專利名稱：一種光的偏振合波與消偏的混合器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光的偏振合波與消偏的混合器件，是將泵浦光的偏振合波與消偏技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)，同時實現(xiàn)偏振合波的功能與消偏功能的混合器件。
背景技術(shù)：
喇曼放大器的工作機理不是能級躍遷，而是受激喇曼散射效應(yīng)，信號放大的過程實際上就是信號光場與泵浦光激發(fā)的受激喇曼散射場之間的相互作用。這種相互作用嚴(yán)重依賴于兩個光場之間的偏振關(guān)系。當(dāng)信號光場與散射光場的偏振方向垂直時，信號光不能有效放大；當(dāng)兩者的偏振化方向平行時，則信號光能夠獲得最大限度的放大；其他的偏振關(guān)系獲得放大作用處于前兩者之間。受激喇曼散射光場的偏振化方向與泵浦光的偏振方向相同，因此，信號光的喇曼增益的偏振相關(guān)性主要是由泵浦光的偏振特性引起的。為了克服或減小信號光的喇曼增益的偏振相關(guān)性，必須對喇曼泵浦源進行消偏處理。在分布式喇曼放大器中，增益介質(zhì)就是傳輸光纖本身。傳輸光纖接近理想的圓柱波導(dǎo)，其消偏能力比較小，不能滿足商用化的要求，特別是前向泵浦的喇曼放大器，增益為10dB時，偏振相關(guān)增益(PDG)高于0.5dB，因此必須找出有效的方法來減小偏振態(tài)的影響。
傳統(tǒng)的是通過同一波長上采用兩個激光器通過偏振耦合，使得增益介質(zhì)中相互垂直的兩個電場方向上的泵浦功率大致相等。這種方案增加了激光器的個數(shù)，同組的兩個激光器輸出功率不同，也會使PDG增大，同時PDG的減少還受到泵浦光輸出消光比的限制。經(jīng)檢索與之相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)是美國專利5,812,583，申請日是1998年9月22日和5,999,544，申請日是1999年12月7日。上述專利采用兩個棱鏡，僅有消偏功能，沒有合波功能。
技術(shù)方案通常泵浦方式是由多個大功率的泵浦激光器通過偏振合波器(PBC)的兩兩合波再通過WDM波分復(fù)用而獲得。本實用新型的目的是為該領(lǐng)域提出一種偏振合波與消偏(PBC/D)相結(jié)合的技術(shù)，它將偏振合波的功能與消偏功能通過一個器件來完成。
本實用新型的光的偏振合波與消偏的混合器件，它依次由雙芯保偏準(zhǔn)直器、渥拉斯頓棱鏡、消偏波片和單芯保偏準(zhǔn)直器結(jié)合而成，渥拉斯頓棱鏡滿足將兩束偏振方向互相垂直的線偏光合為一束，輸出光垂直于渥拉斯頓棱鏡的輸出端面，消偏波片的厚度滿足對快軸光和慢軸光的光程差大于光源的相干長度。
所述的偏振合波與消偏的混合器件，其合波棱鏡采用渥拉斯頓棱鏡。
所述的偏振合波與消偏的混合器件，其消偏波片可設(shè)兩級，兩極波片的材料可相同，也可不同，當(dāng)兩極波片的材料相同時，兩極波片的厚度d2＝2d1。消偏波片也可設(shè)一級，波片的厚度d1由光源的譜型和波片的材料共同決定，對于洛侖茲譜型，當(dāng)波片的材料為礬酸釔YVO4晶體時，d1為2.9mm。
本實用新型的優(yōu)點是1、同組波長不需要兩個激光器。
2、在完成合波的同時完成消偏，應(yīng)用更為方便靈活。


附圖1是本實用新型的原理結(jié)構(gòu)，圖2是渥拉斯頓棱鏡的光軸與消偏波片的光軸夾角示意圖，圖3是消偏波片的兩級結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本實用新型的典型應(yīng)用實例圖。圖中1代表雙芯保偏準(zhǔn)直器、2和3代表構(gòu)成渥拉斯頓棱鏡的兩個楔型棱鏡、4代表消偏波片、5代表單芯保偏準(zhǔn)直器、LD1-LD4代表四個泵浦激光器、λ1-λ4代表相應(yīng)泵浦激光器的波長、PBC/D代表偏振合波與消偏器、WDM代表波分復(fù)用器、I為渥拉斯頓棱鏡的出射端面、II代表消偏波片的入射端面。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例偏振合波與消偏器的原理結(jié)構(gòu)如圖1所示從雙芯準(zhǔn)直器1出射的兩束偏振光，其偏振化方向分別沿著楔型棱鏡2的快軸方向和慢軸方向，由于兩束線偏光分別來自兩個不同的激光器，彼此之間不相干，經(jīng)渥拉斯頓棱鏡2和3偏振合波后，成為一束光，垂直入射消偏波片4，消偏波片的厚度滿足對快軸光和慢軸光的光程差大于光源的相干長度。
