CN208224531U - 一种极紧凑结构的光纤环形器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种极紧凑结构的光纤环形器，其包括沿光路依序设置的双光纤头、第一偏振分光棱镜、法拉第旋转器、半波片、第二偏振分光棱镜和单光纤准直器，所述的第一偏振分光棱镜、法拉第旋转器、半波片、第二偏振分光棱镜依序胶合或光胶成一体，本实用新型采用偏振分光棱镜（PBS）作为光束环路核心部件，各光束环路部件通过光胶或胶合组成一体，有效减少分立元件数量，使其结构更为紧凑，因采用了极小尺寸的偏振分光棱镜，可实现与双光纤头的直接匹配耦合，从而简化了双光纤的耦合透镜，降低了封装尺寸，实现了极紧凑结构的光纤环形器封装结构。

Description

一种极紧凑结构的光纤环形器

技术领域

本实用新型涉及光通讯系统的光无源器件，尤其涉及一种极紧凑结构的光纤环形器。

背景技术

光纤环形器是一种非互易性光无源器件，它能将光信号从一个端口导向另一个端口，每次只进行单向传输。实际应用时，光信号可能根据需要进行重新导向，但是光信号必须依次通过各个端口。由于它插入损耗低，并且对输入和反射的光功率具有很高的隔离度，因此光纤环形器被广泛地用于光纤通讯系统中。光纤环形器基于磁光晶体非互易的特性，采用多个分立的双折射晶体或偏振分光棱镜、非互易的旋光片如磁光晶体、互易的旋光片如半波片构成功能核心，再通过单、双光纤准直器，结合屋脊棱镜或双折射晶体对双光纤准直器的交叉角匹配，以完成光信号按照指定端口输入输出的功能。目前此类的产品，都是基于多个分立的光学元件结构，如棱镜、晶体、PBS、波片等，再通过对各光学元件安装位置精确调节、分别固定、固化封装等步骤完成，装配过程繁琐，工序复杂，需投入较多的人工完成操作，也导致生产成本难以进一步优化。

发明内容

基于现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种高度集成、结构紧凑和低成本化的极紧凑结构的光纤环形器。

为了实现上述的技术目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种极紧凑结构的光纤环形器，其包括沿光路依序设置的双光纤头、第一偏振分光棱镜、法拉第旋转器、半波片、第二偏振分光棱镜和单光纤准直器，所述的第一偏振分光棱镜、法拉第旋转器、半波片、第二偏振分光棱镜依序胶合或光胶成一体。

进一步，该方案结构形成用于输入或输出光信号的3个端口，其中，所述双光纤头和单光纤准直器对应与形成用于输入或输出光信号的端口相对，双光纤头的两纤芯距分别与两个端口间距适配。。

进一步，所述的双光纤头和第一偏振分光棱镜之间还设有一补偿片，所述的补偿片与双光纤头的其中一光纤相对。

采用上述的技术方案，本实用新型的基本特征是采用PBS作为偏振分光器件，各光学部件高度集成，通过特殊的结构和光路设计实现产品性能，另外，本实用新型完全摆脱了当前同类产品在进行偏振光处理时对于晶体材料的依赖性，可在传统光学生产平台上批量制造。而且各光学部件集成一体组成光环路核心，具有结构紧凑，低成本化的特点，有利于降低整体器件的尺寸，有效利用系统空间。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的阐述：

图1为本实用新型光纤环形器正/反向光路的其中一实施示意图；

图2为本实用新型基于图1所示结构增加光程补偿片的优化结构。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括沿光路依序设置的双光纤头1、第一偏振分光棱镜2、法拉第旋转器3、半波片4、第二偏振分光棱镜5和单光纤准直器6，所述的第一偏振分光棱镜2、法拉第旋转器3、半波片4、第二偏振分光棱镜5依序胶合或光胶成一体。

其中，该方案结构形成用于输入或输出光信号的3个端口（即端口1、端口2、端口3），其中，所述双光纤头和单光纤准直器对应与形成用于输入或输出光信号的端口相对，双光纤头的两纤芯距分别与两个端口间距适配。

本实用新型结构对应形成的光路可参考图1示意，这种结构的光路涉及偏振态的改变。其中水平偏振分量Tp和垂直偏振分量Ts分别用直线和点表示。从光纤端口1输入的任意偏振态的光入射到偏振分光棱镜，两种偏振面正交的偏振态Ts和Tp在结合面的偏振分光膜上分别发生反射和透射，传输方向相互垂直分离开，然后通过磁光晶体（即法拉第旋转器3），这两束偏振光的偏振面沿逆时针方向旋转45度，然后再通过基于双折射晶体材质的旋光半玻片4，两束偏振光的偏振态再沿逆时针方向继续旋转45度，此后，与入射时的偏振态相比，两种偏振光的偏振态各自旋转了90度，即原Ts变为Tp，原Tp变为Ts，再经过结合面的偏振分光膜后，Ts和Tp分别发生反射和透射，最后合并成一束任意偏振光耦合入单光纤准直器并从端口2出射。

从端口2入射的任意偏振光，经接合面的偏振分光膜分解为传输方向相互垂直的Tp和Ts光，再经过旋光半波片4，这两束偏振光的偏振面沿逆时针旋转45度，然后再经过磁光晶体（即法拉第旋转器3），两束偏振光的偏振面沿顺时针旋转45度，此后，Tp和Ts光的偏振态还原不变，再经过结合面的偏振分光膜后，Ts和Tp分别发生反射和透射，最后合并成一束任意偏振光后被光纤耦合接收，从端口3出射。

作为本发明的最大特征，本结构中前后偏振分光棱镜（即第一偏振分光棱镜2和第二偏振分光棱镜5），磁光晶体（即法拉第旋转器3），半波片4等环形器核心元件可以完全采用常规光学加工工艺中的胶合或者光胶方式做成整体组件，且适合批量光学加工。不仅体积有效减小，且利用批量加工的优势，大幅降低了产品成本。更进一步的，该结构可进一步结合阵列光纤及阵列准直器元件，方便的实现极小尺寸阵列环形器模组。

图2作为图1所示结构的进一步优化，所述的双光纤头1和第一偏振分光棱镜2之间还设有一补偿片7，所述的补偿片7与双光纤头1的其中一光纤相对，通过在2端口光纤（即双光纤头1）与第一偏振分光棱镜2之间加入光程补偿片7用于补偿输入及输出光路的光程差，可优化插入损耗。

需要说明的是：由于环形器核心的极小尺寸，本结构一侧的端口可仅采用光纤头而不需要准直器透镜，即可与另一侧的光纤准直器（带透镜）耦合。尤其是采用TEC光纤等大模场直径光纤的情况下，效果更好。该设计可进一步减小最终器件的尺寸。

以上所述为本实用新型实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种极紧凑结构的光纤环形器，其特征在于：其包括沿光路依序设置的双光纤头、第一偏振分光棱镜、法拉第旋转器、半波片、第二偏振分光棱镜和单光纤准直器，所述的第一偏振分光棱镜、法拉第旋转器、半波片、第二偏振分光棱镜依序胶合或光胶成一体。

2.根据权利要求1所述的一种极紧凑结构的光纤环形器，其特征在于：所述双光纤头和单光纤准直器对应形成用于输入或输出光信号的端口。

3.根据权利要求1所述的一种极紧凑结构的光纤环形器，其特征在于：所述的双光纤头和第一偏振分光棱镜之间还设有一补偿片，所述的补偿片与双光纤头的其中一光纤相对。