CN2485674Y - 一种新型环行器 - Google Patents
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Abstract
一种新型环行器,输入输出光端口由TEC光纤构成,光纤毛细管沿光路依次设置PBS斜方棱镜、波片、法拉第旋转片、PBS斜方棱镜、法拉第旋转片、1/2波片、PBS斜方棱镜。本实用新型所需原材料相对常规环行器较大程度节省成本,因而有较大实用前景。
Description
本实用新型涉及光纤通讯中光无源器件，尤其是指一种微型结构的光环行器。
在光纤通讯中，环行器作为无源器件中最重要一个元件，可广泛用于双向通讯、色散补偿、光波长的上下载等领域。对分立型的光环行器，其作为光环行器一种最重要分束合束功能的元件，主要结构可分为三大类，采用双折射晶体，PBS棱镜，或者两者同时使用。目前环行器主流多采用大块双折射晶体作为分束合束元件。而实际应用中，由于目前环行器成本高、价格昂贵而严重限制了其使用范围。
本实用新型的目的在于提供一种微型低成本的新型环行器。
本实用新型的技术方案是这样的：一种新型环行器，输入输出端口均采用由TEC光纤构成的毛细管，其间沿光路依次设置PBS斜方棱镜、1/2波片、法拉第旋转片、PBS斜方棱镜、法拉第旋转片、1/2波片、PBS斜方棱镜。
对1550nm波长的PBS斜方棱镜阵列间隔可选取0.25mm～0.5mm，如采用0.5mm，而常规一种法拉第旋转片厚度为0.36mm，波片厚为0.09mm，则环行器核心元件厚度约2.4mm，这为TEC光纤所能容忍的间隔，而当PBS斜方棱镜间隔取更小时，环行器核心元件厚度更小，更为TEC光纤系统所接受。显而易见，本实用新型所需原材料相对常规环行器较大程度节省成本，因而有较大实用前景。
现结合实施例及附图进一步详述：
图1是本实用新型光从端口1→端口2光路俯视图。
图2是本实用新型光从端口1→端口2光路侧视图。
图3是本实用新型光从端口2→端口3光路俯视图。
图4是本实用新型光从端口2→端口3光路侧视图。
图5是本实用新型光从端口1→端口2光通过各元件后偏振态与相互位置示意图。
图6是本实用新型光从端口2→端口3光通过各元件后偏振态与相互位置示意图。
图7是本实用新型多通道环行器俯视图。
图8是本实用新型多通道环行器侧视图。
图9是本实用新型装配结构图。
图10是本实用新型多通道环行器外型示意图。
本实用新型的光路结构如图1、图2、图3、图4所示，1′、2′为光纤毛细管或V-grove(带有V型槽硅片)，1、2、3为TEC光纤(热扩束芯光纤)，4、10、7为PBS斜方棱镜(偏振合分束棱镜)，5A、5B，9A、9B为1/2波片，6、8为法拉第旋转片。
TEC光纤是普通单模光纤通过加热扩散光纤纤芯所获。一般来说纤芯直径可以扩张到φ20～φ100um；在纤芯扩到50um左右时，其光束发散角约1～2°左右，这样光纤类似经微透镜准直了微型准直器，但其光纤外径仍同普通光纤外径一样。该光纤最大特点是两个纤芯直径相等光纤可以象两个准直器一样之间有一定空间分离但仍能保持插损在合理的被允许的范围内，如0.2～0.3dB。这样在两个TEC光纤之间可以插入一些微片式光学元件，制成光无源器件。
本实用新型采用PBS斜方棱镜是由两个45°直角棱镜，一个45°斜方棱镜并在斜方棱镜两个相互平行斜面镀上PBS膜后胶合而成。当光线基本上垂直斜方棱镜一个未镀膜的通光面进入斜方棱镜后，光束分解为P分量和S分量两个偏振方向相互垂直分量，其中P分量通过PBS膜透镜光线方向保持不变，S分量被PBS膜反射两次后，保持同P分量光方向平行的方向出射。即一束通过PBS棱镜后被分解为偏振方向相互垂直而光线方向相互平行两束光，同样原理，这两束光到达另一结构完全相同PBS棱镜后，可以重新被合束为一束光。
