带维持偏振的光纤引出线拼接的光学元件制造技术

在维持偏振的光纤必不可少或者合乎需要的场合用来实现带光源的光栅的解决方案是在光栅和光源之间使用维持偏振的光纤。但是，光栅实际上被写入规则的或非维持偏振的光纤。维持偏振的光纤被拼接到非ＰＭ光纤上。因为这种拼接在商用元件中出现，所以它能在实验室条件下完成。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关的专利申请这项申请是作为1999年9月14日申请的美国专利申请第09/396,174号的部分继续申请的于2000年2月10日申请的美国专利申请第09/501,809号的继续申请，并且要求于1999年5月27日申请的临时专利申请第60/136,628号的申请日期的权益，在此通过引证将其全部教导并入。本专利技术的现有技术激光二极管被用于光学抽运光纤(增益光纤)，该光纤为了使光信号的放大成为可能已被掺杂。在普通的市售产品中，980毫微米(nm)或1480nm的二极管激光器被用于通常在1550nm附近的光谱范围中操作或放大的铒掺杂的光学抽运光纤放大器。在这些二极管抽运增益光纤系统中，重要的是使抽运波长或功率的变化造成的放大器特性变化减少到最低限度。这在波分多路传输(WDM)系统或在包括许多光谱上间隔非常小的信道的稠密型波分多路传输(DWDM)系统中尤其现实。例如，泵中的模式跃迁可能在放大器的增益频谱中引起变化。这些变化导致DWDM系统中某些信道相对于其它信道优先的放大。用来控制由泵中的环境温度或功率变化造成的噪声和波长移位的一个解决方案采用纤维光栅稳定化。Bragg光栅具有使来自激光泵的输出频谱稳定的效果，或者更具体地说，光栅使泵顶住暂存的功率波动稳定下来。此外，在一个提议的实现中，光栅是以激光器出口面的反射率为基准进行选择、留下与激光器模块的间隔和调整的，以致发射的频谱相对单独的激光器的频谱被加宽。为了进一步使泵激光器稳定下来，偏振控制是非常有用的。从二极管激光器的输出面发出的光线通常是偏振性很强的。但是，通过规则的、非维持偏振的光纤传播的光线可能由于光纤的双折射、光纤的扭曲、弯曲、温度漂移和其它应力而改变其偏振方向。从光栅返回光学器件的光线的偏振方面的任何波动都有效地改变功率反馈比，因为激光器对任何偏振方向与发射光线的偏振方向正交的反射光线都是不敏感的。例如，如果所有的反射光都具有被旋转90度的偏振，那么Bragg纤维光栅从激光器的立场上看被有效地从系统中除去。在激光二极管和光栅之间需要偏振控制的应用中，维持偏振的(PM)光纤与被写入PM光纤的光栅一起被用于光纤引出线。但是，应该理解在光学器件和纤维光栅之间需要偏振控制的并非局限于抽运激光器。这些问题也涉及到一般的激光二极管或任何就窄线而言对相干性塌陷操作具有纤维光栅稳定作用的光纤系统(例如光纤放大器)和利用诸如Fabry-Perot激光器之类的放大器的系统。因此，仅仅规定在与PM光纤展开相关联的不利因素超过与在光学器件和光栅之间没有偏振控制相关联的问题时才在使纤维光栅稳定的光学系统中使用PM光纤。例如，可以提高光学系统的机械刚性和温度稳定性，借此控制应力诱发的双折射，从而使从光栅进入二极管激光器的反馈稳定下来，最终使偏振控制的必要性降低。但是，这些解决方案的长期稳定性是不清楚的。本专利技术的方向是在维持偏振的光纤必不可少或合乎需要的场合用来实现带光源的光栅的解决方案。具体地说，维持偏振的光纤被用在光栅和光源之间。但是，光栅实际上被写在有规则或非维持偏振的光纤上。在一个实施方案中，维持偏振的光纤被直接拼接到非PM光纤上。由于这种拼接点存在于元件中，所以它可以在优选采用加工过程受控的专用的熔合拼接机的实验室或生产条件下得以完成。一般地说，一方面，本专利技术的特色是使纤维光栅稳定的光学元件。这种元件包括光源或供应光线的系统。依据实现，使用诸如象激光器(尤其是980nm-1480nm或Raman抽运激光器)或放大器之类的光源或系统。来自光源或系统的光线通过提供合乎需要的偏振控制的维持偏振的光纤引出线传送。然后，非维持偏振的光纤和维持偏振的光纤被直接和间接耦合。必不可少的必须的光栅被写入非维持偏振的光纤。该光栅被用来影响从光学元件发出的光线的光谱特征。