CN111812776A - 一种三端口光环形器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三端口光环形器，光环形器包括第一、第二和第三端口，用来将从第一端口入射的光传输到第二端口，从第二端口入射的光传输到第三端口，光环形器包括：偏振转换模块、非互易性偏振旋光模块、偏振分束棱镜和反射棱镜。与现有技术相比，本发明采用反射式折叠光路，相对于传统的光学隔离器，具有更短小的外形尺寸，光路结构简洁，易于批量制作，设计上具有更高的隔离度，进一步满足了数通领域单纤双向传输模块的应用需求。

Description

一种三端口光环形器

技术领域

本发明涉及光纤通讯领域，具体涉及一种三端口光环形器。

背景技术

光学环形器是光纤通讯系统中很重要的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着规定的端口顺序进行环形传输，具有正向顺序传输而反向顺序隔离的特性，可以完成正反向传输光的分离，因此单纤双向传输系统、基于光纤光栅的密集波分复用器、光放大器、光时域反射计以及在光纤传感和光纤测试等传统领域中有广泛的应用。

随着大数据时代的来临，数据中心的高速光互联逐步成为光通信市场的主要增长点。在数据中心应用中，单纤双向粗波分复用高速光互联技术，通过光环行器实现了单纤双向传输的收发光信号的分离，进一步节约了光纤资源，成为高速光互联技术新的发展方向。相对于传统的电信应用，数据中心光互联应用对光环行器提出更小的外形尺寸要求，尤其是长度尺寸，要求光环形器能够放置在光纤收发模块中。商用的传统光路结构的满足电信级应用的光环形器很难满足这些应用要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种三端口光环形器。该光环形器适用于实现单纤双向光传输收发光信号的分离。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供了一种三端口光环形器，光环形器包括第一、第二和第三端口，用来将从第一端口入射的光传输到第二端口，从第二端口入射的光传输到第三端口，光环形器包括：

用于将从第一端口或第二端口入射的光进行分束并转换成具有预定的相同偏振态的两束线偏振光，还用于将要出射的具有相同偏振态的两束线偏振光转换成偏振态正交的两束线偏振光并合束后从第二端口或第三端口射出的偏振转换单元；

用于具有预定的相同偏振态的两束线偏振光正向通过其时将该两束线偏振光转换成具有另一相同偏振态的两束线偏振光，而反向通过其后进入偏振转换单元的具有相同偏振态的两束线偏振光通过其时保留这两束线偏振光的偏振态不变，或，用于具有预定的相同偏振态的两束线偏振光正向通过其时保留该两束线偏振光的偏振态不变，而反向通过其后进入偏振转换单元的具有相同偏振态的两束线偏振光通过其时将这两束线偏振光转换成具有另一相同偏振态的两束线偏振光的非互易性偏振旋光单元；

用于对具有相同偏振态的两束线偏振光进行检偏的偏振分束棱镜，以及对具有相同偏振态的两束线偏振光的传输方向进行引导的反射棱镜，其中，偏振分束棱镜配置为对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射，反射棱镜将偏振分束棱镜射出的由第一端口入射的线偏振光束引导进入非互易性偏振旋光单元，或者将非互易性偏振旋光单元射出的由第二端口入射的线偏振光束引导进入偏振分束棱镜。

优选地，偏振转换单元包括：至少一个偏振分束合束器以及第一偏振转换器、第二偏振转换器和第三偏振转换器。

偏振分束合束器，用来将从第一端口或者第二端口入射的光进行分束，得到偏振态正交的的两束线偏振光；还用来将要出射的偏振态正交的两束线偏振光进行合束并使得合束后的光从第二端口或第三端口射出。

第一偏振转换器、第二偏振转换器和第三偏振转换器，分别用来将进入其的一束线偏振光的偏振态进行旋转，以使该束线偏振光旋转后的偏振态与另一束线偏振光的偏振态相同。

在一种实施方式中，第一偏振转换器被布置在从第一端口入射的光经偏振分束合束器分束后的e光光路上，第二偏振转换器被布置在从第二端口的入射的光经偏振分束器分束后的o光光路上，以及，第三偏振转换器被布置在将要从第三端口出射的、具有相同偏振态的两束线偏振光之一所在的光路上。

在一种实施方式中，第一偏振转换器被布置在从第一端口入射的光经偏振分束合束器分束后的o光光路上，第二偏振转换器被布置在从第二端口的入射的光经偏振分束器分束后的e光光路上,以及第三偏振转换器被布置在将要从第三端口出射的、具有相同偏振态的两束线偏振光之一所在的光路上。

本发明第二方面提供了一种三端口光环形器，光环形器包括第一、第二和第三端口，用来将从第一端口入射的光传输到第二端口，从第二端口入射的光传输到第三端口，光环形器包括：偏振转换模块、非互易性偏振旋光模块、偏振分束棱镜和反射棱镜，其中：

偏振转换模块包括至少一个偏振分束合束器以及第一、第二和第三偏振转换器，其中所述第一、第二和第三端口设置在所述至少一个偏振分束合束器的第一侧，所述第一、第二和第三偏振转换器设置在所述至少一个所述偏振分束合束器的与所述第一侧相对的第二侧，并分别与第一、第二和第三端口一一对应，第三端口位于第一和第二端口之间，且第一、第二和第三偏振转换器分别布置在光束从所述第一侧进入偏振分束合束器时产生的两条光路中的一条上；

非互易性偏振旋光模块具有正向和反向，其正向与偏振转换模块相邻；

从第一端口入射的光传输到第二端口包括：光依顺序进入偏振转换模块、正向进入非互易性偏振旋光模块、进入偏振分束棱镜和进入反射棱镜，接着再反向进入非互易性偏振旋光模块和进入偏振转换模块；

从第二端口入射的光传输到第三端口包括：光依顺序进入偏振转换模块、正向进入非互易性偏振旋光模块、进入反射棱镜和进入偏振分束棱镜，接着再反向进入非互易性偏振旋光模块和进入偏振转换模块；

从第一端口或第二端口入射的光进入偏振转换模块后转换成相同偏振态的两束线偏振光；

相同偏振态的两束线偏振光正向通过非互易性偏振旋光模块后进入偏振分束棱镜或反射棱镜，其中，偏振分束棱镜对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射；

反射棱镜将从非互易性偏振旋光模块出射进入其的两束线偏振光引导进入偏振分束棱镜，或者，将从偏振分束棱镜出射的两束线偏振光引导反向进入非互易性偏振旋光模块。

可选地，偏振分束合束器，用来将从第一端口或者第二端口入射的光进行分束，得到偏振态正交的的两束线偏振光；还用来将要出射的偏振态正交的两束线偏振光进行合束并使得合束后的光从第二端口或第三端口射出。

