专利名称：一种激光衰减器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光领域，尤其涉及可调的激光衰减器。
背景技术：
在激光应用系统中，常常需要将激光功率进行衰减后才能进行使用或测量。 对于同一波长，常常需要多个不同衰减率的衰减片组合使用来达到这一目的。
但是在平常使用时，由于经过多个衰减片之间的衰减后，输出功率Pin,变为
理论上衰减片个数足够多，且衰减率合适时，可以达到基本准连续调节的功率 输出，但这样的装置使用时极不方便，且很难得到精确的衰减系数。因此连续 和大范围(40dB以上)功率调节器将非常的有用，如果能够做出较为简单，成 本且较低的动态连续调节衰减器将十分具有应用价值。
实用新型内容
因此，本实用新型提出一种结构简单的方式实现了动态连续调节的激光衰 减器。
本实用新型的技术方案是
一种激光衰减器，包括依次设置于激光光路上的双折射晶体和偏振输出棱 镜，所述的双折射晶体还连接于温度控制装置。
一种激光衰减器，包括依次设置于激光光路上的第一个分光元件、双折射 晶体、第二个分光元件和光阑，所述的双折射晶体还连接于温度控制装置。
进一步的，所述的分光元件是walk-off晶体。或者，所述的分光元件是偏 振输出棱镜,如PBS棱镜。所述的激光衰减器的出射光经过一光学反馈元件至光探测器，所述的光探 测器连接于反馈调整装置，所述的反馈调整装置再连接于所述的温度控制装置。
多个所述的激光衰减器可以级联。
本实用新型采用如上技术方案，具有结构简单，且实现了动态连续调节。
图l是本实用新型的第一种结构示意图； 图2是本实用新型的第二种结构的实施例一示意图； 图3是本实用新型的第二种结构的实施例二示意图； 图4是本实用新型的扩展型结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式
对本实用新型进一步说明。
本实用新型的主要原理是采用温度调节控制双折射晶体厚度，并与偏振光 学元件结合，通过温度改变双折射晶体的位相延迟度来改变入射激光偏振状态 来调节激光输出功率。
参阅图l所示的实施例， 一个在有效孔径内输入的线偏振激光，偏振方向 如图所示的x方向，与双折射晶体101的光轴与xz平面成45度角，入射到双 折射晶体101中。假定温度为25。C时，双折射晶体101的相位延迟为零(波长 的整数倍)，这时出射的激光偏振不变，经过偏振输出棱镜102时没有功率损 失，衰减器此时不起到衰减作用；通过温度控制装置103,可以方〗更调节双折射 晶体101的温度，当温度开始升高时，相位延迟度开始增加，且最终的出射功 率从100%开始连续下降，当温度到某一温度T1时，4吏相位延迟变化为Ti/2时， 这时从双折射晶体IOI中出射的激光为一圆偏光，经过如图l所示的偏振输出 棱镜102后，出射功率只有原来的1/2，偏振方向为如图的x方向；继续增大温度，出射功率继续减小，当温度上升到T2，使相位延迟变化到7T时，激光偏振
方向从x方向偏振完全变到y方向偏振，由于偏振输出棱镜102的作用而使输 出光为零。可见，通过控制双折射晶体101的位相延迟，即可控制输出功率的 衰減率从0 ~ 100 %之间连续变化。通过计算可知，最终通过偏振输出棱镜102 后，出射的功率满足<formula>formula see original document page 5</formula>
衰减系凄丈
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相位延迟《与晶体的o, e光折射率、热光系数、线性热膨胀率以及晶体厚度、 温度变化范围有关，其关系式为
义<formula>formula see original document page 5</formula>以YV04为例，其o光折射率为"。=2.01663 , e光折射率为"e = 2.25334 ,两者 折射率差为0.237， a轴的线性热膨胀率<formula>formula see original document page 5</formula>光和e光热光系数分别 为<formula>formula see original document page 5</formula>,厚度为1.2mm,则温度变化50度，相位 延迟《即为7T ,出光透射率刚好可以从100%变化到零，考虑到合理的工作温度 范围，上述的相位延迟5需满足27T的变化范围，也就是厚度必须达到2.4mm即 可在50度的温度范围内满足功率动态调节要求。
另外，如要达到30dB的衰减要求，则相位延迟5满足
<formula>formula see original document page 5</formula>
只考虑温度的控制精度带来衰减常数的变化，则控温精度满足<formula>formula see original document page 5</formula>则控温精度W只需控制到0.72K温度精度即可达到30dB的衰减损耗要求。同 理可以计算40dB衰减也只需0.23K的控温精度，这些在使用热电制冷器(TEC) 的情况下是4艮容易达到的。
