CN108153003B - 光电子器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光电子器件，包括光纤头，光纤头内设置有两根光纤，两根光纤均延伸至光纤头的第一端外；其中，光纤头的第二端设置有分光晶体，分光晶体远离光纤头的一侧上设置有半波片，半波片设置在一根光纤的光路上；一个自聚焦透镜与光纤头相对设置，且自聚焦透镜设置在光纤头第二端的一侧，自聚焦透镜靠近光纤头的一端设置有法拉第旋光器，法拉第旋光器外设置有磁体，在自聚焦透镜远离光纤头的一侧设置有反射膜层。本发明能够实现光学混合器件的小型化，而且光学混合器件可以实现光学隔离、光电探测的功能。

Description

光电子器件

技术领域

本发明涉及一种光学器件，尤其涉及一种体积小且集成光学隔离功能的光电子器件。

背景技术

随着网络通讯的发展，光纤网络的数据传送速度越来越快，对光纤网络的容量要求也越来越高。现有光纤网络传输系统大量使用各种的光学器件，如隔离器、分光器、退偏器等，随着技术的发展，各种器件需要综合使用以实现所需要的功能，因此，现有的光纤网络大量使用各种的光学混合器件。

现有的光学混合器件主要有两种，一种是在光学器件的两端都设置光纤的器件，这种是最为常见的光学器件，这种光学混合器件的总长度超过25毫米，而且两端都延伸有光纤，在掺饵光纤放大器中固定时，两边的光纤盘纤占用模块的体积较大，导致模块的体积无法减小，不利于模块的小型化。同时，由于这种器件的两端已被光纤占用，无法集成光电混合器功能，所以这种混合器件全是纯光学功能器件的混合，并不包含光电转换器。

现有另一种光学混合器件是是一端延伸出光纤的器件，例如集成了隔离器、分光器以及光电转换器功能，这种光学器件设置有法拉第旋光器、自聚焦透镜等，这种光学器件的一端设置有光纤头，在光纤头的一侧设置有自聚焦透镜，而自聚焦透镜的一侧设置还有法拉第旋光器，也就是将法拉第旋光器设置在自聚焦透镜的后面。然而，光束从光纤头出射后光斑较小，但经过自聚焦透镜后将形成较大的光斑，因此设置在自聚焦透镜后侧的法拉第旋光器需要很大的面积。然而，由于法拉第旋光器的生产成本很高，这样的设计将导致光学混合器件的生产成本很高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种体积小且生产成本低的光电子器件。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的光电子器件包括光纤头，光纤头内设置有两根光纤，两根光纤均延伸至光纤头的第一端外；光纤头的第二端设置有分光晶体，分光晶体远离光纤头的一侧上设置有半波片，半波片设置在一根光纤的光路上；一个自聚焦透镜与光纤头相对设置，且自聚焦透镜设置在光纤头第二端的一侧，其中，自聚焦透镜靠近光纤头的一端设置有法拉第旋光器，法拉第旋光器外设置有磁体，在自聚焦透镜远离光纤头的一侧设置有反射膜层。

由上述方案可见，光学混合器件集成了隔离器、分光器器件，能够实现多种功能。并且，由于光学混合器仅仅在光纤头的一端延伸出光纤，从而解决了盘纤占用模块内过多空间的问题，给模块留出更多的空间以更灵活的设计电子线路，也有利于光学模块的小型化。

并且，由于本申请的方案是将法拉第旋光器设置在光纤头与自聚焦透镜之间，也就是设置在自聚焦透镜的前面，从光纤头出射的光斑很小，因此可以使用面积很小的法拉第旋光器即可以满足使用要求，从而大大降低了光学器件的生产成本。

一个优选的方案是，分光晶体紧贴在光纤头的第二端，半波片紧贴在分光晶体上；法拉第旋光器紧贴在自聚焦透镜上或半波片；光纤头、分光晶体与半波片封装在至少一个第一管体内，自聚焦透镜与法拉第旋光器封装在至少一个第二管体内，且第一管体与第二管体相对设置。

由此可见，将分光晶体、自聚焦透镜等光学器件封装在诸如玻璃管或者金属管内，光学混合器具有良好的可靠性。这样，本发明的混合器件可以应用到普通的掺饵光纤放大器以及小型化的掺饵光纤放大中，如CFP，XFP等封装形式的光学收发模块中，可以满足日益小型化的封装形式以及低成本的要求。

