CN213600921U - 一种环形器 - Google Patents

Abstract

本申请适用于环形器技术领域，提供了一种环形器，包括封装套管、沿封装套管的轴线方向依次设置的双纤准直器、线路选择装置和单纤准直器，以及增透器；增透器连接线路选择装置；双纤准直器用于连接第一光纤和第三光纤，单纤准直器用于连接第二光纤，线路选择装置能够将从第一光纤输入的激光折射至第二光纤，且线路选择装置能够将从第二光纤输入的激光折射至第三光纤。增透器能够提高激光在线路选择装置的各个光学元器件表面的透射率，从而减少甚至避免激光在环形器中传播时的损耗，进而提高环形器的输出强度，降低光纤网络损耗，提高光纤网络性能；能够适配于具有多个通信波长的网络，能够有效降低损耗，且起到集成多个环形器的技术效果。

Description

一种环形器

技术领域

本申请涉及环形器技术领域，特别涉及一种环形器。

背景技术

环行器指的是将进入其任一端口的入射波，按照由静偏磁场确定的方向顺序传入下一个端口的多端口器件。比如，光电信息从第以端口输入后会从第二端口输出，光电信息从第二端口输入后会从第三端口输出，光电信息从第三端口输入后会从第一端口输出。环形器在光通信行业具有非常大的应用价值，目前已经被广泛应用于光网络双向通信、光信息的上下载、光纤放大器、波分复用、光时域反射仪、光纤陀螺仪等。

传统方案中，环形器具有单一的中心工作波长，比如，常用的环形器的核心工作波长包括1310nm、1550nm，以及1625nm，这就意味着，当环形器用于到其他某些特殊波长(如1350nm、1430nm，以及1460nm等)时，只能通过选择波长与之相近的环形器在非中心波长下工作，这样会导致环形器的性能参数(包括插入损耗、回波损耗、隔离度和偏振相关损耗等)明显下降，从而致使整个光纤网络的性能下降。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种环形器，旨在解决传统的环形器在激光波长偏离中心波长时性能参数明显下降的技术问题。

本申请是这样实现的，一种环形器，包括封装套管、沿所述封装套管的轴线方向依次设置的双纤准直器、线路选择装置和单纤准直器，以及增透器；所述增透器连接所述线路选择装置；所述双纤准直器用于连接第一光纤和第三光纤，所述单纤准直器用于连接第二光纤，所述线路选择装置能够将从所述第一光纤输入的激光折射至所述第二光纤，且所述线路选择装置能够将从所述第二光纤输入的激光折射至所述第三光纤。

在本申请的一个实施例中，所述线路选择装置包括沿远离所述双纤准直器的方向且沿所述套管的轴线依次设置的第一偏振组件、沃拉斯顿棱镜，以及第二偏振组件；所述第一偏振组件包括沿远离所述双纤准直器的方向且沿所述套管的轴线依次设置的第一双折射晶体、第一半波片组，以及第一磁致旋光器；所述第二偏振组件包括沿远离所述单纤准直器的方向且沿所述套管的轴线依次设置的第二双折射晶体、第二半波片组，以及第二磁致旋光器。

在本申请的一个实施例中，所述第一磁致旋光器包括沿所述套管的轴线设置的第一磁致旋光介质，以及避让所述套管的轴线设置的第一磁体；所述第二磁致旋光器包括沿所述套管的轴线设置的第二磁致旋光介质，以及避让所述套管的轴线设置的第二磁体。

在本申请的一个实施例中，所述增透器包括连接所述第一磁致旋光介质的第一增透膜，以及连接所述第二磁致旋光介质的第二增透膜。

在本申请的一个实施例中，所述第一增透膜的增透带宽覆盖1290nm-1330nm，所述第二增透膜的增透带宽覆盖1470nm-1510nm。

在本申请的一个实施例中，所述沃拉斯顿棱镜包括第三双折射晶体，以及连接所述第三双折射晶体与所述第二偏振组件相对的一面的第四双折射晶体；所述第三双折射晶体背对所述第一偏振组件的一面与所述套管的轴线方向呈第一预设夹角，所述第四双折射晶体背对所述第二偏振组件的一面与所述套管的轴线方向呈第一预设夹角。

