CN101075004A - 三端口全光纤环行器 - Google Patents
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Abstract
三端口全光纤环行器，一种光纤定向传输装置，采用全光纤结构，不涉及任何晶体，体积小、重量轻、稳定性好、适用于光纤通信、光纤传感领域，其组成包括：第一光纤端口；第二光纤端口；第三光纤端口，其特征是：第一、第二、第三光纤端口间耦合，所述的各三端口的光纤材质为：第一端口和第二端口以及第三端口为光纤材质。本发明适用于光纤通信、光纤传感领域。
Description
技术领域：
本发明涉及一种光纤定向传输装置三端口全光纤环行器。
背景技术：
目前，公知的环行器是由光学晶体构成的，利用晶体的非互易特性完成光束的定向输出。典型的如专利03103816.6，99813795.2，03103815.8，都是利用双折射晶体将入射光束进行处理后，送入后续的非互易装置实现光束环行功能。上面三项专利中均是将晶体输出的光束耦合到光纤中，实现光纤输出的。这类方法制作的光纤环行器，缺点是插入损耗大：光纤与晶体间的耦合效率低、光束在晶体间传输时各个光学面都会引入菲涅尔反射损耗；稳定性差：晶体各个光学面间的连接造成不稳定；成本高：晶体、及其光学面研磨造价高；制作工艺复杂：光路需进行调整；端口数目增减难度大：增加端口必须相应的增加晶体、改变结构。光纤通讯的迅速发展要求有与光纤兼容、体积较小、成本低、输出端口数目多样的环行器。
发明内容：
本发明的目的是提供一种结构紧凑、稳定性好，端口数目可以方便增减的三端口全光纤环行器。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种三端口全光纤环行器，其组成包括：第一光纤端口；第二光纤端口；第三光纤端口，其特征是：第一、第二、第三光纤端口间耦合，所述的各三端口的光纤材质为：第一端口和第二端口以及第三端口为光纤材质。
上述的三端口全光纤环行器，第一、第二、第三端口间的耦合部分的制作方法为熔融拉锥法。
上述的三端口全光纤环行器，在所述的第一、第二、第三端口间的耦合部分的光束传输方法为：把第一端口的光束以低损耗全部耦合至第二端口；把第一端口的光束隔离于第三端口；把第二端口的光束以低损耗全部耦合至第三端口；把第二端口的光束隔离于第一端口。
上述的三端口全光纤环行器，将一组三端口全光纤环行器采用低损耗连接，组合成多端口全光纤环行器
利用三端口全光纤环行器制造的一种四端口光纤环行器，其组成包括：第一个三端口全光纤环行器；第二个三端口全光纤环行器；第三个三端口全光纤环行器；第四个三端口全光纤环行器和四个三端口全光纤环行器间的四个连接点，其特征是：把每个三端口全光纤环行器的第二端口作为四端口环行器的各个输入、输出端口；把第一个三端口全光纤环行器的第三端口与第二个三端口全光纤环行器的第一端口采用低损耗连接；把第二个三端口全光纤环行器的第三端口与第三个三端口全光纤环行器的第一端口采用低损耗连接；把第三个三端口全光纤环行器的第三端口与第四个三端口全光纤环行器的第一端口采用低损耗连接；把第四个三端口全光纤环行器的第三端口与第一个三端口全光纤环行器的第一端口采用低损耗连接。
上述的的四端口光纤环行器，在第一个和第二个三端口全光纤环行器间传输光束的方法为：把第一个三端口全光纤环行器的第二端口注入的光束，经第一个三端口全光纤环行器的耦合部分送至第一个三端口全光纤环行器的第三端口；把第一个三端口全光纤环行器的第三端口中传输的光束，经连接点送入第二个三端口全光纤环行器的第一端口；把第二个三端口全光纤环行器的第一端口中的光束，经第二个三端口全光纤环行器的耦合部分送入第二个三端口全光纤环行器的第二端口，由第二个三端口全光纤环行器输出。
