可变光学衰减器的制作方法

专利名称：可变光学衰减器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够调节光衰减的可变光学衰减器。
背景技术：
图1是示出传统示例1的可变光学衰减器(专利参考文件1)的原理的示意性图表。可变光学衰减器1具有输入和输出光纤2和3、透镜4、反射镜5和驱动部6，其中，所述反射镜5置于透镜4的焦点位置处，所述驱动部驱使反射镜5沿着光轴的方向移动。然后，在已经穿过输入光纤2传播的信号光7从输入光纤2的芯部的端表面射出时，信号光7在离开透镜4的光轴的位置处穿过透镜4，且该信号光7在透镜4处被转换成平行的光通量，以及信号光7的运行方向相对于透镜4的光轴倾斜。已经穿过透镜4的信号光7在反射镜5处被朝向透镜4一侧反射，并且该信号光在离开透镜4的光轴的位置处再次穿过透镜4。再次穿过透镜4的信号光7在透镜4处再次会聚，以及信号光7的运行方向沿着与透镜4的光轴平行的方向弯曲，并且所述信号光耦合到输出光纤3。
在可变光学衰减器1中，驱动部6控制反射镜5的角度，以将进入输出光纤3的信号光的光轴从输出光纤3的光轴偏置开，由此改变了从输入光纤2到输出光纤3的光耦合效率，由此容许从输出光纤3输出的信号光7的衰减是可变的。
图2是传统示例2的另一个可变光学衰减器(专利参考文件2)的结构的局部剖开的透视图。在这个可变光学衰减器11中，穿过屏蔽墙13在支撑部12的顶表面上切出两个凹槽14和15。输入光纤16容纳在凹槽14内，输出光纤17容纳在凹槽15内，透镜(未示出)置于分别容纳在凹槽14和15中的输入光纤16和输出光纤17的端表面处。由两个相互正交的镜18、19形成的反光镜20在比凹槽14和15低一个台阶的位置处支撑在支撑部12的顶表面上。致动器21沿着光纤16和17的光轴的方向驱使反光镜20移动。
然后，在可变光学衰减器11中，已从输入光纤16输出的信号光在一个透镜处会聚，在反光镜20的镜18和19处反射两次，然后返回到初始方向，并在另一个透镜处会聚，之后耦合到输出光纤17。随后，致动器21改变输入光纤16和输出光纤17与反光镜20之间的距离，以调节输入光纤16到输出光纤17的光耦合效率，容许从输出光纤17输出的信号光的衰减可变。
然而，传统示例1和传统示例2都具有这样一个结构，该结构旋转或移动反光镜，所述反光镜要求相对于光纤的相对位置准确。因此，可变光学衰减器的组装和调节就很困难，并因而存在性能变化的问题。另外，即使反光镜在制造阶段已经得到正确地调节，但是，在反光镜受到重复驱动时，反光镜的位置可发生很大地变化。
此外，在传统示例1的可变光学衰减器中，由于确定衰减调节分辨率的光轴偏置分辨率(resolution)变成2fξ(其中f是透镜的焦距，ξ是反光镜角度控制分辨率)，在反光镜角度控制分辨率不充分时，必须降低f的值。然而，在如同传统示例1的结构中，透镜畸变是一个约束(consraint)，并因此难以实现高分辨率和高精确度的可变光学衰减器。
而且，在传统示例2的可变光学衰减器的情况下，尽管其通过使从光纤输出的光通量变成几乎平行的而改进控制分辨率，驱动冲程必须增加，以便获得适当的衰减范围，致使可变光学衰减器尺寸增加。反过来，透镜的焦距变短，以使得从光纤输出的光通量变窄，容许可变光学衰减器尺寸降低，但是不利地降低了控制分辨率。
专利参考文件1JP-A-2000-131626专利参考文件2JP-A-2002-221676发明内容本发明的目的是提供一种尺寸小、分辨率高的可变光学衰减器，其高度精确地控制光学衰减。
依照本发明的可变光学衰减器是具有至少一对光学耦合的光传输线的可变光学衰减器，其中，从该对光传输线的一个光学传输线输出的所有或一部分光通量被光学耦合到该对光学传输线的另一个上，其包括光传输部件设置在光路中，光学传输线光学耦合到该光路上，这样，容许该光传输部件改变其角度。这儿，对于光传输线来说，可以采用光纤、光波导等。
在依照本发明的可变光学衰减器中，光传输部件置于光路中，光传输线光学地耦合到该光路中，从而容许所述光传输部件改变其角度。因此，光传输部件的角度改变，由此改变(shift)已经通过光传输部件的光通量的光轴的位置。因而，进入其他光传输线的光通量的光轴偏移(offset)，并可以控制将要耦合到其他光传输线的光量(light quantity)。
此外，依照本发明的可变光学衰减器，可通过将光传输部件的入射面和出射面(outgoing plane)之间的厚度减小，而不是控制光传输部件的角度的分辨率来提高调节光量(或衰减)的分辨率。因此，可以制造尺寸小且分辨率高的可变光学衰减器。而且，由于这种结构，所述衰减器也可适于窄间距的光传输线，容许多通道结构。
在依照本发明的可变光学衰减器的一个方面，光学传输部件的角度可以改变，从而改变多个角度中的至少一个角度，其中，所述多个角度是从所述该对光传输线的其中一个光传输线输出的光通量进入光学传输部件并从光学传输部件输出的角度。
在本发明的一个方面，置于光路中的光传输部件的角度改变，从而改变从所述该对光传输线的一个光传输线输出的光通量进入光传输部件并且从光传输部件输出时的多个角度中的至少一个角度，由此改变已经通过光传输部件的光通量的光轴。因而，进入另一个光传输线的光通量的光轴偏移，并可以控制将要耦合到另一个光传输线的光量(light quantity)。
在本发明的另一个方面中，光传输部件能够改变其绕旋转轴的角度，所述旋转轴沿着垂直于包含该对光传输线的各个光轴的平面的方向定向。在这个方面，光传输部件能够改变其绕着旋转轴的度，所述旋转轴沿着垂直于包含该对光传输线的各个光轴的平面的方向定向。因此，光传输部件的角度改变，从而高度精确地调节光学衰减器。
在本发明的另一个方面，透镜或衍射光栅置于面朝各个光传输线的端表面的位置处，其中该透镜或衍射光栅用来控制输入和输出光通量。在这个方面，用来控制输入和输出光通量的透镜或衍射光栅置于面朝各个光传输线的端表面的位置处。因此，可以减少光传输线之间的光学损失。
在本发明的另一个方面，其包括可改变光传输部件的角度的致动器。这里，不特别限定致动器，而是可以采用例如音圈马达、电磁马达、超声马达、使用MEMS技术制成的致动器、压电双晶片等。依照一个方面，由于提供可以改变光传输部件的致动器，光传输部件可由致动器驱动，且可在不打开可变光学衰减器的壳体的情况下可调节衰减。
在本发明的另一个方面，其包括监控模块，该监控模块检测从所述该对光传输线中的其中一个光传输线输出并进入另一个光传输线的光通量的衰减。依照所述方面，其包括监控模块，该监控模块检测从所述该对光传输线中的其中一个光传输线输出并进入另一个光传输线的光通量的衰减。因此，可在监控衰减的同时对其进行调节，并可高度精确地调节衰减。
