CN219143227U - 一种偏振相关反射式隔离器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种偏振相关反射式隔离器，包括同轴依次设置的双尾准直器、沃拉斯顿棱镜结构、位移晶体、1/4波片与反射镜，还包括依次设于所述沃拉斯顿棱镜结构与位移晶体之间的法拉第旋光器与1/2波片，法拉第旋光器与1/2波片覆盖所述沃拉斯顿棱镜结构下方一半的光路。本实用新型采用全新的光路设计实现隔离器的功能，input和output位于同侧有助于更大程度的缩减整体器件的尺寸，使器件向小型化方向发展。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种偏振相关隔离器。
背景技术
传统偏振相关隔离器采用通用的在线封装方式，如图1所示，通过一对准直器11、12的耦合，来实现光路的传输。中间结构是隔离器芯13，是在线式隔离器的核心功能件，由第一Wedge131，法拉第旋光器132，第二Wedge133组合而成。Wedge是一种双折射晶体。准直器11、12、隔离器芯13的组合造就了隔离器正向通光，反向隔离的功能。图1示意了隔离器对正向通光光路偏振态的选择，由图可见，光路A1是正常通光情况下的光路，即光线正常耦合进入出射端的纤芯位置，其他光路如光路A2则会被截止，即最终没有耦合进入出射端纤芯位置。图2示意了传统偏振相关隔离器反向隔离光路。由原本出射端纤芯反射回来的光线依次通过准直器12、隔离器芯13、准直器11后，最终被隔离，即光路最终没有被耦合进入原本的入射端纤芯位置，而是耦合在了纤芯的上下方位置(右边十字中心为纤芯位置)。
上述隔离器的不足之处有：①进出端分别为独立准直器设计，整体尺寸偏长，设计上不利于器件向小型化方向发展；②整体光路单一，对光学材料的利用率不高，尤其是法拉第旋光材料(即法拉第旋光器132的法拉第片)；③偏振相关结构隔离器芯13在调试光路时需要将进出端准直器与隔离器芯的光轴(Input准直器11的轴向需要与第一Wedge131的光轴对位，Output准直器12的轴向需要与第二Wedge133的轴向对位)对位来实现偏振相关的功能，整个调试过程繁琐，不利于产品量产。
实用新型内容
本实用新型的发明目的是，提供一种采用全新的光路设计实现隔离器功能，有利于器件小型化，而且光学材料利用率高，调试过程简单的偏振相关隔离器。
本实用新型的发明目的通过如下技术方案实现：一种偏振相关反射式隔离器，包括同轴依次设置的双尾准直器、沃拉斯顿棱镜结构、位移晶体、1/4波片与反射镜，还包括依次设于所述沃拉斯顿棱镜结构与位移晶体之间的法拉第旋光器与1/2波片，法拉第旋光器与1/2波片覆盖所述沃拉斯顿棱镜结构下方一半的光路；
所述双尾准直器为本隔离器的进出端复用准直系统，其包括两根具有一定光轴对位关系的光纤，光线由其中一根光纤进入本隔离器后，输出到所述沃拉斯顿棱镜结构进行偏振态选择，选择其中一偏振态通过，另一垂直偏振态截止，被选择的偏振态依次通过法拉第旋光器与1/2波片、位移晶体、1/4波片后，到达所述反射镜的中心位置，经反射后，按设计光路依次通过1/4波片、位移晶体，并由上方越过所述法拉第旋光器与1/2波片后穿过所述沃拉斯顿棱镜结构，然后通过所述双尾准直器的另一根光纤输出本隔离器。
所述沃拉斯顿棱镜结构由两个光轴方向正交的双折射晶体构成；入射光线方向由左向右时，从左到右，第一个双折射晶体光轴方向平行于X轴，第二个双折射晶体光轴方向平行于Y轴；其中，X轴、Y轴、Z轴正向分别为竖直向上、垂直向外和垂直向右。
所述1/2波片与法拉第旋光器的法拉第片相贴设置，且所述1/2波片光轴在XY平面内，位于第一象限的部分与X或Y轴夹角为22.5度。
所述位移晶体的光轴在XZ平面内，位于第二象限的部分与X轴或Z轴夹角为45度，其两端面与XY平面的夹角为5.74度。
所述1/4波片的光轴在XY平面，位于第一象限的部分与X或Y轴夹角45度。
有益效果：
1)本实用新型突破常规的隔离器设计，采用全新的光路设计实现隔离器功能；
2)本实用新型进出端准直器位于同侧，是折叠结构有利于光纤的盘纤及小型化需求；
3)本实用新型采用反射式光路，对法拉第片和透镜进行了复用，光学材料得到最大程度的利用；