上述的的四端口光纤环行器，在第二和第三个三端口全光纤环行器间传输光束的方法为：把第二个三端口全光纤环行器的第二端口注入的光束，经第二个三端口全光纤环行器的耦合部分送至第二个三端口全光纤环行器的第三端口；把第二个三端口全光纤环行器的第三端口中传输的光束，经连接点送入第三个三端口全光纤环行器的第一端口；把第三个三端口全光纤环行器的第一端口中的光束，经第三个三端口全光纤环行器的耦合部分送入第三个三端口全光纤环行器的第二端口，由第三个三端口全光纤环行器输出。
上述的的四端口光纤环行器，在第三和第四个三端口全光纤环行器间传输光束的方法为：把第三个三端口全光纤环行器的第二端口注入的光束，经第三个三端口全光纤环行器的耦合部分送至第三个三端口全光纤环行器的第三端口；把第三个三端口全光纤环行器的第三端口中传输的光束，经连接点送入第四个三端口全光纤环行器的第一端口；把第四个三端口全光纤环行器的第一端口中的光束，经第四个三端口全光纤环行器的耦合部分送入第四个三端口全光纤环行器的第二端口，由第四个三端口全光纤环行器输出。
上述的的四端口光纤环行器，在第一和第四个三端口全光纤环行器间传输光束的方法为：把第四个三端口全光纤环行器的第二端口注入的光束，经第四个三端口全光纤环行器的耦合部分送至第四个三端口全光纤环行器的第三端口；把第四个三端口全光纤环行器的第三端口中传输的光束，经连接点送入第一个三端口全光纤环行器的第一端口；把第一个三端口全光纤环行器的第一端口中的光束，经第一个三端口全光纤环行器的耦合部分送入第一个三端口全光纤环行器的第二端口，由第一个三端口全光纤环行器输出。
这个技术方案有以下有益效果：
1.本发明采用全光纤结构，不涉及任何晶体，体积小、重量轻、稳定性好、可方便地增减端口数目。
2.本发明环行器能够放大，以适应不同端口数目的应用需要，以N(N＞3)个三端口光纤环行器进行组合即可构成N端口的全光环行器，每个连接点连接相邻三端口光纤环行器的第三端口与第一端口，实现顺时针方向光束环行。
附图说明：
附图1是本产品三端口全光纤环行器的结构示意图。
附图2是四端口全光纤环行器的结构示意图。
附图3是四端口全光纤环行器的内部工作示意图。
本发明的具体实施方式：
实施例1：
图1画出100三端口全光纤环行器，101为100三端口全光纤环行器的第一端口；102为100三端口全光纤环行器的第二端口；103为100三端口全光纤环行器的第三端口；104为100三端口全光纤环行器的耦合部分。
将两根不同材质的光纤采用熔融拉锥技术，制作成耦合器，使得101，103光纤中的光束耦合到102光纤中，其中103、102为直通臂，101光纤为耦合臂。101光纤注入的光束由于耦合部分的定向输出、定向隔离功能，只有在102光纤有输出光束；102光纤作为输入端口时，在103光纤得到输出光束，能够实现101到102，102到103的光束环行功能。
实施例2：
图2画出一种由四个三端口全光纤环行器组成的四端口全光纤环行器，光束可以沿顺时针方向传输到下一端口，102、202、302、和402为光纤环行器的四个端口，12、23、34、和41为四个三端口全光纤环行器间的四个连接点，104、204、304、和404为四个三端口全光纤环行器的耦合部分。
图2画出四端口全光纤环行器的实施例，环行器4000由四个三端口全光纤环行器、四个连接点组成。
环行器4000执行以下功能：第一功能：从光纤102进入环行器4000的光，经耦合部分104、光纤103、连接点12、光纤201、耦合部分204被引入光纤202，实现4000环行器第一端口到第二端口的光束传输；
第二功能：从光纤102进入环行器4000的光被耦合部分104，隔离于光纤101；
同理可以得到环行器4000第二端口到第三端口的光束传输，第三端口到第四端口的光束传输，第四端口到第一端口的光束传输；
第三功能：在任意连接点均可插入一个或多个三端口光纤环行器，构成多端口环行器，端口数目由三端口光纤环行器的个数决定；
另外全光纤环行器三端口工作时也可由三个三端口光纤环行器构成，方法和四端口全光纤环行器一致，这时可以实现第一端口到第二端口、第二端口到第三端口、第三端口到第一端口的光束传输。
Claims (9)
