CN2226355Y - 光隔离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光纤技术和激光技术领域中的一种无源器件，在光路系统中只允许光单向传输，又称光单向器。本实用新型的特点是利用格林透镜、双折射楔形晶体及法拉第旋转器组成的光路系统实现光单向传输，与现有偏振光系统区别在于该器件插入损耗低，隔离度与反射损耗高，且具有抗冲击、振动、高低温变化稳定，体积小，结构简单，成本低等优点。

Description

光隔离器

本实用新型属于激光、光纤通信技术领域中的无源器件。

在光纤通信系统中，激光发射器对系统中光纤接头和各种器件的连接处以及光纤本身瑞利斑反射的反射光很灵敏，这些反射光进入激光腔体后，会使激光发射器发出的光信号带有噪声，而影响整个系统的工作。在高速数据传输和直接强度调制中的模拟传输系统中，其影响尤其显著，致使系统无法工作，光隔离器就是解决这一问题的有效器件。它能够有效地传送由光源发出的光信号，同时又能防止反射光返回光源而产生的噪声。光隔离器是光纤通信系统中不可缺少的重要器件。随着光纤通信技术的迅速发展，它有着广阔的应用前景。光隔离器可分为波导形和块状形两种形式，其中块状形光隔离器已处于实用阶段且性能较好。从对偏振依赖的角度看，还可分为两种类型，即与偏振无关和与偏振有关的两类。

目前见到的与偏振有关的光隔离器，其基本结构都是由三个基本部分组成，即由一个45°非互易法拉第旋转器，见图1(a)中的II和两个互为45°方位安置的起偏器I与检偏器III组合而成。如图1中所示，激光光源发出的准平行光，经过输入偏振器后变成线偏振光，通过45°法拉第旋转器后，其偏振面或电矢量振动方向被旋转了45°角，由于输出偏振器的透光轴与输入偏振器的透光轴互成45°角，入射到输出偏振器的线偏振光将无阻挡地通过(见图1中a所示)。

反射传输的反射干扰回波经过输出偏振器后，其偏振面与输出偏振器的透光轴一致。经过45°法拉第旋转器后，偏振面又被旋转了45°，根据法拉第效应的非互易性，它的偏振方向恰好与输入偏振器的透光轴成90°，所以来自系统的反射回波全部被挡住，无法进入激光源的腔体，避免了回波对激光源的干扰，从而保证了激光源的稳定性，如图1b所示。

中国专利CN87211891，就是利用光偏振原理技术设计出的一种在光隔离器的输入端串接上一个起偏器与原来的起偏器组合成一个复合起偏器的光隔离器。

本实用新型的目的是利用光学系统中格林透镜的自聚焦作用、双折射楔形晶体的双折射作用及法拉第旋转器的非互易性，使光正向传输通行无阻，而反射光无法进入输入端而被隔离，从而实现光的单向传输不受干扰。

本实用新型的任务是通过以下方案实现的：光纤1、玻璃毛细管2、减反射片3、格林透镜4、双折射楔形晶体8、法拉第旋转器7、晶体托片9、磁环6组成的光路器件，固定在两个固连的内封装管13中，且均在同一光轴上，内封装管13外套一个密封的金属壳外封装套10，光纤1自外封装套10的两端穿出。

本实用新型产生的积极效果如下：以上可见，本实用新型是利用光路系统中格林透镜的自聚焦作用，双折射楔形晶体的双折射作用及法拉第旋转器的非互易性使正向光能够在输出端重新聚焦，传输通行无阻，而反射光在通过法拉第旋转器和双折射楔型晶体后由于产生偏离，不能聚焦在正向输入端而被阻隔，从而达到光的单向传输的目的，且具有插入损耗低、隔离度高、反射损耗高等明显优点。

以下结合附图说明本实用新型的内容。

图1a、b是现有技术中光隔离器的工作原理图。

图2a、b是本实用新型工作原理图。

图3是本实用新型结构示意图。

见图1中a、b两图是已有技术中与偏振有关的光隔离器工作原理图，图1(a)中I代表起偏器，II代表了一个45°非互易法拉第旋转器，III代表与起偏器互为45°方位安置的检偏器，以上三个基本部分组成现有技术中光隔离器，是一个单级结构。图1(a)、(b)分别表示激光光源正向传输和反向传输工作原理，已在背景技术中描述。

