專利名稱：一種光隔離器和光環(huán)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光纖通訊領(lǐng)域,尤其涉及一種光隔離器(Optical Isolator)和光環(huán)行器(Optical Circulator)。
背景技術(shù)：
信號光在從光源到接收機的傳輸過程中，會經(jīng)過許多不 同的光學界面，在每一個光學界面處，均會產(chǎn)生不同程度的反射，這些反射產(chǎn)生的回程光最終會沿光路返回光源。當回程光的強度累積達到一定程度時，就會引起光源工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生頻率漂移、幅度變化等問題，從而影響整個系統(tǒng)的正常工作。這成為一個必須解決的重要問題，由此出現(xiàn)一種只允許光線沿光路正向傳輸?shù)姆腔ヒ仔詿o源器件一光隔離器。傳統(tǒng)的單通道光纖隔離器由兩個準直器、一個磁環(huán)、一個法拉第旋光片和兩個雙折射晶體組成，極大的浪費了材料的使用效率。加之WDM光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的極大發(fā)展，需要在光域上進行分插復用和交叉鏈接，在NXM的光纖陣列中，如果用傳統(tǒng)的光隔離器，需要配置NXM個單通道的光隔離器，要求每個準直器和聚焦透鏡每個都對準自己的光纖，并且聚焦透鏡要準確對準準直透鏡光束。即使不考慮光纖數(shù)目，各對準直器和聚焦透鏡的對準仍然是個十分艱巨的任務(wù)，這無論是在安裝還是調(diào)試的程度上都增加了難度。因此，當數(shù)量眾多的光纖需要多個隔離器時，對準過程將變得更加繁瑣和耗時，環(huán)行器同樣面臨這種問題。此外，每個準直透鏡、聚焦透鏡和光纖都需要橫向支撐，這將導致巨大的系統(tǒng)體積，并且很難組合成一個完整的個體。因此，需要在光纖系統(tǒng)中引進一種改良的方法，使其結(jié)構(gòu)更加緊湊，體積更小，成本更低，更加易于調(diào)試對準，能夠處理多個緊湊的隔離器。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供了一種用于對光通信系統(tǒng)中信號的隔離裝置以滿足上述要求。本實用新型提供一種光隔離器，包括依次相鄰設(shè)置的第一陣列準直器、隔離器組件以及第二陣列準直器，其中，隔離器組件包括依次相鄰設(shè)置的第一空間分離偏振器、法拉第旋光器、半波片以及第二空間分離偏振器。進一步地，第一陣列準直器和第二陣列準直器分別為光束相互平行的陣列準直器。進一步地，第一陣列準直器和第二陣列準直器分別帶有多根尾纖，并能與多光纖耦合。進一步地，第一陣列準直器的入射端口和第二陣列準直器的出射端口錯開一個端口位置。既可以左右錯開，也可以上下錯開。進一步地，第一陣列準直器的入射端口和第二陣列準直器的出射端口左右錯開或者上下錯開。進一步地，第一空間分離偏振器和第二空間分離偏振器分別為釩酸釔晶體。[0012]本實用新型提供一種光環(huán)行器，其包括依次相鄰設(shè)置的第一陣列準直器、環(huán)行器組件以及第二陣列準直器，其中，環(huán)行器組件包括第一空間分離偏振器、第一半波片、第二半波片、第一法拉第旋轉(zhuǎn)器、第二空間分離偏振器、第二法拉第旋光器、第三半波片、第四半波片以及第三空間分離偏振器，所述第一空間分離偏振器、第一半波片、第一法拉第旋轉(zhuǎn)器、第二空間分離偏振器、第二法拉第旋光器、第三半波片以及第三空間分離偏振器依次相鄰設(shè)置，所述第一半波片和第二半波片上下相鄰設(shè)置，所述第三半波片和第四半波片上下相鄰設(shè)置。 進一步地，所述第一半波片和第二半波片之間的光軸夾角為45°，并且關(guān)于第一半波片和第二半波片的粘接面對稱，一個將光束順時針旋轉(zhuǎn)，一個將光束逆時針旋轉(zhuǎn)；所述第三半波片和第四半波片之間的光軸夾角為45°，并且關(guān)于第三半波片和第四半波片的粘接面對稱，一個將光束順時針旋轉(zhuǎn)，一個將光束逆時針旋轉(zhuǎn)。進一步地，第一空間分離偏振器、第二空間分離偏振器和第三空間分離偏振器分別為fL酸釔晶體。進一步地，第一陣列準直器端面的端口是第二陣列準直器的兩倍，第一陣列準直器的入光端和第二陣列準直器的出光端錯開一個端口位置。本實用新型采用在線型隔離器光學設(shè)計，具有良好的溫度穩(wěn)定性、體積小、陣列數(shù)量大、材料利用率高、易于實現(xiàn)模塊化的優(yōu)點。