在本申请的一个实施例中，所述增透器还包括贴合所述第三双折射晶体的与所述第一偏振组件相对的一面的第三增透膜，以及贴合所述第四双折射晶体的与所述第二偏振组件相对的一面的第四增透膜。

在本申请的一个实施例中，所述第三增透膜的增透带宽覆盖1260nm-1620nm，所述第四增透膜的增透带宽覆盖1260nm-1620nm。

在本申请的一个实施例中，所述第一半波片组包括与所述第一光纤相对设置的第一半波片，以及与所述第三光纤相对设置的第二半波片；所述第一半波片的光轴和所述第二半波片的光轴均与所述封装套管的轴线方向垂直，且所述第一半波片的光轴与所述第二半波片的光轴之间的夹角为45°。

在本申请的一个实施例中，所述双纤准直器采用第一自聚焦透镜，所述单纤准直器采用第二自聚焦透镜。

实施本申请任一实施例提供的一种环形器，至少具有以下有益效果：

本申请各实施例提供的环形器，第一光纤连接和第三光纤连接均与双纤准直器连接，第二光纤与单纤准直器连接，线路选择装置将从第一光纤输入的激光折射至第二光纤，并将从第二光纤输入的激光折射至第三光纤；在此过程中，连接于线路选择装置的增透器能够提高激光在线路选择装置的各个光学元器件表面的透射率，从而减少甚至避免激光在环形器中传播时的损耗，如插入损耗、回波损耗、隔离度和偏振相关损耗等，进而提高环形器的输出强度，降低光纤网络损耗，提高光纤网络性能；同时，本申请各实施例提供的环形器能够适配于波分复用网络等具有多个通信波长的网络，相较于传统的采用多个具有不同的中心波长的环形器的方案，能够有效降低损耗的同时，还能够起到集成多个环形器的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一个实施例提供的环形器的结构示意图；

图2是本申请的一个实施例提供的环形器的内部结构示意图；

图3是图2中的环形器中，光线从第一光纤照射到第二光纤的原理示意图；

图4是图2中的环形器中，光线从第二光纤照射到第三光纤的原理示意图。

上述附图所涉及的标号明细如下：

1-封装套管；21-双纤准直器；22-单纤准直器；3-线路选择装置；31-第一偏振组件；311-第一双折射晶体；312-第一半波片组；3121-第一半波片；3122-第二半波片；313-第一磁致旋光器；3131-第一磁致旋光介质；3132-第一磁体；32-第二偏振组件；321-第二双折射晶体；322-第二半波片组；3221-第三半波片；3222-第四半波片；323-第二磁致旋光器；3231-第二磁致旋光介质；3232-第二磁体；33-沃拉斯顿棱镜；331-第三双折射晶体；332-第四双折射晶体；4-增透器；41-第一增透膜；42-第二增透膜；43-第三增透膜；44-第四增透膜；51-第一光纤；52-第二光纤；53-第三光纤。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请查阅图1和图2，本申请的一个实施例提供了一种环形器，环形器能够连接第一光纤51、第二光纤52和第三光线53，用于将第一光纤51中的光引导至第二光纤52，以及将第二光纤52中的光引导至第三光纤53；环形器包括封装套管1、沿封装套管1的轴线方向依次设置的双纤准直器21、线路选择装置3和单纤准直器22，以及增透器4；增透器4连接线路选择装置3；双纤准直器21用于连接第一光纤51和第三光纤53，单纤准直器22用于连接第二光纤52，线路选择装置3能够将从第一光纤51输入的激光折射至第二光纤52，且线路选择装置3能够将从第二光纤52输入的激光折射至第三光纤53。