在本发明的又一个方面，在光通量穿过光传输部件时，光通量进入光传输部件的平面和光通量从光传输部件输出的平面构造成相互平行的平面。在一个方面，在光通量穿过光传输部件时，光通量进入光传输部件的平面和光通量从光传输部件输出的平面构造成相互平行的平面。因此，即使光传输部件的位置被改变到位从而所述部件沿着给定方向平行移动，也可防止发生衰减。因此，可以放松对可变光学衰减器的组装精确度的要求，并且便于组装可变光学衰减器。
在本发明的另一个方面中，其包括两对或多对光学耦合的光传输线，其中，一个光传输部件交叉地置于各个光路中，所述光路将成对的光传输线相互光学地耦合。依照所述方面，在设置两对或多对光学耦合的光传输线的情况下，所述光传输部件交叉地置于各个光路中，所述光路将成对的光传输线相互光学地耦合。因此，可以集中调节多个成对的光传输线中的衰减在本发明的又一个方面，其包括两对或多对光学耦合的光传输线，其中，一个光传输部件单独地置于各个光路中，所述光路将成对的光传输线相互光学地耦合。依照所述方面，所述光传输部件单独地置于所述各光路中，所述光路将成对的光传输线相互光学地耦合。因此，可以单独地调节多个成对的光传输线中的衰减。
在本发明的又一个方面，其包括两对或多对光学耦合的光传输线，其中，在光通量经过光传输部件时，光通量进入光传输部件的一个平面和光通量从光传输部件输出的一个平面中的至少一个平面是曲面或弯曲面。在一个方面，在设置两个或多个光学耦合的光传输线时，光通量进入光传输部件的平面和光通量输出光传输部件的平面中的至少一个平面为曲面或弯曲面。因此，曲面或弯曲面的轮廓可通过给定比率(ratio)改变各个光传输线的衰减。
在本发明的又一个方面，各个光传输线相互平行设置并成一整体，衰减器具有光学元件，其将从所述成对光传输线中的其中一个光传输线输出的光通量返回并光学耦合到所述成对光传输线中的另一个光传输线，以及光传输部件置于各个光传输线和返回光学元件之间。对于返回光学元件来说，包括具有至少两个反射面的反光镜部件、矩形棱镜、屋顶形的棱镜等。在一个方面，单独的光传输线相互平行设置并成一整体，衰减器具有光学元件，该光学元件将从所述成对光传输线中的其中一个光传输线输出的光通量返回并光学耦合到所述成对光传输线中的另一个光传输线，且光传输部件置于各个光传输线和返回光学元件之间。因此，可将各个光传输线会聚在一侧，且可变光学衰减器的尺寸可以降低。此外，由于各个光传输线成一整体，可以方便地操作光传输线。
在本发明的又一个方面，在具有返回光学元件的一个方面，在光通量穿过光传输部件时，光通量进入光传输部件的一个平面和光通量从光传输部件输出的一个平面都构造成平面，以及光通量输出的平面相对于光通量进入的平面倾斜。依照所述方面，光通量进入光传输部件的平面和光通量从光传输部件输出的平面都构造成平面，且光通量输出的平面相对于光通量进入的平面倾斜。因此，光传输部件的旋转角和衰减之间的关系接近于直线。
在本发明的又一个方面，在具有返回光学元件的方面，从所述成对光传输部件中的其中一个光传输线输出的光通量在光路中两次穿过光传输部件，其中，所述光路是从其中一个光传输线朝向返回光学元件，以及在光路中从返回光学元件朝向所述成对光传输线中的另一个光传输线反射的路径。依照所述方面，从所述成对光传输部件中的其中一个光传输线输出的光通量在光路中两次穿过光传输部件，其中，所述光路是从其中一个光传输线朝向返回光学元件，以及在光路中从返回光学元件朝向所述成对光传输部件中的另一个光传输线反射的路径。因此，相对于光传输部件的固定角的衰减变化可以很大。
在本发明的又一个方面，在具有返回光学元件的一个方面，从所述成对光传输部件中的其中一个光传输线输出的光通量在光路中两次穿过光传输部件，其中，所述光路是从一个光传输线朝向返回光学元件，以及在光路中在返回光学元件朝向所述成对光传输部件中的另一个光传输线反射的路径，且在光通量经过光传输部件时，光通量进入光传输部件的一个平面和光通量从光传输部件输出的一个平面都构造成相互平行的平面。在具有返回光学元件的一个方面，光传输元件两次经过进去光路(going opticalpath)和返回光路。光通量进入光传输部件的一个平面和光通量从光传输部件输出的一个平面都构造成相互平行的平面。因此，即使光传输部件的旋转轴倾斜或者光传输部件的位置转移(shift)以使其平行移动，也可防止衰减受到影响。因而，可以放松对可变光学衰减器的组装准确性的需要，并便于组装可变光学衰减器。
在本发明的另一个方面，在具有返回光学元件的一个方面，其包括两对或多对光学耦合的光传输线，其中，单独的光传输线以恒定的节距设置成一直线。在所述方面，光学耦合并相互平行设置的两对或多对光传输线以恒定的节距设置成一直线。因此，可以减少可变光学衰减器的外形。
在本发明的又一个方面，在具有返回光学元件的一个方面，其包括两对或多对光学耦合的光传输线，各对光传输线中的其中一个光传输线设置成一直线，各对光传输线中的另一个光传输线设置成一直线，以及一个光传输线的设置方向和另一个光传输线的设置方向相互平行。在所述方面，各对光传输线中的一个光传输线设置成一直线，各个成对的光传输线中的另一个光传输线设置成一直线，且一个光传输线的设置方向和另一个光传输线的设置方向相互平行。因此，光传输线可设置成两阶段(stage)，且组合的光传输线可更加紧凑。而且，这里所使用的光传输部件的大小可以降低，且可变光学衰减器的大小也可降低。
另外，上述本发明的各元件可以被尽可能地自由组合。


图1是示出传统示例1的可变光学衰减器的原理的示意性图表；图2是示出传统示例2的可变光学衰减器的示意性透视图；图3是示出依照本发明的实施例1的可变光学衰减器的结构的透视图；
图4是示出上述的可变光学衰减器的水平横截面图；图5是说明图3中的可变光学衰减器的操作的水平截面图；图6是示出图3中的可变光学衰减器的垂直截面图；图7是说明信号光在旋转块(block)的旋转轴从Z轴方向倾斜时的行为状态的垂直截面图；图8是示出可变光学衰减器的示例的棱镜旋转单元的横截面图；图9(a)是示出由上述的棱镜旋转单元所旋转的矩形棱镜的状态的平面图，图9(b)是示出在矩形棱镜旋转之后的平面图；图10是示出可变光学衰减器中棱镜旋转单元的另一个示例的垂直横截面图；图11是示出由上述的棱镜旋转单元旋转的棱镜状态的平面图；图12是示出实施例1的可变光学衰减器的改进的水平横截面图；图13是示出实施例1中的可变光学衰减器的另一改进的水平横截面图；图14是依照本发明的实施例2的可变光学衰减器的结构的水平横截面图；图15是示出依照本发明的实施例3的可变光学衰减器的结构的水平横截面图；图16是示出实施例1中的可变光学衰减器和实施例3中的旋转块的旋转角和可变光学衰减器的信号光衰减之间关系的图表；图17是依照本发明的实施例4的可变光学衰减器的示意性垂直截面图；图18是示出依照本发明的实施例5的可变光学衰减器的透视图；图19是示出上述的可变光学衰减器的水平截面图；图20是示出实施例5的改进的示意性横截面图；图21是示出透过上述改进中的各个输出光纤的信号光衰减的图表；图22是依照本发明的实施例6的可变光学衰减器的透视图；图23是示出上述的可变光学衰减器的垂直横截面图；图24是图22中的可变光学衰减器的操作说明的垂直截面图；图25是示出具有多个致动器的可变光学衰减器的平面图，其中，所述致动器具有驱动旋转块；
