CN215264115U - 一种反射式光环行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种反射式光环行器，包括：光纤准直器，用于出射第一光束；光纤准直器包括多个光波导芯片或者多个光纤插针；光纤准直器至少包括第一输出端、第二输出/输入端和第三输出/输入端；其中，第一输出端、第二输出/输入端和第三输出/输入端的中心轴线方向互相平行且在第一平面内；依次位于第一光束传播路径上的合光分光晶体、偏振转换组件、光束偏转组件、第一法拉第旋光片和反射式透镜；入射至反射式透镜的光束与反射式透镜反射后出射的光束平行；第一输出端输出的第一光束被第二输出/输入端接收；第二输出/输入端输出的第一光束被第三输出/输入端接收。本实用新型提出的反射式光环行器体积小、工艺简单、成本较低。

Description

一种反射式光环行器

技术领域

本实用新型实施例涉及光通信领域，尤其涉及一种反射式光环行器。

背景技术

在光纤通信***中，反向光的传输将给器件和***带来不稳定性，光环行器是一种多端口输入输出的非互易器件，它使光信号只能沿固定的路径进行环路传输，从而实现正反向传输光的分离，广泛应用于单纤双向传输***、色散补偿单元、波长阻塞器、通道均衡器和波长选择开关等光通信子***中。

互联网应用的蓬勃发展促进了数据中心的大规模建设，数据中心服务器之间高速数据传输只能通过光纤互连技术实现。光纤互连技术经历了多模光纤并行传输、单模光纤并行传输和单模光纤波分复用传输阶段，波分复用传输采用 1270、1290、1310、1330nm四个工作波长。为了进一步节约光纤资源，数据中心用户提出了波分复用单纤双向传输的需求，通过光环行器实现收发光信号的分离。

传统的三端口光环行器，其输入/输出端口位于两侧，不能方便的集成到数据中心的光纤收发模块中，通常，其输入输出端口或者采用三个独立的单光纤准直器，或者采用一个三通道的光纤准直器阵列，因此端口间距较大，要求光环行器中其他元件的尺寸相应增加，不利于光环行器的小型化设计，难以集成到结构紧凑的光纤收发模块中。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种反射式光环行器，具有结构尺寸小、制备工艺简单，成本低的优点，满足数据中心中波分复用单纤双向传输模块的需求。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种反射式光环行器，包括：

光纤准直器，用于出射第一光束；所述光纤准直器包括多个光波导芯片或者多个光纤插针；

所述光纤准直器至少包括第一输出端、第二输出/输入端和第三输出/输入端；其中，所述第一输出端、第二输出/输入端和第三输出/输入端的中心轴线方向互相平行且在第一平面内；

依次位于所述第一光束传播路径上的偏振分光棱镜、偏振转换组件、光束偏转组件、第一法拉第旋光片和反射式透镜；入射至所述反射式透镜的光束与所述反射式透镜反射后出射的光束平行；

