CN115657215A - 一种偏振相关隔离器件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学器件，一种偏振相关隔离器件，其中偏振隔离器芯组件安装在第二玻璃管中部，第一准直光透镜的球形端和第二准直光透镜的球形端封装在第二玻璃管内，且第一准直光透镜的球形端和第二准直光透镜的球形端均朝向偏振隔离器芯组件的两侧，第一玻璃管套装在第一准直光透镜尾端，第三玻璃管的前端套装在第二准直光透镜的尾端，单芯插针安装在第三玻璃管的内部。该隔离器件具备光路模场匹配、隔离器的作用，结构简单，体积小，可以满足光通信的应用。本发明还提出偏振相关隔离器件的制作方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学器件领域，特别是一种偏振相关隔离器件及其制作方法。
背景技术
光隔离器用在光纤通信、激光传感等系统中，它对沿正向传输的光信号衰减很小而对沿相反方向传输的光信号衰减很大，构成光的单向通路。在激光器与传输光纤间接入光隔离器，能有效地抑制线路中从光纤远端端面、光纤连接器界面等处产生的反射光返回激光器、从而保证激光器工作状态的稳定，降低系统因反射光引起的噪声。这对高速率光纤通信相干光光纤通信系统更显重要。
现有技术的偏振相关隔离器件的使用方式如图1所示，以100G光模块的发射光路为例，光模块将1270nm\1290nm\1310nm\1330nm等四种波长的光通过粗波分复用(CWDM)技术复用到一根单模光纤中进行传输，每一路激光器后均有一片式隔离器，光经过隔离器后进入CWDM。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种偏振相关隔离器件，该隔离器件具备光路模场匹配、隔离器的作用，结构简单，体积小，可以满足光通信的应用。本发明还提出偏振相关隔离器件的制作方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
在第一个技术方案中，一种偏振相关隔离器件，包括第一准直光透镜、第一玻璃管、偏振隔离器芯组件、第二玻璃管、第二准直光透镜、单芯插针、第三玻璃管，其中偏振隔离器芯组件安装在第二玻璃管中部，第一准直光透镜的球形端和第二准直光透镜的球形端封装在第二玻璃管内，且第一准直光透镜的球形端和第二准直光透镜的球形端均朝向偏振隔离器芯组件的两侧，所述第一玻璃管套装在第一准直光透镜尾端，所述第三玻璃管的前端套装在第二准直光透镜的尾端，所述单芯插针安装在第三玻璃管的内部。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述第一准直光透镜和/或第二准直光透镜为G-lens透镜和C-lens透镜。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述单芯插针为单模光纤。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述偏振隔离器芯组件和所述第一准直光透镜、所述第二准直光透镜在耦合后密封在第二玻璃管中。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述第一准直光透镜、偏振隔离器芯组件、第二准直光透镜、单芯插针的外径相同。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述第一准直光透镜、偏振隔离器芯组件、第二准直光透镜、单芯插针的外径为0.7mm、1mm或1.8mm。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述偏振隔离器芯组件为具有饱和磁场的法拉第旋转片。