图26是示出上述的可变光学衰减器的示意性垂直横截面图；图27(a)是示出置于基板上的致动器的透视图，图27(b)和(c)是示出由致动器倾斜旋转块的方式的图表；图28是示出实施例7的可变光学衰减器的水平横截面图，其中，该可变光学衰减器增加有监控输出功能；图29是示出具有输入透镜和混合透镜的透镜阵列的正视图；图30(a)示出混合透镜的前视图，图30(b)示出混合透镜的仰视图，图30(c)示出输出透镜和监控透镜的正视图，其中，监控透镜由混合透镜构成；图31是示出混合透镜的示例性详细设计的图表；图32(a)、(b)、(c)和(d)是示出由混合透镜将信号光分开转换(split transition)方式的图表；图33是说明传统的输出监控方案的图表；图34是示出控制电路的构造的示意性方框图，其中，该控制电路整合有采用实施例7中的可变光学衰减器的可变光学衰减器；图35(a)和(b)是示出在可变光学衰减器中采用上述的内置式控制电路来调节信号光衰减的方案的图表；图36是示出整合图34中的可变光学衰减器的控制电路操作的流程图。
另外，主要在附图中使用的标记和符号如下32光纤阵列33旋转块(光传输部件)34矩形棱镜(返回部件)35输入光纤(光传输线)36输出光纤(光传输线)38透镜阵列40a输入透镜40b输出透镜41、42反射面45信号光49棱镜旋转单元50旋转致动器
51旋转台54摆动音圈电机60线圈83致动器92监控光纤93监控透镜94混合透镜具体实施方式
在下文中，将参考附图详细叙述依照本发明的实施例。然而，本发明不限于下述的实施例，在不偏离本发明的技术思想的范围内，当然可以对本发明进行优化。
实施例1图3是示出依照本发明的实施例1的可变光学衰减器31的结构的透视图，图4是其横截面图。可变光学衰减器31主要由光纤阵列32、具有光传输特性的旋转块33、透镜阵列38和矩形棱镜34构成。
光纤阵列32由连接到光通信线路的两个光纤形成，也就是说，输入光纤35和输出光纤36的端部以预定距离间隔开并相互平行设置，然后用树脂保持器37将其保持并组合在一起。透镜阵列38安装在保持器37的前部。在所形成透镜阵列38中，输入透镜(微透镜)40a和输出透镜(微透镜)40b安装在透明基板39的表面上，所述透镜由球面透镜或非球面透镜形成。这样设置输入透镜40a和输出透镜40b，使其光轴之间的距离等于光纤35和36的端部光轴之间的距离。利用粘结剂等将透镜阵列38固定到保持器37(holder)的前表面上，且输入透镜40a和输出透镜40b的光轴分别与输入光纤35和输出光纤36的光轴相匹配。此外，基板39的厚度几乎与透镜40a和40b的焦距相等，透镜40a、40b的主平面和光纤35、36的端平面之间的距离与透镜40a、40b的焦距相等。
这儿，假设输入光纤35和输出光纤36的芯部半径是rc，其数值孔径是NA，且基板39的厚度是T，输入透镜40a和输出透镜40b的半径R设置为R≥rc+T·tan(arcsinNA)因此，已从输入光纤35输出的信号光几乎100％的进入输入透镜40a并被转换成平行光，而返回的平行光也容许几乎100％的进入输出透镜40b，并进入输出光纤36。
矩形棱镜34由具有光传输特性的玻璃或树脂制成，并因此可用商业上可获得的产品。在从一个平面内看时，矩形棱镜34具有等边直角三角形，其中相互正交的两个平面是反射面41和42，其用来全反射光，相对于反射面41、42形成45度角的平面是出入面(incoming and outgoing plane)43。矩形棱镜34朝向光纤阵列32的前方放置，这样，光出入面43就与光纤35、36的各个光轴正交放置，反射面41从输入光纤35的光轴延伸地设置，反射面42从输出光纤36的光轴延伸地设置。
旋转块33是由具有光传输特性的树脂或玻璃制成的块，其置于透镜阵列38和矩形棱镜34之间，该透镜阵列38位于光纤阵列32的前表面上。旋转块33绕旋转轴44可旋转地设置，其中，该旋转轴44位于矩形棱镜34看起来是等边直角三角形的方向(垂直方向)。而且，在实施例1中，旋转块33具有多个平面，其中朝向透镜阵列38(前表面)的平面与朝向矩形棱镜34(后表面)的平面相互平行，优选该旋转块成形为矩形平行六面体形状。此外，在实施例1中，这样设置旋转块33，从而使其延伸穿过输入光纤35的光轴的延伸部分，并且也穿过输出光纤36的光轴的延伸部分。可手动地或利用致动器(致动器的具体示例将在以后说明)驱使旋转块33绕旋转轴44旋转，并将其固定，且其角度可以被调整。
然而，如图4所示，在旋转块33固定在初设角度时(也就是说，在旋转块33的前表面与透镜阵列38平行以及旋转块33的后表面与矩形棱镜34的光出入面43平行的状态下)，如图4所示，传播穿过输入光纤35并从该输入光纤35的芯部的端表面射出的信号光45在输入透镜40a处被转换成平行光，变成平行光的信号光45直线穿过旋转块33，并从光出入面43进入矩形棱镜34。进入矩形棱镜34的信号光45在反射面41、42全反射两次，并沿初始方向返回。该信号光45再次直线穿过旋转块33，进入输出透镜40b，并耦合到输出光纤36。在这种情况下，输入光纤35到输出光纤36的光耦合效率接近100％，也就是说，衰减变成几乎为0dB。
另一方面，如图5所示，在旋转块33绕旋转轴44(在图5中，旋转轴44与Z轴平行)旋转并从初设角度倾斜时，已从输入光纤35输出的信号光45在输入透镜40a被转换成平行光，该信号光45作为平行光穿过旋转块33，并在该旋转块33的前表面和后表面反射两次。在信号光45进入旋转块33之前和信号光45穿过该旋转块33之后，该信号光45的光轴相互平行，但是光轴根据旋转块33的倾斜而移动了δo。因此，进入矩形棱镜34的反射面41的信号光45的位置就发生改变。信号光45在反射面41、42上全反射两次，并沿着初始方向返回，再次经过旋转块33。然后，返回的信号光45在旋转块33的后表面和前表面上折射两次，在信号光45穿过旋转块33时，光轴朝向相对侧移动了δo。已经穿过旋转块33的信号光45到达透镜阵列38，只有已经进入输出透镜40b的信号光进入输出光纤36的芯部的端表面，并耦合到输出光纤36。
