合波器及复合合波器的制作方法

本发明涉及合波器及复合合波器，属于激光领域。

背景技术：

波分复用技术是目前光通信领域的主要技术之一，随着传输速率与传输容量需求不断增长，为实现波分复用，需采用合波器将多波长光合成一路。

带通薄膜滤波片的方案多用于该项技术中，但随着波长间隔的不断缩窄，滤波片自身的生产工艺难度不断增大，整体成本居高不下。

图1为一种常用的波分复用技术方案：入射光λ1、λ2、λ3、λ4四路特定波长，入射光λ1从薄膜滤波片tff1处入射射入斜方棱镜中根据折射原理由斜方棱镜左侧输出；入射光λ2从薄膜滤波片tff2处入射射入斜方棱镜后，再经左侧高反面反射到tff1处，经过tff1反射后由斜方棱镜左侧透射面输出与λ1合并；入射光λ3从薄膜滤波片tff3处入射射入斜方棱镜后，再经由斜方棱镜左侧高反面入射到tff2出，经tff2反射后再入射到斜方棱镜左侧的高反面，经反射后入射到tff1处，经tff1反射后经由斜方棱镜的左侧透射面出射与λ2、λ1合并；入射光λ4从薄膜滤波片tff4处入射射入斜方棱镜后，经斜方棱镜左侧高反面反射入射到tff3，经tff3反射后入射到左侧高反面，反射后再入射到tff2处，经tff2反射后入射到斜方棱镜左侧高反面反射后，入射到tff1处，经tff1反射后经由斜方棱镜左侧透射面输出，与λ1、λ2、λ3合并。综上完成了四束特殊波长的合波过程。

该结构中存在多个反射点，最远一路经历了6次反射，这样对入射光的入射角度与位置的精度要求很高，tff1、tff2、tff3、tff4四个薄膜滤波片的贴装也提出了更高的要求，使得生产制作难度很大，从而造成的整体的成本很高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种合波器，该合波器相对现有技术可减少反射次数，从而结构简单，便于加工。

为实现上述发明目的，本发明提供一种合波器，所述合波器包括第一偏振分光膜、与所述偏振分光膜组合的四分之一波片、与所述四分之一波片组合的第一反射面，所述四分之一波片相对于所述第一偏振分光膜倾斜设置，所述第一反射面与所述四分之一波片相互平行设置；当相互垂直的第一p光和第二p光射向所述偏振分光膜的同一位置时，所述第一p光透过所述第一偏振分光膜射出，所述第二p光穿过所述第一偏振分光膜后射入所述四分之一波片，经所述第一反射面反射后返回所述四分之一波片变为s光，所述s光经过所述第一偏振分光膜反射后与所述第一p光合波。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述合波器包括第二反射面，所述第二反射面与所述第一偏振分光膜垂直，当所述第二p光与所述第一p光平行入射，所述第二p光经所述第二反射面反射后穿过所述第一偏振分光膜射入所述四分之一波片。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述合波器在所述第二反射面与所述第一偏振分光膜之间设有第一滤波片，所述第一滤波片与所述第二反射面平行，当第三p光射向所述第一滤波片，所述第三p光经所述第一滤波片反射后，穿过所述第一偏振分光膜射入所述四分之一波片；所述第二p光经所述第二反射面反射后相继穿过所述第一滤波片和所述第一偏振分光膜射入所述四分之一波片。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述合波器包括第二偏振分光膜，所述第二偏振分光膜与所述第一偏振分光膜垂直，当所述第二p光与所述第一p光平行入射，所述第一p光透过所述第一偏振分光膜射出，所述第二p光穿过所述第二偏振分光膜后射入所述四分之一波片，经所述第一反射面反射后返回所述四分之一波片变为s光，所述s光经所述第二偏振分光膜、所述第一偏振分光膜顺次反射后与所述第一p光合波。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述合波器包括滤波片，所述滤波片与所述第一偏振分光膜垂直，当所述第二p光与所述第一p光平行入射，所述第二p光经所述第一滤波片反射后穿过所述第一偏振分光膜射入所述四分之一波片；或者当所述第二p光与所述第一p光垂直入射，所述第二p光相继穿过所述滤波片和所述第一偏振分光膜射入所述四分之一波片。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一反射面贴合在所述四分之一波片上，或者所述第一反射面设置在与所述四分之一波片组合的反射镜上。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一偏振分光膜设置在偏振分光器上，所述四分之一波片与所述偏振分光器通过光胶或粘胶固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：结构简单，减少反射次数，便于加工，有效降低了生产成本。

