CN202351448U

CN202351448U - 一种光隔离器

Info

Publication number: CN202351448U
Application number: CN2011204873579U
Authority: CN
Inventors: 吴砺; 林锦绣
Original assignee: Photop Technologies Inc
Current assignee: Photop Technologies Inc
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2021-11-30

Abstract

本实用新型公开了一种光隔离器，包括第一光纤准直装置、非互易性隔离芯、第二光纤准直装置和套管，其特征在于：还包括两个楔角对，第一楔角对与第一光纤准直装置匹配，第二楔角对与第二光纤准直装置匹配；两光纤准直装置相对设置，隔离芯和楔角对均位于两光纤准直装置之间；两光纤准直装置、隔离芯和楔角对均设置于套管内，位于同一轴线上。该隔离器在两光纤准直装置上分别匹配一个楔角对，通过调整楔角对的相对位置即可校正信号光的方向，使其与机械轴线方向平行或者接近于平行，以减少插入损耗、回波损耗等，而且具有体积小、隔离度高、成本低、可靠性高等特点。

Description

一种光隔离器

技术领域

本实用新型涉及光通讯领域，尤其涉及一种可实现微型化的光隔离器。

背景技术

在光通讯系统中，信号光从光源到接收机的传输过程中，会经过许多不同的光学界面，在每一个光学界面处，均会出现不同程度的反射，这些反射产生的回程光最终会沿光路传回光源。当回程光的累积强度达到一定程度时，就会引起光源工作不稳定，产生频率漂移、幅度变化等问题，从而影响整个系统的正常工作。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。光隔离器是一种对正向传输光具有较低插入损耗，而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。同时要考虑整个装置的插入损耗，隔离度，反向隔离度，回波损耗，偏振相关损耗，偏振模色散。而这些因素除了和一非互易性隔离芯本身有关外，还与两个光纤准直器之间的耦合等尺寸和装配误差有很大关系。

发明内容

本实用新型提供了一种光隔离器，可调整校正两光纤准直装置发射光，使其与机械轴线方向平行或者接近于平行，从而制作成微型尺寸的隔离器。

为达到上述目的，本实用新型所提出的技术方案为：一种光隔离器，包括第一光纤准直装置、非互易性隔离芯、第二光纤准直装置和套管，其特征在于：还包括两个楔角对，第一楔角对与第一光纤准直装置匹配，第二楔角对与第二光纤准直装置匹配；两光纤准直装置相对设置，隔离芯和楔角对均位于两光纤准直装置之间；两光纤准直装置、隔离芯和楔角对均设置于套管内，位于同一轴线上。

进一步的，所述隔离芯位于两个楔角对之间，或者位于第一光纤准直装置与第一楔角对之间；或者位于第二楔角对与第二光纤准直装置之间。

进一步的，所述隔离芯包括第一双折射晶体、旋光器、第二双折射晶体和磁环；上述旋光器为磁光晶体；第一双折射晶体、旋光器、第二双折射晶体依次设置于磁环内。

进一步的，所述楔角对包括两光楔、一凸形套管和一凹形套管，两光楔分别设置于凸形套管和凹形套管内，凸形套管和凹形套管相互匹配。

进一步的，所述光纤准直装置包括带有光纤的光纤插针和自聚焦透镜，自聚焦透镜设置于光纤插针内。光纤和自聚焦透镜二者相对的两端面设置为相互平行的两斜面，其斜角大小在6°~8°之间。

进一步的，所述套管为金属套管，第一光纤准直器和第二光纤准直器分别焊接或者粘结于金属套管两端。

本实用新型的有益效果：本实用新型的一种光隔离器在两光纤准直装置上分别匹配一个楔角对，通过调整楔角对的相对位置即可校正信号光的方向，使其与机械轴线方向平行或者接近于平行，以减少插入损耗、回波损耗等，而且具有体积小、隔离度高、成本低、可靠性高等特点。

