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CN102103230A - 光学耦合器以及包括其的有源光学模块 - Google Patents

光学耦合器以及包括其的有源光学模块 Download PDF

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CN102103230A
CN102103230A CN2010105914415A CN201010591441A CN102103230A CN 102103230 A CN102103230 A CN 102103230A CN 2010105914415 A CN2010105914415 A CN 2010105914415A CN 201010591441 A CN201010591441 A CN 201010591441A CN 102103230 A CN102103230 A CN 102103230A
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CN
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optical fiber
active
optical coupler
fiber
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徐弘锡
安准太
朴烽济
吴大坤
宋贞虎
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Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Original Assignee
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
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Abstract

提供一种可改善微型化和集成度的光学耦合器以及一种包括其的有源光学模块。光学耦合器包括空心光学块，具有形成以使光纤从其中通过的通孔。空心光学块包括至少一个入射面，至少一个内反射面以及至少一个锥形区域。平行于通孔的入射面设置在空心光学块的底部，以透射入射光。与入射面相对的内反射面设置在空心光学块的顶部，以将从入射面接收的光反射到空心光学块中。配置锥形区域以将光集中到通孔中的光纤上。形成锥形区域使得空心光学块的外部直径随着远离内反射面和入射面而减小。

Description

光学耦合器以及包括其的有源光学模块
技术领域
在此公开的本发明涉及光学耦合器和包括其的有源光学模块，更具体地，涉及将泵浦光传输到光纤的光学耦合器及包括其的有源光学模块。
背景技术
光通信正在改善数据通信和信息处理速度。单波长激光束主要用作光源光通信的光源。激光束可通过各种激光器辐射。用于光通信的激光器的示例可包括表面发射激光器和光纤激光器。光纤激光器可包括具有双重覆层结构的光纤。通过施加泵浦光到具有活性介质的芯，光纤激光器可产生激光束。因此，高功率光纤激光器可通过有效地提供泵浦光到光纤的芯来实现。
发明内容
本发明提供一种可有效地提供泵浦光到光纤的芯的光学耦合器，以及包括其的有源光学模块。
本发明还提供一种可容易地耦合到光纤的光学耦合器，以及包括其的有源光学模块。
在本发明的一些实施例中，光学耦合器包括：空心光学块，具有形成以使光纤从其中通过的通孔，空心光学块包括：至少一个平行于通孔的入射面，在空心光学块底部透射光；至少一个内反射面，反射从入射面透射的光，该内反射面由与入射面相对的空心光学块的顶部形成；以及至少一个锥形区域，将光纤上的光集中到通孔中，该锥形区域随着远离内反射面和入射面而连续减小空心光学块的外部直径。
在一些实施例中，内反射面包括至少一个将光反射到锥形区域的倾斜面。