本发明的另一目的在于提供一种复合合波器，所述复合合波器包括两个或两个以上上述任一所述的合波器，所述两个或两个以上的合波器按阵列排布。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一偏振分光膜设置在偏振分光器上，所述复合合波器包括两个合波器，所述两个合波器的两个四分之一波片位于两个所述偏振分光器之间或位于两个所述偏振分光器之外。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述复合合波器包括两个合波器，所述复合合波器还包括与两个合波器中的第一个合波器的出射组合的反射镜、与第二个合波器的出射组合的滤波片，所述反射镜与所述第一反射面平行，所述滤波片与所述反射镜平行，所述滤波片允许第二合波器的出射光透过而反射第一合波器的出射光。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：复合合波器可以完成更多光束的合波，并且结构简单，减少反射次数，便于加工，有效降低了生产成本。

附图说明

图1是现有技术中波分复用技术方案的结构示意图；

图2是本发明第一具体实施方式提供的合波器的示意性结构图，此时，合波器完成两束光的合波；

图3是图2所示的合波器的另一示意性结构图，此时，合波器完成四束光的合波；

图4是本发明第二具体实施方式提供的合波器的示意性结构图；

图5是本发明第三具体实施方式提供的合波器的示意性结构图；

图6是本发明第四具体实施方式提供的合波器的示意性结构图，此时，第二p光与第一p光平行入射；

图7是图6所示的合波器的另一示意性结构图，此时，第二p光与第一p光平垂直入射；

图8是本发明第五具体实施方式提供的合波器的示意性结构图；

图9是本发明提供的第一种复合合波器的示意性结构图；

图10是本发明提供的第二种复合合波器的示意性结构图；

图11是本发明提供的第三种复合合波器的示意性结构图；

图12是本发明提供的第四种复合合波器的示意性结构图；

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施方式。附图中以相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

需要理解的是，在本发明的描述中术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

请参见图2，本发明第一实施方式提供的合波器100包括偏振分光器120、与偏振分光器120组合的四分之一波片122、与四分之一波片122组合的第一反射面126，偏振分光器120包括第一偏振分光膜130。四分之一波片122相对于第一偏振分光膜130倾斜设置，本实施方式中，四分之一波片122相对于第一偏振分光膜130倾斜45度设置。第一反射面126与四分之一波片122相互平行设置。当相互垂直的第一p光a（图中以虚线表示）和第二p光b（图中以双点点划线表示）射向偏振分光膜130的同一位置时，第一p光a透过第一偏振分光膜130射出，第二p光b穿过第一偏振分光膜130后射入四分之一波片122，变成圆偏振光，经第一反射面126反射后返回四分之一波片122变为s光，s光经过第一偏振分光膜130反射后与第一p光合波。

本实施方式优选的，合波器100包括第二反射面132，第二反射面132与第一偏振分光膜130垂直，第二p光b与第一p光a平行入射，第二p光b经第二反射面132反射后穿过第一偏振分光膜130而射入四分之一波片122，再经第一反射面126反射后返回四分之一波片122变为s光，s光经过第一偏振分光膜130反射后与第一p光a合波。

由此，本实施方式利用偏振合波与偏振分光（激光器输出的偏振光具有单一性，即激光器输出的激光具有偏振特性，要么是s偏振，要么是p偏振。偏振分光膜允许p光透射而反射s光）的原理，使得平行且间隔一定距离设置的第一p光和第二p光通过合波器100完成合波，该合波器100结构简单，反射次数少，加工方便，从而有效降低生产成本。

本实施方式中，第一p光a与第一反射面126平行。

本实施方式提供的合波器100不仅仅可以对两束光进行合波，还可以对两束以上的光束进行合波，请参见图3，图3示即示例性的示出了四束光束进行合波的示意图，本领域技术人员可以想到，本实施方式的合波器100还可以对其它数目的光束进行合波，凡采用与本实施方式相同或类似的方案均涵盖在本发明的保护范围内。

