CN1202434C - 光隔离器 - Google Patents

Abstract

一种光隔离器，包括第一光纤准直装置、隔离中心、第二光纤准直装置和一金属外管。第二光纤准直装置套管长度较长，隔离中心包括第一偏振器、偏振旋转晶体、第二偏振器和磁环，该磁环的总长度可略小于或等于两偏振器和偏振旋转晶体长度的总和。组装时，该磁环是粘贴在第二光纤准直装置的套管端面。该光隔离器在组装过程中不会产生溢胶不良，并可调整插入损耗至最小，且磁环长度减小，可降低整个光隔离器的制造成本。

Description

光隔离器

本发明是关于一种光隔离器，尤指一种在组装过程中不会产生溢胶不良且磁环长度较小的低插入损耗、低制造成本光隔离器。

在光通信系统中，信号光在传输过程中会经过许多不同的光学界面，其经过每一光学界面均会出现不同程度的反射，而反射产生的回程光可能会沿原光路返回光源，必会造成光源工作不稳定，产生频率漂移、信号衰减变化等问题，从而影响整个光通信系统正常工作。为了避免回程光对光源等器件产生影响，必须以光隔离器抑制回程光，以确保光通信系统的工作质量。而光隔离器是一种对正向传输光具有较低插入损耗，对反向传输光有很大衰减的非互易性光无源器件，用以抑制光通信系统中回程光对光源所造成的不利影响。

如图1所示现有光隔离器包括两光纤准直装置10、隔离中心30和一金属外管40，该光纤准直装置10是由0.25节距的自聚焦透镜13(实际中多采用0.23节距)和固定光纤15的插针14组成，光纤准直装置10将光纤15中传输的光束转换为平行光，以提高光器件间的耦合效率。该隔离中心30是置于两光纤准直装置10之间，包括第一偏振器31、偏振旋转晶体32、第二偏振器33和磁环34，其中偏振器31、33可将通过的光束分成偏振方向互相垂直的o光和e光，该偏振旋转晶体32是利用磁光晶体的法拉第效应，即由磁光晶体制成的偏振旋转晶体32在磁场作用下，可使通过该偏振旋转晶体32的偏振光振动面发生旋转，现有光隔离器1的偏振旋转晶体32的旋光角度是45°，而该第二偏振器33的光轴与第一偏振器31的光轴相互交错成45°角。当光信号正向传输时，光信号经第一光纤准直装置10准直，进入第一偏振器31后，光束被分为o光和e光，其偏振方向互相垂直，当它们经过45°的偏振旋转晶体32时，出射的o光和e光的振动面各自向同一个方向旋转45°，由于第二偏振器33的光轴相对于第一偏振器31正好呈45°，所以o光和e光被第二偏振器33折射汇聚到一起，并经第二光纤准直装置10的自聚焦透镜13耦合至光纤15中，因而正向光以极小的损耗通过光隔离器1。由于法拉第效应的非互易性，当光束反向传榆时，首先经过第二偏振器33，分为偏振面与第一偏振器31光轴成45°的o光和e光，当该两偏振光经45°的偏振旋转晶体32时，其振动面仍朝与正向光旋转方向一致的方向旋转45°，因此回射的两分离光束o光和e光相对于第一偏振器31其性质彼此进行了相互转换，即自第二偏振器33出射的o光相对于第一偏振器31变成为e光，而自第二偏振器33出射的e光相对于第一偏振器31变成为o光，由于o光和e光振射率等性质的不同使得两分离光束不再沿原光路汇聚进入光纤15，反而由第一偏振器31进一步分开成较大角度，而不能耦合进第一光纤准直装置10中，进而达到反向隔离的目的。

现有光隔离器1的光纤准直装置10是标准光纤准直器，包括一插针14、一自聚焦透镜13、一套管12和一金属内管11，该插针14和自聚焦透镜13都固定在该套管12中，且自聚焦透镜13的一部分凸伸出套管12，该金属内管11套装在该套管12外；该隔离中心30的第一偏振器31、偏振旋转晶体32和第二偏振器33依次置于磁环34中固定。组装时，将磁环34套住一光纤准直装置10的自聚焦透镜13凸伸出套管12的部分131，而将该光纤准直装置10和隔离中心30固连在一起，将该结合体和另一光纤准直装置10置于金属外管40中，调整两者的相对位置，当插入损耗和隔离度同时最佳时固定。但是，为了使该光纤准直装置10和隔离中心30固连，且各元件具有相对精确的定位，该磁环34需一较长的长度以方便套接自聚焦透镜13并增大调节自由度，如此将会提高整个光隔离器的成本，且磁环34较长而不易清洁因采用粘胶组装隔离中心30时对第一偏振器31、偏振旋转晶体32和第二偏振器33表面所造成的污染，以致增大光隔离器的插入损耗。而且在自聚焦透镜13的凸出部分分131涂布粘胶固定磁环34会产生溢胶不良的现象，而对自聚焦透镜13出射表面和相邻的第一偏振器表面造成污染，而此污染难以清除，由此将破坏自聚焦透镜13出射表面的透射率，甚至缩小其出射面积，也会加大整个光隔离器的插入损耗。不仅如此，该两光纤准直装置10的插针14固定在套管12中，降低了调整光对准的灵活性。