第一偏振转换器、第二偏振转换器和第三偏振转换器，用来将进入其的一束线偏振光的偏振态进行旋转，以使该束线偏振光旋转后的偏振态与另一束线偏振光的偏振态相同。

在一种实施方式中，第一偏振转换器被布置在从第一端口入射的光经偏振分束合束器分束后的e光光路上，第二偏振转换器被布置在从第二端口的入射的光经偏振分束器分束后的o光光路上，以及，第三偏振转换器被布置在将要从第三端口出射的、具有相同偏振态的两束线偏振光之一所在的光路上。

在另一种实施方式中，第一偏振转换器被布置在从第一端口入射的光经偏振分束合束器分束后的o光光路上，第二偏振转换器被布置在从第二端口的入射的光经偏振分束器分束后的e光光路上,以及第三偏振转换器被布置在将要从第三端口出射的、具有相同偏振态的两束线偏振光之一所在的光路上。优选地，本发明各种实施例的偏振分束合束器包括一个偏振分束双折射晶体，偏振分束双折射晶体的光轴与光学主截面平行。

第一偏振转换器、第二偏振转换器和第三偏振转换器均为半波片，半波片的光轴与偏振分束双折射晶体中的光线和光轴构成的主平面成45°夹角。

优选地，非互易性偏振旋光模块包括：第一光学元件和第二光学元件，第一光学元件与偏振转换模块相邻，第二光学元件与偏振分束棱镜相邻；

若具有相同偏振态的两束线偏振光正向通过非互易性偏振旋光模块时转换成具有另一相同偏振态的两束线偏振光，而具有相同偏振态的两束线偏振光反向通过其时这两束线偏振光的偏振态保留不变，则：

逆着正向通过非互易性偏振旋光模块的两束线偏振光传播方向观察，

第一光学元件包括配置为：可将线偏振方向顺时针旋转45°的法拉第旋光片，第二光学元件包括半波片，其中，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体中的光线和光轴构成的主平面成22.5°夹角；

或，

第一光学元件包括配置为：可将线偏振方向逆时针45°的法拉第旋光片，第二光学元件包括半波片，其中，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角；

或，

第一光学元件包括半波片，其中，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成22.5°夹角，第二光学元件包括配置为：可将线偏振方向逆时针旋转45°的法拉第旋光片；

或，

第一光学元件包括半波片，其中，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角，第二光学元件包括配置为：可将线偏振方向顺时针旋转45°的法拉第旋光片。

优选地，非互易性偏振旋光模块包括：第三光学元件和第四光学元件；

若具有相同偏振态的两束线偏振光正向通过非互易性偏振旋光模块时这两束线偏振光的偏振态保留不变，而具有相同偏振态的两束线偏振光反向通过其转换成具有另一相同偏振态的两束线偏振光，则，

逆着正向通过非互易性偏振旋光模块的两束线偏振光传播方向观察，

第三光学元件包括配置为：可将线偏振方向顺时针旋转45°的法拉第旋光片，第四光学元件包括半波片，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角；

第三光学元件包括配置为：可将线偏振方向逆时针45°的法拉第旋光片，第四光学元件包括半波片，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成22.5°夹角；

第三光学元件包括半波片，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角，第四光学元件包括配置为：可将线偏振方向逆时针旋转45°的法拉第旋光片；

第三光学元件包括半波片，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成22.5°夹角，第四光学元件包括配置为：可将线偏振方向顺时针旋转45°的法拉第旋光片。

优选地，偏振分束棱镜包括：第一入射通光面和与第一入射通光面平行的第一出射通光面；以及，位于偏振分束棱镜内部的第一斜面和第二斜面，第一斜面和第二斜面相互平行且第二斜面位于第一斜面下方，第一斜面和第二斜面镀有偏振分束介质膜，偏振分束介质膜对P偏振光进行透射，对S偏振光进行反射；其中，第一斜面设置为与经非互易性偏振旋光模块进入到偏振分束棱镜的线偏振光的入射方向成锐角。

在另一实施方式中，偏振分束棱镜包括：两个平行的偏振分束镜，其中，每个偏振分束镜对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射，以及，偏振分束镜设置为与经非互易性偏振旋光模块进入到偏振分束镜的线偏振光的入射方向成锐角。

优选地，所述第一端口、第二端口和第三端口都布置在所述偏振转换模块的同一侧，或者，所述第一端口、第二端口和第三端口布置在所述偏振转换模块的不同侧；

在一些实施方式中，所述第一端口、第二端口和第三端口都布置在所述偏振转换模块的同一侧时，所述偏振分束棱镜设置在所述非互易性偏振旋光模块与所述反射棱镜之间；以及，所述反射棱镜包括：第二入射通光面、第一全反面和第二全反射面，所述第二入射通光面镀有抗反射介质膜，所述第一全反面和第二全反射面镀有全反射介质膜,其中，所述第一全反面和所述第二全反射面成90°夹角；

在另一些实施方式中，所述第一端口、第二端口和第三端口布置在所述偏振转换模块的不同侧时，所述偏振转换模块和所述非互易性偏振旋光模块包括与所述第一端口对应的第一偏振转换模块和第一非互易性偏振旋光模块，以及与所述第二端口对应的第二偏振转换模块和第二非互易性偏振旋光模块，其中，所述第一非互易性偏振旋光模块设置在所述第一偏振转换模块和所述偏振分束棱镜之间，以及所述第二非互易性偏振旋光模块设置在所述反射棱镜和在所述第二偏振转换模块之间；所述反射棱镜包括：第二入射通光面、第二出射通光面、第一全反面和第二全反射面，所述第二入射通光面和第三入射通光面镀有抗反射介质膜，所述第一全反面和第二全反射面镀有全反射介质膜,其中，所述第一全反射面和所述第二全反射面相互平行，所述第二入射通光面和第二出射通光面相互平行

在本发明一种实施例中，第一端口、第二端口和第三端口布置在偏振转换模块的同一侧，且与偏振转换模块相对设置，其中，第三端口位于第一端口和第二端口之间。

优选地，光环形器还包括：置于偏振转换模块和非互易性偏振旋光模块之间，和/或，置于非互易性偏振旋光模块和反射棱镜之间的偏振膜色散补偿片；偏振膜色散补偿片布置在将要从第二端口出射的、且与通过第二偏振转换器的线偏振光不在一条光路上的另一线偏振光所在的光路上。

