專利名稱：去偏振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明概括來說涉及光學技術(shù)。
背景技術(shù)：
光去偏振器，光組合器和光隔離器普遍應用于光通信系統(tǒng)和光測量系統(tǒng)中。通常將光去偏振器設(shè)計成將完全偏振光束或部分偏振光束轉(zhuǎn)變成去偏振光束。光組合器是一種通常設(shè)計成將兩個光束組合成一個光束的裝置。光隔離器是這樣一種裝置，其通常被設(shè)計成允許光束沿一選定方向通過該裝置，同時防止光束沿與該選定方向相反的方向通過該裝置。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個方面，提供一種光去偏振器，包括具有主方向、逆主方向和第一輸入方向的光學器件，該器件被配置為使得在第一輸入方向進入該器件的偏振光能夠在第一主方向出射，并且在逆主方向進入該器件的光能夠在逆主方向出射；以及與該器件光學耦合的塊，該塊被配置為接收來自所述器件的光，并引入所述光的正交的偏振狀態(tài)的相位差。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種光去偏振器，包括具有雙折射塊光軸的雙折射材料塊，該塊被配置為接收在與所述雙折射塊光軸成45度角的方向偏振的光；耦合到該塊，位于該塊的第一側(cè)的反射器；位于該塊的第二側(cè)，被配置為向該塊提供偏振光的輸入端口；以及位于該塊的第二側(cè)、被配置為從該塊接收無偏振的光的輸出端口。
按照本發(fā)明的又一方面，提供一種光去偏振器，包括具有雙折射塊光軸的雙折射材料塊，該塊被配置為接收在與所述雙折射塊光軸成非零角度的方向偏振的光；耦合到該塊，位于該塊的第一側(cè)的反射器；位于該塊的第二側(cè)，被配置為向該塊提供偏振光的輸入端口；位于該塊的第二側(cè)、被配置為從該塊接收無偏振的光的輸出端口；以及耦合到該塊的單向組合裝置。
按照再一個方面，本發(fā)明提供一種光去偏振器。該光去偏振器包括一單向組合裝置，一雙折射塊和一反射器。該單向組合裝置具有一主方向，并且包括一第一雙折射光楔，一第二雙折射光楔和一單向旋轉(zhuǎn)元件。該第一雙折射光楔具有一垂直于該主方向的第一光軸。該第二雙折射光楔具有一垂直于該主方向的第二光軸，并且該第二光軸相對該第一光軸成第一角度。該單向旋轉(zhuǎn)元件被光耦合在該第一與第二雙折射光楔之間。該單向旋轉(zhuǎn)元件被設(shè)計成將通過該單向旋轉(zhuǎn)元件的光的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)一第二角度。該單向旋轉(zhuǎn)元件可以為法拉第旋轉(zhuǎn)器。該雙折射塊與第二雙折射光楔光耦合。該雙折射塊具有一垂直于該主方向的第三光軸，并且該第三光軸相對該第二光軸成第三角度。該反射器與該雙折射塊光耦合。該光去偏振器可以包括一與該第一光楔光耦合的透鏡。該光去偏振器可以包括一毛細管，用于支撐至少一PM光纖和一輸出光纖。
按照另一方面，本發(fā)明提供一種光去偏振器。該光去偏振器包括一單向組合裝置，一雙折射塊和一反射器。該單向組合裝置具有一主方向，并且包括一具有第一光軸的第一雙折射光楔，一具有第二光軸的第二雙折射光楔和一單向旋轉(zhuǎn)元件。該單向旋轉(zhuǎn)元件可以為法拉第旋轉(zhuǎn)器。該雙折射塊與該第二雙折射光楔光耦合。該雙折射塊具有一垂直于該主方向的第三光軸，并且該第三光軸相對該第二光軸成一定角度。該反射器與該雙折射塊光耦合。該光去偏振器可以包括一與該第一光楔光耦合的透鏡。該光去偏振器可以包括一毛細管，用于支撐至少一PM光纖和一輸出光纖。該單向組合裝置被設(shè)計成至少能實現(xiàn)下列功能(1)沿第一輸入方向進入該第二雙折射光楔的e-光線，沿該主方向從該第二雙折射光楔射出成為o-光線；(2)沿第二輸入方向進入該第一雙折射光楔的o-光線，沿該主方向從該第二雙折射光楔射出成為e-光線；(3)沿與該主方向相反方向進入該第二雙折射光楔的e-光線，沿該與主方向相反的方向從該第一雙折射光楔射出成為e-光線；以及(4)沿與主方向相反方向進入該第二雙折射光楔的o-光線，沿該與主方向相反的方向從該第一雙折射光楔射出成為o-光線。
