[实用新型]一种光偏振合束器

说明书

本实用新型涉及一种光纤通讯领域中使用的光无源器件，尤其是涉及一种光偏振合束器。

在光通讯领域中，最典型的合束器思想是采用两束偏振态相互垂直的单模保偏光纤，使其在双折射晶体内合束，如图1所示。两个单模保偏光纤准直器出射光分别为0光和E光，二者的偏振态相互垂直，0光和E光经过双折射晶体合为一束光。从双折射晶体合束的光经单光纤准直器再耦合到同一光纤之中，这样一个组合体称为光偏振合束器。由于实际使用中，单模保偏光纤准直器直径为3.2mm，定位二者其间至少要有4mm间隙，再加上如若采用双折射YVO₄晶体，一般厚度要40mm，显然这种结构的合束器装配体积大，成本太高，不能满足现在的光通讯领域的要求。

本实用新型的目的是在于提供一种体积小、制作简单的光偏振合束器。

本实用新型的技术方案是这样达到的：一种光偏振合束器，包括双光纤头、光纤准直器等，且在双光纤头出光端上贴有一片仅供一条入射光穿过的玻璃片，玻璃片另一侧贴上PBS斜方棱镜。

采用以上结构制作的本实用新型有体积小、制作简单、工艺简化、成本低等优点，由于采用尺寸在1mm×1mm×0.3mm-0.5mm左右的PBS斜方棱镜，明显减小了偏振合束器的各零件的总体装配体积。

现结合实施例及附图进一步详述：

图1是已有技术方案示意图。

图2是本实用新型光学示意图。

图3是本实用新型光学分析图。

图4是本实用新型装配图。

如图2所示，保偏光纤线201、202其偏振态相互垂直。保偏光纤线201、202、毛细管203、玻璃片204、PBS斜方棱镜、206微透镜构成一个光纤准直器，微透镜207、光纤头208及普通单模光纤209构成光纤准直器，其基本原理为：两个偏振态相互垂直的光通过玻璃片204，PBS斜方棱镜205之后合为一束光，再经微透镜206准直为行光，再为由微透镜207、光纤头208、单模光纤209构成的准直器所接收，从而实现偏振合束的功能。

如图3所示，对图2光学结构进行详细分析，设两个保偏光纤之间间隔为d，玻璃片204中发散角为β，保偏光纤202发出的光在L₁和L₂交界面上直径为φ₂，保偏光纤201发出光在PBS斜方棱镜205第一个表面上光束直径为φ₁，玻璃片204两个通光面相互平行，PBS斜方棱镜205的S₁与S₂面相互平行，S₃与S₄面相互平行，适当放置，经过透反射后，保偏光纤201、202出射光中心光线自然重合，同时适当选择L₁、L₂可使保偏光纤201、202从S₄面出射光斑直径完全相等。这里需再说明的是保偏光纤201光作为P分量全部从S₁面透射，保偏光纤202光作为S分量在S₁、S₂两面全反射，其数值孔径为NA＝0.11＜1，现在假设玻璃片204与PBS斜方棱镜205为同种材料，且其折射为n，则

a＝NA，

φ₁＝φ₀+2×α×φL₁

φ₂＝φ₀+2×L₁×β

γ＝arcsin(α/n)＝α/n

为使两束光在S4面上面积相等，则必须满足下面程：

φ₁+2×β×L₂＝φ₂+2×(L₂+d)×β

β＝arcsin(α/n)＝α/n

最后推出

L₁＝d/(n-1)

即当L₁＝d/(n-1)时，保偏光纤201、202光在从S₄面出射后完全重合。

本实用新型的装配图如图4所示，201、202为单模保偏光纤，210、218为光纤橡皮护套，211为壳，204为光学玻璃片，205为PBS斜方棱镜，双光纤头219和微透镜206通过玻璃套管213固定在金属套管212上，微透镜207、单光纤头208通过玻璃管217固定于金属套215上，金属管212、金属套215与金属套管214相连固定在壳210上，220、216为焊锡，221为硅胶。