CN208092376U - 一种光环行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光环行器，包括沿光路依序设置的双光纤准直器、第一偏振分光组合棱镜、第一半波片、第二半波片、第一法拉第旋转器、第一双折射晶体楔角片、第二双折射晶体楔角片、第二法拉第旋转器、第三半波片、第四半波片、第二偏振分光组合棱镜和单光纤准直器，所述的第一偏振分光组合棱镜、第二偏振分光组合棱镜均为两个偏振分光棱镜或一个偏振分光棱镜与一个高反射镜组合而成，本实用新型方案采用PBS组合棱镜替代传统环行器的双折射晶体（walk‑off晶体）进行偏振光的分光与合光，使环行器的长度大大缩短，可广泛应用于各类光模块中，具有很好的应用前景，另外其不仅结构紧凑、而且便于生产装配。

Description

一种光环行器

技术领域

本实用新型涉及光通讯器件领域，尤其是一种光环行器。

背景技术

光环行器是光通讯领域重要的光无源器件，传统的光纤环行器主要采用双折射晶体作为分光元件，由于双折射晶体的分光角度有限，使得双折射晶体的长度普遍偏长，同时由于环行器结构复杂，元件数量众多，使得传统的环行器体积相对较大，很难满足光通讯网络中对光学元件日益小型化的需求。

近年来随着通讯领域的日益发展，需要用到的光器件和模块数量越来越多，光器件的集成化和小型化成为了必然的趋势，尤其在高速光收发模块中，为了降低链路的复杂性，需要用光环行器实现单纤双向的传输功能，传统的环行器由于尺寸体积较大，很难封装集成到光模块的壳体中。

发明内容

针对现有技术的情况，本实用新型的目的在于提供一种实施可靠、性能优良、结构紧凑的光环行器。

为了实现上述的技术目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种光环行器，其包括沿光路依序设置的双光纤准直器、第一偏振分光组合棱镜、第一半波片、第二半波片、第一法拉第旋转器、第一双折射晶体楔角片、第二双折射晶体楔角片、第二法拉第旋转器、第三半波片、第四半波片、第二偏振分光组合棱镜和单光纤准直器，所述的第一偏振分光组合棱镜、第二偏振分光组合棱镜均为两个偏振分光棱镜或一个偏振分光棱镜与一个高反射镜组合而成，当光从双光纤准直器的其中一端口进入，依序经过第一偏振分光组合棱镜、第一半波片、第二半波片、第一法拉第旋转器、第一双折射晶体楔角片、第二双折射晶体楔角片、第二法拉第旋转器、第三半波片、第四半波片和第二偏振分光组合棱镜后，由单光纤准直器输出，反之，当光从单光纤准直器进入后，由双光纤准直器的另一端口输出。

进一步，所述的第一双折射晶体楔角片、第二双折射晶体楔角片均为单楔角片或双楔角片，通过将第一双折射晶体楔角片与第二双折射晶体楔角片之间贴合构成环行器的环路部分，O光与E光通过其组合体后产生一定的交叉角，该角度与双光纤准直器双光束交叉角度匹配，即两者光束的交叉角度相等。

作为其中一种实施方式，优选的，第一双折射晶体楔角片的光轴与其入射面垂直，第二双折射晶体楔角片的光轴与其入射面平行并与其下底面垂直。

作为另一种实施方式，优选的，第一双折射晶体楔角片的光轴与其入射面垂直，第二双折射晶体楔角片的光轴与其入射面平行并与其下底面形成夹角，所述的夹角为45°～48°。

进一步，所述的第一半波片和第二半波片为固定连接且用于将通过的光的偏振方向旋转45°，所述的第一法拉第旋转器用于将通过的光的偏振方向旋转45°，其中，第一半波片和第二半波片可以置于第一法拉第旋转器之前或之后。

