专利名称：一种六端口闭路环行器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于光纤通讯的环行器，特别是涉及一种六端口闭路环行器。
背景技术：
在光纤通讯中，环行器作为无源器件中一个重要的元件，可广泛应用于双向通讯、光波长的上下载等领域。目前常用的六端口环行器，依次由光学功能组合A，光学功能组合B和光学功能组合C组成。
光学功能组合A是实现激光的输入输出，偏振分合光、旋转偏振向功能的光学元件组合，它主要由三光纤头，聚焦透镜、偏振分光晶体、两片半波片组合和法拉第旋光片和偏折光器件组成，其中的三光纤头的三根光纤分别对应环行器的端口3、端口1和端口5。
光学功能组合C与光学功能组合A功能和原理相同，结构类似。其中的三光纤头的两三根光纤分别对应环行器的端口2、端口4和端口6。
光学功能组合B主要包括偏振光分光器件，从端口1输入的激光经光学功能组合A偏振分光并旋转偏振向后入射到该偏振光分光器件，对应为寻常光，则光路直线通过，再经过光学功能组合C旋转偏振向并合光后耦合到端口2输出；从端口2输入的激光经光学功能组合C偏振分光、旋转偏振向后，入射到该偏振光分光器件，对应为非寻常光，则光路出射时将产生平移，再通过光学功能组合A旋转偏振向并合光后耦合到端口3输出；相同的原理，端口3输入的激光由端口4输出，端口4输入的激光由端口5输出，端口5输入的激光由端口6输出。
但是，上述的六端口环行器端口6的入射激光不能从端口1出射，不能形成闭环环行光路。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种六端口闭路环行器，它不但能够使端口1入射的激光从端口2出射，端口2入射的激光从端口3出射，一直延续到端口6，而且能够使端口6的入射激光从端口1出射，可以形成一个闭环环行光路。
本实用新型所采用的技术方案是本实用新型依次由光学功能组合A、光学功能组合B和光学功能组合C组成，所述的光学功能组合A主要由三光纤头、聚焦透镜、偏振光分光晶体、两片半波片组合、法拉第旋光片和偏折光器件组成，所述的光学功能组合C主要由偏折光器件、法拉第旋光片、两片半波片组合、偏振光分光晶体、聚焦透镜和三光纤头组成，所述的光学功能组合B依次由第一片波片和第二片波片、第一个偏振光分光器件、第三片波片、第二个偏振光分光器件、第四片波片和第五片波片组成。
所述的光学功能组合B还可以依次由第一片波片和第二片波片、第一个偏振光分光器件、第三片波片、第二个偏振光分光器件、另一波片组成。
所述的聚焦透镜是自聚焦透镜或球面透镜；所述的偏振光分光器件是双折射晶体或PBS棱镜或渥拉斯顿棱镜；所述的偏折光器件是梯形棱镜或斜角片或渥拉斯顿棱镜；所述的偏振光分光器件是PBS棱镜或双折射晶体。
本实用新型的有益效果是由于本实用新型光学功能组合B中设置了多个波片以及二个偏振光分光器件，光束由所述的波片适当调整偏振向并通过偏振光分光器件适当平移光路，本实用新型不但可以实现端口1入射的激光从端口2出射，端口2入射的激光从端口3出射，一直延续到端口6，而且能够使端口6的入射激光从端口1出射，可以形成一个闭环环行光路。
图1是本实用新型实施例1光学结构示意图；图2是本实用新型实施例1端口1→端口2光路正视图；
图3是本实用新型实施例1端口2→端口3光路正视图；图4是本实用新型实施例1端口3→端口4光路正视图；图5是本实用新型实施例1端口4→端口5光路正视图；图6是本实用新型实施例1端口5→端口6光路正视图；图7是本实用新型实施例1端口6→端口1光路正视图；图8是本实用新型实施例1的装配结构示意图；图9是本实用新型实施例2光学结构示意图。
