CN111458910B - 微型集成化自由空间环行器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了微型集成化自由空间环行器及其应用，其包括依序贴合设置的第一偏振分光组件、第一法拉第旋转片、第一半波片、第二偏振分光组件；所述第一偏振分光组件和第二偏振分光组件内均设有偏振分光膜；其还包括组合棱镜，所述的组合棱镜与第一偏振分光组件、第一法拉第旋转片、第一半波片、第二偏振分光组件的上端面相贴；本发明方案的光学组件之间采用胶合或深化光胶或光胶工艺集成在一起，具有体积小、结构紧凑且集成化、成本低、易加工和量产和可靠性高等优点；并且，本发明的隔离度、差损、灵敏度等主要性能指标完全满足行业内标准。

Description

微型集成化自由空间环行器及其应用

技术领域

本发明属于光学、光通信领域，尤其是一种微型集成化自由空间环行器及其应用。

背景技术

光环形器是一种多端口输入输出的非互易性光学无源器件，它的作用是使光信号只能沿规定的端口顺序传输，当光信号的传输顺序变更时，其损耗很大，因此可实现信号的隔离。典型结构有N(N大于等于3)个端口，如说明书附图1所示，当光由端口1输入时，光由端口2输出，当光由端口2输入时，光由端口3输出，以此类推，其简要传播远离如图1或图2所示。

光环行器的非互易特性是利用磁光材料的法拉第效应来实现的。法拉第效应是指在平行于光传播方向的磁场作用下，介质材料中的电磁波（光波）的偏振面产生旋转的现象，且其旋转方向和光的传播方向无关，也就是偏振无关。光波经第一偏振元件后成为偏振光，该偏振光通过45度法拉第旋光片后，偏振方向旋转45度，与第二偏振元件通光方向平行，允许通过；当光反方向传输时，经法拉第旋光片后，光的偏振方向与第一偏振片通光方向垂直，不能通过。

由于光环行器的非互易特性和顺序传输特性，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，被广泛应用于光纤通信、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。主要相关具体应用包括：单波和单纤双向通信、光纤布拉格光栅（FBG）组合应用、掺铒光纤放大器（EDFA）、波分复用（WDM）、色散补偿、光信号上载/下载，还可用于光学时域反射仪（OTDR）和光纤陀螺中做耦合器。尤其是随着5G时代的到来，在接入和承载网中，前传占用光纤资源非常巨大，因此从节约光纤成本考虑，业界的共识是采用单纤双向（BIDI）技术，在该技术中，低成本的小型集成化自由空间环形器将会是核心的器件，市场需求量巨大，具有广阔的商用前景。

在光环形器发展中，追求低成本、微型集成化的结构也是近年来主要发展趋势。

发明内容

针对现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种低成本、易加工、适合量产、可靠性高、结构紧凑且体积小的微型集成化自由空间环行器及其应用。

为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：

微型集成化自由空间环行器，其包括依序贴合设置的第一偏振分光组件、第一法拉第旋转片、第一半波片、第二偏振分光组件；所述第一偏振分光组件和第二偏振分光组件内均设有偏振分光膜；其还包括组合棱镜，所述的组合棱镜与第一偏振分光组件、第一法拉第旋转片、第一半波片、第二偏振分光组件的上端面相贴。

进一步，所述的第一法拉第旋转片为45度法拉第旋转片，所述的第一法拉第旋转片为自带磁法拉第旋转片或外加磁场法拉第旋转片，当为外加磁场法拉第体旋转片时，其外周侧上设有磁场发生装置。

进一步，所述的第一半波片为单半波片或组合半波片结构，第一半波片的光轴与第一偏振分光组件、第二偏振分光组件形成22.5度夹角。

作为第一偏振分光组件和第二偏振分光组件的实施方式之一，所述的第一偏振分光组件和第二偏振分光组件结构相同，其均包括两个45度直角棱镜和一偏振分光膜，两个45度直角棱镜的斜面相互贴合并通过胶合、深化光胶或光胶为一体，所述的偏振分光膜镀设于其中一45度直角棱镜的斜面上。

