專利名稱：一種光環(huán)形器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通訊技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種光環(huán)形器。
背景技術(shù)：
光環(huán)行器是一種多端口輸入輸出的非互易性光學(xué)器件，它的作用是使光信號只能沿規(guī)定的端口順序傳輸。它的典型結(jié)構(gòu)有N (N大于等于3)個端口，如圖1所示，當(dāng)光由端口 I輸入時，光由端口 2輸出，當(dāng)光由端口 2輸入時，光由端口 3輸出，以此類推。由于光環(huán)行器的這種順序傳輸特性，使其成為雙向通信中的重要器件，它可用于將同一根光纖中正向傳輸和反向傳輸?shù)墓庑盘柗珠_。圖2為光環(huán)形器用于單纖雙向通信的例子。此時，端口 I連接數(shù)據(jù)發(fā)送器，端口 2連接外部網(wǎng)絡(luò)，端口 3連接信號接收器。數(shù)據(jù)可由發(fā)送器通過光環(huán)形器的端口 I由端口 2送到外部網(wǎng)絡(luò)，外部來的信號由端口 2進(jìn)入光環(huán)形器，但不會到達(dá)端口 I而到達(dá)端口 3進(jìn)入信號接收器。光環(huán)形器可用于光通信中單纖雙向通信，光纖布拉格光柵(FBG)組合應(yīng)用(如圖3所示)，摻鉺光纖放大器(EDFA)，波分復(fù)用(WDM)，色散補(bǔ)償，光信號上載/下載，還可在光學(xué)時域反射儀(OTDR)和光纖陀螺(Sagnac干涉儀)中做耦合器，很好的提高了系統(tǒng)的性能。本發(fā)明提供一種光環(huán)形器，該光環(huán)形器具有體積小、隔離度高、插入損耗低、偏振相關(guān)損耗低等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、隔離度高、插入損耗低、偏振相關(guān)損耗低的光環(huán)形器。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種光環(huán)形器，包括第一準(zhǔn)直器、第一位移片、第一波片、第一雙折射楔角片、第一磁光晶體、第二雙折射楔角片、第二磁光晶體、第二波片、第二位移片和第二準(zhǔn)直器，所述第一準(zhǔn)直器、第一位移片、第一波片、第一雙折射楔角片、第一磁光晶體、第二雙折射楔角片、第二磁光晶體、第二波片、第二位移片和第二準(zhǔn)直器依次排布；所述第一準(zhǔn)直器的一端縱軸相鄰并排置放有第一根光纖和第三根光纖，而第二準(zhǔn)直器的一端則縱軸相鄰并排置放有第二根光纖和第四根光纖，第一根光纖與第二根光纖之間、第三根光纖與第四根光纖之間的位置相對。所述第一準(zhǔn)直器將來自第一根光纖的光準(zhǔn)直成平行光束和將平行光束導(dǎo)入第三根光纖；而第二準(zhǔn)直器則是將平行光束導(dǎo)入第二根光纖和第四根光纖或者將來自第二根光纖的光準(zhǔn)直成平行光束。所述第一位移片、第二位移片用來將任意狀態(tài)的輸入光分解成兩束偏振方向垂直的偏振分量或者將兩束偏振方向垂直的偏振分量合成一個光束。所述第一波片、第二波片、第一磁光晶體、第二磁光晶體用來改變光束的偏振態(tài)。所述第一雙折射楔角片、第二雙折射楔角片可以根據(jù)光束的偏振態(tài)和楔角片的光軸來改變光束的傳輸角度。
