一种基于单片圆形滤光片的光衰减器的制作方法

本发明涉及一种基于单片圆形滤光片的光衰减器。

背景技术：

光衰减器是光纤通信设备检测(如光功率计计量、接收机灵敏度测量等)中必不可少的测试仪器之一。实现光衰减的技术有多种，比较常用的是机械挡光法、磁光法、楔形有色玻璃吸收法以及灰度级中性密度(ND)滤光片法。

目前采用灰度级中性密度(ND)滤光片法的光衰减器结构主要有两种形式：

一是基于条形滤光片的结构，如图1所示，该衰减器包括线性模组103、滤光片102、电机和光准直器101等部件，受制于线性模组的行程和成本限制，存在体积大和成本高等缺点；

二是基于两片分立圆形滤光片的结构，如图2所示，该衰减器包括2片中性密度滤光片(ND)、2个直流伺服电机和自制腔体以及光纤准直器。

相对于条形滤光片加线性模组结构，该结构成本和体积都有所降低，但是由于该结构两级衰减结构，导致该结构存在结构复杂、装配困难和衰减跳变现象等缺点。

由此可见，上述两种形式的光衰减器均不能很好满足市场越来越严苛的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种基于单片圆形滤光片的光衰减器，具有体积小、成本低、结构和装配简单以及定位精度高等优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于单片圆形滤光片的光衰减器，包括腔体、光耦合器、滤光片组件、准直器组件以及电机和码盘组件；

其中，光耦合器、滤光片组件和准直器组件均位于腔体内；

电机和码盘组件安装在腔体右侧壁上；

滤光片组件包括单片圆形滤光片、一号联轴器、锁紧螺母和挡光片；

在圆形滤光片中部设有穿孔，一号联轴器经由该穿孔穿过；

一号联轴器的左端位于圆形滤光片的左侧，用于与锁紧螺母进行螺纹连接以实现圆形滤光片的定位和夹紧；

一号联轴器的右端位于圆形滤光片的右侧，用于与电机和码盘组件连接；

挡光片安装在一号联轴器的左端，且与圆形滤光片同步旋转；

挡光片位于光耦合器中心位置，且挡光片在旋转至光耦合器的光路输出位置时，通过遮挡光路以改变光耦合器输出端电平的高低；

准直器组件包括准直器支架、一号光准直器和二号光准直器；

准直器支架与圆形滤光片圆心处在同一平面上；

一号光准直器和二号光准直器分别水平安装在准直器支架上；一号光准直器与二号光准直器共轴线；

一号光准直器与二号光准直器分别位于圆形滤光片的左侧和右侧；

电机和码盘组件包括减速电机、码盘、二号联轴器、连接板和编码器；

减速电机通过电机轴套固定在连接板上；

连接板安装到腔体右侧壁上；编码器安装到连接板上且与码盘同侧；

减速电机通过一号联轴器与滤光片组件连接，用于驱动滤光片组件旋转；

减速电机通过二号联轴器与码盘连接，用于与编码器配合以检测减速电机转动位置信息。

优选地，所述腔体的内表面是经过发黑处理工艺形成的。

优选地，所述腔体的右侧壁为倾斜设置，且当腔体水平放置时，腔体右侧壁与竖直面之间的夹角为r；

所述光耦合器、滤光片组件以及电机和码盘组件的安装角度均与腔体的中心线呈r角。

优选地，所述圆形滤光片为中性密度滤光片。

优选地，所述一号联轴器的右端与圆形滤光片之间以及锁紧螺母与圆形滤光片之间均为面接触。

优选地，所述一号联轴器的右端与圆形滤光片之间以及锁紧螺母与圆形滤光片之间分别设有弹性垫片。

优选地，所述准直器支架采用U形支架；

在U形支架上相对设置有一号光准直器安装孔和二号光准直器安装槽；

一号光准直器安装孔的孔径大于一号光准直器的直径，一号光准直器通过胶水安装于该一号光准直器安装孔内；

二号光准直器安装槽为V形槽，且当二号光准直器置于该二号光准直器安装槽内时，通过压板将二号光准直器固定于U形支架上。

优选地，所述准直器支架是由黄铜板材料制成的。

优选地，所述电机和码盘组件还包括与连接板连接的保护盖，编码器和码盘均位于保护盖与连接板之间。

优选地，所述挡光片呈Z型；挡光片的一端设有通孔，用于将挡光片安装到一号联轴器上，挡光片的另一端为遮挡部，在挡光片旋转过程中用于遮挡光耦合器输出的光。

本发明具有如下优点：

本发明结合现有制造工艺技术，设计了一种全新的基于单片圆形滤光片的衰减器结构，通过单片圆形滤光片来替代条形滤光片，利用自制的腔体来替代线性模组，这样既可以实现光功率的大动态、高精度衰减，又省去了价格昂贵和体积庞大的线性模组，同时也解决了两片分立圆形滤光片结构的结构复杂、装配困难和衰减跳变现象等缺点。

附图说明

图1为现有技术中基于条形滤光片的衰减器原理图；

图2为现有技术中基于两片分立圆形滤光片的衰减器原理图；

图3为本发明中一种基于单片圆形滤光片的光衰减器的原理图；

图4为本发明中一种基于单片圆形滤光片的光衰减器的结构示意图；

图5为本发明中滤光片组件的结构示意图；

图6为本发明中准直器组件的结构示意图；

图7为本发明中准直器支架的结构示意图；

图8为本发明中电机和码盘组件的结构示意图；

其中，101-光准直器，102-滤光片，103-线性模组；1-腔体，2-光耦合器，3-滤光片组件，4-准直器组件，5-电机和码盘组件，6-圆形滤光片，7-一号联轴器，8-锁紧螺母，9-挡光片，10-弹性垫片，11-准直器支架，12-一号光准直器，13-二号光准直器，14-一号光准直器安装孔，15-二号光准直器安装槽，16-压板，17-减速电机，18-码盘，19-二号联轴器，20-连接板，21-编码器，22-保护盖，23-螺栓孔，24-螺栓孔，25-螺栓，26-螺栓，27-电机轴套。