按照又一方面，本發(fā)明提供一種組合第一與第二偏振光，以在一輸出端口形成去偏振光的方法。該方法包括提供一雙折射塊與一單向組合裝置的步驟，該單向組合裝置具有一主方向和一與該主方向相反的方向。該方法包括引導該第一偏振光沿第一輸入方向進入該單向組合裝置，并且沿該主方向從該單向組合裝置射出作為第一中間光的步驟。該方法包括引導該第二偏振光沿第二輸入方向進入該單向組合裝置，并且沿該主方向從該單向組合裝置射出作為第二中間光的步驟。該方法包括使該第一和第二中間光沿主方向通過該雙折射塊的步驟。該方法包括反射該第一和第二中間光，使其沿與主方向相反的方向向回通過該雙折射塊的步驟。該方法包括引導該第一與第二中間光使它們沿與該主方向相反的方向通過該單向組合裝置，并進入該輸出端口成為去偏振光的步驟。
按照再一方面，本發(fā)明提供一種將偏振光去偏振以在一輸出端口中形成去偏振光的方法。該方法包括提供一雙折射塊和一單向組合裝置的步驟，該單向組合裝置具有一主方向和一與該主方向相反的方向。該方法包括引導該偏振光沿一輸入方向進入該單向組合裝置，并且沿該主方向從該單向組合裝置射出作為一中間光的步驟。該方法包括使該中間光沿該主方向通過該雙折射塊的步驟。該方法包括反射該中間光，使其沿與該主方向相反的方向往回通過該雙折射塊的步驟。該方法包括引導該中間光使其沿與主方向相反的方向通過該單向組合裝置，并進入該輸出端口成為去偏振光的步驟。
本發(fā)明的各個方面可以包括一或多個下列優(yōu)點。本發(fā)明的實現(xiàn)可提供一種也可以起光隔離器作用的光去偏振器和光去偏振組合器。本發(fā)明的實現(xiàn)可提供一種可能具有小的插入損耗、尺寸緊湊且制造成本降低的光去偏振器和光去偏振組合器。根據(jù)附圖和下面的說明，其它優(yōu)點將是顯而易見的。


圖1a說明單向組合裝置的實現(xiàn)方式。
圖1b說明圖1a中雙折射光楔和法拉第旋轉(zhuǎn)器的具體結(jié)構(gòu)。
圖1c-1e說明圖1a中雙折射光楔和法拉第旋轉(zhuǎn)器的另一種結(jié)構(gòu)。
圖2a說明沿主方向進入圖1a中單向組合裝置的光的傳輸路徑。
圖2b說明沿該主方向進入第一雙折射光楔的e-光線，沿第一輸出方向從第二雙折射光楔射出成為o-光線。
圖2c說明沿主方向進入第一雙折射光楔的o-光線，沿第二輸出方向從第二雙折射光楔射出成為e-光線。
圖3a說明沿第一和第二輸入方向進入圖1a中單向組合裝置的光的傳播路徑。
圖3b說明沿第一輸入方向進入第二雙折射光楔的e-光線，沿主方向從該第二雙折射光楔射出成為o-光線。
圖3c說明沿第二輸入方向進入第一雙折射光楔的o-光線，沿主方向從第二雙折射光楔射出成為e-光線。
圖4a說明沿與主方向相反的方向進入圖1a中單向組合裝置的光的傳播路徑。
圖4b說明沿與主方向相反方向進入第二雙折射光楔的e-光線，沿該與主方向相反的方向從第一雙折射光楔射出成為e-光線。
圖4c說明沿與主方向相反方向進入第二雙折射光楔的o-光線，沿該與主方向相反的方向從第一雙折射光楔射出成為o-光線。
圖5a-5d說明光去偏振器500的實現(xiàn)方式。
圖6a-6d說明光去偏振組合器600的實現(xiàn)方式。
圖7a-7c表示光去偏振組合器600還可以起光隔離器的作用。
圖8a和8b說明光組合器800的實現(xiàn)方式。
圖9a和9b說明PM隔離器900的實現(xiàn)方式。
圖10a說明使用折射率ne大于no的雙折射晶體材料構(gòu)成的單向組合裝置10的實現(xiàn)方式。
圖10b說明使用折射率ne小于no的雙折射晶體材料構(gòu)成的單向組合裝置10的實現(xiàn)方式。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及光學技術(shù)的一種改進。給出下面的描述，使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能制造和使用本發(fā)明，并且按照專利申請和其要求的文章前后關(guān)系進行下面的描述。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言本發(fā)明的多種變型是顯而易見的，并且可以將此處的普遍原理應用于其他實施例。因此，本發(fā)明并不限于所示實施例，而與符合此處所述原理和特征的最寬范圍相一致。