本发明的目的在于提供一种在组装过程中不会产生溢胶不良，且便于调校光学特性及制造成本较低的低插入损耗光隔离器。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种光隔离器，包括：一第一光纤准直装置，该第一光纤准直装置包括一插针、一透镜和一套管，该套管是套装固定该透镜与该插针；一第二光纤准直装置，包括一插针、一透镜和一套管，该套管是套装固定该透镜与该插针；一隔离中心，该隔离中心是置于第一光纤准直装置与第二光纤准直装置之间，其包括第一偏振器、偏振旋转晶体、第二偏振器和磁环，该第一偏振器、偏振旋转晶体和第二偏振器是依次置于磁环中，其特征在于该第二光纤准直装置的套管较长可将该第二光纤准直装置的透镜完全套装固定在其中，该套装有第一偏振器、偏振旋转晶体和第二偏振器的磁环是粘贴在第二光纤准直装置的套管端面上。

与现有的光隔离器相比较，本发明具有以下显著优点：因第二光纤准直装置的套管较长，且隔离中心的磁环粘贴在第二光纤准直装置的套管端面，使该光隔离器在组装过程中不会产生溢胶不良，且便于调校光学特性及制造成本较低的低插入损耗光隔离器。

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明：

图1是现有光隔离器的剖面视图。

图2是本发明第一实施例光隔离器的剖面视图。

图3是本发明第二实施例光隔离器的剖面视图。

请参阅图2，是本发明光隔离器第一实施例的剖面视图，该光隔离器2包括第一光纤准直装置10、第二光纤准直装置20、隔离中心60和一金属外管40。

该第一光纤准直装置10包括一插针14、一自聚焦透镜13、一套管12和一金属内管11。其中该插针14包括第一端18、第二端19和一内孔16，该内孔16靠近第一端18处设有一倒角以方便光纤15插入内孔16中，并使该光纤15的端面与第二端19齐平，该第二端19磨成一固定角度，并于该端面镀有抗反射膜。该套管12大致为一中空管体，可以玻璃材料制成，用以套装固定自聚焦透镜13与插针14，该自聚焦透镜13的一部分凸伸出于套管12外，该金属内管11是大致与套管12等长，用于套装套管12以保护其中的元件。

该第二光纤准直装置20包括一插针24、一自聚焦透镜23、一套管22和一金属内管21，与第一光纤准直装置10相比，不同在于第二光纤准直装置20的套管22较长，以致将自聚焦透镜23完全套装固定在其中。

该隔离中心60是置于第一光纤准直装置10与第二光纤准直装置20之间，包括第一偏振器61、偏振旋转晶体62、第二偏振器63和磁环64，该第一偏振器61、偏振旋转晶体62和第二偏振器63是依次置于磁环64中，其中该第一偏振器61和第二偏振器63都是双折射晶体，置于磁环64中时该两双折射晶体61、63的光轴相互交错成45°，该偏振旋转晶体62为法拉第旋光晶体，且其旋光角度大致为45°。该磁环64的总长度可略小于或等于两偏振器61、63与偏振旋转晶体62长度的总和，以缩短磁环64的长度。组装时，套装有第一偏振器61、偏振旋转晶体62和第二偏振器63的磁环64粘贴在套管22的端面，将该结合体与另一光纤准直装置20置于金属外管40中，以转动或滑动插针24，并同时调整两光纤准直装置10、20的相对位置，以达成插入损耗和隔离度同时最佳化后封装组成光隔离器。由于该光隔离器的磁环64长度减小，因此封装前较方便再行清洁隔离中心60晶体表面，进而可减小插入损耗，且降低整个光隔离器的制造成本，同时，以磁环64胶合在套管22端面，可防止溢胶以减少不良品。

请参阅图3，是本发明光隔离器第二实施例的剖面视图，光隔离器3的第二光纤准直装置20’与第一光纤准直装置10相似，其中第二光纤准直装置20’的套管22’进一步设有一可分离的套筒8，该套筒8由玻璃材料制成，可完全套装自聚焦透镜23’，并使套筒8凸伸出于自聚焦透镜23’之外，为加强套筒8与第二光纤准直装置20’的连接，可用粘胶将套筒8粘贴在该第二光纤准直装置20’的套管22’端面上。隔离中心60是粘贴于套筒8端面上。同时调整两光纤准直装置10、20’的相对位置，当插入损耗和隔离度同时最佳化后封装组成光隔离器。

