專利名稱：三端口環(huán)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光纖通訊用的環(huán)行器，特別涉及一種三端口環(huán)行器。
背景技術(shù)：
在光纖通訊中，環(huán)行器作為無源器件中一個(gè)重要的元件，可廣泛應(yīng)用于雙向通訊、光波長(zhǎng)的上下載等領(lǐng)域。目前常用的三端口環(huán)行器，其結(jié)構(gòu)包括中間用于分光的雙折射晶體和進(jìn)行角度匹配的斜角片或屋脊棱鏡或渥拉斯頓棱鏡，這樣使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，制造成本高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小，制造成本低的三端口環(huán)行器。
本實(shí)用新型所要采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括雙光纖、聚焦透鏡、偏振光分光晶體、兩片半波片組合、法拉第旋光片、另一法拉第旋光片、另一兩片半波片組合、另一偏振光分光晶體、另一聚焦透鏡和單光纖，其特征在于，它還包括偏振光分光器件；所述的偏振光分光器件是PBS棱鏡；所述的偏振光分光器件也可以是渥拉斯頓棱鏡；所述的偏振光分光器件也可以是有斜角的各向同性光學(xué)材料與有斜角的雙折射材料的組合。
所述的聚焦透鏡是自聚焦透鏡或球面透鏡；所述的偏振光分光晶體是雙折射晶體或PBS棱鏡或渥拉斯頓棱鏡。
本實(shí)用新型的有益效果是由于本實(shí)用新型采用一個(gè)PBS棱鏡或渥拉斯頓棱鏡或有特定斜角的雙折射材料與各向同性光學(xué)材料的組合替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的中間的雙折射晶體和進(jìn)行角度匹配的斜角片或屋脊棱鏡或渥拉斯頓棱鏡，既能起到分光作用，又可進(jìn)行相應(yīng)的角度匹配，這樣的設(shè)計(jì)既簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)、減小了體積又降低了制造成本。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1光學(xué)結(jié)構(gòu)及光路正視示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1端口1→端口2光路正視圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1端口2→端口3光路正視圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2光學(xué)結(jié)構(gòu)及光路正視示意圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例3光學(xué)結(jié)構(gòu)及光路正視示意圖圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例1裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的偏振光分光器件是PBS棱鏡6，起分光作用并進(jìn)行相應(yīng)的角度匹配。該P(yáng)BS棱鏡6由兩部分膠合而成，其上面部分為一個(gè)直角棱鏡，下面部分為一個(gè)斜方棱鏡，該斜方棱鏡上斜面鍍有PBS膜，下斜面鍍有全反膜，當(dāng)然下斜面也可以不鍍膜，而是設(shè)計(jì)使入射到該下斜面的光入射角大于基本材料的全反臨界角，同樣可以實(shí)現(xiàn)全反功能。本實(shí)用新型依次由雙光纖1、自聚焦透鏡2，雙折射晶體3，兩片半波片組合4，法拉第旋光片5，PBS棱鏡6，法拉第旋光片7，兩片半波片組合8，雙折射晶體9，自聚焦透鏡10，單光纖11組成，兩片半波片組合4、8是由兩片光軸方向夾角45°且與兩入射光偏振方向成22.5°的半波片組成，當(dāng)然，也可以用適當(dāng)?shù)那蛎嫱哥R替代自聚焦透鏡2、10，也可以用適當(dāng)?shù)腜BS棱鏡或渥拉斯頓棱鏡替代雙折射晶體3、9，也可以將兩片半波片組合4與法拉第旋光片5位置互換，也可以將兩片半波片組合8與法拉第旋光片7位置互換。