本发明实施例的光环形器还可以包括：置于所述偏振转换模块和所述非互易性偏振旋光模块之间、且布置在将要从第三端口出射的任一线偏振光所在的光路上的偏振膜色散补偿片。

优选地，偏振膜色散补偿片包括：第三入射通光面和第二出射通光面，第二入射通光面和第二出射通光面相互平行的、且均镀有增透膜。

本发明实施例的有益效果为：与现有技术相比，本发明采用反射式折叠光路，相对于传统的光学隔离器，具有更短小的外形尺寸，光路结构简洁，易于批量制作，设计上具有更高的隔离度，进一步满足了数通领域单纤双向传输模块的应用需求。

本发明实施例的一种小型化高隔离度的新型反射式三端口光环形器，不仅满足传统电信、传感领域应用需求，对于数通行业单纤双向光传输收发光信号的分离尤为适用。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种三端口光环形器光路结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种三端口光环形器光路结构示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种光环形器结构示意图；

图4是本发明实施例一中三端口光环形器的端口Ⅱ到端口的Ⅰ的传输光路结构示意图；

图5是本发明实施例提供的又一种三端口光环形器光路结构示意图。

附图标记：偏振转换模块11，偏振分束双折射晶体101，半波片102A，半波片102B，半波片102C，非互易性偏振旋光模块21，第一光学元件21A，第二光学元件21B，偏振分束棱镜31，胶合面31A，胶合面31B，反射棱镜41，入射通光面41A，全反面41B，全反面41C，出射通光面41D，PMD补偿片51，偏振转换模块12，偏振分束双折射晶体111，半波片112A，半波片112B，半波片112C，非互易性偏振旋光模块22，第三光学元件22A，第四光学元件22B，偏振分束棱镜32，胶合面32A，胶合面32B，反射棱镜42，入射通光面42A，全反面42B，全反面42C，出射通光面42D，PMD补偿片52；偏振转换模块13，偏振分束双折射晶体121，半波片122A，半波片122B，半波片122C，非互易性偏振旋光模块23，第七光学元件23A，第八光学元件23B，偏振分束棱镜33，胶合面33A，胶合面33B，反射棱镜43，入射通光面43A，全反面43B，全反面43C，出射通光面43D，PMD补偿片53；非互易性偏振旋光模块6；第五光学元件63A，第六光学元件63B，偏振转换模块7。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

为方便本领域技术人员能够清楚了解本发明的技术方案，下面给出具体的实施例进一步对本发明进行描述。应当说明是，以下实施例仅是示例说明本发明，不应理解为构成对本发明保护范围的限制。

图1示出了一种三端口光环形器，该光环形器包括：依次设置的平行排列的三个端口(端口Ⅰ、端口Ⅱ和端口Ⅲ)、偏振转换模块11、非互易性偏振旋光模块21、偏振分束棱镜31和反射棱镜41，还包括布置在偏振转换模块11和非互易性偏振旋光模块21之间的偏振膜色散(PMD)补偿片51，其中端口Ⅲ位于端口Ⅰ和端口Ⅱ之间。在该实施例提供的光环形器中，光信号只能沿着规定的Ⅰ-->Ⅱ-->Ⅲ端口顺序进行环形传输(即光信号从端口Ⅰ进入，从端口Ⅱ出去，光信号从端口Ⅱ进入，从端口Ⅲ出去)。

偏振转换模块11，将从端口Ⅰ或端口Ⅱ入射的光进行分束并转换成具有预定的相同偏振态的两束线偏振光，以及将要出射的具有相同偏振态的两束线偏振光转换成偏振态正交的两束线偏振光并合束后从端口Ⅱ或端口Ⅲ射出。

偏振转换模块11可将随机偏振态的入射光分解转换成相同的偏振态的两束线偏振光，也可以将具有特定位置关系的两束同偏振态线偏振光合成一束光，主要作用是将端口的入射或出射光进行偏振分束或偏振合束和偏振转换。

在一个可选的实施方式中，偏振转换模块11包括一个偏振分束双折射晶体101和三个半波片102A、102B和102C，其中，偏振分束双折射晶体101的光轴与光学主截面平行。本实施例中，光学主截面指的是：本实施例中所有光线轨迹组成的平面。半波片102A、102B和102C的光轴与偏振分束双折射晶体101中的光线和光轴构成的主平面成45°夹角。在其他的实施方式中，偏振转换模块11也可以包括三个相对独立的偏振分束双折射晶体和与其三个偏振分束双折射晶体对应设置的三个半波片，即相当于每个端口对应布置一个偏振分束双折射晶体和一个半波片。

偏振分束双折射晶体101用来将从端口Ⅰ或者端口Ⅱ入射的光进行分束，得到偏振态正交的的两束线偏振光；还用来将要出射的偏振态正交的两束线偏振光进行合束并使得合束后的光从端口Ⅱ或端口Ⅲ射出。

半波片，用来将进入其的一束线偏振光的偏振态进行旋转，以使该束线偏振光旋转后的偏振态与另一束线偏振光的偏振态相同，其中：

半波片102A被布置在从端口Ⅰ入射的光经偏振分束双折射晶体101分束后的e光(非寻常光，Extraordinary light)光路上，半波片102B被布置在从端口Ⅱ的入射的光经偏振分束双折射晶体101分束后的o光(寻常光，Ordinary light)光路上，以及，半波片103C被布置在将要从端口Ⅲ出射的、具有相同偏振态的两束线偏振光之一所在的光路上。半波片103C的一种具体布置位置如图1所示，即假如光从端口Ⅲ的入射经偏振分束双折射晶体101分成两束后的e光光路上，如此设置是因为需要尽量保证从非互易性偏振旋光模块21射出两束线偏振光能够在双折射晶体101合束后从端口Ⅲ射出。需要说明的是，半波片103C还可以布置在另一线偏振光所在的光路(也就是o光光路)上。该情况下，可考虑增设PMD补偿片来补偿将要从端口Ⅲ出射的、具有相同偏振态的两束线偏振光之间的光程差，且PMD补偿片与半波片103C不在一条光路上。补偿片的参数可以根据需求而设定。

在一种可选的实施方式中，非互易性偏振旋光模块21可将具有预定的相同偏振态的两束线偏振光正向通过其时将该两束线偏振光转换成具有另一相同偏振态的两束线偏振光，而反向通过其后进入偏振转换模块11的具有相同偏振态的两束线偏振光通过其时保留这两束线偏振光的偏振态不变。

优选地，非互易性偏振旋光模块21包括：第一光学元件21A和第二光学元件21B，第一光学元件21A与偏振转换模块11相邻，第二光学元件21B与偏振分束棱镜31相邻；