在另一实施例中，倾斜面全反射或反射经由入射面透射的光。
在另外的实施例中，倾斜面包括凹槽。
在另外的实施例中，倾斜面包括坡倾斜面，形成与通孔交叉，从通孔的顶部到通孔的底部。
在本发明的其它实施例中，有源光学模块包括：提供光的泵浦光源；光纤，包括芯和包围芯的第一覆层，所述芯包含用于通过从泵浦光源接收光来产生激光束的活性材料；空心光学块，包括形成以使光学纤维从其中通过的通孔；至少一个平行于通孔的入射面，透射空心光学块底部的光；至少一个内反射面，反射从入射面透射的光，内反射面由与入射面相对的空心光学块的顶部形成；至少一个锥形区域，将光集中到通孔中的光学纤维上，锥形区域随着远离内反射面和入射面而连续减小空心光学块的外部直径；第一光学器件，形成在穿透空心光学块的光纤的一端；以及第二光学器件，形成在与第一光学器件相对的光纤的另一端，以发射光纤中产生的激光束。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，且被引入本说明书并构成本说明书的一部分。附图示出本发明的示范性实施例且与说明书一起用以解释本发明的原则。在附图中：
图1和2是根据本发明的示范性实施例的光学耦合器和耦合到该光学耦合器的光纤的透视图；
图3和4是示出图1和2的光学耦合器的横截面以及泵浦光的行进方向的图；
图5和6是示出根据本发明其它示范性实施例的光学耦合器的图；
图7A至7D是示出根据本发明示范性实施例的有源光学模块的示意图；
图8A至8D是说明根据本发明的另一示范性实施例的有源光学模块的示意图；
图9A至9D是示出根据本发明的另一示范性实施例的有源光学模块的示意图；和
图10A至10D是示出根据本发明的另一示范性实施例的有源光学模块的示意图。
具体实施方式
以下将参考附图更详细地描述本发明的优选实施例。通过下面参考附图描述的实施例，本发明的优点和特征将被阐明。然而，本发明可以不同形式实施，且不应被解释为限于在此提出的实施例。而是，这些实施例被提提供使得此公开透彻和完善，且对本领域技术技术人员充分地传达本发明的范围。
可以理解，当层(或膜)被称为在另一层或基板“上”时，其可以直接在该另一层或基板上，或者可以出现一个或多个中间层。在图中，为清楚的图示，层(或膜)和区域的尺寸被放大。尽管如第一、第二和第三的术语被用于描述本发明的各种实施例中的各种区域和层(或膜)，但是区域和层并不被这些术语限制。这些术语仅被用以区别一个区域或层与另一区域或层。这里描述和示范的实施例包括其互补的实施例。
以下，将参考附图详细描述根据本发明的示范性实施例的激光器模块。
图1和2是根据本发明的示范性实施例的光学耦合器以及耦合到光学耦合器的光纤的透视图。
参考图1和2，根据本发明示范性实施的光学耦合器100可包括具有通孔32的空心光学块30，通孔32形成以使光纤20从其通过。空心光学块30可被焊接到插入通孔32的光纤20。空心光学块30可包括形成在其一侧的透射/反射区域40，以及形成在其另一侧的锥形区域50。
透射/反射区域40可包括入射面42和内反射面44，入射面42形成在空心光学块30的底部以透射泵浦光12，泵浦光12垂直入射到入射面42上，以及内反射面44形成在空心光学块30的顶部并与入射面42相对。内反射面44可包括V型凹槽43和/或坡斜面45。这里，V型凹槽43可具有两个斜面，且坡斜面45可具有一个斜面。泵浦光12可入射到内反射面44上。因此，内反射面44可全反射穿过空心光学块30的入射面42垂直入射到光纤20的泵浦光12，使之平行于光纤20，而不使泵浦光12折射到空气中。
锥形区域50可将内反射面44全反射的泵浦光12集中到光纤20上。而且，锥形区域50可将内反射面44全反射的泵浦光12全反射到光纤20。锥形区域50的空心光学块30的外部直径可沿着插入通孔32的光纤20，随着远离透射/反射区域40而减小。锥形区域50的端部的外部直径可等于光纤20的外部直径。锥形区域50可延伸到这样的长度以最小化泵浦光耦合损失。
