專利名稱：光學環行器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光通信無源器件領域，更具體地說，尤其涉及在光學通信系統中控制光學信號傳輸路徑的塊狀線形偏振無關光學環行器。
本實用新型采用如下技術方案一種光學環行器，包括沿光軸O-O按如下順序縱向排列的器件一雙光纖準直器，包括帶有雙尾纖的光纖頭，其一尾纖與第一端口相接，另一尾纖與第三端口相接，和一透鏡；第一雙折射晶體；第一偏振轉換器，由兩片反向并排的半波片和法拉第旋轉器組成；由至少一塊與偏振無關的各向同性材料制作的兩個折射面的光楔型導光器件；第二雙折射晶體；第二偏振轉換器，由兩片反向并排的半波片和法拉第旋轉器組成；第三雙折射晶體；一單光纖準直器，包括帶有單尾纖的光纖頭，其尾纖與第二端口相接，和一透鏡。
所述各向同性材料為玻璃或各向同性的晶體。
由于本實用新型環行器的導光器件采用的是與偏振無關各向同性材料的光楔，其所需的光線折射角設計值的準確性僅僅取決于零件加工誤差；且該類材料的光楔只有兩個折射率界面損耗，從而有利于減小環行器的總體插入損耗；由各向同性材料制作的光楔，其折射率溫度系數dn/dT和溫度膨脹系數dL/dT一般都比雙折射晶體小，因此由其構成的環行器的環境穩定性能好；另外，各向同性材料的光楔，如玻璃光楔的價格遠比雙折射晶體的成本低很多，因而本實用新型環行器的總成本很低。
圖1表示美國專利號5930039公開的塊狀線形偏振無關型環行器的結構示意圖。
由圖2、圖3A和圖3B所示，本實用新型的光學環行器200位于坐標系XYZ中，其中坐標點位于環行器的最左邊，本實用新型的塊狀線形偏振無關光環行器200包括沿光軸O-O按如下順序縱向排列的器件雙光纖準直器217，由與端口1相接的第一尾纖224和與端口3相接的第三尾纖225的雙光纖頭201和格林透鏡202組成，此透鏡202也可以采用C透鏡或非球面透鏡，雙光纖準直器217將由端口1入射進來的光束AA準直，進入光軸位于XZ平面內的第一塊雙折射晶體203，該光束被分成具有正交偏振的非尋常光AAE和尋常光AAO后，由兩片反向并排的半波片204a、204b和法拉第旋轉器205組成的第一偏振轉換器215，將兩個相互垂直的偏振光轉化為偏振平行光；一個光楔形的導光器件220，該導光器件由兩塊相同的與偏振無關的各向同性材料的玻璃光楔206a、206b上下組合成前后兩個折射面，其中玻璃光楔206a、206b也可以是其它各向同性晶體；光軸位于YZ平面內的第二塊雙折射晶體208，導光器件220的一折射面與第一偏振轉換器215的法拉第旋轉器205端面相對，另一折射面與第二塊雙折射晶體208的端面相對；由兩片反向并排的半波片209a、209b和法拉第旋轉器210組成的第二偏振轉換器216；光軸位于XZ平面內的第三塊雙折射晶體211；由格林透鏡212和帶有與第二端口2相接的第二尾纖214的單光纖頭213構成的單光纖準直器218，此透鏡212也可以采用C透鏡或非球面透鏡。上述雙光纖準直器217的雙光纖與單光纖準直器214的單光纖位于YZ平面內。
由圖3A所示，這是一個有三尾纖的三端口系統，圖4A表示光束從端口1→2的右行光路，光束AA從端口1經雙光纖準直器217準直后進入第一塊雙折射晶體203后，被空間分離為偏振方向互相垂直的兩束光非尋光AAE和尋常光AAO，見圖3B。尋常光束AAO經第一偏振轉換器215的半波片204b后偏振右旋轉45度，非尋常光束BE經該偏振轉換器的另一半波片204a后偏振左旋轉45度，此時兩光束偏振方向平行，偏振方向與X軸成45度，兩光束再經過該偏振轉換器的法拉第旋轉器205后，偏振旋轉45度，偏振方向平行于X軸，見圖4A。即光束AA經過第一偏振器215后均變為相同方向偏振的光束。