CN201075133Y - 光隔离器 - Google Patents

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张文松
赵卫
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Shaanxi Optoelectronic Integrated Circuit Pilot Technology Research Institute Co ltd
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XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
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Abstract

一种光隔离器，其由依次设置的入端光纤头、隔离体、二个自聚焦透镜及出端光纤头构成，隔离体由依次设置的位移型晶体、45°法拉第旋转片、半波片及位移型晶体固连构成，二个位移型晶体的走离平面平行、走离量相同且走离方向相反。入端光纤头与第一自聚焦透镜的相向面平行，出端光纤头与第二自聚焦透镜的相向面平行，二个自聚焦透镜的光轴平行、焦距相同且相邻焦面重合，入端光纤头的内端面与出端光纤头的内端面处于物像共轭位置上。本实用新型解决了背景技术中体积大、成本高的技术问题。本实用新型隔离效果好，且可消除偏振模色散。

Description

光隔离器
技术领域
本实用新型涉及一种应用于光纤通信领域的光隔离器。
背景技术
光隔离器是一种只允许光单向传输的光无源器件，用于保护激光器、光放大器等发光器件，使之不受回向光的干扰。光隔离器按偏振的相关性分为两种：偏振相关型和偏振无关型。由于光纤通信中光纤中光波的偏振态是随机变换的，因此，常采用偏振无关光隔离器。
偏振无关光隔离器的实现方式有多种，其中主要有两种类型：位移(Displacer)型光隔离器和楔型光隔离器。这两种类型在文献《偏振无关光隔离器》，光电子协会，1979/7Vol.J.62-CNo.7，pp.505-512和美国专利U.S.Pat.No.4548478中有详细介绍。该类传统结构的光隔离器，当光经光纤头发出经过自聚焦透镜耦合后，在透镜输出端光束的半径为0.5mm，这样，如果把隔离体部分放在两个自聚焦透镜之间，必须使反向的o光和e光分开很大的距离才能取到隔离的作用，这就要求所用位移型晶体和法拉第旋转片或者楔型双折射晶体的尺寸很大才能达到要求，致使器件的体积大、成本高。例如：位移型光隔离器，为了满足隔离度要求，使反向光相对于输入准直器发生横向位移，反向光路中的两束光需偏移较大距离，这就要求位移晶体的体积要非常大，因而导致光隔离器整体体积大，且成本高昂，已经被楔型光隔离器取代。楔型光隔离器，使反向光相对于输入准直器发生角度偏离，隔离效果较位移型光隔离器好，但其存在偏振模色散和平行位移等不足，需要进行补偿，而且所用的楔型双折射晶体和法拉第旋转片的截面过大，成本也较高。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种光隔离器，其解决了背景技术中体积大、成本高的技术问题。
本实用新型的技术解决方案如下：
一种光隔离器，包括：隔离体2，分设于壳体7两端的入端光纤头1及出端光纤头5，设置于入端光纤头1与出端光纤头5之间的第一自聚焦透镜3、第二自聚焦透镜4，所述的入端光纤头1、第一自聚焦透镜3、第二自聚焦透镜4固定于玻璃套管6内；其特征在于：所述的隔离体2由依次设置的位移型晶体201、45°法拉第旋转片202、半波片203及位移型晶体204固连为一体构成，所述的第一位移型晶体201与第二位移型晶体204之间的光轴夹角为90°，所述的第一位移型晶体201与第二位移型晶体204的走离平面平行、走离量相同且走离方向相反；所述的隔离体2设置于入端光纤头1和第一自聚焦透镜3之间并通过第二位移型晶体204与第一自聚焦透镜3相固定；所述入端光纤头1的内端面跟与之相向的第一自聚焦透镜3的端面相平行，所述出端光纤头5的内端面跟与之相向的第二自聚焦透镜4的端面相平行，所述的第一自聚焦透镜3与第二自聚焦透镜4相向的端面垂直于中心轴OO′，所述的第一自聚焦透镜3与第二自聚焦透镜4的光轴平行、焦距相同且相邻焦面重合，所述入端光纤头1的内端面与出端光纤头5的内端面处于物像共轭位置上。
上述半波片203和第一位移型晶体201之间的光轴夹角一般应为22.5°。
上述入端光纤头1的内端面可以是垂直于中心轴OO′的平面，或是与中心轴OO′具有90°-α夹角的斜面；上述出端光纤头5的内端面可以是垂直于中心轴OO′的平面或为与中心轴OO′具有90°-α夹角的斜面，所述α的取值为6°～10°。
上述入端光纤头1的内端面与出端光纤头5的内端面以均镀有增透膜为佳，上述第一自聚焦透镜3与第二自聚焦透镜4相向的端面也以镀有增透膜为佳。
上述45°法拉第旋转片202可采用磁性旋转片，也可采用外设永久磁性环的非磁性旋转片。
上述入端光纤头1的内端面与中心轴OO′的90°-α夹角以及所述出端光纤头5的内端面与中心轴OO′的90°-α夹角，该α的取值以8°为佳。
本实用新型具有以下优点：
本实用新型将隔离体放置于光纤头与自聚焦透镜之间，则可选择尺寸很小的位移型晶体和法拉第旋转片。因为，光纤中发出的光的模场半径w0≈5um，可以近似为点光源，正向光可以完全通过隔离体，反向的o光和e光只需分开很小的距离即不会被耦合入光纤中，所以具有很好的隔离效果。
本实用新型可以采用体积很小的位移型晶体和法拉第旋转片，产品实现微型化，以适应光纤通信技术飞速发展对光隔离器的微型化要求。
本实用新型成本大幅度下降，且可消除偏振模色散。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
附图标号说明：
1-入端光纤头；2-隔离体；201-第一位移型晶体；202-45°法拉第旋转片；203-半波片；204-第二位移型晶体；3-第一自聚焦透镜；4-第二自聚焦透镜；5-出端光纤头；6-玻璃套管，7-壳体。
具体实施方式
参见图1，本实用新型壳体7的一端为入端光纤头1，另一端为出端光纤头5，入端光纤头1与出端光纤头5之间依次为隔离体2、第一自聚焦透镜3及第二自聚焦透镜4，其中入端光纤头1、隔离体2、第一自聚焦透镜3、第二自聚焦透镜4固定于玻璃套管6内。
隔离体2由依次设置的位移型晶体201、45°法拉第旋转片202、半波片203及位移型晶体204固连为一体构成，第一位移型晶体201与第二位移型晶体204之间的光轴夹角为90°，第一位移型晶体201与第二位移型晶体204的走离平面平行、走离量相同且走离方向相反。4半波片203和第一位移型晶体201之间的光轴夹角为22.5°。45°法拉第旋转片202为磁性旋转片，或外设永久磁性环的非磁性旋转片。隔离体2通过第二位移型晶体204与第一自聚焦透镜3相固定。
入端光纤头1的内端面跟与之相向的第一自聚焦透镜3的端面相平行，出端光纤头5的内端面跟与之相向的第二自聚焦透镜4的端面相平行，第一自聚焦透镜3与第二自聚焦透镜4相向的端面垂直于中心轴OO′，第一自聚焦透镜3与第二自聚焦透镜4的光轴平行、焦距相同且相邻焦面重合，入端光纤头1的内端面与出端光纤头5的内端面处于物像共轭位置上。入端光纤头1的内端面可以是垂直于中心轴OO′的平面或是与中心轴OO′具有90°-α夹角的斜面，出端光纤头5的内端面可以是垂直于中心轴OO′的平面或为与中心轴OO′具有90°-α夹角的斜面。α的取值一般在6°～10°范围内，以8°为佳。第一自聚焦透镜3与第二自聚焦透镜4相向的端面、入端光纤头1的内端面及出端光纤头5的内端面均以镀有增透膜为佳。
工作时，点光源由入端光纤头1进入，由隔离体2进入第一自聚焦透镜3成为平行光，再经过第二自聚焦透镜4汇聚成点光源，由出端光纤头5射出。由出端光纤头5返回的点光源，经第二自聚焦透镜4成为平行光，再经第一自聚焦透镜3汇聚成点光源，经过隔离体2时o光和e光被分开一个较大的角度，不会被耦合入入端光纤头1，从而达到光隔离的目的。

