的偏振方向旋轉為90度;當0度偏振方向的反向光信號(606c) 反向通過半波片(602c)后,反向光信號(607c)偏振方向旋轉為-45度。進一步通過45度 法拉第旋轉器(601c)后,反向光信號(608c)的偏振方向為0度,與入射光信號(603a)的 偏振方向一致。
[0043] 45度法拉第旋轉器(601a、601b和601c)需要一個磁場(610a、610b和610c)以 維持法拉第效應,該磁場可以是外部磁體提供的磁場,也可以是法拉第旋轉器材料內建磁 場。
[0044] 圖6a、圖6b和圖6c中45度法拉第旋轉器(601a、610b和601c)磁場方向沿著光 信號傳播方向,也可反向,對偏振方向的作用分別對應順時針和逆時針旋轉45度;半波片 (602a和602c)的光軸(609a和609c)可取+/-22. 5度和+/-67. 5度中的任一種;入射光信 號(603a、603b和603c)的偏振態可以取0度和90度中的任一種;45度法拉第旋轉器(601a 和601c)與半波片(602a和602c)的位置也可互換。
[0045] 所述第一和第二位移雙折射晶體(305a和305b),為通光面平行的雙折射晶體,相 對于尋常光線為普通光學玻璃,相對于非尋常光線將使之產生一個位移,位移量的大小和 方向取決于雙折射晶體(305a和305b)的長度和其光軸(310a和310b)的方向,如前所述 光軸(310a和310b)在對應的基準平面內,并依據圖6a、圖6b和圖6c中第一次通過第一和 第二非互易偏振旋轉器后光信號(605a、605b和605c)的偏振方向而定,使得正反兩次通過 第一和第二位移雙折射晶體后出射光信號產生的位移方向(相對于輸入輸出端的XY排列 平面)相同;在本實用新型中,第一和第二位移雙折射晶體(305a和305b)還具有相同的長 度,使得出射光信號的兩個偏振態分量的位移方向和大小都相同,且與輸入輸出端的排列 周期T 一致。
[0046]眾所周知,如圖7a所示,為使雙折射晶體(701a)產生一定的位移(703a),其光軸 (702a)需與入射光線(704)方向成一定角度,入射光線也必須是非尋常光線。產生的位移 處在光信號傳播方向(704)與光軸(702a)組成的平面內。最常用的雙折射晶體是鈮酸鋰 和釩酸釔晶體,對于釩酸釔晶體的情形,最佳角度約為45度,此時位移(703)的大小約為釩 酸釔晶體長度L的十分之一,結合圖4的周期T,可以推算出釩酸釔晶體長度L約為T的十 倍,艮卩L = 10T〇
[0047] 也可以沿著光傳播方向看,如圖7b所示,此時非尋常光線在雙折射晶體(701b)上 產生的位移(703b)與光軸的投影(702b)平行。
[0048] 需要特別指出的是,針對圖6b所示的配置(非互易偏振旋轉器不含有半波片),光 信號通過所述第一或第二非互易偏振旋轉器后,偏振方向為45度,如圖7c所示,此時第一 和第二位移雙折射晶體需由兩個子雙折射晶體(704和705)組成,由于迎著光信號傳播方 向觀察,兩個子雙折射晶體(704和705)在圖上是重疊的,其光軸分別以光傳播方向為對稱 軸旋轉45度(706)和-45度(707),子雙折射晶體的長度為5WT,產生的位移量(7〇8和 709)為* / 2T,由于兩個位移量有90度角,合成的位移量(703c)為T。
[0049] 如圖8a所不,所述第一和第二偏振反射器(800a)由一個反射鏡(801a)和1/4波 片(802a)組成。1/4波片(802a)的光軸與入射其上的光信號(803a)的偏振方向成45度 角,入射光信號(803a)通過1/4波片(802a)后變為圓偏振光,被反射鏡(801a)反射后再 次通過1/4波片(802a),兩次通過1/4波片(802a)的效果與通過一個半波片一樣,使出射 光信號(804a)的偏振方向產生90度的旋轉。
[0050]也可以用一個45度法拉第旋轉器代替1/4波片(802a),兩次通過45度法拉第旋 轉器的效果使出射光信號(804a)相對入射光信號(803a)的偏振方向旋轉90度。
