專利名稱：智能化光衰減器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種智能化光衰減器。
現(xiàn)有技術(shù)中國專利第2510887號，揭示了類似的擋光式可調(diào)光衰減器。這種光衰減器是用一塊擋光板擋住一部分傳輸光，而讓所需的光通過，完成光的衰減。在結(jié)構(gòu)設(shè)計和實施理論上有其合理的一面。但是，在完成儀器的智能化方面，沒有給出一種實現(xiàn)方式，或者根本就沒有提及。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種智能化光衰減器，包括輸入光纖準直器、擋光板和輸出光纖準直器，其特點是所述的擋光板為一楔形擋光板，其擋光面涂全反射膜，在擋光板的反射光路上設(shè)置類積分球光錐和光電探測器，該光電探測器配置放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器和計算機，所述擋光板安裝在一平移機構(gòu)上，該平移機構(gòu)與一步進電機相連，所述計算機根據(jù)設(shè)定的光衰減比例和對光電探測器光信號的處理結(jié)果，指令步進電機驅(qū)動平移機構(gòu)直線移動擋光板，以達到控制智能化光衰減的目的。
所述的楔形擋光板楔角的取值范圍為10°≤α≤45°。
所述的楔形擋光板與輸入光線的夾角的取值范圍為30°＜β＜60°。
所述的類積分球光錐是一種圓錐形光收集器件，其內(nèi)具有圓錐形通光孔，其錐角度為0°＜δ≤20°。
所述的光電探測器與類積分球光錐是連接在一起的，類積分球光錐收集的光能全部入射到光電探測器的探測面上。
當步進電機帶動楔形擋光板做直線進給運動時，一部分或全部的光被擋光板擋住并反射出去，另一部分未被擋住的光直接入射到輸出端光纖中，即所需的衰減光Io。用光電探測器探測被擋光板擋住并反射出的那部分光強為I。理論上，要求的光強Io就是將探測到的總光強Imax減去I。這里，Imax是指從輸入端光纖準直器中輸出的光。
智能化控制部分由光電探測器探測到反射光I，并將光信號變成電信號，再經(jīng)過電路處理，該處理電路可以為電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，電壓放大電路等，然后進行A/D轉(zhuǎn)換，并將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送入計算機進行數(shù)據(jù)處理。在數(shù)據(jù)處理之前，計算機記錄下采集到的光強的最大值Imax，Imax為光全部衰減時測得的全反射光，理論上等于在輸入端光纖中傳輸?shù)墓?。這樣就可以根據(jù)所需的光強Io，計算出所應(yīng)采集到的反射光強I，則I＝Imax-Io。然后由計算機根據(jù)I值轉(zhuǎn)換為步進電機的步數(shù)，即控制楔形擋板的進給量，使采集到的光信號為I，從而就完成整個系統(tǒng)的閉環(huán)反饋控制。
本發(fā)明的有益效果是儀器使用時操作簡便易行，只需按動相關(guān)幾個按鈕即可完成。由于系統(tǒng)閉環(huán)控制，可靠性高，衰減精度高。符合智能化光衰減器的發(fā)展趨勢。
圖2是本發(fā)明楔形擋光板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明光信號傳輸示意圖。
圖4是本發(fā)明類積分球光錐與光電探測器結(jié)合示意圖輸入端光纖1傳輸?shù)墓饨?jīng)光纖準直器2擴束后，光信號強度為Imax，入射到不透明楔形擋光板3時，被擋光板3擋住的光信號在擋光板3表面發(fā)生全部反射，未被擋光板3擋住的光信號則直接通過輸出端光纖準直器11進入輸出端光纖12。被擋光板3反射出的光信號I經(jīng)過類積分球光錐4后，由光電探測器5將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，該電信號再經(jīng)過放大電路6，進入A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后由計算機8采集并處理，并根據(jù)所需的衰減量控制步進電機10的步進步數(shù)。步進電機10通過驅(qū)動平移機構(gòu)推動楔形擋光板3做直線運動。擋光板3的直線進給量由步進電機10的步進步數(shù)決定。擋光板3在兩光纖準直器2和11之間的直線運動過程中，將準直器2中傳輸?shù)墓獠糠只蛉繐踝。幢粨踝〉墓庵苯尤肷涞捷敵龆斯饫w12中，輸出端光纖12中的光信號即為所需的光信號Io。在這里，光電探測器5需探測最大反射光信號Imax并儲存于計算機中，Imax即擋光板3全部將光擋住并全反射出去被光電探測器5探測到的光，理論上等于從準直器2輸出的光信號強度。由于輸出端光纖12所需的光信號強度為Io，則擋光板3應(yīng)該擋住并送入計算機8中進行處理的光信號為I，I＝Imax-Io，計算機根據(jù)此I值轉(zhuǎn)化為步進電機10相應(yīng)的步進步數(shù)，控制擋光板3的進給量，在輸出端光纖12中就得到所要求的衰減光。
