專利名稱：光學(xué)隔離模塊和應(yīng)用該模塊的光學(xué)放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)隔離模塊和應(yīng)用該模塊的光學(xué)放大器。更具體一點(diǎn)說，本發(fā)明涉及一種光學(xué)隔離模塊，其中使用分光器分離輸入端口的光信號(hào)輸入，使用光探測(cè)器探測(cè)分離光，并且使用補(bǔ)償器補(bǔ)償極性散射，由以上分光器，光探測(cè)器和補(bǔ)償器共同構(gòu)成的元件與隔離器一起組成光學(xué)隔離模塊。另外，本發(fā)明涉及應(yīng)用該模塊的光學(xué)放大器。
背景技術(shù)：
應(yīng)用于光通訊的光纖與其他傳輸線如銅線、同軸電纜相比，具有較低的傳輸損失、較大頻寬的特點(diǎn)。然而，光纖的傳輸損失并不能完全被忽略。因此，為了補(bǔ)償信號(hào)衰減，信號(hào)應(yīng)當(dāng)被周期性地放大。這樣的光信號(hào)放大過程是通過在光纖中插入重發(fā)器實(shí)現(xiàn)的。
在目前所應(yīng)用的大部分光通訊系統(tǒng)中，重發(fā)器由一個(gè)探測(cè)器、一個(gè)電學(xué)放大器和半導(dǎo)體激光器構(gòu)成。在這樣一個(gè)重發(fā)器中，探測(cè)器將衰減的光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，放大器放大已轉(zhuǎn)化的電信號(hào)并且半導(dǎo)體激光器由已放大的信號(hào)驅(qū)動(dòng)以把新的光信號(hào)發(fā)送到下一級(jí)。然而，該重發(fā)器的缺點(diǎn)是信號(hào)噪聲大，而且光信號(hào)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)化速度由探測(cè)器和放大器等元件頻寬決定。
因此研制并應(yīng)用了一個(gè)純粹的放大光信號(hào)的光學(xué)放大器。而且，這樣一個(gè)光學(xué)放大器不僅應(yīng)用于光通訊中，還可以應(yīng)用于低功率光源的功率放大、有線電視網(wǎng)的信號(hào)分離補(bǔ)償或者光學(xué)探測(cè)器的予置放大。
應(yīng)用最廣泛的光學(xué)放大器是摻雜鉺的光纖放大器(以后簡(jiǎn)稱為″EDFA″)，在大約1.55微米波長頻帶上具有高達(dá)40分貝或更高的高增益、大輸出功率和低噪聲特性。


圖1是一個(gè)典型的EDFA的框圖，其中圖1a是前置放大器，圖1b是一個(gè)倒相放大器。
圖1a的前置放大器包括一個(gè)將第一段光纖(未示出)中發(fā)射的輸入光聚焦的第一透鏡10，探測(cè)輸入光強(qiáng)度的光學(xué)探測(cè)器11，在傳輸路徑上耦合光學(xué)探測(cè)器11的分光器12，控制光信號(hào)只能前進(jìn)的第一隔離器14，產(chǎn)生光信號(hào)激勵(lì)的激光二極管16，在傳輸路徑上耦合激光二極管16的耦合器18，一段摻雜鉺的光纖(以后簡(jiǎn)稱為″EDF″)，它能通過受激發(fā)射激光二極管16的激勵(lì)作用產(chǎn)生的光子放大輸入光信號(hào)，控制光信號(hào)只能前進(jìn)的第二隔離器22，探測(cè)輸出光強(qiáng)度的光學(xué)探測(cè)器24，在傳輸路徑上耦合光學(xué)探測(cè)器24的分光器26，以及將輸出光聚焦輸出到第二段光纖(未示出)的第二透鏡28。
在前置放大器中具有這樣一種結(jié)構(gòu)，即使用諸如三氯化鉺(ErCl3)之類的氣源通過改進(jìn)的化學(xué)氣相淀積法(VCD)在光纖的芯中摻入鉺，形成EDF 20，發(fā)射波長為1.536微米。
同時(shí)，激光二極管16產(chǎn)生波長為1.48微米或者980納米的激光，并將激光傳到EDF 18，激勵(lì)鉺電子產(chǎn)生分布反轉(zhuǎn)，所以EDF 18輸出波長為1.536微米的激光。
