CN115032745A - 一种在线式光隔离器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种在线式光隔离器。该光隔离器沿光路方向依次包括：光纤输出模块、准直输出模块、输入耦合模块和光纤耦合模块；光隔离器还包括光束隔离模块，光束隔离模块包括至少一个单级光束隔离模块；单级光束隔离模块设置于光纤输出模块与准直输出模块之间，和/或，输入耦合模块与光纤耦合模块之间；单级光束隔离模块包括磁管，以及设置于磁管内沿光路方向依次设置的分光晶体、波片、法拉第旋光片和合光晶体。从而可以自由组合各种单级和多级的在线式光隔离器，同时每个单级光束隔离模块采用了Displacer型结构，相比wedge型结构，不需要增加补偿片即可达到很小的偏振模色散，从而使得光隔离器的结构简单，制作成本低。
Description
技术领域
本发明实施例涉及光隔离技术领域，尤其涉及一种量子通信用的在线式光隔离器。
背景技术
光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离。在长距离光通信系统中，需要大量的中继放大器，它可以克服中继电子设备响应速度慢等缺点。为了使光纤放大器工作稳定，无论在掺饵光纤放大器还是在半导体光纤放大器中，都必须在放大器的两端使用隔离器来消除回返光的影响。现阶段隔离器的成本相对较高，主要集中在三个方面，其一，由于采用wedge型结构方式，导致单级光隔离器由于光路在晶体中的光程不一样，造成了偏振模色散（PMD，Polarization Mode Dispersion）较大，同时若想减少偏振模色散会进一步提高光隔离器的制作成本；其二，现隔离器的制作工艺采用贴片方式，需要对每个器件的隔离器芯进行独立制作，无法批量生产，其用人成本较高；其三，现设计隔离器芯在准直光斑之间，而准直光斑较大，从而要求隔离器芯尺寸较大，对材料要求较大，其物料成本较高。综合上述原因，现隔离器的成本对光通信的惠民普及产生一定的影响。
发明内容
本发明实施例提供一种在线式光隔离器，以在解决偏振模色散问题的基础上，简化光隔离器的结构并降低制作成本。
本发明实施例提供了一种在线式光隔离器，该光隔离器沿光路方向依次包括：光纤输出模块、准直输出模块、输入耦合模块和光纤耦合模块；
所述光隔离器还包括光束隔离模块，所述光束隔离模块包括至少一个单级光束隔离模块；所述单级光束隔离模块设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，和/或，所述单级光束隔离模块设置于所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间；
所述单级光束隔离模块包括磁管，以及设置于所述磁管内沿光路方向依次设置的分光晶体、波片、法拉第旋光片和合光晶体，或者，设置于所述磁管内沿光路方向依次设置的分光晶体、法拉第旋光片、波片和合光晶体。
可选的，所述光束隔离模块具体包括由至少两个所述单级光束隔离模块沿光路方向依次组合得到的多级光束隔离模块；所述多级光束隔离模块中各个所述单级光束隔离模块的磁管为一体结构。
可选的，所述光隔离器为单级在线式光隔离器，所述光束隔离模块包括一个所述单级光束隔离模块，所述单级光束隔离模块设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，或者，所述单级光束隔离模块设置于所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间。
可选的，所述光隔离器为双级在线式光隔离器；
所述光束隔离模块包括两个所述单级光束隔离模块，并分别设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，以及，所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间；或者，
所述光束隔离模块包括一个双级光束隔离模块，并设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，或者，所述双级光束隔离模块设置于所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间。