在第二个技术方案中，一种偏振相关隔离器件的制作方法，制作如第一个技术方案中所述的偏振相关隔离器件，包括如下步骤：
将偏振隔离器芯组件装入到第二玻璃管中，组成组装成隔离器芯组件A；
将第二准直光透镜、单芯插针和第三玻璃管粘接，装配形成准直器B；
将第一准直光透镜、第一玻璃管粘接，组装成透镜组件C；
先将隔离器芯组件A固定，把准直器B与隔离器芯组件A进行耦合调试，隔离器芯组件A上第二玻璃管与准直器B伸出的第二准直光透镜使用胶水粘接固定密封，形成组件D；
把组件D和透镜组件C耦合调试并粘接形成偏振相关隔离器件。
使用本发明的有益效果是：
1.本偏振相关隔离器件由于采用成品透镜和偏振隔离器芯通过玻璃管封装，封装体积小，结构简单，可以为模块组装节省空间。
2.装配简单，易于实现自动化，降低人工成本，材料通用化，降低材料成本。
3.本偏振相关隔离器件匹配能力强，调整透镜的曲率R就可以匹配不同的输入和输出光的要求，输入光可以是激光器直接发出的光也可以是光纤或者AWG等波导发出的光。
附图说明
图1为现有技术中偏振相关隔离器件的使用方式示意图。
图2为本发明偏振相关隔离器件的使用方式示意图。
图3为本发明偏振相关隔离器件的结构示意图。
图4为本发明偏振相关隔离器件的光路结构图。
图5为本发明偏振相关隔离器件的制作流程图。
附图标记包括：
1-第一准直光透镜，2-第一玻璃管，3-偏振隔离器芯组件，4-第二玻璃管，5-第二准直光透镜，6-单芯插针，7-第三玻璃管，201-单模光纤。
具体实施方式
为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。
实施例1
如图2-图4所示，本实施例提出一种偏振相关隔离器件，包括第一准直光透镜1、第一玻璃管2、偏振隔离器芯组件3、第二玻璃管4、第二准直光透镜5、单芯插针6、第三玻璃管7，其中偏振隔离器芯组件3安装在第二玻璃管4中部，第一准直光透镜1的球形端和第二准直光透镜5的球形端封装在第二玻璃管4内，且第一准直光透镜1的球形端和第二准直光透镜5的球形端均朝向偏振隔离器芯组件3的两侧，第一玻璃管2套装在第一准直光透镜1尾端，第三玻璃管7的前端套装在第二准直光透镜5的尾端，单芯插针6安装在第三玻璃管7的内部。
如图3所示，作为优选的，第一准直光透镜1和/或第二准直光透镜5为G-lens透镜和C-lens透镜，单芯插针6为单模光纤201。第一准直光透镜1和第二准直光透镜5参数可按照实际光路匹配调整，实现输入/输出光的模场匹配，达到光路损耗最优的效果。
偏振隔离器芯组件3和第一准直光透镜1、第二准直光透镜5在耦合后密封在第二玻璃管4中，可以实现光路密封，提升了器件的长期可靠性。
第一准直光透镜1、偏振隔离器芯组件3、第二准直光透镜5、单芯插针6的外径相同。第一准直光透镜1、偏振隔离器芯组件3、第二准直光透镜5、单芯插针6的外径为0.7mm、1mm或1.8mm。
偏振隔离器芯组件3为具有饱和磁场的法拉第旋转片。即偏振隔离器芯组件3可以采用带磁环的饱和磁场法拉第旋转片，也可以采用没有磁环而自带饱和磁场的法拉第旋转片，都可以达到本发明的效果。偏振隔离器芯组件3其作用为使光信号只能正向传播而对反向传输的光信号产生很大的衰减。
如图2所示，以100G光模块的发射光路为例，光模块将1270nm\1290nm\1310nm\1330nm等四种波长的光通过粗波分复用(CWDM)技术复用到一根单模光纤201中进行传输，CWDM的输出连接本发明隔离器的输入，隔离器的输出光纤为光模块的输出。
如图4所示，第一准直光透镜1和第二准直光透镜5均为C-Lens透镜为例，C-Lens透镜参数包括折射率n、长度L和凸面曲率半径R
设λ为光波长，ω0为输入光模场半径，ωf为输出光模场半径。
