CN2609001Y - 三端口环行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三端口环行器，该三端口环行器结构简单、体积较小，制造成本低；本实用新型主要包括双光纤(1)、聚焦透镜(2)、偏振光分光晶体(3)、两片半波片组合(4)、法拉第旋光片(5)、偏振光分光器件、法拉第旋光片(7)、两片半波片组合(8)、偏振光分光晶体(9)、聚焦透镜(10)和单光纤(11)，所述的偏振光分光器件是PBS棱镜(6)或渥拉斯顿棱镜或有斜角的各向同性光学材料与有斜角的双折射材料的组合；该三端口环行器，可广泛应用于光纤通讯领域。

Description

三端口环行器

                         技术领域

本实用新型涉及一种光纤通讯用的环行器，特别涉及一种三端口环行器。

                         背景技术

在光纤通讯中，环行器作为无源器件中一个重要的元件，可广泛应用于双向通讯、光波长的上下载等领域。目前常用的三端口环行器，其结构包括中间用于分光的双折射晶体和进行角度匹配的斜角片或屋脊棱镜或渥拉斯顿棱镜，这样使其结构复杂，体积较大，制造成本高。

                       实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、体积较小，制造成本低的三端口环行器。

本实用新型所要采用的技术方案是：本实用新型包括双光纤、聚焦透镜、偏振光分光晶体、两片半波片组合、法拉第旋光片、另一法拉第旋光片、另一两片半波片组合、另一偏振光分光晶体、另一聚焦透镜和单光纤，其特征在于，它还包括偏振光分光器件；

所述的偏振光分光器件是PBS棱镜；

所述的偏振光分光器件也可以是渥拉斯顿棱镜；

所述的偏振光分光器件也可以是有斜角的各向同性光学材料与有斜角的双折射材料的组合。

所述的聚焦透镜是自聚焦透镜或球面透镜；所述的偏振光分光晶体是双折射晶体或PBS棱镜或渥拉斯顿棱镜。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型采用一个PBS棱镜或渥拉斯顿棱镜或有特定斜角的双折射材料与各向同性光学材料的组合替代传统结构的中间的双折射晶体和进行角度匹配的斜角片或屋脊棱镜或渥拉斯顿棱镜，既能起到分光作用，又可进行相应的角度匹配，这样的设计既简化了结构、减小了体积又降低了制造成本。

                         附图说明

图1是本实用新型实施例1光学结构及光路正视示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型实施例1端口1→端口2光路正视图；

图4是本实用新型实施例1端口2→端口3光路正视图；

图5是本实用新型实施例2光学结构及光路正视示意图；

图6是本实用新型实施例3光学结构及光路正视示意图

图7是本实用新型实施例1装配结构示意图。

                         具体实施方式

实施例1：

如图1、图2所示，本实用新型的偏振光分光器件是PBS棱镜6，起分光作用并进行相应的角度匹配。该PBS棱镜6由两部分胶合而成，其上面部分为一个直角棱镜，下面部分为一个斜方棱镜，该斜方棱镜上斜面镀有PBS膜，下斜面镀有全反膜，当然下斜面也可以不镀膜，而是设计使入射到该下斜面的光入射角大于基本材料的全反临界角，同样可以实现全反功能。本实用新型依次由双光纤1、自聚焦透镜2，双折射晶体3，两片半波片组合4，法拉第旋光片5，PBS棱镜6，法拉第旋光片7，两片半波片组合8，双折射晶体9，自聚焦透镜10，单光纤11组成，两片半波片组合4、8是由两片光轴方向夹角45°且与两入射光偏振方向成22.5°的半波片组成，当然，也可以用适当的球面透镜替代自聚焦透镜2、10，也可以用适当的PBS棱镜或渥拉斯顿棱镜替代双折射晶体3、9，也可以将两片半波片组合4与法拉第旋光片5位置互换，也可以将两片半波片组合8与法拉第旋光片7位置互换。

