CN204479795U - 光环形器及应用其的单纤双向光模块 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种光环形器及应用其的单纤双向光模块，包括发射端、接收端、公共端，以及第一偏振分光器、第二偏振分光器、半波片及法拉第旋转器。当发射端发射平行方向偏振光束时，平行方向偏振光束至少依次经第一偏振分光器、半波片、法拉第旋转器及第二偏振分光器到达公共端；当公共端发出光信号时，光信号经过第二偏振分光器，被分解为偏振方向互相垂直的第一偏振分量与第二偏振分量，第一偏振分量至少依次经过法拉第旋转器、半波片、第一偏振分光器，到达接收端，第二偏振分量至少依次经过第二偏振分光器、法拉第旋转器、半波片和第一偏振分光器，到达接收端。本申请仅使用两个偏振分光器，成本低，尺寸小。

Description

光环形器及应用其的单纤双向光模块

技术领域

本实用新型属于光纤通讯技术领域中的光收发模块，具体涉及一种光环形器及应用其的单纤双向光模块。

背景技术

光通讯中，光信号的收发都需要光纤进行传输，长距离光纤的铺设是一项浩大的工程。通常，相同的传输距离需要两根不同的光纤分别来收发光信号。尽管进行了大量的复用研究来增大光纤的信道容量以提高光纤资源的利用率，但远远跟不上光通讯发展对光纤资源的巨大需求。

单纤双向光模块只用一根光纤进行光信号的收发，节省了一半的光纤资源。传统的单纤双向光模块利用WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用）技术，发送和接收两个方向的光信号需要使用不同的中心波长，增加了模块制作难度，且技术成本高昂。

光环形器用于将同一根光纤中正向传输和反向传输的光信号分开，实现同一中心波长或不同中心波长光信号的发射与接收。

现有技术中的单纤双向光收发模块，当发射端和接收端位于半波片的一侧，公共端位于半波片的另一侧时需要至少三个偏振分光器。这样的单纤双向光收发模块成本较高。

发明内容

本申请的目的在于解决单根光纤对单一波长或不同波长光信号的发射和接收技术问题。

为实现上述目的，本申请一实施例提供一种光环形器，包括发射端、接收端、公共端和光学镜组。其中，光学镜组包括第一偏振分光器、第二偏振分光器、半波片及法拉第旋转器；当发射端发射平行方向偏振光束时，平行方向偏振光束至少依次经第一偏振分光器、半波片、法拉第旋转器及第二偏振分光器到达公共端；当公共端发出光信号时，光信号经过第二偏振分光器，被分解为偏振方向互相垂直的第一偏振分量与第二偏振分量，第一偏振分量至少依次经过法拉第旋转器、半波片、第一偏振分光器，到达接收端，第二偏振分量至少依次经过第二偏振分光器、法拉第旋转器、半波片和第一偏振分光器，到达接收端。

作为本申请一实施方式的进一步改进，发射端和接收端设于半波片的一侧，公共端设于半波片的另一侧。

作为本申请一实施方式的进一步改进，光学镜组还包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，当发射端发射平行方向偏振光束时，平行方向偏振光束依次经第一反射镜、第一偏振分光器、半波片、法拉第旋转器、第二反射镜及第二偏振分光器到达公共端；当公共端发出光信号时，光信号经过第二偏振分光器，被分解为偏振方向互相垂直的第一偏振分量与第二偏振分量，第一偏振分量依次经过法拉第旋转器、半波片、第三反射镜、第一偏振分光器到达接收端，第二偏振分量依次经过第二偏振分光器、第二反射镜、法拉第旋转器、半波片和第一偏振分光器到达接收端。

作为本申请一实施方式的进一步改进，光学镜组还包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，当发射端发射平行方向偏振光束时，平行方向偏振光束依次经第一反射镜、第一偏振分光器、第三反射镜、半波片、法拉第旋转器第二偏振分光器到达公共端；当公共端发出光信号时，光信号经过第二偏振分光器，被分解为偏振方向互相垂直的第一偏振分量与第二偏振分量，第一偏振分量依次经过第二反射镜、法拉第旋转器、半波片、第一偏振分光器到达接收端，第二偏振分量依次经过第二偏振分光器、法拉第旋转器、半波片第三反射镜和第一偏振分光器到达接收端。