图1实施例中的偏振输出棱镜102可以是晶体棱镜如walk-off晶体，也可 以是非晶体制作的PBS棱镜。图2是另一种变型图，非线偏振的激光，首先通 过walk-off晶体的偏振输出棱镜1041的分光作用，产生如图2所示的o、 e光， walk-off晶体1041的光轴沿y轴负向；o， e光在双折射晶体101中产生位相 延迟，使o光变e光，e光变o光，再次通过另一块walk-off晶体1042，即可 使出射光变成线偏振的输出光，最后通过一小孔光阑106透射出水平偏振光来 得到最后的光输出。同时，通过调节双折射晶体101的温度，还可以改变输出 偏振光的功率，也即是可以起到衰减的作用。分析可得上述结构的衰减系数可 以从0 ~ 100% ，但图1所述的实施结构衰减激光系数是偏振相关的。
图3所示的是图2的第二种实施结构的实施例二示意图。只是图2中的 walk-off晶体的偏振输出棱镜1041、 1042换成了图3中的偏振分光棱镜(PBS 棱镜)1051、 1052，通过PBS棱镜1051、 1052的镀膜来控制S偏振和P偏振的 透射反射比。其衰减系数也可以从0~100%动态调节。图2和图3所示的实施 结构都可以实现偏振无关的激光衰减，不需要激光是线偏振光。
图4是本实用新型的扩展型结构示意图。所述的激光衰减器的出射光经过 一光学反馈元件107至光探测器108,所述的光探测器108连接于反馈调整装置 109，所述的反馈调整装置109再连接于所述的温度控制装置103。所述的光探 测器108可以是PD (Pho t oe 1 ec t ron i c D i ode)探测器，通过检测光功率的波动， 再通过反馈调整装置109来自动调节温度的变化，使输出功率保持稳定。上述结构的优点是可以大范围动态、连续地调节衰减器的衰减系数，单级
的衰减器衰减系数可达到40dB，通过2级的级联，可以达到更高的衰减要求； 另外通过光反馈还可以补偿温度的变化，使输出光功率稳定。另外，本系统不 需要移动器件或机械的调节，具有良好的可操控性。
当然上述结构的也存在一些缺陷，上述结构都需要特别的双折射晶体材料, 要具有尽可能大的热光系数，尽可能大的线性膨胀系数(垂直光轴方向)，良 好的导热性能(利于晶体传热或控温)；另外高功率激光密度也会带来一些问 题，激光光斑中心附近过多的累热导致大的温度梯度，会影响中心和边缘的衰 减系数的不同，而导致激光光斑能量分布变化，因此选用低吸收系数的材料非 常重要。另外由于双折射晶体的温度精度决定了衰减系数的稳定性以及准确性, 因此对温度控制要求也较高，这些在具体设计衰减器需要考虑到。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术 人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内， 在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范 围。
权利要求1.一种激光衰减器，其特征在于包括依次设置于激光光路上的双折射晶体(101)和偏振输出棱镜(102)，所述的双折射晶体(101)还连接于温度控制装置(103)。
2. —种激光衰减器，其特征在于包括依次设置于激光光路上的第一个分光元 件、双折射晶体(101 )、第二个分光元件和光阑(106 ),所述的双折射晶体(101) 还连接于温度控制装置(103 )。
3. 根据权利要求2所述的激光衰减器，其特征在于所述的分光元件是walk-off 晶体。
4. 根据权利要求2所迷的激光衰减器，其特征在于所迷的分光元件是偏振输 出棱镜。
5. 根据权利要求1或2所述的激光衰减器，其特征在于所述的激光衰减器的 出射光经过一光学反馈元件(107 )至光探测器(108 )，所述的光探测器(108 ) 连接于反馈调整装置(109)，所述的反馈调整装置(109)再连接于所述的温度 控制装置(103)。
6. 根据权利要求1或2所述的激光衰减器，其特征在于多个所述的激光衰减 器可以级耳关。
专利摘要本实用新型涉及激光领域，尤其涉及可调的激光衰减器。一种激光衰减器，包括依次设置于激光光路上的双折射晶体和偏振输出棱镜，所述的双折射晶体还连接于温度控制装置。一种激光衰减器，包括依次设置于激光光路上的第一个分光元件、双折射晶体、第二个分光元件和光阑，所述的双折射晶体还连接于温度控制装置。本实用新型采用如上技术方案，具有结构简单，且实现了动态连续调节。
文档编号G02F1/01GK201429751SQ20092013947
公开日2010年3月24日 申请日期2009年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者伍鹤会, 凌吉武, 砺 吴, 马英俊 申请人:福州高意通讯有限公司