CN114397760B - 一种合波环形器组件及环形器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种合波环形器组件及环形器，所述合波环形器组件包括：底板，设置在底板上的环形器和合波器；其中通过环形器中第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜、以及法拉第旋转片的配合进行光信号的传递，可以有效的提高环形器的抗串扰能力，再配合合波器即可实现合波功能。本合波环形器组件无需额外设置隔离器也能保证良好抗串扰能力，具有器件体积小的特点，可满足器件小型化的要求。

Description

一种合波环形器组件及环形器

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种合波环形器组件及环形器。

背景技术

环形器和合波器为常用的光器件，其在光路中一般都是独自设置，且为了降低串扰会在合波器的入射端设置隔离器，但随着光通信领域器件小型化的要求不断提高，现有的环形器、隔离器、合波器的设置方式已经不能满足器件小型化的要求。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明实施例提供一种合波环形器组件及环形器，以解决现有的光路中环形器和合波器独自设置导致的器件体积大的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种合波环形器组件，包括：底板，设置在底板上的环形器和合波器；

所述合波器包括第一光输入端、第二光输入端、合光输出端；

所述环形器包括第三光输入端、光输入输出端、第一光输出端、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜；所述第二偏振分光棱镜和第三偏振分光棱镜之间设置有法拉第旋转片；

其中，从第一光输入端输入的第一信号光、和从第二光输入端输入的第二信号光经合波器合波后从合光输出端输出，并从第三光输入端进入环形器，依次穿过第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、法拉第旋转片、第三偏振分光棱镜后从环形器的光输入输出端输出；

从光输入输出端输入的第三信号光依次穿过第三偏振分光棱镜、法拉第旋转片、第二偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜从第一光输出端输出。

本发明的更进一步优选方案是：所述第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜之间设置有第一半波片组件；所述第二偏振分光棱镜、法拉第旋转片之间设置有第二半波片；所述法拉第旋转片、第三偏振分光棱镜之间设置有第三半波片组件；所述第二偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜之间设置有第四半波片组件。

本发明的更进一步优选方案是：所述第一半波片组件包括对半设置在第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜之间的第一半波片和第一玻璃片；所述第三半波片组件包括对半设置在法拉第旋转片、第三偏振分光棱镜之间的第三半波片和第三玻璃片；所述第四半波片组件包括对半设置在第二偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜之间的第四半波片和第四玻璃片。

本发明的更进一步优选方案是：所述第一半波片、第三半波片、第四半波片的旋转角度为45度；所述第二半波片的旋转角度为22.5度。

本发明的更进一步优选方案是：所述第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、以及第四偏振分光棱镜为PBS斜方棱镜；其中，所述第二偏振分光棱镜上的PBS膜层方向与第一偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜，及第四偏振分光棱镜上的PBS膜层方向成90度夹角设置。

本发明的更进一步优选方案是：所述第三偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜沿第一方向分别设置在第二偏振分光棱镜的左右两侧，所述第一偏振分光棱镜沿第二方向设置在第二偏振分光棱镜的一侧；所述第一方向垂直于第二方向。

本发明的更进一步优选方案是：所述合波器包括一侧镀有反射膜的玻璃载体，所述设置在玻璃载体上的第一滤波片和第二滤波片；其中，所述从第一光输入端输入的第一信号光依次穿过第一滤波片、玻璃载体从合光输出端输出；所述从第一光输入端输入的第一信号光穿过第二滤波片后依次经反射膜、第二滤光片反射从合光输出端输出。

本发明的更进一步优选方案是：所述第一滤波片和第二滤波片分别设置在玻璃载体相邻的两侧。

本发明还提供一种环形器，应用于如以上所述的合波环形器组件中包括第三光输入端、光输入输出端、第一光输出端、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜；所述第二偏振分光棱镜和第三偏振分光棱镜之间设置有法拉第旋转片；

其中，从第三光输入端输入的第四信号光依次穿过第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、法拉第旋转片、第三偏振分光棱镜后从环形器的光输入输出端输出；

从光输入输出端输入的第三信号光依次穿过第三偏振分光棱镜、法拉第旋转片、第二偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜从光输出端输出。

本发明的更进一步优选方案是：所述第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜之间设置有第一半波片组件；所述第二偏振分光棱镜、法拉第旋转片之间设置有第二半波片；所述法拉第旋转片、第三偏振分光棱镜之间设置有第三半波片组件；所述第二偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜之间设置有第四半波片组件。

