CN216526617U - 一种可调光衰减器和通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可调光衰减器和通信设备，可调光衰减器包括：输入分光模块，用于将输入光束分为相互平行且偏振方向均为第一偏振方向的第一光束和第二光束；液晶调制片，位于输入分光模块的出光侧，当液晶调制片处于非通电状态时，第一光束和第二光束透过液晶调制片射出，当液晶调制片处于通电状态时，第一光束和第二光束的偏振方向被调制为具有不同于第一偏振方向的第二偏振方向；偏振片，位于液晶调制片的出光侧，偏振片的偏振方向为第一偏振方向；输出分光模块，位于偏振片的出光侧，用于接收偏振片射出的第一光束和第二光束，并将第一光束和第二光束合并为输出光束后输出；输入光束为任意偏振态的光束。本实用新型稳定性高，可靠性和重复性好。

Description

一种可调光衰减器和通信设备

技术领域

本实用新型涉及光纤通信技术领域，具体涉及一种可调光衰减器和通信设备。

背景技术

随着5G通信的快速发展，光纤通信系统中通讯容量的急剧增加，需要具有响应时间短、插入损耗低、抗干扰能力强、可靠性好以及易于集成等优点的可变光衰减器。

目前常见的机械型、微电子机械系统(MEMS)、以及光纤位移型等可变光衰减器因属于机调制，响应速度慢，难以达到长期的机械稳定性；其它如热光效应、光波导型等类型可变光衰减器由于衰减稳定性、插入损耗大的原因难以满足高性能衰减的要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可调光衰减器和通信设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种可调光衰减器，包括：

输入分光模块，用于将输入光束分为相互平行且偏振方向均为第一偏振方向的第一光束和第二光束；

液晶调制片，位于所述输入分光模块的出光侧，当所述液晶调制片处于非通电状态时，所述第一光束和所述第二光束透过所述液晶调制片射出，当所述液晶调制片处于通电状态时，所述第一光束和所述第二光束的偏振方向被调制为具有不同于所述第一偏振方向的第二偏振方向；

偏振片，位于所述液晶调制片的出光侧，所述偏振片的偏振方向为第一篇方向；

输出分光模块，位于所述偏振片的出光侧，用于接收所述偏振片射出的所述第一光束和所述第二光束，并将所述第一光束和所述第二光束合并为输出光束后输出；

其中，所述输入光束为任意偏振态的光束。

其中，所述输入分光模块包括：

第一偏振分光棱镜，包括第一出射面和位于所述第一出射面上方的第二出射面，用于将所述输入光束分为在相互平行的具有第一偏振方向的第一光束和具有垂直于所述第一偏振方向的第三偏振方向的第三光束，其中，所述第一光束通过所述第一出射面射出，所述第三光束通过所述第二出射面射出；

第一半波片，位于所述第二出射面的出光侧，用于将所述第三光束的偏振方向进行调整，射出具有所述第一偏振方向的所述第二光束。

其中，所述输出分光模块包括：

第二半波片，位于所述偏振片的出光侧，与所述第一半波片轴对称分布，用于将所述第二光束的偏振方向进行调整，射出具有所述第三偏振方向的第四光束，所述第二半波片的光轴方向与所述第一半波片相同；

第二偏振分光棱镜，位于所述第二半波片的出光侧，与所述第一偏振分光棱镜对称分布，包括第一入射面和位于所述第一入射面上方的第二入射面，用于将所述第一光束和所述第四光束合并为所述输出光束，其中，所述第一光束通过所述第一入射面射入，所述第四光束通过所述第二入射面射入。

