CN202548363U - 一种四端口环行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于光纤通信及光纤传感技术领域，提供了一种四端口环行器，该四端口环行器主要包括保偏光纤、双纤毛细管、正透镜、法拉第旋转器、正透镜、双纤毛细管、保偏光纤、固定圆管、渥拉斯顿棱镜、固定圆管；本实用新型提供的无阻塞的偏振相关型四端口保偏环行器能实现了保偏光纤各端口之间的无“阻塞”通光，具有完美对称性和无阻塞特性。此外，该实用新型提供的四端口保偏环行器结构简单、体积小、成本低廉，广泛应用于光纤通信、光纤传感领域。

Description

一种四端口环行器

技术领域

本实用新型属于光纤通信及光纤传感技术领域，尤其涉及一种四端口环行器。

背景技术

在现代光纤通信、光纤传感领域，环行器是一种多用途的关键器件。将环行器安装在现有的单向通信光纤的两端，可以立刻使原来的光纤具备双向的，比原来大一倍的传输能力。目前的环行器的研究主要有两个方向，一个是分立元件组成的所谓块状光学环行器，另一种是波导型光学环行器。

现有的四端口环行器结构复杂，成本高，体积大，无起偏作用，不能满足环行器用户对偏振保持光纤环行器高消光比和光路无阻塞的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种四端口环行器，旨在解决现有的四端口环行器结构复杂，成本高，体积大，无起偏作用，不能满足环行器用户对偏振保持光纤环行器高消光比和光路无阻塞的要求的问题。

本实用新型是这样实现的，一种四端口环行器，该四端口环行器主要包括：保偏光纤1，双纤毛细管2，正透镜3，法拉第旋转器4，正透镜5，双纤毛细管6，保偏光纤7，保偏光纤8，固定圆管9，渥拉斯顿棱镜10，渥拉斯顿棱镜11，固定圆管12，保偏光纤13；

保偏光纤1、保偏光纤8从左端穿入双纤毛细管2，正透镜3安装在双纤毛细管2的右端，固定圆管9套在双纤毛细管2以及正透镜3外固定；

保偏光纤7、保偏光纤13从右端穿入双纤毛细管6，固定圆管12套在双纤毛细管6以及正透镜5外固定；

在正透镜3与正透镜5之间依次安装有渥拉斯顿棱镜10、法拉第旋转器4、渥拉斯顿棱11。

进一步，所述保偏光纤1、保偏光纤8的快轴或慢轴互相垂直，且保偏光纤1、保偏光纤8的纤芯连线与它们自身的快轴或慢轴平行或垂直。

进一步，保偏光纤7、保偏光纤13的快轴或慢轴互相垂直，且保偏光纤7、保偏光纤13的纤芯连线与它们自身的快轴或慢轴平行或垂直。

进一步，所述保偏光纤1、保偏光纤8与双纤毛细管2用胶粘剂固定。

进一步，所述保偏光纤1与保偏光纤8具有研磨抛光斜面，并镀有增透膜。

进一步，所述渥拉斯顿棱镜10由两片光轴互相垂直、且它们的光轴与入射光方向垂直或接近垂直的单轴双折射晶体组成。

进一步，所述法拉第旋转器4的旋光角应等于或接近45度。

进一步，所述渥拉斯顿棱镜10与法拉第旋转器4装入内径与正透镜3之外径匹配的固定管9并用起固定作用的材料固定，此组件固定于正透镜3之上。

进一步，所述渥拉斯顿棱镜11与法拉第旋转器4装入内径与正透镜5之外径匹配的固定管12并用起固定作用的材料固定，此组件固定于正透镜5之上。

进一步，所述渥拉斯顿棱镜10和沃拉斯顿棱镜11的光轴互成45度角。

本实用新型提供的无阻塞的偏振相关型四端口保偏环行器能实现从保偏光纤1到保偏光纤7，保偏光纤7到保偏光纤8，保偏光纤8到保偏光纤13，保偏光纤13到保偏光纤1的各端口无“阻塞”通光，具有完美对称性和无阻塞特性。此外，该实用新型提供四端口保偏环行器结构简单、体积小、成本低廉，广泛应用于光纤通信、光纤传感领域。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的四端口环行器的结构示意图。

