專利名稱：光耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光通信無源器件，更具體地說，尤其涉及分立光學(xué)元件薄膜型光耦合器。
為達(dá)到以上發(fā)明目的，本實用新型提供一種光耦合器，沿縱向軸排列，包括一雙光纖準(zhǔn)直器，該準(zhǔn)直器的第一光纖為信號光的輸入口且為保偏光纖，第二光纖為信號光的第一輸出口；一單光纖準(zhǔn)直器，與所述雙光纖準(zhǔn)直器的光路相對，其單光纖為信號光的第二輸出口；所述第一輸出口和第二輸出口的光纖兩者中至少一個為保偏光纖；一鍍膜片，位于所述兩準(zhǔn)直器光路之間；當(dāng)輸入口和第二輸出口同為保偏光纖時，兩光纖慢軸相互平行；當(dāng)雙光纖準(zhǔn)直器兩根光纖同為保偏光纖時，兩光纖慢軸與兩纖心連線構(gòu)成一等腰三角形，底邊為兩纖心連線，在極限情況時兩慢軸同時垂直或重合于兩纖心連線。
所述鍍膜片的鍍膜層也可以直接鍍于所述雙光纖準(zhǔn)直器透鏡的出光端面上。
由于本實用新型耦合器結(jié)構(gòu)中的輸入口和至少有一個輸出口采用的是保偏光纖，這樣就能夠保證輸入口和至少一個輸出口的偏振態(tài)能保持一致。且耦合器的輸入口的透鏡端面可以直接鍍膜，不需要另外的鍍膜片，使整個光耦合器的結(jié)構(gòu)更加簡單，緊湊，成本低。


圖1A表示本實用新型薄膜型光耦合器的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1B表示
圖1A所示光耦合器的三根保偏光纖沿軸O-O投影后的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2表示
圖1A所示信號光近垂直入射薄膜的光路圖。
圖3A表示圖2所示入射光的偏振態(tài)。
圖3B表示圖2所示反射光的偏振態(tài)。
圖3C表示圖2所示透射光的偏振態(tài)。
圖4A表示本實用新型薄膜型光耦合器的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4B表示圖4A所示耦合器保偏光纖沿軸O-O投影后的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5A表示本實用新型薄膜型光耦合器的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5B表示圖5A所示耦合器的保偏光纖沿軸O-O投影后的結(jié)構(gòu)示意圖。
從雙光纖準(zhǔn)直器1的第一光纖101入射的光，由其透鏡準(zhǔn)直后，膜層3以一定的規(guī)則反射一部分光和透射一部分光。由于光束幾乎以垂直的角度投射至膜層3上，所以反射光、透射光偏振態(tài)不變，見下面圖2說明。當(dāng)膜層3為波分復(fù)用膜時，信號光從光纖101入射到膜層3上，一個波長的光透射，經(jīng)單光纖準(zhǔn)直器2準(zhǔn)直后，從光纖201輸出，而另外一個波長的光被膜層3反射，經(jīng)雙光纖準(zhǔn)直器1的第二光纖102輸出；同樣，當(dāng)膜層3為光功率分配膜時，信號光從光纖101入射到膜層3上，膜層3按照設(shè)定的比例把入射光分配成兩束光透射光和反射光，透射光由單光纖準(zhǔn)直器2耦合進(jìn)光纖201輸出，反射光則由雙光纖準(zhǔn)直器1耦合進(jìn)光纖102輸出。對于上述所用的保偏光纖，也可以是其它類型的保偏光纖，如蝶型、橢圓型保偏光纖等?，F(xiàn)有的保偏光纖在制作過程中特意加大兩個軸向上的應(yīng)力，使得其中一個軸向偏振光明顯要快于另外一個軸向偏振光的傳播速度，這個軸稱之為快軸，另外一個傳播速度較慢的軸稱為慢軸。一般線偏振光只有沿著慢軸入射進(jìn)保偏光纖才能夠保證輸出光為線偏振。如
圖1B所示，兩準(zhǔn)直器1和2的三根保偏光纖101、102和201的慢軸分別為1011、1021、2011，三者必須保持平行才能使耦合器具有保偏功能。如果反射、透射通道，其所在的兩光纖慢軸之間如果有θ角誤差，則其消光比ER為ER≥10*Lg(Tan2(θ))。如果需要偏振態(tài)保持得越好，則需要兩慢軸的夾角越??；如果需要20dB的消光比，則角度必須小于5.7度左右；消光比大于25dB，則角度要小于3.2度。
當(dāng)從雙光纖準(zhǔn)直器1的第一光纖101輸入線偏振光，且偏振方向平行于光纖101的慢軸1011時，雙光纖準(zhǔn)直器1的出射光(此時，未進(jìn)入膜層)偏振方向不變。由于線偏振光偏振方向平行慢軸，也即是偏振方向垂直于入射面，這種情況下的透射光和反射光的偏振態(tài)不變。所以由膜層3反射回來至雙光纖準(zhǔn)直器1的空氣隙6的透射光和單光纖準(zhǔn)直器2的空氣隙5的反射光的偏振態(tài)不會發(fā)生變化，保證這些透射光和反射光進(jìn)入雙光纖準(zhǔn)直器1和單光纖準(zhǔn)直器2的輸出光纖102和103時，偏振方向都是平行于光纖的慢軸。這樣，輸入信號光的光纖101的入射光的線偏振態(tài)與輸出信號光的光纖102和光纖201的出射光的偏振態(tài)一致。
