CN217639632U - 环形器及光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种环形器及光模块。环形器包括设有公共光口的第一偏振分光组件、设有出射光口以及至少两个入射光口的第二偏振分光组件以及第一偏振调整组件，其中：两个入射光口分别用于接收两束偏振态相异的线偏光；两线偏光分别经过第二偏振分光组件、第一偏振调整组件和第一偏振分光组件后合成为第一合光并由公共光口输出；公共光口用于接收复合光信号，复合光信号经第一偏振分光组件后分为两束偏振态相异的线偏光，再经第一偏振调整组件和第二偏振分光组件合成为第二合光并由出射光口输出。该环形器具有多入射光口，且结构紧凑、简单，利于小型化光模块，同时可提高光纤的利用率，减少光纤的使用数量。

Description

环形器及光模块

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，特别是涉及一种环形器及光模块。

背景技术

随着通信技术的发展，光通信技术被广泛地应用于各种通信应用场景。其中，光模块在光通信技术的应用中是不可或缺的重要器件，对于其结构的优化设计成为了光通信技术领域中的重要课题。

相关技术中，光模块主要包括光电结构以及用于处理光电信号的信号处理电路，在单纤双向光模块中，上述的光电结构包括光发射组件、光接收组件、环形器以及光接口，一个光模块对应设置一根光纤，光接口与外部的光通信设备通过光纤连接并实现双方的光信号互传。光发射组件所发射的入射光束经过环形器之后通过光接口向外部的光通信设备传输，光接口将从外部的光通信设备处接收到的入射光束经过环形器之后向光接收组件传输。

然而，现有的环形器通常为三端口环形器，包括一个公共端口，用于双向传输光信号，以及一个发射端口和一个接收端口。当光模块速率要求越来越高，光模块内集成更多光通道时，要么需要采用更多级的波分复用器进行合光，要么需要增加环形器和光口数量，采用更多光纤进行双向传输，结构复杂，成本高，而且受光模块壳体尺寸限制，组装难度更大。

发明内容

基于此，有必要针对上述光纤的利用率低，且光纤的使用数量多，造成光纤的浪费的问题，提供一种环形器及光模块。

第一方面，本实用新型提供一种环形器，其包括第一偏振分光组件和第二偏振分光组件以及位于所述第一偏振分光组件和所述第二偏振分光组件之间的第一偏振调整组件，所述第二偏振分光组件设有至少两个入射光口以及出射光口，所述第一偏振分光组件设有公共光口，所述第一偏振调整组件用于单向调整光束的偏振态，其中：

两个所述入射光口分别用于接收两束偏振态相异的线偏光：第一线偏光和第二线偏光；所述第一线偏光和所述第二线偏光分别经过所述第二偏振分光组件后，依次经所述第一偏振调整组件和所述第一偏振分光组件后合成为第一合光并由所述公共光口输出；

所述公共光口用于接收复合光信号，所述复合光信号经所述第一偏振分光组件后分为两束偏振态相异的线偏光：第三线偏光和第四线偏光；所述第三线偏光和所述第四线偏光经所述第一偏振调整组件后改变其偏振态，再经所述第二偏振分光组件合成为第二合光并由所述出射光口输出。

上述环形器中，通过设有公共光口的第一偏振分光组件和分别设有出射光口以及至少两个入射光口的第二偏振分光组件的配合设置，实现了通过一个公共光口能够将由偏振态相异的第一线偏光和第二线偏光合成的第一合光输出，且能将所接收到的复合光信号分为第三线偏光和第四线偏光后再合成为第二合光输出，在实际应用中，该公共光口用于与外部光纤形成光耦合以实现两者之间的光信号传输；上述结构中，有利于提高光纤的利用率，减少了光纤的使用数量，节约了光纤，同时使得环形器的结构紧凑、简单。

第二方面，本实用新型还提一种光模块，其包括上述的环形器，所述光模块还包括至少两个发射组件、接收组件以及光接口，多个所述发射组件分别与所述环形器的多个入射光口一一相对设置，所述接收组件与所述出射光口相对设置，所述光接口与所述公共光口相对设置，其中：

各所述发射组件发射的光束分别入射至与其相对设置的所述入射光口，各所述发射组件与所述环形器的各入射光口之间均依次设有光隔离器和半波片，所述光隔离器和半波片分别在多个所述入射光束入射至所述入射光口之前将其中一部分转为所述第一线偏光，另一部分转为所述第二线偏光；所述第一线偏光和所述第二线偏光经所述环形器合为第一合光后经所述公共光口输出至所述光接口，并由所述光接口输出至外部的光通信设备；

所述光接口还用于接收外部的复合光信号，并将接收的复合光信号入射至所述环形器的公共光口；

所述接收组件用于接收经所述环形器的出射光口出射的第二合光。

上述光模块中，通过对上述的环形器的应用，有利于提高光纤的利用率，减少了光纤的使用数量，节约了光纤；另外，由于环形器的结构紧凑、简单，有利于小型化光模块提高集成度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为一个实施例的环形器的结构示意图；