如从图5中可明显看出，进入输出透镜40b的信号光45，即已经在矩形棱镜34处全反射并沿着初始方向返回的光的位置被移位了两倍于光轴的移位量δo(2δo)，这是由于光经过旋转块33，返回的信号光45仅仅部分穿过输出透镜40b并耦合到输出光纤36。因此，旋转块33的旋转角度改变，以调节经过旋转块33的信号光45的移位量δo，由此容许输入光纤35到输出光纤36的光耦合效率的自由调节以及信号光45的衰减。
依照可变光学衰减器31，可以调节旋转块33绕Z轴的旋转角度，并因此可高度精确地调节因可变光学衰减器31而产生的信号光衰减。除了这一点，需要高度精确定位的矩形棱镜34固定在可变光学衰减器31内，并便于可变光学衰减器31的组装和调节。而且，由于矩形棱镜34不需要驱动，于操作过程中矩形棱镜34的位置被移动以及调节变成错误的缺陷就不存在。
此外，在可变光学衰减器31中，在旋转块33的前表面和后表面之间的宽度较小时，在旋转块33旋转1°的角度时，移位量δo的变化可以较小。因此，可增加调节衰减中的分辨率。因而，可增大用于调节衰减的分辨率，而不需增大可变光学衰减器31的尺寸，并且可以制造尺寸小的高精确度和高分辨率的可变光学衰减器31。
在实施例1中，旋转块33的前表面和后表面相互平行。因此，如从图5可明显看出，即使旋转块33转移到适当位置(＝平行运动)时，如在平行于光纤35和36的光轴的方向以及垂直于光纤35和36的光轴的方向(也就是说，在与图5中的纸张平面平行的Y轴方向和垂直于纸张方向的Z轴方向)，不会影响从矩形棱镜34返回并耦合到输出光纤36的信号光的光量。因此，这种结构使得便于调节可变光学衰减器31。
而且，优选地，完成了光学衰减器31的装配，其中如图6所示，包括光纤35、36的端部的光轴的平面和垂直于反射面41、42的平面与同一个平面(X-Y平面)平行，旋转块33的旋转轴44垂直于所述平面(沿着Z轴方向)。然而，在实施例1中，旋转块33的前表面和后表面相互平行。因此，如图7所示，即使旋转块33的旋转轴44绕Y轴方向倾斜，传输中的信号光(going signal light)45的光轴的转移和返回信号光45的光轴的转移被抵消。因此，没有影响从矩形棱镜34返回并耦合到输出光纤36的信号光45的透镜入射位置，且没有改变进入输出光纤36的光量。同样地，在旋转块33的旋转轴44绕X轴方向倾斜时，也不会影响从矩形棱镜34返回并耦合到输出光纤36的信号光45的透镜入射位置，且不会改变进入输出光纤36的光量。
因而，在实施例1的可变光学衰减器31中，可以放松装配旋转块33所需的精确度，并且装配精确度的公差是很大的。因此，便于进行装配操作，并降低成本。
接下来，将说明驱动旋转块33旋转的致动器。图8是示出带有棱镜旋转单元49的可变光学衰减器31的示意性横截面图，其中，该棱镜旋转单元49旋转旋转块33。在图8所示的可变光学衰减器31中，支撑盘47固定到基板46的顶表面上，井形的(well shape)的中空部48置于支撑盘47的中心。在中空部48，在基板46的顶表面上，旋转致动器50设置成如包括脉冲步进马达、静电电动机、超声马达、SEW、MEMS(微型机电系统)等在内的电磁马达。旋转台51被水平地支撑在旋转轴44的顶端，且该旋转台51在水平面内由旋转致动器50驱动且旋转，所述旋转轴44从旋转致动器50向上突出。光纤阵列32和矩形棱镜34被固定到支撑盘47的顶表面，使得它们相互面对，中空部48夹在中间，且旋转块33连接并固定到旋转台51的顶表面，其高度几乎与光纤阵列32和矩形棱镜34的高度相等。此外，旋转并控制旋转致动器50的驱动电路52安装在基板46的顶表面上，且棱镜旋转单元49由旋转致动器50、旋转台51、驱动电路52等构成。
然后，假设固定到旋转致动器50上方的旋转台51上的旋转块33首先处于如图9(a)所示的初设角度。在从外部将指令信号发送给驱动电路52时，如图9(b)所示，根据用于调节旋转块33的角度的指令信号，驱动电路52驱动旋转致动器50从而以某一角度旋转所述旋转台51。因此，调节可变光学衰减器31，以获得所需的衰减。
图10是示出具有另一个棱镜旋转单元49的可变光学衰减器31的示意性横截面图，图11是其平面图。在可变光学衰减器31中，摆动音圈电机54用于棱镜旋转单元49。圆筒轴承53置于基板46的顶表面上，轴承53可旋转地支撑置于旋转台51底表面上的旋转轴44。旋转块33连接并固定到旋转台51上。摇摆音圈电机54的臂55(转盘)从旋转台51的边缘一体地延伸。摇摆音圈电机54具有近似为E形的轭状部件56，其带有三个弯曲的磁轭(轭铁)57、58和59，且轭状部件56置于支撑部60的顶表面上，所述支撑部60固定到基板46的顶表面上。在磁轭57和58之间的狭槽中，永磁体61固定到磁轭57的边缘，且产生从永磁体61朝向磁轭58的磁场。同样地，在磁轭59和58之间的狭槽中，永磁体62固定到磁轭59的边缘，并产生从永磁体62朝向磁轭58的磁场。环形线圈63固定到臂55的后端部的底表面上，中心磁轭58插入线圈63内，以便不与线圈63接触。然后，在摇摆音圈电机54中，在电流流过线圈63时，作用于线圈63上的洛仑兹力驱使线圈63沿着磁轭58移动，致使臂55和旋转台51绕着旋转轴44旋转。而且，在电流的方向颠倒时，臂55和旋转台51以相对方向旋转。因此，驱动摇摆音圈电机54从而改变臂55的角度，允许旋转块33以给定旋转角度旋转。
由于摇摆音圈电机经常用于磁记录装置，如硬磁盘驱动器，并可以较低价格获得，所以在摇摆音圈电机54用作棱镜旋转单元49时，可以降低可变光学衰减器31的成本。
另外，未在图中示出，旋转块33可手动旋转和调节。例如，旋转块33可连接并固定到被可旋转支撑的旋转台上，可用手动旋转所述旋转台，从而带动旋转块33旋转，且旋转台可在调节旋转之后由适当的夹压模块锁定。
另外，依照实施例1的可变光学衰减器31在使用中可以进行各种修改。图12示出实施例1的一种修改。在实施例1中，已从输入光纤35输出的信号光45在输入透镜40a处转换成平行光，从矩形棱镜34返回的平行光在输出透镜40b会聚并耦合到输出光纤36。在另一方面，在图12所示的修改中，已从输入光纤35输出的信号光45在输入透镜40a会聚，并经过旋转块33，在反射面41全反射。在这之后，所述信号光会聚在反射面41和反射面42的中心处的一点、再次发散地进入反射面42、在反射面42全反射、经过旋转块33进入输出透镜40b，之后在输出透镜40b将发散的所述信号光会聚在输出光纤36的芯部的端表面上。在这种修改的情况下，透镜40a和40b的主平面与光纤35、36的端表面之间的距离大于透镜40a和40b的焦距。
