CN212379609U - 一种低成本小型光环行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低成本小型光环行器，其由一个左偏振分束胶合棱镜、一个半波片、一个磁光旋转片和一个一面镀有高反膜的右偏振分束胶合棱镜胶合而成。左偏振分束胶合棱镜由一个平行四边形棱镜和一个直角三棱镜胶合而成。右偏振分束胶合棱镜由一个平行四边形棱镜和一个一面镀有高反膜的直角三棱镜胶合而成。配合单光纤准直器、双光纤准直器或光口组件，该环行器芯可用于实现单芯或二合一低成本小型环行器，兼具高隔离度、低成本和小尺寸的优点。

Description

一种低成本小型光环行器

技术领域

本实用新型涉及光通讯器件领域，具体涉及一种低成本小型光环行器。

背景技术

随着高速光网络和数据中心的蓬勃发展，光通信设备要求光模块需同时具备小尺寸和低成本的特点。光环行器因具有沿特定方向传送光信号的功能，被广泛应用于光模块中，并可通过共用公共端发送和接收光信号来提高集成度并降低成本。

在这样的应用场景下，通信设备对环行器的应用要求与传统的在线型环行器相比发生了较大的变化，具体体现在以下两个方面：

a) 低成本需求加强；

b) 与光模块的高度集成带来的封装形式多样化，如直接与光口组件集成以及二合一结构等。

因此，研究如何降低成本和提供更紧凑、性能更优的光环行器非常具有市场价值和意义。

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结构紧凑、成本低且能够满足现有高速光网络和数据中心对环行器提出的特殊应用需求的低成本小型光环行器。

为了实现上述的技术目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种低成本小型光环行器，其特征在于：包括依序设置的左偏振分束器、磁光旋转片、半波片和右偏振分束器，所述右偏振分束器的上端面镀设有高反膜。

作为一种可能的实施方式，进一步所述的左偏振分束器、磁光旋转片、半波片和一面镀有高反膜的右偏振分束器构成了环行器芯。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述的左偏振分束器、磁光旋转片、半波片和右偏振分束器为依序胶接成一体。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述左偏振分束器由一个平行块和一个直角三棱镜胶接而成，其中，左偏振分束器的平行块的下端面为斜面结构且与其直角三棱镜的其中一直角面相贴合，且左偏振分束器的平行块的接近磁光旋转片的端面与磁光旋转片的上部贴合，左偏振分束器的直角三棱镜的斜面上部与磁光旋转片的下部贴合；另外，所述右偏振分束器亦由一个平行块和一个直角三棱镜胶接而成，右偏振分束器的平行块的上端面为斜面结构且与其直角三棱镜的斜面相贴合，且右偏振分束器的平行块的接近半波片的端面与半波片的下部贴合，右偏振分束器的直角三棱镜的其中一直角面与半波片的上部贴合，右偏振分束器的直角三棱镜的另一直角面上镀设有高反膜。

作为一种较优的实施选择，优选的，所述的磁光旋转片的旋转角为45°；所述半波片的光轴设计值为22.5°或67.5°。

作为一种较优的实施选择，优选的，所述的磁光旋转片与半波片配合形成非互易性光路结构，其用于对从其中一个方向通过的光信号偏振方向旋转90°，对另一方向通过的光信号偏振方向保持不变。

作为一种较优的实施选择，优选的，所述左偏振分束器的直角块的斜面下部形成一光信号端口Ⅰ，左偏振分束器的平行块远离磁光旋转片的端面形成光信号端口Ⅱ，右偏振分束器的平行块远离半波片的端面形成光信号端口Ⅲ。

所述环行器芯工作时，光信号端口Ⅰ的光束由左偏振分束器的直角三棱镜斜边一侧入射，光信号端口Ⅱ的光束由左偏振分束器的平行块一侧入射，光信号端口Ⅲ的光束由右偏振分束器的平行块一侧出射。

