专利名称：光路混合器件的制作方法
技术领域：
本发明属于光通信技术领域的光学器件，具体地说涉及一种光路集成器件。
掺铒光纤放大器根据实际用途可以采用前向、后向或者双向泵浦，前向泵浦的泵浦光与信号光在掺铒光纤中的传输方向相同，后向泵浦的泵浦光与信号光在掺铒光纤中的传输方向相反，双向泵浦则是采用传输方向分别与信号光相同和相反的两路泵浦光进行泵浦。为了缩小体积和降低成本，专利US5082343提出一种制作波分复用器与隔离器混合器件的方案，有两种实现方式，可分别用于前向和后向泵浦的掺铒光纤放大器中；专利US5555330提出一种方案，可以将波分复用器、光隔离器、分光耦合器和监测光探测器四种功能集成在一个器件中，也有两种实现方式，可分别用于前向和后向泵浦的掺铒光纤放大器中；专利US6181850 B1提出另一种方案，有多种实现方式，可以分别集成两种、三种或四种功能，用于前向和后向泵浦的掺铒光纤放大器中。专利US5082343只集成了两种功能，另外两个专利可以集成更多功能，但是比较复杂，而且体积较大。
本发明的一种光路混合器件，在光路传输方向依次包括其输出端面上粘贴有WDM滤波片的第一双光纤准直器，由两个双折射晶体楔角片与一个法拉第旋光晶体组成的wedge型隔离器以及第二双光纤准直器，其特征在于(1)在wedge型隔离器和第二双光纤准直器之间设置有截面为六边形的分光棱镜；(2)所述分光棱镜的各个面上镀相应的增透膜、增反膜和部分反射膜。
所述的光路混合器件，其进一步特征在于组成wedge型隔离器的两个双折射晶体楔角片的光轴成45°夹角、法拉第旋光晶体对偏振光偏振面的旋转角为45°，各组成元件的通光面镀以信号光波长为中心波长的增透膜。
所述的光路混合器件，所述第一双光纤准直器连接泵浦光源的尾纤端面可以镀以泵浦光波长为中心波长的增透膜，另一根尾纤端面和准直透镜的两个端面可以镀以信号光波长为中心波长的增透膜，所述第二双光纤准直器的准直透镜和两根尾纤的端面均可以镀以信号光波长为中心波长的增透膜。
所述的光路混合器件，所述wedge型隔离器可以是两个串联放置在光路中。
所述的光路混合器件，还可以将所述wedge型隔离器和分光棱镜一起夹装在两个玻璃片之间，并一起装入永磁体材料制成的磁环中。
本发明的特点是1.设计了一个分光棱镜来实现分光功能，可以将信号光分成功率比为99∶1的两束光，而且两束光夹角为3.70°，与第二个双光纤准直器的两束输出光夹角(Cross Angle)相同，因而可以很好耦合到该双光纤准直器的两根尾纤中；2.将该分光棱镜与隔离器单元一起夹装在两个玻璃片中间，并考虑隔离器中光束横向偏移(Offset)与分光棱镜中光路的匹配，装配和调试更方便；3.三种功能集成在一个器件中，可以减少准直器和其他封装配件的用量，降低成本，同时可以体积更小，外径与目前商用的在线式光隔离器相同。
图2表示本发明一种外接方式。
图3为第一双光纤准直器示意图。
图4为隔离器和分光棱镜封装的侧面示意图。
图5A表示隔离器中正向光的传播轨迹，图5B所示为反向光的传播轨迹。
图6为隔离器和分光棱镜的光路示意图。
图7为第二个双光纤准直器示意图。
图8A表示隔离器中正向光的偏振态变化过程，图8B表示反向光的偏振态变化过程。
图9所示为分光棱镜的角度及镀膜设计。
