CN110412780A - 一种集成化自由空间光环形器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成化自由空间光环形器，包括沿光路依序设置的第一偏振分光组件、非互易性偏振旋转器、半波片和第二偏振分光组件，第一偏振分光组件、非互易性偏振旋转器、半波片和第二偏振分光组件之间通过胶合或深化光胶或光胶工艺集成为一体，该自由空间光环形器有三个端口，分别是发射端、接收端和公共端，其中发射端和接收端在同一侧，公共端在另外一侧；本发明具有体积小、结构集成化、易加工和量产、成本低和可靠性高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及光通讯器件领域，尤其是一种集成化自由空间光环形器。
背景技术
光环形器是一种多端口输入输出的非互易性光学无源器件，它的作用是使光信号只能沿规定的端口顺序传输，当光信号的传输顺序变更时，其损耗很大，因此可实现信号的隔离。典型结构有N(N大于等于3)个端口，如说明书附图1所示，当光由端口1输入时，光由端口2输出，当光由端口2输入时，光由端口3输出，以此类推。
光环形器的非互易特性是利用磁光材料的法拉第效应来实现的。法拉第效应是指在平行于光传播方向的磁场作用下，介质材料中的电磁波（光波）的偏振面产生旋转的现象，且其旋转方向和光的传播方向无关，也就是偏振无关。光波经第一偏振元件后成为偏振光，该偏振光通过法拉第旋光器后，偏振方向旋转45°，与第二偏振元件通光方向平行，允许通过；当光反方向传输时，经法拉第旋光器后，光的偏振方向与第一偏振片通光方向垂直，不能通过。
由于光环形器的非互易特性和顺序传输特性，它可用于将同一根光纤中正向传输和反向传输的光信号分开，被广泛应用于光纤通信、光纤传感以及光纤测试***之中，使***结构简化，性能提高。主要相关具体应用包括：单纤双向通信、光纤布拉格光栅（FBG）组合应用、掺铒光纤放大器（EDFA）、波分复用（WDM）、色散补偿、光信号上载/下载，还可用于光学时域反射仪（OTDR）和光纤陀螺中做耦合器。
在光环形器发展中，追求低成本、小型集成化的结构是近年来主要发展趋势。
发明内容
针对现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种低成本、小型集成化的集成化自由空间光环形器。
为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：
一种集成化自由空间光环形器，其包括沿光路依序设置的第一偏振分光组件、非互易性偏振旋转器、半波片和第二偏振分光组件，所述的第一偏振分光组件、非互易性偏振旋转器、半波片和第二偏振分光组件相互固定结合为一体。
进一步，所述的第一偏振分光组件、非互易性偏振旋转器、半波片和第二偏振分光组件之间通过胶合或深化光胶或光胶固定结合为一体。
进一步，所述的第一偏振分光组件为两个45°直角棱镜与一个45°斜方棱镜胶合或深化光胶或光胶成一体, 所述两个45°直角棱镜的斜面上或一个45°斜方棱镜的两斜面上镀设有PBS膜。
优选的，所述第一偏振分光组件远离非互易性偏振旋转器的一侧镀设有增透膜。
其中，作为一种优选实施方式，第一偏振分光组件可以为PBS(Polarization BeamSplitter，偏振分束器) 长方体或平行六面体组合件，该组合件采用胶合或深化光胶或光胶的工艺集成了两个PBS，可以实现偏振分光、合光功能。
进一步，所述的第二偏振分光组件为两个45°直角棱镜与一个45°斜方棱镜胶合或深化光胶或光胶成一体，所述两个45°直角棱镜的斜面上或一个45°斜方棱镜的两斜面上镀设有PBS膜。
优选的，所述第二偏振分光组件远离非互易性偏振旋转器的一侧镀设有增透膜。
其中，作为一种优选实施方式，第二偏振分光组件可以为PBS长方体或平行六面体组合件，该组合件采用胶合或深化光胶或光胶的工艺集成了两个PBS，可以实现偏振分光、合光功能。
优选的，所述胶合所用的胶的折射率与对应结合面的折射率相适应，所述的胶至少包括UV固化胶或热固化胶或双固化胶。
进一步，所述的非互易性偏振旋转器为法拉第旋转片，其包括自带磁法拉第旋转片或非自带磁法拉第旋转片。
进一步，所述的半波片为单片半波片或多片组合半波片，所述半波片的光轴与第一偏振分光组件和/或第二偏振分光组件形成的22.5°夹角。
作为一种优选实施方式，本发明设计方案中有三个端口，分别是发射端、接收端和公共端，其中发射端和接收端在同一侧，公共端在另外一侧；三个端口组成了两个光路，分别是第一光路和第二光路；在第一光路中，输入光信号由发射端经过第一偏振分光组件、非互易性偏振旋转器、半波片和第二偏振分光组件到达公共端输出；在第二光路中，输入光信号由公共端经过第二偏振分光组件、非互易性偏振旋转器、半波片和第一偏振分光组件到达接收端输出。
进一步，所述第一偏振分光组件和/或第二偏振分光组件远离非互易性旋转器的端面上胶合或深化光胶或光胶有一楔角片。
作为本发明设计方案的进一步补充，为了提升环形器回波损耗（RL）性能，可以将整体结构的入射面与底面加工成非90°的关系。