图中：1、保偏光纤；2、双纤毛细管；3、正透镜；4、法拉第旋转器；5、正透镜；6、双纤毛细管；7、保偏光纤；8、保偏光纤；9、固定圆管；10、渥拉斯顿棱镜；11、渥拉斯顿棱镜；12、固定圆管；13、保偏光纤。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型实施例提供的四端口环行器的结构。为了便于说明，仅仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

该四端口环行器主要包括：保偏光纤1，双纤毛细管2，正透镜3，法拉第旋转器4，正透镜5，双纤毛细管6，保偏光纤7，保偏光纤8，固定圆管9，渥拉斯顿棱镜(Wallaston Prism)10，渥拉斯顿棱镜(Wallaston Prism)11，固定圆管12，保偏光纤13。

保偏光纤1、保偏光纤8从左端穿入双纤毛细管2，正透镜3安装在双纤毛细管2的右端，固定圆管9套在双纤毛细管2以及正透镜3外固定；

保偏光纤7、保偏光纤13从右端穿入双纤毛细管6，固定圆管12套在双纤毛细管6以及正透镜5外固定；

在正透镜3与正透镜5之间依次安装有渥拉斯顿棱镜10、法拉第旋转器4、渥拉斯顿棱11。

在本实用新型实施例中，保偏光纤1、保偏光纤8的快轴或慢轴互相垂直，且保偏光纤1、保偏光纤8的纤芯连线与它们自身的快轴或慢轴平行或垂直。

保偏光纤7、保偏光纤13的快轴或慢轴互相垂直，且保偏光纤7、保偏光纤13的纤芯连线与它们自身的快轴或慢轴平行或垂直。

该四端口环行器实际上可以划分为由第一双纤保偏光纤准直器和第二双纤保偏光纤准直器组成。第一双纤保偏光纤准直器由能对偏振光保持其偏振态的保偏光纤1、保偏光纤8，用以固定光纤便于耦合对准的双纤毛细管2，具有准直作用的正透镜3，固定圆管9及起固定作用的材料(如胶粘剂)组成。保偏光纤1、保偏光纤8的快轴或慢轴互相垂直，且保偏光纤1、保偏光纤8的纤芯连线与它们自身的快轴或慢轴平行或垂直。用起固定作用的材料(如胶粘剂)固定保偏光纤1、保偏光纤8与双纤毛细管2，并将端面按一定角度研磨抛光以抑制反射光，加以镀增透膜可以得到优化的性能。

保偏光纤1和保偏光纤8的纤芯距离a除以正透镜的有效焦距b应与渥拉斯顿棱镜10的光束分离角c相同或接近。光纤端面应通过调试与透镜的距离使位于透镜后焦面上以达到良好准直。

渥拉斯顿棱镜10由两片光轴互相垂直、且它们的光轴与入射光方向垂直或接近垂直的单轴双折射晶体组成，该棱镜能将一束垂直入射的光分成两束偏振面互相正交的偏振光，且这两束偏振光具有一定的夹角，通过合理的设计，可以将此夹角设计成c，以达成a＝bc。此处c的单位为弧度。

法拉第旋转器4由非互易性法拉第磁光材料及外加磁场组成，外加磁场方向垂直于入射面，即平行或接近平行于光传输方向，且在特定的工作波长，其旋光角应等于或接近45度。典型的法拉第旋转器4能将入射其中的光的偏振方向按某一特定方向旋转45度，不管入射光方向与磁场方向同向还是反向。