为了使从准直器2A的尾纤1B输入的泵浦光，经WDM滤波片3反射后，能够从尾纤1A输出，输入双光纤准直器应采用0.25节距的自聚焦透镜；为了减少插入损耗，输出双光纤准直器2B应对工作距离进行考虑，采用0.23节距的自聚焦透镜。隔离器单元为偏振无关的Wedge型，由两个双折射晶体楔角片4A和4B，以及夹在其中的法拉第旋光晶体5组成，两个楔角片的光轴成45°夹角，法拉第旋光晶体对线偏振光偏振面的旋转角也是45°，如图8A和图8B所示；为了得到更高的隔离度和更宽的带宽，隔离器单元还可以采用双级。分光棱镜的设计如图9所示，各个通光面分别镀增透膜、增反膜和1％的部分反射膜；将1％的部分反射膜换成其他比例，即可分出不同比例的信号光；角度θ根据双光纤准直器2B的两束输出光夹角即Cross Angle进行设计，此处Cross Angle与θ均为3.70°，因此被分开的两束光夹角也是3.70°；该分光棱镜的一个特点是，由于加工和装配误差，使得信号光在分光棱镜上的入射角存在一定误差，但是被分开的两束光夹角变化很小，仍然约为3.70°，不影响与双光纤准直器2B之间的耦合。
权利要求
1.一种光路混合器件，在光路传输方向依次包括其输出端面上粘贴有WDM滤波片的第一双光纤准直器，由两个双折射晶体楔角片与一个法拉第旋光晶体组成的wedge型隔离器以及第二双光纤准直器，其特征在于(1)在wedge型隔离器和第二双光纤准直器之间设置有截面为六边形的分光棱镜；(2)所述分光棱镜的各个面上镀相应的增透膜、增反膜和部分反射膜。
2.如权利要求1所述的光路混合器件，其特征在于组成wedge型隔离器的两个双折射晶体楔角片的光轴成45°夹角、法拉第旋光晶体对偏振光偏振面的旋转角为45°，各组成元件的通光面镀以信号光波长为中心波长的增透膜。
3.如权利要求1或2所述的光路混合器件，其特征在于所述第一双光纤准直器连接泵浦光源的尾纤端面镀以泵浦光波长为中心波长的增透膜，另一根尾纤端面和准直透镜的两个端面镀以信号光波长为中心波长的增透膜，所述第二双光纤准直器的准直透镜和两根尾纤的端面均镀以信号光波长为中心波长的增透膜。
4.如权利要求1或2所述的光路混合器件，其特征在于所述wedge型隔离器可以是两个串联放置在光路中。
5.如权利要求3所述的光路混合器，其特征在于所述wedge型隔离器可以是两个串联放置在光路中。
6.如权利要求1或2所述的光路混合器件，其特征在于所述wedge型隔离器和分光棱镜一起夹装在两个玻璃片之间，并一起装入永磁体材料制成的磁环中。
7.如权利要求3所述的光路混合器件，其特征在于所述wedge型隔离器和分光棱镜一起夹装在两个玻璃片之间，并一起装入永磁体材料制成的磁环中。
8.如权利要求4所述的光路混合器件，其特征在于所述wedge型隔离器和分光棱镜一起夹装在两个玻璃片之间，并一起装入永磁体材料制成的磁环中。
9.如权利要求5所述的光路混合器件，其特征在于所述wedge型隔离器和分光棱镜一起夹装在两个玻璃片之间，并一起装入永磁体材料制成的磁环中。
全文摘要
光路混合器件，属于光通信领域的光学器件，具体涉及一种光路集成器件，可以将波分复用器、光隔离器和分光耦合器三种功能集成在一个器件中，用于光纤放大器中。本器件在光路传输方向依次包括其输出端面上粘贴有WDM滤波片的第一双光纤准直器，由两个双折射晶体楔角片与一个法拉第旋光晶体组成的wedge型隔离器、截面为六边形的分光棱镜以及第二双光纤准直器，wedge型隔离器和分光棱镜可以夹装在两个玻璃片之间，一起装入永磁体材料制成的磁环中。本器件三种功能集成在一个器件中，可减少准直器和封装配件用量，降低成本，同时体积更小。
文档编号G02B6/34GK1419143SQ0214782
公开日2003年5月21日 申请日期2002年12月12日 优先权日2002年12月12日
发明者曹明翠, 万助军, 罗风光 申请人:华中科技大学