进一步的方案是，法拉第旋光器为45°旋光器，且法拉第旋光器仅设置在一根光纤的光路上；半波片与法拉第旋光器设置在同一根光纤的光路上。

由此可见，使用半波片以及法拉第旋光器可以简单的实现光学隔离的功能，并且45°法拉第旋光器是最为常见的旋光器，使得光学混合器件的生产成本很低。

另一个优选的方案是，法拉第旋光器为22.5°旋光器，且法拉第旋光器设置在两根光纤的光路上。

可见，光束需要两次经过22.5°的法拉第旋光器，偏振态也会旋转45°，从而使得光学混合器件可以实现光学隔离的功能。

更进一步的方案是，反射膜层为设置在自聚焦透镜远离光纤头的一侧端面上的全反膜，并且，自聚焦透镜远离光纤头的一侧端面为平面。这样，可以通过全反膜实现光束的反射。

更进一步的方案是，反射膜层为设置在自聚焦透镜远离光纤头的一侧端面上的反射透射膜，反射透射膜的反射率大于透射率；自聚焦透镜远离光纤头的一侧外还设有第一楔角片，第一楔角片远离自聚焦透镜的一侧设有第一光电转换器。

可见，从自聚焦透镜出射的光束经过反射透射膜后，一部分入射到第一楔角片并入射到第一光电转换器，从而接收一部分光信号，进而实现对光信号的监控。

另一个方案是，自聚焦透镜远离光纤头的一侧外还设有第二楔角片，第二楔角片远离自聚焦透镜的一侧设有第二光电转换器；反射膜层为设置在楔角片靠近自聚焦透镜一侧的全反膜。

由此可见，从自聚焦透镜出射的光束可以在第二楔角片上发生全发射并入射到自聚焦透镜内，也可以实现光束发射的功能，进而实现光学隔离的性能。

附图说明

图1是本发明第一实施例的结构示意图。

图2是本发明第一实施例反向光路的示意图。

图3是本发明第二实施例的结构示意图。

图4是本发明第二实施例反向光路的示意图。

图5是本发明第三实施例的结构示意图。

图6是本发明第三实施例反向光路的示意图。

图7是本发明第四实施例的结构示意图。

图8是本发明第四实施例反向光路的示意图。

图9是本发明第五实施例的结构示意图。

图10是本发明第五实施例反向光路的示意图。

图11是本发明第六实施例的结构示意图。

图12是本发明第六实施例反向光路的示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的光电子器件可以集成光学隔离、分光以及光电探测等功能，并且多个光学器件可以封装在玻璃管或者金属管内，实现光学混合器件的体积小型化。

第一实施例：

参见图1，本实施例的光电子器件具有光纤头3、分光晶体4、半波片5、法拉第旋光器7、自聚焦透镜8、楔角片9以及光电转换器10。其中，光纤头3内设置有两根光纤，分别是光纤1以及光纤2，因此，光纤头是一个双光纤光纤头，外部输入的光束可以经过光纤1入射到光电子器件内。

本实施例中，光纤1与光纤2均自光纤头3的第一端向外延伸，分光晶体4紧贴在光纤头3的第二端，而半波片5紧贴在分光晶体4远离光纤头3的一侧。本实施例中，半波片5仅仅设置在光纤1的光路上。

自聚焦透镜8与光纤头3相对设置，法拉第旋光器7紧贴在自聚焦透镜8朝向光纤头3的一侧，并且，在法拉第旋光器7外侧设置有磁环6。法拉第旋光器7仅仅设置在光纤1的光路上，也就是法拉第旋光器7与半波片5设置在同一光纤的光路上。当然，在其他实施例中，法拉第旋光器7可以是紧贴在半波片5上，例如，紧贴在半波片5上朝向自聚焦透镜8的一侧。

在自聚焦透镜8远离分光晶体4的一侧镀有反射透射膜11，本实施例中，反射透射膜11的反射率远大于透射率，例如，光束入射到反射透射膜11后，有99%的光能被反射，只有1%穿过反射透射膜11。在自聚焦透镜8远离分光晶体4的一侧设置有楔角片9，楔角片9远离分光晶体4的一侧设置有光电转换器10。

如图1所示，从光纤1入射的光束L11导入到分光晶体4后被分成振动方向相互垂直的两束光，分别是光束L12以及光束L13。本实施例中，分光晶体4的光轴在两根光纤1、2组成的平面内，并与中心轴呈45°的夹角。因此，光束L11经过分光晶体4所分成的两束光束L12与L13，其中一束为寻常光，其振动方向与光轴平面垂直，另一束为非常光，其振动方向与光轴平面平行，并且两束光束L12与L13均为偏振光，即光束的偏振态是固定的。

