一种反射式保偏光隔离器的制作方法

1.本发明涉及激光传感领域，特别是一种反射式保偏光隔离器。


背景技术：

2.光纤隔离器是光学系统和设备中非常重要的光学器件，是光通信，激光器，放大器，光源中必不可少的器件。光隔离器是允许光向一个方向通过而阻止向相反方向通过的无源器件，作用是对光的界面返射进行限制，使光只能单方向传输，其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性，通过光纤系统内各个光学界面回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离。光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应。光隔离器的特性是：正向插入损耗低，反向隔离度高，回波损耗高。
3.常规情况下传统的光纤隔离器其常规结构如图1所示，由输入准直器1，光隔离器芯2，输出准直器3封装在固定玻璃管4内，输入准直器1由输入光纤11和输入光学透镜12组成，输入光纤11置入输入桥接玻璃管13内，输出准直器3由输出光纤31和输出光学透镜32组成，输出光纤31置入输出桥接玻璃管33内，这样在固定玻璃管4的两端组成一进一出的光学器件结构。然而由于传统的光纤隔离器在同轴的两个方向有光纤，而光纤是有最小弯曲半径的限制（超过弯曲最小半径后光纤传输的功率会有损失），导致在一些小型的安装空间使用受限较多；并且传统的光纤隔离器由于两边出纤，就必须有2个光纤准直器进行光路耦合，生产用的零件较多，成本也高。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供了一种反射式保偏光隔离器，可占用空间变小，在小型化的安装空间有更好的实际使用便捷性；并且结构简单，降低保偏光纤隔离器的生产成本。
5.本发明采用的技术方案为：一种反射式保偏光隔离器，包括封装管，封装管的一端设有至少一个光纤毛细管，其特征在于：每个光纤毛细管内同侧插入有一根用于光纤入射的输入保偏光纤和一根用于光纤出射的输出保偏光纤，每个光纤毛细管对应有一组隔离器芯组件；封装管的另一端内装有用于对经过隔离器芯组件的光束准直的光学透镜，光学透镜的后侧面设有用于对经过光学透镜的准直光反射回隔离组件的反射片；所述偏振隔离芯组组件包括与输入保偏光纤的端面慢轴方向对应的输入偏振片、设置在输入偏振片上用于对经过输入偏振片的光束偏振方向旋转的法拉第旋转片以及设置在输入偏振片一侧与输出保偏光纤慢轴方向对应的用于对经由反射片反射穿过光学透镜的光束耦合进入输出保偏光纤的输出偏振片。
6.优选地，所述输入保偏光纤与输出保偏光纤的慢轴相对夹角为45
°
。
7.更优选地，所述输入偏振片和输出偏振片的偏振方向呈45
°
夹角。
8.更优选地，各偏振片自身的偏振方向与偏振片的物理尺寸几何方向角度公差在
±2°
以内。
9.优选地，所述法拉第旋转片为保磁型法拉第旋转片。
10.优选地，所述反射片为光学玻璃平面，其表面涂有反射膜。
11.优选地，所述光学透镜与封装管采用胶水粘接。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供了一种反射式保偏光隔离器，在同侧插入输入保偏光纤和输出保偏光纤，降低保偏光纤隔离器的尺寸，占用空间变小，可在小型化的安装空间有更好的实际使用便捷性；并且结构简单，减少生产组装零配件，降低生产成本，方便生产制造；另外，可以提前测量出输入和输出光纤的慢轴角度差导致的消光比不良，可以提前将不良品杜绝在半成品阶段，也能在一定程度上降低产品的实际生产成本。
附图说明
13.图1，为传统光纤隔离器的示意图；图2，为本发明提供的一种反射式保偏光隔离器的示意图；图3，为本发明提供的一种反射式保偏光隔离器中光纤毛细管的示意图；图4，为本发明提供的一种反射式保偏光隔离器中光纤毛细管的端面示意图；图5，为本发明提供的一种反射式保偏光隔离器中隔离组件的示意图；图6，为本发明提供的一种反射式保偏光隔离器中隔离组件安装在光纤毛细管的示意图。
具体实施方式
14.根据附图对本发明提供的优选实施方式做具体说明。