优选的，所述的组合棱镜为梯形棱镜，梯形棱镜的下底面与第一偏振分光组件、第一法拉第旋转片、第一半波片、第二偏振分光组件的上端面相贴。

作为第一偏振分光组件和第二偏振分光组件的实施方式之二，所述的第一偏振分光组件包括两个45度直角棱镜和一偏振分光膜，所述第一偏振分光组件的两个45度直角棱镜的斜面相互贴合并通过胶合、深化光胶或光胶为一体，偏振分光膜镀设于第一偏振分光组件的其中一45度直角棱镜的斜面上。

进一步，所述的第二偏振分光组件为：

一体成型的45度斜方棱镜，其上端面镀设有偏振分光膜且与组合棱镜相贴,其下端面不镀膜或镀设有高反膜；

或

由两个45度直角棱镜和一偏振分光膜组成；第二偏振分光组件的两个45度直角棱镜的其中一直角面相互贴合并通过胶合、深化光胶或光胶为一体的四棱形体结构，第二偏振分光组件接近于组合棱镜的45度直角棱镜的斜面上镀设有偏振分光膜且与组合棱镜相贴；另一45度直角棱镜的斜面上镀设有高反膜。

优选的，所述的组合棱镜为：

一体成型的45度斜方棱镜，其下端面与第一偏振分光组件、第一法拉第旋转片和第一半波片的上端面相贴，其接近于第二偏振分光组件的端部的斜面与第二偏振分光组件相贴，其另一端部的斜面上不镀膜或镀设有高反膜；

或

由两个45度直角棱镜和一个第二半波片组成，所述其中一45度直角棱镜的斜面与第二偏振分光组件的上端面相贴且其与第一波片相近的直角面与第二半波片一端面贴合固定，第二半波片的另一端面与另一45度直角棱镜的其中一直角面相贴固定，另一45度直角棱镜的另一直角面与第一偏振分光组件上端面贴合且该直角棱镜的斜面上镀设有高反膜，第二半波片的光轴与第一偏振分光组件、第二偏振分光组件形成45度夹角。

优选的，所述第一偏振分光组件远离第一法拉第旋转片的端面上、组合棱镜的上端面和第二偏振分光组件远离第一半波片的端面上均设有楔角片。

优选的，当组合棱镜为45度斜方棱镜时，第二偏振分光组件远离第一半波片的端面上依序设有第三半波片、第一偏振片、第二法拉第旋转片和第三偏振片，第三半波片的光轴与第一偏振分光组件、第二偏振分光组件形成22.5度夹角，第二法拉第旋转片为45度法拉第旋转片。

其中，各部件之间有光路经过的胶合面或深化光胶面上均镀设有增透膜或不镀膜但界面折射率与胶水折射率相匹配或镀设有光胶介质膜。

采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：本发明方案的光学组件之间采用胶合或深化光胶或光胶工艺集成在一起，具有体积小、结构紧凑且集成化、成本低、易加工和量产和可靠性高等优点；并且，本发明的隔离度、差损、灵敏度等主要性能指标完全满足行业内标准。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明方案做进一步的阐述：

图1为光环行器的原理示意图之一，其示出了三端口环行器的简要传输走向原理；

图2为光环行器的原理示意图之二，其示出了四端口环行器的简要传输走向原理；

图3为本发明实施例1的简要实施结构示意图；

图4为本发明实施例1的光路示意图之一，其示出了公共端至接收端的光路；

图5为本发明实施例1的光路示意图之二，其示出了发射端至公共端的光路；

图6为本发明实施例2的简要实施结构示意图；

图7为本发明实施例2的光路示意图之一，其示出了公共端至接收端的光路；

图8为本发明实施例2的光路示意图之二，其示出了发射端至公共端的光路；

图9为本发明实施例2的简要衍生实施结构示意图；

图10为本发明实施例3的简要实施结构示意图；

图11为本发明实施例3的光路示意图之一，其示出了公共端至接收端的光路；

图12为本发明实施例3的光路示意图之二，其示出了发射端至公共端的光路；

图13为本发明实施例3的简要衍生实施结构之一的示意图；

图14为本发明实施例3的简要衍生实施结构之二的示意图；

图15为本发明实施例3的简要衍生实施结构之三的示意图；

图16为本发明实施例3的应用实施例之一；

图17为本发明实施例3的应用实施例之二；

图18为本发明实施例3的应用实施例之三。

具体实施方式

实施例1

如图3至5之一所示，本发明微型集成化自由空间环行器，其包括依序贴合设置的第一偏振分光组件1、第一法拉第旋转片2、第一半波片3、第二偏振分光组件4；所述第一偏振分光组件1和第二偏振分光组件4内均设有偏振分光膜6；其还包括组合棱镜5，所述的组合棱镜5为梯形棱镜，优选为45度梯形棱镜（即斜面与地面夹角为45度），梯形棱镜的下底面与第一偏振分光组件1、第一法拉第旋转片2、第一半波片3、第二偏振分光组件4的上端面相贴。

