專利名稱：一種六端口閉路環(huán)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于光纖通訊的環(huán)行器，特別是涉及一種六端口閉路環(huán)行器。
背景技術(shù)：
在光纖通訊中，環(huán)行器作為無(wú)源器件中一個(gè)重要的元件，可廣泛應(yīng)用于雙向通訊、光波長(zhǎng)的上下載等領(lǐng)域。目前常用的六端口環(huán)行器，依次由光學(xué)功能組合A，光學(xué)功能組合B和光學(xué)功能組合C組成。
光學(xué)功能組合A是實(shí)現(xiàn)激光的輸入輸出，偏振分合光、旋轉(zhuǎn)偏振向功能的光學(xué)元件組合，它主要由三光纖頭，聚焦透鏡、偏振分光晶體、兩片半波片組合和法拉第旋光片和偏折光器件組成，其中的三光纖頭的三根光纖分別對(duì)應(yīng)環(huán)行器的端口3、端口1和端口5。
光學(xué)功能組合C與光學(xué)功能組合A功能和原理相同，結(jié)構(gòu)類似。其中的三光纖頭的兩三根光纖分別對(duì)應(yīng)環(huán)行器的端口2、端口4和端口6。
光學(xué)功能組合B主要包括偏振光分光器件，從端口1輸入的激光經(jīng)光學(xué)功能組合A偏振分光并旋轉(zhuǎn)偏振向后入射到該偏振光分光器件，對(duì)應(yīng)為尋常光，則光路直線通過(guò)，再經(jīng)過(guò)光學(xué)功能組合C旋轉(zhuǎn)偏振向并合光后耦合到端口2輸出；從端口2輸入的激光經(jīng)光學(xué)功能組合C偏振分光、旋轉(zhuǎn)偏振向后，入射到該偏振光分光器件，對(duì)應(yīng)為非尋常光，則光路出射時(shí)將產(chǎn)生平移，再通過(guò)光學(xué)功能組合A旋轉(zhuǎn)偏振向并合光后耦合到端口3輸出；相同的原理，端口3輸入的激光由端口4輸出，端口4輸入的激光由端口5輸出，端口5輸入的激光由端口6輸出。
但是，上述的六端口環(huán)行器端口6的入射激光不能從端口1出射，不能形成閉環(huán)環(huán)行光路。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種六端口閉路環(huán)行器，它不但能夠使端口1入射的激光從端口2出射，端口2入射的激光從端口3出射，一直延續(xù)到端口6，而且能夠使端口6的入射激光從端口1出射，可以形成一個(gè)閉環(huán)環(huán)行光路。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型依次由光學(xué)功能組合A、光學(xué)功能組合B和光學(xué)功能組合C組成，所述的光學(xué)功能組合A主要由三光纖頭、聚焦透鏡、偏振光分光晶體、兩片半波片組合、法拉第旋光片和偏折光器件組成，所述的光學(xué)功能組合C主要由偏折光器件、法拉第旋光片、兩片半波片組合、偏振光分光晶體、聚焦透鏡和三光纖頭組成，所述的光學(xué)功能組合B依次由第一片波片和第二片波片、第一個(gè)偏振光分光器件、第三片波片、第二個(gè)偏振光分光器件、第四片波片和第五片波片組成。
所述的光學(xué)功能組合B還可以依次由第一片波片和第二片波片、第一個(gè)偏振光分光器件、第三片波片、第二個(gè)偏振光分光器件、另一波片組成。
所述的聚焦透鏡是自聚焦透鏡或球面透鏡；所述的偏振光分光器件是雙折射晶體或PBS棱鏡或渥拉斯頓棱鏡；所述的偏折光器件是梯形棱鏡或斜角片或渥拉斯頓棱鏡；所述的偏振光分光器件是PBS棱鏡或雙折射晶體。
本實(shí)用新型的有益效果是由于本實(shí)用新型光學(xué)功能組合B中設(shè)置了多個(gè)波片以及二個(gè)偏振光分光器件，光束由所述的波片適當(dāng)調(diào)整偏振向并通過(guò)偏振光分光器件適當(dāng)平移光路，本實(shí)用新型不但可以實(shí)現(xiàn)端口1入射的激光從端口2出射，端口2入射的激光從端口3出射，一直延續(xù)到端口6，而且能夠使端口6的入射激光從端口1出射，可以形成一個(gè)閉環(huán)環(huán)行光路。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1端口1→端口2光路正視圖；
