CN109581596B - 一种棱镜隔离器及光器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种棱镜隔离器及光器件，所述棱镜隔离器具有相对设置的第一通光面和第二通光面，第一通光面所在的平面和第二通光面所在的平面相交，入射到棱镜隔离器的激光器发射的第一光束的反射光能够避开激光器，入射到第二通光面的光纤发射的第二光束从第一通光面出射能够避开激光器。相比于现有技术中的光偏振隔离器，本发明提供的棱镜隔离器能够抑制激光器出射光在光路上产生的反射光回到激光器，以及隔离从光纤端的出射光进入到激光器，具有结构简单、制作工艺简单和成本低廉的优势，易于实现光器件高隔离度的小型化封装。

Description

一种棱镜隔离器及光器件

【技术领域】

本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种棱镜隔离器及光器件。

【背景技术】

在光发射器件中，激光器发射的激光经过光路耦合至光纤进行传输，激光经历光路中每一个器件的界面时，由于菲涅尔反射现象，都会有不同程度的返程光，激光器与光纤的耦合光能越强，返程回激光器的光能也越强，每个界面的反射光能量叠加反射，将导致激光器的谐振腔受到外界干扰，造成激光器的性能劣化，引起光纤通信的通信质量急剧下降。

在光发射接收一体的器件中，除了返程光导致激光器性能劣化外，还存在接收光路方向：从光纤出射的光，正向光路是沿着波分滤波片的反射面反射90°传输到光电探测器。然而，波分滤波片的滤波效果不能达到百分之百过滤，导致部分从光纤出射的光经波分滤波片透射到达激光器，亦会影响激光器性能的不稳定，影响光纤通信的质量。

因此，有必要在光器件的实际设计和制作中，在光路上加入抑制激光器出射激光在光路上产生的反射光或隔离从光纤端出射的光进入到激光器的光学元件。

现有技术中在光器件的光路中加入光偏振隔离器，光偏振隔离器是由偏振起偏器、法拉第旋转片、偏振检偏器和磁铁环构成。激光器发射的光经偏振起偏器起偏成线偏振光，在经过磁铁环加载磁感强度的法拉第旋转片后，线偏振光的偏振面旋转45°，再经过偏振方向同为45°的偏振检偏器而传输至光纤端面进行耦合。

而反射光即激光器发射光经光路的各光学元件界面反射回来的光，在发射光路基础上，因反射回来再次经过磁铁环加载磁感强度的法拉第旋转片后，线偏振光的偏振方向还是沿着发射光路的方向继续旋转45°，即线偏振光偏振方向总共旋转了两次成90°偏振方向了，被偏振面方向为0°的偏振起偏器阻隔，防止反射光回到激光器。

光偏振隔离器运用的是法拉第旋转片对偏振光的偏振面旋转方向只与磁感方向有关，而与光的传播方向无关的特点，因此其基本组成结构有：偏振起偏器、法拉第旋转片、偏振检偏器和磁铁环。

光偏振隔离器的制作工艺十分复杂，首先需要偏振起偏器、法拉第旋转片、偏振检偏器用胶水粘在一起形成隔离器光学片，粘接的胶水信息为行业内的高度保密信息，可见试验成本之高。

粘好的隔离器光学片再用高精度切削设备切成毫米级别的小片，再将小片用胶水粘在磁铁环上，因光偏振隔离器有单向才能通过的特性，故同时需在磁铁环上做标记，哪边是入射面，哪边是反射面。

此外，磁铁环的磁感强度、法拉第旋转片的厚度、偏振起偏器和偏振检偏器的偏振方向相对角度等都要求有非常高的精度，稍处理不当，就会引起隔离度的急剧下降，影响隔离反射光的效果。

因此，光偏振隔离器的成本十分昂贵，是光器件的降成本封装的瓶颈。光偏振隔离器对波长也十分敏感，当激光器的波长发生漂移时，会引起隔离度的迅速下降。因磁铁环的存在，光隔离的小型化封装也遇到了瓶颈，很难有所突破。此外，因磁铁环有磁性，磁铁环的消磁会导致光偏振隔离器直接失效，且在光偏振隔离器的实际生产过程及与光器件的组装过程中，磁铁环极易吸附环境中的铁屑等金属物质，引发光偏振隔离器通光面洁净度脏污的风险。最后，在光偏振隔离器安装到光器件上时，需在垂直光路传播方向上，旋转光偏振隔离器，找到与激光器偏振方向匹配最佳的角度，才能得到最大的通光功率，即与光器件的组装过程也比较繁琐。

综上所述，有必要提出一种既可以抑制激光器发射光经光路反射产生的返程光回到激光器，又可以阻隔光纤发射光经透射到达激光器的光学元件。

【发明内容】

本发明提供了一种棱镜隔离器及光器件，本发明要解决的技术问题是抑制激光器出射光在光路上产生的反射光回到激光器，以及隔离从光纤端的出射光进入到激光器。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种棱镜隔离器，包括第一通光面101和第二通光面102；

