可调节光隔离器系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可调节光隔离器系统，包括控制器、电机、光隔离器、磁铁以及导轨，其中，所述光隔离器固定于所述导轨上；并且，所述磁铁设置于所述导轨上，并能够在所述电机的驱动下沿着所述导轨移动，以调节所述光隔离器的隔离度。本实用新型的可调节光隔离器系统具有实现光隔离器的单向损耗和隔离度的实时精密调节，还可以构建非对称的NOLM，减少非线性光纤的长度，降低所需功率，节约能源和资源的有益效果。
【专利说明】
可调节光隔离器系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及光纤传输技术领域，特别是涉及一种可调节光隔离器系统。
【背景技术】
[0002] 光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉第旋转 的非互易性，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离，光隔离器主要利用磁光 晶体的法拉第效应。
[0003] 光隔离器的特性是：正向插入损耗低，反向隔离度高，回波损耗高。光隔离器是允 许光向一个方向通过而阻止向相反方向通过的无源器件，作用是对光的方向进行限制，使 光只能单方向传输，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离，提高光波传输效 率。
[0004] 光隔离器的特点是高隔离度、低插损;高可靠性、高稳定性;极低的偏振相关损耗 和偏振模色散。光隔离器种类较多，主要有块状光隔离器、全光纤型光隔离器、集成光波导 光隔离器及与偏振无关的光隔离器等。
[0005] 目前在市场上广泛使用的光隔离器的隔离度为固定值，对于传输的光波长也有一 定要求，使用时不能调节光隔离器的单向损耗和隔离度，在光学环形腔镜(N0LM)中以及在 传输不同波长的光时不便于使用。如果能够改变隔离器的磁场，就能改变光隔离器的单向 损耗和隔离度，从而使研究更加简便，而且可调节光隔离器系统可以构建非对称的N0LM，减 少非线性光纤的长度，降低所需功率，节约能源和资源。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型之目的在于提出一种可调节光隔离器系统，其能够实现光隔离器的单 向损耗和隔离度的实时精密调节，还可以构建非对称的N0LM，减少非线性光纤的长度，降低 所需功率，节约能源和资源。
[0007]为此，根据本实用新型的第一方面，提供一种可调节光隔离器系统，其包括控制 器、电机、光隔离器、磁铁以及导轨，其中，所述光隔离器固定于所述导轨上;并且，所述磁铁 设置于所述导轨上，并能够在所述电机的驱动下沿着所述导轨移动，以调节所述光隔离器 的隔离度。
[0008] 根据本实用新型的第二方面，提供一种可调节光隔离器系统，其中，该可调节光隔 离器系统还包括:支架，固定于所述导轨上，而所述光隔离器固定在所述支架上；以及滑块， 放置在所述导轨上，所述磁铁固定于所述滑块上，所述电机与所述滑块连接从而驱动所述 滑块移动。
[0009] 根据本实用新型的第三方面，提供一种可调节光隔离器系统，其中，所述电机是步 进电机。
[0010] 根据本实用新型的第三方面，提供一种可调节光隔离器系统，其还包括驱动器，该 驱动器与所述控制器一起控制所述步进电机的转动。
[0011] 根据本实用新型的第五方面，提供一种可调节光隔离器系统，其中，所述驱动器为 两相步进电机驱动器。
[0012] 根据本实用新型的第六方面，提供一种可调节光隔离器系统，其中，所述步进电机 为42式步进电机。
[0013] 根据本实用新型的第七方面，提供一种可调节光隔离器系统，其中，所述电机通过 滚珠丝杠与所述滑块连接。
[0014] 根据本实用新型的第八方面，提供一种可调节光隔离器系统，其中，所述控制器为 单轴运动控制器。
[0015] 根据本实用新型的第九方面，提供一种可调节光隔离器系统，其中，所述单轴运动 控制器的型号为TC5510。