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1端口2→端口3光路正視圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1端口3→端口4光路正視圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例1端口4→端口5光路正視圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例1端口5→端口6光路正視圖；圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例1端口6→端口1光路正視圖；圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例1的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例2光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)用新型依次由光學(xué)功能組合A、光學(xué)功能組合B和光學(xué)功能組合C組成，所述的光學(xué)功能組合A依次由三光纖頭1、聚焦透鏡2、偏振光分光晶體3、兩片半波片組合4、法拉第旋光片5及偏折光器件6組成，當(dāng)然，將兩片半波片組合4、法拉第旋光片5的位置互換或?qū)⑵酃馄骷?放置在聚焦透鏡2與偏振光分光器件7之間的任一位置，光學(xué)功能組合A也可以實(shí)現(xiàn)同樣功能；所述的光學(xué)功能組合C依次由偏折光器件9、法拉第旋光片10、兩片半波片組合11、偏振光分光晶體12、聚焦透鏡13、三光纖頭14組成，當(dāng)然，將兩片半波片組合11、法拉第旋光片10的位置互換或?qū)⑵酃馄骷?放置在另一偏振光分光器件8與聚焦透鏡13之間的任一位置，光學(xué)功能組合C也可以實(shí)現(xiàn)同樣功能；所述的光學(xué)功能組合B依次由波片19和波片15、偏振光分光器件7、波片16、偏振光分光器件8、波片17和波片18組成；所述的聚焦透鏡2、13是自聚焦透鏡，當(dāng)然也可以是球面透鏡；所述的偏振光分光晶體3、12是渥拉斯頓棱鏡，當(dāng)然也可以是PBS棱鏡或雙折射晶體；所述的偏折光器件6、9是梯形棱鏡，它的一側(cè)為垂直平面，另一側(cè)包括上部斜面、中部垂直平面和下部斜面，當(dāng)然它也可以用適當(dāng)?shù)男苯瞧M合替代，它對(duì)入射光傳輸方向偏折特定角度；所述的兩片半波片組合4、11由兩片光軸方向夾角45度且與兩入射光偏振方向成22.5度的半波片拼接組成，其光軸方向如圖1中所標(biāo)示；所述的法拉第旋光片5、10能將偏振光偏振方向旋轉(zhuǎn)45度；所述的偏振光分光器件7是雙折射晶體，其光軸方向?yàn)樽笙?，?dāng)然它也可以用適當(dāng)?shù)腜BS棱鏡替代；所述的另一偏振光分光器件8是雙折射晶體，其光軸方向?yàn)橛蚁?，?dāng)然它也可以用適當(dāng)?shù)腜BS棱鏡替代；所述的五個(gè)波片15、16、17、18、19是光軸與入射光偏振方向成45度的半波片，波片15、17在垂直方向的位置對(duì)應(yīng)偏折光器件6、9(梯形棱鏡)的下部斜面，波片18、19在垂直方向的位置對(duì)應(yīng)偏折光器件6、9(梯形棱鏡)的上部斜面，波片16在垂直方向的位置對(duì)應(yīng)偏折光器件6、9(梯形棱鏡)的中部垂直平面和上部斜面，波片16也可以拆分成兩片波片；所述的三光纖頭1的三根光纖線分別為端口3、端口1、端口5，所述的三光纖頭14的三根光纖線分別對(duì)應(yīng)為端口2、端口4、端口6。
