CN219758543U - 一种阵列光环形器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光通信技术领域，提供了一种阵列光环形器。其中，通过在所述第一准直阵列器和所述第二准直阵列器上阵列设置多个光纤头，通过所述环形器芯件以预设的光路在多个光纤头之间传输光信号，以实现将多个三端口环形器于一体的目的。所述阵列光环形器将多个三端口环形器于一体，光信号传输路数多，能进行多路光信号的传输。此外，所述阵列光环形器的内部元件结构紧凑、整体器件功能强大，多只环形器共用一个芯件，使其物料成本和装配成本低。

Description

一种阵列光环形器

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，特别是涉及一种阵列光环形器。

背景技术

光环形器是一种多端口非互易光学器件，光信号在器件中只能沿着特定的端口顺序传输，即当光信号从特定的端口输入时，只能从特定的端口输出，若未按规定的端口顺序传输，则器件对光信号的衰减非常大，起到隔离光信号的作用。光环形器在光通信中实现单纤双向传输，上/下话路、合波/分波及色散补偿等领域广泛应用。现有的光环形器具有体积大、器件复杂以及光传输信道少的缺点，随着光通信***的不断扩容，光传输信道的不断增加，光环形器将朝着小型化，集成化的方向发展。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种阵列光环形器，解决现有技术中，光环形器体积大、器件复杂以及光传输信道少的问题。

本实用新型采用如下技术方案：

一种阵列光环形器，包括：第一准直阵列器1、第二准直阵列器2和环形器芯件3，其中：

在所述第一准直阵列器1和所述第二准直阵列器2内，设置有以预定方式阵列的多个光纤头，所述光纤头用于传输光信号；所述第一准直阵列器1侧的光纤头的数量是所述第二准直阵列器2侧的光纤头的数量的两倍；所述第一准直阵列器1中每两个光纤头与第二准直阵列器2中每个光纤头形成一个三端口环形器，共形成多个三端口环形器；

所述环形器芯件3用于调整光信号的传输路径，进而在预定的光纤头之间传输光信号。

进一步地，所述第一准直阵列器1还包括第一玻璃管和第一透镜，所述第一透镜位于所述第一准直阵列器1前端，所述第一玻璃管内容纳有多个光纤头；

所述第二准直阵列器2还包括第二玻璃管和第二透镜，所述第二透镜位于所述第二准直阵列器2前端，所述第二玻璃管内容纳有多个光纤头。

进一步地，所述环形器芯件3包括：第一分束器311和第二分束器312，其中：

所述第一分束器311设置和所述第二分束器312位于所述环形器芯件3的两侧，所述第一分束器311与所述第一准直阵列器1相对设置，所述第二分束器312与所述第二准直阵列器2相对设置；

进一步地，所述环形器芯件3还包括：第一半波片321、第二半波片322、第三半波片323、第四半波片324、第一法拉第旋转片341、第二法拉第旋转片342、第一楔形片331和第二楔形片332，其中：

所述第一楔形片331和所述第二楔形片332位于所述环形器芯件3的中部，且所述第一楔形片331和所述第二楔形片332对接设置；

所述第一法拉第旋转片341设置在所述第一楔形片331和所述第一分束器311之间，所述第二法拉第旋转片342设置在所述第二楔形片332和所述第二分束器312之间；

所述第一半波片321和所述第二半波片322相对设置，且所述第一半波片321和所述第二半波片322设置于所述第一半波片321和所述第一法拉第旋转片341和所述第一分束器311之间；

所述第三半波片323和所述第四半波片324相对设置，且所述第三半波片323和所述第四半波片324设置于所述第二半波片322和所述第二法拉第旋转片342和所述第二分束器312之间。

进一步地，所述环形器芯件3还包括磁环35，所述磁环35内容纳有所述第一分束器311、所述第二分束器312、所述第一半波片321、所述第二半波片322、所述第三半波片323、所述第四半波片324、所述第一法拉第旋转片341、所述第二法拉第旋转片342、所述第一楔形片331和所述第二楔形片332。

进一步地，所述第一分束器311、所述第二分束器312、所述第一法拉第旋转片341、所述第二法拉第旋转片342、所述第一楔形片331和所述第二楔形片332设置在同一轴心上，所述第一半波片321和所述第二半波片322对称设置于轴心两侧，所述第三半波片323和所述第四半波片324也对称设置于轴心两侧。

