光環行器的製作方法

2023-09-20 03:54:00

專利名稱：光環行器的製作方法
技術領域：
本發明涉及光通信裝置。更具體說，本發明涉及可用在，例如，光通信網絡的光環行器。
光環行器是無源的、單向的光學裝置，它有許多應用，例如，光放大器，色散補償裝置，以及雙向光通信系統中都要用到。因為光環行器在許多光網絡和裝置中，是種常見的部件，所以，為了減小網絡和裝置的尺寸和費用，希望有可靠且緊湊的光環行器。但是，目前的光環行器，不能認為是儘可能緊湊和可靠的。
例如，U.S.Patent No.4,650,289公開的環行器，它在每一側，即四側都有一輸入或輸出埠。為了接入環行器，這樣的配置要求光纖沿好幾個方向繞行。因此，當裝置包含多個環行器時，用U.S.Patent No.4,650,289公開的環行器就不能組成一種緊湊且高效的裝置。
已經發展出更為緊湊的環行器。例如，U.S.Patent No.5,204,771公開的環行器，埠設在兩側。所以，U.S.Patent No.5,204,771公開的光環行器是更緊湊的環行器，在使用多個環行器時更加有效。但是，還能給出改進的光環行器。
現在公開光環行器。在一個實施例中，一種與偏振無關的光環行器包括把光信號導向第二埠的第一埠，此第二埠把光信號導向第三埠；與第一、第二、和第三埠相關聯的偏振分集設備，它把光信號分成兩束子光束，並用偏振把兩束子光束組合，還至少把一束子光束的偏振旋轉；和把來自第二埠的信號對準第三埠的設備，讓沿第一方向傳播、具有第一種偏振的光信號，在不改變此信號的光路的情況下通過，並且對沿第二方向傳播、具有第二種正交的偏振的光信號，改變其光路的角度，此設備包括第一雙折射光楔；第二雙折射光楔；和在第一雙折射光楔和第二雙折射光楔之間的半波片和單向旋轉器(non-reciprocal rotator)。
本發明在各個附圖中以舉例的方式，而不是以限制的方式加以說明，其中相同的參考數字表示相同的單元。


圖1畫出光環行器一個實施例的側視圖。
圖2是通過圖1所示光環行器的前向光路。
圖3是通過圖1所示光環行器的後向光路。
現在說明一種光環行器。在下面的說明中，為了解釋，有許多特別詳細的陳述，以便完整地理解本發明。但是，很顯然，對本領域的一個熟練人員，沒有這些特別詳細的陳述，也能夠實施本發明。另一方面，結構和裝置以方框圖的形式畫出，以免使本發明模糊不清。
本說明中提及「一個實施例」或「某個實施例」，是指結合該實施例說明的某種特性、結構、或特徵，至少包含在本發明的一個實施例中。本說明中不同地方出現的「在一個實施例中」一詞，不一定全指同一個實施例。
現在說明有一雙光纖準直管和一單光纖準直管的一種光環行器。此環行器提供單向功能，把輸入信號從雙光纖準直管的第一光纖導向單光纖準直管。又把輸入信號從單光纖準直管導向雙光纖準直管的第二光纖。環行器包括雙折射光楔，它改變來自單光纖準直管的信號的角度，把此信號導向雙光纖準直管的第二光纖。因為環行器包括兩個準直管而不是三個準直管，所以此環行器比有三個準直管的環行器更緊湊。
圖1畫出光環行器一個實施例的側視圖。圖1中各部件的偏振態，在下面圖2和3中有更詳細的說明。
在一個實施例中，環行器100包括雙埠(或雙光纖)準直管105和單埠(或單光纖)準直管165。在一個實施例中，雙埠準直管105和單埠準直管165，兩者都包括一準直組件，上有一GRIN透鏡把光準直。也可以用其他類型的透鏡，或接收預準直的光。
為說明簡單起見，準直管105被說成有一輸入埠和一輸出埠。圖1的環行器把光信號從準直管105的輸入埠導向準直管165。輸入準直管165的信號，被導向準直管105的輸出埠。因此，環行器100為輸入準直管105和165的信號，提供單向功能。
準直管105與光偏移或離散(walk-off)晶體110光學耦合。在一個實施例中，離位晶體110是45°的離位晶體，它把來自準直管105的輸入信號分為兩個偏振的光信號，並把這兩個偏振的信號按預定距離分開。因為離位晶體110是45°的離位晶體，這兩個偏振光束包括45°取向的第一光束和-45°取向的第二光束。
在一個實施例中，半波片115使兩個偏振信號之一的偏振改變90°。半波片115的方位角，對從離位晶體110到Faraday旋轉器120的光信號是45°。Faraday旋轉器120把兩個偏振信號沿反時針方向旋轉45°。
