专利名称：偏振光分束/合束器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤通讯或光纤传感领域中用的光无源器件，特别是 基于亚波长光栅的偏振光分束/合束器。
背景技术：
偏振光分束/合束器的主要功能是把非偏振光分开为两束线偏振光，或者 把两束偏振方向互相垂直的线偏振光合束并耦合到同一单模光纤中。
图1示出常见的一种偏振光分束/合束器，它包括三个功能模块，即第一光学功能组合块A，第二光学功能组合块B和第三光学功能组合块C。第一光学功能组合块A，是承担激光输入、输出及光线准直功能的光学元 件组合块。它主要由保偏光纤101、 102，双孔毛细管103，聚焦透镜104组 成。其中保偏光纤101， 102的光轴方向如
图1所示互相垂直，它们分别用于 传输通过晶体分出的偏振态互相垂直的两路线偏振光Ll、 L2。第二光学功能组合块B是实现偏振光分束/合束的元件组合块。它主要包 括渥拉斯顿棱镜105。渥拉斯顿棱镜105具有把非偏振光分开为两束线偏振光 或把两个偏振态互相垂直的线偏振光合成一束的功能，但必须保持其合束角a 与从保偏双光纤101、 102出射的光线之夹角相匹配。第三光学功能组合块C承担激光的输入、输出及光线准直功能。它由普通 光纤108，单孔毛细管107及聚焦透镜106组成。其中，在普通光纤108中传 输的是非偏振光L3。这种偏振光分束/合束器，其体积虽然縮小了，但是由于经渥拉斯顿棱镜 105分出的两路线偏振光L1、 L2的偏振态保持互相垂直，因此对保偏双光纤结 构中两保偏光纤101、 102的光轴方向是否处于垂直状态有特别高的要求；另 外，在设计时，渥拉斯顿棱镜105中的合束角a与保偏双光纤101、 102出射的 两路光线夹角是一致的，但如存在物料公差和装配精度的问题，两者就难以达 到精确匹配的程度。如此，这种结构的偏振光分束/合束器就限制了保偏双光 纤的利用率，也限制了最终产品消光比的提升空间，大大增加了生产成本。实用新型内容本实用新型目的在于提供一种结构简单、体积较小、制造成本低、物料利 用率高的偏振光分束/合束器。按照上述目的设计的偏振光分束/合束器，包括双孔毛细管、第一聚焦透 镜、第二聚焦透镜和单孔毛细管。双孔毛细管、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜 和单孔毛细管沿偏振光分束/合束器的器件纵轴方向依次排列。在双孔毛细管 的通孔之一内设置有第一保偏光纤。该偏振光分束/合束器还包括亚波长光 栅。沿偏振光分束/合束器的器件纵轴方向，亚波长光栅的位置介于第一聚焦 透镜和第二聚焦透镜之间，在双孔毛细管的通孔之二内设置有普通光纤，在单 孔毛细管中设置有第二保偏光纤。较好地，前述偏振光分束/合束器，其由普通光纤、第一保偏光纤、双孔 毛细管和第一聚焦透镜构成的第一光学功能组合块以及由第二聚焦透镜、单孔 毛细管和第二保偏光纤构成的第三光学功能组合块，两者相对于偏振光分束/ 合束器的器件纵轴分别处于可绕该器件纵轴转动的状态。本实用新型的偏振光分束/合束器，由于采用亚波长光栅进行分光，因而 不存在现有技术中，渥拉斯顿棱镜的合束角与保偏双光纤两出射光线夹角的匹 配问题。非偏振光在经过亚波长光栅分束后得到的两线偏振光分别位于器件沿 自身纵轴方向的两侧，这样就避免了在原有保偏双光纤结构中，双光纤光轴方 向的垂直配合问题。本实用新型的偏振光分束/合束器，既简化了器件结构、 减小了体积，降低制造了成本，又大大提升双光纤结构的利用率，从而使器件 容易达到高消光比的要求。图面说明
