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    重庆时时彩开奖结果重庆时时彩电脑版: 一种保偏光学混合器件结构.pdf

    关 键 词:
    一种 偏光 混合 器件 结构
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410177571.2

    申请日:

    2014.04.29

    公开号:

    CN103941342A

    公开日:

    2014.07.23

    当前法律状态:

    驳回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):G02B 6/27申请公布日:20140723|||实质审查的生效IPC(主分类):G02B 6/27申请日:20140429|||公开
    IPC分类号: G02B6/27; G02B6/34; G02B6/32; G02B6/293 主分类号: G02B6/27
    申请人: 深圳市越海光通信科技有限公司
    发明人: 尹全东; 谢明燚; 赵艳刚
    地址: 518000 广东省深圳市宝安区沙井街道黄埔社区洪田路洪田金源工业区第一栋第三层
    优先权:
    专利代理机构: 深圳国鑫联合知识产权代理事务所(普通合伙) 44324 代理人: 王志强
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410177571.2

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.03.20|||2014.09.10|||2014.07.23

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种保偏光学混合器件结构,涉及光纤通信及光纤放大器技术领域;该器件包括从左至右依次放置的第一双保偏光准直器、双极隔离器芯、分光器和第二双保偏光准直器,从而实现了将保偏的波分复用器的功能、保偏的隔离器功能和分光功能集成的效果;该保偏光学混合器件结构解决了传统技术中功率损耗大、噪声大和体积大成本高的问题。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种保偏光学混合器件结构,其特征在于:包括从左至右依次放置的第一双保偏光准直器、双极隔离器芯、分光器和第二双保偏光准直器;
    所述第一双保偏光准直器包括第一保偏光纤、第四保偏光纤、第一双光纤细管、第一准直透镜、滤光片和第一固定玻璃管;所述第一保偏光纤和第四保偏光纤从第一双光纤细管的左侧穿入并被研磨成8度角,第一保偏光纤和第四保偏光纤的慢轴互相平行,第一保偏光纤与第四保偏光纤的纤芯连线与它们自身的慢轴平行,第一保偏光纤与第四保偏光纤的纤芯连线还与第一双光纤细管的高低端垂直;所述第一保偏光纤和第四保偏光纤用胶粘剂固定于第一双光纤细管内,第一双光纤细管用胶粘剂固定于第一固定玻璃管内;所述第一保偏光纤和第四保偏光纤的右端面位于第一准直透镜的后焦面上并用胶粘剂固定,第一准直透镜的平直端面贴有滤光片并用胶粘剂固定;
    所述双极隔离器芯包括永磁体环,和从左至右依次用胶粘剂固定于所述永磁体环内的第一偏振片、第一法拉第旋光片、第二偏振片、第二法拉第旋光片和第三偏振片;其中,第一偏振片和第三偏振片的偏振化方向互相垂直,第二偏振片的偏振化方向与第一偏振片、第三偏振片的偏振化方向成45度;第一法拉第旋光片和第二法拉第旋光片的旋转角度为45度;
    所述分光器包括第三固定玻璃管和用胶粘剂固定于所述第三固定玻璃管内的渥拉斯顿棱镜;
    所述第二双保偏光准直器包括第二保偏光纤、第三保偏光纤、第二双光纤细管、第二准直透镜和第二固定玻璃管;所述第二保偏光纤和第三保偏光纤从第二双光纤细管的右侧穿入并被研磨成8度角,第二保偏光纤和第三保偏光纤的慢轴互相垂直,第二保偏光纤与第三保偏光纤的纤芯连线与它们自身的慢轴垂直或平行,第二保偏光纤与第三保偏光纤的纤芯连线还与第二双光纤细管的高低端垂直;所述第二保偏光纤和第三保偏光纤用胶粘剂固定于第二双光纤细管内,第二保偏光纤和第三保偏光纤的左端面位于第二准直透镜的后焦面上;所述第二双光纤细管和第二准直透镜用胶粘剂固定于第二固定玻璃管内。