在优选的实施方案中，在非维持偏振的光纤被直接拼接到维持偏振的光纤上。在当前的实现中，采用熔合拼接。在预期的实现中，模块壳体被用来容纳光源。维持偏振的光纤引出线穿过这个壳体的壁延伸到靠近激光源的输出面的位置终止。各种技术可以被用于使光线从光源进入维持偏振的光纤的耦合效率增加到最大限度，例如，离散透镜、平接耦合和在光纤引出线的末端(形成或附着的)微透镜(microlenses)。优选的是光栅位于距维持偏振的光纤引出线和非维持偏振的光纤之间的连接点1.0或0.50米的距离范围内，但是，光栅至所述的连接点通常在150毫米以下。这保证光源和光栅之间的偏振控制被增加到最大限度。一般地说，另一方面，本专利技术的方向是使纤维光栅稳定的泵激光器。这种激光器包括产生打算光学抽运给光纤放大器的光线的二极管激光器。模块给二极管激光器提供壳体。维持偏振的光纤引出线穿过模块的壁延伸到靠近二极管激光器的输出面的位置终止，以便至少接收一部分其产生的光线。非维持偏振的光纤被直接或间接地光学耦合到维持偏振的光纤引出线上，而光栅被写入非维持偏振的光纤，以便提供预期的偏振控制。优选的是光栅具有大约1.3％到2.3％、优选1.4％到2.0％的功率反射性。激光器芯片的正面功率反射性是4.0％到6.5％，优选4.5％到6.0％。这些范围与70-75％的激光器至光纤的耦合效率一起使用。本专利技术的上述和其它的特点(包括零部件的构造和组合的各种新颖的细节)以及其它优点现在将参照附图更具体地予以介绍并且在权利要求书中予以指出。应该理解，体现本专利技术的特定的方法和器件仅仅是为了图解说明的目的被展示的，而不是作为对本专利技术的限制。这项专利技术的原则和特点可以在不脱离本专利技术的范围的情况下用于各种各样的为数众多的实施方案。附图说明图1是依据本专利技术的使纤维光栅稳定的泵激光器元件的方框图；图2是基于本专利技术的使纤维光栅稳定的泵激光器元件的透视示意图；图3A-3D是几个示范性的PM和非PM光纤的横截面示意图；图4是展示PM光纤的轴线和在光纤引出线的末端上的微透镜(micro lense)之间的关系的平面图；图5是图解说明制造依据本专利技术使纤维光栅稳定的泵激光器的过程的流程图。本专利技术的详细说明图1和图2展示已依据本专利技术的原则构成的使纤维光栅稳定的泵激光器元件。具体地说，诸如激光器(尤其是泵激光器或放大器)之类的光源110在典型的实现中被安装在辅助支架112上。辅助支架112提供激光器二极管110和模块壳体114之间的机械和电气连接。光纤引出线118穿过模块壳体114的侧壁120延伸。它通常被刚性地固定到辅助支架上，以致光纤的端面122被保持在靠近激光二极管110的输出面116的位置。光纤引出线118是用维持偏振的光纤制成的。不同类型的维持偏振的光纤都是适用的。例如，熊猫、椭圆应力棒、椭圆芯和蝴蝶结都可以使用。图3A至图3C是图解说明可与本专利技术一起使用的几种示范类型的PM光纤的截面图，具体地说分别为熊猫、椭圆应力棒和蝴蝶结。这些PM光纤类型中每种类型都被掺杂，以便产生光线传输的快轴和慢轴。被耦合到光纤中并且沿着这些轴之一偏振的光线为了维持其相对于这些轴的偏振而受到限制。在其它的实施方案中，光纤引出线118是用被称为“控制偏振的光纤”的某种类型的维持偏振的光纤制成的。这种光纤类型仅仅用单一的偏振传播光线。返回图1和图2，本专利技术设想采用各种技术保证从激光二极管的光线输出面116射出进入光纤引出线118本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使纤维光栅稳定的光学元件，其中包括：产生光线的光源；维持偏振的光纤引出线，来自光源的光线将被耦合到所述的光纤引出线中；非维持偏振的光纤，它与维持偏振的光纤引出线光学耦合；以及被写入非维持偏振的光纤的光栅，该光栅被用来把反 馈提供给光源，以便借此影响的从光学元件发出的光线的频谱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯C杨，
申请(专利权)人：科英镭射通公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]