进一步，所述的第一法拉第旋转片2为45度法拉第旋转片，所述的第一法拉第旋转片2可以为自带磁法拉第旋转片或外加磁场法拉第旋转片，当为外加磁场法拉第体旋转片时，其外周侧上设有磁场发生装置。

进一步，所述的第一半波片3为单半波片或组合半波片结构，第一半波片3的光轴与第一偏振分光组件1、第二偏振分光组件4形成22.5度夹角。

作为本实施例第一偏振分光组件1和第二偏振分光组件4的实施例，所述的第一偏振分光组件1和第二偏振分光组件4结构相同，其均包括两个45度直角棱镜7和一偏振分光膜6，两个45度直角棱镜7的斜面相互贴合并通过胶合、深化光胶或光胶为一体，所述的偏振分光膜6镀设于其中一45度直角棱镜的斜面上。其中，各部件之间有光路经过的胶合面或深化光胶面上均镀设有增透膜或不镀膜但界面折射率与胶水折射率相匹配或镀设有光胶介质膜。

本实施例结构形成用于光信号传输的3个端口，其中，第一偏振分光组件1远离第一法拉第旋转片2的一侧形成端口①（为公共端），第二偏振分光组件4远离第一半波片3的一侧形成端口②（为发射端），第二偏振分光组件远离组合棱镜5的一侧形成端口③（为接收端），另外，为了降低光信号的损耗，3个端口所在表面可以镀设增透膜。

图4示出了本实施例公共端（即端口①）至接收端（即端口③）的光路示意图；在该光路中，输入光信号由公共端（即端口①）（通常为单模光纤或对应准直器）经由第一偏振分光组件1后分离为S光和P光，其中：对于S光，其经由第一偏振分光组件1的偏振分光膜后，光被反射朝上转向90度，然后射入组合棱镜5（即45度梯形棱镜）中，经由梯形棱镜的两个45度反射面后（此处反射为内全反射，亦可以选择在此面镀高反膜），被反射朝下进入到第二偏振分光组件4中，再经由第二偏振分光组件4的偏振分光膜反射后，转向90度朝右传输，最后进入接收端（即端口③，通常可以设置光电二极管PD探测器进行接收）；对于P光，其经由第一偏振分光组件1后，P光完全透过第一偏振分光组件1的偏振分光膜6，然后入射进入45度法拉第旋转片（即第一法拉第旋转片2）中，沿着光传播的方向，光的偏振方向逆时针转45度，然后进入22.5度半波片（即第一半波片3），第一半波片3的光轴与P偏振光逆时针成22.5度，经过第一半波片3后，光的偏振方向又变成P光，然后入射到第二偏振分光组件4中，且P光完全透过第二偏振分光组件4的偏振分光膜，最终和S光实现合束，且共同到达接收端（即端口③）。

图5示出了本实施例发射端（即端口②）至公共端（即端口①）的光路；在该光路中，输入光信号由发射端（通常为激光器及其准直光或耦合光发出激光）发出，此时的光信号为S偏振光，其经由第二偏振分光组件4的偏振分光膜后，光信号被反射并转向90度超左传输（即接近第一半波片3的方向），然后进入22.5度半波片，此时沿着光传播的方向，第一半波片的光轴与S偏振光逆时针成67.5度，经过第一半波片后，光的偏振方向与S偏振方向成逆时针135度，然后入射进入45度法拉第旋转片（即第一法拉第旋转片2），此时光的偏振方向顺时针转45度，经过45度法拉第旋转片后，光的偏振方向变为P光，然后入射到第一偏振分光组件1的偏振分光膜6上，并完全透过该偏振分光膜，到达公共端输出（即端口①）。

