CN105807372A - 一种阵列光环行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列光环行器，包括沿着光环行器的轴线方向依次相邻设置的第一阵列准直器、环行器组件和第二阵列准直器，环行器组件包括沿着轴线方向依次相邻设置的第一空间分离偏振器、第一组半波片、第一块法拉第旋转片、一个特殊偏振分光棱镜、第二块法拉第旋转片、第二组半波片和第二空间分离偏振器。光环行器实现8个三端口环行器的功能；大幅降低成本，同时能兼顾其紧凑型的新型环行器阵列。

Description

一种阵列光环行器

技术领域

本发明涉及光纤通信系统的光无源器件领域，尤其涉及一种阵列光环行器。

背景技术

光学环行器是利用光线在磁光晶体中传播的非互易特性，完成多端口输入输出的定向传播,它的作用是使光信号只能沿规定的端口顺序传输。当光信号从指定的端口输入时,在器件中只能沿规定的端口输出。当光信号的传输顺序变更时，即不按指定的端口传输时，其损耗很大,可实现信号的隔离。

由于光学环行器的这种顺序传输特性，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，可应用于光纤通信、光纤传感以及光纤测试系统之中，使系统结构简化，性能提高。

随着光通信传说内容的不断扩容，传输的通道不断增加，光环行器将朝着小型化、集成化发展，以满足现代通信要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能大幅降低成本，同时能兼顾其紧凑型的新型环行器阵列，其能够实现多个三端口环行器功能。

本发明采用以下技术方案来实现：一种阵列光环行器，其特征在于，包括沿着光环行器的轴线方向依次相邻设置的第一阵列准直器、环行器组件和第二阵列准直器，其中，所述环行器组件包括沿着轴线方向依次相邻设置的第一空间分离偏振器、第一组半波片、第一块法拉第旋转片、一个特殊偏振分光棱镜、第二块法拉第旋转片、第二组半波片和第二空间分离偏振器。

优选的，所述第一组半波片由两片相邻设置的第一半波片与第二半波片组成，所述第二组半波片由两片相邻设置的第三半波片与第四半波片组成。

进一步的，所述第一半波片与第二半波片之间的夹角为45°，并且关于第一半波片与第二半波片的连接面对称，一个将光束顺时针旋转，另一个将光束逆时针旋转；所述第三半波片与第四半波片之间的夹角为45°，并且关于第三半波片与第四半波片的连接面对称，一个将光束顺时针旋转，另一个将光束逆时针旋转。

优选的，所述特殊偏振分光棱镜可以由两块光轴互相垂直的楔形双折射晶体粘接而成。

优选的，所述第一空间分离偏振器与第二空间分离偏振器分别为钒酸钇晶体。

优选的，所述第一阵列准直器与第二阵列准直器分别带有4*4尾纤，并能与多光纤耦合。

进一步的，第一阵列准直器由4*4根小外径或超小外径单模光纤线组合制成的光纤头、玻璃管与透镜构成三件套阵列准直器；所述第二阵列准直器由4*4根小外径或超小外径单模光纤组合制成的光纤头、玻璃管与透镜构成三件套阵列准直器。

更进一步的，所述第一阵列准直器与第二阵列准直器的光纤头由小外径或超小外径的单模光纤线按照4*4方式排列组成。

本发明的有益效果为：光环行器其将从11端口输出的准直光线输入到21端口的光纤，而且将从21端口输出的准直光线输入到31端口的光纤,构成光环路实现一个三端口环行器的功能；同时将从12端口输出的光线输入到22端口的光纤，而且将从22端口输出的光线输入到32端口的光纤，构成光环路实现另一个三端口环行器的功能.依次类推实现8个三端口环行器的功能；大幅降低成本，同时能兼顾其紧凑型的新型环行器阵列。

附图说明

图1是本发明实施例的结构原理主视图；

图2是本发明实施例的结构原理俯视图；

图3是本发明实施例中11端口到21端口的光路传输俯视图；

图4是本发明实施例中21端口到31端口的光路传输俯视图；

图5是本发明实施例中12端口到22端口的光路传输俯视图；

图6是本发明实施例中22端口到32端口的光路传输俯视图；

图7是本发明实施例中的第一个准直器，即4*4阵列准直器（101）的11、12…18、31、32…38端口准直出射的光分布图；

图8是本发明实施例中的第二个准直器，即4*4阵列准直器（110）的21、22…28端口准直出射的光分布图；

附图标记：

101--11、12…18、31、32…38端口的4*4第一阵列准直器；

102--双折射晶体；

103--第一组半波片；

104--第一片旋转片；

105--磁环；

106--特殊偏振分光棱镜；

107--第二片旋转片；

108--第二组半波片；

109--双折射晶体；

110--包含了21、22…28端口的4*4第二阵列准直器。

具体实施方式

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-图6是本阵列环行器的原理结构图，

图1是主视图，图2是对应的俯视图。如图3和5所示，11端口与12端口输出的平行光具有相同的倾斜角但朝向不同；如图4和6所示，31端口与32端口输出的平行光具有相同的倾斜角但朝向不同。11端口输出的平行光依次经过各元件后，光线偏折输入到21端口的光纤；从21端口输出的平行光线依次经过各元件后，光线偏折输入到31端口的光纤,构成光环路实现一个三端口环行器的功能；12端口输出的平行光依次经过各元件后，光线偏折输入到22端口的光纤；从22端口输出的平行光线依次经过各元件，光线偏折输入到32端口的光纤,构成光环路实现一个三端口环行器的功能。依次类推，能实现8个三端口环行器的功能。