光纤20可包括形成在其中心的芯22以及至少一个包围芯22的覆层。芯22可具有比覆层高的折射率。例如，光纤20可包括双重覆层光纤，具有被第一覆层24和第二覆层26顺序包围的芯22。这里，空心光学块30的通孔32可形成以使芯22以及移除了第二覆层26的光纤20的第一覆层24通过。
芯22可具有比第一覆层24小的横截面积。芯22具有比第一覆层24和第二覆层26高的折射率。而且，芯22可进一步包括活性材料，诸如吸收泵浦光12以辐射激光束的稀土元素。稀土元素可以是放大的自发发射(ASE)。通过激发到亚稳态的电子的稳定化，稀土元素可吸收泵浦光12以发射单波长激光束。
第一覆层24和第二覆层26可包括具有比芯22低的折射率的玻璃或氟化聚合物。第一覆层24可具有比第二覆层26高的折射率。例如，第一覆层24可包括硅玻璃(silica glass)，且第二覆层可包括氟化聚合物。第二覆层26可容易地从第一覆层24移除。第一覆层24和第二覆层26可具有圆形或多边形横截面。
泵浦光源10可包括通过接收外部电源电压来辐射泵浦光12的激光二极管。激光二极管可以是条形、堆叠型或单发射器型。泵浦光源10可辐射泵浦光12，根据发光材料的类型具有808nm、915nm、950nm、980nm或1470nm的至少一个波长带。
当从高折射率介质行进到低折射率介质中时，泵浦光12可被全反射，且当在具有类似折射率的不同介质之间行进时，可被无反射地全透射。例如，光纤20的第一覆层24和芯22可被插入空心光学块30的通孔32中。空心光学块30可由透明材料形成，该透明材料具有与插入通孔32中的第一覆层24相同或类似的折射率。
因此，根据本发明示范性实施例的光学耦合器100可有效地提供垂直入射到光纤20上的泵浦光12到光纤20的芯。而且，在与第二覆层26隔离之后，光纤20的第一覆层24和芯22可被容易地插入光学耦合器100的通孔32。
透射/反射区域40可具有四边形或圆形横截面。而且，通孔32和光纤20可具有相同的圆形形状和相同的直径。锥形区域50可具有四边形或圆形横截面。
图3和4是示出图1和2的光学耦合器100的横截面以及泵浦光12的行进方向的图。
参考图3和4，根据本发明示范性实施例的光学耦合器100可全反射在透射/反射区域40中垂直入射到光纤20上的泵浦光12到光纤20。这里，透射/反射区域40可被分成倾斜区域46和水平区域48。倾斜区域46可包括入射面42和内反射面44。入射面42可透射泵浦光12。内反射面44可包括在倾斜区域46中内反射泵浦光12的V型凹槽43和/或坡倾斜面45。
入射面42可形成为在平行于通孔32的方向上是平的。另一方面，内反射面44可包括至少一个形成在与通孔32交叉的方向上的倾斜面。因此，倾斜区域46可形成使得内反射面44与入射面42形成锐角。泵浦光源10提供的泵浦光12可与入射面42成一定入射角入射/透射。例如，当泵浦光12垂直入射到入射面42上时，其可直接从泵浦光源行进到内反射面44。
泵浦光源12通过插入通孔32中的光纤20可到达内反射面44。在这点上，被光纤20的芯22吸收的泵浦光12的量可以非常小。这是因为光纤20的平面面积比入射面42和内反射面44的平面面积小很多。这也可能是因为光纤20的芯22的平面面积小于在空心光学块30中行进的泵浦光12的横截面面积。泵浦光源10产生的泵浦光12在被入射到入射面42上之前可通过透镜11聚焦。
穿过入射面42的大部分泵浦光12可被内反射面44全内反射。内反射面44可将泵浦光12全反射到光纤20。例如，内反射面44可包括诸如反射泵浦光12的金属和电介质的涂敷材料。因此，可见倾斜区域46是第一全反射区域，其首先全反射在空心光学块30中传输的泵浦光12。
水平区域48可以形成在倾斜区域46和锥形区域50之间。水平区域48可传输由倾斜区域46的内反射面44内反射的泵浦光12到锥形区域50。水平区域48的空心光学块30的表面可将泵浦光12全反射到锥形区域50。在这点上，由内反射面44反射的泵浦光12可以比临界角小的入射角入射到水平区域48的空心光学块30的表面上。水平区域48可将从倾斜区域46接收的泵浦光12全反射到锥形区域50。