作为本申请一实施方式的进一步改进，发射端发射的光束与接收端接收的光束相互平行。

作为本申请一实施方式的进一步改进，发射端发射的光束与公共端接收的光束相互平行。

作为本申请一实施方式的进一步改进，发射端发射的光束和接收端接收的光束位于公共端接收的光束所在的直线的一侧或两侧。

作为本申请一实施方式的进一步改进，发射端发出的光束与公共端接收的光束在同一条直线上。

作为本申请一实施方式的进一步改进，光环形器还包括对光线进行平移的反射棱镜，反射棱镜位于第一偏振分光器与接收端之间的光路上，或者，反射棱镜位于第一反射镜和发射端之间的光路上。

作为本申请一实施方式的进一步改进，发射端发出的光经过隔离器后到达光学镜组。

本申请的另一方面提供一种单纤双向光模块，包括发射模块和接收模块，还包括权上述光环形器。

现有技术中的单纤双向光收发模块，当发射端和接收端位于半波片的一侧，公共端位于半波片的另一侧时需要至少三个偏振分光器。与现有技术相比，本申请提供的光环形器及单纤双向光模块，使用更少的偏振分光器，成本更低。

附图说明

图1是本申请光环形器一实施方式的第一光路示意图；

图2是本申请光环形器一实施方式的第二光路示意图；

图3是本申请光环形器又一实施方式的第一光路示意图；

图4是本申请光环形器又一实施方式的第二光路示意图；

图5是本申请光环形器另一实施方式的第一光路示意图；

图6是本申请光环形器另一实施方式的第二光路示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

本申请光环形器，包括发射端1、公共端2、接收端3及光学镜组。其中，公共端2与光纤相连。发射端1输入平行方向偏振光束，先经过隔离器7，然后经光学镜组，由公共端2出射，构成第一光路。公共端2输入任意偏振态光束，经光学镜组后由接收端3出射，构成第二光路。第一光路与第二光路的光信号可以为同一波长或不同波长。

图1及图2分别示出第一个实施例中第一光路与第二光路的传输路径。图中“∣”表示平行方向偏振光束，“·”表示垂直方向偏振光束。需要理解的是，在光环形器工作状态中，第一光路与第二光路可以是同时并存的。

参考图1及图2，光学镜组包括第一偏振分光器53、第二偏振分光器55、半波片62及法拉第旋转器72。第一偏振分光器53及第二偏振分光器55使平行方向的偏振光束透过，使垂直方向偏振光束反射。

光学镜组还包括第一反射镜41、第二反射镜43、第三反射镜45。在该实施例中，第一反射镜41、第二反射镜43、第三反射镜45均与光路成45°夹角。每一光路经过其中两个反射镜，即，第一光路及第二光路各自经两次反射，光线出射方向与光线入射方向保持平行。如此，实现了发射端1与接收端3位于光环形器的一侧且相互平行，公共端2位于光环形器的相对另一侧，且公共端2与发射端1和接收端3平行。当然，在其它实施例中也可以是不平行的。

应当理解的是，反射镜不局限于本实施例的个数。为了适应发射端1、接收端3及公共端3的位置要求，可以设定不同的反射镜数量以改变光路出射方向。参考图1，第一光路在光学镜组中经第一反射镜41反射后到达第一偏振分光器53。由于第一光路为平行方向偏振光束，可透过第一偏振分光器53，再依次穿过半波片62及法拉第旋转器72，此过程中偏振方向不发生旋转，仍为平行方向。光路继续到达第二反射镜43，经其反射后透过第二偏振分光器55，到达公共端2。在这一传输过程中，第一光路的光束偏振态始终不发生改变，只是进行反射及透射，到达公共端2时仍为平行方向偏振光。

