CN201166753Y - 光学隔离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种光学隔离器，包括光学准直器、光学隔离组件和半导体制冷器。光学隔离组件包括第一双折射晶体楔角片、法拉第旋光片、第二双折射晶体楔角片和永久磁铁。光学准直器包括其主轴相互重合的两个透镜。光学隔离组件位于两个透镜的主轴上，并且其位置介于两个透镜之间。光学隔离组件同半导体制冷器的冷端之间保持热传导接触。该光学隔离器可有效控制自身尤其是其法拉第组件的工作温度，以保持光学隔离器处于良好的工作状态。

Description

光学隔离器

技术领域

本实用新型涉及在光学系统中使用的光学隔离器，它可以用来防止光学系统中由光源发出的光束在经过该光学系统中位于光路传播方向下游的任一光学元件的端面反射后返回至原光源。

背景技术

在光学通信系统中，信号光在传输过程中将经过许多不同的光学界面，再经过每一个光学界面时，都会出现不同程度的反射，由反射所产生的回程光存在着朝原光路返回光源的可能性，造成光源工作受干扰，产生频率漂移、信号衰减变化等不稳定性问题，影响整个光学通信系统的正常工作。为了避免回程光对光源等器件产生影响，通常用光学隔离器来抑制、减弱或者隔断回程光，以确保光学通信系统的工作质量。光学隔离器是一种对正向传输光具有较低的插入损耗，而对反向传输光有很大衰减的非互易性光学无源器件，它可以被用来抑制光学通信系统中回程光对光源所造成的负面影响。

图1示出一种常见的光学隔离器，它包括光学准直器、光学隔离组件。光学准直器、光学隔离组件被包封于金属套管a11内腔中。金属套管a11外壁上进一步用外套管a12包覆。光学准直器包括两个透镜a01、a02和用于固定入射/出射光纤a03、a04的对接件a05、a06。光学准直器将入射光纤a03和出射光纤a04中传输的光束转换为平行光，以提高光束在各器件之间的藕合效率。光学隔离组件被置于光学准直器的两个透镜a01、a02之间，它包括第一双折射晶体楔角片a07、法拉第旋光片a08、第二双折射晶体楔角片a09和磁环a10。第一双折射晶体楔角片a07和第二双折射晶体楔角片a09可分别把通过它们的光束分成偏振方向互相垂直的寻常光，即o光，和非寻常光，即e光。法拉第旋光片a08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在磁场作用下，可使通过法拉第旋光片a08的偏振光之振动面发生旋转，通常法拉第旋光片a08的旋光角度为45度。第一双折射晶体楔角片a07的光轴与第二双折射晶体楔角片a09的光轴相互交错成45度角。

当光学信号沿图1所示正方向α传输时，该光学信号经过位于光线入射端的光学准直器准直后进入第一双折射晶体楔角片a07，在第一双折射晶体楔角片a07中被分为其偏振方向互相垂直的o光及e光。当o光及e光穿过法拉第旋光片a08时，它们的振动面朝同一方向各旋转45度。由于第二双折射晶体楔角片a09的光轴相对于第一双折射晶体楔角片a07的光轴正好存在一个对应于o光及e光之振动面旋转角度的45度夹角，使得o光和e光被第二双折射晶体楔角片a09折射后汇聚到一起，最终经过位于光线出射端的光学准直器之透镜a02准直后，被藕合至出射光纤a04中。这样正向传播的光束就能够以极小的损耗通过光学隔离器a。当光束沿图1所示光学隔离器a的反方向β传输时，由于法拉第效应的非互易性，经过第二双折射晶体楔角片a09起偏后的o光及e光被法拉第旋光片a08进一步朝原正向传播光束的旋转方向各自旋转45度，使得反向传输的o光及e光之振动面正好同第一双折射晶体楔角片a07的光轴垂直，使得反向传输的o光及e光不能从第一双折射晶体楔角片a07中射出，从而不能被耦合到入射光纤a03中，达到隔断反向传输的光束的目的。

