CN1191985A - 光环行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏振无关型光环行器,它具有:多个偏振分离/耦合装置,多个偏振旋转装置和一个光路确定装置。本发明还提供了一种循环型光环行器,包括:多个偏振分离/耦合装置,多个偏振旋转装置,和一个光路确定装置。

Description

光环行器

本发明涉及一种光环行器(optical circulator)，用作光学通信系统中控制光学信号路径的无源光学部件。

在光学通信系统中，随着光纤放大器使用的增多，大量需求单向光学部件例如光学隔离器和光环行器。而且，一般认为，通过以采用光纤放大器的放大方法来替代将光学信号转换为电信号进行放大的传统方法，可更加容易地实现达到大容量光学通信的波分复用通信系统。在这种波分复用通信系统中，期望采用许多含有窄带光学滤波器和光环行器的光学部件。因此，光环行器是大容量光学通信系统中大量需求的光学装置之一。

光环行器大致分为偏振相关型和偏振无关型。偏振相关型的特点在于其光环行器中传输的光束具有小衰减因子。在此类型中，入射光在光环行器中分为两束偏振光，然后重新耦合，并且其中除由于光束在其光学部件中传输时的反射和散射导致的不可避免的衰减之外，不产生损耗。另一方面，还有几种类型的偏振无关光环行器。日本专利申请公开说明书No.55-93120(1980)，No.5-61001(1993)公开了典型的偏振无关型光环行器。日本专利申请公开说明书No.55-93120中的四端口偏振无关型光环行器由一个法拉第旋转器(Faradayrotator)，一个45°旋转偏振片，偏振分离棱镜，和全反射镜组成。另一方面，日本专利申请公开说明书No.5-61001中的偏振无关型光环行器由双折射晶片，由一个第一组旋转器和一个第二组旋转器组成。该第一组旋转器由双向旋转器组成，该第二组旋转器由单向旋转器组成。

另外，在先前论文(No.C-3-69，IEICE，电子学会会议(Electronics Society Meeting)，1997)中报道有一种循环型的光环行器。这种光环行器为三端完全循环型，其中光束由第一端口至一个第二端口，由所述第二端口至一个第三端口，并由所述第三端口至所述第一端口完全环行。这种类型的光环行器的特点在于，可降低其损耗并可提高其隔离和反射衰减系数。

然而，在传统光环行器中存在一些问题。那就是，在JPA公开No.55-93120的光环行器中，透过法拉第旋转器和45°旋转偏振片的部分光束有可能由不同于预定光束输入/输出端口的另一光束输入/输出端口输出(漏出)，从而降低了光环行器的隔离。其降低程度决定于法拉第旋转器的衰减比率和偏振分离棱镜的偏振分离能力。例如，当采用磁性石榴石作为所述法拉第旋转器并采用偏振分束玻璃作为所述偏振分束棱镜时，因为一般磁性石榴石的衰减比率为约45dB，偏振分束玻璃的偏振分束能力为约25dB，因此整个光环行器的隔离度为约25dB。通常难于将偏振分束器的偏振分离能力提高到30dB以上。相应地，也难于将JPA公开No.55-93120的光环行器的隔离度提高到30dB以上。

另一方面，在JPA公开No.5-61001的光环行器中，由所述光束输入/输出端口输出的部分透射光(Lf)有可能传输至所述光束输入/输出端口，作为漏出光由其输出，因为所述光束输入/输出端口彼此非常靠近，而且所述光束经由用于该两个端口的双折射平片输入和输出。所述漏出光为光环行器中的返回光，因而降低了其隔离度。而且，当光束反向提供给所述光束输入/输出端口时，其部分光束有可能作为漏光由所述光束输入/输出端口输出，从而降低了其隔离度。为防止其光学性能的降低，须增大所述光束输入/输出端口之间的距离。然而，为此必须加厚价格昂贵的元件双折射平片。这会导致光环行器尺寸的增加以及生产成本的增加。

在环型光环行器的情况下，构成环型的元件数目必须增加。因而难于进行元件的调节，并且增加了生产成本。

因此，本发明目的在于提供一种具有高隔离度的偏振无关型光环行器。

本发明的进一步目的在于提供一种元件数目减少的具有高隔离度的偏振无关型光环行器。

根据本发明，提供一种偏振无关型光环行器，包括：

多个偏振分离/耦合装置，其中当外部入射光束由一个第一端部接收时，所述入射光束被分离为偏振平面彼此正交的两束偏振光，并且当这两束内部传输的偏振光由一个位于与所述第一端部相对端的第二端部接收时，这两束偏振平面彼此正交的内部传输的偏振光得以耦合；

多个偏振旋转装置，各具有一个第一端部，位于与所述偏振分离/耦合装置的第二端部相对的位置，和一个第二端部，位于该第一端部的相对端，其中当偏振平面彼此正交的两束偏振光由所述第一端部接收时，这两束偏振光被旋转为具有彼此平行的偏振平面，并且当偏振平面彼此平行的两束内部传输的偏振光由所述第二端部接收时，这两束偏振偏振光被旋转为具有彼此正交的偏振平面；和

一个光路确定装置，位于与所述多个偏振旋转装置的第二端部相连的光路上，根据所述偏振平面和所述两束偏振光输入光路的方向，将待输入至所述多个偏振旋转装置之一的第二端部的两束偏振平面彼此平行的偏振光，输出至所述多个偏振旋转装置之另一个的第二端部或至外部。

根据本发明的另一个方面，提供了一种循环型光环行器，包括：

多个偏振分离/耦合装置，其中当外部入射光束由一个第一端部接收时，所述入射光束被分离为偏振平面彼此正交的两束偏振光，并且当这两束内部传输的偏振光由一个位于与所述第一端部相对端的第二端部接收时，这两束偏振平面彼此正交的内部传输的偏振光得以耦合；

多个偏振旋转装置，各具有一个第一端部，位于与所述偏振分离/耦合装置的第二端部相对的位置，和一个第二端部，位于该第一端部的相对端，其中当偏振平面彼此正交的两束偏振光由所述第一端部接收时，这两束偏振光被旋转为具有彼此平行的偏振平面，并且当偏振平面彼此平行的两束内部传输的偏振光由所述第二端部接收时，这两束偏振偏振光被旋转为具有彼此正交的偏振平面；和

一个光路确定装置，位于与所述多个偏振旋转装置的第二端部相连的光路上，根据所述偏振平面和所述两束偏振光输入光路的方向，将待输入至所述多个偏振旋转装置之一的第二端部的两束偏振平面彼此平行的偏振光，输出至所述多个偏振旋转装置之另一个的第二端部或至外部，所述光路确定装置设有一个完全循环型光环行器的结构。