两束偏振光L12、L13均经过半波片5，半波片5为22.5°的半波片，即半波片5的光轴方向在垂直于光传播方向的平面内，且与非常光振动方向呈22.5°的夹角。两束偏振光L12、L13经过半波片后，振动方向均沿着半波片5光轴的顺时针方向旋转45°，此时两束光的振动方向依然垂直。

经半波片5旋光后，两束光L12、L13入射到法拉第旋光器7，本实施例中，法拉第旋光器7为45°的旋光器，在磁环6的作用下，两束偏振光L12、L13的振动方向再次旋转45°，并且，旋转方向与经过半波片5时的旋转方向相同。这样，两束偏振光L12、L13在经过半波片5以及法拉第旋转器7后，振动方向与初始的振动方向相比，分别旋转了90°。

从法拉第旋转器7出射后的光束L12、L13入射到自聚焦透镜8，本实施例中，自聚焦透镜8的节距为0.20至0.23之间，并且在靠近法拉第旋光器7的面上镀上一层增透膜。由于自聚焦透镜8远离分光晶体4的端面为平面，并且镀有反射透射膜11，因此，光束L12、L13入射到自聚焦透镜8远离分光晶体4的端面后，大部分光被反射，只有少量的光透射形成光束L16并入射到楔角片9。

光束L12、L13经过反射透射膜11形成两束反射光束L14、L15，并入射到自聚焦透镜8再直接入射到分光晶体4，由于自聚焦透镜8的作用，两束反射光束L14、L15的位置交换，但振动方向依然垂直，此时原先的寻常光变为非常光，原先的非常光变为寻常光，所以再次入射到分光晶体4之后，两束反射光束L14、L15重新合为一束光形成光束L18，被导入到光纤2中，实现输入光的继续传输。

光束L16倾斜的入射到楔角片9上，楔角片9的角度刚好可以使光束L16出射后变为与器件中心轴平行的光束L17，光束L17穿过楔角片9后，传输方向与器件中心轴平行，入射到光电转换器10，转换为电流被外接电路接收，从而达到输入光信号的监控目的。

如图2所示，如果光信号反方向传输，即光束L21从光纤2入射，经过分光晶体4后被分成振动方向相互垂直的两束光束L22、L23，其中一束为寻常光，其振动方向与光轴平面垂直，另一束为非常光，其振动方向与光轴平面平行。经分光晶体4后，两束光束L22、L23入射到自聚焦透镜8，大部分光在自聚焦透镜8的端面处被反射形成光束L24、L25，反射的光束L24、L25再次经过自聚焦透镜8，并入射到法拉第旋光器7，在磁环6的作用下，两束光束L24、L25经过法拉第旋光器7后，振动方向旋转了45°。

然后，两束光束L24、L25入射到半波片5上，半波片5出射后两束光的振动方向反方向的旋转了45°，即偏振态的旋转方向刚好与经过法拉第旋光器7时的旋转方向相反，这样两束光束L24、L25经过法拉第旋光器7和半波片5的组合后，振动方向保持不变，但由于两束光经过自聚焦透镜8后相互交换位置，所以尽管从光纤2出射经分光晶体4到经自聚焦透镜8反射再次入射到分光晶体4时偏振态保持不变，但由于位置互换，所以在分光晶体4中，原先的寻常光变为非常光，原先的非常光变为寻常光，两束光不能合成一束光，无法耦合到光纤1中，实现隔离的目的。

而经过自聚焦透镜8透射的光束L26入射到楔角片9上，从楔角片9出射时，光束L26的传输方向相对于中心轴角度更大，无法耦合到光电混合器10中，实现反向电学隔离的目的。光电子器件

本实施例中，由于将法拉第旋光器7设置在光纤头3与自聚焦透镜8之间，也就是设置在自聚焦透镜8的前面，从光纤头3出射的光斑很小，通常直径在10微米左右，因此，本实施例可以使用面积很小的法拉第旋光器，如长度与宽度分别是0.2至0.3之间毫米的法拉第旋光器即可以满足使用要求，从而大大降低了光学器件的生产成本。

另外，本实施例中，半波片5是设置在入射光纤的光路上的，实际应用时，可以将半波片5设置在另外一路的光路上，也就是图1的出射光束的光路上，此时，只需要法拉第旋光器7外的磁环6施加相反方向的磁场，光束经过法拉第旋光器7后偏振态旋转方向相反，也是能够实现从光纤1入射的光束能够从光纤2出射，而从光纤2入射的光束不能从光纤1出射的功能，也就是实现光隔离的要求。

第二实施例：

参见图3，本实施例的光电子器件具有光纤头23、分光晶体24、半波片25、法拉第旋光器27、自聚焦透镜28、楔角片29以及光电转换器30。其中，光纤头23内设置有两根光纤，分别是光纤21以及光纤22，外部输入的光束可以经过光纤21入射到光电子器件内。

