[发明专利]多模可变光衰减器

权利要求书

1.一种多模可变光衰减器，包含有：

一个输入光波导，用于输入光信号；

一个输入耦合透镜，具有第一焦距，将来自所述输入光波导的光信号转换为准直光信号；

一个偏振分束器，将入射其上的所述准直光信号分解为第一和第二光束，分别具有第一和第二偏振态；

一个可变液晶波片，具有一个在通光孔径内的光轴方向，其相位延迟量可通过输入其上的电压在零到圆周率的非零整数倍范围内改变，并由此改变通过它的所述第一和第二光束的偏振态；

一个偏振合束器，将通过所述可变液晶波片后的第一和第二光束的部分光信号合成第三光束，剩余光信号为第四光束；

一个输出耦合透镜，具有第二焦距，将来自所述偏振合束器的所述第三光束聚焦，形成输出光斑，所述输出光斑具有第三口径和第三数值孔径；

一个输出光波导，接收所述输出光斑，输出光信号；

其特征在于：

所述的输入和输出光波导为多模光纤，分别具有第一和第二芯径，以及第一和第二数值孔径；

所述输出光斑的第三口径与输出多模光纤的第二芯径大小相等，位置重合；所述输出光斑的第三数值孔径与输出多模光纤的第二数值孔径相等或接近；

所述可变液晶波片的相位延迟量在通光孔径内是相等的；

所述第四光束不能耦合到输出多模光纤。

2.根据权利要求1所述的一种多模可变光衰减器，其特征在于：所述输入多模光纤的第一芯径与第一数值孔径之积等于输出多模光纤的第二芯径与第二数值孔径之积；所述多模光纤的第一芯径与第二芯径之比等于所述输入和输出耦合透镜的第一焦距和第二焦距之比。

3.根据权利要求2所述的一种多模可变光衰减器，其特征在于：所述输入和输出多模光纤是同一种多模光纤，所述第一和第二芯径大小相等，所述第一和第二数值孔径相等；所述输入和输出耦合透镜的第一焦距等于第二焦距。

4.根据权利要求1所述的一种多模可变光衰减器，其特征在于：所述输入耦合透镜与输出耦合透镜间的有效光学距离等于所述第一焦距和第二焦距之和；所述输入多模光纤的端面在输入耦合透镜的焦平面上，所述输出多模光纤的端面在输出耦合透镜的焦平面上。

5.根据权利要求1所述的一种多模可变光衰减器，其特征在于：所述偏振分束器由第一多层介质偏振分束器和第一反射镜组成；通过所述偏振分束器的第一和第二光束方向平行，在位置上分离；所述偏振合束器由第二多层介质偏振分束器和第二反射镜组成；通过所述可变液晶波片和偏振合束器的第一和第二光束的部分光信号合成的第三光束，其强度由所述可变液晶波片的相位延迟量控制，从而由输入到可变液晶波片上的电压控制。

6.跟据权利要求5所述的一种多模可变光衰减器，其特征在于：所述第一和第二多层介质偏振分束器是立方体结构，各含有一个多层介质层，其法线与所述准直光信号成45度角。所述第四光束与第三光束成90度角，第四光束不被所述输出耦合透镜接收。

7.根据权利要求5所述的一种多模可变光衰减器，其特征在于：通过所述偏振分束器分解得到的第一和第二光束的第一和第二偏振态为相互垂直的线偏振态，具有第一和第二偏振方向，并与第一和第二光束的传播方向垂直；所述可变液晶波片的光轴方向与第一和第二偏振方向成45度角或135度角。

8.根据权利要求5所述的一种多模可变光衰减器，其特征在于：所述第一和第二反射镜是平面反射镜或全内反射棱镜。

9.根据权利要求1所述的一种多模可变光衰减器，其特征在于：所述偏振分束器和偏振合束器是第一和第二楔形双折射晶体，分别具有第一和第二光轴，且具有相等的楔形角；第一和第二楔形双折射晶体分别置于所述可变液晶波片的两侧，并与之组成一个平行体。

10.根据权利要求9所述的一种多模可变光衰减器，其特征在于：所述第一和第二楔形双折射晶体寻常和非寻常光线折射率之差、楔形角、以及所述输出耦合透镜的第二焦距，这三者之积大于所述输出多模光纤的第二芯径。