进一步地，所述第一分束器311和第二分束器312的入射角度设置成不平行于主光路的任意角度；

第一半波片321的光轴与第二半波片322的光轴之间的夹角设置成135度或45度；

第三半波片323的光轴与第四半波片324的光轴之间的夹角设置成135度或45度；

第一分束器311的光轴与第二分束器312的光轴互相平行设置。

进一步地，所述第一准直阵列器1的光纤头的阵列方式为N×M阵列，所述第二准直阵列器2的光纤头的阵列方式为(N/2)×M。

进一步地，所述第一准直阵列器1和所述第二准直阵列器2内，光纤头的阵列方式为一字型阵列。

进一步地，所述第一准直阵列器1和所述第二准直阵列器2内的光纤头，是不经过扩束处理的光纤头。

进一步地，所述第一准直阵列器1内的光纤头数量为所述第二准直阵列器2内光纤头数量的一倍。

本实用新型中，通过在所述第一准直阵列器1和所述第二准直阵列器2上阵列设置多个光纤头，通过所述环形器芯件3以预设的光路在多个光纤头之间传输光信号，以实现将多个三端口环形器于一体的目的。所述阵列光环形器将多个三端口环形器于一体，光信号传输路数多，能进行多路光信号的传输。此外，所述阵列光环形器的内部元件结构紧凑、整体器件功能强大，多只环形器共用一个芯件，使其物料成本和装配成本低。

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阵列光环形器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种阵列光环形器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种阵列光环形器的第一准直阵列器结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的与图3中第一准直阵列器相对应的第二准直阵列器结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种阵列光环形器的另一种第一准直阵列器结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的与图5中第一准直阵列器相对应的第二准直阵列器结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种阵列光环形器的光路示意图；

图8是本实用新型实施例提供的图7的俯视方向上的光路示意图。

其中，附图标记为：第一准直阵列器1；第二准直阵列器2；环形器芯件3；第一分束器311；第二分束器312；第一半波片321；第二半波片322；第三半波片323；第四半波片324；第一楔形片331；第二楔形片332；第一法拉第旋转片341；第二法拉第旋转片342；磁环35。

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。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

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。

实施例1:

本实用新型实施例1提供了一种阵列光环形器，结合图1，所述阵列光环形器包括：第一准直阵列器1、第二准直阵列器2和环形器芯件3，其中：

所述第一准直阵列器1、所述第二准直阵列器2和所述环形器芯件3设置在同一轴心上。在所述第一准直阵列器1和所述第二准直阵列器2内，设置有以预定方式阵列的多个光纤头，所述光纤头用于传输光信号；所述第一准直阵列器1侧的光纤头的数量是所述第二准直阵列器2侧的光纤头的数量的两倍；所述第一准直阵列器1中每两个光纤头与第二准直阵列器2中每个光纤头形成一个三端口环形器，共形成多个三端口环形器。所述环形器芯件3用于调整光信号的传输路径，进而在预定的光纤头之间传输光信号。

其中，在所述环形器芯件3之间，所述第一准直阵列器1的光纤头和所述第二准直阵列器2的光纤头之间的光路已经预设，以实现多个三端口环形器的功能。

本实用新型中，通过在所述第一准直阵列器1和所述第二准直阵列器2上阵列设置多个光纤头，通过所述环形器芯件3以预设的光路在多个光纤头之间传输光信号，以实现将多个三端口环形器于一体的目的。所述阵列光环形器将多个三端口环形器于一体，光信号传输路数多，能进行多路光信号的传输。此外，所述阵列光环形器的内部元件结构紧凑、整体器件功能强大，多只环形器共用一个芯件，使其物料成本和装配成本低。

为了容纳所述光纤头，所述第一准直阵列器1还包括第一玻璃管和第一透镜，所述第一透镜位于所述第一准直阵列器1前端，所述第一玻璃管内容纳有多个光纤头；所述第二准直阵列器2还包括第二玻璃管和第二透镜，所述第二透镜位于所述第二准直阵列器2前端，所述第二玻璃管内容纳有多个光纤头。

具体的，所述第一准直阵列器1的外壳为所述第一玻璃管，所述第一准直阵列器1的前端设置有第一透镜，所述第一透镜会对光信号的传播方向进行一定的折射。所述第一准直阵列器1和所述第二准直阵列器2的不同点在于其内部的光纤头数量不同。

在本实施例中，结合图2，为了实现光信号在特定光纤头之间的传输，所述环形器芯件3包括：第一分束器311、第二分束器312、第一半波片321、第二半波片322、第三半波片323、第四半波片324、第一法拉第旋转片341、第二法拉第旋转片342、第一楔形片331和第二楔形片332。

所述第一分束器311设置和所述第二分束器312位于所述环形器芯件3的两侧，所述第一分束器311与所述第一准直阵列器1相对设置，所述第二分束器312与所述第二准直阵列器2相对设置。

