專(zhuān)利名稱(chēng)：偏振光束分離器或組合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及如單軸晶體之類(lèi)的元件，被用于將未準(zhǔn)直的輸入光束分離成兩正交偏振的子光束，或者將兩正交偏振的光束組合成一單光束。
諸如光學(xué)環(huán)行器(optical circulator)和隔離器之類(lèi)與偏振相關(guān)的裝置，通常需要將具有未知偏振態(tài)的輸入光束分離成兩個(gè)正交偏振的子光束。這些子光束通過(guò)該裝置的往復(fù)和單向旋轉(zhuǎn)器之類(lèi)隔離元件按規(guī)定路線發(fā)送，并且在輸出端被組合。然而，如果該光束按逆方向發(fā)射，則單向元件確保此光不會(huì)耦合回輸入端口(input port)。金紅石晶體用于將一輸入光束分成兩正交偏振的子光束從而用作偏振分束器，或者工作在相反方向上作為偏振光束組合器，是眾所周知的。然而在本說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)偏振光束分離器，應(yīng)當(dāng)被理解為，同樣的裝置以反方向操作可被用作偏振光束組合器。
對(duì)在這些晶體中傳播的光通常要被準(zhǔn)直，最經(jīng)常是靠梯度折射率(GRIN)透鏡。在這種情況下，確保兩光束分離所需要的較大晶體，其直徑通常大到350μm。然而近來(lái)發(fā)現(xiàn)，約為普通晶體尺寸1/50的非常小的晶體可與未準(zhǔn)直的光束一起使用；使用這種小晶體會(huì)大大減小光學(xué)裝置的制造成本。
許多偏振器和偏振分束器能將一輸入光束分離成兩正交偏振的光束，或者將兩正交偏振光束組合成一輸出光束，是技術(shù)上已知的。這包括Glan-Thompson偏振器，它是一塊雙折射材料切成棱鏡然后膠合在一起，其作用是在膠合界面上反射一個(gè)偏振分量透過(guò)另一個(gè)偏振分量。另一種偏振器是Glan-Taylor偏振器，其與Glan-Thompson偏振器類(lèi)似，但使用空氣間隔替代膠合來(lái)將偏振分量分離。Wollaston,Rochon以及Senarmont分束器可通過(guò)讓這些偏振分量透過(guò)一界面使其分離。
然而所有這些已有技術(shù)的偏振光束分離器/組合器的一個(gè)缺點(diǎn)在于，對(duì)于通過(guò)雙折射率晶體傳播的兩被分離的正交偏振，存在一光路長(zhǎng)度差。使用通過(guò)其傳播的光未被準(zhǔn)直的雙折射晶體，將導(dǎo)致由離焦造成的插入損耗增大或?qū)ρa(bǔ)償光路長(zhǎng)度差的需要。這些子光束沿慢軸和快軸行進(jìn)，其對(duì)應(yīng)于

圖1所示的這種光路長(zhǎng)度差。在此圖中，光纖10被表示為以其一端經(jīng)過(guò)一透鏡12與一金紅石晶體22光學(xué)耦合。通常是在將該光束分成兩正交偏振態(tài)之后將此光耦合進(jìn)兩光纖端部(未表示)。然后如圖1所示，兩焦點(diǎn)并不位于同一焦面上。這是由于對(duì)通過(guò)晶體22的e-光線和o-光線的光路長(zhǎng)度差造成的。一般說(shuō)來(lái)，成對(duì)的光纖是以固定方式緊固在一光纖管中的。在這種情況下，如果使用這種管而且被配置在光斑14a或14b之一處，則另一光斑不會(huì)在此管端部的焦點(diǎn)上，而且不是e-光線就是o-光線的光路耦合差。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠減小或排除這種光路長(zhǎng)度差的裝置，或者對(duì)于光學(xué)裝置中PMD(偏振模色散)提供補(bǔ)償。
本發(fā)明的目的在于提供一種偏振光束分離器/組合器，其對(duì)于通過(guò)它傳播的兩個(gè)分離的或組合的未準(zhǔn)直光束具有基本相同的光路長(zhǎng)度。
另一方面，本發(fā)明的目的在于提供一種偏振光束分離器/組合器，其對(duì)于通過(guò)它傳播的TE和TM偏振模能提供一可選擇的光路長(zhǎng)度差。
