专利名称：一种光环形器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤通讯技术领域，具体是涉及一种光环形器。
背景技术：
光环行器是一种多端口输入输出的非互易性光学器件，它的作用是使光信号只能沿规定的端口顺序传输。它的典型结构有N (N大于等于3)个端口，如图1所示，当光由端口 I输入时，光由端口 2输出，当光由端口 2输入时，光由端口 3输出，以此类推。由于光环行器的这种顺序传输特性，使其成为双向通信中的重要器件，它可用于将同一根光纤中正向传输和反向传输的光信号分开。图2为光环形器用于单纤双向通信的例子。此时，端口 I连接数据发送器，端口 2连接外部网络，端口 3连接信号接收器。数据可由发送器通过光环形器的端口 I由端口 2送到外部网络，外部来的信号由端口 2进入光环形器，但不会到达端口 I而到达端口 3进入信号接收器。光环形器可用于光通信中单纤双向通信，光纤布拉格光栅(FBG)组合应用(如图3所示)，掺铒光纤放大器(EDFA)，波分复用(WDM)，色散补偿，光信号上载/下载，还可在光学时域反射仪(OTDR)和光纤陀螺(Sagnac干涉仪)中做耦合器，很好的提高了系统的性能。本发明提供一种光环形器，该光环形器具有体积小、隔离度高、插入损耗低、偏振相关损耗低等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种体积小、隔离度高、插入损耗低、偏振相关损耗低的光环形器。为了达到上述目的，本发明一种光环形器，包括第一准直器、第一位移片、第一波片、第一双折射楔角片、第一磁光晶体、第二双折射楔角片、第二磁光晶体、第二波片、第二位移片和第二准直器，所述第一准直器、第一位移片、第一波片、第一双折射楔角片、第一磁光晶体、第二双折射楔角片、第二磁光晶体、第二波片、第二位移片和第二准直器依次排布；所述第一准直器的一端纵轴相邻并排置放有第一根光纤和第三根光纤，而第二准直器的一端则纵轴相邻并排置放有第二根光纤和第四根光纤，第一根光纤与第二根光纤之间、第三根光纤与第四根光纤之间的位置相对。所述第一准直器将来自第一根光纤的光准直成平行光束和将平行光束导入第三根光纤；而第二准直器则是将平行光束导入第二根光纤和第四根光纤或者将来自第二根光纤的光准直成平行光束。所述第一位移片、第二位移片用来将任意状态的输入光分解成两束偏振方向垂直的偏振分量或者将两束偏振方向垂直的偏振分量合成一个光束。所述第一波片、第二波片、第一磁光晶体、第二磁光晶体用来改变光束的偏振态。所述第一双折射楔角片、第二双折射楔角片可以根据光束的偏振态和楔角片的光轴来改变光束的传输角度。
优选地，所述第一根光纤、第二根光纤、第三根光纤以及第四根光纤为热扩散芯光纤。来自第一根光纤的光由第一准直器准直成平行光束后，依次经过第一位移片、第一波片、第一双折射楔角片、第一磁光晶体、第二双折射楔角片、第二磁光晶体、第二波片和第二位移片后，光束传输方向没有改变，由第二根光纤接收。来自第二根光纤的光由第二准直器准直成平行光束后，依次经过第二位移片、第二波片、第二磁光晶体、第二双折射楔角片和第一磁光晶体后，光束的传输方向没有改变。而光束再经第一双折射楔角片后，由于光束的偏振态和楔角片的光轴取向，光束改变了传输方向。然后经过第一波片和第一位移片，光束由第三根光纤接收。来自第三根光纤的光由第一准直器准直成平行光束后，依次经过第一位移片，第一波片，第一双折射楔角片，第一磁光晶体，第二双折射楔角片，第二磁光晶体，第二波片，第二位移片后，光束传输方向没有改变，由第四根光纤接收。此结构的光环形器不但结构简单体积小，隔离度高，而且插入损耗低、偏振相关损耗也低。
图1为光环形器示意 图2为光环形器用于单纤双向通信示意 图3为光环形器用于光纤布拉格光栅(FBG)组合；
