TW444141B - Multiple port, fiber optic isolator - Google Patents

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經濟部智慧財產局貝Η消费合作社印製 444 1 4 1 a/ B7 五、發明說明（1 ) 本發明概有關於一種光纖裝置，特別係關於一種具有 多埠的光織隔離器。 光纖可在兩點之間導引光束而有許多用途9光纖已發 展至具有低損耗、低發散、保持偏極等特性，並能作用如 放大器。因此’光纖系統乃具有廣泛的用途，例如在光的 傳訊應用上。 但是’光織之光束傳輸的重要優點之一，其係將光束 圍封而導引於端點之間，乃亦有所限制。有些光學構件， 對光纖系統的使用或其發展甚為重要者，並非被製成光纖 的形式，而光束則被以波導來引導。該等光學構件係被以 散裝形式來實施，其必須使光能自由地傳導通過》該等構 件之一例即為光隔離器。因此，在一光纖系統中含設一散 裝的光隔離器，必須使該光纖系統具有一部段，其中之光 束路徑可自由地傳導於空間内，而非被導引於一光纖中。 自由空間的傳導以往須要將來自各光纖的光束平行調 準，並沿著該被使用於自由空間傳導部段的散裝構件之轴 心來導向。通常，此須要將一調直透鏡設在輸入光織處以 調準進入光線，及一聚焦逸鏡設在輸出光纖處，俾將自由 傳導的光聚焦於該輸出光纖中。該自由空間傳導部段位於 該二透鏡之間。該自由傳導空間部段的引用，乃必須使該 調直透鏡與聚焦透鏡各被調準於它們的對應光纖，且該聚 焦透鏡被正確地調準對應於來自該調直透鏡的平行化光徑 。該等成對之調直透鏡與聚焦透鏡的對應調準要保持在臨 界狀態，不論有多少數目的光織。因此，當有許多的光織 本紙張尺度遲用中國國家標準（CNSM4規烙（2】0>< 297公釐） 4 ------卜装 -------訂---U-----•線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -—-----B7_____ 五、發明說明（2 ) 而須要將多數的調直與聚焦透鏡調準於多數的隔離器時’ 其調準的過程將會變得更為複雜而耗時。 此外’每一調直與聚焦透鏡及各光纖皆必須被橫向地 支推。提供橫向的支撐將會使各光纖/透鏡總成所須的總 載面增加’而會形成一個比較大的系統。 因此’乃須要一種改良的研究，以將自由空間傳導部 段引入光織系統中’使其可較簡單地調準並更為精巧緊密 。此外’亦須要有小巧精簡的隔離器，而可處理數個輸入 者。 概括而言，本發明係有關於一種多埠隔離器，其可名 多對光纖之間提供光的隔離，而使光可從一對光纖十之筹 一光纖傳至第二光纖，但不能從該第二光纖傳向第一光遽 。該多埠隔離器具有第一與第二耦合模組可耦合來自不同 光纖的光，及一隔離器模組介於該二耦合模組之間3 該多埠隔離器之一實施例乃包括，第一與第二耦合接 組可耦合於多數的光纖以承接其光束。各耦合模組包含一 苐一聚焦元件被定位於一模组光軸上，而具有一第一聚焦 力可將光束導引與該模組光轴交又.，及一第二聚焦元件 沿該模組光軸以一元件間距隔開該第一聚焦元件。該第二 聚焦元件乃被定位成可接收來自第一聚焦元件的光束，並 具有一第二聚焦能力《該元件間距係被選擇為可將接收自 第一聚焦元件的光束平行化® 一隔離模組被設於該二耦合模組之間。至少有一由該 第一耗合模組平行化的光束之一第一光徑，會以朝前方 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意ί項再填寫本頁)

A7 44414 1 __________B7 _ 五、發明說明（3 ) 通過該隔離模組，而使光耦合於該第二耦合模組之平行化 光束的一第二光徑中。又，由該第二輛合模組沿著該第二 光徑朝後傳向該第一耦合模組的光，將會被該隔離模組所 阻止，而不能沿該第一光徑向後傳至該第一耦合模組。 以上本發明之概括說明，並非用以描述本發明之各所 示實施例或所有的實施。各圖式及詳細說明將會更具體地 不現該等實施例。 圖式之簡單說明 參酌以下本發明之各實施例的詳細說明及所附圖式， 將可更完全地瞭解本發明；其中： 第1A與1B圖示出本發明之多光束耦合模組的不同實 施例； 第2 A圖示出依據本發明之一實施例，有一對多光束 耦合模組配合多數光纖一起使用而形成一自由空間傳導區 域； 第2B圊表示第2A圖所示例子之一具體實施例； 第3A-3C圖示出不同構造的耦合模組，可配合具有不 同光學特性之散裝光學構件； 第4A與4B圖示出一本發明實施例之隔離器總成； 第5A與5Bffl表示在第4A與4B圖之實施例中向前及向 後運行的光束之示意圖； 第6A與6B圖表示在第4A與4B圓的隔離器輸入面上之 向前及向後的光東之二維排列狀態。 因本發明係可被製成各種的修正與可擇的形式，因此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSM4規格(2KU 297公爱） -----------^--- (靖先閲锖背面41.注意事項再填寫本頁) 訂： -線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