所述第一楔形片331和所述第二楔形片332位于所述环形器芯件3的中部，且所述第一楔形片331和所述第二楔形片332对接设置。

所述第一法拉第旋转片341设置在所述第一楔形片331和所述第一分束器311之间，所述第二法拉第旋转片342设置在所述第二楔形片332和所述第二分束器312之间。

所述第一半波片321和所述第二半波片322相对设置，且所述第一半波片321和所述第二半波片322设置于所述第一半波片321和所述第一法拉第旋转片341和所述第一分束器311之间。

所述第三半波片323和所述第四半波片324相对设置，且所述第三半波片323和所述第四半波片324设置于所述第二半波片322和所述第二法拉第旋转片342和所述第二分束器312之间。

其中，所述第一分束器311和所述第二分束器312用于将光信号分解成振动方向互相垂直的寻常光和非寻常光；所述第一半波片321、第二半波片322、第三半波片323、第四半波片324、第一法拉第旋转片341和第二法拉第旋转片342用于对寻常光和非寻常光的振动方向进行偏转，使寻常光和非寻常光相互转换；所述第一楔形片331和第二楔形片332用于偏折所述寻常光和非寻常光的传播方向，使得所述光信号按照预设光路在所述环形器芯件3内传递。

为了构成所述环形器芯件3整体，结合图2，所述环形器芯件3还包括磁环35，所述磁环35内容纳有所述第一分束器311、所述第二分束器312、所述第一半波片321、所述第二半波片322、所述第三半波片323、所述第四半波片324、所述第一法拉第旋转片341、所述第二法拉第旋转片342、所述第一楔形片331和所述第二楔形片332。

所述磁环35还用于配合所述第一法拉第旋转片341和所述第二法拉第旋转片342，干预光信号的振动方向。

在本实施例中，为了使得所述光信号按照预定方向传输，所述第一分束器311、所述第二分束器312、所述第一法拉第旋转片341、所述第二法拉第旋转片342、所述第一楔形片331和所述第二楔形片332设置在同一轴心上，所述第一半波片321和所述第二半波片322对称设置于轴心两侧，所述第三半波片323和所述第四半波片324也对称设置于轴心两侧。

为了使寻常光和非寻常光之间按预设角度偏振，在本实施中，所述第一分束器311和第二分束器312的入射角度设置成不平行于主光路的任意角度。第一半波片321的光轴与第二半波片322的光轴之间的夹角设置成135度或45度。第三半波片323的光轴与第四半波片324的光轴之间的夹角设置成135度或45度。第一分束器311的光轴与第二分束器312的光轴互相平行设置。

其中，当所述第一半波片321的光轴与第二半波片322的光轴之间的夹角设置成135度时，第三半波片323的光轴与第四半波片324的光轴之间的夹角设置成135度；当所述第一半波片321的光轴与第二半波片322的光轴之间的夹角设置成45度时，第三半波片323的光轴与第四半波片324的光轴之间的夹角设置成45度。

为了在所述阵列光环形器内集成多个三端口环形器，结合图3和图4，所述第一准直阵列器1的光纤头的阵列方式为N×M阵列，所述第二准直阵列器2的光纤头的阵列方式为(N/2)×M。其中，M、N均为整数，M大于等于2，N大于等于4。

具体的，所述第一准直阵列器1包含的光纤头的数量是所述第二准直阵列器2的一倍，且光纤头之间的对应关系已经预设。在图3所示第一准直阵列器1和图4所示第二准直阵列器2中，N＝4，M＝4，即，第一准直阵列器1包括16个光纤头，第二准直阵列器2包括8个光纤头，第一准直阵列器1中每两个光纤头与第二准直阵列器2中每个光纤头形成一个三端口环形器，共形成8个三端口环形器。例如，第一准直阵列器1中编号为1和9的光纤头与第二准直阵列器2中编号为17的光纤头组成一个三端口环形器；第一准直阵列器1中编号为5和13的光纤头与第二准直阵列器2中编号为21的光纤头组成一个三端口环形器；第一准直阵列器1中编号为2和10的光纤头与第二准直阵列器2中编号为18的光纤头组成一个三端口环形器；以此类推，此时，总共组成8个三端口环形器。即当所述第一准直阵列器1包含N×M个光纤头，所述第二准直阵列器2包含(N/2)×M个光纤头时，所述阵列光环形器内集成了(N/2)×M个三端口环形器。

