CN1303020A - 光环行器 - Google Patents
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Abstract
描述了有双光纤准直管和单光纤准直管的一种光环行器。此环行器提供一种单向的功能,它把输入信号从双光纤准直管的第一光纤导向单光纤准直管。又把输入信号从单光纤准直管导向双光纤准直管的第二光纤,此环行器包括双折射光楔,它改变来自单光纤准直管的信号的角度,把此信号导向双光纤准直管的第二光纤。由于此环行器包括两个准直管而不是三个准直管,所以此环行器比有三个准直管的环行器更紧凑。
Description
本发明涉及光通信装置。更具体说,本发明涉及可用在,例如,光通信网络的光环行器。
光环行器是无源的、单向的光学装置,它有许多应用,例如,光放大器,色散补偿装置,以及双向光通信系统中都要用到。因为光环行器在许多光网络和装置中,是种常见的部件,所以,为了减小网络和装置的尺寸和费用,希望有可靠且紧凑的光环行器。但是,目前的光环行器,不能认为是尽可能紧凑和可靠的。
例如,U.S.Patent No.4,650,289公开的环行器,它在每一侧,即四侧都有一输入或输出端口。为了接入环行器,这样的配置要求光纤沿好几个方向绕行。因此,当装置包含多个环行器时,用U.S.Patent No.4,650,289公开的环行器就不能组成一种紧凑且高效的装置。
已经发展出更为紧凑的环行器。例如,U.S.Patent No.5,204,771公开的环行器,端口设在两侧。所以,U.S.Patent No.5,204,771公开的光环行器是更紧凑的环行器,在使用多个环行器时更加有效。但是,还能给出改进的光环行器。
现在公开光环行器。在一个实施例中,一种与偏振无关的光环行器包括:
把光信号导向第二端口的第一端口,此第二端口把光信号导向第三端口;
与第一、第二、和第三端口相关联的偏振分集设备,它把光信号分成两束子光束,并用偏振把两束子光束组合,还至少把一束子光束的偏振旋转;和
把来自第二端口的信号对准第三端口的设备,让沿第一方向传播、具有第一种偏振的光信号,在不改变此信号的光路的情况下通过,并且对沿第二方向传播、具有第二种正交的偏振的光信号,改变其光路的角度,此设备包括:
第一双折射光楔;
第二双折射光楔;和
在第一双折射光楔和第二双折射光楔之间的半波片和单向旋转器(non-reciprocal rotator)。
本发明在各个附图中以举例的方式,而不是以限制的方式加以说明,其中相同的参考数字表示相同的单元。
图1画出光环行器一个实施例的侧视图。
图2是通过图1所示光环行器的前向光路。
图3是通过图1所示光环行器的后向光路。
现在说明一种光环行器。在下面的说明中,为了解释,有许多特别详细的陈述,以便完整地理解本发明。但是,很显然,对本领域的一个熟练人员,没有这些特别详细的陈述,也能够实施本发明。另一方面,结构和装置以方框图的形式画出,以免使本发明模糊不清。
本说明中提及“一个实施例”或“某个实施例”,是指结合该实施例说明的某种特性、结构、或特征,至少包含在本发明的一个实施例中。本说明中不同地方出现的“在一个实施例中”一词,不一定全指同一个实施例。
现在说明有一双光纤准直管和一单光纤准直管的一种光环行器。此环行器提供单向功能,把输入信号从双光纤准直管的第一光纤导向单光纤准直管。又把输入信号从单光纤准直管导向双光纤准直管的第二光纤。环行器包括双折射光楔,它改变来自单光纤准直管的信号的角度,把此信号导向双光纤准直管的第二光纤。因为环行器包括两个准直管而不是三个准直管,所以此环行器比有三个准直管的环行器更紧凑。
图1画出光环行器一个实施例的侧视图。图1中各部件的偏振态,在下面图2和3中有更详细的说明。
在一个实施例中,环行器100包括双端口(或双光纤)准直管105和单端口(或单光纤)准直管165。在一个实施例中,双端口准直管105和单端口准直管165,两者都包括一准直组件,上有一GRIN透镜把光准直。也可以用其他类型的透镜,或接收预准直的光。
为说明简单起见,准直管105被说成有一输入端口和一输出端口。图1的环行器把光信号从准直管105的输入端口导向准直管165。输入准直管165的信号,被导向准直管105的输出端口。因此,环行器100为输入准直管105和165的信号,提供单向功能。
准直管105与光偏移或离散(walk-off)晶体110光学耦合。在一个实施例中,离位晶体110是45°的离位晶体,它把来自准直管105的输入信号分为两个偏振的光信号,并把这两个偏振的信号按预定距离分开。因为离位晶体110是45°的离位晶体,这两个偏振光束包括45°取向的第一光束和-45°取向的第二光束。