其中，述第一偏振分光棱镜和所述第二偏振分光棱镜为楔角型棱镜。

其中，所述第一偏振分光棱镜、所述第一半波片、所述第二半波片、所述第二偏振分光棱镜、所述液晶调制片和所述偏振片之间用陶瓷环隔离，并用胶水粘接；

通过玻璃管将粘接后的所述第一偏振分光棱镜、所述第一半波片、所述第二半波片、所述第二偏振分光棱镜、所述液晶调制片和所述偏振片套装在一起。

其中，所述可调光衰减器还包括：

输入准直器，位于所述输入分光模块的入光侧，用于将所述输入光束进行准直；

所述输入准直器包括第一保偏光纤，所述偏振片的偏振方向与所述第一保偏光纤的慢轴方向相同。

其中，所述可调光衰减器还包括：

输出准直器，位于所述输入分光模块的出光侧，用于将所述输出光束进行准直；

所述输出准直器包括第二保偏光纤，所述偏振片的偏振方向与所述第二保偏光纤的慢轴方向相同。

其中，所述液晶调制片在处于所述通电状态时的光轴方向与所述偏振片的光轴成光轴夹角，所述光轴夹角大于0度小于90度。

其中，所述液晶调制片被施加的电压越大，所述光轴夹角就越大。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种通信设备，包括至少一个如上所述的可调光衰减器。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型液晶调制片处于非通电状态时不改变第一光束和第二光束的偏振方向，从而第一光束和第二光束能够全部通过偏振片合成为输出光束，液晶调制片处于非通电状态时，改变第一光束和第二光束的偏振方向，从而第一光束和第二光束只有部分能够通过偏振片合成为输出光束，通过改变液晶调制片的通电状态可以灵活实现有衰减传输和无损耗传输，通过液晶改变偏振方向能够有效避免回损和杂光，也有助于器件进一步的小型化，液晶的响应速度快，且通过液晶方向改变偏振方向来实现衰减传输无需机械运动部件，稳定性高，可靠性和重复性好。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型提供的可调光衰减器的第一实施例的结构示意图；

图2a是本实用新型提供的液晶调制片处于非通电状态时的结构示意图；

图2b是本实用新型提供的液晶调制片处于通电状态时的结构示意图

图3是本实用新型提供的可调光衰减器的第二实施例的结构示意图；

图4是本实用新型提供的可调光衰减器的第三实施例的结构示意图；

图5是本实用新型提供的可调光衰减器的第四实施例的结构示意图；

图6是本实用新型提供的通信设备的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

请参阅图1，图1是本实用新型提供的可调光衰减器的第一实施例的结构示意图。可调光衰减器10包括输入分光模块11、液晶调制片12、偏振片13和输出分光模块14。

输入分光模块11用于接收输入光束20，将输入光束20分为相互平行且偏振方向均为第一偏振方向的第一光束21和第二光束22。液晶调制片12位于输入分光模块11的出光侧。液晶调制片12与电源可断开的连接。请结合参阅图2a和图2b，图2a是本实用新型提供的液晶调制片处于非通电状态时的结构示意图。图2b是本实用新型提供的液晶调制片处于通电状态时的结构示意图。

液晶调制片12与电源断开连接时，处于非通电状态，液晶调制片12中的液晶处于初始静置状态，例如水平状态或者竖直状态。此时第一光束21和第二光束22射入液晶调制片12时，将直接从液晶调制片12中射出，不发生任何变化。

液晶调制片12与电源连接时，处于通电状态，液晶调制片12中的至少部分液晶会收到电压的影响发生偏转。此时第一光束21和第二光束22射入液晶调制片22时，收到偏转的液晶影响偏振方向会发生改变，由第一偏振方向改为第二偏振方向。

偏振片13位于液晶调制片12的出光侧，其偏振方向为第一偏振方向。也就是说只有第一偏振方向的光束能够完全通过偏振片13。若光束的偏振方向不是第一偏振方向，则该光束的至少部分无法通过偏振片13。若该光束的偏振方向为与第一偏振方向垂直的第三偏振方向，则该光束无法通过偏振片13。

输出分光模13块，位于所述偏振片13的出光侧，用于接收所述偏振片13射出的所述第一光束21和所述第二光束22，并将所述第一光束和所述第二光束合并为输出光束23后输出。

