專利名稱：連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通訊，特別是指一種連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器。
背景技術(shù)：
光纖衰減器是光通訊領(lǐng)域一種非常重要的光學(xué)無源器件，主要應(yīng)用于光通信線路、系統(tǒng)的評(píng)估、研究及調(diào)整、校正等方面?，F(xiàn)有的光纖衰減器主要有固定式和可調(diào)式兩種。固定式衰減器的衰減比是固定的。但在光纖系統(tǒng)中，常常需要精確控制系統(tǒng)各部件中的光信號(hào)值，如在系統(tǒng)應(yīng)用的測(cè)試和特征化階段、對(duì)系統(tǒng)的評(píng)估、計(jì)量和定標(biāo)等場(chǎng)合，需要采用可調(diào)式光纖衰減器。目前的可調(diào)光纖衰減器大多是切斷光纖，通過改變兩連接端面間的空氣間隙或者徑向相對(duì)偏移來實(shí)現(xiàn)，或者采用薄膜吸收濾光實(shí)現(xiàn)。這類裝置對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的精度、穩(wěn)定性都有很高的要求。而且，切斷光纖使得在光傳輸衰減的過程中，會(huì)產(chǎn)生很大的光功率反射，反射光影響光源的穩(wěn)定性和傳輸信號(hào)的信噪比，從而降低傳輸?shù)钠焚|(zhì)。另外，這種可調(diào)式衰減器多采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，對(duì)需要精密量化的場(chǎng)合無法滿足要求，因此有必要采用高精度的連續(xù)可變式衰減設(shè)備，以滿足實(shí)際應(yīng)用中的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器，它應(yīng)具有調(diào)整精度高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、性價(jià)比高的特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器，其特征在于它的構(gòu)成包括一內(nèi)部向兩側(cè)拉伸可產(chǎn)生變形的薄壁圓錐形彈性圓筒，一裸光纖以螺旋方式纏繞在該彈性圓筒的外表面，該光纖有輸入端和輸出端，彈性錐筒的內(nèi)側(cè)邊緣與頂板固定連接，該頂板與彈性錐筒的接觸面為圓弧面，該頂板的另一側(cè)設(shè)有凹槽，與楔形推板連接，從而使彈性錐筒懸掛在張緊裝置的外部。楔形平板安裝在支撐底座的導(dǎo)軌槽內(nèi)，兩側(cè)以彈簧拉緊，當(dāng)楔形推板在驅(qū)動(dòng)力作用下向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)楔形平板向兩側(cè)移動(dòng)，帶動(dòng)頂板從外側(cè)擠壓彈性錐筒，上述裝置密封在殼體內(nèi)，該殼體的內(nèi)表面鍍有高反射率的膜層。
所述裝置的楔形推板與傳動(dòng)軸相連，螺紋聯(lián)接塊、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)式彈性聯(lián)軸器及步進(jìn)電機(jī)組成直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；在該殼體內(nèi)還設(shè)有探測(cè)裝置以探測(cè)封閉殼體的光強(qiáng)變化；一微處理器，它的功能是接收探測(cè)裝置采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在其顯示屏上顯示光纖衰減情況，并根據(jù)需要和數(shù)據(jù)處理結(jié)果控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。
所說的探測(cè)裝置可以采用高靈敏度、高穩(wěn)定性的光功率計(jì)，如選擇具有大面積的PD檢測(cè)探頭、具有智能輸出的小型光功率計(jì)。
所述的連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器使用前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行標(biāo)定，其方法是在封閉殼體內(nèi)，以預(yù)先確定功率的光由光纖輸入端輸入，在光纖輸出端檢測(cè)輸出功率，在微處理器的控制下，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸推動(dòng)楔形推板運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈性錐筒產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，光纖內(nèi)部衰減散射出的光導(dǎo)致封閉殼體內(nèi)部的光強(qiáng)發(fā)生變化，這一變化值可由探測(cè)裝置檢測(cè)，并將有關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在微處理器的內(nèi)存中。
