CN108319041A - 光环形器及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光环形器及其使用方法，包括准直器和旋光组件，法拉第旋转晶体位于第一双折射晶体和第二双折射晶体之间，磁环位于法拉第旋转晶体的外侧，第一双折射晶体的光轴与第二双折射晶体的光轴呈45度夹角设置，第二准直器包括单光纤尾纤和第二准直透镜，单光纤尾纤包括第二单模光纤，双光纤尾纤、第一准直透镜、第一双折射晶体、法拉第旋转晶体、第二双折射晶体、第二准直透镜和单光纤尾纤依次沿光路方向设置。通过第一双折射晶体的光轴与第二双折射晶体的光轴呈45度夹角设置，从保偏光纤至第二单模光纤的光路是只能允许一个偏振态的光通过，而从第二单模光纤至第一单模光纤的光路是允许任意偏振态的光通过，且也实现光隔离，适用范围广。

Description

光环形器及其使用方法
技术领域
本发明涉及光学器件领域，尤其涉及一种光环形器及光环形器的使用方法。
背景技术
光环形器主要有两种结构，一种是偏振相关型，一种是偏振无关型。偏振相关型结构紧凑，材料成本低，但只允许一种偏振态工作，通常需使用保偏光纤，而偏振无关型对于任意偏振态都可以工作，由于需要处理任意偏振态，所以光路较复杂，尺寸较大，成本较高。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种结构紧凑且适用范围广的光环形器。
本发明的第二目的是提供一种结构紧凑且适用范围广的光环形器的使用方法。
为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种光环形器，包括：
第一准直器，第一准直器包括双光纤尾纤和第一准直透镜，双光纤尾纤包括保偏光纤和第一单模光纤；
旋光组件，旋光组件包括第一双折射晶体、法拉第旋转晶体、第二双折射晶体和磁环，法拉第旋转晶体位于第一双折射晶体和第二双折射晶体之间，磁环位于法拉第旋转晶体的外侧，第一双折射晶体的光轴与第二双折射晶体的光轴呈45度夹角设置；
第二准直器，第二准直器包括单光纤尾纤和第二准直透镜，单光纤尾纤包括第二单模光纤；
双光纤尾纤、第一准直透镜、第一双折射晶体、法拉第旋转晶体、第二双折射晶体、第二准直透镜和单光纤尾纤依次沿光路方向设置。
更进一步的方案是，光环形器还包括第一管套和第二管套，双光纤尾纤和第一准直器固定在第一管套内，单光纤尾纤和第二准直器固定在第二管套内。
更进一步的方案是，磁环呈中空管状设置，第一双折射晶体、法拉第旋转晶体和第二双折射晶体固定在磁环内。
为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种光环形器，包括：
第一准直器，第一准直器包括双光纤尾纤和第一准直透镜，双光纤尾纤包括保偏光纤和第一单模光纤；
旋光组件，旋光组件包括第一双折射晶体、法拉第旋转晶体、第二双折射晶体和磁环，法拉第旋转晶体位于第一双折射晶体和第二双折射晶体之间，磁环位于法拉第旋转晶体的外侧，第一双折射晶体的光轴与第二双折射晶体的光轴呈45度夹角设置；
第二准直器，第二准直器包括单光纤尾纤和第二准直透镜，单光纤尾纤包括第二单模光纤；
单光纤尾纤、第二准直透镜、第二双折射晶体、法拉第旋转晶体、第一双折射晶体、第一准直透镜和双光纤尾纤依次沿光路方向设置。
由上述方案可见，通过设置有保偏光纤和单模光纤的第一准直器，以及第一双折射晶体的光轴与第二双折射晶体的光轴呈45度夹角设置，从保偏光纤至单光纤尾纤的光路是只能允许一个偏振态的光通过，而从单光纤尾纤至第一单模光纤的光路是允许任意偏振态的光通过，另外，从第一单模光纤至单光纤尾纤透镜的光路是呈阻断的，实现光隔离作用，本案利用结构紧凑的器件设置，且能适用不同光路的设置，适用范围广。