与现有技术相比，本发明提供的合波环形器组件的有益效果至少是以下：

该合波环形器组件通过环形器中第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜、以及法拉第旋转片的配合进行光信号的传递，可以有效的提高环形器的抗串扰能力，再配合合波器即可实现合波功能。本合波环形器组件无需额外设置隔离器也能保证良好抗串扰能力，具有器件体积小的特点，可满足器件小型化的要求。

附图说明

图1是本发明实施例的合波环形器组件的结构示意图；

图2是本发明实施例的合波环形器组件的爆炸示意图；

图3是本发明实施例的环形器的爆炸示意图；

图4是本发明实施例的合波环形器组件的光路图一；

图5是本发明实施例的合波环形器组件的光路图二；

图6是本发明实施例的合波环形器组件的光路图三；

图7是本发明实施例的合波环形器组件的光路图四；

图8是本发明实施例的合波环形器组件的光路图五；

图9是本发明实施例的合波环形器组件的光路图六。

具体实施方式

本发明提供一种合波环形器组件，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种合波环形器组件，请参照图1至图9，其包括：底板1，设置在底板1上的环形器2和合波器3；

所述合波器3包括第一光输入端31、第二光输入端32、合光输出端33；

所述环形器2包括第三光输入端211、光输入输出端212、第一光输出端213、第一偏振分光棱镜221、第二偏振分光棱镜222、第三偏振分光棱镜223、第四偏振分光棱镜224；所述第二偏振分光棱镜222和第三偏振分光棱镜223之间设置有法拉第旋转片23；

其中，从第一光输入端31输入的第一信号光、和从第二光输入端32输入的第二信号光经合波器3合波后从合光输出端33输出，并从第三光输入端211进入环形器2，依次穿过第一偏振分光棱镜221、第二偏振分光棱镜222、法拉第旋转片23、第三偏振分光棱镜223后从环形器2的光输入输出端212输出；

从光输入输出端212输入的第三信号光依次穿过第三偏振分光棱镜223、法拉第旋转片23、第二偏振分光棱镜222、第四偏振分光棱镜224从第一光输出端213输出。

在具体使用时，所述第一光输入端31、第二光输入端32分别与两个TX端口(发送端口)连接；所述光输入输出端212与COM端口(串行通讯端口)连接；所述第一光输出端213与RX端口(接收端口)连接。

其中，所述底板1为陶瓷底板，所述环形器2和合波器3通过胶水粘贴在底板1上，并通过壳体(图中未示出)进行封装。通过将环形器2和合波器3整体地封装在同一底板1上。由于环形器2和合波器3并未独立封装，减少了由于单独封装引入的精度偏差，并充分利用了合波环形器组件内的三维空间进行纯光路的传播。且各端口的准直器以及环形器2和合波器3之间，可以通过灵活的调节来实现各维度公差之间的补偿，因此对元件的位置公差有较大容忍度，易于生产。

通过环形器2中第一偏振分光棱镜221、第二偏振分光棱镜222、第三偏振分光棱镜223、第四偏振分光棱镜224、以及法拉第旋转片23的配合进行光信号的传递，可以有效的提高环形器2的抗串扰能力，再配合合波器3即可实现合波功能。本合波环形器组件无需额外设置隔离器也能保证良好抗串扰能力，具有器件体积小的特点，可满足器件小型化的要求。

其中，请参照图1至图3，所述第一偏振分光棱镜221、第二偏振分光棱镜222之间设置有第一半波片组件24；所述第二偏振分光棱镜222、法拉第旋转片23之间设置有第二半波片25；所述法拉第旋转片23、第三偏振分光棱镜223之间设置有第三半波片组件26；所述第二偏振分光棱镜222、第四偏振分光棱镜224之间设置有第四半波片组件27。

具体的，请参照图1至图3，所述第一半波片组件24包括对半设置在第一偏振分光棱镜221、第二偏振分光棱镜222之间的第一半波片241和第一玻璃片242；所述第三半波片组件26包括对半设置在法拉第旋转片23、第三偏振分光棱镜223之间的第三半波片261和第三玻璃片262；所述第四半波片组件27包括对半设置在第二偏振分光棱镜222、第四偏振分光棱镜224之间的第四半波片271和第四玻璃片272。其中，所述第一半波片241和第一玻璃片242在同一平面上；第三半波片261和第三玻璃片262在同一平面上；第四半波片271和第四玻璃片272在同一平面上。