在可选实施例中，结合图5和图6，第一准直阵列器1包括8个光纤头，第二准直阵列器2包括4个光纤头，第一准直阵列器1中每两个光纤头与第二准直阵列器2中每个光纤头形成一个三端口环形器，共形成4个三端口环形器。所述第一准直阵列器1和所述第二准直阵列器2内，光纤头的阵列方式为一字型阵列，一字型阵列的光纤头适用于集成三端口环形器数量较少的情景。此时，第一准直阵列器1中编号为1和2的光纤头与第二准直阵列器2中编号为9的光纤头组成一个三端口环形器；第一准直阵列器1中编号为3和4的光纤头与第二准直阵列器2中编号为10的光纤头组成一个三端口环形器，以此类推。

为了节省所述阵列光环形器的造价，在本实施例中，所述第一准直阵列器1和所述第二准直阵列器2内的光纤头，是不经过扩束处理的光纤头，使用不扩束的光纤头可以降低所述第一准直阵列器1和所述第二准直阵列器2的造价。

以上介绍了所述阵列光环形器的具体结构，下面结合图8，介绍一下所述阵列光环形器的工作过程。

信号光从第一准直阵列器1输入，入射到第一分束器311，折射光在第一分束器311内分成振动方向互相垂直的寻常光(o光)和非常光(e光)，传播方向不变。

e光入射到第一波片，经过第一波片后，e光的振动方向以第一半波105的光轴为对称轴旋转67.5度，e光入射到第一法拉第旋转片341，e光的振动方向沿逆时针旋转45度，e光入射到第一楔形片331和第二楔形片332中，e光经过第一楔形片331和第二楔形片332后，e光的传播方向相对信号光向一侧偏移一定的距离，e光的振动方向不变，e光继续向前传播，入射到第二法拉第旋转片342，e光的振动方向沿逆时针旋转45度，e光入射到第三半波片323，e光的振动方向以第三半波片323的光轴为对称轴旋转22.5度，此时e光变成了o光。

同理，o光入射到第二半波片322，经过第二半波片322后，o光的振动方向以第二半波106的光轴为对称轴旋转22.5度，o光入射到第一法拉第旋转片341，o的振动方向沿逆时针旋转45度，o光入射到第一楔形片331和第二楔形片332中，o光经过第一楔形片331和第二楔形片332后，传播方向相对信号光向另一侧偏移一定的距离，o光的振动方向不变，o光继续向前传播，入射到第二法拉第旋转片342，o光的振动方向沿逆时针旋转45度，o光入射到第四半波片324，o光的振动方向以第三半波片323的光轴为对称轴旋转67.5度，此时o光变成了e光。变换后的o光和e光入射到第二分束器312，o光和e光的传播方向平行于入射光，耦合进入第二准直阵列器22。

当光信号从第二准直阵列器22输入，入射到第二分束器312，在第二分束器312中分成振动方向互相垂直的o光和e光，o光入射第四半波片324，o光的振动方向以第四半波片324为对称轴旋转67.5度，o光继续传播，入射到第二法拉第旋转片342，在外部磁场的作用下，o光的振动方向沿逆时针旋转45度，o光入射到第二楔形片332和第一楔形片331中，o光经过第二楔形片332和第一楔形片331后，o光的传播方向相对信号光向一侧偏移一定的距离，o光的振动方向不变，o光继续向前传播，入射到第一法拉第旋转片341，o光的振动方向沿逆时针旋转45度，o光入射到第二半波片322，o光的振动方向以第二半波片322的光轴为对称轴旋转45度，此时o光转换成了e光。

同理，e光入射到第三半波片323，e光经过第三半波片323，e光的振动方向以第三半波片323为对称轴旋转45度，e光继续传播，e光进入第二法拉第旋转片342，在外部磁场的作用下，e光的振动方向沿逆时针旋转45度，e光入射到第二楔形片332和第一楔形片331中，e光经过第二楔形片332和第一楔形片331后，e光的传播方向相对信号光向另一侧偏移一定的距离，e光的振动方向不变，e光继续向前传播，入射到第一法拉第旋转片341，e光的振动方向沿逆时针旋转45度，e光入射到第一半波片321，e光的振动方向以第一半波片321的光轴为对称轴旋转67.5度，此时e光转换成了o光。变换后的o光和e光入射到第一分束器311，o光和e光的传播方向平行于入射光，耦合进入第一准直阵列器1。

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 (10)