为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种光环形器使用方法,光环形器采用上述方案任一项的光环形器；
使用方法包括：
偏振光信号从保偏光纤输入；
偏振光信号从第一准直透镜输出至第一双折射晶体；
第一双折射晶体向法拉第旋转晶体输出相互偏振态垂直的第一偏振光和第二偏振光；
法拉第旋转晶体对第一偏振光和第二偏振光的偏转角度进行45度偏转；
法拉第旋转晶体向第二双折射晶体输出偏转后的第一偏振光和第二偏振光；
第二双折射晶体输出光路相互分离的第一偏振光和第二偏振光；
第一偏振光入射至第二单模光纤，第二偏振光不入射至第二单模光纤。
由上述方案可见，通过上述方案，从保偏光纤至第二准直器的光路是只能允许一个偏振态的光通过，另一偏振态的光不能进入至第二单模光纤，有效提高消光比。
为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种光环形器使用方法,光环形器采用上述方案的光环形器；
使用方法包括：
光信号从单光纤尾纤输入；
光信号从第二准直器输出至第二双折射晶体；
第二双折射晶体向法拉第旋转晶体输出相互偏振态垂直的第一偏振光和第二偏振光；
法拉第旋转晶体对第一偏振光和第二偏振光的偏转角度进行45度偏转；
法拉第旋转晶体向第一双折射晶体输出偏转后的第一偏振光和第二偏振光；
第一双折射晶体输出光路重叠的第一偏振光和第二偏振光至第一单模光纤。
由上述方案可见，从第二准直器至第一单模光纤的光路是允许任意偏振态的光通过。
为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种光环形器使用方法,光环形器采用上述方案任一项的光环形器；
使用方法包括：
光信号从第一单模光纤输入；
光信号从第一准直器输出至第一双折射晶体；
第一双折射晶体向法拉第旋转晶体输出相互偏振态垂直的第一偏振光和第二偏振光；
法拉第旋转晶体对第一偏振光和第二偏振光的偏转角度进行45度偏转；
法拉第旋转晶体向第二双折射晶体输出偏转后的第一偏振光和第二偏振光；
第二双折射晶体输出光路相互分离的第一偏振光和第二偏振光；
第一偏振光和第二偏振光均不入射至第二单模光纤。
由上述方案可见，从第一单模光纤至第二单模光纤的光路是呈阻断的，尤其这些光一般都是反相关，故能够实现光隔离作用。
附图说明
图1是本发明光环形器实施例的第一使用状态图。
图2是本发明光环形器实施例的第二使用状态图。
图3是本发明光环形器实施例的第三使用状态图。
图4是本发明光环形器另一实施例的局部结构示意图。
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
参照图1，光环形器包括第一准直器、旋光组件、第二准直器，第一准直器包括玻璃管套1、双光纤尾纤2和准直器3，双光纤尾纤2包括保偏光纤F1和单模光纤F3，双光纤尾纤2和准直透镜3固定在圆形中空的玻璃管套1内，准直透镜3的输出端面朝向旋光组件。
旋光组件包括双折射晶体5、法拉第旋转晶体6、双折射晶体7和磁环4，法拉第旋转晶体6位于双折射晶体5和双折射晶体7之间，磁环4呈中空管状设置，双折射晶体5、法拉第旋转晶体6和双折射晶体7固定在磁环4内，磁环4位于法拉第旋转晶体6的外侧并为法拉第旋转晶体6提供饱和磁场，双折射晶体5的光轴与双折射晶体7的光轴呈45度夹角设置，双折射晶体5和双折射晶体7的外侧端面均相对于光路呈倾斜设置，双折射晶体5和双折射晶体7的内侧端面均垂直与光路设置，并且，双折射晶体5的外侧端面和双折射晶体7的外侧端面呈平行布置。
第二准直器包括玻璃管套10、单光纤尾纤9和准直透镜8，单光纤尾纤9包括单模光纤F2，单光纤尾纤9和准直透镜8固定在中空的玻璃管套10内。