乃以圖式中的舉例來表示並詳細說明β但請瞭解，本發明 並不受所述之特定實施例的限制。相反地，本發明乃涵蓋 包含於中請專利範圍所界定之本發明的精神及範圍内的所 有修正、等效結構與選擇實施等。 本發明係可被應用於光纖系統，並相信乃特別適用於 將一自由空間傳導部段引入一光纖系統中。於此所示者乃 比習知系統更易調準且更為精巧緊密。 本系統係基於一耦合模組之使用而來’該模組乃可接 丈許多輸入光纖的輸入，而產生一組自由傳導的平行光東 。此即被稱為平行化操作。該耦合模组乃易於調準且只包 含二個透鏡。該耦合模組，僅具有二透鏡，而可被用來將 甚多光纖的輸出平行化。該耦合模組乃被揭示於本案發明 人於1998年10月27曰所申請之第09/181145號美國專利申 請案，名稱為“多埠光纖耦合裝置’，，併此提供參考。 該耦合模組亦可被使用於相反方式，而接受許多平行 的自由傳送之光束，並將該等光束聚焦於許多輸出光織。 此即稱為解除平行化操作。 由於各耗合模組皆可使用於平行化操作與解除平行化 操作’故一自由空間耦合單元乃可被形成，在二耦合模組 之間具有一自由空間傳導區域。其第一耦合模組會將一組 光讖的輸入光平行化，而產生平行光束傳經該自由空間傳 導區域。其第二鋼合模組則會將送入第二組光纖的光解除 平行化。同樣地，對以相反方向通過該光纖系統的光，該 第一耗合模組巧會將接受自該第二組光纖的光平行化，而 夂纸残過用*國國家襟準（CNS)A4規格（210 X 297公f --------------裝--- {靖先閱讀背面之注意事項再壤寫本頁〕 訂·. 厂濟部智慧財產局員工消費合作社印製 444 1 4 1

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（5 ) 使它們沿著該自由空間傳導部段中的平行光束路徑自由傳 送β該第一耦合模組會將進入第一組光纖中的光解除平行 化。 一耦合模組100之示意圖係被示於第1Α圖中，其乃示 出由二輸入光纖102與1〇4之光束所依循的光徑。為了以下 說明之清楚與單純起見，於該圖令乃使用二條光纖。本發 明並無如圖式所提供之兩條輸入光纖的限制，而可使用更 多的光織。 該耦合模組100包含二透鏡，一第一透鏡106與一第二 透鏡108 ’被置於該光軸11〇上。分別來自光纖丨〇2與1〇4之 光徑112與114’會通過該第一透鏡1〇6，而被導向至該c 點位置與光轴110交又。由於該等光織102、104的輸出會 被調準平行於光轴110，故該C位置係離開該第一透鏡106 等於該第一透鏡106的焦距fl長度》在交叉過光軸110之後 ’光徑U2舆114會傳導致該第二透鏡108，其係位於離開 第一透鏡106“d”距離處。而該第二透鏡具有一焦距f2，因 此該間距d乃大約等於fl + f2 »在穿過該第二透鏡108之後 ，光徑112與114將會平行於光轴110。 雖然該等光徑112與114被示出係在二透鏡106與108之 間被調準，但其並非一必要的狀況。是否於該第一透鏡106 與第二透鏡108之間調準該等光徑U2與114，乃視通過光 纖102與104的光束之發散程度，及該第一透銳106與光纖 102、104之距離，和該第一透銳之焦距等而定。 在穿過第二透鏡108之後’該等光徑112與114會聚缩 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） ·. —-If — ·t------訂---L-----I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（6 ) ’而在虛線所示平面BB上分別形成光束收束部116與118 。於該平面ββ與第二透鏡1〇8之間的距離，乃視進入第一 透鏡106之光束的發散程度，乃光纖1〇2與1〇4的輸出面之 間的間距而定。該間距d係被設為幾乎等於fl + f2，俾可 保持由第二透鏡108平行輸出，而不能被調整。 各光束收束部H6與U8會形成各光纖1〇2與i〇4輸出面 之影像。此係為本發明之一重要特徵，即該輕合模組i 〇〇 會將位於虛線所示的輸入平面AA上之光纖1〇2與1〇4輸出 3 -Γ- λ. ^ * ' 面的影像’轉送至影像平面BB。形成於平面BB上的影像 乃可為一放大的影像。 該第一與第二透鏡可為不同型式的透鏡，例如，它們 可為球面形或非球面的，亦可為雙凸面、平凸面或凹凸透 鏡。透鏡形式的選擇乃視該特定的系統，乃可接受的光行 差程度而定，該光行差會轉變為光漏損。 另一實施例的耦合模組150乃示於第1B圖中。該耦合 模組150會接收來自二輸入光織152與154的輸出。該耦合 模組150包括第一與第二透鏡156與158沿著光轴160被调準 。該第一透鏡156係為一分度（GRIN)透鏡，其為一種透鏡 通常與光纖一起使用，乃具有筒狀造型及垂直於透鏡轴心 的平光面。該GRIN透鏡156係可為任何適當的節距，而可 導使該等光徑162與164交叉該光軸160。假使該GRIN透鏡 為一四分之一節距透鏡，則該GRIN透鏡的輸出面157會位 於該交又點C處。而若該GRIN透鏡156具有一小於0.25的 節距’例如在0.1 8〜0.23的範圍内，該交叉點C則會位於 衣紙張尺度適用中S國家櫟攘（CNS>A4規格（210 X 297公t ) 裝 訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

