本申請涉及光學(xué)元件、系統(tǒng)或儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種光環(huán)行器。

背景技術(shù)：

常用三端口環(huán)行器，第一端口可接收數(shù)據(jù)信息，并通過第二端口向外部網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息發(fā)送出去，第三端口則可同時接收由第二端口反饋回來的外來數(shù)據(jù)信息，并且數(shù)據(jù)信息不會到達第一端口對發(fā)射數(shù)據(jù)信息造成干擾。

環(huán)行器的這種功能決定其在光通信行業(yè)某些應(yīng)用起到非常大的作用以及具有不可或缺的地位，其廣泛應(yīng)用于光網(wǎng)絡(luò)雙向通信、光信息的上下載、EDFA、波分復(fù)用、光時域反射儀、光纖陀螺儀等領(lǐng)域。

環(huán)行器通常工作于某個特定波長，稱為核心波長或中心波長，主要由光纖通信波長、其所處的光網(wǎng)絡(luò)的工作波長決定。環(huán)行器常用的中心波長為1310nm、1550nm或1625nm。環(huán)行器在其特定的中心波長及很窄的一個寬帶內(nèi)具有很好的參數(shù)性能，這個寬帶通常為中心波長±15nm或中心波長±20nm。

行業(yè)內(nèi)，以1310nm、1550nm或1625nm為中心波長的環(huán)行器很常見，其插入損耗(IL)、隔離度(ISO)、回波損耗(RL)、偏振相關(guān)損耗(PDL)等參數(shù)性能也很好。用核心波長為1310nm的部件制造成的環(huán)行器，則該環(huán)行器的核心波長就為1310nm，并以此類推。制造完成之后的核心波長為1310nm的環(huán)行器，若是用在工作波長為1550nm或1625nm的網(wǎng)絡(luò)中，其各種參數(shù)如插入損耗(IL)、隔離度(ISO)、回波損耗(RL)、偏振相關(guān)損耗(PDL)等必定變差，從而降低整個工作網(wǎng)絡(luò)的性能。

對于環(huán)行器所用各種部件，市場上常見的核心波長只有1310nm、1550nm、1625nm，因此環(huán)行器的核心波長也只有1310nm、1550nm、1625nm，沒有1350nm、1400、1430nm、1460nm、1650nm等這些特殊波長的環(huán)行器部件，因此無法制造核心波長為1350nm、1400、1430nm、1460nm、1650nm的環(huán)行器。 但行業(yè)內(nèi)某些特殊場合的網(wǎng)絡(luò)卻是需要諸如此類的特殊波長，而這些網(wǎng)絡(luò)又需要使用到環(huán)行器。但目前行業(yè)內(nèi)存在的技術(shù)基本都是如何簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以期能達到縮小產(chǎn)品體積、降低成本的目標(biāo)，而對于如何在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將某特定中心波長的環(huán)行器應(yīng)用在其他工作波長并且得到更小的性能參數(shù)這方面卻很少見有相關(guān)技術(shù)說明。目前，在需要使用雙波長或更多不同波長的光網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)今普遍的做法是產(chǎn)品不變而直接轉(zhuǎn)換到其他非環(huán)行器中心波長的其他波長，或者只選擇其中一個工作波長作為將選用的環(huán)行器的中心波長，如此在光網(wǎng)絡(luò)工作在另外的波長時，環(huán)行器的性能必下降，各種參數(shù)如插入損耗(IL)、隔離度(ISO)、回波損耗(RL)、偏振相關(guān)損耗(PDL)等會變差，導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的性能下降，參數(shù)變差。行業(yè)內(nèi)通常的做法是直接將核心波長為1310nm或1550nm、1625nm的環(huán)行器用在工作波長為1350nm、1400、1430nm、1460nm、1650nm中，以犧牲整個網(wǎng)絡(luò)的性能為代價。在某些要求不高的場合，問題或許不嚴重，而在一些精密應(yīng)用中，這些問題無法忽視。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請的目標(biāo)在于提供一種可工作在多個通信波長且在多個通信波長均具有較好性能的光環(huán)行器。

本申請的目標(biāo)由一種光環(huán)行器實現(xiàn)，其包括光路順次連接的單端口準直器、第一雙折射分束晶體、第一組玻片、第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、一對角度匹配的楔角晶體、第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、第二組玻片、第二雙折射分束晶體及雙端口準直器，所述單端口準直器、所述第一雙折射分束晶體、所述第一組玻片、所述楔角晶體、所述第二組玻片、所述第二雙折射分束晶體及所述雙端口準直器的核心波長比所述光環(huán)行器的第一工作波長小10-50nm，所述第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的核心波長比第一工作波長小10-50nm或者比第二工作波長大10-50nm，所述第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的核心波長對應(yīng)地比第二工作波長大10-50nm或者比第一工作波長小10-50nm，其中第一工作波長小于第二工作波長。