进一步的，请参照图1、图2、图6，所述第一半波片、第三半波片、第四半波片的旋转角度为45度；所述第二半波片的旋转角度为22.5度。

进一步的，请参照图1至图3，所述第一偏振分光棱镜221、第二偏振分光棱镜222、第三偏振分光棱镜223、以及第四偏振分光棱镜224为PBS斜方棱镜；其中，所述第二偏振分光棱镜222上的PBS膜层方向与第一偏振分光棱镜221、第三偏振分光棱镜223，及第四偏振分光棱镜224上的PBS膜层方向成90度夹角设置。

进一步的，请参照图1至图3，所述第三偏振分光棱镜223、第四偏振分光棱镜224沿第一方向分别设置在第二偏振分光棱镜222的左右两侧，所述第一偏振分光棱镜221沿第二方向设置在第二偏振分光棱镜222的一侧；所述第一方向垂直于第二方向。通过将第三偏振分光棱镜223、第四偏振分光棱镜224设置在第二偏振分光棱镜222的两侧，可以防止环形器2的长度过长，使环形器更加接近于方形，从而缩小合波环形器组件的尺寸。

具体的，请参照图1、图2，所述合波器3包括一侧镀有反射膜341的玻璃载体34，所述设置在玻璃载体34上的第一滤波片35和第二滤波片36；其中，所述从第一光输入端31输入的第一信号光依次穿过第一滤波片35、玻璃载体34从合光输出端33输出；所述从第一光输入端32输入的第二信号光穿过第二滤波片36后依次经反射膜341、第二滤光片35反射从合光输出端33输出。

进一步的，请参照图1、图2，所述第一滤波片35和第二滤波片36分别设置在玻璃载体34相邻的两侧。通过设置第一滤波片35和第二滤波片36不在同一平面上，可有效的防止因第一滤波片35和第二滤波片36安装位置发生偏差导致的光路偏移，防止发生串扰，提高合波器3的抗串扰能力。

以下将对光束在合波环形器组件中的传输进行详细说明：

其中，从TX1端口输入的第一信号光，从第一光输入端31进入合波器3，依次穿过第一滤波片35、玻璃载体34从合光输出端33离开合波器3，并经第三光输入端211进入环形器2；所述第一信号光经过环形器2的第一偏振分光棱镜221时，会分为S光和P光；其中，请参照图4，P光直接穿过第一偏振分光棱镜221，经第一半波片241换向后转为S光并进入第二偏振分光棱镜222，经第二偏振分光棱镜222反射后，依次经过第二半波片25、法拉第旋转片23、第三半波片261后，S光转化为P光并到达第三偏振分光棱镜223，由第三偏振分光棱镜223反射输出至光输入输出端212，并到达COM端口输出；其中，请参照图5，S光经第一偏振分光棱镜221反射后穿过第一玻璃片242进入第二偏振分光棱镜222，经第二偏振分光棱镜222反射后，依次经过第二半波片25、法拉第旋转片23、第三玻璃片262后转为S光，到达第三偏振分光棱镜223，由第三偏振分光棱镜223反射输出至光输入输出端212，并到达COM端口输出；

其中，从TX2端口进入的第二信号光，穿过第二滤波片36后依次经反射膜341、第二滤光片35反射后从合光输出端33输出，并经第三光输入端211进入环形器2；所述第二信号光经过环形器2的第一偏振分光棱镜221时，会分为S光和P光；后续S光和P光的传输路线与第一信号光在环形器中的传输方向一致，具体请请参照图6、图7。

其中，从光输入输出端进入的第三信号光，经第三偏振分光棱镜223一侧的反射膜反射后到达第三偏振分光棱镜223的PBS膜；其中，请参照图8，第三信号光中的P光会穿过PBS膜，经第三偏振分光棱镜223另一侧的反射膜反射后依次穿过第三半波片261、法拉第旋转片23、第二半波片25、第二偏振分光棱镜222、第四偏振分光棱镜224，经第一光输出端213从RX端口输出；其中，请参照图9，第三信号光中的S光经第三偏振分光棱镜223上的PBS膜反射后，依次穿过第三玻璃片262、法拉第旋转片23、第二半波片25、第二偏振分光棱镜222、并经第四偏振分光棱镜224反射后经第一光输出端213从RX端口输出。