当光信号从第一准直器朝向第二准直器传输时，双光纤尾纤2、准直透镜3、双折射晶体5、法拉第旋转晶体6、双折射晶体7、准直透镜8和单光纤尾纤9依次沿光路方向设置。当然，当光信号从第二准直器朝向第一准直器传输时，单光纤尾纤9、准直透镜8、双折射晶体7、法拉第旋转晶体6、双折射晶体5、准直透镜3和双光纤尾纤2依次沿光路方向设置。上述本案的结构是相同的，只是在描述方式存在差异。
光环形器使用方法第一实施例：
参照图1，使用方法包括：
偏振光信号从保偏光纤F1输入；
偏振光信号从准直透镜3输出至双折射晶体5；
双折射晶体5向法拉第旋转晶体6输出相互偏振态垂直的第一偏振光和第二偏振光，且第一偏振光和第二偏振光轻微光路分离；
法拉第旋转晶体6对第一偏振光和第二偏振光的偏转角度进行45度偏转；
法拉第旋转晶体6向双折射晶体7输出偏转后的第一偏振光和第二偏振光；
由于偏振态发生了偏转，两束偏振光与双折射晶体7的光轴夹角为90度，故发生O、E转换，两束偏振光在出射双折射晶体7时发生较大偏离角度，随后双折射晶体7输出光路相互分离的第一偏振光和第二偏振光；
继而导致，第一偏振光入射至准直透镜8并通过单模光纤F2输出，第二偏振光不入射至单模光纤F2，继而实现单模光纤F2只接收一种偏振态的光信号。
光环形器使用方法第二实施例：
参照图2，使用方法包括：
任意偏振态的光信号从单光纤尾纤9的单模光F2输入；
光信号从准直透镜8输出至双折射晶体7；
双折射晶体7向法拉第旋转晶体6输出相互偏振态垂直的第一偏振光和第二偏振光；
法拉第旋转晶体6对第一偏振光和第二偏振光的偏转角度进行45度偏转；
法拉第旋转晶体6向双折射晶体5输出偏转后的第一偏振光和第二偏振光；
由于两束偏振光与双折射晶体5的光轴夹角为0度，故不发生O、E转换，光路沿原路传输，双折射晶体5输出光路重叠的第一偏振光和第二偏振光至单模光纤F3。
光环形器使用方法第三实施例：
参照图3，使用方法包括：
使用方法包括：
当光路有返回光入射时，即光信号从单模光纤F3输入；
光信号从准直透镜3输出至双折射晶体5；
双折射晶体5向法拉第旋转晶体6输出相互偏振态垂直的第一偏振光和第二偏振光；
法拉第旋转晶体6对第一偏振光和第二偏振光的偏转角度进行45度偏转；
法拉第旋转晶体6向双折射晶体7输出偏转后的第一偏振光和第二偏振光；
光路偏离和第一实施例的相同，双折射晶体7输出光路相互分离的第一偏振光和第二偏振光；
第一偏振光和第二偏振光均不入射至单模光纤F2，继而实现光隔离。
参照图4，磁环4还可以呈较长设置，并套在准直透镜3的端部外，继而实现旋光组件和第一准直器的装配固定。
由上可见，通过设置有保偏光纤和单模光纤的第一准直组件，以及第一双折射晶体的光轴与第二双折射晶体的光轴呈45度夹角设置，从保偏光纤至第二单模光纤的光路是只能允许一个偏振态的光通过，而从第二单模光纤至第一单模光纤的光路是允许任意偏振态的光通过，另外，从第一单模光纤至第二单模光纤的光路是呈阻断的，实现光隔离作用，本案利用结构紧凑的器件设置，且能适用不同光路的设置，适用范围广。

Claims (9)

1.光环形器,其特征在于，包括：
第一准直器，所述第一准直器包括双光纤尾纤和第一准直透镜，所述双光纤尾纤包括保偏光纤和第一单模光纤；
旋光组件，所述旋光组件包括第一双折射晶体、法拉第旋转晶体、第二双折射晶体和磁环，所述法拉第旋转晶体位于所述第一双折射晶体和所述第二双折射晶体之间，所述磁环位于所述法拉第旋转晶体的外侧，所述第一双折射晶体的光轴与所述第二双折射晶体的光轴呈45度夹角设置；
第二准直器，所述第二准直器包括单光纤尾纤和第二准直透镜，所述单光纤尾纤包括第二单模光纤；