本實(shí)施例的原理如下所述如圖2所示，從端口1輸入的激光被聚焦透鏡2聚焦準(zhǔn)直后，通過(guò)偏振光分光晶體3(渥拉斯頓棱鏡)分成兩路振動(dòng)方向相互垂直的偏振光，然后分別穿過(guò)光軸方向不一致的兩片半波片組合4，兩束光偏振方向一致，再通過(guò)法拉第旋光片5，其振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)45度，通過(guò)偏折光器件6(梯形棱鏡)的中部垂直平面，其傳輸方向不改變，進(jìn)入偏振光分光器件7(雙折射晶體)，此時(shí)兩束光對(duì)應(yīng)于雙折射晶體為尋常光，因此出射光點(diǎn)與入射時(shí)高度一致，之后通過(guò)波片16，偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，然后穿過(guò)另一偏振光分光器件8(雙折射晶體)，由于此時(shí)對(duì)應(yīng)為非尋常光，所以出射光相對(duì)入射時(shí)的位置向下平移一段距離，之后經(jīng)過(guò)波片17偏振方向再次旋轉(zhuǎn)90度，通過(guò)偏折光器件9(梯形棱鏡)的下部斜面，改變其折射角度，再通過(guò)法拉第旋光片10、兩片半波片組合11改變偏振態(tài)，經(jīng)偏振光分光晶體12(渥拉斯頓棱鏡)兩束光合成為一束光，并通過(guò)聚焦透鏡13耦合到端口2中。該光路不經(jīng)過(guò)波片19、18、15。圖2中偏振態(tài)轉(zhuǎn)化示意圖標(biāo)示了光束經(jīng)過(guò)各光學(xué)元件后的偏振態(tài)。
如圖3所示，從端口2入射的激光逆著端口1入射到端口2出射的軌跡到達(dá)偏振光分光器件8(雙折射晶體)時(shí)，由于法拉第旋光片10對(duì)偏振光的旋轉(zhuǎn)角與入射方向無(wú)關(guān)，因此從端口2出射的激光相對(duì)于該雙折射晶體為尋常光，因此出射光相對(duì)于入射點(diǎn)位置高度不變，再直線通過(guò)偏振光分光器件7(雙折射晶體)，此時(shí)光束仍對(duì)應(yīng)為尋常光，出射光相對(duì)于入射點(diǎn)位置高度不變，出射后的光束通過(guò)波片15后偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，然后通過(guò)偏折光器件6(梯形棱鏡)的下部斜面偏折一定角度，再通過(guò)法拉第旋光片5、兩片半波片組合4、偏振光分光晶體3(渥拉斯頓棱鏡)后通過(guò)聚焦透鏡2耦合到端口3中。該光路不經(jīng)過(guò)波片19、16、18。圖3中偏振態(tài)轉(zhuǎn)化示意圖標(biāo)示了光束經(jīng)過(guò)各光學(xué)元件后的偏振態(tài)。
如圖4所示，從端口3入射的激光逆著端口2入射到端口3出射的軌跡到達(dá)偏振光分光器件7(雙折射晶體)時(shí)，此時(shí)激光相對(duì)為非尋常光，出射光相對(duì)于入射光向上平移一段距離，經(jīng)過(guò)波片16偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，入射到另一偏振光分光器件8(雙折射晶體)，此時(shí)對(duì)應(yīng)為尋常光，所以通過(guò)8后，出射光相對(duì)于入射光高度不變，然后通過(guò)偏折光器件9(梯形棱鏡)中部垂直平面、法拉第旋光片10、兩片半波片組合11、偏振光分光晶體12(渥拉斯頓棱鏡)后通過(guò)聚焦透鏡13耦合到端口4中。該光路不經(jīng)過(guò)波片19、17、18。圖4中偏振態(tài)轉(zhuǎn)化示意圖標(biāo)示了光束經(jīng)過(guò)各光學(xué)元件后的偏振態(tài)。