444 1 超出該輸出面157之外》同樣地，若該GRIN透鏡156之節 距大於0.25 ’則該交叉點c會位於該GRIN透鏡156之内。 該第二透鏡158乃可為一平凸式非球面透鏡，而其平 面159朝向該交叉點c，以減少光行差作用。 該轉合模紐150會將一輸入平面之影像轉送至該影像 平面BB。該影像平面bb亦可被稱為共軛平面。若該等光 纖152與154頂抵於該GRIN透鏡156的輸入面，則其輸入平 面乃與該GRIN透鏡156之輸入面155重合一致。 該等耦合模組100與150亦可被使用於，將接收自許多 光纖的輸入光線傳送至非光纖構件或系統的場合令。例如 ’該等耦合模組100與150可被使用於，將來自一光織陣列 的輸出’連結至在一檢測陣列中的對應檢測器β該等耦合 模組100與150亦可用來將自由空間輸入之多數光束糗合於 一光纖陣列。例如，在一對密集波長分段多工（DWDM)信 號之多工解調的研究中，一單獨多工的光束可由_弩曲的 繞射光柵繞射。被光柵所分開之不同波長的成分，乃可被 該耦合模組耦合於許多的光纖，各光纖則對應於其中之一 波長成分β 第2Α圖表示一自由空間裝置，其利用二反向的耦合 模组在一光纖系統中造成一自由空間傳導區域。該二耦合 模組200與220係沿著相同的光轴210設置，雖然並不一定 必須如此，乃如以下所述。 該第一耦合模組200可由輸入光纖202舆204接收輸入 光》該第一耦合模組200具有一第一 GRIN透鏡206及一第 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） ln — II —.1---裝！| 訂·----I--*線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8 ) 二非球面透鏡208。如前所述，其它形式的透鏡亦可被使 用。該等光徑212與214會被第一透鏡206導致與光軸210交 又’並被第一透鏡208平行化而平行於該光軸210.。此外， 該等光徑212與214會聚縮於在影像平面bb處的收束部216 與218。換而言之，該第一耦合模組2〇〇會轉送一輸入平面 的景:ί像至在BB處的影像平面，而該等輸入光纖202與204 之離開面係位於該輸入平面上。 該第二耦合模组22〇係耦合於禾纖222與224。該第二 耗合模組220具有一第一 GRIN透鏡226與一第二非球面透 鏡228。如前所述，亦可使用其它型式的透鏡。該等光徑232 與234乃可被該第一透鏡226導致與光軸210交又，並被該 第二透鏡228平行化而平行於光軸210。此外，光徑232與234 會在影像平面BB處聚縮於收束部236與238。換而言之， 該耦合模組220會將其輸入平面的影像轉送至在BB處的影 像平面’而該等輸入光織222與224的離開面係位於該輸入 平面上。 當由該二第一光纖202與222而來之光束收束部2 16與 236互相併列在bb平面上時，則光纖202的離開面之影像 將會聚焦於對應光纖222的離開面，且該光織222離開面的 影像亦會聚焦於光纖202的離開面。同樣地，光纖204離開 面的影像會聚焦於光纖224的離開面，而反之亦然。 利用此系統，由各光纖耦合的光將會傳經該二耦合模 組200與220之間的自由空間區域240，並再導入在該自由 空間區域另一邊的對應光纖。有一散裝的光學構件242可 «張又Ϊ適用W國g家標H\s)A4規格x 297公釐） 11 裝--------訂-------—線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 44414 1 A7 ________ B7 五、發明說明（9 ) 被設在該二耦合模組200與220之間，以操作導經該自由空 間區域240的光束。如前所述，該散裝光學構件並非被以 光纖的形式來運作，而可為一光學開關，或光學開關的陣 列’一立體的光調變器’一隔離器，一循環器，一濾光器 ’或一些其它的散裝光學構件。該等耦合模組2〇〇與220的 間距乃可被調整，以補償穿過該散裝光學構件242的光徑 ，因此各耦合模組200與220的共軛平面乃可保持重合一致 〇 在一特別的實施例中，該等耦合模組2〇〇與220係被製 成相同的。