在第二光路中，平行方向和垂直方向的偏振分量被分开传输，平行方向的偏振分量被旋转为垂直方向，垂直方向的偏振分量被旋转为平行方向，再汇集于接收端3。

参考图2，第二光路经第二偏振分光器55后，被分成具有相互垂直偏振态的分离的两束光。其中，垂直方向的偏振分量被反射后到达法拉第旋转器72，再穿过半波片62，偏振态被旋转90°，成为平行方向。该偏振分量继续经第三反射镜45反射后穿过第一偏振分光器53，到达接收端3。

另一方面，第二光路经第二偏振分光器55后，平行方向的偏振分量径直穿过，到达第二反射镜43，经其反射后到达法拉第旋转器72，再穿过半波片62，偏振态被旋转90°，成为垂直方向。该偏振分量再经第一偏振分光器53反射，到达接收端3。

现有技术的单纤双向光收发模块的光环形器中，当发射端和接收端位于半波片的一侧，公共端位于半波片的另一侧时需要至少三个偏振分光器。相对于现有技术，本申请的光学镜组仅设置两个偏振分光器，成本降低，体积也相应减小。需要说明的是，此处发射端和接收端位于半波片的一侧，公共端位于半波片的另一侧是指，发射端和接收端所发射和接收的光线及公共端所发射和接收的光线相互平行或者接近平行时，半波片位于发射端和公共端之间，也位于接收端和公共端之间。

反射棱镜9可选择地设置于第二光路中第一偏振分光器53与接收端3之间，用以平行移动第二光路的出射光束，可以方便地调节发射端1与接收端3的距离，使光环形器尺寸范围可调整，适应不同模块空间要求。

图3及图4分别示出又一实施例中第一光路与第二光路的传输路径，其与前一实施例的区别在于，光学镜组的主体结构相对于发射端1、公共端2、接收端3的位置发生90°旋转，相应地，第一光路路径改变，且第二光路偏振分量的路径发生对置。

参考图3，第一光路在光学镜组中经第一反射镜41反射后到达第一偏振分光器53。由于第一光路为平行方向偏振光束，可透过第一偏振分光器53，到达第三反射镜45，被反射后穿过半波片62及法拉第旋转器72，此时偏振方向不发生旋转，仍为平行方向。光路径直穿过第二偏振分光器55，到达公共端2。与上一实施例相同，在传输过程中，第一光路的光束偏振态不发生改变，只进行反射及透射，到达公共端2时仍为平行方向偏振光。

参考图4，第二光路经第二偏振分光器55后，被分成具有相互垂直偏振态的分离的两束光。其中，平行方向的偏振分量透射后到达法拉第旋转器72，再穿过半波片62，偏振态被旋转90°，成为垂直方向。该偏振分量再经第三反射镜45反射后到达第一偏振分光器53，经反射到达接收端3。

另一方面，第二光路经第二偏振分光器55后，垂直方向的偏振分量被反射到第二反射镜43，经其反射后达法拉第旋转器72，再穿过半波片62，偏振态被旋转90°，成为平行方向。该偏振分量再透过第一偏振分光器53，与另一偏振分量会合，到达接收端3。

反射棱镜9可选择地设置于第二光路中第一偏振分光器53与接收端3之间。

图5及图6示出第三个实施例。其与上述第二个实施例的主要区别在于，反射棱镜9设置于第一光路中发射端1与第一反射镜41之间。如此，相比于第二个实施例，发射端1与接收端3的相对位置发生互换，且可以使公共端2与入射端1位于同一水平线，或者使公共端2在水平方向上位于入射端1和接收端3之间，光环形器结构更加紧凑。

类似地，本申请第四个实施例（图未示）采用与第一个实施例基本相同的光路，区别在于，反射棱镜9设置于第一光路中发射端1与第一反射镜41之间，同样地可以节约或者调整光环形器的空间，以利于光学组件或者其它部件的布置。