優(yōu)選地，所述第一根光纖、第二根光纖、第三根光纖以及第四根光纖為熱擴(kuò)散芯光纖。來自第一根光纖的光由第一準(zhǔn)直器準(zhǔn)直成平行光束后，依次經(jīng)過第一位移片、第一波片、第一雙折射楔角片、第一磁光晶體、第二雙折射楔角片、第二磁光晶體、第二波片和第二位移片后，光束傳輸方向沒有改變，由第二根光纖接收。來自第二根光纖的光由第二準(zhǔn)直器準(zhǔn)直成平行光束后，依次經(jīng)過第二位移片、第二波片、第二磁光晶體、第二雙折射楔角片和第一磁光晶體后，光束的傳輸方向沒有改變。而光束再經(jīng)第一雙折射楔角片后，由于光束的偏振態(tài)和楔角片的光軸取向，光束改變了傳輸方向。然后經(jīng)過第一波片和第一位移片，光束由第三根光纖接收。來自第三根光纖的光由第一準(zhǔn)直器準(zhǔn)直成平行光束后，依次經(jīng)過第一位移片，第一波片，第一雙折射楔角片，第一磁光晶體，第二雙折射楔角片，第二磁光晶體，第二波片，第二位移片后，光束傳輸方向沒有改變，由第四根光纖接收。此結(jié)構(gòu)的光環(huán)形器不但結(jié)構(gòu)簡單體積小，隔離度高，而且插入損耗低、偏振相關(guān)損耗也低。


圖1為光環(huán)形器示意 圖2為光環(huán)形器用于單纖雙向通信示意 圖3為光環(huán)形器用于光纖布拉格光柵(FBG)組合；
圖4為本發(fā)明中，光從環(huán)形器的光纖11到光纖12的光路側(cè)視 圖5為本發(fā)明中，光從環(huán)形器的光纖12到光纖13的光路側(cè)視 圖6為本發(fā)明中，光從環(huán)形器的光纖13到光纖14的光路側(cè)視 圖7為本發(fā)明中，光環(huán)形器中間組合體側(cè)視 圖8為本發(fā)明中，光環(huán)形器光路俯視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不做為對本發(fā)明的限定。參照圖4 8，本發(fā)明實(shí)施例的光環(huán)形器,包括第一準(zhǔn)直器21、第一位移片31、第一波片41、第一雙折射楔角片51、第一磁光晶體61、第二雙折射楔角片52、第二磁光晶體62、第二波片42、第二位移片32、第二準(zhǔn)直器22。所述第一準(zhǔn)直器21、第一位移片31、第一波片41、第一雙折射楔角片51、第一磁光晶體61、第二雙折射楔角片52、第二磁光晶體62、第二波片42、第二位移片32和第二準(zhǔn)直器22依次排布；所述第一準(zhǔn)直器21的一端縱軸相鄰并排置放有第一根光纖11和第三根光纖13,而第二準(zhǔn)直器22的一端則縱軸相鄰并排置放有第二根光纖12和第四根光纖14，第一根光纖11與第二根光纖12之間、第三根光纖13與第四根光纖14之間的位置相對。所述第一根光纖11、第二根光纖12、第三根光纖13以及第四根光纖14為熱擴(kuò)散芯光纖。請參考圖4 7，圖4 7是本發(fā)明實(shí)施例的光環(huán)形器光路的側(cè)視圖，圖8是本發(fā)明實(shí)施例的光環(huán)形器光路的俯視圖。第一根光纖11和第三根光纖13沿器件縱軸z相鄰并排放置于器件一端；第二根光纖12和第四根光纖14沿器件縱軸z相鄰并排放置于器件另一端，第二根光纖12和第四根光纖14位于第一根11和第三根13光纖的對面。其中，第一準(zhǔn)直器21，用來將來自第一根光纖11的光準(zhǔn)直成平行光束和將平行光束導(dǎo)入第三根光纖13 ;第二準(zhǔn)直器22，用來將平行光束導(dǎo)入第二根光纖12和第四根光纖14或者將來自第二根光纖12的光準(zhǔn)直成平行光束；第一位移片31、第二位移片32用來將將任意狀態(tài)的輸入光分解成兩束偏振方向垂直的偏振分量或者將這樣的兩束偏振方向垂直的偏振分量合成一個光束；第一波片41、第二波片42、第一磁光晶體61、第二磁光晶體62用來改變光束的偏振態(tài)；第一雙折射楔角片51、第二雙折射楔角片52是與偏振相關(guān)的角度偏折器。請參考圖4、圖7和圖8，分別是本發(fā)明中光從光環(huán)形器的光纖11到光纖12的光路側(cè)視圖和俯視圖。第一準(zhǔn)直器21將來自第一根光纖11的光準(zhǔn)直成平行光束211，因?yàn)楣饫w11相對于準(zhǔn)直器處于離軸位置，位于中心面上方，光束211有一個向下的傾斜角。光束211進(jìn)入第一位移片31后，被分成具有相互垂直偏振態(tài)的沿y方向分離的兩束光，即正常光211o和反常光211e。