附图说明

图1为本实用新型实施例一结构示意图；

图2为本实用新型实施例二结构示意图；

图3为隔离芯正向通光原理示意图；

图4为隔离芯反向通光原理示意图；

图5为楔角对校正光路原理示意图。

附图标记：1、第一光纤准直装置；101、光纤；102、光纤插针；103、自聚焦透镜；2、第二光纤准直装置；3、隔离芯；301、第一双折射晶体；302、第二双折射晶体；303、旋光器；304、磁环；4第一楔角对；401、光楔；402、凸形套管；403、凹形套管；5第二楔角对；6套管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，该光隔离器，包括第一光纤准直装置1、非互易性隔离芯3、第二光纤准直装置2和套管6，还包括两个楔角对4、5，第一楔角对4与第一光纤准直装置1匹配，第二楔角对5与第二光纤准直装置2匹配；两光纤准直装置1、2相对设置，隔离芯3和楔角对4、5均位于两光纤准直装置1、2之间；两光纤准直装置1、2、隔离芯3和楔角对4、5均设置于套管6内，位于同一轴线上。如图1中，隔离芯3位于两个楔角对4、5之间，第一光纤准直装置1将光纤中传输的光束准直后入射到第一楔角对4中，通过调整第一楔角对4的位置可将光路校正到与机械轴线平行或接近平行的方向，而后再传播入射到非互易性隔离芯3中，经过隔离芯3之后再入射到第二楔角对5，通过调整第二楔角对5的位置，再次校正光路，之后传输光束通过第二光纤准直装置2准直耦合到输出端光纤线中。

如图2所示，还可以将隔离芯3设置于第一光纤准直装置1与第一楔角对4之间，装配时可先将隔离芯3套在第一光纤准直装置1上，通过调整第一楔角对4位置，将从隔离芯3出射的光束校正到与机械轴平行或接近平行的方向，然后再通过调整第二楔角对5，将入射到第二光纤准直装置2的光束调整到与第二光纤准直装置机械轴平行或接近平行的方向，传输光束从第二光纤准直装置2准直耦合到输出端的光纤线中。或者，还可将隔离芯3设置于第二光纤准直装置2与第二楔角对5之间。

其中两光纤准直装置1、2包括带有光纤101的光纤插针102和自聚焦透镜103，自聚焦透镜103设置于光纤插针102内，光纤101和自聚焦透镜103二者相对的两端面设置为相互平行的两斜面，其斜角大小在6°~8°之间。套管6可采用金属套管，第一光纤准直器1和第二光纤准直器2分别焊接或者粘结于金属套管两端。其隔离芯3包括第一双折射晶体301、旋光器303、第二双折射晶体302和磁环304，旋光器303为磁光晶体，第一双折射晶体301、旋光器303、第二双折射晶体302依次设置于磁环304内。利用磁光晶体的法拉第旋光效应，即由磁光晶体制成的偏振旋转晶体在磁场作用下，可以使通过该旋光器303的偏振光振动面发生旋转。本实施例中的旋光器303的旋光角度为45°，第二双折射晶体302的光轴与第一双折射晶体301的光轴交错成45°角。如图3所示，当光信号从第一楔角对4入射到隔离芯3时，光信号进入第一双折射晶体301后，光束被分为o光和e光，其偏振方向互相垂直，当它们经过旋光器303后其振动面均向同一方向旋转45°，由于第二双折射晶体302的光轴相对于第一双折射晶体301正好呈45°角，故o光及e光被第二双折射晶体302折射汇聚到一起，并经过第二楔角对5进入第二光纤准直装置2中。

如图4所示，由于法拉第效应的非互易性，当光信号反方向传输时，首先经过第二双折射晶体302，分为偏振面与第一双折射晶体301光轴成45°的o光和e光，当这两束偏振光经过45°旋光器303时，由于旋光器303的非互易性，光束的振动面仍然朝正向光旋转方向一致的方向旋转45°，由此返回的两分离光束o光和e光相对于第一双折射晶体301，其性质彼此进行了相互交换，即经过第二双折射晶体302出射的e光在第一双折射晶体301中变成为o光，经过第二双折射晶体302出射的o光在第一双折射晶体301中变成e光，由于o光和e光折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第一光纤准直装置1中，而是由第一双折射晶体301进一步分开成更大角度，从而不再耦合进入光纤线，达到反向隔离的目的。