进一步，所述的第三半波片和第四半波片为固定连接且用于将通过的光的偏振方向旋转45°，所述的第二法拉第旋转器用于将通过的光的偏振方向旋转45°，其中，第三半波片和第四半波片可以置于第二法拉第旋转器之前或之后。

进一步，所述的第一法拉第旋转器或/和第二法拉第旋转器为latching型法拉第旋转器。

进一步，所述的第一法拉第旋转器或/和第二法拉第旋转器为非latching型法拉第旋转器，所述非latching型法拉第旋转器的外侧设置有一个或多个磁块或磁环。

进一步，所述第二偏振分光组合棱镜和单光纤准直器之间还设有斜方棱镜。

采用上述的技术方案，本实用新型的有益效果为：本实用新型方案的第一偏振分光组合棱镜和第二偏振分光组合棱镜虽然与传统的双折射晶体一样是起分光与合光的作用，但第一偏振分光组合棱镜和第二偏振分光组合棱镜在实现与传统双折射晶体效果相同的情况下，其长度比传统双折射晶体短，具有明显的优势，并且能够进一步实现小型化封装且单光纤准直器与双光纤准直器可位于同一水平线上，使得环行器能够更加便于生产装配。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的阐述：

图1为本实用新型光环行器实施例1的侧视图；

图2为本实用新型光环行器实施例1的俯视图；

图3为本实用新型光环行器实施例2的侧视图；

图4为本实用新型光环行器实施例2的俯视图；

图5为本实用新型光环行器实施例2的端口1到端口2光传输偏振态的变化示意图；

图6为本实用新型光环行器实施例2的端口2到端口3光传输偏振态的变化示意图；

图7为本实用新型光环行器实施例3的侧视图。

具体实施方式

实施例1

如图1或2所示，本实用新型光环行器包括沿光路依序设置的双光纤准直器100、第一偏振分光组合棱镜101、第一半波片102、第二半波片103、第一法拉第旋转器104、第一双折射晶体楔角片105、第二双折射晶体楔角片106、第二法拉第旋转器107、第三半波片108、第四半波片109、第二偏振分光组合棱镜110和单光纤准直器111，其中，所述的第一偏振分光组合棱镜101、第二偏振分光组合棱镜110均可以为一个偏振分光棱镜101a、110a与一个高反射镜101b、110b组合而成，也可以将高反射镜101b、110b换成偏振分光棱镜，当光从双光纤准直器100的其中一端口进入，依序经过第一偏振分光组合棱镜101、第一半波片102、第二半波片103、第一法拉第旋转器104、第一双折射晶体楔角片105、第二双折射晶体楔角片106、第二法拉第旋转器107、第三半波片108、第四半波片109和第二偏振分光组合棱镜110后，由单光纤准直器111输出，反之，当光从单光纤准直器111进入后，由双光纤准直器100的另一端口输出。

虽然第一偏振分光组合棱镜和第二偏振分光组合棱镜与传统的双折射晶体一样是起到分光和合光的作用，但是由于偏振分光（PBS）组合棱镜的长度通常较短，例如：长度0.5mm的PBS组合棱镜即可以把P光与S光分开0.5mm，而传统的双折射晶体（如YVO4）长度则需要5mm长度才能把O光与E光分开0.5mm，因此，PBS组合棱镜的长度比传统的双折射晶体更具有明显的优势。

由图2可以看出，第一双折射晶体楔角片105、第二双折射晶体楔角片106组合在一起构成环行器的环路部分，第一双折射晶体楔角片105的光轴垂直于入射面，第二双折射晶体楔角片106的光轴平行于入射面并与第二双折射晶体楔角片106的下底面垂直，O光与E光通过其组合体后产生一定的交叉角，该角度与双光纤准直器100双光束交叉角度匹配，即两者光束的交叉角度相等。

其中，所述的第一法拉第旋转器和第一法拉第旋转器可以为latching型法拉第旋转器或非latching型法拉第旋转器，当法拉第旋转器为非latching型法拉第旋转器时，其外侧设置有一个或多个磁块或磁环。

