CN210982807U

CN210982807U - 一种光路混合器件

Info

Publication number: CN210982807U
Application number: CN201921695409.4U
Authority: CN
Inventors: 黄玫瑰; 林玲; 陈建林
Original assignee: JDS Uniphase Corp
Current assignee: Viavi Solutions Inc
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2029-10-11

Abstract

本实用新型提供了一种光路混合器件，包括依次设置的第一双光纤准直器、波分复用及光隔离器模块、分光模块和第二双光纤准直器，波分复用及光隔离器模块包括依次设置的波分复用单元和光隔离单元，波分复用单元通光面S0镀有λ1高反膜和λ2增透膜；分光模块包括第一分光棱镜和第二分光棱镜，第一分光棱镜和第二分光棱镜依次设置，第一分光棱镜的前端具有通光面S1和S2，第一分光棱镜的后端具有通光面S3，第二分光棱镜前端具有通光面S4，第二分光棱镜的后端具有通光面S5和S6，通光面S1、S3、S4和S5镀有λ2增透膜，通光面S6镀有λ2部分反射膜，通光面S2镀有λ2高反膜。本实用新型简化了分光棱镜加工及镀膜的工艺难度。

Description

一种光路混合器件

技术领域

本实用新型涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光路混合器件。

背景技术

光纤通信***中，为了增加光信号的传输距离，需要用到大量的光纤放大器，如掺饵光纤放大器(EDFA)，而在光纤放大器中，有需要用到波分复用器、光隔离器和分光耦合器等光无源器件。波分复用器将泵浦光与信号光一起耦合到放大器的光纤中；光隔离器可以防止反射光对激光器的影响；分光耦合器从放大前或者放大后的信号中取出一部分进行监测，用于进行增益控制或者显示放大后的信号光功率。使用这些光无源器件，占用的体积大，工艺成本高。

为了缩小体积和降低成本，授权公告号为CN2563591Y的中国实用新型，提出一种光路集成器件，可以将波分复用器、光隔离器和分光耦合器三种功能集成在一个器件中。分光功能是由如图1中的四通光面的分光棱镜实现的。为了使出射光夹角与接收的双光纤准直器相同，需要精确的设计及加工图中的α1’，α2’，α3’，α4’四个角，并且需要保证S1’和S3’面及S2’和S4’面之间的平行度，这给加工带来了难度；为了达到精确的分光比，需要在S1’面镀增透膜，S4’面镀部分反射膜，S2’面镀高反膜，S3’面镀增透膜，需要在一个结构对称的分光棱镜的四个通光面上镀三种不同的膜系，加工难度较大，工艺也很复杂。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种光路混合器件，简化了分光棱镜加工及镀膜的工艺难度。

本实用新型是这样实现的：

一种光路混合器件，包括沿光路传播顺序依次设置的第一双光纤准直器、波分复用及光隔离器模块、分光模块和第二双光纤准直器，所述波分复用及光隔离器模块包括沿光路传播顺序依次设置的波分复用单元和光隔离单元，所述波分复用单元前端的通光面S0上镀有λ1高反膜和λ2增透膜；所述分光模块包括具有三通光面的第一分光棱镜和第二分光棱镜，所述第一分光棱镜和第二分光棱镜沿光路传播顺序依次设置，所述第一分光棱镜的前端具有与竖直轴线呈夹角α1的通光面S1，所述第一分光棱镜的前端还具有与竖直轴线呈夹角α2的通光面S2，所述第一分光棱镜的后端具有通光面S3，所述第二分光棱镜的前端具有通光面S4，所述第二分光棱镜的后端具有与竖直轴线呈夹角α3的通光面S5，所述第二分光棱镜的后端还具有与竖直轴线呈夹角α4的通光面S6，所述通光面S1、通光面S3、通光面S4和通光面S5上镀有λ2增透膜，所述通光面S6上镀有λ2部分反射膜，所述通光面S2上镀有λ2高反膜。

进一步地，所述通光面S1、通光面S2、通光面S5和通光面S6与竖直轴线对应的夹角α1、α2、α3和α4，满足如下计算公式：

φ＝ψ1+ψ2-α4-α3

其中，Ψ1和Ψ2分别为从第二分光棱镜出射后的两分光光束与通光面S5和通光面S6法线的夹角，φ为从第二分光棱镜出射的两分光光束之间的夹角，x为从光隔离单元到通光面S1的入射光线与光轴的夹角；n表示第一分光棱镜和第二棱镜的折射率；两分光光束的夹角φ等于第二双光纤准直器的光束交叉角。

进一步地，所述第二双光纤准直器的光束交叉角为3.7°时，α1＝3.72°，α2＝-3.72°，α3＝3.72°，α4＝-3.72°。

进一步地，所述第一双光纤准直器包括第一透镜、第一毛细管、输入端光纤和输出端光纤，所述第一毛细管和第一透镜沿光路传播顺序依次设置，所述第一毛细管的轴向中心处沿着中心轴线上下对称分布有输入光纤固定孔和输出光纤固定孔，所述输入端光纤和输出端光纤分别粘固在输入光纤固定孔和输出光纤固定孔中。

进一步地，所述第一双光纤准直器还包括第一外套管，所述第一毛细管和第一透镜安装于第一外套管内。

进一步地，所述第一毛细管为玻璃毛细管，所述第一外套管为玻璃套管。

进一步地，所述第二双光纤准直器包括第二透镜、第二毛细管、第一接收光纤和第二接收光纤，所述第二透镜和第二毛细管沿光路传播顺序依次设置，所述第二毛细管的轴向中心处设有第一接收光纤固定孔和第二接收光纤固定孔，所述第一接收光纤和第二接收光纤分别粘固在第一接收光纤固定孔和第二接收光纤固定孔中。

进一步地，所述第二双光纤准直器还包括第二外套管，所述第二毛细管和第二透镜安装于第二外套管内。

进一步地，所述第二毛细管为玻璃毛细管，所述第二外套管为玻璃套管。

本实用新型的优点在于：本实用新型通过波分复用及光隔离器模块和具有三通光面的第一分光棱镜和第二分光棱镜，并在对应通光面上镀相应的膜层，实现反射、隔离和分光的功能；采用两个截面为三通光面的第一分光棱镜和第二分光棱镜对入射的λ2光进行分束的目的，简化了分光棱镜(第一分光棱镜和第二分光棱镜)加工及镀膜的工艺难度；使整体器件结构更紧凑，也降低了装配的工艺困难。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为现有技术的结构示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图中标号说明：

1-第一双光纤准直器、11-第一透镜、12-第一毛细管、121-输入光纤固定孔、122-输出光纤固定孔、13-输入端光纤、14-输出端光纤、15-第一外套管、2-波分复用及光隔离器模块、21-波分复用单元、22-光隔离单元、3-分光模块、31-第一分光棱镜、32-第二分光棱镜、4-第二双光纤准直器、41-第二透镜、42-第二毛细管、421-第一接收光纤固定孔、422-第二接收光纤固定孔、43-第一接收光纤、44-第二接收光纤、45-第二外套管、100-从光隔离单元出射后的光束、101-从第二分光棱镜出射后的光束(位于下面)、102-从第二分光棱镜出射后的光束(位于上面)、O-光轴。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作出进一步地详细说明，但本实用新型的结构并不仅限于以下实施例。

请参阅图2所示，本实用新型的一种光路混合器件，包括沿光路传播顺序依次设置的第一双光纤准直器1、波分复用及光隔离器模块2、分光模块3和第二双光纤准直器4，所述波分复用及光隔离器模块2包括沿光路传播顺序依次设置的波分复用单元21和光隔离单元22，所述波分复用单元21前端的通光面S0上镀有λ1高反膜和λ2增透膜，可以对波长λ1的光反射，对波长λ2的光增透，通光面S0为一竖直平面；所述分光模块3包括具有三通光面的第一分光棱镜31和第二分光棱镜32，所述第一分光棱镜31和第二分光棱镜32沿光路传播顺序依次设置，所述第一分光棱镜31的前端具有与竖直轴线呈夹角α1的通光面S1，所述第一分光棱镜31的前端还具有与竖直轴线呈夹角α2的通光面S2，所述第一分光棱镜31的后端具有通光面S3，通光面S3为一竖直平面；所述第二分光棱镜32的前端具有通光面S4，通光面S4为一竖直平面，所述第二分光棱镜32的后端具有与竖直轴线呈夹角α3的通光面S5，所述第二分光棱镜32的后端还具有与竖直轴线呈夹角α4的通光面S6，所述通光面S1、通光面S3、通光面S4和通光面S5上镀有λ2增透膜，可以对波长λ2的光增透；所述通光面S6上镀有λ2部分反射膜，可以对波长λ2的光部分反射；所述通光面S2上镀有λ2高反膜，可以对波长λ2的光反射；

所述通光面S1、通光面S2、通光面S5和通光面S6与竖直轴线对应的夹角α1、α2、α3和α4，满足如下计算公式：

φ＝ψ1+ψ2-α4-α3

其中，Ψ1和Ψ2分别为从第二分光棱镜32出射后的两分光光束101和102与通光面S5和通光面S6法线的夹角，φ为从第二分光棱镜32出射的两分光光束之间的夹角，x为从光隔离单元22到通光面S1的入射光线(即从光隔离单元出射后的光束100)与光轴O的夹角；n表示第一分光棱镜31和第二棱镜32的折射率；通过不同的角度组合，使两分光光束101和102的夹角φ等于第二双光纤准直器4的光束交叉角，光束交叉角是指从两根光纤出射的光经过透镜后偏折所产生的角度。

较佳地，所述第二双光纤准直器4的光束交叉角为3.7°时，α1＝3.72°，α2＝-3.72°，α3＝3.72°，α4＝-3.72°，这里的α1、α2和α3正负指的是通光面S1、通光面S2、通光面S3相对竖直轴线偏转的方向不同，负号表示顺时针旋转，而正号表示逆时针旋转。

较佳地，所述双光纤准直器1的结构如下：

所述第一双光纤准直器1包括第一透镜11、第一毛细管12、输入端光纤13、输出端光纤14和第一外套管15，所述第一毛细12为玻璃毛细管，所述第一外套管15为玻璃套管；所述第一毛细管12和第一透镜11沿光路传播顺序依次设置，且所述第一毛细管12和第一透镜11安装于第一外套管15内，所述第一毛细管12的轴向中心处沿着光轴O上下对称分布有输入光纤固定孔121和输出光纤固定孔122，所述输入端光纤13和输出端光纤14分别粘固在输入光纤固定孔121和输出光纤固定孔122中。

较佳地，所述第二光纤准直器4的结构如下：

所述第二双光纤准直器4包括第二透镜41、第二毛细管42、第一接收光纤43、第二接收光纤44和第二外套管45，所述第二毛细管42为玻璃毛细管，所述第二外套管45为玻璃套管；所述第二透镜41和第二毛细管42沿光路传播顺序依次设置，且所述第二毛细管42和第二透镜41安装于第二外套管45内，所述第二毛细管42的轴向中心处设有第一接收光纤固定孔421和第二接收光纤固定孔422，所述第一接收光纤43和第二接收光纤44分别粘固在第一接收光纤固定孔421和第二接收光纤固定孔422中。

工作原理说明：

不同波长的两束光(λ1光和λ2光)从第一双光纤准直器1的输入光纤13出射，入射到波分复用单元21，该波分复用单元21镀有对λ1反射和λ2增透的膜层，λ1光被该波分复用单元21反射回第一双光纤准直器1中经由第一透镜11耦合到输出光纤14中，λ2光透射经过光隔离单元22。从光隔离单元22出射后的光束100(λ2光)经由分光模块3进行分光，分光模块3是由具有三个通光面均镀不同膜系的第一分光棱镜31和第二分光棱镜32组成。通光面S1、通光面S3、通光面S4和通光面S5镀有对λ2的增透膜，通光面S6镀有对λ2的部分反射膜，通光面S2镀有对λ2的高反膜。λ2光出射到通光面S1，经过通光面S3和通光面S4，在通光面S6分为两束能量不同的光。一部分光束101直接从通光面S6出射，另一部分光在通光面S6反射，经过通光面S4和通光面S3后，在通过面S2全反射，反射光经过通光面S3和通光面S4，在通光面S5出射光束为102。光束101与光束102存在不同的出射角，光束101和光束102之间的夹角与第二双光纤准直器的光束交叉角相同，其中一束光经第二透镜41耦合入第一接收光纤43中，另一束光经第二透镜41耦合入第二接收光纤44中，达到了分光的目的。可以调整第二分光棱镜32的通光面S6的部分反射膜的系数来达到不同分光比的要求。

本实用新型的优点如下：

本实用新型通过波分复用及光隔离器模块2和具有三通光面的第一分光棱镜31和第二分光棱镜32，并在对应通光面上镀相应的膜层，实现反射、隔离和分光的功能；采用两个截面为三通光面的第一分光棱镜31和第二分光棱镜32对入射的λ2光进行分束的目的，简化了分光棱镜(第一分光棱镜31和第二分光棱镜32)加工及镀膜的工艺难度；使整体器件结构更紧凑，也降低了装配的工艺困难。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims

1.一种光路混合器件，其特征在于：包括沿光路传播顺序依次设置的第一双光纤准直器、波分复用及光隔离器模块、分光模块和第二双光纤准直器，所述波分复用及光隔离器模块包括沿光路传播顺序依次设置的波分复用单元和光隔离单元，所述波分复用单元前端的通光面S0上镀有λ1高反膜和λ2增透膜；所述分光模块包括具有三通光面的第一分光棱镜和第二分光棱镜，所述第一分光棱镜和第二分光棱镜沿光路传播顺序依次设置，所述第一分光棱镜的前端具有与竖直轴线呈夹角α1的通光面S1，所述第一分光棱镜的前端还具有与竖直轴线呈夹角α2的通光面S2，所述第一分光棱镜的后端具有通光面S3，所述第二分光棱镜的前端具有通光面S4，所述第二分光棱镜的后端具有与竖直轴线呈夹角α3的通光面S5，所述第二分光棱镜的后端还具有与竖直轴线呈夹角α4的通光面S6，所述通光面S1、通光面S3、通光面S4和通光面S5上镀有λ2增透膜，所述通光面S6上镀有λ2部分反射膜，所述通光面S2上镀有λ2高反膜。

2.如权利要求1所述的一种光路混合器件，其特征在于：所述通光面S1、通光面S2、通光面S5和通光面S6与竖直轴线对应的夹角α1、α2、α3和α4，满足如下计算公式：

φ＝ψ1+ψ2-α4-α3

3.如权利要求1所述的一种光路混合器件，其特征在于：所述第二双光纤准直器的光束交叉角为3.7°时，α1＝3.72°，α2＝-3.72°，α3＝3.72°，α4＝-3.72°。

4.如权利要求1所述的一种光路混合器件，其特征在于：所述第一双光纤准直器包括第一透镜、第一毛细管、输入端光纤和输出端光纤，所述第一毛细管和第一透镜沿光路传播顺序依次设置，所述第一毛细管的轴向中心处沿着中心轴线上下对称分布有输入光纤固定孔和输出光纤固定孔，所述输入端光纤和输出端光纤分别粘固在输入光纤固定孔和输出光纤固定孔中。

5.如权利要求4所述的一种光路混合器件，其特征在于：所述第一双光纤准直器还包括第一外套管，所述第一毛细管和第一透镜安装于第一外套管内。

6.如权利要求5所述的一种光路混合器件，其特征在于：所述第一毛细管为玻璃毛细管，所述第一外套管为玻璃套管。

7.如权利要求1所述的一种光路混合器件，其特征在于：所述第二双光纤准直器包括第二透镜、第二毛细管、第一接收光纤和第二接收光纤，所述第二透镜和第二毛细管沿光路传播顺序依次设置，所述第二毛细管的轴向中心处设有第一接收光纤固定孔和第二接收光纤固定孔，所述第一接收光纤和第二接收光纤分别粘固在第一接收光纤固定孔和第二接收光纤固定孔中。

8.如权利要求7所述的一种光路混合器件，其特征在于：所述第二双光纤准直器还包括第二外套管，所述第二毛细管和第二透镜安装于第二外套管内。

9.如权利要求8所述的一种光路混合器件，其特征在于：所述第二毛细管为玻璃毛细管，所述第二外套管为玻璃套管。