CN103837934B - 一种光纤环形器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤环形器，其依序包括双光纤准直器、双楔角对、位移块、环形器芯、第一单光纤准直器，双光纤准直器由第二单光纤准直器和第三单光纤准直器构成，第二单光纤准直器和第三单光纤准直器相互平行设置，环形器芯中设有第一回路和第二回路，第三光纤准直器的光出射端连接环形器芯的第一回路的光入射端，环形器芯的第一回路的光出射端连接第一单光纤准直器的光入射端，第一单光纤准直器的光出射端连接环形器芯的第二回路的光入射端，环形器芯的第二回路的光出射端连接位移块的光入射端，位移块的光出射端连接双楔角对的光入射端，双楔角对的光出射端连接第二单光纤准直器的光入射端。本发明差损小，易于装配调试、体积小。

Description

一种光纤环形器

技术领域

本发明涉及一种环形器，尤其涉及一种光纤环形器。

背景技术

光纤环行器是一种多端口输入输出的非互易无源器件,其特点是，当光信号从指定的端口输入时，在器件中只能沿规定的顺序传播，当光信号的传输顺序变更时，其损耗很大，因此可实现信号的隔离。随着光纤通信技术的不断发展,它已成为现在及未来的光纤通信系统中的重要器件之一。

目前最流行的环形器多采用屋脊棱镜或渥拉斯顿棱镜处理反向光，由于棱镜的加工误差以及普通光纤准直器的间隔误差，从而使得光束在各端口通道传输时的差损值很难同时做到最小，而且由于角度的存在对装配的要求很高，调节起来也很繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供差损小，易于装配调试、体积较小的光纤环形器。

为实现上述目的，本发明采用以下设计方案：所述的光纤环形器依序包括双光纤准直器、双楔角对、位移块、环形器芯、第一单光纤准直器，所述的双光纤准直器由两个单光纤准直器构成，即第二单光纤准直器和第三单光纤准直器，所述的第二单光纤准直器和第三单光纤准直器相互平行设置，所述的环形器芯中设有第一回路和第二回路，所述的第三光纤准直器的光出射端连接环形器芯的第一回路的光入射端，环形器芯的第一回路的光出射端连接第一单光纤准直器的光入射端，第一单光纤准直器的光出射端连接环形器芯的第二回路的光入射端，环形器芯的第二回路的光出射端连接位移块的光入射端，位移块的光出射端连接双楔角对的光入射端，双楔角对的光出射端连接第二单光纤准直器的光入射端。

所述的第一单光纤准直器的光出射端连接设有双楔角对。

所述的第三单光纤准直器光出射端连接设有双楔角对。

所述的位移块包括斜方棱镜或平行平板。

所述的双楔角对包括两个楔角块。

所述第一单光纤准直器套设有单光纤准直器套管。

所述的光纤环形器套设有环形器套管。

所述单光纤准直器套管和环形器套管包括金属套管或玻璃套管。

本发明采用以上设计方案，通过设置斜方棱镜或平行平块使第一回路光束和第二回路光束距离得更远，为后续的光束耦合提供极大的便利；通过在普通的单光纤准直器的端口位置设双计楔角对，使得可通过调整楔角块的位置和角度来实现对光束的出射入射方向的调整，从而使得入射到光纤环形器中在第一回路光束和第二回路光束相互平行于准直器机械轴线，这样就会使第一回路光束耦合和第二回路光束耦合具有相同的差损，达到很好的一致性效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明实施例1示意图；

图2为本发明实施例2示意图；

图3为本发明实施例3示意图。

具体实施方式

本发明专利的技术原理是，第一回路光束无偏折通过环形器，而当第二回路光束通过环形器芯时，环形器芯中的双折射晶体将传播光束分为偏振方向互相垂直的两束光，这两束光再通过半波片、法拉第旋转器等，到最后的出射位置两束光重新合成一束光，此束光会与原入射光束产生一定的位移，再在环形器芯的出射光线位置放入平行平板或者斜方棱镜，使光线产生更大的位移，而在第二回路光束输入准直器的前端有双楔角对对光线进行调整，可以使差损达到最小，从而实现小差损环向光传输。