將通過均具有特定結(jié)構(gòu)的特定元件的單向組合裝置、光去偏振器、光偏振組合器、光組合器和偏振保持(“PM”)隔離器來描述本發(fā)明。同樣，將通過具有特定關(guān)系的元件來描述本發(fā)明，諸如元件之間的距離或角度。不過，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很容易認識到所述裝置和系統(tǒng)可以包括具有類似性質(zhì)、其他結(jié)構(gòu)或者元件之間具有其他關(guān)系的其他元件。
在本申請中，描述了使用單向組合裝置的光去偏振器、光去偏振組合器、光組合器和PM隔離器的實現(xiàn)方式。下面更加詳細地描述該單向組合裝置的結(jié)構(gòu)和操作。單向組合裝置一般包括兩個雙折射光楔和一個諸如法拉第旋轉(zhuǎn)器的單向旋轉(zhuǎn)元件。
圖1a和1b說明單向組合裝置10的實現(xiàn)方式，該單向組合裝置10包括一雙折射光楔15，一雙折射光楔17和一諸如法拉第旋轉(zhuǎn)器16的單向旋轉(zhuǎn)元件。雙折射光楔15和17為楔形平板形式。雙折射光楔15的表面11面對雙折射光楔17的表面12。在單向組合裝置10的一種實現(xiàn)方式中，雙折射光楔15的表面11基本平行于雙折射光楔17的表面12。
圖示的坐標系統(tǒng)包括x-方向，y-方向和z-方向。雙折射光楔15的光軸沿x-方向。雙折射光楔17的光軸沿x-y方向。以這樣一種方式設(shè)計法拉第旋轉(zhuǎn)器16，使當光沿正z-或負z-方向通過該法拉第旋轉(zhuǎn)器16時，該光的偏振態(tài)將相對正z-軸旋轉(zhuǎn)45°。單向組合裝置10具有一沿正z-方向的主方向。單向組合裝置10還具有一沿z-αy方向的第一輸入方向，一沿z+βy方向的第二輸入方向，一沿z+γy方向的第一輸出方向，和一沿z-δy方向的第二輸出方向。其中α，β，γ和δ為正數(shù)。
通常，將包括第一和第二雙折射光楔的單向組合裝置10構(gòu)造成可實現(xiàn)下面六個功能中的一個或多個(1)沿主方向進入第一雙折射光楔的e-光線，沿第一輸出方向從第二雙折射光楔射出成為o-光線；(2)沿主方向進入第一雙折射光楔的o-光線，沿第二輸出方向從第二雙折射光楔射出成為e-光線；(3)沿第一輸入方向進入第一雙折射光楔的e-光線，沿主方向從第二雙折射光楔射出成為o-光線；(4)沿第二輸入方向進入第一雙折射光楔的o-光線，沿主方向從第二雙折射光楔射出成為e-光線；(5)沿與主方向相反方向進入第二雙折射光楔的e-光線，沿該與主方向相反的方向從第一雙折射光楔射出成為e-光線；(6)沿與主方向相反方向進入第二雙折射光楔的o-光線，沿該與主方向相反的方向從第一雙折射光楔射出成為o-光線。
圖2a和2b詳細說明第一個功能。圖2a和2c詳細說明第二個功能。圖3a和3b詳細說明第三個功能。圖3a和3c詳細說明第四個功能。圖4a和4b詳細說明第五個功能。圖4a和4c詳細說明第六個功能。
如圖2a和2b所示，沿主方向(即正z-方向)傳播作為具有x偏振的e-光線的光220(e)，進入雙折射光楔15。光220(e)在表面11上折射。在通過法拉第旋轉(zhuǎn)器16之后，光220(e)的偏振態(tài)相對正z-軸旋轉(zhuǎn)正45°，并且光220(e)變成具有x+y偏振的光221(o)。光221(o)在表面12上再次被折射，并進入雙折射光楔17成為o-光線。光221(o)通常沿第一輸出方向(即z+γy方向)傳播從雙折射光楔17射出。
如圖2a和2c所示，沿主方向(即正z-方向)傳播作為具有y偏振的o-光線的光210(o)，進入雙折射光楔15。光210(o)在表面11上折射。在通過法拉第旋轉(zhuǎn)器16之后，光210(o)的偏振態(tài)相對正z-軸旋轉(zhuǎn)正45°，并且光210(o)變成具有x-y偏振的光211(e)。光211(e)在表面12上再一次被折射，并進入雙折射光楔17成為e-光線。光211(e)通常沿第二輸出方向(即z-δy方向)傳播從雙折射光楔17射出。
如圖3a和3b所示，沿第一輸入方向(即z-αy方向)傳播作為具有x-偏振的e-光線的光320(e)，進入雙折射光楔15。光320(e)在表面11上折射。在通過法拉第旋轉(zhuǎn)器16之后，光320(e)的偏振態(tài)相對正z-軸旋轉(zhuǎn)正45°，并且光320(e)變成具有x+y偏振的光321(o)。光321(o)在表面12上再一次被折射，并進入雙折射光楔17成為o-光線。光321(o)沿主方向(即正z-方向)傳播從雙折射光楔17射出。
