專利名稱：一種激光衰減器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及激光領域，尤其涉及可調的激光衰減器。
背景技術：
在激光應用系統中，常常需要將激光功率進行衰減后才能進行使用或測量。 對于同一波長，常常需要多個不同衰減率的衰減片組合使用來達到這一目的。
但是在平常使用時，由于經過多個衰減片之間的衰減后，輸出功率Pin,變為
理論上衰減片個數足夠多，且衰減率合適時，可以達到基本準連續調節的功率 輸出，但這樣的裝置使用時極不方便，且很難得到精確的衰減系數。因此連續 和大范圍(40dB以上)功率調節器將非常的有用，如果能夠做出較為簡單，成 本且較低的動態連續調節衰減器將十分具有應用價值。
實用新型內容
因此，本實用新型提出一種結構簡單的方式實現了動態連續調節的激光衰 減器。
本實用新型的技術方案是
一種激光衰減器，包括依次設置于激光光路上的雙折射晶體和偏振輸出棱 鏡，所述的雙折射晶體還連接于溫度控制裝置。
一種激光衰減器，包括依次設置于激光光路上的第一個分光元件、雙折射 晶體、第二個分光元件和光闌，所述的雙折射晶體還連接于溫度控制裝置。
進一步的，所述的分光元件是walk-off晶體。或者，所述的分光元件是偏 振輸出棱鏡,如PBS棱鏡。所述的激光衰減器的出射光經過一光學反饋元件至光探測器，所述的光探 測器連接于反饋調整裝置，所述的反饋調整裝置再連接于所述的溫度控制裝置。
多個所述的激光衰減器可以級聯。
本實用新型采用如上技術方案，具有結構簡單，且實現了動態連續調節。
圖l是本實用新型的第一種結構示意圖； 圖2是本實用新型的第二種結構的實施例一示意圖； 圖3是本實用新型的第二種結構的實施例二示意圖； 圖4是本實用新型的擴展型結構示意圖。
具體實施方式
現結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。
本實用新型的主要原理是采用溫度調節控制雙折射晶體厚度，并與偏振光 學元件結合，通過溫度改變雙折射晶體的位相延遲度來改變入射激光偏振狀態 來調節激光輸出功率。
參閱圖l所示的實施例， 一個在有效孔徑內輸入的線偏振激光，偏振方向 如圖所示的x方向，與雙折射晶體101的光軸與xz平面成45度角，入射到雙 折射晶體101中。假定溫度為25。C時，雙折射晶體101的相位延遲為零(波長 的整數倍)，這時出射的激光偏振不變，經過偏振輸出棱鏡102時沒有功率損 失，衰減器此時不起到衰減作用；通過溫度控制裝置103,可以方〗更調節雙折射 晶體101的溫度，當溫度開始升高時，相位延遲度開始增加，且最終的出射功 率從100%開始連續下降，當溫度到某一溫度T1時，4吏相位延遲變化為Ti/2時， 這時從雙折射晶體IOI中出射的激光為一圓偏光，經過如圖l所示的偏振輸出 棱鏡102后，出射功率只有原來的1/2，偏振方向為如圖的x方向；繼續增大溫度，出射功率繼續減小，當溫度上升到T2，使相位延遲變化到7T時，激光偏振
方向從x方向偏振完全變到y方向偏振，由于偏振輸出棱鏡102的作用而使輸 出光為零。可見，通過控制雙折射晶體101的位相延遲，即可控制輸出功率的 衰減率從0 ~ 100 %之間連續變化。通過計算可知，最終通過偏振輸出棱鏡102 后，出射的功率滿足<formula>formula see original document page 5</formula>
衰減系凄丈
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相位延遲《與晶體的o, e光折射率、熱光系數、線性熱膨脹率以及晶體厚度、 溫度變化范圍有關，其關系式為
義<formula>formula see original document page 5</formula>以YV04為例，其o光折射率為"。=2.01663 , e光折射率為"e = 2.25334 ,兩者 折射率差為0.237， a軸的線性熱膨脹率<formula>formula see original document page 5</formula>光和e光熱光系數分別 為<formula>formula see original document page 5</formula>,厚度為1.2mm,則溫度變化50度，相位 延遲《即為7T ,出光透射率剛好可以從100%變化到零，考慮到合理的工作溫度 范圍，上述的相位延遲5需滿足27T的變化范圍，也就是厚度必須達到2.4mm即 可在50度的溫度范圍內滿足功率動態調節要求。
另外，如要達到30dB的衰減要求，則相位延遲5滿足
<formula>formula see original document page 5</formula>
