一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器的制作方法

1.本发明涉及光功率探测器技术领域，具体地涉及一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器。


背景技术：

2.常规的光功率探测器，由双光纤头、准直透镜、分光膜片以及光电探测器组成。其中分光膜片为镀制一定分光比例的介质膜的平片。双光纤头的输入光纤的光线经过准直透镜入射到介质膜上，一部分能量的光线透射，进入光电探测器，另一部分能量的光线反射经过准直透镜后进入双光纤头的输出光纤。
3.由于介质膜材料特性及膜系设计的限制，基于介质膜的分光膜片存在如下缺点：1、工作波长范围小，一般为40nm；2、光束接受角度范围小，一般为5
°
；3、偏振相关损耗大，一般为0.2db；4、波长相关损耗大，一般为0.2db。
4.因此，如何提供全新结构的光功率探测器，克服基于介质膜的分光膜片的缺点，是目前本领域亟待解决的一个技术问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题，在于提供一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，克服基于介质膜的分光膜片的缺点。
6.本发明是这样实现的：一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，包括：
7.依次排列的双光纤头、准直透镜、分光膜片与光电探测器；
8.所述分光膜片包括玻璃基底，在所述玻璃基底镀制规则图案分光膜，所述规则图案分光膜是由多个间隔分布的规则图形膜组成，所述规则图形膜是金属反射膜，间隔区域不镀膜；
9.所述双光纤头包括输入光纤与输出光纤，所述输入光纤出射的光线经过所述准直透镜后入射到所述规则图案分光膜，其中一部分光线打在所述规则图案分光膜的间隔区域，直接透射进入所述光电探测器，另一部分光线打在所述规则图案分光膜的规则图形膜，被反射后经过所述准直透镜会聚到所述输出光纤。
10.进一步地，所述金属反射膜是铝膜或者银膜或者金膜或者铜膜。
11.进一步地，所述规则图形是圆形或者长方形或者其它规则的几何图形。
12.进一步地，所述金属反射膜叠加了数层介质膜。
13.进一步地，所述玻璃基底是平片形状。
14.进一步地，所述双光纤头还包括双光纤毛细管，所述输入光纤与输出光纤固定设置在所述双光纤毛细管。
15.进一步地，所述准直透镜是渐变折射率透镜或者球面透镜或者非球面透镜。
16.进一步地，取消所述分光平片，所述规则图案分光膜直接镀在所述渐变折射率透镜的出射平面端。
17.进一步地，取消所述分光平片，所述规则图案分光膜直接镀在所述光电探测器的窗片。
18.进一步地，所述光电探测器包括光电探测芯片和封装壳体，所述光电探测芯片与所述封装壳体固定连接，从所述规则图案分光膜透射的光线进入所述光电探测芯片。
19.本发明的优点在于：相较于常规采用介质膜的分光片的光功率探测器，本发明的光功率探测器采用有规则图案的金属反射膜作为分光介质，输入光纤的光线的一部分光打在规则图案分光膜的未镀膜区域并直接透过沿原来的方向出射，进入光电探测器，另一部分光打在规则图案分光膜的金属反射膜被反射，进入输出光纤，本发明的光功率探测器克服基于介质膜的分光膜片的缺点，具有较大的工作波长范围，较大的光束接受角度范围，较小的偏振相关损耗，较小的波长相关损耗的性能。
附图说明
20.下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
21.图1是本发明的对波长及偏振不敏感的光功率探测器的结构示意图。
22.图2是本发明中分光膜片的结构示意图。
23.图3是图2的左视图。
24.图4是本发明中分光膜片的反射光束的p光、s光分量以及pdl随波长变化曲线的示意图。
25.图5是本发明中分光膜片的透射光束的p光、s光分量以及pdl随波长变化曲线的示意图。
26.附图标记：双光纤头1；输入光纤11；输出光纤12；双光纤毛细管13；准直透镜2；分光膜片3；金属反射膜31；不镀膜区域32；光电探测器4；光电探测芯片41；封装壳体42；输入光纤出射的光线100；透射光线101；反射光线102。
具体实施方式
27.本发明实施例通过提供一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，克服了背景技术中基于介质膜的分光膜片的缺点，实现了具有较大的工作波长范围，较大的光束接受角度范围，较小的偏振相关损耗，较小的波长相关损耗。
28.本发明实施例中的技术方案为解决上述缺点，总体思路如下：
29.本发明的目的是提供全新结构的光功率探测器，在光功率探测器的分光膜片取消常规的介质膜设置，选择在分光膜片的玻璃基底镀制规则图案分光膜，所述规则图案分光膜是由多个间隔分布的规则图形膜组成，所述规则图形膜是金属反射膜，间隔区域不镀膜；所述输入光纤出射的光线经过所述准直透镜后入射到所述规则图案分光膜，其中一部分光线打在所述规则图案分光膜的间隔区域，直接透射进入所述光电探测器，实现信号光功率稳定性探测；另一部分光线打在所述规则图案分光膜的规则图形膜，被反射后经过所述准直透镜会聚到所述输出光纤，实现光信号的传输。