下面结合附图对本发明进行更详细的描述，其中：

图1为传统光环行器的示意图，

图3A至3C为传统循环型光环行器的示意图，

图4A为根据本发明第一优选实施例的光环行器的示意图，

图4B至4D为显示端口之间传输光状态的示意图，

图5A为根据本发明第二优选实施例的光环行器的示意图，

图5B为根据本发明第三优选实施例的光环行器的示意图，

图6为根据本发明第四优选实施例的光环行器的示意图，

图7为根据本发明第五优选实施例的光环行器的示意图，

图8为根据本发明第六优选实施例的光环行器的示意图，

图9为根据本发明第七优选实施例的光环行器的示意图，以及

图10A至10C为根据本发明第八优选实施例的光环行器的示意图。

在说明优选实施例的光环行器之前，先结合图1至3C说明前述传统光环行器。

图1显示了第一例传统的偏振无关光环行器。此四端口的偏振无关光环行器由一个法拉第旋转器81，一个45°旋转偏振片82，偏振分离棱镜83、85，和全反射镜84、86组成。并且，87为一个磁场施加装置，88a、88b、88c和88d为光束输入/输出端口。

在图1中，输入至光束输入/输出端口88a的传输光由偏振分离棱镜83分成两束偏振光，然后一束通过全反射镜84，法拉第旋转器81和45°旋转偏振片82，而另一束通过法拉第旋转器81，45°旋转偏振片82和全反射镜86。接着，这两束偏振光在偏振分离棱镜85处耦合，由光束输入/输出端口88d输出。在偏振分离棱镜83中，入射光被分离成两种彼此正交成分的偏振光。由光束输入/输出端口88d输出的全部两束偏振光，作为平行偏振光通过法拉第旋转器81和45°旋转偏振片82，然后由偏振分离棱镜85耦合。

另外，输入至光束输入/输出端口88b的传输光反过来通过上述相同路径，传输至光束输入/输出端口88c。以类似方式，输入至光束输入/输出端口88c的传输光传输至光束输入/输出端口88d，输入至光束输入/输出端口88d的传输光传输至光束输入/输出端口88a。这种类型的光环行器特点在于采用了偏振分离棱镜83、85。

图2显示了第二例传统的偏振无关光环行器。这种偏振无关光环行器由双折射晶片91、92和93，第一组旋转器94，以及第二组旋转器95组成。第一组旋转器94由双向旋转器96和97，以及一个单向旋转器98组成，而第二组旋转器95由双向旋转器99和100，以及一个单向旋转器101组成。102为一个光束输入端口，103为一个光束输出端口，104为一个光束输入/输出端口，且92a为所述双折射晶片92的一个端面。

在此光环行器中，旋转器94的旋转方向设定为，使得在双折射晶片92处的寻常光束和非常光束的分离方向与在双折射晶片91、93处的不同，而使得在双折射晶片91、93处的彼此相同，并且使得在双折射晶片92处的光束的电场振动方向彼此相同。而且，旋转器96的旋转方向设定为使得在双折射晶片92处的光束的偏振方向彼此正交。输入至光束输入端口102的光束，由光束输入/输出端口104输出，而输入至光束输入/输出端口104的光束由光束输出端口103输出。

双向旋转器96和单向旋转器99具有如下结构，用于传输光束的两个偏振平面旋转方向不同的双折射晶片，在垂直于传输光的平面内邻接。偏振平面彼此正交的两束偏振光，通过该旋转器，因为其偏振平面在该旋转器中沿不同方向单独旋转，所以透射光具有彼此平行的偏振平面。然后，此偏振光由双折射晶片92旋转至一个共同方向，由双向旋转器99、100旋转至具有两个彼此正交的偏振平面，如由双折射晶片91出射时一样，由双折射晶片93耦合，然后作为输出光Lf由光束输入/输出端口104输出。当部分输出光Lf作为返回光输入至双折射晶片93时，其旋转角度不同于在前次入射时由双向旋转器100、99旋转的角度，因此由双折射晶片92出射的光束不能通过单向旋转器98。这样，它由于可进行光束的定向传输，可用作光学隔离器。这种光学隔离器的特点在于，其包含光学耦合的制造是方便的。

图3A至3C显示了一种循环型光环行器，其中设有一个用于光束输入/输出端口121的组合偏振棱镜124a，设有一个用于光束输入/输出端口122的组合偏振棱镜124b，并且设有一个用于光束输入/输出端口123的组合偏振棱镜124c。在组合偏振棱镜124a和124b之间，设置由一个组合偏振棱镜125。组合偏振棱镜125具有上和下偏振平面125a、125b，一个双折射片126a设置在靠近组合偏振棱镜125的底部，并且在双折射片126a之后设置有一个粘接有一个1/4波片127a的全反射镜127。另外，在组合偏振棱镜125与光束输入/输出端口121之间，正对偏振平面125b的透射方向，设置有一个粘接有一个半波片128a的法拉第旋转器129a。在组合偏振棱镜125与光束输入/输出端口122之间，与半波片128a的相对，设置有一个粘接有一个半波片128b的法拉第旋转器129b。在法拉第旋转器129b与组合偏振棱镜125之间，设置有一个双折射片125a。另外，在组合偏振棱镜125的偏振平面125a与组合偏振棱镜124c之间，设置有一个粘接有一个半波片128c的法拉第旋转器129c。

参照图3A，当光束由光束输入/输出端口121传输至光束输入/输出端口122时，其光束由组合偏振棱镜124a分离为两列波，该两列波都由法拉第旋转器129a和光轴倾斜±22.5°的半波片128a转换为P偏振光。这两束P偏振光原状通过组合偏振棱镜125，并且由双折射片126b向前传输时作为非常光束伴随有位置偏移。接着，与由半波片128a和法拉第旋转器129a极化的情况相反，它们由半波片128b和法拉第旋转器129b极化，进而由组合偏振棱镜124b耦合为一束具有两正交偏振光的光束，然后由光束输入/输出端口122输出。

并且，参照图3B，当光束由光束输入/输出端口122传输至光束输入/输出端口123时，该光束通过组合偏振棱镜124b的偏振平面，法拉第旋转器129b，半波片128b，双折射片126b，组合偏振棱镜125的偏振平面125b，偏振平面125a，半波片128c，法拉第旋转器129c和组合偏振棱镜124c，到达光束输入/输出端口123。在此情况下，光束作为寻常光通过法拉第旋转器129b，半波片128b，和双折射片126b，并在组合偏振棱镜125处转换为S偏振光。