換言之，該等第一透鏡2〇6與226具有相同的焦 距fl(或一 GRIN透鏡之節距），該等第二透鏡2〇8與228具有 相同的焦距f2’且在各耦合模組中第一與第二透鏡之間的 距離d亦為相同。當該第一與第二耦合模組為相同時其優 點係’集聚於第二組光纖之光束的大小乃與第一組光纖所 發射的光束大小完全相同，且反之亦然。此等對稱設計之 另優點係其製造與組合過程可以簡化β 若各耦合模組200與220所形成的影像並未重合於同一 影像平面ΒΒ時’則由一組光纖傳至另一組光織的光耦合 效率將會減低。而且，為了將光能從第一組光纖有效地移 轉至第二組光纖，及使反向操作亦然，各組光織的幾何排 列最好能互相對應。例如，若該等耦合模組200與220相同 而產生對稱的影像由一組光纖傳至另組光纖，則使一光孅 ，例如光緘202相對於光轴之側向位移與方向位置，與其 所對應的光纖，例如光織222完全相同，乃是很重要的。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) ls -線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（10 ) 但是’並無需要該等耦合模組200與220係為相同的。 該等光纖並不一定要以一維的方式耦合於該耦合模組 。該等光纖亦可以二維的方式來耦合。不同光纖之間的間 隔乃可為規則的，例如在一陣列中，或亦可為不規則的3 通常’在該系統兩邊的對應光織係相對於該光韩來定位， 俾互相傳送及接收光。因此’假使設在一耦合模組中的一 組光纖被排列成，例如4 X 4的陣列，則設在另一搞合模組 中的一組對應光纖亦應形成4 X 4的陣列。在各陣列中各光 ' 織之間的間隔係可不同，乃視各輛合模組200與220的光學 性質而定。雖然最好是，在一光纖組中之光纖可較有利地 環繞該光軸而呈對稱地排列’但對稱排列並非必要的條件 ’該等光纖亦可繞該光軸被不對稱地排列。而且，在該系 統兩邊的光纖並不需要一對一地對應，且亦可只將一耗合 模組之一光束耦合至另一模組。 另一自由空間裝置的實施例乃示於第2B圖中。該光 耦合模組係與第2A圖所示者相同，但在該裝置的每一邊 各有四光纖被轉合’而非為二光纖。此外，各組光纖中的 光徑乃被簡化地繪出’而不再示出光束的寬度。各光纖係 可被視為一對該裝置輸入與輸出之埠。其中可見在該裝置 左邊的埠202A具有一光徑耦合於在該裝置右邊的埠222 a a同樣地’在該裝置左侧之各埠202B、202C、202D皆具 有光徑耦合於該裝置右側的各對應之埠222B、222C、222D 等。於該圖中所示的裝置亦含有固裝構件，可將各光學構 件之相對位置固定。雖該等固裝構件所示為圓筒狀，但其 夂紙張爻度適弔*國國家標進（CXSU·!規格（2J0 X 297公爱） 13 — — — —— — — — — — * I-----I ^ ' I--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 444 1 4 1 A7 _ B7 五、發明說明（η ) 並非作為本發明之限制。 在各埠202A〜202D的光纖係靠抵著GRIN透鏡206之 輸入面205。各光纖則由一固設在第一固定環254中的爽頭 252所固定。在各埠202A〜202D的光纖會由各孔256穿過 該夾頭252，而可被以例如環氧樹脂或其它適當黏劑固定 於該夾頭内。該夾頭252與GRIN透鏡206亦可被以環氧樹 脂或其它適當黏劑固定於該第一固定環254中。在各痒 202A〜202D之光纖的末端，及該gRIN透鏡206的輸入面 ’乃可被研磨一小角度，例如8。’且可被塗以抗反射膜以 減少回反射。 該耦合模組200係設有該第一固定環254總成與該第二 透鏡208 ’其各被固設在一模組環258中。該第一固定環254 與第二透鏡208亦可被以環氧樹脂，或以任何其它適當的 方法’例如另種黏劑或焊接來固裝。組合時，該第二透鏡 208係光被固裝在該模組環258中，然後該第一固定環再被 置入該模組環258内。該GRIN透鏡206與第二透銳208的間 距乃可被調整，直到通過該第二透鏡的光徑平行為止。一 種確保該等光徑平行的方法係，在調整GRIN透鏡206與第 二透鏡208的元件間距時，以一鏡子測量其回反射至各光 纖中的光量。當在各光纖中之回反射光的程度於該相同之 元件間距為最佳時，該自由空間的光束即可視為半行。嗣 該第一固定環254會被以環氧樹脂、黏劑、烊接或一些其 它適當方法，來固定在能產生平行光束的位置。 然後，二相同的模組200與220會被放入一外筒260中 本紙張驛標準（CNS)A4規格⑽x 297公笼） 14 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _______B7 _ 五、發明說明（η ) ，而被該散裝光學構件242所分開。該二模組2〇〇與22〇之 間的相對定位’及模組間的間距，乃被設成能在該等模組 200與220之間達到最大的光耦合。