CN216748300U - 一分四路保偏光学器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种一分四路保偏光学器件，包括沿着光线入射方向自左往右依次设置的单光纤保偏准直器、第一沃拉斯顿棱镜、半波片、第二沃拉斯顿棱镜、会聚透镜、四光纤保偏准直器阵列。入射线偏光偏振方向与第一沃拉斯顿棱镜呈45度夹角，出射光被分为两路功率近似相等偏振方向正交并且分开一定角度的线偏光，之后经过半波片将两路偏振方向分别旋转45度再次经过第二沃拉斯顿棱镜，最终出射的四路线偏振光经过会聚透镜后经由四路保偏光纤准直器阵列接收，满足了功率均分且保偏输出的目的。

Description

一分四路保偏光学器件

技术领域

本实用新型涉及一种一分四路保偏光学器件，涉及激光领域。

背景技术

1.5um的FMCW激光雷达对光源的要求：1）输出激光为线偏振光；2）大功率；3）多路输出；4）多路输出之间的功率差异小。一般的技术实现方案是利用半导体种子源光进行保偏放大，然后再分多路光输出。分路器传统上采用保偏光纤拉锥或者膜片式反射分光，这种解决方案存在的问题是器件数量多，假如分四路，需要3个50/50 的器件级联，导致损耗大，体积大，成本高，而且各端口输出光功率差异大。为了解决这一问题，本申请公开一种一分四路保偏光学器件，其采用沃拉斯顿棱镜等偏振光学元件进行组合在自由空间将一束光按功率平均分为四等分，而且每一份都是线偏振光。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种四路保偏光学器件，不仅结构简单，而且便捷高效。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种一分四路保偏光学器件，包括沿着光线入射方向自左往右依次设置的单光纤保偏准直器、第一沃拉斯顿棱镜、第二沃拉斯顿棱镜、会聚透镜、四光纤保偏准直器阵列。

优选的，所述第一沃拉斯顿棱镜与第二沃拉斯顿棱镜之间设置有半波片。

优选的，所述单光纤保偏准直器的输出光偏振方向与第一沃拉斯顿棱镜的两个光轴方向分别呈45度夹角，且输出端面镀有1.5um增透膜。

优选的，所述单光纤保偏准直器的准直长度与四光纤保偏准直器阵列的准直长度相匹配，保证最小的插损，且输出端面镀有1.5um增透膜。

优选的，所述第一沃拉斯顿棱镜出射的光的偏振方向与半波片光轴呈22.5度夹角。

优选的，所述第一沃拉斯顿棱镜、半波片、第二沃拉斯顿棱镜和会聚透镜用光胶组装在一起。

优选的，经过第一沃拉斯顿棱镜后两束光分开角度在1度以内；经过第二沃拉斯顿棱镜后每一束光分开角度在3度以内。

优选的，所述第二沃拉斯顿棱镜的光轴旋转或者整个第二沃拉斯顿棱镜的空间旋转，旋转的角度以能够满足从第一沃拉斯顿棱镜出射光的偏振方向与第二沃拉斯顿棱镜的光轴夹角45度和135度的条件为准。

优选的，两个沃拉斯顿棱镜相互胶合在一起。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本申请采用沃拉斯顿棱镜等晶体偏振器件组合在一起保证线偏振光偏振消光比性能前提下，进行线偏振光的功率均分，相比传统的熔融拉锥光纤分光或者膜片分光，具有性能稳定，可靠性高，结构紧凑，组装简单的优点。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的构造示意图。