另外，参照图3C，当光束由光束输入/输出端口123传输至光束输入/输出端口121时，该光束通过组合偏振棱镜124c，法拉第旋转器129c，半波片128c，组合偏振棱镜125的偏振平面125a，双折射片126a，全反射镜127，双折射片126a，组合偏振棱镜125的偏振平面125b，法拉第旋转器129a和组合偏振棱镜124a，到达光束输入/输出端口121。在此情况下，光束在组合偏振棱镜125处转换为S偏振光并作为非常光透过双折射片126a。这里，因为45°光轴的1/4波片127a和全反射镜127位于正对组合偏振棱镜125的偏振平面125b的位置，所以由全反射镜127反射的光束被转换为彼此正交的偏振光，并且向前传输产生位置偏移。此光束通过组合偏振棱镜125提供给光束输入/输出端口121，然后在光束输入/输出端口121处耦合。

下面，结合图4A至4D描述第一优选实施例的光环行器。图4A显示了偏振无关型光环行器的组成，图4B至4D显示了端口间传输光的状态。

首先说明第一实施例中光环行器的组成。14为一个用作光路确定部件的组合偏振棱镜，具有两个反射/透射平面14a、14b。在组合偏振棱镜的输入光路上，设置有一个法拉第旋转器11a，它带有一个采用电磁线圈等的磁场施加装置16a。在法拉第旋转器11a之前，串联设置有一个双向旋转器12a，一个用作偏振分离和耦合部件的双折射元件13a，和一个光束输入端口17a。而且，在组合偏振棱镜的输入/输出光路上，设置有一个带有磁场施加装置16b的法拉第旋转器11b。在法拉第旋转器11b面向光束输入/输出端口17b的一侧，设置有一个双向旋转器12b和一个双折射元件13b。另外，在组合偏振棱镜14的输出光路上，串联设置有一个带有磁场施加装置16c的法拉第旋转器11c，一个双向旋转器12c，一个双折射元件13c，和一个光束输入/输出端口17c。这里，各对双向旋转器12a和法拉第旋转器11a，12b和11b，以及12c和11c构成一个偏振旋转部件。

在图4A中，附在显示传输光线路上的箭头，表示传输的分离的两束偏振光，以及在分离前和耦合后的传输光方向。图4B至4D显示了位于图4A所示部件的端口间的相应元件处的光束方向。图4B关于由光束输入端口17a至光束输入/输出端口17b传输的前向光束，图4C关于由光束输入/输出端口17b至光束输出端口17c传输的前向光束，图4D关于输入至光束输出端口17c并输出至光环行器的光路外的光束。

在图4A所示部件中，图4B中‘A’所示的光束提供给双折射元件13a，然后分离为图4B中‘B’所示的偏振平面彼此正交的两束线偏振光。接着，这两束光波提供给双向旋转器12a，都被旋转45°，如图4B中‘C’所示。然而，由于双向旋转器12a的结构为两个不同旋转方向的元件邻接，所以这两束偏振光通过偏振平面内不同旋转方向的区域。因此，透射后的两束偏振光的偏振平面彼此平行。接着，这两束偏振光分离通过法拉第旋转器11a，其偏振平面因而旋转45°并具有相同的方向，如图4B中‘D’所示。接着，它们在组合偏振棱镜14中两次反射，都由法拉第旋转器11b旋转45°，如图4B中‘D’所示，并仍然以分离状态提供给双向旋转器12b。然后，在双向旋转器12b中，它们被旋转，产生两束偏振平面彼此正交的线偏振光，如图4B中‘G’所示，在双折射元件13b中如图4B中‘H’所示再次耦合，并由光束输入/输出端口17b输出。在此情况下，双折射元件13a、13b设置为，使得两束偏振光从由双折射元件13a分离至由双折射元件13b耦合的光学传输长度(光程长)相同。

而且，如图4C中‘H’所示的输入至光束输入/输出端口17b的光束，通过双折射元件13b，双向旋转器12b，法拉第旋转器11b，组合偏振棱镜14a，法拉第旋转器11c，双向旋转器12c和双折射元件13c，而不经组合偏振棱镜14的反射，然后由光束输出端口17c输出。同样在此情况下，双折射元件13b、13c设置为使得所述两束光具有相同的光学传输长度(光程长)。

进一步地，如图4C中‘G’所示，入射光由双折射元件13b分离为两列光波，然后都由双向旋转器12b旋转45°，如图4C中‘F’所示。并且，它们由法拉第旋转器11b旋转，使得其偏振平面彼此平行，如图4C中‘E’所示，通过组合偏振棱镜14，提供给法拉第旋转器11c，如图4C中‘Dc’所示。然后，它们由法拉第旋转器11c旋转45°，如图4C中‘Cc’所示，然后由双向旋转器12c旋转，产生两束偏振平面彼此正交的线偏振光，如图4C中‘Bc’所示。接着，这两列光波由双折射元件13c耦合，如图4C中‘Ac’所示，并由光束输入/输出端口17c输出。

同时，当图4D中‘Ac’所示光束输入至光束输出端口17c时，入射光束由双折射元件13c分离为两束偏振平面彼此正交的线偏振光，如图4D中‘Bc’所示，然后这两个偏振平面被旋转45°，如图4D中‘Cc’所示。接着，这两束偏振光以分离状态通过法拉第旋转器11c，其偏振平面因而都被旋转45°，从而具有相同的方向，如图4D中‘Dc’所示，然后提供给组合偏振棱镜14。然而，它们经由位于法拉第旋转器11c的输出光路上的反射/透射平面14b的反射，并输出至光路外。因此，此光束既不与光束输入/输出端口17b接合，也不与光束输入端口17a接合。

如上所述，在图4A所示构成的光环行器中，光束输入和输出的偏振分离和耦合部件以及偏振光束旋转部件，在光束输入/输出端口之间完全隔离。因此，不会产生在图1和2的传统光环行器中可能产生的端口间的漏光。从而可以防止隔离度的降低。

组合偏振棱镜14的结构为，将通常采用的两个偏振分束器串联连接，且其偏振分离能力与传统偏振分束器相当。然而，在第一实施例的光环行器中，严格的返回光比图1传统光环行器中的要少得多。究其原因，作为返回光的输入至光束输入/输出端口17b并由光束输入端口17a输出的光束，在组合偏振棱镜14的偏振/反射平面上反射两次。在每次反射时，都会产生与组合偏振棱镜14的偏振棱镜部件的偏振分离能力相对应的衰减。例如，当每次反射的衰减程度为25dB时，返回光经受的整个衰减程度为50dB。另一方面，作为返回光的输入至光束输出端口17c并由光束输入/输出端口17b输出的光束，通过组合偏振棱镜14的偏振棱镜部件只有一次。因而，根据上例，其返回光经受的衰减程度为25dB。

