CN204496133U - 一种反向隔离的偏振光合束器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种反向隔离的偏振光合束器，包括沿正向传输方向依次排列的双光纤准直器、第一楔形双折射晶体、法拉第旋转片、第二楔形双折射晶体、第三楔形双折射晶体、单光纤准直器；其特征是所述的第一楔形双折射晶体、所述的法拉第旋转片、所述的第二楔形双折射晶体、所述的第三楔形双折射晶体相接成一个整体的功能部件，该功能部件将从所述双光纤准直器出射的两束偏振光合成一束偏振光后入射到所述单光纤准直器中，并对从所述单光纤准直器反向传输的信号光进行隔离。本实用新型具有结构简单、装配容易、可靠性高及成本低的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤通信系统的光无源器件，尤其涉及一种反向隔离的偏振光合束器。
背景技术
目前反向隔离的偏振光合束器通常是由一个独立的偏振光合束棱镜组及一个独立的隔离器组合成的复杂结构。现有的装置是先由一组偏振光合束器将两束偏振态相互垂直的线偏振光束合成一束，再串接一组隔离器，从而达到同时具有正向传输时两偏振光合束及对反向光信号传输隔离的效果。现有技术的缺点是：使用的光学元件众多，结构相当复杂，装配难度大，可靠性差，成本高昂。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种反向隔离的偏振光合束器，是一种集成了对正向传输的两偏振态相互垂直的两束光合束和对反向传输光信号进行隔离的两种功能的功能器件。
本实用新型是这样实现的：
一种反向隔离的偏振光合束器，包括沿正向传输方向依次排列的双光纤准直器、第一楔形双折射晶体、法拉第旋转片、第二楔形双折射晶体、第三楔形双折射晶体、单光纤准直器；所述第一楔形双折射晶体、所述法拉第旋转片、所述第二楔形双折射晶体、所述第三楔形双折射晶体相接成一个整体的功能部件，该功能部件将从所述双光纤准直器出射的两束偏振光合成一束偏振光后入射到所述单光纤准直器中，并对从所述单光纤准直器反向传输的信号光进行隔离；
所述双光纤准直器为两偏振态相互垂直的保偏双光纤准直器；
所述法拉第旋转片为自带磁或者外加磁场的法拉第旋光晶体，其偏振态旋转角为45°；
所述第一楔形双折射晶体、所述第二楔形双折射晶体、所述第三楔形折射晶体均为同种材质的双折射晶体；
所述第一楔形双折射晶体、所述第二楔形双折射晶体、所述第三楔形双折射晶体的光轴均与垂直光传输方向轴线的平面平行，并且所述第一楔形双折射晶体的光轴与所述第楔形二双折射晶体的光轴成45°夹角，所述第二楔形双折射晶体的光轴与所述第三楔形双折射晶体光楔的光轴成90°夹
角；
所述第一楔形双折射晶体的外端面与光传输方向的轴线垂直，其内端面为楔角面且与垂直光传输方向轴线的平面成α1夹角；所述第三楔形双折射晶体的外端面与光传输方向的轴线垂直，其内端面为楔角面且与垂直光传输方向轴线的平面成α2夹角；所述第二楔形双折射晶体的外端面和内端面均为楔角面，并分别与所述第一楔形双折射晶体的楔角面、所述第三楔形双折射晶体的楔角面平行；
所述α1、所述α2分别与所述双光纤准直器的光束交叉角β相匹配，且满足关系式如下：
其中，no为所述双折射晶体的O光折射率，ne为所述双折射晶体E光的折射率，nf为所述法拉第旋转片折射率。
本实用新型的优点在于：本实用新型的目的就在于克服现有的反向隔离的偏振光合束器的缺点，减少所使用的光学元件，简化结构，降低装配难度，提高可靠性及降低成本。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型结构示意图及正向传输光路图。
图2为本实用新型的光路正向传输时的偏振态变化示意图。
图3为本实用新型结构示意图及反向传输光路图。
图4为本实用新型的光路反向传输时的偏振态变化示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施方式对本实用新型做进一步的说明。
如图1及图3所示，本实用新型提供的一种反向隔离的偏振光合束器，包括沿正向传输方向依次排列的双光纤准直器1、第一楔形双折射晶体21、法拉第旋转片22、第二楔形双折射晶体23、第三楔形双折射晶体24、单光纤准直器3；所述第一楔形双折射晶体21、所述法拉第旋转片22、所述第二楔形双折射晶体23、所述第三楔形双折射晶体24相接成一个整体的功能部件2，该功能部件2将从所述双光纤准直器1出射的两束偏振光合成一束偏振光后入射到所述单光纤准直器3中，并对从所述单光纤准直器3反向传输的信号光进行隔离；所述相接是通过光胶、深化光胶、胶合、键合或分立固定的方式进行粘接；
所述双光纤准直器1为两偏振态互垂直的保偏双光纤准直器；
所述法拉第旋转片22为外加磁场的法拉第旋光晶体平片，在饱和磁场下其偏振态旋转角度为45°；
所述第一楔形双折射晶体21、所述第二楔形双折射晶体23、所述第三楔形双折射晶体24均为同种材质的双折射晶体；
所述第一楔形双折射晶体21、所述第二楔形双折射晶体23、所述第三楔形双折射晶体24的光轴均与垂直光传输方向轴线的平面平行，并且所述第一楔形双折射晶体21的光轴211与所述第二楔形双折射晶体23的光轴231成45°夹角，所述第二楔形双折射晶体光楔23的光轴231与所述第三楔形双折射晶体24的光轴241成90°夹角；