對(duì)于兩個(gè)隔離器14和22，第一隔離器14防止傳播EDF 20放大的光信號(hào)時(shí)所產(chǎn)生的放大效率損失，或者同時(shí)產(chǎn)生的反向發(fā)射光，第二隔離器22防止光信號(hào)被輸出端口連接器(未示出)反射并進(jìn)入EDF 20。
圖1b的反相放大器與圖1a的前置放大器有相同的構(gòu)造，只是激勵(lì)激光二極管17由耦合器19耦合到后面的EDF 21。
同時(shí)，1985年10月22日發(fā)表的U.S.專利號(hào)4548478，專利人是Masakata Shirasaki，專利名稱為″光學(xué)器件″，描述了一個(gè)光學(xué)隔離器。
圖2圖解說明了在一光學(xué)放大器中采用的Shirasaki發(fā)明的光學(xué)隔離器。該光學(xué)放大器類似于圖1中所示的光學(xué)放大器，包括用于聚焦從第一段光纖(未示出)發(fā)射的入射光的第一透鏡31，探測(cè)輸入光強(qiáng)度的光學(xué)探測(cè)器32，在傳輸路徑上耦合光學(xué)探測(cè)器32的分光器34，控制光信號(hào)只能在一個(gè)方向上傳播的隔離器36。
使用三棱鏡或光學(xué)涂層實(shí)現(xiàn)的分光器34分離接收到的光信號(hào)，把一些光信號(hào)輸出到光學(xué)探測(cè)器32，并把其余的光信號(hào)輸出到隔離器36。
Shirasaki發(fā)明的隔離器36是由兩個(gè)用雙折射材料如rectile和方解石制造的楔形塊37和39以及插入楔形塊37和39之間的45度法拉第旋光器38構(gòu)成的。
但是由于折射率或者光傳播速度的不同，隔離器36會(huì)產(chǎn)生極性散射，因此圖2中附加的補(bǔ)償器40用于補(bǔ)償極性散射，該方法在公開號(hào)為533398A1的歐洲專利申請(qǐng)中描述，專利權(quán)人是AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室。
而且，普通的光學(xué)放大器有許多部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，插入損失大，還有在圖2中，光纖被分割插入許多段，如分光器34和光學(xué)探測(cè)器32之間，分光器34和隔離器36之間，隔離器36和補(bǔ)償器40之間等等。因此由于制造工藝的復(fù)雜，產(chǎn)品單位成本增加。同時(shí)，當(dāng)入射光以45度角進(jìn)入分光器時(shí)，有較大的極性相關(guān)損失。
發(fā)明的公開為了解決上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種更可靠的隔離模塊，提高光學(xué)性能，降低產(chǎn)品單位成本。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用上述隔離模塊的簡(jiǎn)化的光學(xué)放大器，使得其結(jié)構(gòu)和制造工藝簡(jiǎn)化。
為了實(shí)現(xiàn)上述的第一目的，提供了一種控制光線只能在一個(gè)方向上傳播的同時(shí)分離并探測(cè)入射光信號(hào)部分的光學(xué)隔離模塊。該隔離模塊包括用于聚焦入射光信號(hào)的第一聚焦裝置；隔離核心，其包括第一楔形雙折射元件，其第一入射表面和第一極性光發(fā)射表面形成第一予置角度，其中入射表面鍍膜產(chǎn)生部分反射，使得部分入射光信號(hào)能以反射光的形式被反射，用于以第二予置角度旋轉(zhuǎn)極性光的法拉第旋光器，以及第二楔形雙折射元件，其第二發(fā)射表面和第二入射表面形成第二予置角度，其中第二雙折射元件的光軸被旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，該角度相對(