該光纖衰減器使用前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定時(shí)可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值和曲線擬合。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明可對(duì)光纖無損操作實(shí)現(xiàn)衰減。機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)加工裝配的要求較低、傳動(dòng)精度要求不高。輸出有很高的精度、連續(xù)可調(diào)?？刂乒δ芤子趯?shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單。特別適于要求光纖輸出需數(shù)字調(diào)控、精密穩(wěn)定可靠的場(chǎng)合。


圖1為光纖衰減的原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
圖2為本發(fā)明連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器整體裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3本發(fā)明裝置中彈性錐筒與張緊裝置連接的示意圖。
圖4為本發(fā)明裝置中彈性錐筒及纏繞其上的光纖示意圖。
圖5為本發(fā)明裝置中彈性錐筒內(nèi)兩側(cè)頂板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的衰減原理如圖1所示，當(dāng)傳輸光纖某處受到擠壓產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，則產(chǎn)生散射損耗形成衰減，隨該處光纖彎曲的曲率半徑不同，衰減量也隨之改變。
本發(fā)明連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器的結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，其中1為內(nèi)部向兩側(cè)拉伸可產(chǎn)生變形的薄壁圓錐形彈性圓筒，其彈性保證外力撤銷情況下可恢復(fù)原狀，裸光纖以螺旋狀纏繞在1的外表面。彈性錐筒1的內(nèi)側(cè)邊緣與頂板2、9固定連接，頂板2、9與錐筒接觸面為圓弧面，從錐筒1小端至大端成錐形，從而可以限制接觸處的彎曲曲率，并且使各接觸點(diǎn)處的彎曲曲率逐漸變化。另一側(cè)加工出凹槽，與楔形平板4、8連接，從而使彈性錐筒1懸掛在張緊裝置的外部。13為張緊裝置的支撐底座。楔形平板4、8安裝在支撐底座13的導(dǎo)軌槽內(nèi)，兩側(cè)以彈簧21、22拉緊。6為楔形推板，當(dāng)楔形推板6在驅(qū)動(dòng)力作用下向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)楔形平板4、8向兩側(cè)移動(dòng)，帶動(dòng)頂板2、9從內(nèi)側(cè)擠壓彈性錐筒1，隨位移量改變，接觸處的曲率半徑也相應(yīng)發(fā)生變化，即此處的光纖不斷變形實(shí)現(xiàn)衰減。當(dāng)楔形推板6向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，楔形平板4、8在彈簧回復(fù)力作用下向反向運(yùn)動(dòng)，而彈性錐筒1在自身彈性作用下恢復(fù)原狀。螺紋聯(lián)接塊15、傳動(dòng)軸16、驅(qū)動(dòng)式彈性聯(lián)軸器17及步進(jìn)電機(jī)18組成直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
為了使系統(tǒng)的衰減值符合所需輸入衰減量值的要求，本系統(tǒng)采用預(yù)先標(biāo)定的方法。在封閉殼體12的內(nèi)表面鍍有高反射率的膜層14。以預(yù)先確定功率的光由光纖輸入端11輸入，在光纖輸出端3檢測(cè)輸出功率。當(dāng)彈性錐筒1產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，光纖內(nèi)部衰減散射出的光導(dǎo)致封閉殼體12內(nèi)部的光強(qiáng)發(fā)生變化，這一變化值可由探測(cè)系統(tǒng)19檢測(cè)，并且可以存儲(chǔ)在微處理器20的內(nèi)存中。由于各種損耗，由此探測(cè)的數(shù)值并不等于輸入11與輸出3的差值即衰減值，但記錄下輸入11與輸出3的差值和光功率探測(cè)系統(tǒng)19的示值，在系統(tǒng)固定的情況下，探測(cè)示值與衰減量是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。因此多次重復(fù)這種操作，將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在微處理器20的內(nèi)存中。