在本实例中，由于发射端经过偏振分光膜后，无论是透过光还是反射光，均不会到达接收端（即端口③），因此不会影响接收端的信号，可以达到很高的隔离度和灵敏度。

实施例2

如图6至8之一所示，本发明微型集成化自由空间环行器，其包括依序贴合设置的第一偏振分光组件1、第一法拉第旋转片2、第一半波片3、第二偏振分光组件4；所述第一偏振分光组件1和第二偏振分光组件4内均设有偏振分光膜6；其还包括组合棱镜5，所述的组合棱镜5由两个45度直角棱镜51、53和一个第二半波片52组成，所述其中一45度直角棱镜53的斜面与第二偏振分光组件4的上端面相贴且其与第一波片3相近的直角面与第二半波片52一端面贴合固定，第二半波片52的另一端面与另一45度直角棱镜51的其中一直角面相贴固定，另一45度直角棱镜51的另一直角面与第一偏振分光组件1上端面贴合且该直角棱镜51的斜面上不镀膜（此处反射为内全反射）或镀高反膜，第二半波片52的光轴与第一偏振分光组件1、第二偏振分光组件4形成45度夹角，即第二半波片52为45度半波片。

所述的第一偏振分光组件1包括两个45度直角棱镜7和一偏振分光膜6，所述第一偏振分光组件1的两个45度直角棱镜7的斜面相互贴合并通过胶合、深化光胶或光胶为一体，偏振分光膜镀6设于第一偏振分光组件1的其中一45度直角棱镜的斜面上。

所述的第二偏振分光组件4与第一偏振分光组件1相似，其亦由两个45度直角棱镜和一偏振分光膜组成；第二偏振分光组件4的两个45度直角棱镜的其中一直角面相互贴合并通过胶合、深化光胶或光胶为一体的四棱形体结构，第二偏振分光组件4接近于组合棱镜的45度直角棱镜的斜面上镀设有偏振分光膜且与组合棱镜相贴（即与组合棱镜5贴合的端面上镀设有偏振分光膜）；另一45度直角棱镜的斜面上不镀膜（此处反射为内全反射）或镀高反膜。

本实施例结构形成用于光信号传输的3个端口，其中，第一偏振分光组件1远离第一法拉第旋转片2的一侧形成端口①（为公共端），组合棱镜5与第二偏振分光组件4相近的直角棱镜53的另一直角面一侧形成端口②（为发射端），第二偏振分光组件远离组合棱镜5的一侧形成端口③（为接收端），另外，为了降低光信号的损耗，3个端口所在表面可以镀设增透膜。

图7示出了本实施例公共端（即端口①）至接收端（即端口③）的光路；在该光路中，输入光信号由公共端经由第一偏振分光组件1的偏振分光膜6后分离为S光和P光，其中：对于S光，其经由第一偏振分光组件1的偏振分光膜6后，S光光被反射朝上转向90度，然后射入组合棱镜5的45度直角棱镜51，经过此直角棱镜45度反射面（即其斜面），此处反射为内全反射（亦可以选择在此面镀高反膜），反射光转向90度朝右传输，然后进入45度半波片（即第二半波片53），第二半波片52的光轴与S偏振光成45度，经过第二半波片52后，S光的偏振方向变成P光，经由然后射至第二偏振分光组件4的偏振分光膜上，光被完全透过，最后进入接收端。对于P光，其经由第一偏振分光组件1的偏振分光膜6后，光被完全透过，然后入射进入45度法拉第旋转片（即第一法拉第旋转片2），然后沿着光前进方向，光的偏振方向逆时针转45度，然后进入22.5度半波片（即第一半波片3），第一半波片3的光轴与P偏振光顺时针方向成22.5度，经过第一半波片3后，光的偏振方向变成S光，然后经过第二偏振分光组件4的45度直角棱镜的45度反射面被向上反射，再经由第二偏振分光组件4的偏振分光膜反射后向右传输，最终和P光（S转变生成的）实现合束，继而共同到达接收端。

图8为示出了本实施例发射端至公共端的光路；在该光路中，输入光信号由发射端（即端口②）发出，此时的光信号为P偏振光，经由第二分光组件4的偏振分光膜后直接透过偏振分光膜，然后入射到第二偏振分光组件的45度直角棱镜的45度反射面上，此处反射为内全反射（亦可以选择在此面镀高反膜），光信号被反射而传播方向转90度向左传输进入22.5度半波片（即第一半波片3），沿着光传输方向，此时第一半波片的光轴与P偏振光成逆时针22.5度，经过第一半波片3后，光的偏振方向与P偏振光成逆时针45度，然后入射进入45度法拉第旋转片（即第一法拉第旋转片2），此时光的偏振方向顺时针转45度，经过45度法拉第旋转片后，光的偏振方向有变成P光，然后入射到第一偏振分光组件1的偏振分光膜上，并被完全透过，到达公共端。