现在分析光从TEC光纤1(端口1)到TEC光纤2(端口2)的光路，见图1，光从TEC光纤1发出后进入PBS斜方棱镜4被分解为P分量和S分量，PBS斜方棱镜4离开时变为相互平行空间分开的两束光，分别进入1/2波片5A、5B。图1(a1)为顺光方向1/2波片5A、5B正面图，上方为进入前光的偏振态，下方为离开1/2波片5A、5B光偏振态方向(其它图形表示方法一样)。1/2波片光轴与两波片凑接缝成对称22.5°夹角，两束光分别通过1/2波片5A、5B波片后变成两束偏振态相同两束光，再通过法拉第旋转片6(见图1(a2))则两束光偏振态同时顺时针旋转45°，通过PBS斜方棱镜7偏振态不变，再进入法拉第旋转片8(见图1(a3))，其偏振态再顺时针旋转45°，进入1/2波片9A、9B(见图1(a4))，1/2波片9A、9B同1/2波片5A、5B光轴方向完全相同，这时两束光再成为两束偏振态相互垂直偏振光，不同的是这时同一束光偏振态与从PBS斜方棱镜4离开时偏振态相互垂直，两束光在PBS斜方棱镜10再合成为一束光，进入TEC光纤2。
图1为光从端口1→端口2光俯视图，图2则为光从端口1→端口2光路侧视图。图1两束光在图2中投影，只能看到一束。从图2中可看出7为PBS斜方棱镜，只是其上PBS膜层方向与PBS斜方棱镜4、10膜层方向成90°，两束光路到达PBS斜方棱镜7后均为S分量，因而被反射平移，进入其它光学元件最后到达端口2。
图3为端口2到端口3俯视图，图4为端口2到端口3的侧视图。在图3中，光从端口2出射(12)进入PBS斜方棱镜10后，被分解为两束相互平行P分量、S分量，再进1/2波片9A、9B(见图1(c4)，法拉第旋转片8(见图1(c3)，不过，从图3可以看出通过法拉第旋转片8后两束双变为同一偏振光，但与图1中光从端口1出射光在法拉第旋转片8前光偏振态方向成90°。图1中光偏振态相对PBS斜方棱镜7均为S分量，在图1(d)从端口2出到PBS斜方棱镜7后，相对PBS斜方棱镜7均为P分量，全部直线通过PBS斜方棱镜7，这样端口2→端口3与端口1→端口2光实现了空间分离。光从端口2→端口3通过法拉第旋转片6，1/2波片5A、5B(见图3(c2)，图3(c1))后再转化为偏振态相互垂直的两束光，通过PBS斜方棱镜4后再合为一束光到达光纤3即端口3。至此，本专利结构实现了光从端口1→端口2，端口2→端口3，即环行器的光学功能。
图5、图6为本实用新型光通过各元件前后偏振态与相互位置的示意图解，图5显示端口1→端口2过程，图6显示端口2→端口3的过程，图5、图6只是图1、图2、图3、图4另一种表达方式，工作原理相同。
不难看出，图7、图8、图10为多通道环行器，图7为环行器俯视图，图8为侧视图，图10为多通道环行器外型示意图。1，3，5……n-1通道光纤之间间隔与中间PBS斜方棱镜组间隔相等，由于光路对称原理，此光路将实现1→2；2→3；3→4；4→5；……2n-1→2n多通道到环行器结构。在实际中TEC光纤组用多通道V-grove作为光纤定位结构。本专利装配可通过一次调节装配成多通道阵列环行器。
本实用新型阵列TEC光纤亦可用等间隔光束相互平行的阵列微透镜准直器代替，可达到同样功能。
如图9所示，为本实用新型装配结构图。
Claims (4)
1、一种新型环行器，其特征在于输入输出光端口(1)、(2)、(3)均由采用TEC光纤(01)、(02)、(03)构成的光纤毛细管(1′)、(2′)，其间沿光路依次设置PBS斜方棱镜(4)、1/2波片(5A)、(5B)、法拉第旋转片(6)、PBS斜方棱镜(7)、法拉第旋转片(8)、1/2波片(9A)、(9B)、PBS斜方棱镜(10)。
2、根据权利要求1所述的一种新型环行器，其特征在于TEC光纤(01)、(02)、(03)可用V-groove定位
3、根据权利要求1所述的一种新型环行器，其特征在于输入输出端口还可采用阵列微透镜准直器构成。
4、根据权利要求2或3所述的一种新型环行器，其特征在于PBS膜镀在PBS斜方棱镜(4)、(7)、(10)两个相互平行斜面上的。
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Cited By (2)
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- 2001-06-21 CN CN 01244444 patent/CN2485674Y/zh not_active Expired - Lifetime
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