本實(shí)施例的原理如下所述如圖3所示，從端口1輸入的激光經(jīng)自聚焦透鏡2聚焦準(zhǔn)直后，通過雙折射晶體3分成兩路振動(dòng)方向相互垂直的偏振光，然后分別穿過光軸方向不一致的兩片半波片組合4后，兩束光偏振方向一致，再通過法拉第旋光片5后振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)45度，進(jìn)入PBS棱鏡6，設(shè)計(jì)使兩束光直通過PBS棱鏡6，因此出射光點(diǎn)與入射時(shí)高度一致，之后通過法拉第旋光片7使光的偏振方向旋轉(zhuǎn)45度，通過兩片半波片組合8使兩束光的偏振方向分別向順時(shí)針和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)45度，再通過雙折射晶體9兩束光合成為一束光，并通過自聚焦透鏡10耦合到端口2中，圖3中偏振態(tài)轉(zhuǎn)化示意圖標(biāo)示了光束經(jīng)過各光學(xué)元件后的偏振態(tài)；如圖4所示，從端口2入射的激光逆著端口1到端口2入射的軌跡從端口2到達(dá)PBS棱鏡6時(shí)，由于法拉第旋光片7對(duì)偏振光的旋轉(zhuǎn)角與入射方向無關(guān)，因此從端口2入射的激光相對(duì)于端口1入射的激光到達(dá)PBS棱鏡6時(shí)的偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，因此光在PBS棱鏡6的兩片交接處的PBS斜面被全反射，向下行走并在PBS棱鏡6的下斜面上再次全反射，再折射出PBS光學(xué)元件6之外，此時(shí)出射光點(diǎn)相對(duì)于入射點(diǎn)位置向下平移了一段距離，并產(chǎn)生了特定的夾角，再通過由法拉第旋光片5、兩片半波片組合4，使兩束光偏振方向垂直，經(jīng)雙折射晶體3使兩束光合成為一束光，并通過自聚焦透鏡2耦合到端口3中，圖4中偏振態(tài)轉(zhuǎn)化示意圖標(biāo)示了光束經(jīng)過各光學(xué)元件后的偏振態(tài)。
圖7是本實(shí)施例的裝配結(jié)構(gòu)示意圖光學(xué)元件安裝于外殼中，并按照一定的位置關(guān)系與外殼固定連接，雙光纖1和單光纖11尾端伸出殼外。
實(shí)施例2如圖5所示，本實(shí)用新型的偏振光分光器件是渥拉斯頓棱鏡12，起分光作用并進(jìn)行相應(yīng)的角度匹配。本實(shí)用新型依次由雙光纖1、球面透鏡2，雙折射晶體3，兩片半波片組合4，法拉第旋光片5，渥拉斯頓棱鏡12，法拉第旋光片7，兩片半波片組合8，雙折射晶體9，球面透鏡10，單光纖11組成，兩片半波片組合4、8是由兩片光軸方向夾角45°且與兩入射光偏振方向成22.5°的半波片組成，當(dāng)然，也可以用適當(dāng)?shù)腜BS棱鏡或渥拉斯頓棱鏡替代雙折射晶體3、9，也可以將兩片半波片組合4與法拉第旋光片5位置互換，也可以將兩片半波片組合8與法拉第旋光片7位置互換。
本實(shí)施例的原理如下所述從端口1輸入的激光經(jīng)球面透鏡2聚焦準(zhǔn)直后，通過雙折射晶體3分成兩路振動(dòng)方向相互垂直的偏振光，然后分別穿過光軸方向不一致的兩片半波片組合4后，兩束光偏振方向一致，再通過法拉第旋光片5后振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)45度，通過渥拉斯頓棱鏡12之后，再通過法拉第旋光片7使光的偏振方向旋轉(zhuǎn)45度，通過兩片半波片組合8使兩束光的偏振方向分別向順時(shí)針和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)45度，再通過雙折射晶體9兩束光合成為一束光，并通過球面透鏡10耦合到端口2中；從端口2入射的激光逆著端口1到端口2入射的軌跡從端口2到達(dá)渥拉斯頓棱鏡12時(shí)，由于法拉第旋光片7對(duì)偏振光的旋轉(zhuǎn)角與入射方向無關(guān)，因此相對(duì)于端口1入射的激光到達(dá)渥拉斯頓棱鏡12時(shí)而言，其偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，在通過渥拉斯頓棱鏡12后，相對(duì)于端口1入射的激光到達(dá)渥拉斯頓棱鏡12時(shí)其傳輸方向產(chǎn)生了的特定的夾角，再通過由法拉第旋光片5、兩片半波片組合4，使兩束光偏振方向垂直，經(jīng)雙折射晶體3使兩束光合成為一束光，并通過球面透鏡2耦合到端口3中。本實(shí)施例光束偏振態(tài)轉(zhuǎn)變過程與實(shí)施例1類似。
本實(shí)施例的裝配結(jié)構(gòu)為光學(xué)元件安裝于外殼中，并按照一定的位置關(guān)系與外殼固定連接，所述的雙光纖1和單光纖11尾端伸出殼外。
通過對(duì)渥拉斯頓棱鏡12的光軸方向作適當(dāng)改變，本實(shí)施例還可以分別將兩片半波片組合4、8中的兩片半波片去掉一片，并將另一半波片光軸改為與入射光偏振方向成45°夾角。
實(shí)施例3如圖6所示，本實(shí)用新型的偏振光分光器件是有斜角的各向同性光學(xué)材料14與有斜角的雙折射材料13的組合，起分光作用并進(jìn)行相應(yīng)的角度匹配。本實(shí)用新型依次由雙光纖1、自聚焦透鏡2，雙折射晶體3，兩片半波片組合4，法拉第旋光片5，有斜角的雙折射材料13與有斜角的各向同性光學(xué)材料14的組合，法拉第旋光片7，兩片半波片組合8，雙折射晶體9，自聚焦透鏡10，單光纖11組成，兩片半波片組合4、8是由兩片光軸方向夾角45°且與兩入射光偏振方向成22.5°的半波片組成，當(dāng)然，也可以用適當(dāng)?shù)那蛎嫱哥R替代自聚焦透鏡2、10，也可以用適當(dāng)?shù)腜BS棱鏡或渥拉斯頓棱鏡替代雙折射晶體3、9，也可以將兩片半波片組合4與法拉第旋光片5位置互換，也可以將兩片半波片組合8與法拉第旋光片7位置互換。
