TW442680B - Motor driven optical fiber variable attenuator - Google Patents

Description

五、發明說明（1) 【創作領域】 本發明係有關一種用於光纖通訊及光學網絡技術的可 變衰減器’尤其係指一種具有線性步進動作機構的電機驅 動式光纖可變衰減器。 【創作背景】 按’光纖衰減器係為一種用於降低在光纖内所傳播之 光能的被動式光學組件，其可為固定式或為可變式之衰減 器。光學衰減器係廣泛應用在光學傳輸系統和光學網絡當 中’特別是用於涉及"資訊高速公路工程"的光學波長分割 多路技術（wavelength division multiplexing, WDM) 網絡。而電機堪動式光讖可變衰減器（MD〇VA )則是為應 用在WDM網絡中的一種新裝置，其可自動保持所接收之能 量處於某一確定的水平’以使網絡性能大為改善。 雖然MD0VA係一種很實用的裝置，然而僅有一揭示有 相應内容之專利。美國專利第5, 745, 634號係採用一變速 箱來實現線性動作’並採用一彈簧來減少反動。惟此複雜 之構造只能設置在大的裝置内，因此調整此〇VA裝置在某 一確定衰減值並不是一個好的解決方案。為克服上述缺失 ，光學探測器係被應用在〇V A模組上以測試實際的光能， 但此裝置相當複雜，而且明顯增加了此OVA的成本。 此外’習知技術未能致力於衰減光譜中的振動現象， 其中此振動係由一中性密度濾光器之兩光學表面間的干涉 所產生’此導致了當OVA應用在ffDM系統或網絡中時會限制 到其應用的問題。

第4頁 五、發明說明（2) 【創作目的】 本發明之目的在於提供一種具經濟效益、功能可靠且 具有簡單結構之電機驅動式可變衰減器。 【創作特徵】 依據上述創作目的，本發明可變衰減器包括士 & ^ w有促使一 導引螺栓旋轉移動的電動機，及聯合該導引螺棬 β 比复線運動 的螺帽，而一中性密度濾光器則隨著該直線運動的螺帽運 動’其中該濾光器係被設置在兩間隔的瞄準儀之間，'以提 供在其間傳播的光的線性衰減變化。 【圖式簡單說明】 第一圖係本發明可變衰減器的正面示意圖。 第二圖係本發明可變衰減器的立體視圖。 第二圖係本發明可變衰減器有關中性密度濾光器傾斜之反 射損失的示意圊。 第四圖係本發明可變衰減器有關中性密度濾光器傾斜之入 射損失的示意闽。 第五圖係顯不當應用一普通之令性密度濾光器時，理論數 字上之衰減光譜的衰減現象示意圖。 第六圈係依本發明所揭示之方法所產生的衰減光譜的示意 圖，其中振動問題得到了解決。 【元件符號說明】 ' 平台 逯光器 轉軸 11 14 22 可變衰減器 10 線性步進機構 12 光纖搞合系統 16

442680 五、發明說明（3) 電動機 20 轴承 24 導引螺栓 26 螺帽 28 凹槽 29 連接銷 30 滑塊 32 柔性耗合 34 1¾準儀 【較佳實施例】 36 光纖 37 請參閱第一圖及第二圖所示’本發明電機驅動式光學 可變衰減器10通常包括有安裝在平台11上的三個部分：用 以線性提供穩定平面步進動作之線性步進機構12、通過步 ，動作以達成光線穿透其中之線性衰減器的中性密度濾光 器14，以及一光織耦合系統16。 該線性步進動作機構12包括一具有向前延伸之轉轴22 的步進式電動機20，在該電動機2〇前面則設置有一對間隔 軸承24，以支撐其上形成有外螺紋的導引螺栓26，而具有 内螺紋的螺帽28則可移動地連接在導引螺栓26上並位於前 j軸承24之間，其中螺帽28亦被固定在一被連接至線性滑 $32的連接銷3〇上。 該導引螺栓26的兩端係延伸至相應之轴承24外，其中 了端係與轉軸22轴向對齊，並藉由一柔性耦合34結合其上 因此，導引螺栓可被控制著隨同電動機2〇之轉軸22轉動γ ^ 又’滑塊32係可相對於平台11直線運動，且由於中性 1度波光器14係連接在該滑塊32上’因此當滑塊32被移動 寻亦會引起其移動β