本实施例中，光纤21与光纤22均自光纤头23的第一端向外延伸，分光晶体24紧贴在光纤头23的第二端，而半波片25紧贴在分光晶体24远离光纤头23的一侧。本实施例中，半波片25仅仅设置在光纤21的光路上。

自聚焦透镜28与光纤头23相对设置，法拉第旋光器27紧贴在自聚焦透镜28朝向光纤头23的一侧，并且，在法拉第旋光器27外侧设置有磁环26。在自聚焦透镜28远离分光晶体24的一侧镀有反射透射膜31，本实施例中，反射透射膜31的反射率远大于透射率，例如，光束入射到反射透射膜31后，有99%的光能被反射，只有1%穿过反射透射膜31。在自聚焦透镜28远离分光晶体24的一侧设置有楔角片29，楔角片29远离分光晶体24的一侧设置有光电转换器30。

与第一实施例不同的是，本实施例中，法拉第旋光器27设置在两根光纤21、22的光路上，并且法拉第旋光器27为22.5°的法拉第旋光器。

当入射的光束L31从光纤21入射到分光晶体24分成两束振动方向相互垂直的光束L32、L33后再入射到半波片25，光束L32、L33的振动方向沿着传输方向看顺时针旋转45°，然后又经过法拉第旋光器27。本实施例中，法拉第旋光器为22.5°的法拉第旋光器，即法拉第旋光器27在磁环26的磁场作用下，使两束偏振光L32、L33在经过法拉第旋光器27后，振动方向继续沿传输方向看顺时针旋转22.5°。

然后，光束L32、L33入射到自聚焦透镜28，自聚焦透镜28靠近法拉第旋光器27的一侧端面上镀有增透镜，而远离法拉旋光器27的一侧端面上镀有反射透射膜31。当光束L32、L33经过反射透射膜31后，大部分光形成反射光束L34、L35并入射到自聚焦透镜28，然后再次经过法拉第旋光器27，两束光束L34、L35的偏振方向沿传输方向的反方向看顺时针旋转22.5°。至此，两束偏振光的振动方向旋转了90°。由于自聚焦透镜28的作用，从光纤21入射的两束光束位置交换，再次进入分光晶体25后依然能够实现合光，从而耦合到光纤22中继续传输。

而经过自聚焦透镜28透射的部分光继续传播，倾斜的入射到楔角片29上，楔角片29的角度刚好可以使斜入射到其上的光束L37出射后变为与器件中心轴平行。光L37穿过楔角片29后，传输方向与器件中心轴平行，形成光束L38入射到光电转换器30，转换为电流被外接电路接收，从而达到输入光的监控目的。

如图4所示，如果光束L41由第二根光纤22入射到分光晶体24中，光经过分光晶体24后被分成振动方向相互垂直的两束光束L42、L43，其中一束为寻常光，另一束为非常光。经分光晶体24后，两束光进入到法拉第旋光器27中，两束光束L42、L43的振动方向沿着传输方向看顺时针旋转22.5°。然后，光束L42、L43入射到自聚焦透镜28，大部分光被反射，形成光束L44、L45，少部光透射形成光束L46。

反射成光束L44、L45再次经过自聚焦透镜28后入射到法拉第旋光器27，两束光束L44、L45的振动方向与第一次经过法拉第旋光器27时向同一方向旋转相同的角度，此时，两次经过法拉第旋光器27后，两束光束的振动方向旋转了45°。从法拉第旋光器27出射后的光束L44、L45又入射到半波片25上，从半波片25出射后两束光的振动方向旋转了45°，旋转方向刚好与经过法拉第旋光器27时的旋转方向相反，这样两束光束经过法拉第旋光器27和半波片25的组合后，光束的振动方向保持不变，但由于两束光束经过自聚焦透镜28后相互交换位置，所以在分光晶体24中，原先的寻常光变为非常光，原先的非常光变为寻常光，两束光束不能合成一束光，无法耦合到光纤21中，实现隔离的目的。

而经过自聚焦透镜28透射的光束L46入射到楔角片29上，从楔角片29出射时，光束L46的传输方向相对于中心轴角度更大，形成光束L47，无法耦合到光电混合器30中，实现反向电学隔离的目的。

第三实施例：

参见图5，本实施例中，光电子器件具有光纤头43、分光晶体44、半波片45、法拉第旋光器47以及自聚焦透镜48。其中，光纤头43内设置有两根光纤，分别是光纤41以及光纤42，外部输入的光束可以经过光纤41入射到光电子器件内。