当液晶调制片12处于非通电状态时，具有第一偏振方向的第一光束21和第二光束22从液晶调制片12的出光面射出至偏振片13，由于偏振片13的偏振方向为第一偏振方向，因此具有第一偏振方向的第一光束21和第二光束22不会被偏振片13吸收，而是完全的充偏振片13中射出。第一光束21和第二光束22在输出分光模块14合并为输出光束23后输出，输入光束20和输出光束23之间不存在损耗，实现了光信号的无损传输。

当液晶调制片12处于通电状态时，具有第二偏振方向的第一光束21和第二光束22从液晶调制片12的出光面射出至偏振片13，由于偏振片13的偏振方向为第一偏振方向，由于偏振片13的偏振方向为第一偏振方向，因此具有第二偏振方向的第一光束21和第二光束22会被偏振片13吸收部分，剩余的第一光束21和第二光束22从偏振片13射出。输入光束20和输出光束23之间存在衰减，实现了光衰减量的传输。

在本实施场景中，液晶调制片12在处于所述通电状态时的光轴方向，与所述偏振片13的光轴成光轴夹角，光轴夹角大于0度小于90度，从而第二偏振方向与第一偏振方向的夹角大于0度小于90度，以确保液晶调制片12处于通电状态时，第一光束21和第二光束22至少部分不能通过偏振片13，也不会全部不能通过偏振片13。

通过上述描述可知，在本实施例中，液晶调制片处于非通电状态时不改变第一光束和第二光束的偏振方向，从而第一光束和第二光束能够全部通过偏振片合成为输出光束，液晶调制片处于非通电状态时，改变第一光束和第二光束的偏振方向，从而第一光束和第二光束只有部分能够通过偏振片合成为输出光束，通过改变液晶调制片的通电状态可以灵活实现有衰减传输和无损耗传输，通过液晶改变偏振方向能够有效避免回损和杂光，也有助于器件进一步的小型化，液晶的响应速度快，且通过液晶方向改变偏振方向来实现衰减传输无需机械运动部件，稳定性高，可靠性和重复性好。

请参阅图3，图3是本实用新型提供的可调光衰减器的第二实施例的结构示意图。可调光衰减器30包括输入分光模块31，输入分光模块31包括第一偏振分光棱镜311和第一半波片312，第一偏振分光棱镜311为楔角型棱镜，包括第一出射面3111和第二出射面3112，第二出射面3112位于第一出射面3111上方。当输入光束40通过第一偏振分光棱镜311的入射面射入第一偏振分光棱镜311时，将在第一偏振分光棱镜311的分光面被分为具有第一偏振方向的第一光束41和具有与第一偏振方向垂直的第三偏振方向的第三光束43，第一光束41通过第一出射面3111射出，第三光束43通过第二出射面3112射出。第一光束41和第三光束43相互平行。

输入分光模块31还包括第一半波片312，位于第二出射面3112的出光侧，具有第三偏振方向的第三光束43通过所述第一半波片312改变偏振方向，变成具有第一偏振方向的第二光束42。第三光束43的传输方向不发生改变，因此，第一光束41和第二光束42相互平行。

可调光衰减器30还包括液晶调制片32，液晶调制片32位于第一半波片312的出光侧，用于接收第一光束41和第二光束42。如上文中所述的，当所述液晶调制片32处于非通电状态时，所述第一光束41和所述第二光束42透过所述液晶调制片32射出，当所述液晶调制片32处于通电状态时，所述第一光束41和所述第二光束42的偏振方向被调制为具有不同于所述第一偏振方向的第二偏振方向。

偏振片33位于液晶调制片32的出光侧，其偏振方向为第一偏振方向。也就是说只有第一偏振方向的光束能够完全通过偏振片33。若第一光束41和第二光束42的偏振方向为第一偏振方向，则能完全通过偏振片33。若第一光束41和第二光束42的偏振方向为第二偏振方向，则仅有部分能够通过偏振片33。

可调光衰减器30还包括输出分光模块34，输出分光模34块位于所述偏振片34的出光侧。输出分光模34包括第二半波片341，位于所述偏振片34的出光侧与所述第一半波片312轴对称分布，第二光束42自偏振片34射出后，射至第二半波片341，第二光束42的偏振方向被调整为第三偏振方向，成为具有第三偏振方向的第四光束44。第二半波片341的位置避开了第一光束41的传输方向，第一光束41不会射至第二半波片341。