渥拉斯顿棱镜11与渥拉斯顿棱镜10类似，但分光夹角d在数值上可以与c相同也可以不同。

第二双纤保偏光纤准直器与第一双纤保偏光纤准直器结构类似，由保偏光纤7、保偏光纤13，双纤毛细管6，具有准直作用的正透镜5，固定圆管12及起固定作用的材料(如胶粘剂)组成。其中保偏光纤7、保偏光纤13的快轴或慢轴互相垂直，且保偏光纤7、保偏光纤13的纤芯连线与它们自身的快轴或慢轴平行或垂直。用起固定作用的材料(如胶粘剂)固定光纤与毛细管，并将端面按一定角度研磨抛光以抑制反射光，加以镀增透膜可以得到优化的性能。保偏光纤7、保偏光纤13的纤芯距离e除以正透镜的有效焦距f应与渥拉斯顿棱镜11的光束分离角d相同或接近，以达成e＝df。光纤端面应通过调试与透镜的距离使位于透镜后焦面上以达到良好准直。

为使耦合效率更高，第一、第二双纤保偏光纤准直器的光斑束腰大小应相同或接近。准直器的光斑束腰大小＝光纤远场发散角x透镜焦距。

实施过程中，使保偏光纤1、保偏光纤8的快轴、慢轴方向与沃拉斯顿棱镜10的光轴平行或垂直，即当线偏振光从保偏光纤1、保偏光纤3同时输入且沿同一传输轴(典型的如慢轴)输入时，经渥拉斯顿棱镜10的作用，具有一定夹角的两束正交线偏振光光合成一束光。可将构造的渥拉斯顿棱镜10与法拉第旋转器4装入内径与正透镜3之外径匹配的固定管9，用起固定作用的材料(如胶粘剂)固定，并将此组件用起固定作用的材料(如胶粘剂)固定于正透镜3之上。此时，应使渥拉斯顿棱镜10之中点与透镜焦点重合以得到最优的耦合效果。

实施过程中，渥拉斯顿棱镜11的光轴与保偏光纤7、13的快慢轴平行或垂直，即当一束光经由渥拉斯顿棱镜11入射时，由渥拉斯顿棱镜11将此束光分成正交的具有一定夹角的两束线偏振光，此两束线偏振光分别与保偏光纤7、保偏光纤13的快轴或慢轴(典型的如慢轴)良好平行，同时由于上述角度设计的考虑，耦合效率亦能达到满意的效果；可将构造的渥拉斯顿棱镜11装入一固定管12，此管内径与透镜5之外径匹配，用起固定作用的材料(如胶粘剂)固定，并将此组件用起固定作用的材料(如胶粘剂)固定于透镜5之上。

实施过程中，渥拉斯顿棱镜10和沃拉斯顿棱镜11的光轴需调节，使互成45度角。

实施过程中，为将所需位置固定，可用多维调节系统分别夹持第一准直器、第二准直器并加以调节，按上述要求调好光路、角度后根据需要和工艺特点可用桥接件固定封装，封装工艺可用胶固定，可用锡钎焊，也可激光焊接。封装后封装体应是密封的。为对初步封装件起更好保护作用，可根据需要再次做外部封装。为使法拉第旋转器4能正常工作，封装过程不应有除为法拉第旋转器4提供磁场的稀土永磁体外的任何带磁零件。

线偏振光从保偏光纤1沿特定轴(典型的如慢轴)输入，从保偏光纤7以低损耗沿特定轴(典型的如慢轴)输出；而与此特定轴正交的偏振分量，被截止，不能输出，因此既有起偏作用又有提高消光比的作用；而从保偏光纤7到保偏光纤1，则表现为隔离度；

线偏振光从保偏光纤7沿特定轴(典型的如慢轴)输入，从保偏光纤8以低损耗沿特定轴(典型的如慢轴)输出；而与此特定轴正交的偏振分量，被截止，不能输出，因此既有起偏作用又有提高消光比的作用；而从保偏光纤8到保偏光纤7，则表现为隔离度；