當第一模組2〇〇的影像 平面與第二模組220的影像平面重合時，乃可達到最佳的 模組間距，如上所述。嗣該等模組2〇〇與22〇會被以最佳的 相對方位及模組間距固定在該外筒中的定位上。該等模組 200與220乃可用環氧樹脂、黏劑、焊接或任何其它適當方 法來固定。 該散裝光學構件242乃可如圖所示設於該外筒mo中， 或可在一模，组被插入該外筒260之前，固裝於該模組上3 就一諸如所示之組合物的構件，通常係對使用者提供 光纖引線來執合該光纖系統’而例如以融接方式，利用一 連接器，或以一些其它適當方法等來耦合，因此，該等光 纖202A〜202D及222A〜222D等，乃可為光纖引線而被牢 固地連結於整個組合物270。但是，此並非該裝置之一限 制，該光纖系統之光纖亦可直接耦合於該自由空間耦合裝 置270之第一聚焦元件。 該等組合物乃可非常精巧緊密。在本發明之一些實施 例中，該等GRIN透鏡206與226僅具有幾„1„1的長度，而第 二透鏡具有約2〜10mm的焦距。因此，該裝置之整艘長度 ’即介於該等GRIN透鏡之間的長度，可在約8〜4〇111111左 右的範圍内。 應請瞭解的是’組裝耦合模組及固定模組以造成一自 由空間搞合裝置的其它方法，亦可被使用，本發明並不受 衣紙張適甲中g國家漂準（CNS)AJ規格公餐） 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15

444141 五、發明說明（I3 ) 限於在此料之該等方法。例如’料Μ模組得被以可 調整的固定物分開地固設在一工作抬上，以提供調準各耦 合模組之平行光束所須的自由度s 不同的自由空間耦合裝置之實施例乃被示於第3a3C 圖中。在3A與3B圖中所示的實施例中，各耦合模組之光 軸並不與其它耦合模組的光轴重合。在一實施例中有一耦 合模組的光拍被相對移轉至其它者’乃示於第圖中。 各耦合模組300與320係僅以示意形態示出。該第一輕合模 組300具有二輸入光纖302與304 ,而產生二輪入光束312與 314平行於該第一模組3〇〇的光軸31〇。同樣地，該第二模 組.3 20具有二輸入光纖322與324 ’及二光徑332與334平行 於該第二模組320的光軸330。 該散裝光學構件342係被設在該二耦合模組3〇〇與320 之間的自由空間340中。該散裝光學構件342會移轉通過的 光束1而不會改變其傳送方向》因此，光束會沿著光徑312 輸入該散裝光學構件342，而沿著光徑332輸出，反向亦同 。而且，沿著光徑314輸入的光束，會沿著光徑334輪出， 反向亦同。因此，一可偏移通過之光束的散裝光學構件342 乃可被該自由空間裝置所容設，而使該等模組之光軸310 與330的偏差，係等於該散裝光學構件移轉通過的光束之 偏移量》 在第3B圖所示的實施例中，該等耦合模組300舆320 係相同於第3A圖中所示者。但是，在此例中，該散裝光 學構件392會以一角度0偏移通過的光束，例如以一鏡子 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x297公蹵） _ 16 - .. .•裝.-------訂---W------線--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〉 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 Β7 五、發明說明（[4 ) 391來反射光束。為了配合此狀況，該等光軸310與330之 相對角度乃被設成β =因此，在第一耦合模組300的光徑3 12 被該散裝光學構件392再導向之後，其光徑會重合而反平 行於該第二耦合模組320的光徑332。 在第3C圊所示的實施例中，該散裝光學構件380含有 一部份反射平面382，其可將所有通過的光束部份地反射 ’或可只將某些通過的光全部地反射。所示之反射器382 係可將全部通過的光部份地反射。一第一耦合模組300具 * ? 有輪入光纖3 02與3 04，會各別產生平行光束312與314。有 一部份的光束312會被該反射器382透射形成光束332，而 耦合於第二耦合模組320 =該光束3 12被反射的部份則會被 該反射器382形成光束372而導致第三耦合模組360。同樣 地，光束314的一部份會被反射器382透射形成光束334， 而耦合於第二耦合模組320。光束314的反射部份會被該反 射器382形成光束374 1而被導入第三耦合棋組360中。該 等光束332、334、372、374嗣將分別耦合於在耦合模組320 與360中之各光纖322、324、362、364等。尚請瞭解光亦 能以反向’由該第二與第三耦合模組320與360耦合於第一 耗合模組300中。在此實施例中，最好是該三個耦合模組3〇〇 ' 3 20與3 60等之共概平面係為重合，俾可使模組之間保持 有效率的耦合。 