如圖3a和3c所示，沿第二輸入方向(即z+βy方向)傳播作為具有y偏振的e-光線的光310(o)，進入雙折射光楔15。光310(o)在表面11上折射。在通過法拉第旋轉(zhuǎn)器16之后，光310(o)的偏振態(tài)相對正z-軸旋轉(zhuǎn)正45°，并且光310(o)變成具有x-y偏振的光311(e)。光311(e)在表面12上再一次被折射，并進入雙折射光楔17成為e-光線。光311(e)沿主方向(即正z-方向)傳播從雙折射光楔17射出。
如圖4a和4b所示，沿與主方向相反的方向(即負z-方向)傳播作為具有x-y偏振的e-光線的光420(e)，進入雙折射光楔17。光420(e)在表面12上折射。在通過法拉第旋轉(zhuǎn)器16之后，光420(e)的偏振態(tài)相對正z-軸旋轉(zhuǎn)正45°，并且光420(e)變成為具有x偏振的光421(e)。光421(e)在表面11上再一次被折射，并進入雙折射光楔15成為e-光線。光421(e)沿與主方向相反的方向(即負z-方向)傳播從雙折射光楔15射出。
如圖4a和4c所示，沿與主方向相反的方向(即負z-方向)傳播作為具有x+y偏振的o-光線的光410(o)，進入雙折射光楔17。光410(o)在表面12上折射。在通過法拉第旋轉(zhuǎn)器16之后，光410(o)的偏振態(tài)相對正z-軸旋轉(zhuǎn)正45°，并且光410(o)變成具有y偏振的光411(o)。光411(o)在表面11上再一次被折射，并進入雙折射光楔15成為o-光線。光411(o)沿與主方向相反的方向(即負z-方向)傳播從雙折射光楔15射出。
由于o-光線與e-光線之間的折射率差異，光421(e)和411(o)能沿不同路徑從雙折射光楔15射出。不過，當421(e)和411(o)的光路基本平行時，可以使用一準直器將光421(e)和411(o)耦合到一光纖上。
在圖1b所示單向組合裝置10的實現(xiàn)方式中，雙折射光楔15和17的光軸分別沿x方向和x-y方向。以這樣一種方式設(shè)計法拉第旋轉(zhuǎn)器16，使通過該法拉第旋轉(zhuǎn)器16的光的偏振態(tài)將相對正z-軸旋轉(zhuǎn)正45°。
在單向組合裝置10的另一種實現(xiàn)方式中，如圖1c所示，雙折射光楔15和17的光軸分別沿x方向和x+y方向。以這樣一種方式設(shè)計法拉第旋轉(zhuǎn)器16，使通過該法拉第旋轉(zhuǎn)器16的光的偏振態(tài)將相對正z-軸旋轉(zhuǎn)負45°。
在單向組合裝置10的第三種實現(xiàn)方式中，如圖1d所示，雙折射光楔15和17的光軸分別沿y方向和x+y方向。以這樣一種方式設(shè)計法拉第旋轉(zhuǎn)器16，使通過該法拉第旋轉(zhuǎn)器16的光的偏振態(tài)將相對正z-軸旋轉(zhuǎn)正45°。
在單向組合裝置10的第四種實現(xiàn)方式中，如圖1e所示，雙折射光楔15和17的光軸分別沿cos()x+sin()y方向和cos(-45)x+sin(-45)y方向。以這樣一種方式設(shè)計法拉第旋轉(zhuǎn)器16，使通過該法拉第旋轉(zhuǎn)器16的光的偏振態(tài)將相對正z-軸旋轉(zhuǎn)正45°。
在如圖1a所示單向組合裝置10的實現(xiàn)方式中，雙折射光楔15和17基本上與法拉第旋轉(zhuǎn)器16接觸。在其他實現(xiàn)方式中，可以在雙折射光楔15與法拉第旋轉(zhuǎn)器16之間，以及雙折射光楔17與法拉第旋轉(zhuǎn)器16之間插入其他光學介質(zhì)(包括空氣)。
圖5a說明光去偏振器500的一種實現(xiàn)方式，該光去偏振器500包括一單向組合裝置10。去偏振器500還包括一透鏡540，一雙折射塊580和一反射器590。一單模光纖510和一偏振保持(“PM”)光纖520耦合到透鏡540?？梢允褂妹毠?30固定單模光纖510和PM光纖520的位置。雙折射塊580的光軸可以沿y-方向。雙折射塊580包括面向光楔17的表面585。
如圖5a和5b所示，從PM光纖520射出的x-偏振光通過透鏡540耦合到單向組合裝置10上，并沿第一輸入方向(即z-αy方向)作為e-光線320(e)進入單向組合裝置10。在通過單向組合裝置10之后，e-光線320(e)變成沿主方向(即正z-方向)傳播具有x+y偏振的o-光線321(o)。o-光線321(o)進入雙折射塊580的表面585成為光381。