所述第一输出端输出的所述第一光束被所述第二输出/输入端接收；所述第二输出/输入端输出的所述第一光束被所述第三输出/输入端接收。

可选的，所述偏振分光棱镜包括斜方棱镜和直角棱镜；

所述斜方棱镜和所述直角棱镜胶合设置；胶合面镀有偏振分光膜。

可选的，所述光纤准直器还包括准直透镜；

所述准直透镜用于准直所述第一光束。

可选的，所述光束偏转组件包括沃拉斯顿棱镜；

所述沃拉斯顿棱镜包括两块相互邻接的棱镜，两块所述棱镜的光轴相互垂直。

可选的，所述偏振转换组件包括玻璃片、半波片和第二法拉第旋光片；

所述玻璃片位于经所述偏振分光棱镜出射的第二光束的传播路径上；

所述半波片位于经所述偏振分光棱镜出射的第三光束的传播路径上；所述第三光束与所述第二光束的传播方向垂直；

所述第二法拉第旋光片位于经所述玻璃片后的所述第二光束以及经所述半波片后的所述第三光束的传播路径上。

可选的，所述半波片的快轴方向与所述第一平面的夹角为45°。

可选的，所述反射式透镜包括凸球面和平面，所述平面位于所述凸球面的后焦面上。

本实用新型提出了一种反射式光环行器，包括：光纤准直器，用于出射第一光束；光纤准直器包括多个光波导芯片或多个光纤插针，进一步缩小入射光束的体积，设置光纤准直器至少包括第一输出端、第二输出/输入端和第三输出/ 输入端；其中，第一输出端、第二输出/输入端和第三输出/输入端的中心轴线方向互相平行且在第一平面内；进一步，通过合理设置各个光学组件，使第一光束依次经过偏振分光棱镜、偏振转换组件、光束偏转组件、第一法拉第旋光片和反射式透镜，同时保证反射式透镜使入射至反射式透镜的光束与反射式透镜反射后出射的光束平行，保证第一输出端输出的第一光束被所述第二输出/输入端接收；第二输出/输入端输出的第一光束被所述第三输出/输入端接收。该技术方案设置的反射式光环行器具有结构尺寸小、制备工艺简单，成本低的优点，满足数据中心中波分复用单纤双向传输模块的需求。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型实施例提供的一种反射式光环行器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的光波导芯片的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的三光纤准直器的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的PBS棱镜的结构和光路示意图；

图5是传统位移晶体的结构和光路示意图；

图6是本实用新型实施例提供的沃拉斯顿棱镜中的光路示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种偏振转换组件的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的反射式透镜中的光路示意图；

图9是本实用新型实施例提供的一种反射式光环行器的光路示意图；

图10是本实用新型实施例提供的一种反射式光环行器各个器件偏振方向变化示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本实用新型实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本实用新型的技术方案。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本实用新型的保护范围之内。

实施例

本实用新型实施例提供一种反射式光环行器。图1是本实用新型实施例提供的一种反射式光环行器的结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的光波导芯片的结构示意图；图3是本实用新型实施例三光纤准直器的结构示意图。

如图1和图2所示，反射式光环行器包括：

光纤准直器1，用于出射第一光束；光纤准直器1包括多个光波导芯片10a 或者多个光纤插针10a’；

光纤准直器1至少包括第一输出端①、第二输出/输入端②和第三输出/输入端③；其中，第一输出端①、第二输出/输入端②和第三输出/输入端③的中心轴线方向互相平行且在第一平面内；

依次位于第一光束传播路径上的偏振分光棱镜2、偏振转换组件3、光束偏转组件4、第一法拉第旋光片5和反射式透镜6；入射至反射式透镜6的光束与反射式透镜6反射后出射的光束平行；

第一输出端①输出的第一光束被第二输出/输入端②接收；第二输出/输入端②输出的第一光束被第三输出/输入端③接收。

示例性的，如图1-图3所示，设置反射式光环行器包括光纤准直器1，出射第一光束，其中，第一光束包括单色性好的激光光束。为了进一步减少反射式光环行器的整体体积，设置光纤准直器1包括多个光波导芯片10a(如图2所示) 或者多个光纤插针10a’(如图3所示)，用于输出第一光束。沿第一光束的传播方向，光波导芯片10a由三根相互平行、相互靠近的光波导组成，这三根光波导的功能类似三光纤插针10a’中的三根尾纤，发出光束。

进一步的，设置光纤准直器1至少包括第一输出端①、第二输出/输入端②和第三输出/输入端③，其中，第一输出端①、第二输出/输入端②和第三输出/输入端③的中心轴线方向互相平行且在第一平面内，根据实际应用的需要，第一光束从第一输出端①、第二输出/输入端②和第三输出/输入端③任一个端口输出。具体的，在光纤准直器1的一侧第一光束的传播路径上设置有振分光棱镜2 (Polarization Beam Splitter，PBS)，相对常用的常规位移晶体，PBS棱镜的双折射系数较大，当棱镜中镀PBS膜的斜面角度为45°时，分光比d/L可以达到1，分光效果好。当第一光束入射到偏振分光棱镜2后，被分解为偏振方向相互垂直的两束线偏振光，如：P偏振光和S偏振光。在偏振分光棱镜2远离光纤准直器1的一侧设置有偏振转换组件3，当第一输出端①出射的第一光束依次经过偏振分光棱镜2被分束成偏振方向互相垂直的两束光，经偏振转换组件3后变成偏振方向一致的两束线偏振光，偏振方向一致的两束光经过光束偏转组件4后光束的传播方向发生横向位移偏转后到达第一法拉第旋光片5，两光束的偏振方向经第一法拉第旋光片5旋转后进入反射式透镜6，通过合理设置反射式透镜6 使入射至反射式透镜6的光束与反射式透镜6反射后出射的光束平行，从而实现反射式接收。经反射式透镜6反射后出射的光束再依次经过第一法拉第旋光片5、光束偏转组件4、偏振转换组件3和偏振分光棱镜2，由于光束两次经过光束偏转组件4，光束的传播方向发生偏移，经偏振分光棱镜2合光后被第二输出/输入端②接收。采用该结构设计的环形器结构简单、成本低，可进一步减少环形器的体积，满足数据中心中波分复用单纤双向传输模块的需求。类似的，当第一光束从第二输出/输入端②输出经反射后被第三输出/输入端③接收，这里不再做描述，实现了单侧输入输出的环行器。