图3是11端口输出的平行光线输入到21端口的光路图，首先第一阵列准直器（101）11端口输出向上倾斜的平行光经过第一个双折射晶体厚片（102），由于在双折射晶体中o光、e光折射率不同，o光、e光分束，分成两束偏振态互相垂直的平行光；两束光分别通过第一组半波片（103）中的光轴取向不同的半波片，o光、e光的偏振方向绕各自通过的半波片的光轴旋转，旋转角度为各自偏振方向与通过的半波片光轴方向夹角的两倍，一个顺时针转45度，另一个逆时针转45度，o光、e光的偏振态由相互垂直变为平行；再经过第一个法拉第旋转片（104），偏振方向旋转45度，两束光线的偏振方向与第一楔角片的光轴方向一致；再经过偏振相关角度偏折器（106），此时对于特殊偏振分光棱镜的第一楔角片为e光，相对第二楔角片为o光，两束平行光束经过偏振相关角度偏折器后，偏折成水平方向传播，偏振方向仍与第一楔角片的光轴方向一致；再经过第一个法拉第旋转片（107），偏振方向旋转45度，两束光线的偏振方向与第一楔角片的光轴方向呈45度夹角；两束光分别再通过第二组半波片（108）中的光轴取向不同的半波片，两束平行光偏振方向绕各自通过的半波片的光轴旋转，旋转角度为各自偏振方向与通过的半波片光轴方向夹角的两倍，一个顺时针转45度，另一个逆时针转45度，两束光的偏振方向相互垂直，相对于第二个双折射晶体厚片（109）为e光、o光；平行入射的o光、e光经过第二个双折射晶体厚片（109）后，汇聚成一束平行光线；平行光束再经过阵列准直器二（110）耦合到21端口。

图4是21端口输出的平行光线输入到31端口的光路图，首先阵列准直器二（110）21端口输出平行光经过第二个双折射晶体厚片（109），由于o光、e光折射率不同，o光、e光分束，分成两束偏振态相互垂直的平行光；两束光分别通过第二组半波片（108）中的光轴取向不同的半波片，o光、e光的偏振方向绕各自通过的半波片的光轴旋转，旋转角度为各自偏振方向与通过的半波片光轴方向夹角的两倍，一个顺时针转45度，另一个逆时针转45度，o光、e光的偏振态由相互垂直变为平行；再经过第二个法拉第旋转片（107），偏振方向旋转45度，两束光线的偏振方向与第一楔角片的光轴方向垂直；再经过特殊偏振分光棱镜（106），此时对于偏振相关角度偏折器的第一楔角片为o光，相对第二楔角片为e光，两束平行光束经过偏振相关角度偏折器后，偏折成向上倾斜传播，偏振方向仍与第一楔角片的光轴方向垂直；再经过第一个法拉第旋转片（104），偏振方向旋转45度，两束光线的偏振方向与第一楔角片的光轴方向呈45度夹角；两束光分别再通过第一组半波片（103）中的光轴取向不同的半波片，两束平行光偏振方向绕各自通过的半波片的光轴旋转，旋转角度为各自偏振方向与通过的半波片光轴方向夹角的两倍，一个顺时针转45度，另一个逆时针转45度，两束光的偏振方向相互垂直，相对于第一个双折射晶体厚片（102）为e光、o光；平行入射的o光、e光经过第一个双折射晶体（102）后，汇聚成一束向上倾斜的光线；平行光束再经过阵列准直器一（101）耦合到31端口。

图5是12端口输出的平行光线输入到22端口的光路图，同图3。

图6是22端口输出的平行光线输入到32端口的光路图，同图4。

依次类推，共实现8个三端口环行器的功能。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种阵列光环行器，其特征在于，包括沿着光环行器的轴线方向依次相邻设置的第一阵列准直器、环行器组件和第二阵列准直器，其中，所述环行器组件包括沿着轴线方向依次相邻设置的第一空间分离偏振器、第一组半波片、第一块法拉第旋转片、一个特殊偏振分光棱镜、第二块法拉第旋转片、第二组半波片和第二空间分离偏振器。

2.如权利要求1所述的一种阵列光环行器，其特征在于，所述第一组半波片由两片相邻设置的第一半波片与第二半波片组成，所述第二组半波片由两片相邻设置的第三半波片与第四半波片组成。

3.如权利要求2所述的一种阵列光环行器，其特征在于，所述第一半波片与第二半波片之间的夹角为45°，并且关于第一半波片与第二半波片的连接面对称，一个将光束顺时针旋转，另一个将光束逆时针旋转；所述第三半波片与第四半波片之间的夹角为45°，并且关于第三半波片与第四半波片的连接面对称，一个将光束顺时针旋转，另一个将光束逆时针旋转。

4.如权利要求1所述的一种阵列光环行器，其特征在于，所述特殊偏振分光棱镜可以由两块光轴互相垂直的楔形双折射晶体粘接而成。

5.根据权利要求1所述的一种阵列光环行器，其特征在于，所述第一空间分离偏振器与第二空间分离偏振器分别为钒酸钇晶体。

6.如权利要求1所述的一种阵列光环行器，其特征在于，所述第一阵列准直器与第二阵列准直器分别带有4*4尾纤，并能与多光纤耦合。

7.如权利要求6所述的一种阵列光环行器，其特征在于，第一阵列准直器由4*4根小外径或超小外径单模光纤线组合制成的光纤头、玻璃管与透镜构成三件套阵列准直器；所述第二阵列准直器由4*4根小外径或超小外径单模光纤组合制成的光纤头、玻璃管与透镜构成三件套阵列准直器。

8.如权利要求7所述的一种阵列光环行器，其特征在于，所述第一阵列准直器与第二阵列准直器的光纤头由小外径或超小外径的单模光纤线按照4*4方式排列组成。