图2为沃拉斯顿棱镜的工作原理图。

图3为线偏振光偏振方向与第一沃拉斯顿棱镜两个光轴的夹角示意简图。

图4为经过第一沃拉斯顿棱镜后的两束线偏振光偏振方向与第二沃拉斯顿棱

镜光轴的夹角示意简图。

图5为入射线偏振光的偏振方向偏离沃拉斯顿棱镜光轴45度角造成的两路光

功率差异图。

图6为本实用新型实施例2的构造示意图。

图中：1-单光纤保偏准直器、2-第一沃拉斯顿棱镜、3-半波片、4-第二沃拉斯顿棱镜、5-会聚透镜、6-四光纤保偏准直器阵列。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1~6所示，本实施例1提供了一种一分四路保偏光学器件，包括沿着光线入射方向自左往右依次设置的单光纤保偏准直器、第一沃拉斯顿棱镜、第二沃拉斯顿棱镜、会聚透镜、四光纤保偏准直器阵列。

在本实用新型实施1中，所述单光纤保偏准直器工作在慢轴，其准直距离与四光纤保偏准直器阵列的准直距离匹配，保证整体插损最小，即二者耦合损耗最小。

在本实用新型实施1中，所述第一沃拉斯顿棱镜与第二沃拉斯顿棱镜之间设置有半波片。

在本实用新型实施例1中，所述单光纤保偏准直器的输出光偏振方向与第一沃拉斯顿棱镜的两个光轴方向分别呈45度夹角，且输出端面镀有1.5um增透膜。

在本实用新型实施例1中，所述单光纤保偏准直器的准直长度与四光纤保偏准直器阵列的准直长度相匹配，保证最小的插损，且输出端面镀有1.5um增透膜。

在本实用新型实施例1中，所述第一沃拉斯顿棱镜出射的光的偏振方向与半波片光轴呈22.5度夹角。

在本实用新型实施例1中，所述的会聚透镜作用是将两个沃拉斯顿棱镜分开的光进行准直为四路平行光进入四光纤保偏准直器阵列。

在本实用新型实施例1中，为了结构紧凑的目的，所述第一沃拉斯顿棱镜、半波片、第二沃拉斯顿棱镜和会聚透镜用光胶组装在一起。

在本实用新型实施例1中，所述的沃拉斯顿棱镜由两块底面相同的光轴正交的单轴双折射直角棱镜胶合而成，入射光垂直入射到棱镜端面，入射光为线偏振光，其偏振方向与两光轴所组成的直角坐标系呈45度夹角（如图2），这样出射的两束光也是线偏光，其分开的角度近似公式为（1），本申请控制经过第一沃拉斯顿棱镜后两束光分开角度控制在1度以内；经过第二沃拉斯顿棱镜后每一束光分开角度控制在3度以内。

………………………（1）

其中n₀和n_e 分别是图2所示的单轴晶体对应o光和e光的折射率，θ是直角棱镜的斜边与直角边的夹角，φ是出射光束与入射光束分开的角度。

所述的半波片是针对1.5um的光波长，入射光偏振方向与半波片的光轴夹角22.5度，这样出射的光相对入射光偏振方向转过45度。

所述的四光纤保偏准直器阵列其相邻的光纤慢轴方向分别正交。

在本实用新型实施例1中，从单光纤保偏准直器出射的线偏振光，要求偏振方向严格45度对准第一沃拉斯顿棱镜的两个光轴（如图3），偏差控制在0.5度以内，如果对准角度偏离，则会造成分光比差异，如图5所示。

同样地，从第一沃拉斯顿棱镜出射的两束线偏振光相互垂直，调整半波片的角度，使得半波片的光轴与出射的两束线偏光的偏振方向分别夹角22.5度和112.5度，角度偏差也控制在0.5度以内。

第二沃拉斯顿棱镜的两个光轴方向与第一沃拉斯顿棱镜两个光轴方向重合。

为了结构紧凑的目的，入射线偏振光经过第一沃拉斯顿棱镜后分开的角度尽量小，这样入射在后面的半波片上可以近似认为为垂直入射。经过半波片后两束偏振光分别被旋转45度，与第二沃拉斯顿棱镜的光轴分别夹角为45度和135度（如图4）。同上面的原理，两束偏振光分别出射后分为2个功率相等的正交的偏振光，最终会得到4路偏振光，这4路偏振光经过会聚透镜，分别耦合进入四光纤保偏准直器阵列输出，为了减少光的回返，同时四光纤保偏准直器阵列输出端面镀有1.5um增透膜。