逆着正向通过非互易性偏振旋光模块21的两束线偏振光传播方向观察，

第一光学元件21A为：可将线偏振方向顺时针旋转45°的法拉第旋光片，第二光学元件21B为半波片，其中，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体101中的光线和光轴构成的主平面成22.5°夹角；

或，

第一光学元件21A为：可将线偏振方向逆时针45°的法拉第旋光片，第二光学元件21B为半波片，其中，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体101中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角；

或，

第一光学元件21A为半波片，其中，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体101中的光线与光轴构成的主平面成22.5°夹角，第二光学元件21B为：可将线偏振方向逆时针旋转45°的法拉第旋光片；

或，

第一光学元件21A为半波片，其中，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体101中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角，第二光学元件21B为：可将线偏振方向顺时针旋转45°的法拉第旋光片。

在一种可选的实施方式中，偏振分束棱镜31用于对具有相同偏振态的两束线偏振光进行检偏的偏振分束棱镜，其中，偏振分束棱镜31配置为对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射。具体地，偏振分束棱镜31是一种用于分离水平偏振(P偏振：电场振动方向垂直于入射面)和垂直偏振(S偏振：电场振动方向在入射面内)线偏振光束的光学元件，正交偏振的光束在所述的偏振分束棱镜31中沿着不同的光学路径进行传输。

优选地，偏振分束棱镜31是由平行四边形棱镜的两个平行面分别与两个三角棱镜的斜面胶合而成，胶合后得到的入射通光面和出射通光面相互平行，且入射光束以与胶合面31A(第一斜面)成锐角的入射方向射入胶合面31A，在本发明实施例中，胶合面31A设置为与经非互易性偏振旋光模块21进入到偏振分束棱镜31的线偏振光的入射方向成锐角是指α₁，(如图1所示)，平行四边形与两个三角棱镜的两个胶合面(胶合面31A和胶合面31B)镀有偏振分束介质膜，该偏振分束介质膜对P偏振光进行透射，对S偏振光进行反射。在另一种可选的实施方式中，具体如图3所示，偏振分束棱镜33包括：两个平行的偏振分束镜，其中，每个偏振分束镜对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射，以及，偏振分束镜设置为与经非互易性偏振旋光模块21进入到偏振分束镜的线偏振光的入射方向成锐角是指α₂，每个偏振分束镜包括相互平行的斜面33A和斜面33B，斜面33A镀有偏振分束介质膜，斜面33B镀有增透膜，在图3中，除去偏振分束棱镜33与图1中偏振分束棱镜31结构不同以外，其他部件均与图1中的部件相同。

在一种可选的实施方式中，反射棱镜41将偏振分束棱镜31射出的由端口Ⅰ入射的线偏振光束引导进入非互易性偏振旋光模块21，或者将非互易性偏振旋光模块21射出的由端口Ⅱ入射的线偏振光束引导进入偏振分束棱镜31；具体地，反射棱镜41主要功能是进行光束传输方向的引导，实现光路的反向偏折和横向错位，经过反射棱镜41两次镜面反射，将端口Ⅰ出射的传输光束转至端口Ⅱ输出，或将端口Ⅱ输出的光束逆向传输，转至端口Ⅲ输出。

本发明实施例的反射式三端口光环形器是利用所述的偏振分束棱镜31和反射棱镜41组成光的空间交叉功能，从而实现功能复用，和光束方向传输引导，达到反射式光环形器输入-输出(端口Ⅰ到端口Ⅱ，端口Ⅱ到端口Ⅲ)的相对应端口的耦合。

优选地，反射棱镜41包括：入射通光面41A、与入射通光面41A平行的出射通光面41D和两个全反面41B和41C。入射通光面41A和出射通光面41D镀有抗反射介质膜，所述的全反面41B和41C镀有全反射介质膜或利用光由从光密介质(即光在此介质中的折射率大的，即反射棱镜材料介质)射到光疏介质(空气)，入射角超过临界角，全反射特性实现。其中，全反面41B和41C成90°夹角。

在一种可选的实施方式中，偏振膜色散(PMD)补偿片51是一个入射通光面(第三入射通光面)和出射通光面(第二出射通光面)相互平行的、镀有增透膜的玻璃片,其与端口Ⅱ对应设置，具体布置在经偏振分束双折射晶体101分解得到的e偏振光所在的光路上。所述的PMD补偿片51的几何长度L等于：

其中，n_o和n_e分别为制作半波片102B所用材料的双折射晶体的主折射率，d为半波片102B的几何光学厚度，n为PMD补偿片的折射率。所述的PMD补偿片51选取的光学玻璃材质的膨胀系数和热光系数与所述的半波片102B尽可能相近。具体实施中可通过调节PMD补偿片51摆放角度，达到完全补偿的目的。在其他可选的实施方式中，PMD补偿片51还可以被布置在非互易性偏振旋光模块21和反射棱镜31之间的，且与通过半波片102B的线偏振光不在一条光路上的另一线偏振光所在的光路上。

图1示出的光环形器的工作过程如下：

端口Ⅰ到端口Ⅱ：从端口Ⅰ输入的入射光束，经偏振分束双折射晶体101分解得到两束偏振态正交的、出射方向平行的线偏振光BM1和BM2，其中，BM1为o光，BM2为e光，BM2经半波片102A旋转后，得到与BM1偏振态相同的、出射方向平行的线偏振光BM21(S偏振光)，BM1和BM21进入非互易性偏振旋光模块21，经非互易性偏振旋光模块21偏振转换，得到偏振态相同的、出射方向平行的线偏振光BM11和BM22，其中，BM11和BM22为P偏振光。

根据本发明实施例，互易性偏振旋光模块21包括法拉第旋光片和半波片。BM1和BM21光束依次经过法拉第旋光片21A、22.5°半波片21B，偏振态顺时针方向上先后发生两次45°旋转；或依次经过法拉第旋光片21A、67.5°半波片21B，偏振态先逆时针旋转45°，再顺时针旋转135°；或依次经过22.5°半波片21A、法拉第旋光片21B，偏振态先顺时针旋转135°，再逆时针旋转45°；或依次经过67.5°半波片21A、法拉第旋光片21B，偏振态先顺时针旋转45°，再顺时针旋转45°，最终光束BM1和BM21的偏振态由垂直于光学主截面变为平行于光学主截面的P偏振。

线偏振光BM11和BM22正向通过偏振分束棱镜31，入射到反射棱镜41，依次经反射棱镜41的入射通光面41A、全反面41B和全反面41C后，线偏振光BM11和BM22的传播方向偏折180°。偏折后的线偏振光BM11和BM22横向错位指向输出端口Ⅱ。偏折后的线偏振光BM11依次经非互易性偏振旋光模块21、PMD补偿片51进入到偏振分束双折射晶体101，偏折后的线偏振光BM22依次经非互易性偏振旋光模块21、半波片102B进入到偏振分束双折射晶体101，偏振分束双折射晶体101对偏折后的线偏振光BM11和BM22进行偏振合束，合束后从端口Ⅱ输出。

