專利名稱：一種反向隔離的偏振光合束器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光纖通信領(lǐng)域中使用的光器件，具體地說涉及一種集成了偏振光合束器和光隔離器兩種功能的反向隔離的偏振光合束器。
背景技術(shù)：
摻鉺光纖放大器是長距離光纖通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，用于補償傳輸線路上的光功率損耗，但是其放大波長僅覆蓋C波段至L波段的大約SOnm范圍，超出此波長范圍的光波長，只能用拉曼光纖放大器進行放大，因此拉曼光纖放大器是摻鉺光纖放大器的重要補充。拉曼光纖放大器是利用光纖中的受激拉曼散射效應(yīng)來進行光放大，被放大的信號光波長取決于泵浦光波長，放大波長的選擇比較靈活，但是其增益是偏振相關(guān)的，當(dāng)泵浦光偏振態(tài)與信號光一致時增益最大，當(dāng)泵浦光偏振態(tài)與信號光正交時增益為零。為了減小拉曼光纖放大器的偏振相關(guān)性，一般將兩束偏振態(tài)正交的泵浦光合為一束作為泵浦光源，因此需要一種偏振光合束器。參見圖1，現(xiàn)有技術(shù)的偏振光合束器由第一楔形雙折射晶體1' 和第二楔形雙折射晶體2'組成。3'為第一楔形雙折射晶體1'的光軸方向，4'為第二楔形雙折射晶體2'的光軸方向，第一楔形雙折射晶體Γ的主平面與第二楔形雙折射晶體 2'主平面相互垂直。從左側(cè)輸入的相互夾角為2Φ的兩束ρ光和s光，在兩個楔形雙折射晶體中傳輸時的偏振態(tài)分別為ο光一e光和e光一ο光，被合為一束混合偏振光(ρ光+s 光)。然而，該偏振光合束器不具有反向隔離的功能。光纖線路上的反射光如果回到泵浦光源中，會干擾光源的工作穩(wěn)定性，從而影響放大器的增益穩(wěn)定性，因此需要一個光隔離器來隔離線路上的反射光。綜上所述，拉曼光纖放大器中需要一個偏振光合束器和一個光隔離器，如果能夠?qū)⑦@兩種器件的功能集成在一個光器件中，則可以提高性能、減小體積和降低成本?，F(xiàn)有技術(shù)中亟需一種可以集成上述兩種功能的反向隔離的偏振光合束器。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種反向隔離的偏振光合束器，該反向隔離的偏振光合束器具有反向隔離的功能，通過使用該反向隔離的偏振光合束器可以提高光源的工作穩(wěn)定性，從而使得放大器具有更好的增益穩(wěn)定性。本實用新型的目的是通過以下方案來實現(xiàn)的一種反向隔離的偏振光合束器，包括雙光纖準直器、磁環(huán)、第一楔形雙折射晶體、法拉第旋光片、第二楔形雙折射晶體和單光纖準直器，所述第一楔形雙折射晶體、所述法拉第旋光片和所述第二楔形雙折射晶體沿著光路方向從后到前依次設(shè)置于所述磁環(huán)內(nèi)，所述雙光纖準直器、所述磁環(huán)和所述單光纖準直器沿著光路方向從后到前依次設(shè)置，所述第一楔形雙折射晶體的主平面與所述第二楔形雙折射晶體的主平面成45度夾角，所述法拉第旋光片對線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度為45度。[0008]從單光纖準直器輸入的隨機偏振反向光，在第二楔角片中被分為兩束，在兩個楔角片中的偏振態(tài)分別為ο光一ο光和e光一e光傳輸，從第一楔形晶體出射時的角度，均偏離雙光纖準直器的接收角度(即從雙光纖準直器輸入的兩束正向光角度)，因此被隔離。要同時實現(xiàn)偏振光合束和反向光隔離功能，第一楔形晶體的光軸與光束傳輸方向正交，在其中傳輸?shù)摩瞎夂蚭光，傳輸速率不同而路徑相同；第二楔形晶體的光軸與光束傳輸方向成一定夾角，在其中傳輸?shù)摩瞎夂蚭光，傳輸速率和路徑均不相同。被合束的兩束正交線偏振光的夾角為2Φ，它與兩片楔形棱鏡的端面角度的關(guān)系滿足公式
2Φ = (λ0 +ne -2)a + (ne +η2 -2ηα)φ + (η2 -η0)γ其中，α、Φ、γ為兩個楔形晶體的端面角度，見圖l，n0、ne分別為晶體材料中的
ο光和e光折射率，π2為e光在第二楔形晶體中傳輸?shù)膶嶋H折射率，由于e光傳輸方向與晶體光軸所成夾角介于0-90度之間，折射率π2也介于no與ne之間。從雙光纖準直器輸入的兩束光夾角，取決于光纖尺寸和準直透鏡參數(shù)，選定光纖并適當(dāng)設(shè)計準直透鏡，可以使雙光纖準直器的光束角度與楔形棱鏡對的光束角度匹配，保證被合并的兩束光都有較小的損耗。本實用新型的優(yōu)點在于本實用新型具有反向隔離的功能，通過使用本實用新型的反向隔離的偏振光合束器可以提高光源的工作穩(wěn)定性，從而使得放大器具有更好的增益穩(wěn)定性。同時，其具有體積小、成本低的優(yōu)點。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的由兩片楔形雙折射晶體組成的偏振光合束器的光路圖；圖2為本實用新型的反向隔離的偏振光合束器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型的反向隔離的偏振光合束器的光路圖；圖4為本實用新型的第二楔形雙折射晶體中的光路圖。在圖1中包括有1'.第一楔形雙折射晶體；2'.第二楔形雙折射晶體；3'.為第一楔形雙折射晶體的光軸方向；4'.為第二楔形雙折射晶體的光軸方向。在圖2-圖4中包括有1.雙光纖準直器；2.第一楔形雙折射晶體；3.法拉第旋光片；4.第二楔形雙折射晶體；5.磁環(huán)；6.單光纖準直器；7.第一楔形雙折射晶體光軸在紙平面內(nèi)的投影；8.第二楔形雙折射晶體光軸在紙平面內(nèi)的投影。