另外，双向旋转器12a至12c宜于由双折射晶体制成。此处，由双折射晶体产生的寻常光和非常光间的偏振分离距离，在端口之间需彼此相等，而且传输至通过光环行器的两束分离偏振光再次耦合位置处的光学传输长度(光程长)需彼此相等。从而可实现高隔离度，这在传统偏振无关型光环行器中是难于达到的。

下面分别结合图5A和5B说明根据本发明的第二和第三优选实施例。这些光环行器都为偏振无关型和三端式。

在图5A所示第二实施例中，法拉第旋转器211a、211b和211c对应于图4A中的法拉第旋转器11a、11b和11c，双向旋转器212a、212b和212c对应于图4A中的双向旋转器12a、12b和12c，双折射元件213a、213b和213c对应于图4A中的双折射元件13a、13b和13c，以及磁场施加装置216a、216b和216c对应于图4A中的磁场施加装置16a、16b和16c。并且，217a为一个光束输入端口，217b为一个光束输入/输出端口，217c为一个光束输出端口。

图5A中第二实施例的光环行器还包括一个偏振分离棱镜218和一个全反射镜219，用以替代图4 A中的组合偏振棱镜14。这种结构适合于在图4A中输入至光束输入/输出端口17b并由光束输入端口17a输出的传输光无需太高衰减程度的情况。而且，与采用组合偏振棱镜14的情况相比，其成本因而可以降低。另外，可采用一个半波片或45°旋转偏振片，用作使两束偏振光彼此反向旋转45°的双向旋转器212a、212b和212c。

使用中，输入至光束输入端口217a的光束，由双折射元件213a分离为偏振平面彼此正交的两束线偏振光，如图4B中‘B’所示，接着，这两个偏振平面由双向旋转器212a旋转45°，如图4B中‘C’所示。接着，这两束偏振光的偏振平面由法拉第旋转器211a旋转45°以具有相同的方向，如图4B中‘D’所示。接着，它们由全反射镜219和偏振分离棱镜218反射，由法拉第旋转器211b旋转45°，如图4B中‘F’所示，输入至双向旋转器212b，由双向旋转器212b旋转，产生两束偏振平面彼此正交的线偏振光，如图4B中‘G’所示，由双折射元件213b再次耦合，如图4B中‘H’所示，并由光束输入/输出端口217b输出。

而且，输入至光束输入/输出端口217b的光束，由双折射元件213b分离为两列光波，如如图4C中‘G’所示，然后都由双向旋转器212b旋转45°，如图4C中‘F’所示。接着，它们由法拉第旋转器211b旋转，产生平行的偏振平面，如图4C中‘E’所示，原状通过偏振分离棱镜218，如图4C中‘Dc’所示，输入至法拉第旋转器211c，都由法拉第旋转器211c旋转45°，如图4C中‘Cc’所示，由双向旋转器212c旋转，使其偏振平面彼此正交，如图4C中‘Bc’所示。接着，这两列光波由双折射元件213c耦合，如图4C中‘Ac’所示，并由光束输入/输出端口217c输出。

另外，当图4D中‘Ac’所示光束输入至光束输出端口217c时，它们由双折射元件213c分离为两束偏振平面彼此正交的线偏振光，如图4D中‘Bc’所示。然后它们的偏振平面由双向旋转器212c旋转45°，如图4D中‘Cc’所示。接着，这两束偏振光以分离状态输入至法拉第旋转器211c，其偏振平面因而都被旋转45°，从而具有相同的方向，如图4D中‘Dc’所示，然后提供给偏振分离棱镜218。然而，它们经由位于法拉第旋转器211c的输出光路上的反射/透射平面214a的反射，并输出至光路外。因此，此光束既不与光束输入/输出端口217b接合，也不与光束输入端口217a接合。

下面结合图5B说明三端式的第三优选实施例。

在图5B所示第三实施例中，法拉第旋转器221a、221b和221c对应于图5A中的法拉第旋转器211a、211b和211c，双向旋转器222a、222b和222c对应于图5A中的双向旋转器212a、212b和212c，双折射元件223a、223b和223c对应于图5A中的双折射元件213a、213b和213c，以及磁场施加装置226a、226b和226c对应于图5A中的磁场施加装置216a、216b和216c。并且，组合偏振棱镜224对应于图4A中的组合偏振棱镜14，227a为一个光束输入端口，227b为一个光束输入/输出端口，227c为一个光束输出端口。

第三实施例区别于第二实施例之处在于它采用了组合偏振棱镜224，但其它部件和光路它们彼此绝大部分相同。与图4A中的光环行器相比，图5 B中的光环行器的结构为添加有两个偏振元件。也就是说，在法拉第旋转器221a与组合偏振棱镜224之间设置有偏振元件225a，在法拉第旋转器221c与组合偏振棱镜224之间设置有偏振元件225b。

第三实施例中的光环行器适合于输入至光束输出端口227b的返回光通量很大的情况。通过采用偏振元件225a、225b，可降低其输出的返回光。该偏振元件适于由偏振玻璃制成，其衰减比率例如40至50dB，远大于偏振棱镜的衰减比率。通过采用偏振元件225a、225b，使得由输入至光束输入/输出端口227b的部分光束泄漏至光束输入/输出端口227b以及输入至光束输出端口227c的部分光束传输至光束输入/输出端口227b所导致的两束返回光的通量，在通过偏振棱镜部件引起的衰减之外，得以进一步降低40至50dB。这样，返回光的通量得以充分降低至实用水平。

在此情况下，偏振元件225a、225b须要设置为，使得通过偏振元件225a、225b的可透射方向，在输入至光束输入/输出端口227a并由光束输入/输出端口227b输出的向前传输光以及输入至光束输入/输出端口227b并由光束输出端口227c输出的传输光透过偏振元件225a、225b时，与它们的偏振平面的方向相一致。而且，组合偏振元件224的上棱镜部分可由一个全反射镜等替代。即使在此情况下，其返回光通量的上升也是微不足道的。

下面结合图6说明第四实施例的光环行器。此光环行器为偏振无关型和四端式，其中向图4A的三端结构上添加了一端。

在图6所示的第四实施例中，法拉第旋转器31a、31b和31c对应于图4A中的法拉第旋转器11a、11b和11c，双向旋转器32a、32b和32c对应于图4A中的双向旋转器12a、12b和12c，双折射元件33a、33b和33c对应于图4A中的双折射元件13a、13b和13c，组合偏振棱镜34对应于图4A中的组合偏振棱镜14，磁场施加装置36a、36b和36c对应于图4A中的磁场施加装置16a、16b和16c，以及光束输入端口37a对应于图4A中的光束输入端口17a。并且，37c一个光束输入/输出端口，与双折射元件33c相连，37d为一个光束输出端口，与双折射元件33d相连。