所述第一通光面101和所述第二通光面102相对设置，所述第一通光面101所在的平面和所述第二通光面102所在的平面相交；

所述第一通光面101用于入射由激光器200发射的第一光束1，所述第一光束1在所述棱镜隔离器100的反射光避开所述激光器200；

所述第二通光面102用于入射由光纤300发射的第二光束2，所述第二光束2从所述第一通光面101出射并避开所述激光器。

优选的，所述第二光束2在所述棱镜隔离器100上形成的反射光避开所述光纤300。

优选的，所述棱镜隔离器100内部还设置有第三通光面103和第四通光面104；

所述第三通光面103和所述第四通光面104垂直于预设参考面设置；

所述第一光束1在所述棱镜隔离器100内部从所述第三通光面103出射，从所述第四通光面104入射；所述第二光束2在所述棱镜隔离器100内部从所述第四通光面104出射，从所述第三通光面103入射；

所述棱镜隔离器100的材质为具有第一折射率的第一介质，所述第三通光面103和所述第四通光面104之间材质为具有第二折射率的第二介质，其中，所述第一折射率大于所述第二折射率。

优选的，所述激光器200发射的所述第一光束1经过准直透镜400准直处理，入射到所述第一通光面101，所述第一光束1从所述第二通光面102出射后经过透镜500耦合至所述光纤300。

优选的，所述第一光束1和所述第二光束2的波长为1310nm，所述透镜500材质为肖特玻璃；所述第一通光面101和预设参考面夹角为80°，所述第二通光面102与预设参考面夹角为90°；所述第四通光面104与所述第二通光面102相距1.2mm，所述第三通光面103与所述第四通光面104相距1.4mm；所述光纤300中心与所述透镜500的光轴中心相距0.25mm。

优选的，所述激光器200和预设参考面平行设置，所述光纤300和预设参考面平行设置。

第二方面，本发明提供了一种光器件，包括如第一方面任一所述的棱镜隔离器100、激光组件(200,400)和光纤组件(300,500)；

所述激光组件(200,400)用于产生所述第一光束1，所述第一通光面101用于入射所述第一光束1，所述第一光束1在所述棱镜隔离器100的反射光避开所述激光组件(200,400)的激光器200；

所述光纤组件(300,500)用于产生所述第二光束2，所述第二通光面102用于入射所述第二光束2，所述第二光束2从所述第一通光面101出射并避开所述激光器200。

优选的，所述第二光束2在所述棱镜隔离器100的反射光避开所述光纤组件(300,500)的光纤300。

优选的，所述激光组件(200,400)还包括准直透镜400，所述激光器200发射的第一光束1经过所述准直透镜400准直后入射到所述第一通光面101；

所述光纤组件(300,500)还包括透镜500，所述第一光束1从所述第二通光面102出射后经过所述透镜500耦合至所述光纤300。

优选的，所述第一光束1和所述第二光束2的波长为1310nm，所述透镜500材质为肖特玻璃；所述第一通光面101和预设参考面夹角为80°，所述第二通光面102与预设参考面夹角为90°；所述第四通光面104与所述第二通光面102相距1.2mm，所述第三通光面103与所述第四通光面104相距1.4mm；所述光纤300中心与所述透镜500的光轴中心相距0.25mm。

本发明提供了一种棱镜隔离器及光器件，所述棱镜隔离器具有相对设置的第一通光面和第二通光面，第一通光面所在的平面和第二通光面所在的平面相交，入射到棱镜隔离器的激光器发射的第一光束的反射光能够避开激光器，入射到第二通光面的光纤发射的第二光束从第一通光面出射能够避开激光器。相比于现有技术中的光偏振隔离器，本发明提供的棱镜隔离器能够抑制激光器出射光在光路上产生的反射光回到激光器，以及隔离从光纤端的出射光进入到激光器，具有结构简单、制作工艺简单和成本低廉的优势，易于实现光器件高隔离度的小型化封装。

对光收发一体光器件的发射/接收波分滤光片的接收光路透光现象有很好的补偿作用，在提升光器件整体工作性能的同时，因结构简单灵活，既可以与插针等集成封装在一起应用在同轴TO(Transistor-Outline，简写为TO)器件的封装中，也可以应用在BOX器件封装中。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种棱镜隔离器的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种光器件的光路示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种光器件第一光束的光路示意图；

图4是本发明实施例二提供的一种光器件第二光束的光路示意图；

图5是本发明实施例三提供的另一种棱镜隔离器的结构示意图；

图6是本发明实施例四提供的另一种光器件的光路示意图；

图7是本发明实施例四提供的另一种光器件第一光束的光路示意图；

图8是本发明实施例四提供的另一种光器件第二光束的光路示意图；

图9是本发明实施例五提供的又一种光器件的光路示意图；

图10是本发明实施例五提供的又一种光器件第一光束的光路示意图；

图11是本发明实施例五提供的又一种光器件第二光束的光路示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