所述第一楔形双折射晶体21的外端面212与光传输方向轴线垂直，其内端面213为楔角面且与垂直光传输方向轴线的平面成α1夹角；所述第三楔形双折射晶体24的外端面242与光传输方向轴线垂直，其内端面243为楔角面且与垂直光传输方向轴线的平面成α2夹角；所述第二楔形双折射晶体23的外端面232和内端面233均为楔角面，并分别与第一楔形双折射晶体21、第三楔形双折射晶体24的楔角面平行；
所述α1、所述α2分别与所述双光纤准直器1的光束交叉角β相匹配，且满足关系式如下：
其中，no为所述双折射晶体的O光折射率，ne为所述双折射晶体E光的折射率，nf为所述法拉第旋转片折射率。
具体地，在此实例中，当所述双光纤准器1的交叉角β＝3.0°且所述第一楔形双折射晶体21、所述第二楔形双折射晶体23以及所述第三楔形双折射晶体24采用YVO4双折射晶体材料时，则所述α1和所述α2的值分别为α1＝8.2°、α2＝1°。
本实用新型的工作原理如下：
如图2和图4所示，当光路正向传输时，端口A与端口B分别输入光束到所述双光纤准直器1中，经所述双光纤准直器1出射偏振态相互垂直的线偏振光11和线偏振光12；其中线偏振光11的偏振方向与第一楔形双折射晶体21的光轴垂直，为O光，其经过第一楔形双折射晶体21后向上偏折，再进入法拉第旋转片22后，逆时针旋转45°，此时其偏振方向与第二楔形双折射晶体23的光轴平行，为E光，根据折射定律，光束向下折射后，再进入第三楔形双折射晶体24，此时偏振方向与第三楔形双折射晶体24的光轴垂直，为O光，故该线偏振光11水平出射的偏振态变化为(O光→E光→O光)，根据折射定律，最终光束以水平方向出射，由光单纤准直器3接收；对另一束线偏振光12，同样道理。因此本实用新型在光束正向传输时起到偏振合束的目的。
当光路反向传输时，端口C将以任意偏振态的光束入射到第三楔形双折射晶体24后分成偏振态相互垂直的线偏振光31和线偏振光32，其中线偏振光31偏振方向垂直于入射面，其偏振方向与第三楔形双折射晶体24的光轴垂直，为O光，该光束向上偏折，入射到第二楔形双折射晶体23后，其偏振方向与第二楔形双折射晶体23的光轴平行，为E光，再进入法拉第旋转片22后，逆时针旋转45°，其偏振方向与第一楔形双折射晶体21的光轴平行，为E光，故该光束从第一楔形双折射晶体21水平出射的偏振态变化为(O光→E光→E光)，根据折射定律，其光束最终以水平方向出射，无法耦合到双光纤准直器1中；对另一束线偏振光32同样的道理。因此本实用新型在光束反向传输时对任何偏振态的光都起到反向隔离的目的。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。
Claims (2)
1.一种反向隔离的偏振光合束器，包括沿正向传输方向依次排列的双光纤准直器、第一楔形双折射晶体、法拉第旋转片、第二楔形双折射晶体、第三楔形双折射晶体、单光纤准直器；其特征在于：所述第一楔形双折射晶体、所述法拉第旋转片、所述第二楔形双折射晶体、所述第三楔形双折射晶体相接成一个整体的功能部件，该功能部件将从所述双光纤准直器出射的两束偏振光合成一束偏振光后入射到所述单光纤准直器中，并对从所述单光纤准直器反向传输的信号光进行隔离；
所述双光纤准直器为两偏振态相互垂直的保偏双光纤准直器；
所述法拉第旋转片为自带磁或者外加磁场的法拉第旋光晶体平片，其偏振态旋转角度为45°；
所述第一楔形双折射晶体、所述第二楔形双折射晶体、所述第三楔形折射晶体均为同种材质的双折射晶体；
所述第一楔形双折射晶体、所述第二楔形双折射晶体、所述第三楔形双折射晶体的光轴均与垂直光传输方向轴线的平面平行，并且所述第一楔形双折射晶体的光轴与所述第二楔形双折射晶体的光轴成45°夹角，所述第二楔形双折射晶体的光轴与所述第三楔形双折射晶体光楔的光轴成90°夹角；
所述第一楔形双折射晶体的外端面与光传输方向的轴线垂直，其内端面为楔角面且与垂直光传输方向轴线的平面成α1夹角；所述第三楔形双折射晶体的外端面与光传输方向的轴线垂直，其内端面为楔角面且与垂直光传输方向轴线的平面成α2夹角；所述第二楔形双折射晶体的外端面和内端面均为楔角面，并分别与所述第一楔形双折射晶体的楔角面、所述第三楔形双折射晶体的楔角面平行；
所述α1、所述α2分别与所述双光纤准直器的光束交叉角β相匹配，且满足关系式如下：
其中，no为所述双折射晶体的O光折射率，ne为所述双折射晶体E光的折射率，nf为所述法拉第旋转片折射率。
2.如权利要求1所述的一种反向隔离的偏振光合束器，其特征在于：所述双光纤准器的交叉角β＝3.0°且所述第一楔形双折射晶体、所述第二楔形双折射晶体、所述第三楔形双折射晶体均采用YVO4双折射晶体时，所述α1和所述α2的值分别为α1＝8.2°、α2＝1°。
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2015
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