專利名稱：一種反向隔離的偏振光合束器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖通信領(lǐng)域中使用的光器件，具體地說涉及ー種集成了偏振光合束器和光隔離器兩種功能的反向隔離的偏振光合束器。
背景技術(shù)：
摻鉺光纖放大器是長距離光纖通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，用于補(bǔ)償傳輸線路上的光功率損耗，但是其放大波長僅覆蓋C波段至L波段的大約SOnm范圍，超出此波長范圍的光波長，只能用拉曼光纖放大器進(jìn)行放大，因此拉曼光纖放大器是摻鉺光纖放大器的重要補(bǔ)充。拉曼光纖放大器是利用光纖中的受激拉曼散射效應(yīng)來進(jìn)行光放大，被放大的信號 光波長取決于泵浦光波長，放大波長的選擇比較靈活，但是其增益是偏振相關(guān)的，當(dāng)泵浦光偏振態(tài)與信號光一致時(shí)增益最大，當(dāng)泵浦光偏振態(tài)與信號光正交時(shí)增益為零。為了減小拉曼光纖放大器的偏振相關(guān)性，一般將兩束偏振態(tài)正交的泵浦光合為一束作為泵浦光源，因此需要一種偏振光合束器。參見圖I，現(xiàn)有技術(shù)的偏振光合束器由第一楔形雙折射晶體I'和第二楔形雙折射晶體2'組成。3'為第一楔形雙折射晶體Γ的光軸方向，4'為第二楔形雙折射晶體Y的光軸方向，第一楔形雙折射晶體P的主平面與第二楔形雙折射晶體2'主平面相互垂直。從左側(cè)輸入的相互夾角為2Φ的兩束P光和s光，在兩個(gè)楔形雙折射晶體中傳輸時(shí)的偏振態(tài)分別為ο光一e光和e光一ο光,被合為一束混合偏振光(P光+s光)。然而，該偏振光合束器不具有反向隔離的功能。光纖線路上的反射光如果回到泵浦光源中，會干擾光源的工作穩(wěn)定性，從而影響放大器的増益穩(wěn)定性，因此需要ー個(gè)光隔離器來隔離線路上的反射光。綜上所述，拉曼光纖放大器中需要一個(gè)偏振光合束器和ー個(gè)光隔離器，如果能夠?qū)⑦@兩種器件的功能集成在一個(gè)光器件中，則可以提高性能、減小體積和降低成本?，F(xiàn)有技術(shù)中亟需ー種可以集成上述兩種功能的反向隔離的偏振光合束器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種反向隔離的偏振光合束器，該反向隔離的偏振光合束器具有反向隔離的功能，通過使用該反向隔離的偏振光合束器可以提高光源的工作穩(wěn)定性，從而使得放大器具有更好的增益穩(wěn)定性。本發(fā)明的目的是通過以下方案來實(shí)現(xiàn)的一種反向隔離的偏振光合束器，包括雙光纖準(zhǔn)直器、磁環(huán)、第一楔形雙折射晶體、法拉第旋光片、第二楔形雙折射晶體和單光纖準(zhǔn)直器，所述第一楔形雙折射晶體、所述法拉第旋光片和所述第二楔形雙折射晶體沿著光路方向從后到前依次設(shè)置于所述磁環(huán)內(nèi)，所述雙光纖準(zhǔn)直器、所述磁環(huán)和所述單光纖準(zhǔn)直器沿著光路方向從后到前依次設(shè)置，所述第一楔形雙折射晶體的主平面與所述第二楔形雙折射晶體的主平面成45度夾角，所述法拉第旋光片對線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度為45度。
從單光纖準(zhǔn)直器輸入的隨機(jī)偏振反向光，在第二楔角片中被分為兩束，在兩個(gè)楔角片中的偏振態(tài)分別為ο光一ο光和e光一e光傳輸,從第一楔形晶體出射時(shí)的角度,均偏離雙光纖準(zhǔn)直器的接收角度(即從雙光纖準(zhǔn)直器輸入的兩束正向光角度)，因此被隔離。要同時(shí)實(shí)現(xiàn)偏振光合束和反向光隔離功能，第一楔形晶體的光軸與光束傳輸方向正交，在其中傳輸?shù)摩瞎夂蚭光,傳輸速率不同而路徑相同；第二楔形晶體的光軸與光束傳輸方向成一定夾角，在其中傳輸?shù)摩瞎夂蚭光,傳輸速率和路徑均不相同。被合束的兩束正交線偏振光的夾角為2Φ，它與兩片楔形棱鏡的端面角度的關(guān)系滿足公式