在类似于图4A中的这种结构之外，第四实施例的四端式光环行器还包括一个法拉第旋转器31b，位于自法拉第旋转器31a的输出光路延伸的组合偏振棱镜34的出射端并具有一个磁场施加装置36b，以及一个双向旋转器32b，一个双折射元件33b和一个光束输入/输出端口37b，它们依次设置在法拉第旋转器31b之后。

在图6的光环行器中，来自光束输入端口37a的向前传输光，通过双折射元件33a，双向旋转器32a，法拉第旋转器31a，组合偏振棱镜34，法拉第旋转器31b，双向旋转器32b和双折射元件33b，传输至光束输入/输出端口37b。而且，来自光束输入/输出端口37d的向前传输光，通过双折射元件33d，双向旋转器32d，法拉第旋转器31d，组合偏振棱镜34，法拉第旋转器31c，双向旋转器32c和双折射元件33c，传输至光束输入/输出端口37c。另外，来自光束输入/输出端口37c的向前传输光传输至光束输出端口37d。这里，光束输出端口37d仅用于输出，也即，没有光束输入至此端口。相应元件的光束旋转方向与图4B至4D中类似，因此其说明加以省略。

另外，在图6的光环行器中，来自光束输出端口37d的入射光为返回光，并可在光环行器内加以衰减。而且，在此结构中，组合偏振棱镜34的部件不能以全反射镜等来代替。

在图6的光环行器中，光束输入和输出的偏振分离和耦合部件以及偏振光束旋转部件，在光束输入/输出端口之间完全隔离。因此，不会产生在图1和2的传统光环行器中可能产生的端口间的漏光。从而可以防止隔离度的降低。而且，由于组合偏振棱镜中偏振分离能力的降低导致的返回光在光环行器中的传输，可通过如在三端式光环行器情况下那样插入一个偏振元件来加以改善。

在图6结构中，存在三种返回光，即，(i)由光束输入/输出端口37b至光束输入端口37a的返回光，(ii)由光束输入/输出端口37c至光束输入/输出端口37b的返回光，和(iii)由光束输出端口37d至光束输入/输出端口37c的返回光。返回光(ii)通过组合偏振棱镜的棱镜部件两次，因而其通量可忽略。而且，因为光束输出端口37d仅用于输出，所以一般认为返回光(iii)的通量很小。然而，由于返回光(i)仅通过组合偏振棱镜的棱镜部件一次，并且光束输入/输出端口37b总是用作信号输入端口，因此返回光(i)的通量并不总是很小，而且传输至光束输入端口37a的返回光通量并不总是低于图1传统光环行器中的情况。在此情况下，通过在光路中设置一个偏振元件，可有效降低此返回光通量。

下面结合图7说明第五实施例的光环行器。第五实施例的光环行器为通过向图6第四实施例中的偏振无关型光环行器添加两个偏振元件而构成。

在图7所示的第五实施例中，法拉第旋转器41a、41b和41c对应于图6中的法拉第旋转器31a、31b和31c，双向旋转器42a、42b、42c和42d对应于图6中的双向旋转器32a、32b、32c和32d，双折射元件43a、43b和43c对应于图6中的双折射元件33a、33b和33c，组合偏振棱镜44对应于图6中的组合偏振棱镜34，磁场施加装置46a、46b和46c对应于图6中的磁场施加装置36a、36b和36c，光束输入端口47a对应于图6中的光束输入端口37a，光束输入/输出端口47c对应于图6中的光束输入/输出端口37c，并且光束输出端口47d对应于图6中的光束输出端口37d。而且，47b为一个光束输入端口，与双折射元件43b相连。45a和45b为添加偏振元件，其中偏振元件45a设置在法拉第旋转器41a与组合偏振棱镜44之间，而偏振元件45b没置在组合偏振棱镜44与法拉第旋转器41d之间。

偏振元件45a用于充分降低由光束输入/输出端口47b至光束输入端口47a的返回光的通量，而偏振元件45b用于充分降低由光束输出端口47d至光束输入/输出端口47c的返回光的通量。

另外，由光束输入/输出端口47c至光束输入/输出端口47b的返回光，不通过任一偏振元件45a、45b，因而不经过偏振元件45a、45b的衰减。然而，由于该返回光两次通过组合偏振棱镜44的棱镜部件，所以该返回光的通量充分小。

通过如7所示在光路中设置偏振元件45a、45b，使得所述三种返回光中的返回光(i)、(iii)的光强进一步降低至对应于偏振元件的衰减比率的水平，例如在偏振玻璃情况下为40至50dB。而且，返回光(ii)的通量降低至可忽略的水平，因为它未通过任一偏振元件但两次通过组合偏振棱镜。通过采用类似结构，这些作用也同样适用于五个以上端口的光环行器。

如上所述，所述光环行器的结构可为三个部分，即偏振分离和耦合部件，偏振旋转部件和光路确定部件，并在光路中加入所述偏振元件。因此，可降低通过该光环行器的返回光通量，从而实现一种具有在传统光环行器中不能达到的高隔离度的光环行器。

下面结合图8说明第六实施例的光环行器。此光环行器亦为四端式，在图8所示的法拉第旋转器51a、51b、51c和51d之间设置有一个组合偏振棱镜54。组合偏振棱镜54的结构为，将第一、第四和第五实施例中的组合偏振棱镜14、34和44转换为具有一个棱镜部件且两个组合偏振棱镜轴向连接并部分重叠，即所述两个棱镜部件彼此相对连接。

在组合偏振棱镜54朝向光束输入端口57a的输入光路中，串联设置有一个法拉第旋转器51a，一个双向旋转器52a和一个双折射元件53a。在由组合偏振棱镜54的第二反射平面延伸的输出光路中，串联设置有一个法拉第旋转器51b，一个双向旋转器52b和一个双折射元件53b和一个光束输入/输出端口57b。在由组合偏振棱镜54的第三反射平面延伸的透射光路中，串联设置有一个法拉第旋转器51c，一个双向旋转器52c和一个双折射元件53c和一个光束输入/输出端口57c。另外，在由组合偏振棱镜54的第四反射平面延伸的输出光路中，串联设置有一个法拉第旋转器51d，一个双向旋转器52d和一个双折射元件53d和一个光束输出端口57d。法拉第旋转器51a、51b、51c和51d分别带有磁场施加装置56a、56b、56c和56d。