图13示出实施例1的另一种修改。在图13所示的修改中，用反射镜块64来代替矩形棱镜34。例如，在反射镜块64内，在金属块内形成具有两个相互正交的平面的凹槽，且所述两个平面被镜面抛光，从而形成反射面41和42。可替换地，可以这样形成所述反射镜块，其中，两个相互正交的平面形成在由玻璃或塑料制成的材料块中，诸如铝膜或Ag膜的金属膜沉积在所述平面上，从而形成反射面41和42。
实施例2图14是示出依照本发明的实施例2的可变光学衰减器65的结构的水平横截面图。在可变光学衰减器65中，旋转块33仅仅设置于输入光纤35的光轴的延伸部分上，而没有置于输出光纤36的光轴的延伸部分上。
在图14中的可变光学衰减器65中，由于旋转块33旋转以使已经从输入光纤35的芯部端表面输出的信号光45的光轴沿着Y轴方向转移，所述信号光45在矩形棱镜34处全反射两次并返回，且进入输出透镜40b的光的光轴也在Y轴方向转移相同的量。因而，改变在输出透镜40b耦合到输出光纤36的光量，从而调节可变光学衰减器65的衰减。
在实施例2所示的可变衰减器65中，旋转块33只插入一个光路中(前进光路going optical path)。因此，与宽度相同的旋转块33插入前进和返回光路(实施例1)的情况相比，旋转块33所造成的光轴移位量相同，但是，在旋转块33旋转了相同旋转角度时，进入输出透镜40b的信号光45的偏移(offset)是1/2。因此，依照实施例2的可变光学衰减器65，可以按照如上所述来更详细地调节衰减，且提高了调节衰减的分辨率。
此外，还是在实施例2中，由于旋转块33的前表面和后表面相互平行，进入输出光纤36的光量和衰减没有受到影响，即使在旋转块33平行于图14所示的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向移位的情况下。然而，在实施例2的情况下，由于旋转块33只插入一个光路中，在旋转块33装配成绕Y轴和X轴倾斜时，信号光45的光轴移位没有在前进和返回路径中抵消。因此，与实施例1相比，在装配过程中要求精确。
另外，这儿解释了旋转块33仅仅置于输入光纤35的光轴的延伸部分上的情况，但是，当然，旋转块33可仅仅置于输出光纤36的光轴的延伸部分上。
实施例3图15是依照本发明的实施例3的可变光学衰减器66的结构的水平横截面图。在可变光学衰减器66中，从平面看上去，旋转块33为不等边四边形或扇形，其朝向透镜阵列38的前表面和其朝向矩形棱镜34的后表面不相互平行。
在设有相互平行的前表面和后表面的旋转块33用作实施例1中的可变光纤衰减器31时，旋转块33的旋转角和衰减之间的关系正如图16中虚线所示那样是波动的和非线性的。在另一方面，如图15所示的可变光学衰减器66，采用设有相互间不平行的前后表面的旋转块33，以容许旋转块33的旋转角和衰减之间的关系接近于直线，如图16中的实线所示。因而，在通过用旋转致动器50等驱使旋转块33旋转从而调节衰减的过程中，可以方便地控制可变光学衰减器66。
实施例4图17是示出依照本发明的实施例4的可变光学衰减器67的示意性横截面图。在可变光学衰减器67中，信号光45没有用矩形棱镜34返回，光纤阵列32a与光纤阵列32b相互面对，旋转块33置于光纤阵列32a和32b之间的光路中途。光纤阵列32a保持用来输出信号光45的输入光纤35，并具有透镜阵列38a，输入透镜40a固定在该透镜阵列38a的前表面上。光纤阵列32b保持用来接收信号光45的输出光纤36，并具有透镜阵列38b，输出透镜40b固定在该透镜阵列38b的前表面上。
也在这样的可变光学衰减器67中，旋转块33旋转，从而在信号光45穿过旋转块33之前或之后将该信号光45的光轴移位。因此，旋转块33旋转，从而控制进入光纤阵列32b的输出光纤36的光量，并调节信号光45的衰减。
依照本发明，在光纤阵列32a和32b还以这种方式相互面对设置时，受光一侧的光纤阵列32b可置于矩形棱镜34的位置处，因此，就有这样一个优点，即可变光学衰减器67大小不会增加。
实施例5图18是示出依照本发明的实施例5的可变光学衰减器71的透视图，图19是其示意性的水平横截面图。在可变光学衰减器71中，多个输入光纤的端部件和多个输出光纤的端部件以恒定节距相互平行排列在光纤阵列32中。各个光纤的端表面在光纤阵列32的前表面上露出，透镜阵列38固定到光纤阵列32的前表面上。
对于输入光纤和输出光纤的数目来说，最好采用两个或多个光纤用作输入和输出光纤，但在这里，采取并进行说明的示例中采用排成一线的四个输入光纤35a、35b、35c、35d和四个输出光纤36d、36c、36b、36a。
透镜阵列38设有与各个光纤35a、35b、35c、35d、36d、36c、36b、36a相匹配的四个输入透镜40a和四个输出透镜40b。各个输入透镜40a的光轴与各个输入光纤35a、35b、35c和35d的光轴匹配，各个输出透镜40b的光轴与各个输出光纤36a、36b、36c和36d的光轴匹配。此外，矩形棱镜34的宽度也要宽于八个光纤35a、35b、35c、35d、36d、36c、36b、36a的总宽度。设置矩形棱镜34，从而使得反射面41交叉穿过输入光纤35a、35b、35c、35d的端部件的光轴的延伸线，且反射面42交叉穿过输入光纤36d、36c、36b、36a的端部件的光轴的延伸线。还设置一个矩形旋转块33，以便从而交叉穿过八个输入光纤35a、35b、35c、35d、36d、36c、36b、36a的端部件的光轴的延伸线。
然后，在可变光学衰减器71中，在旋转块33处于初设角度时，在图19中用虚线表示信号光45，从输入光纤35a、35b、35c、35d的芯部的端表面输出的光在各个输入透镜40a处会聚并转换成平行光。之后，所述光直线穿过旋转块33，进入矩形棱镜34，在反射面41、42处全反射两次，并沿着初始方向返回。所述光再次直线经过旋转块33，并在各个输出透镜40b处会聚，从而进入各个输出光纤36d、36c、36b、36a的芯部的端表面。
另一方面，例如，在旋转块33从初设角度倾斜时，在图19中用实线表示信号光45，已从输入光纤35c输出的信号光45在经过旋转块33时从其光轴偏移，并进入矩形棱镜34。所述信号光45由矩形棱镜34的反射面41和反射面42全反射两次，并沿着初始方向返回。返回的信号光45在经过旋转块33时再次从其光轴偏移，且返回的信号光45仅仅部分地经过输出透镜40b进入输出光纤36c。要从输出光纤36c输出的信号光45受到衰减。同样地，在旋转块33从初设角度倾斜时，已从输入光纤35a、35b和35c输出的信号光45在前进和返回光路中在旋转块33偏移其光轴，在所述光路中，所述信号光45在矩形棱镜34处反射并返回。各个返回的信号光45仅仅部分地经过各个输出透镜40b，从而进入各个输出光纤36a、36b和36d，且从输出光纤36a、36b和36d的另一端输出的信号光45受到衰减。因此，作为图19所示的实施例5的可变光学衰减器71，在采用带有相互平行的前后表面的旋转块33时，可以集中调节从各个光纤36a、36b、36c和36d的另一端输出的信号光，以便具有相同的衰减。
