CN1372158A - 光环行器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种四端口光环行器。它采用两个渥拉斯顿棱镜分别与单模光纤双芯准直器、保偏光纤双芯准直器偶合。该四端口光环行器主要包括端口、外壳和芯件,芯件包括准直器、分束器,旋转器、棱镜,其特征是两个准直器均为双芯准直器,两个单模光纤与一个双芯准直器连接,两个保偏光纤与另一个双芯准直器连接,构成四个端口。在第二个分束器前、后各设置一个渥拉斯顿棱镜。两个保偏光纤的慢轴方向相互旋转了90°。两个渥拉斯顿棱镜相互旋转了90°。该器件从一个端口输入一束光时,可输出两束振动方向相互垂直的线偏振光,反向输入相互垂直的两个线偏振光,可从另一个端口输出合束的光。
Description
技术领域
本发明涉及一种光环行器，该器件的作用是使光从一个端口输入时，可输出两束振动方向相互垂直的线偏振光(偏振分光)，反向输入相互垂直的线偏振光，可从另一个端口输出合束的光，属于光通信领域。
背景技术
在光纤通信中，长途传输会带来一定的偏振模色散，这是影响长途传输距离的主要因素，采用传统的色散补偿光纤加三端口环行器的补偿方案也不能满足要求。专利00229079是最新三端口环行器，仍然不能解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是采用保偏光纤双芯准直器和一个渥拉斯顿棱镜匹配，单模光纤双芯准直器和另一个渥拉斯顿棱镜匹配，两组匹配分别可调，并且互不干扰，组成四端口环行器。
本发明的技术方案是；该光环行器主要包括端口、外壳和芯件芯件包括准直器、分束器、旋转器、棱镜，两个准直器分别是两个单模光纤构成一个单模光纤双芯准直器和两个保偏光纤构成一个保偏光纤双芯准直器，共四个端口，并在第二个分束器前、后备设置一个渥拉斯顿棱镜，两个保偏光纤的慢轴方向相互垂直，两个渥拉斯顿棱镜光轴沿环行器轴心相互旋转了90°。
所述的光环行器，其分束器是两块双折射晶体，第一个分束器的光轴方向为45°，第二个分束器的光轴方向相对第一个分束器的光轴方向旋转90°。
所述的光环行器，其旋转器包括法拉第旋转片和两个λ/2石英波片，法拉第旋转片的旋转角为45°，两个λ/2石英波片光轴方向为22.5°，法拉第旋转片和两个λ/2石英波片粘在一块非顺磁性的方形支架上。
所述的光环行器中的渥拉斯顿棱镜为双折射材料做成，它的两片双
折射晶体光轴方向互相垂直。
所述的光环行器，其第一个渥拉斯顿棱镜的一片和第二个分束器相邻的一片组合在一起，第二个渥拉斯顿棱镜相对于该组合体旋转90°。
本技术方案的优点是，第一、结构本身带来的偏振模色散很小；第二、反相传输时相当于双极隔离器，因而反相隔离度很高，且不随偏振态的改变而改变；第三、采用双芯准直器结构，可使器件的体积做很小，使工艺简化、成本降低，器件具有长期的工作稳定性。
附图说明
图1是环行器外部示意图，图2是整体结构图，图3是双芯保偏准直器的装配图，图4是双芯保偏准直器的截面图，图5是光线从1端口到2、3端口传输的光路俯视图，图6是光线从1端口到2、3端口传输的光路主视图，图7是光线从2，3端口到4端口传输的光路俯视图，图8是光线从2，3端口到4端口传输的光路的主视图，图9、图10、图11、图12是渥拉斯顿棱镜棱镜和分束器组合在一起的光路图。
图中依次为单模光纤1、2，3是双芯毛细管，4是准直透镜，5双折射分束器，6是法拉第旋转器，7是晶体架，8和9都是1/2入石英波片，10是渥拉斯顿棱镜，11是双折射分束器，12是法拉第旋转器，13是晶体架，14各15都是λ/2石英波片，16是渥拉斯顿棱镜，17是准直透镜，18是双芯毛细管，19和20都是保偏光纤，21是定位座。
具体实施方式
图2中具体给出了本发明的结构：1、2为两根单模光纤；3是固定光纤用的双芯光纤毛细管；4是准直器透镜；5是双折射晶体，可由YVO4，LINBO3等双折射材料做成，光轴方向为45°；6为法拉第旋转器，旋转角为45°；8、9为λ/2石英波片，光轴方向为22.5°；6、8、9粘在一块非顺磁性的方形支架7上；10为双折射材料做成的渥拉斯顿棱镜，它的两片光轴方向互相垂直；11为双折射晶体，光轴方向相对于5旋转90°；12为法拉第旋转片，与6相同；14、15为λ/2石英波片，与8，9相同；12、14、15同样粘在一个非顺磁性的方形支架13上；16为渥拉斯顿棱镜其结构与10相同，16相对于10旋转了90°；17为准直透镜；18为固定光纤的双芯毛细管；19、20为保偏光纤；21为非顺磁性的定位座。