请参见图4，本发明第二实施方式提供的合波器200包括偏振分光器220、与偏振分光器220组合的四分之一波片222、与四分之一波片222组合的第一反射面226，偏振分光器220包括第一偏振分光膜230，第一p光a（图中以虚线表示）透过第一偏振分光膜230射出，第二p光b（图中以双点点划线表示）射入四分之一波片222后，经第一反射面226反射后返回四分之一波片222变为s光，s光经过第一偏振分光膜230反射后与第一p光a合波。

本实施方式优选的，合波器100包括第二偏振分光膜236，第二偏振分光膜236与第一偏振分光膜230垂直，第二p光b与第一p光a平行入射，第一p光a透过第一偏振分光膜230射出，第二p光b穿过第二偏振分光膜236后射入四分之一波片222，经第一反射面226反射后返回四分之一波片222变为s光，s光经第二偏振分光膜236、第一偏振分光膜230顺次反射后与第一p光a合波。

由此，平行且间隔一定距离设置的第一p光a和第二p光b通过合波器200完成合波，该合波器200结构简单，反射次数少，加工方便，从而有效降低生产成本。

本实施方式中，第一p光a与第一反射面226垂直。

请参见图5，本发明第三实施方式提供的合波器300与第一实施方式的合波器100的区别在于：本实施方式的偏振分光器320的上下边缘更宽，因此，第二反射面326与第一偏振分光膜330的之间相距更远，第二反射面326与第一偏振分光膜330未在偏振分光器320上相交（但两者的延伸线可以相交），因此，相距更远第一p光a和第二p光b可以通过本实施方式的合波器进行合波。

请参见图6，本发明第四实施方式提供的合波器400包括偏振分光器420、与偏振分光器420组合的四分之一波片422、与四分之一波片422组合的第一反射面426，偏振分光器420包括第一偏振分光膜430，第一p光a（图中以虚线表示）透过第一偏振分光膜430射出，第二p光b（图中以双点点划线表示）射入四分之一波片422后，经第一反射面426反射后返回四分之一波片422变为s光，s光经过第一偏振分光膜430反射后与第一p光a合波。

本实施方式优选的，合波器400包括滤波片438，滤波片438与第一偏振分光膜430垂直，滤波片438的特性例如是能反射波长λ2的光束，同时允许波长λ3的光束通过，波长为λ2的第二p光b与第一p光a平行入射，第二p光b经第一滤波片438反射后穿过第一偏振分光膜430射入四分之一波片422，经第一反射面426反射后返回四分之一波片422变为s光，s光经过第一偏振分光膜430反射后与第一p光a合波。

由此，平行且间隔一定距离设置的第一p光a和第二p光b通过合波器400完成合波，该合波器400结构简单，反射次数少，加工方便，从而有效降低生产成本。

请参见图7，与图6不同的是，第二p光b的波长为λ3，第二p光b与第一p光a垂直入射，第二p光b相继穿过滤波片438和第一偏振分光膜430后射入四分之一波片422，经第一反射面426反射后返回四分之一波片422变为s光，s光经过第一偏振分光膜430反射后与第一p光a合波。

由此，垂直入射的第一p光a和第二p光b通过合波器400完成合波，该合波器400结构简单，反射次数少，加工方便，从而有效降低生产成本。

请参见图8，本发明第五实施方式的合波器500可以看作是第一实施方式的合波器100和第四实施方式的合波器400的结合。

具体的，合波器500包括偏振分光器520、与偏振分光器520组合的四分之一波片522、与四分之一波片522组合的第一反射面526，偏振分光器520包括第一偏振分光膜530，第一p光a（图中以虚线表示）透过第一偏振分光膜530射出。

合波器500包括第二反射面532，第二反射面532与第一偏振分光膜530垂直（延伸线垂直），合波器500在第二反射面532与第一偏振分光膜530之间设有第一滤波片542和第二滤波片546，第一滤波片542与第二反射面532平行，第二滤波片546与第一滤波片542平行。

