CN212905793U - 一种集成光环形器 - Google Patents

一种集成光环形器 Download PDF

Info

Publication number
CN212905793U
CN212905793U CN202021539312.7U CN202021539312U CN212905793U CN 212905793 U CN212905793 U CN 212905793U CN 202021539312 U CN202021539312 U CN 202021539312U CN 212905793 U CN212905793 U CN 212905793U
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical
optical fiber
fiber
element group
turning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202021539312.7U
Other languages
English (en)
Inventor
曹俊红
陈龙
肖清明
谢卉
范杰乔
王敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Accelink Technologies Co Ltd
Original Assignee
Accelink Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Accelink Technologies Co Ltd filed Critical Accelink Technologies Co Ltd
Priority to CN202021539312.7U priority Critical patent/CN212905793U/zh
Priority to PCT/CN2020/135492 priority patent/WO2022021738A1/zh
Priority to US18/016,858 priority patent/US20230296931A1/en
Application granted granted Critical
Publication of CN212905793U publication Critical patent/CN212905793U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
    • G02F1/095—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure
    • G02F1/0955—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
    • G02F1/092—Operation of the cell; Circuit arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
    • G02F1/095—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本实用新型涉及光通信领域，特别是涉及一种集成光环形器。包括至少2个单纤双向光纤接口、转折元件组、光隔离元件组和光纤阵列，具体的：转折元件组和光隔离元件组依次位于同一光路上；由每个单纤双向光纤接***入的信号光依次经过转折元件组和光隔离元件组后，由光纤阵列中对应的出射光纤射出；由光纤阵列中每个入射光纤射入的信号光依次经过光隔离元件组和转折元件组后，由相应的单纤双向光纤接***出。本实用新型将多个光环形器集成在同一个光环形器的体积之内，减小了整个设备中光环形器所占的体积，并降低了设备整体成本，提高了光路集成的便捷性。

Description

一种集成光环形器
【技术领域】
本实用新型涉及光通信领域，特别是涉及一种集成光环形器。
【背景技术】
在光通信***中，光路的可逆性会给信息的传输、***性能的稳定性带来很大影响，光环形器的非互易性使其成为双向通信中的重要器件，可以完成正反向传输光的分离任务，对单纤双向光纤两方向的光信号进行光路隔离，避免可逆光路对通信质量造成影响。