由于法拉第旋光效应具有非互易性，与正向透过非互易性偏振旋光模块21时不同，反向通过非互易性偏振旋光模块21的偏折后的线偏振光BM11和BM22不会产生偏振旋转，保持水平P偏振。半波片102B的光轴与偏折后的线偏振光BM11的偏振方向成45°夹角，偏折后的线偏振光BM22的偏振态旋转90°，偏折后的线偏振光BM11和BM22的偏振态由相互平行变为相互垂直。

端口Ⅱ到端口Ⅲ：从端口Ⅱ输入的入射光束，经偏振分束双折射晶体101分解得到两束偏振态正交的、出射方向平行的线偏振光BM3和BM4，其中，BM3为o光，BM4为e光，BM3经半波片102B旋转后，得到与BM4偏振态相同的、出射方向平行的线偏振光BM31(P偏振光)，线偏振光BM4穿过PMD补偿片51后，线偏振光BM31和BM4进入非互易性偏振旋光模块21。

具体为：入射光束经过偏振分束双折射晶体101分解成两束偏振态相互垂直的平行光束BM3和BM4，线偏振光BM4(e光)偏振方向平行于偏振分束双折射晶体101的光学主截面，直接透过PMD补偿片51，线偏振光BM3(o光)单独通过光轴方向与o光偏振方向成45°的半波片102B，偏振方向绕半波片102B的光轴旋转，旋转角度为o光的偏振方向与通过的半波片102C的光轴方向夹角的2倍，因此线偏振光BM3的偏振态旋转90°，BM3和BM4光束的偏振态由相互垂直变为相互平行，平行于偏振分束双折射晶体101的光学主截面。

经非互易性偏振旋光模块21偏振转换，偏振方向旋转90°，得到另一偏振态相同的、出射方向平行的线偏振光BM32和BM41，BM32和BM41均为S偏振光。

线偏振光BM32和BM41入射到反射棱镜41，依次经反射棱镜的入射通光面41A、全反面41C和全反面41B后，线偏振光BM32和BM41的传播方向偏折180°，偏折后的线偏振光BM32和BM41横向错位指向输出端口Ⅰ。偏折后的线偏振光BM32和BM41进入到偏振分束棱镜31，偏折后的线偏振光BM32经胶合面31A、胶合面31B的反射后，依次穿过非互易性偏振旋光模块21、半波片102C后进入偏振分束双折射晶体101，偏折后的线偏振光BM41经胶合面31A、胶合面31B的反射后，穿过非互易性偏振旋光模块21后进入偏振分束双折射晶体101，偏振分束双折射晶体101对入射到其内部的两束线偏振光进行偏振合束，合束后从端口Ⅲ输出。

需要指出的，在进入所述的偏振分束棱镜31之前，偏折后的线偏振光BM32和BM41的主偏振态为S偏振，因此，经过偏振分束棱镜31两次偏振分束后，偏折后的线偏振光BM32和BM41的能量不会产生明显变化。即使含有极少的P偏振的分量直接透过了偏折分束棱镜31的胶合面31A，也不能被端口Ⅰ接收。如图4所示，指向端口Ⅰ的P偏振光束BM5和BM6,传输路线与端口Ⅰ向端口Ⅱ正向传输的传输路线相同，不同的是，P偏振光束BM5和BM6反向通过所述非互易性偏振旋光模块，偏振态不会发生变化(P偏振)，与端口Ⅰ向端口Ⅱ正向传输的光束在相同位置的处的偏振态正交，如图4所示，最终经过偏振转换模块11，P偏振的光束BM6和通过半波片102A转变为S偏振的光束BM5的输出位置与端口Ⅰ有明显的横向错位(如图4所示)，因此不能被端口Ⅰ接收。由此可见，本发明，端口Ⅱ入射的光束对于端口Ⅰ有非常高的隔离度。

端口Ⅲ到端口Ⅱ：从端口Ⅲ输入的准直器光，在入射至偏振分束棱镜31之前，与准直器光从端口Ⅰ到端口Ⅱ传输有着相同的过程，因此，投射在偏振分束棱镜31上线偏光束偏振方向平行于光线主截面，不同的之处在于，该光束正对着偏振分束棱镜31中的胶合面31B，远离反射棱镜41的全反面41B，从胶合面31B上偏振分束介质膜透射的P光束不会通过反射棱镜41光路偏转而进入端口Ⅱ，而是直接透过反射棱镜41的入射通光面41A和出射通光面41D，将能量直接损失掉。由此可见，本发明，端口Ⅲ入射的光束对于端口Ⅱ有非常高的隔离度。

显而易见，本发明，端口Ⅲ入射的光束是不允许进入端口Ⅰ的。

与现有技术相比，本发明采用反射式折叠光路，相对于传统的光学隔离器，具有更短小的外形尺寸，光路结构简洁，易于批量制作，设计上具有更高的隔离度，进一步满足了数通领域单纤双向传输模块的应用需求。

本发明实施例的一种小型化高隔离度的新型反射式三端口光环形器，不仅满足传统电信、传感领域应用需求，对于数通行业单纤双向光传输收发光信号的分离尤为适用。

图2示出了另一种三端口光环形器，该光环形器包括：依次设置的平行排列的三个端口(端口Ⅰ、端口Ⅱ和端口Ⅲ)、偏振转换模块12、非互易性偏振旋光模块22、偏振分束棱镜32、反射棱镜42和偏振膜色散(PMD)补偿片52，其中端口Ⅲ位于端口Ⅰ和端口Ⅱ之间。在该实施例提供的光环形器中，光信号只能沿着规定的Ⅰ-->Ⅱ-->Ⅲ端口顺序进行环形传输(即光信号从端口Ⅰ进入，从端口Ⅱ出去，光信号从端口Ⅱ进入，从端口Ⅲ出去)。

偏振转换模块12，用于将从端口Ⅰ或端口Ⅱ入射的光进行分束并转换成具有预定的相同偏振态的两束线偏振光，还用于将要出射的具有相同偏振态的两束线偏振光转换成偏振态正交的两束线偏振光并合束后从端口Ⅱ或端口Ⅲ射出。