根據(jù)本申請光環(huán)行器的一方面，第一工作波長和第二工作波長分別為下組波長中之一：1310nm、1350nm、1400nm、1430nm、1460nm、1550nm、1625nm和1650nm。

根據(jù)本申請光環(huán)行器的一方面，所述單端口準直器、所述第一雙折射分束晶體、所述第一組玻片、所述第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、所述楔角晶體、所述第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、所述第二組玻片、所述第二雙折射分束晶體及所述雙端口準直器的組裝位置為所述光環(huán)行器采用的調(diào)試波長確定的組裝位置，其中所述調(diào)試波長為所述第一工作波長和所述第二工作波長之間的波長。

根據(jù)本申請光環(huán)行器的一方面，所述第一工作波長為1350nm，及所述第二工作波長為1460nm。

根據(jù)本申請光環(huán)行器的一方面，所述單端口準直器、所述第一雙折射分束晶體、所述第一組玻片、所述楔角晶體、所述第二組玻片、所述第二雙折射分束晶體及所述雙端口準直器的核心波長為1310nm，所述第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的核心波長為1310nm或1480nm，所述第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的核心波長對應(yīng)地為1480nm或1310nm。

根據(jù)本申請光環(huán)行器的一方面，所述單端口準直器、所述第一雙折射分束晶體、所述第一組玻片、所述第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、所述楔角晶體、所述第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、所述第二組玻片、所述第二雙折射分束晶體及所述雙端口準直器的組裝位置為所述光環(huán)行器的調(diào)試波長為1430±20nm時確定的組裝位置。

現(xiàn)有技術(shù)是直接將核心波長為1310nm、調(diào)試波長亦為1310nm的環(huán)行器，直接用在以1350nm及1460nm為工作波長的網(wǎng)絡(luò)中，環(huán)行器在網(wǎng)絡(luò)中具有更差的性能。而本實用新型的光環(huán)行器例如是將核心波長為1310nm的環(huán)行器當(dāng)中的一個核心波長為1310nm的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡調(diào)換成核心波長為1480nm的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，并采用1460nm作為制造時的調(diào)試波長，制成的環(huán)行器工作于1350nm以及1460nm雙窗網(wǎng)絡(luò)中均具有更好的性能，不管是在常溫或是高低溫中，均具有較低的插入損耗(IL)、較高的隔離度(ISO)、較大回波損耗(RL)和較小的偏振相關(guān)損耗(PDL)。

本實用新型改進市場上存在的常見的不同特定核心波長的光環(huán)行器，使得其可工作于兩個工作波長，稱為雙窗環(huán)行器。這樣，不會產(chǎn)生額外的物料成本，不會改變原來環(huán)行器的結(jié)構(gòu)，不會使操作工藝變得更加繁瑣、也不會增長工時，卻能制造出更多種類核心波長的環(huán)行器，從而在某些特殊場合特殊工作波長的網(wǎng)絡(luò)中，使用這些環(huán)行器提供更優(yōu)良的性能。

附圖說明

本實用新型將在下面參考附圖并結(jié)合優(yōu)選實施例進行更完全地說明。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)光環(huán)行器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)光環(huán)行器的光路軌跡以及偏振方向的轉(zhuǎn)變過程。

圖3為根據(jù)本實用新型一實施例的光環(huán)行器的構(gòu)造示意圖。

圖4示出了誤差偏振光分量的軌跡。

為清晰起見，這些附圖均為示意性及簡化的圖，它們只給出了對于理解本實用新型所必要的細節(jié)，而省略其他細節(jié)。

具體實施方式

通過下面給出的詳細描述，本實用新型的適用范圍將顯而易見。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在詳細描述和具體例子表明本實用新型優(yōu)選實施例的同時，它們僅為說明目的給出。

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)光環(huán)行器的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括一個單端口準直器1A、第一雙折射分束晶體2A、第一組兩塊玻片3A、第一磁環(huán)包裹的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡4A、一對角度匹配的楔角晶體5、第二磁環(huán)包裹的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡4B、第二組兩塊玻片3B、第二雙折射分束晶體2B和一個雙端口準直器1B。該光環(huán)行器的工作方式如下：