本实施例中，光纤41与光纤42均自光纤头43的第一端向外延伸，分光晶体44紧贴在光纤头43的第二端，而半波片45紧贴在分光晶体44远离光纤头43的一侧。本实施例中，半波片45仅仅设置在光纤41的光路上。

自聚焦透镜48与光纤头43相对设置，法拉第旋光器47紧贴在自聚焦透镜48朝向光纤头43的一侧，并且，在法拉第旋光器47外侧设置有磁环46。法拉第旋光器47仅仅设置在光纤41的光路上，也就是法拉第旋光器47与半波片45设置在同一光纤的光路上。

与第一实施例不同的是，本实施例中，在自聚焦透镜48远离分光晶体44的一侧镀有全反膜49，因此，光束入射到全反膜49后，全部光束都被反射回自聚焦透镜48中。

因此，从光纤41入射的光束L51导入到分光晶体44后被分成振动方向相互垂直的两束光，分别是光束L52以及光束L53。两束偏振光L52、L53均经过半波片45后，入射到法拉第旋光器47，本实施例中，法拉第旋光器47为45°的旋光器，在磁环46的作用下，两束偏振光L52、L53的振动方向再次旋转45°，并且，旋转方向与经过半波片45后的旋转方向相同。

从法拉第旋转器47出射后的光束L52、L53入射到自聚焦透镜48，此时，全部光被反射形成两束反射光束L54、L55，并入射到自聚焦透镜48再直接入射到分光晶体44，由于自聚焦透镜48的作用，两束反射光束L54、L55的位置交换，但振动方向依然垂直，此时原先的寻常光变为非常光，原先的非常光变为寻常光，所以再次入射到分光晶体44之后，两束反射光束L54、L55重新合为一束光形成光束L56，被导入到光纤42中，实现输入光的继续传输。

如图6所示，如果光信号反方向传输，即光束L61从光纤42入射，经过分光晶体44后被分成振动方向相互垂直的两束光束L62、L63，其中一束为寻常光，另一束为非常光。经分光晶体44后，两束光束L62、L63进入自聚焦透镜48，大部分光在自聚焦透镜48的端面处被反射形成光束L64、L65，反射的光束L64、L65再次经过自聚焦透镜48，并入射到法拉第旋光器47，在磁环46的作用下，两束光束L64、L65经过法拉第旋光器47后，振动方向旋转了45°。

然后，两束光束L64、L65入射到半波片45上，半波片45出射后两束光的振动方向反方向的旋转了45°，即偏振态的旋转方向刚好与经过法拉第旋光器47时的旋转方向相反，这样两束光束L64、L65经过法拉第旋光器47和半波片45的组合后，振动方向保持不变，但由于两束光经过自聚焦透镜48后相互交换位置，所以尽管从光纤42出射经分光晶体44到经自聚焦透镜48反射再次入射到分光晶体44时偏振态保持不变，但由于位置互换，所以在分光晶体44中，原先的寻常光变为非常光，原先的非常光变为寻常光，两束光不能合成一束光，无法耦合到光纤41中，实现隔离的目的。

第四实施例：

参见图7，本实施例中，光电子器件具有光纤头53、分光晶体54、半波片55、法拉第旋光器57以及自聚焦透镜58。其中，光纤头53内设置有两根光纤，分别是光纤51以及光纤52。

本实施例中，光纤51与光纤52均自光纤头53的第一端向外延伸，分光晶体54紧贴在光纤头53的第二端，而半波片55紧贴在分光晶体54远离光纤头53的一侧。本实施例中，半波片55仅仅设置在光纤51的光路上。并且，自聚焦透镜58与光纤头53相对设置，法拉第旋光器57紧贴在自聚焦透镜58朝向光纤头53的一侧，并且，在法拉第旋光器57外侧设置有磁环56。在自聚焦透镜58远离分光晶体54的一侧镀有全反膜59。

与第三实施例不同的是，本实施例中，法拉第旋光器57设置在两根光纤51、52的光路上，并且法拉第旋光器57为22.5°的法拉第旋光器。

当入射的光束L71从光纤51入射到分光晶体54分成两束振动方向相互垂直的光束L72、L73后再入射到半波片55，光束L72、L73的振动方向沿着传输方向看顺时针旋转45°，然后又经过法拉第旋光器57。本实施例中，法拉第旋光器为22.5°的法拉第旋光器，即法拉第旋光器57在磁环56的磁场作用下，使两束偏振光L72、L73在经过法拉第旋光器57后，振动方向继续沿传输方向看顺时针旋转22.5°。