线偏振光从保偏光纤8沿特定轴(典型的如慢轴)输入，从保偏光纤13以低损耗沿特定轴(典型的如慢轴)输出；而与此特定轴正交的偏振分量，被截止，不能输出，因此既有起偏作用又有提高消光比的作用；而从保偏光纤13到保偏光纤8，则表现为隔离度；

线偏振光从保偏光纤13沿特定轴(典型的如慢轴)输入，从保偏光纤1以低损耗沿特定轴(典型的如慢轴)输出；而与此特定轴正交的偏振分量，被截止，不能输出，因此既有起偏作用又有提高消光比的作用；而从保偏光纤1到保偏光纤13，则表现为隔离度；

本实用新型实施例提供的无阻塞的偏振相关型四端口保偏环行器，能实现从保偏光纤1到保偏光纤7，保偏光纤7到保偏光纤8，保偏光纤8到保偏光纤13，保偏光纤13到保偏光纤1的各端口无“阻塞”通光，具有完美对称性和无阻塞特性。此外，该实用新型提供四端口保偏环行器结构简单、体积小、成本低廉，广泛应用于光纤通信、光纤传感领域。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种四端口环行器，其特征在于，该四端口环行器主要包括：保偏光纤(1)，双纤毛细管(2)，正透镜(3)，法拉第旋转器(4)，正透镜(5)，双纤毛细管(6)，保偏光纤(7)，保偏光纤(8)，固定圆管(9)，渥拉斯顿棱镜(10)，渥拉斯顿棱镜(11)，固定圆管(12)，保偏光纤(13)；

保偏光纤(1)、保偏光纤(8)从左端穿入双纤毛细管(2)，正透镜(3)安装在双纤毛细管(2)的右端，固定圆管(9)套在双纤毛细管(2)以及正透镜(3)外固定；

保偏光纤(7)、保偏光纤(13)从右端穿入双纤毛细管(6)，固定圆管(12)套在双纤毛细管(6)以及正透镜(5)外固定；

在正透镜(3)与正透镜(5)之间依次安装有渥拉斯顿棱镜(10)、法拉第旋转器(4)、渥拉斯顿棱镜(11)。

2.如权利要求1所述的四端口环行器，其特征在于，所述保偏光纤(1)、保偏光纤(8)的快轴或慢轴互相垂直，且保偏光纤(1)、保偏光纤(8)的纤芯连线与它们自身的快轴或慢轴平行或垂直。

3.如权利要求1所述的四端口环行器，其特征在于，保偏光纤(7)、保偏光纤(13)的快轴或慢轴互相垂直，且保偏光纤(7)、保偏光纤(13)的纤芯连线与它们自身的快轴或慢轴平行或垂直。

4.如权利要求1所述的四端口环行器，其特征在于，所述保偏光纤(1)、保偏光纤(8)与双纤毛细管(2)用胶粘剂固定。

5.如权利要求1所述的四端口环行器，其特征在于，所述保偏光纤(1)与保偏光纤(8)具有研磨抛光斜面，并镀有增透膜。

6.如权利要求1所述的四端口环行器，其特征在于，所述渥拉斯顿棱镜(10)由两片光轴互相垂直、且它们的光轴与入射光方向垂直或接近垂直的单轴双折射晶体组成。

7.如权利要求1所述的四端口环行器，其特征在于，所述法拉第旋转器(4)的旋光角应等于或接近45度。

8.如权利要求1所述的四端口环行器，其特征在于，所述渥拉斯顿棱镜(10)与法拉第旋转器(4)装入内径与正透镜(3)之外径匹配的固定管(9)并用起固定作用的材料固定，此组件固定于正透镜(3)之上。

9.如权利要求1所述的四端口环行器，其特征在于，所述渥拉斯顿棱镜(11)与法拉第旋转器(4)装入内径与正透镜(5)之外径匹配的固定管(12)并用起固定作用的材料固定，此组件固定于正透镜(5)之上。

10.如权利要求1所述的四端口环行器，其特征在于，所述渥拉斯顿棱镜(10)和沃拉斯顿棱镜(11)的光轴互成45度角。

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