[發(fā)明專利]多功能高功率保偏光纖隔離器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110301314.1
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102360131A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周軍;丁亞茜;漆云鳳;劉馳;焦夢麗
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所
• 主分類號: G02F1/095
• 分類號: G02F1/095;G02B6/26;G02B1/11;G02B6/32
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明新型涉及一種光纖隔離器，具體涉及一種可以承載高功率輸 入輸出的多功能保偏光纖隔離器。其從源頭上解決了現(xiàn)有高功率隔離器 熱穩(wěn)定性差，且增加了監(jiān)測端口可在不破壞全光纖封閉性的情況下實時 監(jiān)測輸入光偏振特性、波長及返回光的功率。若經(jīng)二次開發(fā)，可用于全 光纖高功率放大器的智能監(jiān)控和保護系統(tǒng)的搭建。

技術(shù)背景

在光纖通信、光信息處理和全光纖級聯(lián)放大系統(tǒng)中，激光源的穩(wěn)定 性是至關(guān)重要的。但系統(tǒng)中光纖和各功能元件以及它們的連接處會遇到 很多介質(zhì)不均勻的情況如光學(xué)界面，從而會產(chǎn)生不同程度散射和反射， 形成反向光，這些反向光會嚴重干擾激光器的正常輸出，影響激光器的 工作穩(wěn)定性。為了抑制反向光的不良影響，提高激光源的穩(wěn)定性，采用 一種非互易無源器件光隔離器，能夠正向通光反向阻光，從而避免上述 種種不利影響，提高系統(tǒng)的可靠性。目前常用的光隔離器有兩大類。一 類與偏振有關(guān)，即光隔離器的插入損耗(或稱正向損耗)與入射光的偏振 方向有關(guān)。另一類與偏振無關(guān)，即器件的插入損耗不隨入射光偏振方向 而變化。

高功率光纖隔離器目前已經(jīng)成為制約高功率光纖激光器向更高功率 發(fā)展的瓶頸之一。對光隔離器的要求是正向損耗低、隔離度高、器件體 積和溫度漂移小等。隨著高功率光纖激光器的發(fā)展，高功率隔離器的熱 穩(wěn)定性的提升成為一個至關(guān)重要的問題。若溫度漂移沒有很好的解決， 各光學(xué)組件的相對位置會因膠體的熱脹冷縮發(fā)生漂移從而影響隔離器的 整體性能，如正向損耗、隔離度等。目前隔離器所使用的第一雙折射晶 體常為普通結(jié)構(gòu)的雙折射晶體如格蘭棱鏡，其發(fā)生全反射的光均以不規(guī) 則角度射在器壁上任其發(fā)熱而不利用，在高功率情況下發(fā)熱嚴重。目前 隔離器在解決溫度漂移方面的傳統(tǒng)方法即增大散熱面積、使用冷卻塊。 但這種方法并沒有從源頭解決隔離器的散熱問題，且常伴隨著器件體積 大、需專門對其散熱的弊端。

在全光纖實驗中觀察隔離器的輸出功率至關(guān)重要，但由于全光纖系 統(tǒng)的封閉性，在觀察輸出功率時難以同時觀察輸入光的波長和偏振度、 返回光功率和波長。若想觀察輸入光的偏振度，則只有外置偏振分光鏡 等；若想觀察波長還需分光片等，以上所述裝置均復(fù)雜，且破壞了全光 纖系統(tǒng)的封閉性。例如處于全光纖系統(tǒng)中的保偏隔離器，很難監(jiān)測其輸 入光的偏振特性而不破壞系統(tǒng)的封閉性，而輸入光的偏振度是否良好又 直接影響了輸出光功率的穩(wěn)定性?，F(xiàn)在亦無好的方法觀察回光功率及波 長，但監(jiān)測回光功率和波長卻對整個光纖系統(tǒng)的安全至關(guān)重要。特別是 在全光纖級聯(lián)放大器中，易產(chǎn)生如受激布里淵散射(SBS)和自發(fā)輻射放大 (ASE)等效應(yīng)，后級放大中回光功率過高或波長不在隔離器工作范圍之 內(nèi)，回光的反向放大將對前級放大器產(chǎn)生災(zāi)難性的影響，回光的難以監(jiān) 測使得整個級聯(lián)放大器具有很大的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多功能高功 率保偏光纖隔離器，該保偏光纖隔離器既可承載高功率輸入輸出，又具 有多功能的特點。高功率隔離器的熱穩(wěn)定性好，增加了監(jiān)測端口可在不 破壞全光纖封閉性的情況下實時監(jiān)測輸入光偏振特性、波長及返回光的 功率和波長。

本發(fā)明的具體技術(shù)解決方案如下：

一種多功能高功率保偏光纖隔離器，特點在于其構(gòu)成是：沿光的輸 入方向依次是第一光纖準直系統(tǒng)、雙窗90°分束偏光鏡、法拉第光旋轉(zhuǎn) 器、雙折射晶體、第二光纖準直系統(tǒng)，所述的第二光纖準直系統(tǒng)呈反向 放置，所述的雙窗90°分束偏光鏡的光軸和雙折射晶體的光軸之間的夾 角為45°，在所述的雙窗90°分束偏光鏡兩側(cè)的雙窗出射處分別反置第 三光纖準直系統(tǒng)和第四光纖準直系統(tǒng)。

所述的第一、第二、第三、第四光纖準直系統(tǒng)是由光纖，毛細管， 固套管和準直透鏡構(gòu)成，所述的光纖用毛細管包裹后，所述的光纖的光 纖頭和毛細管的端面被磨拋成具有8°的同一斜面并鍍上可承受高功率 的增透膜，所述的光纖頭位于所述的準直透鏡的焦點，最后用所述的固 套管套固。

所述的第一光纖準直系統(tǒng)和第二光纖準直系統(tǒng)中的光纖為保偏單包 層光纖，或保偏雙包層光纖。

所述的第三光纖準直系統(tǒng)和第四光纖準直系統(tǒng)中的光纖為多模傳能 光纖。

所述的雙窗90°分束偏光鏡是由天然冰洲石晶體材料制作，屬格蘭 型設(shè)計，空氣隙結(jié)構(gòu)，o，e兩種振動的光束相互垂直輸出，e光不偏折， o光與輸出通光面不垂直。

所述的雙折射晶體采用的是格蘭棱鏡。