光381可被分解成具有x-偏振的光381(x)和具有y-偏振的光381(y)。由于雙折射塊580的光軸為沿y-方向，故光381(x)和381(y)在雙折射塊580中分別為o-光線和e-光線。光381(x)沿正z-方向傳播，具有o-光線的相速度。光381(y)沿正z-方向傳播，具有e-光線的相速度。光381(x)和381(y)被反射器590反射，并分別變成光382(x)和382(y)。光382(x)沿負z-方向傳播，具有o-光線的相速度。光382(y)沿負z-方向傳播，具有e-光線的相速度。光382(x)和382(y)在表面585處重新組合為光382。
當沿正z-方向傳播的光381進入表面585時，被分解的光381(x)和381(y)之間的相差為零。光381的偏振方向為x+exp(jθi)y，其中θi＝0。當光382(x)和382(y)在表面585處重新組合成沿負z-方向傳播的光382時，被分解的光382(x)和382(y)之間的相差為θf。由式θf＝4π(ne-no)L/λ給出相差θf，其中L為雙折射塊580的長度，λ為光382(和光381)的波長，ne和no分別為e-光線和o-光線的折射率。光382的偏振方向為x+exp(jθf)y。
對于一選定波長λ1，相差θf可以為零，并且光382的偏振方向可以為沿x+y方向。對于另一選定波長λ2，相差θf可以等于π，并且光382的偏振方向可以為沿x-y方向。對于第三選定波長λ3，相差θf可以等于π/2，并且光382的偏振方向可以為沿x+jy方向(即光382被圓偏振)。
當具有x+exp(jθf)y偏振的光382進入單向組合裝置10時，光382可以被分解成具有x-y偏振的光420(e)和具有x+y偏振的光410(o)，并由公式[x+exp(jθf)y]/21/2＝[cos(θf/2)o-jsin(θf/2)e]exp(jθf/2)給出，其中o＝[x+y]/21/2，且e＝[x-y]/21/2。光410(o)的強度正比于[sin(θf/2)]2。光410(o)的強度正比于[cos(θf/2)]2。
如圖5a和5c所示，光420(e)通過單向組合裝置10成為具有x-偏振的光421(e)。光421(e)通過透鏡540，并且進入單模光纖510，具有x-偏振。
如圖5a和5d所示，光410(o)通過單向組合裝置10成為具有y-偏振的光411(o)。光411(o)通過透鏡540，并且進入單模光纖510，具有y-偏振。
因而，從PM光纖520射出的具有x-偏振的光320(e)可被射入單模光纖510中，成為通常同時具有x-偏振成分和y-偏振成分的光511。如果光320(e)具有波長λ1，且θf＝0，那么光511主要具有y-偏振成分。如果光320(e)具有波長λ2，且θf＝π，那么光511主要具有x-偏振成分。如果光320(e)具有λ2與λ1之間的波長，那么光511一般同時具有為x-偏振成分和y-偏振成分。
當光320(e)具有一定帶寬，且波長范圍為從λ2到λ1時，則進入單模光纖510的光511可變成去偏振。
圖6a說明光去偏振組合器600的一種實現(xiàn)方式，該光去偏振組合器600包括單向組合裝置10。去偏振組合器600還包括一透鏡540，一雙折射塊580和一反射器590。一單模光纖510，一第一PM光纖520和一第二PM光纖520’被耦合到透鏡540上?？梢杂妹毠?30固定該單模光纖510，該第一PM光纖520和該第二PM光纖520’的位置。雙折射塊580的光軸可以為沿y-方向。雙折射塊580的表面585面對光楔17。
圖6a說明從PM光纖520射出的具有x-偏振的光320(e)可以被射入單模光纖510中，成為通常同時具有x-偏振成分和y-偏振成分的光511。
圖6a還說明從PM光纖520’射出的具有y-偏振的光310(o)可以被射入單模光纖510中，成為通常同時具有x-偏振成分和y-偏振成分的光511’。
圖6b-6d詳細表示光310(o)的變換(processing)。
如圖6a和6b所示，從PM光纖520’射出的具有y-偏振的光310(o)通過透鏡540耦合到單向組合裝置10上。光310(o)沿第二輸入方向(即z+y方向)作為o-光線進入單向組合裝置10。在通過單向組合裝置10之后，o-光線310(o)變成沿主方向(即正z-方向)具有x-y偏振的e-光線311(e)。e-光線311(e)進入雙折射塊580的表面585成為光381’。