離位晶體125改變從準直管165到準直管105的偏振信號的路徑，但不改變從準直管105到準直管165的偏振信號的路徑。同樣，雙折射光楔130不影響從準直管105到準直管165的信號。雙折射光楔130改變從準直管165到準直管105的信號的角度。在一個實施例中，雙折射光楔130改變從準直管165到準直管105的信號的角度，其範圍在1°和5°之間(如1.8°)；但是，也能夠用其他角度。此角度把光信號從準直管165導向準直管105的輸出光纖。
Faraday旋轉器135把兩個偏振光信號沿反時針方向旋轉45°。在一個實施例中，半波片140的方位角，對從Faraday旋轉器135到雙折射光楔145的光信號，在15°至25°(如22.5°)的範圍；但是，也可以用其他方位角。
雙折射光楔145不改變從準直管105到準直管165的信號的角度，但雙折射光楔145要改變從準直管165到準直管105的信號的角度。在一個實施例中，雙折射光楔145改變從準直管165到準直管105的信號的角度，其範圍在1°和5°之間(如1.8°)；但是，也能夠用其他角度。
兩個偏振信號都通過半波片150。在一個實施例中，半波片150的方位角在15°至25°的範圍(如22.5°)；但是，也可以用其他方位角。光信號之一通過半波片155。在一個實施例中，半波片155的方位角在40°至50°的範圍(如45°)；但是，也可以用其他方位角。離位晶體160組合這兩個偏振光信號。準直管165接收組合的光信號。
輸入準直管165的光信號被環行器100導向準直管105的第二埠。離位晶體160把輸入信號分解為兩個偏振的光信號。半波片155旋轉兩個偏振的光信號中的一個。半波片150則旋轉兩個偏振的光信號。
雙折射光楔145使從準直管165到準直管105的兩個偏振光信號形成角度，以改變各自的光路。半波片140和Faraday旋轉器135兩者都旋轉這兩個偏振光信號。雙折射光楔130使這兩個偏振光信號形成角度。包括雙折射光楔145、半波片140、Faraday旋轉器135、和雙折射光楔130的一組光學單元，把來自準直管165的輸入信號，對準準直管105的輸出埠。
因此，通過環行器100的光信號，根據光信號傳播的方向而偏移一預定的距離。此偏移與半波片及Faraday旋轉器的作用相結合，引導輸入與輸出埠間的光信號，以此給出單向環行器的功能。
圖2是通過圖1所示光環行器的前向光路。圖2圖解了所描述的單元對所描述的光信號的作用。換句話說，圖2各單元指出光信號在各自環行器單元輸出上的取向。例如，某半波片的圖解指出一個或多個光信號在通過此半波片後的取向。
輸入埠200接收光輸入信號。在一個實施例中，輸入埠200是雙光纖準直管；但是，也可以用其他配置。例如，用兩個相鄰的修改過或未修改過的準直管，也能形成輸入埠200。輸入埠200內的虛線對應於輸出埠，比如雙光纖準直管的輸出埠。通過輸入埠200接收的光信號，包括水平偏振和垂直偏振兩個分量。
離位晶體205把輸入信號分解為兩個偏振的光信號，分開一預定距離。在圖2的實施例中，一個信號被畫在原先輸入信號位置的上方和右側；但是，離位晶體205也可以提供其他的分解。半波片210把偏振光信號中的一個反時針旋轉90°。於是，這兩個偏振的光信號有相同的偏振。
Faraday旋轉器215把兩個偏振光信號反時針旋轉45°，使兩個信號都成為水平偏振的。可以用另外的部件產生與輸入信號對應的兩個水平偏振的光信號。例如，兩個裂開的FR，一個作為正45，一個作為負45。離位晶體220對非水平偏振光信號起作用。因此，水平偏振的光信號通過離位晶體220傳送。類似地，雙折射光楔225不影響水平偏振的光。
Faraday旋轉器230是單向部件，它把兩個偏振光信號反時針旋轉45°。半波片240是可易部件，它把兩個偏振光信號順時針旋轉45°。雙折射光楔245不影響水平偏振的光，所以半波片240輸出的水平偏振光，輸入半波片250。
半波片250是可易部件，它把兩個偏振光信號順時針旋轉45°。半波片255把偏振光信號之一順時針旋轉90°。離位晶體260把兩個偏振光信號組合成單個輸出信號，與輸入埠200接收的輸入信號對應。輸出信號輸出至輸出埠265。在一個實施例中，輸出埠265是單光纖準直管；但是，也可以用其他部件。