在一个可选的实施方式中，偏振转换模块12包括一个偏振分束双折射晶体111和三个半波片112A、112B和112C，其中，偏振分束双折射晶体111的光轴与光线主截面平行；本实施例中，光线主截面指的是：本实施例中所有光线轨迹组成的平面；半波片112A、112B和112C的光轴与偏振分束双折射晶体111中的光线和光轴构成的主平面成45°夹角。在其他的实施方式中，偏振转换模块12也可以包括三个相对独立的偏振分束双折射晶体和于其三个偏振分束双折射晶体对应设置的三个半波片，即相当于每个端口对应布置一个偏振分束双折射晶体和一个半波片。

偏振分束双折射晶体111用来将从端口Ⅰ或者端口Ⅱ入射的光进行分束，得到偏振态正交的的两束线偏振光；还用来将要出射的偏振态正交的两束线偏振光进行合束并使得合束后的光从端口Ⅱ或端口Ⅲ射出。

半波片，用来将进入其的一束线偏振光的偏振态进行旋转，以使该束线偏振光旋转后的偏振态与另一束线偏振光的偏振态相同，其中：

半波片112A被布置在从端口Ⅰ入射的光经偏振分束双折射晶体111分束后的o光光路上，半波片112B被布置在从端口Ⅱ的入射的光经偏振分束双折射晶体111分束后的e光光路上，以及，半波片113C被布置在将要从端口Ⅲ出射的、具有相同偏振态的两束线偏振光之一所在的光路上。在图2示出的实施例中，半波片113C设置在偏振分束合束器的第三o光光路上。在其他的实施例中，半波片113C可设置在偏振分束合束器的第三e光光路上。

在一种可选的实施方式中，非互易性偏振旋光模块22用于所述具有预定的相同偏振态的两束线偏振光正向通过其时保留该两束线偏振光的偏振态不变，而反向通过其后进入所述偏振转换模块12的具有相同偏振态的两束线偏振光通过其时将这两束线偏振光转换成具有另一相同偏振态的两束线偏振光。

优选地，非互易性偏振旋光模块22包括第三光学元件22A和第四光学元件22B，第三光学元件22A与偏振转换模块21相邻，第四光学元件22B与偏振分束棱镜32相邻。

第三光学元件22A包括：可将线偏振方向顺时针旋转45°的法拉第旋光片，第四光学元件22B为半波片，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体111中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角；

第三光学元件22A包括：可将线偏振方向逆时针45°的法拉第旋光片，第四光学元件22B为半波片，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体111中的光线与光轴构成的主平面成22.5°夹角；

第三光学元件22A为半波片，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体111中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角，第四光学元件22B包括：可将线偏振方向逆时针旋转45°的法拉第旋光片；

第三光学元件22A为半波片，半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体111中的光线与光轴构成的主平面成22.5°夹角，第四光学元件22B包括：可将线偏振方向顺时针旋转45°的法拉第旋光片。

在一个可选的实施方式中，偏振分束棱镜32与偏振分束棱镜31的结构相同，反射棱镜42与反射棱镜41的结构相同。

在一种可选的实施方式中，偏振膜色散(PMD)补偿片52是一个入射通光面(第三入射通光面)和出射通光面(第二出射通光面)相互平行的、镀有增透膜的玻璃片,其与端口Ⅱ对应设置，具体布置在经偏振分束双折射晶体111分解得到的o偏振光所在的光路上。所述的PMD补偿片52的几何长度L等于：

其中，n_o和n_e分别为制作半波片112B所用材料的双折射晶体的主折射率，d为半波片102B的几何光学厚度，n为PMD补偿片52的折射率。所述的PMD补偿片52选取的光学玻璃材质的膨胀系数和热光系数与所述的半波片112B尽可能相近。具体实施中可通过调节PMD补偿片52摆放角度，达到完全补偿的目的。在其他可选的实施方式中，PMD补偿片52还可以被布置在非互易性偏振旋光模块22和反射棱镜32之间的，且与通过半波片112B的线偏振光不在一条光路上的另一线偏振光所在的光路上。

图2示出的光环形器的工作过程如下：

端口Ⅰ到端口Ⅱ：从端口Ⅰ输入的入射光束，经偏振分束双折射晶体111分解得到两束偏振态正交的、出射方向平行的线偏振光BM1和BM2，其中，BM1为o光，BM2为e光，线偏振光BM1经半波片112A旋转后，得到与线偏振光BM2偏振态相同的、出射方向平行的线偏振光BM11(P偏振光)，线偏振光BM11和BM2依次穿过非互易性偏振旋光模块22、偏振分束棱镜32、入射通光面42A，经全反面42B、全反面42C全反射后，线偏振光BM11和BM2的的传播方向偏折180°，偏折后的线偏振光BM11和BM2进入非互易性偏振旋光模块22，经非互易性偏振旋光模块22偏振转换，得到偏振态相同的、出射方向平行的线偏振光BM12和BM21(BM12和BM21均为S偏振光)，线偏振光BM12穿过半波片112B，经半波片112B旋转后得到线偏振光BM13(BM13为P偏振光)，线偏振光BM13进入偏振分束双折射晶体111，线偏振光BM21穿过PMD补偿片52后进入偏振分束双折射晶体111，偏振分束双折射晶体111对入射到其内部的两束线偏振光进行偏振合束合束后从端口Ⅱ输出。

端口Ⅱ到端口Ⅲ：从端口Ⅱ输入的入射光束，经偏振分束双折射晶体111分解得到两束偏振态正交的、出射方向平行的线偏振光BM3和BM4，其中，BM3为o光，BM4为e光，BM4经半波片112B旋转后，得到与线偏振光BM3偏振态相同的、出射方向平行的线偏振光BM41(S偏振光)，线偏振光BM3穿过PMD补偿片52后，线偏振光BM41和BM3穿过非互易性偏振旋光模块22、入射通光面42A，依次经全反面42C和全反面42B全反射后，线偏振光BM41和BM3的传播方向偏振180°，偏振后的线偏振光BM41和BM3经偏振分束棱镜3的胶合面32A和胶合面32B的反射后进入非互易性偏振旋光模块22，经非互易性偏振旋光模块22偏振转换，得到偏振态相同的、出射方向平行的线偏振光BM42和BM31(BM42和BM31均为P偏振光)，线偏振光BM42经半波片112C旋转后，进入偏振分束双折射晶体101，线偏振光BM31直接进入偏振分束双折射晶体111，偏振分束双折射晶体111对进入到其内部的两束线偏振光进行偏振合束，合束后从端口Ⅲ输出。

与现有技术相比，本发明采用反射式折叠光路，相对于传统的光学隔离器，具有更短小的外形尺寸，光路结构简洁，易于批量制作，设计上具有更高的隔离度，进一步满足了数通领域单纤双向传输模块的应用需求。

