CN104035159A - 紧凑型保偏三端口光环形器 - Google Patents
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Abstract
本发明为紧凑型保偏三端口光环形器，该紧凑型保偏三端口光环形器包括从左至右依次放置的双保偏光纤准直器、环行器芯和单保偏光纤准直器；所述双保偏光纤准直器包括包括第一保偏光纤、第三保偏光纤、双光纤细管、第一准直透镜和第一固定玻璃管；所述环行器芯包括永磁体环，还包括从左至右依次固定于所述永磁体环内的渥拉斯顿棱镜、法拉第旋光片和偏振片；所述单保偏光纤准直器包括第二保偏光纤、单光纤细管、第二准直透镜和第二固定玻璃管。本发明紧凑型保偏三端口光环形器的结构紧凑，体积小，制作工艺简单，装配难度低，成本低，同时，性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种光环形器。
背景技术
随着光纤通信、光纤传感在电信、航空航天、航海和工业制造领域中的应用越来越普遍，因此对光纤通信***和光纤传感***的各种光器件的需求也越来越大。这种需求不仅是对光器件的数量需求增加，同时也对光器件的种类、性能、体积和成本等方面的要求也越来越高。
在光纤通信和光纤传感等领域中，环行器作为光无源器件中的一种重要元件，它能对输入输出的光进行非互易性的切换，也就是具有对光正向导通、反向截止且导向其它端口的特性，可以实现正反向传输的光信号的分离。因此，环行器在双向光纤传输通讯***、光波长上下载、可调色散补偿、动态PMD补偿和密集波分复用等领域中获得了广泛的应用。现有的三端口光环行器体具有积较大、组装制作的工艺复杂和成本高等问题；同时也不具有起偏器的功能。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题而提出紧凑型保偏三端口光环形器；该紧凑型保偏三端口光环形器结构紧凑，组装制作的工艺简单，成本低；同时具有超偏作用，能显著提高消光比。
本发明的技术方案如下：
本发明为紧凑型保偏三端口光环形器，该紧凑型保偏三端口光环形器包括从左至右依次放置的双保偏光纤准直器、环行器芯和单保偏光纤准直器；
所述双保偏光纤准直器包括包括第一保偏光纤、第三保偏光纤、双光纤细管、第一准直透镜和第一固定玻璃管；所述第一保偏光纤和第三保偏光纤从双光纤细管的左侧穿入并被研磨成8度角，第一保偏光纤和第三保偏光纤的慢轴互相垂直，第一保偏光纤与第三保偏光纤的纤芯连线与它们自身的慢轴垂直或平行，第一保偏光纤与第三保偏光纤的纤芯连线还与双光纤细管的高低端垂直，所述第一保偏光纤和第三保偏光纤固定于双光纤细管内；所述第一固定玻璃管内从左至右依次固定有双光纤细管和第一准直透镜，且第一保偏光纤和第三保偏光纤的右端面位于第一准直透镜的后焦面上；
所述环行器芯包括永磁体环；还包括从左至右依次固定于所述永磁体环内的渥拉斯顿棱镜、法拉第旋光片和偏振片；所述渥拉斯顿棱镜由两片光轴互相垂直且光轴与入射光方向垂直的单轴双折射晶体光楔角片组成，所述法拉第旋光片的旋转角度为45度；所述偏振片的透光方向与所述单轴双折射晶体光楔角片的光轴成45度角；
所述单保偏光纤准直器包括第二保偏光纤、单光纤细管、第二准直透镜和第二固定玻璃管；所述第二保偏光纤从单光纤细管的右侧穿入并被研磨成8度角，所述第二保偏光纤固定于单光纤细管内；所述第二固定玻璃管内从左至右依次固定有第二准直透镜和单光纤细管，且第二保偏光纤的左端面位于第二准直透镜的后焦面上。
较优地，所述第一保偏光纤和第三保偏光纤的右端面被研磨抛光，并镀有增透膜。
较优地，所述第二保偏光纤左端面被研磨抛光，并镀有增透膜。
较优地，所述第一准直透镜为C-Lens。
较优地，所述第二准直透镜为C-Lens。
较优地，所述第一准直透镜、第二准直透镜、渥拉斯顿棱镜、法拉第旋光片和偏振片的各个通光端面均镀有增透膜。