图20是示出实施例5修改的示意性的水平横截面视图。在修改的可变光学衰减器72中，旋转块33的后表面成形为曲面或弯曲面形状。依照这种可变光学衰减器72，由于已经在各个光纤35a、35b、35c、35d输出的各个信号光45经过旋转块33的光路长度改变，在所述各个信号光45处的光轴的移位量也发生变化。因此，依照这种优化，如图21所示，信号光45的衰减也可在各个输出光纤36a、36b、36c、36d(通道)处发生改变。设计旋转块33的后表面形状，以能够提供在各个输出光纤36a、36b、36c、36d处的衰减的所需值。
另外，在图20所示的修改中，旋转块33的后表面是弯曲的，但是旋转块33的前表面或者旋转块33的前后表面可以是弯曲的。
实施例6图22是依照本发明的实施例6的可变光学衰减器81的透视图，图23、24是其垂直横截面图。在可变光学衰减器81中，光纤设置成光纤阵列32之上和之下的两段。在上段中，多个输出光纤36a、36b等以恒定节距成一直线设置，在下段中，多个输入光纤35a、35b等以恒定节距成一直线设置。而且，上段中的输出光纤36a、36b等和下段中的输入光纤35a、35b等以相等的节距设置，且上下设置的输出光纤配对。各个光纤36a、36b和光纤35a、35b等的端表面从光纤阵列32露出。
透镜阵列38固定到光纤阵列32的端表面上。在透镜阵列38中，透镜也设置成上下两段。成一直线设置在上段中的多个输出透镜40b的光轴与设置在上段中的输出光纤36a、36b等的光轴匹配，成一直线设置在下段中的多个输入透镜40a的光轴与下段中的输入光纤35a、35b等的光轴匹配。
矩形棱镜34为横截面为等边直角三角形的柱状，其置于光纤阵列32的前方，使得垂直于该矩形横截面的方向(长度方向)面朝水平方向(Y轴方向)。矩形棱镜34的反射面41与下段中的输入光纤35a、35b等的光轴的延伸线相交穿过，反射面42与上段中的输出光纤36a、36b等的光轴的延伸线相交穿过。光出入面43面朝透镜阵列38方向。
由多个透明旋转块33形成的旋转块阵列82置于透镜阵列38和矩形棱镜34之间。各个旋转块33的宽度等于输入光纤35a、35b等或者输出光纤36a、36b等的设置节距，能够手动或通过致动器(以后叙述)使它们在垂直平面(X-Z平面)内独立地旋转。
然后，在可变光学衰减器81中，各个旋转块33可独立地旋转，以调节信号光45在单独上下配对的输入光纤和输出光纤之间的衰减。在下文中，在输入光纤35a和输出光纤36a之间传输的信号光45的情况将参考图23和24说明，并且这与在上下配对的其他光纤之间的传输情况相同。
在旋转块33处于初设角度时，如图23所示，已从输入光纤35a的芯部的端表面输出的信号光45在下段中的输入透镜40a处会聚成平行光。然后，其直线经过旋转块33进入矩形棱镜34，在反射面41和反射面42全反射两次，沿着初始方向返回，并再次直线通过旋转块33。所述信号光在上段中的输出透镜40b会聚，从而进入输出光纤36b。在这种情况下，几乎信号光45的所有光通量进入输出光纤36b，信号光45的衰减为0dB。
在另一方面，在旋转块33从初设角度倾斜时，如图24所示，已从输入光纤35a输出的信号光45经过旋转块33，从而使其光轴偏移。已经穿过旋转块33的信号光45进入矩形棱镜34，在反射面41和反射面42全反射两次，返回初始方向，并再次经过旋转块33。返回的信号光45经过旋转块33，从而也使其光轴转移。结果，信号光45仅部分地在输出透镜40b会聚到输出光纤36b的芯部的端表面上，且进入输出光纤36b的光量降低，由此衰减了信号光45。
图25是示出带有多个致动器83的可变光学衰减器81的平面图，所述致动器83驱动旋转块阵列82，图26示出其示意性的横截面图。如图27(a)所示，致动器83为带形。其基础端部(base end part)固定到基板46的顶表面上，旋转块33固定到顶表面上的顶端部。保持旋转块33的致动器83置于基板46上，从而在致动器83的顶端部上构造旋转块阵列82。对于致动器83来说，可以使用压电的双压电晶片(piezoelectric bimorph)，在施加电压时，该双压电晶片会由于压电效应而产生扭曲。可替换地，也可以这样实现上述弯曲，即可利用MEMS(微型切削加工技术)形成带状片，并且通过电极(未示出)间的静电排斥和静电吸引来使致动器83逆着带状片的弹性而弯曲，所述电极置于带状片的顶端部和基板46的顶表面之间。
因此，可以电控致动器83，从而控制致动器83的弯曲度，如图27(b)和27(c)所示，且各个旋转块33的角度改变，由此容许调节可变光学衰减器81的衰减。此外，图中示出的致动器83用来降低可变光学衰减器81的尺寸。
而且，与实施例5中的各个光纤35a、35b至36a都成一直线设置的情况相比，将输入光纤35a、35b等和输出光纤36a、36b等的结构设置成两段，而没有增加光纤阵列32的宽度。因此，光纤阵列32的尺寸可以降低。此外，在实施例5中，在光纤的数目增加时，矩形棱镜34的尺寸大大地增加。然而，在实施例6中，矩形棱镜34变长，但尺寸没有增加太多。因此，与实施例5相比，可变光学衰减器81的大小可大大地降低。
利用这种致动器83，旋转块33可平行移动，但是在采用设有相互平行的前表面和后表面的旋转块时，例如，在矩形透明块用作旋转块33时，衰减没有受到上述的旋转块33的平行移动的影响。
实施例7各个上述实施例所述的可变光学衰减器可增加有监控器输出功能。在下文中，将叙述将监控器输出功能附加给实施例1的可变光学衰减器31的示例。
图28是增加了监控器输出功能的实施例1的可变光学衰减器31。光纤阵列32保持输入光纤35和输出光纤36以及监控器光纤92，其中，所述输入光纤35和输出光纤36由单模光纤(芯部直径为大约10μm)形成，所述监控器光纤92由多模光纤(芯部直径为大约50μm)或单模光纤形成。监控器光纤92置于靠近输出光纤36的位置处，并与之平行。此外，如图29所示，输入透镜40a和混合透镜94置于透镜阵列38的前表面上。混合透镜94是输出透镜40b与监控器透镜93成一整体而形成的透镜。输出透镜40b置于输出光纤36的前方，监控器透镜93置于监控器光纤92的前方。在芯部调节监控器透镜93和监控器光纤92，这样，光轴就相互匹配。其他结构与实施例1中的那些结构相同，省去了叙述。