在光学隔离器a工作过程中，光线通过第一双折射晶体楔角片a07、法拉第旋光片a08和第二双折射晶体楔角片a09时，部分光能会被这些光学器件吸收。被吸收的光能转化为热量后逐渐累积于前述光学器件中，导致光学隔离器a的温度越来越高，最终会影响法拉第旋光片a08的工作性能。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种应用于光学系统中的光学隔离器。该光学隔离器可以有效地控制自身的工作温度，避免因其法拉第旋光片吸收光能而发热，以达到在高功率状况下保持光学隔离器处于良好工作状态的目的。

按照上述目的设计的光学隔离器，包括光学准直器、光学隔离组件和半导体制冷器。光学隔离组件包括第一双折射晶体楔角片、法拉第旋光片、第二双折射晶体楔角片和永久磁铁。光学准直器包括其主轴相互重合的两个透镜。光学隔离组件位于两个透镜的主轴上，并且其位置介于两个透镜之间。光学隔离组件同半导体制冷器的冷端之间保持热传导接触。

较好地，前述光学隔离器，其半导体制冷器的热端与光学隔离器的外壳保持热传导接触。

为了有效控制光学器件的工作温度，本实用新型光学隔离器，采用半导体制冷技术，在以法拉第旋光片为核心的光学隔离组件表面设置了半导体制冷器。半导体制冷器与光学隔离组件之间通常采用紫铜块作为传热件。这样，当半导体制冷器通电工作时，就可以有效地降低以法拉第旋光片为核心的光学隔离组件的工作温度，以保持本实用新型光学隔离器获得适宜的工作温度。

图面说明

图1现有光学隔离器剖面结构示意图。

图2本实用新型光学隔离器透视图。

图3本实用新型光学隔离器结构分解透视图一。

图4本实用新型光学隔离器结构分解透视图二。

图5本实用新型光学隔离器之光学隔离组件透视图。

图6是图5的分解透视图。

具体实施方式

下面结合附图详细地描述本实用新型光学隔离器。在所有附图中，相同的标记将被用来指代相同的零部件、特征或者结构。实施例介绍过程中针对的具体结构或零部件仅做为本领域技术人员理解本实用新型光学隔离器的参考性例证，本领域技术人员在该技术方案的启示下，还可以设计出不超出本实用新型光学隔离器技术范围和实质的各种等同或类似技术构造，由此如果用这种示例性说明来限制本实用新型光学隔离器权利要求所囊括的保护范围是不适宜的，等同或类似于本实用新型光学隔离器的技术方案仍然属于本实用新型光学隔离器权利要求的保护范围。而且出于简明的需要，申请人省略了对于公知功能和结构的描述。本领域技术人员可以参照前述背景技术部分的介绍，以增强对本实用新型光学隔离器的理解。

参见图2、3、4，示出了本实用新型光学隔离器b的构造。

该光学隔离器b的组成元器件包括两个光学准直器b1、一个光学隔离组件b2和一个半导体制冷器b3。

单一一个光学准直器b1包括一个透镜b101和一个对接件b102。

两个光学准直器b1所包括的透镜组同对接件组之间具有对应的连接方式。下面以其中一个透镜b101和其中一个对接件b102之间的构造方式为例，说明透镜组和对接件组两者之间的连接状态。