    2.  如权利要求1所述的保偏光学混合器件结构,其特征在于:所述第一保偏光纤和第四保偏光纤的右端面被研磨抛光,并镀有增透膜;所述第二保偏光纤和第三保偏光纤的左端面被研磨抛光,并镀有增透膜。

    3.  如权利要求1所述的保偏光学混合器件结构,其特征在于:所述第一准直透镜为G-Lens。

    4.  如权利要求1所述的保偏光学混合器件结构,其特征在于:所述第二准直透镜为C-Lens。

    5.  如权利要求1所述的保偏光学混合器件结构,其特征在于:所述滤光片贴在第一准直透镜上的一面镀有分波长的功能膜,另一面镀有增透膜。

    6.  如权利要求1所述的保偏光学混合器件结构,其特征在于:所述第一偏振片和第三偏振片为相同的偏振片;所述第一偏振片、第二偏振片和第三偏振片均由二向色性材料制成,且通光端面均镀有增透膜。

    7.  如权利要求1所述的保偏光学混合器件结构,其特征在于:所述第一法拉第旋光片和第二法拉第旋光片为相同的法拉第旋光片,均为铋置换稀土类铁石榴石单晶体,且两者的通光端面均镀有增透膜。

    8.  如权利要求1所述的保偏光学混合器件结构,其特征在于:所述渥拉斯顿棱镜由两片光轴互相垂直且光轴与入射光方向垂直的单轴双折射晶体光楔角片组成,且渥拉斯顿棱镜的通光端面镀有增透膜。

    9.  如权利要求1所述的保偏光学混合器件结构,其特征在于:还包括用于固定双极隔离器芯和第三固定玻璃管的第四固定玻璃管;还包括用于桥接第一固定玻璃管和第二固定玻璃管的第五固定玻璃管;还包括一个用于最后封装的无磁不锈钢封装体。

