多雷射光束複合器的製作方法

2023-05-21 16:44:56

專利名稱：多雷射光束複合器的製作方法
技術領域：
本實用新型是涉及一種光通訊的元器件，特別涉及將多個雷射器產生的光束進行複合的器件。
背景技術：
隨著光通訊技術領域的需求，多雷射光束的複合器可將多個雷射器發射的光束複合在一起而進行傳輸，該複合器不只是單純的將雷射器發射的光束複合，該複合器在複合光束的同時，需保持各雷射器產生的光束在傳輸過程中各波長之間具有一致的光功率。
而現有技術通常通過玻璃模塊和鍍膜來實現傳輸、保持其均勻光功率的要求，如美國專利US5,786,915揭示了一種光學複合裝置，如

圖1所示，當雷射光束通過準直器62傳輸進入該複合裝置，通過該複合裝置的膜層72、76、78、80、86、88、90、92實現光束的複合和分解，而後依據上述結構演繹出圖2所示的四雷射器光束複合器，如圖2所示，該四雷射器光束的複合器包括雷射器11、12、13及14，一稜鏡20，以及接收器18。其中稜鏡20在其邊緣貼有膜片(濾光片)21、22、23、24，雷射器11發射波長為λ1的光束L1透射膜片21進入稜鏡20中，藉由膜片22、23、24反射進入接收器18；雷射器12發射的波長為λ2的光束L2透射膜片22進入稜鏡20中，藉由膜片23、24反射後，由接收器18接收；當雷射器13發射的波長為λ3的光束L3透射膜片23進入稜鏡20，藉由膜片24反射後由接收器18接收；雷射器14發射波長為λ4的光束L4穿過稜鏡20的膜片24後由接收器18接收；這樣可知膜片21所需具有的性能為透射波長λ1的光束；膜片22所需具有的性能為透射波長為λ2的光束L2，反射波長為λ1的光束L1；膜片23所需具有的性能為透射波長為λ3的光束L3，反射波長為λ2的光束L2和λ1的光束L1；膜片24所需具有的性能為反射波長為λ4的光束L4，透射波長為λ1、λ2、λ3的光束L1、L2、L3。
上述結構的四雷射光束複合器的理想狀態為當空氣中光束入射角α為45°入射時，在膠合面(膜層)的入射角α為28.13°(即為膜片21、22、23、24均以28.13為入射角設計參數)，對λ1、λ2、λ3、λ4進行分光。由於裝配的誤差和稜鏡20本身的平行度的誤差都會導致膜片入射角發生了改變，當入射角度變大，波長向短飄移；當入射角α變小，波長向長漂移，這樣使得膜片21、22、23、24的光譜曲線漂移，下面以膜片22為例具體說明光譜曲線漂移現象，當在正常入射角α為28.13時，膜片22的光譜特性是反射λ1、λ2，透射λ3的光束，並且兩束光L1，L2，L3經過膜片22的反射後都能達到膜片24。若入射角發生變化就會造成膜片22對λ1、λ2和λ3同時反射或透射，從而使光束L1，L2，L3不能合成達到膜片24，或造成光能量的損失。圖3(a)為膜片22的光譜曲線圖，如圖3(a)所示，對於膜片22，需合成光束L1(1270)，L2(1300nm)和L3(1325nm)，由於L2(1300nm)和L3(1325nm)的波長相差很小，這樣將光束L2(1300nm)和L3(1325nm)分開使膜片22的特徵曲線較陡，而造成鍍膜工藝難度加大；此外，又如圖3(b)所示，當入射角變小1°時，光譜特徵曲線大約移動10nm，這樣使光束L3的部分波長落入膜片特徵曲線的過渡帶λs，而造成雷射器L3的光束能量損耗較大，且使出射各波長光束的光功率不均勻，要求裝配很高的裝配精度和稜鏡的加工精度。