图2为图1所示环形器的一个实施例的光束传输示意图；

图3为图1所示环形器的另一个实施例的光束传输示意图；

图4为另一个实施例的环形器的结构示意图；

图5为图4所示环形器的一个实施例的光束传输示意图；

图6为图4所示环形器的另一个实施例的光束传输示意图；

图7为图1所示环形器的一个实施例的第二、第三偏振调整组件的结构示意图；

图8为一实施例的环形器的第三偏振分光组件的结构示意图；

图9为另一实施例的环形器的第三偏振分光组件的结构示意图；

图10为一个实施例的光模块中的发射组件、环形器及光接口组合的结构示意图；

图11为一个实施例的光模块中接收组件、环形器及光接口组合的结构示意图；

图12为一个实施例的光模块中的接收组件、环形器及光接口组合的另一角度的结构示意图；

图13为一个实施例的光模块中的接收组件的结构示意图。

具体实施例

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

还需要说明的是，下文所提及的“线偏光”是指线偏振光。

请同时参阅图1-2所示，本实用新型提供一种环形器100，其包括第一偏振分光组件10、第二偏振分光组件20以及第一偏振调整组件30，第一偏振调整组件30位于第一偏振分光组件10和第二偏振分光组件20之间。其中：

第二偏振分光组件20设有至少两个入射光口以及出射光口203，第一偏振分光组件10设有公共光口101，第一偏振调整组件30用于单向调整光束的偏振态，其中：

第二偏振分光组件20设有两个入射光口：第一入射光口201和第二入射光口202，两个入射光口分别用于接收两束偏振态相异的线偏光：第一线偏光和第二线偏光，比如，若第一线偏光的偏振态为P偏振态，则第二线偏光的偏振态可以为S偏振态；具体的，第一入射光口201用于接收第一线偏光，第二入射光口202用于接收第二线偏光。当然，在其他的实施例中，也可以根据实际的光学结构设计，将第二偏振分光组件20的入射光口的设置数量增加至两个以上，在此，不再一一展开赘述。

第一和第二线偏光分别经过第二偏振分光组件20后，分别经第一偏振调整组件30后透射至第一偏振分光组件10中，而第一和第二线偏光从第一偏振调整组件30进行透射前后的偏振态不发生改变，且两线偏光在第一偏振分光组件10合成为第一合光并由公共光口101输出。

公共光口101用于接收外部输入的任意或随机偏振态的复合光信号，复合光信号经第一偏振分光组件10后分为两束偏振态相异的线偏光：第三线偏光和第四线偏光，比如，若第三线偏光的偏振态为P偏振态，则第四线偏光的偏振态可以为S偏振态。

第三线偏光和第四线偏光经第一偏振调整组件30透射后改变其偏振态，比如，第三线偏光的偏振态从P偏振态转换为S偏振态，第四线偏光的偏振态从S偏振态转换为P偏振态；偏振态改变后的两线偏光经第二偏振分光组件20合成为第二合光并由出射光口203输出。

上述结构中，通过设有公共光口101的第一偏振分光组件10和分别设有出射光口203以及至少两个入射光口的第二偏振分光组件20的配合设置，实现了通过一个公共光口101能够将由偏振态相异的第一线偏光和第二线偏光合成的第一合光输出，且能将所接收到的复合光信号分为第三线偏光和第四线偏光后再合成为第二合光输出，在实际应用中，该公共光口101用于与光纤形成光耦合以实现两者之间的光信号传输；上述结构有利于提高光纤的利用率，减少了光纤的使用数量，节约了光纤，同时使得环形器100的结构紧凑、简单。

需要说明的是，第一偏振分光组件10和第二偏振分光组件20分别设有偏振分光棱镜结构(PBS)，而偏振分光棱镜上设有偏振分光面，偏振分光面用于对偏振态相异的两束线偏光进行分光处理，即，该偏振分光面对偏振态相异的两束线偏光中的其中一束进行透射，而对另一束进行反射；比如，线偏振光的分光面能够对P偏振态的光束进行透射，对S偏振态的光束进行反射；另外，第一偏振分光组件10和/或第二偏振分光组件20还可设有用于对所有光束进行反射的反射面。值得一提的是，第一偏振分光组件10和第二偏振分光组件20设置偏振分光面和反射面的数量和位置均是不限的，为了方便理解，下面将结合具体的实施例进行展开说明，具体的：

如图1-2所示，在一些实施例中，第一偏振分光组件10包括第一偏振分光面11和第一反射面12，第二偏振分光组件20包括至少两个偏振分光面：第二偏振分光面21和第三偏振分光面22。

需要说明的是，第一偏振分光面11、第一反射面12、第二偏振分光面21和第三偏振分光面22之间的相对位置关系是不限的，在实际应用中，可以通过调节各分光面和各反射面之间的相对位置关系对光束的光路进行调整设计。具体的：

以第一方向(即X轴方向)为与第二偏振分光组件20的短轴方向平行设置的方向，以第二方向(即Y轴方向)为第二偏振分光组件20的长轴方向平行设置的方向，第一方向和第二方向相互垂直设置。