    说明书

    说明书一种保偏光学混合器件结构
    技术领域
    本发明涉及光纤通信及光纤放大器技术领域,尤其涉及一种包含保偏波分复用器、隔离器和耦合器功能的混合集成器件。
    背景技术
    现有技术中,就用于保偏光纤放大器的保偏光纤无源器件,一般是功能单一的器件,需要多次熔接来将各功能器件组成功能???,达到需要的系统的目的,这增加了系统的功率损耗,增加了系统的噪声,增大了系统的体积。
    发明内容
    本发明的目的是为了解决现有技术中需要将单一功能功能器件多次连接的问题,而提出一种保偏光学混合器件结构;该保偏光学混合器件结构解决了传统技术中功率损耗大、噪声大和体积大成本高的问题。
    本发明的技术方案如下:
    本发明公开了一种保偏光学混合器件结构,该保偏光学混合器件结构包括从左至右依次放置的第一双保偏光准直器、双极隔离器芯、分光器和第二双保偏光准直器;
    所述第一双保偏光准直器包括第一保偏光纤、第四保偏光纤、第一双光纤细管、第一准直透镜、滤光片和第一固定玻璃管;所述第一保偏光纤和第四保偏光纤从第一双光纤细管的左侧穿入并被研磨成8度角,第一保偏光纤和第四保偏光纤的慢轴互相平行,第一保偏光纤与第四保偏光纤的纤芯连线与它们自身的慢轴平行,第一保偏光纤与第四保偏光纤的纤芯连线还与第一双光纤细管的高低端垂直;所述第一保偏光纤和第四保偏光纤用胶粘剂固定于第一双光纤细管内,第一双光纤细管用胶粘剂固定于第一固定玻璃管内;所述第一保偏光纤和第四保偏光纤的右端面位于第一准直透镜的后焦面上并用胶粘剂固定,第一准直透镜的平直端面贴有滤光片并用胶粘剂固定;
    所述双极隔离器芯包括永磁体环,和从左至右依次用胶粘剂固定于所述永磁体环内的第一偏振片、第一法拉第旋光片、第二偏振片、第二法拉第旋光片和第三偏振片;其中,第一偏振片和第三偏振片的偏振化方向互相垂直,第二偏振片的偏振化方向与第一偏振片、第三偏振片的偏振化方向成45度;第一法拉第旋光片和第二法拉第旋光片的旋转角度为45度;
    所述分光器包括第三固定玻璃管和用胶粘剂固定于所述第三固定玻璃管内的渥拉斯顿棱镜;
    所述第二双保偏光准直器包括第二保偏光纤、第三保偏光纤、第二双光纤细管、第二准直透镜和第二固定玻璃管;所述第二保偏光纤和第三保偏光纤从第二双光纤细管的右侧穿入 并被研磨成8度角,第二保偏光纤和第三保偏光纤的慢轴互相垂直,第二保偏光纤与第三保偏光纤的纤芯连线与它们自身的慢轴垂直或平行,第二保偏光纤与第三保偏光纤的纤芯连线还与第二双光纤细管的高低端垂直;所述第二保偏光纤和第三保偏光纤用胶粘剂固定于第二双光纤细管内,第二保偏光纤和第三保偏光纤的左端面位于第二准直透镜的后焦面上;所述第二双光纤细管和第二准直透镜用胶粘剂固定于第二固定玻璃管内。
    较优地,所述第一保偏光纤和第四保偏光纤的右端面被研磨抛光,并镀有增透膜;所述第二保偏光纤和第三保偏光纤的左端面被研磨抛光,并镀有增透膜。
    较优地,所述第一准直透镜为G-Lens。
    较优地,所述第二准直透镜为C-Lens。
    较优地,所述滤光片贴在第一准直透镜上的一面镀有分波长的功能膜,另一面镀有增透膜。
    较优地,所述第一偏振片和第三偏振片为相同的偏振片;所述第一偏振片、第二偏振片和第三偏振片均由二向色性材料制成,且通光端面均镀有增透膜。
    较优地,所述第一法拉第旋光片和第二法拉第旋光片为相同的法拉第旋光片,均为铋置换稀土类铁石榴石单晶体,且两者的通光端面均镀有增透膜。
    较优地,所述渥拉斯顿棱镜由两片光轴互相垂直且光轴与入射光方向垂直的单轴双折射晶体光楔角片组成,且渥拉斯顿棱镜的通光端面镀有增透膜。
    较优地,所述保偏光学混合器件结构还包括用于固定双极隔离器芯和第三固定玻璃管的第四固定玻璃管;还包括用于桥接第一固定玻璃管和第二固定玻璃管的第五固定玻璃管;还包括一个用于最后封装的无磁不锈钢封装体。
    本发明的有益效果:
    1.本发明把保偏的波分复用器的功能,保偏的隔离器功能,分光功能集合在一起,达到器件集成化的目的。
    2.第一偏振片、第二偏振片和第三偏振片的引入使本发明具有较高的消光比。
    3.双极隔离器芯的选择大大提高了本发明的隔离功能。
    4.调整双极隔离器芯和渥拉斯顿棱镜的相对位置,在输出端即第二保偏光纤和第三保偏光纤右端面处可以获得任意比例的分光比。
    附图说明
    图1是本发明所述的保偏光学混合器件结构的结构示意图。
    具体实施方式
    为了更好的说明本发明,现结合实施例与附图作进一步说明,应当理解,此处所描述的 具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明的保偏光学混合器件结构。
    如图1所示,本发明所述的保偏光学混合器件结构包括从左至右依次放置的第一双保偏光准直器、双极隔离器芯、分光器和第二双保偏光准直器。
    所述第一双保偏光准直器包括第一保偏光纤11、第四保偏光纤12、第一双光纤细管13、第一准直透镜14、滤光片15和第一固定玻璃管10;所述第一保偏光纤11和第四保偏光纤12从第一双光纤细管13的左侧穿入并被研磨成8度角,第一保偏光纤11和第四保偏光纤12的慢轴互相平行,第一保偏光纤11与第四保偏光纤12的纤芯连线与它们自身的慢轴平行,第一保偏光纤11与第四保偏光纤12的纤芯连线还与第一双光纤细管13的高低端垂直;所述第一保偏光纤11和第四保偏光纤12用胶粘剂固定于第一双光纤细管13内,第一双光纤细管13用胶粘剂固定于第一固定玻璃管10内;较优地,将第一保偏光纤11和第四保偏光纤12的右端面研磨抛光以抑制反射光,并镀上增透膜以得到优化的性能。第一准直透镜14可采用G-Lens以得到良好的准直效果。第一保偏光纤11和第四保偏光纤12的右端面位于第一准直透镜14的后焦面上,必要时在精密的调节架上来调节第一保偏光纤11、第四保偏光纤12的右端面与第一准直透镜14的间距,并用胶粘剂固定,使得泵浦波长的光从第一保偏光纤11到第四保偏光纤12的损耗最小。第一准直透镜14的平直端面贴有滤光片15并用胶粘剂固定。为达到良好的波分复用功能,滤光片15贴在第一准直透镜14上的一面镀上分波长的功能膜,另一面镀上增透膜。
    所述双极隔离器芯包括永磁体环36,和从左至右依次用胶粘剂固定于所述永磁体环36内的第一偏振片31、第一法拉第旋光片32、第二偏振片33、第二法拉第旋光片34和第三偏振片35;第一偏振片31和第三偏振片35的偏振化方向互相垂直,第二偏振片33的偏振化方向与第一偏振片31、第三偏振片35的偏振化方向成45度;第一法拉第旋光片32和第二法拉第旋光片34的旋转角度为45度;为使本发明具有良好的隔离度及较高的消光比,第一偏振片31、第二偏振片33和第三偏振片35均由二向色性材料制成,对光具有很强的选择吸收,其中,第一偏振片31和第三偏振片35选用相同的偏振片;第一法拉第旋光片32和第二法拉第旋光片34为相同的法拉第旋光片,均为铋置换稀土类铁石榴石单晶体;所述第一偏振片31、第一法拉第旋光片32、第二偏振片33、第二法拉第旋光片34和第三偏振片35的通光端面均镀有增透膜。所述双极隔离器芯的正向通光的光路:正向通光时,光首先透过第一偏振片31,之后光的偏振方向与第一偏振片31的透振方向相同,再经过第一法拉第旋光片32,光在永磁体环36的磁场作用下旋转45度,这时光的偏振方向刚好与第二偏振片33的透振方向一致,无损地透过第二偏振片33,然后再经过第二法拉第旋光片34往同方向再旋转45度,此时光的偏振方向刚好与第三偏振片35的透振方向一致,无损地透过第三偏振片35,完成 正向通光;所述双极隔离器芯的反向截光的光路:当有反向光时,光首先透过第三偏振片35,之后光的偏振方向与第三偏振片35的透振方向相同,再经过第二法拉第旋光片34,光在永磁体环36的磁场作用下旋转45度,这时光的偏振方向刚好与第二偏振片33的透振方向垂直,不能透过第二偏振片33,光被第二偏振片33吸收,达到一次隔离的目的,一般情况下,若还有微弱的光从第二偏振片33的透振方向透过,那么光再通过第一法拉第旋光片32后,光的偏振方向继续往同一方向旋转45度,此时光的偏振方向恰好与第一偏振片31的透振方向垂直,光再次被第一偏振片31吸收,达到二次隔离的目的,实现反向截止。