Claims (21)

1.一种光隔离器，包括：一第一光纤准直装置，该第一光纤准直装置包括一插针、一透镜和一套管，该套管是套装固定该透镜与该插针；一第二光纤准直装置，包括一插针、一透镜和一套管，该套管是套装固定该透镜与该插针；一隔离中心，该隔离中心是置于第一光纤准直装置与第二光纤准直装置之间，其包括第一偏振器、偏振旋转晶体、第二偏振器和磁环，该第一偏振器、偏振旋转晶体和第二偏振器是依次置于磁环中，其特征在于该第二光纤准直装置的套管较长可将该第二光纤准直装置的透镜完全套装固定在其中，该套装有第一偏振器、偏振旋转晶体和第二偏振器的磁环是粘贴在第二光纤准直装置的套管端面上。

2.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于该第一光纤准直装置透镜的一部分凸伸出于该第一光纤准直装置的套管外。

3.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于该两光纤准直装置各自进一步包括一金属内管，该金属内管是大致与两光纤准直装置各自的套管等长，用于套装两光纤准直装置各自的套管。

4.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于该两光纤准直装置的插针，一端面磨成一特定角度，并于该端面镀有抗反射膜。

5.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于该第二光纤准直装置的插针可转动或滑动，以调节插入损耗和隔离度。

6.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于该两光纤准直装置的套管是由玻璃材料制成，大致为一中空管体。

7.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于该两光纤准直装置的透镜为自聚焦透镜。

8.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于第一偏振器和第二偏振器为双折射晶体，偏振旋转晶体为法拉第旋转器。

9.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于该磁环的长度小于或等于两偏振器与偏振旋转晶体的长度总和。

10.一种光隔离器，包括：两光纤准直装置，每一光纤准直装置包括一插针、一透镜及一套管，该套管是套装固定该透镜与该插针且透镜一部分凸伸出套管外；一隔离中心，该隔离中心是置于两光纤准直装置之间，其包括第一偏振器、偏振旋转晶体、第二偏振器及磁环，该第一偏振器、偏振旋转晶体及第二偏振器是依次置于磁环中；其特征在于该光隔离器还包括一套筒，该套筒是套设于其中的一光纤准直装置的透镜凸伸出套管外的部分，该套装有第一偏振器、偏振旋转晶体及第二偏振器的磁环是粘贴于套筒端面。

11.如权利要求10所述的光隔离器，其特征在于该两光纤准直装置的插针一端面磨成一特定角度，并于该端面镀有抗反射膜。

12.如权利要求10所述的光隔离器，其特征在于该两光纤准直装置的透镜是自聚焦透镜。

13.如权利要求10所述的光隔离器，其特征在于该两光纤准直装置的套管是由玻璃材料制成，大致为一中空管体。

14.如权利要求10所述的光隔离器，其特征在于该套筒是由玻璃材料制成。

15.如权利要求10所述的光隔离器，其特征在于该第一偏振器及第二偏振器可为双折射晶体，偏振旋转晶体为法拉第旋转器。

16.如权利要求10所述的光隔离器，其特征在于该隔离中心的磁环的总长度可略小于或等于两偏振器与偏振旋转晶体长度的总和。

17.一种光隔离器，包括：一第一光纤准直装置，包括一插针、一透镜及一套管，该套管是套装固定该透镜与该插针；一第二光纤准直装置，包括一插针、一透镜及一套管，该套管是套装固定该透镜与该插针；一隔离中心，该隔离中心是置于第一光纤准直装置与第二光纤准直装置之间，其包括第一偏振器、偏振旋转晶体、第二偏振器及磁环，该第一偏振器、偏振旋转晶体及第二偏振器是依次置于磁环中，其特征在于该第二光纤准直装置的套管还包括一套筒，该套筒可将第二光纤准直装置的透镜完全套装固定于其中，该套装有第一偏振器、偏振旋转晶体及第二偏振器的磁环是粘贴于第二光纤准直装置套管的端面上。

18.如权利要求17所述的光隔离器，其特征在于该第一光纤准直装置的透镜的一部分凸伸出于该第一光纤准直装置的套管外。

19.如权利要求17所述的光隔离器，其特征在于该两光纤准直装置各自进一步包括一金属内管，该金属内管是大致与该两光纤准直装置各自的套管等长，用于套装该两光纤准直装置各自的套管。

20.如权利要求17所述的光隔离器，其特征在于该两光纤准直装置的插针，一端面磨成一特定角度，并于该端面镀有抗反射膜。

21.如权利要求17所述的光隔离器，其特征在于该第二光纤准直装置的插针可转动或滑动，以调节插入损耗及隔离度。

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