综上，本实用新型实施例提供的一种反射式光环行器，通过设置光纤准直器出射第一光束，光纤准直器包括多个光波导芯片或者多个光纤插针，进一步缩小入射光束的体积，设置光纤准直器至少包括第一输出端、第二输出/输入端和第三输出/输入端；其中，第一输出端、第二输出/输入端和第三输出/输入端的中心轴线方向互相平行且在第一平面内；进一步，通过合理设置各个光学组件，使第一光束依次经过偏振分光棱镜、偏振转换组件、光束偏转组件、第一法拉第旋光片后经反射式透镜反射，同时保证反射式透镜使入射至反射式透镜的光束与反射式透镜反射后出射的光束平行，保证第一输出端输出的第一光束被所述第二输出/输入端接收；第二输出/输入端输出的第一光束被所述第三输出/输入端接收。该技术方案设置的反射式光环行器具有结构尺寸小、制备工艺简单，成本低的优点，满足数据中心中波分复用单纤双向传输模块的需求。

为了进一步调整第一光束的传输，可选的，光纤准直器1还包括准直透镜 10b；准直透镜10b用于准直输出第一光束。

示例性的，作为一种可行的实施例方式，光纤准直器1包括多个光纤插针 10a’和一准直透镜10b(如图3所示)，或者光纤准直器1包括多个光波导芯片 10a和一准直透镜10b(如图2所示)。准直透镜10b用于准直输出第一光束，光纤插针10a’和光波导芯片10a具有结构紧凑，光束传输稳定等优势。优选的，设置光纤准直器1包括三个光波导芯片10a和一准直透镜10b，光波导芯片10a 的端面置于准直透镜的前焦面上，准直透镜10b将光波导发出的小光斑大发散角光束转变为大光斑小发散角光束，相交于准直透镜10b的后焦点处，完成对光束的准直，输出第一光束。适当设计三根光波导的间距和准直透镜10b的焦距，让三束准直光束之间的夹角，与光束偏转组件4的偏转角度相匹配，从而实现光信号的输入输出耦合。光波导芯片除了提供三根相互靠近、相互平行的光波导作为输入输出端口，还可以同时实现其他功能，如多个光波长的复用/解复用。这种结构的光环行器，可实现集成光学器件(基于光波导)与微光学器件(基于棱镜、透镜、波片、晶体等)的混合集成。

如图2所示，光波导芯片10a上的三根光波导分别作为光环行器的输入输出端口①-③，光束可以从这些端口入射到环行器内，也可以从这些端口出射。例如，当中间的光波导②位于准直透镜10b的轴线上，准直之后的光束会沿着轴线传输，而另外两根光波导①③存在横向离轴，这两根光波导①③输出的光束，经准直后与准直透镜10b的轴线存在一个夹角，优选的，设置两侧光波导①③输出的光束与准直透镜10b的轴线夹角相同，通过此结构设置可以使三束准直光相交于准直透镜10b的后焦点F1上；进一步的，适当设计准直透镜10b的焦距，使三束准直光束之间的夹角与光束偏转组件4的偏转角度相匹配，从而实现光信号的输入输出耦合。