图4为本发明中，光从环形器的光纤11到光纤12的光路侧视 图5为本发明中，光从环形器的光纤12到光纤13的光路侧视 图6为本发明中，光从环形器的光纤13到光纤14的光路侧视 图7为本发明中，光环形器中间组合体侧视 图8为本发明中，光环形器光路俯视图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不做为对本发明的限定。参照图4 8，本发明实施例的光环形器,包括第一准直器21、第一位移片31、第一波片41、第一双折射楔角片51、第一磁光晶体61、第二双折射楔角片52、第二磁光晶体62、第二波片42、第二位移片32、第二准直器22。所述第一准直器21、第一位移片31、第一波片41、第一双折射楔角片51、第一磁光晶体61、第二双折射楔角片52、第二磁光晶体62、第二波片42、第二位移片32和第二准直器22依次排布；所述第一准直器21的一端纵轴相邻并排置放有第一根光纤11和第三根光纤13,而第二准直器22的一端则纵轴相邻并排置放有第二根光纤12和第四根光纤14，第一根光纤11与第二根光纤12之间、第三根光纤13与第四根光纤14之间的位置相对。所述第一根光纤11、第二根光纤12、第三根光纤13以及第四根光纤14为热扩散芯光纤。请参考图4 7，图4 7是本发明实施例的光环形器光路的侧视图，图8是本发明实施例的光环形器光路的俯视图。第一根光纤11和第三根光纤13沿器件纵轴z相邻并排放置于器件一端；第二根光纤12和第四根光纤14沿器件纵轴z相邻并排放置于器件另一端，第二根光纤12和第四根光纤14位于第一根11和第三根13光纤的对面。其中，第一准直器21，用来将来自第一根光纤11的光准直成平行光束和将平行光束导入第三根光纤13 ;第二准直器22，用来将平行光束导入第二根光纤12和第四根光纤14或者将来自第二根光纤12的光准直成平行光束；第一位移片31、第二位移片32用来将将任意状态的输入光分解成两束偏振方向垂直的偏振分量或者将这样的两束偏振方向垂直的偏振分量合成一个光束；第一波片41、第二波片42、第一磁光晶体61、第二磁光晶体62用来改变光束的偏振态；第一双折射楔角片51、第二双折射楔角片52是与偏振相关的角度偏折器。请参考图4、图7和图8，分别是本发明中光从光环形器的光纤11到光纤12的光路侧视图和俯视图。第一准直器21将来自第一根光纤11的光准直成平行光束211，因为光纤11相对于准直器处于离轴位置，位于中心面上方，光束211有一个向下的倾斜角。光束211进入第一位移片31后，被分成具有相互垂直偏振态的沿y方向分离的两束光，即正常光211o和反常光211e。图4下方的xy平面剖面图标示了它们的偏振态。光束211e经第一波片41后,偏振态被旋转了 90°和光束211o的偏振态相同,光束标不为211e',偏振方向沿X方向，图4下方的xy平面剖面图标示了光束211e偏振态的变化。然后这两束光以原有的倾斜角进入第一双折射楔角片51，偏振态没有变化。两束光经过第一磁光晶体61后，偏振方向顺时针旋转45°。两束光还是以原来的倾斜角进入第二双折射楔角片52，偏振态没有变化，再进入第二磁光晶体62，两束光偏振方向也是顺时针旋转45°，两束光的偏振态还是一样，都是沿y方向，图7 (光环形器中间组合体侧视图)下方的xy平面剖面图标示了两束光偏振态的变化。其中光束211e'经过第二波片42后，偏振方向旋转了 90°，偏振方向沿X方向，图4下方的xy平面剖面图标示了两束光偏振态的变化。因此，两束光的偏振态由相互平行变为相互垂直，此时两束光标示为211o"和211e"。第二位移片32将两束光合成一束，合成光束为321由第二准直器22的第二根光纤12接收输出。请参考图5和图7，是本发明实施例中光从光环形器的光纤12到光纤13的光路侧视图。第二准直器22将来自第二根光纤12的光准直成平行光束221，因为光纤12相对于准直器处于离轴位置，位于中心面下方，光束221有一个向上的倾斜角。光束221进入第二位移片32后，被分成具有相互垂直偏振态的沿y方向分离的两束光，即正常光221o和反常光221e。图4下方的xy平面剖面图标示了它们的偏振态。光束221e经第二波片42后，偏振态被旋转了 90°和光束221o的偏振态相同，为光束221e’，偏振方向沿y方向，图4下方的xy平面剖面图标示了光束221e偏振态的变化。然后这两束光以原有的倾斜角进入第二磁光晶体62后,偏振方向顺时针旋转45°。再经过第二双折射楔角片52后,两束光偏振态没有发生变化。