第一滤波片542设置为例如可以反射波长为λ3的光束，而允许波长为λ2和λ4的光束通过。第二滤波片546设置为反射波长为λ4的光束，而允许波长为λ2的光束通过。

由此，第二p光b（波长为λ2）与第一p光a平行入射，第二p光b经第二反射面532反射后相继穿过第二滤波片546、第一滤波片542、第一偏振分光膜530后射入四分之一波片522，经第一反射面526反射后返回四分之一波片522变为s光，s光经过第一偏振分光膜530反射后与第一p光a合波。

第三p光c（波长为λ3）与第一p光a平行入射，第三p光c经第一滤波片542反射后穿过第一偏振分光膜530而射入四分之一波片522，经第一反射面526反射后返回四分之一波片522变为s光，s光经过第一偏振分光膜530反射后与第一p光a合波。

第四p光d与第一p光a平行入射，第四p光d经第二滤波片546反射后相继穿过第一滤波片542、第一偏振分光膜530后射入四分之一波片522，经第一反射面526反射后返回四分之一波片522变为s光，s光经过第一偏振分光膜530反射后与第一p光a合波。

由此，平行且间隔一定距离设置的第一p光a至第四p光d通过合波器500完成合波，该合波器500结构简单，反射次数少，加工方便，从而有效降低生产成本。

本发明还提供的复合合波器，复合合波器可以包括两个或两个以上前述任一实施方式提供的合波器，这些合波器按阵列排布。

请参见图9，本发明实施方式提供的第一种复合合波器600包括两个第一实施方式提供的合波器，其中，两个合波器的两个四分之一波片622位于两个所述偏振分光器620之间。每个合波器可以将两束光进行合波，由本实施方式的复合合波器可以将四束光进行两两合波。光学长条易于加工，安装方便。

本领域技术人员可以想到，合波器亦可以采用两个其它实施方式提供的合波器。本领域技术人员还可以想到，组成复合合波器的合波器可以是不同实施方式提供的合波器的组合，凡此等等，不再赘述，凡采用与本实施方式相同或类似的方案均涵盖在本发明的保护范围内。

图10示出了本发明实施方式提供的第二种复合合波器700，与图9的复合合波器600不同点在于，本实施方式的复合合波器700的两个合波器的两个四分之一波片722位于两个所述偏振分光器720之外。本实施方式的复合合波器700可以将四束光进行两两合波。

图11示出了本发明实施方式提供的第三种复合合波器800，该复合合波器在图9所示的复合合波器600的基础上，还包括与第一个合波器的出射光组合的反射镜848、与第二个合波器的出射光组合的滤波片850，反射镜848与第一反射面平行，滤波片850与反射镜848平行，滤波片850允许第二合波器的出射光透过而反射第一合波器的出射光。由此，第二个合波器的出射光直接透过滤波片850射出，而第一个合波器的出射光经第一反射镜848和滤波片850反射后与第二合波器的出射光合波，从而复合合波器完成四束光的合波。

图12示出了本发明实施方式提供的第四种复合合波器900，该复合合波器在在图10所示的复合合波器700的基础上，还包括与第一个合波器的出射光组合的反射镜948、与第二个合波器的出射光组合的滤波片950，反射镜948与第一反射面平行，滤波片950与反射镜948平行，滤波片950允许第二合波器的出射光透过而反射第一合波器的出射光。由此，第二个合波器的出射光直接透过滤波片950射出，而第一个合波器的出射光经第一反射镜948和滤波片950反射后与第二合波器的出射光合波，从而复合合波器完成四束光的合波。

本发明实施方式中，第一反射面可以贴合在四分之一波片上，第一反射面也可以设置在与四分之一波片组合的反射镜上，凡采用与本实施方式相同或类似的方案均涵盖在本发明的保护范围内。反射面可以为内反射、高反膜、单片反射镜中的任意一种。

本发明实施方式中，四分之一波片可以与偏振分光器通过光胶固定，四分之一波片也可以与偏振分光器通过粘胶固定，凡采用与本实施方式相同或类似的方案均涵盖在本发明的保护范围内。

由此，本发明利用偏振合波与偏振分光的原理（激光器输出的偏振光具有单一性，即激光器输出的激光具有偏振特性，要么是s偏振，要么是p偏振。偏振分光膜允许p光透射而反射s光），使得两束或两束以上的激光通过合波器或复合合波器完成合波，且合波器及复合合波器结构简单，反射次数少，加工方便，从而有效降低生产成本。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。