实施例2

如图3或4所示，本实施例光环行器的实施结构与实施例1大致相同，其中，双光纤准直器200、第一偏振分光组合棱镜201、第一半波片202、第二半波片203、第一法拉第旋转器204、第一双折射晶体楔角片205、第二法拉第旋转器207、第三半波片208、第四半波片209、第二偏振分光组合棱镜210和单光纤准直器211均与实施例1相同，第一偏振分光组合棱镜201、第二偏振分光组合棱镜210均可以为一个偏振分光棱镜201a、210a与一个高反射镜201b、210b组合而成，也可以将高反射镜201b、210b换成偏振分光棱镜，本实施例与实施例1的不同之处在于，第二双折射晶体楔角片206的光轴方向与实施例1不同，第二双折射晶体楔角片206的光轴与其入射面平行并与其下底面形成夹角，所述的夹角为45°～48°，实施例1环行器的环路部分分光位置在两个楔角片贴合的斜面（即第二双折射晶体楔角片的左侧通光面），而本实施例2环行器的环路部分分光位置在第二双折射晶体右侧通光面上。

实施例1与实施例2的实施结构中，光从端口1传播至端口2和端口2传播至端口3的光路在图2或图4标号区间内所具有的光传输偏振状态变化大致相同。

其中，图5为本实用新型光环行器从端口1到端口2的光传输偏振态变化示意图；①为经端口1的入射光经过第一PBS（偏振分光）组合棱镜后P光与S光的偏振方向，两个偏振态相互正交；②为两个偏振态的光分别经过第一半波片和第二半波片后的偏振态方向，两个光经相反方向旋转了45度后变为了相同偏振方向的光；③为两个偏振态的光经过第一法拉第旋转器后的偏振态方向，两个光沿逆时针方向旋转45度均变为了水平偏振方向的光；④为两个光分别经过第一双折射晶体楔角片和第二双折射晶体楔角片后的偏振态方向保持不变，仍为了水平偏振方向的光；⑤为两个水平偏振态的光经过第二法拉第旋转器后的偏振态方向，两个水平偏振态的光沿逆时针方向旋转了45度；⑥为两个偏振态的光分别经过第三半波片和第四半波片后的偏振态方向，两个光经相反方向旋转了45度后变为了相互正交偏振态的P光与S光，最后P光与S光将通过第二PBS组合棱镜合光输出。

图6为本实用新型光环行器从端口2到端口3的光传输偏振态变化示意图；⑥为由端口2的入射光经过第二PBS（偏振分光）组合棱镜后P光与S光的偏振方向，两个偏振态相互正交；⑤为两个偏振态的光分别经过第三半波片和第四半波片后的偏振态方向，两个光经相反方向旋转了45度后变为了相同偏振方向的光；④为两个偏振态的光经过第二法拉第旋转器后的偏振态方向，两个光经逆时针方向旋转45度均变为了竖直偏振方向的光；③为两个光分别经过第二双折射晶体楔角片和第一双折射晶体楔角片后的偏振态方向保持不变，仍为竖直偏振方向；②为两个竖直偏振态的光经过第一法拉第旋转器后的偏振态方向，两个竖直偏振态的光沿逆时针方向旋转了45度；①为两个偏振态的光分别经过第一半波片和第二半波片后的偏振态方向，两个光经相反方向旋转了45度后变为了相互正交偏振态的P光与S光，最后P光与S光将通过第一PBS组合棱镜合光输出。