應請瞭解的是，其它的構造亦可被使用，例如再加上 一第四耦合模組於第3C圖所示的Τ型實施例中，而造成一 χ型的耦合器。此外’添加的耦合模組乃可使用一些部份 本纸择瓦度適用Φ围國家標準（CXS)A丨規格（2ι〇χ29τ公釐 17 --— — — — — —— — —I - · I I I I I I I 訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 444 1 4 五、發明說明（15 ) 反射器來聯結，而使由單一模組發出的光可被耦合於/些 其它模組。 本發明之一特殊實施例乃示於第4A與4B圖中，其乃 分別示出一隔離器總成400之頂視與惻視圖。該隔離器總 成400包括二個耦合模組200與220 ’及一隔離模組410。該 隔離模組設有光學元件而形成一隔離器。進入該總成400 中的光，會由圖式左邊穿過光纖202與204，再通過該隔離 器總成400 ’而傳至輸出光織222與224。該隔離器會阻土 - , 光以反方向穿過該總成40〇。 第4 A與4B圖乃示出有八條光織輕合於該總成400的兩 邊。 耦合於第一耦合模組200之上棑202的光纖，係被標示 為2〇2A、202B、202C與2〇2D。同樣地，耗合於第二耗合 模組之上排222的光織’乃被標示為222A、222B、222C與 222D。第4A圖中所示的光徑212與214係為非零的寬度， 而在第4B圖中所示的光徑則以光線表示D於所示實施例 中，該隔離模組410乃包含一第一雙折射板412，一法拉第 (Faraday)旋轉器414’與一第二雙折射板416« 第4A圖示出向右傳送的光之光徑420與422穿過該隔 離模組，而由第一耦合模組200導向第二耦合模組220。該 第一與第二雙折射板412與416之晶軸係為相對旋轉的，而 該法拉第旋轉器乃被調準會以45。來旋轉光的偏極。第一 光徑420(實線）係為光線循以穿經第一雙折射板412而送向 第二耦合模組220者，被當作正常光線β第二光徑422(虛 本紙張尺度適用+國國家標準（CMS)A4規格（210 X 297公釐） 1 I.Ί---- yv---I I I —ti--- κι ! I I I I c請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 B7

經 濟 部 智 慧 財 產 居 員 X- 消 費 合 作 社 印 製 _一_ | 五、發明說明（丨6 ) 線）係為光線循以穿經該第一雙折射板412者，被當作不正 常光線。該第二光徑422在離開該第_雙拆射板化時會 相對於該第一光徑420偏移》 該第-與第二光徑42〇與422會通過該法拉第旋轉器 414,沿各光徑送來的光之偏極會朝一第—方向旋轉Μ。。 該第-旋轉方向由傳送方向視之，可為順時鐘或逆時鐘方 向。該第二雙折射板4丨6之晶轴會相對於第一雙折射板4 Η 之晶㈣轉’而使沿著該第—光徑送入該第二雙折射板416 之光形成不正常光線。因此，該第一光徑42〇會朝向該第 二光徑422偏移。沿著第二光徑422傳送進入第二雙折射板 416的光成為正常光線。該第—與二光徑42〇與422會在該 第二雙折射板416之輸出表面418再結合，而使光繼續沿著 光徑234傳至第二耦合模組220。 向前穿過該隔離模組400的光徑乃示意地示於第5八圖 中，其中示出先束沿著光徑214,第一與第二光徑42〇、422 ，及耦合於第二耦合模組220之光徑234等向前運行。其中 亦示出沿著光徑212向前運行的光束，在以一距離“sl，，離 開光束214的一點處進入該第一雙折射板412。通過該第一 雙折射板412被當作正常光線之路徑乃被示為光徑426，而 通過第一雙折射板412被當作不正常光線之路徑則示為光 徑428。光徑426與428會在該第一雙折射板412的輸出表面 41 8結合》 穿該該隔離模組410之反向光徑係示於第5B圖中。其 中’光係沿著光徑232與234由右側進入該隔離模組4丨〇。 中S國家標滾（CNS).-U規格公复 -19 - 444141 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（17 ) 進入第二雙折射板416的光作為一正常光線者會沿著第一 光徑442傳送，而進入之光被當作不正常光線者會沿著第 二光徑444傳送》在該第一與第二光徑442、444上之光的 偏極方向，係被該法拉第旋轉器414以相反於第一旋轉方 向之第二方向旋轉大約45。。請注意旋轉方向係以一觀看 者沿著傳送方向視之而計者。例如，假使向前行進的光之 偏極方向係以順時鐘方向旋轉45°，則向後運行之光的偏 極方向係為反時鐘方向旋轉45。。a此，當作正常光線通 過第二雙折射板416的光，亦會當作正常光通過第一雙折 射板412，而沿著一不同的光徑214之路徑離開該第一雙折 射板，該光徑214即由左邊進入之光所循的路徑。此外， 當作不正常光線而沿著光徑444通過第二雙折射板416的光 ’亦會成為不正常光線而沿著光徑446通過第一雙折射板 412’其會沿著一不同於光徑214之路徑離開該第一雙折射 板。