现有的光环形器一般仅有三个端口，第一端口的输入光由第二端口输出，第二端口的输入光由第三端口输出，仅能完成一路单纤双向光纤的光路隔离。若需要对多路单纤双向光纤的光路进行分离，则需要在光路上设置多个光环形器，每个光环形器分别与一条单纤双向光纤连接。使用多个光环形器会增加占用体积，且使用不够方便。
鉴于此，如何克服该现有技术所存在的缺陷，解决现有光环形器仅能实现一路双向光隔离的问题，是本技术领域亟待解决的问题。
【实用新型内容】
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型解决了现有的每个光环形器仅能对一条单纤双向光纤进行光路隔离的问题。
本实用新型实施例采用如下技术方案:
第一方面，本实用新型提供了一种集成光环形器，包括至少2个单纤双向光纤接口1、转折元件组2、光隔离元件组3和光纤阵列4，具体的：转折元件组2和光隔离元件组3依次位于同一光路上；由每个单纤双向光纤接口1射入的信号光依次经过转折元件组2和光隔离元件组3后，由光纤阵列4中对应的出射光纤射出；由光纤阵列4中每根入射光纤射入的信号光依次经过光隔离元件组3和转折元件组2后，由相应的单纤双向光纤接口1射出。
优选的，转折元件组2包括至少2个转折棱镜21，具体的：由每个单纤双向光纤接口1射入的信号光经过对应的转折棱镜21到达光隔离元件组3后，由光纤阵列4中对应的出射光纤射出；由光纤阵列4中每根入射光纤射入的信号光经过光隔离元件组3后，由对应的转折棱镜21折射至相应的单纤双向光纤接口1射出。
优选的，转折棱镜21的角度根据单纤双向光纤接口1的数量和光路角度计算得到。
优选的，光隔离元件组3包括第一偏振分光棱镜31、第一半波片32、第一法拉第旋转片33、第二法拉第旋转片34、第二半波片35和第二偏振分光棱镜36，具体的：第一偏振分光棱镜31、第一半波片32、第一法拉第旋转片33、第二法拉第旋转片34、第二半波片35和第二偏振分光棱镜36依次位于同一光路上，由转折元件组2射出的信号光经过第一偏振分光棱镜31进入光隔离元件组3，再由第二偏振分光棱镜36射出至光纤阵列4对应的出射光纤；由光纤阵列4射出的信号光经过第二偏振分光棱镜36进入光隔离元件组3，再由第一偏振分光棱镜31射出至转折元件组2。
优选的，集成光环形器还包括透镜阵列5，具体的：透镜阵列5位于光隔离元件组3和光纤阵列4之间的光路上，光纤阵列4中每一根光纤射出的信号光经过透镜阵列5后生成相应的准直光束。
优选的，透镜阵列5中的透镜为非球面单片平凸透镜和/或非球面双片平凸透镜。
优选的，单纤双向光纤接口1为SC陶瓷插芯、LC陶瓷插芯和/或FC陶瓷插芯。
优选的，单纤双向光纤接口1的插拔端面是平面或斜面。
优选的，光纤阵列4为常规型光纤或微弯型光纤。
与现有技术相比，本实用新型实施例的有益效果在于：通过在光环形器中设置分光元件组，使得多条单纤双向光纤可以使用同一个光环形器进行光路隔离，相当于将多个光环形器集成在同一个光环形器的体积之内，减小了整个设备中光环形器所占的体积，并降低了设备整体成本。在优选方案中，还通过透镜阵列提高光路耦合效率，通过设置可插拔接口提高光环形器使用的便捷性和灵活性。
【附图说明】
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的一种集成光环形器的结构示意图；
图2是现有的光环行器结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的另一种集成光环形器的结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的另一种集成光环形器的结构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的另一种集成光环形器的结构示意图；
图6是本实用新型实施例提供的一种集成光环形器的一种光路示意图；
图7是本实用新型实施例提供的一种集成光环形器的另一种光路示意图；
图8是本实用新型实施例提供的一种集成光环形器的另一种光路示意图；
图9是本实用新型实施例提供的一种集成光环形器的另一种光路示意图；
图10是本实用新型实施例提供的另一种集成光环形器的结构示意图；
其中，附图标记如下：
1：单纤双向光纤接口，11：第一单纤双向光纤接口，12：第二单纤双向光纤接口；
2：转折元件组，21：转折棱镜，21-1：第一转折棱镜，21-2：第二转折棱镜；
