[发明专利]一种自由空间可变光衰减器

权利要求书

1.一种自由空间可变光衰减器，其特征在于包括：

一个基于微机电系统(MEMS) 的方位可调的旋转反射镜，用于提供自由空间的输入光束到输出光束的转向，光束转向角度由所述旋转反射镜的调节方位决定，输入光束通过输入路径引入经转向后通过输出路径形成输出光束，输入路径与输出路径始末端集合在一个共平面 P 上；

一个光分束器，将所述输入光束分开，分成较多的部分光束和较少的部分光束，并将经转向的输出光束分开，分成较多的部分光束和较少的部分光束，使较多的那部分透过所述光分束器，而较少的那部分沿着一个正交的监控路径传输，所述光分束器需要与所述旋转反射镜在光路上调节对齐，由此可以使输出光束的大部分都通过输出路径抵达共平面 P上；

一个监控结构，通过监控所述较少的那部分的光束来测量输入和输出的功率水平，以确定所述旋转反射镜所产生的衰减量；

一个用于接收和准直输入光信号的柱面透镜，准直后的自由空间光束输入到所述光分束器上，该柱面透镜也接收返回穿过光分束器的输出自由空间光束，并将该自由空间光束会聚输出。

2.如权利要求1所述自由空间可变光衰减器，其特征在于所述监控结构包括一个输入监控结构，用于接收所述自由空间的输入光束被反射的那一小部分光，所述输入监控结构包括输入监控光电二极管，测量所述输入监控光电二极管接收的光功率可以表示所述可变光衰减器接收的输入功率，一个输出监控结构，用于接收所述经转向的输出光束被反射的那一小部分光，所述输出监控结构包括一个可选的孔径，该孔径和所述可变光衰减器的输出光纤纤芯区域有一个已知恒定的关系，该输出监控结构还包括一个与所述孔径对齐的输出监控光电二极管，该监控结构可以测量通过孔径并被监控所述输出监控光电二极管接收的自由空间光束的光功率，该功率可以表示可变光衰减器的输出功率。

3.如权利要求2所述自由空间可变光衰减器，其特征在于所述输出监控结构包括一个置于所述光分束器和所述输出监控光电二极管之间的小孔元件，所述小孔元件用于接收转向输出自由空间光束被光分束器反射的那一小部分光，这小部分的自由空间光束在打到所述输出监控光电二极管之前会穿过小孔元件上的孔径。

4.如权利要求2所述自由空间可变光衰减器，其特征在于所述输出监控结构包括一个位于所述输出监控光电二极管有源区域周围的吸收膜层，该吸收膜层的边界可确定所述输出监控结构的孔径。

5.如权利要求1所述自由空间可变光衰减器，其特征在于所述监控结构包括一个分离式探测器结构，用于接收所述经转向的输出光束被光分束器反射的那一小部分光，所述分离式探测器结构包括一对并排的监控光电二极管，其中的第一个监控光电二极管测量的功率与被转向的输出光在定义的孔径外面的功率相关联，第二个监控光电二极管测量的功率与被转向的输出光穿过所定义的孔径的功率相关联，一个合成器与所述第一和第二监控光电二极管的输出端相连接，其中测量功率的合成可以表示自由空间可变光衰减器的输入功率。

6.如权利要求2所述自由空间可变光衰减器，其特征在于所述输入监控结构进一步包含一个置于所述光分束器和所述输入监控光电二极管之间的会聚透镜。

7.如权利要求6所述自由空间可变光衰减器，其特征在于所述输入监控结构进一步包含一个置于所述光分束器和所述输入监控光电二极管之间的自由空间光路中的光隔离器，该光隔离器用于防止反射的自由空间光束再次进入光分束器。

8.如权利要求2所述自由空间可变光衰减器，其特征在于所述输出监控结构进一步包含一个置于所述光分束器和所述孔径之间的会聚透镜。

9.如权利要求2所述自由空间可变光衰减器，其特征在于还包括一个置于所述柱面透镜的元件端面的双光纤器件，第一根光纤用于接收输入的光信号并将输入光信号耦合进所述柱面透镜，第二根光纤用于接收会聚的输出自由空间光束，第二根光纤的纤芯的大小与孔径元件的直径相关联，这样会聚输出的自由空间光束的功率可被选择性地耦合到第二根光纤的纤芯从而产生衰减光信号。