具体实施方式

本发明的基本原理如下：如图3所示，基于单片圆形滤光片的衰减器包括1片单片圆形滤光片、1个直流伺服电机以及2个光纤准直器。光输入由光准直器1准直后，通过由电机带动的单片圆形滤光片进行光功率衰减，进而通过光准直器2进行准直后输出。

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

结合图4所示，一种基于单片圆形滤光片的光衰减器，包括腔体1、光耦合器2、滤光片组件3、准直器组件4以及电机和码盘组件5。

其中，光耦合器2、滤光片组件3和准直器组件4均位于腔体1内；

电机和码盘组件5安装在腔体1右侧壁上。

如图5所示，滤光片组件3包括单片圆形滤光片6、一号联轴器7、锁紧螺母8和挡光片9。其中，单片圆形滤光片6为中性密度滤光片。

在圆形滤光片6中部设有穿孔，一号联轴器7经由该穿孔穿过。

一号联轴器7的左端位于圆形滤光片6的左侧，用于与锁紧螺母8进行螺纹连接以实现圆形滤光片6的定位和夹紧。

优选地，一号联轴器7的右端与圆形滤光片6之间以及锁紧螺母8与圆形滤光片6之间均为面接触，利于提高圆形滤光片6旋转时的平面度和同轴度。

优选地，一号联轴器7的右端与圆形滤光片6之间以及锁紧螺母8与圆形滤光片6之间分别设有弹性垫片，例如弹性垫片10。

通过弹性垫片10，在传递一定压力的同时，保护了圆形滤光片6表面不受损坏。

一号联轴器7的右端位于圆形滤光片6的右侧，用于与电机和码盘组件连接；

挡光片9安装在一号联轴器7的左端，且与圆形滤光片6同步旋转。

挡光片9位于光耦合器2中心位置，且挡光片9在旋转至光耦合器2的光路输出位置时，通过遮挡光路以改变光耦合器输出端电平的高低。

通过挡光片9与光耦合器2配合，组成位置归零装置，以便对圆形滤光片6定位。

具体的，挡光片9呈Z型，其一端设有通孔，用于将挡光片安装到一号联轴器7上，另一端为遮挡部，在挡光片9旋转过程中用于遮挡光耦合器2输出的光。

本发明中腔体1的右侧壁为倾斜设置，且当腔体1水平放置时，腔体1右侧壁与竖直面之间的夹角为r，该设计的目的在于便于安装电机和码盘组件5。

光耦合器2以及滤光片组件3的安装角度均与腔体1的中心线呈r角。

本发明中的夹角r的取值范围为7-10度，例如r可以取8、9等。

通过设计上述光耦合器2以及滤光片组件3的安装角度，利于提高光源的回波损耗，同时减小体积并且降低成本。

此外，本发明还对腔体1的内表面是经过发黑处理，以吸收内部光路的反射光。

如图6所示，准直器组件4包括准直器支架11、一号光准直器12和二号光准直器13。

准直器支架11与圆形滤光片6圆心处在同一平面上。

一号光准直器12和二号光准直器13分别水平安装在准直器支架11上，其中，一号光准直器12与二号光准直器13共轴线。

一号光准直器12与二号光准直器13分别位于圆形滤光片6的左侧和右侧。

如图7所示，该准直器支架11采用U形支架。

在U形支架上相对设置有一号光准直器安装孔14和二号光准直器安装槽15。

一号光准直器安装孔14的孔径大于一号光准直器12的直径，一号光准直器12通过胶水安装于该一号光准直器安装孔14内。

二号光准直器安装槽15为V形槽，且当二号光准直器13置于该二号光准直器安装槽15内时，通过压板16将二号光准直器固定于U形支架上。

具体的，在二号光准直器安装槽15的两侧分别设置一个螺栓孔23、24，压板16通过螺栓25、26安装到准直器支架11上。

一号光准直器12和二号光准直器13的安装过程具体如下：

先将二号光准直器13置于二号光准直器安装槽15内，然后利用压板16将二号光准直器固定于U形支架上；再将一号光准直器12放入一号光准直器安装孔14内，通过测量二号光准直器的输出光功率大小来确定是否同轴，同轴后利用胶水对一号光准直器12进行固定。

优选地，准直器支架11是由黄铜板材料制成的，其刚度明显提高。

同时由于本发明中准直器组件4采用自由定位(一号光准直器12)同V型槽定位(二号光准直器13)相结合的方式，利于提高光源的准确度和直线度。

如图8所示，电机和码盘组件5包括减速电机17、码盘18、二号联轴器19、连接板20、编码器21和保护盖22。

减速电机17通过电机轴套27固定在连接板20上。

连接板20安装到腔体1右侧壁上。编码器21安装到连接板20上且与码盘18同侧。

减速电机17通过一号联轴器7与滤光片组件连接，用于驱动滤光片组件旋转。

码盘18通过二号联轴器19与减速电机17连接，用于编码器21配合，以检测减速电机17的转动位置信息。

保护盖22与连接板20连接，编码器21和码盘18均位于保护盖与连接板之间。

保护盖22对码盘18起到防护和防止外界光路干扰内部光路的作用，同时保护盖22进行发黑处理，也能起到吸收反射光的作用。

优选地，电机和码盘组件5的安装角度与腔体1的中心线也呈r角。本发明中滤光片组件3与电机和码盘组件5共同构成了r角倾斜的高同轴性转动机构。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。