CN1683951A - 多激光光束复合器 - Google Patents

Abstract

一多激光光束复合器包括多个激光器，四个偏振片，四个法拉第，三个偏振器，两个波片以及一接收器，数个激光器依次产生波长为 λ₁、λ₂、λ₃、λ₄的光束；第一偏振器透射波长为λ₁光束而反射波长为λ₂光束；第二偏振器透射波长为λ₃光束而反射波长为λ₄光束；第一波片使P偏振态的光束转变为S偏振态；第二波片使S偏振态的光束转变为P偏振态；第三偏振器反射波长λ₁、λ₂而透射P偏振态光束，及接收器接收波长为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄的光束。具有如下优点：隔离器和复合器合用从而降低了成本；偏振器和波片对光入射角度和波长不敏感；有利于器件的封装。

Description

多激光光束复合器

技术领域

本发明是涉及一种用于数据通信中的元器件，特别涉及将多个激光器产生的光束进行复合的器件。

背景技术

随着光通讯技术领域的需求，其中多激光光束复合器可将多个激光器发射的光束复合在一起而进行传输，该复合器不只是单纯的将激光器发射的光束复合，该复合器在复合光束的同时，需保持各激光器产生的不同波长光束在传输过程中具有相近的光功率。

而现有技术通常通过玻璃模块和镀膜来实现传输、保持其均匀光功率的要求，如美国专利US5,786,915揭示了一种光学复合装置，如图1所示，当激光光束通过准直器62传输进入该复合装置，通过该复合装置的膜层72、76、78、80、86、88、90、92实现光束的复合和分解，而后依据上述结构演绎出图2所示的四激光器光束复合器，如图2所示，该四激光器光束的复合器包括激光器11、12、13及14，一棱镜20，以及接收器18。其中棱镜20在其边缘贴有膜片(滤光片)71、73、74、75，激光器11发射波长为λ₁的光束L1透射膜片21进入棱镜20中，借由膜片73、74、75反射进入接收器18；激光器12发射的波长为λ₂的光束L2透射膜片73进入棱镜20中，借由膜片74、75反射后，由接收器18接收；当激光器13发射的波长为λ₃的光束L3透射膜片74进入棱镜20，借由膜片75反射后由接收器18接收；激光器14发射波长为λ₄的光束L4穿过棱镜20的膜片75后由接收器18接收；这样可知膜片71所需具有的性能为透射波长λ₁的光束；膜片73所需具有的性能为透射波长为λ₂的光束L2，反射波长为λ₁的光束L1；膜片74所需具有的性能为透射波长为λ₃的光束L3，反射波长为λ₂的光束L2和λ₁的光束L1；膜片75所需具有的性能为反射波长为λ₄的光束L4，透射波长为λ₁、λ₂、λ₃的光束L1、L2、L3。

上述结构的四激光器光束复合器的激光器11、12、13及14分别带有隔离器61、62、63、64用以防止光束L1、L2、L3、L4返回激光器11、12、13及14影响激光器的运作，这样增加了该复合器的成本。再则当空气中光束入射角α为45°入射时，在胶合面(膜层)的入射角α为28.13°(即为膜片71、73、74、75均以28.13为入射角设计参数)，对λ₁、λ₂、λ₃、λ₄进行分光。由于装配的误差和棱镜20本身的平行度的误差都会导致膜片入射角发生了改变，当入射角度变大，波长向短飘移；当入射角α变小，波长向长漂移，这样使得膜片71、73、74、75的光谱曲线漂移，下面以膜片74为例具体说明光谱曲线漂移现象，当在正常入射角α为28.13时，膜片74的光谱特性是反射λ₁、λ₂，透射λ₃的光束，并且两束光L1，L2，L3经过膜片74的反射后都能达到膜片75。若入射角发生变化就会造成膜片74对λ₁、λ₂和λ₃同时反射或透射，从而使光束L1，L2，L3不能合成达到膜片75，或造成光能量的损失。图3(a)为膜片74的光谱曲线图，如图3(a)所示，对于膜片74，需合成光束L1(1270)，L2(1300nm)和L3(1325nm)，由于L2(1300nm)和L3(1325nm)的波长相差很小，这样将光束L2(1300nm)和L3(1325nm)分开使膜片22的特征曲线较陡，而造成镀膜工艺难度加大；此外，又如图3(b)所示，当入射角变小1°时，光谱特征曲线大约移动10nm，这样使光束L3的部分波长落入膜片特征曲线的过渡带λ_s，而造成激光器L3的光束能量损耗较大，且使出射各波长光束的光功率不均匀，要求装配很高的装配精度和棱镜的加工精度。