3：光隔离元件组，31：第一偏振分光棱镜，32：第一半波片，33：第一法拉第旋转片，34：第二法拉第旋转片，35：第二半波片，36：第二偏振分光棱镜；
4：光纤阵列，41：第一入射光纤，42：第二入射光纤，43：第一出射光纤，44：第二出射光纤；
5：透镜阵列，51：第一透镜，52：第二透镜，53：第三透镜，54：第四透镜；
6：外壳。
【具体实施方式】
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型是一种特定功能***的体系结构，因此在具体实施例中主要说明各结构模组的功能逻辑关系，并不对具体软件和硬件实施方式做限定。
此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本实用新型。
实施例1：
光环形器在光通信技术单纤双向通信、上/下话路、EDFA、合波/分波及色散补偿等领域有广泛的应用。随着光学元件性能和加工制造技术的提升，光环形器的技术水平在不断得到改善，插损进一步下降，隔离度进一步提高。在某些使用场景中，对光环形器的需求为：减小环形器的体积，以及提高使用的灵活便捷度。本实用新型提供的集成光环形器可以减小光环形器体积，提高光环行器的使用便捷度。
下面结合图1说明本实用新型提供的集成光环形器的具体结构。为了说明简洁，本实施例中以2个单纤双向光纤接口1，以及由2根入射光纤和2根出射光纤组成的光纤阵列4为例进行说明，在具体使用场景中，可以根据实际需要、加工难度等选择不同的单纤双向光纤接口1的数量，以及对应的光纤阵列4中入射光纤和出射光纤的数量，在单线双向光纤接口1和光纤阵列4中光纤的数量不同的场景中，还可以增加其它光路元件改变光路走向，以保证光路对应准确。
集成光环形器包括至少2个单纤双向光纤接口1、转折元件组2、光隔离元件组3、光纤阵列4。其中，光隔离元件组3完成光环行器的基本功能。
如图2所示光路，现有光环形器中，仅包含一条单纤双向光纤接口，一根入射光纤端口和一根出射光纤端口。单纤双向光纤的入射光直接射入光隔离元件的光路中，经光隔离后由出射光纤射出；另一方面，由入射光纤射入的入射光经光隔离后经不同的光路由单纤双向光纤射出。两个方向的光路都仅有一条，因此仅能实现单条单纤双向光纤的光路隔离。
本实施例提供的集成光环形器中，每个单纤双向光纤接口1所连接的单纤双向光纤对应光纤阵列4中的一根入射光纤和一根出射光纤，组成一组光环形器的三个端口。多个单纤双向光纤接口1和对应的光纤阵列4中的多根入射光纤和出射光纤可以组成多组环形器的端口。在本实施例的优选方案中，为了保证每个单纤双向光纤接口1和光纤阵列4中入射光纤和出射光纤的对应关系，简化光路设计，避免光路冲突和光路互相影响，光纤阵列4的入射光纤数和出射光纤数分别与单纤双向光纤接口1数量相同，由一个单纤双向光纤接口1、一根入射光纤和一根出射光纤为一组，并配合转折元件组2和光隔离元件组3中的元件组成一套光环形器结构，多个单纤双向光纤接口1配合相应数量的入射光纤和出射光纤即可组成多组光环形器结构。在其它实施方案中，可以根据实际需要和具体的光路设计选择单纤双向光纤接口1和光纤阵列4中光纤的数量，不产生光路冲突即可。
转折元件组2和光隔离元件组3位于同一光路上，转折元件组2将不同单纤双向光纤接口1的入射光折射入隔离元件组3的光路中，并将光隔离元件组3中的出射光折射入不同的单纤双向光纤接口1，以实现光隔离元件组3的复用。每个单纤双向光纤接口1射入的入射光依次经过转折元件组2和光隔离元件组3后，由光纤阵列4中对应的出射光纤射出；光纤阵列4中每个入射光纤射入的入射光依次经过光隔离元件组3和转折元件组2后，由相应的单纤双向光纤接口1射出。通过转折元件2的折射，将多组端口的入射和出射光路引入光隔离元件组3的光路中，实现光隔离元件组3的复用，即可通过一个普通光环形器的元件和体积实现多个光环形器功能的使用效果，实现光环形器的集成。
本实施例提供的集成光环形器将多个单纤双向光纤所需的多个光环形器的光隔离功能共用一组光学元件进行实现，而不需要使用多组光学元件分别对每一根单线双向光纤进行光路隔离，实现了减小光环形器体积的效果。
本实施例中提供的集成光环形器中，转折元件组2和光隔离元件组3可以根据加工难度、成本、光路精度要求等选择具体的光学元件进行实现，不同的具体实现方式都包含在本实用新型的保护范围中。
