[实用新型]新型可连续变化的光学衰减器

说明书

本实用新型涉及一种光学器件，特别涉及一种可连续变化的光学衰减器。

在经典光学应用中，为连续衰减光能，通常在光路中放置二个偏振元件，如偏振片或格兰棱镜等，其通光面垂直于光束传播方向，通过调节二个偏振元件之间的偏振轴向，即其中一个偏振元件以光线方向为轴旋转，若两偏振元件的偏振轴向夹角为θ，其透过率即为T＝cos²θ，当两偏振元件的偏振轴平行时θ＝0，则透过率为极大；当两偏振元件偏振轴互相垂直时θ＝90°，则透过率为极小。这种方法的优点是可以连续改变光能。其缺点是第一个偏振元件将使自然光损失50％光能。亦即，只有线偏振光为光源时，才可能获得接近100％的极大值(不考虑表面损耗及及收损耗时)。若采用偏振片时，它还不能承受高功率密度。如教科书″光学″爱狄逊威莱出版公司1974年版第226页中所述。

在经典光学应用中，衰减光能的另一种方法是在光路中放入数片中性玻璃衰减片。这种吸收性衰减片加工成不同厚度，每一片具有不同的透过率，使用时，采用不同组合，以获得不同的透过率，从而改变光束能量，但是这种方法不能连续改变光能，而且不能承受高功率(即吸收型玻璃的破坏阈值不高)。

还有一种方法如文献M.玻恩，E.沃耳夫著″光学原理″中译本，科学出版社1978年版所述：采用真空镀膜技术，镀制不同反射率的反射镜，从而获得不同的反射光强，其特点是反射率不可连续变化，但可承受高功率。而镀金属膜，则不能承受高功率。

本实用新型的目的在于克服已有技术的缺点和不足，为了克服以往用偏振元件做光衰减器对非偏振光的损耗，而且用普通偏振片做衰减器不能承受高功率密度的缺陷，中性玻璃衰减片带来不同反射率也不能连续衰减的缺点，从而提供一种可连续衰减并能承受高功率的衰减器。

本实用新型的目的是这样完成的：

本实用新型包括：两块双折射光楔、磁光介质、无磁金属套管、磁体腔、精密调节螺纹栓、外套及固定螺栓组成，其两块双折射光楔的通光面夹角为6～8度，两光楔对称放置，磁光介质的两通光面一边各固定一块光楔，它的通光面与光楔两通光面倾角相匹配，并将其两面固定在一起；把固定好的光楔与磁光介质放入无磁金属套管，磁体腔装在金属外壳内，用端头固定螺栓将金属外壳与磁体腔固定在一起。装有光楔及磁光介质的无磁金属套管放入磁体腔内，无磁金属套管两端由两个精密调节螺栓纹固定，两个精密调节螺栓纹固定在两个端头螺栓上。

本实用新型的优点在于：

1.磁光连续可调光束衰减器适用于任意偏振方向的光束(包括非偏振光)，如果不考虑表面反射损耗、吸收损耗，其透过率可从100％单调变化至0％。此外其两边二束光的偏振态互相垂直，二束光的强度除取决于光学部件在磁腔体内的位置外，还与入射光的偏振方向有关。而通常采用偏振片或格兰棱镜作光束能量衰减器，其第一个偏振元件将使非偏振光损耗50％，亦即不考虑反射损耗及吸收损耗时，其最大的透过率也只有50％。

2.磁光连续可变光学衰减器的损耗非常小，因磁光晶体与光楔之间无空气隙，亦即其折射率梯度较小，而且只有二个界面与空气相接，因此反射损耗很小，而采用偏振片或格兰棱镜时，由于界面多而反射损耗亦增加。

3.磁光连续可变光学衰减器除沿原光束方向输出光能量可连续改变外，其旁还有两束偏振态互相垂直的光输出，并且其输出能量也同样可以连续改变。

4.本装置当中心光束输出达到极大值时，则成为与偏振无关的光隔离器，并且当使用光波波长改变时，由于磁光晶体的废尔德系数不同，只要稍微调节光学部件在磁腔内的位置，即可获得不同波长的光隔离器。

5.本实用新型结构简单，且易批量生产。

下面结合附图与具体实施方案对本发明进行详细的说明：

         图1可连续变化的光学衰减器结构示意图

         图2可连续变化的光学衰减器光路原理图

  1--调节螺栓  2--固定螺栓   3--光楔   4--磁光介质

  5--无磁金属套  6--磁体腔  7--金属外壳  8--输出光斑

具体实施方案按图1制备，采用方解石晶体(或其他单轴双折射晶体)加工双折射光楔(3)，光楔(3)两通光面夹角约6～8度，其晶轴位于入射端面且与光的入射面垂直，并要求两光楔(3)对称放置时，两块光楔(3)的晶体轴向成45度。采用铽镓石榴石晶体(TGG)为磁光介质(4)，磁光介质(4)长度约10～20mm，磁光介质(4)的通光面加工成与光楔(3)相匹配的倾角，并抛光。将方解石光楔(3)与TGG磁光介质(4)按图1用光胶粘在一起(或用光学胶贴在一起)，装入合适尺寸的无磁德银管(5)内，并置于磁体腔(6)内。再放入金属外壳(7)内，调节螺栓(1)与无磁金属套德银管(5)螺纹固定，调节螺栓(1)与外套(7)通过固定螺栓(2)固定。只要同时调节两端精密螺栓(1)，改变德银管(5)在磁体腔(6)内的前后位置，从而改变光学件在钕铁硼磁体腔(6)内的相对位置，获得可连续变化的光强。