具体实施方式
实施例1如图1所示，本实用新型依次由光学功能组合A、光学功能组合B和光学功能组合C组成，所述的光学功能组合A依次由三光纤头1、聚焦透镜2、偏振光分光晶体3、两片半波片组合4、法拉第旋光片5及偏折光器件6组成，当然，将两片半波片组合4、法拉第旋光片5的位置互换或将偏折光器件6放置在聚焦透镜2与偏振光分光器件7之间的任一位置，光学功能组合A也可以实现同样功能；所述的光学功能组合C依次由偏折光器件9、法拉第旋光片10、两片半波片组合11、偏振光分光晶体12、聚焦透镜13、三光纤头14组成，当然，将两片半波片组合11、法拉第旋光片10的位置互换或将偏折光器件9放置在另一偏振光分光器件8与聚焦透镜13之间的任一位置，光学功能组合C也可以实现同样功能；所述的光学功能组合B依次由波片19和波片15、偏振光分光器件7、波片16、偏振光分光器件8、波片17和波片18组成；所述的聚焦透镜2、13是自聚焦透镜，当然也可以是球面透镜；所述的偏振光分光晶体3、12是渥拉斯顿棱镜，当然也可以是PBS棱镜或双折射晶体；所述的偏折光器件6、9是梯形棱镜，它的一侧为垂直平面，另一侧包括上部斜面、中部垂直平面和下部斜面，当然它也可以用适当的斜角片组合替代，它对入射光传输方向偏折特定角度；所述的两片半波片组合4、11由两片光轴方向夹角45度且与两入射光偏振方向成22.5度的半波片拼接组成，其光轴方向如图1中所标示；所述的法拉第旋光片5、10能将偏振光偏振方向旋转45度；所述的偏振光分光器件7是双折射晶体，其光轴方向为左下，当然它也可以用适当的PBS棱镜替代；所述的另一偏振光分光器件8是双折射晶体，其光轴方向为右下，当然它也可以用适当的PBS棱镜替代；所述的五个波片15、16、17、18、19是光轴与入射光偏振方向成45度的半波片，波片15、17在垂直方向的位置对应偏折光器件6、9(梯形棱镜)的下部斜面，波片18、19在垂直方向的位置对应偏折光器件6、9(梯形棱镜)的上部斜面，波片16在垂直方向的位置对应偏折光器件6、9(梯形棱镜)的中部垂直平面和上部斜面，波片16也可以拆分成两片波片；所述的三光纤头1的三根光纤线分别为端口3、端口1、端口5，所述的三光纤头14的三根光纤线分别对应为端口2、端口4、端口6。
本实施例的原理如下所述如图2所示，从端口1输入的激光被聚焦透镜2聚焦准直后，通过偏振光分光晶体3(渥拉斯顿棱镜)分成两路振动方向相互垂直的偏振光，然后分别穿过光轴方向不一致的两片半波片组合4，两束光偏振方向一致，再通过法拉第旋光片5，其振动方向旋转45度，通过偏折光器件6(梯形棱镜)的中部垂直平面，其传输方向不改变，进入偏振光分光器件7(双折射晶体)，此时两束光对应于双折射晶体为寻常光，因此出射光点与入射时高度一致，之后通过波片16，偏振方向旋转90度，然后穿过另一偏振光分光器件8(双折射晶体)，由于此时对应为非寻常光，所以出射光相对入射时的位置向下平移一段距离，之后经过波片17偏振方向再次旋转90度，通过偏折光器件9(梯形棱镜)的下部斜面，改变其折射角度，再通过法拉第旋光片10、两片半波片组合11改变偏振态，经偏振光分光晶体12(渥拉斯顿棱镜)两束光合成为一束光，并通过聚焦透镜13耦合到端口2中。该光路不经过波片19、18、15。图2中偏振态转化示意图标示了光束经过各光学元件后的偏振态。