工作时，输入至光束输入端口57a的光束，通过双折射元件53a，双向旋转器52a，法拉第旋转器51a，组合偏振棱镜组合偏振棱镜54(由其上半部两次反射)，法拉第旋转器51b，双向旋转器52b和双折射元件53b，传输至光束输入/输出端口57b。在此情况下，双折射元件，双向旋转器和法拉第旋转器的工作过程类似于上述实施例中，因此其说明加以省略。

而且，输入至光束输入/输出端口57b的光束，通过双折射元件53b，双向旋转器52b，法拉第旋转器51b，组合偏振棱镜组合偏振棱镜54(透过)，法拉第旋转器51c，双向旋转器52c和双折射元件53c，传输至光束输入/输出端口57c。另外，输入至光束输入/输出端口57c的光束，通过双折射元件53c，双向旋转器52c，法拉第旋转器51c，组合偏振棱镜组合偏振棱镜54(由其下半部两次反射)，法拉第旋转器51d，双向旋转器52d和双折射元件53d，传输至光束输出端口57d。这里，光束输出端口57d仅用于输出，也即，没有光束输入至此端口。

如图8所示构成的光环行器可达到类似于图6光环行器中的效果。而且，光束输入和输出的偏振分离和耦合部件以及偏振光束旋转部件，在光束输入/输出端口之间完全隔离。因此，不会发生端口间的漏光。从而可以防止隔离度的降低。

下面结合图9说明第七实施例的光环行器。第七实施例的光环行器亦为如图8中光环行器的四端式。

在图9所示的第七实施例中，法拉第旋转器61a、61b、61c和61d对应于图8中的法拉第旋转器51a、51b、51c和51d，双向旋转器62a、62b、62c和62d对应于图8中的双向旋转器52a、52b、52c和52d，双折射元件63a、63b、63c和63d对应于图8中的双折射元件53a、53b、53c和53d，组合偏振棱镜64对应于图8中的组合偏振棱镜54，磁场施加装置66a、66b、66c和66d对应于图8中的磁场施加装置56a、56b、56c和56d，光束输入端口67a对应于图8中的光束输入端口57a，光束输入/输出端口67b对应于图8中的光束输入/输出端口57b，光束输入/输出端口67c对应于图8中的光束输入/输出端口57c，并且光束输出端口67d对应于图8中的光束输入/输出端口57d。

第七实施例的光环行器的结构为向第六实施例的光环行器添加有两个偏振元件。也就是说，在法拉第旋转器61a与组合偏振棱镜64之间设置有一个偏振元件65a，在组合偏振棱镜64与法拉第旋转器61d之间设置有一个偏振元件65b。

在图8和9所示的光环行器中，其组合偏振棱镜的形状不同于其它实施例中。伴随此差别，须改变光束输入/输出端口57b、57c的位置。另外，在图5A至8所示的光环行器中，由于没有偏振元件，其双折射元件设置为，使得所述两束偏振光从在输入端由双折射元件分离至在输出端由双折射元件耦合，具有相同的光学传输长度(光程长)。

第七实施例的光环行器具有端口之间的三条光路，类似于第六实施例的光环行器，并且其相应光路除偏振元件65a、65b之外作用相似。因而省略其解释。而且，第七实施例的光环行器可达到类似于图8中光环行器的效果。也就是说，光束输入和输出的偏振分离和耦合部件以及偏振光束旋转部件，在光束输入/输出端口之间完全隔离。因此，不会发生端口间的漏光。从而可以防止隔离度的降低。另外，通过加入偏振元件65a、65b，可有效降低由光束输出端口67d至光束输入/输出端口67c的返回光以及由光束输入/输出端口67b至光束输入端口67a的返回光的通量。

下面结合图10A至10C说明第八实施例的光环行器。第八实施例的光环行器的特点作用为三端完全循环型。

图10A显示了在光束输入至光束输入/输出端口71a情况下的光路，图10B显示了在光束输入至光束输入/输出端口71b情况下的光路，且图10C显示了在光束输入至光束输入/输出端口71c情况下的光路。

第八实施例的光环行器包括光束输入至光束输入/输出端口71a、71b和71c，偏振分离和耦合装置72a、72b和72c，组合双向偏振旋转器73a、73b和73c，单向偏振旋转器74a、74b和74c，一个第一组合PBS(偏振分束器)棱镜75，一个第二组合PBS(偏振分束器)棱镜76和一个双向偏振旋转器77。在光束输入/输出端口71a与组合PBS棱镜75之间，从光束输入/输出端口71a起，串联设置有偏振分离/耦合元件72a，组合双向偏振旋转器73a和单向偏振旋转器74a。而且，在光束输入/输出端口71b与组合PBS棱镜76之间，从光束输入/输出端口71b起，串联设置有偏振分离/耦合元件72b，组合双向偏振旋转器73b和单向偏振旋转器74b。另外，在光束输入/输出端口71c与组合PBS棱镜75之间，从光束输入/输出端口71c起，串联设置有偏振分离/耦合元件72c，组合双向偏振旋转器73c和单向偏振旋转器74c。这里，偏振分离/耦合元件72a、72b和72c构成偏振分离/耦合部件，组合双向偏振旋转器73和单向偏振旋转器74构成偏振旋转部件，而组合PBS棱镜75、76和双向偏振旋转器77构成光路确定部件。

组合PBS棱镜75由两层PBS膜75a，75b和全反射膜75c构成。PBS膜75a位于与单向偏振旋转器74a相对的位置，而PBS膜75b位于与单向偏振旋转器74c相对的位置。而且，组合PBS棱镜76由PBS膜76a和全反射膜76b构成，其中PBS膜76a位于与PBS膜75a相对的位置，而全反射膜76b位于与全反射膜75c相对的位置。而且，在PBS膜75a和76a之间，设置有单向偏振旋转器77。

组合双向偏振旋转器73a至73c各由两个不同的双向偏振旋转器组成，这两个双向偏振旋转器邻接，其一将线偏振光反时针旋转45°而另一将其顺时针旋转45°。单向偏振旋转器74a、74b和74c分别设有磁场施加装置78a、78b和78c，由之施加磁场以将线偏振光旋转45°。