只考慮溫度的控制精度帶來衰減常數的變化，則控溫精度滿足<formula>formula see original document page 5</formula>則控溫精度W只需控制到0.72K溫度精度即可達到30dB的衰減損耗要求。同 理可以計算40dB衰減也只需0.23K的控溫精度，這些在使用熱電制冷器(TEC) 的情況下是4艮容易達到的。
圖1實施例中的偏振輸出棱鏡102可以是晶體棱鏡如walk-off晶體，也可 以是非晶體制作的PBS棱鏡。圖2是另一種變型圖，非線偏振的激光，首先通 過walk-off晶體的偏振輸出棱鏡1041的分光作用，產生如圖2所示的o、 e光， walk-off晶體1041的光軸沿y軸負向；o， e光在雙折射晶體101中產生位相 延遲，使o光變e光，e光變o光，再次通過另一塊walk-off晶體1042，即可 使出射光變成線偏振的輸出光，最后通過一小孔光闌106透射出水平偏振光來 得到最后的光輸出。同時，通過調節雙折射晶體101的溫度，還可以改變輸出 偏振光的功率，也即是可以起到衰減的作用。分析可得上述結構的衰減系數可 以從0 ~ 100% ，但圖1所述的實施結構衰減激光系數是偏振相關的。
圖3所示的是圖2的第二種實施結構的實施例二示意圖。只是圖2中的 walk-off晶體的偏振輸出棱鏡1041、 1042換成了圖3中的偏振分光棱鏡(PBS 棱鏡)1051、 1052，通過PBS棱鏡1051、 1052的鍍膜來控制S偏振和P偏振的 透射反射比。其衰減系數也可以從0~100%動態調節。圖2和圖3所示的實施 結構都可以實現偏振無關的激光衰減，不需要激光是線偏振光。
圖4是本實用新型的擴展型結構示意圖。所述的激光衰減器的出射光經過 一光學反饋元件107至光探測器108,所述的光探測器108連接于反饋調整裝置 109，所述的反饋調整裝置109再連接于所述的溫度控制裝置103。所述的光探 測器108可以是PD (Pho t oe 1 ec t ron i c D i ode)探測器，通過檢測光功率的波動， 再通過反饋調整裝置109來自動調節溫度的變化，使輸出功率保持穩定。上述結構的優點是可以大范圍動態、連續地調節衰減器的衰減系數，單級
的衰減器衰減系數可達到40dB，通過2級的級聯，可以達到更高的衰減要求； 另外通過光反饋還可以補償溫度的變化，使輸出光功率穩定。另外，本系統不 需要移動器件或機械的調節，具有良好的可操控性。
當然上述結構的也存在一些缺陷，上述結構都需要特別的雙折射晶體材料, 要具有盡可能大的熱光系數，盡可能大的線性膨脹系數(垂直光軸方向)，良 好的導熱性能(利于晶體傳熱或控溫)；另外高功率激光密度也會帶來一些問 題，激光光斑中心附近過多的累熱導致大的溫度梯度，會影響中心和邊緣的衰 減系數的不同，而導致激光光斑能量分布變化，因此選用低吸收系數的材料非 常重要。另外由于雙折射晶體的溫度精度決定了衰減系數的穩定性以及準確性, 因此對溫度控制要求也較高，這些在具體設計衰減器需要考慮到。
盡管結合優選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領域的技術 人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍內， 在形式上和細節上可以對本實用新型做出各種變化，均為本實用新型的保護范 圍。
權利要求1.一種激光衰減器，其特征在于包括依次設置于激光光路上的雙折射晶體(101)和偏振輸出棱鏡(102)，所述的雙折射晶體(101)還連接于溫度控制裝置(103)。
2. —種激光衰減器，其特征在于包括依次設置于激光光路上的第一個分光元 件、雙折射晶體(101 )、第二個分光元件和光闌(106 ),所述的雙折射晶體(101) 還連接于溫度控制裝置(103 )。
3. 根據權利要求2所述的激光衰減器，其特征在于所述的分光元件是walk-off 晶體。
4. 根據權利要求2所迷的激光衰減器，其特征在于所迷的分光元件是偏振輸 出棱鏡。
5. 根據權利要求1或2所述的激光衰減器，其特征在于所述的激光衰減器的 出射光經過一光學反饋元件(107 )至光探測器(108 )，所述的光探測器(108 ) 連接于反饋調整裝置(109)，所述的反饋調整裝置(109)再連接于所述的溫度 控制裝置(103)。
6. 根據權利要求1或2所述的激光衰減器，其特征在于多個所述的激光衰減 器可以級耳關。
專利摘要本實用新型涉及激光領域，尤其涉及可調的激光衰減器。一種激光衰減器，包括依次設置于激光光路上的雙折射晶體和偏振輸出棱鏡，所述的雙折射晶體還連接于溫度控制裝置。一種激光衰減器，包括依次設置于激光光路上的第一個分光元件、雙折射晶體、第二個分光元件和光闌，所述的雙折射晶體還連接于溫度控制裝置。本實用新型采用如上技術方案，具有結構簡單，且實現了動態連續調節。
文檔編號G02F1/01GK201429751SQ20092013947
公開日2010年3月24日 申請日期2009年7月7日 優先權日2009年7月7日
發明者伍鶴會, 凌吉武, 礪 吳, 馬英俊 申請人:福州高意通訊有限公司