CN210982809U - 一种紧凑型光路混合器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种紧凑型光路混合器件，包括沿光路传播顺序依次设置的第一双光纤准直器、波分复用及光隔离器模块、具有三通光面的分光棱镜和第二双光纤准直器，所述波分复用及光隔离器模块包括沿光路传播顺序依次设置的波分复用单元和光隔离单元，所述波分复用单元前端的通光面S0上镀有λ1高反膜和λ2增透膜；所述分光棱镜的前端具有与竖轴方向呈夹角α1的通光面S1，所述分光棱镜的前端还具有与竖轴方向呈夹角α2的通光面S2，所述分光棱镜的后端具有与垂直于光轴的通光面S3，该通光面S1、通光面S2和通光面S3上均镀有λ2增透膜。本实用新型实现了将波分复用器，光隔离器，分光耦合器的功能集成为一个结构紧凑的器件。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种紧凑型光路混合器件。
背景技术
光纤通信系统中，为了增加光信号的传输距离，需要用到大量的光纤放大器，如掺饵光纤放大器(EDFA)，而在光纤放大器中，有需要用到波分复用器、光隔离器和分光耦合器等光无源器件。波分复用器将泵浦光与信号光一起耦合到放大器的光纤中；光隔离器可以防止反射光对激光器的影响；分光耦合器从放大前或者放大后的信号中取出一部分进行监测，用于进行增益控制或者显示放大后的信号光功率。使用这些光无源器件，占用的体积大，工艺成本高。
为了缩小体积和降低成本，授权公告号为CN2563591Y的中国实用新型，提出一种光路集成器件，可以将波分复用器、光隔离器和分光耦合器三种功能集成在一个器件中。分光功能是由如图1中的四通光面的分光棱镜实现的。为了使出射光夹角与接收的双光纤准直器相同，需要精确的设计及加工图中的α1’，α2’，α3’，α4’四个角，并且需要保证S1’和S3’面及S2’和S4’面之间的平行度，这给加工带来了难度；为了达到精确的分光比，需要在S1’面镀增透膜，S4’面镀部分反射膜，S2’面镀高反膜，S3’面镀增透膜，需要在一个结构对称的分光棱镜的四个通光面上镀三种不同的膜系，加工难度较大，工艺也很复杂。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种紧凑型光路混合器件，简化了分光棱镜加工及镀膜的工艺难度。
本实用新型是这样实现的：
一种紧凑型光路混合器件，包括沿光路传播顺序依次设置的第一双光纤准直器、波分复用及光隔离器模块、具有三通光面的分光棱镜和第二双光纤准直器，所述波分复用及光隔离器模块包括沿光路传播顺序依次设置的波分复用单元和光隔离单元，所述波分复用单元前端的通光面S0上镀有λ1高反膜和λ2增透膜；所述分光棱镜的前端具有与竖直方向呈夹角α1的通光面S1，所述分光棱镜的前端还具有与竖直方向呈夹角α2的通光面S2，所述分光棱镜的后端具有与垂直于光轴的通光面S3，该通光面S1、通光面S2和通光面S3上均镀有λ2增透膜。
进一步地，所述分光棱镜的通光面S1和通光面S2对应的夹角α1和α2，满足如下计算公式：
其中，γ1和γ2分别为从分光棱镜出射后能量不等的两光束与光轴的夹角；n表示分光棱镜的折射率，从分光棱镜出射后能量不等的两光束之间的夹角等于第二双光纤准直器的光束交叉角。
进一步地，所述第二双光纤准直器的光束交叉角为3.7°时，α1＝3.7°，α2＝-3.7°。
进一步地，所述第一双光纤准直器包括第一透镜、第一毛细管、输入端光纤和输出端光纤，所述第一毛细管和第一透镜沿光路传播顺序依次设置，所述第一毛细管的轴向中心处沿着中心轴线上下对称分布有输入光纤固定孔和输出光纤固定孔，所述输入端光纤和输出端光纤分别粘固在输入光纤固定孔和输出光纤固定孔中。
进一步地，所述第一双光纤准直器还包括第一外套管，所述第一毛细管和第一透镜安装于第一外套管内。
进一步地，所述第一毛细管为玻璃毛细管，所述第一外套管为玻璃套管。
进一步地，所述第二双光纤准直器包括第二透镜、第二毛细管、第一接收光纤和第二接收光纤，所述第二透镜和第二毛细管沿光路传播顺序依次设置，所述第二毛细管的轴向中心处设有第一接收光纤固定孔和第二接收光纤固定孔，所述第一接收光纤和第二接收光纤分别粘固在第一接收光纤固定孔和第二接收光纤固定孔中。