下面结合图10A至10C说明三端式完全循环型光环行器中光束的传播过程。

参照图10A，输入至光束输入/输出端口71a的光束由偏振分离/耦合元件72a分离为两束偏振平面彼此正交的偏振光，输入至组合双向偏振旋转器73a。在组合双向偏振旋转器73a中，作为非常光通过偏振分离/耦合元件72a的光束成分的偏振平面顺时针旋转45°，而作为寻常光通过它的光束成分的偏振平面反时针旋转45°。接着，这两束通过组合双向偏振旋转器73a的偏振光反时针旋转45°。其结果是，作为非常光通过偏振分离/耦合元件72a的光束成分的偏振平面不变，而只有作为寻常光通过它的光束成分的偏振平面反时针旋转90°。因此，这两束偏振光具有相同的偏振平面。接着，这两束偏振光作为非常光输入至组合PBS棱镜75，经PBS膜75a、75b反射，通过组合PBS棱镜76，输入至单向偏振旋转器74b。在单向偏振旋转器74b中，所述两束偏振光的偏振平面都被顺时针旋转45°。接着，在组合双向偏振旋转器73b中，作为非常光通过偏振分离/耦合元件72a的光束成分的偏振平面顺时针旋转45°，然后作为寻常光输出至偏振分离/耦合元件72b。另一光束成分的偏振平面反时针旋转45°，然后作为非常光输出至偏振分离/耦合元件72b。接着，偏振分离/耦合元件72b将所述寻常光和非常光加以耦合，将其输出至光束输入/输出端口71b。

参照图10B，输入至光束输入/输出端口71b的光束由偏振分离/耦合元件72b分离为寻常光和非常光。然后，该寻常光和非常光输入至组合双向偏振旋转器73b，在其中，非常光成分的偏振平面顺时针旋转45°，寻常光成分的偏振平面反时针旋转45°。接着，这两束偏振光输入至单向偏振旋转器74b，在其中这两束偏振光的偏振平面都顺时针旋转45°。这样，作为寻常光通过偏振分离/耦合元件72b的光束成分保持不变，而作为非常光通过它的光束成分被转换成寻常光，通过组合PBS棱镜76。这些通过组合PBS棱镜76的光束输入至组合PBS棱镜75，在其中由于这两种光束成分都为寻常光，所以它们原状通过组合PBS棱镜75的PBS膜75b。通过组合PBS棱镜75的这两种光束成分，由单向偏振旋转器74c反时针旋转45°。进而，由单向偏振旋转器74c输出的光束输入至组合双向偏振旋转器73c。在组合双向偏振旋转器73c中，作为寻常光通过偏振分离/耦合元件72b的光束成分反时针旋转45°出射寻常光，作为非常光通过它的光束成分顺时针旋转45°出射寻常光。然后，这些非常光和寻常光输出至偏振分离/耦合元件72c。这两束偏振光由偏振分离/耦合元件73c加以耦合，然后由光束输入/输出端口71c输出。

参照图10C，输入至光束输入/输出端口71c的光束由偏振分离/耦合元件72c分离为寻常光和非常光。然后，寻常光成分的偏振平面由组合双向偏振旋转器73c反时针旋转45°，并进一步由单向偏振旋转器74c反时针旋转45°，出射非常光。另一方面，非常光成分的偏振平面由组合双向偏振旋转器73c顺时针旋转45°，并进一步由单向偏振旋转器74c反时针旋转45°，从而保持为非常光。因此，输入至光束输入/输出端口71c的光束全部作为非常光输入至组合PBS棱镜75，经PBS膜75a和全反射膜75c反射，然后输入至组合PBS棱镜76。输入至组合PBS棱镜76的这两束非常光由全反射膜76b反射，经PBS膜76a反射，输入至双向偏振旋转器77。双向偏振旋转器77将全部两个偏振平面旋转90°，然后将这些光束输出至组合PBS棱镜75。输入至组合PBS棱镜75的光束通过PBS膜75a，输入至单向偏振旋转器74a。其偏振平面都由单向偏振旋转器74a顺时针旋转45°。然后，作为寻常光通过偏振分离/耦合元件72c的光束成分，由组合双向旋转器73a顺时针旋转45°，出射寻常光，作为非常光通过它的光束成分，由之反时针旋转45°。然后，这两束光输出至偏振分离/耦合元件72a。这两束偏振光由偏振分离/耦合元件73a加以耦合，然后由光束输入/输出端口71a输出。

如上所述，在第八实施例中，所述完全循环型光环行器可由较少数量的元件构成而产生高隔离度。而且，在第二至第七实施例中对第一实施例作出的改进同样适用于第八实施例中的光环行器。

下面说明第八实施例中三端完全循环型光环行器的具体实施例。

本发明人在光学通信系统中采用和制造了一种三端完全循环型的光环行器，其中采用光纤作为所述的光束输入/输出端口71a、71b和71c，采用金红石单晶(rutile monocrystal)作为所述偏振分离/耦合元件72a、72b和72c，采用由石英波片组合而成的组合波片作为所述组合双向偏振旋转器73a、73b和73c，采用法拉第旋转器作为所述单向偏振旋转器74a、74b和74c，采用石英波片作为所述双向偏振旋转器77。结果可以完全实现所述的三端完全循环型的偏振无关光环行器，并且证明，采用少量的全反射膜可达到高的隔离度。

在第八实施例中，所述偏振分离/耦合元件72a、72b和72c可由方解石而非金红石单晶制成。而且，可由全反射膜替代所述组合PBS棱镜76的PBS膜。

而且，所述双向偏振旋转器77可替换为单向偏振旋转器，由其将入射光的偏振平面旋转90°，或者替换为双向旋转器和单向旋转器的组合，由其将输入至光束输入/输出端口71c的入射光的偏振平面旋转90°。通过采用双向旋转器和单向旋转器的组合，由输入至光束输入/输出端口71a的光束泄漏至光束输入/输出端口71c产生的漏光成分可得到抑制。