具体的，第一偏振分光组件10、第一偏振调整组件30和第二偏振分光组件20沿第一方向依次设置。而第二偏振分光组件20和第一偏振分光组件10为多个光学棱镜胶合所构成的组件，第二偏振分光组件20和第一偏振分光组件10的具体结构可以根据实际生产或应用的需求进行设置，比如，在一些实施例中，第一偏振分光组件10包括至少一第一棱镜102，第一棱镜102包括相背的两表面，第一棱镜102相背的两表面分别设置第一偏振分光面11和第一反射面12，公共光口101设于第一棱镜102的一侧；进一步的，还可以根据需要，将第一棱镜102叠设在其他的棱镜103上，第一偏振分光面11位于第一棱镜102与棱镜103之间。

第二偏振分光组件20包括沿第二方向叠置的至少第二棱镜204和第三棱镜205，第二棱镜204与第三棱镜205之间设置第二偏振分光面21，第三棱镜205与第二棱镜204相背的表面设置第三偏振分光面22。

更具体的，在一些实施例中，第二偏振分光面21和第三偏振分光面22平行设置，第一偏振分光面11和第一反射面12相互平行设置。进一步的，第一偏振分光面11和第一反射面12沿第二方向相对设置，第二偏振分光面21和第三偏振分光面22沿第二方向相对设置，第一偏振分光面11、第一反射面12、第二偏振分光面21和第三偏振分光面22相互平行并分别与第一方向和第二方向均呈45°夹角设置。

在上述的结构，由于第二偏振分光面21和/或第三偏振分光面22能够对P偏振态的第一线偏光进行透射、对S偏振态的第二线偏光进行反射，使得第一和第二线偏光在经第二偏振分光组件20后两光束能够沿不同的光路入射至第一偏振调整组件30中，从第一偏振调整组件30出射的第二线偏光依次经第一反射面12和第一偏振分光面11反射，而从第一偏振调整组件30出射的第一线偏光经第一偏振分光面11透射，使得第一和第二线偏光在第一偏振分光面11合成为第一合光输出。

由于第一偏振分光面11能够将P偏振态的第三线偏光透射至第一偏振调整组件30、将S偏振态的第四线偏光反射至第一反射面12，再由第一反射面12将第四线偏光反射至第一偏振调整组件30，使得第三和第四线偏光在经第一偏振分光组件10后两光束能够沿不同的光路入射至第一偏振调整组件30以改变各自的偏振态，使第三和第四线偏光的偏振态互换，具体的，第三线偏光的偏振态从P偏振态转换为S偏振态后形成第五线偏光，第四线偏光的偏振态从S偏振态转换为P偏振态后形成第六线偏光，第五线偏光从第二偏振分光面21或第三偏振分光面22透射，第六线偏光从第二偏振分光面21和/或第三偏振分光面22反射，使得第五和第六线偏光在第二偏振分光组件20合成为第二合光输出。

具体的，第一偏振调整组件30包括法拉第旋转器31和第一半波片32，法拉第旋转器31和第一半波片32分别能够对线偏光的偏振方向进行一定角度的偏转，比如，第一半波片32用于将线偏光向左旋特定角度，而法拉第旋转器31对分别沿两个相反方向传输的线偏光的偏转角度是相反的，比如，法拉第旋转器31用于将沿第一方向从左往右传输的线偏光向右旋特定角度，同时用于将反向(即沿第一方向从右往左)传输的线偏光向左旋特定角度，通过法拉第旋转器31和第一半波片32的配合设置，使得第一和第二线偏光经法拉第旋转器31和第一半波片32后的偏振态不发生改变，而使得第三和第四线偏光从相反方向经过法拉第旋转器31和第一半波片32后的偏振态发生改变。

值得一提的是，法拉第旋转器31和第一半波片32的具***置设置是不限的；为了方便理解上述第一偏振调整组件30对线偏光的偏振态调整原理，下面将结合法拉第旋转器31和第一半波片32的位置设置对偏振态调整原理展开说明，具体的：

在其中一个实施例中，可将法拉第旋转器31设置于靠近第二偏振分光组件20的一侧，而第一半波片32设置于法拉第旋转器31和第一偏振分光组件10之间，此时：

从第二偏振分光组件20入射至第一偏振调整组件30中的第一线偏光依次经过法拉第旋转器31和第一半波片32的透射，即，第一线偏光沿第一方向从左往右在法拉第旋转器31中透射，法拉第旋转器31将第一线偏光的偏振方向向右旋45°，被右旋45°后的第一线偏光沿第一方向从左往右在第一半波片32透射，第一半波片32将被右旋45°后的第一线偏光的偏振方向再向左旋45°，使得第一线偏光在第一偏振调整组件30透射前和第一偏振调整组件30透射后的偏振态是不变的。同理，从第二偏振分光组件20入射至第一偏振调整组件30中的第二线偏光依次经过法拉第旋转器31和第一半波片32的透射后，偏振态是不变的。