采用上述的技术方案，与现有技术相比，本发明通过使用了较少的光学组件，且光学组件之间采用胶合或深化光胶或光胶工艺集成在一起，因此具有体积小、结构集成化、易加工和量产、成本低和可靠性高等优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述:
图1为三端口光环形器的原理图；
图2为四端口光环形器的原理图；
图3为本发明实施例1的立体结构示意图；
图4为图3所示实施结构的光路示意图；
图5为图3所示实施结构的另一侧视角结构示意图；
图6为本发明实施例2的立体结构示意图；
图7为图6所示实施结构的光路示意图；
图8为图6所示实施结构的另一侧视角结构示意图；
图9为本发明实施例3实施结构的光路示意图；
图10为图9所示实施结构的另一侧视角结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图3至5之一所示，其示出了本发明实施例1的实施结构，其包括沿光路依序设置的第一偏振分光组件103、45°法拉第旋转片104、半波片105和第二偏振分光组件108，所述的第一偏振分光组件103、45°法拉第旋转片104、半波片105和第二偏振分光组件108之间通过胶合或深化光胶或光胶固定结合为一体，当为胶合时，胶合所用的胶的折射率与对应结合面的折射率相适应，所述的胶至少包括UV固化胶或热固化胶或双固化胶。
其中，所述的第一偏振分光组件103为两个45°直角棱镜与一个45°斜方棱镜胶合或深化光胶或光胶成一体, 所述两个45°直角棱镜的斜面上或一个45°斜方棱镜的两斜面上镀设有PBS膜101、102，优选的，所述第一偏振分光组件103远离45°法拉第旋转片104的一侧镀设有增透膜。
进一步，所述的第二偏振分光组件108为两个45°直角棱镜与一个45°斜方棱镜胶合或深化光胶或光胶成一体，所述两个45°直角棱镜的斜面上或一个45°斜方棱镜的两斜面上镀设有PBS膜106、107，优选的，所述第二偏振分光组件108远离45°法拉第旋转片104的一侧镀设有增透膜。
进一步，所述的半波片105为单片半波片或多片组合半波片，所述半波片105的光轴与第一偏振分光组件103和/或第二偏振分光组件108形成的22.5°夹角。
参见图4，本实施例所示结构的工作原理为：
本实施例结构形成了三个端口且其组成了两个光路，分别是第一光路和第二光路。
在第一光路中，输入光信号由端口1（发射端，通常为LD准直光）经过第一分光组件103的上PBS 101后分离为偏振态互相垂直的两束光，不失一般性，分别称垂直于纸面的偏振光为S光和平行于纸面偏振光为P光，通常S光较弱并被反射出去，P光继续朝前传输并经过45°法拉第旋转片104，沿着光传播的方向，光的偏振方向被逆时针旋转45°，与半波片105的光轴夹角为22.5°，经过半波片105后，沿着光传播的方向，光的偏振方向被顺时针旋转45°，重新变为P光，经过第二偏振分光组件108的PBS 106后，到达端口2输出 (公共端，通常为单模光纤准直器)。
在第二光路中，输入光信号由端口2经由第二分光组件108的上PBS 106后分离为S光和P光，其中：对于S光，其经由第二分光组件108的上PBS 106，光被反射转向90°，然后入射到PBS 107上，然后再次被反射转向90°，然后入射进入半波片105，半波片光轴与S偏振光成67.5°夹角，经过半波片后，沿着传播方向，光的偏振方向相比原偏振方向逆时针转了135°，然后进入45°法拉第旋转片104，经过104后，光的偏振方向又被顺时针旋转45°，最终原入射偏振态由S光变为P光，然后进入PBS 102并完全透过，最终到达第3端口输出（接收端，通常为探测器）。对于P光，其经由第二分光组件108的上PBS 106，光被完全透过，然后入射进入半波片105，半波片光轴与P偏振光成22.5°，经过半波片后，沿着传播方向，光的偏振方向相比原偏振方向顺时针转了45°，然后进入45°法拉第旋转片104，经过104后，光的偏振方向又被顺时针旋转45°，最终原入射光偏振态由P光变为S光，然后入射到PBS 101，经过PBS 101反射转向90°，然后再入射到PBS 102，经过PBS 102再次反射转向90°，最终和第二光路的P光实现合束，共同到达端口3输出。
由于第一偏振分光组件103和第二偏振分光组件108可以在加工时同批次做成尺寸较长且角度精度非常高的细长条，同样的，45°法拉第旋转片104和半波片105也可以加工成长度最优的长条，将103、104、105和108对应的长条对准对齐，无需经过复杂的调试和对位，然后采用胶合或深化光胶或光胶工艺组装集成在一起，最后再将长条切割成多个成品，这可以大大降低加工和装配的费用。
此外，由于集成后的自由空间光环形器的尺寸可以做到非常小，这有助于大幅降低环形器的物料成本。
最后，在本发明的光环形器性能方面，由于所用胶合或深化光胶或光胶的装配工艺充分考虑到了不同界面之间的折射率匹配，装配易实现高精度，同时PBS膜的消光比亦可以做到很高，器件具有非常优良的性能，可以做到很小的正向***损耗和很高的逆向隔离度。
其中，进一步，所述的法拉第旋转片包括自带磁法拉第旋转片或非自带磁法拉第旋转片。
实施例2