可选的，所述光隔离器为三级在线式光隔离器；所述光束隔离模块包括一个双极光束隔离模块，以及一个额外的单级光束隔离模块，并分别设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，以及，所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间。
可选的，所述光隔离器为四级在线式光隔离器；所述光束隔离模块包括两个双极光束隔离模块，并分别设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，以及，所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间。
可选的，所述分光晶体与所述合光晶体的材料及尺寸一致，均为具有双折射特征的片状晶体。
可选的，所述波片为对应光波长的半波片，所述法拉第旋光片为在饱和磁场下光偏振态旋转45度的法拉第旋光晶体。
可选的，所述准直输出模块为光学准直透镜，用于将发散光束整形为准直光束；所述输入耦合模块为光学聚焦透镜，用于将准直光束整形为聚焦光束。
可选的，所述光隔离器还包括：用于将所述光纤输出模块和所述准直输出模块整合为一体的第一固定管；用于将所述输入耦合模块和所述光纤耦合模块整合为一体的第二固定管；以及设置于所述第一固定管及所述第二固定管的外部，用于整合整个器件的第三固定管。
本发明实施例提供了一种在线式光隔离器，沿光路方向依次包括：光纤输出模块、准直输出模块、输入耦合模块和光纤耦合模块；还包括光束隔离模块，该光束隔离模块包括至少一个单级光束隔离模块，其中的单级光束隔离模块设置于光纤输出模块与准直输出模块之间，和/或，输入耦合模块与光纤耦合模块之间；该单级光束隔离模块包括磁管，以及设置于该磁管内沿光路方向依次设置的分光晶体、波片、法拉第旋光片和合光晶体。本发明实施例所提供的在线式光隔离器，可以基于单级光束隔离模块自由组合得到各种单级和多级的在线式光隔离器，满足了多种隔离需求，同时每个单级光束隔离模块采用了Displacer型结构，相比于wedge型结构，不需要增加补偿片即可达到很小的偏振模色散，从而使得光隔离器的结构简单，制作成本低，对光通信的惠民普及具有重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种单级在线式光隔离器的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种单级在线式光隔离器的正向光路图；
图3为本发明实施例一提供的一种单级在线式光隔离器的逆向光路图；
图4为本发明实施例一提供的另一种单级在线式光隔离器的结构示意图；
图5为本发明实施例一提供的另一种单级在线式光隔离器的正向光路图；
图6为本发明实施例一提供的另一种单级在线式光隔离器的逆向光路图；
图7为本发明实施例一提供的一种双级在线式光隔离器的结构示意图；
图8为本发明实施例一提供的一种双级在线式光隔离器的正向光路图；
图9为本发明实施例一提供的一种双级在线式光隔离器的逆向光路图；
图10为本发明实施例一提供的另一种双级在线式光隔离器的结构示意图；
图11为本发明实施例一提供的另一种双级在线式光隔离器的正向光路图；
图12为本发明实施例一提供的另一种双级在线式光隔离器的逆向光路图；
图13为本发明实施例一提供的又一种双级在线式光隔离器的结构示意图；
图14为本发明实施例一提供的一种三级在线式光隔离器的结构示意图；
图15为本发明实施例一提供的另一种三级在线式光隔离器的结构示意图；
图16为本发明实施例一提供的一种四级在线式光隔离器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本发明实施例的范围的情况下，可以将第一玻璃管称为第二玻璃管，且类似地，可将第二玻璃管称为第一玻璃管。第一玻璃管和第二玻璃管两者都是玻璃管，但其不是同一玻璃管。术语“第一”、“第二”等不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
实施例一