从第一偏振分光面11透射至第一偏振调整组件30中的第三线偏光依次经过第一半波片32和法拉第旋转器31的透射并改变偏振态，即，第三线偏光沿第一方向从右往左在第一半波片32透射，第一半波片32将第三线偏光的偏振方向向左旋45°，被左旋45°后的第三线偏光沿第一方向从右往左在法拉第旋转器31中透射，法拉第旋转器31将被左旋45°后的第三线偏光的偏振方向再向左旋45°，使得P偏振态的第三线偏光在第一偏振调整组件30中透射之后偏振方向向左旋90°以改变其偏振态，并转换为S偏振态的第五线偏光。同理，从第一反射面12反射至第一偏振调整组件30中的第四线偏光依次经过第一半波片32和法拉第旋转器31的透射后，偏振方向向左旋90°以改变其偏振态，并转换为P偏振态的第六线偏光。

当然，在其他实施例中，也可以通过调整法拉第旋转器31和第一半波片32对光束的偏振方向的旋转方向，使得第三线偏光和第四线偏光分别在第一偏振调整组件30中透射之后偏振方向向右旋90°以改变其偏振态也是可行的，该偏转的原理与上述的第三线偏光和第四线偏光分别在第一偏振调整组件30中透射之后偏振方向向左旋90°的偏转原理相同，在此不再展开赘述。

另外，在上述实施例的基础上，将法拉第旋转器31和第一半波片32的位置互换也是可行的，其对各线偏光的偏转原理与上述的实施例中对各线偏光的偏转原理是相近的，在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，下面将更进一步地对第一偏振分光组件10和第二偏振分光组件20的具体结构展开说明，但本申请并不限制于下面所列举的实施例。具体的：

如图1-2所示，在一些实施例中，第一偏振分光面11与第三偏振分光面22位于同一光轴上，第一反射面12与第二偏振分光面21位于另一光轴上，第一偏振调整组件30位于第一偏振分光面11与第三偏振分光面22之间，以及第一反射面12和第二偏振分光面21之间；

经第一入射光口201入射的第一线偏光依次经过第三偏振分光面22和第一偏振调整组件30的透射后入射至第一偏振分光面11；经第二入射光口202入射的第二线偏光依次经过第二偏振分光面21的反射、第一偏振调整组件30的透射和第一反射面12的反射后入射至第一偏振分光面11；第一线偏光和第二线偏光在第一偏振分光面11处合成为第一合光后由公共光口101输出；

经公共光口101入射的复合光信号在第一偏振分光面11处分为第三线偏光和第四线偏光；第三线偏光经第一偏振分光面11透射至第一偏振调整组件30中改变偏振态，以转变为第五线偏光，第五线偏光经第三偏振分光面22反射至第二偏振分光面21；第四线偏光依次经第一偏振分光面11和第一反射面12的反射后入射至第一偏振调整组件30中改变偏振态，以转变为第六线偏光，第六线偏光入射至第二偏振分光面21；第五线偏光和第六线偏光在第二偏振分光面21处合成为第二合光后由出射光口203输出。

更进一步的，入射光口和出射光口203在第二偏振分光组件20上的设置是不限的，比如，在一些实施例中，第二偏振分光组件20包括沿第二方向依次叠置的第二棱镜204、第三棱镜205以及第四棱镜206，第二棱镜204和第三棱镜205之间设有第二偏振分光面21，第三棱镜205和第四棱镜206之间设有第三偏振分光面22；第一入射光口201位于第四棱镜206的一侧，第二入射光口202位于第二棱镜204一侧，而出射光口203位于第三棱镜205一侧。

更优的，如图1-2所示，第一入射光口201沿第一方向与第三偏振分光面22相对设置，出射光口203沿第一方向与第二偏振分光面21相对设置，第二偏振分光组件20还包括第三反射面24，第三反射面24设于第二棱镜204与第二偏振分光面21相背的表面，第二入射光口202沿第一方向与第三反射面24相对设置，第三反射面24用于将从入射光口入射的第二线偏光反射至第二偏振分光面21。

当然，在其他实施例中，如图3所示，第一入射光口201沿第一方向与第三偏振分光面22相对设置，出射光口203沿第一方向与第二偏振分光面21相对设置，第二入射光口202沿第二方向与第二偏振分光面21相对设置也是可行的，此时无需设置第三反射面24。

如图4-5所示，在另一些实施例中，第二偏振分光组件20包括沿第二方向依次叠置的第二棱镜204、第三棱镜205以及第四棱镜206，第二棱镜204和第三棱镜205之间设有第二偏振分光面21，第三棱镜205和第四棱镜206之间设有第三偏振分光面22，第四棱镜206与第三偏振分光面22相背的平面设有第二反射面23；第二偏振分光面21、第三偏振分光面22和第二反射面23相互平行设置。

第三偏振分光面22与第一反射面12位于同一光轴上，第二反射面23与第一偏振分光面11位于另一光轴上，第一偏振调整组件30位于第三偏振分光面22与第一反射面12之间，以及第二反射面23和第一偏振分光面11之间。