上述方案存在的问题在于：

1.各激光器中隔离器的加入，导致成本增加。

2.由于采用膜层胶合于棱镜上的方式，因而膜片对入射角度α敏感。

3.这样对棱镜精度要求高，这样棱镜的工和膜片胶合的封装比较困难。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的目的在于提供一种成本低，封装简单的多激光光束复合器。

为了达到如上目的，本发明多激光光束复合器包括四个激光器，四个偏振片，四个法拉第，三个偏振器，两个波片以及一接收器，其中四个激光器依次产生光束的波长为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄；其中第一、二、三、四偏振片和法拉第分别透射第一、二、三、四激光光束；第一偏振器透射波长为λ₁光束而反射波长为λ₂光束；第二偏振器透射波长为λ₃光束而反射波长为λ₄光束；第一波片透射波长为λ₁、λ₂光束，并且使波长λ₁光束的线偏振态方向转动90度(既由P变为S)，而波长λ₂光束的线偏振态的方向不变；第二波片透射波长为λ₃、λ₄光束，并且使波长λ₃光束的线偏振态方向转动90度(既由S变为P)，而波长λ₄光束的线偏振态的方向不变；第三偏振器反射波长λ₁和波长λ₂的光束而透射波长λ₃和波长λ₄的光束；及接收器接收波长为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄的光束。

由于本发明将激光器外面的隔离器拆为两部分，把隔离器中的一个偏振片改为偏振器，该复合器不仅起到合光的功效，即将两路激光束合成一路，再由四路激光束变成两路不同偏振态的激光光束，最后再用一个偏振器把这两路激光光束合成一束；而且该复合器同时也防止各光束返回各激光器造成干扰，即相当于各激光器前包括一隔离器的功效，这样本复合器和先前技术相比，具有如下优点：

1.利用隔离器中的偏振片来合成激光光束，取代先前技术的WDM膜片，而且偏振片的数量也由原来的三片减少为两片，从而降低了成本；

2.偏振器和波片对光入射角度和波长不敏感；

3.有利于器件的封装。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明的结构和功效进一步说明。

图1为现有技术光复合装置的光路原理图。

图2为现有技术四激光光束复合器的工作原理图。

图3(a)、图3(b)为现有技术四激光光束复合器的膜片22的光谱特征曲线图。

图4为本发明多激光光束复合器的一具体实施例的光路图。

图5(a)、图5(b)为本发明复合器的P的光束L1、L3和S的光束L2、L4的隔离原理图。

图6(a)、图6(b)分别为本发明多激光光束复合器偏振器15、16不同角度入射的反、透射的光谱曲线图。

具体实施方式

如图4所示，本发明多激光光束复合器包括激光器11、12、13及14，偏振片21、22、23、24，法拉第31、32、33、34，偏振器41、42、43，波片51、52以及接收器18，其中第一激光器11发射波长为λ₁相对于第一偏振片21为P偏振态的光束L1穿过第一偏振片21、第一法拉第31以及第一偏振器41，第二激光器12发射波长为λ₂，相对于第一偏振片21为S偏振态的光束L2穿过第二偏振片21、第二法拉第31后借由第一偏振器41反射；第一波片51接收上述P偏振态光束L1和S偏振态光束L2，将上述P偏振态光束L1转换S偏振态光束L1′，上述S偏振态光束L1′和S偏振态光束L2借由偏振器43反射后由接收器18接收；第三激光器13发射波长为λ₃，偏振态为S的光束L3穿过第三偏振片23、第三法拉第33以及借由第二偏振器42反射，第四激光器14发射波长为λ4，偏振态为P的光束L4穿过第四偏振片24、第四法拉第34及第二偏振器42；第二波片52接收上述P偏振态光束L4和S偏振态光束L3，将上述S偏振态光束L3转换P偏振态光束L3′，上述P偏振态光束L3′和P偏振态光束L4穿过第三偏振器43后由接收器18接收。