[0051] 反射鏡可采用高反射的多層介質薄膜,也可采用高反射的金屬膜,如金膜或鋁膜。
[0052] 如圖8b所示,所述第一和第二偏振反射器(800b)也可由一個回溯反射鏡(801b) 和半波片(802b)組成。半波片(802b)只位于兩條路徑中的一個,其光軸與入射其上的光 信號(圖中803b)的偏振方向成45度角。回溯反射鏡(801b)使入射光信號反向,角度不 變。入射光信號(803b)通過半波片(802b)后偏振態旋轉90度,被回溯反射鏡(801b)兩 次反射后出射。由于半波片只作用一次,出射光信號(804b)的偏振方向產生90度的旋轉。
[0053] 回溯反射鏡(801b)可采用圖8b所示的全內反射的直角楞鏡,也可采用兩個互成 90度角的平面反射鏡。
[0054] 下面進一步分析本實用新型提供的反射型光環形器抗串擾能力。本實用新型及 所有現有技術提供的光環形器,都需要用到45度法拉第旋轉器,但其旋轉角度不總是為45 度,對于特定的波長X和特定的使用溫度t,旋轉角度與45度有一定偏差,記為A 0,有如 下關系:
[0055] A 0 = a* (A-A〇)+b* (t~t〇) (1)
[0056] 上述(1)式中,A。和t。為精確45度旋轉時的中心波長和中心溫度。a是波長相 關系數,b是溫度相關系數,在波長單位為納米,溫度單位為攝氏度的情形下,a約為0.07 度/納米,b約為0. 06度/攝氏度。在波長與中心波長偏差20納米,使用溫度與中心溫度 相差4〇攝氏度的情況下,八0為3.8度。由八0產生的偏振消光比$£1?-? 〇1&1^抑^〇11 Extinguish Ratio)由下式給出:
[0057] PER = 10 ? log 10 (sin2 (A 0 )) (2)
[0058] 由此可推算出45度法拉第旋轉器產生的偏振消光比PER為-23. 6dB,結合圖9分 析這部分殘余的光信號在本實用新型提供的光學系統中的行為。從輸入輸出端(901) -個 端口(912)輸入的光信號(907)在偏振分束合束器(903)上分解為偏振態相互垂直的兩個 偏振態光信號,為簡化起見,圖9只分析了透射的第一偏振態光信號(圖中豎線" | "),透射 的第一偏振態光信號(908)進一步通過所述第一非互易偏振旋轉器(904,包含有一個45度 法拉第旋轉器),偏振態旋轉90度,圖中圓點" ?"表示,這部分光信號通過第一位移雙折射 晶體(905)后,將從第一偏振反射器(906)反射回來,進一步反向通過第一位移雙折射晶體 (905)和第一非互易偏振旋轉器(904)后,反射回的光信號(909)與透射的第一偏振態光 信號(908)的偏振態相同,進一步透射經過偏振分束合束器(903)到達相鄰的端口(913)。 除了該偏振態的光信號外,45度法拉第旋轉器還產生約-23. 6dB的垂直偏振態光信號(圖 中豎線" I "),該偏振態光信號(914)以非尋常光線經過所述的第一位移雙折射晶體(905), 根據光軸(910)的方向,這部分光信號將產生相反的位移,進一步被第一偏振反射器(906) 反射回來,偏振態旋轉90度,以尋常光線再次經過所述的第一位移雙折射晶體(905),并再 次通過第一非互易偏振旋轉器(904),以偏振態為圓點" ?"的光信號(915)到達所述的偏 振分束合束器(903),這部分光信號不能透射經過偏振分束合束器(903)到達鄰近的端口 (911),而被反射出光學系統。
[0059] 以上雖只分析了在偏振分束合束器上透射的第一偏振態光信號,結論對反射的第 二偏振態光信號同樣成立。該結論對半波片、位移雙折射晶體、1/4波片的光軸角度對位誤 差帶來的偏振消光比下降同樣成立。
[0060] 進一步地,本實用新型提供的反射型光環形器陣列,在偏振分束合束器后的第一 或第二偏振光信號傳播路徑上引入一個轉向反射鏡,使第一和第二偏振光信號傳播方向一 致,以進一步減少體積,并使部分光學性能相同的元件合并,減少裝配元件的數量。以圖l〇a 和圖10b為例,