在一个实施例中,半波片115使两个偏振信号之一的偏振改变90°。半波片115的方位角,对从离位晶体110到Faraday旋转器120的光信号是45°。Faraday旋转器120把两个偏振信号沿反时针方向旋转45°。
离位晶体125改变从准直管165到准直管105的偏振信号的路径,但不改变从准直管105到准直管165的偏振信号的路径。同样,双折射光楔130不影响从准直管105到准直管165的信号。双折射光楔130改变从准直管165到准直管105的信号的角度。在一个实施例中,双折射光楔130改变从准直管165到准直管105的信号的角度,其范围在1°和5°之间(如1.8°);但是,也能够用其他角度。此角度把光信号从准直管165导向准直管105的输出光纤。
Faraday旋转器135把两个偏振光信号沿反时针方向旋转45°。在一个实施例中,半波片140的方位角,对从Faraday旋转器135到双折射光楔145的光信号,在15°至25°(如22.5°)的范围;但是,也可以用其他方位角。
双折射光楔145不改变从准直管105到准直管165的信号的角度,但双折射光楔145要改变从准直管165到准直管105的信号的角度。在一个实施例中,双折射光楔145改变从准直管165到准直管105的信号的角度,其范围在1°和5°之间(如1.8°);但是,也能够用其他角度。
两个偏振信号都通过半波片150。在一个实施例中,半波片150的方位角在15°至25°的范围(如22.5°);但是,也可以用其他方位角。光信号之一通过半波片155。在一个实施例中,半波片155的方位角在40°至50°的范围(如45°);但是,也可以用其他方位角。离位晶体160组合这两个偏振光信号。准直管165接收组合的光信号。
输入准直管165的光信号被环行器100导向准直管105的第二端口。离位晶体160把输入信号分解为两个偏振的光信号。半波片155旋转两个偏振的光信号中的一个。半波片150则旋转两个偏振的光信号。
双折射光楔145使从准直管165到准直管105的两个偏振光信号形成角度,以改变各自的光路。半波片140和Faraday旋转器135两者都旋转这两个偏振光信号。双折射光楔130使这两个偏振光信号形成角度。包括双折射光楔145、半波片140、Faraday旋转器135、和双折射光楔130的一组光学单元,把来自准直管165的输入信号,对准准直管105的输出端口。
因此,通过环行器100的光信号,根据光信号传播的方向而偏移一预定的距离。此偏移与半波片及Faraday旋转器的作用相结合,引导输入与输出端口间的光信号,以此给出单向环行器的功能。
图2是通过图1所示光环行器的前向光路。图2图解了所描述的单元对所描述的光信号的作用。换句话说,图2各单元指出光信号在各自环行器单元输出上的取向。例如,某半波片的图解指出一个或多个光信号在通过此半波片后的取向。
输入端口200接收光输入信号。在一个实施例中,输入端口200是双光纤准直管;但是,也可以用其他配置。例如,用两个相邻的修改过或未修改过的准直管,也能形成输入端口200。输入端口200内的虚线对应于输出端口,比如双光纤准直管的输出端口。通过输入端口200接收的光信号,包括水平偏振和垂直偏振两个分量。
离位晶体205把输入信号分解为两个偏振的光信号,分开一预定距离。在图2的实施例中,一个信号被画在原先输入信号位置的上方和右侧;但是,离位晶体205也可以提供其他的分解。半波片210把偏振光信号中的一个反时针旋转90°。于是,这两个偏振的光信号有相同的偏振。
Faraday旋转器215把两个偏振光信号反时针旋转45°,使两个信号都成为水平偏振的。可以用另外的部件产生与输入信号对应的两个水平偏振的光信号。例如,两个裂开的FR,一个作为正45,一个作为负45。离位晶体220对非水平偏振光信号起作用。因此,水平偏振的光信号通过离位晶体220传送。类似地,双折射光楔225不影响水平偏振的光。
Faraday旋转器230是单向部件,它把两个偏振光信号反时针旋转45°。半波片240是可易部件,它把两个偏振光信号顺时针旋转45°。双折射光楔245不影响水平偏振的光,所以半波片240输出的水平偏振光,输入半波片250。
半波片250是可易部件,它把两个偏振光信号顺时针旋转45°。半波片255把偏振光信号之一顺时针旋转90°。离位晶体260把两个偏振光信号组合成单个输出信号,与输入端口200接收的输入信号对应。输出信号输出至输出端口265。在一个实施例中,输出端口265是单光纤准直管;但是,也可以用其他部件。
