专利名称：智能化光衰减器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光通信技术领域，特别是一种智能化光衰减器。
背景技术：
光衰减器广泛用于光通信网络中，是对光信号功率按要求进行衰减的光无源器件。分为固定光衰减器和可变光衰减器。传统的可变光衰减器一般有机械可调式和电可调式。这两种器件，在实际使用时对光功率的探测往往是由人工配合光功率计来完成的，应用起来不是很方便。而现在通常用的数字化光衰减器是先将测好的数据存储在计算机中，实际使用时，实测数据再跟计算机内保存的数据进行比对，这并没有自动实现整个系统的闭环控制，不能称之为真正意义上的智能化，仪器精度很难达到很高。
现有技术中国专利第2510887号，揭示了类似的挡光式可调光衰减器。这种光衰减器是用一块挡光板挡住一部分传输光，而让所需的光通过，完成光的衰减。在结构设计和实施理论上有其合理的一面。但是，在完成仪器的智能化方面，没有给出一种实现方式，或者根本就没有提及。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是针对上述操作中的复杂性以及不能自动完成系统闭环控制等现有技术的不足之处，提供一种智能化光衰减器。该智能化可变光衰减器不仅操作方便，直接在仪器面板上完成所有操作，无需外接功率计；而且能自动完成整个系统的闭环控制，保证仪器精度，实现真正意义上的智能化。本实用新型既可以实现光的固定衰减，也可以实现光的连续衰减。
本实用新型采用的技术方案是一种智能化光衰减器，包括输入光纤准直器、挡光板和输出光纤准直器，其特点是所述的挡光板为一楔形挡光板，其挡光面涂全反射膜，在挡光板的反射光路上设置类积分球光锥和光电探测器，该光电探测器配置放大电路、A/D转换器和计算机，所述挡光板安装在一平移机构上，该平移机构与一步进电机相连，所述计算机根据设定的光衰减比例和对光电探测器光信号的处理结果，指令步进电机驱动平移机构直线移动挡光板，以达到控制智能化光衰减的目的。
所述的楔形挡光板楔角的取值范围为10°≤α≤45°。
所述的楔形挡光板与输入光线的夹角的取值范围为30°＜β＜60°。
所述的类积分球光锥是一种圆锥形光收集器件，其内具有圆锥形通光孔，其锥角度为0°＜δ≤20°。
所述的光电探测器与类积分球光锥是连接在一起的，类积分球光锥收集的光能全部入射到光电探测器的探测面上。
当步进电机带动楔形挡光板做直线进给运动时，一部分或全部的光被挡光板挡住并反射出去，另一部分未被挡住的光直接入射到输出端光纤中，即所需的衰减光Io。用光电探测器探测被挡光板挡住并反射出的那部分光强为I。理论上，要求的光强Io就是将探测到的总光强Imax减去I。这里，Imax是指从输入端光纤准直器中输出的光。
智能化控制部分由光电探测器探测到反射光I，并将光信号变成电信号，再经过电路处理，该处理电路可以为电流/电压转换电路，电压放大电路等，然后进行A/D转换，并将A/D转换结果送入计算机进行数据处理。在数据处理之前，计算机记录下采集到的光强的最大值Imax，Imax为光全部衰减时测得的全反射光，理论上等于在输入端光纤中传输的光。这样就可以根据所需的光强Io，计算出所应采集到的反射光强I，则I＝Imax-Io。然后由计算机根据I值转换为步进电机的步数，即控制楔形挡板的进给量，使采集到的光信号为I，从而就完成整个系统的闭环反馈控制。
本实用新型的有益效果是仪器使用时操作简便易行，只需按动相关几个按钮即可完成。由于系统闭环控制，可靠性高，衰减精度高。符合智能化光衰减器的发展趋势。
图1是本实用新型智能化光衰减器的结构框图。
图2是本实用新型楔形挡光板的结构示意图。
图3是本实用新型光信号传输示意图。
图4是本实用新型类积分球光锥与光电探测器结合示意图
具体实施方式
请参照图1，图1是本实用新型智能化光衰减器的结构示意图，它包括输入端光纤1和输出端光纤12，光纤准直器对2和11，楔型挡光板3，类积分球光锥4，光电探测器5，放大电路6，A/D转换器7，计算机8，步进电机驱动源9，步进电机10及其驱动平移机构，输入端光纤准直器2输出的光强13。