在上述实施例的基础上，图4是本实用新型实施例提供的PBS棱镜的结构和光路示意图；图5是传统位移晶体的结构和光路示意图。如图4所示，可选的，偏振分光棱镜2包括斜方棱镜21和直角棱镜22；斜方棱镜21和直角棱镜 22胶合设置；胶合面镀有偏振分光膜23。

示例性的，PBS棱镜2包括胶合在一起的一个斜方棱镜21和一个直角棱镜 22，二者的胶合面上镀了偏振分光(PBS)膜22，参见图4(a)。偏振方向垂直于光学子午面的s光将被PBS膜22层反射，而偏振方向平行于光学子午面的p 光，则可以从PBS膜层22透射，s光和p光在PBS棱镜2中的传播路径，分别参见图4(b)和图4(c)。

当一束自然光或者任意偏振光通过PBS棱镜2之后，其中的p光成分从透射光路输出，s光成分从反射光路输出，从而得到两束偏振方向相互垂直、传播方向相互平行的线偏振光，这是偏振分光过程，参见图4(d)。反之，如果从反向输入两束偏振方向相互垂直、传播方向相互平行的线偏振光，将会合成一束随机偏振光，这是偏振合光过程。

由此可见，PBS棱镜可以在一个较短的纵向(光路传播方向)厚度内，将两束相互垂直的偏振光在横向(垂直于光路传播方向)分开较大的距离。传统的采用位移晶体的偏振分光方法，如图5所示，即使采用高双折射系数的晶体，往往分光比d/L(横向分光距离d与纵向晶体厚度L的比值)仍然有限，而PBS 棱镜2分光比d/L可以达1。在上述实施例中提到，三光纤准直器1输出的三束准直光束交于准直透镜10b的后焦点F处，此焦点应指向光束继续传播方向上的光束转换组件4中间斜面的中心，也就是说，合光分光元件和偏振转换组件3 的光学厚度应小于准直透镜的焦距，才能置于焦点之内。传统的位移晶体由于分光比太小，需要较厚的晶体才能将两个偏振方向的光束完全分开，因而不能置于准直透镜10b的焦点之内，因此，本实施例采用的PBS棱镜则可以满足此要求。

在上述实施例的基础上，准直透镜10b的后焦点F指向光束转换组件4中间斜面的中心，图6是本实用新型实施例提供的沃拉斯顿棱镜中的光路示意图，如图6所示，可选的，光束转换组件4包括沃拉斯顿棱镜；沃拉斯顿棱镜包括两块相互邻接的棱镜，两块棱镜的光轴相互垂直。如图6所示，当选用沃拉斯顿棱镜，与水平方向成+2φ倾角正向入射的+45°偏振光束，经过楔角片41和楔角片42后以+φ倾角出射，经过反射式透镜反射再次入射楔角片42和楔角片41 时，满足以-φ倾角反向入射的-45°偏振光束，光束沿水平方向出射，此时与第一次到达沃拉斯顿棱镜的光束相比，第二次经过沃拉斯顿棱镜的光束顺时针偏转角度φ。相似的，第二输出/输入端②输出的第一光束再次穿过沃拉斯顿棱镜后光束顺时针偏转角度φ。

在上述实施例的基础上，在PBS棱镜2远离三光纤准直器1的一侧设置有偏振转换组件3，图7是本实用新型实施例提供的一种偏振转换组件的结构示意图。如图7所示，其中图7b为图7a中沿A方向的侧视图，本实施例中，可选的，偏振转换组件3包括玻璃片31、半波片32和第二法拉第旋光片33；玻璃片31位于经PBS棱镜2出射的第二光束的传播路径上；半波片32位于经PBS 棱镜2出射的第三光束的传播路径上，第三光束与第二光束的传播方向垂直；第二法拉第旋光片33位于经玻璃片31后的第二光束以及经半波片32后的第三光束的传播路径上。

示例性的，如图7a所示，设置玻璃片31与半波片32上下并排分别位于PBS 棱镜2分出的两条不同的光路上，经PBS棱镜2分束后的第二光束和第三光束分别进入玻璃片31与半波片32。可选的，如图7b中所示，半波片的快轴方向与第一平面的夹角为45°。其中，第一平面为第一输出端①、第二输出/输入端②和第三输出/输入端③的中心轴线方向互相平行所在的平面，也可以理解为水平平面。如图7b所示，半波片32的快轴与水平方向成45°夹角，偏振方向在水平(或者竖直)方向的线偏振光经过半波片32后，光束的偏振方向将发生90°旋转，变成竖直(或者水平)方向的线偏振光，因此，被PBS棱镜2分解为偏振方向相互垂直的第二光束和第三光束，分别经过玻璃片31与半波片32之后，第二光束和第三光束的偏振方向变成一致。

