[发明专利]数字化可调光衰减器

说明书

技术领域

本发明涉及光衰减，特别是一种数字化可调光衰减器。

背景技术

在进行不同器件的光学互连或者对激光参数进行测定时，经常需要对激光光强进行衰减，实现这一功能的器件称为光衰减器。光衰减器大致可分为具有一定衰减量的固定光衰减器和衰减量可以调节的可调光衰减器，其中可调光衰减器使用最为广泛。

可调光衰减器根据其原理又可大致分为三类：机械式可调衰减器，波导型可调光衰减器以及光纤类可调光衰减器。机械式可调衰减器常采用步进电机拖动衰减片的方法进行调节，由于步进电机的移动非连续，导致采用这种方式的衰减器的调节值也是非连续的，并且精度有限；也有利用反射光和透射光对入射角依赖关系制作的可调光衰减器，但是输入输出光不共线，插入衰减器后要重新调节光路。波导型可调光衰减器常采用电极变化控制波导吸收率的方式控制衰减，这种方式插入损耗较大。光纤类可调光衰减器广泛应用于光纤通信和光网络中，对于激光在光纤以外其他介质中传播的激光，应用起来非常复杂。

发明内容

为了克服上述现有可调光衰减器的问题，本发明提供一种数字化可调光衰减器，该器件具有结构简单、插入损耗小、衰减连续可调、精度高、输入输出光共线等优点、适用于对各种介质中传输的激光进行衰减调节。

本发明的技术解决方案如下：

一种数字化可调光衰减器，其特点是：由输入窗口、分束镜、前棱镜对、后棱镜、压电元件、第一探测器、第二探测器、控制电路、输出窗口和机盒组成，所述的输入窗口和输出窗口分别固定在所述的机盒的前壁和后壁上，所述的前棱镜直接固定在机盒的內底上，后棱镜连接在压电元件的前表面上，该压电元件的后表面直接固定在机盒的內底上，所述的前棱镜和后棱镜构成斜面相对的棱镜对，所述的前棱镜和后棱镜之间的间距为波长量级，沿入射光方向依次是同光轴的输入窗口、分束镜、前棱镜、后棱镜、压电元件和输出窗口，入射光经输入窗口进入，在分束镜上分为反射光和透射光，所述的反射光作为第一路参考光进入第一探测器，透射光进入前棱镜后在斜面处发生全反射，反射光作为第二路参考光进入第二探测器，经前棱镜的一部分光以倏逝波的形式进入所述的后棱镜并经所述的压电元件上的中心小孔、输出窗口后成为衰减后的输出光，所述的压电元件在电压的控制下伸缩，带动所述的后棱镜沿光轴方向前后移动。

所述的前棱镜和后棱镜之间的间距为0～10微米，斜面角度一致，其角度对于入射光满足全反射条件。

所述的压电元件是压电陶瓷，或压电晶体。

所述的控制电路由显示模块、主控模块和操作面板组成，分别完成光衰减比和压电元件上电压值的显示，信号的采集和处理，压电元件上电压的控制，显示模块和操作面板固定于机盒的外表面，主控模块固定于机盒内。

所述的显示模块为显示器、显示屏或数码管。

所述的主控模块由第一ADC、第二ADC和第三ADC、主控芯片、数字模拟转换器(DAC)、和电压放大电路组成，第一ADC和第二ADC分别将第一探测器和第二探测器的模拟信号转换为数字信号后传给主控芯片处理，所述的ADC采集操作面板上设置的电压值转换为数字信号后传给主控芯片处理，主控芯片采集第一ADC和第二ADC的信号，并计算输出光的衰减比，再将衰减比发送到显示模块上显示，同时主控芯片还采集第三ADC的信号，计算后将信号传递给DAC，在DAC中转化为模拟电压信号，再经过电压放大电路放大后转换为压电元件上电压值，并连接到压电元件的电压控制线上，主控芯片也将压电元件上的实际电压值发送到显示模块上显示。

所述的操作面板上有电压粗调旋钮和电压精调精调旋钮，以手动调节压电元件上的电压值。

本发明的优点在于：

①本发明结构简单，元件较少，位置分配容易；棱镜对全反射斜面无需镀膜，加工工艺简单。

②本发明的插入损耗小，光从输入到输入只经过输入镜，分束镜，棱镜对和输出镜，由于激光基本正入射到各个元件上，插入损耗很小。

③本发明中光强衰减连续可调，精度高，由于操作面板上有粗调和精调旋钮，能够快速精确地调节压电元件的电压，并且由于控制电路可以实时探测，计算和显示衰减比，能够为电压控制提供反馈信息，因此能实现对输出光强度的连续高精度的调节。

④本发明中输入光输出光共线，衰减器的加入并不改变光的传输方向，因此无需调整后面光路，使用方便。

⑤本发明光谱适用范围宽，由于棱镜对全反射斜面对宽谱范围满足全反射条件，因此衰减的激光光谱范围宽。