4)本实用新型调试过程简单，利于产品量产。
附图说明
图1为传统偏振相关隔离器正向通光光路示意图；
图2为传统偏振相关隔离器反向隔离光路示意图；
图3为本实用新型优选实施例的正向通光偏振态传输光路示意图；
图4为本实用新型优选实施例的反向隔离偏振态传输光路示意图；
图5为双尾准直器及光纤对位结构示意图。
具体实施方式
本实施例涉及一种偏振相关反射式隔离器，其光路结构示意图如图3、4所示，由左到右依次为双尾准直器(Dual-collimator)31、沃拉斯顿棱镜结构(Wollaston prism)32、法拉第旋光器(Faraday Rotator)33+1/2波片(1/2wave plate)34、位移晶体(Displacement crystal)35、1/4波片(1/4wave plate)36+反射镜(Mirror)37。
双尾准直器(Dual-collimator)31：在本实施例中，其为本实施例隔离器的进出端复用准直系统，用于传输信号光，其包括两根光纤，两根光纤共用1个c-lens，设计上会将两根光纤设置一定的光轴对位关系，如图5所示，目的是为后续与隔离器芯的轴向匹配。
沃拉斯顿棱镜结构(Wollaston prism)32：由两个光轴方向正交的双折射晶体构成，用来实现选择某一偏振态通过，另一垂直偏振态截止。从左到右，第一个双折射晶体光轴方向平行于X轴，第二个双折射晶体光轴方向平行于Y轴。
法拉第旋光器(Faraday Rotator)33+1/2波片(1/2wave plate)34：用于实现非互易的偏振旋转功能，即光路从Input到Output实现损耗功能的过程中，其功能是将输入偏振态由0°变成逆时针45°(经过法拉第旋光器)，再变成0°；而从Output到input实现隔离功能的过程中，其功能是将反向输入偏振态由0°变成逆时针45°(经1/2波片)，再变成90°(法拉第旋光器再次逆时针旋转45°)。本实施例中，1/2波片34与法拉第旋光器33的法拉第片相贴设置。1/2波片光轴在XY平面内，位于第一象限的部分与X或Y轴夹角为22.5度。
位移晶体(Displacement crystal)35：利用双折射晶体的功能实现光路路由功能，即P偏振与S偏振在晶体内传输的路径不同，即实现光信号的路由。其光轴在XZ平面，位于第二象限的部分与X轴或Z轴夹角为45度。其两端面与XY平面的夹角为5.74度，从而使被选择光路经反射镜反射后沿隔离器的中轴对称。
1/4波片(1/4wave plate)36+反射镜(Mirror)37：互易结构实现P与S偏振之间的转换，配合路由位移晶体35实现不同偏振态的路由功能。1/4波片36的光轴在XY平面，位于与X或Y轴夹角45度。
双尾准直器31、沃拉斯顿棱镜结构32、位移晶体35、1/4波片36、反射镜37同轴设置，法拉第旋光器33与1/2波片34仅覆盖沃拉斯顿棱镜结构32下方一半的光路。
双尾准直器31为本隔离器的进出端复用准直系统，其包括两根具有一定光轴对位关系的光纤，光线由其中一根光纤进入本隔离器后，输出到沃拉斯顿棱镜结构32进行偏振态选择，选择其中一偏振态通过，另一垂直偏振态截止，被选择的偏振态依次通过法拉第旋光器33与1/2波片34、位移晶体35、1/4波片36后，到达反射镜37的中心位置，经反射后，按设计光路依次通过1/4波片36、位移晶体35，并由上方越过法拉第旋光器33与1/2波片34后穿过沃拉斯顿棱镜结构32，然后通过双尾准直器31的另一根光纤输出本隔离器。
本实施例的正向通光效果如图3所示，被选择偏振态B1经反射镜37反射后，经双尾准直器31的另一根光纤输出。由沃拉斯顿棱镜结构32分离出的另一个偏振态B2则截止。图4为本实施例反向隔离的效果示意图。如图所示，由图3中出射光纤反射回的光线B3的两个偏振态B4、B5都被隔离，未进入B6光路。