具體實施方式
下面對本實用新型做進一步說明。如圖2所示，一種反向隔離的偏振光合束器，包括雙光纖準直器1、磁環(huán)5、第一楔形雙折射晶體2、法拉第旋光片3、第二楔形雙折射晶體4和單光纖準直器6，第一楔形雙折射晶體2、法拉第旋光片3和第二楔形雙折射晶體4沿著光路方向從后到前依次設(shè)置于磁環(huán) 5內(nèi)，雙光纖準直器1、磁環(huán)5和單光纖準直器6沿著光路方向從后到前依次設(shè)置，第一楔形雙折射晶體2的主平面與第二楔形雙折射晶體4的主平面成45度夾角，法拉第旋光片3在磁環(huán)5的配合下，法拉第旋光片3對線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度為45度。其中，第一楔形雙折射晶體2與第二楔形雙折射晶體4的光軸在紙平面內(nèi)的投影分別為7和8。本實用新型提出的反向隔離的偏振光合束器，其光路如圖3所示，與圖1中偏振光合束器的區(qū)別是，中間增加了一個法拉第旋光片3，并且第一楔形雙折射晶體2的主平面與第二楔形雙折射晶體4的主平面成45度夾角，而不是相互垂直。通過旋光片的作用，正向光在第一楔形雙折射晶體2的主平面與第二楔形雙折射晶體4中的偏振態(tài)也發(fā)生ο光一e 光和e光一ο光的轉(zhuǎn)換，將兩束光合為一束。入射的隨機偏振反向光，在第二楔形雙折射晶體4中被分成兩束線偏振光，在第一楔形雙折射晶體2和第二楔形雙折射晶體4中的偏振態(tài)變化是ο光一ο光和e光一e光，從第一楔形雙折射晶體2出射的角度，均偏離雙光纖準直器1的接收角度(即從雙光纖準直器1輸入的兩束正向光角度)，因此被隔離。圖3中同時標出了各路光束的偏振方向變化情況。第一楔形雙折射晶體2的主平面與第二楔形雙折射晶體4的主平面互成45度角是實現(xiàn)反向隔離的關(guān)鍵，而第二楔形雙折射晶體4的參數(shù)設(shè)計是實現(xiàn)兩束正向光合束的關(guān)鍵。圖4為第二楔形雙折射晶體4的詳細結(jié)構(gòu)，其中，So為ο光光線Ae為e光光線，Ko為 ο光波法線，Ke為e光波法線。ο光的波法線Ko與光線So重合，而e光的波法線Ke與光線 %分離，適當(dāng)設(shè)計晶體的光軸方位角χ和后端面角度Y，可使e光波法線與光軸的夾角θ 如公式(1)，此時e光的波法線與光線的離散角δ達到最大值如公式O)，e光在第二楔形雙折射晶體4中傳輸?shù)膶嶋H折射率π2如公式(3)，它介于晶體材料的兩個折射率no與ne 之間。
權(quán)利要求1.一種反向隔離的偏振光合束器，其特征在于所述反向隔離的偏振光合束器包括雙光纖準直器(1)、磁環(huán)( 、第一楔形雙折射晶體( 、法拉第旋光片C3)、第二楔形雙折射晶體(4)和單光纖準直器(6)，所述第一楔形雙折射晶體O)、所述法拉第旋光片( 和所述第二楔形雙折射晶體(4)沿著光路方向從后到前依次設(shè)置于所述磁環(huán)(5)內(nèi)，所述雙光纖準直器(1)、所述磁環(huán)( 和所述單光纖準直器(6)沿著光路方向從后到前依次設(shè)置，所述第一楔形雙折射晶體( 的主平面與所述第二楔形雙折射晶體(4)的主平面成45度夾角， 所述法拉第旋光片C3)對線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度為45度。
2.按照權(quán)利要求1所述的反向隔離的偏振光合束器，其特征在于所述第一楔形雙折射晶體O)的光軸與光束傳輸軸線正交，所述第二楔形雙折射晶體的光軸與光束傳輸軸線所成夾角為0度-90度。
專利摘要本實用新型公開了反向隔離的偏振光合束器，包括雙光纖準直器、磁環(huán)、第一楔形雙折射晶體、法拉第旋光片、第二楔形雙折射晶體和單光纖準直器，第一楔形雙折射晶體、法拉第旋光片和第二楔形雙折射晶體沿著光路方向從后到前依次設(shè)置于磁環(huán)內(nèi)，雙光纖準直器、磁環(huán)和單光纖準直器沿著光路方向從后到前依次設(shè)置，第一楔形雙折射晶體的主平面與第二楔形雙折射晶體的主平面成45度夾角，法拉第旋光片對線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度為45度。本實用新型具有反向隔離的功能，通過使用本實用新型的反向隔離的偏振光合束器可以提高光源的工作穩(wěn)定性，從而使得放大器具有更好的增益穩(wěn)定性。同時，其具有體積小、成本低的優(yōu)點。
文檔編號G02F1/09GK202003104SQ201120083929
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者楊開發(fā) 申請人:上海坤騰光電科技有限公司