圖4下方的xy平面剖面圖標(biāo)示了它們的偏振態(tài)。光束211e經(jīng)第一波片41后,偏振態(tài)被旋轉(zhuǎn)了 90°和光束211o的偏振態(tài)相同,光束標(biāo)不為211e',偏振方向沿X方向，圖4下方的xy平面剖面圖標(biāo)示了光束211e偏振態(tài)的變化。然后這兩束光以原有的傾斜角進(jìn)入第一雙折射楔角片51，偏振態(tài)沒有變化。兩束光經(jīng)過第一磁光晶體61后，偏振方向順時針旋轉(zhuǎn)45°。兩束光還是以原來的傾斜角進(jìn)入第二雙折射楔角片52，偏振態(tài)沒有變化，再進(jìn)入第二磁光晶體62，兩束光偏振方向也是順時針旋轉(zhuǎn)45°，兩束光的偏振態(tài)還是一樣，都是沿y方向，圖7 (光環(huán)形器中間組合體側(cè)視圖)下方的xy平面剖面圖標(biāo)示了兩束光偏振態(tài)的變化。其中光束211e'經(jīng)過第二波片42后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了 90°，偏振方向沿X方向，圖4下方的xy平面剖面圖標(biāo)示了兩束光偏振態(tài)的變化。因此，兩束光的偏振態(tài)由相互平行變?yōu)橄嗷ゴ怪保藭r兩束光標(biāo)示為211o"和211e"。第二位移片32將兩束光合成一束，合成光束為321由第二準(zhǔn)直器22的第二根光纖12接收輸出。請參考圖5和圖7，是本發(fā)明實(shí)施例中光從光環(huán)形器的光纖12到光纖13的光路側(cè)視圖。第二準(zhǔn)直器22將來自第二根光纖12的光準(zhǔn)直成平行光束221，因?yàn)楣饫w12相對于準(zhǔn)直器處于離軸位置，位于中心面下方，光束221有一個向上的傾斜角。光束221進(jìn)入第二位移片32后，被分成具有相互垂直偏振態(tài)的沿y方向分離的兩束光，即正常光221o和反常光221e。圖4下方的xy平面剖面圖標(biāo)示了它們的偏振態(tài)。光束221e經(jīng)第二波片42后，偏振態(tài)被旋轉(zhuǎn)了 90°和光束221o的偏振態(tài)相同，為光束221e’，偏振方向沿y方向，圖4下方的xy平面剖面圖標(biāo)示了光束221e偏振態(tài)的變化。然后這兩束光以原有的傾斜角進(jìn)入第二磁光晶體62后,偏振方向順時針旋轉(zhuǎn)45°。再經(jīng)過第二雙折射楔角片52后,兩束光偏振態(tài)沒有發(fā)生變化。兩束光還是以原來的傾斜角進(jìn)第一磁光晶體61，兩束光偏振方向再順時針旋轉(zhuǎn)45° ,兩束光的偏振態(tài)還是一樣,都是沿X方向。兩束光進(jìn)入第一雙折射楔角片51,由于兩束光的偏振態(tài)和楔角片光軸的取向，兩束光在X方向角度發(fā)生變化,兩束光將折像下方。雙折射楔角片對光束的偏折角由楔角片的角度和其材料的折射率決定。兩束光偏振態(tài)都沒發(fā)生變化，圖7下方的xy平面剖面圖標(biāo)示了兩束光偏振態(tài)的變化以及X方向角度的變化。其中光束221e'經(jīng)過第一波片41后,偏振方向旋轉(zhuǎn)了 90°，偏振方向沿y方向。因此，兩束光的偏振態(tài)由相互平行變?yōu)橄嗷ゴ怪?，此時兩束光標(biāo)示為221o"和221e"。第一位移31將兩束光合成一束,合成光束為311由第一準(zhǔn)直器21的第三根光纖13接收輸出。請參考圖6和圖7，分別是本發(fā)明中光從光環(huán)形器的光纖13到光纖14的光路側(cè)視圖和俯視圖。第一準(zhǔn)直器21將來自第三根光纖13的光準(zhǔn)直成平行光束212，因?yàn)楣饫w13相對于準(zhǔn)直器處于離軸位置，位于中心面下方，光束212有一個向上的傾斜角。光束212進(jìn)入第一位移片31后,被分成具有相互垂直偏振態(tài)的沿y方向分離的兩束光，即正常光212o和反常光212e。