锥形区域50可形成使得空心光学块30的外部直径随着居中插入通孔32中的光纤20随着远离透射/反射区域40而减小。因此，锥形区域50可通过全反射接收的泵浦光而将从倾斜区域46和水平区域48接收的泵浦光12集中到光纤20上。在这点上，泵浦光12可在空心光学块30中在单一方向被全反射。因此，根据本发明示范性实施例的光学耦合器100可将泵浦光12全反射朝向相对于形成在空心光学块30的一侧上的锥形区域50的单一方向。
图5和6是示出根据本发明的其它示范性实施例的光学耦合器的图。
参考图5和6，根据本发明其它示范性实施例的光学耦合器100可提供多个泵浦光源10产生的泵浦光12到光纤20的两端。多个锥形区域50可形成在透射/反射区域40的两侧。透射/反射区域40可包括反射区域46和多个水平区域48。反射区域46可包括在不同方向倾斜的多个倾斜面。多个水平区域48可形成在反射区域46的两侧。倾斜区域和水平区域48可形成为对称的。这里，倾斜面和水平区域48的至少一个可不形成为对称的。泵浦光源10可包括将泵浦光12聚焦到倾斜面上的至少一个透镜11。
反射区域46可包括V型凹槽43和/或多个坡倾斜面45。这里，坡倾斜面45可包括从空心光学块30的顶部穿过通孔32到空心光学块30的底部形成的倾斜面。V型凹槽43和坡倾斜面45可包括形成在相对方向上的多个倾斜面。由泵浦光源10提供的泵浦光12可被不同方向上的倾斜面内反射。泵浦光12可在光纤20的两个方向上被集中穿过多个锥形区域50。因此，根据本发明示范性实施例的光学耦合器100可在光纤20的两个方向上传输泵浦光12穿过形成在空心光学块30的两侧的锥形区域50。
根据本发明示范性实施例的光学耦合器100可根据锥形区域50的数目被用以实现具有单向泵浦模式或双向泵浦模式的光纤激光器和光纤放大器。有源光学模块的类型取决于形成在耦合到光学耦合器100的光纤20的两端的光学器件的类型。有源光学模块可被分成光纤激光器和光纤放大器。
以下，将给出根据连接到光纤20和光学耦合器100的光学器件的类型具有单向泵浦模式和/或双向泵浦模式的有源光学模块的描述。
图7A至7D是示出根据本发明示范性实施例的有源光学模块的示意图。
参考图7A至7D，根据本发明示范性实施例的有源光学模块可包括连续的输出激光器，具有分别形成在穿透参考图1和2描述的光学耦合器100的光纤20的两端的第一和第二镜62和64。连续输出激光器可辐射具有单波长的激光束。具体地，在第一镜62和第二镜64之间的光纤20的芯22可通过泵浦光12辐射激光束。在被泵浦光源10产生之后，泵浦光12可通过透镜11入射到光纤20上。
第一镜62和第二镜64可使得光纤20辐射的激光束共振。第一镜62可反射约100％的激光束，且第二镜64可反射约5％至约20％的激光束。第一镜62可包括光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)或全反射激光束的全反射镜(full mirror)。第二镜64可包括透反射(transflect)激光束的输出耦合器或FBG。第一镜62和第二镜64之间辐射的激光束可穿过从第二镜64延伸的卷尾光纤被输出到准直器或端帽68。
参考图7A，根据本发明示范性实施例的有源光学模块可具有正向泵浦模式，其中光学耦合器100的锥形区域50形成在从第一镜62到第二镜64的方向上。激光束可通过从第二镜64延伸的卷尾光纤被输出到端帽68。光学耦合器100可被耦合到邻近第一镜62的光纤20。通过光学耦合器100提供到光纤20的泵浦光12可被充分地吸收，当沿着从第一镜62延伸到第二镜64的光纤20行进时。因此，在正向泵浦模式中，光纤20中的泵浦光12的行进方向可与激光输出束的行进方向相同。
参考图7B，根据本发明的示范性实施例的有源光学模块可具有反向泵浦模式，其中光学耦合器100的锥形区域50形成在从第二镜64到第一镜62的方向上。光学耦合器100可被耦合到邻近第二镜64的光纤20。通过光学耦合器100提供到光纤20的泵浦光12可被充分地吸收，当沿着从第二镜64延伸到第一镜62的光纤20行进时。因此，在反向泵浦模式中，在光纤20中的泵浦光12的行进方向可与激光输出束的行进方向相反。