在本发明各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义，例如“第二进/出光口”表明该端口既可以进光也可以出光。而对于符号“A和/或B”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“A”、“B”、“A和B”三种情况，例如“背向散射光和/或反射光”，则表明其可以表达单独的“背向散射光”，单独的“反射光”，以及“背向散射光和反射光”三种含义中的任意之一。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一:

本发明实施例一提供了一种棱镜隔离器，如图1和图2所示，包括第一通光面101和第二通光面102；

所述第一通光面101和所述第二通光面102相对设置，所述第一通光面101所在的平面和所述第二通光面102所在的平面相交；

所述第一通光面101用于入射由激光器200发射的第一光束1，所述第一光束1在所述棱镜隔离器100的反射光避开所述激光器200；

所述第二通光面102用于入射由光纤300发射的第二光束2，所述第二光束2从所述第一通光面101出射并避开所述激光器。

本发明实施例一提供了一种棱镜隔离器，能够抑制激光器出射光在光路上产生的反射光回到激光器，以及隔离从光纤端的出射光进入到激光器，相比于现有技术中的光偏振隔离器，本发明实施例一利用棱镜隔离器的第一通光面和第二通光面的角度倾斜设计，能够使得经过棱镜隔离器各通光面的折射光方向和反射光方向均偏离入射光方向，本发明实施例一提供的棱镜隔离器具有结构简单、制作工艺简单和成本低廉的优势，易于实现光器件高隔离度的小型化封装。

结合本发明实施例一，参阅图1至图2，对本发明实施例一提供的棱镜隔离器所使用的一种应用场景进行说明。第一通光面101和第二通光面102设置在棱镜隔离器100的两侧面，第一通光面101所在侧面对应设置有激光器200，激光器200平行于预设参考面设置，激光器200用于产生第一光束1，第一光束1经过准直透镜400准直处理后平行于预设参考面，入射到第一通光面101；第二通光面102所在侧面对应设置有光纤300，光纤300平行于预设参考面设置，光纤300用于产生第二光束2，第二光束2经过透镜500准直后，入射到第二通光面102。其中，第一光束1与第一通光面101的法线具有夹角，与第一通光面101的法线不重合；第二光束2与第二通光面102的法线具有夹角，与第二通光面102的法线不重合。

可以理解，该预设参考面由第一光束1从激光器200的出射方向而定的，可以是一实体的平面，也可以为一虚拟的平面。例如，预设参考面可以为以地球坐标系为基准的水平面，也可以为其他方向的平面，保证第一光束1从激光器200出射的方向与该预设参考面平行即可。

结合本发明实施例一，参阅图1和图2，对第一光束1的传播过程进行说明。第一通光面101和第二通光面102各自所在平面能够相交，即第一通光面101相对于第二通光面102倾斜设置，预设参考面所在的平面与第一通光面101和第二通光面102各自所在平面相交。第一光束1从第一通光面101入射时，第一光束1与第一通光面101的法线之间具有夹角，因此，第一光束1在第一通光面101上的反射光11方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第一光束1在第一通光面101上的反射光11将不会返回到激光器200，将不会对激光器200的使用造成影响。

第一光束1经过第一通光面101折射后入射到第二通光面102，第一光束1与第二通光面102的法线之间具有夹角，因此，第一光束1在第二通光面102上的反射光12的方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第一光束1在第二通光面102上的反射光12将不会返回到激光器200，将不会对激光器200的使用造成影响。

第一光束1经过第二通光面102折射后入射到透镜500，第一光束1与透镜500的光轴中心之间具有夹角，因此，第一光束1在透镜500曲面上的反射光13将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第一光束1在透镜500曲面上的反射光13将不会返回到激光器200，将不会对激光器200的使用造成影响。

第一光束1经过透镜500折射后继续传播，达到光纤300的端面，与光纤300耦合实现第一光束1的传输。

由以上过程可以知道，从激光器200发射的第一光束1在经历光路上每一个光学界面时，其发射光方向均偏离入射光方向，棱镜隔离器100起到了对反射光的抑制作用，避免了激光器200受反射光干扰而影响性能。

结合本发明实施例一，参阅图1和图2，对第二光束2的传播过程进行说明。从光纤300出射的第二光束2经过透镜500准直后入射到第二通光面102，第二光束2与第二通光面102的法线之间具有夹角，因此，第二光束2在第二通光面102的反射光21将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第二光束2在第二通光面102的反射光21将不会返回到光纤300，不存在影响回波损耗的可能。

第二光束2经过第二通光面102折射后入射到第一通光面101，第二光束2与第一通光面101的法线之间具有夹角，因此，第二光束2在第一通光面101的反射光22方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第二光束2在第一通光面101的反射光22将不会回到光纤300，不存在影响回波损耗的可能。

第二光束2经过第一通光面101折射后的出射光方向避开激光器200，向激光器200以外的旁路出射，不会出现从光纤300出射的第二光束2达到激光器200影响激光器200性能的可能。

