组合的分光器、光隔离器和模斑转换器制造技术

一种适于在TOSA中使用的集成且紧凑型的多功能光隔离器(即，组合式分光器、隔离器和模斑转换器)，包括输入光学器件，所述输入光学器件包括第一偏光器、法拉第旋转器和第二偏光器。该输入光学器件包括一个光楔，在其第一表面上涂覆有一个部分反射涂层。输入光束以非法向入射角入射到第一表面上，使穿过光楔的光被折射到光楔的第二表面上，第二表面相对于第一表面以一预定的楔角倾斜。非法向入射角与预定楔角中至少有一个是根据光楔材料的折射率和输入光束的目标畸变放大率确定的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术概括而言涉及光隔离器，具体而言，涉及适合在T0SA中使用的多功能光隔离器。
技术介绍
光收发器通常用在光纤网络中，用于在光信号与电信号之间的转换。一般而言，一个光收发器包括一个光发射次模块(T0SA)和一个光接收次模块(ROSA)，T0SA通常包括一个发光器件，例如激光器芯片，ROSA通常包括一个光接收器件，例如光电二极管。参见图1，一个典型的T0SA包括一个模斑转换器120、一个隔离器140和一个分束器160。模斑转换器120对由激光器芯片101发出、并经准直透镜115校准的光束进行形状和/或尺寸的调整，以提高进入光纤的耦合效率，由此提供更高的功率。隔离器140可防止背向反射光到达激光器芯片101，同时使光能够送达分束器160。分束器160可将一部分光分接，并转向功率/波长监测器170，而让其余的光通过会聚透镜175传送至与光纤尾纤190親合的光纤。依据常规，T0SA中的模斑转换器120、隔离器140和分束器160是单独的光学部件，其各自的功能相互独立。模斑转换器120调整激光器芯片(例如激光二极管)所发出的光束的形状和/或尺寸。具体而言，由于大多数激光二极管的输出光束的横截面为椭圆形(例如，在纵向拉长)，模斑转换器将经常减小光束纵横比(例如沿水平和垂直轴的束腰比)，使光束的横截面更接近于圆形。依据常规，模斑转换器为基于波导的，由此可以被集成在激光器芯片上。例如，基于波导的模斑转换器的一个示例在7，664，352号美国专利中加以说明。一般而言，基于波导的模斑转换器包括具有渐缩式宽度或厚度的波导段。由于采用基于波导的模斑转换器将激光器芯片101的输出波导的模式与耦合至光纤尾纤190的较大光纤的模式相匹配，它们经常被称为模式转换器。然而不利的是，由于基于波导的模斑转换器与激光器芯片集成在一起，波导结构更为复杂，由此使加工工艺也更为复杂。此外，这些集成式波导结构会因为传输模式失配而造成额外的光损耗。其他用于对激光器所发射的光束进行形状和/或尺寸调整的方式包括使用准直透镜/会聚透镜或一对变形棱镜。不利的是，这些方式会使模斑转换器相对笨重。隔离器140是一个光隔离器，它使从激光器芯片101发出的向前传播的光能够通过，而阻止向后传播的光传播到激光器芯片101 (例如，背反射光)。一般而言，光隔离器140可以是偏振相关型隔离器或偏振无关型隔离器。—个偏振相关型隔离器通常包括一个输入偏光器、一个法拉第旋转器和一个输出偏光器(即，经常也被称为分析器)。输入偏光器与分析器均为吸收型偏光器(例如，吸收型偏光膜)，会吸收不需要的偏振状态。参见图2a，其中示出了一个偏振相关型隔离器的一个实施例，其输入偏光器242a被垂直偏振，而分析器246a被以45°偏振。在向前的传播方向，光穿过输入偏光器242a，变为垂直偏振，穿过法拉第旋转器244a (例如，闭锁石榴石(latched garnet))，在其中偏振被转动45°，并穿过分析器246a。在向后的传播方向，光穿过分析器246a，变为45°偏振，穿过法拉第旋转器244a，再次将偏振转动45°，并被输入偏光器242a阻挡(即，因光为水平偏振，而输入偏光器仅允许垂直偏振的光穿过)。—个偏振无关型隔离器通常包括一个输入双折射光楔、一个法拉第旋转器以及一个输出双折射光楔。输入和输出双折射光楔均为分束偏光器，一个非偏振光束在其中被分为具有相反偏振状态的两个光束。参见图2b，其中示出了一个偏振无关型隔离器的一个实施例，输入双折射光楔242b的常规偏振方向为垂直方向，其非常规偏振方向为水平方向，而输出双折射光楔246b的常规偏振方向(ordinary polarizat1n direct1n)为45°，非常规偏振方向(extraordinary polarizat1n direct1n)为-45。。在向前的传播方向，光穿过输入双折射光楔242b，并被分为其垂直(正常光线(o-ray))和水平(非正常光线(e-ray))分量，穿过法拉第旋转器244b，其将正常光线和非正常光线均旋转45°，使得正常光线处于45°，非正常光线处于-45°，并由输出双折射光楔246b将其重新组合。