经第一入射光口201入射的第一线偏光依次经过第二偏振分光面21和第三偏振分光面22的透射、第二反射面23的反射以及第一偏振调整组件30的透射后入射至第一偏振分光面11；经第二入射光口202入射的第二线偏光依次经过第二偏振分光面21和第三偏振分光面22的反射、第一偏振调整组件30的透射以及第一反射面12的反射后入射至第一偏振分光面11；第一线偏光和第二线偏光在第一偏振分光面11处合成为第一合光后由公共光口101输出。

经公共光口101入射的复合光信号在第一偏振分光面11处分为第三线偏光和第四线偏光；第三线偏光入射至第一偏振调整组件30中改变偏振态，以转变为第五线偏光，第五线偏光经第二反射面23反射至第三偏振分光面22；第四线偏光依次经第一偏振分光面11和第一反射面12的反射后入射至第一偏振调整组件30中改变偏振态，以转变为第六线偏光入射至第三偏振分光面22；第五线偏光和第六线偏光在第三偏振分光面22处合成为第二合光后由出射光口203输出。

更进一步的，入射光口和出射光口203在第二偏振分光组件20上的设置是不限的，比如，在一些实施例中，第一入射光口201位于第二棱镜204一侧，第二入射光口202位于第三棱镜205一侧，出射光口203位于第四棱镜206一侧。

更优的，如图4-5所示，在一些实施例中，第二偏振分光组件20还包括第三反射面24，第三反射面24设于第二棱镜204与第二偏振分光面21相背的表面，第一入射光口201沿第一方向与第三反射面24相对设置，第三反射面24用于将入射的第一线偏光反射至第二偏振分光面21；另外，第二入射光口202沿第一方向与第二偏振分光面21相对设置，出射光口203沿第一方向与第三偏振分光面22相对设置。

当然，如图6所示，在其他实施例中，第一入射光口201b沿第二方向与第二偏振分光面21相对设置，第二入射光口202沿第一方向与第二偏振分光面21相对设置，出射光口203沿第一方向与第三偏振分光面22相对设置也是可行的，此时无需设置第三反射面。

如图7所示，在一些实施例中，环形器100还包括分别设于两个入射光口处的第二偏振调整组件40和第三偏振调整组件50；第二偏振调整组件40和第三偏振调整组件50用于将入射到两个入射光口的光束调整为两束偏振方向相互垂直的线偏振光。

在此，需要说明的是，由于入射光束的偏振态对第二和第三偏振调整组件的结构设置产生直接的影响，而为了方便理解，下面举出一些实施例以展开说明，但需要说明的是，本申请中的第二和第三偏振调整组件的具体结构设置包括但不限于以下所列举的实施例，具体的：

在一些实施例中，第二偏振调整组件40沿第一方向与第一入射光口201相对设置，其用于从外部接收到为P偏振态或S偏振态的入射光束，将P偏振态的光束作为出射光束(即第一线偏光)向第一入射光口201输出，并防止反向返回的光通过。具体的：

(1)若接收到的入射光束为P偏振态时，需进行偏转处理以将入射光束的偏振方向旋转0°，此时，可以对入射光束的偏振方向进行至少两次的偏转处理，在多次偏转处理中，至少其中两次的偏转处理的方向(即旋转方向)是相反的，多次偏转处理的偏转的角度之和为0°，第二偏振调整组件40以对入射光束偏转处理后所获得的P偏振态的光束作为第一线偏光出射。比如，在其中一个实施例中，第二偏振调整组件40包括第一隔离器41和第二半波片42，P偏振态的光束在第一隔离器41中透射时向右旋45°，被右旋45°的P偏振态的光束在第二半波片42中透射时再向左旋45°，即P偏振态的入射光束沿第一方向从左往右依次在第一隔离器41和第二半波片42中透射时被偏转的角度之和为0°。

(2)若接收到的入射光束为S偏振光态，需进行偏转处理以将入射光束的偏振方向旋转90°，此时，可以对入射光束的偏振方向进行至少两次的偏转处理，在多次偏转处理中，至少其中两次的偏转处理的方向(即旋转方向)是相反的，多次偏转处理的偏转的角度之和为90°，使得S偏振态的入射光束转为P偏振态的光束，第二偏振调整组件40以对入射光束偏转处理后所获得的P偏振态的光束作为第一线偏光出射；比如，在其中一个实施例中，第二偏振调整组件40包括第一隔离器41和第二半波片42，P偏振态的光束在第一隔离器41中透射时向右旋45°，被右旋45°的P偏振态的光束在第二半波片42中透射时再向右旋45°，即P偏振态的入射光束沿第一方向从左往右依次在第一隔离器41和第二半波片42中透射时被偏转的角度之和为90°。

在一些实施例中，第三偏振调整组件50与第二入射光口202相对设置，其用于从外部接收到为P偏振态或S偏振态的入射光束，并将S偏振态的光束作为出射光束(即第二线偏光)向第二入射光口202输出；需要说明的是，第三偏振调整组件50包括第二隔离器51和第三半波片52，入射光束经第二隔离器51和第三半波片52后为S偏振态的光束，而由于第三偏振调整组件50对光束的偏转原理与第二偏振调整组件40对光束的偏转原理相近，在此，不再一一展开赘述。

