专利名称：可调光功率分配器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可调光功率分配器，属于光通信技术领域。
背景技术：
基于光纤耦合器的相位延迟部件近年来已获得长足发展。主要是由于光纤CATV及光纤到户(FTTH)的逐步普及应用。其市场需求量越来越大，根据RHK的预测，光纤耦合器的市场规模在2003年以后将以每年超过100％速度递增。看到相位延迟部件市场的巨大潜力，许多原来从事平面波导器件的厂商也已经积极开展类似器件的研发和市场开拓工作。其性能和工作原理与光纤型器件基本类似。一般光纤型或波导型器件都只能提供固定的分光比。随着电信业务的发展，电信服务商可以在多个甚至每个站点掌控一部分可调度资源，使每一条支路的富余光功率可以大大压缩，从而节省相当一部分光放大器，降低整个系统的成本及运行费用，从而提高服务的可靠性和灵活性，增加收入，就要采用可调谐的相位延迟部件。过去曾有人采用在普遍光纤型耦合器的熔锥部分加应力的办法来改变两个出口的分光比，制作可调光功率分配器。这种方法的缺点是可调谐范围小，偏振相关度高，控制精度低，因此其应用价值十分有限。
最近，我们武汉光迅科技有限公司申请了采用基于双折射晶体分光合光及偏振光干涉技术制作的可调光功率分配器的发明专利(申请号031254632)，其结构如图1所示。该方法可以克服上述缺点，具有可调谐范围大，偏振无关等优点.
图1所示的可调光功率分配器，通过3块贴附在walk-off晶体上的半波片来改变其光束的偏振态，以实现分光合光；通过可旋转半波片来变化其分光比。在walk-off晶体上贴附半波片是件在显微镜操作的细致工作，要将1*1mm2，的半波片放置在walk-off晶体表面的2*2mm2格中的确定位置上，工作效率低。
此外，由于普通的波片是对波长敏感的元件，存在着色差，当不是波片中心波长的光束通过时，相位的改变将不再是半个被长，而是随光束波长变化的一个变化值，因此波长相关损耗(WDL)就不可避免。图1所示的可调光功率分配器在波片中心波长的一个窄带内很好，但在宽带中的效果就不太好了。
发明内容
本实用新型的目的在与克服上述现有技术的不足，提供一种基于斜方棱镜的可调光功率分配器设计方案，可以免去上述可调光功率分配器中偏振方向旋转部件(如半波片)的使用，有利于可调光功率分配器的推广应用。
本实用新型进一步的目的在于可以大大减小上述可调光功率分配器的波长相关损耗(WDL)，在较大的带宽范围内都有好的使用效果。
本实用新型的技术方案是一种可调光功率分配器，它有一个输入端口，两个输出端口，其间依次放置有偏振分光器，相位延迟部件，偏振分光器，光耦合器，或其间依次放置有相位延迟部件，偏振分光器，光耦合器，其特征在于所述的光耦合器由斜方棱镜、双折射晶体、屋脊棱镜依次放置组成。
如上所述的可调光功率分配器，其特征在于所述的相位延迟部件是可旋转的半波片，该半波片是消色差半波片，或中心波长值位于输入带宽之间的半波片，该中心波长值通过琼斯矩阵的叠加运算求得。
如上所述的可调光功率分配器，其特征在于在光路中与斜方棱镜同级处放置PMD补偿块，未通过斜方棱镜的光线穿过PMD补偿块。
如上所述的宽带可调光功率分配器，其特征在于输入端、输出端采用准直器。
本实用新型的工作原理如下从入射光方向起，光路中依次放置walk-off晶体、消色差半波片或特定值半波片、walk-off晶体、斜方棱镜(或并列加入PND补偿块)、walk-off晶体，屋脊棱镜。
首先利用walk-off晶体将入射的非偏振光分开为两束振动方向互相垂直的偏振光，这两束偏振光再经过消色差半波片或特定值半波片改变了各自的相位，然后通过另一个walk-off晶体分成了四束振动方向互相垂直的偏振光，其中平行的两束偏振光再通过一块斜方棱镜交换位置，最后四束偏振光通过一个walk-off晶体合成为两束非偏振光。在此结构中，通过改变消色差半波片或特定值半波片的状态就可以控制两个输出光的分光比。斜方棱镜的安装只需要将加工好的玻璃面靠在安装面上就可以了，安装难度很小，工艺性好。
有益效果本实用新型提供的可调光功率分配器，采用了一块斜方棱镜交换了两束光的位置，以实现最后的分光合光，不再需要半波片来改变光束的偏振态，简化了结构，从而降低了工艺难度，有利于可调光功率分配器的推广应用；又用可旋转的消色差半波片取代普通的可旋转半波片，因此将光路的色散效应降到最低，从而大大的降低了WDL。
图1，中国发明专利申请03125463结构示意图，一种偏振无关型可调光功率分配器。
其中A1--昔通单芯准直器，B1--walk-off晶体，C1-半波片，D1-walk-off晶体，E1-半波片，F1--walk-off晶体，G1-屋脊棱镜，H1-普通双芯准直器，I1-可旋转半坡片单元图2，本实用新型实施例的结构示意图，一种偏振无关型宽带可调光功率分配器。
其中J1-普通单芯准直器，K1--walk-off晶体，L1--walk-off晶体，M1-斜方棱镜，N1--walk-off晶体，O1--屋脊棱镜，P1--普通双芯准直器，Q1-PMD补偿部件，R1-相位延迟部件图3(1)，为图2所示宽带可调光功率分配器的光路俯视图；图3(2)，为图3(1)的光路侧视图。