输出分光模34还包括第二偏振分光棱镜342，第二偏振分光棱镜342为楔角型棱镜，位于所述第二半波片341的出光侧，与所述第一偏振分光棱镜311轴对称分布。第二偏振分光棱镜342包括第一入射面3421和第二入射面3422，第二入射面3422位于第一入射面3421上方。第一光束41通过所述第一入射面3421射入，第四光束44通过第二入射面3422射入，第一光束41和第四光束44，在第二偏振分光棱镜342的分光面被合并为输出光束45。

通过上述描述可知，在本实施例中采用通过改变液晶调制片的通电状态可以灵活实现有衰减传输和无损耗传输，也有助于器件进一步的小型化楔角型棱镜和液晶调制片能够有效避免回损和杂光，也有助于器件进一步的小型化，液晶的响应速度快，且通过液晶方向改变偏振方向来实现衰减传输无需机械运动部件，稳定性高，可靠性和重复性好，半波片和偏振分光棱镜均是直透式、对称结构，装配简单，易于实现。

请继续参阅图4，图4是本实用新型提供的可调光衰减器的第三实施例的结构示意图。可调光衰减器50包括输入分光模块51、液晶调制片52、偏振片53、输出分光模块54，输入分光模块51包括第一偏振分光棱镜511和第一半波片512，第一偏振分光棱镜511包括第一出射面5111和位于所述第一出射面上方的第二出射面5112，第一半波片512位于所述第二出射面5112的出光侧。输出分光模块54包括第二半波片541和第二偏振分光棱镜542，第二半波片541位于所述偏振片54的出光侧，与所述第一半波片512轴对称分布，第二偏振分光棱镜542位于所述第二半波片541的出光侧，与所述第一偏振分光棱镜511对称分布，包括第一入射面5421和位于所述第一入射面上方的第二入射面5422。液晶调制片52位于第一半波片512的出光侧。偏振片53位于所述液晶调制片52的出光侧。

可调光衰减器50还包括输入准直器55和输出准直器56，输入准直器55位于第一偏振分光棱镜511的入光侧，用于将所述输入光束进行准直。输出准直器56位于第二偏振分光棱镜532的出光侧，用于将所述输出光束进行准直。

第一偏振分光棱镜511、第一半波片512、液晶调制片52、偏振片53、第二半波片541和第二偏振分光棱镜542之间用陶瓷环隔离，并用胶水粘接，并使用玻璃管套在一起。

在一个实施场景中，输入光束60通过输入准直器55射出，入射至第一偏振分光棱镜511，在第一偏振分光棱镜511的分光面被分为具有第一偏振方向的第一光束61和具有与第一偏振方向垂直的第三偏振方向的第三光束63，第一光束61通过第一出射面5111射出，第三光束63通过第二出射面5112射出。第一光束61和第三光束63相互平行。在本实施场景中，第一光束61为P光，第三光束63为S光。

第三光束63从第二出射面5112射出至第一半波片512，被第一半波片512改变偏振方向，变为P光的第二光束62，其传输方向不发生改变，第一光束61和第二光束62相互平行。

当液晶调制片52处于非通电状态时，第一光束61和所述第二光束62透过所述液晶调制片52射出至偏振片53，偏振片53仅允许P光通过，因此，第一光束61和所述第二光束62均能完全通过偏振片53。

第二光束62自偏振片53射出后，射至第二半波片531，P光第二光束62被调整为S光第四光束64。第二半波片531的位置避开了第一光束61的传输方向，第一光束61不会射至第二半波片531。

第一光束61通过第二偏振分光棱镜532所述第一入射面5321射入，第四光束64通过第二入射面5322射入，第一光束61和第四光束64，在第二偏振分光棱镜532的分光面被合并为输出光束65。输出光束65被输出准直器56接收，通过第二保偏光纤561输出，从而实现了任意偏振态下光信号的无损耗的光传输。