光381’可被分解成具有x-偏振的光381’(x)和具有y-偏振的光381’(y)。光381’(x)和381’(y)沿正z-方向傳播，分別具有o-光線和e-光線的相速度。光381’(x)和381’(y)被反射器590反射，分別變成光382’(x)和382’(y)。光382’(x)和382’(y)沿負z-方向傳播，分別具有o-光線和e-光線的相速度。光382’(x)和382’(y)在表面585上重新組合成光382’。
如圖6c和6d所示，進入單向組合裝置10的光382’可被分解成具有x+y偏振的光410’(o)和具有x-y偏振的光線420’(e)。光410’(o)和420’(e)分別從單向組合裝置10射出，成為具有y-偏振的光411’(o)和具有x-偏振的光421’(e)。光411’(o)和421’(e)被組合，并進入偏振單模光纖510成為光511’。光511’通常同時具有x-偏振成分和y-偏振成分。
當光310(o)具有一定帶寬，且波長范圍為從λ2到λ1時，則進入單模光纖510的光511’可變成去偏振。
圖6a說明光去偏振組合器600同時起去偏振器和組合器的作用。從PM光纖520射出的具有x-偏振的光和從PM光纖520’射出的具有y-偏振的光被引導到單模光纖510中，并被組合成去偏振光。
圖7a說明光去偏振組合器600還可以起光隔離器的作用。從單模光纖510射出的光可以分解成具有x-偏振的光220(e)和具有y-偏振的光210(o)。
如圖7b所示，光220(e)通過單向組合裝置10，成為沿第一輸出方向(即z+γy方向)傳播的具有x+y偏振的光221(o)。光221(o)通過雙折射塊580，并被反射器590偏轉(zhuǎn)。在被反射器590偏轉(zhuǎn)之后，光221(o)并不向回傳播到單模光纖510、第一PM光纖520或第二PM光纖520’。
如圖7c所示，光210(o)通過單向組合裝置10，成為沿第二輸出方向(即z-δy方向)傳播的具有x-y偏振的光211(e)。光211(e)通過雙折射塊580傳播，并被反射器590偏轉(zhuǎn)。在被反射器590偏轉(zhuǎn)之后，光211(e)并不向回傳播到單模光纖510、第一PM光纖520或第二PM光纖520’。
圖8a和8b說明光組合器800的一種實現(xiàn)方式，該光組合器800包括單向組合裝置10。光組合器800還包括一透鏡540和一反射器590。一單模光纖510，一第一PM光纖520和一第二PM光纖520’被耦合到透鏡540上?？梢杂妹毠?30固定該單模光纖510、第一PM光纖520和第二PM光纖520’的位置。
圖8a說明從第一PM光纖520射出的具有x-偏振的光320(e)和從第二PM光纖520’射出的具有y-偏振的光310(o)被耦合到單向組合裝置10上。光320(e)和310(o)通過單向組合裝置10分別成為光321(o)和光311(e)。光321(o)和光311(e)被反射器590反射，并分別作為光410(o)和光420(e)進入單向組合裝置10。光410(o)和光420(e)向回通過單向組合裝置10，分別成為光411(o)和光421(e)。光411(o)和光421(e)被引導到單模光纖510中，并且被組合。
圖8b說明從單模光纖510射出的光可被分解成光220(e)和210(o)。光220(e)通過單向組合裝置10成為沿第一輸出方向(即z+γy方向)傳播的光221(o)。光210(o)通過單向組合裝置10成為沿第二輸出方向(即z-δy方向)傳播的光211(e)。光221(o)和光211(e)被反射器590偏轉(zhuǎn)。在被反射器590偏轉(zhuǎn)之后，光211(e)和光221(o)并不向回傳播到單模光纖510、第一PM光纖520或第二PM光纖520’。
圖9a和9b說明PM隔離器900的一種實現(xiàn)方式，該PM隔離器900包括單向組合裝置10。PM隔離器900還包括一透鏡540和一反射器590。一輸出PM光纖910和一輸入PM光纖920被耦合到透鏡540上?？墒褂妹毠?30固定該輸出PM光纖910和輸入PM光纖920的位置。
圖9a說明從輸入PM光纖920射出的具有x-偏振的光320(e)被作為e-光線耦合到單向組合裝置10上。光320(e)通過單向組合裝置10成為光321(o)。光321(o)被反射器590反射，并作為光410(o)進入單向組合裝置10。光410(o)向回通過單向組合裝置10成為光411(o)，并被射入輸出PM光纖910中。