duì)于第一雙折射元件光軸，是光線被法拉第旋光器旋轉(zhuǎn)的反方向；光學(xué)探測(cè)器，其接收光表面與第一雙折射元件的第一入射表面反射的反射光垂直，用于探測(cè)反射光并根據(jù)探測(cè)光產(chǎn)生探測(cè)信號(hào)電流；以及用于聚焦通過隔離核心傳輸并由第二雙折射元件發(fā)射的光的第二聚焦裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述的另一目的，提供了一種光學(xué)放大器，該放大器包括一個(gè)控制光線只能在一個(gè)方向上傳播的同時(shí)分離并探測(cè)入射光信號(hào)部分的隔離模塊；用于產(chǎn)生放大入射光信號(hào)的光子的激勵(lì)裝置；用于輸出放大光信號(hào)的一段特殊的光纖，可以通過激勵(lì)裝置產(chǎn)生光子，再通過光子的受激發(fā)射放大入射光信號(hào)；以及將激勵(lì)裝置耦合到特殊光纖上的耦合裝置。該隔離模塊包括用于聚焦入射光信號(hào)的第一聚焦裝置；隔離核心，其包括第一楔形雙折射元件，其第一入射表面和第一極性光發(fā)射表面形成第一予置角度，其中入射表面鍍膜產(chǎn)生部分反射，使得部分入射光信號(hào)能以反射光的形式被反射，用于以第二予置角度旋轉(zhuǎn)極性光的法拉第旋光器，以及第二楔形雙折射元件，其第二發(fā)射表面和第二入射表面形成第二予置角度，其中第二雙折射元件的光軸被旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，該角度相對(duì)于第一雙折射元件光軸，是光線被法拉第旋光器旋轉(zhuǎn)的反方向；光學(xué)探測(cè)器，其接收光表面與第一雙折射元件的第一入射表面反射的反射光垂直，用于探測(cè)反射光并根據(jù)探測(cè)光產(chǎn)生探測(cè)信號(hào)電流；以及用于聚焦通過隔離核心傳輸并由第二雙折射元件向光路發(fā)射的光的第二聚焦裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述的另一目的，還提供了一種光學(xué)放大器，該放大器包括用于產(chǎn)生放大入射光信號(hào)的光子的激勵(lì)裝置；用于輸出放大光信號(hào)的一段特殊的光纖，可以通過激勵(lì)裝置產(chǎn)生光子，再通過光子的受激發(fā)射放大入射光信號(hào)；將激勵(lì)裝置耦合到特殊光纖上的耦合裝置；以及一個(gè)控制光線只能在一個(gè)方向上傳播的同時(shí)分離并探測(cè)通過耦合裝置輸入的放大光信號(hào)部分的隔離模塊。該隔離模塊包括用于聚焦放大光信號(hào)的第一聚焦裝置；隔離核心，其包括第一楔形雙折射元件，其第一入射表面和第一極性光發(fā)射表面形成第一予置角度，其中入射表面鍍膜產(chǎn)生部分反射，使得部分放大光信號(hào)能以反射光的形式被反射，用于以第二予置角度旋轉(zhuǎn)極性光的法拉第旋光器，以及第二楔形雙折射元件，其第二發(fā)射表面和第二入射表面形成第二予置角度，其中第二雙折射元件的光軸被旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，該角度相對(duì)于第一雙折射元件光軸，是光線被法拉第旋光器旋轉(zhuǎn)的反方向；光學(xué)探測(cè)器，其接收光表面與第一雙折射元件的第一入射表面反射的反射光垂直，用于探測(cè)反射光并根據(jù)探測(cè)光產(chǎn)生探測(cè)信號(hào)電流；以及用于聚焦通過隔離核心傳輸并由第二雙折射元件向光路發(fā)射的光的第二聚焦裝置。
附圖簡(jiǎn)述圖1是典型鉺摻雜光學(xué)放大器(EDFA)的方框圖，其中圖1a示出了一個(gè)前置放大器，圖1b示出了一個(gè)倒相放大器；圖2圖解說明了用于光學(xué)放大器中的普通光學(xué)隔離器；圖3是本發(fā)明的隔離模塊的剖視圖；圖4是本發(fā)明的隔離模塊中的隔離核心的透視圖；圖5圖解說明了在本發(fā)明的隔離模塊的隔離核心中光前向傳播的光路；圖6圖解說明了在本發(fā)明的隔離模塊的隔離核心中光反向傳播的光路；圖7是本發(fā)明的隔離模塊的透視圖；圖8是本發(fā)明的鉺摻雜光學(xué)放大器(EDFA)的實(shí)施例的方框圖。