以下提供几种在实际实施时可选的具体实现方式：
(1)转折元件组2：
如图3所示，转折元件组2使用转折棱镜实现。本实施例中，为了与2个单纤双向光纤接口1的光路一一对应，使用2个转折棱镜21。每个单纤双向光纤接口1的入射光经过对应的转折棱镜21到达光隔离元件组3；光纤阵列4中每个入射光纤的入射光经光隔离元件组3后，由不同的转折棱镜21折射至相应的单纤双向光纤接口1射出。使用转折棱镜21可以满足转折元件组2对不同的单纤双向光纤进行光路角度调整的功能，同时可以减小集成光环行器的体积、降低成本和加工难度。在本实施例的优选方案中，为了简化光路设计，避免光路冲突，每个转折棱镜21对应1个单纤双向光纤接口1的光路，因此需使用的转折棱镜21的数量与单纤双向光纤接口1的数量相同。在其他实施方案中，可以根据具体光路设计设置不同数量和位置的转折棱镜21，或者其它可以对光路进行转折的光学元件。
进一步的，转折棱镜21的具体安装角度根据单纤双向光纤接口1的数量和光路角度计算。在本实施例的优选方案中，为了简化光路，使用2个单纤双向光纤接口1配合2个转折棱镜21，为了保证每组光环行器中最终的入射光路和出射光路平行，利用光的全反射特性，根据反射光路计算所得，需要将每个单纤双向光纤接口1的光路转折45度，因此每个转折棱镜21的设置角度为45度。在本实施例的具体实施场景中，转折棱镜21的角度需要根据集成光环形器中具体光学器件和光路设置不同进行具体计算和设置。
为了光路计算和实施简便，一般使用每2个单纤双向光纤接口、配合2个转折棱镜21、以及2个入射光纤和2个出射光纤作为一组，按组增加本实施例提供的集成光环形器中环形光路的数量。由于每2个转折棱镜21可以提供一组平行光路，因此在不使用其它光路转折元件的情况，该场景中转折棱镜21的设置角度也为45度。
(2)光隔离元件组3：
如图4所示，光隔离元件组3使用第一偏振分光棱镜31、第一半波片32、第一法拉第旋转片33、第二法拉第旋转片34、第二半波片35和第二偏振分光棱镜36。第一偏振分光棱镜31、第一半波片32、第一法拉第旋转片33、第二法拉第旋转片34、第二半波片35和第二偏振分光棱镜36依次位于同一光路上，由转折元件组2射入的信号光经过第一偏振分光棱镜31进入光隔离元件组3的光路，并通过第二偏振分光棱镜36的出射光路射出至光纤阵列4对应的出射光纤，由光纤阵列4射入的信号光经过第二偏振分光棱镜36进入光隔离元件组3的光路，并通过第一偏振分光棱镜31的出射光路射出至转折元件组2。
在具体实施场景中，为了实现光路隔离的功能，第一法拉第旋转片33和第二法拉第旋转片34的角度与一般的光环形器相同，设置为45度。为了配合第一法拉第旋转片33和第二法拉第旋转片34的偏转角度及光路角度，将信号光的偏振态转换为合适的角度，第一半波片32和第二半波片35的角度设置为22.5度。
使用上述光路元件组成光隔离元件组3的情况下，由光纤阵列4的入射光纤射入的信号光被第二偏振分光棱镜36分成偏振方向互相正交的两束光，两束光分别经过第二半波片35后，偏振方向互相平行，接着两束光经过45度设置的第二法拉第旋转片34和第一法拉第旋转片33后，偏振方向均发生90度旋转，再经过第一半波片32，两束光偏振方向再次正交，在第一偏振分光棱镜31处，两光束发生折射并合光，由单纤双向光纤接口1射出。相反的，由单纤双向光纤接口1射入的入射光，由第一偏振分光棱镜31进行分光，两束互相正交的偏振光经过第一半波片32，两束光偏振方向互相平行，接着经过45度设置的第一法拉第旋转片33和第二法拉第旋转片34后，偏振方向均发生90度旋转，经过第二半波片35后，两束光偏振方向再次正交，经过第二偏振分光棱镜36后，由光纤阵列4中对应的出射光纤射出。由此，可以实现单纤双向光纤中光路的分离。
(3)透镜阵列5：
如图5所示，为了提高光纤阵列4中入射光和出射光的光路耦合性，提升光信号的功率，本实施例提供的集成光环形器还可以包括透镜阵列5，透镜阵列5位于光隔离元件组3和光纤阵列4之间的光路上，将透镜阵列5中每根入射光纤射入的信号光进行准直，并将出射至透镜阵列5中每根出射光纤的信号光进行准直。在本实施例的优选方案中，为了简化光路设计，避免光路互相干扰，透镜阵列5中的透镜数量与光纤阵列4中的光纤数量相同，光纤阵列4中每一根光纤的光路对应透镜阵列5中的一个透镜，透镜阵列5中的每一个透镜对光纤阵列4中的一根光纤的光路进行准直。在其它实施场景中，可以根据光路的具体设计选择合适的透镜数量及其它光学元件。