為了達(dá)到更高的精度，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值和曲線擬合也是必要的。微處理器20同時(shí)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開關(guān)及直線運(yùn)動(dòng)的位移量。在以后的實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)以預(yù)先的標(biāo)定值作為參考標(biāo)準(zhǔn)。將衰減值調(diào)到所需的數(shù)值，控制系統(tǒng)從標(biāo)定的數(shù)據(jù)中可以確定探測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該探測(cè)到的變化，當(dāng)探測(cè)值與預(yù)期值一致時(shí)，停止驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)量值的衰減。
所說的薄壁圓錐形彈性圓筒如圖4所示，光纖以螺旋方式纏繞在外表面，在光纖非彎曲處涂少許硅膠用以固定光纖，為了避免筒壁表面對(duì)光強(qiáng)的吸收，提高損耗探測(cè)的精度，筒壁表面要有一定的光潔度。
所說的頂板2、9如圖5所示，與錐筒1接觸面呈圓弧面，接觸處從小端到大端呈錐形，這樣從小端到大端，各點(diǎn)處的彎曲曲率半徑是漸變的，從而纏繞其上的光纖是逐漸衰減的，這樣不但可以提高衰減的精度，而且對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的精度要求可以大大降低。
所說的封閉殼體12，要有很好的密封性。由于光纖衰減的精度要求很高，為了確保探測(cè)裝置19可以分辨檢測(cè)出高精度的衰減量，除了探測(cè)裝置19本身的精度要求，也要保證光纖衰減出射的光不會(huì)大量損失或被介質(zhì)吸收，因此對(duì)封閉殼體12的連接處采用密封膠密封，并且殼體內(nèi)壁要求高的反射率，因此殼體12內(nèi)壁可以涂鋁膜層，這樣可以保證光纖衰減出射的光被探測(cè)器19分辨出來。
所說的探測(cè)裝置19可以采用高靈敏度、高穩(wěn)定性的光功率計(jì)。如選擇具有大面積的PD檢測(cè)探頭、具有智能輸出的小型光功率計(jì)。檢測(cè)輸出的數(shù)值通過數(shù)據(jù)傳送接口實(shí)時(shí)傳輸?shù)轿⑻幚砥?0的RAM中，通過與預(yù)先標(biāo)定存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)值比較，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所需輸入衰減值的控制。
所說的控制系統(tǒng)功能包含標(biāo)定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、調(diào)整數(shù)值的輸入讀取、數(shù)據(jù)的比較及根據(jù)結(jié)果對(duì)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。
所說的直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置由步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)電機(jī)18、驅(qū)動(dòng)式彈性聯(lián)軸器17、絲桿傳動(dòng)軸16、螺紋聯(lián)接塊15組成，該種類型的裝置驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)可靠，驅(qū)動(dòng)精度也可以通過改變15、16的螺紋間距來實(shí)現(xiàn)。
將本發(fā)明連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器投入實(shí)際使用，采用分辨率為0.001dB的光功率計(jì)作為探測(cè)元件，對(duì)波長(zhǎng)1310nm和1550nm的單模光纖系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定后，考慮到插入損耗，系統(tǒng)衰減范圍可達(dá)0.5-60dB，顯示分辨率達(dá)到0.1dB，滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。
綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以歸納為本發(fā)明可對(duì)光纖無損操作實(shí)現(xiàn)衰減，機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)加工裝配的要求較低，傳動(dòng)精度要求不高，輸出有很高的精度、連續(xù)可調(diào)，操作簡(jiǎn)單，特別適于要求光纖輸出穩(wěn)定、精密可靠及要求自動(dòng)控制的場(chǎng)合。