实施例3

图7为本实用新型光环行器实施例3的实施结构示意图，其中，双光纤准直器400、第一偏振分光组合棱镜401、第一半波片402、第二半波片403、第一法拉第旋转器404、第一双折射晶体楔角片405、第二双折射晶体楔角片406、第二法拉第旋转器407、第三半波片408、第四半波片409、第二偏振分光组合棱镜410和单光纤准直器411均与实施例1或实施例2相同，另外，第一偏振分光组合棱镜401、第二偏振分光组合棱镜410均可以为一个偏振分光棱镜401a、410a与一个高反射镜401b、410b组合而成，也可以将高反射镜401b、410b换成偏振分光棱镜，本实施例与实施例1或实施例2的不同之处在于在第二偏振分光组合棱镜410与单光纤准直器411之间增加了一个斜方棱镜412，斜方棱镜412的作用是通过转折单光纤准直器411一侧光束的位置，使单光纤准直器411与双光纤准直器400可位与同一水平线上，这样更便于环行器的生产装配，而本实施例结构中，光从端口1传播至端口2和端口2传播至端口3的光路对应实施例1或2在图2或图4标号区间内所具有的光传输偏振状态变化也大致相同。

上述仅披露了本实用新型的较佳实施例，需要说明的是，这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的，本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例来实现。

Claims (10)

1.一种光环行器，其特征在于：其包括沿光路依序设置的双光纤准直器、第一偏振分光组合棱镜、第一半波片、第二半波片、第一法拉第旋转器、第一双折射晶体楔角片、第二双折射晶体楔角片、第二法拉第旋转器、第三半波片、第四半波片、第二偏振分光组合棱镜和单光纤准直器，所述的第一偏振分光组合棱镜、第二偏振分光组合棱镜均为两个偏振分光棱镜或一个偏振分光棱镜与一个高反射镜组合而成，当光从双光纤准直器的其中一端口进入，依序经过第一偏振分光组合棱镜、第一半波片、第二半波片、第一法拉第旋转器、第一双折射晶体楔角片、第二双折射晶体楔角片、第二法拉第旋转器、第三半波片、第四半波片和第二偏振分光组合棱镜后，由单光纤准直器输出，反之，当光从单光纤准直器进入后，由双光纤准直器的另一端口输出。

2.根据权利要求1所述的一种光环行器，其特征在于：所述的第一双折射晶体楔角片、第二双折射晶体楔角片均为单楔角片或双楔角片。

3.根据权利要求2所述的一种光环行器，其特征在于：第一双折射晶体楔角片的光轴与其入射面垂直，第二双折射晶体楔角片的光轴与其入射面平行并与其下底面垂直。

4.根据权利要求2所述的一种光环行器，其特征在于：第一双折射晶体楔角片的光轴与其入射面垂直，第二双折射晶体楔角片的光轴与其入射面平行并与其下底面形成夹角，所述的夹角为45°～48°。

5.根据权利要求1所述的一种光环行器，其特征在于：所述的第一半波片和第二半波片为固定连接且用于将通过的光的偏振方向旋转45°，所述的第一法拉第旋转器用于将通过的光的偏振方向旋转45°。

6.根据权利要求1所述的一种光环行器，其特征在于：所述的第三半波片和第四半波片为固定连接且用于将通过的光的偏振方向旋转45°，所述的第二法拉第旋转器用于将通过的光的偏振方向旋转45°。

7.根据权利要求1所述的一种光环行器，其特征在于：所述的第一法拉第旋转器或/和第二法拉第旋转器为latching型法拉第旋转器。

8.根据权利要求1所述的一种光环行器，其特征在于：所述的第一法拉第旋转器或/和第二法拉第旋转器为非latching型法拉第旋转器，所述非latching型法拉第旋转器的外侧设置有一个或多个磁块或磁环。

9.根据权利要求1所述的一种光环行器，其特征在于：所述第二偏振分光组合棱镜和单光纤准直器之间还设有斜方棱镜。

10.一种光环行器，其特征在于：将权利要求1至9之一所述的光环行器的第一半波片、第二半波片置于第一法拉第旋转器之后，第三半波片、第四半波片置于第二法拉第旋转器之前。