进一步的，为了提高透镜的性能，避免球差、减小体积、提高光路稳定性，透镜阵列5中的准直透镜不使用普通的球面透镜，而选择使用非球面透镜，具体可根据光路精度和准直需求选择简单的非球面单片平凸透镜或非球面单片双凸透镜。
由于光纤阵列4中不同光纤的位置不同，为了使光隔离元件组3的出射光与光纤阵列4中的光纤夹角匹配，透镜阵列5中还可以包括楔角片。楔角片位于光隔离元件组3和透镜阵列5中的准直透镜之间，光隔离元件组3的出射光经过楔角片后改变光路角度，形成与光纤阵列4中每根出射光纤夹角匹配的光路，进入光纤阵列4中相应的出射光纤中；另一方面，光纤阵列4中每根入射光纤的入射光经准直透镜准直后，通过楔角片改变光路角度，与光隔离元件组3的光路匹配。
在具体实施方式中，使用上述具体光学元件后，本实施例提供的集成光环形器中不同端口的光路如图6、图7、图8和图9所示，具体光路结构详述如下。本实施例各附图中各单纤双向光纤接口1、转折元件组2中的各转折棱镜、光纤阵列4中的各光纤和透镜阵列5中的各透镜对应关系仅为一种可选用的实现方式，不用于限定各元件的具***置，在实际使用中可以根据具体的光路元件选择和光路设计进行调整，满足本实施例提供的光路逻辑关系即可。
在本实施例的优选方案中，为了简化光路，第偏振分光棱镜31和第二偏振分光棱镜36使用45度平行四边形分光棱镜。在实际使用场景中，可以根据实际光路需要选择合适的光学器件完成相应光路转换，如使用矩形分光棱镜配合反射镜、转折棱镜等组合实现所需的光路。
如图6所示，光路方向由光纤阵列4中的第一入射光纤41入射，由第一单纤双向光纤接口11出射。信号光从第一入射光纤41输入，进入透镜阵列5中的第一透镜51，信号光经过第一透镜51准直后，进入第二偏振分光棱镜36，第二偏振分光棱镜36把信号光分成P偏振光和S偏振光，经过第二偏振分光棱镜36的45度面反射后，P光和S光传播方向互相平行且振动方向互相垂直。P偏振光和S偏振光进入第二半波片35，经过第二半波片35旋转光轴后，P偏振光的偏振态旋转45度，S偏振光偏振态旋转135度，继续向前进入第二法拉第旋转片34和第一法拉第旋转片33，经过第二法拉第旋转片34和第一法拉第旋转片33的旋光效应，P偏振光的偏振态与原偏振态方向一致，S偏振光的偏振态与原偏振态方向一致，再经过第一半波片32进入第一偏振分光棱镜31，经过第一偏振分光棱镜31的45度面反射后，P偏振光和S偏振光完全合光，经过转折元件组2中的第一转折棱镜21-1进入第一单纤双向光纤接口11，实现了信号光从光纤阵列的第一入射光纤41传输到第一单纤双向光纤接口11。
图7所示，光路方向由第一单纤双向光纤接口11入射，由第一出射光纤43出射。信号光从第一单纤双向光纤接口11输入，进入转折元件组2中的第二转折棱镜21-2，继续传输进入第一偏振分光棱镜31，第一偏振分光棱镜31把信号光分成P偏振光和S偏振光，经过第一偏振分光棱镜31的45度面反射后，P光和S光传播方向互相平行且振动方向互相垂直。P偏振光和S偏振光经过第一半波片32进入第一法拉第旋转片33和第二法拉第旋转片34，经第一法拉第旋转片33和第二法拉第旋转片34的旋光效应，P偏振光的偏振态旋转45度，S偏振光偏振态旋转45度，继续传输进入第二半波片35，经过第二半波片35旋转光轴后，P偏振光的偏振态旋转135度，S偏振光偏振态旋转45度，P偏振光的偏振态与原偏振态方向互相垂直，P偏振光转换成S偏振光，S偏振光的偏振态与原偏振态互相垂直，S偏振光转换成P偏振光,进入第二偏振分光棱镜36，经过第二偏振分光棱镜36的45度面反射后，P偏振光和S偏振光完全合光，进入透镜阵列5中的第三透镜53，经第三透镜53准直后，进入光纤阵列4中的第一出射光纤43，实现了信号光从第一单纤双向光纤接口11传输到光纤阵列4中的第一出射光纤43。
上述图6和图7中所示光路，由第一单纤双向光纤接口11、第一入射光纤41和第一出射光纤43为一组光路端口，配合集成光环形器中的其它元件完成一套光环行器的功能。