输入端光纤1传输的光经光纤准直器2扩束后，光信号强度为Imax，入射到不透明楔形挡光板3时，被挡光板3挡住的光信号在挡光板3表面发生全部反射，未被挡光板3挡住的光信号则直接通过输出端光纤准直器11进入输出端光纤12。被挡光板3反射出的光信号I经过类积分球光锥4后，由光电探测器5将光信号转换为电信号，该电信号再经过放大电路6，进入A/D转换器，转换为数字信号，然后由计算机8采集并处理，并根据所需的衰减量控制步进电机10的步进步数。步进电机10通过驱动平移机构推动楔形挡光板3做直线运动。挡光板3的直线进给量由步进电机10的步进步数决定。挡光板3在两光纤准直器2和11之间的直线运动过程中，将准直器2中传输的光部分或全部挡住，未被挡住的光直接入射到输出端光纤12中，输出端光纤12中的光信号即为所需的光信号Io。在这里，光电探测器5需探测最大反射光信号Imax并储存于计算机中，Imax即挡光板3全部将光挡住并全反射出去被光电探测器5探测到的光，理论上等于从准直器2输出的光信号强度。由于输出端光纤12所需的光信号强度为Io，则挡光板3应该挡住并送入计算机8中进行处理的光信号为I，I＝Imax-Io，计算机根据此I值转化为步进电机10相应的步进步数，控制挡光板3的进给量，在输出端光纤12中就得到所要求的衰减光。
图2所示实施例中，楔形挡光板3可以为一平面薄形金属片，也可以由其它材料制成，并且，挡光侧31镀全反射膜。由于光经过准直器2扩束后，光斑13直径可达到1mm，因此，为保证仪器分辨率，应使挡光板3的楔角尽量小，一般取10°≤α≤45°。由步进电机10带动驱动平移机构使挡光板3做直线平移运动。图中的箭头为挡光板3的直线进给方向。
图3所示实施例中的结构在图1中已经描述过。Imax为输入端光纤准直器2中输出的光信号，I为挡光板3的反射光信号，Io为未被挡光板3挡住，并且直接传输到输出端光纤12中的光信号，也是要求的光信号。这里需要补充的是，由于光电接收装置接收的是被挡光板3挡住并反射出的光，所以，考虑到反射光对输入端光纤1中的光产生的影响，即光回波的影响，楔形挡光板3与输入端光纤准直器2输出的光法线间的夹角β要有一定的取值范围30°＜β＜60°。
光电接收装置由类积分球光锥4和光电探测器5组成，功能是将接收到的光信号转换为电信号，可以为电流信号，也可以为电压信号。类积分球光锥4是一种圆锥形光收集器件，目的是将反射光全部收集到光电探测器5表面。类积分球光锥4的具体结构如图4所示。
图中，14是电导线。类积分球光锥4是一个圆锥形通光孔，孔径大的一端收集从挡光板3反射出的光。类积分球光锥4内表面刨光并且为全白色，光线在类积分球光锥4内传输时，入射到类积分球光锥4内壁上的光发生漫反射，最后，所有在其内部传输的光全部入射到光电探测器5的探测面上，从而可以保证系统测量精度和稳定性。光电探测器5的探测端直接安放在类积分球光锥4孔径小的端面上。类积分球光锥4锥度范围0°＜δ≤20°。
权利要求1.一种智能化光衰减器，从输入到输出依次包括输入光纤(1)、输入光纤准直器(2)、挡光板(3)、输出光纤准直器(11)和输出光纤(12)，其特征在于所述的挡光板(3)为楔形挡光板，其挡光面(31)涂全反射膜，在挡光板(3)的反射光路上设置类积分球光锥(4)和光电探测器(5)，还有放大电路(6)、A/D转换器(7)和计算机(8)，所述挡光板(3)与步进电机(10)及其驱动平移机构相连，所述计算机(8)根据设定的光衰减比例和对光电探测器(5)光信号的处理结果，指令步进电机(10)及其驱动平移机构直线移动挡光板(3)。
2.根据权利要求1所述的智能化光衰减器，其特征在于所述的楔形挡光板(3)楔角的取值范围为10°≤α≤45°。
3.根据权利要求1或2所述的智能化光衰减器，其特征在于所述的楔形挡光板(3)与输入光线的夹角的取值范围为30°＜β＜60°。
4.根据权利要求1所述的智能化光衰减器，其特征在于所述的类积分球光锥(4)是一种圆锥形光收集器件，其内具有圆锥形通光孔，其锥角度为0°＜δ≤20°。
5.根据权利要求1或4所述的智能化光衰减器，其特征在于所述的光电探测器(5)与类积分球光锥(4)是连接在一起的，类积分球光锥(4)收集的光能全部入射到光电探测器(5)的探测面上。
专利摘要一种智能化光衰减器，从输入到输出依次包括输入光纤、输入光纤准直器、挡光板、输出光纤准直器和输出光纤，其特征在于所述的挡光板为楔形挡光板，其挡光面涂全反射膜，在挡光板的反射光路上设置类积分球光锥和光电探测器，还有放大电路、A/D转换器和计算机，所述挡光板安装在一平移机构上，该平移机构与一步进电机相连，所述计算机根据设定的光衰减比例和对光电探测器光信号的处理结果，指令步进电机驱动平移机构直线移动挡光板。使本光衰减器的输出端获得所需要的衰减光。本实用新型操作简易，系统闭环控制，可靠性高，衰减精度高。
文档编号H04B10/12GK2655261SQ0323212
公开日2004年11月10日 申请日期2003年6月13日 优先权日2003年6月13日
发明者薄锋, 刘志刚, 王勇, 师树恒, 董华兴, 朱健强 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所