在本实例中，由于发射端经过偏振分光膜后，无论是透过光还是反射光，均不会到达接收端，因此不会影响接收端的信号，可以达到很高的隔离度和灵敏度。另外，由于所有有光路经过的胶合面或深化光胶面，均镀有对胶增透膜或不镀膜但界面折射率与胶水折射率相匹配或镀有光胶介质膜，且所有三个端口都镀有增透膜，可以实现很低的插入损耗。

作为本实施例的一种拓展实施，图9示出了本实施例的简要衍生实施结构示意图；其中，第二偏振分光组件4为直接一体成型的45度斜方棱镜，其上端面镀设有偏振分光膜且与组合棱镜相贴,其下端面不镀膜（此处反射为内全反射）或镀高反膜，其所形成的光路未发生改变，便不一一赘述。

实施例3

如图10至12之一所示，本实施例与实施例2大致相同，其不同之处在于，所述的组合棱镜5为一体成型的45度斜方棱镜，其下端面与第一偏振分光组件1、第一法拉第旋转片2和第一半波片3的上端面相贴，其接近于第二偏振分光组件4的端部的斜面与第二偏振分光组件4相贴，其另一端部的斜面上镀设有高反膜。

本实施例结构形成用于光信号传输的3个端口，其中，第一偏振分光组件1远离第一法拉第旋转片2的一侧形成端口①（为公共端），组合棱镜5与第二偏振分光组件4相近一侧上端面形成端口③（为接收端），第二偏振分光组件远离组合棱镜5的一侧形成端口②（为发射端），另外，为了降低光信号的损耗，3个端口所在表面可以镀设增透膜。

图11示出了本实施例公共端至接收端的光路；在该光路中，输入光信号由公共端经由第一分光组件1的偏振分光膜后分离为S光和P光，其中：对于S光，其经由第一偏振分光组件1的偏振分光膜6后，光被反射朝上转向90°，然后射入45°斜方棱镜（即组合棱镜5中），经过此棱镜45°反射面，此处反射为内全反射（亦可以选择在此面镀高反膜），反射光转向90°超右传输，然后入射到第二偏振分光组件4的偏振分光膜上，S光被反射转向90°向上传播，最后进入接收端。对于P光，其经由第一偏振分光组件1的偏振分光膜6后，P光被完全透过，然后入射进入45°法拉第旋转片（即第一法拉第旋转片2），然后沿着光前进方向，光的偏振方向逆时针转45°，然后进入22.5°半波片（即第一半波片3），第一半波片3的光轴与P偏振光逆时针方向成22.5°，经过半波片后，光的偏振方向仍然是P光，然后经过第二偏振分光组件4的45°直角棱镜的45°反射面，此处反射为内全反射（亦可以选择在此面镀高反膜），反射光转向90°向上传输，再经由第二偏振分光组件4的偏振分光膜，并直接透过后，最终和S光实现合束，共同到达接收端。

图12示出了本实施例发射端至公共端的光路；在该光路中，输入光信号由发射端发出，此时的光信号为S偏振光，经由第二分光组件4的偏振分光膜被反射转向90°向下传输，然后入射到第二偏振分光组件4的45°直角棱镜的45°反射面，此处反射为内全反射（亦可以选择在此面镀高反膜），转90°向左传输进入22.5°半波片（即第一半波片3），沿着光传输方向，此时第一半波片的光轴与S偏振光成逆时针67.5°，经过第一半波片3后，光的偏振方向与S偏振光成逆时针135°，然后入射进入45°法拉第旋转片（即第一法拉第旋转片2），此时光的偏振方向顺时针转45°，经过45°法拉第旋转片后，光的偏振方向变成P光，然后入射到第一偏振分光组件1的偏振分光膜6上，并被完全透过，到达公共端。

在本实例中，由于发射端经过偏振分光膜后，无论是透过光还是反射光，均不会到达接收端，因此不会影响接收端的信号，可以达到很高的隔离度和灵敏度。

在本实例中，由于所有有光路经过的胶合面或深化光胶面，均镀有对胶增透膜或不镀膜但界面折射率与胶水折射率相匹配或镀有光胶介质膜，且所有三个端口都镀有增透膜，可以实现很低的插入损耗。