本实施例的原理如下所述：如图3所示，从端口1输入的激光经自聚焦透镜2聚焦准直后，通过双折射晶体3分成两路振动方向相互垂直的偏振光，然后分别穿过光轴方向不一致的两片半波片组合4后，两束光偏振方向一致，再通过法拉第旋光片5后振动方向旋转45度，进入PBS棱镜6，设计使两束光直通过PBS棱镜6，因此出射光点与入射时高度一致，之后通过法拉第旋光片7使光的偏振方向旋转45度，通过两片半波片组合8使两束光的偏振方向分别向顺时针和逆时针方向旋转45度，再通过双折射晶体9两束光合成为一束光，并通过自聚焦透镜10耦合到端口2中，图3中偏振态转化示意图标示了光束经过各光学元件后的偏振态；如图4所示，从端口2入射的激光逆着端口1到端口2入射的轨迹从端口2到达PBS棱镜6时，由于法拉第旋光片7对偏振光的旋转角与入射方向无关，因此从端口2入射的激光相对于端口1入射的激光到达PBS棱镜6时的偏振方向旋转了90度，因此光在PBS棱镜6的两片交接处的PBS斜面被全反射，向下行走并在PBS棱镜6的下斜面上再次全反射，再折射出PBS光学元件6之外，此时出射光点相对于入射点位置向下平移了一段距离，并产生了特定的夹角，再通过由法拉第旋光片5、两片半波片组合4，使两束光偏振方向垂直，经双折射晶体3使两束光合成为一束光，并通过自聚焦透镜2耦合到端口3中，图4中偏振态转化示意图标示了光束经过各光学元件后的偏振态。

图7是本实施例的装配结构示意图：光学元件安装于外壳中，并按照一定的位置关系与外壳固定连接，双光纤1和单光纤11尾端伸出壳外。

实施例2：

如图5所示，本实用新型的偏振光分光器件是渥拉斯顿棱镜12，起分光作用并进行相应的角度匹配。本实用新型依次由双光纤1、球面透镜2，双折射晶体3，两片半波片组合4，法拉第旋光片5，渥拉斯顿棱镜12，法拉第旋光片7，两片半波片组合8，双折射晶体9，球面透镜10，单光纤11组成，两片半波片组合4、8是由两片光轴方向夹角45°且与两入射光偏振方向成22.5°的半波片组成，当然，也可以用适当的PBS棱镜或渥拉斯顿棱镜替代双折射晶体3、9，也可以将两片半波片组合4与法拉第旋光片5位置互换，也可以将两片半波片组合8与法拉第旋光片7位置互换。

本实施例的原理如下所述：从端口1输入的激光经球面透镜2聚焦准直后，通过双折射晶体3分成两路振动方向相互垂直的偏振光，然后分别穿过光轴方向不一致的两片半波片组合4后，两束光偏振方向一致，再通过法拉第旋光片5后振动方向旋转45度，通过渥拉斯顿棱镜12之后，再通过法拉第旋光片7使光的偏振方向旋转45度，通过两片半波片组合8使两束光的偏振方向分别向顺时针和逆时针方向旋转45度，再通过双折射晶体9两束光合成为一束光，并通过球面透镜10耦合到端口2中；从端口2入射的激光逆着端口1到端口2入射的轨迹从端口2到达渥拉斯顿棱镜12时，由于法拉第旋光片7对偏振光的旋转角与入射方向无关，因此相对于端口1入射的激光到达渥拉斯顿棱镜12时而言，其偏振方向旋转了90度，在通过渥拉斯顿棱镜12后，相对于端口1入射的激光到达渥拉斯顿棱镜12时其传输方向产生了的特定的夹角，再通过由法拉第旋光片5、两片半波片组合4，使两束光偏振方向垂直，经双折射晶体3使两束光合成为一束光，并通过球面透镜2耦合到端口3中。本实施例光束偏振态转变过程与实施例1类似。