参考图7C，根据本发明示范性实施例的有源光学模块可具有边缘双向泵浦模式，其中多个光学耦合器100形成在分别邻近第一镜62和第二镜64的光纤20。邻近第一镜62的光学耦合器100的锥形区域50可被形成在第二镜64的方向，且邻近第二镜64的光学耦合器100的锥形区域50可被形成在第一镜62的方向。因此，光学耦合器100的锥形区域50可形成在相反的方向上。通过光学耦合器100提供的泵浦光12可被充分地吸收，当沿着第一镜62和第二镜64之间的光纤20行进时。
参考图7D，根据本发明示范性实施例的有源光学模块可具有中心双向泵浦模式，其中具有多个锥形区域50的光学耦合器100形成在第一镜62和第二镜64之间的光纤20的中心。通过形成在其两侧的锥形区域50，光学耦合器100可在第一镜62和第二镜64的多个方向上传输多个泵浦光12光纤20。光纤20可延伸这样的长度使得传输到光学耦合器100的两侧的泵浦光12可被芯22充分地吸收。泵浦光源10可包括单一单元，提供被光学耦合器100分开的单一泵浦光12。而且，泵浦光源10可包括提供不同的泵浦光12到光学耦合器100的两侧的多个单元。中心双向泵浦模式可从光纤20的中心到第一镜62和第二镜64传输多个泵浦光12。
图8A至8D是示出根据本发明的另一示范性实施例的有源光学模块的示意图。
参考图8A至8D，根据本发明的另一示范性实施例的有源光学模块可包括Q开关激光器或振荡型同步(mode locking)激光器，所述激光器具有调制器96、第一镜62和第二镜64，调制器96和第一镜62形成在图1和2的光学耦合器的一侧的光纤20上，以及第二镜64形成在光学耦合器100的另一侧的光纤20上。Q开关激光器或振荡型同步激光器可辐射脉冲激光束。第一和第二镜62和64之间的光纤20的芯22可辐射激光束。第一镜62和第二镜64可使激光束共振。
调制器96可调制具有模拟或数字线信号的激光束。通过开关在第一镜62和第二镜64之间共振的激光束，调制器96可产生脉冲激光束。根据调制器96的周期性开/关操作，可产生脉冲激光束。例如，当调制器96被打开时可产生脉冲激光束，且当调制器96被关闭时不被产生脉冲激光束。
第一镜62可反射100％的激光束，且第二镜64可反射约5％至约20％的激光束。第一镜62可包括光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)或全反射激光束的全反射镜(full mirror)。第二镜64可包括透反射(transflect)激光束的输出耦合器或FBG。第一镜62和第二镜64之间共振的脉冲激光束可穿过从第二镜64延伸的卷尾光纤被输出到准直器或端帽68。
参考图8A，根据本发明另一示范性实施例的有源光学模块可具有正向泵浦模式，其中光学耦合器100的锥形区域50形成在从第一镜62到第二镜64的方向上。这里，脉冲激光束可通过从第二镜64延伸的卷尾光纤被输出到端帽68。光学耦合器100可被耦合到邻近第一镜62的光纤20。通过光学耦合器100提供到光纤20的泵浦光12可被充分地吸收，当沿着从第一镜62延伸到第二镜64的光纤20行进时。因此，在正向泵浦模式中，光纤20中的泵浦光12的行进方向可与脉冲激光输出束的行进方向相同。
参考图8B，根据本发明的另一示范性实施例的有源光学模块可具有反向泵浦模式，其中光学耦合器100的锥形区域50形成在从第二镜64到第一镜62的方向上。光学耦合器100可被耦合到邻近第二镜64的光纤20。通过光学耦合器100提供到光纤20的泵浦光12可被充分地吸收，当沿着从第二镜64延伸到第一镜62的光纤20行进时。因此，在反向泵浦模式中，在光纤20中的泵浦光12的行进方向可与脉冲激光输出束的行进方向相反。