對(duì)于具有相等光路長(zhǎng)度的光束分離器/組合器的一種應(yīng)用被發(fā)現(xiàn)在集成光學(xué)的有色空間色散元件中，其中的偏振作用引起多余的損耗。在有色的空間色散元件中存在三種作用，都是受光的偏振狀態(tài)的影響。這就是與偏振有關(guān)的波長(zhǎng)(PDλ)、偏振模色散(PMD)以及與偏振有關(guān)的損耗(PDL)。
Ando等人轉(zhuǎn)讓給Nippon Telegraph and Telephone公司的美國(guó)專(zhuān)利5,901,259，建議將一聚酰亞胺光波片插在一光波導(dǎo)裝置的中間，以降低平面光波線路對(duì)偏振的依賴(lài)性。然而這難于制造并在該裝置中引入不希望的損耗。
根據(jù)本發(fā)明的偏振光束分離器/組合器，可被用在一光學(xué)有色空間色散元件的輸入或輸出端，以克服這些偏振影響而制造工藝并不困難，或不會(huì)引入不令人滿意的損耗。
因此，本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于提供一種偏振光束分離器/組合器，用于補(bǔ)償光學(xué)有色的空間色散元件中的偏振影響。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種偏振光束分離器/組合器，用于將一未準(zhǔn)直的光束分束成具有正交偏振的第一和第二光束，并且用于將具有正交偏振的第一和第二光束組合成一光束，包括一第一端口，用于將一束光沿一正方向入射到該偏振光束分離器/組合器中，或用于沿反方向從該偏振光束分離器/組合器中接收一束光；一第一單軸晶體，其具有一o-光線光路及一e-光線光路，并且具有所述第一端口與之光學(xué)耦合的一端面；一第二單軸晶體，其具有一e-光線光路及一o-光線光路，以使此第二單軸晶體的e-光線光路與第一單軸晶體的o-光線光路光學(xué)耦合，并使此第二單軸晶體的o-光線光路與第一單軸晶體的e-光線光路光學(xué)耦合；以及與第二單軸晶體的一端面光學(xué)耦合的第二端口和第三端口，用于沿該正方向輸出一具有第一偏振態(tài)的第一光束和一具有第二正交偏振態(tài)的第二光束之一，以及用于沿該反方向?qū)⒕哂械谝黄駪B(tài)的該第一光束和具有第二正交偏振態(tài)的該第二光束射入該偏振光束分離器/組合器，其中該偏振光束分離器/組合器，對(duì)于通過(guò)其傳播的一具有第一偏振態(tài)的第一光束和一具有第二正交偏振態(tài)的第二光束提供選擇的相對(duì)光路長(zhǎng)度。
根據(jù)本發(fā)明，另外提供一偏振光束分離器/組合器，其中第二晶體的主軸按這樣一種方式對(duì)準(zhǔn)，以使o-光線光路受該晶體的非常折射率延遲，e-光線光路受其尋常折射率延遲，以決定其相對(duì)光路長(zhǎng)度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，包括一在第一單軸晶體和第二單軸晶體之間的偏振旋轉(zhuǎn)器，用于沿一正方向?qū)牡谝粏屋S晶體接收來(lái)的光的偏振旋轉(zhuǎn)，或用于沿一反方向?qū)牡诙屋S晶體接收來(lái)的光的偏振旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，該偏振光束分離器/組合器包括一偏振器，用于補(bǔ)償光學(xué)裝置中與偏振有關(guān)的損耗。
另一方面，根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例，一種偏振光束分離器/組合器，用于提供對(duì)光學(xué)有色空間色散元件中的偏振補(bǔ)償，其包括一第一雙折射分束元件，在其一端面上具有至少一個(gè)單端口；一與第一雙折射元件光學(xué)耦合的第二雙折射元件，在其與所述至少一個(gè)單端口相關(guān)聯(lián)的端面上具有至少一對(duì)彼此分開(kāi)的端口；一第一光路和一第二光路，且此第一光路為從所述至少一個(gè)單端口到所述相關(guān)聯(lián)的一對(duì)端口中的一個(gè)端口，第二光路為從所述至少一個(gè)單端口到所述相關(guān)聯(lián)的一對(duì)端口中的另一個(gè)端口；以及用于改變從第一雙折射元件到第二雙折射元件傳播的未準(zhǔn)直光束的有效偏振態(tài)的裝置，以使第一光路和第二光路具有選定的相對(duì)光路長(zhǎng)度，以對(duì)光學(xué)有色的空間色散元件中已知的偏振模色散進(jìn)行補(bǔ)償。
