閉路環行器的製作方法
2023-09-17 01:40:45 6
專利名稱：閉路環行器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用於光纖通訊的環行器，特別是涉及一種閉路環行器。
背景技術：
在光纖通訊中，環行器作為無源器件中一個重要的元件，可廣泛應用於雙向通訊、光波長的上下載等領域。目前常用的環行器所實現的功能是能夠使埠1的入射雷射從埠2出射，埠2的入射雷射從埠3出射，一直延續到n個埠，但埠n的入射光不能從埠1出射，不能形成一個閉環環行光路。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種閉路環行器，該閉路環行器有n(n為偶數)個埠，它能夠使埠1的入射雷射從埠2出射，埠2的入射雷射從埠3出射，一直延續到n個埠，埠n的入射雷射從埠1出射，可以形成一個閉環環行光路。
本實用新型所採用的技術方案是本實用新型依次由m個光學功能組合A、一個光學功能組合B和與所述的光學功能組合A數量相同的光學功能組合C組成，其中，第m個所述的光學功能組合A主要由雙光纖、聚焦透鏡、偏振光分光晶體、兩片半波片組合、法拉第旋光片及偏折光器件組成，第m個所述的光學功能組合C主要由偏折光器件、法拉第旋光片、兩片半波片組合、偏振光分光晶體、聚焦透鏡、雙光纖組成，或第m個所述的光學功能組合A主要由單光纖、聚焦透鏡、偏振光分光晶體、兩片半波片組合、法拉第旋光片、偏折光器件組成，第m個所述的光學功能組合C主要由偏折光器件、法拉第旋光片、兩片半波片組合、偏振光分光晶體、聚焦透鏡、單光纖組成，其餘光學功能組合A主要由雙光纖、聚焦透鏡、偏振光分光晶體、兩片半波片組合、法拉第旋光片及偏折光器件組成，其餘光學功能組合C主要由偏折光器件、法拉第旋光片、兩片半波片組合、偏振光分光晶體、聚焦透鏡、雙光纖組成，所述的光學功能組合B依次由偏振光分光器件、另一偏振光分光器件組成。
所述的m可以為1。
所述的m也可以為2。
在所述的光學功能組合A與所述的光學功能組合B之間以及在所述的光學功能組合C與所述的光學功能組合B之間還可以設置有菱形稜鏡。
所述的聚焦透鏡是自聚焦透鏡或球面透鏡；所述的偏振光分晶體是雙折射晶體或PBS稜鏡或渥拉斯頓稜鏡；所述的偏折光器件是屋脊稜鏡或斜角片或渥拉斯頓稜鏡；所述的偏振光分光器件是PBS稜鏡或雙折射晶體，所述的另一偏振光分光器件是PBS稜鏡或兩片光軸相互垂直的雙折射晶體組合稜鏡。
本實用新型的有益效果是由於在本實用新型的光學功能組合B中設置了另一偏振光分光器件，埠n(n為偶數)的入射雷射經過該偏振光分光器件折射後最終從埠1出射，因而本實用新型不但可以實現埠1的入射雷射從埠2出射，埠2的入射雷射從埠3出射，一直延續到n個埠，而且可以實現埠n的入射雷射從埠1出射，從而形成一個閉環環行光路。
圖1是本實用新型實施例3光學結構示意圖；圖2是本實用新型實施例1光學結構及光路正視圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是本實用新型實施例1埠1→埠2光路正視圖；圖5是本實用新型實施例1埠2→埠3光路正視圖；圖6是本實用新型實施例1埠3→埠4光路正視圖；圖7是本實用新型實施例1埠4→埠1光路正視圖；圖8是本實用新型實施例2光學結構及光路正視圖；圖9是本實用新型實施例1的裝配結構示意圖。
具體實施方式