参考图8C，根据本发明另一示范性实施例的有源光学模块可具有边缘双向泵浦模式，其中多个光学耦合器100形成在分别邻近第一镜62和第二镜64的光纤20。邻近第一镜62的光学耦合器100的锥形区域50可被形成在第二镜64的方向，且邻近第二镜64的光学耦合器100的锥形区域50可被形成在第一镜62的方向。因此，光学耦合器100的锥形区域50可形成在相反的方向上。通过光学耦合器100提供的泵浦光12可被充分地吸收，当沿着第一镜62和第二镜64之间的光纤20行进时。
参考图8D，根据本发明另一示范性实施例的有源光学模块可具有中心双向泵浦模式，其中具有多个锥形区域50的光学耦合器100形成在第一镜62和第二镜64之间的光纤20的中心。通过形成在光纤20中心的两侧的锥形区域50，光学耦合器100可在第一镜62和第二镜64的多个方向上传输多个泵浦光12到光纤20。光纤20可延伸这样的长度使得传输到光学耦合器100的两侧的泵浦光12可被芯22充分地吸收。泵浦光源10可包括单一单元，提供被光学耦合器100分开的单一泵浦光12。而且，泵浦光源10可包括提供不同的泵浦光12到光学耦合器100的两侧的多个单元。中心双向泵浦模式可从光纤20的中心到第一镜62和第二镜64传输多个泵浦光12。
图9A至9D是说明根据本发明的另一示范性实施例的有源光学模块的示意图。
参考图9A至9D，根据本发明另一示范性实施例的有源光学模块可包括激光束放大器，其具有形成在图1和2的光学耦合器100的一侧的信号源的和第一隔离器72，以及形成在光学耦合器100的另一侧的第二隔离器74。通过从光学耦合器100接收的泵浦光12，激光束放大器可放大激光束。信号源76可包括半导体光源、另一纤维光学放大器的输出终端、以及光纤激光器。在泵浦光源10产生泵浦光之后，泵浦光12可通过透镜11入射到光纤20。通过放大从信号源76接受的信号可产生输出激光束。因此，激光束放大器可输出根据信号源76的信号放大的激光束。
第一隔离器72和第二隔离器74可隔离进入到信号源76中的多余的激光束。第一隔离器72和第二隔离器74可设置在彼此间隔开预定距离或更多的光纤之间。通过从第二隔离器74延伸的卷尾光纤，激光束可被输出到准直器或端帽68。
参考图9A，根据本发明另一示范性实施例的有源光学模块可具有正向泵浦模式，其中光学耦合器100的锥形区域50形成在从第一隔离器72到第二隔离器74的方向上。这里，脉冲激光束可通过从第二隔离器74延伸的卷尾光纤被输出到端帽68。光学耦合器100可被耦合到邻近第一隔离器72的光纤20。通过光学耦合器100提供到光线纤维20的泵浦光12可被充分地吸收，当沿着从第一隔离器72延伸到第二隔离器74的光纤20行进时。因此，在正向泵浦模式中，光纤20中的泵浦光12的行进方向可与输出激光束的行进方向相同。
参考图9B，根据本发明的另一示范性实施例的有源光学模块可具有反向泵浦模式，其中光学耦合器100的锥形区域50形成在从第二隔离器74到第一隔离器72的方向上。光学耦合器100可被耦合到邻近第二隔离器74的光纤20。通过光学耦合器100提供到光线纤维20的泵浦光12可被充分地吸收，当沿着从第二隔离器74延伸到第一隔离器72的光纤20行进时。因此，在反向泵浦模式中，在光纤20中的泵浦光12的行进方向可与输出激光束的行进方向相反。
参考图9C，根据本发明另一示范性实施例的有源光学模块可具有边缘双向泵浦模式，其中多个光学耦合器100形成在分别邻近第一隔离器72和第二隔离器74的光纤20。这里，第一隔离器72和第二隔离器74可隔离在相反方向上行进的激光束。邻近第一隔离器72的光学耦合器100的锥形区域50可被形成在第二隔离器74的方向，且邻近第二隔离器74的光学耦合器100的锥形区域50可被形成在第一隔离器72的方向。因此，光学耦合器100的锥形区域50可形成在相反的方向上。通过光学耦合器100提供的泵浦光12可被充分地吸收，当沿着第一隔离器72和第二隔离器74之间的光纤20行进时。