所述双光纤尾纤、所述第一准直透镜、所述第一双折射晶体、所述法拉第旋转晶体、所述第二双折射晶体、所述第二准直透镜和所述单光纤尾纤依次沿光路方向设置。
2.根据权利要求1所述的光环形器，其特征在于：
所述光环形器还包括第一管套和第二管套，所述双光纤尾纤和所述第一准直透镜固定在所述第一管套内，所述单光纤尾纤和所述第二准直透镜固定在第二管套内。
3.根据权利要求1所述的光环形器，其特征在于：
所述磁环呈中空管状设置，所述第一双折射晶体、所述法拉第旋转晶体和所述第二双折射晶体固定在所述磁环内。
4.光环形器,其特征在于，包括：
第一准直器，所述第一准直器包括双光纤尾纤和第一准直透镜，所述双光纤尾纤包括保偏光纤和第一单模光纤；
旋光组件，所述旋光组件包括第一双折射晶体、法拉第旋转晶体、第二双折射晶体和磁环，所述法拉第旋转晶体位于所述第一双折射晶体和所述第二双折射晶体之间，所述磁环位于所述法拉第旋转晶体的外侧，所述第一双折射晶体的光轴与所述第二双折射晶体的光轴呈45度夹角设置；
第二准直器，所述第二准直器包括单光纤尾纤和第二准直透镜，所述单光纤尾纤包括第二单模光纤；
所述单光纤尾纤、所述第二准透镜、所述第二双折射晶体、所述法拉第旋转晶体、所述第一双折射晶体、所述第一准直器和所述双光纤尾纤依次沿光路方向设置。
5.根据权利要求4所述的光环形器，其特征在于：
所述光环形器还包括第一管套和第二管套，所述双光纤尾纤和所述第一准直透镜固定在所述第一管套内，所述单光纤尾纤和所述第二准直透镜固定在第二管套内。
6.根据权利要求4所述的光环形器，其特征在于：
所述磁环呈中空管状设置，所述第一双折射晶体、所述法拉第旋转晶体和所述第二双折射晶体固定在所述磁环内。
7.光环形器使用方法,其特征在于，所述光环形器采用上述权利要求1-3任一项所述的光环形器；
所述使用方法包括：
偏振光信号从所述保偏光纤输入；
所述偏振光信号从第一准直器输出至所述第一双折射晶体；
所述第一双折射晶体向所述法拉第旋转晶体输出相互偏振态垂直的第一偏振光和第二偏振光；
所述法拉第旋转晶体对所述第一偏振光和所述第二偏振光的偏转角度进行45度偏转；
所述法拉第旋转晶体向所述第二双折射晶体输出偏转后的所述第一偏振光和所述第二偏振光；
所述第二双折射晶体输出光路相互分离的所述第一偏振光和所述第二偏振光；
所述第一偏振光入射至所述第二单模光纤，所述第二偏振光不入射至所述第二单模光纤。
8.光环形器使用方法,其特征在于，所述光环形器采用上述权利要求4-6任一项所述的光环形器；
所述使用方法包括：
光信号从所述单光纤尾纤输入；
所述光信号从第二准直器输出至所述第二双折射晶体；
所述第二双折射晶体向所述法拉第旋转晶体输出相互偏振态垂直的第一偏振光和第二偏振光；
所述法拉第旋转晶体对所述第一偏振光和所述第二偏振光的偏转角度进行45度偏转；
所述法拉第旋转晶体向所述第一双折射晶体输出偏转后的所述第一偏振光和所述第二偏振光；
所述第一双折射晶体输出光路重叠的所述第一偏振光和所述第二偏振光至所述第一单模光纤。
9.光环形器使用方法,其特征在于，所述光环形器采用上述权利要求1-3任一项所述的光环形器；
所述使用方法包括：
光信号从所述第一单模光纤输入；
所述光信号从第一准直透镜输出至所述第一双折射晶体；
所述第一双折射晶体向所述法拉第旋转晶体输出相互偏振态垂直的第一偏振光和第二偏振光；
所述法拉第旋转晶体对所述第一偏振光和所述第二偏振光的偏转角度进行45度偏转；
所述法拉第旋转晶体向所述第二双折射晶体输出偏转后的所述第一偏振光和所述第二偏振光；
所述第二双折射晶体输出光路相互分离的所述第一偏振光和所述第二偏振光；
所述第一偏振光和所述第二偏振光均不入射至所述第二单模光纤。
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