由以上过程可以知道，从光纤300出射的第二光束2经历光路上每一个光学界面时，其反射光方向均偏离入射光方向，不存在反射光返回到光纤300影响回波损耗的可能，第二光束2的折射光则因经过各光学界面时，相对偏向激光器200的另一个方向，也不会出现从光纤300出射的第二光束2到达激光器200而影响激光器200性能。

综上所述，采用棱镜隔离器100取代现有技术中的光偏振隔离器，可以避免激光器200受第一光束1的反射光干扰影响激光器200性能，阻隔光纤300发射的第二光束2经过棱镜隔离器100透射达到激光器200，还可以抑制光纤300发射的第二光束2的反射光回到光纤300。

需要说明的是，所述棱镜隔离器100也可以采用相对于图1而言，倒置呈现的倒梯形结构，但是，通常为了设置的方便和固定后的稳定性的考虑，多采用类似图1所示的正置的梯形结构。

实施例二:

本发明实施例二提供了一种光器件，如图2至图4所示，包括如本发明实施例一所述的棱镜隔离器100、激光组件(200,400)和光纤组件(300,500)；

所述激光组件(200,400)用于产生所述第一光束1，所述第一通光面101用于入射所述第一光束1，所述第一光束1在所述棱镜隔离器100的反射光避开所述激光组件(200,400)的激光器200；

所述光纤组件(300,500)用于产生所述第二光束2，所述第二通光面102用于入射所述第二光束2，所述第二光束2从所述第一通光面101出射并避开所述激光器200。

本发明实施例二提供的光器件利用棱镜隔离器的第一通光面和第二通光面的角度倾斜设计，能够使得经过棱镜隔离器各通光面的折射光方向和反射光方向均偏离入射光方向。激光组件产生的第一光束经过棱镜隔离器反射后的反射光避开激光组件的激光器，经过棱镜隔离器折射后耦合至光纤组件的光纤；光纤组件产生的第二光束透射过棱镜隔离器后避开激光组件的激光器，经过棱镜隔离器反射后的反射光避开光纤组件的光纤。本发明实施例二提供的光器件在实现法拉第旋转片制成的光偏振隔离器的高隔离度功能的同时，克服光偏振隔离器的原理复杂、工艺复杂、成本高、体积大和对激光器的波长敏感等系列缺点，采用棱镜隔离器为光器件的低成本、高隔离度的小型化封装提供了新方向。

结合本发明实施例二，参阅图2至图4，对本发明实施例二提供的光器件的结构和光路示意图进行说明。本发明实施例二提供的光器件在棱镜隔离器100的第一通光面101所在侧面设置有激光组件(相应图中标注的200对象和标注的400对象)，第二通光面102所在侧面设置有光纤组件(相应图中标注的300对象和标注的500对象)；激光组件(200,400)的激光器200用于产生第一光束1，第一光束1经过激光组件(200,400)的准直透镜400准直后入射到第一通光面101；第一光束1从第二通光面102出射后经过光纤组件(300,500)的透镜500耦合至所述光纤300。激光器200平行于预设参考面设置，光纤300平行于预设参考面设置，可以实现，第一光束1与第一通光面101的法线具有夹角，与第一通光面101的法线不重合；第二光束2与第二通光面102的法线具有夹角，与第二通光面102的法线不重合。

可以理解，该预设参考面由第一光束1从激光器200的出射方向而定的，可以是一实体的平面，也可以为一虚拟的平面。例如，预设参考面可以为以地球坐标系为基准的水平面，也可以为其他方向的平面，保证第一光束1从激光器200出射的方向与该预设参考面平行即可。

结合本发明实施例二，参阅图2和图3，对激光器200发射的第一光束1的传播过程进行说明。第一通光面101和第二通光面102各自所在平面能够相交，即第一通光面101相对于第二通光面102倾斜设置，同时预设参考面所在的平面与第一通光面101和第二通光面102各自所在平面能够相交。第一光束1从第一通光面101入射时，第一光束1与第一通光面101的法线之间具有夹角，因此，第一光束1在第一通光面101上的反射光11方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第一光束1在第一通光面101上的反射光11将不会返回到激光器200，将不会对激光器200的使用造成影响。

第一光束1经过第一通光面101折射后入射到第二通光面102，第一光束1与第二通光面102的法线之间具有夹角，因此，第一光束1在第二通光面102上的反射光12方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第一光束1在第二通光面102上的反射光12将不会返回到激光器200，将不会对激光器200的使用造成影响。

第一光束1经过第二通光面102折射后入射到透镜500，第一光束1与透镜500的光轴中心之间具有夹角，因此，第一光束1在透镜500曲面上的反射光13将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第一光束1在透镜500曲面上的反射光13将不会返回到激光器200，将不会对激光器200的使用造成影响。