如图6至8之一所示，其示出了本发明实施例2的实施结构,本实施例与实施例1的结构大致相同（对应标号的指代均为相同部件），其不同之处在于所述第一偏振分光组件103和第二偏振分光组件108远离45°法拉第旋转片104的端面上胶合或深化光胶或光胶有一楔角片201、202，两个楔角片201、202之间的楔角面互相平行。
通过增加楔角片201、202后，通过调节合适的入射角度，在不影响器件其他性能的情况下，可以使得在入射面所产生的反射光被反射偏离原入射光路，进而增大器件的回波反射损耗，有利于改善发射端光源的稳定性。
本实施例的工作原理与实施例1相同，光路图如图7 所示，在此不再赘述。
实施例3
如图9或10所示，其示出了本发明实施例3的实施结构,本实施例与实施例1的结构大致相同（对应标号的指代均为相同部件），本实施例是在实施例1的基础上，将整体结构的入射面相对于底面或侧面加工成一个带小角度的非90°面；此时，可以通过调节合适的入射角度，在不影响器件其他性能的情况下，可以使得在入射面所产生的反射光被反射偏离原入射光路，进而达到增大回波损耗的目的。
同样的，本实施例的工作原理与实施例1相同，光路图如图10所示，在此亦不再赘述。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明所做出的各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种集成化自由空间光环形器，其特征在于：其包括沿光路依序设置的第一偏振分光组件、非互易性偏振旋转器、半波片和第二偏振分光组件，所述的第一偏振分光组件、非互易性偏振旋转器、半波片和第二偏振分光组件相互固定结合为一体。
2.根据权利要求1所述的一种集成化自由空间光环形器，其特征在于：所述的第一偏振分光组件、非互易性偏振旋转器、半波片和第二偏振分光组件之间通过胶合或深化光胶或光胶固定结合为一体。
3.根据权利要求1所述的一种集成化自由空间光环形器，其特征在于：所述的第一偏振分光组件为两个45°直角棱镜与一个45°斜方棱镜胶合或深化光胶或光胶成一体, 所述两个45°直角棱镜的斜面上或一个45°斜方棱镜的两斜面上镀设有PBS膜。
4.根据权利要求3所述的一种集成化自由空间光环形器，其特征在于：所述第一偏振分光组件远离非互易性偏振旋转器的一侧镀设有增透膜。
5.根据权利要求1所述的一种集成化自由空间光环形器，其特征在于：所述的第二偏振分光组件为两个45°直角棱镜与一个45°斜方棱镜胶合或深化光胶或光胶成一体，所述两个45°直角棱镜的斜面上或一个45°斜方棱镜的两斜面上镀设有PBS膜。
6.根据权利要求5所述的一种集成化自由空间光环形器，其特征在于：所述第二偏振分光组件远离非互易性偏振旋转器的一侧镀设有增透膜。
7.根据权利要求3或5所述的一种集成化自由空间光环形器，其特征在于：所述胶合所用的胶的折射率与对应结合面的折射率相适应，所述的胶至少包括UV固化胶或热固化胶或双固化胶。
8.根据权利要求1所述的一种集成化自由空间光环形器，其特征在于：所述的非互易性偏振旋转器为法拉第旋转片。
9.根据权利要求1所述的一种集成化自由空间光环形器，其特征在于：所述的半波片为单片半波片或多片组合半波片，所述半波片的光轴与第一偏振分光组件和/或第二偏振分光组件形成的22.5°夹角。
10.根据权利要求1所述的一种集成化自由空间光环形器，其特征在于：所述第一偏振分光组件和/或第二偏振分光组件远离非互易性旋转器的端面上胶合或深化光胶或光胶有一楔角片。
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|---|---|---|---|---|
| CN112491476A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-12 | 武汉永鼎光通科技有限公司 | 一种5g前传*** |
| CN113156584A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-23 | 武汉恩达通科技有限公司 | 单纤双向三端口环形器 |
| CN113219484A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-06 | 南京智速物联科技有限公司 | 一种通用的测风激光雷达收发合置望远镜装置 |
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2018
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| CN113156584A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-23 | 武汉恩达通科技有限公司 | 单纤双向三端口环形器 |
| CN113219484A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-06 | 南京智速物联科技有限公司 | 一种通用的测风激光雷达收发合置望远镜装置 |
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