Оптический ослабитель Советский патент 1992 года по МПК G02B5/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в волоконно-оптических системах передачи в качестве ослабителя.

Известен оптический ослабитель, представляющий собой фильтр с коэффициентом пропускания, изменяющимся по радиальному закону 1. Он выполнен, например, в виде стеклянной пластины из поглощающего материала с углублением конической формы, которое заполнено прозрачной жидкостью. Пластина вместе с жидкостью помещена в прозрачную кювету. Коэффициент пропускания у такого фильтра в центре имеет максимальное значение и убывает к периферии.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому эффекту является фотометрическое устройство, включающее вращающийся оптически плотный клин 2. Фотометрическое устройство состоит из оптически плотного

клина, выполненного в форме вращающегося диска, имеющего параллельные участки одинаковой плотности, ступенчато изменяющиеся по величине пропускания. Оптически плотный клин при помощи сервомотора связан с отсчетным диском с нанесенной на нем нелинейной косинусной шкалой. При повороте оптически плотного клина вокруг оси, проходящей через его центр, происходит изменение оптического пропускания клина, причем оптическая ось ослабляемого излучения расположена со смещением относительно оси поворота клина, а направление изменения пропускания совпадает с диаметром диска.

Недостатком известного технического решения является выполнение оптически плотного клина в виде участка со ступенчатым изменением плотности. Линейность характеристики ослабления такого клина определяется количеством участков ступенчатого изменения плотности, их одинаковой

сл

с

VI о о Ьь о о

шириной и постоянством приращения величины ослабления от участка к участку. Изготовление такого клина, обладающего высокой линейностью, достаточно трудоемко. Кроме того, известный фотометрический клин обладает определенными зонами нечувствительности, когда световое пятно перемещается в пределах участка с постоянной плотностью, однако при этом устройство отсчета разворота клина работает, что приводит к снижению точностных характеристик ослабителя. При попадании светового пятна на границу участков разных плотностей происходит скачкообразное изменение плотности, что также снижает точностные характеристики.

Использование специального сервопривода для разворота отсчетной шкалы зна- чительно усложняет конструкцию ослабителя по сравнению с предложенным решением, где шкала непосредственно связана с фотометрическим клином. Кроме того, любой дополнительный механизм, установленный в цепи ослабитель - отсчет- ное устройство, обладает погрешностями, что снижает точностные характеристики. Использование нелинейной косинусной шкалы усложняет конструкцию устройства, а неизбежные погрешности ее изготовления не позволяют ее использовать при высокоточных измерениях.

Целью изобретения является упрощение процесса изготовления и повышение линейности характеристики пропускания устройства.

Цель достигается тем, что усовершенствуется фотометрическое устройство, содержащее плоскопараллельную пластину в форме круга с переменным пропусканием, установленную с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через центр круга, и устройство отсчета углов поворота, причем направление изменения пропускания совпадает с диаметром ослабляющего элемента.

Отличительными признаками предлагаемого устройства является то. что плоскопараллельная пластина выполнена в виде двух расположенных вплотную призм с главным сечением в виде трапеций, основания которых расположены перпендикулярно оси вращения, причем одна из призм выполнена из поглощающего ослабляемого излучение материала, а устройство отсчета углов поворота выполнено в виде линейной шкалы, жестко связанной с призмами, штрихи которой нанесены перпендикулярно главному сечению призм, и неподвижной марки.

На фиг. 1 изображен ослабитель, вид сверху; на фиг. 2 изображено сечение А-А

на фиг. 1, где 1 - плоскопараллельная пластина, 2 - призма из поглощающего материала. 3 - призма из непоглощающего материала, 4 - линейная шкала. 5 - устройство разворота пластины, 6 - марка, 7 - ось светового потока, 8 - ось вращения плоскопараллельной пластины, 9 - корпус ослабителя, 10 - отверстие в корпусе для входа и выхода светового потока.

0 Плоскопараллельная пластина 1 (фиг. 1) выполнена в виде диска и состоит из двух призм 2 и 3 одинаковой формы, у которых главное сечение представляет собой прямоугольную трапецию (фиг. 2). Призма 2 изго5 товлена из поглощающего материала, призма 3 - из непоглощающего. Плоскопараллельная пластина 1 закреплена в корпусе 9 с возможностью поворота вокруг оси 8. Поворот осуществляется с помощью устрой0 ства 5 разворота, кинематически связанного с плоскопараллельной пластиной 1 и закрепленного в корпусе 9. С плоскопараллельной пластиной 1 жестко связана линейная шкала 4. Штрихи на шкале 4 нанесены

5 перпендикулярно главному сечению призмы 2. Марка б снабжена штрихами и закреплена неподвижно в корпусе 9. Для прохождения светового потока в корпусе 9 предусмотрены отверстия 10.