442 6 8 0 五、發明說明（4) 而光纖耦合系統16之一對瞄準儀36則具有延伸通過其 中的光纖37，該對瞄準儀36並被設置在中性密度濾光器14 的相對側。因此，任何通過該些瞄準儀3 6之間的光亦將會 通過且受該中性密度濾光器14的影響。濾光器14的橫向移 動導致對於通過其中之光線的可變衰減。該中性密度濾光 器14可由楔形鏡或普通具有抗反射塗層塗附其上的鏡片製 成’或者使用可有效消除衰減光譜中之振動的材料，藉此 瞄準儀為實質上波長不受限制約束。 因此，藉由電動機20的步進型轉動，該導引螺栓2 6可 被促使轉動，且由於通過約束螺帽28轉動之連接銷30所達 成的螺帽28與滑塊32間之互連接，該螺帽28可沿著導引螺 栓26直線運動’而使滑塊32和濾光器14亦隨著螺帽28運動 ’從而提供在此對瞄準儀36之間傳輸之光線的可變衰減效 果β 本發明具有數個特徵和優點。第一，電動機2〇的轉抽 22係藉價格低廉且特別適於自電動機2〇產生的小扭矩傳送 至導引螺栓26上的柔性橡膠耦合34而連接至導引螺栓26上 ，此柔性耦合34略去了轉轴22和導引螺栓26之間的偏心程 度’且克服了習知的大型耦合裝置的偏心度而可能產生的 阻力。 第二，螺帽28在其内設置有凹槽29，藉此使螺帽28具 有U形構造而可提供撓度以吸收該螺帽28和導引螺栓26之 間接合偏差的間隙’並且藉由消除大多數習知導引螺栓_ 螺帽傳播中所存在之反動’而可穩定平穩地將旋轉運動轉

第7頁 442680 五、發明說明（5) 換為直線運動 第二，中性密度濾光器14可由楔形鏡製成且其兩相 對表面中任意-面可被塗附上抗反射材料。這兩種方法係 為了消除衰減光譜的鑛齒形’此結果如第六圖所示，其係 充分平直的。又’用於提供—對瞄準儀36之間的可變或線 ^衰減變化改變之遽光器14的直線運動係適於應用在削 系統或網絡中。 第四’滑塊32提供了該中性密錢光器14的穩定直線 運動。 另外「本發明無需使用光舉 n ^ ^ ^ 於f並適合許多應用的標光準學探心’且能輕易達到低 本發明可變衰減器的組襄方法包括以下步驟： (1)將步進式電動機2〇安裝在平台u上； (2 )將導引螺松26碎於嫂人‘ jl« 兩轴承24之間； 螺°在螺帽28内，然後安裝在 ^將^性輕合34設置包住電動機2〇的轉轴 螺检26上， (4) 將滑塊32安裝在平台I〗上； (5) 依靠連接銷3〇將滑塊32和螺帽28連接； (6) 將兩瞄準儀36相互對應配置在平台丨1上； 装在(兩7):準中二密度濾光器14連接在滑塊32上，且適於隨 其在兩站準儀36之間運動。 性的組裝極為容易，，運作科學，且組裝 好的產性能可靠。