本实施例突破常规的隔离器设计，采用全新的光路设计实现隔离器功能，进出端准直器位于同侧，是折叠结构有利于光纤的盘纤及小型化需求，而且采用反射式光路，对法拉第片和透镜进行了复用，光学材料得到最大程度的利用。另外，相比传统工艺中，input准直器、隔离器芯、output准直器三个之间的轴向是随机的，一般调试过程中都需要去试调，然后再纠正直至轴向正确并且ER(偏振消光比)最大，而且调试器件的IL(隔离器插入损耗)和ER需要分开调试监控。本实施例中，在设计好双尾准直器轴向对位的前提下，将IL调试到最佳后，这个器件的轴向信息以及ER参数就已经决定好了，不需要再次调试，直接一次性通过IL参数的确认，将轴向、ER参数一并解决，调试过程简单，有利于产品量产。
Claims (5)
1.一种偏振相关反射式隔离器，其特征在于，包括同轴依次设置的双尾准直器、沃拉斯顿棱镜结构、位移晶体、1/4波片与反射镜，还包括依次设于所述沃拉斯顿棱镜结构与位移晶体之间的法拉第旋光器与1/2波片，法拉第旋光器与1/2波片覆盖所述沃拉斯顿棱镜结构下方一半的光路；
所述双尾准直器为本隔离器的进出端复用准直系统，其包括两根具有一定光轴对位关系的光纤，光线由其中一根光纤进入本隔离器后，输出到所述沃拉斯顿棱镜结构进行偏振态选择，选择其中一偏振态通过，另一垂直偏振态截止，被选择的偏振态依次通过法拉第旋光器与1/2波片、位移晶体、1/4波片后，到达所述反射镜的中心位置，经反射后，按设计光路依次通过1/4波片、位移晶体，并由上方越过所述法拉第旋光器与1/2波片后穿过所述沃拉斯顿棱镜结构，然后通过所述双尾准直器的另一根光纤输出本隔离器。
2.根据权利要求1所述的偏振相关反射式隔离器，其特征在于，所述沃拉斯顿棱镜结构由两个光轴方向正交的双折射晶体构成；入射光线方向由左向右时，从左到右，第一个双折射晶体光轴方向平行于X轴，第二个双折射晶体光轴方向平行于Y轴；其中，X轴、Y轴、Z轴正向分别为竖直向上、垂直向外和垂直向右。
3.根据权利要求2所述的偏振相关反射式隔离器，其特征在于，所述1/2波片与法拉第旋光器的法拉第片相贴设置，且所述1/2波片光轴在XY平面内，位于第一象限的部分与X或Y轴夹角为22.5度。
4.根据权利要求3所述的偏振相关反射式隔离器，其特征在于，所述位移晶体的光轴在XZ平面内，位于第二象限的部分与X轴或Z轴夹角为45度，其两端面与XY平面的夹角为5.74度。
5.根据权利要求4所述的偏振相关反射式隔离器，其特征在于，所述1/4波片的光轴在XY平面，位于第一象限的部分与X或Y轴夹角45度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202223583499.2U CN219143227U (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 一种偏振相关反射式隔离器 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN202223583499.2U CN219143227U (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 一种偏振相关反射式隔离器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219143227U true CN219143227U (zh) | 2023-06-06 |
Family
ID=86599731
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202223583499.2U Active CN219143227U (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 一种偏振相关反射式隔离器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219143227U (zh) |
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2022
- 2022-12-30 CN CN202223583499.2U patent/CN219143227U/zh active Active
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