结合本发明实施例二，参阅图2和图4，对第二光束2的传播过程进行说明。从光纤300出射的第二光束2经过透镜500准直后入射到第二通光面102，第二光束2与第二通光面102的法线之间具有夹角，因此，第二光束2在第二通光面102的反射光21将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第二光束2在第二通光面102的反射光21将不会返回到光纤300，不存在影响回波损耗的可能。

第二光束2经过第二通光面102折射后入射到第一通光面101，第二光束2与第一通光面101的法线之间具有夹角，因此，第二光束在第一通光面101的反射光22方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第二光束2在第一通光面101的反射光22将不会回到光纤300，不存在影响回波损耗的可能。

第二光束2经过第一通光面101折射后的出射光方向避开激光器200，向激光器200以外的旁路出射，不会出现从光纤300出射的第二光束2达到激光器200影响激光器200性能的可能。

综上所述，光器件中采用棱镜隔离器100取代现有技术中的光偏振隔离器，可以避免激光器200受第一光束1的反射光干扰影响激光器200性能，阻隔光纤300发射的第二光束2经过棱镜隔离器100透射达到激光器200，还可以抑制光纤300发射的第二光束2的反射光回到光纤300。

实施例三:

为了进一步实现棱镜隔离器的小型化设计，本发明实施例三提供了另一种棱镜隔离器，如图5和图6所示，在本发明实施例一的棱镜隔离器的基础上，棱镜隔离器100内部还设置有第三通光面103和第四通光面104，第三通光面103和第四通光面104之间填充介质的折射率小于棱镜隔离器100其它部分介质的折射率。

结合本发明实施例三，参阅图5至图8，第三通光面103和第四通光面104垂直于预设参考面设置；第一光束1在棱镜隔离器100内部从第三通光面103出射，从第四通光面104入射；第二光束2在棱镜隔离器100内部从第四通光面104出射，从第三通光面103入射；棱镜隔离器100的的材质为具有第一折射率的第一介质，第三通光面103和第四通光面104之间材质为具有第二折射率的第二介质，第一折射率大于第二折射率。其中，设置第一折射率大于第二折射率，是为了使第一光束1和第二光束2在经过第三通光面103和第四通光面104之间介质折射时的偏折距离更大，同时加大第一光束1或第二光束2的反射光和折射光相对入射光的偏离程度，实现棱镜隔离器100的小型化设计。

结合本发明实施例三，棱镜隔离器100的第一介质可选的材质为肖特玻璃，玻璃牌号为N-BK7、D263TECO、N-SF11或TAF3；为了实现进一步将光器件做成小型化，第一介质还可以采用硅玻璃，且借用硅基的刻蚀工艺可以进一步的降低成本。为了实现光器件小型化和降低成本的目的，第三通光面103和第四通光面104之间第二介质优选的为空气。

结合本发明实施例三，可以理解，该预设参考面由第一光束1从激光器200的出射方向而定的，可以是一实体的平面，也可以为一虚拟的平面。例如，预设参考面可以为以地球坐标系为基准的水平面，也可以为其他方向的平面，保证第一光束1从激光器200出射的方向与该预设参考面平行即可。

结合本发明实施例三，第三通光面103和第四通光面104优选的和预设参考面垂直设置，当然本领域技术人员在了解本发明的基础上，也可以经过有限次试验得到第三通光面103和第四通光面104其它设置角度，使得满足第一光束1或第二光束2通过第三通光面103和第四通光面104时偏折距离更大，同时加大第一光束1或第二光束2的反射光和折射光相对入射光的偏离程度。

结合本发明实施例三，参阅图6和图7，对第一光束1的传播过程进行说明。从激光器200出射的第一光束1经过准直透镜400准直后入射到第一通光面101，第一光束1与第一通光面101的法线之间具有夹角，因此，第一光束1在第一通光面101上的反射光11方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第一光束1在第一通光面101上的反射光11将不会返回到激光器200，将不会对激光器200的使用造成影响。

第一光束1经过第一通光面101折射后入射到第三通光面103，第一光束1与第三通光面103的法线之间具有夹角，因此，第一光束1在第三通光面103的反射光14的方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第一光束1在第三通光面103上的反射光14将不会返回到激光器200，将不会对激光器200的使用造成影响。

第一光束1经过第三通光面103折射后入射到第四通光面104，由于第三通光面103和第四通光面104之间低折射率材质填充设计，第一光束1的偏折距离和偏折角度会较大；第一光束1和第四通光面104的法线之间具有夹角，因此，第一光束1在第四通光面104的反射光15的方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第一光束1在第四通光面104上的反射光15将不会返回到激光器200，将不会对激光器200的使用造成影响。

第一光束1经过第四通光面104折射后入射到第二通光面102，第一光束1与第二通光面102的法线之间具有夹角，因此，第一光束1在第二通光面102上的反射光12的方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第一光束1在第二通光面102上的反射光12将不会返回到激光器200，将不会对激光器200的使用造成影响。