参考图9D，根据本发明另一示范性实施例的有源光学模块可具有中心双向泵浦模式，其中具有多个锥形区域50的光学耦合器100形成在第一隔离器72和第二隔离器74之间的光纤20的中心。通过锥形区域50，光学耦合器100可在第一隔离器72和第二隔离器74的多个方向上传输多个泵浦光12到光纤20。光纤20可延伸这样的长度使得传输到光学耦合器100的两侧的泵浦光12可被芯22充分地吸收。泵浦光源10可包括单一单元，提供被光学耦合器100分开的单一泵浦光12。而且，泵浦光源10可包括提供不同的泵浦光12到光学耦合器100的两侧的多个单元。中心双向泵浦模式可从光纤20的中心到第一隔离器72和第二隔离器74传输多个泵浦光12。
图10A至10D是说明根据本发明的另一示范性实施例的有源光学模块的示意图。
参考图10A至10D，根据本发明的另一示范性实施例的有源光学模块可包括主控振荡器功率放大器(Master Oscillator Power Amplifier，MOPA)光纤放大器，其具有形成在光学耦合器100的一侧的主控放大器86和第一隔离器72，以及形成在图1和2的光学耦合器100的另一侧的第二隔离器74。通过从光学耦合器100接收的泵浦光12，MOPA纤维光学放大器可放大激光束。在泵浦光源10产生泵浦光12之后，泵浦光12可通过透镜11入射到光纤20上。根据主控振荡器86的信号，激光束可被输出为输出激光束。
第一隔离器72和第二隔离器74可隔离进入主控振荡器86中的多余的激光束。第一隔离器72和第二隔离器74可被设置在彼此间隔开预定距离或更多的光纤。通过从第二隔离器74延伸的卷尾光纤，激光束可被输出到准直器或端帽68。
参考图10A，根据本发明另一示范性实施例的有源光学模块可具有正向泵浦模式，其中光学耦合器100的锥形区域50形成在从第一隔离器72到第二隔离器74的方向上。这里，脉冲激光束可通过从第二隔离器74延伸的卷尾光纤被输出到端帽68。光学耦合器100可被耦合到邻近第一隔离器72的光纤20。通过光学耦合器100提供到光线纤维20的泵浦光12可被充分地吸收，当沿着从第一隔离器72延伸到第二隔离器74的光纤20行进时。因此，在正向泵浦模式中，光纤20中的泵浦光12的行进方向可与输出激光束的行进方向相同。
参考图10B，根据本发明的另一示范性实施例的有源光学模块可具有反向泵浦模式，其中光学耦合器100的锥形区域50形成在从第二隔离器74到第一隔离器72的方向上。光学耦合器100可被耦合到邻近第二隔离器74的光纤20。通过光学耦合器100提供到光线纤维20的泵浦光12可被充分地吸收，当沿着从第二隔离器74延伸到第一隔离器72的光纤20行进时。因此，在反向泵浦模式中，在光纤20中的泵浦光12的行进方向可与输出脉冲激光束的行进方向相反。
参考图10C，根据本发明另一示范性实施例的有源光学模块可具有边缘双向泵浦模式，其中多个光学耦合器100形成在分别邻近第一隔离器72和第二隔离器74的光纤20。这里，第一隔离器72和第二隔离器74可隔离在相反方向上行进的激光束。邻近第一隔离器72的光学耦合器100的锥形区域50可被形成在第二隔离器74的方向，且邻近第二隔离器74的光学耦合器100的锥形区域50可被形成在第一隔离器72的方向。因此，光学耦合器100的锥形区域50可形成在相反的方向上。通过光学耦合器100提供的泵浦光12可被充分地吸收，当沿着第一隔离器72和第二隔离器74之间的光纤20行进时。
参考图10D，根据本发明另一示范性实施例的有源光学模块可具有中心双向泵浦模式，其中具有多个锥形区域50的光学耦合器100形成在第一隔离器72和第二隔离器74之间的光纤20的中心。通过锥形区域50，光学耦合器100可在第一隔离器72和第二隔离器74的多个方向上传输多个泵浦光12到光纤20。光纤20可延伸这样的长度使得传输到光学耦合器100的两侧的泵浦光12可被芯22充分地吸收。泵浦光源10可包括单一单元，提供被光学耦合器100分开的单一泵浦光12。而且，泵浦光源10可包括提供不同的泵浦光12到光学耦合器100的两侧的多个单元。中心双向泵浦模式可从光纤20的中心到第一隔离器72和第二隔离器74传输多个泵浦光12。
