集成偏振分束功能的雙pin光探測器組件的制作方法
【專利摘要】一種集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件，準(zhǔn)直透鏡內(nèi)部集成第一PIN光探測器、第二PIN光探測器、偏振器、偏振分束器、光準(zhǔn)直透鏡、保偏尾纖；所述保偏尾纖與所述光準(zhǔn)直透鏡、所述偏振分束器和所述第二PIN光探測器水平連接，所述第一PIN光探測器垂直連接在所述光準(zhǔn)直透鏡的下方。本發(fā)明的積極效果是：本發(fā)明采用專用金屬外殼封裝，如光通信用單纖雙向的光發(fā)射與接收組件的(BOSA)外殼，具有體積小，工藝成熟，性能穩(wěn)定可靠，適用于批量生產(chǎn)等優(yōu)勢，另外可以在此基礎(chǔ)上，通過減小各個組件的尺寸，進(jìn)一步縮小體積，應(yīng)用于需要更小體積的光纖傳感、光纖通信等領(lǐng)域。
【專利說明】集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于光纖傳感、光纖通信、光測量設(shè)備、醫(yī)療等領(lǐng)域的具有光電轉(zhuǎn)換功能并集成偏振分束器，可以同時檢測保偏光纖輸出的光束中2個正交軸向的偏振光的PIN結(jié)構(gòu)的光電探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件，作為光信號接收部分，主要應(yīng)用于光纖傳感、光纖通信、偏振光學(xué)測量等系統(tǒng)，起到偏振分束、光電轉(zhuǎn)換等作用。內(nèi)部由高性能偏振分束器(Polarization Beam-Splitter,簡稱 PBS)、光電探測器芯片(Photodiode Chip)和相應(yīng)的封裝結(jié)構(gòu)、準(zhǔn)直透鏡、保偏光纖等組成，將保偏光纖輸入的光信號，經(jīng)過透鏡準(zhǔn)直后，由PBS進(jìn)行偏振分束,使偏振方向正交的2束偏振光分別進(jìn)入PIN光電二極管,進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，最后輸出電流信號，具有高消光比(最大超過30dB)、低噪聲、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。
[0003]國內(nèi)無相同專利，但可應(yīng)用本使用新型的國內(nèi)相關(guān)專利:
[0004]201220203568.X,《一種光電接收模塊結(jié)構(gòu)》，該實(shí)用新型涉及一種光電接收模塊結(jié)構(gòu)，同時具有解波分復(fù)用和光電轉(zhuǎn)換接收功能，可實(shí)現(xiàn)多通道多波長光電接收；
[0005]201210379407.0,《一種提高光學(xué)器件偏振串?dāng)_測量性能的裝置及方法》，該發(fā)明提供的是一種提高光學(xué)器件偏振串?dāng)_測量性能的裝置及方法，可以極大地抑制噪聲幅度，提高偏振串?dāng)_測量的靈敏度和動態(tài)范圍，廣泛用于光學(xué)器件偏振性能的高精度測量與分析中；
[0006]201210379406.6，《一種光學(xué)器件偏振串?dāng)_測量的全光纖測試裝置》，該發(fā)明提供的是一種光學(xué)器件偏振串?dāng)_測量的全光纖測試裝置，具有體積小、測量精度高、溫度和振動穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于光學(xué)器件偏振性能的高精度測量與分析；200520016044.X，《微光學(xué)偏振分束器》，該實(shí)用新型公開了一種微光學(xué)偏振分束器，它利用了微光學(xué)原理制作而成，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，溫度性能穩(wěn)定，可在_40°C?+85°C溫度范圍內(nèi)工作；
[0007]201110145638.0,《基于偏振態(tài)差分探測可多點(diǎn)定位的分布式光纖振動傳感器》，該發(fā)明公開了一種基于偏振態(tài)差分探測實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)振動源定位的分布式光纖振動傳感器，適合于長距離敷設(shè)傳感光纖所感知的微弱振動信號探測與精確定位；
[0008]201310111567.1，《一種保偏光纖Verdet常數(shù)測量裝置及方法》，該發(fā)明公開了一種保偏光纖Verdet常數(shù)的測試裝置及其方法，本發(fā)明簡單易操作，在保證最大測量靈敏度的同時，避免了在光纖注入端的對軸操作和角度調(diào)整引入的測量誤差，且進(jìn)一步提高了測量精度；