如图8所示，光路方向由光纤阵列4中的第二入射光纤42入射，由第二单纤双向光纤接口12出射。信号光从光纤阵列4中的第二入射光纤42输入，进入透镜阵列5中的第二透镜52，信号光经过第二透镜52准直后，进入第二偏振分光棱镜36，第二偏振分光棱镜36把信号光分成P偏振光和S偏振光，经过第二偏振分光棱镜36的45度面反射后，P光和S光传播方向互相平行且振动方向互相垂直。P偏振光和S偏振光进入第二半波片35，经过第二半波片35旋转光轴后，P偏振光的偏振态旋转45度，S偏振光偏振态旋转135度，继续向前进入第二法拉第旋转片34和第一法拉第旋转片33，经过第二法拉第旋转片34和第一法拉第旋转片33的旋光效应，P偏振光的偏振态与原偏振态方向一致，S偏振光的偏振态与原偏振态方向一致，再经过第一半波片32进入第一偏振分光棱镜31，经过第一偏振分光棱镜31的45度面反射后，P偏振光和S偏振光完全合光，经转折元件组2的第一转折棱镜21-1进入第二单纤双向光纤接口12，实现了信号光从光纤阵列4中第二入射光纤42传输到第二单纤双向光纤接口12。
如图9所示，光路方向由第二单纤双向光纤接口12入射，由第二出射光纤44出射。信号光从第二单纤双向光纤接口12输入，进入转折元件组2的第二转折棱镜21-2，继续传输进入第一偏振分光棱镜31，第一偏振分光棱镜31把信号光分成P偏振光和S偏振光，经过第一偏振分光棱镜31的45度面反射后，P光和S光传播方向互相平行且振动方向互相垂直。P偏振光和S偏振光经过第一半波片32进入第一法拉第旋转片33，经第一法拉第旋转片33和第二法拉第旋转片34的旋光效应，P偏振光的偏振态旋转45度，S偏振光偏振态旋转45度，继续传输进入第二半波片35，经过第二半波片35旋转光轴后，P偏振光的偏振态旋转135度，S偏振光偏振态旋转45度，P偏振光的偏振态与原偏振态方向互相垂直，P偏振光转换成S偏振光，S偏振光的偏振态与原偏振态互相垂直，S偏振光转换成P偏振光,经过第二半波片35进入第二偏振分光棱镜36，经过第二偏振分光棱镜36的45度面反射后，P偏振光和S偏振光完全合光，经第二偏振分光棱镜36进入透镜阵列5中的第四透镜54，经第四透镜54准直后，进入光纤阵列4中的第二出射光纤44，实现了信号光从第二单线双向光纤接口12传输到光纤阵列4中的第二出射光纤44。
上述图8和图9中所示光路，由第二单纤双向光纤接口12、第二入射光纤42和第二出射光纤44为一组光路端口，配合集成光环形器中的其它元件完成另一套光环行器的功能。
根据上述结构及光路描述，本实施例提供的集成光环形器结构可以实现多个单纤双向光纤与对应的光纤阵列的光路隔离，将现有需要多个光环行器达到的技术效果仅使用一个集成光环形器实现。减小了整个光纤***中光环形器的总体积，降低了成本，提高了使用灵活性和***集成度。
在本实施例的具体实施场景中，还可以通过其它方式对本实施例提供的集成光环形器结构进行优化。具体使用中，在不互相冲突的情况下，本实施例中提供的各种技术方案可以进行任意组合。
为了便于光环形器和光纤的连接使用，单纤双向光纤接口1使用可插拔接口。在具体使用中，根据光路设置、外壳形状和加工方式等不同，单纤双向光纤接口1的插拔端面可以根据实际需要设置为平面或斜面，设置为平面时光损耗略低于设置为斜面。在具体使用场景中，斜面设置角度一般为斜8度。
在本实施例的某些具体实施场景中，插拔端面不平行的会导致光路耦合性变差，因此所有单纤双向光纤接口1的插拔端面互相平行。
进一步的，为了提高连接精度和连接的灵活度，单纤双向光纤接口1使用陶瓷插芯，根据光纤连接器插头类型的不同，可以选用适用于FC、SC、ST的连接器插头的SC陶瓷插芯，也可以选择适用于LC、MU的连接器插头的LC陶瓷插芯。
本实施例提供的集成光环形器可以用于现有光环行器能够使用的各种工作场合，例如光通信***中或光纤传感***中，可以在不同场景内达到减小光环形器体积，提高***集成度的效果。为了配合不同场景具体的使用需要，光纤阵列4在光纤无需弯曲的应用场景中可以使用常规光纤以降低成本，在光纤需要弯曲的场景中使用微弯光纤以降低光信号的损耗，还可以使用现有光环行器其它工作场景中需使用的相应光纤类型。
为了对集成式光环形器中的光学器件进行保护，避免外界环境对光学器件本身以及光路造成损坏或影响，如图10所示，本实施例中的集成光环形器还包括外壳6。转折元件组2和光隔离元件组3封装在外壳之内。单纤双向光纤接口1和光纤阵列4的外部接口位于外壳6之外，单纤双向光纤接口1和光纤阵列4的光路引入外壳6之内。
以上具体实施方式能够提高本实施例提供的集成光环形器的使用灵活性、便捷性和稳定性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种集成光环形器，其特征在于，包括至少2个单纤双向光纤接口(1)、转折元件组(2)、光隔离元件组(3)和光纤阵列(4)，具体的：