圖3是通過圖1所示光環行器的後向光路。如圖2一樣，圖3畫出所描述的單元對所描述的光信號的作用。但是，因為圖3的信號沿反方向傳播(如在圖1中從準直管165到準直管105)，所以與圖2對照，圖3所畫的均指對應部件的相對的一側。
輸入埠300接收光輸入信號。在一個實施例中，如前所述，輸入埠300是單光纖準直管；但是，也可以用其他的把輸入信號提供給環行器的部件。離位晶體305把輸入信號分解為兩個偏振光信號。半波片310把兩個偏振信號中的一個反時針旋轉90°。半波片315把兩個偏振信號都反時針旋轉45°。
包括雙折射光楔320、半波片325、Faraday旋轉器330、和雙折射光楔335的部件組合，改變從輸入埠300到輸出埠340的光信號的角度。在一個實施例中，此角度是3.8°，但是，也可以用其他角度。此角度由相鄰的輸入和輸出埠之間的距離，以及雙折射光楔335和輸出埠340之間的會聚距離確定。在一個實施例中，埠之間的距離，d，是125μm，而會聚距離，f，是2000μm；但是，也可以用其他距離。
半波片325把兩個偏振光信號反時針旋轉45°，Faraday旋轉器330還進一步把兩個偏振光信號反時針旋轉45°。
在前面的說明中，已經參照具體的實施例對本發明加以闡述。但是顯而易見，在不偏離本發明的更廣泛的精神和涵蓋範圍下，可以對之作各種修改和變更。因此，本說明和附圖應當認為是示例性的而非限制性的。
權利要求
1．一種與偏振無關的光環行器，包括把光信號導向第二埠的第一埠，第二埠又把光信號導向第三埠；與第一、第二、和第三埠相關聯的偏振分集設備，把光信號分成兩束子光束和用偏振把兩束子光束組合，並且至少把一束子光束的偏振旋轉；和把來自第二埠的信號對準第三埠的設備，讓沿第一方向傳播、具有第一種偏振的光信號，在不改變此信號的光路的情況下通過，並且改變沿第二方向傳播、具有第二正交偏振的光信號的光路角度，此設備包括第一雙折射光楔；第二雙折射光楔；和在第一雙折射光楔和第二雙折射光楔之間的半波片和單向旋轉器。
2．按照權利要求1的光環行器，其中的偏振分集設備包括一種離位晶體，它把來自第一埠和第二埠之一的信號，分為正交偏振的子光束，還把通向第二埠和第三埠之一的正交偏振的子光束組合；和把子光束之一的偏振旋轉的半波片，它使此偏振與另一個來自第一埠和第二埠之一的偏振相符，它還把子光束之一旋轉，使之與另一個通向第二埠和第三埠之一的正交。
3．按照權利要求2的光環行器，還包括一種單向旋轉器，它旋轉兩個子光束的偏振，使之達到沿第一埠到第二埠的第一方向傳播的第一種偏振，還旋轉沿第二埠到第三埠的第二方向傳播、要在偏振分集設備內組合的光束的偏振。
4．按照權利要求3的光環行器，還包括一種起光楔作用的離位晶體，它讓沿第一方向傳播、具有第一種偏振的光信號通過，又不改變信號的光路，它還對沿第二方向傳播、具有第二正交的偏振的信號，在此信號為對準而通過該設備後，改變此信號的光路的角度。
5．按照權利要求4的光環行器，其中的單向旋轉器，包括Faraday旋轉器。
6．按照權利要求5的光環行器，還包括一種偏振旋轉器，它在兩個子光束為對準此信號而通過某設備前，旋轉這兩個子光束的偏振，使之達到沿第二方向傳播的第二種偏振，它還旋轉沿第一方向傳播的光束的偏振，以便在偏振分集設備內組合。
7．按照權利要求1的光環行器，其中的第一雙折射光楔和第二雙折射光楔改變光路的角度，此角度對相應的輸入光信號，在1°至5°之間。
8．按照權利要求7的光環行器，其中的角度是1.8°。
9．按照權利要求8的光環行器，其中的第一埠和第三埠由單個雙光纖準直管的分開的埠組成。
10．按照權利要求5的光環行器，其中的Faraday旋轉器是可旋轉的，以便對光環行器進行調整。
全文摘要
描述了有雙光纖準直管和單光纖準直管的一種光環行器。此環行器提供一種單向的功能,它把輸入信號從雙光纖準直管的第一光纖導向單光纖準直管。又把輸入信號從單光纖準直管導向雙光纖準直管的第二光纖,此環行器包括雙折射光楔,它改變來自單光纖準直管的信號的角度,把此信號導向雙光纖準直管的第二光纖。由於此環行器包括兩個準直管而不是三個準直管,所以此環行器比有三個準直管的環行器更緊湊。
文檔編號H04B10/148GK1303020SQ0013709
公開日2001年7月11日 申請日期2000年12月29日 優先權日1999年12月31日
發明者張國威, 管可健, 張永 申請人:E－Tek動力學公司