這樣上述方案存在的問題在於1.膜片對入射角度α敏感，當入射角度α產生微小偏差時，將使部分雷射器的光束能量損耗較大，且使出射各波長光束的光功率不均勻。
2.膜層指標高，不利於製造而導致膜片成本高。
3.這樣對稜鏡精度要求高，這樣稜鏡的加工和膜片膠合的封裝比較困難。

發明內容
為了克服上述問題，本實用新型的目的在於提供一種成本低，對入射角不敏感，封裝簡單的多雷射光束複合器。
為了達到如上目的，本實用新型多雷射光束複合器包括四個雷射器，兩個膜片，一個偏振器以及一接收器，其中四個雷射器依次產生不同波長的光束λ1、λ2、λ3、λ4，其中光束λ1、λ2、λ3、λ4波長大小依順序排列，其中光束λ1、λ3的偏振態相對於偏振分光器是P(S)偏振態，其中光束λ2、λ4的偏振態相對於偏振分光器是S(P)偏振態；其中第一膜片透射第一雷射器產生的波長為λ1光束而反射第三雷射器產生的波長為λ3光束；第二膜片透射第四雷射器產生的波長為λ4光束而反射第二雷射器產生的波長為λ2光束；以及偏振器對P(S)偏振態的波長λ1、λ3的透射(反射)，對S(P)偏振態的波長λ2、λ4的反射(透射)，及接收器接收波長為λ1、λ2、λ3、λ4的光束。
由於本實用新型將波長值相差較大的雷射通過膜片合在一起，由先前技術的四路變為兩路，然後用一個偏振器將兩路光合在一起。該結構，具有如下優點1.膜片對光入射角度不敏感；當入射角度產生一定變化，雷射器的光束能量損耗較小，且出射各波長光束的光功率基本均勻；2.降低了膜片的工藝難度，提高其膜片的製造成品率，從而降低了成本；3.這樣的膜片有利於器件封裝。
以下結合附圖和實施例對本實用新型的結構和功效進一步說明。
圖1為現有技術光複合裝置的光路原理圖。
圖2為現有技術四雷射光束複合裝置的工作原理圖。
圖3(a)、圖3(b)為現有技術四雷射光束複合裝置的膜片22的光譜特徵曲線圖。
圖4為本實用新型多雷射光束複合器的一具體實施例的光路原理圖。
圖5為本實用新型多雷射光束複合器的另一實施例的光路原理圖。
圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)分別為本實用新型多雷射光束的複合裝置膜片15、16和偏振器17的光譜特徵曲線圖。
圖7為本實用新型多雷射光束複合器的膜片15，16的角度偏差與波長漂移關係圖。
具體實施方式
如圖4所示，本實用新型多雷射光束複合器包括雷射器11、12、13及14，膜片15、16，偏振器17以及接收器18，其中雷射器11發射波長為λ1，偏振態為S的光束L1穿過膜片15，再藉由偏振器17反射進入接收器18；雷射器13發射波長為λ3，偏振態為S的光束L3藉由膜片15反射到達偏振器17，再次藉由該偏振器17反射進入接收器18；雷射器12發射的波長為λ2偏振態為P的光束L2藉由膜片16反射進入偏振器17，穿過所述偏振器17進入接收器18接收；雷射器14發射波長為λ4偏振態為P的光束L4穿過膜片16和偏振器17，由接收器18接收。
圖5為本實用新型多雷射光束複合器的另一實施例，該實施例是在各雷射器的出光端還包括一隔離器，如圖5所示，隔離器31、32、33、34分別位於雷射器11、12、13、14的出光處，用以防止光路中的光束回到雷射器11、12、13、14而影響其的發光特性。
圖6(a)、圖6(b)及圖6(c)為本實用新型膜片15、16和偏振器17的光譜特徵曲線，其中膜片15為λ1和λ3的S偏振態的透反膜，膜片16為λ2和λ4的P偏振態的透反膜，而偏振器17為P偏振態的透過，S偏振態反射。