图1现有偏振光分束/合束器结构示意图。图2本实用新型偏振光分束/合束器结构示意图。图3本实用新型偏振光分束/合束器装配结构示意图。图2、 3中，各标记对应的结构特征或构件名称如下，a:第一光学功能组合块，b:第二光学功能组合块，C:第三光学功能组合块，201:普通光纤， 202:第一保偏光纤，203:双孔毛细管，204:第一聚焦透镜，205:亚波长光 栅，206:第二聚焦透镜，207:单孔毛细管，208:第二保偏光纤，209:金属 或塑料封装外壳，Sl:非偏振光，S3:经反射的线偏振光，S2:经透射的线偏 振光，(3:偏振光分束/合束器的器件纵轴方向。
具体实施方式
下面结合附倒详细说明本实用新型偏振光分束/合束器。本实用新型中说 明书中所说的光轴方向若无特殊说明，均指保偏光纤的快慢轴保偏方向，简单 起见定义为光轴方向。图2、 3是本实用新型偏振光分束/合束器具体实施例相关结构示意图。附图中的光轴是指保偏光纤的快慢轴保偏方向。参见图2、 3所示，依照其各元器件或元器件组合后承担的光学任务，该 偏振光分束/合束器可以被视为包括三个功能块，即第一光学功能组合块a、第 二光学功能组合块b和第三光学功能组合块c。第一光学功能组合块a、第二 光学功能组合块b和第三光学功能组合块c三者依照下文描述的方式组合在一 起之后，被整体封装于图3所示的金属或塑料外壳209中。第一光学功能组合块a的构成件主要包括有普通光纤201、第一保偏光纤 202、双孔毛细管203和第一聚焦透镜204。普通光纤201和第一保偏光纤202 的一端分别插入双孔毛细管203的两个毛细孔中，它们的相对端同时以互不关 联的形式悬置于双孔毛细管203的外部，也就是说双孔毛细管203的两个毛细 孔中分别放置有普通光纤201和第一保偏光纤202。第二光学功能组合块b包括亚波长光栅205。亚波长光栅205采用美国 Nono0pto公司推出的亚波长光栅。该元件在《光通信》2003年5期的《纳米 制造技术产业新一代光元件》 一文中有详细报导。它能够把所入射的非偏振光 分开为两束偏振态互相垂直的线偏振光，即透射线偏振光和反射线偏振光。第三光学功能组合块c包括第二聚焦透镜206、单孔毛细管207和第二保 偏光纤208。第二保偏光纤208的一端插接于单孔毛细管207的毛细孔中，相 对端悬置于单孔毛细管207外部，也就是说，单孔毛细管207的毛细孔中放置 有第二保偏光纤208。第一光学功能组合块力、第二光学功能组合块b和第三光学功能组合块c 被同时封装于图3所示的金属或塑料外壳209中。沿着图3所示封装外壳209 的轴线方向，即偏振光分束/合束器的器件纵轴方向P，三个光学功能组合块 a、 b、 c各自包含的光学元器件采取如下排布方式以气密状态被封装于金属或 塑料外壳209的内腔中，双孔毛细管203、第一聚焦透镜204、亚波长光栅 205、第二聚焦透镜206和单孔毛细管207依照这里描述的顺序依次排列。由普通光纤201、第一保偏光纤202、双孔毛细管203和第一聚焦透镜204 构成的第一光学功能组合块a，以及由第二聚焦透镜206、单孔毛细管207和 第二保偏光纤208构成的第三光学功能组合块c，两者相对于偏振光分束/合束 器的器件纵轴方向P分别处于可绕该器件纵轴转动的状态。具体的转动方式可 以把第一光学功能组合块a、第二光学功能组合块b和第三光学功能组合块c分别组装成相互独立的集成件，通过调节上述三个功能f块的相对位置使其耦合损耗最小，通过分别对第一光学功能模块a和第三光学功能模块c绕第二 光学功能模块b的纵轴旋转，分别把器件中第一保偏光纤202和第二保偏光纤 208的消光比调至最佳。 '工作时，如图2所示，从位于双孔毛细管203之一孔中的普通光纤201输 入的非偏振光sl经过第一聚焦透镜204聚焦准直后，到达亚波长光栅205。