[实用新型]一种结构紧凑型光学环行器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤通信系统的光无源器件，尤其涉及一种结构紧凑型光学环行器。 

背景技术

光学环行器是一种非互易性光学无源器件，它能使光信号只沿规定的端口顺序传输，在光通信领域有着广泛的应用。对于偏振无关型光学环行器，Matsumoto和Fujii等人早在七十年代末到九十年代初就作过大量的研究，提出了多种结构，它们均是利用磁光晶体的非互易特性，采用多块分立双折射晶体和旋光元件组成。图1是光学环行器的一种典型结构，由M.Koga设计。它可分为分光合光(D&M)104,105、偏振态转换(P&O)102,103和光束环路部件(BCC)101三大部分，其中分光合光104,105和光束环路部件101可以采用偏振分光镜(PBS)或双折射晶体，偏振态转换部件常由互易性和非互易性旋光片组成，非互易性旋光片可以使用须外加磁场的磁光晶体或自带磁场的磁光晶体，互易性旋光片可以使用半波片或天然旋光晶体。

在早期的设计中,每个输入输出端都采用一个单光纤准直器106,使整个器件的尺寸过大,制作困难,稳定性差。以一个双光纤准直器替代两个单光纤准直器用于环行器的思想很好的解决了上述问题。但是由于双光纤准直器的输入输出两光束并不平行，而是存在一个特定的夹角，因此在这些环行器中均用到一个将此交叉光束校为平行的元件。在早期的一些专利中，在图1所示结构的位置A处放置一个屋脊棱镜或一块半高度楔形棱镜或一个渥拉斯顿棱镜，它们均用来将平行光产生一个与双光纤准直器匹配的夹角，这样可以将左端的两个平行排列的单光纤准直器替换为一个双光纤准直器。但这里使用的屋脊棱镜和楔形棱镜，使被耦合的两光束分别入射到不同的通光面上，这需要两光束的入射点间距较大，因此光束环路部件中使用的双折射晶体所需尺寸较长，而且对光束入射点位置要求非常高。采用渥拉斯顿棱镜是利用了环路中光束的偏振特性，但晶体数量增多，稳定性下降。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于光学系统中的结构紧凑，稳定性好,便于调节的新型光学环行器。

为达到上述目的，本实用新型所提出的技术方案为：一种结构紧凑型光学环行器，其特征在于，包括：输入输出端口，包括一个双光纤准直器201和一个单光纤准直器212；分光合光部件，包括一对YVO4双折射晶体202,211；旋光部件，包括两套磁光晶体205,208和四个半波片203,204,209,210；光束环路部件，包括由两个楔形双折射晶体206,207粘结而成的偏振分光棱镜；所述两个楔形双折射晶体206,207的光轴互相垂直；所述光束环路部件为三端口光束环路部件。或者所述输出输入端口也可由两个双光纤准直器构成，所述光束环路部件换为四端口光束环路部件，即可构成四端口的光学环行器。

进一步的，所述偏振分光棱镜的楔角和光轴方位角α、β、γ、θ与双光纤准直器的交错耦合角度相匹配。

优选的，在三端口环行器中，α=5.4°、β=4.0°、γ=5.0°、θ=48°；在四端口环行器中，α=3.63°、β=2.85°、γ=5.0°、θ=88°。

进一步的，所述两套磁光晶体205,208中间放置光束环路部件；所述一对YVO4双折射晶体202,211分别位于两套磁光晶体205,208的两端，各自靠近磁光晶体205,208的一端面分别粘胶有两个半波片203,204,209,210，其中一个双折射晶体202的另一端与双光纤准直器201匹配，另一个双折射晶体211与单光纤准直器212匹配。

本实用新型主要利用一束线偏振光在不同光轴方向的同种双折射晶体中具有不同折射率的原理，巧妙的将walk-off型双折射晶体和渥拉斯顿棱镜的设计思想相结合，使双光纤准直器输出的特定角度光束能与之匹配良好。将其作为光学环行器中的光束环路部件，结合分光合光、偏振态转换部件，实现了一种结构简洁的光学环行器。该环行器整个器件所需元件数目少,加工方便,尺寸小，使得其结构紧凑、稳定性好、便于调节。

附图说明

图1为现有技术的环行器原理结构示意图；

图2为本实用新型环行器的结构俯视图；

图3为本实用新型环行器的结构侧视图；

图4为本实用新型环行器的偏振态变化示意图；

图5为本实用新型实施例三端口环行器的偏振分光棱镜示意图；

图6为本实用新型实施例四端口环行器的偏振分光棱镜示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。