圖I是本實用新型一種光隔離器和光環(huán)行器實施例示意圖；圖2是圖I所示實施例的反向光路示意圖；圖3是圖I所示實施例的入射陣列準直器端面示意圖；圖4是圖I所示實施例的出射陣列準直器端面示意圖；圖5是本實用新型一種光環(huán)行器實施例示意圖；圖6是圖5所示實施例的側(cè)視圖；圖7是圖5所示實施例的第一陣列準直器202端面示意圖；圖8是圖5所示實施例的第二陣列準直器212端面示意圖。
具體實施方式
本實用新型的技術(shù)原理是應用偏振光的馬呂斯定理和法拉第磁光效應，只允許光波往一個方向上傳輸，阻止光波往其他方向特別是反方向傳輸。米用一對NXM光束相互平行的準直器陣列、空間分離偏振器、法拉第旋光片、半波片構(gòu)成超小結(jié)構(gòu)的陣列光隔離器。其中空間分離偏振器將入射光分解為兩個正交偏振分量，法拉第旋光片將光束偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)45°，半波片將從左向右傳播的光的偏振態(tài)順時針(也可逆時針)旋轉(zhuǎn)45°，將從右向左傳播的光的偏振態(tài)往相反方向旋轉(zhuǎn)45° ,因而法拉第旋光片與半波片的組合可以使垂直偏振光變?yōu)樗狡窆?，也可使水平偏振光變?yōu)榇怪逼窆狻Ｗ詈髢蓚€分量的光在輸出端由另一個空間分離偏振器合在一起輸出。如果存在反射光在反方向上傳輸，半波片和法拉第旋光片的旋轉(zhuǎn)方向正好相反，當兩個分量的光通過這兩個器件時，其旋轉(zhuǎn)效果相互抵消，偏振態(tài)維持不變，在輸入端不能被空間分離偏振器再組合在一起，起到隔離作用。環(huán)行器與隔離器類似，不同之處在于采用3個空間分離偏振器，采用法拉第旋轉(zhuǎn)器與半波片的組合陣列。
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的優(yōu)選實施例。實施例I :請參閱圖1，其是本實用新型一種光隔離器實施例示意圖。當然，一種光隔離器也可以稱為一種陣列光纖隔離器。所述一種光隔離器包括依次相鄰設(shè)置的第一陣列準直器103、隔離器組件130以及第二陣列準直器108。其中，隔離器組件130包括依次相鄰設(shè)置的第一空間分離偏振器104、法拉第旋光器105、半波片106以及第二空間分離偏振器107。第一陣列準直器103和第二陣列準直器108分別為光束相互平行的陣列準直器。且，第一陣列準直器103和第二陣列準直器108分別帶有多根尾纖，并能與多光纖耦合。第一空間分離偏振器104和第二空間分離偏振器107分別為釩酸釔晶體(YV04)。如圖I所示，入射光經(jīng)過光纖101、102進入第一陣列準直器103，陣列準直器103·將入射光(或稱為入射光信號)準直成平行光(或稱為平行光信號)，平行光進入隔離器組件130,平行光的光束進入第一空間分離偏振器104后,被分解為兩個偏振方向互相垂直的偏振光，其中垂直偏振光120直線通過第一空間分離偏振器104,水平偏振光121偏折通過。在第一空間分離偏振器104的出光端,垂直偏振光120和水平偏振光121這兩束光線產(chǎn)生一定的位移，兩束光線經(jīng)過法拉第旋光器105后,偏振態(tài)都會被旋轉(zhuǎn)45°。以順時針旋轉(zhuǎn)45°為例(也可逆時針)，之后再經(jīng)過半波片106，從左向右的兩束光線偏振態(tài)又被順時針旋轉(zhuǎn)45°，45° + 45° =90°，所以發(fā)生偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換，即原來的垂直偏振光變?yōu)樗狡窆猓狡窆庾優(yōu)榇怪逼窆?。再?jīng)過一片第二空間分離偏振器107,同樣的垂直偏振分量水平通過，水平偏振分量偏折通過。于是在第二空間分離偏振器107的出光端兩束光偶合在一起出射到達第二陣列準直器108，通過光纖109、110出射，達到光束從左向右傳輸?shù)哪康摹Ｍㄟ^隔離器組件130的反向光路畫在圖2中，從右向左的光束沿路徑140、150進入隔離器組件130，通過第二空間分離偏振器107后光束140被分為垂直分量141和水平分量142，光束150被分為垂直分量151和水平分量152，同樣是垂直分量水平通過，水平分量偏折通過。通過半波片106后，兩束光的偏振態(tài)逆時針旋轉(zhuǎn)45°。再經(jīng)過法拉第旋光器105，光束又被順時針旋轉(zhuǎn)45°，于是總的光束旋轉(zhuǎn)為45° -45° =0°，沒有發(fā)生光束偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換，原來的垂直分量還是垂直分量，經(jīng)過第一空間分離偏振器104后水平通過，原來的水平分量還是水平分量，經(jīng)過第一空間分離偏振器104后偏折通過。