[0016] 根据本实用新型的第十方面，提供一种可调节光隔离器系统，其中，所述磁铁为环 形磁铁，所述光隔离器位于所述环形磁铁的中心轴线上。
[0017] 本实用新型的可调节光隔离器系统相比于现有技术具有如下优点:本实用新型的 可调节光隔离器系统能够实现光隔离器的单向损耗和隔离度的实时精密调节，从而在研究 中使用更加简便，而且可调节光隔离器系统可以构建非对称的N0LM，减少非线性光纤的长 度，降低所需功率，节约能源和资源。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型的可调节光隔离器系统的结构示意图；
[0019] 图2为本实用新型的可调节光隔离器系统的单向损耗调节曲线。
[0020] 附图标记说明：
[0021] 1、电源 2、驱动器 3、控制器
[0022] 4、电机 5、光隔离器 6、支架
[0023] 7、磁铁 8、导轨 9、滑块
【具体实施方式】
[0024] 为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】 并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要 限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构及技术的描述，以避免不 必要地混淆本实用新型的概念。
[0025] 图1为本实用新型的可调节光隔离器系统的结构示意图，如图1所示，可调节光隔 离器系统包括：电源1、驱动器2、控制器3、步进电机4、光隔离器5、支架6、磁铁7、导轨8、滑块 9以及光连接器10。其中，导轨8放置在水平面上，支架6、滑块9与步进电机4均设置在导轨8 上，光隔离器5设置在支架6上，优选地，将光隔离器5固定在支架6上，光连接器10与光隔离 器5通过光纤相连接，磁铁7固定在滑块9上，滑块9放置在导轨8上，滑块9与步进电机4连接， 驱动器2通过导线与步进电机4连接，此外，驱动器2、控制器3通过导线还与电源1连接。在本 技术方案中，电源1用于提供动力，驱动器2与控制器3通过共同作用来控制步进电机4的转 动，在步进电机4的转动的同时会带动滑块9发生移动，从而可以使得磁铁7的位置发生移 动，进而改变磁场的场强大小。需要说明的是，不同的磁场大小会影响光隔离器5的光隔离 度数值的大小，通过改变磁场来实现光隔离器5隔离度的精密调节。
[0026] 在本实用新型的进一步实施例中，为了保证操作过程中数据的可靠度以及操作简 便性，将支架6固定设置在导轨8上。需要说明的是，优选地，将支架6固定设置在平行于导轨 8长度方向的一侧，这样可以方便观察滑块9位置的移动。
[0027] 在本实用新型的进一步实施例中，为了保证操作过程中数据的可靠度，另外由于 电源1用于动力，优选地，将电源1设置为24V直流稳压电源1。
[0028] 在本实用新型的进一步实施例中，优选地，驱动器2选择两相步进电机4驱动器2， 进一步地，两相步进电机4驱动器2的型号为M542H。
[0029] 在本实用新型的进一步实施例中，由于步进电机4设置在导轨8上，为了操作过程 的方便性，将步进电机4安装在导轨8上，步进电机4通过滚珠丝杠与滑块9相连，这样设置可 以通过步进电机4的转动控制滑块9的精密移动，进而带动磁铁7位置的移动。需要说明的 是，本实用新型的实施例中选用的步进电机4为42式步进电机，进一步地，42式步进电机的 型号为42H48。
[0030] 在本实用新型的进一步实施例中，优选地，控制器3为单轴运动控制器3,进一步 地，单轴运动控制器3的型号为TC5510。
[0031] 在本实用新型的进一步实施例中，磁铁7为环形磁铁，光隔离器5位于环形磁铁的 中心轴线上。具体地，在本实用新型中环形磁场的中心磁场场强大小为0.38T。
[0032]以下是对于本实用新型的理论分析：
[0033] 在外部磁场B的作用下，光往返传输的法拉第磁光效应旋转角度为：
[0034] a = 2vL(Bo+B)，vLBo = 45°
[0035] Bo为隔离器中原有磁场。
[0036]由于本实用新型中采用的是环形磁铁，因此轴线上磁场可近似用环形电流轴线磁 场表不：
[0038] R为磁铁7的半径，在本实施例中，R设置为2cm，x为场点到磁铁中心的距离，C为常 数。