實施例1如圖2、圖3所示，本實用新型採用4埠結構，即本實用新型依次由一個光學功能組合A、光學功能組合B和一個光學功能組合C組成，所述的光學功能組合A依次由雙光纖1、、偏振光分光晶體3、兩片半波片組合4、法拉第旋光片5及偏折光器件6組成，當然，將兩片半波片組合4、法拉第旋光片5的位置互換或將偏折光器件6放置在聚焦透鏡2與偏振光分光器件7之間的任一位置，光學功能組合A也可以實現同樣功能；所述的光學功能組合C依次由偏折光器件9、法拉第旋光片10、兩片半波片組合11、偏振光分光晶體12、聚焦透鏡13、雙光纖14組成，當然，將兩片半波片組合11、法拉第旋光片10的位置互換或將偏折光器件9放置在另一偏振光分光器件8與聚焦透鏡13之間的任一位置，光學功能組合C也可以實現同樣功能；所述的光學功能組合B依次由偏振光分光器件7、另一偏振光分光器件8組成；所述的聚焦透鏡2、13是自聚焦透鏡，當然也可以是球面透鏡；所述的偏振光分光晶體3、12是渥拉斯頓稜鏡，當然也可以是PBS稜鏡或雙折射晶體；所述的偏折光器件6、9是屋脊稜鏡，當然也可以是斜角片或渥拉斯頓稜鏡，它對入射光傳輸方向偏折特定角度；所述的兩片半波片組合4由兩片光軸方向夾角45度且與兩入射光偏振方向成22.5度的半波片拼接組成；所述的法拉第旋光片5、10能將偏振光偏振方向旋轉45度；所述的偏振光分光器件7是雙折射晶體，當然也可以是PBS稜鏡，所述的另一偏振光分光器件8是PBS稜鏡，該PBS稜鏡由兩部分膠合而成，其下面部分為一個直角稜鏡，上面部分為一個斜方稜鏡，該斜方稜鏡下斜面鍍有PBS膜，上斜面鍍有全反膜，當然上斜面也可以不鍍膜，而是設計使入射到該上斜面的光入射角大於基體材料的全反臨界角，同樣可以實現全反功能；所述的雙光纖1的兩根光纖線分別為埠1、埠3，所述的雙光纖14的兩根光纖線分別對應為埠2、埠4(此時埠n即指埠4)。本實施例的原理如下所述如圖4所示，從埠1輸入的雷射被聚焦透鏡2聚焦準直後，通過偏振光分光晶體3(渥拉斯頓稜鏡)分成兩路振動方向相互垂直的偏振光，然後分別穿過光軸方向不一致的兩片半波片組合4，兩束光偏振方向一致，再通過法拉第旋光片5，其振動方向旋轉45度，通過偏折光器件6改變其折射角度，進入偏振光分光器件7(雙折射晶體)，此時兩束光對應於雙折射晶體為尋常光，因此出射光點與入射時高度一致，之後直線穿過另一偏振光分光器件8(PBS稜鏡)的上半部分，通過偏折光器件9改變其折射角度，再通過法拉第旋光片10、兩片半波片組合11改變偏振態，經偏振光分光晶體12(渥拉斯頓稜鏡)兩束光合成為一束光，並通過聚焦透鏡13耦合到埠2中，圖4中偏振態轉化示意圖標示了光束經過各光學元件後的偏振態。
如圖5所示，從埠2入射的雷射沿著埠1入射到埠2出射的軌跡到達偏振光分光器件7(雙折射晶體)時，由於法拉第旋光片10對偏振光的旋轉角與入射方向無關，因此從埠2出射的雷射相對於該雙折射晶體為非尋常光，因此出射光相對於入射點位置向下平移了一段距離，通過偏折光器件6、法拉第旋光片5、兩片半波片組合4、偏振光分光晶體3(渥拉斯頓稜鏡)後通過聚焦透鏡2耦合到埠3中，圖5中偏振態轉化示意圖標示了光束經過各光學元件後的偏振態。
如圖6所示，從埠3入射的雷射通過聚焦透鏡2、偏振光分光晶體3(渥拉斯頓稜鏡)、兩片半波片組合4、法拉第旋光片5、偏折光器件6後，從偏振光分光器件7(雙折射晶體)的下半部入射，出射後入射到另一偏振光分光器件8(PBS稜鏡)的下面部分，將PBS稜鏡設計成讓該偏振態的雷射直線通過，再通過偏折光器件9、法拉第旋光片10、兩片半波片組合11、偏振光分光晶體12(渥拉斯頓稜鏡)後通過聚焦透鏡13耦合到埠4中，圖6中偏振態轉化示意圖標示了光束經過各光學元件後的偏振態。
如圖7所示，從埠4入射的雷射沿著從埠3入射到埠4出射的軌跡到達另一偏振光分光器件8(PBS稜鏡)，併入射到該PBS稜鏡的下部PBS斜面，由於此時的偏振態相對於從埠3到埠4時的偏振態角度改變了90度，因此在該斜面上雷射向上折射，到達該PBS稜鏡的另一斜面並被全反射後進入偏振光分光器件7(雙折射晶體)的上半部，對應為非尋常光，出射光點向下平移一段距離，通過設計另一偏振光分光器件8(PBS稜鏡)的上部斜面的位置，使該出射光點與由埠1入射的雷射入射偏振光器件7(雙折射晶體)時的入射點高度相同，然後依次通過偏折光器件6、法拉第旋光片5、兩片半波片組合4、偏振光分光晶體3(渥拉斯頓稜鏡)後經聚焦透鏡2耦合到埠1中，圖7中偏振態轉化示意圖標示了光束經過各光學元件後的偏振態。