因此，光會以朝右方向通過該隔離模組410，而由光 徑214傳送至光徑234。但是，光不能以朝左方向由光徑234 通至光徑214，因而該隔離模组410乃能有效地將在其左側 的構件與在其右侧的構件隔離。 有一第二組光徑乃被示出以作為由該光徑232向左前 進之光的路徑。當作正常光線以朝左方向由光徑232進入 該雙折射板416的光會依循光徑446，而當作不正常光的進 入之光會依循光徑448。該光徑446與光徑448皆不耦合於 輸入光徑212 » 一單獨的隔離模組410乃可被用來當作多個光徑，例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) —---‘-^’ —II----訂 i—卜！！線 (猜先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7 五、發明說明（18 ) 如212與214的隔離器.此外，該隔離模組410亦可與多數 以一維方式排列而通過該總成之光徑一起使用。但是 ’要小心避免使一向左光徑傳出的光接回至一向右光徑中 a此乃須要該等向前運行之光束間的間距s 1大於間距s2， 即在一向右光束與其一相關的向左光東之間的距離，例如 光徑212與光徑448之間的距離。 輸入該等隔離器之光束係可被排列如第6A圖所示。 對該隔離模組410的輸入面610乃被示出具有多數不同的光 束612進入該輸入面610中，而以圓圈及交又記號示之。各 進入的光束612具有二個隨時的離開光束614,各以在一圚 圈内加一點來表.示。該等離開光束614在空間上係以一距 離s2隔開其所相關的進入光束612。當該等進入光束612被 排列成一圖形，其中有一進入光束位於另一進入光束的上 方，則其間距s 1最好大於S2，以免使一沿著相同路徑之離 開光束614被感覺似一進入光束612。進入光束612之參差 排列亦可被使用’如第6B圖所示，俾可更緊密地將各進 入光束容納於該輸入面610中。 該隔離模組之型式並不受於此所提供之各圖式的限制 。許多其它不同型式的隔離模組乃可適於與本發明一起使 用。可與本發明一起使用之另種隔離模組之例，係依據該 隔離器的設計’具有雙折射楔而揭示於第4547478號美國 專利’於此併送提供參考。若一隔離器係根據使用補償楔 式的雙折射板，其乃可有效地利用穿過該雙折射板的光徑 ，該等光徑係被設成具有相同的徑長穿過該楔。 木紙張之度適用申國國家襟A (CN:S)A4規格（2〗0 X 297公爱） ^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 21 4 44 丨 4 t A7 B7 五、發明說明（丨9 ) 本發明可使單一的隔離模組對多數的光徑提供隔離效 果，而取代一隔離模組對一光徑的需要。因此，本發明可 使存在於一光纖系統中之許多隔離器構件減少，並可在一 較小的包裝中為一些光徑提供隔離。 如上所述’本發明乃可使用於光纖系統，並相信特別 地有用於具有多數光纖之光纖系統的隔離能力。因此，本 發明不應被受限於上述之各特定例子，而應可被瞭解能涵 蓋如所附申請專利範圍清楚表連的整個發明概念^各種修 正、等效方法及各種本發明所能使用的構造。將可為專業 人士參閱本說明書而容易得知，申請專利範圍乃欲以涵蓋 該等修正與裝置。 — — — — — —--I I I I f 1 I I J I I 訂·11*1 — 1 — · i ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） B7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（2〇 ) 元件標號對照 100". 耦合模組 210··· 光抽 102、 i〇4…光纖 212、 214…光徑 106"· 第一透鏡 216 ' 218…收束部 108". 第二透鏡 222 ' 2 2 4…光纖 110." 光轴 222A-D…埠 112、 114…光徑 226··· 分度透鏡 116、 118…收東部 228··· 非球面透鏡 150··· 耦合模組 232、 234…光徑 152、 154…光纖 236、 238…收束部 155.·· 輸入面 240··· 自由空間區域 156··· 第一透鏡 242·'· 光學構件 157… 輸出面 252… 夾頭 158… 第二透鏡 254… 固定環 159… 平面 256··· 孔 160·" 光抽 258··· 模組環 162、 16 4…光徑 260··· 外筒 200、 220…耦合模組 270··· 組合物 202、 204…光纖 300、 320…耦合模組 202A-D…埠 302、 304…輸入光纖 205*.