30.为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
31.参阅图1到图5，本发明的优选实施例。
32.一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，包括：
33.依次排列的双光纤头1、准直透镜2、分光膜片3与光电探测器4；
34.所述分光膜片3包括玻璃基底，在所述玻璃基底镀制规则图案分光膜，所述规则图案分光膜是由多个间隔分布的规则图形膜组成，所述规则图形膜是金属反射膜31，间隔区域不镀膜；
35.所述双光纤头1包括输入光纤11与输出光纤12，所述输入光纤11出射的光线100经过所述准直透镜2后入射到所述规则图案分光膜，其中一部分光线打在所述规则图案分光膜的间隔区域，直接透射进入所述光电探测器4，另一部分光线打在所述规则图案分光膜的规则图形膜，被反射后经过所述准直透镜2会聚到所述输出光纤12。
36.所述金属反射膜31是铝膜或者银膜或者金膜或者铜膜。
37.所述规则图形是圆形，多个间隔分布的圆形组成圆斑点图案，在圆形区域镀金属反射膜31，在其它区域不镀膜。或者所述规则图形是长方形，多个间隔分布的长方形组成线条纹图案，在长方形区域镀金属反射膜，在其它区域不镀膜。或者所述规则图形是其它规则的几何图形
38.所述金属反射膜叠加了数层介质膜。增强金属反射膜的反射率。此处的数层是至少一层。
39.所述玻璃基底是平片形状。
40.所述双光纤头1还包括双光纤毛细管13，所述输入光纤11与输出光纤12固定设置在所述双光纤毛细管13。
41.所述准直透镜2是渐变折射率透镜或者球面透镜或者非球面透镜。
42.本实施例的另一实现方式，取消所述分光平片，所述规则图案分光膜直接镀在所述渐变折射率透镜的出射平面端。
43.本实施例的另一实现方式，取消所述分光平片，所述规则图案分光膜直接镀在所述光电探测器的窗片。
44.所述光电探测器4包括光电探测芯片41和封装壳体42，所述光电探测芯片41与所述封装壳体42固定连接，从所述规则图案分光膜透射的光线进入所述光电探测芯片41。
45.本发明的对波长及偏振不敏感的光功率探测器的工作原理：
46.从双光纤头1的输入光纤11出射的光线100，入射到准直透镜2的前端面，由准直透镜2转变成准直光，并入射到分光膜片3的规则图案分光膜，一部分光打在规则图案分光膜的未镀膜区域，直接透射出分光膜片3，透射光线101直接进入光电探测器4的光电探测芯片41，实现信号光功率稳定性探测；另一部分光打在规则图案分光膜的金属反射膜31的镀膜区域并反射，反射光线102经准直透镜2会聚到输出光纤12并向外输出，实现光信号的传输。
47.本发明在分光膜片的玻璃基底上镀制规则图案分光膜，其是利用光刻工艺及镀膜工艺，在玻璃基板上，按规则图案分布，部分区域镀制金属反射膜，部分区域没有金属反射膜，即部分区域无镀膜。
48.对于从规则图案分光膜中无镀膜区域直接透射的光束，因光束所经的路径均为均匀的介质，对光的偏振状态非常不敏感，对波长几乎没有选择性，对入射角也不敏感，因此透射光在非常大的工作波长范围内(如200nm范围)，在非常大的接收角范围(如+/-10
°
)，具有非常低的偏振相关损耗(pdl)和非常低的波长相关损耗(wdl),一般数值小于0.05db。
49.对于从规则图案中的镀金属反射膜的区域反射的光束，在很大的工作波长范围内(如200nm范围)，很大的入射角范围内(如+/-10
°
)，因金属膜对p光和s光分量的反射率数值非常接近，因此同样可以获得非常低的偏振相关损耗(pdl)和非常低的波长相关损耗(wdl),一般数值小于0.10db。
50.对于常规的采用介质膜的分光器件，不同波长的光，对应不同的介质膜膜系，但都称为介质膜。一个固定的膜系只对应一个固定的工作波长范围。膜系是由多层不同介质材料且不同介质层厚度组成的一组薄膜。
51.本实施例中所述金属反射膜是铝膜或者银膜或者金膜或者铜膜，反射的光束波长是大于300nm-10000nm。本发明的光功率探测器的实际应用时光束波长范围为300nm-2000nm。
52.区别于常规光电探测器采用介质膜的分光膜片，本发明光电探测器采用的分光膜片是将带有规则图案的金属反射膜层作为分光介质，使得本产品具备有更大的工作波长范围，更大的光束接受角度范围，更低的偏振相关损耗(pdl)，更低的波长相关损耗大的性能(wdl)。
53.本发明中的分光膜片在具体玻璃基底上加工制造，采用最常规的光刻及镀膜技术，制作有规则图案的金属反射膜层，采用与常规平片相同的冷加工工艺加工平片，因此可制造性高，成本低，性能可靠。
54.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