虽然上述实施例采用了三端或四端型，但通过采用类似结构在五端或更多端的光环行器中可同样达到高的隔离度。

虽然本发明为完整清楚公开起见，结合了特定实施例加以说明，但附后的权利要求并不因此受到限制，而应理解为包含本领域技术人员能够想到的，完全落入此处所作基本教导范围内的所有改动和替代结构。[附图中的符号说明](图1)81法拉第旋转器82旋转偏振片83，85偏振分离棱镜84，86全反射镜87磁场施加装置88a，88b，88c，88d光束输入/输出端口(图2)91，92，93双折射晶片94，95，96，97，98，99，100，101偏振旋转器102，103，104光束输入/输出端口(图3)121，122，123光束输入/输出端口124，124a，124b，124c，124d，125，组合偏振棱镜125a，125b，偏振面126a，126b，双折射片127全反射镜128a，128b，128c半波片129a，129b，129c法拉第旋转器(图4A至图10D)11a，11b，11c法拉第旋转器12a，12b 12c，212a，212b，212c双向旋转器13a，13b，13c，213a，213b，213c双折射元件14，34，44，54，64，224组合偏振棱镜16a，16b，16c，216a，216b，216c磁场施加装置17a，37a，47a，47b，57a，2 17a光束输入端口17b，37c，47c，57b，57c，67b光束输入/输出端口17c，37d，47d，57d，217c，227c光束输出端口31a，31b，31c，31d法拉第旋转器32a，32b，32c，32d双向旋转器33a，33b，33c，33d双折射元件36a，36b，36c，36d磁场施加装置41a，41b，41c法拉第旋转器42a，42b，42c，42d双向旋转器43a，43b，43c，53a，53b，53c，53d双折射元件45a，45b，65a，65b，225a，225b偏振元件46a，46b，46c，226a，226b，226c磁场施加装置51a，51b，51c，n51d法拉第旋转器52a，52b，52c，52d双向旋转器56a，56b，56c，56d磁场施加装置61a，61b，61c，61d法拉第旋转器62a，62b，62c，62d双向旋转器63a，63b，63c，63d双折射元件66a，66b，66c，66d，78a，78b，78c磁场施加装置67c，71a，71b，71c，217b，227b光束输入/输出端口67d光束输出端口72a，72b，72c偏振分离和耦合元件73a，73b，73c组合双向偏振旋转器74a，74b，74c单向偏振旋转器75，76组合PBS膜77双向偏振旋转器211a，211b，211c法拉第旋转器218偏振分离棱镜219全反射镜221a，221b，221c法拉第旋转器222a，222b，222c双向旋转器223a，223b，223c双折射元件

Claims (18)

1.一种偏振无关型光环行器，包括：

多个偏振分离/耦合装置，其中当外部入射光束由一个第一端部接收时，所述入射光束被分离为偏振平面彼此正交的两束偏振光，并且当偏振平面彼此正交的两束内部传输偏振光由一个位于与所述第一端部相对端的第二端部接收时，所述两束内部传输偏振光得以耦合；

多个偏振旋转装置，各具有一个第一端部，位于与所述偏振分离/耦合装置的所述第二端部相对的位置，和一个第二端部，位于所述第一端部的相对端，其中当偏振平面彼此正交的两束偏振光由所述第一端部接收时，所述两束偏振光被旋转为具有彼此平行的偏振平面，并且当偏振平面彼此平行的两束内部传输偏振光由所述第二端部接收时，所述两束内部传输偏振偏振光被旋转为具有彼此正交的偏振平面；和

一个光路确定装置，位于与所述多个偏振旋转装置的所述第二端部相连的光路上，将待输入至所述多个偏振旋转装置之一的所述第二端部的两束偏振平面彼此平行的偏振光，输出至所述多个偏振旋转装置之另一个的所述第二端部。

2.根据权利要求1所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述偏振分离/耦合装置由对于寻常光和非常光产生相同偏振分离距离的双折射晶体材料制成。

3.根据权利要求1所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述偏振分离/耦合装置由对于寻常光和非常光产生相同光学传输长度的双折射晶体材料制成。

4.根据权利要求2所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述双折射晶体材料由金红石晶片制成。

5.根据权利要求3所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述双折射晶体材料由金红石晶片制成。

6.根据权利要求1所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述光路确定装置由至少一个组合偏振棱镜组成。

7.根据权利要求6所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述光路确定装置用作一个偏振分束器。

8.根据权利要求6所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述组合偏振棱镜由至少一个全反射部件组成。

9.根据权利要求1所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述偏振旋转装置由位于输入和输出光束的传输路径上的一个双向偏振旋转器和一个单向偏振旋转器组成。

10.根据权利要求9所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述双向偏振旋转器具有至少一个由对透射光的偏振平面产生不同旋转方向的多个半波片构成的构件，所述多个半波片位于与所述透射光正交的平面内。

11.根据权利要求9所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述单向偏振旋转器由一个法拉第旋转器和一个向所述法拉第旋转器施加磁场的磁场施加装置构成。

12.根据权利要求9所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述双向偏振旋转器由对透射光的偏振平面产生不同旋转方向的多个45°旋转偏振片构成，所述多个45°旋转偏振片位于与所述透射光正交的平面内。

13.根据权利要求11所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述法拉第旋转器由一个磁性石榴石单晶材料制成。

14.根据权利要求1所述的偏振无关型光环行器，还包括：

一个偏振元件，仅具有既定偏振平面的光束才能通过，所述偏振元件位于所述偏振旋转装置与所述光路确定装置之间。

15.根据权利要求14所述的偏振无关型光环行器，其中：

所述偏振元件由偏振玻璃制成。

16.一种循环型光环行器，包括：

多个偏振分离/耦合装置，其中当外部入射光束由一个第一端部接收时，所述入射光束被分离为偏振平面彼此正交的两束偏振光，并且当偏振平面彼此正交的两束内部传输偏振光由一个位于与所述第一端部相对端的第二端部接收时，所述两束内部传输偏振光得以耦合；

多个偏振旋转装置，各具有一个第一端部，位于与所述偏振分离/耦合装置的所述第二端部相对的位置，和一个第二端部，位于所述第一端部的相对端，其中当偏振平面彼此正交的两束偏振光由所述第一端部接收时，所述两束偏振光被旋转为具有彼此平行的偏振平面，并且当偏振平面彼此平行的两束内部传输偏振光由所述第二端部接收时，所述两束内部传输偏振偏振光被旋转为具有彼此正交的偏振平面；和

一个光路确定装置，位于与所述多个偏振旋转装置的所述第二端部相连的光路上，根据所述偏振平面和所述两束偏振光输入光路的方向，将待输入至所述多个偏振旋转装置之一的所述第二端部的两束偏振平面彼此平行的偏振光，输出至所述多个偏振旋转装置之另一个的所述第二端部，所述光路确定装置设有一个完全循环型光环行器的结构。

17.根据权利要求16所述的循环型光环行器，其中：

所述光路确定装置包括第一和第二组合偏振分束器，和一个位于所述第一和第二组合偏振分束器之间的双向偏振旋转器。

18.根据权利要求16所述的循环型光环行器，其中：

所述第一组合偏振分束器由第一和第二偏振分束膜和第一全反射膜构成；

所述第二组合偏振分束器由第三偏振分束膜和第二全反射膜构成；

所述双向偏振旋转器位于所述第二组合偏振分束器的所述第三偏振分束膜与所述第一组合偏振分束器的所述第一偏振分束膜之间连接的第一光路上；以及

所述第一和第二组合偏振分束器的所述第一和第二全反射膜形成平行于所述第一光路的第二光路。

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