类似地，本申请第五个实施例（图未示）还可以将反射棱镜9设置公共端2与第二偏振分光器55之间，同样地可以起到节约或者调整光环形器空间的作用，以利于光学组件或者其它电子部件的布置。

本申请光环形器作为导光单元应用于单纤双向光模块中，与发送模块、接收模块连接，降低模块成本，实现光信号的高效传输。并且，由于反射棱镜的存在可以使设计者更好的对单纤双向光模块的内部空间进行布局，达到优化空间布局，容纳更多部件或者缩小体积的作用。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种光环形器，包括发射端、接收端、公共端和光学镜组，其特征在于，所述光学镜组包括第一偏振分光器、第二偏振分光器、半波片及法拉第旋转器；当所述发射端发射平行方向偏振光束时，所述平行方向偏振光束至少依次经第一偏振分光器、半波片、法拉第旋转器及第二偏振分光器到达公共端；当所述公共端发出光信号时，所述光信号经过第二偏振分光器，被分解为偏振方向互相垂直的第一偏振分量与第二偏振分量，所述第一偏振分量至少依次经过法拉第旋转器、半波片、第一偏振分光器，到达接收端，所述第二偏振分量至少依次经过第二偏振分光器、法拉第旋转器、半波片和第一偏振分光器，到达接收端。

2.根据权利要求1所述的光环形器，其特征在于，所述发射端和接收端设于所述半波片的一侧，所述公共端设于所述半波片的另一侧。

3.根据权利要求2所述的光环形器，其特征在于，所述光学镜组还包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，当所述发射端发射平行方向偏振光束时，所述平行方向偏振光束依次经第一反射镜、第一偏振分光器、半波片、法拉第旋转器、第二反射镜及第二偏振分光器到达公共端；当所述公共端发出光信号时，所述光信号经过第二偏振分光器，被分解为偏振方向互相垂直的第一偏振分量与第二偏振分量，所述第一偏振分量依次经过法拉第旋转器、半波片、第三反射镜、第一偏振分光器到达接收端，所述第二偏振分量依次经过第二偏振分光器、第二反射镜、法拉第旋转器、半波片和第一偏振分光器到达接收端。

4.根据权利要求2所述的光环形器，其特征在于，所述光学镜组还包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，当所述发射端发射平行方向偏振光束时，所述平行方向偏振光束依次经第一反射镜、第一偏振分光器、第三反射镜、半波片、法拉第旋转器第二偏振分光器到达公共端；当所述公共端发出光信号时，所述光信号经过第二偏振分光器，被分解为偏振方向互相垂直的第一偏振分量与第二偏振分量，所述第一偏振分量依次经过第二反射镜、法拉第旋转器、半波片、第一偏振分光器到达接收端，所述第二偏振分量依次经过第二偏振分光器、法拉第旋转器、半波片第三反射镜和第一偏振分光器到达接收端。

5.根据权利要求3或4所述的光环形器，其特征在于，所述发射端发射的光束与所述接收端接收的光束相互平行。

6.根据权利要求5所述的光环形器，其特征在于，所述发射端发射的光束与所述公共端接收的光束相互平行。

7.根据权利要求6所述的光环形器，其特征在于，所述发射端发射的光束和所述接收端接收的光束位于所述公共端接收的光束所在的直线的一侧或两侧。

8.根据权利要求7所述的光环形器，其特征在于，所述发射端发出的光束与所述公共端接收的光束在同一条直线上。

9.根据权利要求3或4所述的光环形器，其特征在于，所述光环形器还包括对光线进行平移的反射棱镜，所述反射棱镜位于第一偏振分光器与接收端之间的光路上，或者，所述反射棱镜位于所述第一反射镜和所述发射端之间的光路上。

10.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的光环形器，其特征在于，所述发射端发出的光经过隔离器后到达光学镜组。

11.一种单纤双向光模块，包括发射模块和接收模块，其特征在于，还包括权利要求1-10任一所述的光环形器。