如图8所示，在一些实施例中，环形器100还包括第三偏振分光组件60，第三偏振分光组件60设于两个入射光口之前，用于将任意偏振态的入射光束分为P偏振光和S偏振光，并分别将P偏振光和S偏振光入射至第二偏振分光组件20的两个入射光口。

在其中一个实施例中，第三偏振分光组件60包括第四偏振分光面61和第四反射面62，第四反射面62沿第一方向与第三反射面24相对设置，第四偏振分光面61沿第一方向与第三偏振分光面22相对设置也是可行的；入射光束在第四偏振分光面61处分光为P偏振态和S偏振态的光束，P偏振光经第四偏振分光面61的透射后，作为第一线偏光从第一入射光口201入射至第三偏振分光面22；S偏振光依次经过第四偏振分光面61和第四反射面62的反射后，作为第二线偏光从第二入射光口202入射至第三反射面24，并经第三反射面24反射至第二偏振分光面21。

当然，如图9所示，在另一个实施例中，第三偏振分光组件60包括第四偏振分光面61a和第四反射面62a，第四偏振分光面61a沿第一方向与第三反射面24相对设置，第四反射面62a沿第一方向与第二偏振分光面21相对设置；入射光束在第四偏振分光面61a处分光为P偏振态和S偏振态的光束，P偏振光经第四偏振分光面61a的透射后，作为第一线偏光从第一入射光口201入射至第三反射面24，并经第三反射面24反射至第二偏振分光面21；S偏振光依次经过第四偏振分光面61a和第四反射面62a的反射后，作为第二线偏光从第二入射光口202入射至第二偏振分光面21。

如图1-2、10-11所示，本实用新型还提供一种光模块200，其包括上述的环形器100、两个发射组件70、接收组件80以及光接口90，多个发射组件70分别与环形器100的多个入射光口一一相对设置，接收组件80与出射光口203相对设置，光接口90与公共光口101相对设置，其中：

各发射组件70发射的光束分别入射至与其相对设置的入射光口，各发射组件70与环形器100的各入射光口之间均依次设有光隔离器71和半波片72，光隔离器71和半波片72共同构成与入射光口相对设置的偏振调整组件，该偏振调整组件用于在多个入射光束入射至入射光口之前将其中一部分转为第一线偏光，另一部分转为第二线偏光；第一线偏光和第二线偏光经环形器100合成为第一合光后经公共光口101输出至光接口90，并由光接口90通过光纤输出至外部的光通信设备；

各发射组件70分别向第二偏振分光组件20的方向输出入射光束，多个入射光束在入射至第二偏振分光组件20之前其中一部分转为第一线偏光，另一部分转为第二线偏光；

光接口90还用于接收外部的复合光信号，并将接收的复合光信号入射至环形器100的公共光口101；

接收组件80用于接收经环形器100的出射光口203出射的第二合光。

上述光模块200中，通过对上述的环形器100的应用，有利于提高光纤的利用率，减少了光纤的使用数量，节约了光纤；另外，由于环形器100的结构紧凑、简单，有利于小型化光模块200提高集成度。

如图1-2、10所示，在一些实施例中，每一发射组件70包括一波分复用器73以及多个光发射元件74，各发射组件70的光发射元件74为用于发射P偏振光或S偏振光的激光光源，各光发射元件74发射的光束经波分复用器73合成为一束光之后，经光隔离器和半波片入射到环形器100的第二偏振分光组件20。

在本实施例中，具体的，发射组件70包括两个，各发射组件70包括一波分复用器73以及四个光发射元件74，每一波分复用器73从与其对应的四个光发射元件74中接收四束波长不同的P偏振光或S偏振光，并对四束P偏振光或S偏振光进行合光处理所形成的入射光束经光隔离器71和半波片72后，最后投射至第二偏振分光组件20的其中一个入射光口。

如图1-2、11-13所示，在一些实施例中，接收组件80包括波分解复用器组82和多个光接收元件81，光接收元件81包括但不限于激光接收器(如光电二极管)；波分解复用器组82将经出射光口203出射的第二合光解复用之后所获得的多束光束分别入射至与其相对设置的各光接收元件81上。

值得一提的是，接收组件80与环形器100之间的相对位置关系是不限的，比如，在本实施例中，第三方向(即Z轴方向)为与第一方向(即X轴方向)和第二方向(即Y轴方向)相垂直的方向，光模块200还包括沿第三方向延伸的潜望镜83，环形器100上的出射光口203与潜望镜83的一个反射面相对设置。此处，光发射组件70、环形器100和光接口90设置于光模块200的一侧，而接收组件80位于光模块200的另一侧，通过潜望镜83将环形器100出射光口203输出的第二合光引导至接收组件80所在侧，使得可以在光模块200的第三方向上相对的两侧分别设置光发射组件70和接收组件80，避免了在光模块200的同一侧设置光发射组件70和接收组件80，有利于减少光模块200的整体体积。