現(xiàn)在將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的例示性實(shí)施方案，其中圖1為說(shuō)明當(dāng)兩條未準(zhǔn)直光束射入一雙折射晶體，沿與兩子光束光路長(zhǎng)度差對(duì)應(yīng)的慢軸及快軸傳播時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題的示意圖；圖2為表示本發(fā)明一實(shí)施例的示意圖，其中的偏振分量分開(kāi)表示以便于觀察；圖3a至3d示意說(shuō)明一條光束，表示當(dāng)其射入第一雙折射晶體及作為兩條子光束通過(guò)一偏振旋轉(zhuǎn)器，隨后通過(guò)第二雙折射晶體時(shí)(如圖2所示)的偏振和位置；圖4表示本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中的雙折射晶體被直接耦合；圖5a表示本發(fā)明又一實(shí)施例的示意圖，其中的偏振光束分離器/組合器包括兩塊晶體，具有定向的光軸，以在第一晶體中提供偏振分離及在第二晶體中通過(guò)折射率提供光路長(zhǎng)度差；圖5b說(shuō)明對(duì)射入圖5a所示裝置中的光的偏振態(tài)及位置；圖6表示另一偏振光束分離器/組合器的示意圖，在其結(jié)構(gòu)中包括準(zhǔn)直與聚焦透鏡；圖7a說(shuō)明在中階梯光柵中與偏振相關(guān)的λ作用；
圖7b說(shuō)明在陣列的波導(dǎo)光柵中與偏振相關(guān)的λ作用；圖7c為總體上對(duì)于一有色的空間色散元件(CSDE)與偏振相關(guān)的λ作用的示意說(shuō)明；圖8a說(shuō)明一雙折射組件(module)，包括在一光學(xué)有色的空間色散元件的輸入端采用的偏振光束組合器；圖8b說(shuō)明一雙折射組件，包括在一光學(xué)有色的空間色散元件的輸出端采用的偏振光束組合器；圖9為一簡(jiǎn)化的雙折射組件的示意圖，包括單塊金紅石晶體作為偏振分離器/組合器；圖10為與圖2所示實(shí)施例對(duì)應(yīng)的一雙折射組件的示意圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明的另一折射組件的示意圖；圖12a為一提供準(zhǔn)直光束給雙折射組件的透鏡的示意說(shuō)明；以及圖12b為一提供準(zhǔn)直光束給雙折射組件的另一透鏡的示意說(shuō)明。
現(xiàn)在返回圖1，所示為一未準(zhǔn)直的光束從光纖10射出經(jīng)一透鏡12后通過(guò)一小的雙折射晶體22，并且兩個(gè)焦點(diǎn)14a和14b被表示在不同的焦平面13a和13b上。為將正交的空間分開(kāi)的兩條子光束耦合至光纖中，需在雙折射晶體22和兩條光纖之間有聚焦透鏡。由于子光束之一的對(duì)應(yīng)于o-光線的子光束所遵循的光路長(zhǎng)度大于對(duì)應(yīng)于e-光線的另一子光束所遵循的光路長(zhǎng)度，所以兩子光束的焦平面是不同的。如果兩條光纖與該透鏡分開(kāi)一相同距離，則此焦平面的不同應(yīng)導(dǎo)致很差的耦合。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖2，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，一雙折射金紅石晶體22形式的第一單軸光束分離器/組合器，被表示為與相等長(zhǎng)度的第二金紅石晶體24光學(xué)耦合。