本发明实施例一提供了一种在线式光隔离器，可适用于在长距离光通信系统中，为了使光纤放大器工作稳定在放大器两端使用隔离器来消除回返光影响的情况。该光隔离器沿光路方向依次包括：光纤输出模块、准直输出模块、输入耦合模块和光纤耦合模块；所述光隔离器还包括光束隔离模块，所述光束隔离模块包括至少一个单级光束隔离模块；所述单级光束隔离模块设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，和/或，所述单级光束隔离模块设置于所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间；所述单级光束隔离模块包括磁管，以及设置于所述磁管内沿光路方向依次设置的分光晶体、波片、法拉第旋光片和合光晶体，或者，设置于所述磁管内沿光路方向依次设置的分光晶体、法拉第旋光片、波片和合光晶体。
具体的，本实施例所提供的在线式光隔离器中，光束隔离模块采用Displacer型结构，即所使用的每个单级光束隔离模块仅包括分光晶体、波片、法拉第旋光片和合光晶体，并结合形成整体放置在磁管中，则法拉第旋光片在磁管的作用下可以产生磁致旋光效应。其中，分光晶体、波片、法拉第旋光片和合光晶体可以通过光路有胶和光路无胶的方式进行整体粘合，从而为实现批量化、自动化提供了极大的帮助，实现高度集成，进一步减小器件尺寸及制作成本。光路有胶的方式采用折射率与晶体折射率接近的胶水进行粘接，光路无胶可采用深化光胶的方式或叠片的方式进行，其中的光胶需要达成粘合各晶体以及通光的作用。
可选的，所述分光晶体与所述合光晶体的材料及尺寸一致，均为具有双折射特征的片状晶体。具体的，晶体材料可以首选双折射特性较好的钒酸钇，还可以选用方解石、铌酸锂等其他双折射晶体。
可选的，所述波片为对应光波长的半波片，所述法拉第旋光片为在饱和磁场下光偏振态旋转45度的法拉第旋光晶体。分光晶体可以将非偏振光分解成o光和e光两束偏振光，o光和e光两束偏振光的偏振态相互垂直入射到波片，该波片的光轴角度与o光偏振方向成22.5度夹角，与e光偏振方向成67.5度夹角，波片将o光出射的光偏振方向调整到45度，将e光出射的光偏振方向调整到135度，偏振态调整之后的两路光入射到法拉第旋光片，由于法拉第旋光片在磁管的作用下产生磁致旋光效应，两束偏振光的偏振态顺时针旋转45度后进入合光晶体，合光晶体将两束偏振光合束成一束非偏振光后出射。类似的，将其中的法拉第旋光片和波片的位置对调后同样可以实现。
光束隔离模块中可以包括一个或多个单级光束隔离模块，单个单级光束隔离模块可以设置在光纤输出模块与准直输出模块之间，或者输入耦合模块与光纤耦合模块之间；多个单级光束隔离模块则可以均设置在光纤输出模块与准直输出模块之间，或者均设置在输入耦合模块与光纤耦合模块之间，还可以在两个位置均有设置。其中，位于一侧的多个单级光束隔离模块之间可连续设置，并可进行粘合。
可选的，光纤输出模块可以包括光纤和用于固定光纤的玻璃管，固定方式可以采用胶水固定。光纤耦合模块可以包括光纤和用于固定光纤的玻璃管，固定方式可以采用胶水固定。
可选的，所述准直输出模块为光学准直透镜，用于将发散光束整形为准直光束；所述输入耦合模块为光学聚焦透镜，用于将准直光束整形为聚焦光束。其中的准直光束可以为制作和调试起到便捷高效的作用，而通过整形为聚焦光束可以将准直光束耦合进光纤耦合模块。
在上述技术方案的基础上，可选的，所述光隔离器还包括：用于将所述光纤输出模块和所述准直输出模块整合为一体的第一固定管；用于将所述输入耦合模块和所述光纤耦合模块整合为一体的第二固定管；以及设置于所述第一固定管及所述第二固定管的外部，用于整合整个器件的第三固定管。同时，光束隔离模块可以根据其设置位置位于相应的固定管中，从而将器件整体粘合，高度集成，进一步减小器件尺寸及制作成本。其中，各个固定管具体可以是玻璃管。
在上述技术方案的基础上，可选的，所述光束隔离模块具体包括由至少两个所述单级光束隔离模块沿光路方向依次组合得到的多级光束隔离模块；所述多级光束隔离模块中各个所述单级光束隔离模块的磁管为一体结构。具体的，位于同一位置的多个单级光束隔离模块可以整体粘合为一个多级光束隔离模块，如可以由两个按照光路方向依次排序的单级光束隔离模块整合得到一个双级光束隔离模块，并共用一个磁管，从而进一步提高集成度。
在上述技术方案的基础上，可选的，所述光隔离器为单级在线式光隔离器，所述光束隔离模块包括一个所述单级光束隔离模块，所述单级光束隔离模块设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，或者，所述单级光束隔离模块设置于所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间。