本实用新型实施例1的工作原理为：入射线偏光偏振方向与第一沃拉斯顿棱镜呈45度夹角，出射光被分为两路功率近似相等偏振方向正交并且分开一定角度的线偏光，之后经过半波片将两路偏振方向分别旋转45度再次经过第二沃拉斯顿棱镜，最终出射的四路线偏振光经过会聚透镜后经由四路保偏光纤准直器阵列接收，满足了功率均分且保偏输出的目的。

如图6所示，本实施例2提供了一种一分四路保偏光学器件，包括沿着光线入射方向自左往右依次设置的单光纤保偏准直器、第一沃拉斯顿棱镜、第二沃拉斯顿棱镜、会聚透镜、四光纤保偏准直器阵列。取消半波片对光在空间的旋转。

在本实用新型实施例2中，所述第二沃拉斯顿棱镜的光轴旋转或者整个第二沃拉斯顿棱镜的空间旋转，旋转的角度以能够满足从第一沃拉斯顿棱镜出射光的偏振方向与第二沃拉斯顿棱镜的光轴夹角45度和135度的条件为准。通过调整第二沃拉斯顿棱镜的光轴方向或者旋转第二沃拉斯顿棱镜的空间方向起到半波片旋光的作用，这种结构更加紧凑，而且成本更低。

在本实用新型实施例2中，两个沃拉斯顿棱镜相互胶合在一起。优选的两个沃拉斯顿棱镜的光轴平面相对旋转45度胶合在一起。其它光路设置和原理与实施例1相同，不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种一分四路保偏光学器件，其特征在于：包括沿着光线入射方向自左往右依次设置的单光纤保偏准直器、第一沃拉斯顿棱镜、第二沃拉斯顿棱镜、会聚透镜、四光纤保偏准直器阵列。

2.根据权利要求1所述的一分四路保偏光学器件，其特征在于：所述第一沃拉斯顿棱镜与第二沃拉斯顿棱镜之间设置有半波片。

3.根据权利要求2所述的一分四路保偏光学器件，其特征在于：所述单光纤保偏准直器的输出光偏振方向与第一沃拉斯顿棱镜的两个光轴方向分别呈45度夹角，且输出端面镀有1.5um增透膜。

4.根据权利要求2所述的一分四路保偏光学器件，其特征在于：所述单光纤保偏准直器的准直长度与四光纤保偏准直器阵列的准直长度相匹配，保证最小的插损，且输出端面镀有1.5um增透膜。

5.根据权利要求2所述的一分四路保偏光学器件，其特征在于：所述第一沃拉斯顿棱镜出射的光的偏振方向与半波片光轴呈22.5度夹角。

6.根据权利要求2所述的一分四路保偏光学器件，其特征在于：所述第一沃拉斯顿棱镜、半波片、第二沃拉斯顿棱镜和会聚透镜用光胶组装在一起。

7.根据权利要求2所述的一分四路保偏光学器件，其特征在于：经过第一沃拉斯顿棱镜后两束光分开角度在1度以内；经过第二沃拉斯顿棱镜后每一束光分开角度在3度以内。

8.根据权利要求1所述的一分四路保偏光学器件，其特征在于：所述第二沃拉斯顿棱镜的光轴旋转或者整个第二沃拉斯顿棱镜的空间旋转，旋转的角度以能够满足从第一沃拉斯顿棱镜出射光的偏振方向与第二沃拉斯顿棱镜的光轴夹角45度和135度的条件为准。

9.根据权利要求8所述的一分四路保偏光学器件，其特征在于：两个沃拉斯顿棱镜相互胶合在一起。

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