CN112965173B - 一种分光比可调的分光器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分光比可调的分光器，包括环形器和光耦合器，所述环形器与光耦合器光导通，所述光耦合器包括第一输出端、第二输出端和第三输出端，所述环形器包括输入端和第四输出端，所述输入端用于接收光源，所述第三输出端和第四输出端均用于输出耦合后的光束；所述光耦合器的第一输出端以及第二输出端分别与光纤连接以形成sagnac环，所述sagnac环内接有两个四分之一波片、一个二分之一波片，且二分之一波片设于两个四分之一波片中间。本发明耦合比可调的光耦合器可实现分光比的实时可调。
Description
技术领域
本发明涉及光纤器件领域，更具体地涉及一种分光比可调的分光器。
背景技术
光耦合器在通信、激光、传感等方面发挥着重要作用，受到了广泛的关注和研究。光耦合器至少具有两条光纤，在耦合器中两条光纤的倏逝场相互接触，通过控制接触面积，可以实现不同耦合比的光输出。采用熔融拉锥技术生产的光纤耦合器具有损耗低、成本低和工艺成熟等特点。但是采用熔融拉锥技术生产的光耦合器无法实现耦合比的可调特性，耦合器一旦制成，其耦合比将不能改变。因此寻求一种简易制备耦合比可调的光耦合器具有重要意义。目前采用光子晶体和光敏玻璃实现光耦合器的耦合比可调，但其具有工艺复杂、成本高、无法实时调节耦合比等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种分光比可调的分光器，以解决现有光耦合器存在的无法调节耦合比、制备过程工艺复杂、成本高等缺陷。
本发明提供了一种分光比可调的分光器，包括环形器和光耦合器，所述环形器与光耦合器光导通，所述光耦合器包括第一输出端、第二输出端和第三输出端，所述环形器包括输入端和第四输出端，所述输入端用于接收光源，所述第三输出端和第四输出端均用于输出耦合后的光束；
所述光耦合器的第一输出端以及第二输出端分别与光纤连接以形成sagnac环，所述sagnac环内接有两个四分之一波片、一个二分之一波片，且二分之一波片设于两个四分之一波片中间。
优选的，所述光纤包括单模光纤和保偏光纤，所述单模光纤的一端与第一输出端连接，所述保偏光纤的一端与第二输出端连接，所述单模光纤的另一端与保偏光纤的另一端通过两个四分之一波片、一个二分之一波片导通。
优选的，所述光耦合器的耦合比为0～100％。
优选的，所述光耦合器的耦合比为50:50。
优选的，所述光耦合器为采用单模光纤制成光耦合器。
优选的，所述保偏光纤的双折射率为3.687×10-4，长度为0.37米。
本发明分光比可调的分光器可实现分光比的实时可调。分光器的制备流程简单，稳定性好，损耗低，可实现宽带耦合比调节。
本发明的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
附图说明
为更清楚地阐述本发明的内容，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
图1为本发明分光比可调的分光器的光路设计图；
图2为本发明分光比可调的分光器在不同角度下对应的透射谱图(1570nm处从上往下依次对应π/128、π/64、π/32、π/16、π/8、π/4)；
图3为本发明分光比可调的分光器在不同角度下对应的反射谱图(1570nm处从上往下依次对应π/4、π/8、π/16、π/32、π/64、π/128)；
图4为本发明分光比可调的分光器的分光比变化图。
具体实施方式
以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
如图1所示，为本发明提供的一种分光比可调的分光器，包括环形器1和光耦合器2，所述环形器1与光耦合器2光导通，所述光耦合器2包括第一输出端、第二输出端和第三输出端，所述环形器1包括输入端和第四输出端，所述输入端用于接收光源，所述第三输出端和第四输出端均用于输出耦合后的光束；所述光耦合器的第一输出端以及第二输出端分别与光纤连接以形成sagnac环，所述sagnac环内接有两个四分之一波片3、一个二分之一波片4，且二分之一波片4设于两个四分之一波片3中间。
作为优选的实施方式，所述光耦合器为3dB光耦合器。
作为优选的实施方式，所述光纤包括单模光纤5和保偏光纤6，所述单模光纤5的左端与第一输出端连接，所述保偏光纤6的左端与第二输出端连接，所述单模光纤的右端与保偏光纤的右端通过两个四分之一波片3、一个二分之一波片4导通。
作为优选的实施方式，保偏光纤6的长度为0.37m，双折射率为3.687×10-4，但不限于该长度。
作为优选的实施方式，2个四分之一波片3和1个二分之一波片4还可以通过偏振控制器或者电控半导体光放大器替换。
作为优选的实施方式，所述实现的光耦合器的耦合比为0-100％可调。
作为优选的实施方式，所述光耦合器的耦合比为50:50。
作为优选的实施方式，所述光耦合器为采用单模光纤制成光耦合器。
本发明耦合比可调的光耦合器的的制备方法如下：
步骤一：利用ASE激光作为光源，通过3dB光耦合器构建Sagnac环，3dB光耦合器的两个输出端熔接在一起，并在环中放置保偏光纤，2个四分之一波片和1个二分之一波片，利用环形器可实现两个输出端。
步骤二：我们定义水平方向为x轴，调节二分之一波片使快轴与x轴角度为0，保偏光纤的快轴也应与x轴夹角为0。
步骤三：当上述角度完成调节后，输入ASE光源，在光谱仪上可观测到透射谱和反射谱，通过旋转两个四分之一波片，可实现透射端和反射端输出光强的变化。
本发明分光比可调的分光器在调节耦合比过程中，两个四分之一波片的旋转方向应相反，例如一个四分之一波片旋转π/4角度时，另一个四分之一波片应旋转-π/4角度。以实现耦合比0％～100％可调节光耦合器为例，通过转动四分之一波片可实现耦合器的透射端(第三输出端)和反射端(第四输出端)输出强度的变化。
如图2，3所示，随着一个四分之一波片从π/128转动到π/4角度时，与此同时，另一个四分之一波片从-π/128转动到-π/4角度，在波长1571.6nm时，透射端的光强逐渐减弱，而反射端的光强逐渐增强。
如图4所示，光耦合耦合比的变化范围为0～100％。综上所述，本发明提出了一种可调耦合比光耦合器的设计方法，通过旋转波片角度，可以实现实时任意调节光耦合比，这在激光工程和光通信等领域具有潜在优势。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种分光比可调的分光器，其特征在于，包括环形器和光耦合器，所述环形器与光耦合器光导通，所述光耦合器包括第一输出端、第二输出端和第三输出端，所述环形器包括输入端和第四输出端，所述输入端用于接收光源，所述第三输出端和第四输出端均用于输出耦合后的光束；
所述光耦合器的第一输出端以及第二输出端分别与光纤连接以形成sagnac环，所述sagnac环内接有两个四分之一波片、一个二分之一波片，且二分之一波片设于两个四分之一波片中间。
2.如权利要求1所述的分光比可调的分光器，其特征在于，所述光纤包括单模光纤和保偏光纤，所述单模光纤的一端与第一输出端连接，所述保偏光纤的一端与第二输出端连接，所述单模光纤的另一端与保偏光纤的另一端通过两个四分之一波片、一个二分之一波片导通。
3.如权利要求1所述的分光比可调的分光器，其特征在于，所述分光器的分光比为0～100%。
4.如权利要求1所述的分光比可调的分光器，其特征在于，所述光耦合器为采用单模光纤制成光耦合器。
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