进一步的，在其中一个实施例中，波分解复用器82包括一分二波分解复用器821以及两个一分四波分解复用器822，一分二波分解复用器821位于潜望镜83和一分四波分解复用器822之间，每一个一分四波分解复用器822与四个光接收元件81相对设置。其中：

潜望镜83将第二合光反射至一分二波分解复用器821，一分二波分解复用器821将第二合光进行分波处理，以获得第二复合光信号和第三复合光信号，将第二复合光信号透射至其中一个一分四波分解复用器822中，一分四波分解复用器822将第二复合光信号进行解复用，以分波处理为四束波长不同的第五线偏光，并将分波后的四束第五线偏光分别透射至与该一分四波分解复用器822对应设置的四个光接收元件81中；另外，还将第三复合光信号透射至另一个一分四波分解复用器822中，一分四波分解复用器822将第三复合光信号解复用，以分波处理为四束波长不同的第六线偏光，并将分波后的四束第六线偏光透射至与该一分四波分解复用器822对应设置的另四个光接收元件81中。

当然，在其他实施例中，波分解复用器直接为一分八波分解复用器也是可行的(未图示)，该一分八波分解复用器与八个光接收元件81对应设置，一分八波分解复用器用于将第二合光解复用为四束波长不同的第五线偏光和四束波长不同的第六线偏光，并分别将四束波长不同的第五线偏光透射至其中四个光接收元件81中，四束波长不同的第六线偏光透射至另外四个光接收元件81中。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种环形器，其特征在于，包括第一偏振分光组件和第二偏振分光组件以及位于所述第一偏振分光组件和所述第二偏振分光组件之间的第一偏振调整组件，所述第二偏振分光组件设有出射光口以及至少两个入射光口，所述第一偏振分光组件设有公共光口，所述第一偏振调整组件用于单向调整光束的偏振态，其中：

两个所述入射光口分别用于接收两束偏振态相异的线偏光：第一线偏光和第二线偏光；所述第一线偏光和所述第二线偏光分别经过所述第二偏振分光组件后，依次经所述第一偏振调整组件和所述第一偏振分光组件后合成为第一合光并由所述公共光口输出；

所述公共光口用于接收复合光信号，所述复合光信号经所述第一偏振分光组件后分为两束偏振态相异的线偏光：第三线偏光和第四线偏光；所述第三线偏光和所述第四线偏光经所述第一偏振调整组件后改变其偏振态，再经所述第二偏振分光组件合成为第二合光并由所述出射光口输出。

2.根据权利要求1所述的环形器，其特征在于，所述第一偏振分光组件包括第一偏振分光面和第一反射面，所述第二偏振分光组件包括至少两个偏振分光面：第二偏振分光面和第三偏振分光面；

所述第一偏振分光面、第二偏振分光面和第三偏振分光面均对所述第一线偏光和第二线偏光中的一线偏光透射，对另一线偏光反射；

所述第一偏振调整组件包括法拉第旋转器和第一半波片，所述第一偏振调整组件用于改变经所述第一偏振分光组件分出的所述第三线偏光和第四线偏光的偏振态，使所述第三线偏光和第四线偏光的偏振态互换。

3.根据权利要求2所述的环形器，其特征在于，所述第一偏振分光组件、第一偏振调整组件和第二偏振分光组件沿第一方向依次设置；

所述第一偏振分光组件包括至少一第一棱镜，所述第一棱镜包括相背的两表面，所述第一棱镜相背的两表面分别设置所述第一偏振分光面和所述第一反射面；

所述第二偏振分光组件包括沿第二方向叠置的至少两个棱镜：第二棱镜和第三棱镜，所述第二方向与所述第一方向相垂直；所述第二棱镜与所述第三棱镜之间设置所述第二偏振分光面；所述第三棱镜与所述第二棱镜相背的表面设置所述第三偏振分光面。

4.根据权利要求3所述的环形器，其特征在于，所述第一偏振分光面与所述第三偏振分光面位于同一光轴上，所述第一反射面与所述第二偏振分光面位于另一光轴上，所述第一偏振调整组件位于所述第一偏振分光面与所述第三偏振分光面之间，以及所述第一反射面和所述第二偏振分光面之间；

经所述入射光口入射的第一线偏光依次经过所述第三偏振分光面和所述第一偏振调整组件的透射后入射至所述第一偏振分光面；经所述入射光口入射的第二线偏光依次经过所述第二偏振分光面的反射、所述第一偏振调整组件的透射和所述第一反射面的反射后入射至所述第一偏振分光面；所述第一线偏光和所述第二线偏光在所述第一偏振分光面处合成为所述第一合光后由所述公共光口输出；

经所述公共光口入射的所述复合光信号在所述第一偏振分光面处分为所述第三线偏光和所述第四线偏光；所述第三线偏光经所述第一偏振分光面透射至所述第一偏振调整组件中改变偏振态，以转变为第五线偏光，所述第五线偏光经所述第三偏振分光面反射至所述第二偏振分光面；所述第四线偏光依次经所述第一偏振分光面和所述第一反射面的反射后入射至所述第一偏振调整组件中改变偏振态，以转变为第六线偏光，所述第六线偏光入射至第二偏振分光面；所述第五线偏光和所述第六线偏光在所述第二偏振分光面处合成为所述第二合光后由所述出射光口输出。

