CN2490766Y - 一种偏振无关型光隔离器 - Google Patents

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刘新宇
高延恕
潘建东
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Abstract

本实用新型提供了一种偏振无关型光隔离器,包括入/出射端的单尾纤准直器、安装于壳体内的芯体,入射光束通过所述芯体后由所述出射端的单尾纤准直器准直射出;而反向光通过所述芯体后被隔离;所述芯体包括安装在磁环内的楔角形正/负双折射晶体、法拉第旋转器和楔角形负/正双折射晶体,所述正/负双折射晶体的楔形面与所述入射端的单尾纤准直器相对应,所述负/正双折射晶体的楔形面与所述出射端的单尾纤准直器相对应,所述正/负双折射晶体与所述负/正双折射晶体之间安装所述法拉第旋转器。采用该光隔离器,使晶体元件减少,结构简单、加工成本低、加工安装难度小且节省原材料。

Description

一种偏振无关型光隔离器
技术领域
本实用新型属于光纤通讯技术领域,尤其涉及一种光纤通信系统中的光隔离器件。
背景技术
偏振无关型光隔离器,是一种对正向光有很小的损耗,对反向光具有很大衰减的光无源器件,能够抑制光通信系统中不期望的反射光波对光源的不利影响,保证系统的稳定运行,是大容量光通信系统中普遍应用并且不可缺少的一种器件。光隔离器按其对偏振的依赖程度可以分为偏振相关型和偏振无关型。偏振相关型的特点在于不论输入光波的偏振状态如何,经过它输出的光波都将变成有确定偏振方向的线偏振光,这样对于不满足输入光偏振态要求的传输光都将被衰减一半的光强,减小了传输光的应用效率。偏振无关型的特点在于传输光在光隔离器中分为两束偏振光,然后旋转偏振态,再重新耦合,除去光束在传输过程中在各个光学元件处的反射和散射产生的不可避免的衰减之外,理论上不产生其他损耗。现实的应用中多需要光器件对传输光的偏振态不敏感,以便在多个场合下适应系统的要求。在现有比较典型的偏振无关型、利用块状晶体实现功能的光隔离器里,按照其隔离结构的特点分为单级隔离器和双级隔离器,双级隔离器的隔离度要大于单级,但插入损耗也大,同时由于采用元件数量多于单级结构,因此在成本上、工艺难度上都要高一些。
美国专利US5557692公开了一种偏振无关型光隔器,在其中,传输光由光束输入端进入,在经过第一块楔角形双折射晶片偏振分束后,法拉第旋转器将偏振光束的偏振方向旋转45°,接着在第二块楔角形双折射晶片的作用下,两束偏振光将在合束作用下成为一束寻常光束o和非寻常光束E间距很小的平行光,这时在属于同种晶体的两块楔角片中寻常光o和非寻常光E由于光程差所产生的相位延迟积累了很大,在第二块楔角形双折射晶片后部还设置有一补偿片,该补偿片将对此偏振模式色散进行补偿。虽然,这种偏振无关型光隔器可以减小偏振模式色散,但其所花费的代价是要增加物料成本上的支出和加工工艺难度。
发明内容
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是在利用原有的两块楔角形双折射晶片加法拉第旋转器构成的光隔离器结构的基础上,提供一种偏振无关型光隔器,其晶体元件减少,结构简单、加工成本低、加工安装难度小且节省原材料。
为了实现上述目的,本实用新型提供了一种偏振无关型光隔离器,包括入/出射端的单尾纤准直器、安装于壳体内的芯体,入射光束通过所述芯体后由所述出射端的单尾纤准直器准直射出;而反向光通过所述芯体后被隔离;其特点在于:所述芯体包括安装在磁环内的楔角形正/负双折射晶体、法拉第旋转器和楔角形负/正双折射晶体,所述正/负双折射晶体的楔形面与所述入射端的单尾纤准直器相对应,所述负/正双折射晶体的楔形面与所述出射端的单尾纤准直器相对应,所述正/负双折射晶体与所述负/正双折射晶体之间安装所述法拉第旋转器。
上述的光隔离器,其特点在于:所述的壳体包括外套管、外封帽和内套管,所述单尾纤准直器由准直透镜、单尾纤、镀金管和玻璃管7组成,所述的准直透镜、单尾纤安装在镀金管内,所述的镀金管安装在玻璃管内,所述磁环套装在出射端的单尾纤准直器上并与镀金管相连,所述镀金管与所述内套管焊接固定,所述内套管与所述外套管间通过胶来固定相对位置,所述外套管与所述外封帽连接,所述壳体为密封结构。
上述的光隔离器,其特点在于:所述磁环为悬空结构,所述内套管内壁与所述磁环之间存有间隙。
上述的光隔离器,其特点在于:所述楔角形负双折射晶体为LiNbO3楔角片,所述楔角形正双折射晶体为YVO4楔角片。
上述的光隔离器,其特点在于:所述法拉第旋转器为具有非互易性的石榴石单晶体。
上述的光隔离器,其特点在于:所述楔角形双折射晶体的光轴方向间所夹角度为45°。
本实用新型由于采用了正、负双折射晶体材料来构成两块楔角形双折射晶片,这样可以通过寻常光和非寻常光在正负晶体中所产生的相反的相位延迟来进行相互补偿,以减小偏振模式色散的数值,从而大大节省外加补偿片的物料支出和工艺流程。由于这种结构可以不用加入补偿片使可得到小于0.05ps的偏振模式色散值(PMD),从而实现以较低成本、简单的结构满足高速光传输系统的需要。
附图说明
图1为本实用新型设计的偏振无关型光隔离器结构示意图
图2为图1中所示偏振无关型光隔离器安装结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行更详细的描述:
在图1和图2中,本实用新型的实施例是一种单级偏振无关型光隔离器,该隔离器主要由外封帽1、外套管2、内套管3、磁环4、法拉第旋转器5、镀金管6、玻璃管7、固定胶8、松套管9、单尾纤10、准直透镜11、YVO4楔角片12、LiNbO3楔角片13、焊接槽14、单尾纤准直器组成,其中,该偏振无关型光隔离器的芯体由磁环4、YVO4楔角片12、法拉第旋转器5和LiNbO3楔角片13组成,YVO4楔角片12、法拉第旋转器5和LiNbO3楔角片13安装在磁环4内,并通过胶81在4个楔角处与磁环4内壁胶联固定,其中法拉第旋转器5安装在YVO4楔角片12和LiNbO3楔角片13之间,三者通过在其侧面涂胶进行相互间位置的固定,由这三个晶体组成的结构置于磁环4中,位置靠近入射端一侧,沿正向光路LiNbO3楔角片13处于入射端一侧,并用胶81在调光完成后将其间的位置关系固定。出射端的单尾纤准直器15由准直透镜11、单尾纤10、镀金管6和玻璃管7组成,准直透镜11和单尾纤10通过安装在玻璃管7内,玻璃管7安装在镀金管6内。出射端的单尾纤准直器15的前端套装在磁环4内,镀金管6与内套管3通过焊接槽14中的焊料固定成一个整体,准直透镜11、单尾纤10利用固定胶8与玻璃管7固定,玻璃管7通过固定胶8与镀金管6固定在一起。磁环4一端与镀金管6相连并悬空安装在出射端单尾纤准直器15上,并与内套管3不发生接触,处于悬空状态。这样的一体结构在通过胶与外套管2固定在一起后,由外封帽1在两端与外套管2的紧密连接将整个光隔离器的内部结构完全密封。
本实用新型所公开的偏振无关型隔离器充分利用了正负晶体楔角片的组合来实现对偏振模式色散的补偿作用,使出射光束的准直变得更加有效,同时节省外加补偿片的物料支出和工艺流程;从而使得该光隔离器既提升了性能,又降低了成本,并可以利用现有的生产工艺达到很高的量产,其综合效益将会很高的。