实施例1：

如图1所示，本实施例子中第三单光纤准直器的光出射端没有设有双楔角对为例进行说明，其依序包括双光纤准直器103、双楔角对104、位移块105、环形器芯106、第一单光纤准直器107，所述的双光纤准直器103由两个单光纤准直器构成，即第二单光纤准直器101和第三单光纤准直器102，所述的第二单光纤准直器101和第三单光纤准直器102相互平行设置，所述的环形器芯106中设有第一回路和第二回路，所述的第三光纤准直器102的光出射端连接环形器芯106的第一回路的光入射端，环形器芯106的第一回路的光出射端连接第一单光纤准直器107的光入射端；所述的第一单光纤准直器107的光出射端连接环形器芯106的第二回路的光入射端，环形器芯106的第二回路的光出射端连接位移块105的光入射端，位移块105的光出射端连接双楔角对104的光入射端，双楔角对104的光出射端连接第二单光纤准直器103的光入射端。所述的位移块105用于改变入射光束的位移，所述的双楔角对104用于矫正入射光束以使其和双光纤准直器103及第一单光纤准直器107的机械轴线相平行。所述的位移块106为斜方棱镜，所述的双楔角对104包括两个楔角块110、111。两楔角块110、111可以完全相同的楔角块也可以不同的楔角块，可以通过调整楔角块110、111的位置和角度调整光束的出射入射方向，以使第一单光纤准直器101和第二单光纤准直器102的光束相互平行，环形器套管108，单光纤准直器套管109可以为玻璃套筒或金属套管。

在图1中，在第一回路中，入射光束进入第三单光纤准直器102，第三单光纤准直器102将光束准直成平行光112后进入环形器芯106的第一回路，在环形器芯106的第一回路的光出射端光束进入第一单光纤准直器107后输出，环形器芯106与普通环形器芯相同，包括双折射晶体、波片、法拉第旋转器等，其作用是使第一回路光束和第二回路光束产生一定位移，但是第一回路光束和第二光束的角度不产生变化。第一单光纤准直器107将光束准直成平行光后进入环形器芯106的第二回路，在环形器芯106的第二回路的光出射端形成光束113，光束113和环形器芯106的第一回路的入射光束112产生位移。此后光束再经过斜方棱镜105，使环形器芯106的第二回路入射光束113和第一回路入射光束112离得更远，为后边的光束耦合提供极大的便利。经过斜方棱镜105调节的光束再经过双楔角对104，最后向入射光束113耦合进第二单准直器101。在此光路中，环形器芯106第一回路入射光束112从第三单光纤准直器102耦合进第一单光纤准直器107，环形器芯106第二回路入射光束113从第一单光纤准直器107耦合进第二单光纤准直器101，由于第二单光纤准直器101的端口设有双楔角对104，从而使得在第二单光纤准直器101的光束和第三单光纤准直器102的光束相互平行，这就会使第一回路光束耦合和第二回路光束耦合具有相同的差损，达到很好的一致性效果。

实施例2：

如图2所示，图2和图1的原理相同，同样可以实现对环形器芯106第二回路入射光束113的位移偏折功能，不同的是采用平行平板114代替斜方棱镜105，其优势在于可以通过改变平行平板114的位置而调节光束的位移量，以使光束和准直器实现最佳匹配，达到最佳耦合效果。