對(duì)于用作單軸偏振光束分離器/組合器的材料，例如包括金紅石(TiO2)、釩酸釔(YVO4)、氟化鎂(MgF2)、石英(SiO2)、鈮酸鋰(LiNbO3)和方解石(CaCO3)。一偏振旋轉(zhuǎn)器26(優(yōu)選為一半波片)被配置在兩金紅石晶體22和24之間。盡管元件22、24和26被表示為分開(kāi)的，但其間具有間隙，實(shí)踐中它們彼此接觸且在空間粘附有薄的透氣層和/或減反射涂層。這種類(lèi)型的耦合元件，在光學(xué)環(huán)行器和隔離器領(lǐng)域?qū)嶋H上是公知的。圖2表示晶體22及24的光軸如此配置，以使第一金紅石晶體22的o-光線光路和e-光線光路分別與第二金紅石晶體24的e-光線光路和o-光線光路耦合。結(jié)合圖3a至3d所示對(duì)于通過(guò)圖2實(shí)施例的光的位置和偏振態(tài)的說(shuō)明，將能很好地理解圖2所示裝置的操作。
在操作中，未準(zhǔn)直的光束沿晶體22一端的光軸射入入射端口，這種狀態(tài)下的光束被表示在圖3a中。然后此光束被分離成由圖中主光線表示的子光束，e-光線沿著該晶體的e-光線光路，o-光線沿著該晶體的o-光線光路，如圖3b所示。當(dāng)這些子光束射出晶體22時(shí)，它們被分開(kāi)以距離“d1”。為清楚及簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這由主光線表示。然后這些光束被半波片26旋轉(zhuǎn)90°，并以圖3c所示的偏振態(tài)出現(xiàn)。因此在其被旋轉(zhuǎn)之后e-光線被提供給第二塊金紅石晶體24作為o-光線。從第一塊金紅石晶體22出來(lái)的o-光線被提供給第二塊晶體作為e-光線。通過(guò)這樣做，兩條光線或子光束被進(jìn)一步分離以距離“d2”，如圖3d所示。比較有利地是，可以看出，從輸入光束分出的兩條子光束的光路長(zhǎng)度，可以根據(jù)偏振狀態(tài)來(lái)控制。通過(guò)使用相等長(zhǎng)度的晶體22及24，兩種偏振態(tài)的光路長(zhǎng)度基本上相等。通過(guò)改變晶體長(zhǎng)度、根據(jù)晶體切割的光軸取向以及晶體材料，可將一選定的相對(duì)光路長(zhǎng)度差引入兩種偏振態(tài)之間，以對(duì)偏振模色散作用提供補(bǔ)償。
優(yōu)選該半波片26的光軸與第一及第二塊單軸晶體22及24的雙折射軸約呈45°取向。也還優(yōu)選該半波片26的光軸與從第一單軸晶體22入射其上的光的偏振約呈45°取向。
比較有利地是，本發(fā)明提供一種耦合光的途徑，構(gòu)成來(lái)自小塊晶體的有效的偏振多樣性(polarization diverse)而不會(huì)遭遇使用未準(zhǔn)直光時(shí)不等光路長(zhǎng)度的缺點(diǎn)。對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的裝置被利用來(lái)與耦合在第二塊金紅石晶體24端面上的端口或其所有端口(即包括第一晶體22端面上的端口)上的偏振保持光纖一起使用。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的偏振光束分離器/組合器的又一實(shí)施例，其中雙折射晶體40形式的第一單軸光束分離器/組合器以及相同長(zhǎng)度的雙折射晶體42形式的第二單軸光束分離器/組合器，被直接耦合。在此實(shí)施例中，第二雙折射晶體42的光軸相對(duì)于第一雙折射晶體40的光軸旋轉(zhuǎn)90°，如從圖4中看到的那樣，其中晶體40的光軸配置在圖平面上，晶體42的光軸則離開(kāi)此圖平面。通過(guò)適當(dāng)?shù)囟ㄏ螂p折射晶體40和42，第二雙折射晶體42的o-光線光路與第一雙折射晶體40的e-光線光路光學(xué)耦合，而且第二雙折射晶體42的e-光線光路與第一雙折射晶體40的o-光線光路光學(xué)耦合，因而兩條輸出光纖之間的分離得到匹配。相對(duì)旋轉(zhuǎn)兩晶體40及42的光軸，從而構(gòu)成一用于改變從第一雙折射元件向第二雙折射元件傳播的光的有效偏振態(tài)的裝置。比較有利地是，如從圖4中看到的那樣，在本實(shí)施例中不需要使用旋轉(zhuǎn)器來(lái)產(chǎn)生具有相等或選定光路長(zhǎng)度的偏振光束分離器/組合器。