楔型棱鏡3的光軸與消偏波片4的光軸夾角為45°，實際上是越接近45°越好，如圖2所示。
消偏波片的結(jié)構(gòu)有一級和兩級的方案1、一級方案用一塊厚度為d1的高雙折射晶體，d1由光源的譜型和波片的材料共同決定，對于洛侖茲譜型，當(dāng)波片的材料為礬酸釔YVO4晶體時，d1為2.9mm。
2、一級方案用兩塊厚度分別為d1和d2的高雙折射晶體，彼此之間的光軸夾角為45°，是消偏波片設(shè)兩級，兩級波片的材料可相同，也可不同，當(dāng)兩級波片的材料相同時，厚度為d2＝2d1。這種消偏屬于本方案最佳實施例，如圖3為兩級波片的材料相同時的結(jié)構(gòu)圖。
分析可知，實際上第一種結(jié)構(gòu)是第二種結(jié)構(gòu)的特例。
利用瓊斯矩陣來對兩極消偏波片結(jié)構(gòu)進行分析，利用相干矩陣和相干函數(shù)的概念得出當(dāng)波片的厚度滿足下面的不等式方程組(1)時，單芯保偏準(zhǔn)直器輸出光的DOP最小 式中，Δλ為泵浦光的線寬，λ0為泵浦光的中心波長，|n0-ne|為波片對快軸光和慢軸光的折射率差，α由泵浦光的譜型決定，對于洛侖茲譜型，α＝6.9時，相干函數(shù)等于0.001，認(rèn)為此時對快軸光和慢軸光的光程差大于光源的相干長度。
根據(jù)式(1)，對于不同的波片材料和泵浦光譜型，可求出d1和d2，對于典型礬酸釔晶體和洛侖茲譜型和給定的中心波長，可得出d1≈2.9mm，d2＝2d1。
滿足式(1)后，得出的相干度可化簡為DOP＝|cos(2θ)cos(2θp)| (2)式中θp為圖1中II處泵浦光的偏振方向與II處消偏波片光軸的夾角；θ為兩塊波片光軸的夾角。
當(dāng)θ或θp為45°時，DOP為0。為了減小泵浦光源消光比的限制，我們?nèi)ˇ群挺萷同為45°。
同理可以得到當(dāng)消偏器由一塊波片構(gòu)成時，根據(jù)式(1)，可以求出晶體的厚度d1。此時，輸出光的偏振度為DOP＝|cos(2θp)| (3)此時，我們?nèi)ˇ萷為45°即可實現(xiàn)消偏。
與兩塊波片構(gòu)成的消偏波片相比，單塊波片構(gòu)成的消偏波片的消偏性能受泵浦光的消光比的影響較大，采用兩塊波片構(gòu)成的消偏波片消偏保偏的性能最佳。
采用PBC/D的合波消偏方案的應(yīng)用如圖4所示虛線內(nèi)為本實用新型所在。
綜上所述，將偏振合波與消偏功能集成的方法是本實用新型的核心，因此，任何將兩者結(jié)合，特別是用棱鏡合波與用波片消偏結(jié)構(gòu)起來的技術(shù)方案，均屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種光的偏振合波與消偏的混合器件，包括保偏準(zhǔn)直器、消偏波片，其特征是它依次由雙芯保偏準(zhǔn)直器、渥拉斯頓合波棱鏡、消偏波片和單芯保偏準(zhǔn)直器結(jié)合而成，渥拉斯頓棱鏡滿足將兩束偏振方向互相垂直的線偏光合為一束，輸出光垂直于渥拉斯頓棱鏡的輸出端面，消偏波片的厚度滿足對快軸光和慢軸光的光程差大于光源的相干長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振合波與消偏的混合器件，其特征是消偏波片設(shè)兩級，兩極波片的材料相同時，兩極波片的厚度d2＝2d1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振合波與消偏的器，其特征是消偏波片設(shè)一級，波片的厚度d1由光源的譜型和波片的材料共同決定，對于洛侖茲譜型，當(dāng)波片的材料為礬酸釔YVO4晶體時，d1為2.9mm。
專利摘要本實用新型的光的偏振合波與消偏的混合器件，它依次由雙芯保偏準(zhǔn)直器、渥拉斯頓棱鏡、消偏波片和單芯保偏準(zhǔn)直器結(jié)合而成，渥拉斯頓棱鏡滿足將兩束偏振方向互相垂直的線偏光合為一束，輸出光垂直于渥拉斯頓棱鏡的輸出端面，消偏波片的厚度滿足對快軸光和慢軸光的光程差大于光源的相干長度。消偏波片可設(shè)兩級，兩極波片的材料可相同，也可不同，當(dāng)兩極波片的材料相同時，兩極波片的厚度d
文檔編號H01S3/091GK2530368SQ01273529
公開日2003年1月8日 申請日期2001年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月26日
發(fā)明者印新達, 楊滔滔 申請人:武漢郵電科學(xué)研究院