0 Ослабитель работает следующим образом.

В отверстия 10 направляется световой поток, поворотом плоскопараллельной пластины 1 вокруг оси 8 с помощью устройства

5 5 разворота в световой поток вводится часть призмы 2 из поглощающего материала, обеспечивающая требуемое ослабление светового потока. Необходимая величина ослабления устанавливается по шкале 4 со0 вмещением риски на шкале 4 со штрихами на марке 5.

Пример. Плоскопараллельная пластина 1 (фиг. 2) выполнена в. виде диска диаметром 98 мм, толщиной 17,9 мм. Диск

5 состоит из двух одинаковых призм 2 и 3, у которых главное сечение представляет собой прямоугольную трапецию с углом при основании 12°02 . Призма 2 изготовлена из стекла марки ЖЗС 9 с показателем поглоще0 ния а (Я) 0.24, где Я 0,840 мкм, и показателем преломления па 1,522. Призма 3 изготовлена из стекла марки К 8 с показателем преломления па 1,5163. Призмы соединены между собой по большей стороне

5 трапеции главного сечения методом глубокого оптического контакта. Плоскопараллельная пластина 1 закреплена с возможностью поворота вокруг оси 8 в корпусе 9. Разворот плоскопараллельной пластины осуществляется с помощью

устройства 5 разворота, На пластине 1 закреплена линейная шкала 4 с шагом между штрихами 0,2 мм, цена деления шкалы 0,1 дБ. Марка 6 снабжена штрихами в форме креста и закреплена неподвижно в корпусе 9. Для подключения световодов на корпусе закреплены оптические соединители. Применение призм 2 и 3, имеющих в главном сечении форму прямоугольной трапеции для составления плоскопараллельной пластины 1, позволяет выделить на последней три зоны (фиг. 2): Б с постоянным минимальным поглощением, В с переменным поглощением, Г с постоянным максимальным поглощением.

Указанная форма призм обеспечивает плавное изменение величины пропускания особенно в зоне перехода от минимального поглощения (нулевого поглощения) к частичному поглощению. При нулевом поглощении световой поток проходит ту часть пластины 1, которая выполнена из непоглощающего материала (зона Б фиг. 2), поэтому при изменении величины поглощения световой поток не проходит через край пластины и не. возникают искажения волнового фронта.

В предлагаемом устройстве жесткое крепление шкалы 4 и плоскопараллельной пластины 1 между собой позволяет устранить промежуточные связи между ними, что приводит к упрощению конструкции и, совместно с уже описанной формой призмы, к

повышению линейности характеристики пропускания.

Упрощение конструкции устройства также достигается упрощением процесса

изготовления ослабляющего элемента, заключающегося в простой механической обработке.

При одинаковых габаритах и диапазоне величины поглощения линейность характеристики пропускания предлагаемого устройства выше чем у прототипа.

Формула изобретения Оптический ослабитель, содержащий плоскопараллельную пластину в форме круга с переменным пропусканием, установленную с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через центр круга, и устройство отсчета углов поворота, причем на- правление изменения пропускания

совпадает с диаметром ослабителя, отличающийся тем. что. с целью упрощения процесса изготовления и повышения линейности характеристики пропускания, плоскопараллельная пластина выполнена в виде

двух расположенных вплотную призм с главными сечениями в виде трапеций, основания которых расположены перпендикулярно оси вращения, причем одна из призм выполнена из поглощающего материала, а

устройство отсчета углов поворота выполнено в виде шкалы, жестко связанной с призмами, штрихи которой нанесены перпендикулярно главному сечению призмы, и неподвижной марки.

Использование: ослабление излучения с переменным коэффициентом ослабления. Сущность изобретения: в качестве ослабляющего элемента использована плоскопараллельная пластина, состоящая из двух призм одинаковой формы, одна из которых выполнена из поглощающего, а другая - из непоглощающего материала. Призмы выполнены с главным сечением в виде трапеций, основания которых расположены перпендикулярно оси светового потока. Механизм перемещения пластины выполнен в виде устройства разворота призм вокруг оси, смещенной относительно оси светового потока. Отсчетное устройство состоит из линейной шкалы, связанной с призмами, и неподвижной марки для снятия отсчета. 2 ил.

А-А

Фиг1