可以看出，本實用新型實現了埠1的入射雷射從埠2出射，埠2的入射雷射從埠3出射，埠3的入射雷射從埠4出射，埠4的入射雷射從埠1出射，形成一個閉環環行光路。
圖9是本實施例的裝配結構示意圖光學元件安裝於外殼中，並按照一定的位置關係與外殼固定連接，所述的雙光纖1、14尾端伸出殼外。
實施例2如圖8所示，本實用新型採用12埠結構，即本實用新型包括三個光學功能組合A、一個光學功能組合B和三個光學功能組合C，所述的光學功能組合A、光學功能組合B和光學功能組合C的結構與實施例1相同，此時埠n即指埠12。為了平移光路，減小光學功能組合B的尺寸從而降低成本，在光學功能組合A與光學功能組合B之間設置有菱形稜鏡15，在光學功能組合B與光學功能組合C之間設置有菱形稜鏡16，菱形稜鏡15、16的作用是使入射光平行偏移一定距離。圖8是本實施例光學結構及光路示意圖，與實施例1相比較，埠1的入射雷射從埠2出射，埠2的入射雷射從埠3出射，埠3的入射雷射從埠4出射，其光路原理類似；埠4入射的雷射沿著與埠3入射到埠4出射的軌跡到達另一偏振光分光器件8(PBS稜鏡)，不是入射到該PBS稜鏡的下部PBS斜面向上折射，而是直線通過該PBS稜鏡的其它部分並最終從埠5出射；相應地，埠5的入射雷射從埠6出射，埠6的入射雷射從埠7出射，一直延續到埠12；而從埠12入射的雷射沿著從埠11入射到埠12出射的軌跡入射到另一偏振光分光器件8(PBS稜鏡)的下部PBS斜面，由於此時的偏振態相對於從埠11到埠12時的偏振態角度改變了90度，因此在該PBS斜面上雷射向上折射，到達該PBS稜鏡的另一斜面並被全反射後進入偏振光分光器件7(雙折射晶體)的上半部，對應為非尋常光，出射光點向下平移一段距離，並最終從埠1出射。
可以看出，本實用新型實現了埠1的入射雷射從埠2出射，埠2的入射雷射從埠3出射，一直延續到埠12，埠12的入射雷射從埠1出射，形成一個閉環環行光路。
本實施例的裝配結構為光學元件安裝於外殼中，並按照一定的位置關係與外殼固定連接，所述的雙光纖1、14尾端伸出殼外。
實施例3如圖1所示，本實用新型採用6埠結構，即本實用新型包括二個光學功能組合A、一個光學功能組合B和二個光學功能組合C，第一個光學功能組合A、光學功能組合B和第一個光學功能組合C的結構與實施例1相同，第2個光學功能組合A主要由單光纖17、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、偏折光器件6組成，第2個光學功能組合C主要由偏折光器件9、法拉第旋光片10、兩片半波片組合11、偏振光分光晶體12、聚焦透鏡13、單光纖18組成，所述的單光纖17的光纖線為埠5，所述的單光纖18的光纖線對應為埠6(此時埠n即指埠6)。所述的聚焦透鏡2、13是自聚焦透鏡，當然也可以是球面透鏡；所述的偏振光分光晶體3、12是渥拉斯頓稜鏡，當然也可以是PBS稜鏡或雙折射晶體；所述的偏折光器件6、9是屋脊稜鏡，當然也可以是斜角片或渥拉斯頓稜鏡，它對入射光傳輸方向偏折特定角度；所述的兩片半波片組合4由兩片光軸方向夾角45度且與兩入射光偏振方向成22.5度的半波片拼接組成；所述的法拉第旋光片5、10能將偏振光偏振方向旋轉45度。圖1是本實施例光學結構及光路示意圖，埠1的入射雷射從埠2出射，埠2的入射雷射從埠3出射，一直延續到埠6，其光路原理與實施例2類似；而從埠6入射的雷射沿著從埠5入射到埠6出射的軌跡入射到另一偏振光分光器件8(PBS稜鏡)的下部PBS斜面，由於此時的偏振態相對於從埠5到埠6時的偏振態角度改變了90度，因此在該斜面上雷射向上折射，到達該PBS稜鏡的另一斜面並被全反射後進入偏振光分光器件7(雙折射晶體)的上半部，對應為非尋常光，出射光點向下平移一段距離，並最終從埠1出射。