转折元件组(2)和光隔离元件组(3)依次位于同一光路上；
由每个单纤双向光纤接口(1)射入的信号光依次经过转折元件组(2)和光隔离元件组(3)后，由光纤阵列(4)中对应的出射光纤射出；由光纤阵列(4)中每根入射光纤射入的信号光依次经过光隔离元件组(3)和转折元件组(2)后，由相应的单纤双向光纤接口(1)射出。
2.根据权利要求1所述的集成光环形器，其特征在于，所述转折元件组(2)包括至少2个转折棱镜(21)，具体的：
由每个单纤双向光纤接口(1)射入的信号光经过对应的转折棱镜(21)到达光隔离元件组(3)后，由光纤阵列(4)中对应的出射光纤射出；由光纤阵列(4)中每根入射光纤射入的信号光经过光隔离元件组(3)后，由对应的转折棱镜(21)折射至相应的单纤双向光纤接口(1)射出。
3.根据权利要求2所述的集成光环形器，其特征在于，所述转折棱镜(21)的角度根据单纤双向光纤接口(1)的数量和光路角度计算得到。
4.根据权利要求1所述的集成光环形器，其特征在于，所述光隔离元件组(3)包括第一偏振分光棱镜(31)、第一半波片(32)、第一法拉第旋转片(33)、第二法拉第旋转片(34)、第二半波片(35)和第二偏振分光棱镜(36)，具体的：
第一偏振分光棱镜(31)、第一半波片(32)、第一法拉第旋转片(33)、第二法拉第旋转片(34)、第二半波片(35)和第二偏振分光棱镜(36)依次位于同一光路上，由转折元件组(2)射出的信号光经过第一偏振分光棱镜(31)进入光隔离元件组(3)，再由第二偏振分光棱镜(36)射出至光纤阵列(4)对应的出射光纤；由光纤阵列(4)射出的信号光经过第二偏振分光棱镜(36)进入光隔离元件组(3)，再由第一偏振分光棱镜(31)射出至转折元件组(2)。
5.根据权利要求1所述的集成光环形器，其特征在于，集成光环形器还包括透镜阵列(5)，具体的：
透镜阵列(5)位于光隔离元件组(3)和光纤阵列(4)之间的光路上，光纤阵列(4)中每一根光纤射出的信号光经过透镜阵列(5)后生成相应的准直光束。
6.根据权利要求5所述的集成光环形器，其特征在于，所述透镜阵列(5)中的透镜为非球面单片平凸透镜和/或非球面双片平凸透镜。
7.根据权利要求1所述的集成光环形器，其特征在于，所述单纤双向光纤接口(1)为SC陶瓷插芯、LC陶瓷插芯和/或FC陶瓷插芯。
8.根据权利要求7所述的集成光环形器，其特征在于，所述单纤双向光纤接口(1)的插拔端面是平面或斜面。
9.根据权利要求7所述的集成光环形器，其特征在于，所述每个单纤双向光纤接口(1)的插拔端面互相平行。
CN202021539312.7U 2020-07-29 2020-07-29 一种集成光环形器 Active CN212905793U (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202021539312.7U CN212905793U (zh) 2020-07-29 2020-07-29 一种集成光环形器
PCT/CN2020/135492 WO2022021738A1 (zh) 2020-07-29 2020-12-10 一种集成光环形器
US18/016,858 US20230296931A1 (en) 2020-07-29 2020-12-10 Integrated optical circulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202021539312.7U CN212905793U (zh) 2020-07-29 2020-07-29 一种集成光环形器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN212905793U true CN212905793U (zh) 2021-04-06

Family

ID=75230479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202021539312.7U Active CN212905793U (zh) 2020-07-29 2020-07-29 一种集成光环形器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230296931A1 (zh)