第一光束1经过第二通光面102折射后入射到透镜500，第一光束1与透镜500的光轴中心之间具有夹角，因此，第一光束1在透镜500曲面上的反射光13将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第一光束1在透镜500曲面上的反射光13将不会返回到激光器200，将不会对激光器200的使用造成影响。

第一光束1经过透镜500折射后继续传播，达到光纤300的端面，与光纤300耦合实现第一光束1的传输。

由以上过程可以知道，从激光器200发射的第一光束1在经历光路上每一个光学界面时，其发射光方向均偏离入射光方向，棱镜隔离器100起到了对反射光的抑制作用，避免了激光器200受反射光干扰而影响性能。

结合本发明实施例三，参阅图6和图8，对第二光束2的传播过程进行说明。从光纤300出射的第二光束2经过透镜500准直后入射到第二通光面102，第二光束2与第二通光面102的法线之间具有夹角，因此，第二光束2在第二通光面102的反射光21将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第二光束2在第二通光面102的反射光21将不会返回到光纤300，不存在影响回波损耗的可能。

第二光束2经过第二通光面102折射后入射到第四通光面104，第二光束2与第四通光面104的法线之间具有夹角，因此，第二光束2在第四通光面104的反射光23方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第二光束2在第四通光面104的反射光23将不会回到光纤300，不存在影响回波损耗的可能。

第二光束2经过第四通光面104折射后入射到第三通光面103，由于第三通光面103和第四通光面104之间低折射率材质填充设计，第二光束2的偏折距离和偏折角度会较大；第二光束2与第三通光面103的法线之间具有夹角，因此，第二光束2在第三通光面103的反射光24的方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第二光束2在第三通光面103的反射光24将不会回到光纤300，不存在影响回波损耗的可能。

第二光束2经过第三通光面103折射后入射到第一通光面101第二光束2与第一通光面101的法线之间具有夹角，因此，第二光束2在第一通光面101的反射光22方向将偏离入射光方向，向旁路反射出去，第二光束2在第一通光面101的反射光22将不会回到光纤300，不存在影响回波损耗的可能。

第二光束2经过第一通光面101折射后的出射光方向避开激光器200，向激光器200以外的旁路出射，不会出现从光纤300出射的第二光束2达到激光器200影响激光器200性能的可能。

由以上过程可以知道，从光纤300出射的第二光束2经历光路上每一个光学界面时，其反射光方向均偏离入射光方向，不存在反射光返回到光纤300影响回波损耗的可能，第二光束2的折射光则因经过各光学界面时，相对偏向激光器200的另一个方向，也不会出现从光纤300出射的第二光束2到达激光器200而影响激光器200性能。

综上所述，棱镜隔离器100内部第三通光面103和第四通光面104之间设置低折射率的填充介质，能够使第一光束1和第二光束2在经过第三通光面103和第四通光面104之间介质时的偏折距离更大，同时加大第一光束1或第二光束2的反射光和折射光相对入射光的偏离程度，进一步实现棱镜隔离器100的小型化设计。

实施例四:

本发明实施例四提供了另一种光器件，如图6至图8所示，包括如本发明实施例三所述的棱镜隔离器100、激光组件(200,400)和光纤组件(300,500)；

所述激光组件(200,400)用于产生所述第一光束1，所述第一通光面101用于入射所述第一光束1，所述第一光束1在所述棱镜隔离器100的反射光避开所述激光组件(200,400)的激光器200；

所述光纤组件(300,500)用于产生所述第二光束2，所述第二通光面102用于入射所述第二光束2，所述第二光束2从所述第一通光面101出射并避开所述激光器200。

本发明实施例四提供的光器件采用棱镜隔离器避免激光器200受第一光束1的反射光干扰影响激光器200性能，阻隔光纤300发射的第二光束2经过棱镜隔离器100透射达到激光器200，还可以抑制光纤300发射的第二光束2的反射光回到光纤300。为了进一步实现棱镜隔离器100的小型化设计，在棱镜隔离器100内部第三通光面103和第四通光面104两者之间设置低折射率填充介质，以使第一光束1和第二光束2在经过第三通光面103和第四通光面104之间介质时的偏折距离更大，同时加大第一光束1或第二光束2的反射光和折射光相对入射光的偏离程度。

在本发明实施例四中，第一光束1和第二光束2在光器件中的传播过程参考本发明实施例三中前述内容，在此不做过多赘述。

实施例五:

为了使本发明技术方案充分公开，以下将结合光器件中各光学元件的具体参数进行说明。在本发明实施例五中，第二通光面102和预设参考面夹角为90°，使得棱镜隔离器100第一通光面101加工为斜面，能够减小棱镜隔离器100的加工难度和提高加工精度，相应的光纤300的中心和透镜500的光轴中心偏离一定距离，以便于能够抑制激光器出射光在光路上产生的反射光回到激光器，以及隔离从光纤端的出射光进入到激光器。