因此兩束光在第一空間分離偏振器104的不同位置出射，不能耦合在一起，從而達到對反向光束隔離的作用。第一陣列準直器103端面示意圖畫在圖3中，第二陣列準直器108端面示意圖畫在圖4中，橫排入射光束101與橫排出射光束109會錯開一層的位置，其他橫排同樣如此。第一陣列準直器103的入射端口(對應于橫排入射光束101)和第二陣列準直器108的出射端口(對應于橫排出射光束109)錯開一個端口位置。既可以左右錯開，也可以上下錯開。實施例2 圖5是本實用新型一種光環(huán)行器實施例示意圖。所述一種光環(huán)行器，包括依次相鄰設(shè)置的第一陣列準直器202、環(huán)行器組件220以及第二陣列準直器212。其中，環(huán)行器組件220包括第一空間分離偏振器203、第一半波片204、第二半波片205、第一法拉第旋轉(zhuǎn)器206、第二空間分離偏振器207、第二法拉第旋光器208、第三半波片209、第四半波片210以及第三空間分離偏振器211。所述第一空間分離偏振器203、第一半波片204、第一法拉第旋轉(zhuǎn)器206、第二空間分離偏振器207、第二法拉第旋光器208、第三半波片209以及第三空間分離偏振器211依次相鄰設(shè)置。第一半波片204和第二半波片205上下相鄰設(shè)置。第三半波片209和第四半波片210上下相鄰設(shè)置。第一空間分離偏振器203、第二空間分離偏振器207和第三空間分離偏振器211分別為釩酸釔晶體。如圖5所示，入射光經(jīng)過光纖200進入第一陣列準直器202，第一陣列準直器202將入射光準直成平行光，平行光進入環(huán)行器組件220，平行光的光束進入第一空間分離偏振器203后,被分解為兩個偏振方向互相垂直的偏振光,其中垂直偏振光直線通過第一空間分離偏振器203，水平偏振光偏折通過。垂直偏振光和水平偏振光這兩束光分別入射到第一半波片204、第二半波片205上，兩個半波片光軸方向不同，關(guān)于兩半波片的粘接面對稱，其中一片將光束順時針旋轉(zhuǎn)45°，另一片將光束逆時針旋轉(zhuǎn)45°，再經(jīng)過第一法拉第旋轉(zhuǎn)器206，兩束光都向相同方向旋轉(zhuǎn)45°。以逆時針旋轉(zhuǎn)為例(也可順時針)，則兩束光其中一束旋轉(zhuǎn)角度為45° -45° =0°，另外一束為45° +45° =90°，其結(jié)果是兩束光的偏振態(tài)相 同。以都為垂直偏振態(tài)為例，再經(jīng)過第二空間分離偏振器207，兩束光都無偏折通過，再到第二法拉第旋轉(zhuǎn)器208，光軸放置方向使光束逆時針旋轉(zhuǎn)45°，再分別經(jīng)過第三半波片209、第四半波片210，此兩半波片光軸方向不同，半波片之間的光軸夾角45°，關(guān)于兩半波片的粘接面對稱，一個將光束順時針旋轉(zhuǎn)，一個逆時針旋轉(zhuǎn)，第二法拉第旋光器208和第三半波片209、第四半波片210的組合結(jié)果將一束垂直偏振態(tài)的光束偏振方向旋轉(zhuǎn)90°變?yōu)樗狡窆?，而另外一束偏振態(tài)不變。于是在通過第三空間分離偏振器211的時候偏振態(tài)不同的兩束光又到達同一個地方耦合輸出進入第二陣列準直器212，然后從光纖213出射。而對于從213進入環(huán)行器組件的光束，如圖6所示，在進入第二空間分離偏振器207之前同正向光束類似，所不同的是從光纖200到光纖213的光束進入第二空間分離偏振器207時分開的兩束光是垂直偏振光，而從光纖213到光纖201的光束進入第二空間分離偏振器207時分開的兩束光是水平偏振光。第二空間分離偏振器207既可以將光束向上偏折，也可以向下偏折，取決于其光軸的方向。水平偏振光在第二空間分離偏振器207中偏折傳輸,出光端在進光端之下，再經(jīng)過第一法拉第旋光片206和第一半波片204、第二半波片205的組合，一束光變?yōu)榇怪逼窆猓硗庖皇駪B(tài)不變。于是在第一空間分離偏振器203的出光端又耦合在一起輸出進入第一陣列準直器202，最后通過光纖201出射。第一陣列準直器202端面示意圖畫在圖7，第二陣列準直器212端面示意圖畫在圖8中，橫排入射光束200與橫排出射光束213會錯開一個端口位置，橫排環(huán)向入射光束213與橫排環(huán)向出射光束201斜向錯開一層位置,每層正向入光端口和環(huán)向出光端口間隔排列。第一陣列準直器202端面的端口是第二陣列準直器212的兩倍，第一陣列準直器202的入光端和第二陣列準直器212的出光端錯開一個端口位置。