当液晶调制片52处于通电状态时，第一光束61和所述第二光束62的偏振方向被液晶调制片52改变，不再是P光，经过偏振片53时，至少部分的第一光束61和所述第二光束62会无法通过偏振片53。对液晶调制片52施加的电压越强，第一光束61和所述第二光束62的偏振方向就越靠近S光偏振方向，能够通过偏振片53的第一光束61和所述第二光束62就越少，其光强就越弱。

通过偏振片53的第一光束61和所述第二光束62射至第二半波片531，P光第二光束62被调整为S光第四光束64。第二半波片531的位置避开了第一光束61的传输方向，第一光束61不会射至第二半波片531。

第一光束61通过第二偏振分光棱镜532所述第一入射面5321射入，第四光束64通过第二入射面5322射入，第一光束61和第四光束64，在第二偏振分光棱镜532的分光面被合并为输出光束65。输出光束65被输出准直器56接收，从而实现了任意偏振态下光信号的衰减光传输。

在其他实施场景中，也可以第一光束61为S光，第三光束63为P光。

请参阅图5，图5是本实用新型提供的可调光衰减器的第四实施例的结构示意图。输入准直器55包括第一保偏光纤551，偏振片53的偏振方向与所述第一保偏光纤551的慢轴方向相同。输出准直器56包括第二保偏光纤561，偏振片53的偏振方向与所述第二保偏光纤561的慢轴方向相同。采用保偏光纤准直器制作的可调光衰减器50局限于常规衰减器，同样能够用作保偏光衰减器件。

例如，输入光束70为线偏振光，其偏振方向与偏振片53的偏振方向相同，在本实施场景中，输入光束70为P光。输入光束70通过第一保偏光纤551输入，经过输入准直器55准直后作为射出。由于输入光束70为线偏振光，因此，只有P光的第一光束71从第一偏振分光棱镜511中射出至液晶调制片52。

当液晶调制片52处于非通电状态时，第一光束71透过所述液晶调制片52射出至偏振片53，偏振片53仅允许P光通过，因此，第一光束71能完全通过偏振片53。第二半波片531的位置避开了第一光束71的传输方向，第一光束71不会射至第二半波片531。第一光束71通过第二偏振分光棱镜532作为输出光束72输出。输出光束72被输出准直器56接收，通过第二保偏光纤561输出，从而实现了保偏光信号的无损耗的光传输。

当液晶调制片52处于通电状态时，第一光束71偏振方向被液晶调制片52改变，不再是P光，经过偏振片53时，至少部分的第一光束71无法通过偏振片53。对液晶调制片52施加的电压越强，第一光束71的偏振方向就越靠近S光偏振方向，能够通过偏振片53的第一光束71就越少，其光强就越弱。

第二半波片531的位置避开了第一光束71的传输方向，第一光束71不会射至第二半波片531。第一光束71通过第二偏振分光棱镜532作为输出光束72输出。输出光束72被输出准直器56接收，通过第二保偏光纤561输出，从而实现了保偏光信号的无损耗的光传输。从而实现了保偏光信号的衰减光传输。

通过上述描述可知，在本实施例中，输入准直器和接收准直器包括了保偏光纤，使得可调光衰减器不局限于常规衰减器，同样能够用作保偏光衰减器件。

请继续参阅图6，图6是本实用新型提供的通信设备的一实施例的结构示意图。通信设备80包括至少一个可调光衰减器81，可调光衰减器81可以是图1-图3中任一个所示的可调光衰减器。

通过上述描述可知，在本实施例中，通信设备中的可调光衰减器的液晶调制片处于非通电状态时不改变第一光束和第二光束的偏振方向，从而第一光束和第二光束能够全部通过偏振片合成为输出光束，液晶调制片处于非通电状态时，改变第一光束和第二光束的偏振方向，从而第一光束和第二光束只有部分能够通过偏振片合成为输出光束，通过改变液晶调制片的通电状态可以灵活实现有衰减传输和无损耗传输，通过液晶改变偏振方向能够有效避免回损和杂光，也有助于器件进一步的小型化，液晶的响应速度快，且通过液晶方向改变偏振方向来实现衰减传输无需机械运动部件，稳定性高，可靠性和重复性好。