示例性的，图1为一种单级在线式光隔离器的结构示意图，单级在线式光隔离器包括沿正向光路方向设置的光纤输出模块01、单级光束隔离模块02、准直输出模块03、输入耦合模块04和光纤耦合模块05。还有用于将光纤输出模块01、单级光束隔离模块02和准直输出模块03整合为一体的第一玻璃管06，将输入耦合模块04和光纤耦合模块05整合为一体的第二玻璃管07，还有将整个器件整合的第三玻璃管08。光纤输出模块01包括用于传输光的第一光纤011，将该光纤固定的第四玻璃管012，两者之间通过粘结剂进行固定，粘结剂可采用胶水。单级光束隔离模块02包括沿光路方向设置的分光晶体021、波片022、法拉第旋光片023、合光晶体024和用于给法拉第旋光片023提供磁场的磁管025。准直输出模块03为一光学准直透镜，用于将发散光整形成准直光，输入耦合模块04为一光学聚焦透镜，用于将准直光整形成聚焦光。光纤耦合模块05包括用于耦合光的第二光纤051，将该光纤固定的第五玻璃管052，两者之间通过粘结剂进行固定，粘结剂可采用胶水。图2为该单级在线式光隔离器的正向光路图，光从第一光纤011正向入射一发散光束至分光晶体021，分光晶体021将非偏振光分解成o光和e光两束偏振光，o光和e光两束偏振光的偏振态相互垂直，两束偏振态相互垂直的偏振光入射至波片022，波片022为光波长的半波片，光轴角度与o光偏振方向成22.5°夹角，与e光偏振方向成67.5°夹角，波片022将o光出射的光偏振方向调整到45°，将e光出射的光偏振方向调整到135°，偏振态调整之后的两路光入射到法拉第旋光片023，由于法拉第旋光片023在磁管025的作用下产生磁致旋光效应，两束偏振光的偏振态顺时针旋转45°，之后进入合光晶体024，合光晶体024将两束偏振光合束成一束非偏振光后入射至准直输出模块03，准直输出模块03将发散的光整形成准直光后进入输入耦合模块04，输入耦合模块04将准直光整形成聚焦光耦合进光纤耦合模块05的第二光纤051内，使整个器件完成第一光纤011到第二光纤051的在线式传播。图3为该单级在线式光隔离器的逆向光路图，逆向入射的光通过光纤耦合模块05的第二光纤051出射一发散光，经过输入耦合模块04将发散光整形成准直光，准直光进入准直输出模块03，准直输出模块03将准直光整形成聚焦光，聚焦光在经过逆向的单级光束隔离模块02的合光晶体024时，合光晶体024将非偏振光分解成o光和e光两束偏振光，o光和e光两束偏振光的偏振态相互垂直，分离的两束偏振光入射至法拉第旋光片023，法拉第旋光片023在磁管025的作用下将光逆时针旋转45°，旋转45°后的两束偏振光入射至波片022，波片022将两束偏振光的偏振态还原为合光晶体024出射时的偏振态，则入射到分光晶体021后两束偏振光偏离在正向光路的两侧位置，两束偏振光无法耦合进光纤输出模块01的第一光纤011内，从而有效地实现正向和逆向两光路的不可逆，即实现光隔离功能。
图4为另一种单级在线式光隔离器的结构示意图，单级在线式光隔离器包括沿正向光路方向设置的光纤输出模块01、准直输出模块03、输入耦合模块04、单级光束隔离模块02和光纤耦合模块05。还有用于将光纤输出模块01和准直输出模块03整合为一体的第一玻璃管06，将输入耦合模块04、单级光束隔离模块02和光纤耦合模块05整合为一体的第二玻璃管07，还有将整个器件整合的第三玻璃管08。光纤输出模块01、单级光束隔离模块02和光纤耦合模块05同上述单级在线式光隔离器中的结构。准直输出模块03为一光学准直透镜，用于将发散光整形成准直光，输入耦合模块04为一光学聚焦透镜，用于将准直光整形成聚焦光。该单级在线式光隔离器的正向光路图和逆向光路图分别如图5和图6所示，光隔离功能的分析过程如上所述，在此不再累述。
在上述技术方案的基础上，可选的，所述光隔离器为双级在线式光隔离器；所述光束隔离模块包括两个所述单级光束隔离模块，并分别设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，以及，所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间；或者，所述光束隔离模块包括一个双级光束隔离模块，并设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，或者，所述双级光束隔离模块设置于所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间。