    所述分光器包括第三固定玻璃管40和用胶粘剂固定于所述第三固定玻璃管40内的渥拉斯顿棱镜41;为得到良好的分光功能,所述渥拉斯顿棱镜41由两片光轴互相垂直且光轴与入射光方向垂直的单轴双折射晶体光楔角片组成,且渥拉斯顿棱镜41的通光端面镀有增透膜。
    所述第二双保偏光准直器包括第二保偏光纤21、第三保偏光纤22、第二双光纤细管23、第二准直透镜24和第二固定玻璃管20;所述第二保偏光纤21和第三保偏光纤22从第二双光纤细管23的右侧穿入并被研磨成8度角,第二保偏光纤21和第三保偏光纤22的慢轴互相垂直,第二保偏光纤21与第三保偏光纤22的纤芯连线与它们自身的慢轴垂直或平行,第二保偏光纤21与第三保偏光纤22的纤芯连线还与第二双光纤细管23的高低端垂直;所述第二保偏光纤21和第三保偏光纤22用胶粘剂固定于第二双光纤细管23内;第二保偏光纤21和第三保偏光纤23的左端面位于第二准直透镜24的后焦面上,必要时在精密的调节架上调节第二保偏光纤21、第三保偏光纤23的左端面与第二准直透镜24的间距以达到所述第二双保偏光准直器具有良好的准直效果。再将所述第二双光纤细管23和第二准直透镜24用胶粘剂固定于第二固定玻璃管20内。较优地,将第二保偏光纤21和第三保偏光纤22的左端面研磨抛光以抵制反射光,并镀上增透膜以得到优化的性能。第二准直透镜24可采用C-Lens以得到良好的准直效果。
    所述保偏光学混合器件结构还包括用于固定双极隔离器芯和第三固定玻璃管40的第四固定玻璃管50;还包括用于桥接第一固定玻璃管10和第二固定玻璃管20的第五固定玻璃管60;还包括一个用于最后封装的无磁不锈钢封装体,此无磁不锈钢封装体图1中未画出。
    如上所述,发明所述的保偏光学混合器件结构包括从左至右依次放置的第一双保偏光准直器、双极隔离器芯、分光器和第二双保偏光准直器。具体地,在进行封装时,有两个问题需要考虑,一是某些元件的具体参数;二是封装时各元件的距离。
    需要确定的元件的参数为:所述第一准直透镜的参数;所述第二准直透镜24的轴线长度L2和球面曲率半径R2;所述渥拉斯顿棱镜41的两个楔角片的楔角θ,即渥拉斯顿棱镜41的 楔角片的斜边与相对的直角边的夹角,也就是楔角片的小锐角。
    需要确定元件之间的距离有:所述第一保偏光纤11、第四保偏光纤12的右端面与第一准直透镜14的距离x;所述第二保偏光纤21、第三保偏光纤22的左端面与第二准直透镜24的距离y;所述第二保偏光纤21、第三保偏光纤22的位于第二双光纤细管23内的间距d;所述第一双保偏光准直器与第二双保偏光准直器的距离z。
    确定这些参数与距离的思路如下:
    先选取所述第一双保偏光准直器所需的第一准直透镜14,由此确定第一准直透镜14的参数,从而计算出第一双保偏光准直器准直后的束腰半径;为使得第一双保偏光准直器与第二双保偏光准直器的耦合效率最高,第二双保偏光准直器准直后的束腰半径要与第一双保偏光准直器准直后的束腰半径相等,从而可计算出第二准直透镜24的轴线长度L2和球面曲率半径;再根据第二准直透镜24的焦距和所述第二保偏光纤21、第三保偏光纤22位于第二双光纤细管23内的间距d,来计算确定所述渥拉斯顿棱镜41的两个楔角片的楔角θ。
    具体的方法如下:
    第一准直透镜14选定后,根据基模高斯光束传输的ABCD矩阵理论,可以得到通过第一保偏光纤11进入的光经过第一准直透镜14准直后的束腰半径ω1由式一确定:
    ω1=f(λ)ω01x2+(π·ω012λ)2]]>
    其中,λ为入射光的波长,f(λ)是第一准直透镜14对给定波长λ的焦距,ω01是第一保偏光纤11对给定波长λ的模场半径,x是第一保偏光纤11、第四保偏光纤12的右端面与第一准直透镜14的距离,可近似取为零。