较优地，所述紧凑型保偏三端口光环形器还包括第三固定玻璃管，所述第三固定玻璃管内从左至右依次固定有双保偏光纤准直器、环行器芯和单保偏光纤准直器。
较优地，所述紧凑型保偏三端口光环形器还包括一个用于最后封装的无磁金属管。
本发明的有益效果：
1.所述紧凑型保偏三端口光环形器的结构紧凑，体积小；
2.偏振片的引入使得所述紧凑型保偏三端口光环形器具有很高的消光比；
3.制作工艺简单，装配难度低，成本低。
附图说明
图1是本发明所述的紧凑型保偏三端口光环形器的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的说明本发明，现结合实施例与附图作进一步说明。
如图1所示，本发明所述的紧凑型保偏三端口光环形器包括从左至右依次放置的双保偏光纤准直器、环行器芯和单保偏光纤准直器。
所述双保偏光纤准直器包括包括第一保偏光纤11、第三保偏光纤12、双光纤细管13、第一准直透镜14和第一固定玻璃管10；所述第一保偏光纤11和第三保偏光纤12从双光纤细管13的左侧穿入并被研磨成8度角，第一保偏光纤11和第三保偏光纤12的慢轴互相垂直，第一保偏光纤11与第三保偏光纤12的纤芯连线与它们自身的慢轴垂直或平行，第一保偏光纤11与第三保偏光纤12的纤芯连线还与双光纤细管13的高低端垂直，所述第一保偏光纤11和第三保偏光纤12用胶粘剂固定于双光纤细管13内；所述第一固定玻璃管10内从左至右依次用胶粘剂固定有双光纤细管13和第一准直透镜14，且第一保偏光纤11和第三保偏光纤12的右端面位于第一准直透镜14的后焦面上；较优地，将第一保偏光纤11和第三保偏光纤12的右端面研磨抛光以抑制反射光，并镀上增透膜以得到优化的性能。第一准直透镜14可采用C-Lens以得到良好的准直效果。
所述环行器芯包括永磁体环30；还包括从左至右依次用胶粘剂固定于所述永磁体环30内的渥拉斯顿棱镜31、法拉第旋光片32和偏振片33，所述渥拉斯顿棱镜31、法拉第旋光片32和偏振片33紧贴着；为得到良好的分光功能和性能，所述渥拉斯顿棱镜31由两片光轴互相垂直且光轴与入射光方向垂直的单轴双折射晶体光楔角片组成，所述法拉第旋光片32的旋转角度为45度；所述偏振片33的透光方向与所述单轴双折射晶体光楔角片的光轴成45度角；偏振片33的引入使得本发明具有很高的消光比。
所述单保偏光纤准直器包括第二保偏光纤21、单光纤细管22、第二准直透镜23和第二固定玻璃管20；所述第二保偏光纤21从单光纤细管22的右侧穿入并被研磨成8度角，用胶粘剂将第二保偏光纤21固定于单光纤细管22内；所述第二固定玻璃管20内从左至右依次用胶粘剂固定有第二准直透镜23和单光纤细管22，且第二保偏光纤21的左端面位于第二准直透镜23的后焦面上。较优地，将第二保偏光纤21左端面研磨抛光以抵制反射光，并镀上增透膜以得到优化的性能。第二准直透镜23可采用C-Lens以得到良好的准直效果。
为减少光损耗，所述第一准直透镜14、第二准直透镜23、渥拉斯顿棱镜31、法拉第旋光片32和偏振片33的各个通光端面均镀有增透膜。
本发明所述紧凑型保偏三端口光环形器还包括第三固定玻璃管40，所述第三固定玻璃管40内从左至右依次用胶粘剂固定有双保偏光纤准直器、环行器芯和单保偏光纤准直器；还包括一个用于最后封装的无磁金属管50。
对于本发明所涉及的具体器件，还有一些参数需要确定：
所述双光纤细管13具有能穿进第一保偏光纤11和第二保偏光纤12的双通孔，且双通孔的轴线与双光纤细管13的轴线平行，双双通孔轴线间的距离设为d；
第一准直透镜14和第二准直透镜23都选用一样的C-Lens，则第一准直透镜14和第二准直透镜23的焦距也一样，其焦距其中，R为第一准直透镜14和第二准直透镜23的球面的曲率半径，n为第一准直透镜14和第二准直透镜23的折射率；
第一保偏光纤11和第三保偏光纤12的光经过第一准直透镜14后的张角近似为