圖9b說明從輸入PM光纖920射出的光210(o)作為o-光線進入單向組合裝置10。光210(o)通過單向組合裝置10，成為沿第二輸出方向(即z-δy方向)傳播的光211(e)。光211(e)被反射器590偏轉(zhuǎn)。在被反射器590偏轉(zhuǎn)之后，光211(e)并不向回傳播到輸出PM光纖910或輸入PM光纖920。
在圖9a和9b的實現(xiàn)方式中，以這樣一種方式對準輸出PM光纖910和輸入PM光纖920，使光作為e-光線從輸入PM光纖920射出，并作為o-光線從單向組合裝置10進入輸出PM光纖910。在另一種實現(xiàn)方式中，可以以這樣一種方式對準輸出PM光纖910和輸入PM光纖920，使光作為o-光線從輸入PM光纖920射出，并作為e-光線從單向組合裝置10進入輸出PM光纖910。
圖5a-5d的光去偏振器和圖6a-6e的光去偏振組合器包括一光軸為沿y-方向且其與雙折射光楔17的光軸成45°角的雙折射塊580。在其他實現(xiàn)方式中，可以選擇雙折射塊580的光軸與雙折射光楔17的光軸之間為其他角度。
在圖5a，6a和7a的實現(xiàn)方式中，反射器590可以為一反射鏡。在其他實現(xiàn)方式中，可以在雙折射塊580的端面上涂鍍反射材料，以起反射器590的作用。
在圖8a和9a的實現(xiàn)方式中，反射器590可以為一反射鏡。在其他實現(xiàn)方式中，可以在雙折射光楔17的表面19上涂鍍反射材料，以起反射器590的作用。
可以由雙折射晶體材料，如方解石，金紅石，鈮酸鋰或原釩酸釔(yttrium orthvanadate)構(gòu)成雙折射塊580、雙折射光楔15和雙折射光楔17。
雙折射晶體材料通常具有對于e-光線的折射率ne和對于o-光線的折射率no?？梢允褂谜凵渎蕁e大于no的雙折射晶體材料或折射率ne小于no的雙折射晶體材料構(gòu)成單向組合裝置10。
圖10a和10b說明單向組合裝置10的一種實現(xiàn)方式，單向組合裝置10包括楔形平板形式的雙折射光楔15和17。雙折射光楔15的表面11基本上平行于雙折射光楔17的表面12。雙折射光楔15和17的楔形角為x。
圖10a說明使用折射率ne大于no的雙折射晶體材料構(gòu)成的單向組合裝置10的一實現(xiàn)方式。圖10a還說明e-光線320(e)和o-光線310(o)的傳播路徑。e-光線320(e)沿cos(θe)z-sin(θe)y方向入射在雙折射光楔15的表面11上，并沿正z-方向從雙折射光楔17射出。此處θe滿足公式nesin(x-θe)＝nosin(x)。o-光線310(o)沿cos(θo)z+sin(θo)y方向入射在雙折射光楔15的表面11上，并沿正z-方向從雙折射光楔17射出。此處θo滿足公式nosin(x+θo)＝nesin(x)。
圖10b說明使用折射率ne小于no的雙折射晶體材料構(gòu)成的單向組合裝置10的一種實現(xiàn)方式。圖10b還說明e-光線320(e)和o-光線310(o)的傳播路徑。e-光線320(e)沿cos(θe)z-sin(θe)y方向入射在雙折射光楔15的表面11上，并沿正z-方向從雙折射光楔17射出。此處θe滿足公式nesin(x+θe)＝nosin(x)。o-光線310(o)沿cos(θo)z+sin(θo)y方向入射在雙折射光楔15的表面11上，并沿正z-方向從雙折射光楔17射出。此處θo滿足公式nosin(x-θo)＝nesin(x)。
已經(jīng)公開了一種用于形成光去偏振器、光去偏振組合器、光組合器和PM隔離器的方法和系統(tǒng)。雖然根據(jù)所示實施例描述了本發(fā)明，不過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很容易想到，可以對實施例進行變型，并且這些變型處于本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。因此，在不偏離所附權(quán)利要求的精神和范圍的條件下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以作出各種變型。
權(quán)利要求