本實用新型采用在線型隔離器光學設(shè)計，具有良好的溫度穩(wěn)定性、體積小、陣列數(shù)量大、材料利用率高、易于實現(xiàn)模塊化的優(yōu)點。這里本實用新型的描述和應用是說明性的，并非想將本實用新型的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該清楚的是，在不脫離本實用新型的精神或本質(zhì)特征的情況下，本實用新型可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例來實現(xiàn)。在不脫離本實用新型范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變?！?br> 權(quán)利要求1.一種光隔離器，其特征在于，所述光隔離器包括依次相鄰設(shè)置的第一陣列準直器、隔離器組件以及第二陣列準直器，其中，隔離器組件包括依次相鄰設(shè)置的第一空間分離偏振器、法拉第旋光器、半波片以及第二空間分離偏振器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光隔離器，其特征在于，第一陣列準直器和第二陣列準直器分別為光束相互平行的陣列準直器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光隔離器，其特征在于，第一陣列準直器和第二陣列準直器分別帶有多根尾纖，并能與多光纖耦合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光隔離器，其特征在于，第一陣列準直器的入射端口和第二陣列準直器的出射端口錯開一個端口位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光隔離器，其特征在于，第一陣列準直器的入射端口和第二陣列準直器的出射端口左右錯開或者上下錯開。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光隔離器，其特征在于，第一空間分離偏振器和第二空間分離偏振器分別為釩酸釔晶體。
7.一種光環(huán)行器，其特征在于，所述光環(huán)行器包括依次相鄰設(shè)置的第一陣列準直器、環(huán)行器組件以及第二陣列準直器，其中，環(huán)行器組件包括第一空間分離偏振器、第一半波片、第二半波片、第一法拉第旋轉(zhuǎn)器、第二空間分離偏振器、第二法拉第旋光器、第三半波片、第四半波片以及第三空間分離偏振器，所述第一空間分離偏振器、第一半波片、第一法拉第旋轉(zhuǎn)器、第二空間分離偏振器、第二法拉第旋光器、第三半波片以及第三空間分離偏振器依次相鄰設(shè)置，所述第一半波片和第二半波片上下相鄰設(shè)置，所述第三半波片和第四半波片上下相鄰設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種光環(huán)行器，其特征在于，所述第一半波片和第二半波片之間的光軸夾角為45°，并且關(guān)于第一半波片和第二半波片的粘接面對稱，一個將光束順時針旋轉(zhuǎn)，一個將光束逆時針旋轉(zhuǎn)；所述第三半波片和第四半波片之間的光軸夾角為45°，并且關(guān)于第三半波片和第四半波片的粘接面對稱，一個將光束順時針旋轉(zhuǎn)，一個將光束逆時針旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種光環(huán)行器，其特征在于，第一空間分離偏振器、第二空間分離偏振器和第三空間分離偏振器分別為釩酸釔晶體。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種光環(huán)行器，其特征在于，第一陣列準直器端面的端口是第二陣列準直器的兩倍，第一陣列準直器的入光端和第二陣列準直器的出光端錯開一個端口位置。
專利摘要本實用新型提供一種光隔離器，包括依次相鄰設(shè)置的第一陣列準直器、隔離器組件以及第二陣列準直器，其中，隔離器組件包括依次相鄰設(shè)置的第一空間分離偏振器、法拉第旋光器、半波片以及第二空間分離偏振器。本實用新型還包括一種光環(huán)行器。本實用新型采用在線型隔離器光學設(shè)計，具有良好的溫度穩(wěn)定性、體積小、陣列數(shù)量大、材料利用率高、易于實現(xiàn)模塊化的優(yōu)點。
文檔編號G02F1/09GK202794598SQ201220504909
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者吳礪, 徐云兵, 林錦繡, 劉洪彬 申請人:福州高意通訊有限公司