其中是光轴方向， 是振动方向与纸面平行， 是振动方向与纸面垂直，A-walk-off晶体，B-斜方棱镜，C-相位延迟部件D-walk-off晶体，E-屋脊棱镜，F-双芯准直器，G-walk-off晶体，H-单芯准直器，I-PMD补偿部件具体的实施方式
以下结合附图详细说明。
图1为专利申请03125463的可调光功率分配器的结构，它由单芯准直器A1、walk-off晶体B1(双折射晶体)、半波片C1、可旋转半波片11、walk-off晶体D1、半波片E1、walk-off晶体F1、屋脊棱镜G1、双芯准直器H1组成。光从单芯准直器出射经过walk-off晶体分为横向的两束，再使其中的一束通过半波片使其成为与另一束光的偏振态相同的线偏振光。这两束线偏振光经过液晶单元(LC)后被改变偏振态，再经过walk-off晶体，每一束光又分为纵向的两束，这四束光经过半波片和walk-off单元后合为平行的上下两束光，经过屋脊棱镜的偏折后分别耦合入双芯准直器的两路。
图2为本实用新型实施例的一种偏振无关型宽带可调光功率分配器的结构，它由单芯准直器J1、walk-off晶体K1(双折射晶体)、相位延迟部件Rl(消色差半波片)、walk-off晶体L1、斜方棱镜M1、walk-off晶体N1、屋脊棱镜N1、双芯准直器P1组成。任意状态的光束从单芯准直器出射经过walk-off晶体分为横向的两束振动方向互相垂直的偏振光M1、M2，这两束线偏振光经过可旋转的消色差半波片后被改变了相同大小的偏振态，再经过walk-off晶体，每一束偏振光又分为振动方向互相垂直的纵向的两束偏振光(M11、M12，M21、M22)，上面的两束光M12、M22通过斜方棱镜交换位置，下面的两束光M11、M21通过一定长度的玻璃块补偿其PMD(如对PMD要求不高，可以省略这个部件)。这四束光经过walk-off单元后两两合为平行的左右两束偏振无关光，经过屋脊棱镜的偏折后分别耦合入双芯准直器的两路。
图1所示的可调光功率分配器，通过3块半波片(偏振方向旋转部件)来改变其光束的偏振态，以实现分光合光；通过可旋转半波片来变化其分光比。本实用新型提供的可调光功率分配器如图2所示，采用了一块斜方棱镜交换了两束光的位置，以实现最后的分光合光，不再需要偏振方向旋转部件来改变光束的偏振态，简化了结构，从而降低了工艺难度，有利于可调光功率分配器的推广应用。
图1所示的可调光功率分配器中有4个半波片，只有全部采用消色差半波片才能基本消除色差，但是这在工艺和技术上都是难以实现的；如果采用有色差的普通半波片又会给器件带来波长相关损耗，因此目前这种可调光功率分配器只有大约55nm的工作带宽。图2所示的可调光功率分配器中相位延迟部件如采用消色差部件，将大大减小图1所示可调光功率分配器的波长相关损耗，增加可调光功率分配器的工作带宽，因此这种可调光功率分配器将可以有大约300nm的工作带宽。
如果觉得消色差半波片成本太高，还可以采取另外一种折衷的方案，即采用中心波长值在输入带宽之间的半波片来代替消色差半波片，仍然可以使带宽两端的输出分光比变化保持同步。图2所示的可调光功率分配器通过琼斯矩阵的叠加运算，可以在一定长的带宽间找到一个特定波长。如果采用以这个波长为中心波长的相位延迟部件，将可以使在此带宽两端波长输入光的输出分光比变化完全相同。例如，在1310nm和1550nm之间选择1420nm中心波长的相位延迟部件，将可以使1310nm和1550nm的输入光输出分光比变化完全相同，输入光波长为1490nm的输出分光比曲线也只在一路的高衰减时和上述两个波长略有差异，并且均能保持较大的分光比可调谐范围。而图1所示的可调光功率分配器只能工作在约55nm的带宽内，超过这个带宽的两端波长输入光输出分光比变化就不能同步，也完全不同。
权利要求1.一种可调光功率分配器，它有一个输入端口，两个输出端口，其间依次放置有偏振分光器，相位延迟部件，偏振分光器，光耦合器，或其间依次放置有相位延迟部件，偏振分光器，光耦合器，其特征在于所述的光耦合器由斜方棱镜、双折射晶体、屋脊棱镜依次放置组成。
2.如权利要求1所述的可调光功率分配器，其特征在于所述的相位延迟部件是可旋转的半波片，该半波片是消色差半波片，或中心波长值位于输入带宽之间的半波片，该中心波长值通过琼斯矩阵的叠加运算求得。
3.如权利要求1或2所述的可调光功率分配器，其特征在于在光路中与斜方棱镜同级处放置PMD补偿块，未通过斜方棱镜的光线穿过PMD补偿块。
4.如权利要求1或2所述的可调光功率分配器，其特征在于输入端、输出端采用准直器。
5.如权利要求3所述的可调光功率分配器，其特征在于输入端、输出端采用准直器。
专利摘要一种可调光功率分配器，它有一个输入端口，两个输出端口，其间依次放置有偏振分光器，相位延迟部件，偏振分光器，光耦合器，或其间依次放置有相位延迟部件，偏振分光器，光耦合器，其特征在于所述的光耦合器由斜方棱镜、双折射晶体、屋脊棱镜依次放置组成。可以免去现有可调光功率分配器中偏振方向旋转部件(如半波片)的使用；可以大大减小现有可调光功率分配器的波长相关损耗(WDL)，在较大的带宽范围内都有好的使用效果，有利于可调光功率分配器的推广应用。
文档编号G02B27/28GK2911713SQ200520099618
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月23日 优先权日2005年12月23日
发明者刘 文, 曾云, 陈龙, 罗勇 申请人:武汉光迅科技股份有限公司