[0009]201210592817.3，《一種基于雙光路的光纖Verdet常數(shù)測量系統(tǒng)》，該發(fā)明公開了一種基于雙光路的光纖Verdet常數(shù)測量系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)光纖費(fèi)爾德(Verdet)常數(shù)的精確測量，可以減少光纖自身的線性雙折射對測量的影響；此系統(tǒng)為光纖的磁敏感性研究提供了平臺；同時為光纖陀螺光纖的磁敏感性方面性能選擇提供了測量平臺，避免了光纖陀螺用光纖的可靠性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是按如下方式實(shí)現(xiàn)的:
[0012]一種集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件，準(zhǔn)直透鏡內(nèi)部集成第一 PIN光探測器、第二 PIN光探測器、偏振器、偏振分束器、光準(zhǔn)直透鏡、保偏尾纖；所述保偏尾纖與所述光準(zhǔn)直透鏡、所述偏振分束器和所述第二 PIN光探測器水平連接，所述第一 PIN光探測器垂直連接在所述光準(zhǔn)直透鏡的下方。
[0013]本發(fā)明的積極效果是:本發(fā)明采用專用金屬外殼封裝，如光通信用單纖雙向的光發(fā)射與接收組件的(BOSA)外殼，具有體積小，工藝成熟，性能穩(wěn)定可靠，適用于批量生產(chǎn)等優(yōu)勢，另外可以在此基礎(chǔ)上，通過減小各個組件的尺寸，進(jìn)一步縮小體積，應(yīng)用于需要更小體積的光纖傳感、光纖通信等領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為:集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件原理圖。
[0015]圖2為:插入偏振器的集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件原理圖。
[0016]圖3為:偏振分束棱鏡原理圖。
[0017]圖4為:雙折射晶體偏振分束原理圖。
[0018]圖5為:沃拉斯頓棱鏡偏振分束原理圖。
[0019]圖6為:格蘭棱鏡偏振分束原理圖。
[0020]圖7為:本發(fā)明所述的集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0022]如圖7所示，一種集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件，采用專用金屬管殼金屬化封裝，準(zhǔn)直透鏡內(nèi)部集成第一 PIN光探測器4、第二 PIN光探測器5、偏振器、偏振分束器(PBS) 3、光準(zhǔn)直透鏡2、保偏尾纖I等。保偏尾纖I與光準(zhǔn)直透鏡2、偏振分束器(PBS) 3和第二 PIN光探測器5水平連接，第一 PIN光探測器4垂直連接在光準(zhǔn)直透鏡2的下方。
[0023]第一 PIN光探測器4和第二 PIN光探測器5為兩只高線性度PIN結(jié)構(gòu)光電探測器芯片(Photodiode Chip)。
[0024]原理框圖如圖1所示，其中:保偏尾纖則保持輸入的光的偏振方向；準(zhǔn)直透鏡將保偏光纖輸出的發(fā)散的光束進(jìn)行準(zhǔn)直，輸出準(zhǔn)直光束；偏振分束器進(jìn)行偏振分束，將輸入的偏振方向正交的2束偏振光分開,并從不同角度輸出；光電探測器芯片進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,將輸入的光信號轉(zhuǎn)換為電流信號輸出。
[0025]另外，可以在PBS分束器輸出端與探測器入射端之間，插入高消光比的光偏振片，可以輕易實(shí)現(xiàn)>40dB，甚至更高偏振消光比，原理框圖見圖2。
[0026]所采用的PBS偏振分束器共有四種方案，均能實(shí)現(xiàn)偏振分束功能。
[0027]第一種米用鍍45.偏振分束膜光學(xué)玻璃的偏振分束棱鏡,利用鍍膜的方式實(shí)現(xiàn)偏振分束，見圖3;
[0028]第二種利用雙折射晶體O光與e光的走離效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)偏振分束，見圖4 ;常見的雙折射晶體如鈮酸鋰，釩酸釔，KDP等。
[0029]第三種采用沃拉斯頓棱鏡，原理見圖5。
[0030]第四種采用格蘭棱鏡，原理見圖6。
[0031]1.高速偏振相關(guān)特性測量。通過熔接待測器件的保偏光纖與本器件的輸入端保偏光纖，同時測量保偏光纖輸入的2個偏振態(tài)光功率,沒有傳統(tǒng)消光比測試儀的偏振片機(jī)械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)光纖傳感用光器件，(如保偏光纖輸出的集成光學(xué)多功能調(diào)制器、保偏光纖分束器、光源等)偏振消光比，或者偏振度的高速測量。