在許多應(yīng)用中，圖2,4及5a中提供的裝置，具有與該裝置一側(cè)的兩個(gè)端口光學(xué)耦合的偏振保持光纖23。在該裝置的另一側(cè)，一光纖21與該裝置光學(xué)耦合。與本發(fā)明裝置的應(yīng)用有關(guān)，光纖21為一標(biāo)準(zhǔn)光纖或偏振保持光纖。偏振保持光纖可以用在光纖21上，例如利用組合的正交偏振光束的相位差來(lái)達(dá)到混合的偏振輸出。另外，任何端口都可與一集成的波導(dǎo)裝置直接耦合。
圖5a表示本發(fā)明的又一實(shí)施例，其中雙折射晶體50形式的單軸晶體與第二單軸晶體52光學(xué)耦合。晶體100使尋常光線和非尋常光線分離。第二晶體52具有按0°切割的光軸(在該晶體面的平面內(nèi))，并按一定方向?qū)?zhǔn)，以使尋常光線遭遇(see)晶體52非尋常折射率，非尋常光線遭遇晶體52的尋常折射率。該圖標(biāo)明該晶體反射這種類(lèi)型的光線。在第二晶體52的端部，兩光線所遵循的光路長(zhǎng)度是等效的。第二晶體52起延遲器作用，以均衡光路長(zhǎng)度。第一晶體50的厚度是由該晶體50的光軸方向以及第一和第二晶體50和52的材料決定的。不同的晶體50和52的材料可以不用，例如YVO4和金紅石。
圖5b表示通過(guò)該偏振光束分離器/組合器的主光線的偏振態(tài)和位置。在端口51處對(duì)第一晶體50的輸入被表示為混合的偏振。正交的偏振由第一晶體50分離，并且無(wú)旋轉(zhuǎn)地輸入第二晶體52。在此實(shí)施例中，分離是由對(duì)第一晶體50的材料和尺寸的選擇決定的。第二晶體52提供光路長(zhǎng)度的均衡。晶體52的輸出仍具有相同的偏振，但以與晶體光軸成一定角度通過(guò)第二晶體52的o-光線遭遇非尋常折射率，而且e-光線遭遇該晶體的尋常折射率。因此，切割第二晶體構(gòu)成一用于改變由第一雙折射元件向第二雙折射元件傳播的光的有效偏振態(tài)的裝置。其結(jié)果是，o-光線比e-光線更加延遲，以均衡光路長(zhǎng)度。
圖6為本發(fā)明的另一實(shí)施例60，其包括透鏡63及65，以接收來(lái)自第一晶體62的子光束并將射向旋轉(zhuǎn)器66的子光束準(zhǔn)直，且在此光通過(guò)第二晶體64之前使此子光束聚焦。一般說(shuō)來(lái)，小于1/4間距的梯度折射率(GRIN)透鏡可以應(yīng)用，因?yàn)閬?lái)自晶體的光是發(fā)散的而不再是點(diǎn)光源。當(dāng)然，其它非球面透鏡也可使用。比較有利地是，通過(guò)使光束于通過(guò)晶體之后被準(zhǔn)直，晶體的尺寸不必增大以適應(yīng)大的準(zhǔn)直光束。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，由于放大率為1∶1，故此耦合得以改善。更大的耦合損耗會(huì)發(fā)生，假如使用較長(zhǎng)的透鏡來(lái)聚焦此整個(gè)分離器組合的輸出，因?yàn)樵摻M合的厚度會(huì)引起更大的光束發(fā)散，導(dǎo)致離焦象差。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的偏振光束分離器/組合器可被耦合到一集成的光學(xué)有色空間色散元件上，以減小與偏振有關(guān)的波長(zhǎng)(PDλ)、偏振模色散(PMD)和與偏振有關(guān)的損耗(PDL)的偏振影響。