图5(a)、图5(b)为本发明复合器的P的光束L1、L3及S的光束L2、L4的隔离原理图。如图5(a)所示，如正向光传输时，同偏振片21(23)晶轴方向一致的光通过偏振片21(23)，接着该法拉第31(33)使通过该偏振片21(23)的偏振光的振动面发生旋转，现有光隔离器偏振旋转角度为45°，即偏振片21(23)的光束的偏振态与出射法拉第31(33)的光束相互交错成45°角，该光束定义为P的光束L1(L3)，该P的光束L1(L3)可通过偏振器41。当光束反向传输时，通过偏振器41，该光束的偏振态经过法拉第旋转45°，这样该光束的偏振态和偏振器21(23)晶轴成90°交角而不能通过偏振器21(23)回到激光器11(13)，又如图5(b)，当正向光传输时，其中偏振片22(24)可使与偏振片22(24)偏振态一致的光束通过该偏振片22(24)，该法拉第32(34)使通过该偏振片22(24)的偏振光的振动面发生旋转，而现有光隔离器偏振旋转角度为45°，该光束的偏振态和偏振器41的晶轴方向垂直，而被反射传输，即被定义为S偏振态光束L2(L4)。当光信号反向传输时，通过偏振器41的反射，S偏振态光束L2(L4)借由首先经过法拉第旋转45°，这样该光束和偏振器22(24)晶轴成90°交角而不能通过偏振器22(24)回到激光器12(14)，偏振器33，进而达到反向隔离的目的。

图6(a)、图6(b)分别为本发明多激光光束的复合器偏振器41、42不同角度入射的反、透射的光谱曲线图，如图6(a)、图6(b)所示，偏振器41，42对P偏振态光束的透射和S偏振态光束的反射不随波长的变化而改变，偏振器41，42对波长不敏感，如图6(a)所示，当角度改变1°时(即从45°到44°)，偏振器41、42反射的S偏振光束最多仅损耗不到0.01dB，而且所述偏振器41、42对λ₁、λ₂、λ₃几乎不损耗；又如图6(b)所示，偏振器41、42反射的P偏振光束最多仅损耗不到0.15dB，而且所述偏振器41、42对λ₂、λ₃、λ₄几乎不损耗；即所述偏振器41、42对入射角度几乎不敏感而不产生光功率不均匀现象。

由于本发明将激光器外面的隔离器拆为两部分，把隔离器中的一个偏振片改为偏振器，该复合器不仅起到合光的功效，即将两路激光束(L1和L2、L3和L4)合成一路，再由四路激光束变成两路不同偏振态的激光光束，最后再用一个偏振器43把这两路激光光束合成一束；而且该复合器同时也防止各光束返回各激光器造成干扰，即相当于各激光器前包括一隔离器的功效，这样本复合器和先前技术相比，具有如下优点：

1.用隔离器中的偏振片来合成激光光束，取代先前技术的WDM膜片，而且偏振片的数量也由原来的三片减少为二片，从而降低了成本；

2.偏振器和波片对光入射角度和波长不敏感；

3.有利于器件的封装。

以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

Claims (2)

1.一多激光光束复合器包括多个激光器，四个偏振片，四个法拉第，三个偏振器，两个波片以及一接收器，其中四个激光器依次产生光束的波长为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄；其中波长为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄的光束分别通过第一、二、三、四偏振片和第一、二、三、四法拉第分别；第一偏振器透射波长为λ₁光束而反射波长为λ₂光束；第二偏振器透射波长为λ₃光束而反射波长为λ₄光束；第一波片将波长λ₁的激光光束P偏振态改变为S偏振态；第二波片将波长λ₄的激光光束S偏振态转变为P偏振态；以及第三偏振器对波长为λ₁、λ₂的S偏振态光束反射和对波长λ₃、λ₄的P偏振态光束透射，及接收器接收波长为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄的光束。

2.如权利要求点1所述的多激光光束复合器，其中偏振器可以是偏振分光棱镜，也可以是平板式偏振片。

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