下面对本技术方案作进一步的解释：本发明的技术方案如图1所示，从1端口输入光可从2，3端口输出振动方向相互垂直的线偏振光。从2，3端口输入相互垂直的线偏振光，可从4端口输出合束的光。芯件各部件放置位置如图2所示依次为单模光纤1，单模光纤2，双芯光纤毛细管3，准直透镜4，双折射分束器5，法拉第旋转片6，晶体支架7，λ/2石英波片8，λ/2石英波片9，渥拉斯顿棱镜10，双折射分束器11，法拉第旋转片12，晶体支架13，λ/2石英波片14，λ/2石英波片15，渥拉斯顿棱镜16，准直透镜17，双芯光纤毛细管18，保偏光纤19，保偏光纤20。渥拉斯顿棱镜16相对于渥拉斯顿棱镜10转了90°。
上述光环行器，法拉第旋转片6、λ/2波片8和λ/2波片9都是粘在一个用非顺磁质材料(如黄铜，不锈钢)做成的方形框架7上，法拉第旋转片12、λ/2片14，15也是粘在同样的方形框架13上，6，8，9与12，14，15采用相同的器件组成，元件5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16依次放入一个非顺磁质材料(如黄铜，不锈钢)制成的定位座21上，定位座与由1，2，3，4组成的单模光纤双芯准直器和由17，18，19，20组成的保偏光纤双芯准直器封装在一起。
下面我们对四端口光环形器的光路进行分析，图5是光线从1端口到2、3端口传输的光路俯视图，图6是光线从1端口到2、3端口传输的光路主视图，从左到右光线从1入射经准直透镜3准直后入射到双折射晶体5上被分解成寻常光线O光和非寻常光线E光，其振动面相互垂直，O光通过法拉第旋转片6逆时针转45°，通过λ/2片8又顺时针转45°，振动面不变化，与入射到法拉第旋转片6之前相同。E光通过法拉第旋转片6逆时针转45°，通过λ/2片9再逆时针转45°后，共转90°，其振动面O光相同。通过拉斯顿棱镜10时，两束光都旋一个角度变成与轴线平行的光线，两束光经过双折射晶体11是都相当于E光，所以向上发生一个侧位移，O光经过法拉第旋转器12逆时针转45°，经过λ/2片14再逆时针转45°，共转90°，E光经过法拉第旋转器12逆时针转45°，经过λ/2片15再顺时针转45°，其振动方向不变。两束光经过16后偏折了一个角度，经准直透镜17后分别耦合到两根保偏光纤中。
图7，图8中相互垂直的线偏振光分别从19、20入射，由于法拉第旋转片的非互易性，当被两束光经过双折射晶体11时都是O光，所以不发生侧位移，因此光线回不到光纤1中，而从光纤2输出。
图9，图10，图11，图12是本技术方案的一种变形的光路图，其特点是渥拉斯顿棱镜10的一片和双折射分束器11组合在一起。
图3、图4为保偏光纤准直器的装配图，它的两根保偏光线慢轴方向相互垂直。
Claims (5)
1、一种光环行器，主要包括端口、外壳和芯件，芯件包括准直器、分束器、旋转器、棱镜，其特征是两个准直器分别是两个单模光纤构成的一个单模光纤双芯准直器和两个保偏光纤构成的另一个保偏光纤双芯准直器，共四个端口，并在第二个分束器前、后各设置一个渥拉斯顿棱镜，两个保偏光纤的慢轴方向相互垂直，两个渥拉斯顿棱镜光轴沿环行器轴心相互旋转了90°。
2、根据权利要求1所述的光环行器，其特征是分束器是两片双折射晶体，第一个分束器的光轴方向为45°，第二个分束器的光轴方向相对第一个分束器的光轴方向旋转90°。
3、根据权利要求1所述的光环行器，其特征是旋转器包括法拉第旋转片和两个λ/2石英波片，法拉第旋转片的旋转角为45°，两个λ/2石英波片光轴方向为22.5°，法拉第旋转片和两个λ/2石英波片粘在一块非顺磁性的方形支架上。
4、根据权利要求1所述的光环行器，其特征是渥拉斯顿棱镜为双折射材料做成，它的两片光轴方向互相垂直。
5、根据权利要求2或5所述的光环行器，其特征是第一个渥拉斯顿棱镜的一片和第二个分束器相邻的一片组合在一起，第二个渥拉斯顿棱镜相对于该组合体旋转90°。
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