可以看出，本實用新型實現了埠1的入射雷射從埠2出射，埠2的入射雷射從埠3出射，一直延續到埠6，埠6的入射雷射從埠1出射，形成一個閉環環行光路。
本實施例的裝配結構為光學元件安裝於外殼中，並按照一定的位置關係與外殼固定連接，所述的雙光纖1、14和單光纖17、18尾端伸出殼外。
實施例4本實用新型的偏振光分光器件8是兩片光軸相互垂直的雙折射晶體組合稜鏡，偏折光器件6、9是斜角片。本實用新型其餘結構與實施例1或實施例2或
權利要求1.一種閉路環行器，依次由m個光學功能組合A、一個光學功能組合B和與所述的光學功能組合A數量相同的光學功能組合C組成，其中，第m個所述的光學功能組合A主要由雙光纖(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)及偏折光器件(6)組成，第m個所述的光學功能組合C主要由偏折光器件(9)、法拉第旋光片(10)、兩片半波片組合(11)、偏振光分光晶體(12)、聚焦透鏡(13)、雙光纖(14)組成，或第m個所述的光學功能組合A主要由單光纖(17)、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)、偏折光器件(6)組成，第m個所述的光學功能組合C主要由偏折光器件(9)、法拉第旋光片(10)、兩片半波片組合(11)、偏振光分光晶體(12)、聚焦透鏡(13)、單光纖(18)組成，其餘光學功能組合A主要由雙光纖(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)及偏折光器件(6)組成，其餘光學功能組合C主要由偏折光器件(9)、法拉第旋光片(10)、兩片半波片組合(11)、偏振光分光晶體(12)、聚焦透鏡(13)、雙光纖(14)組成，其特徵在於所述的光學功能組合B依次由偏振光分光器件(7)、另一偏振光分光器件(8)組成。
2.根據權利要求1所述的閉路環行器，其特徵在於所述的m為1。
3.根據權利要求1所述的閉路環行器，其特徵在於所述的m為2。
4.根據權利要求1所述的閉路環行器，其特徵在於在所述的光學功能組合A與所述的光學功能組合B之間以及在所述的光學功能組合C與所述的光學功能組合B之間設置有菱形稜鏡(15、16)。
5.根據權利要求1或2或3所述的閉路環行器，其特徵在於所述的聚焦透鏡(2、13)是自聚焦透鏡或球面透鏡；所述的偏振光分晶體(3、12)是雙折射晶體或PBS稜鏡或渥拉斯頓稜鏡；所述的偏折光器件(6、9)是屋脊稜鏡或斜角片或渥拉斯頓稜鏡；所述的偏振光分光器件(7)是PBS稜鏡或雙折射晶體，所述的另一偏振光分光器件(8)是PBS稜鏡或兩片光軸相互垂直的雙折射晶體組合稜鏡。
專利摘要本實用新型公開了一種閉路環行器，該閉路環行器不但可以實現由埠1入射的雷射從埠2出射，埠2入射的雷射從埠3出射，一直延續到n(n為偶數)個埠，而且可以實現從埠n(n為偶數)入射的雷射從埠1出射；本實用新型包括聚焦透鏡(2、13)，偏振光分光晶體(3、12)，兩片半波片組合(4、11)，法拉第旋光片(5、10),偏折光器件(6、9)，偏振光分光器件(7)和另一偏振光分光器件(8)；該閉路環行器可應用於光纖通訊領域。
文檔編號G02B6/28GK2609002SQ03223988
公開日2004年3月31日 申請日期2003年3月6日 優先權日2003年3月6日
發明者趙澤雄, 葉小華, 李偉中, 郭慶東 申請人:珠海保稅區光聯通訊技術有限公司