圖2所示實施例中，楔形擋光板3可以為一平面薄形金屬片，也可以由其它材料制成，并且，擋光側(cè)31鍍?nèi)瓷淠?。由于光?jīng)過準直器2擴束后，光斑13直徑可達到1mm，因此，為保證儀器分辨率，應(yīng)使擋光板3的楔角盡量小，一般取10°≤α≤45°。由步進電機10帶動驅(qū)動平移機構(gòu)使擋光板3做直線平移運動。圖中的箭頭為擋光板3的直線進給方向。
圖3所示實施例中的結(jié)構(gòu)在

圖1中已經(jīng)描述過。Imax為輸入端光纖準直器2中輸出的光信號，I為擋光板3的反射光信號，Io為未被擋光板3擋住，并且直接傳輸?shù)捷敵龆斯饫w12中的光信號，也是要求的光信號。這里需要補充的是，由于光電接收裝置接收的是被擋光板3擋住并反射出的光，所以，考慮到反射光對輸入端光纖1中的光產(chǎn)生的影響，即光回波的影響，楔形擋光板3與輸入端光纖準直器2輸出的光法線間的夾角β要有一定的取值范圍30°＜β＜60°。
光電接收裝置由類積分球光錐4和光電探測器5組成，功能是將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，可以為電流信號，也可以為電壓信號。類積分球光錐4是一種圓錐形光收集器件，目的是將反射光全部收集到光電探測器5表面。類積分球光錐4的具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖中，14是電導(dǎo)線。類積分球光錐4是一個圓錐形通光孔，孔徑大的一端收集從擋光板3反射出的光。類積分球光錐4內(nèi)表面刨光并且為全白色，光線在類積分球光錐4內(nèi)傳輸時，入射到類積分球光錐4內(nèi)壁上的光發(fā)生漫反射，最后，所有在其內(nèi)部傳輸?shù)墓馊咳肷涞焦怆娞綔y器5的探測面上，從而可以保證系統(tǒng)測量精度和穩(wěn)定性。光電探測器5的探測端直接安放在類積分球光錐4孔徑小的端面上。類積分球光錐4錐度范圍0°＜δ≤20°。
權(quán)利要求
1.一種智能化光衰減器，從輸入到輸出依次包括輸入光纖(1)、輸入光纖準直器(2)、擋光板(3)、輸出光纖準直器(11)和輸出光纖(12)，其特征在于所述的擋光板(3)為楔形擋光板，其擋光面(31)涂全反射膜，在擋光板(3)的反射光路上設(shè)置類積分球光錐(4)和光電探測器(5)，還有放大電路(6)、A/D轉(zhuǎn)換器(7)和計算機(8)，所述擋光板(3)與步進電機(10)及其驅(qū)動平移機構(gòu)相連，所述計算機(8)根據(jù)設(shè)定的光衰減比例和對光電探測器(5)光信號的處理結(jié)果，指令步進電機(10)及其驅(qū)動平移機構(gòu)直線移動擋光板(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化光衰減器，其特征在于所述的楔形擋光板(3)楔角的取值范圍為10°≤α≤45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能化光衰減器，其特征在于所述的楔形擋光板(3)與輸入光線的夾角的取值范圍為30°＜β＜60°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化光衰減器，其特征在于所述的類積分球光錐(4)是一種圓錐形光收集器件，其內(nèi)具有圓錐形通光孔，其錐角度為0°＜8≤20°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的智能化光衰減器，其特征在于所述的光電探測器(5)與類積分球光錐(4)是連接在一起的，類積分球光錐(4)收集的光能全部入射到光電探測器(5)的探測面上。
全文摘要
一種智能化光衰減器，從輸入到輸出依次包括輸入光纖、輸入光纖準直器、擋光板、輸出光纖準直器和輸出光纖，其特征在于所述的擋光板為楔形擋光板，其擋光面涂全反射膜，在擋光板的反射光路上設(shè)置類積分球光錐和光電探測器，還有放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器和計算機，所述擋光板安裝在一平移機構(gòu)上，該平移機構(gòu)與一步進電機相連，所述計算機根據(jù)設(shè)定的光衰減比例和對光電探測器光信號的處理結(jié)果，指令步進電機驅(qū)動平移機構(gòu)直線移動擋光板。使本光衰減器的輸出端獲得所需要的衰減光。本發(fā)明操作簡易，系統(tǒng)閉環(huán)控制，可靠性高，衰減精度高。
文檔編號H04B10/12GK1460871SQ0312923
公開日2003年12月10日 申請日期2003年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者薄鋒, 劉志剛, 王勇, 師樹恒, 董華興, 朱健強 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所