(a)由端口1發(fā)射的光束，最終從端口2輸出；而從端口2發(fā)射的光束最終從端口3輸出，而不會到達端口1。分束晶體以及法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、楔角晶體均為實現(xiàn)這一功能而存在。

(b)端口2發(fā)射的光束，經(jīng)過2A分束晶體，分成O光和E光；

(c)經(jīng)過3A玻片，O光和E光的偏振方向旋轉(zhuǎn)45°，O光偏振方向順時針旋轉(zhuǎn)45°，E光偏振方向逆時針旋轉(zhuǎn)45°；

(d)經(jīng)過4A法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，O光偏振方向順時針旋轉(zhuǎn)45°，變成與原來垂直的偏振方向，E光偏振方向再順時針旋轉(zhuǎn)45°，變成與原來一樣的偏振方向。

(e)以上分束晶體分離出的O光和E光，偏振方向被旋轉(zhuǎn)后，經(jīng)過5楔角晶體，進行角度匹配。

(f)經(jīng)過4B法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，O光和E光的偏振方向再次順時針旋轉(zhuǎn)45°

(g)經(jīng)過3B玻片，O光偏振方向逆時針旋轉(zhuǎn)45°，此時轉(zhuǎn)換成E光；E光偏振方向則順時針旋轉(zhuǎn)45°，此時轉(zhuǎn)換成了O光。

(h)經(jīng)過2B雙折射晶體，新的O光和新的E光兩束光束耦合成一束，進入端口3。

光從端口1到端口2，光束傳輸原理基本與光從端口2到端口3的傳輸原理相同?，F(xiàn)有技術(shù)光環(huán)行器的光路軌跡以及偏振方向的轉(zhuǎn)變過程如圖2中所示。

圖3示出了根據(jù)本申請的光環(huán)行器的構(gòu)造示意圖，其包括光路順次連接的單端口準直器1A、第一雙折射分束晶體2A、第一組玻片3A、第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡4A、一對角度匹配的楔角晶體5、第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡4B、第二組玻片3B、第二雙折射分束晶體2B及雙端口準直器1B，所述單端口準直器、所述第一雙折射分束晶體、所述第一組玻片、所述楔角晶體、所述第二組玻片、所述第二雙折射分束晶體及所述雙端口準直器的核心波長相同且為1310nm，所述第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的核心波長為1310nm，所述第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的核心波長為1480nm。在另一實施例中，第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的核心波長可以為1480nm，第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的核心波長可以為1310nm。所述單端口準直器、所述第一雙折射分束晶體、所述第一組玻片、所述第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、所述楔角晶體、所述第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、所述第二組玻片、所述第二雙折射分束晶體及所述雙端 口準直器的組裝位置為所述光環(huán)行器的調(diào)試波長為1430±20nm如1430nm時確定的組裝位置。該實施例的光環(huán)行器可工作于1350nm和1460nm的波長。

不管是1310nm的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡還是1480nm的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，其在核心波長1310nm或是1480nm工作都具有最優(yōu)的參數(shù)性能，若是工作波長并不是其核心波長，或者波長偏的越遠，則參數(shù)性能越差。法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的作用是旋轉(zhuǎn)偏振光的偏振方向45°。

1310nm的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡工作于1460nm，波長相差150nm，則不能旋轉(zhuǎn)45°，旋轉(zhuǎn)角度為：

ΔIL＝45-150nm*0.085＝32.25°(0.085為1310nm法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的波長旋轉(zhuǎn)系數(shù))。如此性能變得很差。導(dǎo)致：

(1)IL增大：

如圖4所示：正常來講，光線1、2為正確光傳輸路線。光線1在雙折射分束晶體2B中偏振方向平行于紙面，為E光，向右上傾斜，然后垂直于雙折射分束晶體2B端面，耦合進雙端口準直器；而光線2在雙折射分束晶體2B中偏振方向垂直于紙面，為O光，不傾斜，1B直接從晶體垂直出射，耦合進雙端口準直器1B。

但是，若是法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角度不夠時(即1310nm的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡工作于1460nm，旋轉(zhuǎn)角度不夠45°時)，即光線1的偏振方向不完全平行于紙面，以及光線2的偏振方向不完全垂直于紙面。

因此，當(dāng)采用1310nm的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡時，工作于1460nm波長，由于旋轉(zhuǎn)角度誤差，如圖4所示，光線1會有一部分變成光線4，光能損失掉；同理光線2會有一部分變成光線3損失掉。導(dǎo)致，IL增加。

