專利名稱：一種新型偏振合束器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到光纖通訊中光無源器件，尤其是指一種采用渥拉斯頓棱鏡制成的光偏振合束器。
偏振合束器是利用其兩束偏振光相互垂直的特點將其合束，再耦合到同一單模光纖之中，這種合束器的最典型思想見


圖1101，102為單模保偏光纖，它們偏振態(tài)相互垂直，103為一雙折射晶體，它的作用是將0光和E光合成同一光束，104為單光纖準直器，它將經(jīng)103合束的光再耦合到同一根光纖之中，這樣一個組合體可稱為光偏振合束器，因為正常準直器直徑為3.2mm，為定位它們兩準直器之間的至少間隔需要4mm，要產(chǎn)生4mm的間隔，如果用YVO4晶體需要40mm長，這顯然沒有實用價值，所以需要采用其它形式的結(jié)構(gòu)。
本實用新型的目的在于提供一種體積小的、結(jié)構(gòu)簡單的新型偏振合束器。
本實用新型的技術(shù)方案是這樣的一種新型偏振合束器，包括一個單模保偏雙光纖準直器、一個單光纖準直器等，并在單模保偏雙光纖準直器、單光纖準直器之間，即單模保偏雙光纖準直器透鏡前雙光束交匯處設置一可將兩個偏振態(tài)相互垂直的偏振光合束的渥拉斯頓棱鏡。
現(xiàn)結(jié)合實施例及附圖進一步詳述
圖1是已有技術(shù)光學結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本新型結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3是本新型光線經(jīng)過自聚焦棒透鏡(或球透鏡)的光路圖。
圖4是本新型光線經(jīng)渥拉斯頓棱鏡合束的光路圖。
圖5是本新型裝配圖。
圖2中201、202為保偏光纖線，二者的光線偏振態(tài)相互垂直，203為雙孔毛細管制成的光纖頭，204、206為自聚焦棒透鏡或球透鏡，205為渥拉斯頓棱鏡，207為單光纖頭。該裝置利用渥拉斯頓棱鏡的合束角與單模保偏雙光纖準直器出射光線的夾角相匹配的原理，使兩個偏振態(tài)相互垂直的偏振光合為一束，不僅具有體積小結(jié)構(gòu)簡單的特點，而且裝配也非常方便。
自聚焦棒透鏡(或球透鏡)的詳細光路如圖3所示。保偏光纖線201、202采用普通的雙光纖毛細管制作，則兩光纖之間間隔為125um，d0＝62.5μm。長度為Z的自聚焦棒透鏡的成相規(guī)律為式中A表示透鏡的自聚焦常數(shù)，n0表示自聚焦棒透鏡的中心折射率，r1表示光線進入透鏡時的離軸距離，θ1表示光線進入透鏡時與軸的夾角，r2表示光線出透鏡時離軸的距離，θ2表示光線出透鏡時與軸的夾角。如果采用日本NSG公司SLW＝1.8、節(jié)長為0.18pitch的自聚焦棒透鏡，當n0＝1.59019，A＝0.10633，由圖3可知r1＝0.0625mm，θ1＝0°，由上式可得r2＝0.027mm，θ2＝1.68°，所以兩出射光線的夾角θ＝2×θ2＝3.36°，兩出射光線的交點與透鏡端面的距離d＝r1×ctgθ2＝0.931。
兩偏振光經(jīng)渥拉斯頓棱鏡合束的詳細光路見圖4。假設渥拉斯頓棱鏡是由兩塊直角雙折射晶體棱鏡膠合成的，這兩個直角棱鏡的光軸互相垂直，又都平行于各自的表面，如圖4所示，棱鏡的頂角為β。因為光線可逆，可以反向推導渥拉斯頓棱鏡的工作原理。當一束很細的自然光垂直地入射到AD面上時，由第一塊棱鏡產(chǎn)生的o光和e光不分開，但以不同的速度前進。由于第二塊棱鏡的光軸相對于第一塊棱鏡轉(zhuǎn)過了90°，因此在界面BD處，o光和e光發(fā)生了轉(zhuǎn)化。先看光矢量平行于圖面的這支偏振光。這支光在第一塊棱鏡里是o光，在第二塊棱鏡里卻成了e光。假設no＜ne，這支光在通過界面時是從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，將靠近法線傳播。再看光矢量垂直于圖面的這支光，它在第一塊棱鏡里是e光，在第二塊棱鏡里卻成了o光。因此在通過界面時是從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，將遠離法線傳播。不難證明，當棱鏡頂角β不很大時，這兩支光差不多對稱的分開，它們與出射面的夾角φ為φ＝asin((ne-no)×tgβ)所以β＝atg(sinφ/(ne-no))假如雙折射晶體棱鏡是由YVO4晶體組成，YVO4晶體的折射率可由下面的公式算得no=(3.77834+0.069736λ2-0.04724-0.0108133·λ2)0.5]]>ne=(4.59905+0.110534λ2-0.04813-0.0122676·λ2)0.5]]>當λ＝1.550mm時no＝1.945ne＝2.149當需要φ＝θ2＝1.68°時，β＝8.09°。所以當渥拉斯頓棱鏡的頂角為8.09°，可以實現(xiàn)合束。本專利準直器所用透鏡可為其他形式的微透鏡，而雙折射晶體亦可為其他晶體如金紅石(rutile)等。
本新型的裝配結(jié)構(gòu)圖見圖5所示，201、202為保偏光纖線，203為雙孔毛細管制成的光纖頭，204、206為自聚焦棒透鏡或球透鏡，205為渥拉斯頓棱鏡，207為單光纖頭，208為普通光纖線，209為金屬套管，210為金屬橋，211為金屬環(huán)，212、214、215、216為環(huán)氧膠，213為焊錫。
本新型結(jié)構(gòu)簡單，體積小，并且容易制作，有望成為該類光無源器件的主要制作方法之一。
權(quán)利要求1.一種新型偏振合束器，包括一個單模保偏雙光纖準直器、一個單光纖準直器等，其特征在于單模保偏雙光纖準直器、單光纖準直器之間，即單模保偏雙光纖準直器透鏡前雙光束交匯處設置一可將兩個偏振態(tài)相互垂直的偏振光合束的渥拉斯頓棱鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型偏振合束器，其特征在于渥拉斯頓棱鏡用膠放置于金屬環(huán)中，并將金屬環(huán)用膠固定于雙光纖準直器透鏡前。
專利摘要一種新型偏振合束器,由一個單模保偏雙光纖準直器、一個渥拉斯頓棱鏡和一個單光纖準直器制成。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、裝配方便等優(yōu)點。
文檔編號G02B6/27GK2482108SQ01238308
公開日2002年3月13日 申請日期2001年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月13日
發(fā)明者吳礪, 何劍峰, 寧海洋, 凌吉武, 黃德修 申請人:福建華科光電有限公司