CN (1) CN212905793U (zh)
WO (1) WO2022021738A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114660725A (zh) * 2022-03-21 2022-06-24 广东三石园科技有限公司 多路带隔离功能的波分复用器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4070053B2 (ja) * 1999-02-10 2008-04-02 古河電気工業株式会社 光サーキュレータ
CN101231369B (zh) * 2008-02-22 2010-06-02 东南大学 基于偏振模式分离器的波导型偏振无关光环形器
CN102998746A (zh) * 2012-12-28 2013-03-27 福建中策光电股份公司 一种光环形器
US9625650B2 (en) * 2014-08-13 2017-04-18 Finisar Corporation Optical circulators integrated into transceivers
CN105891956B (zh) * 2014-11-07 2023-07-25 江苏旭海光电科技有限公司 反射型光环形器阵列

Also Published As

Publication number Publication date
US20230296931A1 (en) 2023-09-21
WO2022021738A1 (zh) 2022-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1241560A (en) Optical multiplexer and demultiplexer
US5850493A (en) Device for focusing light through an optical component
CN204925459U (zh) 一种多波长单纤双向光收发模块
CN104656286A (zh) 微型同波长单芯双向光收发模块
CN103558667B (zh) 一种基于自由空间传输的多播交换光开关
CN217639658U (zh) 光收发模块
CN104991320A (zh) 一种多波长单纤双向光收发模块及其工作方法
CA2348556A1 (en) Multiple port, fiber optic coupling device
US6438278B1 (en) Fiber optical circulator
CN212905793U (zh) 一种集成光环形器
CN208421302U (zh) 一种单纤双向多波长光收发组件
Tottori et al. Integrated optical connection module for 7-core multi-core fiber and 7 single mode fibers
CN204331200U (zh) 微型同波长单芯双向光收发模块
US7010190B2 (en) Silicon optic based wavelength division multiplexing device
CN109814284A (zh) 一种超微型光环行器
US11346988B2 (en) Miniaturized optical circulator
TWM639388U (zh) 環形器及光模組
CN216052307U (zh) 一种光接收装置
CN213365087U (zh) 一种多次滤波的光学滤波***
CN110531465B (zh) 光环形器以及单纤双向光模块
CN110764285B (zh) 光电混合器件
CN210982806U (zh) 一种高反射隔离度波分复用器
CN113031293A (zh) 一种波长选择***
US6760085B2 (en) Wavelength selecting module and wavelength selecting apparatus
CN216748300U (zh) 一分四路保偏光学器件

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant