CN2522881Y - 可调光衰减器 - Google Patents

Abstract

一种可调光衰减器包括一第一组棱镜、一第二组棱镜、和一遮挡板，其中该第一组棱镜包括一第一棱镜、一第二棱镜；第二组棱镜包括一第三棱镜、一第四棱镜。该四个棱镜均具有两个不平行的相对面，且该四个棱镜顺序排列在通过该光衰减器的光束光路中，该遮挡板放置在第二棱镜与第三棱镜之间，其可阻挡该光束的部分光，通过调节该遮挡板的位置可实现光功率的可变衰减。

Description

可调光衰减器

【技术领域】

本实用新型是关于一种可调光衰减器，特别是关于一种通过可移动遮挡板阻挡部分光功率的可调光衰减器。

【背景技术】

光衰减器是随着光通信产业发展而出现的一重要光无源器件，其可依用户要求衰减系统的光信号功率，可用在光通信线路和系统的评估、研究、调整和校正等方面。因应宽带光通信网络，特别是全光网络的发展，光衰减器的市场需求增长较快，与连接器、耦合器以及隔离器等共同构成光通信领域的基本光学器件。

光衰减器可分为固定光衰减器和可调光衰减器两类。一般可调光衰减器是使高功率的光信号通过部分透光的滤光片，或采用衰减片来阻挡部分光信号，或改变输入光纤与输出光纤之间的相对位置，或通过部分光吸收装置逐渐减弱光信号的强度，从而达成光信号衰减程度可调的目的。

一种现有可调光衰减器是横向位移型光衰减器，其采用两内设光纤的插针，通过调整该两插针的横向位置，亦即调整光纤纤芯间的横向错位以达到光信号能量衰减的目的。但是，由于光纤出射的光束直径较小，所以，该可调光衰减器的衰减量调节非常麻烦、困难，而且其衰减精度低。

另一种现有可调光衰减器可参照美国专利第4,591,231号，该可调光衰减器通过旋转该装有多个不同衰减量的衰减片的衰减圆盘获得多个不同的衰减量。但是，该可调光衰减器为步进式可调光衰减器，其可调衰减范围较小，且会受到内部反射和折射的影响，因此导致信号噪音过高，从而影响该衰减器的性能。

再一种现有可调光衰减器可参照美国专利第4,989,938号(参照图1)，该可调光衰减器100包括一壳体150，该壳体150进一步收容第一光纤连接器140、第一光学透镜160、第一光纤180、和第一光学透镜160分隔的第二光学透镜200、第二光纤连接器220、第二光纤240、一滤光片260以及一驱动装置280。该滤光片260的光吸收密度沿其长度方向呈梯度变化。该滤光片260放置在光学透镜160和200之间，并且和该透镜的光轴垂直，且连接至驱动装置280。该滤光片260和该光学透镜160、200还进一步镀有抗反射膜以提高回波损耗。

由于该滤光片260的光吸收密度沿其长度方向呈梯度变化，因此通过驱动装置280在垂直方向移动滤光片260可使滤光片260的不同光吸收密度区域位于两个光学透镜160、200之间，该不同光吸收密度区域传送和吸收不同的光能量，因此在光学透镜160、200之间提供连续可变的滤光片，从而使通过该装置的光信号可得到不同程度的衰减。但是，滤光片和光学透镜的抗反射膜的设计及制造技术较高，而且滤光片的价格昂贵，所以，该衰减器的成本较高。

【发明内容】

本实用新型的目的在于提供一种可调光衰减器，其可调衰减范围较大、结构简单、操作便捷且成本低。

本实用新型的目的是这样实现的：提供一可调光衰减器，其包括一第一组棱镜、一第二组棱镜、和一遮挡板，其中该第一组棱镜包括一第一棱镜、一第二棱镜；第二组棱镜包括一第三棱镜、一第四棱镜。该四个棱镜均具有两个不平行的相对面，而且该四个棱镜顺序排列在通过该光衰减器的光束的光路中，该遮挡板置于第二棱镜与第三棱镜之间，其可阻挡该光束的部分光，通过调节该遮挡板的位置可实现光功率的可变衰减。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：通过采用棱镜对光进行扩束，并通过遮挡板阻挡部分扩束光，从而实现光功率的可变衰减，比现有的横向位移型光衰减器调节精度高，而且本实用新型可调光衰减器的机械结构较为简单，操作便捷，成本较低。

【附图说明】

图1是现有可调光衰减器的示意图。

图2是本实用新型可调光衰减器的立体示意图。

图3是本实用新型可调光衰减器的光路示意图。

图4是本实用新型可调光衰减器的两个棱镜之间的光路示意图。

【具体实施方式】

请参照图2至图4，本实用新型可调光衰减器包括一衰减装置11、一底座12、一第一准直器13和一第二准直器14。该衰减装置11进一步包括一第一组棱镜、一第二组棱镜、一载体115和一遮挡板116，其中，该第一组棱镜包括一第一棱镜111、一第二棱镜112，第二组棱镜包括一第三棱镜113、一第四棱镜114。其中，该四个棱镜111、112、113、114均具有两个不平行的相对面，该两个不平行的相对面成一夹角β，且该四个棱镜的两个不平行相对面所成的夹角均相等。载体115呈一T型结构，其凸出部分进一步开设一凹槽1151，用于固持遮挡板116，该遮挡板116可以阻挡入射在其表面的光通过。可通过手动或电控来驱动该载体115移动，进而带动该遮挡板116移动。

底座12包括一底板121、第一侧壁122和第二侧壁124。该两个侧壁122、124分别开设一通孔1221、1241，用于容置支撑两个准直器13、14。四个棱镜111、112、113、114顺序排列在两个准直器13、14之间，并且固定在底板121上。第一棱镜111和第二棱镜112根据其两个不平行相对面所成的夹角方向相反放置，并且该第一棱镜111的表面1102与第二棱镜112的表面1104之间成一夹角α(详后述)。第一棱镜111的表面1101与入射在该表面的光路成一夹角θ(详后述)。第三、第四两个棱镜113、114之间的排列和第一、第二两个棱镜111、112之间的排列呈镜像对称。底板121在第二棱镜112与第三棱镜113之间进一步开设一T型槽123，第一、第二两个棱镜111、112与第三、第四两个棱镜113、114对称位于该T型槽123的两侧。该T型槽123与载体115配合，并且该固持在载体115的遮挡板116与第二棱镜112和第三棱镜113之间的光路成一夹角，以提高该光衰减器的回波损耗。该载体115可沿该T型槽123移动，进而带动该遮挡板116移动以调节其遮挡光束的大小，实现光功率的可变衰减。

请参阅图3和图4，工作时输入光信号由第一准直器13以平行光束131进入衰减装置11，该平行光束131的直径为d₁，其在第一棱镜111的表面1101入射，入射角为θ₁，平行光束131在第一棱镜111内发生第一次折射，折射角为θ₂，被折射后的平行光束132与第一棱镜111的表面1102垂直，因此平行光束132在第一棱镜111的表面1102不发生折射而仍沿原方向出射，其直径为d₁₂，然后平行光束132在第二棱镜112的表面1103入射，入射角为θ₃，平行光束132在第二棱镜112内发生第二次折射，折射角为θ₄，被折射后的平行光束133与第二棱镜112的表面1104垂直，因此平行光束133在第二棱镜112的表面1104不发生折射而仍沿原方向出射，其直径为d₂。然后平行光束133的部分光被与该光路稍倾斜一角度的遮挡板116遮挡，因此实现光功率的衰减，该衰减量可通过移动遮挡板116来控制。未被遮挡板116遮挡的平行光束134仍沿原方向入射至与第一、第二两个棱镜111、112相对称放置的第三、第四两个棱镜113、114，该平行光束134的光路与前述的光路相反，最后由平行光束135入射至第二准直器14中输出。

折射角θ₂推算如下：

θ₂＝β＝θ₅                                             (1)

根据Snell定律可得

n₀sinθ₁＝n₁sinθ₂                                      (2)

(2)式中n₀为空气的折射率，n₁为棱镜的折射率。由(1)式和(2)式得

θ₁＝sin^-1[(n₁sinβ)/n₀]                                (3)

又因为第一棱镜111的表面1101与入射在该表面的光路所成的夹角θ为

θ＝π/2-θ₁                                                (4)

所以

θ＝π/2-sin^-1[(n₁sinβ)/n₀]                               (5)

又因为第一棱镜111的表面1102与第二棱镜112的表面1104所成的夹角α为

α＝θ₁-θ₂                                                 (6)

所以

α＝sin^-1[(n₁sinβ)/n₀]-β                                                                     (7)

又因为

Lcosθ₁＝d₁                                                  (8)

Lcosθ₂＝d₁₂                                                  (9)

由(2)式、(8)式及(9)式得

d₁₂/d₁＝cosθ₂/cosθ₁＝cos[sin^-1(n0sinθ₁/n₁)]/cosθ₁ (10)

又因为平行光束132与第一棱镜111的表面1102垂直，而且平行光束133与第二棱镜112的表面1104垂直，所以

θ₃＝θ₁                                                    (11)

θ₄＝θ₂                                                    (12)

因为第二棱镜112的两个不平行相对面1103、1104的夹角与第一棱镜111的两个不平行相对面1101、1102所成的夹角相等，所以同理可得

d₂/d₁₂＝cos[sin^-1(n₀sinθ₁/n₁)]/cosθ₁                 (13)

由(3)式、(10)式及(13)式得平行光束133的直径d₂与平行光束131的直径d₁的比值为

d₂/d₁＝cos²[sin^-1(n₀sinθ₁/n₁)]/cos²θ₁

     ＝cos²β/cos²[sin^-1(n₁sinβ/n₀)]＞1                 (14)

亦即平行光束131经第一棱镜111和第二棱镜112后出射的平行光束133的直径扩大如(14)式的倍率。故，利用遮挡板116遮挡该扩大后的光束133较遮挡直接由第一准直器13输出的平行光束131的精度高，亦即衰减精度高。

另外本实用新型可调光衰减器，其中所说的第一组棱镜和第二组棱镜可分别为一个棱镜，而且本实用新型可调光衰减器的棱镜也可为其它能扩散光束的扩束器件。

Claims (13)

1.一种可调光衰减器，包括：一第一准直器、一第二准直器和一置于该第一、第二准直器之间的衰减装置，其特征在于：该衰减装置包括一遮挡板、和位于该遮挡板两侧的第一、第二两组扩束器件。

2.如权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于该扩束器件为棱镜。

3.如权利要求2所述的可调光衰减器，其特征在于该遮挡板与第一、第二两组棱镜之间的光路成一夹角，且可沿该光路垂直方向移动。

4.如权利要求3所述的可调光衰减器，其特征在于该第一、第二两组棱镜结构完全相同。

5.如权利要求4所述的可调光衰减器，其特征在于该第一组棱镜包括第一、第二棱镜，第二两组棱镜包括第三、第四棱镜。

6.如权利要求4所述的可调光衰减器，其特征在于该第一、第二两组棱镜可分别为一个棱镜。

7.如权利要求5所述的可调光衰减器，其特征在于该第一、第二、第三和第四四个棱镜均至少具有两个不平行的相对面，而且该两个不平行的相对面形成一夹角。

8.如权利要求7所述的可调光衰减器，其特征在于该四个棱镜的两个不平行的相对面相所形成的夹角相等。

9.如权利要求8所述的可调光衰减器，其特征在于该第一组棱镜的第一棱镜与第二棱镜的两个不平行相对面所形成的夹角方向相反。

10.如权利要求9所述的可调光衰减器，其特征在于该第一组棱镜的第一棱镜与第二棱镜之间成一夹角。

11.如权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于该第一组扩束器件与第二组扩束器件对称放置于该遮挡板的两侧。

12.如权利要求7所述的可调光衰减器，其特征在于该可调光衰减器的光束是由该第一、第二、第三和第四四个棱镜的两个不平行相对面通过。

13.如权利要求12所述的可调光衰减器，其特征在于该第一、第二、第三和第四四个棱镜的两个不平行相对面中有一个棱镜的不平行相对面与该光路垂直。

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