本发明实施例五提供了又一种光器件，如图9至图11所示，以下对光器件各光学元件的参数进行说明。棱镜隔离器100的第一通光面101和预设参考面夹角为80°，第二通光面102和预设参考面夹角为90°；第三通光面103和第四通光面104垂直于预设参考面设置，第四通光面104与第二通光面102相距1.2mm，第三通光面103与第四通光面104相距1.4mm，第三通光面103和第四通光面104两端过渡面相距3mm；第一通光面101和第二通光面102的之间过渡连接面中的较短一过渡面相距4mm；第二通光面102高度为5mm。

激光组件(200,400)对应设置在第一通光面101所在侧面，用于产生第一光束1入射到第一通光面101；光纤组件(300,500)对应设置在第二通光面102所在侧面，用于产生第二光束2入射到第二通光面102。可选的，第一光束1和第二光束2的波长为1310nm。激光组件(200,400)包括激光器200和准直透镜400，激光器200发射的第一光束1经过准直透镜400准直后入射到第一通光面101，在棱镜隔离器100中进行折射，从第二通光面102出射后被透镜500耦合至光纤300中，其中，透镜500可选的为C-lens透镜，也被实施例化为C-lens透镜500。光纤组件(300,500)包括光纤300和C-lens透镜500，光纤300发射的第二光束2入射到C-lens透镜500中，再从C-lens透镜500出射并从第二通光面102入射，在棱镜隔离器100中进行折射，从第一通光面101出射后避开激光器200。

以第一光束1从激光器200的出射方向作为第一光轴，光纤300的中心轴线与第一光轴相距0.04mm，C-lens透镜500的光轴中心与第一光轴相距0.29mm，光纤300中心轴线与C-lens透镜500的光轴中心相距0.25mm；光纤300的出光面与C-lens透镜500的入光面相距1.42mm，C-lens透镜500与第一光轴的相交长度为2mm，C-lens透镜500的弧面半径为1.4mm，第一光轴在C-lens透镜500和第二通光面102之间的长度为1mm；激光器200的出光面和准直透镜400的入光面相距0.5mm，激光器200出光面与第一通光面101沿第一光轴方向相距3mm。可选的，准直透镜400的光轴中心与第一光轴重合；激光器200的尺寸为0.25mm，准直透镜400高度为1mm；C-lens透镜500材质为肖特玻璃，玻璃牌号为N-BK7或D263TECO；准直透镜400材质为肖特玻璃，玻璃牌号为N-BK7或D263TECO；棱镜隔离器100材质为肖特玻璃，玻璃牌号为N-BK7或D263TECO，第三通光面103和第四通光面104之间介质优选的为空气。

结合以上光器件各光学元件的参数，严格根据光学仿真计算，参阅图10，对第一光束1在光器件中的透射光路和反射光路进行说明。

第一光束1在光器件中的透射光路：从激光器200出射的第一光束1，经过准直透镜400整形为准直光后，入射到棱镜隔离器100的第一通光面101，经过棱镜隔离器100折射，从棱镜隔离器100的第二通光面102出射，再经过C-lens透镜500耦合至光纤300，第一光束1有30％的光能可以被成功耦合至光纤300中。

第一光束1在光器件中的反射光路：从激光器200出射的第一光束1，在达到光纤300的过程中，先后在棱镜隔离器100的第一通光面101、第三通光面103、第四通光面104和第二通光面102上发生反射，在C-lens透镜500的弧面上发生发射，各反射光返回到激光器200所在的一端，且各反射光分别与激光器200对称中心的最短距离相距1.09mm、0.73mm、0.94mm、1.08mm和1.24mm，均大于激光器尺寸0.25mm的一半即0.125mm，所以第一光束1在光器件中的各反射光均不会进入激光器200而影响激光器200的性能。

结合以上光器件各光学元件的参数，严格根据光学仿真计算，参阅图11，对第二光束2在光器件中的透射光路和反射光路进行说明。

第二光束2在光器件中的透射光路：从光纤300出射的第二光束2，经过C-lens透镜500入射到棱镜隔离器100的第二通光面102，经过棱镜隔离器100折射，从棱镜隔离器100的第一通光面101出射。第二光束2从第一通光面101出射后与激光器200中心轴线的最短距离相距为0.86mm，大于激光器尺寸0.25mm的一半即0.125mm，所以第二光束2在光器件中的透射光不会进入激光器200而影响激光器200的性能。

第二光束2在光器件中的反射光路：从光纤300出射的第二光束2，先后在棱镜隔离器100的第二通光面102、第四通光面104、第三通光面103和第一通光面101上发生发射，第二光束2在第二通光面102、第四通光面104和第三通光面103的反射光经过C-lens透镜500汇聚，返回光纤300侧时距离光纤300中心的最短距离为0.19mm，大于光纤300包层半径0.0625mm，且第二光束2在第一通光面101的反射光远离光纤300，所以第二光束2的反射光不会进入到光纤300而影响给光纤300注入光能的光学元件的性能。