基于入射光束单侧输入/输出目的，本实施例采用对光的传播方向影响较小的反射式透镜。图8是本实用新型实施例提供的反射式透镜中的光路示意图；

图9是本实用新型实施例提供的一种反射式光环行器的光路示意图。结合图8 和图9所示，可选的，反射式透镜6包括凸球面和平面，平面位于凸球面的后焦面上，在上述实施例的基础上，凸球面朝向第一法拉第旋光片5，凸球面的前焦点对准渥拉斯顿棱镜中斜面的中心点Q位置。示例性的，设置反射式透镜6 为平凸透镜，包括凸球面和平面，其中，凸球面产生屈光和聚焦效果，平面位于凸球面的后焦面上，并且平面上镀有高反膜。如图8所示，采用反射式透镜，当光束从凸球面入射时，经反射式透镜6内部传输和平面反射之后，出射光束总是与入射光束相互平行，与入射角无关，降低了光路调试的难度，提高了器件的组装效率，同时减少了光束损失，使光束传播的方向可控，可有效简化环形腔内器件结构的设计，降低生产成本。

基于上述实施例提供的实用新型构思，下面列举一个可行的实施例方式进行说明。合图1-图10介绍光束在一种反射式光学环行器内的传播路径以及偏振方向的变化。如图9所示，从第一输出端①入射的光束入射到PBS棱镜2后形成两束偏振方向相互垂直的光束L1、L2，两束光在横截面内的位置和偏振方向如图10(b)所示。从图9可见，在侧视方向看，光束L0入射到位移晶体后分成两束光束L1、L2，两束光束L1、L2的光路分开。

光束L1、L2分别经过玻璃片31和半波片32，参见图7中玻璃片31与半波片32的排列方式，以及半波片32的快轴方向，光束L1的偏振方向不变，而光束L2的偏振方向将偏转90°。这样，两束光分别经过玻璃片31和半波片32 之后，光束L1与光束L2的偏振方向相同，如图10(c)所示。

随后，光束L1、L2分别入射到第二法拉第旋光片33，偏振方向发生45°顺时针旋转，如图10(d)所示。此时，光束L1与光束L2的偏振方向相同。

接着，光束L1、L2分别入射到渥拉斯顿棱镜4，渥拉斯顿棱镜4中的光路参见图6。在俯视图中，光束L1、L2均为+45°线偏振光，并且相互重合，以 +2φ倾角入射，通过渥拉斯顿棱镜4之后，偏振方向不会发生变化，而传输方向沿顺时针偏转角度φ，以+φ倾角出射。经过渥拉斯顿棱镜4后，光束L1、 L2的横向位置和偏振方向如图10(e)所示。

光束L1、L2经过渥拉斯顿棱镜4后，入射到第一法拉第旋光5片，由于第一法拉第旋光片5对光束的偏振方向有旋转作用，因此，光束L1、L2的偏振方向有顺时针45°旋转，如图10(f)所示，此时光束L1、L2的偏振方向仍保持相互平行。

从第一法拉第旋光片5出射的光束入射到反射式透镜6，根据图8所示反射式透镜的性质，侧视图表明，相互平行的光束L1、L2在反射之后，发生相互倒换；俯视图表明，两束入射光相互重合，并且两束反射光也与入射光相互重合。

反射光束L1、L2第二次反向入射到第一法拉第旋光片5，由于第一法拉第旋光片5对光束的偏振方向的旋转作用，光束L1、L2的偏振方向发生顺时针 45°的旋转，如图10(g)所示。

接着，光束L1、L2第二次反向入射到渥拉斯顿棱镜4，此时两束光均为-45°线偏振光，入射光束的倾角为-φ，光束的传播方向再次发生偏转，顺时针偏转角度φ，沿水平方向出射。即光束的传播方向与光束第一次入射到渥拉斯顿棱镜4的方向成2φ夹角，且传播的方向是朝向PBS棱镜的方向传播。此时光束 L1、L2在横截面内的位置和偏振方向如图10(h)所示。