第8頁 提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例 :1 4 2 6 8 ο 五、發明說明（6) /在此光學系統中，該中性密度濾光器1 4係應以一斜度 設置以維持達55 dB之反射損失的。此傾斜增大了反射損失 ’然而亦增大了其入射損失。數字結論顯示了在確定選擇 的位置上，中性密度之傾斜增加所造成的反射損失比入射 損失大得多，若該中性密度濾光器的寬度為0.5 mm，輸入 瞄準儀和中性密度濾光器間的距離選定為1 0mm，則反射損 失和入射損失隨此傾斜的變化則分別顯示在第四圖和第五 圖中。可以理解地是，當反射損失達到5 5dB時，此額外的 入射損失可被忽略。 針對另：一問題即關於振動現象，藉由採用一用於中性 密度濾光器的普通鏡面，自該濾光器兩相對表面的干涉將 產生光譜内的振動。假設兩表面的反射率分別為99%和 0.5% ’光束的橫截面積係足夠大’而衰減光譜的振動可被 計算，則此理論數字上的衰減現象如第五圖所示。為解決 此問題，該中性密度衰減器係由楔形鏡製成，藉此傾斜改 進繞射，從而限制共振。 綜上所述，本創作確已符合發明專利之要件，裘依法 而已，自不能限定本發明之申請專利範圍。舉凡熟習本案 技藝之人士援依本發明之精神所作之等效變化或修飾者， 皆應含蓋於以下之申請專利範圍内。 ’

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Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1. 一種可變衰減器，包括： 提供穩定線性運動的線性步進機構； 適於被所述線性步進機構驅動而線性運動的中性密度 濾光器；及 一對定位於該中性密度濾光器相對兩侧之相隔開的瞄 準儀，通過所述中性密度濾光器的線性運動而可使 在所述瞄準儀之間傳輸的光被衰減》 2.如申請專利範圍第1項所述之可變衰減器，其中該線性 步進機構包括配合一螺帽以將轉動運動轉換為直線運 動的導引螺栓。 3·如申請專利範圍第2項所述之可變衰減器，其中於丨慮光 器與螺帽之間連接有用於提供該濾光器穩定直線 <運 的輪出 如申請專利範圍第2項所述之可變衰減器，其中該、 螺栓係藉由一柔性橡膠耦合而接合在電動機 ^導弓丨 轉轴上。 其中謗螺帽 其中讀中性 其中誘中性 5. 如申請專利範圍第2項所述之可變衰減器 具有用以提供彈性的U形構造。 6. 如申請專利範圍第1項所述之可變衰減器 密度濾光器係由楔形鏡製成》 7·如申請專利範圍第1項所述之可變衰減器 密度濾光器上設有抗反射之被覆塗層。 8· ~種衰減光的方法，包括以下步驟： 提供一對彼此間隔的瞄準儀；

   、申請專利範圍 =所述兩瞄準儀之間提供一楔形中性密度濾光器； g 提供一線性動作機構促使該濾光器直線運動。 ’ 如潘申請專利範圍第8項所述之方法，其中該線性動作機 構包括一本質上由被電動機驅動的導引螺栓及驅動該 渡光器的螺帽所組成的傳輸裝置β ^ •—種用於可變衰減器上的線性動作機構，包括： 自其上延伸有轉軸的電動機； 具有外螺紋而與所述轉軸配合的導引螺栓；及 具有内螺紋的螺帽，該螺帽包圍導引螺栓一部分用以 限制該螺帽的轉動； 其中所述螺帽不能轉動，藉此當導引螺栓被電動機驅 動轉動時，該螺帽可沿著導引螺栓直線運動α U·如申請專利範圍第10項所述之機構’其中於導引螺拴 與轉轴之間設有柔性橡膠耦合。 12·如申請專利範圍第10項所述之機構，其中該螺帽係呈 U形。 13. 如申請專利範圍第10項所述之機構，其中一滑塊通過 一連接銷而連接於螺帽上。 14. 一種可變衰減器之排列，係包括有適於以直線方式運 動的中性密度渡光器，其中所述濾光器係由楔形鏡片 J·" 或其一表面設有抗反射被覆層製成而可消除振動現象

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