的方向成非零的夹角θ。该角度在1度至45度之间，更准确说是1度至10度之间，例如2度和4度。准直器22、24的端面镀有增透透膜。

进一步的，所述的两个相互垂直的反射面641、642是一个直角直角反射镜30上的两个反射面，该直角直角反射镜30的前表面镀有增透膜。

进一步的，所述的直角直角反射镜30是直角棱镜30。

进一步的，所述的直角棱镜30的两个反射面641、642沿所述的直角反射镜30的中心轴66对称，所述的直角反射镜中心轴66与直角反射镜30运动方向一致。

进一步的，所述的直角棱镜30的两个反射面641、642沿所述的直角反射镜30的中心轴66对称，所述的直角反射镜中心轴66与所述的输入光纤的光束50方向一致。

进一步的，所述的驱动装置由步进电机36、螺杆34和螺母32构成，所述的两个直角反射镜30固定于所述的螺母32上，所述的螺母32与所述的螺杆34相配合，所述的螺杆34固定于所述的步进电机34的轴上，直角棱镜30运动方向与其前表面的法线方向也就是中心轴66一致，这样可以简化直角棱镜30、螺母32与轴34之间的组装。

进一步的，在所述的螺母32上方设置有一个纵向导轨38，所述的纵向导轨38和所述的螺母32相配合，减小螺母32在运动过程中发生晃动等非线性的运动。

进一步的，所述的可调光衰减器中设置有一个位置检测器。

进一步的，所述的位置检测器由电刷40和电位计44构成，所述的电刷40设置与所述的螺母32上，所述的电位计44设置与所述的螺母44下方，所述的电刷40和所述的电位计44相接触，所述的电位计44和所述的步进电机36与一个控制器46相连，从电位计44上得到棱镜30的位置参数从而控制棱镜30位置以得到所需的衰减量，也即是插入损耗。

进一步的，所述的输入光纤准直器22和输出光纤准直器24中设置有梯度折射率透镜，图3和图4中只画出了输出光纤准直器24中的透镜54和58。图3所示为对应于图2的两个反射位置62、621的输出光束50、501在输出光纤准直器24的耦合情况。在第一个反射位置62输出光束52得中心与透镜58的中心60一致，可以完全耦合到输出光纤16中，因此没有显著的损耗；而在第二位置621的输出光束521的中心与透镜中心60之间有偏移，部分光束以超过光纤数值孔径的角度入射到光纤6端面，不能耦合进入光纤16，引起了较大的插入损耗。

进一步的，所述的可调光衰减器引起的单调可变衰减动态范围为0-60dB.

一种采用所述的可调光衰减器构成的光学系统10，其中，所述的光学系统10由光源12、可调光衰减器20和光接收器18构成，所述的可调光衰减器20由输入光纤准直器22、输出光纤准直器24、梯度折射率透镜、具有两个相互垂直反射面的直角直角反射镜30和驱动装置构成，所述的输入光纤准直器22与输入光纤14相连，所述的输出光纤准直器24与输出光纤16相连，所述的驱动装置和所述的直角直角反射镜30相连，所述的直角直角反射镜30的运动方向与输入光纤14的光束方向成非零的夹角。

实施例2：

如图7所示，该结构的两个反射面与一个实施例不同，其余结构相同，采用两个分立的互相垂直的平面镜1641、1642构成的直角反射镜130代替了图1中的直角棱镜30。在驱动装置的驱动下该两个反射面1641、1642的运动方向与输入光束也就是输入光纤准直器22成非零的夹角。图7所示该两个反射面1641、1642在两个反射位置时输出光纤的耦合情况。

实施例3：

如图8所示，该实施例对直角反射镜30采取了与实施一不同的驱动轨迹，该结构中，光束方向与棱镜前表面垂直80，与两反射面成45度角，但是棱镜30的运动方向并不垂直于前表面80，而是形成非零的交角。图8所示该直角反射镜30在两个反射位置时输出光纤的耦合情况。

实施例4：

如图9所示，该结构中棱镜前表面80既不与光束方向垂直也不与棱镜30运动方向垂直。图9所示该直角反射镜30在两个反射位置时输出光纤的耦合情况。

当然在本实用新型中的可调衰减光束的设备不限于本说明书中的具体形式，只要是使用两个互相垂直的反射面将输入光纤准直器的光束反射回输出光纤准直器，并且沿着与光束方向成非零夹角的方向移动反射镜，衰减量由反射镜与光纤准直器的位置决定，这样的光束衰减设备均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种可调光衰减器，由输入光纤准直器、输出光纤准直器和直角反射镜构成，其特征在于：所述的输入光纤准直器和输出光纤准直器方向一致并且平行设置，输入光纤准直器的一端连接有输入光纤，输出光纤准直器的一端连接有输出光纤，所述的直角反射镜设置在输入光纤准直器和输出光纤准直器的另一端的外侧，直角反射镜中设置有两个相互垂直的反射面，直角反射镜与一个驱动装置连接，直角反射镜的行程方向与输入光纤准直器和输出光纤准直器的方向均成大于零度的夹角。

2.如权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：所述的夹角在1度至10度之间。

3.如权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：所述的夹角在2度至4度之间。

4.如权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：所述的直角反射镜由直角棱镜构成。

5.如权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：所述的直角反射镜的两个反射面关于直角反射镜的中心轴对称，直角反射镜的中心轴与直角反射镜的行程方向一致。

6.如权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：所述的驱动装置由步进电机、螺杆和螺母构成，所述的直角反射镜固定在所述的螺母上，螺母与所述的螺杆配合，螺杆固定于所述的步进电机的输出轴上。

7.如权利要求6所述的可调光衰减器，其特征在于：所述的螺母的上方设置有一个纵向导轨，螺母设置在所述的纵向导轨内。

8.如权利要求6所述的可调光衰减器，其特征在于：所述的直角反射镜上连接有一个位置检测器。

9.如权利要求8所述的可调光衰减器，其特征在于：所述的位置检测器由电刷和电位计构成，所述的电刷与直角反射镜连接，电刷与所述的电位计接触，电位计通过信号导线与一个控制器连接。

10.如权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：所述的输入光纤准直器和输出光纤准直器中均设置有梯度折射率透镜。