以上所述者，仅为本实用新型最佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围，凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本实用新型所涵盖。

Claims (10)

1.一种可调光衰减器，其特征在于，包括：

输入分光模块，用于将输入光束分为相互平行且偏振方向均为第一偏振方向的第一光束和第二光束；

液晶调制片，位于所述输入分光模块的出光侧，当所述液晶调制片处于非通电状态时，所述第一光束和所述第二光束透过所述液晶调制片射出，当所述液晶调制片处于通电状态时，所述第一光束和所述第二光束的偏振方向被调制为具有不同于所述第一偏振方向的第二偏振方向；

偏振片，位于所述液晶调制片的出光侧，所述偏振片的偏振方向为第一偏振方向；

输出分光模块，位于所述偏振片的出光侧，用于接收所述偏振片射出的所述第一光束和所述第二光束，并将所述第一光束和所述第二光束合并为输出光束后输出；

其中，所述输入光束为任意偏振态的光束。

2.根据权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于，所述输入分光模块包括：

第一偏振分光棱镜，包括第一出射面和位于所述第一出射面上方的第二出射面，用于将所述输入光束分为在相互平行的具有第一偏振方向的第一光束和具有垂直于所述第一偏振方向的第三偏振方向的第三光束，其中，所述第一光束通过所述第一出射面射出，所述第三光束通过所述第二出射面射出；

第一半波片，位于所述第二出射面的出光侧，用于将所述第三光束的偏振方向进行调整，射出具有所述第一偏振方向的所述第二光束。

3.根据权利要求2所述的可调光衰减器，其特征在于，所述输出分光模块包括：

第二半波片，位于所述偏振片的出光侧，与所述第一半波片轴对称分布，用于将所述第二光束的偏振方向进行调整，射出具有所述第三偏振方向的第四光束，所述第二半波片的光轴方向与所述第一半波片相同；

第二偏振分光棱镜，位于所述第二半波片的出光侧，与所述第一偏振分光棱镜对称分布，包括第一入射面和位于所述第一入射面上方的第二入射面，用于将所述第一光束和所述第四光束合并为所述输出光束，其中，所述第一光束通过所述第一入射面射入，所述第四光束通过所述第二入射面射入。

4.根据权利要求3所述的可调光衰减器，其特征在于，所述第一偏振分光棱镜和所述第二偏振分光棱镜为楔角型棱镜。

5.根据权利要求3所述的可调光衰减器，其特征在于，

所述第一偏振分光棱镜、所述第一半波片、所述第二半波片、所述第二偏振分光棱镜、所述液晶调制片和所述偏振片之间用陶瓷环隔离，并用胶水粘接；

通过玻璃管将粘接后的所述第一偏振分光棱镜、所述第一半波片、所述第二半波片、所述第二偏振分光棱镜、所述液晶调制片和所述偏振片套装在一起。

6.根据权利要求2所述的可调光衰减器，其特征在于，所述可调光衰减器还包括：

输入准直器，位于所述输入分光模块的入光侧，用于将所述输入光束进行准直；

所述输入准直器包括第一保偏光纤，所述偏振片的偏振方向与所述第一保偏光纤的慢轴方向相同。

7.根据权利要求2所述的可调光衰减器，其特征在于，所述可调光衰减器还包括：

输出准直器，位于所述输入分光模块的出光侧，用于将所述输出光束进行准直；

所述输出准直器包括第二保偏光纤，所述偏振片的偏振方向与所述第二保偏光纤的慢轴方向相同。

8.根据权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于，所述液晶调制片在处于所述通电状态时的光轴方向与所述偏振片的光轴成光轴夹角，所述光轴夹角大于0度小于90度。

9.根据权利要求8所述的可调光衰减器，其特征在于，所述液晶调制片被施加的电压越大，所述光轴夹角就越大。

10.一种通信设备，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-9任一项所述的可调光衰减器。

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