混合透镜94是输出透镜40b与监控器透镜93结合成一整体而形成的透镜，图30(c)中示出其形状，其前部形状和底部形状如图30(a)和30(b)所示。首先，将说明输出透镜40b的形状。图30(c)中示出的输出透镜40b的内边缘的圆95描绘出半径等于入射信号光45的光束横截面的半径的一个圆(也就是说，与实施例1中的输出透镜40b的外形相同)。此外，圆96的外边缘描绘适当地大于圆95，其是输出透镜40b的外径。圆96的中心与圆95的中心一致，输出透镜40b的光轴也与中心一致。输出透镜40b的形状为，从具有作为轮廓的圆96的球面透镜或非球面透镜以180度将圆95的外部区域去除。图30(c)中所示的监控器透镜93的边缘的圆97足以大于光束横截面的半径(严格来说，其大于监控器会聚(condensingarea)区域，将在以后叙述)。监控器透镜93具有这样一种形状，即将与输出透镜40b重叠的区域从球面或非球面透镜去除，且所述球面或非球面透镜的轮廓为圆97。然后，混合透镜94这样构成，即，一部分输出透镜40b配合到监控器93被局部去除的部分上。另外，如图30(b)所示，输出光纤36被设置成与输出透镜40b的光轴匹配，且监控器光纤92被设置得与监控器透镜93的光轴匹配。
图31更详细的示出混合透镜94的示范性设计。首先，绘制半径等于信号光45的光束直径的圆95。绘制半径等于信号光45的光束直径的圆98，从而外切圆。然后，绘制圆100，其外切圆98并经过圆95与法线(直线99)的交叉点，所述法线经过圆95的中心。此外，绘制与圆95同心的大圆96，并将直线99的一侧从圆95的外部除去，以确定输出透镜40b的外形。此外，绘制与圆98同心的大圆97，且将与输出透镜40b重叠的区域从圆97去除，以确定监控器透镜93的形状。随后，部分地裁切球面或非球面透镜，以形成如上所述的输出透镜40b的形状，其中，所述球面或非球面透镜的光轴位于圆96的中心。而且，部分地裁切球面或非球面透镜，以形成如上所述的监控器透镜93的形状，其中，所述球面或非球面透镜的光轴位于圆97的中心。将圆95从圆100的区域内除去的区域是监控器会聚区域101(参见图32)，且所述监控器会聚区域101的直径为大约175μm，其中，信号光45的直径为100μm。
通过采用非球面透镜制造工艺来生产整体结构的混合透镜94。尽管两个独立形成的透镜可粘结在一起，但是透镜优选一体形成，这是因为在连接部分发生光损失。
图32(a)、32(b)、32(c)和32(d)是示出由混合透镜94分开转换返回信号光45的方式的图表。如图32(a)所示，在信号光45入射到圆95上时，几乎所有信号光45进入输出透镜40b，并且其在输出透镜40b会聚，从而进入输出光纤36。在另一方面，在信号光45稍微偏移到监控器透93一侧时，信号光45的辐射区域离开圆95。因此，圆95内的信号光45在输出透镜40b会聚，从而进入输出光纤36，而离开圆95并进入监控器会聚区域101的信号光45都在监控器透镜93会聚，并在监控器光纤92被接收。在信号光45更大地移动并且信号光45的大部分辐射区域离开圆95时，圆95内的信号光45在输出透镜40b会聚，从而进入输出光纤36，而离开圆95的大部分信号光45在监控器透镜93会聚，并在监控器光纤92处接收。此外，在信号光45的辐射区域完全离开圆95时，几乎所有信号光45在监控器93会聚，并在监控器光纤92接收。
在任一状态下，所显示出的是离开输出透镜40b的光(例如，图31所示的信号光45)都在监控透镜93会聚，并在用于监控的监控器光纤92被接收。因此，没有光会在输出透镜40b接收，又在监控器透镜93接收，并且提高了监控器灵敏度和监控器准确度。另外，没有在输出光纤36接收也没有在监控器光纤92接收的信号光45防止了在可变光学衰减器31中造成温升。
如从上述的操作中可明显看出，对于输出透镜40b来说，由圆95所描述的球面透镜或非球面透镜是足够的，对于监控器透镜93来说，通过从圆100所绘制出的球面透镜或非球面透镜去除圆95而形成的透镜也是足够的。然而，在实施例中，输出透镜40b大于圆95，监控器透镜93大于监控器会聚区域101。这是因为，离开圆95的区域和监控器会聚区域101的弱光也在混合透镜94会聚，从而进入输出光纤36或监控器光纤92，因此，尽可能地降低了光纤阵列32等内的温升。
另外，传统的可变光学衰减器没有监控器功能。因此，如图33所示，用来将从可变光学衰减器102输出的信号光分成99∶1的分光器103连接到可变光学衰减器102的随后阶段上，其中，99％的光用作输出光，1％的光用作监控光。然而，类似这样的结构存在这样的问题，如光输出受到损失，监控器准确度较低。前一个问题所产生的原因是，由于从可变光学衰减器102输出光被分成99∶1，且从分光器103输出的光是从可变光学衰减器102输出的光的99％，因此总是带有1％的损失。此外，因为监控器输出的光通量仅仅是从可变光学衰减器102输出的光的1％，且这1％的光必须用来计算其余99％的光，所以造成了后一个问题。因此，监控器准确度较低，即使进行反馈控制，也不能有助于提高光输出的准确度。
另一方面，在依照本发明的实施例7的可变光学衰减器31中，由于从可变光学衰减器31输出的光被100％的输出到随后阶段中，因此光输出损失较小。特别地，由于混合透镜94用来产生较少的光损失，所以，可以进行更加准确地控制。而且，由于可变光学衰减器31的输入光和输出光之间的差是监控器输出光，监控光量(绝对值)变得较大，且可以更加准确地控制信号光的衰减。
除此之外，如上所述的带有监控器输出功能的可变光学衰减器31可用来构造整合了如图34所示的可变衰减器104的控制电路。整合了可变衰减器104的控制电路具有旋转块33、用来改变旋转块33角度的致动器105和具有监控器输出功能的光纤阵列32，其构造了带有监控器功能的可变光学衰减器31。整合了可变光学衰减器104中的控制电路具有驱动电路106、光接收装置108和放大器电路109，其中所述驱动电路106用来驱动致动器105，其通过驱动电路106来控制致动器105并控制返回到光纤阵列32的信号光45的偏移，例如光电二极管(PD)的所述光接收装置108接收从光纤阵列32的监控器光纤92输出的监控器光，所述放大器电路109将接收装置108的输出信号放大，并将反馈信号输入到控制电路107。此外，控制电路107通过控制电压或控制信号与上部系统110相通。