由於本實用新型膜片15、16對波長值相差較遠的λ1、λ3及λ2、λ4進行分光，如圖6(a)、圖6(b)所示，該膜片15、16和先前技術相比具有比較平坦的光譜特徵曲線，這樣降低了鍍膜工藝難度。同時利用雷射特有的線偏振特性，膜片15，16隻需針對一種偏振態P或S，偏振器17把兩路不同偏振態的雷射束合在一起由接收器接收。
上述實施例中，膜片15、16可以為半透半反的分光器替代，即該分光器的透射率與反射率的比值為1∶1。
上述結構將兩相隔通道的雷射(光束L1和L3、L2和L4)合在一起，由四路轉變成兩路，然後再利用偏振器17將兩路不同偏振態的光合在一起。
圖7為本實用新型多雷射光束複合器的膜片15，16的角度偏差與波長漂移示意圖，如圖7所示，入射角度偏差1°時，其波長僅漂移約5.6nm。
如上實施例中，其各參數可以為L1＝1275.7nmL2＝1300.2nmL3＝1324.7nmL4＝1349.2nm膜片151275/1325為S偏振的截止濾光片(與雷射器11，13產生光束的偏振態相對應)；膜片161300/1350為P偏振的截止濾光片(與雷射器12，14產生光束的偏振態相對應)；偏振器17Tp∶Ts＝1000∶1，Rs∶Rp＝1000∶1截止波長為1260-1360nm。
由於本實用新型將波長相隔較大的雷射通過同一膜片合在一起，由先前技術的四路變為兩路，然後用一偏振分光片將不同偏振態的兩路光合在一起。該結構，具有如下優點1.膜片15、16和先前技術相比過渡帶具有比較平坦的光譜特徵曲線，這樣降低了鍍膜工藝難度，從而提高其膜片15、16的製造成品率的同時降低其成本；2.膜片15、16對入射角度不敏感；3.這樣膜片15、16和偏振器17有利於器件的封裝。
以上所述者，僅為本實用新型最佳實施例而已，並非用於限制本實用新型的範圍，凡依本實用新型申請專利範圍所作的等效變化或修飾，皆為本實用新型所涵蓋。
權利要求1.一多雷射光束複合器包括多個雷射器，至少兩個膜片，一偏振器以及一接收器，其中多個雷射器依波長大小順序產生λ1、λ2、λ3、λ4的光束，且光束λ1、λ3的偏振態相對於偏振分光器是P偏振態，光束λ2、λ4的偏振態相對於偏振分光器是S偏振態；其特徵在于波長為λ1光束透過第一膜片，波長為λ2光束藉由第一膜片反射，後波長為λ1、λ3光束穿過偏振器；波長為λ4光束透過第二膜片，波長為λ2光束藉由第二膜片反射，後波長為λ2、λ4光束藉由偏振器；及波長為λ1、λ2、λ3、λ4光束被接收器接收。
2.如權利要求1所述的多雷射光束複合器，其特徵在於，所述各雷射器出光處包括一隔離器。
3.如權利要求1所述的多雷射光束複合器，其特徵在於，所述第一膜片，第二膜片可為對於S或P偏振態的截止膜片。
4.如權利要求1所述的多雷射光束複合器，其特徵在於，所述第一膜片，第二膜片可以為透射率與反射率比值為1∶1的分光器。
5.如權利要求1所述的多雷射光束複合器，其特徵在於，偏振器可以為偏振分光稜鏡或平板式偏振片。
專利摘要一應用於光通訊領域的多雷射光束複合器包括多個雷射器，至少兩個膜片，一偏振器以及一接收器，其中多個雷射器依波長大小順序產生λ
文檔編號H04J14/02GK2716861SQ200420044789
公開日2005年8月10日 申請日期2004年4月16日 優先權日2004年4月16日
發明者陳彬, 李屹 申請人:昂納信息技術(深圳)有限公司