一種自由空間光纖放大器模塊的製作方法
2023-05-08 05:33:01
專利名稱：一種自由空間光纖放大器模塊的製作方法
技術領域：
一種自由空間光纖放大器模塊技術領域 本實用新型涉及光纖放大器模塊領域，尤其涉及可在自由空間排列光學元件的 光纖放大器模塊領域。
背景技術：
光纖放大器的出現，可視為光纖通信發展史上的重要裡程碑。在光纖放大器出 現之前，光纖通信的中繼器無一例外地採用光——電——光變換方式，導致通信系統複雜化， 進而導致系統的效率降低、造價提高及其他一些問題的出現。因此，長期以來人們一直致力 於全光型中繼器的研製，並先後推出多種光放大器，如喇曼放大器、半導體光放大器、利 用稀土摻雜的光纖放大器等。光纖放大器有高增益、高飽和輸出功率及低噪聲等特點，已成 為光纖通信系統中的關鍵器件。目前光纖放大器的基本結構單元按泵浦方式可以一般分為三種類型如圖1所示的前向 泵浦、如圖2所示的後向泵浦和如圖3所示的雙向泵浦。這三種類型的基本結構單元主要由 兩個光隔離器4，合波器或波分復用器件(即WDM) 40 (雙向泵浦光纖放大器需要2個以上合 波器或WDM)，增益光纖70，光濾波器80、泵浦光源90 (雙向泵浦需要2個泵浦光源)等組 成。整個系統基本通過光纖熔接的方式來實現連接。該結構的主要缺點如下1、必須採用光纖熔接，熔接點多、成本高；2、整體結構複雜， 可靠性低；3、插入損耗大，配置不靈活等。隨著光纖網絡不斷複雜化及成本要求，人們迫切需要可以模塊化集成及易擴展，成本低且可靠性高的光纖放大器。
發明內容
本實用新型的主要目的是提出一種無需光纖熔接就能在自由空間上組合光學元件以實現加載、合成、處理光放大器的信號光和泵浦光的光纖放大器模塊。為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下其基本單元包含消偏振分光濾波片或消 偏振分光稜鏡、光探測器，輸入信號光與泵浦光分別通過各自對應的消偏振分光濾波片或消 偏振分光稜鏡後，其部分光路被反射，實現分光，部分光路被偏轉方向後射出形成輸出信號 光，被反射的輸入信號光被光探測器接收，輸出信號光與被反射的泵浦光混合進入光纖放大器o當採用上述結構後，該光探測器用於監控輸入、輸出以及中間級光的強弱信息；該消偏 振分光濾波片或消偏振分光稜鏡，能實現光路的彎曲、偏轉及信號光與泵浦光的合成，從而 使各模塊中各光學元件之間無需光纖熔接，輸入信號光和泵浦光均能在自由空間中實現光信 號的加載、合成和處理，從而有效減小光路的損耗和體積，使產品實現模塊化，提高產品性 能，降低成本。本實用新型還可採用一個N級基本單元輸出的信號光作為N+l級基本單元的輸入信號 光，N》l。這樣，將基本單元通過適當的變化與組合，可以靈活的組成多重放大的自由空間光纖放 大器模塊，以滿足用戶的不同要求。本實用新型可將N個基本單元置於一個或多個基片上，基片上設有輸入信號光接口、輸 出信號光接口和泵浦光源接口。本實用新型還可在消偏振分光濾波片或消偏振分光稜鏡的面上鍍有消偏振分光膜，在按 任意比例實現分光的同時，減少偏振相關損耗。本實用新型還可在光路中插入光隔離器，實現光隔離作用，減小系統各部分之間的幹擾； 在光路中插入增益平坦濾波片，使放大增益更平坦；在光路中插入偏振合波器，使泵浦效率 更高；在光路中插入色散補償器件，實現色散補償。綜上所述，本實用新型採用在自由空間組合光學元件的方法實現加載、合成、處理光放 大器的信號光和泵浦光，與現有技術相比，無需光纖熔接，消除分立元件斷線的危險，具有 體積小、成本低、插入損耗小、可靠性高、易於實現系統模塊化、方便系統管理和優化等優 點。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述圖1是現有的光放大器之一的結構原理圖； 圖2是現有的光放大器之二的結構原理圖； 圖3是現有的光放大器之三的結構原理圖；圖4是本實用新型的消偏振分光濾波片或消偏振分光稜鏡的結構示意圖；圖5是本實用新型的基本單元的結構示意圖。