參看圖3，隔離模塊50包括第一透鏡51，含有第一雙折射元件52、法拉第旋光器53和第二雙折射元件54的隔離核心，在接收光被反射的方向上的光學(xué)探測(cè)器55，將輸出光聚焦的第二透鏡57，以及置于光學(xué)探測(cè)器55前面的第三透鏡58。
第一透鏡51將第一段光纖(未示出)發(fā)射的輸入光聚焦到隔離核心。
隔離核心中的第一雙折射元件52由各向異性的光學(xué)材料構(gòu)成，并將入射光分成兩束不同的折射光。構(gòu)成第一雙折射元件52的晶體光軸與x軸垂直。并且如圖4所示，楔形元件52的入射表面52a與發(fā)射表面52b形成一個(gè)予置角度1。同時(shí)，入射表面52a鍍膜部分反射，使得被第一透鏡51聚焦并入射到隔離核心上的部分光線被表面52a反射。
第二楔形雙折射元件54的發(fā)射表面54b與入射表面54a形成一個(gè)予置角度2。并且第二雙折射元件54的光軸被旋轉(zhuǎn)了45度，該角度相對(duì)于第一雙折射元件52，是光線被法拉第旋光器53旋轉(zhuǎn)的反方向。
法拉第旋光器53將通過旋光器53的雙折射光線旋轉(zhuǎn)45度。
光學(xué)探測(cè)器55探測(cè)由第一雙折射元件52的入射表面52a所反射的光線，并且可以通過使用一個(gè)光學(xué)二極管實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，第三透鏡58將第一雙折射元件52的入射表面52a反射的光線聚焦在光學(xué)探測(cè)器55的光接收表面，用于提高探測(cè)效率。
第二透鏡57將第二雙折射元件54的發(fā)射表面54b所發(fā)射的光線聚焦，以至大部分反射光集中于第二段光纖(未示出)中。
隔離模塊50的操作將參考圖5和圖6說明。圖5圖解說明在本發(fā)明的隔離模塊的隔離核心中光前向傳播的光路。圖6圖解說明在本發(fā)明的隔離模塊的隔離核心中光反向傳播的光路。
首先，從光源中或光纖中傳來的光信號(hào)通過聚焦透鏡(未示出)以予置角度入射到第一雙折射元件52的入射表面52a上。為了減小極性相關(guān)損失，入射角要盡可能小，在本實(shí)施例中大約是3-12度。
由于第一雙折射元件52的入射表面52a是鍍膜部分反射的，由第一透鏡51聚焦并入射到表面52a的部分光線從入射表面52a反射并被光學(xué)探測(cè)器55探測(cè)。另一方面，大部分入射光信號(hào)通過入射表面52a傳到第一雙折射元件52。
如圖5所示，當(dāng)光線前向傳播時(shí)，第一雙折射元件52中的普通射線(Ro)被轉(zhuǎn)成第二雙折射元件54中的特殊射線(Re)。同樣，第一雙折射元件52中的特殊射線(Re)被轉(zhuǎn)成第二雙折射元件54中的普通射線(Ro)。普通射線Ro與特殊射線Re的改變是由于光線被法拉第旋光器53旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，該角度與第二雙折射元件54的光軸相對(duì)于第一雙折射元件52的改變是反方向的，所以總共將光線旋轉(zhuǎn)了90度。
圖5中，光路I代表第一雙折射元件52中的普通射線(Ro)和第二雙折射元件54中的特殊射線(Re)的光路，光路II代表第一雙折射元件52中的特殊射線(Re’)和第二雙折射元件54中的普通射線(Ro’)的光路。
假設(shè)光線與x軸平行，θi，θ4和θ4’的關(guān)系由以下方程(1)給出θ4＝n01+ne2-θi-1-2…(1)θ4′＝ne1+n02-θi-1-2其中n0，ne分別代表普通光線和特殊光線的折射率。