如图3所示，从端口2入射的激光逆着端口1入射到端口2出射的轨迹到达偏振光分光器件8(双折射晶体)时，由于法拉第旋光片10对偏振光的旋转角与入射方向无关，因此从端口2出射的激光相对于该双折射晶体为寻常光，因此出射光相对于入射点位置高度不变，再直线通过偏振光分光器件7(双折射晶体)，此时光束仍对应为寻常光，出射光相对于入射点位置高度不变，出射后的光束通过波片15后偏振方向旋转90度，然后通过偏折光器件6(梯形棱镜)的下部斜面偏折一定角度，再通过法拉第旋光片5、两片半波片组合4、偏振光分光晶体3(渥拉斯顿棱镜)后通过聚焦透镜2耦合到端口3中。该光路不经过波片19、16、18。图3中偏振态转化示意图标示了光束经过各光学元件后的偏振态。
如图4所示，从端口3入射的激光逆着端口2入射到端口3出射的轨迹到达偏振光分光器件7(双折射晶体)时，此时激光相对为非寻常光，出射光相对于入射光向上平移一段距离，经过波片16偏振方向旋转90度，入射到另一偏振光分光器件8(双折射晶体)，此时对应为寻常光，所以通过8后，出射光相对于入射光高度不变，然后通过偏折光器件9(梯形棱镜)中部垂直平面、法拉第旋光片10、两片半波片组合11、偏振光分光晶体12(渥拉斯顿棱镜)后通过聚焦透镜13耦合到端口4中。该光路不经过波片19、17、18。图4中偏振态转化示意图标示了光束经过各光学元件后的偏振态。
如图5所示，从端口4入射的激光逆着从端口3入射到端口4出射的轨迹到达偏振光分光器件8(对应为非寻常光)，出射后出射光相对于入射光向上平移一段距离，通过波片16后偏振方向旋转90度，进入偏振光分光器件7(双折射晶体)，相对为寻常光，因此出射光点高度不变，然后通过波片19偏振方向旋转90度，依次通过偏折光器件6(梯形棱镜)上部斜面、法拉第旋光片5、两片半波片组合4、偏振光分光晶体3(渥拉斯顿棱镜)后经聚焦透镜2耦合到端口5中。该光路不经过波片17、18、15。图5中偏振态转化示意图标示了光束经过各光学元件后的偏振态。
如图6所示，从端口5入射的激光逆着端口4入射到端口5出射的轨迹到达偏振光分光器件7(双折射晶体)时，此时激光相对为非寻常光，出射光相对于入射光向上平移一段距离，然后入射到另一偏振光分光器件8(双折射晶体)，此时对应为非寻常光，出射光相对于入射光向下平移一段距离，然后经过波片18，偏振方向旋转90度，再通过偏折光器件9(梯形棱镜)上部斜面、法拉第旋光片10、两片半波片组合11、偏振光分光晶体12(渥拉斯顿棱镜)后通过聚焦透镜13耦合到端口6中。该光路不经过波片15、16、17。图6中偏振态转化示意图标示了光束经过各光学元件后的偏振态。
如图7所示，从端口6入射的激光逆着从端口5入射到端口6出射的轨迹到达偏振光分光器件8(双折射晶体)，对应为寻常光，出射后出射光相对于入射光高度不变，通过波片16后偏振方向旋转90度，进入偏振光分光器件7(双折射晶体)，由于此时光束相对为非寻常光，因此出射光向下平移一段距离，然后依次通过偏折光器件6(梯形棱镜)中部垂直平面、法拉第旋光片5、两片半波片组合4、偏振光分光晶体3(渥拉斯顿棱镜)后经聚焦透镜2耦合到端口1中。该光路不经过波片15、19、17。图7中偏振态转化示意图标示了光束经过各光学元件后的偏振态。
可以看出，本实用新型实现了端口1的入射激光从端口2出射，端口2的入射激光从端口3出射，端口3的入射激光从端口4出射，端口4的入射激光从端口5出射，端口5的入射激光从端口6出射，端口6的入射激光从端口1出射，形成一个闭环环行光路。
由于本实用新型具有各端口激光循环传输功能，所以端口1、端口2、端口3、端口4、端口5、端口6只具备相对意义，也即各端口序号可以依次更改。