Claims (6)

1、一种偏振无关型光隔离器,包括入/出射端的单尾纤准直器、安装于壳体内的芯体,入射光束通过所述芯体后由所述出射端的单尾纤准直器准直射出;而反向光通过所述芯体后被隔离;其特征在于:所述芯体包括安装在磁环内的楔角形正/负双折射晶体、法拉第旋转器和楔角形负/正双折射晶体,所述正/负双折射晶体的楔形面与所述入射端的单尾纤准直器相对应,所述负/正双折射晶体的楔形面与所述出射端的单尾纤准直器相对应,所述正/负双折射晶体与所述负/正双折射晶体之间安装所述法拉第旋转器。
2、根据权利要求1所述的光隔离器,其特征在于:所述的壳体包括外套管、外封帽和内套管,所述单尾纤准直器由准直透镜、单尾纤、镀金管和玻璃管7组成,所述的准直透镜、单尾纤安装在镀金管内,所述的镀金管安装在玻璃管内,所述磁环套装在出射端的单尾纤准直器上并与镀金管相连,所述镀金管与所述内套管焊接固定,所述内套管与所述外套管间通过胶来固定相对位置,所述外套管与所述外封帽连接,所述壳体为密封结构。
3、根据权利要求2所述的光隔离器,其特征在于:所述磁环为悬空结构,所述内套管内壁与所述磁环之间存有间隙。
4、根据权利要求1所述的光隔离器,其特征在于:所述楔角形负双折射晶体为LiNbO3楔角片,所述楔角形正双折射晶体为YVO4楔角片。
5、根据权利要求1所述的光隔离器,其特征在于:所述法拉第旋转器为具有非互易性的石榴石单晶体。
6、根据权利要求1所述的光隔离器,其特征在于:所述楔角形双折射晶体的光轴方向间所夹角度为45°。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107463008A (zh) * 2016-06-03 2017-12-12 上海伟钊光学科技股份有限公司 光通信隔离器芯及其装配方法
CN110275249A (zh) * 2019-06-11 2019-09-24 青岛自贸激光科技有限公司 一种降低光纤器件耦合损耗的制作方法
CN113193466A (zh) * 2021-04-29 2021-07-30 深圳市镭神智能系统有限公司 高功率准直输出隔离器和光纤激光系统

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