如圖5所示，從端口4入射的激光逆著從端口3入射到端口4出射的軌跡到達(dá)偏振光分光器件8(對(duì)應(yīng)為非尋常光)，出射后出射光相對(duì)于入射光向上平移一段距離，通過(guò)波片16后偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，進(jìn)入偏振光分光器件7(雙折射晶體)，相對(duì)為尋常光，因此出射光點(diǎn)高度不變，然后通過(guò)波片19偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，依次通過(guò)偏折光器件6(梯形棱鏡)上部斜面、法拉第旋光片5、兩片半波片組合4、偏振光分光晶體3(渥拉斯頓棱鏡)后經(jīng)聚焦透鏡2耦合到端口5中。該光路不經(jīng)過(guò)波片17、18、15。圖5中偏振態(tài)轉(zhuǎn)化示意圖標(biāo)示了光束經(jīng)過(guò)各光學(xué)元件后的偏振態(tài)。
如圖6所示，從端口5入射的激光逆著端口4入射到端口5出射的軌跡到達(dá)偏振光分光器件7(雙折射晶體)時(shí)，此時(shí)激光相對(duì)為非尋常光，出射光相對(duì)于入射光向上平移一段距離，然后入射到另一偏振光分光器件8(雙折射晶體)，此時(shí)對(duì)應(yīng)為非尋常光，出射光相對(duì)于入射光向下平移一段距離，然后經(jīng)過(guò)波片18，偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，再通過(guò)偏折光器件9(梯形棱鏡)上部斜面、法拉第旋光片10、兩片半波片組合11、偏振光分光晶體12(渥拉斯頓棱鏡)后通過(guò)聚焦透鏡13耦合到端口6中。該光路不經(jīng)過(guò)波片15、16、17。圖6中偏振態(tài)轉(zhuǎn)化示意圖標(biāo)示了光束經(jīng)過(guò)各光學(xué)元件后的偏振態(tài)。
如圖7所示，從端口6入射的激光逆著從端口5入射到端口6出射的軌跡到達(dá)偏振光分光器件8(雙折射晶體)，對(duì)應(yīng)為尋常光，出射后出射光相對(duì)于入射光高度不變，通過(guò)波片16后偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，進(jìn)入偏振光分光器件7(雙折射晶體)，由于此時(shí)光束相對(duì)為非尋常光，因此出射光向下平移一段距離，然后依次通過(guò)偏折光器件6(梯形棱鏡)中部垂直平面、法拉第旋光片5、兩片半波片組合4、偏振光分光晶體3(渥拉斯頓棱鏡)后經(jīng)聚焦透鏡2耦合到端口1中。該光路不經(jīng)過(guò)波片15、19、17。圖7中偏振態(tài)轉(zhuǎn)化示意圖標(biāo)示了光束經(jīng)過(guò)各光學(xué)元件后的偏振態(tài)。
可以看出，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了端口1的入射激光從端口2出射，端口2的入射激光從端口3出射，端口3的入射激光從端口4出射，端口4的入射激光從端口5出射，端口5的入射激光從端口6出射，端口6的入射激光從端口1出射，形成一個(gè)閉環(huán)環(huán)行光路。
由于本實(shí)用新型具有各端口激光循環(huán)傳輸功能，所以端口1、端口2、端口3、端口4、端口5、端口6只具備相對(duì)意義，也即各端口序號(hào)可以依次更改。
圖8是本實(shí)施例的裝配結(jié)構(gòu)示意圖光學(xué)元件安裝于外殼中，并按照一定的位置關(guān)系與外殼固定連接，所述的三光纖頭1、14的光纖尾端伸出殼外。
實(shí)施例2本實(shí)施例光學(xué)結(jié)構(gòu)如圖9所示。本實(shí)施例光學(xué)功能組合C中的兩片半波片組合11的兩片半波片相對(duì)實(shí)施例1中對(duì)應(yīng)的半波片，其光軸方向旋轉(zhuǎn)45度，如圖9中所標(biāo)示；本實(shí)施例光學(xué)功能組合B相對(duì)實(shí)施例1，用波片20替代波片17和波片18。波片20是光軸與入射光偏振方向成45度的半波片，其在垂直方向的位置對(duì)應(yīng)于偏折光器件6、9(梯形棱鏡)的中部垂直平面。