进一步地，所述第二双光纤准直器还包括第二外套管，所述第二毛细管和第二透镜安装于第二外套管内。
进一步地，所述第二毛细管为玻璃毛细管，所述第二外套管为玻璃套管。
本实用新型的优点在于：本实用新型通过波分复用及光隔离器模块和具有三通光面的分光棱镜，并在对应通光面上镀相应的膜层，实现反射、隔离和分光的功能；采用截面为三通光面的分光棱镜对入射的λ2光进行分束的目的，简化了分光棱镜加工及镀膜的工艺难度；使整体器件结构更紧凑，也降低了装配的工艺困难。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1为现有技术的结构示意图。
图2为本实用新型一种紧凑型光路混合器件的俯视图。
图3为本实用新型一种紧凑型光路混合器件的主视图。
图中标号说明：
1-第一双光纤准直器、11-第一透镜、12-第一毛细管、121-输入光纤固定孔、122-输出光纤固定孔、13-输入端光纤、14-输出端光纤、15-第一外套管、2-波分复用及光隔离器模块、21-波分复用单元、22-光隔离单元、21-波分复用单元、22-光隔离单元、3-分光棱镜、4-第二双光纤准直器、41-第二透镜、42-第二毛细管、421-第一接收光纤固定孔、422-第二接收光纤固定孔、43-第一接收光纤、44-第二接收光纤、45-第二外套管、100-第一双光纤准直器的入射光束、101-从分光棱镜的一出射光束、102-从分光棱镜的另一出射光束、O-光轴、d-分光棱镜的中心偏离光轴的距离。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作出进一步地详细说明，但本实用新型的结构并不仅限于以下实施例。
请参阅图2和图3所示，本实用新型的一种紧凑型光路混合器件，包括沿光路传播顺序依次设置的第一双光纤准直器1、波分复用及光隔离器模块2、具有三通光面的分光棱镜3和第二双光纤准直器4，所述波分复用及光隔离器模块2包括沿光路传播顺序依次设置的波分复用单元21和光隔离单元22，所述波分复用单元21前端的通光面S0上镀有λ1高反膜和λ2增透膜，可以对波长λ1的光反射，对波长λ2的光增透，通光面S0为一平面；所述分光棱镜3的前端具有与竖直方向呈夹角α1的通光面S1，所述分光棱镜3的前端还具有竖直方向呈夹角α2的通光面S2，所述分光棱镜3的后端具有与垂直于光轴的通光面S3，通光面S3为一平面，该通光面S1、通光面S2和通光面S3上均镀有λ2增透膜，可以对波长λ2的光增透；
所述分光棱镜3的通光面S1、通光面S2和通光面S3对应的夹角α1、α2，满足如下计算公式：
其中，γ1和γ2分别为从分光棱镜3出射后能量不等的两光束(101和102)与光轴的夹角；n表示分光棱镜3的折射率；γ为第一双光纤准直器1的入射光束100与光轴的夹角。通过不同的角度组合，使分光的光束101和光束102之间的夹角等于第二双光纤准直器4的光束交叉角，便于第二双光纤准直器4接收。
较佳地，所述第二双光纤准直器4的光束交叉角为3.7°时，α1＝3.7°，α2＝-3.7°,这里的α1、α2正负指的是光束偏转的方向不同，负号表示顺时针旋转，而正号表示逆时针旋转。
较佳地，所述双光纤准直器1的结构如下：
所述第一双光纤准直器1包括第一透镜11、第一毛细管12、输入端光纤13、输出端光纤14和第一外套管15，所述第一毛细12为玻璃毛细管，所述第一外套管15为玻璃套管；所述第一毛细管12和第一透镜11沿光路传播顺序依次设置，且所述第一毛细管12和第一透镜11安装于第一外套管15内，所述第一毛细管12的轴向中心处沿着光轴上下对称分布有输入光纤固定孔121和输出光纤固定孔122，所述输入端光纤13和输出端光纤14分别粘固在输入光纤固定孔121和输出光纤固定孔122中。
较佳地，所述第二光纤准直器4的结构如下：
所述第二双光纤准直器4包括第二透镜41、第二毛细管42、第一接收光纤43、第二接收光纤44和第二外套管45，所述第二毛细管42为玻璃毛细管，所述第二外套管45为玻璃套管；所述第二透镜41和第二毛细管42沿光路传播顺序依次设置，且所述第二毛细管42和第二透镜41安装于第二外套管45内，所述第二毛细管42的轴向中心处设有第一接收光纤固定孔421和第二接收光纤固定孔422，所述第一接收光纤43和第二接收光纤44分别粘固在第一接收光纤固定孔421和第二接收光纤固定孔422中。
