CN112114400B - 一种光纤环行器 - Google Patents

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    • G02B6/2773—Polarisation splitting or combining

Abstract

本发明公开了一种光纤环行器，其包括依序设置的双光纤准直器、合光棱镜、光程补偿片、梯形棱镜、隔离器芯和单光纤准直器，所述的梯形棱镜的两斜面位于接近隔离器芯的一侧；本发明方案通过利用双光纤准直器、合光棱镜、光程补偿片、隔离器芯和单光纤准直器等光学元件的有机结合，提出一系列光纤环行器的结构，该器件具有体积小，集成度高，易生产，成本低等优点，具有良好的市场前景。

Description

一种光纤环行器
技术领域
本发明涉及光学器件领域，尤其是一种光纤环行器。
背景技术
光环行器是光通讯领域重要的光无源器件，近年来随着通讯领域的日益发展，需要用到的光器件和模块数量越来越多，光器件的集成化和小型化成为了必然的趋势，尤其在高速光收发模块中，为了降低链路的复杂性，需要用光环行器实现单纤双向的传输功能，传统的环行器由于尺寸体积较大，很难封装集成到光模块的壳体中。
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结构简单、成本低且结构紧凑，易于封装的光纤环行器。
为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：
一种光纤环行器，其包括依序设置的双光纤准直器、合光棱镜、光程补偿片、梯形棱镜、隔离器芯和单光纤准直器，所述的梯形棱镜的两斜面位于接近隔离器芯的一侧；
当信号光由双光纤准直器的其中一光纤端口输入时，其至少依序经过梯形棱镜和隔离器芯后，进入到单光纤准直器中并输出；
当信号光由单光纤准直器反向输入时，信号光被隔离器芯分为偏振态不同的两束光且分别射入到梯形棱镜的两个斜面上并进入到梯形棱镜中，再由梯形棱镜远离隔离器芯的端面射出，并使得两束光同步进入到合光棱镜中合为一束，其中，两束光的其中一束先射入到光程补偿片后，再射入到合光棱镜中，最终合束的信号光被合光棱镜输出后，进入到双光纤准直器的另一光纤端口中并输出。
进一步，所述的合光棱镜为沃拉斯顿棱镜。
进一步，所述的合光棱镜为偏振分光棱镜，所述的偏振分光棱镜中设有一对相互平行的偏振分光膜，且偏振分光棱镜与梯形棱镜相对的端面上设有一对分别与一对偏振分光膜一一对应的波片，所述的光程补偿片与其中一波片相对；所述双光纤准直器的其中一光纤端口输入的信号光由偏振分光棱镜中的一对偏振分光膜之间直接穿过偏振分光棱镜并射入到梯形棱镜中；经单光纤准直器反向输入的信号光被分为两束光后，经梯形棱镜分别折射到偏振分光棱镜的一对波片上并进入到偏振分光棱镜中，其中两束光经波片后，其偏振方向发生旋转，其中一光束变为P光，另一光束变为S光，S光被其中一偏振分光膜反射至另一偏振分光膜，P光直接透过对应偏振分光膜后，与S光合为一束并输出至双光纤准直器的另一光纤端口中。
进一步，所述的隔离器芯包括法拉第旋转片和一对楔角片，所述一对楔角片分别设于法拉第旋转片的两侧且楔角片的平面侧与法拉第旋转片相贴。
作为沿用本发明思想的一种延伸方案。
一种光纤环行器，其包括依序设置的双光纤准直器、偏振分光棱镜、光程补偿片和光学楔角片、隔离器芯和单光纤准直器；所述的光学楔角片和光程补偿片相互贴合设置且光学楔角片的斜面侧朝向隔离器芯；所述的偏振分光棱镜中设有一对相互平行的偏振分光膜，且偏振分光棱镜与梯形棱镜相对的端面上设有一对分别与一对偏振分光膜一一对应的波片，所述的光程补偿片与其中一波片相对；
当信号光由双光纤准直器的其中一光纤端口输入时，由偏振分光棱镜中的一对偏振分光膜之间直接穿过偏振分光棱镜并射入隔离器芯后，进入到单光纤准直器中并输出；
当信号光由单光纤准直器反向输入时，信号光被隔离器芯分为偏振态不同的两束光且分别射入到偏振分光棱镜的一对波片上并进入到偏振分光棱镜中，其中,两束光的其中一束先依序经过光学楔角片和光程补偿片后射入波片上，两束光经波片后，其偏振方向发生旋转，其中一光束变为P光，另一光束变为S光，S光被其中一偏振分光膜反射至另一偏振分光膜，P光直接透过对应偏振分光膜后，与S光合为一束并输出至双光纤准直器的另一光纤端口中并输出。
进一步，所述的隔离器芯包括法拉第旋转片和一对楔角片，所述一对楔角片分别设于法拉第旋转片的两侧且楔角片的平面侧与法拉第旋转片相贴。
需要说明的是，本专利中涉及的光程补偿片的材料就是普通的光学玻璃，加入到光程较短的那一路光路中，用于延长光程。