实施本实施例提供的环形器，至少具有以下有益技术效果：

本实施例提供的环形器，第一光纤51连接和第三光纤53连接均与双纤准直器21连接，第二光纤52与单纤准直器22连接，线路选择装置3将从第一光纤51输入的激光折射至第二光纤52，并将从第二光纤52输入的激光折射至第三光纤53；在此过程中，连接于线路选择装置3的增透器4能够提高激光在线路选择装置3的各个光学元器件表面的透射率，从而减少甚至避免激光在环形器中传播时的损耗，如插入损耗、回波损耗、隔离度和偏振相关损耗等，进而提高环形器的输出强度，降低光纤网络损耗，提高光纤网络性能；同时，本实施例提供的环形器能够适配于波分复用网络等具有多个通信波长的网络，相较于传统的采用多个具有不同的中心波长的环形器的方案，能够有效降低损耗的同时，还能够起到集成多个环形器的技术效果。

请查阅图1至图4，在本申请的一个实施例中，线路选择装置3包括沿远离双纤准直器21的方向且沿套管的轴线依次设置的第一偏振组件31、沃拉斯顿棱镜33，以及第二偏振组件32；第一偏振组件31包括沿远离双纤准直器21的方向且沿套管的轴线依次设置的第一双折射晶体311、第一半波片组312，以及第一磁致旋光器313；第二偏振组件32包括沿远离单纤准直器22的方向且沿套管的轴线依次设置的第二双折射晶体321、第二半波片组322，以及第二磁致旋光器323。

第一偏振组件31能够将双纤准直器21处射来的激光转化为具有特定的偏振状态的激光，第一偏振组件31能够将单纤准直器22处射来的激光转化为具有特定的偏振状态的激光；沃拉斯顿棱镜33能够将一束光分为两束彼此分开的、振动方向互相垂直的第一面偏振光和第二面偏振光，反之，沃拉斯顿棱镜33也能够根据入射光的偏振状态改变第一面偏振光和第二面偏振光的强度比例。从第一偏振组件31照射至沃拉斯顿棱镜33的光线，输出的光线即为第一面偏振光，经过沃拉斯顿棱镜33和第二偏振组件32后，能够被单纤准直器22耦合至第二光纤52；从第二偏振组件32照射至沃拉斯顿棱镜33的光线，输出的光线即为第二面偏振光，经过沃拉斯顿棱镜33和第一偏振组件31后，能够被双纤准直器21耦合至第三光纤53，线路选择装置3依此原理实现对光的传播路径的控制，进而实现环形器的基本功能。

请查阅图1至图4，在本申请的一个实施例中，第一磁致旋光器313包括沿套管的轴线设置的第一磁致旋光介质3131，以及避让套管的轴线设置的第一磁体3132；第二磁致旋光器323包括沿套管的轴线设置的第二磁致旋光介质3231，以及避让套管的轴线设置的第二磁体3232。

第一磁致旋光器313基于塞曼效应，第一磁体3132能够在面偏振光沿磁力线方向通过磁场中的第一磁致旋光介质3131的过程中，使得面偏振光的偏振面发生旋转，进而将从第一半波片3121处射来的面偏振光调整为第一面偏振光；同样，第二磁体3232能够在面偏振光沿磁力线方向通过磁场中的第二磁致旋光介质3231的过程中，使得面偏振光的偏振面发生旋转，进而将从第二半波片3122处射来的面偏振光调整为第二面偏振光，进而使得沃拉斯顿棱镜33能够根据光线的偏振状态选择光路。

请查阅图1至图4，在本申请的一个实施例中，增透器4包括连接第一磁致旋光介质3131的第一增透膜41，以及连接第二磁致旋光介质3231的第二增透膜42。

第一增透膜41能够降低光线从第一磁致旋光介质3131的表面入射时的反射率，从而降低激光在第一磁致旋光介质3131表面的损耗；第二增透膜42能够降低光线从第二磁致旋光介质3231的表面入射时的反射率，从而降低激光在第二磁致旋光介质3231表面的损耗，最终达到降低环形器以及整个光纤网络的损耗，提高环形器和光线网络的性能的技术效果。