此后，光束L1、L2第二次反向入射到第二法拉第旋光片32，光束L1、L2 的偏振方向再次顺时针旋转45°，如图10(i)所示，反射光束的偏振方向将恢复到正向光束第一次入射第二法拉第旋光片32之前的状态，此时两束光束L1、 L2的偏振方向仍保持相互平行。

然后，光束L1、L2将第二次反向入射到半波片32和玻璃片31，由于在经过反射式透镜6时，光束L1、L2发生了倒换，此时光束L1入射半波片32，而光束L2入射玻璃片31，与第一次正向入射时的情况相反。第二次经过半波片 32和玻璃片31之后，光束L1发生逆时针90°偏转，而光束L2的偏振方向不变。此时，光束L1、L2的偏振方向如图10(j)所示，光束L1、L2的偏振方向相互垂直。

当光束L1、L2第二次反向经过PBS棱镜2时，两束偏振方向相互垂直的光束L1、L2将重新合并形成一束光束L0，其偏振方向如图10(k)所示，最后光束L0从光纤准直器的第二输出/输入端②出射。

进一步的，第二输出/输入端②入射的第一光束从光纤准直器1的第三输出/ 输入端③出射，具体的，如图9所示，从第二输出/输入端②入射的光束入射到 PBS棱镜2后形成两束偏振方向相互垂直的光束L1、L2，两束光在横截面内的位置和偏振方向如图10(m)所示。从图9可见，在侧视方向看，光束L0入射到 PBS棱镜2后分成两束光束L1、L2，两束光束L1、L2的光路分开。

光束L1、L2分别经过玻璃片31和半波片32，参见图7中玻璃片31与半波片32的排列方式，以及半波片32的快轴方向，光束L1的偏振方向不变，而光束L2的偏振方向将偏转90°。这样，两束光分别经过玻璃片31和半波片32 之后，光束L1与光束L2的偏振方向相同，如图10(n)所示。

随后，光束L1、L2分别入射到第二法拉第旋光片33，偏振方向发生45°顺时针旋转，如图10(o)所示。此时，光束L1与光束L2的偏振方向相同。

接着，光束L1、L2分别入射到渥拉斯顿棱镜4，渥拉斯顿棱镜4中的光路参见图6。在俯视图中，光束L1、L2均为+45°线偏振光，并且相互重合，沿水平方向入射，通过渥拉斯顿棱镜4之后，偏振方向不会发生变化，而传输方向沿顺时针偏转角度φ，以-φ倾角出射。经过渥拉斯顿棱镜4后，光束L1、L2 的横向位置和偏振方向如图10(p)所示。

光束L1、L2经过渥拉斯顿棱镜4后，入射到第一法拉第旋光5片，由于第一法拉第旋光5片对光束的偏振方向有旋转作用，因此，光束L1、L2的偏振方向有顺时针45°旋转，如图10(q)所示，此时光束L1、L2的偏振方向仍保持相互平行。

从第一法拉第旋光片5出射的光束入射到反射式透镜6，如图8所示，根据反射式透镜6的特性，在侧视图中观察，相互平行的光束L1、L2在反射之后，发生相互倒换；在俯视图中观察，两束入射光相互重合，并且两束反射光也与入射光相互重合。

反射光束L1、L2第二次反向入射到第一法拉第旋光片5，由于第一法拉第旋光片5对光束的偏振方向的旋转作用，光束L1、L2的偏振方向发生顺时针 45°的旋转，如图10(r)所示。

接着，光束L1、L2第二次反向入射到渥拉斯顿棱镜4，此时两束光均为-45°线偏振光，入射光束的倾角为+φ，光束的传播方向再次发生偏转，顺时针偏转角度φ，以+2φ倾角出射。即光束的传播方向与光束第一次入射到渥拉斯顿棱镜4的方向成2φ夹角，且传播的方向是朝向PBS棱镜的方向传播。此时光束 L1、L2在横截面内的位置和偏振方向如图10(s)所示。