示例性的，图7为一种双级在线式光隔离器的结构示意图，双级在线式光隔离器包括沿正向光路方向设置的光纤输出模块01、双级光束隔离模块09、准直输出模块03、输入耦合模块04和光纤耦合模块05。还有用于将光纤输出模块01、双级光束隔离模块09和准直输出模块03整合为一体的第一玻璃管06，将输入耦合模块04和光纤耦合模块05整合为一体的第二玻璃管07，还有将整个器件整合的第三玻璃管08。光纤输出模块01和光纤耦合模块05同上述单级在线式光隔离器中的结构。双级光束隔离模块09包括沿光路方向设置的第一分光晶体091、第一波片092、第一法拉第旋光片093、第一合光晶体094、第二分光晶体095、第二波片096、第二法拉第旋光片097、第二合光晶体098和用于给两个法拉第旋光片提供磁场的磁管099。准直输出模块03为一光学准直透镜，用于将发散光整形成准直光，输入耦合模块04为一光学聚焦透镜，用于将准直光整形成聚焦光。图8为该双级在线式光隔离器的正向光路图，光从第一光纤011正向入射一发散光束至第一分光晶体091，第一分光晶体091将非偏振光分解成o光和e光两束偏振光，o光和e光两束偏振光的偏振态相互垂直，两束偏振态相互垂直的偏振光入射至第一波片092，第一波片092为光波长的半波片，光轴角度与o光偏振方向成22.5°夹角，与e光偏振方向成67.5°夹角，第一波片092将o光出射的光偏振方向调整到45°，将e光出射的光偏振方向调整到135°，偏振态调整之后的两路光入射到第一法拉第旋光片093，由于第一法拉第旋光片093在磁管099的作用下产生磁致旋光效应，两束偏振光的偏振态顺时针旋转45°，之后进入第一合光晶体094，第一合光晶体094将两束偏振光合束成一束非偏振光，一束非偏振光再次重复一次上述光路结构（即依次经过第二分光晶体095、第二波片096、第二法拉第旋光片097和第二合光晶体098）之后入射至准直输出模块03，准直输出模块03将发散的光整形成准直光后进入输入耦合模块04，输入耦合模块04将准直光整形成聚焦光耦合进光纤耦合模块05的第二光纤051内，使整个器件完成第一光纤011到第二光纤051的在线式传播。图9为该双级在线式光隔离器的逆向光路图，逆向入射的光通过光纤耦合模块05的第二光纤051出射一发散光，经过输入耦合模块04将发散光整形成准直光，准直光进入准直输出模块03，准直输出模块03将准直光整形成聚焦光，聚焦光在经过逆向的双级光束隔离模块09的第二合光晶体098时，第二合光晶体098将非偏振光分解成o光和e光两束偏振光，o光和e光两束偏振光的偏振态相互垂直，分离的两束偏振光入射至第二法拉第旋光片097，第二法拉第旋光片097在磁管099的作用下将光逆时针旋转45°，旋转45°后的两束偏振光入射至第二波片096，第二波片096将两束偏振光的偏振态还原为第二合光晶体098出射时的偏振态，则入射到第二分光晶体095后两束偏振光偏离在正向光路的两侧位置，两束偏振光再次通过上述光路结构（即依次经过第一合光晶体094、第一法拉第旋光片093、第一波片092和第一分光晶体091），之后分离距离进一步加大，两束偏振光确保更加无法耦合进光纤输出模块01的第一光纤011内，从而有效地实现正向和逆向两光路的不可逆，即实现光隔离功能。
图10为另一种双级在线式光隔离器的结构示意图，双级在线式光隔离器包括沿正向光路方向设置的光纤输出模块01、准直输出模块03、输入耦合模块04、双级光束隔离模块09和光纤耦合模块05。还有用于将光纤输出模块01和准直输出模块03整合为一体的第一玻璃管06，将输入耦合模块04、双级光束隔离模块09和光纤耦合模块05整合为一体的第二玻璃管07，还有将整个器件整合的第三玻璃管08。光纤输出模块01、双级光束隔离模块09和光纤耦合模块05同上述双级在线式光隔离器中的结构。准直输出模块03为一光学准直透镜，用于将发散光整形成准直光，输入耦合模块04为一光学聚焦透镜，用于将准直光整形成聚焦光。该双级在线式光隔离器的正向光路图和逆向光路图分别如图11和图12所示，光隔离功能的分析过程可参考上述说明，在此不再累述。