输入透镜组件方面：光模场半径为ω0的光，经过第一准直光透镜1进行光准直，光束半径为ω1,
输出准直器方面：光模场半径为ωf的光，经过第二准直光透镜5进行光准直，光束半径为ω2。
w1和w2进行耦合，满足以下公式：
其中Δ＝ω1-ω2,即当ω1＝ω2时，耦合损耗最小，
ω1与ω0的关系公式如下：第一准直光透镜1的焦距为f1，ω1＝f1*θ0,
f1＝R1/n-1,
则
ω2与ωf关系公式如下：第二准直光透镜5的焦距为f2，ω2＝f2*θ2,
f2＝R2/n-1，
则
由以上换算关系可知：
当ω0＝ωf时，若使ω1＝ω2，则R1＝R2，
当ω0或ωf不相同时，若需使ω1＝ω2，可以通过调整R1和R2使ω1＝ω2。
所以无论输入和输出光斑如何变换都可以通过调整R1和R2，并再通过光路微调，实现低损耗传输。
实施例2
如图5所示，本实施例提出一种偏振相关隔离器件的制作方法，制作如实施例1中的偏振相关隔离器件，包括如下步骤：
将偏振隔离器芯组件3装入到第二玻璃管4中，组成组装成隔离器芯组件A；
将第二准直光透镜5、单芯插针6和第三玻璃管7粘接，装配形成准直器B；
将第一准直光透镜1、第一玻璃管2粘接，组装成透镜组件C；
先将隔离器芯组件A固定，把准直器B与隔离器芯组件A进行耦合调试，隔离器芯组件A上第二玻璃管4与准直器B伸出的第二准直光透镜5使用胶水粘接固定密封，形成组件D；
把组件D和透镜组件C耦合调试并粘接形成偏振相关隔离器件。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。
Claims (8)
1.一种偏振相关隔离器件，其特征在于：包括第一准直光透镜、第一玻璃管、偏振隔离器芯组件、第二玻璃管、第二准直光透镜、单芯插针、第三玻璃管，其中偏振隔离器芯组件安装在第二玻璃管中部，第一准直光透镜的球形端和第二准直光透镜的球形端封装在第二玻璃管内，且第一准直光透镜的球形端和第二准直光透镜的球形端均朝向偏振隔离器芯组件的两侧，所述第一玻璃管套装在第一准直光透镜尾端，所述第三玻璃管的前端套装在第二准直光透镜的尾端，所述单芯插针安装在第三玻璃管的内部。
2.根据权利要求1所述的偏振相关隔离器件，其特征在于：所述第一准直光透镜和/或第二准直光透镜为G-lens透镜和C-lens透镜。
3.根据权利要求1所述的偏振相关隔离器件，其特征在于：所述单芯插针为单模光纤。
4.根据权利要求1所述的偏振相关隔离器件，其特征在于：所述偏振隔离器芯组件和所述第一准直光透镜、所述第二准直光透镜在耦合后密封在第二玻璃管中。
5.根据权利要求1所述的偏振相关隔离器件，其特征在于：所述第一准直光透镜、偏振隔离器芯组件、第二准直光透镜、单芯插针的外径相同。
6.根据权利要求5所述的偏振相关隔离器件，其特征在于：所述第一准直光透镜、偏振隔离器芯组件、第二准直光透镜、单芯插针的外径为0.7mm、1mm或1.8mm。
7.根据权利要求1所述的偏振相关隔离器件，其特征在于：所述偏振隔离器芯组件为具有饱和磁场的法拉第旋转片。
8.一种偏振相关隔离器件的制作方法，制作如权利要求1-7任一项所述的偏振相关隔离器件，其特征在于：包括如下步骤：
将偏振隔离器芯组件装入到第二玻璃管中，组成组装成隔离器芯组件A；
将第二准直光透镜、单芯插针和第三玻璃管粘接，装配形成准直器B；
将第一准直光透镜、第一玻璃管粘接，组装成透镜组件C；
先将隔离器芯组件A固定，把准直器B与隔离器芯组件A进行耦合调试，隔离器芯组件A上第二玻璃管与准直器B伸出的第二准直光透镜使用胶水粘接固定密封，形成组件D；
把组件D和透镜组件C耦合调试并粘接形成偏振相关隔离器件。
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