本实施例的装配结构为：光学元件安装于外壳中，并按照一定的位置关系与外壳固定连接，所述的双光纤1和单光纤11尾端伸出壳外。

通过对渥拉斯顿棱镜12的光轴方向作适当改变，本实施例还可以分别将两片半波片组合4、8中的两片半波片去掉一片，并将另一半波片光轴改为与入射光偏振方向成45°夹角。

实施例3：

如图6所示，本实用新型的偏振光分光器件是有斜角的各向同性光学材料14与有斜角的双折射材料13的组合，起分光作用并进行相应的角度匹配。本实用新型依次由双光纤1、自聚焦透镜2，双折射晶体3，两片半波片组合4，法拉第旋光片5，有斜角的双折射材料13与有斜角的各向同性光学材料14的组合，法拉第旋光片7，两片半波片组合8，双折射晶体9，自聚焦透镜10，单光纤11组成，两片半波片组合4、8是由两片光轴方向夹角45°且与两入射光偏振方向成22.5°的半波片组成，当然，也可以用适当的球面透镜替代自聚焦透镜2、10，也可以用适当的PBS棱镜或渥拉斯顿棱镜替代双折射晶体3、9，也可以将两片半波片组合4与法拉第旋光片5位置互换，也可以将两片半波片组合8与法拉第旋光片7位置互换。

本实施例的原理如下所述：如图6所示，从端口1输入的激光经自聚焦透镜2聚焦准直后，通过双折射晶体3分成两路振动方向相互垂直的偏振光，然后分别穿过光轴方向不一致的两片半波片组合4后，两束光偏振方向一致，再通过法拉第旋光片5后振动方向旋转45度，进入有斜角的各向同性光学材料14与有斜角的双折射材料13的组合，设计使两束光直通过有斜角的各向同性光学材料14与有斜角的双折射材料13的组合，因此出射光点与入射时高度一致，之后通过法拉第旋光片7使光的偏振方向旋转45度，通过两片半波片组合8使两束光的偏振方向分别向顺时针和逆时针方向旋转45度，再通过双折射晶体9两束光合成为一束光，并通过自聚焦透镜10耦合到端口2中；从端口2入射的激光逆着端口1到端口2入射的轨迹从端口2到达有斜角的双折射材料13时，由于法拉第旋光片7对偏振光的旋转角与入射方向无关，因此相对于端口1入射的激光到达有斜角的各向同性光学材料14而言，其偏振方向旋转了90度，在通过有斜角的双折射材料13时其传输方向平行光轴斜向下，到达并在有斜角的各向同性光学材料14与有斜角的双折射材料13的交接面斜向上折射，产生特定的角度，再通过由法拉第旋光片5、两片半波片组合4，使两束光偏振方向垂直，经双折射晶体3使两束光合成为一束光，并通过自聚焦透镜2耦合到端口3中。本实施例光束偏振态转变过程与实施例1类似。

本实施例的装配结构为：光学元件安装于外壳中，并按照一定的位置关系与外壳固定连接，所述的双光纤1和单光纤11尾端伸出壳外。

Claims (5)

1、一种三端口环行器，包括双光纤(1)、聚焦透镜(2)、偏振光分光晶体(3)、两片半波片组合(4)、法拉第旋光片(5)、法拉第旋光片(7)、两片半波片组合(8)、偏振光分光晶体(9)、聚焦透镜(10)和单光纤(11)，其特征在于，它还包括偏振光分光器件。

2、根据权利要求1所述的三端口环行器，其特征在于，所述的偏振光分光器件是PBS棱镜(6)；

3、根据权利要求1所述的三端口环行器，其特征在于，所述的偏振光分光器件是渥拉斯顿棱镜(12)；

4、根据权利要求1所述的三端口环行器，其特征在于，所述的偏振光分光器件是有斜角的各向同性光学材料(14)与有斜角的双折射材料(13)的组合。

5、根据权利要求1至4中的任何一项所述的三端口环行器，其特征在于，所述的聚焦透镜(2、10)是自聚焦透镜或球面透镜；所述的偏振光分光晶体(3、9)是双折射晶体或PBS棱镜或渥拉斯顿棱镜。

Images