亚 波长光栅205具有把非偏振光sl分开为其偏振态互相垂直的两束线偏振光 s2、 s3的功能。两束线偏振光s2、 s3分别是透射过亚波长光栅205的线偏振 光和由亚波长光栅205反射的线偏振光。其中，由亚波长光栅205反射的线偏 振光s3经过第一聚焦透镜204准直后，进入位于双孔毛细管203之二孔内的 第一保偏光纤202中；透射过亚波长光栅205的线偏振光s2经过第二聚焦透 镜206准直后，进入位于单孔毛细管207中的第二保偏光纤208内。这里，从 位于双孔毛细管203之一孔中的普通光纤201导入的非偏振光sl同位于双孔 毛细管203之二孔内的第一保偏光纤202中传导的线偏振光s3之间，在亚波 长光栅205中，它们的光路上满足光反射定律。在这种设计状态下，分别位于双孔毛细管203两个毛细孔中的普通光纤 201和第一保偏光纤202的位置只要满足光反射定律，就能以较小的损耗被耦 合进光纤，而不存在原有设计中渥拉斯顿棱镜的合束角与保偏双光纤出射光线 夹角的配合问题。并且，在原有设计中，需要双保偏光纤结构中两保偏光纤的 光轴方向满足垂直条件才能获得较高的消光比，为满足这种配置要求容易造成 双保偏光纤报废。本实用新型偏振光分束/合束器，其高的消光比可以通过分 别旋转第一光学功能组合块a和第三光学功能组合块c来实现，从而提高了物 料利用率。在上述本实用新型偏振光分束/合束器具体实施方式
中，第一聚焦透镜204 和第二聚焦透镜206可以分别采用自聚焦透镜或球面透镜。
权利要求1.偏振光分束/合束器，包括双孔毛细管、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜和单孔毛细管，所述双孔毛细管、所述第一聚焦透镜、所述第二聚焦透镜和所述单孔毛细管沿所述偏振光分束/合束器的器件纵轴方向依次排列，在所述双孔毛细管的通孔之一内设置有第一保偏光纤，其特征在于还包括亚波长光栅，所述亚波长光栅沿所述偏振光分束/合束器的器件纵轴方向的位置介于所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜之间，在所述双孔毛细管的通孔之二内设置有普通光纤，在所述单孔毛细管中设置有第二保偏光纤。
2. 根据权利要求1所述的偏振光分束/合束器，其特征在于由所述普通光 纤、所述第一保偏光纤、所述双孔毛细管和所述第一聚焦透镜构成的第一光学 功能组合块以及由所述第二聚焦透镜、所述单孔毛细管和所述第二保偏光纤构 成的第三光学功能组合块相对于所述偏振光分束/合束器的器件纵轴分别处于 可绕其转动的状态。
专利摘要本实用新型是偏振光分束/合束器，包括双孔毛细管、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜和单孔毛细管。双孔毛细管、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜和单孔毛细管沿偏振光分束/合束器的器件纵轴方向依次排列。在双孔毛细管的通孔之一内设置有第一保偏光纤。该偏振光分束/合束器还包括亚波长光栅。沿偏振光分束/合束器的器件纵轴方向，亚波长光栅的位置介于第一聚焦透镜和第二聚焦透镜之间，在双孔毛细管的通孔之二内设置有普通光纤，在单孔毛细管中设置有第二保偏光纤。该偏振光分束/合束器结构简单，消光比特性优良。
文档编号G02B6/32GK201096918SQ20072005711
公开日2008年8月6日 申请日期2007年9月13日 优先权日2007年9月13日
发明者何冬玲, 彭成新, 赵泽雄 申请人:珠海保税区光联通讯技术有限公司