[发明专利]一种具有对称结构的四端口光环行器

说明书

技术领域

本发明属于光导元件技术领域，更具体地，涉及一种具有对称结构的四端口光环行器。

背景技术

光环行器是光纤通信中一种重要的光无源器件，它的典型结构有N（N大于等于3）个端口，参见图1，当光由其中一个端口例如端口1输入时，光可以几乎毫无损失地由另外一个端口即端口2输出，其他端口处几乎没有光输出；而当光由端口2输入时，光几乎毫无损失地由端口3输出，其他端口处几乎没有光输出，以此类推，由此使得光信号只能沿固定的路径进行环行传输。光环行器作为一种多端口输入输出的非互易器件，可以实现正反向传输光的分离，因而广泛应用于单纤双向传输系统、色散补偿单元、波长阻塞器、通道均衡器以及波长选择开关等光通信子系统中。

四端口光环行器是三端口的延伸，能够提供更多的光信号输出路径，然而，现有的四端口光环行器仍然存在以下的缺陷或不足：首先，目前的四端口光环行器中通常采用长方体结构的双折射晶体作为分束/合束元件，这样分光后o光不会偏折，而e光会朝向双折射晶体自身的光轴发生一定角度的偏折，因此不可能保证两束光在光环行器主轴方向上的光路对称，相应造成光环行器加工过程中难于准确装配的问题；其次，目前的四端口光环行器采用两个光轴彼此正交的长方体双折射晶体结构、和分别布置在正方体晶体两侧的屋脊棱镜来共同作为光路变换组件，以便实现光路控制达到环行传输的目的，但这种结构的光路变换器往往元件复杂、器件成本高，尤其是不利于光路调试和器件封装。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或技术需求，本发明的目的在于提供一种具有对称结构的四端口光环行器，其通过对分光/合光元件、光路变换组件等元件的结构及其设置方式进行改进，可以使得光环行器的输入和输出均保持在主轴上，而且便于生产装配，同时有利于光路调试和器件封装。

按照本发明，提供了一种具有对称结构的四端口光环行器，该光环行器沿着装置整体的轴线方向依次设置有双光纤准直器、分束/合束元件、偏振转换组件、光路变换组件、偏振转换组件、分束/合束元件以及双光纤准直器，其特征在于：

所述分束/合束元件为呈斜方体的双折射晶体结构，并且该晶体结构中分别与其下表面形成相同夹角的左右斜面朝向光的传输方向；

所述光路变换组件由楔角片对和屋脊棱镜共同组成，其中所述楔角片对由角度相匹配的两个楔角片组合而成，并且这两个楔角片各自的光轴相互正交。

作为进一步优选地，所述双光纤准直器可以选择由C-Lens透镜构成的准直透镜。

作为进一步优选地，所述双光纤准直器各自的尾纤分别作为光环行器的四个端口。

作为进一步优选地，对于所述分束/合束元件，其斜方体双折射晶体结构中左右斜面与其下表面所形成的夹角为4°~8°。

作为进一步优选地，所述偏振转换组件由上下两组90°的非互易旋转器共同组成，并且其上下两组非互易旋转器中的旋光片和λ/2波片的设置次序相反。

作为进一步优选地，所述楔角片对中三个呈斜面形状的光路传输面相对于其下表面的夹角分别依次为84.8°、83°和85.4°。

总体而言，按照本发明的具有对称结构的四端口光环行器与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、通过对现有四端口光环行器进行结构上的调整和改进，能够保证分束/合束元件中可形成对称光路，并使得光环行器的输入和输出均保持在整体装备的轴线上；

2、通过对光路变换组件进行结构和设置方式上的改进，可以减少光路变换组件的组成元件，降低装配复杂性，同时尤其能便于光路调试的工序，并有效提高装配的精度；

3、此外，按照本发明的四端口光环行器还能够有效实现正反向传输光的分离，并具备成本低、便于加工制造，以及简化装配和封装操作等特点。

附图说明

图1是用于显示现有技术中光环行器工作方式的结构示意图；

图2a是按照本发明的四端口光环行器的主体结构侧视图；

图2b是按照本发明的四端口光环行器的主体结构俯视图；

图3a是现有技术中的分束/合束元件的结构示意图；

图3b是按照本发明的分束/合束元件的结构示意图；

图4a是按照本发明的一个偏振转换组件的结构示意图；

图4b是按照本发明的另一偏振转换组件的结构示意图；

图5a是按照本发明的光束变换组件中的楔角对元件结构示意图；

图5b是按照本发明的光束变换组件中的脊形棱镜结构示意图；