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器，其特征在于它的構(gòu)成包括一薄壁圓錐形彈性圓筒(1)，一裸光纖以螺旋方式纏繞在該彈性圓筒(1)的外表面，該光纖有輸入端(11)和輸出端(3)，彈性錐筒(1)的內(nèi)側(cè)邊緣與頂板(2、9)固定連接，該頂板(2、9)與彈性錐筒(1)的接觸面為圓弧面，該頂板(2、9)的另一側(cè)設(shè)有凹槽(21)，與楔形推板(6)連接，張緊裝置的支撐底座(13)，楔形平板(4、8)安裝在支撐底座(13)的導(dǎo)軌槽內(nèi)，兩側(cè)以彈簧(21、22)拉緊，當(dāng)楔形推板(6)推動(dòng)楔形平板(4、8)向兩側(cè)移動(dòng)，帶動(dòng)頂板(2、9)從外側(cè)擠壓彈性錐筒(1)，上述裝置密封在殼體(12)內(nèi)，該殼體(12)的內(nèi)表面鍍有高反射率的膜層(14)所述裝置的楔形推板(6)與傳動(dòng)軸(16)相連，螺紋聯(lián)接塊(15)、傳動(dòng)軸(16)、驅(qū)動(dòng)式彈性聯(lián)軸器(17)及步進(jìn)電機(jī)(18)組成楔形推板(6)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；在該殼體(12)內(nèi)還設(shè)有探測(cè)裝置(19)以探測(cè)封閉殼體(12)內(nèi)的光強(qiáng)變化；一微處理器(20)，它的功能是接收探測(cè)裝置(19)采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在其顯示屏上顯示光纖衰減情況，并根據(jù)需要和數(shù)據(jù)處理結(jié)果控制步進(jìn)電機(jī)(18)的運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器，其特征在于所說的探測(cè)裝置(19)可以采用高靈敏度、高穩(wěn)定性的光功率計(jì)，如選擇具有大面積的PD檢測(cè)探頭、具有智能輸出的小型光功率計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器，其特征在于該光纖衰減器使用前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行標(biāo)定，其方法是在封閉殼體(12)內(nèi)，以預(yù)先確定功率的光由光纖輸入端(11)輸入，在光纖輸出端(3)檢測(cè)輸出功率，在微處理器(20)的控制下，步進(jìn)電機(jī)(18)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸(16)推動(dòng)楔形推板(6)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈性錐筒(1)產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，光纖內(nèi)部衰減散射出的光導(dǎo)致封閉殼體(12)內(nèi)部的光強(qiáng)發(fā)生變化，這一變化值可由探測(cè)裝置(19)檢測(cè)，并將有關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在微處理器(20)的內(nèi)存中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器，其特征在于該光纖衰減器使用前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定時(shí)可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值和曲線擬合。
全文摘要
一種連續(xù)可調(diào)數(shù)顯式光纖衰減器，其構(gòu)成一薄壁圓錐形彈性圓筒，一裸光纖以螺旋方式纏繞在該彈性圓筒的外表面，彈性錐筒的內(nèi)側(cè)邊緣與頂板固定連接，該頂板與彈性錐筒的接觸面為圓弧面，該頂板的另一側(cè)設(shè)有凹槽，與楔形推板連接，使彈性錐筒懸掛在張緊裝置的外部，楔形平板安裝在支撐底座的導(dǎo)軌槽內(nèi)，兩側(cè)以彈簧拉緊，上述裝置密封在殼體內(nèi)，該殼體的內(nèi)表面鍍有高反射率的膜層；該楔形推板與傳動(dòng)軸相連，螺紋聯(lián)接塊、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)式彈性聯(lián)軸器及步進(jìn)電機(jī)組成直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；在該殼體內(nèi)還設(shè)有探測(cè)裝置；一微處理器，采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，顯示光纖衰減情況，并根據(jù)需要和數(shù)據(jù)處理結(jié)果控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)H04B10/12GK1475855SQ0312960
公開日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者朱健強(qiáng), 王勇, 薄鋒, 劉志剛, 蔡志堅(jiān) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所