专利名称：一种单端型半导体光放大器的制作方法
技术领域：
本实用新型有关一种光放大器，特别是指一种输出光功率大、小信号增益高且具 有波长选择功能的单端型半导体光放大器。
背景技术：
半导体光放大器Semiconductor Optical Amplifiers, S0A)利用半导体多异质 结构材料有源层，通过电流注入泵浦实现光放大，它具有体积小、激励简单、可用波长宽、易 集成、用途广泛等优点，可用作1310nm和1550nm的各波段的光放大器、高速全光光开关、全 光波长转换器、全光色散补偿器、全光3R器件、多波长光源等。在光通信系统中，半导体光放大器(SOA)的作用与掺铒光纤放大器 (Erbium-Doped Fiber Amplifier，EDFA)相似，可在发射机后作为后置放大器，或在接收 机前作为前置放大器，或在传输系统中单纯作为线路放大器。在GPON(Gigabit Passive Optical Network，吉比特无源光纤接入网络)传输系统中，如果将传输距离扩展到60公 里和32路以上的光网络终端(Optical Network Terminal, 0NT)时，就必须增加功率预 算，而且GPON的下行(1490nm)和上行(1390nm)都工作在EDFA的放大窗口之外，无法使 用EDFA进行功率增益。与EDFA不同，SOA的光放大中心波长可根据工作需要进行设定， 如光信号波长范围可选择1270-1330nm或1510-1580nm，而EDFA的光信号波长范围只能是 1530-1560nm，这显示了 SOA作为光放大器EDFA不可替代的能力。但是由于SOA没有谐振 腔，所以没有模式选择作用，因而光谱很宽，"3dB光谱带宽可达60-80nm，但光谱幅度相对 很小，而且光发散角度较大(如图5所示)，从而导致耦合进入光纤中的光功率很小，且小信 号的增益页较低。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种具有滤波和反射功能、光输出功 率高、小信号增益大并具有波长选择功能的单端型半导体光放大器。为达到上述目的，本实用新型提供一种单端型半导体光放大器，其包括有双端口 半导体光放大器管芯、准直透镜和滤波片，该滤波片靠近所述准直透镜的一侧镀有能对准 直光束进行折射的带通滤波膜层，该滤波片上与所述带通滤波膜层相对的另一侧镀有能对 准直光束进行反射并使准直光束原路返回的反射膜层，所述双端口半导体光放大器管芯的 一端与作为输入端的透镜光纤耦合，另一端与所述准直透镜耦合。所述带通滤波膜层的法线与所述准直透镜的主光轴之间具有第一夹角。所述带通滤波膜层与所述反射膜层之间具有第二夹角，所述准直光束经所述带通 滤波膜层折射后在所述滤波片内的折射角与所述第二夹角相同。所述准直透镜的两端面镀有增透膜。所述准直透镜与所述滤波片通过紫外光固化胶固定在一基板上。借由本实用新型单端型半导体光放大器，可以实现光输出功率高、小信号增益大并具有波长选择功能的效果。
图1为本实用新型一种单端型半导体光放大器的结构示意图；图2为本实用新型一种单端型半导体光放大器的入射光准直光路图；图3为本实用新型中的滤波片内部光路图；图4为本实用新型一种单端型半导体光放大器的反射光准直光路图；图5为半导体光放大器放大自辐射光谱图；图6为本实用新型一种单端型半导体光放大器的光谱图。
具体实施方式
为便于对本实用新型的结构及达到的效果有进一步的了解，现举较佳实施例并配 合附图详细说明如下。如图1所示，本实用新型一种单端型半导体光放大器包括有双端口半导体光放大 器管芯1 (即SOA芯管)、准直透镜2和滤波片3，该滤波片3靠近准直透镜2的一侧镀有带 通滤波膜层30，滤波片3上与该带通滤波膜层30相对的另一侧镀有反射膜层31，SOA管芯 1的一端与透镜光纤4耦合，另一端与准直透镜2耦合。如图2所示，SOA管芯1的出射光经准直透镜2后变为准直光束，平行入射到蒸镀 了带通滤波膜层30和反射膜层31的滤波片3，并使带通滤波膜层30的法线与准直透镜2 的主光轴之间具有第一夹角β，本实用新型中准直透镜2直径为1. 5mm，长为3mm，前端面离 SOA管芯1端面距离约1. 