如图1和5所示，为楔角对4、5校正光路的工作原理图，楔角对4、5包括两光楔401、一凸形套管402和一凹形套管403，两光楔401分别设置于凸形套管402和凹形套管内403，凸形套管402和凹形套管403相互匹配，通过旋转凸形套管402或者凹形套管403便可调整两光楔401的相对位置。具体光路如图5中所示，从准直装置发出的光传播到楔角片P₁中，由于高斯光束从准直装置出射不是绝对水平方向，故在A处以与水平成小夹角∠a入射经过楔角片P₁，在A处根据光的折射原理以入射角i₁和折射角i₂发生偏折，其中sini₂=sini₁/n₁，i₁=π/2+a-b。之后在B处以i₁₁入射角和i₁₂出射角再次发生折射离开P₁，其中i₁₂可以根据已知量n₁和i₁₁以及∠b算出来，光经过P₁的折射后出射光与水平的夹角i₁₂小于∠a，起到第一次校正光束的作用，但还是有一定夹角，光束再以i₂₁为入射角和i₂₂为折射角进入P₂，可以通过sini₂₂=sini₂₁/n₂算出楔角片P₂的斜边角度∠c，其中i₂₁=i₁₂+c，i₂₂=π/2-c，选取合适的∠c值便可使得出射光D能够沿着平行于机械轴的方向传播。并且可以通过改变∠b、∠c以及P₁、P₂的位置来改变光入射隔离芯垂直位置。同样，在第二光纤准直装置处的楔角对的校正原理也同上。

本实用新型利用磁光晶体的法拉第效应阻隔反向回传的光进入第一光纤准直装置；并通过调整楔角对的相对位置来校正信号光的方向，使其与机械轴线方向平行或者接近于平行，以减少插入损耗、回波损耗等，而且具有体积小、隔离度高、成本低、可靠性高等特点。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出的各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种光隔离器，包括第一光纤准直装置、非互易性隔离芯、第二光纤准直装置和套管，其特征在于：还包括两个楔角对，第一楔角对与第一光纤准直装置匹配，第二楔角对与第二光纤准直装置匹配；两光纤准直装置相对设置，隔离芯和楔角对均位于两光纤准直装置之间；两光纤准直装置、隔离芯和楔角对均设置于套管内，位于同一轴线上。

2.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于：所述隔离芯位于两个楔角对之间。

3.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于：所述隔离芯位于第一光纤准直装置与第一楔角对之间；或者位于第二楔角对与第二光纤准直装置之间。

4.如权利要求1-3任一项所述的光隔离器，其特征在于：所述隔离芯包括第一双折射晶体、旋光器、第二双折射晶体和磁环；第一双折射晶体、旋光器、第二双折射晶体依次设置于磁环内。

5.如权利要求4所述的光隔离器，其特征在于：所述旋光器为磁光晶体。

6.如权利要求1-3任一项所述的光隔离器，其特征在于：所述楔角对包括两光楔、一凸形套管和一凹形套管，两光楔分别设置于凸形套管和凹形套管内，凸形套管和凹形套管相互匹配。

7.如权利要求1-3任一项所述的光隔离器，其特征在于：所述光纤准直装置包括带有光纤的光纤插针和自聚焦透镜，自聚焦透镜设置于光纤插针内。

8.如权利要求7所述的光隔离器，其特征在于：光纤和自聚焦透镜二者相对的两端面设置为相互平行的两斜面，其斜角大小在6°~8°之间。

9.如权利要求1-3任一项所述的光隔离器，其特征在于：所述套管为金属套管，第一光纤准直器和第二光纤准直器分别焊接或者粘结于金属套管两端。