然而，若是將其中一塊1310nm的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，改成1480nm的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，對于旋轉(zhuǎn)角度有兩大改善作用，其一，工作波長1460nm對于1480nm的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡而言，波長相差只有20nm，旋轉(zhuǎn)角度變化很小。其二，對于1310nm的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡而言工作于1460nm波長，旋轉(zhuǎn)角度是減小的，而對于 1480nm的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡而言，旋轉(zhuǎn)角度是增加的，兩者此增彼減，可抵消一部分影響。

對于此雙波長環(huán)行器而言，可工作于1460nm，也可工作于1350nm，原理與以上描述原理相同。

調(diào)試時采用的1430nm波長，原因也是鑒于以上原理。若是采用1480nm的工作波長，則在1350時，由于旋轉(zhuǎn)角度偏差太大，影響IL變大。同理也不能使用1350nm的波長。此為原因之一。

各種晶體對不同波長的折射率不同，折射率不同則導(dǎo)致光路軌跡的不同，光路軌跡不同則導(dǎo)致耦合效率不同，耦合效率不同則導(dǎo)致IL不同。用特定波長調(diào)試好光路之后，各種配件的組裝位置則已經(jīng)固定，用1310nm調(diào)試時的，若是工作于1460nm，由于光傳輸軌跡相差太大則IL變差。若是調(diào)試波長為1430nm，則能兼顧1460nm和1350nm的工作波長。

(2)ISO的變小

隔離度的定義為：(以P2到P1端口為例)

ISO＝log(P1/P2)；P1為P1端口接收到的光能量，P2為P2端口輸入光能量。

由于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角度的變化，P2輸入的光，原本應(yīng)進入P3端口，但旋轉(zhuǎn)角度變化后，部分被耦合進入P1。假設(shè)，法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角度偏差為θ，環(huán)行器ISO的簡化表達式為：

其中，X為P1端口到P3端口的偏移量，此結(jié)構(gòu)中已知為0.65mm；ω為準直器光斑半徑，此結(jié)構(gòu)中采用準直器光斑已知約為0.18mm；所以，上面的表達式變?yōu)椋?/p>

此表達式假設(shè)4A、4B兩片法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)角度誤差相同均為θ。

當(dāng)兩片法拉第旋轉(zhuǎn)鏡均為1310nm時，工作于波長1350nm以及1460nm，波長相差太遠，旋轉(zhuǎn)角度偏差太大，ISO會降低。將其中一片法拉第旋轉(zhuǎn)鏡替換成1480nm，則可以補償?shù)谝黄ɡ谛D(zhuǎn)鏡造成的影響。

采用調(diào)試波長1460nm，則可以更加改善上述的情況。第一片法拉第旋轉(zhuǎn)鏡4A：法拉第旋轉(zhuǎn)鏡造成的旋轉(zhuǎn)角度誤差導(dǎo)致在楔角晶體5中有部分光向P1端口傾斜。由于不同波長在晶體中的折射率不同，光路的偏轉(zhuǎn)軌跡也不同，影響作為接收端的準直器的角度和在垂直面的位移量(偏移量X)，影響耦合效率。若是使用1310nm作為調(diào)試波長，準直器的位置已經(jīng)固定，則當(dāng)工作于1460nm時，參數(shù)性能則差。而若是采用1430nmn作為調(diào)試波長，得出的性能則較好，兼顧1350nm和1460nm的工作波長。

因此，上述實施例的光環(huán)行器為可以工作在1350±10nm以及1430±30nm的雙窗環(huán)行器，并具有很好的性能，比直接將核心波長為1310nm的環(huán)行器直接用在1350nm以及1460nm的網(wǎng)絡(luò)中，更具優(yōu)勢。

除非明確指出，在此所用的單數(shù)形式“一”、“該”均包括復(fù)數(shù)含義(即具有“至少一”的意思)。應(yīng)當(dāng)進一步理解，說明書中使用的術(shù)語“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一個或多個其他特征、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。如在此所用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個列舉的相關(guān)項目的任何及所有組合。除非明確指出，在此公開的任何方法的步驟不必精確按照所公開的順序執(zhí)行。

一些優(yōu)選實施例已經(jīng)在前面進行了說明，但是應(yīng)當(dāng)強調(diào)的是，本實用新型不局限于這些實施例，而是可以本實用新型主題范圍內(nèi)的其它方式實現(xiàn)。