然后，光束L72、L73入射到自聚焦透镜58，自聚焦透镜58靠近法拉第旋光器57的一面镀有增透镜，而远离法拉旋光器57的一面镀有全反膜59。当光束L72、L73经过全反膜59，全部光形成反射光束L74、L75并入射到自聚焦透镜58，然后再次经过法拉第旋光器57，两束光束L74、L75的偏振方向沿传输方向的反方向看顺时针旋转22.5°。至此，两束偏振光的振动方向旋转了90°。由于自聚焦透镜58的作用，从光纤51入射的两束光束位置交换，再次进入分光晶体55后依然能够实现合光，从而耦合到光纤52中继续传输。

如图8所示，如果光束L81由第二根光纤52入射到分光晶体54中，光束L81经过分光晶体54后被分成振动方向相互垂直的两束光束L82、L83，其中一束为寻常光，另一束为非常光。经分光晶体54后，两束光束入射到法拉第旋光器57中，两束光束L82、L83的振动方向沿着传输方向看顺时针旋转22.5°。然后，光束L82、L83入射到自聚焦透镜58，全部光被反射，形成光束L84、L85。

反射成光束L84、L85再次经过自聚焦透镜58后入射到法拉第旋光器57，两束光束L84、L85的振动方向与第一次经过法拉第旋光器57时向同一方向旋转相同的角度，此时，两次经过法拉第旋光器57后，两束光的振动方向旋转了45°。从法拉第旋光器57出射后的光束L84、L85又入射到半波片55上，从半波片55出射后两束光的振动方向旋转了45°，旋转方向刚好与经过法拉第旋光器57时的旋转方向相反，这样两束光经过法拉第旋光器57和半波片55的组合后，光的振动方向保持不变，但由于两束光经过自聚焦透镜58后相互交换位置，所以在分光晶体54中，原先的寻常光变为非常光，原先的非常光变为寻常光，两束光不能合成一束光，无法耦合到光纤51中，实现隔离的目的。

第五实施例：

参见图9，本实施例的光电子器件具有光纤头63、分光晶体64、半波片65、法拉第旋光器67、自聚焦透镜68、楔角片69以及光电转换器70。其中，光纤头63内设置有两根光纤，分别是光纤61以及光纤62，外部输入的光束可以经过光纤61入射到光电子器件内。

本实施例中，光纤61与光纤62均自光纤头63的第一端向外延伸，分光晶体64紧贴在光纤头63的第二端，而半波片65紧贴在分光晶体64远离光纤头63的一侧。本实施例中，半波片65仅仅设置在光纤61的光路上。

自聚焦透镜68与光纤头63相对设置，法拉第旋光器67紧贴在自聚焦透镜68靠近光纤头63的一侧，并且，在法拉第旋光器67外侧设置有磁环66。法拉第旋光器67仅仅设置在光纤61的光路上，也就是法拉第旋光器67与半波片65设置在同一光纤的光路上。

在自聚焦透镜68远离分光晶体64的一侧设置有楔角片69，楔角片69远离分光晶体64的一侧设置有光电转换器70。与第一实施例不同的是，本实施例中，自聚焦透镜68远离分光晶体64的一端为弧形，例如为球冠面或者非球面的弧形，并且镀有增透膜71。在楔角片69靠近自聚焦透镜68的端面上镀有反射透射膜72。例如，光束入射到反射透射膜72后，有99%的光能被反射，只有1%穿过反射透射膜72。

因此，从光纤61入射的光束L91导入到分光晶体64后被分成振动方向相互垂直的两束光，分别是光束L92以及光束L93。两束偏振光L92、L93均经过半波片65后，入射到法拉第旋光器67，本实施例中，法拉第旋光器67为45°的旋光器，在磁环66的作用下，两束偏振光L92、L93的振动方向再次旋转45°，并且，旋转方向与经过半波片65后的旋转方向相同。

从法拉第旋转器67出射后的光束L92、L93入射到自聚焦透镜68，此时，光束L92、L93穿过自聚焦透镜68的端面并入射到楔角片69上，并且在反射透射膜72上发生反射以及透射。

大部分的光束被反射形成两束反射光束L94、L95，并入射到自聚焦透镜68再直接入射到分光晶体64，由于自聚焦透镜68的作用，两束反射光束L94、L95的位置交换，但振动方向依然垂直，此时原先的寻常光变为非常光，原先的非常光变为寻常光，所以再次入射到分光晶体64之后，两束反射光束L94、L95重新合为一束光形成光束L96，被导入到光纤62中，实现输入光的继续传输。