作为本实施例的一个具体方案，第一增透膜41的增透带宽覆盖1290nm-1330nm，第二增透膜42的增透带宽覆盖1470nm-1510nm。这样，环形器对于1310nm波长窗口光线和1490nm波长窗口的光线均具有更优的透过率和更低的损耗，且在具有1310nm和1490nm两个中心波长的网络系统中，能够起到集成两个环形器的技术效果。

请查阅图1至图4，在本申请的一个实施例中，沃拉斯顿棱镜33包括第三双折射晶体331，以及连接第三双折射晶体331与第二偏振组件32相对的一面的第四双折射晶体332；第三双折射晶体331背对第一偏振组件31的一面与套管的轴线方向呈第一预设夹角，第四双折射晶体332背对第二偏振组件32的一面与套管的轴线方向呈第一预设夹角。

请查阅图1至图4，更为具体的，第三双折射晶体331与第一偏振组件31相对的一面与封装套管1的轴线垂直，第四双折射晶体332与第二偏振组件32相对的一面与封装套管1的轴线垂直；第三双折射晶体331和第四双折射晶体332的光轴相互垂直，且第三双折射晶体331的光轴平行于第三双折射晶体331与第二偏振组件32相对的一面。

请查阅图1至图4，在本申请的一个实施例中，增透器4还包括贴合第三双折射晶体331的与第一偏振组件31相对的一面的第三增透膜43，以及贴合第四双折射晶体332的与第二偏振组件32相对的一面的第四增透膜44。

第三增透膜43能够降低光线从第三双折射晶体331的表面入射时的反射率，从而降低激光在第三双折射晶体331表面的损耗；第四增透膜44能够降低光线从第四双折射晶体332的表面入射时的反射率，从而降低激光在第四双折射晶体332表面的损耗，最终达到降低环形器以及整个光纤网络的损耗，提高环形器和光线网络的性能的技术效果。

作为本实施例的一个具体方案，第三增透膜43的增透带宽覆盖1260nm-1620nm，第四增透膜44的增透带宽覆盖1260nm-1620nm。这样能够提高1260nm-1620nm的光线从第三双折射晶体331和第四双折射晶体332中入射时的透光率，降低1260nm-1620nm的光线从环形器中穿过时的损耗，进而提高环形器和光线网络的性能。

请查阅图1至图4，在本申请的一个实施例中，第一半波片组312包括与第一光纤51相对设置的第一半波片3121，以及与第三光纤53相对设置的第二半波片3122；第一半波片3121的光轴和第二半波片3122的光轴均与封装套管1的轴线方向垂直，且第一半波片3121的光轴与第二半波片3122的光轴之间的夹角为45°。

可选的，第一半波片3121贴合第一双折射晶体311设置，第二半波片3122贴合第二双折射晶体321设置；第一光纤51和第三光纤53之间具有中垂面，第一半波片3121的光轴与中垂面的夹角为22.5°，第二半波片3122的光轴与第一半波片3121的光轴关于中垂面对称。第一光纤51中的激光经过第一双折射晶体311后分为偏振面相互垂直的o光和e光，o光择一照射至第一半波片3121和第二半波片3122中的一个，e光择一照射至第一半波片3121和第二半波片3122中的另一个，第一半波片3121的光轴和第二半波片3122的光轴之间夹角为45°，能够将第一双折射晶体311中的o光和e光整合至同一个偏振面，进而输出第一面偏振光。

请查阅图1至图4，作为本实施例的一个具体方案，第二半波片组322包括贴合第二双折射晶体321设置的第三半波片3221，以及贴合第二双折射晶体321设置的第四半波片3222；第三半波片3221的光轴和第四半波片3222的光轴均与封装套管1的轴线方向垂直，且第三半波片3221的光轴与第四半波片3222的光轴之间的夹角为45°。