本實(shí)施例的原理如下所述如圖6所示，從端口1輸入的激光經(jīng)自聚焦透鏡2聚焦準(zhǔn)直后，通過雙折射晶體3分成兩路振動(dòng)方向相互垂直的偏振光，然后分別穿過光軸方向不一致的兩片半波片組合4后，兩束光偏振方向一致，再通過法拉第旋光片5后振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)45度，進(jìn)入有斜角的各向同性光學(xué)材料14與有斜角的雙折射材料13的組合，設(shè)計(jì)使兩束光直通過有斜角的各向同性光學(xué)材料14與有斜角的雙折射材料13的組合，因此出射光點(diǎn)與入射時(shí)高度一致，之后通過法拉第旋光片7使光的偏振方向旋轉(zhuǎn)45度，通過兩片半波片組合8使兩束光的偏振方向分別向順時(shí)針和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)45度，再通過雙折射晶體9兩束光合成為一束光，并通過自聚焦透鏡10耦合到端口2中；從端口2入射的激光逆著端口1到端口2入射的軌跡從端口2到達(dá)有斜角的雙折射材料13時(shí)，由于法拉第旋光片7對(duì)偏振光的旋轉(zhuǎn)角與入射方向無關(guān)，因此相對(duì)于端口1入射的激光到達(dá)有斜角的各向同性光學(xué)材料14而言，其偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，在通過有斜角的雙折射材料13時(shí)其傳輸方向平行光軸斜向下，到達(dá)并在有斜角的各向同性光學(xué)材料14與有斜角的雙折射材料13的交接面斜向上折射，產(chǎn)生特定的角度，再通過由法拉第旋光片5、兩片半波片組合4，使兩束光偏振方向垂直，經(jīng)雙折射晶體3使兩束光合成為一束光，并通過自聚焦透鏡2耦合到端口3中。本實(shí)施例光束偏振態(tài)轉(zhuǎn)變過程與實(shí)施例1類似。
本實(shí)施例的裝配結(jié)構(gòu)為光學(xué)元件安裝于外殼中，并按照一定的位置關(guān)系與外殼固定連接，所述的雙光纖1和單光纖11尾端伸出殼外。
權(quán)利要求1.一種三端口環(huán)行器，包括雙光纖(1)、聚焦透鏡(2)、偏振光分光晶體(3)、兩片半波片組合(4)、法拉第旋光片(5)、法拉第旋光片(7)、兩片半波片組合(8)、偏振光分光晶體(9)、聚焦透鏡(10)和單光纖(11)，其特征在于，它還包括偏振光分光器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三端口環(huán)行器，其特征在于，所述的偏振光分光器件是PBS棱鏡(6)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三端口環(huán)行器，其特征在于，所述的偏振光分光器件是渥拉斯頓棱鏡(12)；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三端口環(huán)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學(xué)材料(14)與有斜角的雙折射材料(13)的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項(xiàng)所述的三端口環(huán)行器，其特征在于，所述的聚焦透鏡(2、10)是自聚焦透鏡或球面透鏡；所述的偏振光分光晶體(3、9)是雙折射晶體或PBS棱鏡或渥拉斯頓棱鏡。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種三端口環(huán)行器，該三端口環(huán)行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小，制造成本低；本實(shí)用新型主要包括雙光纖(1)、聚焦透鏡(2)、偏振光分光晶體(3)、兩片半波片組合(4)、法拉第旋光片(5)、偏振光分光器件、法拉第旋光片(7)、兩片半波片組合(8)、偏振光分光晶體(9)、聚焦透鏡(10)和單光纖(11)，所述的偏振光分光器件是PBS棱鏡(6)或渥拉斯頓棱鏡或有斜角的各向同性光學(xué)材料與有斜角的雙折射材料的組合；該三端口環(huán)行器，可廣泛應(yīng)用于光纖通訊領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G02B6/27GK2609001SQ0322398
公開日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2003年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月6日
發(fā)明者趙澤雄, 葉小華, 郭慶東 申請(qǐng)人:珠海保稅區(qū)光聯(lián)通訊技術(shù)有限公司