作为本实施例的一种拓展实施，图13为本发明实施例3的简要衍生实施结构之一的示意图；其中，第二偏振分光组件4为直接一体成型的45度斜方棱镜，其上端面镀设有偏振分光膜且与组合棱镜相贴,其下端面不镀膜（此处反射为内全反射）或镀高反膜，其所形成的光路未发生改变，便不一一赘述。

作为本实施例的另一种拓展实施，图14在图13基础上，进一步拓展出本发明实施例3的衍生实施结构之二；其中，所述第一偏振分光组件1远离第一法拉第旋转片2的端面上、组合棱镜5的上端面和第二偏振分光组件4远离第一半波片3的端面上均设有楔角片，即，所形成的3个端口的所在端面上均设置楔角片8。

作为本实施例的又一种拓展实施，图15在图13的基础上，进一步拓展出本发明实施例3的衍生实施结构之三；第二偏振分光组件4远离第一半波片3的端面上依序设有第三半波片91、第一偏振片92、第二法拉第旋转片93和第三偏振片94，第三半波片91的光轴与第一偏振分光组件1、第二偏振分光组件4形成22.5度夹角（或与第一偏振片92、第二偏振片94形成22.5度夹角），第二法拉第旋转片93为45度法拉第旋转片。该结构在实施例3的基础上，增加一单级隔离结构，通过增加此单级隔离器，整个系统可以达到双级隔离器的性能（通常可达40dB 以上隔离度），在数据中心、5G中，可以达到所应用的温度范围和波长范围非常高的隔离度。

以上所提及的实施例方案中，由于第一偏振分光组件1、第二偏振分光组件4和各种棱镜可以在加工时同批次做成尺寸较长且角度精度非常高的细长条，同样的，45°法拉第旋转片和半波片也可以加工成长度最优的长条，将各长条对准对齐，无需经过复杂的调试和对位，然后采用胶合或深化光胶或光胶工艺组装集成在一起，最后再将长条切割成多个成品，这可以大大降低加工和装配的费用。

此外，由于集成后的自由空间光环形器的尺寸可以做到非常小，这有助于大幅降低环形器的物料成本。

在本发明的光环形器性能方面：首先，由于发射端经过偏振分光膜后，无论是透过光还是反射光，均不会到达接收端，因此不会影响接收端的信号，可以达到很高的隔离度和灵敏度；其次，由于所有有光路经过的胶合面或深化光胶面，均镀有对胶增透膜或不镀膜但界面折射率与胶水折射率相匹配或镀有光胶介质膜，且所有三个端口都镀有增透膜，可以实现很低的插入损耗；最后，本发明的装配易实现高精度，同时PBS膜的消光比亦可以做到很高，这也有助于降低正向插入损耗和提升逆向隔离度。

应用例1

图16为本发明实施例3的应用实施例之一；其中，公共端是光纤头和准直透镜1011组成的准直器，或者光纤插芯101和准直透镜组成的准直组件1011，公共端的出射光是非偏振光；接收端由光电二极管(PD或APD)103和耦合透镜1031组成，耦合透镜是单独的，或者与光电二极管封装在一起；发射端由激光器（激光二极管，LD或DFB）102和准直透镜1021组成，准直透镜是单独的，或者与激光器封装在一起，发射端的出射光是偏振光。在光路中的传输光束是（类）准直光束。

图17为本发明实施例3的应用实施例之二；其中，公共端是光纤头101或者光纤插芯组件，相比图16 并无准直透镜，公共端的出射光是非偏振光，为了降低灵敏度，此处优选TEC（Thermally expanded core，热扩束）光纤做成的光纤头或光纤插芯组件，这种光纤的模场直径大，耦合效率比普通的单模光纤高、且灵敏度低；接收端由光电二极管(PD或APD)103和耦合透镜1031组成，耦合透镜是单独的，或者与光电二极管封装在一起；发射端由激光器（激光二极管，LD或DFB）102和耦合透镜1021组成，耦合透镜是单独的，或者与激光器封装在一起，发射端的出射光是偏振光。在光路中的传输光束是非准直光束。

