[实用新型]双包层光纤的多光束合波分波器

说明书

本实用新型属于光纤通信领域，是一种双包层光纤的多光束合波分波器件。

光纤放大器和光纤激光器是高速、大容量、长距离光纤通信网络的关键部件，已得到广泛应用。随着市场的发展，要求该器件进一步提高输出功率。近几年来，双包层光纤技术取得了成功。在这一新型光纤中，泵浦光能量注入到比纤芯直径大得多的内包层中，因而可以获得高的耦合效率和很大的输出功率。然而高的耦合效率必须依赖于耦合的光学设计和工艺技术。对普通掺铒光纤放大器(EDFA)中的泵浦光已经开发了多种耦合技术。对于双包层光纤，必须发展和发明专门的耦合光学结构。

光纤耦合技术包括光纤与泵浦光源(通常是半导体激光器)之间的耦合，以及光纤与光纤之间的耦合。对于光纤放大器，要求把信号光和泵浦光同时注入光纤，并从光纤中输出放大的信号光。对于光纤激光器，要求把泵浦光注入光纤，同时在大多数应用场合采用光纤把激光输出功率耦合出来。因此必须解决多光束耦合的问题。

在先技术中，自从掺铒光纤放大器问世以来，已经开发了多种耦合技术：

1.光纤波分复用器(WDM)。这是最常用的结构，信号光和泵浦光通过波分复用器合波进入同一根光纤，然后同掺铒有源光纤直接熔接。采用这一结构，通过光纤耦合器进入有源光纤的泵浦光集中在纤芯中，泵浦光功率小，适用于单包层光纤，不适用于容纳大功率泵浦光的双包层光纤。

2.双色平面镜结构，见文献报道：[IEEE Photonics Technology Letters，Vol.5，No.3，1993 pp301-303]、[CLEO’98 Technical Digest，p227]、[Optics Letters Vol.23，No.6，1998，pp454-456]和[IEEE Photonics Technology Letters，Vol.11，No.1，1999，pp39-41]。这种结构利用双色膜能反射一种波长，而能透过另一种波长的特性，把信号光和泵浦光合成一个光路。如图1所示。由信号光源1发射的信号光经单模光纤2，通过由第一透镜301、双色平面镜302和第二透镜303构成的单合波耦合元件3中的第一透镜301聚焦，并透过双色平面镜302，耦合到作为放大介质的双包层光纤4的纤芯。泵浦光源5发出的光束，经过第二透镜303会聚在双色平面镜302上反射，注入双包层光纤4的内包层中。从而实现信号光和泵浦光的同时耦合。这是目前对双包层光纤常用的结构。但是泵浦功率受其结构的限制难以进一步改进提高。

3.光纤侧面V型槽结构，见文献[Optics Letters Vol.23，No.13，1998，pp1037-1039]。这种结构需要在双包层光纤的侧面加工一个V型槽，泵浦光从光纤的侧面照射，通过V型槽的一个侧面反射注入光纤的包层。这一结构具有结构紧凑的优点。但是要求在纤细的光纤侧面，在数十微米的尺寸内加工高精度的光学平面，难度和成本很高。

本实用新型的目的是为了克服上述几种耦合结构的缺点，提供一种既能实现多光束的泵浦光注入到双包层光纤达到大功率激光束输出，同时又能获得信号光的高耦合效率的双包层光纤的多光束合波分波器

本实用新型的多光束合波分波器的结构是：信号光源1发射的信号光经单模光纤2，再通过耦合元件进入双包层光纤4的纤芯，泵浦光源5发射的光束通过耦合元件进入双包层光纤4的内包层。其中的核心元件是耦合元件。本实用新型的耦合元件是双色平面镜加偏振膜板的合波耦合元件6，如图2所示；或者是自聚焦透镜和直角棱镜的组合耦合元件8，如图3所示；或者是自聚焦透镜、直角棱镜与偏振膜板的组合耦合元件9，如图4所示；或者是自聚焦透镜和双面双色膜棱镜的组合耦合元件10，如图5所示；或者是侧面光栅耦合元件11，如图6所示；或者是多段光纤光栅耦合元件12，如图7所示。

本实用新型提供的几种耦合元件分别叙述如下：