如上所示，本发明的示范性实施例在内反射面全反射垂直入射到光纤上的泵浦光，并将反射的光集中到锥形区域中的光纤，从而能够有效地提供泵浦光到光纤的芯。
而且，本发明的示范性实施例将第一覆层和光纤的芯与第二覆层隔离，从而可使它们能够容易地插入光学耦合器的通孔中。
以上公开的主题被认为是示例性的且不是限制性的，且所附权利要求旨在覆盖所有的这些落入本发明的本质精神和范围内的变更、增强、以及其它实施例。因此，在法律允许的最大程度，本发明的范围通过所附权利要求及其等价形式的最宽的允许的解释确定，且不应被前述具体描述限制或限定。

Claims (19)

1.一种光学耦合器，包括：
空心光学块，具有形成以使光纤从其中通过的通孔，所述空心光学块包括：
至少一个平行于通孔的入射面，传输所述空心光学块底部的光；
至少一个内反射面，反射从所述入射面传输的所述光，所述内反射面由与所述入射面相对的所述空心光学块的顶部形成；以及
至少一个锥形区域，将所述光集中到所述通孔中的所述光纤上，所述锥形区域随着远离所述内反射面和所述入射面而连续减小所述空心光学块的外部直径。
2.如权利要求1所述的光学耦合器，其中所述内反射面包括至少一个反射所述光到所述锥形区域的倾斜面。
3.如权利要求2所述的光学耦合器，其中所述入射面全反射或反射经由所述入射面透射的所述光。
4.如权利要求2所述的光学耦合器，其中所述倾斜面包括凹槽。
5.如权利要求4所述的光学耦合器，其中所述凹槽是V形的。
6.如权利要求2所述的光学耦合器，其中所述倾斜面包括与所述通孔交叉从所述通孔的顶部到所述通孔的底部形成的坡倾斜面。
7.如权利要求2所述的光学耦合器，还包括形成在所述倾斜面上的涂敷材料。
8.如权利要求7所述的光学耦合器，其中所述涂敷材料包括金属或电介质。
9.如权利要求1所述的光学耦合器，其中所述内反射面和所述入射面的所述空心光学块具有四边形截面。
10.如权利要求1所述的光学耦合器，其中所述通孔具有圆形截面。
11.一种有源光学模块包括：
提供泵浦光的泵浦光源；
光纤，包括芯，所述芯包含用于通过从所述泵浦光源接收的所述光产生激光束的活性材料，以及包围所述芯的第一覆层；
空心光学块，包括形成以使光纤从其中通过的通孔，至少一个平行于通孔的入射面，透射空心光学块底部的光，至少一个内反射面，反射从所述入射面透射的所述光，所述内反射面由与所述入射面相对的所述空心光学块的顶部形成，至少一个锥形区域，将所述光集中到所述通孔中的所述光纤上，所述锥形区域随着远离所述内反射面和所述入射面而连续减小所述空心光学块的外部直径；
第一光学器件，形成在穿透所述空心光学块的所述光纤的一端；以及
第二光学器件，形成在与所述第一光学器件相对的所述光纤的另一端，以发射所述光纤中产生的激光束。
12.如权利要求11所述的有源光学模块，其中所述有源光学模块具有正向泵浦模式，其中所述光学耦合器的所述锥形区域形成在从所述第一光学器件到所述第二光学器件的方向上。
13.如权利要求11所述的有源光学模块，其中所述有源光学模块具有反向泵浦模式，其中所述光学耦合器的所述锥形区域形成在从所述第二光学器件到所述第一光学器件的方向上。
14.如权利要求11所述的有源光学模块，其中所述有源光学模块具有边缘双向泵浦模式，其中所述锥形区域形成在相对的方向上。
15.如权利要求11所述的有源光学模块，其中所述有源光学模块具有中心双向泵浦模式，其中所述锥形区域形成在所述第一光学器件和所述第二光学器件的多个方向上。
16.如权利要求11所述的有源光学模块，其中所述第一光学器件和所述第二光学器件分别包括第一镜和第二镜。
17.如权利要求16所述的有源光学模块，还包括形成在所述第一镜和所述第二镜之间的所述光纤上的调制器。
18.如权利要求11所述的有源光学模块，其中所述第一光学器件和所述第二光学模块分别包括第一隔离器和第二隔离器。
19.如权利要求18所述的有源光学模块，还包括主控振荡器或信号源，形成在与所述第二隔离器相对的所述第一隔离器外侧的所述光纤上。
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