光纤b103的一端插入第一保护套b104中，以第一保护套b104作为隔离衬垫进一步插入到对接件b102中，使光纤b103得以通过第一保护套b104被固定于对接件b102的内管中，并且第一保护套b104的一段也同时被插入到对接件b102的内管中。在对接件b102的外管壁上，依次套设了三层套管，即第二保护套b105、第三保护套b106、第四保护套b107。其中，第二保护套b105和第三保护套b106具有相同的轴向长度，它们在相互以轴向为基准对齐地套置于对接件b102的外管壁上时，其轴向一端留有用于容纳透镜b101的内管空间。这样，在其外壁上套设有第一保护套b104的光纤b103插入到对接件b102内部的状态下，对接件b102和透镜b101就被同时固定于第二保护套b105的内管中，并且光纤b103插入对接件b102的端头与透镜b101在第二保护套b105的轴向上保持顺序排列的形式，同时，光纤b103的中轴与透镜b101的透镜主轴保持重合。第四保护套b107进一步的套设于第三保护套b106的外管壁上，并保持其轴向一端超出于第三保护套b106的对应轴向端，以便第四保护套b107能够在插入下文描述的位于包封盒b4上的开口b401或者b402时，使透镜b101在其轴向上同光学隔离组件b2之间能够保持一定的空间间隙。

单个光学准直器b1的核心构成元件，即一个透镜b101和一个对接件b102所具备的上述构造状态，还需要进一步同第五保护套b108和第六保护套b109结合。亦即在第四保护套b107的外管壁上进一步套设第五保护套b108。在光纤b103相对于插入对接件b102的方向上，在光纤b103外壁上套置第六保护套b109。第六保护套b109的一端扣接于第五保护套b108中，相对端穿出第六保护套b109后包覆于光纤b103的外管壁上。

包括有上述透镜b101、对接件b102、第一保护套b104、第二保护套b105、第三保护套b106、第四保护套b107、第五保护套b108和第六保护套b109的光学准直器b1，在完成与光纤b103的组装后，就可以同用于包封光学隔离组件b2的包封盒b4对接。

包封盒b4是具有立方体形状的中空盒子。其相对的两个盒壁上分别开设有位于同一直线上的开口b401、b402。在包封盒b4的外壁上对应于开口b401、b402的周边，朝包封盒b4的外部延伸出用来同光学准直器b1对接的圆管b403。在包封盒b4的另一个外壁(外壁可以是设置有开口b401、b402的两个盒壁之一，也可以是其它外壁)上，设置有供电源线出入的通孔b404。

参见图4、5、6，光学隔离组件b2包括第一双折射晶体楔角片b201(也可称为起偏器)、法拉第旋光片b202、第二双折射晶体楔角片b203(也可称为捡偏器)和永久磁铁b204。第一双折射晶体楔角片b201、法拉第旋光片b202、第二双折射晶体楔角片b203和永久磁铁b204，四者被固定于紫铜块b5外表面。紫铜块b5同半导体制冷器b3的制冷端保持热传导固定接触。

组装光学隔离器b时，参见图2、3、4、5、6，两个光学准直器b1分别对插到包封盒b4的开口b401、b402中，包封盒b4的圆管b403插接到在光学准直器b1的第四保护套b107和第五保护套b108之间形成的径向间隙内，光学隔离组件b2通过半导体制冷器b3被固定于包封盒b4内腔中。半导体制冷器b3的电源传输线b301经通孔b404穿出到包封盒b4外部。包封盒b4用于安放光学隔离组件b2的顶壁开口b406由顶盖b405封闭。光学隔离器b组装完毕时，第一双折射晶体楔角片b201和第二双折射晶体楔角片b203两者的光轴同光纤b103的轴向保持垂直。

Claims (2)

1.光学隔离器，包括光学准直器和光学隔离组件，所述光学隔离组件包括第一双折射晶体楔角片、法拉第旋光片、第二双折射晶体楔角片和永久磁铁，所述光学准直器包括其主轴相互重合的两个透镜，所述光学隔离组件位于所述两个透镜的主轴上并且其位置介于所述两个透镜之间，其特征在于还包括半导体制冷器，所述光学隔离组件同所述半导体制冷器的冷端之间保持热传导接触。

2.根据权利要求1所述的光学隔离器，其特征在于所述半导体制冷器的热端与所述光学隔离器的外壳保持热传导接触。

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