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：本发明方案通过利用双光纤准直器、合光棱镜、光程补偿片、隔离器芯和单光纤准直器等光学元件的有机结合，提出一系列光纤环行器的结构，该器件具有体积小，集成度高，易生产，成本低等优点，具有良好的市场前景。
附图说明
图1为本发明实施例1的简要结构和光路示意图；
图2为本发明实施例2的简要结构和光路示意图；
图3为本发明实施例3的简要结构和光路示意图。
实施方式
实施例1
着重参见图1所示，本实施例一种光纤环行器，其包括依序设置的双光纤准直器1、沃拉斯顿棱镜2、光程补偿片3、梯形棱镜4、隔离器芯5和单光纤准直器6，所述的梯形棱镜4的两斜面位于接近隔离器芯5的一侧；
其中，所述的隔离器芯5包括法拉第旋转片51和一对楔角片52、53，所述一对楔角片52、53分别设于法拉第旋转片51的两侧且楔角片的平面侧与法拉第旋转片51相贴。
其光路传播简述如下：
当信号光由双光纤准直器1的其中一光纤端口输入时，其经过梯形棱镜4和隔离器芯5后，进入到单光纤准直器6中并输出；
当信号光由单光纤准直器6反向输入时，信号光被隔离器芯5分为偏振态不同的两束光且分别射入到梯形棱镜4的两个斜面上并进入到梯形棱镜4中，再由梯形棱镜4远离隔离器芯5的端面射出，并使得两束光同步进入到沃拉斯顿棱镜2中合为一束，其中，两束光的其中一束先射入到光程补偿片3后，再射入到沃拉斯顿棱镜2中，最终合束的信号光被沃拉斯顿棱镜2输出后，进入到双光纤准直器1的另一光纤端口中并输出。
实施例2
着重参见图2所示，本实施例与实施例1大致相同，其不同之处在于，本实施例将实施例1的沃拉斯顿棱镜换为偏振分光棱镜22，所述的偏振分光棱镜22中设有一对相互平行的偏振分光膜，且偏振分光棱镜22与梯形棱镜4相对的端面上设有一对分别与一对偏振分光膜一一对应的波片21，所述的光程补偿片3与其中一波片21相对。
而本实施例结构形成的光路与实施例1的不同之处在于：
所述双光纤准直器1的其中一光纤端口输入的信号光由偏振分光棱镜22中的一对偏振分光膜之间直接穿过偏振分光棱镜并射入到梯形棱镜4中，然后再透过隔离器芯5后，被单光纤准直器6接收并输出。
经单光纤准直器6反向输入的信号光被隔离器芯5分为两束光后，经梯形棱镜4分别折射到偏振分光棱镜22的一对波片21上并进入到偏振分光棱镜22中，两束光的其中一束先透过光程补偿片3再射入到波片21上，其中，两束光经波片21后，其偏振方向发生旋转，其中一光束(经波片将光偏振方向旋转22.5或67.5度后)变为P光，另一光束(经波片将光偏振方向旋转22.5或67.5度后)变为S光，S光被其中一偏振分光膜反射至另一偏振分光膜，P光直接透过对应偏振分光膜后，与S光合为一束并输出至双光纤准直器1的另一光纤端口中并输出。
实施例3
本实施例作为本发明思想的一种延伸方案。
着重参见图3所示，本实施例一种光纤环行器，其包括依序设置的双光纤准直器1、偏振分光棱镜22、光程补偿片3和光学楔角片4、隔离器芯5和单光纤准直器6；所述的光学楔角片4和光程补偿片3相互贴合设置且光学楔角片4的斜面侧朝向隔离器芯5；所述的偏振分光棱镜22中设有一对相互平行的偏振分光膜，且偏振分光棱镜与梯形棱镜相对的端面上设有一对分别与一对偏振分光膜一一对应的波片21，所述的光程补偿片3与其中一波片21相对。
其中，所述的隔离器芯5包括法拉第旋转片51和一对楔角片52、53，所述一对楔角片52、53分别设于法拉第旋转片51的两侧且楔角片52、53的平面侧与法拉第旋转片51相贴。
其光路传播简述如下：
当信号光由双光纤准直器1的其中一光纤端口输入时，由偏振分光棱镜22中的一对偏振分光膜之间直接穿过偏振分光棱镜22并射入隔离器芯5后，进入到单光纤准直器6中并输出；
当信号光由单光纤准直器6反向输入时，信号光被隔离器芯5分为偏振态不同的两束光且分别射入到偏振分光棱镜22的一对波片21上并进入到偏振分光棱镜22中，其中,两束光的其中一束先依序经过光学楔角片4和光程补偿片3后射入波片21上，两束光经波片21后，其偏振方向发生旋转，其中一光束(经波片将光偏振方向旋转22.5或67.5度后)变为P光，另一光束(经波片将光偏振方向旋转22.5或67.5度后)变为S光，S光被其中一偏振分光膜反射至另一偏振分光膜，P光直接透过对应偏振分光膜后，与S光合为一束并输出至双光纤准直器1的另一光纤端口中并输出。
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 (5)