图13为另一种双级在线式光隔离器的结构示意图，双级在线式光隔离器包括沿正向光路方向设置的光纤输出模块01、单级光束隔离模块02、准直输出模块03、输入耦合模块04、单级光束隔离模块02和光纤耦合模块05。还有用于将光纤输出模块01、单级光束隔离模块02和准直输出模块03整合为一体的第一玻璃管06，将输入耦合模块04、单级光束隔离模块02和光纤耦合模块05整合为一体的第二玻璃管07，还有将整个器件整合的第三玻璃管08。光纤输出模块01、单级光束隔离模块02和光纤耦合模块05同上述单级在线式光隔离器中的结构。准直输出模块03为一光学准直透镜，用于将发散光整形成准直光，输入耦合模块04为一光学聚焦透镜，用于将准直光整形成聚焦光。该双级在线式光隔离器光隔离功能的分析过程可参考上述说明，在此不再累述。
在上述技术方案的基础上，可选的，所述光隔离器为三级在线式光隔离器；所述光束隔离模块包括一个双极光束隔离模块，以及一个额外的单级光束隔离模块，并分别设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，以及，所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间。
示例性的，图14为一种三级在线式光隔离器的结构示意图，三级在线式光隔离器包括沿正向光路方向设置的光纤输出模块01、单级光束隔离模块02、准直输出模块03、输入耦合模块04、双级光束隔离模块09和光纤耦合模块05。还有用于将光纤输出模块01、单级光束隔离模块02和准直输出模块03整合为一体的第一玻璃管06，将输入耦合模块04、双级光束隔离模块09和光纤耦合模块05整合为一体的第二玻璃管07，还有将整个器件整合的第三玻璃管08。光纤输出模块01、单级光束隔离模块02、双级光束隔离模块09和光纤耦合模块05同上述双级在线式光隔离器中的结构。准直输出模块03为一光学准直透镜，用于将发散光整形成准直光，输入耦合模块04为一光学聚焦透镜，用于将准直光整形成聚焦光。该三级在线式光隔离器光隔离功能的分析过程可参考上述说明，在此不再累述。
图15为另一种三级在线式光隔离器的结构示意图，三级在线式光隔离器包括沿正向光路方向设置的光纤输出模块01、双级光束隔离模块09、准直输出模块03、输入耦合模块04、单级光束隔离模块02和光纤耦合模块05。还有用于将光纤输出模块01、双级光束隔离模块09和准直输出模块03整合为一体的第一玻璃管06，将输入耦合模块04、单级光束隔离模块02和光纤耦合模块05整合为一体的第二玻璃管07，还有将整个器件整合的第三玻璃管08。光纤输出模块01、单级光束隔离模块02、双级光束隔离模块09和光纤耦合模块05同上述双级在线式光隔离器中的结构。准直输出模块03为一光学准直透镜，用于将发散光整形成准直光，输入耦合模块04为一光学聚焦透镜，用于将准直光整形成聚焦光。该三级在线式光隔离器光隔离功能的分析过程可参考上述说明，在此不再累述。
在上述技术方案的基础上，可选的，所述光隔离器为四级在线式光隔离器；所述光束隔离模块包括两个双极光束隔离模块，并分别设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，以及，所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间。
示例性的，图16为一种四级在线式光隔离器的结构示意图，四级在线式光隔离器包括沿正向光路方向设置的光纤输出模块01、双级光束隔离模块09、准直输出模块03、输入耦合模块04、双级光束隔离模块09和光纤耦合模块05。还有用于将光纤输出模块01、双级光束隔离模块09和准直输出模块03整合为一体的第一玻璃管06，将输入耦合模块04、双级光束隔离模块09和光纤耦合模块05整合为一体的第二玻璃管07，还有将整个器件整合的第三玻璃管08。光纤输出模块01、双级光束隔离模块09和光纤耦合模块05同上述双级在线式光隔离器中的结构。准直输出模块03为一光学准直透镜，用于将发散光整形成准直光，输入耦合模块04为一光学聚焦透镜，用于将准直光整形成聚焦光。该四级在线式光隔离器光隔离功能的分析过程可参考上述说明，在此不再累述。
类似的，对于其他多级在线式光隔离器也能由本实施例衍生得到。