本发明实施例五提供的光器件采用的棱镜隔离器，既可以抑制光纤出射的第二光束经过光路反射的反射光回到光纤，又可以阻隔光纤发射的第二光束经过棱镜隔离器透射后到达激光器，避免影响激光器的性能，还可以抑制激光器发射的第一光束经过光路的反射光回到激光器，避免激光器受到反射光干扰而影响性能。

进一步的，在第三通光面和第四通光面之间采用低折射率介质填充设计，可以加大经过第三通光面和第四通光面的第一光束或第二光束的偏折距离和偏折角度，加大第一光束或第二光束的折射光和反射光相对入射光的偏离程度，从而实现棱镜隔离器的小型化设计。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种棱镜隔离器，其特征在于，包括：第一通光面(101)和第二通光面(102)；

所述第一通光面(101)和所述第二通光面(102)相对设置，所述第一通光面(101)所在的平面和所述第二通光面(102)所在的平面相交；

所述第一通光面(101)用于入射由激光器(200)发射的第一光束(1)，所述第一光束(1)在所述棱镜隔离器(100)的反射光避开所述激光器(200)；

所述第二通光面(102)用于入射由光纤(300)发射的第二光束(2)，所述第二光束(2)从所述第一通光面(101)出射并避开所述激光器；

所述棱镜隔离器(100)内部还设置有第三通光面(103)和第四通光面(104)；

所述第三通光面(103)和所述第四通光面(104)垂直于预设参考面设置；

所述第一光束(1)在所述棱镜隔离器(100)内部从所述第三通光面(103)出射，从所述第四通光面(104)入射；所述第二光束(2)在所述棱镜隔离器(100)内部从所述第四通光面(104)出射，从所述第三通光面(103)入射；

所述棱镜隔离器(100)的材质为具有第一折射率的第一介质，所述第三通光面(103)和所述第四通光面(104)之间材质为具有第二折射率的第二介质，其中，所述第一折射率大于所述第二折射率；

其中，所述预设参考面由第一光束(1)从激光器(200)的出射方向而定的，保证第一光束(1)从激光器(200)出射的方向与该预设参考面平行，所述预设参考面具体为一实体的平面，或者一虚拟的平面。

2.根据权利要求1所述的棱镜隔离器，其特征在于，所述第二光束(2)在所述棱镜隔离器(100)上形成的反射光，避开所述光纤(300)。

3.根据权利要求1所述的棱镜隔离器，其特征在于，所述激光器(200)发射的所述第一光束(1)经过准直透镜(400)准直处理，入射到所述第一通光面(101)，所述第一光束(1)从所述第二通光面(102)出射后经过透镜(500)耦合至所述光纤(300)。

4.根据权利要求3所述的棱镜隔离器，其特征在于，所述第一光束(1)和所述第二光束(2)的波长为1310nm，所述透镜(500)材质为肖特玻璃；所述第一通光面(101)和预设参考面夹角为80°，所述第二通光面(102)与预设参考面夹角为90°；所述第四通光面(104)与所述第二通光面(102)相距1.2mm，所述第三通光面(103)与所述第四通光面(104)相距1.4mm；所述光纤(300)中心与所述透镜(500)的光轴中心相距0.25mm。

5.根据权利要求4所述的棱镜隔离器，其特征在于，所述激光器(200)和预设参考面平行设置，所述光纤(300)和预设参考面平行设置。

6.一种光器件，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一所述的棱镜隔离器(100)、激光组件(200,400)和光纤组件(300,500)；

所述激光组件(200,400)用于产生所述第一光束(1)，所述第一通光面(101)用于入射所述第一光束(1)，所述第一光束(1)在所述棱镜隔离器(100)的反射光避开所述激光组件(200,400)的激光器(200)；

所述光纤组件(300,500)用于产生所述第二光束(2)，所述第二通光面(102)用于入射所述第二光束(2)，所述第二光束(2)从所述第一通光面(101)出射并避开所述激光器(200)。

7.根据权利要求6所述的光器件，其特征在于，所述第二光束(2)在所述棱镜隔离器(100)的反射光避开所述光纤组件(300,500)的光纤(300)。

8.根据权利要求6所述的光器件，其特征在于，所述激光组件(200,400)还包括准直透镜(400)，所述激光器(200)发射的第一光束(1)经过所述准直透镜(400)准直后入射到所述第一通光面(101)；

所述光纤组件(300,500)还包括透镜(500)，所述第一光束(1)从所述第二通光面(102)出射后经过所述透镜(500)耦合至所述光纤(300)。

9.根据权利要求6所述的光器件，其特征在于，所述第一光束(1)和所述第二光束(2)的波长为1310nm，所述透镜(500)材质为肖特玻璃；所述第一通光面(101)和预设参考面夹角为80°，所述第二通光面(102)与预设参考面夹角为90°；所述第四通光面(104)与所述第二通光面(102)相距1.2mm，所述第三通光面(103)与所述第四通光面(104)相距1.4mm；所述光纤(300)中心与所述透镜(500)的光轴中心相距0.25mm。

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