图2a表示了本实用新型与偏振无关的双折射晶体光楔型光隔离器工作原理。

图2a中1是光隔离器的光纤，2是玻璃毛细管、4格林透镜(棒状自聚焦透镜)、7法拉第旋转器、8双折射楔形晶体。

见图2a所示，单级光隔离器，从激光光源发出光波经单模光纤1进入左边的棒状自聚焦透镜4出射后成为平行光，然后通过左边的双折射楔形晶体8(如图2b)，分成线偏振面互相垂直的寻常光和非寻常光输出，由于它们的折射率不同，这两束光的传输方向稍有偏离，并且寻常光的线偏振面垂直于晶体8的光轴方向，非寻常光的线偏振面平行晶体8的光轴方向，这两束光通过45°法拉第旋转器7后，法拉第旋转器由于处于磁场中，呈磁饱和状态，两束光各自的偏振面相对于原来的方向旋转了45°，右边的双折射楔形晶体与左边的呈45°配置，使得法拉第旋转器出射的寻常光的偏振方向与右边的双折射楔形晶体的光轴垂直，非寻常光的偏转方向与右边的双折射楔形晶体的光轴平行，因此，当这两束光经过左、右边的双折射楔形晶体后，变成平行光输出，最后由右边的棒状自聚焦透镜会聚至右边光纤端耦合输出。

光从输出端进入光隔离器的光线走向如图2c所示，由右边棒状自聚焦透镜输入的准平行光，经过右边的双折射楔型晶体后分为线偏振面互相垂直的寻常光和非寻常光，通过45°法拉第旋转器，该两束光的各自偏振面旋转了45°，此时，由于法拉第旋转器的非与易性及左右双折射楔形晶体的光轴呈45°配置，使得右边双折射楔型晶体出射的寻常光和非寻常光分别对应于左边双折射楔型晶体的非寻常光与寻常光，所以这两束光通过左边双折射楔型晶体后，成为具有一定偏离角度的两束光，当该偏离角达到一定数值时，光就无法耦合进入左边光纤端，从而起到隔离作用。

当在两个自聚焦透镜之间串上两个由双折射光楔及法拉第旋转器组成的器件，则会进一步提高隔离效果，这就是双级光隔离器。

图3是本实用新型结构原理图。

图3中，1光纤、2玻璃毛细管、3减反射片、4格林透镜、5螺钉、6磁环、7法拉第旋转器、8双折射楔形晶体、9晶体托片、10外封装套、11封装帽及橡胶防护套12。

以下结合附图例举最佳实施例：

图3是一个单级光隔离器，图3中，减反射片3用环氧胶跟光纤1连接在一起，然后与格林透镜4通过内封装管13连在一起，经过调整后用螺丝5紧固以保持相对正确位置。法拉第旋转器7和双折射楔形晶体8通过晶体托片9用环氧胶固化在一起，然后装磁环6内封固，再装在输入端(图中左端)内封装管13内。经过调整后封固。单级光隔离器只在输入端内封装管13装一个磁环即可。若为双级光隔离器，则在左右内封装管13内各装一个磁环6。左右内封装管13经过调整达到要求后，固连在一起。即构成一个光隔离器。为了保持光隔离器稳定、密封、可靠，将其装入一个不锈钢壳内，两端用封装帽封固。为了保持端部密封及保护光纤1，两封装帽11各装上一个橡胶防护套12，光纤1从中穿过。两出头处用胶封固，整个光隔离器外径φ8mm，长40mm(包括壳、帽)，防护套长66mm，两端光纤根据需要各取1～2米长。

Claims (3)

1.一种光隔离器，是一种光纤通信系统中的无源器件，其特征在于将光纤(1)、玻璃毛细管(2)、减反射片(3)、格林透镜(4)、双折射楔形晶体(8)、法拉第旋转器(7)、晶体托片(9)、磁环(6)组成光路器件，固定在两个固连的内封装管(13)中，且均在同一光轴上，内封装管(13)外套一个密封的金属壳外封装套(10)，光纤(1)自外封装套(10)的两端穿出。

2.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征是：双折射楔形晶体(8)和45°法拉第旋转器(7)由晶体托片(9)承托，由环氧胶固化为一体放置在磁环(6)内，在其左、右边放置格林透镜棒状自聚焦透镜(4)、减反射片(3)和带光纤(1)的玻璃毛细管(2)，以上均套在内封装管(13)内，构成单级光隔离器。

3.根据权利要求1或2所述的光隔离器，其特征在于，上述的法拉第旋转器(7)和双折射形晶体(8)构成的单级光隔离器，可串联接成多级光隔离器。

Images