圖6下方的xy平面剖面圖標(biāo)不了它們的偏振態(tài)。光束212e經(jīng)第一波片41后，偏振態(tài)被旋轉(zhuǎn)了 90°和光束212o的偏振態(tài)相同，光束標(biāo)示為212o'和212e'，偏振方向沿X方向，圖6下方的xy平面剖面圖標(biāo)示了光束212e偏振態(tài)的變化。然后這兩束光以原有的傾斜角進(jìn)入第一雙折射楔角片51，偏振態(tài)沒有變化。兩束光經(jīng)過第一磁光晶體61后，偏振方向順時針旋轉(zhuǎn)45°。兩束光還是以原來的傾斜角進(jìn)入第二雙折射楔角片52，偏振態(tài)沒有變化，再進(jìn)入第二磁光晶體62，兩束光偏振方向再順時針旋轉(zhuǎn)45°，兩束光的偏振態(tài)還是一樣，都是沿y方向，圖7下方的xy平面剖面圖標(biāo)示了兩束光偏振態(tài)的變化。其中光束212e'經(jīng)過第二波片42后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了 90°，偏振方向沿x方向，圖6下方的xy平面剖面圖標(biāo)示了兩束光偏振態(tài)的變化。因此,兩束光的偏振態(tài)由相互平行變?yōu)橄嗷ゴ怪?，此時兩束光標(biāo)示為212o"和212e"。第二位移片32將兩束光合成一束，合成光束為322由第二準(zhǔn)直器22的第四根光纖14接收輸出。此結(jié)構(gòu)的光環(huán)形器不但結(jié)構(gòu)簡單體積小，隔離度高，而且插入損耗低、偏振相關(guān)損耗也低。以上已將本發(fā)明做一詳細(xì)說明，但顯而易見，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行各種改變和改進(jìn)，而不背離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種光環(huán)形器，其特征在于包括第一準(zhǔn)直器、第一位移片、第一波片、第一雙折射楔角片、第一磁光晶體、第二雙折射楔角片、第二磁光晶體、第二波片、第二位移片和第二準(zhǔn)直器，所述第一準(zhǔn)直器、第一位移片、第一波片、第一雙折射楔角片、第一磁光晶體、第二雙折射楔角片、第二磁光晶體、第二波片、第二位移片和第二準(zhǔn)直器依次排布；所述第一準(zhǔn)直器的一端縱軸相鄰并排置放有第一根光纖和第三根光纖，而第二準(zhǔn)直器的一端則縱軸相鄰并排置放有第二根光纖和第四根光纖，第一根光纖與第二根光纖之間、第三根光纖與第四根光纖之間的位置相對。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光環(huán)形器，其特征在于所述第一根光纖、第二根光纖、 第三根光纖以及第四根光纖為熱擴(kuò)散芯光纖。
全文摘要
本發(fā)明涉及光纖通訊技術(shù)領(lǐng)域里的一種光環(huán)形器；其特征在于包括第一準(zhǔn)直器、第一位移片、第一波片、第一雙折射楔角片、第一磁光晶體、第二雙折射楔角片、第二磁光晶體、第二波片、第二位移片和第二準(zhǔn)直器，第一準(zhǔn)直器、第一位移片、第一波片、第一雙折射楔角片、第一磁光晶體、第二雙折射楔角片、第二磁光晶體、第二波片、第二位移片和第二準(zhǔn)直器依次排布；所述第一準(zhǔn)直器的一端縱軸相鄰并排置放有第一根光纖和第三根光纖，而第二準(zhǔn)直器的一端則縱軸相鄰并排置放有第二根光纖和第四根光纖，第一根光纖與第二根光纖之間、第三根光纖與第四根光纖之間的位置相對。此結(jié)構(gòu)的光環(huán)形器體積小，隔離度高，插入損耗低、偏振相關(guān)損耗也低。
文檔編號G02B6/26GK102998746SQ20121057962
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者林景亮, 郭慶東, 吳玉霞 申請人:福建中策光電股份公司