此后，光束L1、L2第二次反向入射到第二法拉第旋光片33，光束L1、L2 的偏振方向再次顺时针旋转45°，如图10(t)所示，反射光束的偏振方向将恢复到正向光束第一次入射第二法拉第旋光片33之前的状态，此时两束光束L1、 L2的偏振方向仍保持相互平行。

然后，光束L1、L2将第二次反向入射到半波片32和玻璃片31，由于在经过反射式透镜6时，光束L1、L2发生了倒换，此时光束L1入射半波片32，而光束L2入射玻璃片31，与第一次正向入射时的情况相反。第二次经过半波片 32和玻璃片31之后，光束L1发生逆时针90°偏转，而光束L2的偏振方向不变。此时，光束L1、L2的偏振方向如图10(u)所示，光束L1、L2的偏振方向是相互垂直。

当光束L1、L2第二次反向经过PBS棱镜2时，两束偏振方向相互垂直的光束L1、L2将重新合并形成一束光束L0，其偏振方向如图10(v)所示，最后光束L0从光学光纤阵列的第三输出/输入端③出射。

可见，入射光束L0从三光纤准直器的第一输出端①入射后，经过分光、偏振方向旋转、传播方向偏转、以及反射、合光等一系列变化后，从第二输出/输入端②出射；相同的，从第二输出/输入端②入射的光束也会经历与光束L0相同的变化，将从第三输出/输入端③出射。并且，由于光束经过法拉第旋光片时，偏振方向只能够向一个方向偏转，从而在经过渥拉斯顿棱镜时，传输方向只能够向一个方向偏转，因此光路是不可逆的，即从第二输出/输入端②的光束是不可以从第一输出端①出射，只能够从第三输出/输入端③出射，从而确保光路的单向性。

综上，本实用新型实施例提供的反射式光环行器，具有结构尺寸小、制备工艺简单，成本低的优点，满足数据中心中波分复用单纤双向传输模块的需求。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，本实用新型的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合，并且可以以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种反射式光环行器，其特征在于，包括：

光纤准直器，用于出射第一光束；所述光纤准直器包括多个光波导芯片或者多个光纤插针；

所述光纤准直器至少包括第一输出端、第二输出/输入端和第三输出/输入端；其中，所述第一输出端、第二输出/输入端和第三输出/输入端的中心轴线方向互相平行且在第一平面内；

依次位于所述第一光束传播路径上的偏振分光棱镜、偏振转换组件、光束偏转组件、第一法拉第旋光片和反射式透镜；入射至所述反射式透镜的光束与所述反射式透镜反射后出射的光束平行；

所述第一输出端输出的所述第一光束被所述第二输出/输入端接收；所述第二输出/输入端输出的所述第一光束被所述第三输出/输入端接收。

2.根据权利要求1所述的反射式光环行器，其特征在于，所述偏振分光棱镜包括斜方棱镜和直角棱镜；

所述斜方棱镜和所述直角棱镜胶合设置；胶合面镀有偏振分光膜。

3.根据权利要求1所述的反射式光环行器，其特征在于，所述光纤准直器还包括准直透镜；

所述准直透镜用于准直所述第一光束。

4.根据权利要求1所述的反射式光环行器，其特征在于，所述光束偏转组件包括沃拉斯顿棱镜；

所述沃拉斯顿棱镜包括两块相互邻接的棱镜，两块所述棱镜的光轴相互垂直。

5.根据权利要求1所述的反射式光环行器，其特征在于，所述偏振转换组件包括玻璃片、半波片和第二法拉第旋光片；

所述玻璃片位于经所述偏振分光棱镜出射的第二光束的传播路径上；

所述半波片位于经所述偏振分光棱镜出射的第三光束的传播路径上；所述第三光束与所述第二光束的传播方向垂直；

所述第二法拉第旋光片位于经所述玻璃片后的所述第二光束以及经所述半波片后的所述第三光束的传播路径上。

6.根据权利要求5所述的反射式光环行器，其特征在于，所述半波片的快轴方向与所述第一平面的夹角为45°。

7.根据权利要求1所述的反射式光环行器，其特征在于，所述反射式透镜包括凸球面和平面，所述平面位于所述凸球面的后焦面上。

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