圖7表示兩種類(lèi)型的集成光學(xué)有色空間色散元件。第一個(gè)例子7a用在平面波導(dǎo)技術(shù)中，其中的色散是由中階梯光柵72產(chǎn)生的。第二個(gè)例子7b為一陣列波導(dǎo)光柵(AWG)76。在7a和7b兩個(gè)例子中，以λ1給出的光通過(guò)該裝置后對(duì)于該色散元件中的不同偏振態(tài)將不會(huì)有相同的相位延遲。這將引起該光遵循兩條不同的光路，并且對(duì)于兩種不同的偏振態(tài)(TE和TM)在兩個(gè)不同的位置上(B和C)結(jié)束。這就是所謂的PDλ。同樣的作用還將引起兩光束之間的時(shí)延，這將產(chǎn)生某種PDM。由于TE和TM并不具有相同的傳輸損耗，所以兩個(gè)輸出將具有不同的強(qiáng)度，這就是所謂PDL。
對(duì)于任何集成光學(xué)有色的空間色散元件(70)來(lái)說(shuō)，這種偏振相關(guān)性可通過(guò)本發(fā)明的偏振束分離器/組合器來(lái)緩解。名稱(chēng)為雙折射組件100的偏振束分離器/組合器，被與色散元件70耦合。如圖8所示，一雙折射組件可被耦合在該色散元件的輸入或輸出端。
由PDλ引起的B和C之間的橫向偏置，可由單個(gè)雙折射元件90來(lái)補(bǔ)償，如圖9所示，它是一簡(jiǎn)單的偏振束分離器/組合器。然而偏振模色散未被矯正。
圖10表示一類(lèi)似圖2所示實(shí)施例的雙折射組件100，其中TE和TM偏振態(tài)的光路長(zhǎng)度基本相等。每個(gè)晶體的厚度和光軸取向被進(jìn)行選擇，以便給出所需距離d的總的偏振偏置，并在與CSDE延遲具有相反值的兩偏振之間產(chǎn)生一時(shí)延。因此，通過(guò)使本設(shè)計(jì)不同于基本相等的光路長(zhǎng)度，該雙折射組件100可以提供對(duì)CSDE 70中PMD的補(bǔ)償。
由于被射在此單軸晶體輸入面上任一點(diǎn)的光將繼之以平行的e-光線和o-光線光路，故此光束分離器/組合器可以有許多端口，意指光被射入的輸入位置或由雙折射元件接收的輸出位置。為與色散元件一起使用，光束分離器/組合器100在該裝置的一側(cè)將有許多對(duì)端口，并在該裝置的相反一側(cè)有許多單端口，每對(duì)端口均有相關(guān)聯(lián)的單端口。這些對(duì)端口可被設(shè)置來(lái)從色散元件70接收光，或?qū)⒐馍淙肷⒃?0，如圖8所示。
圖11表示雙折射組件101的另一實(shí)施例，在該組件101的光束被組合的端面上包括一偏振器110。該偏振器被選擇為在兩個(gè)偏振態(tài)之間具有一定的消光比，以對(duì)此CSDE 70中的PDL進(jìn)行補(bǔ)償。因此，如果在通過(guò)此CSDE之后兩偏振態(tài)的光的強(qiáng)度并不相等，則一偏振器可被選擇來(lái)吸收該雙折射組件101輸出端較少衰減的偏振態(tài)的一部分。
雙折射組件101/101中的損耗，可以通過(guò)引入透鏡120減至最小，以在此雙折射組件100/101之前或之后使該光束成象和聚焦，如圖12所示。另一方面，如參照?qǐng)D6所述，透鏡63和65可提供在雙折射組件100/101中。
許多實(shí)施例均可被設(shè)想出來(lái)，而不離開(kāi)權(quán)利要求書(shū)中限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種偏振光束分離器/組合器，用于將一束光分成具有正交偏振的第一和第二束光，并且用于將具有正交偏振的第一和第二束光組合成一光束，其包括一第一端口，用于將一束光沿一正方向入射到該偏振光束分離器/組合器中，或用于沿反方向從該偏振光束分離器/組合器中接收一束光；一第一單軸晶體，其具有一o-光線光路及一e-光線光路，并且具有所述第一端口與之光學(xué)耦合的一端面；一第二單軸晶體，其具有一e-光線光路及一o-光線光路，以使此第二單軸晶體的e-光線光路與第一單軸晶體的o-光線光路光學(xué)耦合，并使此第二單軸晶體的o-光線光路與第一單軸晶體的e-光線光路光學(xué)耦合；以及與第二單軸晶體的一端面光學(xué)耦合的第二端口和第三端口，用于沿該正方向輸出一具有第一偏振態(tài)的第一光束和一具有第二正交偏振態(tài)的第二光束之一，以及用于沿該反方向?qū)⒕哂械谝黄駪B(tài)的該第一光束和具有第二正交偏振態(tài)的該第二光束射入該偏振光束分離器/組合器，其中該偏振光束分離器/組合器，對(duì)于通過(guò)其傳播的一具有第一偏振態(tài)的第一光束和一具有第二正交偏振態(tài)的第二光束提供選擇的相對(duì)光路長(zhǎng)度。