少量的透射光束入射到楔角片69后形成光束L97并入射到光电转换器70，从而实现光信号的监控。

如图10所示，如果光信号反方向传输，即光束L101从光纤62入射，经过分光晶体64后被分成振动方向相互垂直的两束光束L102、L103，其中一束为寻常光，另一束为非常光。经分光晶体64后，两束光束L102、L103入射到自聚焦透镜68，大部分光经过自聚焦透镜68的端面并入射到楔角片69后被反射形成光束L104、L105，反射的光束L104、L105再次经过自聚焦透镜68，并入射到法拉第旋光器67，在磁环66的作用下，两束光束L104、L105经过法拉第旋光器67后，振动方向旋转了45°。

然后，两束光束L104、L105入射到半波片65上，半波片65出射后两束光的振动方向反方向的旋转了45°，即偏振态的旋转方向刚好与经过法拉第旋光器67时的旋转方向相反，这样两束光束L104、L105经过法拉第旋光器67和半波片65的组合后，振动方向保持不变，但由于两束光经过自聚焦透镜68后相互交换位置，所以尽管从光纤62出射经分光晶体64到经自聚焦透镜68反射再次入射到分光晶体64时偏振态保持不变，但由于位置互换，所以在分光晶体64中，原先的寻常光变为非常光，原先的非常光变为寻常光，两束光不能合成一束光，无法耦合到光纤61中，实现隔离的目的。

少量的透射光束入射到楔角片69后形成光束L106，然而从楔角片69出射的光束L107无法入射到光电转换器70。

第六实施例：

参见图11，本实施例的光电子器件具有光纤头93、分光晶体94、半波片95、法拉第旋光器97、自聚焦透镜98、楔角片99以及光电转换器100。其中，光纤头93内设置有两根光纤，分别是光纤91以及光纤92，外部输入的光束可以经过光纤91入射到光电子器件内。

本实施例中，光纤91与光纤92均自光纤头93的第一端向外延伸，分光晶体94紧贴在光纤头23的第二端，而半波片95紧贴在分光晶体94远离光纤头93的一侧。本实施例中，半波片95仅仅设置在光纤91的光路上。

自聚焦透镜98与光纤头93相对设置，法拉第旋光器97紧贴在自聚焦透镜98靠近光纤头93的一侧，并且，在法拉第旋光器97外侧设置有磁环96。自聚焦透镜98远离分光晶体94的一侧为弧面，并且镀有增透膜101。在自聚焦透镜98远离分光晶体94的一侧设置有楔角片99，楔角片99远离分光晶体94的一侧设置有光电转换器100。并且，在楔角片99靠近自聚焦透镜98的端面上镀有反射透射膜102，本实施例中，反射透射膜102的反射率远大于透射率，优选的，光束入射到反射透射膜102后，有99%的光能被反射，只有1%穿过反射透射膜102。

与第五实施例不同的是，本实施例中，法拉第旋光器97设置在两根光纤91、92的光路上，并且法拉第旋光器97为22.5°的法拉第旋光器。

当入射的光束L111从光纤91入射到分光晶体94分成两束振动方向相互垂直的光束L112、L113后再入射到半波片95，光束L112、L113的振动方向沿着传输方向看顺时针旋转45°，然后又经过法拉第旋光器97。本实施例中，法拉第旋光器为22.5°的法拉第旋光器，即法拉第旋光器97在磁环96的磁场作用下，使两束偏振光L112、L113在经过法拉第旋光器97后，振动方向继续沿传输方向看顺时针旋转22.5°。

然后，光束L112、L113入射到自聚焦透镜98，自聚焦透镜98靠近法拉第旋光器97的一面镀有增透镜。当光束L112、L113穿过自聚焦透镜98并入射到楔角片99的反射透射膜后，大部分光形成反射光束L114、L115并入射到自聚焦透镜98，然后再次经过法拉第旋光器97，两束光束L114、L115的偏振方向沿传输方向的反方向看顺时针旋转22.5°。至此，两束偏振光的振动方向旋转了90°。由于自聚焦透镜98的作用，从光纤91入射的两束光束位置交换，再次进入分光晶体95后依然能够实现合光，从而耦合到光纤92中继续传输。

而经过楔角片99的反射透射膜102后，透射的部分光入射到楔角片99上，形成光束L117出射后偏振态与器件中心轴平行。光束L117穿过楔角片99后入射到光电转换器100，转换为电流被外接电路接收，从而达到输入光的监控目的。

如图12所示，如果光束L121由第二根光纤92入射到分光晶体94中，光经过分光晶体94后被分成振动方向相互垂直的两束光束L122、L123，其中一束为寻常光，另一束为非常光。经分光晶体94后，两束光束进入到法拉第旋光器97中，两束光束L122、L123的振动方向沿着传输方向看顺时针旋转22.5°。然后，光束L122、L123入射到自聚焦透镜98并入射到楔角片99的反射透射膜后，大部分光被反射，形成光束L124、L125，少部光透射形成光束L127。