當(dāng)1和2的值相等時(shí)，在方程(1)中θ4等于θ4’，這意味光路I與光路II在第二雙折射元件54的發(fā)射表面54b平行。并且，方程(1)簡(jiǎn)化為下面的方程(2)。
θi＝(n0+ne-2)1-θ4…(2)另一方面，如圖6所示，當(dāng)光線向反方向傳播時(shí)，光線被法拉第旋光器旋轉(zhuǎn)，使得第二雙折射元件54中的普通射線Ro仍舊保持為第一雙折射元件52中的普通射線Ro，第二雙折射元件54中的特殊射線Re仍舊保持為第一雙折射元件52中的特殊射線Re。
在圖6中，光路III代表第一雙折射元件52和第二雙折射元件54中的普通射線Ro的光路，光路IV代表第一雙折射元件52和第二雙折射元件54中的特殊射線Re的光路。
在這種情況下，假設(shè)光線與x軸平行，θi，θi3和θi3’之間的關(guān)系由下面的方程(3)給出θi3＝n01+n02-θi-1-2…(3)θi3′＝ne1+ne2-θi-1-2如果1和2的值相等，則方程(3)可以化簡(jiǎn)為下面的方程(4)θi3＝2(n0-1)1-θi…(4)θi3′＝2(ne-1)1-θi從方程(2)和(4)看到，θi和θi3的差以及θi和θi3′的差可以由下面的方程(5)計(jì)算。
θi-θi2＝(ne-n0)…(5)θi-θi3′＝(n0-ne)因此前向傳播的入射光角度θi與第一雙折射元件52的入射表面52a上反向的發(fā)射光θi3和θi3’角是不同的。因此，當(dāng)?shù)谝欢喂饫w發(fā)射的光前向傳播并通過隔離核心進(jìn)入第二段光纖時(shí)，反向傳輸?shù)墓獠粫?huì)進(jìn)入第一段光纖。
并且，當(dāng)光前向傳播時(shí)，由于第一雙折射元件52和第二雙折射元件54中的普通射線Ro和特殊射線Re交換，極性散射顯著減小，因此能夠自動(dòng)補(bǔ)償?shù)谝缓偷诙p折射元件52和54間的折射率差異，因此本發(fā)明中的隔離模塊不需要單獨(dú)的補(bǔ)償器。
圖7是本發(fā)明隔離模塊的透視圖。如圖7所示，本發(fā)明的隔離模塊可以在單一的外殼中模制而成。隔離模塊外殼包括隔離模塊被密封在其中的主體60，接收輸入光信號(hào)的輸入端口61，發(fā)射輸出光信號(hào)的輸出端口62，以及電流隨著光二極管探測(cè)的光信號(hào)變化的探測(cè)信號(hào)端口63。
在主體60中，隔離核心、第一透鏡51、第二透鏡57、光學(xué)探測(cè)器55和第三透鏡58都安排在固定的位置，在校準(zhǔn)完相互之間的相對(duì)位置后密封，這樣它們之間不會(huì)發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，灰塵和水也不能滲入隔離模塊。
由于光線直接通過元件而不是通過光纖傳輸，在隔離核心和光學(xué)探測(cè)器55之間并不需要光纖。并且，普通裝置中若干處需要的分段光纖數(shù)目得到極大減少。
圖8是本發(fā)明的鉺摻雜光學(xué)放大器(EDFA)的實(shí)施例的方框圖。
光學(xué)放大器70包括在控制光信號(hào)僅在前向方向傳輸?shù)耐瑫r(shí)用于分離和探測(cè)入射光部分的第一隔離模塊72；產(chǎn)生激勵(lì)光信號(hào)的激光二極管76；將激光二極管76耦合到光路上的耦合器78；用于放大光信號(hào)的鉺摻雜光纖(EDF)80，通過激光二極管76的激勵(lì)作用產(chǎn)生光子，再通過光子的受激發(fā)射可以放大光信號(hào)；以及在控制光信號(hào)僅在前向方向傳輸?shù)耐瑫r(shí)用于分離和探測(cè)輸出光部分的第二隔離模塊82。
第一和第二隔離模塊72和82與圖3至圖7所描述的一樣，并且其他元件的功能和作用也與普通光學(xué)放大器一樣，因此，此處略去詳細(xì)描述。
如圖8所示，第一和第二隔離模塊72和82在限制光只能單向傳輸時(shí)探測(cè)光強(qiáng)度，并探測(cè)與輸入輸出光成比例的輸出探測(cè)電流。
本實(shí)施例的一種替換例是省略第一或第二隔離模塊中的任何一個(gè)。并且多個(gè)隔離核心可以串聯(lián)連接以提高光學(xué)特性。