5mm，准直透镜2的两端面蒸镀以反射率小于4X 10_4的增透膜。 如图3所示，准直光束在带通滤波膜层30处形成折射，在反射膜层31处形成反射并沿入射 光路原路返回，再次在带通滤波膜层30处形成折射，其中滤波片3材料折射率为n，带通滤 波膜层30与反射膜层31之间具有第二夹角α，准直光束平行入射到带通滤波膜层30，入 射角为β，经带通滤波膜层30折射，在滤波片3内形成折射角Y，通过菲涅尔折射原理可 知，为使折射角为Y的准直光束经反射膜层31反射后沿原光路返回，需要满足γ = α。 本实用新型中，滤波片3的中间玻璃主体厚约2mm，带通滤波膜层30厚约lum，通带内中心 波长可根据需要进行设定；反射膜层31对中心波长为1550nm的反射率大于99%。如图4 所示，准直光束在滤波片3内经折射一反射一折射后，再经过准直透镜2汇聚到SOA管芯 1上。本实用新型的一种单端型半导体光放大器在工作时，透镜光纤4出射的激光经过 SOA管芯1后通过准直透镜2准直变成准直光束，该准直光束平行入射到蒸镀了带通滤波 膜层30和反射膜层31的滤波片3，准直光束在带通滤波膜层30处形成折射，在反射膜层 31处形成反射，并沿入射光路原路返回，再次在带通滤波膜层30处形成折射，准直光束在 滤波片3内经折射一反射一折射后，再经过准直透镜2汇聚到SOA管芯1上，最后从输入 端透镜光纤4输出。本实用新型中的准直透镜2与滤波片3可通过UV胶(紫外光固化胶)固定在一 基板5上。本实用新型具有以下优点[0023]1、采用此耦合技术的单端型半导体光放大器内置滤波片可进行波长选择，根据滤 波片的设计要求进行制作，可适当选择所需光波长，其效果如图6所示。2、采用此耦合技术的单端型半导体光放大器的入射光通过SOA管芯得到第一次 放大，经滤波片的折射一反射一折射后，再次通过SOA管芯能得到二次放大，如此输出光 功率和小信号光增益可提高40%左右。3、采用此耦合技术的单端型半导体光放大器饱和输出功率大，在光通信系统不仅 可以作光放大器使用，还可以直接作可调制光源使用，这就拓宽了 SOA的应用范围。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护 范围。
权利要求1.一种单端型半导体光放大器，其特征在于，其内部包括有双端口半导体光放大器管 芯、准直透镜和滤波片，该滤波片靠近所述准直透镜的一侧镀有能对准直光束进行折射的 带通滤波膜层，该滤波片上与所述带通滤波膜层相对的另一侧镀有能对准直光束进行反射 并使准直光束原路返回的反射膜层，所述双端口半导体光放大器管芯的一端与作为输入端 的透镜光纤耦合，另一端与所述准直透镜耦合。
2.如权利要求1所述的单端型半导体光放大器，其特征在于，所述带通滤波膜层的法 线与所述准直透镜的主光轴之间具有第一夹角。
3.如权利要求2所述的单端型半导体光放大器，其特征在于，所述带通滤波膜层与所 述反射膜层之间具有第二夹角，所述准直光束经所述带通滤波膜层折射后在所述滤波片内 的折射角与所述第二夹角相同。
4.如权利要求1所述的单端型半导体光放大器，其特征在于，所述准直透镜的两端面 镀有增透膜。
5.如权利要求1所述的单端型半导体光放大器，其特征在于，所述准直透镜与所述滤 波片通过紫外光固化胶固定在一基板上。
专利摘要本实用新型公开了一种单端型半导体光放大器，其内部包括有双端口半导体光放大器管芯、准直透镜和滤波片，该滤波片靠近所述准直透镜的一侧镀有能对准直光束进行折射的带通滤波膜层，该滤波片上与所述带通滤波膜层相对的另一侧镀有能对准直光束进行反射并使准直光束原路返回的反射膜层，所述双端口半导体光放大器管芯的一端与作为输入端的透镜光纤耦合，另一端与所述准直透镜耦合。借由本实用新型单端型半导体光放大器，可以实现光输出功率高、小信号增益大并具有波长选择功能的效果。
文档编号G02F1/39GK201909925SQ201020668960
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者丁国庆, 周忠华, 李程 申请人:武汉华工正源光子技术有限公司