1.一种阵列光环形器，其特征在于，包括：第一准直阵列器(1)、第二准直阵列器(2)和环形器芯件(3)，其中：

所述第一准直阵列器(1)、所述第二准直阵列器(2)和所述环形器芯件(3)设置在同一轴心上；

在所述第一准直阵列器(1)和所述第二准直阵列器(2)内，设置有以预定方式阵列的多个光纤头，所述光纤头用于传输光信号；所述第一准直阵列器(1)侧的光纤头的数量是所述第二准直阵列器(2)侧的光纤头的数量的两倍；所述第一准直阵列器(1)中每两个光纤头与第二准直阵列器(2)中每个光纤头形成一个三端口环形器，共形成多个三端口环形器；

所述环形器芯件(3)用于调整光信号的传输路径，进而在预定的光纤头之间传输光信号。

2.根据权利要求1所述的阵列光环形器，其特征在于，所述第一准直阵列器(1)还包括第一玻璃管和第一透镜，所述第一透镜位于所述第一准直阵列器(1)前端，所述第一玻璃管内容纳有多个光纤头；

所述第二准直阵列器(2)还包括第二玻璃管和第二透镜，所述第二透镜位于所述第二准直阵列器(2)前端，所述第二玻璃管内容纳有多个光纤头。

3.根据权利要求1所述的阵列光环形器，其特征在于，所述环形器芯件(3)包括：第一分束器(311)和第二分束器(312)，其中：

所述第一分束器(311)设置和所述第二分束器(312)位于所述环形器芯件(3)的两侧，所述第一分束器(311)与所述第一准直阵列器(1)相对设置，所述第二分束器(312)与所述第二准直阵列器(2)相对设置。

4.根据权利要求3所述的阵列光环形器，其特征在于，所述环形器芯件(3)还包括：第一半波片(321)、第二半波片(322)、第三半波片(323)、第四半波片(324)、第一法拉第旋转片(341)、第二法拉第旋转片(342)、第一楔形片(331)和第二楔形片(332)，其中：

所述第一楔形片(331)和所述第二楔形片(332)位于所述环形器芯件(3)的中部，且所述第一楔形片(331)和所述第二楔形片(332)对接设置；

所述第一法拉第旋转片(341)设置在所述第一楔形片(331)和所述第一分束器(311)之间，所述第二法拉第旋转片(342)设置在所述第二楔形片(332)和所述第二分束器(312)之间；

所述第一半波片(321)和所述第二半波片(322)相对设置，且所述第一半波片(321)和所述第二半波片(322)设置于所述第一半波片(321)和所述第一法拉第旋转片(341)和所述第一分束器(311)之间；

所述第三半波片(323)和所述第四半波片(324)相对设置，且所述第三半波片(323)和所述第四半波片(324)设置于所述第二半波片(322)和所述第二法拉第旋转片(342)和所述第二分束器(312)之间。

5.根据权利要求4所述的阵列光环形器，其特征在于，所述环形器芯件(3)还包括磁环(35)，所述磁环(35)内容纳有所述第一分束器(311)、所述第二分束器(312)、所述第一半波片(321)、所述第二半波片(322)、所述第三半波片(323)、所述第四半波片(324)、所述第一法拉第旋转片(341)、所述第二法拉第旋转片(342)、所述第一楔形片(331)和所述第二楔形片(332)。

6.根据权利要求4所述的阵列光环形器，其特征在于，所述第一分束器(311)、所述第二分束器(312)、所述第一法拉第旋转片(341)、所述第二法拉第旋转片(342)、所述第一楔形片(331)和所述第二楔形片(332)设置在同一轴心上，所述第一半波片(321)和所述第二半波片(322)对称设置于轴心两侧，所述第三半波片(323)和所述第四半波片(324)也对称设置于轴心两侧。

7.根据权利要求4所述的阵列光环形器，其特征在于，所述第一分束器(311)和所述第二分束器(312)的入射角度设置成不平行于主光路的任意角度；

第一半波片(321)的光轴与第二半波片(322)的光轴之间的夹角设置成135度或45度；第三半波片(323)的光轴与第四半波片(324)的光轴之间的夹角设置成135度或45度；

第一分束器(311)的光轴与第二分束器(312)的光轴互相平行设置。

8.根据权利要求1～7任一项所述的阵列光环形器，其特征在于，所述第一准直阵列器(1)的光纤头的阵列方式为N×M阵列，所述第二准直阵列器(2)的光纤头的阵列方式为(N/2)×M。

9.根据权利要求1～7任一项所述的阵列光环形器，其特征在于，在所述第一准直阵列器(1)和所述第二准直阵列器(2)内，光纤头的阵列方式为一字型阵列。

10.根据权利要求1～7任一项所述的阵列光环形器，其特征在于，所述第一准直阵列器(1)和所述第二准直阵列器(2)内的光纤头，是不经过扩束处理的光纤头。