技术特征：
1.一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，其特征在于，包括：依次排列的双光纤头、准直透镜、分光膜片与光电探测器；所述分光膜片包括玻璃基底，在所述玻璃基底镀制规则图案分光膜，所述规则图案分光膜是由多个间隔分布的规则图形膜组成，所述规则图形膜是金属反射膜，间隔区域不镀膜；所述双光纤头包括输入光纤与输出光纤，所述输入光纤出射的光线经过所述准直透镜后入射到所述规则图案分光膜，其中一部分光线打在所述规则图案分光膜的间隔区域，直接透射进入所述光电探测器，另一部分光线打在所述规则图案分光膜的规则图形膜，被反射后经过所述准直透镜会聚到所述输出光纤。2.根据权利要求1所述的一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，其特征在于，所述金属反射膜是铝膜或者银膜或者金膜或者铜膜。3.根据权利要求1所述的一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，其特征在于，所述规则图形是圆形或者长方形或者其它规则的几何图形。4.根据权利要求1所述的一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，其特征在于，所述金属反射膜叠加了数层介质膜。5.根据权利要求1所述的一种波长及偏振不敏感的光功率探测器，其特征在于，所述玻璃基底是平片形状。6.根据权利要求1所述的一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，其特征在于，所述双光纤头还包括双光纤毛细管，所述输入光纤与输出光纤固定设置在所述双光纤毛细管。7.根据权利要求1所述的一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，其特征在于，所述准直透镜是渐变折射率透镜或者球面透镜或者非球面透镜。8.根据权利要求7所述的一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，其特征在于，取消所述分光平片，所述规则图案分光膜直接镀在所述渐变折射率透镜的出射平面端。9.根据权利要求1所述的一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，其特征在于，取消所述分光平片，所述规则图案分光膜直接镀在所述光电探测器的窗片。10.根据权利要求1所述的一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，其特征在于，所述光电探测器包括光电探测芯片和封装壳体，所述光电探测芯片与所述封装壳体固定连接，从所述规则图案分光膜透射的光线进入所述光电探测芯片。

技术总结
本发明涉及光功率探测器技术领域，提供一种对波长及偏振不敏感的光功率探测器，包括：依次排列的双光纤头、准直透镜、分光膜片与光电探测器；分光膜片包括玻璃基底，在玻璃基底镀制规则图案分光膜，规则图案分光膜是由多个间隔分布的规则图形膜组成，规则图形膜是金属反射膜，间隔区域不镀膜。本发明的优点在于：本发明的光功率探测器输入光纤的光线的一部分光打在规则图案分光膜的未镀膜区域，进入光电探测器，另一部分光打在规则图案分光膜的金属反射膜被反射，进入输出光纤，本发明的光功率探测器克服基于介质膜的分光膜片的缺点，具有较大的工作波长范围，较大的光束接受角度范围，较小的偏振相关损耗，较小的波长相关损耗的性能。的性能。的性能。


技术研发人员：陈建林 余建飞 林玲
受保护的技术使用者：福建华科光电有限公司
技术研发日：2023.02.13
技术公布日：2023/8/1