15.图2至图6，为本发明提供的一种反射式保偏光隔离器的优选实施方式。如图2至图6所示，该反射式保偏光隔离器包括封装管10，封装管10的一端设有至少一个光纤毛细管20，每个光纤毛细管20内同侧插入有一根用于光纤入射的输入保偏光纤21和一根用于光纤出射的输出保偏光纤22，每个光纤毛细管对应有一组隔离器芯组件30；封装管10的另一端内装有用于对经过隔离器芯组件的光束准直的光学透镜40，光学透镜40的后侧面设有用于对经过光学透镜的准直光反射回隔离组件的反射片50，这样出输入保偏光纤21输入的光经过隔离器芯组件处理后，再穿过光学透镜40形成准直光，准直光再经反射片50反射，穿过光学透镜40和隔离组件30，进入输出保偏光纤22内，由输出保偏光纤22进行输出。所述反射片50为光学玻璃平面，其表面涂有反射膜。反射片的镀膜介质为空气或者胶水都可，可根据产品设计承载功率进行选择。
16.所述偏振隔离器芯组件30包括与输入保偏光纤的慢轴对应的用于对输入的光纤耦合的输入偏振片31、设置在输入偏振片上用于对经过输入偏振片的光束进行旋转偏振方向的法拉第旋转片32以及设置在输入偏振片一侧与输出保偏光纤慢轴对应的用于对经由反射片反射穿过光学透镜的光纤耦合进入输出保偏光纤的输出偏振片33，输入保偏光纤21输入的输入光信号经输入偏振片31形成偏振光，偏振光经法拉第旋转片32调整偏振方向后，进入光学透镜40形成准直光，准直光再经反射片50反射，穿过光学透镜40，再穿过输出偏振片，进入输出保偏光纤22，从而形成光路的正向传输；反之，系统中各种原因产生的返回光进入输出保偏光纤22传播时，经过输出偏振片33和反射片50后入射到法拉第旋转片中逆向旋转形成的偏振方向与正向传输时的偏振方向相反，由于偏振片的特性与马吕斯定律
可知，与自身偏振方向不同的光会进行吸收，从而形成隔离反射光的功能。
17.需要说明的是，保偏光纤通过在穿过光纤的两个垂直极化中引起光速差来工作，这种双折射在光纤内产生两个主要的传输轴，分别称为保偏光纤的快轴和慢轴：其中快轴为折射率小的方向，光传输速度较快的一个光轴，垂直穿过两个应力区中心连线的中点；慢轴为穿过两个应力区终点的一个光轴，为折射率大的方向，传输速度较慢。故而，保偏光纤猫眼连线方向为慢轴，垂直方向为快轴。
18.所述输入保偏光纤与输出保偏光纤的慢轴相对夹角为45
°
，所述慢轴方向即为保偏光纤的应力区连线方向。输入光信号的偏振方向与输入光纤慢轴方向调整一致，使输入光纤内保持水平偏振方向的传输。
19.所述输入偏振片31和输出偏振片33的偏振方向呈45
°
夹角。且偏振片自身的偏振方向与偏振片的物理尺寸几何方向角度公差在
±2°
以内。偏振片的厚度尺寸有多种规格，以0.2mm厚度尺寸市场通用产品规格为宜。一般，输入偏振片31为0
°
偏振片，输入保偏光纤21输入的输入光信号经输入偏振片31形成0
°
线偏振光。
20.所述法拉第旋转片32为保磁型法拉第旋转片，其材料本质为能保持磁化，其工作磁场驱动不需要永久性等外部磁场，这样省去外部提供磁场的磁块/环等其他组件，解决整个器件的空间尺寸。需要特别说明的是，所述法拉第旋转片32也可以是非保磁型法拉第片，只需要在法拉第旋转片的工作区域提供相对应的外部磁场，如磁块/磁环等，也能实现调整偏振方向的目的。经输入偏振片31形成的0
°
线偏振光，再法拉第旋转片32旋转形成45
°
方向传输。
21.整个反射式保偏光隔离器的组装过程为：1）组装光纤毛细管20：将输入保偏光纤21和输出保偏光纤22插入光纤毛细管20内后，并依据输入保偏光纤21为水平方向将输出保偏光纤22慢轴角度调整为45
°
，然后用胶水固定。根据最终器件参数要求，102保偏光纤和103保偏光纤的慢轴夹角公差公正在
±2°
以内即可保证保偏光纤隔离器的关键参数消光比≥20db；2）组装偏振隔离器芯组件30：将输入偏振片31与相同尺寸的法拉第旋转片32采用胶水固定起来，根据输入偏振片31的标识将输入偏振片31对应贴在光纤毛细管20端面上的水平（0
°
）输入保偏光纤21上；然后再将输出偏振片33对应的标识对应的贴在光纤毛细管20端面上的夹角45
°
输出保偏光纤22上；3）将光学透镜40与封装管10用胶水粘接，将贴好偏振隔离组件30的光纤毛细管20插入封装管10内调试光斑参数，直至满足设计要求合格光斑参数；4）在调试工装上与反射片50耦合调试，将输入光经过输入光纤，光学隔离器，反射片后耦合进入输出光纤，形成正向光路通过并满足设计通过损耗。
22.综上所述，本发明的技术方案可以充分有效的实现上述发明目的，且本发明的结构及功能原理都已经在实施例中得到充分的验证，能达到预期的功效及目的，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对发明的实施例做出多种变更或修改。因此，本发明包括一切在专利申请范围中所提到范围内的所有替换内容，任何在本发明申请专利范围内所作的等效变化，皆属本案申请的专利范围之内。