反射成光束L124、L125再次经过自聚焦透镜98，后入射到法拉第旋光器97，两束成光束L124、L125的振动方向与第一次经过法拉第旋光器97时向同一方向旋转相同的角度，此时，两次经过法拉第旋光器97后，两束光的振动方向旋转了45°。从法拉第旋光器97出射后的光束L124、L125又入射到半波片95上，从半波片95出射后两束光的振动方向旋转了45°，旋转方向刚好与经过法拉第旋光器97时的旋转方向相反，这样两束光经过法拉第旋光器97和半波片95的组合后，光的振动方向保持不变，但由于两束光经过自聚焦透镜98后相互交换位置，所以在分光晶体94中，原先的寻常光变为非常光，原先的非常光变为寻常光，两束光不能合成一束光，无法耦合到光纤91中，实现隔离的目的。

而入射到楔角片99透射的光束L127从楔角片99出射时，光束L128的传输方向相对于中心轴角度更大，无法耦合到光电混合器100中，实现反向电学隔离的目的。

当然，上述方案仅是本发明优选的实施方式，实际应用时还有更多的改变，例如，可以使用其他形式的永磁体替代磁环，或者，反射透射膜的反射率、透射率发生改变，类似这样的改变也能实现本发明的目的，这样变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.光学隔离型光电子器件，包括

光纤头，所述光纤头内设置有两根光纤，两根所述光纤均延伸至所述光纤头的第一端外，所述光纤头的第二端设置有分光晶体，所述分光晶体远离所述光纤头的一侧上设置有半波片，所述半波片设置在一根所述光纤的光路上；

一自聚焦透镜与所述光纤头相对设置，且所述自聚焦透镜设置在所述光纤头第二端的一侧；

其特征在于：

所述自聚焦透镜靠近所述光纤头的一端设置有法拉第旋光器，所述法拉第旋光器外设置有磁体，在所述自聚焦透镜远离所述光纤头的一侧设置有反射膜层，经过所述半波片的光束直接入射到所述法拉第旋光器，所述自聚焦透镜的节距为0.2至0.23之间；

所述分光晶体紧贴在所述光纤头的第二端，所述半波片紧贴在所述分光晶体上；

所述法拉第旋光器紧贴在所述自聚焦透镜或所述半波片上。

2.根据权利要求1所述的光学隔离型光电子器件，其特征在于：

所述光纤头、所述分光晶体与所述半波片封装在至少一个第一管体内，所述自聚焦透镜与所述法拉第旋光器封装在至少一个第二管体内，且所述第一管体与所述第二管体相对设置。

3.根据权利要求1所述的光学隔离型光电子器件，其特征在于：

所述法拉第旋光器为45°旋光器，且所述法拉第旋光器仅设置在一根所述光纤的光路上；

所述半波片与所述法拉第旋光器设置在同一根所述光纤的光路上。

4.根据权利要求1所述的光学隔离型光电子器件，其特征在于：

所述法拉第旋光器为22.5°旋光器，且所述法拉第旋光器设置在两根所述光纤的光路上。

5.根据权利要求1至4任一项所述的光学隔离型光电子器件，其特征在于：

所述反射膜层为设置在所述自聚焦透镜远离所述光纤头的一侧端面上的全反膜。

6.根据权利要求5所述的光学隔离型光电子器件，其特征在于：

所述自聚焦透镜远离所述光纤头的一侧端面为平面。

7.根据权利要求1至4任一项所述的光学隔离型光电子器件，其特征在于：

所述反射膜层为设置在所述自聚焦透镜远离所述光纤头的一侧端面上的反射透射膜，所述反射透射膜的反射率大于透射率；

所述自聚焦透镜远离所述光纤头的一侧外还设有第一楔角片，所述第一楔角片远离所述自聚焦透镜的一侧设有第一光电转换器。

8.根据权利要求1至4任一项所述的光学隔离型光电子器件，其特征在于：

所述自聚焦透镜远离所述光纤头的一侧外还设有第二楔角片，所述第二楔角片远离所述自聚焦透镜的一侧设有第二光电转换器；

所述反射膜层为设置在所述楔角片靠近所述自聚焦透镜一侧的全反膜。

9.根据权利要求8所述的光学隔离型光电子器件，其特征在于：

所述自聚焦透镜靠近所述楔角片的一侧设置有增透膜。

10.根据权利要求8所述的光学隔离型光电子器件，其特征在于：

所述自聚焦透镜的远离所述光纤头的一侧端面为弧面。

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