[發(fā)明專利]一種自由空間可變光衰減器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810043502.0
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108345067B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬克·H·加勒特;馬克·菲利普維茲;齊格弗里德·弗萊舍爾
• 申請（專利權(quán)）人: II-VI有限公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26
• 代理公司: 北京市煒衡律師事務(wù)所 11375
• 代理人: 許育輝

1.一種自由空間可變光衰減器，其特征在于包括：

一個基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS) 的方位可調(diào)的旋轉(zhuǎn)反射鏡，用于提供自由空間的輸入光束到輸出光束的轉(zhuǎn)向，光束轉(zhuǎn)向角度由所述旋轉(zhuǎn)反射鏡的調(diào)節(jié)方位決定，輸入光束通過輸入路徑引入經(jīng)轉(zhuǎn)向后通過輸出路徑形成輸出光束，輸入路徑與輸出路徑始末端集合在一個共平面 P 上；

一個光分束器，將所述輸入光束分開，分成較多的部分光束和較少的部分光束，并將經(jīng)轉(zhuǎn)向的輸出光束分開，分成較多的部分光束和較少的部分光束，使較多的那部分透過所述光分束器，而較少的那部分沿著一個正交的監(jiān)控路徑傳輸，所述光分束器需要與所述旋轉(zhuǎn)反射鏡在光路上調(diào)節(jié)對齊，由此可以使輸出光束的大部分都通過輸出路徑抵達(dá)共平面 P上；

一個監(jiān)控結(jié)構(gòu)，通過監(jiān)控所述較少的那部分的光束來測量輸入和輸出的功率水平，以確定所述旋轉(zhuǎn)反射鏡所產(chǎn)生的衰減量；

一個用于接收和準(zhǔn)直輸入光信號的柱面透鏡，準(zhǔn)直后的自由空間光束輸入到所述光分束器上，該柱面透鏡也接收返回穿過光分束器的輸出自由空間光束，并將該自由空間光束會聚輸出。

2.如權(quán)利要求1所述自由空間可變光衰減器，其特征在于所述監(jiān)控結(jié)構(gòu)包括一個輸入監(jiān)控結(jié)構(gòu)，用于接收所述自由空間的輸入光束被反射的那一小部分光，所述輸入監(jiān)控結(jié)構(gòu)包括輸入監(jiān)控光電二極管，測量所述輸入監(jiān)控光電二極管接收的光功率可以表示所述可變光衰減器接收的輸入功率，一個輸出監(jiān)控結(jié)構(gòu)，用于接收所述經(jīng)轉(zhuǎn)向的輸出光束被反射的那一小部分光，所述輸出監(jiān)控結(jié)構(gòu)包括一個可選的孔徑，該孔徑和所述可變光衰減器的輸出光纖纖芯區(qū)域有一個已知恒定的關(guān)系，該輸出監(jiān)控結(jié)構(gòu)還包括一個與所述孔徑對齊的輸出監(jiān)控光電二極管，該監(jiān)控結(jié)構(gòu)可以測量通過孔徑并被監(jiān)控所述輸出監(jiān)控光電二極管接收的自由空間光束的光功率，該功率可以表示可變光衰減器的輸出功率。

3.如權(quán)利要求2所述自由空間可變光衰減器，其特征在于所述輸出監(jiān)控結(jié)構(gòu)包括一個置于所述光分束器和所述輸出監(jiān)控光電二極管之間的小孔元件，所述小孔元件用于接收轉(zhuǎn)向輸出自由空間光束被光分束器反射的那一小部分光，這小部分的自由空間光束在打到所述輸出監(jiān)控光電二極管之前會穿過小孔元件上的孔徑。

4.如權(quán)利要求2所述自由空間可變光衰減器，其特征在于所述輸出監(jiān)控結(jié)構(gòu)包括一個位于所述輸出監(jiān)控光電二極管有源區(qū)域周圍的吸收膜層，該吸收膜層的邊界可確定所述輸出監(jiān)控結(jié)構(gòu)的孔徑。

5.如權(quán)利要求1所述自由空間可變光衰減器，其特征在于所述監(jiān)控結(jié)構(gòu)包括一個分離式探測器結(jié)構(gòu)，用于接收所述經(jīng)轉(zhuǎn)向的輸出光束被光分束器反射的那一小部分光，所述分離式探測器結(jié)構(gòu)包括一對并排的監(jiān)控光電二極管，其中的第一個監(jiān)控光電二極管測量的功率與被轉(zhuǎn)向的輸出光在定義的孔徑外面的功率相關(guān)聯(lián)，第二個監(jiān)控光電二極管測量的功率與被轉(zhuǎn)向的輸出光穿過所定義的孔徑的功率相關(guān)聯(lián)，一個合成器與所述第一和第二監(jiān)控光電二極管的輸出端相連接，其中測量功率的合成可以表示自由空間可變光衰減器的輸入功率。

6.如權(quán)利要求2所述自由空間可變光衰減器，其特征在于所述輸入監(jiān)控結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含一個置于所述光分束器和所述輸入監(jiān)控光電二極管之間的會聚透鏡。

7.如權(quán)利要求6所述自由空間可變光衰減器，其特征在于所述輸入監(jiān)控結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含一個置于所述光分束器和所述輸入監(jiān)控光電二極管之間的自由空間光路中的光隔離器，該光隔離器用于防止反射的自由空間光束再次進(jìn)入光分束器。

8.如權(quán)利要求2所述自由空間可變光衰減器，其特征在于所述輸出監(jiān)控結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含一個置于所述光分束器和所述孔徑之間的會聚透鏡。

9.如權(quán)利要求2所述自由空間可變光衰減器，其特征在于還包括一個置于所述柱面透鏡的元件端面的雙光纖器件，第一根光纖用于接收輸入的光信號并將輸入光信號耦合進(jìn)所述柱面透鏡，第二根光纖用于接收會聚的輸出自由空間光束，第二根光纖的纖芯的大小與孔徑元件的直徑相關(guān)聯(lián)，這樣會聚輸出的自由空間光束的功率可被選擇性地耦合到第二根光纖的纖芯從而產(chǎn)生衰減光信號。