在向后的传播方向(未不出)，光被第二双折射光楔246b分为正常光线(处于45° )分量和非正常光线(处于-45° )分量，穿过法拉第旋转器244b，其将两光线均转动45°，并穿过第一双折射光楔242b，后者将两光线分开，使两光线相对向前传播的输入光线垂直偏移，由此被阻止向输入端口传播。一般而言，光束实质上以光楔角入射到第一双折射光楔的倾斜表面上。值得注意的是，尽管采用分束偏光器的优势在于可提供一个偏振无关型隔离器，但分束偏光器比吸收型偏光器更为笨重、昂贵和复杂。分束器160可使正被传送到与光纤尾纤190相连的光纤的光的一部分发生转向，由此可实现功率/波长监测。参见图3，T0SA中通常使用的分束器160的一个实例为板式分束器。板式分束器经常包括一个设置于玻璃板表面上的薄膜反射涂层(例如，部分反射涂层)，其被设置成处于45°入射角，使射到板式分束器的光的一部分被反射，而另一部分被透射。反射部分被导向功率/波长监测器。如上文所述，模斑转换器120、隔离器140和分束器160常规情况下以单独的零件/部件的形式提供，这些单独的零件/部件被一起封装在一个T0SA封装内。值得注意的是，采用三种不同的零件会导致材料成本相对较高，使封装笨重(例如，由于零件的间隔所致)，并使零件的组装相对复杂。在6，330，117号美国专利中，Seo将隔离器与分束器功能组合在一个部件中。参见图4，该集成部件包括一个第一偏光器442 (即，一个楔形分束偏光器)、一个法拉第旋转器444和一个第二偏光器446 (即，一个楔形分束偏光器)。第一偏光器442有一个设置在其前表面上的部分反射涂层，由此可起分束器的作用。在工作中，一个准直光束入射到第一偏光器442上，其中一部分光被反射，并被引向一个功率监测器，而其余部分被透射至法拉第旋转器444和第二偏光器446。有利的是，在楔形输入偏光器442的一个表面上提供部分反射涂层可使结构更加简单，并可不再需要单独的板式分束器。不利的是，由于隔离器采用两个楔形双折射晶体，所形成的部件相对笨重。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种适合在T0SA中使用的集成式、紧凑型的多功能光隔离器(即，组合的分光器、隔离器和模斑转换器)。根据本专利技术的一个方面，提供了一种多功能光隔离器，其包括:输入端口，用于透射输入光束；输入光学器件，其被光学地设置在输入端口与输出端口之间，该输入光学器件包括用于透射具有第一偏振的光的第一偏光器；第二偏光器，其被光学地设置在输入光学器件与输出端口之间，用于透射具有第二偏振的光，第一偏振不同于第二偏振；以及非互易式旋转器，其被光学地设置在输入光学器件与第二偏光器之间，用于转动经过其透射(transmitted therethrough)的光的偏振，使得具有第一偏振的沿向前的传播方向传播的光穿过第二偏光器到达输出端口，并且具有第二偏振的沿向后的传播方向传播的光不穿过第一偏光器到输入端口，其中输入光学器件包括一个光楔，在光楔的第一表面上设置有一个部分反射涂层，该部分反射涂层用于将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能光隔离器，包括：输入端口，其用于透射输入光束；输入光学器件，其被光学地设置在所述输入端口与输出端口之间，所述输入光学器件包括用于透射具有第一偏振的光的第一偏光器；第二偏光器，其被光学地设置在所述输入光学器件与所述输出端口之间，被定向为用于透射具有第二偏振的光，所述第一偏振不同于所述第二偏振；以及非互易式旋转器，其被光学地设置在所述输入光学器件与所述第二偏光器之间，被定向为用于转动经过其透射的光的偏振，使得具有所述第一偏振的、沿向前的传播方向传播的光穿过所述第二偏光器到达所述输出端口，并且具有所述第二偏振的、沿向后的传播方向传播的光不穿过所述第一偏光器到所述输入端口；其中所述输入光学器件包括光楔，在所述光楔的第一表面上设置有部分反射涂层，所述部分反射涂层用于将所述输入光束的第一部分从所述光楔上反射开，并使所述输入光束的第二部分穿入所述光楔，所述第一表面被定向为用于接收以非法向入射角入射的所述输入光束，并将所述输入光束的所述第二部分折射到所述光楔的第二表面上，所述第一表面相对于所述第二表面以预定的楔角倾斜，所述非法向入射角与所述预定的楔角中至少有一个是根据所述光楔的材料的折射率和所述输入光束的目标畸变放大率确定的。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·C·拉尔森，熊伟，李兆明，周芬红，
申请(专利权)人：朗美通运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US