1.一種光去偏振器，包括具有主方向、逆主方向和第一輸入方向的光學器件，該器件被配置為使得在第一輸入方向進入該器件的偏振光能夠在第一主方向出射，并且在逆主方向進入該器件的光能夠在逆主方向出射；以及與該器件光學耦合的塊，該塊被配置為接收來自所述器件的光，并引入所述光的正交的偏振狀態(tài)的相位差。
2.如權(quán)利要求1所述的光去偏振器，還包括與所述塊光耦合的反射鏡，用來將來自所述塊的光反射回所述塊。
3.如權(quán)利要求2所述的光去偏振器，還包括與所述器件光耦合的透鏡。
4.如權(quán)利要求3所述的光去偏振器，還包括毛細管，用于將至少一PM輸入光纖和輸出光纖保持得貼近該透鏡，使得從該PM輸入光纖射出的光通過該透鏡，以第一偏振沿第一輸入方向進入該器件，并且在逆主方向從該器件射出的光通過該透鏡并進入所述輸出光纖。
5.如權(quán)利要求3所述的光去偏振器，還包括毛細管，用于將至少一第一和第二PM輸入光纖和輸出光纖保持得貼近該透鏡，使得從該第一PM輸入光纖射出的光通過該透鏡，以第一偏振沿第一輸入方向進入該器件，從該第二PM輸入光纖射出的光通過該透鏡，以第二偏振沿第二輸入方向進入該器件，并且在逆主方向從該器件射出的光通過該透鏡并進入所述輸出光纖。
6.如權(quán)利要求1所述的光去偏振器，其中所述光學器件包括(a)具有垂直于所述主方向的第一光軸的第一雙折射光楔，(b)具有與所述主方向垂直的第二光軸的第二雙折射光楔，該第二光軸與第一光軸形成第一角度，以及(c)光耦合在第一和第二雙折射光楔之間的單向旋轉(zhuǎn)元件，其被配置為將通過它的光的偏振旋轉(zhuǎn)一個第二角度。
7.如權(quán)利要求6所述的光去偏振器，其中，所述塊包括具有垂直于所述主方向的第三光軸的雙折射塊，該第三光軸與第二光軸形成第三角度。
8.如權(quán)利要求7所述的光去偏振器，其中該第三角度為45°。
9.如權(quán)利要求6所述的光去偏振器，其中該單向旋轉(zhuǎn)元件為法拉第旋轉(zhuǎn)器。
10.一種光去偏振器，包括具有雙折射塊光軸的雙折射材料塊，該塊被配置為接收在與所述雙折射塊光軸成45度角的方向偏振的光；耦合到該塊，位于該塊的第一側(cè)的反射器；位于該塊的第二側(cè)，被配置為向該塊提供偏振光的輸入端口；以及位于該塊的第二側(cè)、被配置為從該塊接收無偏振的光的輸出端口。
11.一種光去偏振器，包括具有雙折射塊光軸的雙折射材料塊，該塊被配置為接收在與所述雙折射塊光軸成非零角度的方向偏振的光；耦合到該塊，位于該塊的第一側(cè)的反射器；位于該塊的第二側(cè)，被配置為向該塊提供偏振光的輸入端口；位于該塊的第二側(cè)、被配置為從該塊接收無偏振的光的輸出端口；以及耦合到該塊的單向組合裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的光去偏振器，其中，所述單向組合裝置具有主方向、逆主方向和第一輸入方向，被配置為使得在第一輸入方向進入該裝置的偏振光能夠在第一主方向作為被旋轉(zhuǎn)的偏振光出射，并且在逆主方向進入該裝置的光能夠在逆主方向出射。
13.如權(quán)利要求12所述的光去偏振器，其中所述單向組合裝置包括(a)具有垂直于所述主方向的第一光軸的第一雙折射光楔，(b)具有與所述主方向垂直的第二光軸的第二雙折射光楔，該第二光軸與第一光軸形成第一角度，以及(c)光耦合在第一和第二雙折射光楔之間的單向旋轉(zhuǎn)元件，其被配置為將通過它的光的偏振旋轉(zhuǎn)一個第二角度。
14.如權(quán)利要求13所述的光去偏振器，其中第二光軸與所述雙折射塊光軸成45°角。
15.如權(quán)利要求13所述的光去偏振器，其中該單向旋轉(zhuǎn)元件為法拉第旋轉(zhuǎn)器。
全文摘要
本申請涉及去偏振器。具體地，一種光去偏振器，包括具有主方向、逆主方向和第一輸入方向的光學器件，該器件被配置為使得在第一輸入方向進入該器件的偏振光能夠在第一主方向出射，并且在逆主方向進入該器件的光能夠在逆主方向出射；以及與該器件光學耦合的塊，該塊被配置為接收來自所述器件的光，并引入所述光的正交的偏振狀態(tài)的相位差。
文檔編號H04B10/12GK1769936SQ200510116028
公開日2006年5月10日 申請日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者李偉中, 郭慶東 申請人:奧普林克通信公司