接下来，将叙述通过整合了可变衰减器104的控制电路来控制衰减的操作。图36是示出控制操作的流程图。在调节或再调节信号光45的衰减时，控制电路107首先将控制信号输出到驱动电路106，从而驱动致动器105，如图35(a)所示，旋转块33在返回到光纤阵列32的所有信号光45都进入监控器透镜93时的角度(可替换地，在监控器光的光量最大而监控器光的监控在光接收装置108被接收时的位置处)停止(步骤S1)。监控器光纤92的接收光量看作输入光的入射光通量I1，并存储在存储装置内(步骤S2)。随后，从入射光通量I1的值来计算能够将输出光保持在给定值O1的衰减。
然后，控制电路107向驱动电路106输出控制信号(控制电压)，以便计算衰减(步骤S3)，并通过驱动电路106允许致动器105驱使旋转块33返回初始角度(步骤S4)。如图35(b)所示，在旋转块33停止在待计算衰减的角度时，在光接收装置108测量离开光纤36并进入监控器光纤92的光量(步骤S5)，且从光接收装置108输出的信号由放大器电路109放大，并作为监控信号反馈到控制电路107。控制电路107根据所述监控器信号来计算监控器光的光量O2，并计算从输出光纤36输出的输出光量O3＝I1-O2。
可以确定输出光量的计算值O3是否等于给定值O1(步骤S6)。在不相等时，控制电路107将根据监控器光的光量O2计算得到的输出光量O3与给定值O1相比，其反馈控制旋转块33的角度，从而输出光量接近于给定值O1，且其修正了输出光量。
另外，由于在信号光45的光轴偏移较小的区域内，监控器光纤92的接收光量变小，就难以发现光轴的偏移为零的位置，或者难以发现旋转块33在监控器光纤92的接收光量变为零的角度。在这种情况下，可以这样进行，即基于监控器光量在监控器光纤92的接收光量接近于零之前的变化速率和基于之前存储的数据来预测监控器光量为零的角度。
此外，进入输出光纤的光量在旋转块与透镜阵列的前表面平行时的状态下最大，旋转块从这个状态倾斜从而逐渐地衰减信号光。也可以这样进行，即，在旋转块倾斜时进入输出光纤的光通量最大，将旋转块的倾斜度降低从而衰减信号光。而且，代替输入透镜和输出透镜之外，也可以采用输入衍射光栅和输出衍射光栅。
工业应用依照本发明的可变光学衰减器用来衰减透过信号线的光信号的光量和信号强度，从而将其调节成在光纤通信中所需的值。例如，依照本发明的可变光学衰减器，透过光纤电缆传播而变弱的信号光可由光学放大器放大，然后可在用于输出的可变光学衰减器将信号光调节成预定的信号强度。
权利要求
1.一种可变光学衰减器，其具有至少一对光学耦合的光传输线，其中，从该对光传输线其中之一输出的所有光通量或者一部分光通量被光学耦合到该对光传输线中的另一个，包括光传输部件，其设置在光传输线被光学耦合的光路中，因此，该光传输部件的角度可以改变。
2.如权利要求1所述的可变光学衰减器，其特征在于，光传输部件的角度改变，从而改变从所述成对光传输线输出的光通量进入光传输部件以及其从光传输部件输出的多个角度中的至少一个角度。
3.如权利要求1所述的可变光学衰减器，其特征在于，光传输部件能够改变其绕着旋转轴的角度，所述旋转轴朝向垂直于包含所述成对光传输线的各个光轴在内的平面垂直的方向定向。
4.如权利要求1所述的可变光学衰减器，其特征在于，用来控制流入和流出光通量的透镜或衍射光栅置于面向各个光传输线的端表面的位置处。
5.如权利要求1所述的可变光学衰减器，包括致动器，其用来改变光传输部件的角度。
6.如权利要求1所述的可变光学衰减器，包括监控器模块，其检测从所述成对光传输线其中之一输出并进入另一光传输线的光通量的衰减。
7.如权利要求1所述的可变光学衰减器，其特征在于，在光通量经过光传输部件时，光通量进入光传输部件的平面和光通量流出光传输部件的平面构造成相互平行的平面。
8.如权利要求1所述的可变光学衰减器，包括两对或多对光学耦合的光传输线，其特征在于，设置所述单个光传输部件，从而交叉穿过单独的光路，该光路将成对的光传输线相互光学耦合。
9.如权利要求1所述的可变光学衰减器，包括两对或多对光学耦合的光传输线，其特征在于，在各个光路中分开设置光传输部件，所述光路将成对的光传输线相互光学耦合。
10.如权利要求1所述的可变光学衰减器，包括两对或多对光学耦合的光传输线，其特征在于，在光通量经过光传输部件时，光通量进入光传输部件的一个平面和光通量输出光传输部件的一个平面中的至少一个平面是弯曲面或曲面。
11.如权利要求1所述的可变光学衰减器，其特征在于，各个光传输线相互平行设置，并设置成一整体，所述衰减器具有光学元件，其将从成对光传输线的一个光传输线输出的光通量返回并光学耦合到所述成对光传输线的另一个光传输线上，以及光传输部件置于各个光传输线和返回光学元件之间。
12.如权利要求11所述的可变光学衰减器，其特征在于，在光通量经过光传输部件时，光通量进入光传输部件的平面和光通量输出光传输部件的平面都构造为平面，以及光通量输出的平面相对于光通量进入的平面倾斜。
13.如权利要求11所述的可变光学衰减器，其特征在于，从成对的光传输线的其中一个光传输线输出的光通量在光路中两次经过光传输部件，其中，在一个光路中，光通量自从一个光传输线朝向返回的光学元件进入，在另一个光路中，光通量在朝向成对的光传输线的另一个光传输线的返回光学元件处被反射。
14.如权利要求12所述的可变光学衰减器，其特征在于，在光通量经过光传输部件时，光通量进入光传输部件的平面和光通量输出光传输部件的平面构造为相互平行的平面。
15.如权利要求11所述的可变光学衰减器，包括两对或多对相互光学耦合的光传输线，其特征在于，各个光传输线以恒定节距成一排设置。
16.如权利要求11所述的可变光学衰减器，包括两对或多对光学耦合的光传输线，各个成对的光传输线的一个光传输线设置成一排，各个成对的光传输线的另一个光传输线设置成一排，以及一个光传输线的设置方向和另一个光传输线的设置方向相互平行。
全文摘要
透镜阵列(38)安装在保持着用于输入和发射的光纤(35，36)的光纤阵列(32)的前表面上。透镜阵列(38)包括用于将从光纤(35)发出的信号光(45)转换成平行光或者会聚光的输入透镜(40a)；用于将返回的平行光会聚并将其连接到输出光纤(36)的输出透镜(40b)。为矩形等边三角形的矩形棱镜(34)设置在具有透镜阵列(38)的光纤阵列(32)的前方。从光纤(35)发出的信号光(45)由矩形棱镜(34)总体反射两次并进入光纤(36)。透明的矩形旋转块(33)设置在透镜阵列(38)和矩形棱镜(34)之间。输出信号光(45)和返回信号光(45)具有由信号光所经过的旋转块(33)所偏移的光轴。利用这种结构，能够获得小尺寸的可变光学衰减器，其能够高度精确地控制信号光的衰减量并具有高的分辨率。
文档编号G02B6/35GK1829930SQ20048002185
公开日2006年9月6日 申请日期2004年7月15日 优先权日2003年7月31日
发明者田中宏和, 仲西阳一, 川本竜二, 铃木裕一 申请人:欧姆龙株式会社