[實用新型]一種能量比可高速連續調控的光纖耦合器

有效

• 申請號: 201720475041.5
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN207051602U
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 劉啟勇;張永成;馬歡;張博;石玉森;張旭
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: G02F1/055
• 分類號: G02F1/055;G02F1/035
• 代理公司: 青島申達知識產權代理有限公司37243
• 代理人: 霍本俊

技術領域

本實用新型屬于光纖耦合器技術領域，具體涉及一種能量比可高速連續調控的光纖耦合器。

背景技術

光纖耦合器在光通信、光纖網絡、光纖傳感器和光纖檢測等領域中被廣泛應用。光纖耦合器的主要作用是實現一束光纖信號的分支以及多束光纖信號的合成的功能，具有光路可逆的特點。目前，常用的光纖耦合器為熔融拉錐型光纖耦合器，一般由拉錐法制得，該種方法制備的光纖耦合器結構簡單、生產成本、低易于批量生產。但是，常用的光纖耦合器結構過于簡單，單純的利用光學效應，屬于無源器件，單個耦合器的分光光束能量比等重要參數為固定值，不能隨需要自由控制。限制了光纖耦合器的應用和發展。隨著光纖領域的發展，某些領域開始需要不同分束能量比的光纖耦合器。為了應對這一需求，研究者們進行了相關的設計改進工作，中國專利“一種光纖耦合器”(申請號：201110404665.5)改善了傳統的熔融拉錐工藝，但是沒有從根本上改變傳統光纖耦合器的局限性。中國專利“一種雙光路調整激光與光纖耦合的裝置”(申請號：201520599984.X)簡化了合光的功能，仍然無法實現分光比連續可調。中國專利“光纖耦合器”(申請號：201310110089.2)實現了一種2×1光纖耦合器，利用多種透鏡和機械轉輪實現了反射式的分束能量機械調節的功能，其控制需要手動，難以精確控制，由于反應速度慢，在某些需要高速響應或者自動控制的場合則無法應用。中國專利“一種安全高速的秘鑰分發系統及方法”(專利號：201510604224.8)中使用了大量的1×2光纖耦合器，且在系統初始位置還需要獨立的噪聲驅動源。若擁有一種可調制信息的光纖耦合器則可以大大改進上述系統。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：克服現有技術缺陷，提供一種可高速連續調節分束能量比的光纖耦合器，該光纖耦合器同時可以實現信息調制。

為了解決上述問題，本實用新型公開了一種能量比可高速連續調控的光纖耦合器，所述光纖耦合器包括殼體，殼體的左側壁上設置有一個輸入光纖接口，殼體內自左向右依次設置相位調節機構、由雙折射晶體構成的分光機構，殼體的右側壁上設置有2個輸出光纖接口，外接的輸入光纖自輸入光纖接口插入殼體內連接相位調節機構的入射面，所述的相位調節機構為折射率受兩端電極接入的控制電壓調節的透明光電陶瓷部件，電極連接電壓輸入端，所述的相位調節機構的入射面和出射面均為光學拋光面，相位調節機構的入射面和出射面均與輸入光纖輸入的激光光線方向垂直，所述相位調節機構的出射面與雙折射晶體的入射面通過光學膠粘合層粘合，所述的雙折射晶體的入射面和出射面均為光學拋光面，所述的雙折射晶體的入射面法線和出射面法線平行，且與雙折射晶體的光軸垂直，射入雙折射晶體的激光光線方向與入射面法線平行，所述的雙折射晶體的出射面連接2個輸出光纖，所述的2個輸出光纖分別自2個輸出光纖接口插入殼體內，所述的2個輸出光纖接口的中軸線分別與射出雙折射晶體的2條激光光線重合。

確定2個輸出光纖接口的位置時，借助入射激光校準，由輸入光纖引入入射激光(偏振光)，入射激光經相位調節機構和雙折射晶體作用后分成兩束出射激光，根據出射激光在殼體上形成的光斑即可確定輸出光纖接口的位置。

優選的，所述的相位調節機構包括一個或多個調節單元，單個的調節單元由兩端連接電極的透明電光陶瓷片構成，所述的透明電光陶瓷片的入射面和出射面均為光學拋光面，透明電光陶瓷片的入射面和出射面均鍍有增透膜。應用電光效應調節調節單元的折射率，透明電光陶瓷片厚度與控制電壓成正相關，調節單元的數量與控制電壓成反相關，可以通過對透明電光陶瓷片厚度和調節單元個數的控制使該裝置適用于不同工作電壓的需求。

優選的，當相位調節機構包括多個調節單元時，所述的透明電光陶瓷片之間通過光學膠粘合層粘合，各調節單元的電極并聯后連接電壓輸入端。

工作原理：由輸入光纖引入該光纖耦合器的入射激光(偏振光)通過相位調節機構經透明電光陶瓷片折射，射出相位調節機構的出射激光偏振方向發生變化，由于電光效應，透明陶瓷的折射率受驅動電壓控制，因此出射的激光偏振方向跟隨驅動電壓幅值變化而變化，進而通過雙折射晶體被分出兩束信號，其能量比值與透明電光陶瓷的光電效應有關，受控制電壓調控，即該光纖耦合器的激光分束能量比可由控制電壓輸入端輸入的控制電壓控制，且透明電光陶瓷電光效應的響應速度較快，該光纖耦合器可實現高速連續調節分束能量比。

優選的，所述的透明電光陶瓷片為PMN-PT透明電光陶瓷方片，所述的PMN-PT透明電光陶瓷方片的尺寸為2mm×2mm×0.5mm，所述的增透膜為氟化鈣膜。