请参照图1至图3，本发明实施例还提供一种环形器2，应用于如以上所述的合波环形器组件中，包括第三光输入端211、光输入输出端212、第一光输出端213、第一偏振分光棱镜221、第二偏振分光棱镜222、第三偏振分光棱镜223、第四偏振分光棱镜224；所述第二偏振分光棱镜222和第三偏振分光棱镜223之间设置有法拉第旋转片23；

其中，从第三光输入端211输入的第四信号光依次穿过第一偏振分光棱镜221、第二偏振分光棱镜222、法拉第旋转片23、第三偏振分光棱镜223后从环形器2的光输入输出端212输出；

从光输入输出端212输入的第三信号光依次穿过第三偏振分光棱镜223、法拉第旋转片23、第二偏振分光棱镜222、第四偏振分光棱镜224从光输出端213输出。

进一步的，所述第一偏振分光棱镜221、第二偏振分光棱镜222之间设置有第一半波片组件24；所述第二偏振分光棱镜222、法拉第旋转片23之间设置有第二半波片25；所述法拉第旋转片23、第三偏振分光棱镜223之间设置有第三半波片组件26；所述第二偏振分光棱镜222、第四偏振分光棱镜224之间设置有第四半波片组件27。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种合波环形器组件，其特征在于，包括：底板，设置在底板上的环形器和合波器；

所述合波器包括第一光输入端、第二光输入端、合光输出端；

所述环形器包括第三光输入端、光输入输出端、第一光输出端、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜；所述第二偏振分光棱镜和第三偏振分光棱镜之间设置有法拉第旋转片；

其中，从第一光输入端输入的第一信号光、和从第二光输入端输入的第二信号光经合波器合波后从合光输出端输出，并从第三光输入端进入环形器，依次穿过第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、法拉第旋转片、第三偏振分光棱镜后从环形器的光输入输出端输出；

从光输入输出端输入的第三信号光依次穿过第三偏振分光棱镜、法拉第旋转片、第二偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜从第一光输出端输出；

所述第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜之间设置有第一半波片组件；所述第二偏振分光棱镜、法拉第旋转片之间设置有第二半波片；所述法拉第旋转片、第三偏振分光棱镜之间设置有第三半波片组件；所述第二偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜之间设置有第四半波片组件；

所述第三偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜沿第一方向分别设置在第二偏振分光棱镜的左右两侧，所述第一偏振分光棱镜沿第二方向设置在第二偏振分光棱镜的一侧；所述第一方向垂直于第二方向。

2.根据权利要求1所述的合波环形器组件，其特征在于，所述第一半波片组件包括对半设置在第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜之间的第一半波片和第一玻璃片；所述第三半波片组件包括对半设置在法拉第旋转片、第三偏振分光棱镜之间的第三半波片和第三玻璃片；所述第四半波片组件包括对半设置在第二偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜之间的第四半波片和第四玻璃片。

3.根据权利要求2所述的合波环形器组件，其特征在于，所述第一半波片、第三半波片、第四半波片的旋转角度为45度；所述第二半波片的旋转角度为22.5度_。

4.根据权利要求1所述的合波环形器组件，其特征在于，所述第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、以及第四偏振分光棱镜为PBS斜方棱镜；其中，所述第二偏振分光棱镜上的PBS膜层方向与第一偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜，及第四偏振分光棱镜上的PBS膜层方向成90度夹角设置。

5.根据权利要求1-4任一所述的合波环形器组件，其特征在于，所述合波器包括一侧镀有反射膜的玻璃载体，设置在玻璃载体上的第一滤波片和第二滤波片；其中，所述从第一光输入端输入的第一信号光依次穿过第一滤波片、玻璃载体从合光输出端输出；所述从第一光输入端输入的第二信号光穿过第二滤波片后依次经反射膜、第二滤光片反射从合光输出端输出。

6.根据权利要求5所述的合波环形器组件，其特征在于，所述第一滤波片和第二滤波片分别设置在玻璃载体相邻的两侧。

7.一种环形器，应用于如权利要求1-6任一所述的合波环形器组件中，其特征在于，包括第三光输入端、光输入输出端、第一光输出端、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜；所述第二偏振分光棱镜和第三偏振分光棱镜之间设置有法拉第旋转片；

其中，从第三光输入端输入的第四信号光依次穿过第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、法拉第旋转片、第三偏振分光棱镜后从环形器的光输入输出端输出；

从光输入输出端输入的第三信号光依次穿过第三偏振分光棱镜、法拉第旋转片、第二偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜从光输出端输出。