本實(shí)施例的另外一種替換例是由激光二極管在EDF的后面實(shí)現(xiàn)激勵(lì)操作而不是在其前面。
因此，對(duì)實(shí)施例的描述只是說明了本發(fā)明采用的隔離模塊和光學(xué)放大器，本發(fā)明的范圍不只局限于特定的隔離模塊和光學(xué)放大器。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明的光學(xué)隔離模塊可以用于光學(xué)放大器以及其他的單向傳輸應(yīng)用中。并且，本發(fā)明中的光學(xué)放大器不僅應(yīng)用于光通訊中，還可以應(yīng)用于低功率光源的功率放大，有線電視網(wǎng)的信號(hào)分離補(bǔ)償或者光學(xué)探測(cè)器的予置放大。
另外一方面，由以上對(duì)本發(fā)明的隔離模塊和光學(xué)放大器的描述可知，由于分離光信號(hào)的分光器和補(bǔ)償極性散射的補(bǔ)償器合并在隔離模塊中，并且探測(cè)分離光的光學(xué)探測(cè)器也集成在具有隔離器的單獨(dú)外殼中，元件數(shù)目減少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。并且由于元件數(shù)目減少，插入損失降低。
由于光線直接通過元件而不是通過光纖傳輸，分段光纖數(shù)目得到極大減少，制造工藝簡(jiǎn)化而且產(chǎn)品單位成本降低。
此外，由于入射光以小角度入射到分光器上，極性相關(guān)損失降低。
因此隔離模塊和光學(xué)放大器的光學(xué)特性得到改善，產(chǎn)品可靠性提高。
權(quán)利要求
1.一種控制光線只能在一個(gè)方向上傳播的同時(shí)分離并探測(cè)入射光信號(hào)部分的光學(xué)隔離模塊，其特征在于，該隔離模塊包括用于聚焦入射光信號(hào)的第一聚焦裝置；隔離核心，其包括第一楔形雙折射元件，其第一入射表面和第一極性光發(fā)射表面形成第一予置角度，其中入射表面鍍膜產(chǎn)生部分反射，使得部分入射光信號(hào)能以反射光的形式被反射，用于以第二予置角度旋轉(zhuǎn)極性光的法拉第旋光器，以及第二楔形雙折射元件，其第二發(fā)射表面和第二入射表面形成第二予置角度，其中所述第二雙折射元件的光軸被旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，該角度相對(duì)于所述第一雙折射元件光軸，是光線被所述法拉第旋光器旋轉(zhuǎn)的反方向；光學(xué)探測(cè)器，其接收光表面與所述第一雙折射元件的所述第一入射表面反射的反射光垂直，用于探測(cè)反射光并根據(jù)探測(cè)光產(chǎn)生探測(cè)信號(hào)電流；以及用于聚焦通過所述隔離核心傳輸并由所述第二雙折射元件發(fā)射的光的第二聚焦裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)隔離模塊，其特征在于，第二予置角度是45度。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)隔離模塊，其特征在于，來自所述第一聚焦裝置的聚焦的光線入射到所述第一雙折射元件的所述第一入射表面上，其入射角度為3-12度。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)隔離模塊，其特征在于，所述的第一聚焦裝置、所述的隔離核心、所述的光學(xué)探測(cè)器和所述的第二聚焦裝置被安排在固定位置上并被密封在一個(gè)外殼中。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)隔離模塊，其特征在于，還包括將反射光聚焦到所述光學(xué)探測(cè)器的所述光接收表面上的第三聚焦裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)隔離模塊，其特征在于，所述的第一聚焦裝置、所述的隔離核心、所述的光學(xué)探測(cè)器、所述的第二聚焦裝置和所述的第三聚焦裝置被安排在固定位置上并被密封在一個(gè)外殼中。