尋常光束AAO和非尋常光束AAE再經由各向同性的導光器件220的下部玻璃光楔206b以及第二雙折射晶體208均不改變偏振方向，導光器件220的下部玻璃光楔206b只起光線角度補償的作用。從第二塊雙折射晶體208出來的光束AAO光經過第二偏振轉換器216的半波片209b后右旋45度，光束AAE經過該偏振轉換器的另一半波片209a后左旋45度，此時光束AAO和光束AAE偏振方向垂直，然后兩光束經過該偏振轉換器的法拉第旋轉器210后同時左旋45度。即光束AAO和光束AAE通過第二偏振轉換器216后又變為相互垂直的兩偏振光，最后由第三雙折射晶體211合束后，經單光纖準直器218準直后，光信號由與尾纖214相接的端口2輸出。
由圖3B和圖4B所示，光線從端口2→3返回的左行光路。光束經第三塊雙折射晶體211后空間分離為互相垂直的兩偏振光束，經第二偏振轉換器216后變為兩個偏振方向相同的偏振光束，該雙光束的偏振方向和端口1→2光路中對應光的偏振方向垂直。光線經第二塊雙折射晶體208以非尋常光傳播空間偏轉后，經導光器件220的上部玻璃光楔206a角度補償。而后同一偏振的光線經第一偏振轉換器215后轉化為偏振垂直的兩束光，通過第一塊雙折射晶體203合束后，由與雙光纖準直器217的尾纖225相接的端口3輸出，從而形成一個由1→2→3的單向三端口環行器。圖4B給出了光線從2→3返回的左行光路中，光偏振狀態的演變。其具體演變過程和光線從1→2的右行光路類似。
其主要技術指標插入損耗、隔離度、回波損耗、偏振模色散(PMD)和偏振相關損耗(PDL)都能達到或超過現有產品。
權利要求1.一種光學環行器，包括沿光軸O-O按如下順序縱向排列的器件一雙光纖準直器(217)，包括帶有雙尾纖的光纖頭(201)，其一尾纖(224)與第一端口(1)相接，另一尾纖(225)與第三端口(3)相接，和一透鏡(202)；第一雙折射晶體(203)；第一偏振轉換器(215)，由兩片反向并排的半波片(204a)、(204b)和法拉第旋轉器(205)組成；光楔型導光器件(220)；第二雙折射晶體(208)；第二偏振轉換器器(216)，由兩片反向并排的半波片(209a)、(209b)和法拉第旋轉器(210)組成；第三雙折射晶體(211)；一單光纖準直器(218)，包括帶有單尾纖的光纖頭(213)，其尾纖(214)與第二端口(2)相接，和一透鏡(212)；其特征在于，所述光楔型導光器件(220)是由至少一塊與偏振無關的各向同性材料制作的兩個折射面的光楔。
2.根據權利要求1所述的光學環行器，其特征在于，所述導光器件(220)是由兩塊與偏振無關的各向同性材料的光楔(206a)、(206b)組成的兩個折射面光楔。
3.根據權利要求1或2所述的光學環行器，其特征在于，所述各向同性材料為玻璃或各向同性的晶體。
4.根據權利要求1所述的光學環行器，其特征在于，所述透鏡(202)和(212)可以為格林透鏡、C透鏡或非球面透鏡。
專利摘要本實用新型提供了一種屬于光通信無源器件領域的塊狀線形偏振無關三端口光學環行器,包括沿光軸O－O按如下順序縱向排列的器件:與第一端口和第三端口相接的雙光纖準直器;第一雙折射晶體;第一偏振轉換器;由至少一塊與偏振無關的各向同性材料制作的兩個折射面的光楔構成的導光器件;第二雙折射晶體;第二偏振轉換器;第三雙折射晶體;與第二端口相接的單光纖準直器。由于該種結構中導光器件是由各向同性材料的玻璃或各向同性的晶體制作的光楔,其所需的光線折射角設計值的準確性僅僅取決于零件加工誤差,其折射率溫度系數dn/dT和溫度膨脹系數dL/dT一般都比雙折射晶體小,因而本實用新型的環行器具有總插損小,成本低,環境性能穩定等特點。
文檔編號H04B10/12GK2487161SQ0124274
公開日2002年4月17日 申請日期2001年7月19日 優先權日2001年7月19日
發明者李世忱, 卓壯, 杜良楨, 謝紅 申請人:昂納信息技術(深圳)有限公司