5.根据权利要求4所述的环形器，其特征在于，所述第二偏振分光组件还包括第四棱镜，所述第四棱镜沿所述第二方向与所述第三棱镜叠置，所述第三偏振分光面位于所述第三棱镜与所述第四棱镜之间；

两个所述入射光口分别位于所述第二棱镜一侧和所述第四棱镜一侧，所述出射光口位于所述第三棱镜一侧。

6.根据权利要求3所述的环形器，其特征在于，所述第二偏振分光组件还包括第四棱镜，所述第四棱镜沿所述第二方向与所述第三棱镜叠置，所述第三偏振分光面位于所述第三棱镜与所述第四棱镜之间；所述第四棱镜与所述第三偏振分光面相背的平面设有第二反射面；

所述第三偏振分光面与所述第一反射面位于同一光轴上，所述第二反射面与所述第一偏振分光面位于另一光轴上，所述第一偏振调整组件位于所述第三偏振分光面与所述第一反射面之间，以及所述第二反射面和所述第一偏振分光面之间；

经所述入射光口入射的第一线偏光依次经过所述第二偏振分光面和所述第三偏振分光面的透射、所述第二反射面的反射以及所述第一偏振调整组件的透射后入射至所述第一偏振分光面；经所述入射光口入射的第二线偏光依次经过所述第二偏振分光面和所述第三偏振分光面的反射、所述第一偏振调整组件的透射后以及所述第一反射面的反射后入射至所述第一偏振分光面；所述第一线偏光和所述第二线偏光在所述第一偏振分光面处合成为所述第一合光后由所述公共光口输出；

经所述公共光口入射的所述复合光信号在所述第一偏振分光面处分为所述第三线偏光和所述第四线偏光；所述第三线偏光入射至所述第一偏振调整组件中改变偏振态，以转变为第五线偏光，所述第五线偏光经所述第二反射面反射至所述第三偏振分光面；所述第四线偏光依次经所述第一偏振分光面和所述第一反射面的反射后入射至所述第一偏振调整组件中改变偏振态，以转变为第六线偏光入射至所述第三偏振分光面；所述第五线偏光和所述第六线偏光在所述第三偏振分光面处合成为所述第二合光后由所述出射光口输出。

7.根据权利要求6所述的环形器，其特征在于，两个所述入射光口分别位于所述第二棱镜一侧和所述第三棱镜一侧，所述出射光口位于所述第四棱镜一侧。

8.根据权利要求3-7任一项所述的环形器，其特征在于，所述第二偏振分光组件还包括第三反射面，所述第三反射面设于所述第二棱镜与所述第二偏振分光面相背的表面，所述第三反射面用于将从入射光口入射的线偏光反射至所述第二偏振分光面。

9.根据权利要求1-7任一项所述的环形器，其特征在于，所述环形器还包括分别设于两个所述入射光口处的第二偏振调整组件和第三偏振调整组件；所述第二偏振调整组件和第三偏振调整组件用于将入射到两个所述入射光口的光束调整为两束偏振方向相互垂直的线偏振光。

10.根据权利要求1-7任一项所述的环形器，其特征在于，所述环形器还包括第三偏振分光组件，所述第三偏振分光组件设于两个所述入射光口之前，用于将任意偏振态的入射光束分为P偏振光和S偏振光，并分别将P偏振光和S偏振光入射至所述第二偏振分光组件的两个入射光口。

11.一种光模块，其特征在于，所述光模块包括权利要求1-10任一项所述的环形器，所述光模块还包括至少两个发射组件、接收组件以及光接口，多个所述发射组件分别与所述环形器的多个入射光口一一相对设置，所述接收组件与所述出射光口相对设置，所述光接口与所述公共光口相对设置，其中：

各所述发射组件发射的光束分别入射至与其相对设置的所述入射光口，各所述发射组件与所述环形器的各入射光口之间均依次设有光隔离器和半波片，所述光隔离器和半波片分别在多个所述入射光束入射至所述入射光口之前将其中一部分转为所述第一线偏光，另一部分转为所述第二线偏光；所述第一线偏光和所述第二线偏光经所述环形器合成为第一合光后经所述公共光口输出至所述光接口，并由所述光接口输出至外部的光通信设备；

所述光接口还用于接收外部的复合光信号，并将接收的复合光信号入射至所述环形器的公共光口；

所述接收组件用于接收经所述环形器的出射光口出射的第二合光。

12.根据权利要求11所述的光模块，其特征在于，每一所述发射组件包括一波分复用器以及多个光发射元件，各所述光发射元件发射的光束经所述波分复用器合成为一束光之后，经所述光隔离器和半波片入射到所述环形器的第二偏振分光组件。

13.根据权利要求11所述的光模块，其特征在于，所述接收组件包括波分解复用器组和多个光接收元件，所述波分解复用器组将经所述出射光口出射的所述第二合光解复用之后所获得的多束光束分别入射至与其相对设置的各光接收元件上。

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