圖2是以近于垂直角度入射膜層3的光路圖。其中入射光301、反射光302和透射光303的偏振態(tài)分別如圖3A、3B和3C中所示，箭頭方向表示偏振光的旋轉(zhuǎn)方向，橢圓的長軸方向和慢軸方向一致。入射光301可以分解為垂直于入射面的s波和平行于入射面的p波，由菲涅爾公式知道，兩者的反射率都是(n2-n1)/(n2+n1)。p波無相位變化，而s波有180度的相位突變。所以合成后反射光302的偏振態(tài)與入射光301相比，兩者的偏振程度一樣，偏振方向一致，偏振光旋轉(zhuǎn)方向相反。對于透射光303而言，透射光303的偏振態(tài)如圖3C，入射光301的p、s波的透射率都是2*n1/(n2+n1)，且兩者都無相位突變，所以透射光303偏振態(tài)與入射光301完全一致。在本實施例中無論膜層3是波分復(fù)用膜層或者光功率分光膜層，都能滿足偏振態(tài)保持一致的要求。
如圖4A所示的耦合器，雙光纖準(zhǔn)直器1，單光纖準(zhǔn)直器2，膜層3，雙光纖準(zhǔn)直器1的第一光纖101為保偏光纖，第二光纖103設(shè)為普通單模光纖，單光纖準(zhǔn)直器2的光纖201為保偏光纖。保偏光纖101和201的慢軸分別為1011和2011，這兩軸互相平行，如圖4B所示。此時，從雙光纖準(zhǔn)直器1的光纖101輸入慢軸1011方向的線偏振光，就可以從單光纖準(zhǔn)直器2的光纖201端輸出線偏振光，且偏振方向也平行于201光纖慢軸2011。此時膜層3既可是波分復(fù)用膜層，也可以是光功率分光膜層。
如圖5A所示的耦合器，雙光纖準(zhǔn)直器1，單光纖準(zhǔn)直器2，膜層3，雙光纖準(zhǔn)直器1的第一光纖101為保偏光纖，第二光纖102為保偏光纖，單光纖準(zhǔn)直器2的光纖202設(shè)為普通單模光纖。保偏光纖101和102的慢軸分別為1011和1021，這兩軸平行于入射面，如圖5B所示。此時，從雙光纖準(zhǔn)直器1的保偏光纖101輸入慢軸1011方向的線偏振光，就可以從其第二保偏光纖102端輸出線偏振光，且偏振方向也平行于102光纖慢軸1021。而膜層3既可是波分復(fù)用膜層，也可以是光功率分光膜層。
在本實用新型的保偏耦合器結(jié)構(gòu)中，輸入口和輸出口的保偏光纖的型號可以不一致，均能達(dá)到保偏輸出口的偏振態(tài)與輸入口一致的要求。
權(quán)利要求1.一種光耦合器，沿縱向軸O-O排列，包括一雙光纖準(zhǔn)直器，該準(zhǔn)直器的第一光纖為信號光的輸入口，第二光纖為信號光的第一輸出口；一單光纖準(zhǔn)直器，與所述雙光纖準(zhǔn)直器的光路相對，其光纖為信號光的第二輸出口；一鍍膜片，位于所述兩準(zhǔn)直器光路之間；其特征在于所述第一光纖為保偏光纖，雙光纖準(zhǔn)直器的第二光纖和單光纖準(zhǔn)直器的光纖兩者中至少一個為保偏光纖；當(dāng)輸入口和第二輸出口同為保偏光纖時，兩光纖慢軸相互平行；當(dāng)雙光纖準(zhǔn)直器兩根光纖同為保偏光纖時，兩光纖慢軸與兩纖心連線構(gòu)成一等腰三角形，底邊為兩纖心連線，在極限情況時兩慢軸同時垂直或重合于兩纖心連線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光耦合器，特征在于，所述鍍膜片為波分復(fù)用鍍膜片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光耦合器，特征在于，所述鍍膜片為光功率分光鍍膜片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的光耦合器，特征在于，所述鍍膜片緊貼于雙光纖準(zhǔn)直器透鏡的出光端面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的光耦合器，特征在于，所述鍍膜層直接鍍于所述雙光纖準(zhǔn)直器透鏡的出光端面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光耦合器，特征在于，所述保偏光纖為熊貓型、蝶型、橢圓型或D型的保偏光纖。
專利摘要本實用新型提供一種分立光學(xué)元件薄膜型光耦合器,包括:一雙光纖準(zhǔn)直器,該準(zhǔn)直器的一保偏光纖為信號光的輸入口,另一光纖為信號光的第一輸出口;一單光纖準(zhǔn)直器,與所述雙光纖準(zhǔn)直器的光路相對,其光纖為信號光的第二輸出口;一鍍膜片,位于所述兩準(zhǔn)直器光路之間,該鍍膜片既可以為波分復(fù)用膜片,也可以是光功率分光膜片,第一輸出口和第二輸出口的光纖至少一個是采用保偏光纖,且所述保偏光纖的慢軸相互平行并垂直于所述縱向軸0—0。采用這種結(jié)構(gòu)的保偏耦合器就能夠保證輸入口和最少一個輸出口的偏振態(tài)保持一致,滿足了在特定場合要求偏振態(tài)不變化的要求。且膜層也可以直接鍍在輸入口的透鏡端面上,從而使得耦合器的結(jié)構(gòu)更加簡單,緊湊,穩(wěn)定可靠且成本低。
文檔編號G02B6/32GK2514359SQ0125769
公開日2002年10月2日 申請日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者雷潤生, 謝紅 申請人:昂納信息技術(shù)(深圳)有限公司