两束光还是以原来的倾斜角进第一磁光晶体61，两束光偏振方向再顺时针旋转45° ,两束光的偏振态还是一样,都是沿X方向。两束光进入第一双折射楔角片51,由于两束光的偏振态和楔角片光轴的取向，两束光在X方向角度发生变化,两束光将折像下方。双折射楔角片对光束的偏折角由楔角片的角度和其材料的折射率决定。两束光偏振态都没发生变化，图7下方的xy平面剖面图标示了两束光偏振态的变化以及X方向角度的变化。其中光束221e'经过第一波片41后,偏振方向旋转了 90°，偏振方向沿y方向。因此，两束光的偏振态由相互平行变为相互垂直，此时两束光标示为221o"和221e"。第一位移31将两束光合成一束,合成光束为311由第一准直器21的第三根光纤13接收输出。请参考图6和图7，分别是本发明中光从光环形器的光纤13到光纤14的光路侧视图和俯视图。第一准直器21将来自第三根光纤13的光准直成平行光束212，因为光纤13相对于准直器处于离轴位置，位于中心面下方，光束212有一个向上的倾斜角。光束212进入第一位移片31后,被分成具有相互垂直偏振态的沿y方向分离的两束光，即正常光212o和反常光212e。图6下方的xy平面剖面图标不了它们的偏振态。光束212e经第一波片41后，偏振态被旋转了 90°和光束212o的偏振态相同，光束标示为212o'和212e'，偏振方向沿X方向，图6下方的xy平面剖面图标示了光束212e偏振态的变化。然后这两束光以原有的倾斜角进入第一双折射楔角片51，偏振态没有变化。两束光经过第一磁光晶体61后，偏振方向顺时针旋转45°。两束光还是以原来的倾斜角进入第二双折射楔角片52，偏振态没有变化，再进入第二磁光晶体62，两束光偏振方向再顺时针旋转45°，两束光的偏振态还是一样，都是沿y方向，图7下方的xy平面剖面图标示了两束光偏振态的变化。其中光束212e'经过第二波片42后，偏振方向旋转了 90°，偏振方向沿x方向，图6下方的xy平面剖面图标示了两束光偏振态的变化。因此,两束光的偏振态由相互平行变为相互垂直，此时两束光标示为212o"和212e"。第二位移片32将两束光合成一束，合成光束为322由第二准直器22的第四根光纤14接收输出。此结构的光环形器不但结构简单体积小，隔离度高，而且插入损耗低、偏振相关损耗也低。以上已将本发明做一详细说明，但显而易见，本领域的技术人员可以进行各种改变和改进，而不背离所附权利要求书所限定的本发明的范围。
权利要求
1.一种光环形器，其特征在于包括第一准直器、第一位移片、第一波片、第一双折射楔角片、第一磁光晶体、第二双折射楔角片、第二磁光晶体、第二波片、第二位移片和第二准直器，所述第一准直器、第一位移片、第一波片、第一双折射楔角片、第一磁光晶体、第二双折射楔角片、第二磁光晶体、第二波片、第二位移片和第二准直器依次排布；所述第一准直器的一端纵轴相邻并排置放有第一根光纤和第三根光纤，而第二准直器的一端则纵轴相邻并排置放有第二根光纤和第四根光纤，第一根光纤与第二根光纤之间、第三根光纤与第四根光纤之间的位置相对。
2.根据权利要求1所述的一种光环形器，其特征在于所述第一根光纤、第二根光纤、 第三根光纤以及第四根光纤为热扩散芯光纤。
全文摘要
本发明涉及光纤通讯技术领域里的一种光环形器；其特征在于包括第一准直器、第一位移片、第一波片、第一双折射楔角片、第一磁光晶体、第二双折射楔角片、第二磁光晶体、第二波片、第二位移片和第二准直器，第一准直器、第一位移片、第一波片、第一双折射楔角片、第一磁光晶体、第二双折射楔角片、第二磁光晶体、第二波片、第二位移片和第二准直器依次排布；所述第一准直器的一端纵轴相邻并排置放有第一根光纤和第三根光纤，而第二准直器的一端则纵轴相邻并排置放有第二根光纤和第四根光纤，第一根光纤与第二根光纤之间、第三根光纤与第四根光纤之间的位置相对。此结构的光环形器体积小，隔离度高，插入损耗低、偏振相关损耗也低。
文档编号G02B6/26GK102998746SQ20121057962
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者林景亮, 郭庆东, 吴玉霞 申请人:福建中策光电股份公司