本发明实施例的一种小型化高隔离度的新型反射式三端口光环形器，不仅满足传统电信、传感领域应用需求，对于数通行业单纤双向光传输收发光信号的分离尤为适用。

在其他可行的实施方式中，端口Ⅰ、端口Ⅱ和端口Ⅲ也可以设置在不同侧。如具体如图5所示的三端口光环形器实施例。该光环形器包括，依次设置的平行排列的两个端口(端口Ⅰ和端口Ⅲ)、偏振转换模块13、非互易性偏振旋光模块23、偏振分束棱镜33、反射棱镜43、非互易性偏振旋光模块6、偏振转换模块7、PMD补偿片53和端口Ⅱ。该实施例中的光环形器，偏振转换模块13、非互易性偏振旋光模块23、偏振分束棱镜33分别与偏振转换模块11、非互易性偏振旋光模块21、偏振分束棱镜31的结构相同，非互易性偏振转换模块6包括第五光学元件63A，第六光学元件63B，其中，所述第五光学元件63A与非互易性偏振旋光模块23的第七光学元件23A结构相同，所述第六光学元件63B与非互易性偏振旋光模块23中的第八光学元件23B结构相同，偏振转换模块7与偏振转换模块11的结构相同。反射棱镜43包括两个相互平行的入射通光面43A和出射通光面43D和两个相互平行的全反面43B和43C，其中，入射通光面43A和出射通光面43D镀有抗反射介质膜，所述的全反面43B和43C镀有全反射介质膜或利用光由从光密介质(即光在此介质中的折射率大的，即反射棱镜材料介质)射到光疏介质(空气)，入射角超过临界角，全反射特性实现。

本发明实施例的三端口设置在不同侧的光环形器虽然可用于数通行业单纤双向光传输收发光信号的分离，然而结构布置不如图1或图2示出的光环形器实施例的结构紧凑，因此与图1或图2的小型化光环形器相比本实施例的光环形器结构较大。

需要说明的是，本领域技术人员应当理解术语“单元”或“模块”在本发明所属技术领域中描述器件具体结构时可以互换。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制。本领域的普通技术人员应当意识到可能存在本发明实施例的多个变型例。尽管已经详细地描述了本实施例及其部件，但应该理解，可以在不背离实施例的主旨和范围的情况下，做各种不同的改变、替换和更改。而且，本申请的范围并不仅限于本说明书中描述的。作为本领域普通技术人员应理解，通过本发明，现有的或今后开发的用于执行与根据本发明所采用的所述相应实施例基本相同的功能或获得基本相同结果的元件、器件或光路传输也在本发明权利要求保护范围内。

Claims (10)

1.一种三端口光环形器，所述光环形器包括第一、第二和第三端口，用来将从所述第一端口入射的光传输到所述第二端口，从所述第二端口入射的光传输到所述第三端口，其特征在于，所述光环形器包括：

用于将从所述第一端口或所述第二端口入射的光进行分束并转换成具有预定的相同偏振态的两束线偏振光，还用于将要出射的具有相同偏振态的两束线偏振光转换成偏振态正交的两束线偏振光并合束后从所述第二端口或所述第三端口射出的偏振转换单元；

用于所述具有预定的相同偏振态的两束线偏振光正向通过其时将该两束线偏振光转换成具有另一相同偏振态的两束线偏振光，而反向通过其后进入所述偏振转换单元的具有相同偏振态的两束线偏振光通过其时保留这两束线偏振光的偏振态不变，或，用于所述具有预定的相同偏振态的两束线偏振光正向通过其时保留该两束线偏振光的偏振态不变，而反向通过其后进入所述偏振转换单元的具有相同偏振态的两束线偏振光通过其时将这两束线偏振光转换成具有另一相同偏振态的两束线偏振光的非互易性偏振旋光单元；

用于对具有相同偏振态的两束线偏振光进行检偏的偏振分束棱镜，以及对具有相同偏振态的两束线偏振光的传输方向进行引导的反射棱镜，其中，所述偏振分束棱镜配置为对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射，所述反射棱镜将所述偏振分束棱镜射出的由所述第一端口入射的线偏振光束引导进入所述非互易性偏振旋光单元，或者将所述非互易性偏振旋光单元射出的由所述第二端口入射的线偏振光束引导进入所述偏振分束棱镜。

2.一种三端口光环形器，所述光环形器包括第一、第二和第三端口，用来将从所述第一端口入射的光传输到所述第二端口，从所述第二端口入射的光传输到所述第三端口，其特征在于，所述光环形器包括：偏振转换模块、非互易性偏振旋光模块、偏振分束棱镜和反射棱镜，其中：

所述偏振转换模块包括至少一个偏振分束合束器以及第一、第二和第三偏振转换器，其中所述第一、第二和第三端口设置在所述至少一个所述偏振分束合束器的第一侧，所述第一、第二和第三偏振转换器设置在所述至少一个所述偏振分束合束器的与所述第一侧相对的第二侧，并分别与所述第一、第二和第三端口一一对应，所述第三端口位于所述第一和第二端口之间，且所述第一、第二和第三偏振转换器分别布置在光束从所述第一侧进入所述偏振分束合束器时产生的两条光路中的一条上；

所述非互易性偏振旋光模块具有正向和反向，其正向与所述偏振转换模块相邻；

从所述第一端口入射的光传输到所述第二端口包括：光依顺序进入所述偏振转换模块、正向进入所述非互易性偏振旋光模块、进入所述偏振分束棱镜和进入所述反射棱镜，接着再反向进入所述非互易性偏振旋光模块和进入所述偏振转换模块；

从所述第二端口入射的光传输到所述第三端口包括：光依顺序进入所述偏振转换模块、正向进入所述非互易性偏振旋光模块、进入所述反射棱镜和进入所述偏振分束棱镜，接着再反向进入所述非互易性偏振旋光模块和进入所述偏振转换模块；

从所述第一端口或所述第二端口入射的光进入所述偏振转换模块后转换成相同偏振态的两束线偏振光；

所述相同偏振态的两束线偏振光正向通过所述非互易性偏振旋光模块后进入所述偏振分束棱镜或所述反射棱镜，其中，所述偏振分束棱镜对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射；

所述反射棱镜将从所述非互易性偏振旋光模块出射进入其的两束线偏振光引导进入所述偏振分束棱镜，或者，将从所述偏振分束棱镜出射的两束线偏振光引导反向进入所述非互易性偏振旋光模块。