2Φ = (η0 +ne -2)a + (ne + n2 -2ηα)φ + (η2 -η0)γ其中，α、φ、Υ為兩個(gè)楔形晶體的端面角度，見圖l，no、ne分別為晶體材料中的 ο光和e光折射率，n2為e光在第二楔形晶體中傳輸?shù)膶?shí)際折射率，由于e光傳輸方向與晶體光軸所成夾角介于0-90度之間，折射率n2也介于no與ne之間。從雙光纖準(zhǔn)直器輸入的兩束光夾角，取決于光纖尺寸和準(zhǔn)直透鏡參數(shù)，選定光纖并適當(dāng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)直透鏡，可以使雙光纖準(zhǔn)直器的光束角度與楔形棱鏡對的光束角度匹配，保證被合并的兩束光都有較小的損耗。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在干本發(fā)明具有反向隔離的功能，通過使用本發(fā)明的反向隔離的偏振光合束器可以提高光源的工作穩(wěn)定性，從而使得放大器具有更好的增益穩(wěn)定性。同吋，其具有體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)的由兩片楔形雙折射晶體組成的偏振光合束器的光路圖；圖2為本發(fā)明的反向隔離的偏振光合束器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的反向隔離的偏振光合束器的光路圖；圖4為本發(fā)明的第二楔形雙折射晶體中的光路圖。在圖I中包括有I'.第一楔形雙折射晶體；2'.第二楔形雙折射晶體；3'.為第一楔形雙折射晶體的光軸方向W ·為第二楔形雙折射晶體的光軸方向。在圖2-圖4中包括有I.雙光纖準(zhǔn)直器；2.第一楔形雙折射晶體；3.法拉第旋光片；4.第二楔形雙折射晶體；5.磁環(huán)；6.單光纖準(zhǔn)直器；7.第一楔形雙折射晶體光軸在紙平面內(nèi)的投影；8.第二楔形雙折射晶體光軸在紙平面內(nèi)的投影。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明做進(jìn)ー步說明。如圖2所不,一種反向隔離的偏振光合束器,包括雙光纖準(zhǔn)直器I、磁環(huán)5、第一楔形雙折射晶體2、法拉第旋光片3、第二楔形雙折射晶體4和單光纖準(zhǔn)直器6，第一楔形雙折射晶體2、法拉第旋光片3和第二楔形雙折射晶體4沿著光路方向從后到前依次設(shè)置于磁環(huán)5內(nèi)，雙光纖準(zhǔn)直器I、磁環(huán)5和單光纖準(zhǔn)直器6沿著光路方向從后到前依次設(shè)置，第一楔形雙折射晶體2的主平面與第二楔形雙折射晶體4的主平面成45度夾角，法拉第旋光片3在磁環(huán)5的配合下，法拉第旋光片3對線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度為45度。其中，第一楔形雙折射晶體2與第二楔形雙折射晶體4的光軸在紙平面內(nèi)的投影分別為7和8。本發(fā)明提出的反向隔離的偏振光合束器，其光路如圖3所示，與圖I中偏振光合束器的區(qū)別是，中間增加了一個(gè)法拉第旋光片3，并且第一楔形雙折射晶體2的主平面與第二楔形雙折射晶體4的主平面成45度夾角，而不是相互垂直。通過旋光片的作用，正向光在第一楔形雙折射晶體2的主平面與第二楔形雙折射晶體4中的偏振態(tài)也發(fā)生ο光一e光和e光一ο光的轉(zhuǎn)換,將兩束光合為一束。入射的隨機(jī)偏振反向光，在第二楔形雙折射晶體4中被分成兩束線偏振光，在第一楔形雙折射晶體2和第二楔形雙折射晶體4中的偏振態(tài)變化是ο光一ο光和e光一e光,從第一楔形雙折射晶體2出射的角度,均偏離雙光纖準(zhǔn)直器I的接收角度(即從雙光纖準(zhǔn)直器I輸入的兩束正向光角度)，因此被隔離。圖3中同時(shí)標(biāo)出了各路光束的偏振方向變化情況。第一楔形雙折射晶體2的主平面與第二楔形雙折射晶體4的主平面互成45度角是實(shí)現(xiàn)反向隔離的關(guān)鍵，而第二楔形雙折射晶體4的參數(shù)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)兩束正向光合束的關(guān) ο光波法線，Ke為e光波法線。ο光的波法線Ko與光線So重合，而e光的波法線Ke與光線Se分離，適當(dāng)設(shè)計(jì)晶體的光軸方位角X和后端面角度Y，可使e光波法線與光軸的夾角Θ如公式(I)，此時(shí)e光的波法線與光線的離散角δ達(dá)到最大值如公式(2)，e光在第二楔形雙折射晶體4中傳輸?shù)膶?shí)際折射率n2如公式(3)，它介于晶體材料的兩個(gè)折射率no與ne之間。