本實(shí)施例的其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。
本實(shí)施例相對(duì)實(shí)施例1，其結(jié)構(gòu)的改變使其中通過(guò)的各光束的偏振態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程發(fā)生相應(yīng)變化，本實(shí)施例各光束的行走路徑與實(shí)施例1相同，即傳輸方向的變化過(guò)程相同。
本實(shí)施例各光學(xué)元件安裝于外殼中并按照一定的位置關(guān)系與外殼固定連接，所述的三光纖1、14的光纖尾端伸出殼外。
權(quán)利要求1.一種六端口閉路環(huán)行器，依次由光學(xué)功能組合A、光學(xué)功能組合B和光學(xué)功能組合C組成，所述的光學(xué)功能組合A主要由三光纖頭(1)、聚焦透鏡(2)、偏振光分光晶體(3)、兩片半波片組合(4)、法拉第旋光片(5)和偏折光器件(6)組成，所述的光學(xué)功能組合C主要由偏折光器件(9)、法拉第旋光片(10)、兩片半波片組合(11)、偏振光分光晶體(12)、聚焦透鏡(13)和三光纖頭(14)組成，所述的光學(xué)功能B主要由偏振光分光器件(7)組成，其特征在于，所述的光學(xué)功能組合B依次由波片(19)和波片(15)、所述的偏振光分光器件(7)、波片(16)、偏振光分光器件(8)、波片(18)和波片(17)組成。
2.一種六端口閉路環(huán)行器，依次由光學(xué)功能組合A、光學(xué)功能組合B和光學(xué)功能組合C組成，所述的光學(xué)功能組合A主要由三光纖頭(1)、聚焦透鏡(2)、偏振光分光晶體(3)、兩片半波片組合(4)、法拉第旋光片(5)和偏折光器件(6)組成，所述的光學(xué)功能組合C主要由偏折光器件(9)、法拉第旋光片(10)、兩片半波片組合(11)、偏振光分光晶體(12)、聚焦透鏡(13)和三光纖頭(14)組成，所述的光學(xué)功能B主要由偏振光分光器件(7)組成，其特征在于，所述的光學(xué)功能組合B依次由波片(19)和波片(15)、所述的偏振光分光器件(7)、波片(16)、偏振光分光器件(8)、波片(20)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種六端口閉路環(huán)行器，其特征在于，所述的聚焦透鏡(2、13)是自聚焦透鏡或球面透鏡；所述的偏振光分光器件(3、12)是雙折射晶體或PBS棱鏡或渥拉斯頓棱鏡；所述的偏折光器件(6、9)是梯形棱鏡或斜角片或渥拉斯頓棱鏡；所述的偏振光分光器件(7、8)是PBS棱鏡或雙折射晶體。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種六端口閉路環(huán)行器，該閉路環(huán)行器不但可以實(shí)現(xiàn)由端口1入射的激光從端口2出射，端口2入射的激光從端口3出射，一直延續(xù)到端口6，而且可以實(shí)現(xiàn)從端口6入射的激光從端口1出射；本實(shí)用新型主要包括三光纖頭(1、14)、聚焦透鏡(2、13)，偏振光分光晶體(3、12)，兩片半波片組合(4、11)，法拉第旋光片(5、10)、偏折光器件(6、9)，本實(shí)用新型還包括偏振光分光器件(7、8)和波片(15、16、17、18、19)；該閉路環(huán)形器可應(yīng)用于光纖通訊領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G02B6/34GK2622720SQ03226239
公開(kāi)日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月20日
發(fā)明者葉小華, 趙澤雄 申請(qǐng)人:珠海保稅區(qū)光聯(lián)通訊技術(shù)有限公司