    根据基模高斯光束耦合理论,为使得所述第一双保偏光准直器与第二双保偏光准直器的耦合效率最高,必须满足第一双保偏光准直器准直后的束腰半径要与第二双保偏光准直器准直后的束腰半径相等,因此可以来选定第二准直透镜24的参数,即轴线长度L2和球面曲率半径R2;根据基模高斯光束传输的ABCD矩阵理论,可以得到通过第二保偏光纤21或第三保偏光纤22进入的光经过第二准直透镜24准直后的束腰半径ω2由式二确定:
    ω2=ω02·A·D-B·C(C·y+D)2+C2·z02;]]>
    ω02是第二保偏光纤21或第三保偏光纤22对给定波长λ的模场半径,通常选取的第一保 偏光纤11、第二保偏光纤21、第三保偏光纤22为同种保偏光纤,因此ω01=ω02;A、B、C和D是第二准直透镜24对基模高斯光束传输的ABCD矩阵的矩阵元,其中L2为第二准直透镜24的轴线长度,R2为第二准直透镜24球体部分的曲率半径,n是第二准直透镜24本身材料的折射率;y为第二保偏光纤21、第三保偏光纤22的左端面与第二准直透镜24的距离。
    另一方面,据基模高斯光束传输的ABCD矩阵理论,还可以得到通过第二保偏光纤21或第三保偏光纤22进入的光经第二准直透镜24准直后的束腰位置与第二准直透镜24的距离由式三确定:
    Z=-[(A·y+B)·(C·y+D)+A·C·z02](C·y+D)2+C2·z02;]]>
    通常将2Z定义为一对准直器的工作距离,因此第一双保偏光准直器与第二双保偏光准直器的距离z=2Z。
    根据器件集成的要求,不妨在本发明中,将z=2Z=4~5㎜,再由式一、式二和式三,及ω1=ω2、ω01=ω02,可以选定恰当的第二准直透镜24的轴线长度L2、球面曲率半径R2,和所述第二保偏光纤21、第三保偏光纤22的左端面与第二准直透镜24的距离y,在实际应用中可通过微调第二保偏光纤21、第三保偏光纤22的左端面与第二准直透镜24的距离来选定一个合适的y值。
    第二准直透镜24的焦距由上述选定第二保偏光纤21、第三保偏光纤22的位于第二双光纤细管23内的间距d,则光从通过第二保偏光纤21和第三保偏光纤22再经过第二准直透镜24后的张角近似为经过渥拉斯顿棱镜41的光分开成两束,其角度α可以根据高等晶体学的原理获得,α=2arcsin(ne-no)tgθ,其中ne是渥拉斯顿棱镜41对给定波长非常光的折射率,no是渥拉斯顿棱镜41对经定波长寻常光的折射率,θ是上述渥拉斯顿棱镜41的两个楔角片的楔角;当α=β时,从渥拉斯顿棱镜41分开来的两束光才能很好地进入到第二保偏光纤21和第三保偏光纤22中,由此可以选定所述渥拉斯顿棱镜41的两个楔角片的楔角θ。
    选定上述参数与距离后,封装时,固定于第三固定玻璃管40内的渥拉斯顿棱镜41与第二准直透镜24的相对位置关系满足:渥拉斯顿棱镜41的几何中心位于第二准直透镜24的焦点上;第三固定玻璃管40套在第二准直透镜24的球体部分上,反复旋转第三固定玻璃管40带动渥拉斯顿棱镜41转动到某一位置,来确保经渥拉斯顿棱镜41分开的光能有效耦合进第二保偏光纤21和第三保偏光纤22中,再将第三固定玻璃管40与第二准直透镜24用胶粘剂固定;将第三固定玻璃管40用胶粘剂固定于第四固定玻璃管50内,从第四固定玻璃管50的左端放入双极隔离器芯,旋转双极隔离器芯,获得所需要的分光比后用胶粘剂把双极隔离器芯固定于第四固定玻璃管50内;将第一双保偏光准直器与第二双保偏光准直器在精密的调节架上调校到它们的工作距离z=2Z附近,使从保偏光纤11输入的光从保偏光纤21和22输出后的各项性能指标满足要求,再用第五固定玻璃管60桥接第一固定玻璃管10和第二固定玻璃管20;最后用一个起?;ぷ饔玫奈薮挪恍飧址庾疤逋瓿勺詈蟮姆庾?。

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