图18为本发明实施例3的应用实施例之三，其中，公共端是光纤头101和准直透镜1011组成的准直器，或者光纤插芯和准直透镜1011组成的准直组件，公共端的出射光是非偏振光；接收端和发射端均是由光纤头103、102和准直透镜1031、1021组成的准直器，且发射端的出射光是偏振光。由于三个端口均是准直器结构，在光路中的传输光束是（类）准直光束。

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所做出的各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.微型集成化自由空间环行器，其特征在于：其包括依序贴合设置的第一偏振分光组件、第一法拉第旋转片、第一半波片、第二偏振分光组件；所述第一偏振分光组件和第二偏振分光组件内均设有偏振分光膜；其还包括组合棱镜，所述的组合棱镜与第一偏振分光组件、第一法拉第旋转片、第一半波片、第二偏振分光组件的上端面相贴；所述组合棱镜具有45度反射面。

2.根据权利要求1所述的微型集成化自由空间环行器，其特征在于：所述的第一法拉第旋转片为45度法拉第旋转片，所述的第一法拉第旋转片为自带磁法拉第旋转片或外加磁场法拉第旋转片，当为外加磁场法拉第体旋转片时，其外周侧上设有磁场发生装置。

3.根据权利要求1所述的微型集成化自由空间环行器，其特征在于：所述的第一半波片为单半波片或组合半波片结构，第一半波片的光轴与第一偏振分光组件、第二偏振分光组件形成22.5度夹角。

4.根据权利要求1所述的微型集成化自由空间环行器，其特征在于：所述的第一偏振分光组件和第二偏振分光组件结构相同，其均包括两个45度直角棱镜和一偏振分光膜，两个45度直角棱镜的斜面相互贴合并通过胶合、深化光胶或光胶为一体，所述的偏振分光膜镀设于其中一45度直角棱镜的斜面上。

5.根据权利要求4所述的微型集成化自由空间环行器，其特征在于：所述的组合棱镜为梯形棱镜，梯形棱镜的下底面与第一偏振分光组件、第一法拉第旋转片、第一半波片、第二偏振分光组件的上端面相贴。

6.根据权利要求1所述的微型集成化自由空间环行器，其特征在于：所述的第一偏振分光组件包括两个45度直角棱镜和一偏振分光膜，所述第一偏振分光组件的两个45度直角棱镜的斜面相互贴合并通过胶合、深化光胶或光胶为一体，偏振分光膜镀设于第一偏振分光组件的其中一45度直角棱镜的斜面上。

7.根据权利要求6所述的微型集成化自由空间环行器，其特征在于：所述的第二偏振分光组件为：

一体成型的45度斜方棱镜，其上端面镀设有偏振分光膜且与组合棱镜相贴,其下端面不镀膜或镀高反膜；

或

由两个45度直角棱镜和一偏振分光膜组成；第二偏振分光组件的两个45度直角棱镜的其中一直角面相互贴合并通过胶合、深化光胶或光胶为一体的四棱形体结构，第二偏振分光组件接近于组合棱镜的45度直角棱镜的斜面上镀设有偏振分光膜且与组合棱镜相贴；另一45度直角棱镜的斜面上不镀膜或镀高反膜。

8.根据权利要求7所述的微型集成化自由空间环行器，其特征在于：所述的组合棱镜为：

一体成型的45度斜方棱镜，其下端面与第一偏振分光组件、第一法拉第旋转片和第一半波片的上端面相贴，其接近于第二偏振分光组件的端部的斜面与第二偏振分光组件相贴，其另一端部的斜面上不镀膜或镀高反膜；

或

由两个45度直角棱镜和一个第二半波片组成，所述其中一45度直角棱镜的斜面与第二偏振分光组件的上端面相贴且其与第一波片相近的直角面与第二半波片一端面贴合固定，第二半波片的另一端面与另一45度直角棱镜的其中一直角面相贴固定，另一45度直角棱镜的另一直角面与第一偏振分光组件上端面贴合且该直角棱镜的斜面上不镀膜或镀高反膜。

9.根据权利要求8所述的微型集成化自由空间环行器，其特征在于：所述第一偏振分光组件远离第一法拉第旋转片的端面上、组合棱镜的上端面和第二偏振分光组件远离第一半波片的端面上均设有楔角片。

10.根据权利要求8所述的微型集成化自由空间环行器，其特征在于：当组合棱镜为45度斜方棱镜时，第二偏振分光组件远离第一半波片的端面上依序设有第三半波片、第一偏振片、第二法拉第旋转片和第三偏振片。