这样，第二光纤52中的激光经过第二双折射晶体321后分为偏振面相互垂直的o光和e光，o光择一照射至第三半波片3221和第四半波片3222中的一个，e光择一照射至第三半波片3221和第四半波片3222中的另一个，第三半波片3221的光轴和第四半波片3222的光轴之间夹角为45°，能够将第二双折射晶体321中的o光和e光整合至同一个偏振面，进而输出第二面偏振光。

在本申请的一个实施例中，双纤准直器21采用第一自聚焦透镜，单纤准直器22采用第二自聚焦透镜。

以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环形器，其特征在于，所述环形器能够连接第一光纤、第二光纤和第三光纤，所述环形器用于将所述第一光纤中的光引导至所述第二光纤，且所述环形器用于将所述第二光纤中的光引导至所述第三光纤；所述环形器包括封装套管、沿所述封装套管的轴线方向依次设置的双纤准直器、线路选择装置和单纤准直器，以及增透器；所述增透器连接所述线路选择装置；所述双纤准直器用于连接所述第一光纤和所述第三光纤，所述单纤准直器用于连接所述第二光纤，所述线路选择装置能够将从所述第一光纤输入的激光折射至所述第二光纤，且所述线路选择装置能够将从所述第二光纤输入的激光折射至所述第三光纤。

2.如权利要求1所述的环形器，其特征在于，所述线路选择装置包括沿远离所述双纤准直器的方向且沿所述套管的轴线依次设置的第一偏振组件、沃拉斯顿棱镜，以及第二偏振组件；所述第一偏振组件包括沿远离所述双纤准直器的方向且沿所述套管的轴线依次设置的第一双折射晶体、第一半波片组，以及第一磁致旋光器；所述第二偏振组件包括沿远离所述单纤准直器的方向且沿所述套管的轴线依次设置的第二双折射晶体、第二半波片组，以及第二磁致旋光器。

3.如权利要求2所述的环形器，其特征在于，所述第一磁致旋光器包括沿所述套管的轴线设置的第一磁致旋光介质，以及避让所述套管的轴线设置的第一磁体；所述第二磁致旋光器包括沿所述套管的轴线设置的第二磁致旋光介质，以及避让所述套管的轴线设置的第二磁体。

4.如权利要求3所述的环形器，其特征在于，所述增透器包括连接所述第一磁致旋光介质的第一增透膜，以及连接所述第二磁致旋光介质的第二增透膜。

5.如权利要求4所述的环形器，其特征在于，所述第一增透膜的增透带宽覆盖1290nm-1330nm，所述第二增透膜的增透带宽覆盖1470nm-1510nm。

6.如权利要求2-5任一项所述的环形器，其特征在于，所述沃拉斯顿棱镜包括第三双折射晶体，以及连接所述第三双折射晶体与所述第二偏振组件相对的一面的第四双折射晶体；所述第三双折射晶体背对所述第一偏振组件的一面与所述套管的轴线方向呈第一预设夹角，所述第四双折射晶体背对所述第二偏振组件的一面与所述套管的轴线方向呈第一预设夹角。

7.如权利要求6所述的环形器，其特征在于，所述增透器还包括贴合所述第三双折射晶体的与所述第一偏振组件相对的一面的第三增透膜，以及贴合所述第四双折射晶体的与所述第二偏振组件相对的一面的第四增透膜。

8.如权利要求7所述的环形器，其特征在于，所述第三增透膜的增透带宽覆盖1260nm-1620nm，所述第四增透膜的增透带宽覆盖1260nm-1620nm。

9.如权利要求2-5任一项所述的环形器，其特征在于，所述第一半波片组包括与所述第一光纤相对设置的第一半波片，以及与所述第三光纤相对设置的第二半波片；所述第一半波片的光轴和所述第二半波片的光轴均与所述封装套管的轴线方向垂直，且所述第一半波片的光轴与所述第二半波片的光轴之间的夹角为45°。

10.如权利要求1-5任一项所述的环形器，其特征在于，所述双纤准直器采用第一自聚焦透镜，所述单纤准直器采用第二自聚焦透镜。

Images