作为可能的实施结构之一，所述的光环行器还包括与光信号端口Ⅰ、光信号端口Ⅱ和光信号端口Ⅲ一一对应的三个单光纤准直器，即，所述环行器芯与三个单光纤准直器共同构成三端口环行器。

作为可能的实施结构之二，所述的光环行器还包括与光信号端口Ⅰ、光信号端口Ⅱ和光信号端口Ⅲ一一对应的三个双光纤准直器，其中，对应光信号端口Ⅰ的双光纤准直器与对应光信号端口Ⅱ的双光纤准直器交叉耦合，对应光信号端口Ⅱ的双光纤准直器还与对应光信号端口Ⅲ的双光纤准直器交叉耦合，即，所述环行器芯与三个双光纤准直器共同构成三端口二合一环行器。

作为可能的实施结构之三，所述光环行器还包含两个单光纤准直器和一个光口组件；其中，两个单光纤准直器分别与光信号端口Ⅰ和光信号端口Ⅲ对应并用于用于光信号端口Ⅰ和光信号端口Ⅲ的光信号的输入输出耦合，光口组件与光信号端口Ⅱ对应并用于光信号端口Ⅱ的光信号的输入输出耦合，即，所述环行器芯、两个单光纤准直器与一个光口组件共同构成一个集成光口组件的三端口环行器。

一种小型光环行器，其特征在于：其包括两个呈上下镜像设置的实施结构之三所述的低成本小型光环行器；其中一个低成本小型光环行器的左偏振分束器与其光口组件之间设置有转折平行块，即，两个所述环行器芯、四个单光纤准直器、一个转折平行块与两个光口组件共同构成一个二合一三端口环行器。

采用上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，其具有的有益效果为：本方案通过利用带高反膜的环行器芯配合双光纤准直器或转折平行块和光口组件的方案，提高了环行器的隔离度和集成度，有效降低了每路环行器的单价。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型方案做进一步的阐述：

图1为集成一个三端口环行器并通过共用光口进行光信号收发的光收发模块组成结构框图；

图2 为封装结构包含两个光收发功能组件的二合一光收发模块结构框图；

图3为本实用新型实施例1的环行器芯的光路示意图；

图4为基于实施例1的环行器芯光信号端口Ⅰ到光信号端口Ⅱ的光路示意图；

图5为基于实施例1的环行器芯光信号端口Ⅱ到光信号端口Ⅲ的光路示意图；

图6为图4所示的半波片对右45°线偏振光的偏振态偏转示意图；

图7为图4所示的半波片对左45°线偏振光的偏振态偏转示意图；

图8为图4所示的半波片（光线由右至左）对竖直线偏振光的偏振态偏转示意图；

图9为图4所示的半波片（光线由右至左）对水平线偏振光的偏振态偏转示意图；

图10为本实用新型实施例2的（基于单光纤准直器）的三端口环行器的光路俯视图；

图11为本实用新型实施例2的（基于单光纤准直器）的三端口环行器的光路侧视图；

图12为本实用新型实施例3的（基于双光纤准直器）的二合一三端口环行器的光路俯视图；

图13为本实用新型实施例3的（基于双光纤准直器）的二合一三端口环行器的光路侧视图；

图14为本实用新型实施例4的（基于光口）的小型三端口环行器的俯视示意图；

图15为本实用新型实施例5的（基于双光口）的二合一三端口环行器的俯视示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图3所示，本实施例一种低成本小型光环行器，包括依序设置的左偏振分束器110、磁光旋转片120、半波片130和右偏振分束器140，所述右偏振分束器140的上端面镀设有高反膜150。图3还示出了该结构形成的环行器芯的光路示意；另外，磁光旋转片120的旋转角为45°，半波片130的光轴设计为22.5°或67.5°（结合图6至图9之一）；磁光旋转片120与半波片130构成磁光非互易元件，即光束从一侧通过时偏振方向旋转90°，从另一侧通过时偏振方向保持不变。