Claims (6)

1.一种光隔离器，包括隔离体(2)，分设于壳体(7)两端的入端光纤头(1)及出端光纤头(5)，设置于入端光纤头(1)与出端光纤头(5)之间的第一自聚焦透镜(3)、第二自聚焦透镜(4)，所述的入端光纤头(1)、第一自聚焦透镜(3)、第二自聚焦透镜(4)固定于玻璃套管(6)内；其特征在于：所述的隔离体(2)由依次设置的位移型晶体(201)、45°法拉第旋转片(202)、半波片(203)及位移型晶体(204)固连为一体构成，所述的第一位移型晶体(201)与第二位移型晶体(204)之间的光轴夹角为90°，所述的第一位移型晶体(201)与第二位移型晶体(204)的走离平面平行、走离量相同且走离方向相反；所述的隔离体(2)设置于入端光纤头(1)和第一自聚焦透镜(3)之间并通过第二位移型晶体(204)与第一自聚焦透镜(3)相固定；所述入端光纤头(1)的内端面跟与之相向的第一自聚焦透镜(3)的端面相平行，所述出端光纤头(5)的内端面跟与之相向的第二自聚焦透镜(4)的端面相平行，所述的第一自聚焦透镜(3)与第二自聚焦透镜(4)相向的端面垂直于中心轴OO′，所述的第一自聚焦透镜(3)与第二自聚焦透镜(4)的光轴平行、焦距相同且相邻焦面重合，所述入端光纤头(1)的内端面与出端光纤头(5)的内端面处于物像共轭位置上。
2.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于：所述的半波片(203)和第一位移型晶体(201)之间的光轴夹角为22.5°。
3.根据权利要求1或2所述的光隔离器，其特征在于：所述的入端光纤头(1)的内端面是垂直于中心轴OO′的平面或是与中心轴OO′具有90°-α夹角的斜面，所述的出端光纤头(5)的内端面是垂直于中心轴OO′的平面或为与中心轴OO′具有90°-α夹角的斜面，所述α的取值为6°～10°。
4.根据权利要求3所述的光隔离器，其特征在于：所述入端光纤头(1)的内端面与出端光纤头(5)的内端面均镀有增透膜，所述第一自聚焦透镜(3)与第二自聚焦透镜(4)相向的端面镀有增透膜。
5.根据权利要求4所述的光隔离器，其特征在于：所述的45°法拉第旋转片(202)为磁性旋转片，或所述的45°法拉第旋转片(202)为外设永久磁性环的非磁性旋转片。
6.根据权利要求5所述的光隔离器，其特征在于：所述入端光纤头(1)的内端面与中心轴OO′的90°-α夹角以及所述出端光纤头(5)的内端面与中心轴OO′的90°-α夹角，所述的α的取值为8°。
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