/ ヽ6> = arctan
(I)
r + (nI-nVSmax = arctan
1 2n^no J(2)
——nOnCφι: sin2 OjVn2e cos2 θ(0)被合束的兩束正交線偏振光的夾角為2Φ，它與兩片楔形棱鏡的端面角度的關(guān)系滿足公式⑷。
2Φ = (na ^ne-l)a + (ne+n2 -2η0)φ + {η2 -ηα)γ(ハ從雙光纖準(zhǔn)直器I輸入的兩束光夾角，取決于光纖尺寸和準(zhǔn)直透鏡參數(shù)，選定光纖并適當(dāng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)直透鏡，可以使雙光纖準(zhǔn)直器I的光束夾角與楔形棱鏡對的光束角度匹配，保證被合并的兩束光都有較小的耦合損耗。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上內(nèi)容僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行的簡單修改或者等同替換，均不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種反向隔離的偏振光合束器，其特征在于所述反向隔離的偏振光合束器包括雙光纖準(zhǔn)直器(I)、磁環(huán)(5)、第一楔形雙折射晶體(2)、法拉第旋光片(3)、第二楔形雙折射晶體(4)和單光纖準(zhǔn)直器出)，所述第一楔形雙折射晶體(2)、所述法拉第旋光片(3)和所述第二楔形雙折射晶體(4)沿著光路方向從后到前依次設(shè)置于所述磁環(huán)(5)內(nèi)，所述雙光纖準(zhǔn)直器(I)、所述磁環(huán)(5)和所述單光纖準(zhǔn)直器(6)沿著光路方向從后到前依次設(shè)置，所述第一楔形雙折射晶體(2)的主平面與所述第二楔形雙折射晶體(4)的主平面成45度夾角，所述法拉第旋光片(3)對線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度為45度。
2.按照權(quán)利要求I所述的反向隔離的偏振光合束器，其特征在于所述第一楔形雙折射晶體(2)的光軸與光束傳輸軸線正交，所述第二楔形雙折射晶體(4)的光軸與光束傳輸軸線所成夾角為O度-90度。
全文摘要
本發(fā)明公開了反向隔離的偏振光合束器，包括雙光纖準(zhǔn)直器、磁環(huán)、第一楔形雙折射晶體、法拉第旋光片、第二楔形雙折射晶體和單光纖準(zhǔn)直器，第一楔形雙折射晶體、法拉第旋光片和第二楔形雙折射晶體沿著光路方向從后到前依次設(shè)置于磁環(huán)內(nèi)，雙光纖準(zhǔn)直器、磁環(huán)和單光纖準(zhǔn)直器沿著光路方向從后到前依次設(shè)置，第一楔形雙折射晶體的主平面與第二楔形雙折射晶體的主平面成45度夾角，法拉第旋光片對線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度為45度。本發(fā)明具有反向隔離的功能，通過使用本發(fā)明的反向隔離的偏振光合束器可以提高光源的工作穩(wěn)定性，從而使得放大器具有更好的增益穩(wěn)定性。同時(shí)，其具有體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G02F1/09GK102692735SQ20111007452
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者楊開發(fā) 申請人:上海坤騰光電科技有限公司