7.一種光學(xué)放大器，其特征在于，它包括一個(gè)控制光線只能在一個(gè)方向上傳播的同時(shí)分離并探測(cè)入射光信號(hào)部分的隔離模塊；用于產(chǎn)生放大入射光信號(hào)的光子的激勵(lì)裝置；用于輸出放大光信號(hào)的一段特殊的光纖，可以通過所述激勵(lì)裝置產(chǎn)生光子，再通過光子的受激發(fā)射放大入射光信號(hào)；以及將所述激勵(lì)裝置耦合到所述特殊光纖上的耦合裝置，其中所述隔離模塊包括用于聚焦入射光信號(hào)的第一聚焦裝置；隔離核心，其包括第一楔形雙折射元件，其第一入射表面和第一極性光發(fā)射表面形成第一予置角度，其中入射表面鍍膜產(chǎn)生部分反射，使得部分入射光信號(hào)能以反射光的形式被反射，用于以第二予置角度旋轉(zhuǎn)極性光的法拉第旋光器，以及第二楔形雙折射元件，其第二發(fā)射表面和第二入射表面形成第二予置角度，其中第二雙折射元件的光軸被旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，該角度相對(duì)于所述第一雙折射元件光軸，是光線被所述法拉第旋光器旋轉(zhuǎn)的反方向；光學(xué)探測(cè)器，其接收光表面與所述第一雙折射元件的所述第一入射表面反射的反射光垂直，用于探測(cè)反射光并根據(jù)探測(cè)光產(chǎn)生探測(cè)信號(hào)電流；以及用于聚焦通過所述隔離核心傳輸并由所述第二雙折射元件向所述光路發(fā)射的光的第二聚焦裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)放大器，其特征在于，所述特殊的光纖被摻雜稀土元素。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)放大器，其特征在于，所述特殊的光纖是摻雜鉺的光纖。
10.如權(quán)利要求7所述的隔離模塊，其特征在于，第二予置角度是45度。
11.如權(quán)利要求7所述的隔離模塊，其特征在于，來自所述第一聚焦裝置的聚焦的光線入射到所述第一雙折射元件的所述第一入射表面上，其入射角度為3-12度。
12.如權(quán)利要求7所述的隔離模塊，其特征在于，所述的第一聚焦裝置、所述的隔離核心、所述的光學(xué)探測(cè)器和所述的第二聚焦裝置被安排在固定位置上并被密封在一個(gè)外殼中。
13.如權(quán)利要求7所述的隔離模塊，其特征在于，還包括將反射光聚焦到所述光學(xué)探測(cè)器的所述光接收表面上的第三聚焦裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的隔離模塊，其特征在于，所述的第一聚焦裝置、所述的隔離核心、所述的光學(xué)探測(cè)器、所述的第二聚焦裝置和所述的第三聚焦裝置被安排在固定位置上并被密封在一個(gè)外殼中。
15.一種光學(xué)放大器，其特征在于，它包括用于產(chǎn)生放大入射光信號(hào)的光子的激勵(lì)裝置；用于輸出放大光信號(hào)的一段特殊的光纖，可以通過所述激勵(lì)裝置產(chǎn)生光子，再通過光子的受激發(fā)射放大入射光信號(hào)；將所述激勵(lì)裝置耦合到所述特殊光纖上的耦合裝置；以及一個(gè)控制光線只能在一個(gè)方向上傳播的同時(shí)分離并探測(cè)通過所述耦合裝置輸入的放大光信號(hào)部分的隔離模塊，其中所述隔離模塊包括用于聚焦放大光信號(hào)的第一聚焦裝置；隔離核心，其包括第一楔形雙折射元件，其第一入射表面和第一極性光發(fā)射表面形成第一予置角度，其中入射表面鍍膜產(chǎn)生部分反射，使得部分放大光信號(hào)能以反射光的形式被反射，用于以第二予置角度旋轉(zhuǎn)極性光的法拉第旋光