2．如權(quán)利要求1所述的偏振光束分離器/組合器，其中該第一單軸晶體的雙折射軸和該第二單軸晶體的雙折射軸彼此呈90°取向。
3．如權(quán)利要求1所述的偏振光束分離器/組合器，其中該第一單軸晶體和該第二單軸晶體被光學(xué)耦合，以提供相等的光路長(zhǎng)度。
4．如權(quán)利要求1所述的偏振光束分離器/組合器，其中第二晶體的光軸按這樣一種方式對(duì)準(zhǔn)，以使o-光線光路受該晶體的非常折射率延遲，e-光線光路受其尋常折射率延遲，以決定其相對(duì)光路長(zhǎng)度。
5．如權(quán)利要求1所述的偏振光束分離器/組合器，進(jìn)一步包括一在第一單軸晶體和第二單軸晶體之間的偏振旋轉(zhuǎn)器，用于沿一正方向?qū)牡谝粏屋S晶體接收來(lái)的光的偏振旋轉(zhuǎn)，或用于沿一反方向?qū)牡诙屋S晶體接收來(lái)的光的偏振旋轉(zhuǎn)。
6．如權(quán)利要求1,4或5所述的偏振光束分離器/組合器，其中相對(duì)光路長(zhǎng)度之差被進(jìn)行選擇，以對(duì)光學(xué)裝置中的偏振模色散進(jìn)行補(bǔ)償。
7．如權(quán)利要求1所述的偏振光束分離器/組合器，還包括一偏振器，用于補(bǔ)償光學(xué)裝置中與偏振有關(guān)的損耗。
8．如權(quán)利要求5所述的偏振光束分離器/組合器，還包括用于在第一和第二單軸晶體之間對(duì)光進(jìn)行準(zhǔn)直與聚焦的透鏡。
9．如權(quán)利要求5所述的偏振光束分離器/組合器，其中該偏振旋轉(zhuǎn)器為半波片。
10．一種偏振光束分離器/組合器，用于提供對(duì)于一光學(xué)有色的空間色散元件的偏振補(bǔ)償，以對(duì)其輸入或輸出進(jìn)行光學(xué)耦合，其包括一第一雙折射光束元件，在其一端面上具有至少一個(gè)單端口；一與第一雙折射元件光學(xué)耦合的第二雙折射元件，在其與所述至少一個(gè)單端口相關(guān)聯(lián)的端面上具有至少一對(duì)彼此分開(kāi)的端口；一第一光路和一第二光路，且此第一光路為從所述至少一個(gè)單端口到所述相關(guān)聯(lián)的一對(duì)端口中的一個(gè)端口，第二光路為從所述至少一個(gè)單端口到所述相關(guān)聯(lián)的一對(duì)端口中的另一個(gè)端口；以及用于改變從第一雙折射元件到第二雙折射元件傳播的光的有效偏振態(tài)的裝置，以使第一光路和第二光路具有選定的相對(duì)光路長(zhǎng)度，以對(duì)光學(xué)有色的空間色散元件中已知的偏振模色散進(jìn)行補(bǔ)償。
全文摘要
一種偏振光束分離器/組合器,包括:第一單軸晶體,其具有o－光線光路和e－光線光路以及配置在其端面上的第一端口;第二單軸晶體,其具有o－光線光路和e－光線光路,并且第二單軸晶體的e－光線光路與第一單軸晶體的o－光線光路光學(xué)耦合,第二單軸晶體的o－光線光路與第一單軸晶體的e－光線光路光學(xué)耦合。另一方面,第二晶體的光軸按照一定方式對(duì)準(zhǔn),以使o－光線光路受該晶體的非常折射率延遲,e－光線光路受其尋常折射率延遲,以平衡光路長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)G02B6/34GK1323994SQ0111666
公開(kāi)日2001年11月28日 申請(qǐng)日期2001年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月20日
發(fā)明者文森特·德里斯利, 岡扎羅·威爾斯, 皮埃爾·D·瓦爾, 阿蘭·J·P·納蒂夫, 程頤浩, 迪安·謝爾登·斯皮塞爾, 謝爾登·邁克勞林 申請(qǐng)人:Jds尤尼費(fèi)斯公司