图4和图5分别为依据本实用新型的环行器芯的光路拆解示意图；通道1（即光信号端口Ⅰ）的光信号经左偏振控制器110的直角三棱镜112的斜边侧入射，经直角三棱镜112与平行块111的界面后分成两个偏振方向相互垂直的光束，依次经过磁光旋转片120和半波片130后偏振方向旋转90°，经右偏振分束器140后合并成单一光束，入射高反膜150；经高反膜150反射的光束经右偏振分束器140直角三棱镜141和平行块142的界面后分成两个偏振方向相互垂直的光束，依次经过半波片130和磁光旋转片120后偏振方向保持不变，经左偏振分束器110后合并成单一光束，再经由左偏振分束器110的平行块111一侧出射并耦合到通道2（即光信号端口Ⅱ）中。

通道2（即光信号端口Ⅱ）的光信号经左偏振控制器110的平行块111表面入射，经三角棱镜块112与平行块111的界面后分成两个偏振方向相互垂直的光束，依次经过磁光旋转片120和半波片130后偏振方向旋转90°，经右偏振分束器140后合并成单一光束，经由右偏振分束器140的平行块一侧出射并耦合到通道3（即光信号端口Ⅲ）中。

图6至图9分别为对应图4所示的半波片130对线偏振光偏振态偏转的示意图；当入射光由左往右入射时，右45°的线偏振光旋转为水平偏振光（图6），左45°的线偏振光旋转为竖直偏振光（图7）；当入射光由右往左入射时，竖直线偏振光旋转为右45°偏振光（图8，由右往左看），水平线偏振光旋转为左45°偏振光（图9，由右往左看）。

实施例2

如图10或图11所示，本实施例低成本小型光环行器，包括由左偏振分束器110、磁光旋转片120、半波片130、镀有高反膜150的右偏振分束器140胶合而成的环行器芯和三个单光纤准直器160、170和180。

图10为本实施例的俯视光路示意图，图11为侧视光路示意图。通道1的光信号经由准直器160准直后入射环行器芯的左偏振分束器110并依次经过磁光旋转片120、半波片130、右偏振分束器140后到达高反膜150，经高反膜150反射后，依次经过右偏振分束器140、半波片130、磁光旋转片120后经由左偏振分束器110出射，再经准直器170耦合至通道2中。通道2的光信号经由准直器170准直后入射环行器芯的左偏振分束器110，依次经过磁光旋转片120、半波片130、右偏振分束器140后，经准直器180耦合至通道3中。

实施例3

如图12或图13所示，本实施例低成本小型光环行器，包括由左偏振分束器210、磁光旋转片220、半波片230、镀有高反膜250的右偏振分束器240胶合而成的环行器芯和三个双光纤准直器260、270和280。

图12为本实施例的俯视光路示意图，图13为侧视光路示意图。环行器1通道1的光信号经由双光纤准直器260的上光纤入射，经准直器准直后入射环行器芯的左偏振分束器210并依次经过磁光旋转片220、半波片230、右偏振分束器240后到达高反膜250，经高反膜250反射后，依次经过右偏振分束器240、半波片230、磁光旋转片220后经由左偏振分束器210出射，再经聚焦并耦合至准直器270的下光纤中；环行器1通道2的光信号经由双光纤准直器270的上光纤入射，经准直器准直后入射环行器芯的左偏振分束器210，依次经过磁光旋转片220、半波片230、右偏振分束器240后，经准直器280的下光纤耦合至通道3中。环行器2的光路走向与环行器1一致，但通道1入射端为准直器260的下光纤，通道2的出射端为准直器270的上光纤，通道2的入射端为准直器270的下光纤，通道3的出射端为准直器280的上光纤。

实施例4

如图14所示，本实施例低成本小型光环行器，包括由左偏振分束器310、磁光旋转片320、半波片330、镀有高反膜350的右偏振分束器340胶合而成的环行器芯、单光纤准直器360、380以及光口组件370。该实施例的光路走向与实施例1一致，所不同的是实施例1用于通道2光信号耦合的单光纤准直器170替换成了光口组件370。