3.根据权利要求1或2所述的三端口光环形器，其特征在于，所述偏振转换模块包括：至少一个偏振分束合束器以及第一偏振转换器、第二偏振转换器和第三偏振转换器；

所述偏振分束合束器，用来将从所述第一端口或者所述第二端口入射的光进行分束，得到偏振态正交的的两束线偏振光；还用来将要出射的偏振态正交的两束线偏振光进行合束并使得合束后的光从所述第二端口或所述第三端口射出；

所述第一偏振转换器、第二偏振转换器和第三偏振转换器，用来将进入其的一束线偏振光的偏振态进行旋转，以使该束线偏振光旋转后的偏振态与另一束线偏振光的偏振态相同，其中：

所述第一偏振转换器被布置在从所述第一端口入射的光经所述偏振分束合束器分束后的e光光路上，所述第二偏振转换器被布置在从所述第二端口的入射的光经所述偏振分束器分束后的o光光路上，以及，所述第三偏振转换器被布置在将要从所述第三端口出射的、具有相同偏振态的两束线偏振光之一所在的光路上；或者，

所述第一偏振转换器被布置在从所述第一端口入射的光经所述偏振分束合束器分束后的o光光路上，所述第二偏振转换器被布置在从所述第二端口的入射的光经所述偏振分束器分束后的e光光路上,以及所述第三偏振转换器被布置在将要从所述第三端口出射的、具有相同偏振态的两束线偏振光之一所在的光路上。

4.根据权利要求3所述的三端口光环形器，其特征在于，所述偏振分束合束器包括一个偏振分束双折射晶体，所述偏振分束双折射晶体的光轴与光学主截面平行；

所述第一偏振转换器、第二偏振转换器和第三偏振转换器均为半波片，所述半波片的光轴与所述偏振分束双折射晶体中的光线和光轴构成的主平面成45°夹角。

5.根据权利要求4所述的三端口光环形器，其特征在于，所述非互易性偏振旋光模块包括：第一光学元件和第二光学元件，所述第一光学元件与所述偏振转换模块相邻；

若具有相同偏振态的两束线偏振光正向通过所述非互易性偏振旋光模块时转换成具有另一相同偏振态的两束线偏振光，而具有相同偏振态的两束线偏振光反向通过其时这两束线偏振光的偏振态保留不变，则：

逆着正向通过所述非互易性偏振旋光模块的两束线偏振光传播方向观察，

所述第一光学元件包括配置为：可将线偏振方向顺时针旋转45°的法拉第旋光片，所述第二光学元件包括半波片，其中，所述半波片的光轴方向与所述偏振分束双折射晶体中的光线和光轴构成的主平面成22.5°夹角；

或，

所述第一光学元件包括配置为：可将线偏振方向逆时针45°的法拉第旋光片，所述第二光学元件包括半波片，其中，所述半波片的光轴方向与所述偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角；

或，

所述第一光学元件包括半波片，其中，所述半波片的光轴方向与所述偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成22.5°夹角，所述第二光学元件包括配置为：可将线偏振方向逆时针旋转45°的法拉第旋光片；

或，

所述第一光学元件包括半波片，其中，所述半波片的光轴方向与所述偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角，所述第二光学元件包括配置为：可将线偏振方向顺时针旋转45°的法拉第旋光片。

6.根据权利要求4所述的三端口光环形器，其特征在于，所述非互易性偏振旋光模块包括：第三光学元件和第四光学元件，所述第三光学元件与所述偏振转换模块相邻；

若具有相同偏振态的两束线偏振光正向通过所述非互易性偏振旋光模块时这两束线偏振光的偏振态保留不变，而具有相同偏振态的两束线偏振光反向通过其转换成具有另一相同偏振态的两束线偏振光，则，

逆着正向通过所述非互易性偏振旋光模块的两束线偏振光传播方向观察，

所述第三光学元件包括配置为：可将线偏振方向顺时针旋转45°的法拉第旋光片，所述第四光学元件包括半波片，所述半波片的光轴方向与所述偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角；

所述第三光学元件包括配置为：可将线偏振方向逆时针45°的法拉第旋光片，所述第四光学元件包括半波片，所述半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成22.5°夹角；

所述第三光学元件包括半波片，所述半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角，所述第四光学元件包括配置为：可将线偏振方向逆时针旋转45°的法拉第旋光片；

所述第三光学元件包括半波片，所述半波片的光轴方向与偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成22.5°夹角，所述第四光学元件包括配置为：可将线偏振方向顺时针旋转45°的法拉第旋光片。

7.根据权利要求1或2所述的三端口光环形器，其特征在于，所述偏振分束棱镜包括：

第一入射通光面和与所述第一入射通光面平行的第一出射通光面；以及，

位于所述偏振分束棱镜内部的第一斜面和第二斜面，所述第一斜面和第二斜面相互平行且所述第二斜面位于所述第一斜面下方，所述第一斜面和所述第二斜面镀有偏振分束介质膜，所述偏振分束介质膜对P偏振光进行透射，对S偏振光进行反射；

其中，所述第一斜面设置为与经所述非互易性偏振旋光模块进入到所述偏振分束棱镜的线偏振光的入射方向成锐角；

或者，

所述偏振分束棱镜包括：

两个平行的偏振分束镜，其中，每个所述偏振分束镜对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射，以及，所述偏振分束镜设置为与经所述非互易性偏振旋光模块进入到所述偏振分束镜的线偏振光的入射方向成锐角。

8.根据权利要求1或2所述的三端口光环形器，其特征在于，所述反射棱镜包括：

第二入射通光面、第一全反面和第二全反射面，所述第二入射通光面镀有抗反射介质膜，所述第一全反面和第二全反射面镀有全反射介质膜,其中，第一全反面和第二全反射面成90°夹角；和/或，

所述第一端口、第二端口和第三端口布置在所述偏振转换模块的同一侧，且与所述偏振转换模块相对设置，其中，所述第三端口位于所述第一端口和第二端口之间。

9.根据权利要求3所述的三端口光环形器，其特征在于，还包括：置于所述偏振转换模块和所述非互易性偏振旋光模块之间，和/或，置于所述非互易性偏振旋光模块和所述反射棱镜之间的偏振膜色散补偿片；

所述偏振膜色散补偿片布置在将要从所述第二端口出射的、且与通过所述第二偏振转换器的线偏振光不在一条光路上的另一线偏振光所在的光路上；

和/或，

置于所述偏振转换模块和所述非互易性偏振旋光模块之间、且布置在将要从所述第三端口出射的任一线偏振光所在的光路上的偏振膜色散补偿片。

10.根据权利要求9所述的三端口光环形器，其特征在于，所述偏振膜色散补偿片包括：第三入射通光面和第二出射通光面，所述第二入射通光面和第二出射通光面相互平行的、且均镀有增透膜。

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