[0032]傳統(tǒng)的偏振消光比測試設(shè)備的采樣速率受制于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與采樣速率的限制，測量速率約I?10Hz，采用本方案裝置能夠?qū)崿F(xiàn)的采樣速率，利用PIN的高響應(yīng)速率，可以通過后續(xù)采樣電路的高速AD轉(zhuǎn)換器，非常容易實(shí)現(xiàn)>1ΜΗζ，甚至>100MHz的高速測量。
[0033]2.微型化與器件集成。可以利用現(xiàn)有的BOSA微型結(jié)構(gòu)組件，實(shí)現(xiàn)功能器件微型化，一體化；并且不增加額外的相位噪聲，可以用于偏振復(fù)用型光纖傳感的光信號的偏振分束與光電轉(zhuǎn)換。
[0034]3.高偏振消光比不集成偏振片，最高能夠達(dá)到>30dB偏振消光比，通常能夠?qū)崿F(xiàn)>27dB偏振消光比；在？85分束器輸出端與探測器入射端之間，如圖2所示，插入高消光比的光偏振片，可以輕易實(shí)現(xiàn)>40dB，甚至更高偏振消光比的測量。
[0035]本發(fā)明的積極效果是:通?？梢圆捎肐個光纖偏振分束器(如專利200520016044.X所述)與2個帶尾纖的PIN的熔接，利用3個分立器件實(shí)現(xiàn)偏振分束與探測的功能。存在的缺點(diǎn):
[0036]1.分立器件體積大，組裝復(fù)雜，多根光纖需熔接，極易受到損傷，整體可靠性降低。
[0037]2.偏振消光比差；光纖偏振分束器輸出的保偏光纖，偏振消光比最高>25dB,通常>20dB，不能通過插入偏振片方式提高偏振消光比到MOdB，不能夠適用于光傳感器件的偏振消光比測量。
[0038]3.輸出的單偏振光經(jīng)保偏光纖傳播后，容易受到擾動，導(dǎo)致較大時間相關(guān)的相位噪聲，不適用于偏振復(fù)用型光纖傳感。
[0039]本發(fā)明產(chǎn)品通過高度集成，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品微型化，僅在產(chǎn)品外部有一根輸入尾纖，具有極高的可靠性，并通過在PIN光探測器和偏振分束器之間插入偏振器的方式，可輕易將偏振消光比提高到40dB以上，能夠滿足光傳感器件的偏振消光比測量。產(chǎn)品內(nèi)部無光纖，不易受外界擾動，適用于高偏振復(fù)用型光纖傳感系統(tǒng)。
[0040]為了舉例說明本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，描述了上述的【具體實(shí)施方式】。但是本發(fā)明的其他變化和修改，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的，在本發(fā)明所公開的實(shí)質(zhì)和基本原則范圍內(nèi)的任何修改/變化或者仿效變換都屬于本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件，其特征在于，準(zhǔn)直透鏡內(nèi)部集成第一PIN光探測器、第二PIN光探測器、偏振器、偏振分束器、光準(zhǔn)直透鏡、保偏尾纖；所述保偏尾纖與所述光準(zhǔn)直透鏡、所述偏振分束器和所述第二 PIN光探測器水平連接，所述第一 PIN光探測器垂直連接在所述光準(zhǔn)直透鏡的下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件，其特征在于，所述第一 PIN光探測器和所述第二 PIN光探測器為兩只高線性度PIN結(jié)構(gòu)光電探測器芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件，其特征在于，在在所述偏振分束器與所述第一 PIN光探測器和所述第二 PIN光探測器之間，自由插入所述偏振器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件，其特征在于，本裝置采用專用金屬管殼金屬化封裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成偏振分束功能的雙PIN光探測器組件，其特征在于，保偏尾纖保持輸入的光的偏振方向；準(zhǔn)直透鏡將保偏光纖輸出的發(fā)散的光束進(jìn)行準(zhǔn)直，輸出準(zhǔn)直光束；偏振分束器進(jìn)行偏振分束，將輸入的偏振方向正交的2束偏振光分開,并從不同角度輸出；光電探測器芯片進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將輸入的光信號轉(zhuǎn)換為電流信號輸出?’另外，可以在偏振分束器輸出端與探測器入射端之間，插入高消光比的光偏振片，用于實(shí)現(xiàn)MOdB，甚至更高偏振消光比·。
【文檔編號】G02B6/42GK103592728SQ201310618454
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】毛健, 鄧興虎, 孫向龍 申請人:北京浦丹光電技術(shù)有限公司