图3是通过图1所示光环行器的后向光路。如图2一样,图3画出所描述的单元对所描述的光信号的作用。但是,因为图3的信号沿反方向传播(如在图1中从准直管165到准直管105),所以与图2对照,图3所画的均指对应部件的相对的一侧。
输入端口300接收光输入信号。在一个实施例中,如前所述,输入端口300是单光纤准直管;但是,也可以用其他的把输入信号提供给环行器的部件。离位晶体305把输入信号分解为两个偏振光信号。半波片310把两个偏振信号中的一个反时针旋转90°。半波片315把两个偏振信号都反时针旋转45°。
包括双折射光楔320、半波片325、Faraday旋转器330、和双折射光楔335的部件组合,改变从输入端口300到输出端口340的光信号的角度。在一个实施例中,此角度是3.8°,但是,也可以用其他角度。此角度由相邻的输入和输出端口之间的距离,以及双折射光楔335和输出端口340之间的会聚距离确定。在一个实施例中,端口之间的距离,d,是125μm,而会聚距离,f,是2000μm;但是,也可以用其他距离。
半波片325把两个偏振光信号反时针旋转45°,Faraday旋转器330还进一步把两个偏振光信号反时针旋转45°。
在前面的说明中,已经参照具体的实施例对本发明加以阐述。但是显而易见,在不偏离本发明的更广泛的精神和涵盖范围下,可以对之作各种修改和变更。因此,本说明和附图应当认为是示例性的而非限制性的。
Claims (10)
1.一种与偏振无关的光环行器,包括:
把光信号导向第二端口的第一端口,第二端口又把光信号导向第三端口;
与第一、第二、和第三端口相关联的偏振分集设备,把光信号分成两束子光束和用偏振把两束子光束组合,并且至少把一束子光束的偏振旋转;和
把来自第二端口的信号对准第三端口的设备,让沿第一方向传播、具有第一种偏振的光信号,在不改变此信号的光路的情况下通过,并且改变沿第二方向传播、具有第二正交偏振的光信号的光路角度,此设备包括:
第一双折射光楔;
第二双折射光楔;和
在第一双折射光楔和第二双折射光楔之间的半波片和单向旋转器。
2.按照权利要求1的光环行器,其中的偏振分集设备包括:
一种离位晶体,它把来自第一端口和第二端口之一的信号,分为正交偏振的子光束,还把通向第二端口和第三端口之一的正交偏振的子光束组合;和
把子光束之一的偏振旋转的半波片,它使此偏振与另一个来自第一端口和第二端口之一的偏振相符,它还把子光束之一旋转,使之与另一个通向第二端口和第三端口之一的正交。
3.按照权利要求2的光环行器,还包括一种单向旋转器,它旋转两个子光束的偏振,使之达到沿第一端口到第二端口的第一方向传播的第一种偏振,还旋转沿第二端口到第三端口的第二方向传播、要在偏振分集设备内组合的光束的偏振。
4.按照权利要求3的光环行器,还包括一种起光楔作用的离位晶体,它让沿第一方向传播、具有第一种偏振的光信号通过,又不改变信号的光路,它还对沿第二方向传播、具有第二正交的偏振的信号,在此信号为对准而通过该设备后,改变此信号的光路的角度。
5.按照权利要求4的光环行器,其中的单向旋转器,包括Faraday旋转器。
6.按照权利要求5的光环行器,还包括一种偏振旋转器,它在两个子光束为对准此信号而通过某设备前,旋转这两个子光束的偏振,使之达到沿第二方向传播的第二种偏振,它还旋转沿第一方向传播的光束的偏振,以便在偏振分集设备内组合。
7.按照权利要求1的光环行器,其中的第一双折射光楔和第二双折射光楔改变光路的角度,此角度对相应的输入光信号,在1°至5°之间。
8.按照权利要求7的光环行器,其中的角度是1.8°。
9.按照权利要求8的光环行器,其中的第一端口和第三端口由单个双光纤准直管的分开的端口组成。
10.按照权利要求5的光环行器,其中的Faraday旋转器是可旋转的,以便对光环行器进行调整。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: JDS YOUNIFEITH COMPANY Free format text: FORMER OWNER: E-TEK DYNAMICS CORP. Effective date: 20011102 |
|
C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20011102 Applicant after: JDS Uniphase Corp. Applicant before: E-TEK Dynamics Inc |
|
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20041027 Termination date: 20121229 |