专利名称：一种新型偏振合束器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到光纤通讯中光无源器件，尤其是指一种采用渥拉斯顿棱镜制成的光偏振合束器。
偏振合束器是利用其两束偏振光相互垂直的特点将其合束，再耦合到同一单模光纤之中，这种合束器的最典型思想见
图1101，102为单模保偏光纤，它们偏振态相互垂直，103为一双折射晶体，它的作用是将0光和E光合成同一光束，104为单光纤准直器，它将经103合束的光再耦合到同一根光纤之中，这样一个组合体可称为光偏振合束器，因为正常准直器直径为3.2mm，为定位它们两准直器之间的至少间隔需要4mm，要产生4mm的间隔，如果用YVO4晶体需要40mm长，这显然没有实用价值，所以需要采用其它形式的结构。
本实用新型的目的在于提供一种体积小的、结构简单的新型偏振合束器。
本实用新型的技术方案是这样的一种新型偏振合束器，包括一个单模保偏双光纤准直器、一个单光纤准直器等，并在单模保偏双光纤准直器、单光纤准直器之间，即单模保偏双光纤准直器透镜前双光束交汇处设置一可将两个偏振态相互垂直的偏振光合束的渥拉斯顿棱镜。
现结合实施例及附图进一步详述
图1是已有技术光学结构示意图。
图2是本新型结构原理图。
图3是本新型光线经过自聚焦棒透镜(或球透镜)的光路图。
图4是本新型光线经渥拉斯顿棱镜合束的光路图。
图5是本新型装配图。
图2中201、202为保偏光纤线，二者的光线偏振态相互垂直，203为双孔毛细管制成的光纤头，204、206为自聚焦棒透镜或球透镜，205为渥拉斯顿棱镜，207为单光纤头。该装置利用渥拉斯顿棱镜的合束角与单模保偏双光纤准直器出射光线的夹角相匹配的原理，使两个偏振态相互垂直的偏振光合为一束，不仅具有体积小结构简单的特点，而且装配也非常方便。
自聚焦棒透镜(或球透镜)的详细光路如图3所示。保偏光纤线201、202采用普通的双光纤毛细管制作，则两光纤之间间隔为125um，d0＝62.5μm。长度为Z的自聚焦棒透镜的成相规律为式中A表示透镜的自聚焦常数，n0表示自聚焦棒透镜的中心折射率，r1表示光线进入透镜时的离轴距离，θ1表示光线进入透镜时与轴的夹角，r2表示光线出透镜时离轴的距离，θ2表示光线出透镜时与轴的夹角。如果采用日本NSG公司SLW＝1.8、节长为0.18pitch的自聚焦棒透镜，当n0＝1.59019，A＝0.10633，由图3可知r1＝0.0625mm，θ1＝0°，由上式可得r2＝0.027mm，θ2＝1.68°，所以两出射光线的夹角θ＝2×θ2＝3.36°，两出射光线的交点与透镜端面的距离d＝r1×ctgθ2＝0.931。
两偏振光经渥拉斯顿棱镜合束的详细光路见图4。假设渥拉斯顿棱镜是由两块直角双折射晶体棱镜胶合成的，这两个直角棱镜的光轴互相垂直，又都平行于各自的表面，如图4所示，棱镜的顶角为β。因为光线可逆，可以反向推导渥拉斯顿棱镜的工作原理。当一束很细的自然光垂直地入射到AD面上时，由第一块棱镜产生的o光和e光不分开，但以不同的速度前进。由于第二块棱镜的光轴相对于第一块棱镜转过了90°，因此在界面BD处，o光和e光发生了转化。先看光矢量平行于图面的这支偏振光。这支光在第一块棱镜里是o光，在第二块棱镜里却成了e光。假设no＜ne，这支光在通过界面时是从光疏介质进入光密介质，将靠近法线传播。再看光矢量垂直于图面的这支光，它在第一块棱镜里是e光，在第二块棱镜里却成了o光。因此在通过界面时是从光密介质进入光疏介质，将远离法线传播。不难证明，当棱镜顶角β不很大时，这两支光差不多对称的分开，它们与出射面的夹角φ为φ＝asin((ne-no)×tgβ)所以β＝atg(sinφ/(ne-no))假如双折射晶体棱镜是由YVO4晶体组成，YVO4晶体的折射率可由下面的公式算得no=(3.77834+0.069736λ2-0.04724-0.0108133·λ2)0.5]]>ne=(4.59905+0.110534λ2-0.04813-0.0122676·λ2)0.5]]>当λ＝1.550mm时no＝1.945ne＝2.149当需要φ＝θ2＝1.68°时，β＝8.09°。所以当渥拉斯顿棱镜的顶角为8.09°，可以实现合束。本专利准直器所用透镜可为其他形式的微透镜，而双折射晶体亦可为其他晶体如金红石(rutile)等。
本新型的装配结构图见图5所示，201、202为保偏光纤线，203为双孔毛细管制成的光纤头，204、206为自聚焦棒透镜或球透镜，205为渥拉斯顿棱镜，207为单光纤头，208为普通光纤线，209为金属套管，210为金属桥，211为金属环，212、214、215、216为环氧胶，213为焊锡。
本新型结构简单，体积小，并且容易制作，有望成为该类光无源器件的主要制作方法之一。
权利要求1.一种新型偏振合束器，包括一个单模保偏双光纤准直器、一个单光纤准直器等，其特征在于单模保偏双光纤准直器、单光纤准直器之间，即单模保偏双光纤准直器透镜前双光束交汇处设置一可将两个偏振态相互垂直的偏振光合束的渥拉斯顿棱镜。
2.根据权利要求1所述的一种新型偏振合束器，其特征在于渥拉斯顿棱镜用胶放置于金属环中，并将金属环用胶固定于双光纤准直器透镜前。
专利摘要一种新型偏振合束器,由一个单模保偏双光纤准直器、一个渥拉斯顿棱镜和一个单光纤准直器制成。本实用新型具有结构简单、体积小、装配方便等优点。
文档编号G02B6/27GK2482108SQ01238308
公开日2002年3月13日 申请日期2001年6月13日 优先权日2001年6月13日
发明者吴砺, 何剑峰, 宁海洋, 凌吉武, 黄德修 申请人:福建华科光电有限公司