渥拉斯顿棱镜31分开的两束光的角度α根据高等晶体光学的原理，近似为α＝2arcsin(ne-no)tgθ；其中，θ为所述渥拉斯顿棱镜31的两个楔角片的楔角，ne是渥拉斯顿棱镜31对给定波长非常光的折射率，no是渥拉斯顿棱镜31对给定波长寻常光的折射率。
当α＝β时，才能使从第一保偏光纤11进入的光通过第一准直透镜14准直后顺利经过渥拉斯顿棱镜31偏折后耦合进第二保偏光纤21；同样也才能使从第二保偏光纤21进入的光经过第二准直透镜23准直后顺利经过渥拉斯顿棱镜31偏折后耦合进第三保偏光纤12，从而实现环行器的功能。由此，可选定所述渥拉斯顿棱镜31的两个楔角片的楔角θ。
具体封装时，为保证高效调试和本发明的高性能，可用多维调节***分别夹持双保偏光纤准直器和单保偏光纤准直器，永磁体环30套在第二准直透镜23上，同时使固定于永磁体环30内的渥拉斯顿棱镜31的几何中心位于第一准直透镜的焦点上。之后反复旋调环行器芯、双保偏光纤准直器和单保偏光纤准直器，使得从第一保偏光纤11的慢轴进入的光有效耦合进第二保偏光纤21的慢轴，以及使得从第二保偏光纤21的慢轴进入的光有效耦合进第三保偏光纤12并具有良好的消光比。旋调好后，用胶粘剂将永磁体环30与第二准直透镜23固定；再将双保偏光纤准直器、环行器芯和单保偏光纤准直器用胶粘剂固定于第三固定玻璃管40内并进行密封处理；最后用一个起保护作用的无磁金属管50进行外封装。
Claims (8)
1.紧凑型保偏三端口光环形器，其特征在于：包括从左至右依次放置的双保偏光纤准直器、环行器芯和单保偏光纤准直器；
所述双保偏光纤准直器包括包括第一保偏光纤、第三保偏光纤、双光纤细管、第一准直透镜和第一固定玻璃管；所述第一保偏光纤和第三保偏光纤从双光纤细管的左侧穿入并被研磨成8度角，第一保偏光纤和第三保偏光纤的慢轴互相垂直，第一保偏光纤与第三保偏光纤的纤芯连线与它们自身的慢轴垂直或平行，第一保偏光纤与第三保偏光纤的纤芯连线还与双光纤细管的高低端垂直，所述第一保偏光纤和第三保偏光纤固定于双光纤细管内；所述第一固定玻璃管内从左至右依次固定有双光纤细管和第一准直透镜，且第一保偏光纤和第三保偏光纤的右端面位于第一准直透镜的后焦面上；
所述环行器芯包括永磁体环；还包括从左至右依次固定于所述永磁体环内的渥拉斯顿棱镜、法拉第旋光片和偏振片；所述渥拉斯顿棱镜由两片光轴互相垂直且光轴与入射光方向垂直的单轴双折射晶体光楔角片组成，所述法拉第旋光片的旋转角度为45度；所述偏振片的透光方向与所述单轴双折射晶体光楔角片的光轴成45度角；
所述单保偏光纤准直器包括第二保偏光纤、单光纤细管、第二准直透镜和第二固定玻璃管；所述第二保偏光纤从单光纤细管的右侧穿入并被研磨成8度角，所述第二保偏光纤固定于单光纤细管内；所述第二固定玻璃管内从左至右依次固定有第二准直透镜和单光纤细管，且第二保偏光纤的左端面位于第二准直透镜的后焦面上。
2.如权利要求1所述的紧凑型保偏三端口光环形器，其特征在于：所述第一保偏光纤和第三保偏光纤的右端面被研磨抛光，并镀有增透膜。
3.如权利要求1所述的紧凑型保偏三端口光环形器，其特征在于：所述第二保偏光纤左端面被研磨抛光，并镀有增透膜。
4.如权利要求1所述的紧凑型保偏三端口光环形器，其特征在于：所述第一准直透镜为C-Lens。
5.如权利要求1所述的紧凑型保偏三端口光环形器，其特征在于：所述第二准直透镜为C-Lens。
6.如权利要求1所述的紧凑型保偏三端口光环形器，其特征在于：所述第一准直透镜、第二准直透镜、渥拉斯顿棱镜、法拉第旋光片和偏振片的各个通光端面均镀有增透膜。
7.如权利要求1所述的紧凑型保偏三端口光环形器，其特征在于：还包括第三固定玻璃管，所述第三固定玻璃管内从左至右依次固定有双保偏光纤准直器、环行器芯和单保偏光纤准直器。
8.如权利要求7所述的紧凑型保偏三端口光环形器，其特征在于：还包括一个用于最后封装的无磁金属管。
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