实施例3：

如图3所示，本图中的光纤环形器在双光纤准直器中的第三单光纤准直器的光出射端也设有楔角对，另外第一单光纤准直器的光出射端也设有双楔角对为例进行说明，其依序包括双光纤准直器202、双楔角对203、204、位移块205、环形器芯206、双楔角对207、第一单光纤准直器209，所述的双光纤准直器202由两个单光纤准直器构成，即第二单光纤准直器200和第三单光纤准直器201，所述的第二单光纤准直器200和第三单光纤准直器201相互平行设置，所述的环形器芯206中设有第一回路和第二回路，所述的第三光纤准直器201的光出射端连接双楔角对204的光入射端，双楔角对204的光出射端连接环形器芯206第一回路的光入射端，环形器芯206第一回路的光出射端连接双楔角对207的光入射端，双楔角对207的光出射端连接第一单光纤准直器209的光入射端；所述的第一单光纤准直器209的光出射端连接双楔角对207的光入射端，双楔角对207的光出射端连接环形器芯206第二回路的光入射端，环形器芯206第二回路的光出射端连接位移块205的光入射端，位移块205的光出射端连接双楔角对203的光入射端，双楔角对203的光出射端连接第二单光纤准直器200的光入射端。所述的第二单光纤准直器200的光出射端固定设有双楔角对203，所述的第三单光纤准直器201的光出射端固定设有双楔角对204。所述的位移块205为平行平板，所述的双楔角对203和204也包括两个楔角块，两楔角块可以完全相同的楔角块也可以不同的楔角块，。

此光纤环形器实现的技术原理是，所有的双楔角对矫正光束使其与准直器的机械轴平行。由于一般的准直器都采用8°角设计，从准直器出射或入射的光束与准直器的机械轴线有一定的偏移，点精度的存在不但会使耦合效率降低，而且还需要留出一定的空隙余量以适应装配。而在所示图3中，平行平板205同样用来改变光束的位移量，双楔角对203、204、207固定在各自准直器的端口位置，用以改变光束的偏移角度以使其出射入射光束分别平行于与其相对应的准直器200、201、209的机械轴线，而每个准直器又都相互平行。由此设计不但可以使各通道的一致性非常好，而且可以使耦合效率达到最佳，并且可以实现小间隙的外套连接或粘接，使装配过程更加顺利。可以使两路光都达到最佳耦合，从而制作出双通道差损和最小的光纤环形器，比现有其他环形器的差损都小。而且可以采用直径1mm的单光纤准直器，在双光纤准直器202中，两单光纤准直器200、201之间的距离间隔仅为1.2mm，所以双光纤准直器202仍然很小，不会造成体积过大的困扰。

Claims (8)

1.一种光纤环形器，其特征在于：所述的光纤环形器依序包括双光纤准直器、双楔角对、位移块、环形器芯、第一单光纤准直器，所述的双光纤准直器由两个单光纤准直器构成，即第二单光纤准直器和第三单光纤准直器，所述的第二单光纤准直器和第三单光纤准直器相互平行设置，所述的环形器芯中设有第一回路和第二回路，所述的第三单光纤准直器的光出射端连接环形器芯的第一回路的光入射端，环形器芯的第一回路的光出射端连接第一单光纤准直器的光入射端，第一单光纤准直器的光出射端连接环形器芯的第二回路的光入射端，环形器芯的第二回路的光出射端连接位移块的光入射端，位移块的光出射端连接双楔角对的光入射端，双楔角对的光出射端连接第二单光纤准直器的光入射端。

2.根据权利要求1所述的光纤环形器，其特征在于：所述的第一单光纤准直器的光出射端连接设有双楔角对。

3.根据权利要求1或2所述的光纤环形器，其特征在于：所述的第三单光纤准直器光出射端连接设有双楔角对。

4.根据权利要求1所述的光纤环形器，其特征在于：所述的位移块包括斜方棱镜或平行平板。

5.根据权利要求1所述的光纤环形器，其特征在于：所述的双楔角对包括两个楔角块。

6.根据权利要求1所述的光纤环形器，其特征在于：所述的第一单光纤准直器套设有单光纤准直器套管。

7.根据权利要求1所述的光纤环形器，其特征在于：所述的光纤环形器套设有环形器套管。

8.根据权利要求6或7所述的光纤环形器，其特征在于：所述单光纤准直器套管和环形器套管包括金属套管或玻璃套管。