图8是本实施例的装配结构示意图光学元件安装于外壳中，并按照一定的位置关系与外壳固定连接，所述的三光纤头1、14的光纤尾端伸出壳外。
实施例2本实施例光学结构如图9所示。本实施例光学功能组合C中的两片半波片组合11的两片半波片相对实施例1中对应的半波片，其光轴方向旋转45度，如图9中所标示；本实施例光学功能组合B相对实施例1，用波片20替代波片17和波片18。波片20是光轴与入射光偏振方向成45度的半波片，其在垂直方向的位置对应于偏折光器件6、9(梯形棱镜)的中部垂直平面。
本实施例的其余结构与实施例1相同。
本实施例相对实施例1，其结构的改变使其中通过的各光束的偏振态转化过程发生相应变化，本实施例各光束的行走路径与实施例1相同，即传输方向的变化过程相同。
本实施例各光学元件安装于外壳中并按照一定的位置关系与外壳固定连接，所述的三光纤1、14的光纤尾端伸出壳外。
权利要求1.一种六端口闭路环行器，依次由光学功能组合A、光学功能组合B和光学功能组合C组成，所述的光学功能组合A主要由三光纤头(1)、聚焦透镜(2)、偏振光分光晶体(3)、两片半波片组合(4)、法拉第旋光片(5)和偏折光器件(6)组成，所述的光学功能组合C主要由偏折光器件(9)、法拉第旋光片(10)、两片半波片组合(11)、偏振光分光晶体(12)、聚焦透镜(13)和三光纤头(14)组成，所述的光学功能B主要由偏振光分光器件(7)组成，其特征在于，所述的光学功能组合B依次由波片(19)和波片(15)、所述的偏振光分光器件(7)、波片(16)、偏振光分光器件(8)、波片(18)和波片(17)组成。
2.一种六端口闭路环行器，依次由光学功能组合A、光学功能组合B和光学功能组合C组成，所述的光学功能组合A主要由三光纤头(1)、聚焦透镜(2)、偏振光分光晶体(3)、两片半波片组合(4)、法拉第旋光片(5)和偏折光器件(6)组成，所述的光学功能组合C主要由偏折光器件(9)、法拉第旋光片(10)、两片半波片组合(11)、偏振光分光晶体(12)、聚焦透镜(13)和三光纤头(14)组成，所述的光学功能B主要由偏振光分光器件(7)组成，其特征在于，所述的光学功能组合B依次由波片(19)和波片(15)、所述的偏振光分光器件(7)、波片(16)、偏振光分光器件(8)、波片(20)组成。
3.根据权利要求1或2所述的一种六端口闭路环行器，其特征在于，所述的聚焦透镜(2、13)是自聚焦透镜或球面透镜；所述的偏振光分光器件(3、12)是双折射晶体或PBS棱镜或渥拉斯顿棱镜；所述的偏折光器件(6、9)是梯形棱镜或斜角片或渥拉斯顿棱镜；所述的偏振光分光器件(7、8)是PBS棱镜或双折射晶体。
专利摘要本实用新型公开了一种六端口闭路环行器，该闭路环行器不但可以实现由端口1入射的激光从端口2出射，端口2入射的激光从端口3出射，一直延续到端口6，而且可以实现从端口6入射的激光从端口1出射；本实用新型主要包括三光纤头(1、14)、聚焦透镜(2、13)，偏振光分光晶体(3、12)，两片半波片组合(4、11)，法拉第旋光片(5、10)、偏折光器件(6、9)，本实用新型还包括偏振光分光器件(7、8)和波片(15、16、17、18、19)；该闭路环形器可应用于光纤通讯领域。
文档编号G02B6/34GK2622720SQ03226239
公开日2004年6月30日 申请日期2003年5月20日 优先权日2003年5月20日
发明者叶小华, 赵泽雄 申请人:珠海保税区光联通讯技术有限公司