1.一种三端口全光纤环行器，其组成包括：第一光纤端口；第二光纤端口；第三光纤端口，其特征是：第一、第二、第三光纤端口间耦合，所述的各三端口的光纤材质为：第一端口和第二端口以及第三端口为光纤材质。
2.根据权利要求1的三端口全光纤环行器，其特征是：第一、第二、第三端口间的耦合部分的制作方法为熔融拉锥法。
3.根据权利要求1或2所述的三端口全光纤环行器，其特征是：在所述的第一、第二、第三端口间的耦合部分的光束传输方法为：把第一端口的光束以低损耗全部耦合至第二端口；把第一端口的光束隔离于第三端口；把第二端口的光束以低损耗全部耦合至第三端口；把第二端口的光束隔离于第一端口。
4.根据权利要求1所述的三端口全光纤环行器，其特征是：将一组三端口全光纤环行器采用低损耗连接，组合成多端口全光纤环行器。
5.一种利用权利要求1的三端口全光纤环行器制造的一种四端口光纤环行器，其组成包括：第一个三端口全光纤环行器；第二个三端口全光纤环行器；第三个三端口全光纤环行器；第四个三端口全光纤环行器和四个三端口全光纤环行器间的四个连接点，其特征是：把每个三端口全光纤环行器的第二端口作为四端口环行器的各个输入、输出端口；把第一个三端口全光纤环行器的第三端口与第二个三端口全光纤环行器的第一端口采用低损耗连接；把第二个三端口全光纤环行器的第三端口与第三个三端口全光纤环行器的第一端口采用低损耗连接；把第三个三端口全光纤环行器的第三端口与第四个三端口全光纤环行器的第一端口采用低损耗连接；把第四个三端口全光纤环行器的第三端口与第一个三端口全光纤环行器的第一端口采用低损耗连接。
6.根据权利要求5所述的的四端口光纤环行器，其特征是：在第一个和第二个三端口全光纤环行器间传输光束的方法为：把第一个三端口全光纤环行器的第二端口注入的光束，经第一个三端口全光纤环行器的耦合部分送至第一个三端口全光纤环行器的第三端口；把第一个三端口全光纤环行器的第三端口中传输的光束，经连接点送入第二个三端口全光纤环行器的第一端口；把第二个三端口全光纤环行器的第一端口中的光束，经第二个三端口全光纤环行器的耦合部分送入第二个三端口全光纤环行器的第二端口，由第二个三端口全光纤环行器输出。
7.根据权利要求5所述的的四端口光纤环行器，其特征是：在第二和第三个三端口全光纤环行器间传输光束的方法为：把第二个三端口全光纤环行器的第二端口注入的光束，经第二个三端口全光纤环行器的耦合部分送至第二个三端口全光纤环行器的第三端口；把第二个三端口全光纤环行器的第三端口中传输的光束，经连接点送入第三个三端口全光纤环行器的第一端口；把第三个三端口全光纤环行器的第一端口中的光束，经第三个三端口全光纤环行器的耦合部分送入第三个三端口全光纤环行器的第二端口，由第三个三端口全光纤环行器输出。
8.根据权利要求5所述的的四端口光纤环行器，其特征是：在第三和第四个三端口全光纤环行器间传输光束的方法为：把第三个三端口全光纤环行器的第二端口注入的光束，经第三个三端口全光纤环行器的耦合部分送至第三个三端口全光纤环行器的第三端口；把第三个三端口全光纤环行器的第三端口中传输的光束，经连接点送入第四个三端口全光纤环行器的第一端口；把第四个三端口全光纤环行器的第一端口中的光束，经第四个三端口全光纤环行器的耦合部分送入第四个三端口全光纤环行器的第二端口，由第四个三端口全光纤环行器输出。
9.根据权利要求5所述的的四端口光纤环行器，其特征是：在第一和第四个三端口全光纤环行器间传输光束的方法为：把第四个三端口全光纤环行器的第二端口注入的光束，经第四个三端口全光纤环行器的耦合部分送至第四个三端口全光纤环行器的第三端口；把第四个三端口全光纤环行器的第三端口中传输的光束，经连接点送入第一个三端口全光纤环行器的第一端口；把第一个三端口全光纤环行器的第一端口中的光束，经第一个三端口全光纤环行器的耦合部分送入第一个三端口全光纤环行器的第二端口，由第一个三端口全光纤环行器输出。
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