[0039] 根据马吕斯定律，经隔离器反向输出光功率为：
[0040] Pout = PinC〇s2(vLB)
[0041] 根据隔离度定义可得：
[0043]本实用新型的可调节光隔离器系统的实现原理如下：
[0044]由控制器3对驱动器2发出指令，通过控制器3调节位置参数X，驱动器2驱动步进电 机4转动，步进电机4的转动会驱动滑块9的移动，进而精确调节磁铁7的位置，使得磁铁7与 光隔离器5的相对位置发生改变，即改变了光隔离器5的磁场大小，最终实现对隔离度ISO的 调节。
[0045] 图2为本实用新型的可调节光隔离器系统的单向损耗调节曲线，如图2所示，可调 节光隔离器系统对于1550nm波长的光插入损耗的精密控制调节，调节范围在8~30dB。
[0046] 在上述实施例中采用了步进电机，但是，本领域技术人员还可以选用其它类型的 电机4来控制磁铁7的位移，只要能够实现精确控制磁铁7的位置即可。
[0047]此外，本领域技术人员还能够理解：虽然在上述实施例中包括支架6和滑块9，但 是，显然支架6和滑块9在上述实施例中是起连接和支撑的作用，因此，本领域技术人员可以 根据具体的实施情况来设计这些如何对光隔离器5和磁铁7进行连接和支撑，例如，直接将 光隔离器5和磁铁7设置于导轨8上，或者光隔离器5和磁铁7本身均带有一体的支撑结构。
[0048] 此外，在上述实施例中是采用驱动器2与控制器3共同作用来控制步进电机的转 动，显然，本领域技术人员可以理解，只要是能控制步进电机的结构方式都可以选用，而且， 当选用其它类型的电机4时，控制电机4的结构方式随之改变。
[0049] 应当理解的是，本实用新型的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本实 用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神及范围的 情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外， 本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围及边界、或者这种范围及边界的 等同形式内的全部变化及修改例。
【主权项】
1. 一种可调节光隔离器系统，其特征在于，包括控制器、电机、光隔离器、磁铁以及导 轨， 其中，所述光隔离器固定于所述导轨上;并且 所述磁铁设置于所述导轨上，并能够在所述电机的驱动下沿着所述导轨移动，以调节 所述光隔离器的隔离度。2. 根据权利要求1所述的可调节光隔离器系统，其特征在于，该可调节光隔离器系统还 包括： 支架，固定于所述导轨上，而所述光隔离器固定在所述支架上；以及 滑块，放置在所述导轨上，所述磁铁固定于所述滑块上，所述电机与所述滑块连接从而 驱动所述滑块移动。3. 根据权利要求1所述的可调节光隔离器系统，其特征在于，所述电机是步进电机。4. 根据权利要求3所述的可调节光隔离器系统，其特征在于，该可调节光隔离器系统还 包括驱动器，该驱动器与所述控制器一起控制所述步进电机的转动。5. 根据权利要求4所述的可调节光隔离器系统，其特征在于，所述驱动器为两相步进电 机驱动器。6. 根据权利要求3所述的可调节光隔离器系统，其特征在于，所述步进电机为42式步进 电机。7. 根据权利要求2所述的可调节光隔离器系统，其特征在于，所述电机通过滚珠丝杠与 所述滑块连接。8. 根据权利要求1-6中任一项所述的可调节光隔离器系统，其特征在于，所述控制器为 单轴运动控制器。9. 根据权利要求8所述的可调节光隔离器系统，其特征在于，所述单轴运动控制器的型 号为 TC5510。10. 根据权利要求1-6中任一项所述的可调节光隔离器系统，其特征在于，所述磁铁为 环形磁铁，所述光隔离器位于所述环形磁铁的中心轴线上。
【文档编号】G02B6/26GK205507146SQ201620216585
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】于海川, 李强, 王智, 宫啸, 宋诚, 刘永月, 王泽宇
【申请人】北京交通大学