实施例5

如图15所示，本实施例小型光环行器，是基于两个实施例1所披露的环行器芯结构，其具体包括两个环行器芯、两个光口、4个单光纤准直器以及一个用于光路转折的平行块构成的双环行器。单个环行器的光路走向与实施例3一致，其中环行器1的通道1对应单光纤准直器450，通道3对应单光纤准直器440，通道2对应光口480；环行器2的通道1对应单光纤准直器460，通道3对应单光纤准直器470，通道2对应光口490。平行块430用于转折承接环行器芯420与光口490之间的光路。

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 (10)

1.一种低成本小型光环行器，其特征在于：包括依序设置的左偏振分束器、磁光旋转片、半波片和右偏振分束器，所述右偏振分束器的上端面镀设有高反膜。

2.根据权利要求1所述的低成本小型光环行器，其特征在于：所述的左偏振分束器、磁光旋转片、半波片和右偏振分束器为依序胶接成一体。

3.根据权利要求1或2所述的低成本小型光环行器，其特征在于：所述左偏振分束器由一个平行块和一个直角三棱镜胶接而成，其中，左偏振分束器的平行块的下端面为斜面结构且与其直角三棱镜的其中一直角面相贴合，且左偏振分束器的平行块的接近磁光旋转片的端面与磁光旋转片的上部贴合，左偏振分束器的直角三棱镜的斜面上部与磁光旋转片的下部贴合；另外，所述右偏振分束器亦由一个平行块和一个直角三棱镜胶接而成，右偏振分束器的平行块的上端面为斜面结构且与其直角三棱镜的斜面相贴合，且右偏振分束器的平行块的接近半波片的端面与半波片的下部贴合，右偏振分束器的直角三棱镜的其中一直角面与半波片的上部贴合，右偏振分束器的直角三棱镜的另一直角面上镀设有高反膜。

4.根据权利要求3所述的低成本小型光环行器，其特征在于：所述的磁光旋转片的旋转角为45°；所述半波片的光轴设计值为22.5°或67.5°。

5.根据权利要求3所述的低成本小型光环行器，其特征在于：所述的磁光旋转片与半波片配合形成非互易性光路结构，其用于对从其中一个方向通过的光信号偏振方向旋转90°，对另一方向通过的光信号偏振方向保持不变。

6.根据权利要求3所述的低成本小型光环行器，其特征在于：所述左偏振分束器的直角块的斜面下部形成一光信号端口Ⅰ，左偏振分束器的平行块远离磁光旋转片的端面形成光信号端口Ⅱ，右偏振分束器的平行块远离半波片的端面形成光信号端口Ⅲ。

7.根据权利要求6所述的低成本小型光环行器，其特征在于：所述的光环行器还包括与光信号端口Ⅰ、光信号端口Ⅱ和光信号端口Ⅲ一一对应的三个单光纤准直器。

8.根据权利要求6所述的低成本小型光环行器，其特征在于：所述的光环行器还包括与光信号端口Ⅰ、光信号端口Ⅱ和光信号端口Ⅲ一一对应的三个双光纤准直器，其中，对应光信号端口Ⅰ的双光纤准直器与对应光信号端口Ⅱ的双光纤准直器交叉耦合，对应光信号端口Ⅱ的双光纤准直器还与对应光信号端口Ⅲ的双光纤准直器交叉耦合。

9.根据权利要求6所述的低成本小型光环行器，其特征在于：所述光环行器还包含两个单光纤准直器和一个光口组件；其中，两个单光纤准直器分别与光信号端口Ⅰ和光信号端口Ⅲ对应并用于光信号端口Ⅰ和光信号端口Ⅲ的光信号的输入输出耦合，光口组件与光信号端口Ⅱ对应并用于光信号端口Ⅱ的光信号的输入输出耦合。

10.一种小型光环行器，其特征在于：其包括两个呈上下镜像设置的权利要求9所述的低成本小型光环行器；其中一个低成本小型光环行器的左偏振分束器与其光口组件之间设置有转折平行块。

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