器，以及第二楔形雙折射元件，其第二發(fā)射表面和第二入射表面形成第二予置角度，其中所述第二雙折射元件的光軸被旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，該角度相對(duì)于所述第一雙折射元件光軸，是光線被所述法拉第旋光器旋轉(zhuǎn)的反方向；光學(xué)探測(cè)器，其接收光表面與所述第一雙折射元件的所述第一入射表面反射的反射光垂直，用于探測(cè)反射光并根據(jù)探測(cè)光產(chǎn)生探測(cè)信號(hào)電流；以及用于聚焦通過所述隔離核心傳輸并由所述第二雙折射元件向所述光路發(fā)射的光的第二聚焦裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)放大器，其特征在于，所述特殊的光纖被摻雜稀土元素。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)放大器，其特征在于，所述特殊的光纖是摻雜鉺的光纖。
18.如權(quán)利要求15所述的隔離模塊，其特征在于，第二予置角度是45度。
19.如權(quán)利要求15所述的隔離模塊，其特征在于，來自所述第一聚焦裝置的聚焦的光線入射到所述第一雙折射元件的所述第一入射表面上，其入射角度為3-12度。
20.如權(quán)利要求15所述的隔離模塊，其特征在于，所述的第一聚焦裝置、所述的隔離核心、所述的光學(xué)探測(cè)器和所述的第二聚焦裝置被安排在固定位置上并被密封在一個(gè)外殼中。
21.如權(quán)利要求15所述的隔離模塊，其特征在于，還包括將反射光聚焦到所述光學(xué)探測(cè)器的所述光接收表面上的第三聚焦裝置。
22.如權(quán)利要求15所述的隔離模塊，其特征在于，所述的第一聚焦裝置、所述的隔離核心、所述的光學(xué)探測(cè)器、所述的第二聚焦裝置和所述的第三聚焦裝置被安排在固定位置上并被密封在一個(gè)外殼中。
全文摘要
一種光學(xué)隔離模塊(50),其中使用分光器分離通過輸入端口的光信號(hào)輸入,使用光探測(cè)器(55)探測(cè)分離光,并且使用補(bǔ)償器補(bǔ)償極性散射,由以上分光器、光探測(cè)器和補(bǔ)償器共同構(gòu)成的元件與隔離器一起組成單一的元件,文中還揭示應(yīng)用該光纖隔離模塊的光學(xué)放大器。在光學(xué)隔離模塊(50)中,第一透鏡(51)聚焦入射光信號(hào)。第一楔形雙折射元件(52)的第一入射表面(52a)和第一極性光發(fā)射表面(52b)形成第一預(yù)置角度。第一楔形雙折射元件(52)的入射表面(52a)鍍膜產(chǎn)生部分反射,使得部分入射光能以反射光的形式被反射。法拉第旋光器(53)以第二預(yù)置角度旋轉(zhuǎn)極性光。第二楔形雙折射元件(54)的第二發(fā)射表面(54b)和第二入射表面(54a)形成第二預(yù)置角度,并且第二雙折射元件(54)的光軸被旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度,該角度相對(duì)于第一雙折射元件(52)的光軸,是光線被法拉第旋光器(53)旋轉(zhuǎn)的反方向。光學(xué)探測(cè)器(55)的接收光表面與第一雙折射元件(52)的第一入射表面(52a)反射的光線垂直,用于探測(cè)反射光并根據(jù)探測(cè)光產(chǎn)生探測(cè)信號(hào)電流。第二透鏡(57)將第二雙折射元件(54)的發(fā)射表面(54b)所發(fā)射并穿過隔離核心的光線聚焦。
文檔編號(hào)H01S3/06GK1244927SQ97181392
公開日2000年2月16日 申請(qǐng)日期1997年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月28日
發(fā)明者徐萬洙 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社