1.一种光纤环行器，其特征在于：其包括依序设置的双光纤准直器、沃拉斯顿棱镜、光程补偿片、梯形棱镜、隔离器芯和单光纤准直器，所述的梯形棱镜的两斜面位于接近隔离器芯的一侧；
当信号光由双光纤准直器的其中一光纤端口输入时，其至少依序经过梯形棱镜和隔离器芯后，进入到单光纤准直器中并输出；
当信号光由单光纤准直器反向输入时，信号光被隔离器芯分为偏振态不同的两束光且分别射入到梯形棱镜的两个斜面上并进入到梯形棱镜中，再由梯形棱镜远离隔离器芯的端面射出，并使得两束光同步进入到沃拉斯顿棱镜中合为一束，其中，两束光的其中一束先射入到光程补偿片后，再射入到沃拉斯顿棱镜中，最终合束的信号光被沃拉斯顿棱镜输出后，进入到双光纤准直器的另一光纤端口中并输出。
2.根据权利要求1所述的一种光纤环行器，其特征在于：所述的沃拉斯顿棱镜替换为偏振分光棱镜，所述的偏振分光棱镜中设有一对相互平行的偏振分光膜，且偏振分光棱镜与梯形棱镜相对的端面上设有一对分别与一对偏振分光膜一一对应的波片，所述的光程补偿片与其中一波片相对；所述双光纤准直器的其中一光纤端口输入的信号光由偏振分光棱镜中的一对偏振分光膜之间直接穿过偏振分光棱镜并射入到梯形棱镜中；经单光纤准直器反向输入的信号光被分为两束光后，经梯形棱镜分别折射到偏振分光棱镜的一对波片上并进入到偏振分光棱镜中，其中两束光经波片后，其偏振方向发生旋转，其中一光束变为P光，另一光束变为S光，S光被其中一偏振分光膜反射至另一偏振分光膜，P光直接透过对应偏振分光膜后，与S光合为一束并输出至双光纤准直器的另一光纤端口中。
3.根据权利要求1所述的一种光纤环行器，其特征在于：所述的隔离器芯包括法拉第旋转片和一对楔角片，所述一对楔角片分别设于法拉第旋转片的两侧且楔角片的平面侧与法拉第旋转片相贴。
4.一种光纤环行器，其特征在于：其包括依序设置的双光纤准直器、偏振分光棱镜、光程补偿片和光学楔角片、隔离器芯和单光纤准直器；所述的光学楔角片和光程补偿片相互贴合设置且光学楔角片的斜面侧朝向隔离器芯；所述的偏振分光棱镜中设有一对相互平行的偏振分光膜，且偏振分光棱镜与梯形棱镜相对的端面上设有一对分别与一对偏振分光膜一一对应的波片，所述的光程补偿片与其中一波片相对；
当信号光由双光纤准直器的其中一光纤端口输入时，由偏振分光棱镜中的一对偏振分光膜之间直接穿过偏振分光棱镜并射入隔离器芯后，进入到单光纤准直器中并输出；
当信号光由单光纤准直器反向输入时，信号光被隔离器芯分为偏振态不同的两束光且分别射入到偏振分光棱镜的一对波片上并进入到偏振分光棱镜中，其中,两束光的其中一束先依序经过光学楔角片和光程补偿片后射入波片上，两束光经波片后，其偏振方向发生旋转，其中一光束变为P光，另一光束变为S光，S光被其中一偏振分光膜反射至另一偏振分光膜，P光直接透过对应偏振分光膜后，与S光合为一束并输出至双光纤准直器的另一光纤端口中并输出。
5.根据权利要求4所述的一种光纤环行器，其特征在于：所述的隔离器芯包括法拉第旋转片和一对楔角片，所述一对楔角片分别设于法拉第旋转片的两侧且楔角片的平面侧与法拉第旋转片相贴。
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