CN1205490C - 可调谐光纤衰减器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械式可调谐光纤衰减器，它包括有输入光信号的光纤，扩束准直光纤中信号的准直镜(1)，聚焦扩散光信号的准直镜(2)，输出光信号的光纤，在准直镜(1)、(2)光路之间安装有折射率平板(3)，折射率平板(3)连接有步进马达(4)，当折射率平板(3)被步进马达(4)带动发生角度改变时，改变光束的偏转平移量，从而改变了通光的衰减量，所述的折射率平板(3)为二氧化硅玻璃或普通光学玻璃或单晶硅片等，具有制作简单、成本低、工作稳定性高等优点。

Description

可调谐光纤衰减器

技术领域    本发明属于光纤通信技术领域使用的光纤衰减器，特别涉及一种机械式可调谐的光纤衰减器。

背景技术    目前市场上供应的可调谐衰减器主要有机械调制式、利用光电效应的电控调制式和光波导型温度调制式。

光电效应型的可调谐衰减器响应速度快、控制精度高，但插入损耗大，成本高；光波导型的可调谐衰减器成本较低，可与其他光波导器件集成制作，但控制精度低、响应速度慢、偏振损耗大、插入损耗大。此外，光电效应型和光波导型的可调谐衰减器均需要在工作时间维持相应的电压或电流，增加了通信系统的功耗。一旦电源发生故障，这两种可调谐衰减器的工作点将失去控制。

机械结构的可调谐衰减器通常采用准直镜将光纤中的信号扩束准直，并使光信号通过渐变光衰减片来达到衰减。渐变光衰减片由步进马达带动移动，对应不同的位置，渐变衰减片具有不同的衰减值。但可调谐衰减器中的渐变衰减片制作复杂，而且在渐变衰减片移动中，因环境温度和振动产生的渐变衰减片的移动和角度变化均会导致可调谐衰减器的工作点变化，引起衰减器工作不稳定；中国专利公报上公开了专利号为99123136的一种光纤可变衰减器，它包括有提供稳定线性运动的步进式机构、被线性运动的步进式机构驱动的不定密度滤光器，及一对定位于该不定密度滤光器相对两侧的相隔开的瞄准仪，该衰减器中的不定密度滤光器制作复杂、成本高，且在衰减器的调节过程中滤光器的位移、抖动等都会引起衰减器的工作不稳定。

发明内容    本发明的目的是提供一种制作简单、工作稳定性高的机械结构的可调谐衰减器。

本发明是这样实现的：它包括有输入光信号的光纤，扩束准直光纤中信号的第一准直镜1、聚焦扩散光信号的第二准直镜2、输出光信号的光纤，在第一准直镜1和第二准直镜2光路之间安装有折射率平板3，折射率平板3连接有步进马达4，当折射率平板3被步进马达4带动发生角度改变时，改变光束的偏转平移量，从而改变了通光的衰减量，在可调谐光纤衰减器的第一准直镜1和第二准直镜2光路之间安装有折射棱镜或反射镜5。

所述的折射率平板3为二氧化硅玻璃或普通光学玻璃或单晶硅片其中的一种。

折射率平板3的两面镀有增透膜，以减少表面反射引起的损耗。

折射棱镜或反射镜5可以安装在折射率平板3的两侧。

折射棱镜或反射镜5也可以安装在折射率平板3的同一侧。

采用上述结构，这种可调谐衰减器省去了制作困难的渐变衰减片，代之以普通的折射率平板如普通玻璃，制作简单、成本低。折射率平板只作绕轴的旋转运动，由于折射率平板各处的透光均相同，不会因折射率平板线性位置的变化引起衰减变化，大大提高了可调谐衰减器的工作稳定性。并且，这种用折射率平板偏折光束的可调谐衰减器的安装、调试简单，特别适用于可调谐衰减器的大规模工业化生产。在可调谐光纤衰减器中准直镜1、2光路之间安装有折射棱镜或反射镜，可以使衰减器的尺寸减小，使用方便，采用折射棱镜或反射镜使光束往返两次通过折射率平板，成倍增加了光束在水平方向的位移，同时消除了光束在垂直方向的位移，从而也增加本发明的工作稳定性。

附图说明    下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步详述。

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明折射率平板偏折光原理结构示意图；

图3是本发明光路中装有折射棱镜结构示意图；

图4是本发明光路中装有折射棱镜另一结构示意图。

具体实施方式    折射率平板偏折光束可调谐衰减器原理结构如图1所示，它包括有输入光信号的光纤，扩束准直光纤中信号的准直镜1，聚焦扩散光信号的准直镜2，输出光信号的光纤，在准直镜1、2光路之间安装有折射率平板3，折射率平板3连接有步进马达4。当折射率平板3被步进马达4带动发生角度改变时，如果入射光束通过折射率平板3，光束的位置会随折射率平板3转动的角度而改变。但出射光束相对于入射光束的角度则始终保持不变，准直镜聚焦光束进光纤时对光束的角度变化非常敏感，光束角度不变大大提高了衰减器的工作稳定性。光束位置的平移改变了进入聚焦准直镜2的通光量，从而改变了通光的衰减量。

本发明是利用调节折射率平板的偏转角来调节准直光束的位置，使接收准直光束的准直镜只能接收到部分准直光束中的能量，并将其聚焦进光纤。

上述方案中，采用步进马达4作驱动源，步进马达4带动折射率平板3，使折射率平板3相对于准直光束的角度发生变化，

上述方案中，所述的折射率平板3可以采用二氧化硅玻璃或普通光学玻璃或单晶硅片等其中的一种。

如图2所示，本发明的折射率平板对光的折射符合下列式子，

$\mathrm{\Δ}=d\·\sin \mathrm{\θ}\·(1-\sqrt{\frac{1-{\sin }^2\mathrm{\θ}}{n^2-{\sin }^2\mathrm{\θ}}})$

式中Δ表示光束位移、d为折射率平板3的厚度、n为其折射率、θ为光束对应于折射率平板3的入射角，从式中可以看出，入射光束的位移大小Δ随其与折射率平板3的夹角θ而变化，当折射率平板3被马达4带动转动时，θ发生变化，Δ也随之变化，使得入射光偏离接收该光束的准直镜2，产生衰减，入射光束偏离的大小Δ还与折射率平板3的厚度d、折射率n有关，所以可以根据入射光束偏离的范围的需要，选择所需折射率平板3的厚度和折射率。

为了减少表面反射引起的损耗，折射率平板3的两面镀有增透膜。

如图3所示，可调谐光纤衰减器在准直镜1、2光路之间安装有折射棱镜或反射镜5，折射棱镜或反射镜5安装在折射率平板3的两侧。

如图4所示，折射棱镜或反射镜5安装在折射率平板3的一侧，使光束往返两次通过折射率平板3，成倍增加了光束在水平方向的位移，同时消除了光束在垂直方向的位移，从而也增加本发明的工作稳定性。

当衰减器工作时，折射率平板3由步进马达4驱动而改变角度，经由准直镜1准直的光束通过折射率平板3后，光束被偏转平移，只有部分光束通过准直镜2聚焦进输出光纤，当折射率平板的角度发生改变，光束的偏转平移量改变，从而改变了通光的衰减量。

本发明利用的准直镜对将光纤中光束扩束准直，是许多光纤器件通用的办法。对扩束准直的光信号进行处理，可以制成各种不同的光纤器件如隔离器、滤波器、衰减器等。本发明对扩束准直光束进行衰减，达到可变衰减器的目的。

Claims (5)

1、可调谐光纤衰减器，包括有输入光信号的光纤、扩束准直光纤中信号的第一准直镜(1)、聚焦扩散光信号的第二准直镜(2)及输出光信号的光纤，在第一准直镜(1)和第二准直镜(2)光路之间安装有折射率平板(3)，折射率平板(3)连接有步进马达(4)，当折射率平板(3)被步进马达(4)带动发生角度改变时，改变光束的偏转平移量，从而改变了通光的衰减量，其特征在于：在可调谐光纤衰减器的第一准直镜(1)和第二准直镜(2)光路之间进一步安装有折射棱镜或反射镜(5)。

2、根据权利要求1所述的可调谐光纤衰减器，其特征在于：所述的折射率平板(3)为二氧化硅玻璃或普通光学玻璃或单晶硅片其中的一种。

3、根据权利要求1或2所述的可调谐光纤衰减器，其特征在于：折射率平板(3)的两面镀有增透膜，以减少表面反射引起的损耗。

4、根据权利要求3所述的可调谐光纤衰减器，其特征在于：折射棱镜或反射镜(5)安装在折射率平板(3)的两侧。

5、根据权利要求3所述的可调谐光纤衰减器，其特征在于：折射棱镜或反射镜(5)安装在折射率平板(3)的一侧。

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