- 輸入面 310··· 光柏 206··· 分度透鏡 312、 3 14…輸入光東 208·.. '非球面透鏡 322、 324…輸入光纖 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣4氏張尺度適ΐ中囷國家標進fCNS).A4規格（2]0 - 29了 ) 23 4 ! A7 --------B7 五、發明說明（2i ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 33〇···光軸 412…第一雙折射板 332、334…光徑 414…法拉第旋轉器 340‘··自由空間 416·"第二雙折射板 342·’•光學構件 418…輸出表面 360·"第三耦合模組 420、422.··光徑 372、374…光束 426、428…光徑 380···光學構件 442…第一光徑 3 82…部份反射平面（反射器） 444.•.第二光徑 391··.鏡子 446、448·.·光徑 392…光學構件 610…輸入面 400·.·隔離器總成 612*··進入光束 410···隔離模組 614…離開光束 ----- I |-----I l· ------訂 — I l· I--II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 24

Claims (1)

1. A8i 444 彳 4 1 六、申請專利範圍 L 一種耦合多數光織之隔離系統，包含有： 第一與第二耦合模組可耦合於多數光纖以承接其 所傳出的光束，各叙合模組包括： 一第一聚焦元件設於一模組光軸上，具有一第一 1焦能力可將該等光束導致與該模組光秘交又：與 一第二聚焦元件沿著該模組光軸以一元件間距隔 開該第一聚焦元件來被定位以接收由該第一聚焦元件 傳來的光束，該第二聚焦元件·具有-一第二聚焦能力， 而該元件間距係選擇可將接收自第一聚焦元件之光束 平行化者；及 一隔離模組被設在該二耦合模組之間； 其中至少有一由該第一耦合模組平行化的光束之 一第一光徑，會以朝前方向通過該隔離模組，而將光 耦合於該第二耦合模組所平行化的光束之一第二光徑 中；但由該第二耦合模組沿該第二光徑朝後傳向該第 一耦合模組的光，會被該隔離模組阻止而不能沿該第 一光徑朝後傳至該第一耦合模組》 2‘如申請專利範圍第1項之系統，更包含有多數第一與第 二引線光纖分別連接於該第一與第二耦合模組，而可 耦合於該等多數光織。 3. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一耦合模組之 模组光轴係平行於第二耦合模組之模組光軸，但兩者 相對偏離* 4. 如申請專利範圍第1項之系統’其中各麵合模組皆具有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^--------------訂·--J------ (諳先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印髮 25 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 一共軛平面以一影像距離與該第二聚焦元件分開，該 影像距離係由該第一聚焦能力、第二聚焦能力及前述 之元件間距來決定。 5 _如申請專利範圍第4項之系統，其中在各耦合模組中的 影像距離係大致等於各第二聚焦元件之焦距長度。 6. 如申請專利範圍第4項之系統，其中該第一與第二耦合 模組之第二聚焦元件係以一距離分開，該距離等於第 一與第二耦合模組之影像距離的和。 7. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一耦合模組的 第一聚焦能力、第二聚焦能力及元件間距，係分別等 於該第二耦合模組之第一聚焦能力、第二聚焦能力及 元件間距。 8，如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一與第二耦合 模組的第二聚焦元件之間的模組間距，係等於該第一 與第二耦合模組的第二聚焦元件之焦距長度的和。 9. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該隔離模組包含第 一與第二雙折射元件’及一法拉第旋轉器設於該第一 與第二雙折射元件之間。 10. 如申請專利範圍第9項之系統，其中該第一雙折射元件 係被設成，可將一由該第一耦合模組進入的光束分成 正交偏極化之第一與第二光束，該法拉苐旋轉器可旋 轉該第一與第二光束的偏極’而該第二雙折射元件係 被設成，可將該第一與第二光束結合成一輸出光束耦 合於該第二耦合模組。 本紙張尺度適用办國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公餐） ---------- I I I I -— — It——— --------I (請先閱璜背面之注意#>項再填寫本頁) 26