CN106662711B - 偏振合成模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种偏振合成模块，其能够抑制偏振合成的光学系统中的光轴的偏离而进行高效的偏振合成。偏振合成模块具备：PBS(4)，对入射的2束直线偏振光进行合成并出射；λ/2波片(3)，设置于向PBS(4)入射的2束直线偏振光中的至少一方的光路上，对透射的直线偏振光施加规定角度的偏振旋转；及底座部件(10)，安装有λ/2波片(3)及PBS(4)，底座部件(10)具有突出部(12)，所述突出部(12)将λ/2波片(3)及PBS(4)的安装位置分离并设定为平行，λ/2波片(3)及PBS(4)使各自的一部分抵接于突出部(12)而安装于底座部件(10)。

Description

偏振合成模块

技术领域

本发明涉及一种偏振合成模块，尤其涉及一种使用了偏振旋转元件和光合成元件的偏振合成模块。

背景技术

在光通信领域或光测量领域中，多使用基板上具备光波导和控制在该光波导中传播的光波的控制电极的光调制器等光调制模块。

这种光调制模块例如如下构成：在具有电光效应的基板上设有2组马赫-曾德尔型光波导，使从各个光波导出射的光波(直线偏振光)的一方或两方的偏振面旋转，使这些偏振面成为相互正交的关系并进行合成，由此进行偏振合成并输出。

关于如上所述的偏振合成，专利文献1中公开有在偏振合成中使用金红石的结构，但会导致偏振合成的光学系统的总长变长，因此存在难以将光调制模块小型化的问题。

相对于此，如专利文献2或专利文献3那样通过在偏振合成中使用PBS(偏振分束器)，与使用金红石的情况相比，能够将光调制模块小型化。

然而，专利文献2中，使光波入射到PBS的2个入射面为相互正交的位置关系，是将一方的光波由与PBS分体的反射镜反射而引导至PBS的结构，因此存在光轴缺乏稳定性的问题。并且，专利文献3中，公开有将反射镜一体化的PBS，但对于波片的固定方法并没有进行充分研究。

图1中，与专利文献3同样地示有使用波片和将反射镜一体化的PBS而构成的偏振合成的光学系统。该图中，在从连接于2个光波导1的出射端的出射透镜阵列2出射的2束光波(直线偏振光)到达PBS4的光路中的一方的光路上设有λ/2波片3。通过该结构，当从出射透镜阵列2出射偏振方向与纸面平行的2束偏振光(以下，称为水平偏振光)L1、L2时，一方的水平偏振光L1通过λ/2波片3受到90度的偏振旋转而转换成偏振方向与纸面垂直的偏振光(以下，称为垂直偏振光L3)并入射到PBS4。另一方的水平偏振光L2直接入射到PBS4，并通过PBS4进行合成。通过这种偏振合成而得到的合成光L4经过由聚光透镜5和带有保偏光纤的套圈6等构成的出射准直器7被输出。

然而，当使用厚度为数十μm左右的非常薄的波片时，难以以所希望的角度固定波片，难以保持波片与PBS的平行性。因此，根据波片的倾斜度，透射波片之后的光波不会成为完全的直线偏振波，存在在PBS中发生光损耗，或者光波位移而在出射准直器7中产生耦合损耗的问题。

并且，还可以考虑将波片粘接于PBS而设为一体，但波片非常薄，难以进行处理，且因将它们进行粘接的粘接剂的表面张力等而难以保持波片与PBS的平行性。并且，粘接剂还有可能进入其他光路而发生光损耗。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-149398号公报

专利文献2：日本特开2012-047953号公报

专利文献3：日本特开2014-199364号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

本发明所要解决的课题在于解决如上所述的问题，并提供一种能够抑制偏振合成的光学系统中的光轴的偏离而进行光损耗较少的高效的偏振合成的偏振合成模块。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述课题，本发明的偏振合成模块具有如下技术特征。

(1)一种偏振合成模块，其特征在于，具备：光合成元件，对入射的2束直线偏振光进行合成并出射；偏振旋转元件，设置于向该光合成元件入射的2束直线偏振光中的至少一方的光路上，对透射的直线偏振光施加规定角度的偏振旋转；及底座部件，安装有该偏振旋转元件及该光合成元件，该底座部件具有突出部，所述突出部将该偏振旋转元件及该光合成元件的安装位置分离并设定为平行，该偏振旋转元件及该光合成元件使各自的一部分抵接于该突出部而安装于该底座部件。

在此，本发明中的“抵接”不仅包含使各部件直接接触的方式，还包含使粘接剂介于其之间的方式。

(2)上述(1)所述的偏振合成模块的特征在于，该突出部具有从该底座部件上的该偏振旋转元件及该光合成元件的安装面垂直地突出的凸形状，该偏振旋转元件及该光合成元件以由该偏振旋转元件的光出射面的一部分和该光合成元件的光入射面的一部分夹持该突出部的方式抵接于该突出部的垂直面而安装于该底座部件。

(3)上述(1)或(2)所述的偏振合成模块的特征在于，该偏振旋转元件为波片，该波片的一部分固定粘接于该突出部。

(4)上述(1)至(3)中任一个所述的偏振合成模块的特征在于，该偏振合成模块内置于光调制模块的壳体，该底座部件使该底座部件的光出射侧的端面抵接于该光调制模块的壳体的内壁面而安装于该光调制模块的壳体内。

发明效果

本发明中，安装有偏振旋转元件及光合成元件的底座部件具有突出部，所述突出部使偏振旋转元件及光合成元件的安装位置分离而固定，偏振旋转元件及光合成元件使各自的一部分抵接于突出部而安装于底座部件。因此，与将波片粘接于PBS而一体化的现有的结构相比，容易保持偏振旋转元件与光合成元件的平行性，能够将偏振旋转元件和光合成元件相对于各光波的光轴以确定的角度(设计的角度)进行封装。因此，可提供能够抑制偏振合成的光学系统中的光轴的偏离而能够进行光损耗较少的高效的偏振合成的偏振合成模块。

附图说明

图1是表示现有技术所涉及的偏振合成的光学系统的概要的图。

图2是表示本发明所涉及的偏振合成的光学系统的概要的图。

图3是表示本发明所涉及的偏振合成模块的其他结构例1的图。

图4是表示本发明所涉及的偏振合成模块的其他结构例2的图。

图5是表示本发明所涉及的偏振合成模块的其他结构例3的图。

具体实施方式

使用优选例，对本发明所涉及的偏振合成模块进行详细说明。

以下，以内置于光调制模块的壳体的偏振合成模块为例进行说明。

图2是表示光调制模块中的偏振合成的光学系统的概要的图，图2(a)为俯视图，图2(b)为侧视图。

该图中，从连接于2个光波导1的出射端的出射透镜阵列2平行地出射2束水平偏振光L1、L2。一方的水平偏振光L1通过λ/2波片3受到90度的偏振旋转而转换为垂直偏振光L3并被引导至PBS4，另一方的水平偏振光L2直接被引导至PBS4。本例中，作为λ/2波片3，使用了厚度为数十μm左右的波片。

PBS4成为将垂直偏振光L3的入射面所在的第1玻璃基材和水平偏振光L2的入射面所在的第2玻璃基材以它们的入射面处于同一平面上的方式配置并进行接合而成的结构。并且，在玻璃基材的接合面设置具有使水平偏振光L2透射的同时反射垂直偏振光L3的性质的电介质多层膜来形成偏振合成面。并且，在第1玻璃基材上，与该接合面平行地形成有接合面的对置面，在该对置面上设置反射膜来形成有反射镜。通过这种结构，入射到PBS4的垂直偏振光L3被反射镜朝向偏振合成面而反射，并在该偏振合成面与入射到PBS4的水平偏振光L2合成。

通过PBS4合成的合成光L4经过由聚光透镜5和带有保偏光纤的套圈6等构成的出射准直器7从光调制模块的壳体输出。

在此，本例的偏振合成的光学系统中，将λ/2波片3及PBS4安装并固定于底座部件10而将其组件化。将该组件化的模块称作偏振合成模块。

底座部件10具有基底部11及从基底部11突出的突出部12。本例中，作为底座部件10，使用了金属制底座部件，但也可以使用由玻璃、陶瓷等其他材料形成的底座部件。并且，本例中，基底部11和突出部12由单独的组件构成，通过粘接剂或焊锡、激光焊接等而成为一体化的结构。

突出部12用于确定λ/2波片3及PBS4相对于底座部件10的安装位置，以λ/2波片3和PBS4分离且平行的方式设定。本例的突出部12具有从基底部11的表面垂直地突出的一定宽度的凸形状。即，本例的突出部12中，以直线状延伸的凸形状的两侧成为相互平行的垂直面，λ/2波片3的光出射面的一部分(下侧部分)抵接于其中的一方的垂直面，PBS4的光入射面的一部分(下侧部分)抵接于另一方的垂直面。如此，本例中，使λ/2波片3及PBS4以由λ/2波片3的光出射面的一部分和PBS4的光入射面的一部分夹持该突出部12的方式抵接于突出部12而安装于底座部件10。

安装于底座部件10的λ/2波片3及PBS4通过粘接剂固定于底座部件10。关于λ/2波片3相对于底座部件10的粘接，作为一例，通过涂布于突出部12的垂直面与λ/2波片3之间的粘接剂来进行，但也可以在基底部11的表面与λ/2波片3之间涂布粘接剂，也可以在突出部12的垂直面与λ/2波片3之间及基底部11的表面与λ/2波片3之间这两方都涂布粘接剂。并且，关于PBS4相对于底座部件10的粘接，作为一例，通过涂布于基底部11的上表面与PBS4之间的粘接剂来进行，但也可以在突出部12的垂直面与PBS4之间涂布粘接剂，也可以在基底部11的上表面与PBS4之间及突出部12的垂直面与PBS4之间这两方都涂布粘接剂。

如上，本例的偏振合成模块如下构成，其具备：PBS4，对入射的2束直线偏振光进行合成并出射；λ/2波片3，设置于向PBS4入射的2束直线偏振光中的至少一方的光路上，对透射的直线偏振光施加规定角度的偏振旋转；及底座部件10，安装有λ/2波片3及PBS4，底座部件10具有突出部12，所述突出部将λ/2波片3及PBS4的安装位置分离并设定为平行，λ/2波片3及PBS4使各自的一部分抵接于突出部12而安装于底座部件10。

通过这种结构，能够将λ/2波片3和PBS4隔开突出部12的宽度的量(一定宽度)的间隔并平行地安装固定于底座部件10上。因此，容易保持λ/2波片3与PBS4的平行性，能够将λ/2波片3和PBS4相对于各光波的光轴以确定的角度(设计的角度)进行封装。

因此，根据本例的偏振合成模块，能够有效地抑制光轴的偏离，而能够进行光损耗较少的高效的偏振合成。并且，能够实现特性变动较少的偏振合成。

并且，本例的偏振合成模块中，λ/2波片3及PBS4以由λ/2波片3的光出射面的一部分和PBS4的光入射面的一部分夹持突出部12的方式抵接于突出部12的垂直面，因此能够容易地实施将λ/2波片3和PBS4以平行的状态进行固定的工序。

并且，本例中，基底部11和突出部12设为由单独的组件一体化而成的结构。通过设为这种结构，能够使基底部11与突出部12的接合部成为大致直角。因此，即使λ/2波片3或PBS4的棱角接触接合部，也能够抑制产生入射面的角度偏离。另外，本例中，基底部11和突出部12设为由单独的组件一体化而成的结构，但也可以不将基底部11和突出部12设为单独的组件而设为将1个组件通过磨削而加工成的一体型成型。但是，在该情况下，在基底部11与突出部12的接合部产生圆角(R)，λ/2波片3或PBS4的棱角接触圆角部分，因此与单独的组件一体化而成的结构相比，入射面的角度偏离的稳定性稍差。此时，可以进一步追加消除基底部11与突出部12的接合部的圆角(R)的加工而防止λ/2波片3或PBS4的棱角接触接合部。

在此，若将λ/2波片3利用粘接剂固定于突出部12的垂直面，则向λ/2波片3入射的光波的入射面的角度变稳定，且偏振波的旋转角变稳定。并且，能够减小由粘接剂产生的对λ/2波片3的应力，因此能够抑制λ/2波片3的双折射量的变化，还可以得到使偏振波的旋转角更加稳定的效果。

如上构成的偏振合成模块安装并固定于光调制模块的壳体内。本例的偏振合成模块使底座部件10的光出射侧的端面抵接于光调制模块的壳体的内壁面而安装于光调制模块的壳体内。因此，关于各光波的光轴，可以准确地确定光波导1的光轴、λ/2波片3及PBS4的相对位置及角度，因此光轴调整变得容易，并且封装后的光轴的稳定性也得到提高。

在此，如图3中偏振合成模块的其他结构例1所示，可以不在基底部11的中央附近，而是在端部设置突出部12。

并且，如图4中偏振合成模块的其他结构例2所示，可以设置不连续而是一部分中断的断续形状的突出部12。

并且，如图5中偏振合成模块的其他结构例3所示，可以设置平行的多条突出部12。

即使是这种结构，也能够使λ/2波片3与PBS4隔开突出部12的宽度的量(一定宽度)的间隔而平行地安装固定于底座部件10，因此能够有效地抑制光轴的偏离，而能够进行光损耗较少的高效的偏振合成。

并且，例如也可以代替λ/2波片3而使用对透射的直线偏振光施加规定角度的偏振旋转的任意的偏振旋转元件。

并且，例如也可以代替PBS4而使用对入射的2束直线偏振光进行合成并出射的任意的光合成元件。

并且，到目前为止的说明中，在从连接于2个光波导1的出射端的出射透镜阵列2出射的2束光波中的一方的光路上设置了偏振旋转元件，但也可以在另一方的光路上设置偏振旋转元件，也可以在两方的光路上都设置偏振旋转元件，根据其他光学组件(例如光合成元件)的特性等进行设计即可。

以上，根据实施例对本发明的一方式进行了说明，但本发明并不限定于上述内容，在不脱离本发明宗旨的范围内当然可以适当地进行设计变更。

产业上的可利用性

如以上说明，根据本发明，可以提供能够抑制偏振合成的光学系统中的光轴的偏离而进行光损耗较少的高效的偏振合成的偏振合成模块。

标号说明

1 光波导

2 出射透镜阵列

3 λ/2波片

4 PBS(偏振分束器)

5 聚光透镜

6 套圈(带有保偏光纤)

7 出射准直器

10 底座部件

11 基底部

12 突出部

L1、L2 水平偏振光

L3 垂直偏振光

L4 合成光

Claims (2)

1.一种偏振合成模块，其特征在于，具备：

光合成元件，对入射的2束直线偏振光进行合成并出射；

偏振旋转元件，设置于向该光合成元件入射的2束直线偏振光中的至少一方的光路上，对透射的直线偏振光施加规定角度的偏振旋转；及

底座部件，安装有该偏振旋转元件及该光合成元件，

该底座部件具有突出部，所述突出部将该偏振旋转元件及该光合成元件的安装位置分离并设定为平行，

该偏振旋转元件及该光合成元件使各自的一部分抵接于该突出部而安装于该底座部件，

该突出部具有从该底座部件上的该偏振旋转元件及该光合成元件的安装面垂直地突出的凸形状，

该偏振旋转元件及该光合成元件以由该偏振旋转元件的光出射面的一部分和该光合成元件的光入射面的一部分夹持该突出部的方式抵接于该突出部的垂直面而安装于该底座部件，

该偏振旋转元件为波片，

该波片的一部分粘接固定于该突出部的垂直面。

2.根据权利要求1所述的偏振合成模块，其特征在于，

该偏振合成模块内置于光调制模块的壳体，

该底座部件使该底座部件的光出射侧的端面抵接于该光调制模块的壳体的内壁面而安装于该光调制模块的壳体内。

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