工作原理说明：
不同波长的两束光(λ1光和λ2光)从第一双光纤准直器1的输入光纤13出射，入射到波分复用单元21，该波分复用单元21镀有对λ1反射和λ2增透的膜层，λ1光被该波分复用单元21反射回第一双光纤准直器1中经由第一透镜11耦合到输出光纤14中，λ2光透射经过光隔离单元22；λ2光从光隔离单元22出射后经由分光棱镜3进行分光，分光棱镜3的三个通光面均镀有对λ2增透的膜层；λ2光的一部分光斑出射到通光面S1，另一部分光斑出射到通光面S2，出射到通光面S1和S2的λ2光存在不同的入射角，经过通光面S1和S2折射后，λ2光分为了两束不同能量的出射方向不同的光。这两束折射光传播到通光面S3再一次折射后变为了两光束夹角与第二双光纤准直器4夹角相同的光，其中一束光经第二透镜41耦合入第一接收光纤43中，另一束光经第一透镜41耦合入第二接收光纤44中，达到了分光的目的。可以调整分光棱镜3的中心偏离光轴O的距离d来达到不同分光比的要求。
本实用新型的优点如下：
本实用新型通过波分复用及光隔离器模块2和具有三通光面的分光棱镜3，并在对应通光面上镀相应的膜层，实现反射、隔离和分光的功能；采用截面为三通光面的分光棱镜3对入射的λ2光进行分束的目的，简化了分光棱镜3加工及镀膜的工艺难度；使整体器件结构更紧凑，也降低了装配的工艺困难。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。
Claims (9)
1.一种紧凑型光路混合器件，其特征在于：包括沿光路传播顺序依次设置的第一双光纤准直器、波分复用及光隔离器模块、具有三通光面的分光棱镜和第二双光纤准直器，所述波分复用及光隔离器模块包括沿光路传播顺序依次设置的波分复用单元和光隔离单元，所述波分复用单元前端的通光面S0上镀有λ1高反膜和λ2增透膜；所述分光棱镜的前端具有与竖轴方向呈夹角α1的通光面S1，所述分光棱镜的前端还具有与竖轴方向呈夹角α2的通光面S2，所述分光棱镜的后端具有与垂直于光轴的通光面S3，该通光面S1、通光面S2和通光面S3上均镀有λ2增透膜。
2.如权利要求1所述的一种紧凑型光路混合器件，其特征在于：所述分光棱镜的通光面S1和通光面S2对应的夹角α1和α2，满足如下计算公式：
其中，γ1和γ2分别为从分光棱镜出射后能量不等的两光束与光轴的夹角；n表示分光棱镜的折射率，从分光棱镜出射后能量不等的两光束之间的夹角等于第二双光纤准直器的光束交叉角。
3.如权利要求1所述的一种紧凑型光路混合器件，其特征在于：所述第二双光纤准直器的光束交叉角为3.7°时，α1＝3.7°，α2＝-3.7°。
4.如权利要求1所述的一种紧凑型光路混合器件，其特征在于：所述第一双光纤准直器包括第一透镜、第一毛细管、输入端光纤和输出端光纤，所述第一毛细管和第一透镜沿光路传播顺序依次设置，所述第一毛细管的轴向中心处沿着中心轴线上下对称分布有输入光纤固定孔和输出光纤固定孔，所述输入端光纤和输出端光纤分别粘固在输入光纤固定孔和输出光纤固定孔中。
5.如权利要求4所述的一种紧凑型光路混合器件，其特征在于：所述第一双光纤准直器还包括第一外套管，所述第一毛细管和第一透镜安装于第一外套管内。
6.如权利要求5所述的一种紧凑型光路混合器件，其特征在于：所述第一毛细管为玻璃毛细管，所述第一外套管为玻璃套管。
7.如权利要求1所述的一种紧凑型光路混合器件，其特征在于：所述第二双光纤准直器包括第二透镜、第二毛细管、第一接收光纤和第二接收光纤，所述第二透镜和第二毛细管沿光路传播顺序依次设置，所述第二毛细管的轴向中心处设有第一接收光纤固定孔和第二接收光纤固定孔，所述第一接收光纤和第二接收光纤分别粘固在第一接收光纤固定孔和第二接收光纤固定孔中。
8.如权利要求7所述的一种紧凑型光路混合器件，其特征在于：所述第二双光纤准直器还包括第二外套管，所述第二毛细管和第二透镜安装于第二外套管内。
9.如权利要求8所述的一种紧凑型光路混合器件，其特征在于：所述第二毛细管为玻璃毛细管，所述第二外套管为玻璃套管。
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