本发明实施例所提供的在线式光隔离器，沿光路方向依次包括：光纤输出模块、准直输出模块、输入耦合模块和光纤耦合模块；还包括光束隔离模块，该光束隔离模块包括至少一个单级光束隔离模块，其中的单级光束隔离模块设置于光纤输出模块与准直输出模块之间，和/或，输入耦合模块与光纤耦合模块之间；该单级光束隔离模块包括磁管，以及设置于该磁管内沿光路方向依次设置的分光晶体、波片、法拉第旋光片和合光晶体。本发明实施例所提供的在线式光隔离器，可以基于单级光束隔离模块自由组合得到各种单级和多级的在线式光隔离器，满足了多种隔离需求，同时每个单级光束隔离模块采用了Displacer型结构，相比于wedge型结构，不需要增加补偿片即可达到很小的偏振模色散，从而使得光隔离器的结构简单，制作成本低，对光通信的惠民普及具有重要意义。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种在线式光隔离器，其特征在于，沿光路方向依次包括：光纤输出模块、准直输出模块、输入耦合模块和光纤耦合模块；
所述光隔离器还包括光束隔离模块，所述光束隔离模块包括至少一个单级光束隔离模块；所述单级光束隔离模块设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，和/或，所述单级光束隔离模块设置于所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间；
所述单级光束隔离模块包括磁管，以及设置于所述磁管内沿光路方向依次设置的分光晶体、波片、法拉第旋光片和合光晶体，或者，设置于所述磁管内沿光路方向依次设置的分光晶体、法拉第旋光片、波片和合光晶体。
2.根据权利要求1所述的在线式光隔离器，其特征在于，所述光束隔离模块具体包括由至少两个所述单级光束隔离模块沿光路方向依次组合得到的多级光束隔离模块；所述多级光束隔离模块中各个所述单级光束隔离模块的磁管为一体结构。
3.根据权利要求1所述的在线式光隔离器，其特征在于，所述光隔离器为单级在线式光隔离器，所述光束隔离模块包括一个所述单级光束隔离模块，所述单级光束隔离模块设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，或者，所述单级光束隔离模块设置于所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间。
4.根据权利要求2所述的在线式光隔离器，其特征在于，所述光隔离器为双级在线式光隔离器；
所述光束隔离模块包括两个所述单级光束隔离模块，并分别设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，以及，所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间；或者，
所述光束隔离模块包括一个双级光束隔离模块，并设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，或者，所述双级光束隔离模块设置于所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间。
5.根据权利要求2所述的在线式光隔离器，其特征在于，所述光隔离器为三级在线式光隔离器；所述光束隔离模块包括一个双极光束隔离模块，以及一个额外的单级光束隔离模块，并分别设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，以及，所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间。
6.根据权利要求2所述的在线式光隔离器，其特征在于，所述光隔离器为四级在线式光隔离器；所述光束隔离模块包括两个双极光束隔离模块，并分别设置于所述光纤输出模块与所述准直输出模块之间，以及，所述输入耦合模块与所述光纤耦合模块之间。
7.根据权利要求1所述的在线式光隔离器，其特征在于，所述分光晶体与所述合光晶体的材料及尺寸一致，均为具有双折射特征的片状晶体。
8.根据权利要求1所述的在线式光隔离器，其特征在于，所述波片为对应光波长的半波片，所述法拉第旋光片为在饱和磁场下光偏振态旋转45度的法拉第旋光晶体。
9.根据权利要求1所述的在线式光隔离器，其特征在于，所述准直输出模块为光学准直透镜，用于将发散光束整形为准直光束；所述输入耦合模块为光学聚焦透镜，用于将准直光束整形为聚焦光束。
10.根据权利要求1所述的在线式光隔离器，其特征在于，所述光隔离器还包括：用于将所述光纤输出模块和所述准直输出模块整合为一体的第一固定管；用于将所述输入耦合模块和所述光纤耦合模块整合为一体的第二固定管；以及设置于所述第一固定管及所述第二固定管的外部，用于整合整个器件的第三固定管。
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