具體實施方式
請參閱圖5所示，本實用新型的基本單元包含單光纖準直器3、光隔離器4、 上消偏振分光濾波片5、下消偏振分光濾波片6、光探測器7。待放大的輸入信號光1經過光隔離器4入射到上消偏振分光濾波片5上， 一定比例的輸 入信號光1被上消偏振分,濾波片5的反射面51反射，反射信號光11被光探測器7接收； 一定比例的輸入信號光1進入上消偏振分光濾波片5中，透過上消偏振分光濾波片5的透射 面52，形成透射信號光12。泵浦光2入射到下消偏振分光濾波片6上， 一定比例的入射泵浦光2被下消偏振分光濾 波片6的反射面61反射，反射泵浦光21入射到上消偏振分光濾波片5的透射面52上；反射 泵浦光21被上消偏振濾波片5的透射面52反射，與透射信號光12合成為一混合光束13， 耦合進入光纖放大器9，輸出正向泵浦放大的信號光。上述結構中的消偏振分光濾波片可以採用消偏振分光稜鏡代替。在本實用新型的消偏振分光濾波片或消偏振分光稜鏡的反射面、或透射面、或反射面和 透射面上可以鍍有消偏振分光膜，以減少偏振相關損耗。該消偏振分光膜不僅適用於消偏振 分光濾波片或消偏振分光稜鏡，同樣適用於本結構中的任意光學面。上述結構是本實用新型的一級基本單元，以此類推可將一個N級基本單元輸出的正向泵 浦放大的信號光作為N+l級基本單元的輸入信號光，對外輸出N + l級正向泵浦放大的信號 光。上述結構中的光隔離器4用於實現光隔離作用，減小系統各部分之間的幹擾， 一般放置 在光路輸入處，也可放置在光路輸出處或兩處都放置。本實用新型還可在光路的任何位置插入增益平坦濾波片，使放大增益更平坦。 本實用新型還可在光路的任何位置插入偏振合波器，使泵浦效率更高。 本實用新型還可在光路的任何位置插入色散補償器件，實現色散補償。 本實用新型在具體實施時，可將N級基本單元置於同一個或多個基片上，進行自由配置，實 現本光纖放大器模塊的自由空間模塊化，基片上設有輸入信號光接口、輸出信號光接口和泵 浦光源接口，基片置於金屬殼體中，利用全膠工藝技術粘合，實現器件集成化。其基片材料 可採用低熱膨脹係數的材料，以獲得極佳的溫度性能。
權利要求1. 一種自由空間光纖放大器模塊，其特徵在於其基本單元包含消偏振分光濾波片或消偏振分光稜鏡、光探測器，輸入信號光與泵浦光分別通過各自對應的消偏振分光濾波片或消偏振分光稜鏡後，其部分光路被反射，實現分光，部分光路被偏轉方向後射出形成輸出信號光，被反射的輸入信號光被光探測器接收，輸出信號光與被反射的泵浦光混合進入光纖放大器。
2、 如權利要求l所述的一種自由空間光纖放大器模塊，其特徵在於基本單元N個 置於一個或多個基片上，基片上設有輸入信號光接口、輸出信號光接口和泵浦光源接口。
3、 如權利要求1或2所述的一種自由空間光纖放大器模塊，其特徵在於該消偏振分光 濾波片或消偏振分光稜鏡的面上鍍有消偏振分光膜。
4、 如權利要求1或2所述的一種自由空間光纖放大器模塊，其特徵在於在光路中插入 光隔離器、增益平坦濾波片、偏振合波器或色散補償器件的其一、其二、其三或全部。
專利摘要本實用新型公開一種自由空間光纖放大器模塊，其基本單元包含消偏振分光濾波片或消偏振分光稜鏡、光探測器，輸入信號光與泵浦光分別通過各自對應的消偏振分光濾波片或消偏振分光稜鏡後，其部分光路被反射，實現分光，部分光路被偏轉方向後射出形成輸出信號光，被反射的輸入信號光被光探測器接收，輸出信號光與被反射的泵浦光混合進入光纖放大器。這樣，本結構能實現光路的彎曲、偏轉及信號光與泵浦光的合成，從而使各模塊中各光學元件之間無需光纖熔接，輸入信號光和泵浦光均能在自由空間中實現光信號的加載、合成和處理，從而有效減小光路的損耗和體積，使產品實現模塊化，提高產品性能，降低成本。
文檔編號H04B10/00GK201097063SQ200720006298
公開日2008年8月6日 申請日期2007年2月7日 優先權日2007年2月7日
發明者濤 劉, 陽 李, 蔣友山, 蔡宏銘 申請人:福州高意通訊有限公司