專利名稱：光學(xué)環(huán)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光通信無源器件領(lǐng)域，更具體地說，尤其涉及在光學(xué)通信系統(tǒng)中控制光學(xué)信號傳輸路徑的塊狀線形偏振無關(guān)光學(xué)環(huán)行器。
本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種光學(xué)環(huán)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(zhǔn)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(zhuǎn)換器，由兩片反向并排的半波片和法拉第旋轉(zhuǎn)器組成；由至少一塊與偏振無關(guān)的各向同性材料制作的兩個折射面的光楔型導(dǎo)光器件；第二雙折射晶體；第二偏振轉(zhuǎn)換器，由兩片反向并排的半波片和法拉第旋轉(zhuǎn)器組成；第三雙折射晶體；一單光纖準(zhǔn)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(shí)用新型環(huán)行器的導(dǎo)光器件采用的是與偏振無關(guān)各向同性材料的光楔，其所需的光線折射角設(shè)計(jì)值的準(zhǔn)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(huán)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(shù)dn/dT和溫度膨脹系數(shù)dL/dT一般都比雙折射晶體小，因此由其構(gòu)成的環(huán)行器的環(huán)境穩(wěn)定性能好；另外，各向同性材料的光楔，如玻璃光楔的價格遠(yuǎn)比雙折射晶體的成本低很多，因而本實(shí)用新型環(huán)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(guān)型環(huán)行器的結(jié)構(gòu)示意圖。
由圖2、圖3A和圖3B所示，本實(shí)用新型的光學(xué)環(huán)行器200位于坐標(biāo)系XYZ中，其中坐標(biāo)點(diǎn)位于環(huán)行器的最左邊，本實(shí)用新型的塊狀線形偏振無關(guān)光環(huán)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(zhǔn)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(zhǔn)直器217將由端口1入射進(jìn)來的光束AA準(zhǔn)直，進(jìn)入光軸位于XZ平面內(nèi)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(zhuǎn)器205組成的第一偏振轉(zhuǎn)換器215，將兩個相互垂直的偏振光轉(zhuǎn)化為偏振平行光；一個光楔形的導(dǎo)光器件220，該導(dǎo)光器件由兩塊相同的與偏振無關(guān)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(nèi)的第二塊雙折射晶體208，導(dǎo)光器件220的一折射面與第一偏振轉(zhuǎn)換器215的法拉第旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)器210組成的第二偏振轉(zhuǎn)換器216；光軸位于XZ平面內(nèi)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(gòu)成的單光纖準(zhǔn)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(zhǔn)直器217的雙光纖與單光纖準(zhǔn)直器214的單光纖位于YZ平面內(nèi)。
由圖3A所示，這是一個有三尾纖的三端口系統(tǒng)，圖4A表示光束從端口1→2的右行光路，光束AA從端口1經(jīng)雙光纖準(zhǔn)直器217準(zhǔn)直后進(jìn)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(jīng)第一偏振轉(zhuǎn)換器215的半波片204b后偏振右旋轉(zhuǎn)45度，非尋常光束BE經(jīng)該偏振轉(zhuǎn)換器的另一半波片204a后偏振左旋轉(zhuǎn)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(jīng)過該偏振轉(zhuǎn)換器的法拉第旋轉(zhuǎn)器205后，偏振旋轉(zhuǎn)45度，偏振方向平行于X軸，見圖4A。即光束AA經(jīng)過第一偏振器215后均變?yōu)橄嗤较蚱竦墓馐?。尋常光束AAO和非尋常光束AAE再經(jīng)由各向同性的導(dǎo)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(dǎo)光器件220的下部玻璃光楔206b只起光線角度補(bǔ)償?shù)淖饔?。從第二塊雙折射晶體208出來的光束AAO光經(jīng)過第二偏振轉(zhuǎn)換器216的半波片209b后右旋45度，光束AAE經(jīng)過該偏振轉(zhuǎn)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(jīng)過該偏振轉(zhuǎn)換器的法拉第旋轉(zhuǎn)器210后同時左旋45度。即光束AAO和光束AAE通過第二偏振轉(zhuǎn)換器216后又變?yōu)橄嗷ゴ怪钡膬善窆猓詈笥傻谌p折射晶體211合束后，經(jīng)單光纖準(zhǔn)直器218準(zhǔn)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(jīng)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(jīng)第二偏振轉(zhuǎn)換器216后變?yōu)閮蓚€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(yīng)光的偏振方向垂直。光線經(jīng)第二塊雙折射晶體208以非尋常光傳播空間偏轉(zhuǎn)后，經(jīng)導(dǎo)光器件220的上部玻璃光楔206a角度補(bǔ)償。而后同一偏振的光線經(jīng)第一偏振轉(zhuǎn)換器215后轉(zhuǎn)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(zhǔn)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(huán)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(tài)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(shù)指標(biāo)插入損耗、隔離度、回波損耗、偏振模色散(PMD)和偏振相關(guān)損耗(PDL)都能達(dá)到或超過現(xiàn)有產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.一種光學(xué)環(huán)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(zhǔn)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(zhuǎn)換器(215)，由兩片反向并排的半波片(204a)、(204b)和法拉第旋轉(zhuǎn)器(205)組成；光楔型導(dǎo)光器件(220)；第二雙折射晶體(208)；第二偏振轉(zhuǎn)換器器(216)，由兩片反向并排的半波片(209a)、(209b)和法拉第旋轉(zhuǎn)器(210)組成；第三雙折射晶體(211)；一單光纖準(zhǔn)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(dǎo)光器件(220)是由至少一塊與偏振無關(guān)的各向同性材料制作的兩個折射面的光楔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)環(huán)行器，其特征在于，所述導(dǎo)光器件(220)是由兩塊與偏振無關(guān)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)環(huán)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(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)環(huán)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(shí)用新型提供了一種屬于光通信無源器件領(lǐng)域的塊狀線形偏振無關(guān)三端口光學(xué)環(huán)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(zhǔn)直器;第一雙折射晶體;第一偏振轉(zhuǎn)換器;由至少一塊與偏振無關(guān)的各向同性材料制作的兩個折射面的光楔構(gòu)成的導(dǎo)光器件;第二雙折射晶體;第二偏振轉(zhuǎn)換器;第三雙折射晶體;與第二端口相接的單光纖準(zhǔn)直器。由于該種結(jié)構(gòu)中導(dǎo)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(shè)計(jì)值的準(zhǔn)確性僅僅取決于零件加工誤差,其折射率溫度系數(shù)dn/dT和溫度膨脹系數(shù)dL/dT一般都比雙折射晶體小,因而本實(shí)用新型的環(huán)行器具有總插損小,成本低,環(huán)境性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。
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(yōu)先權(quán)日2001年7月19日
發(fā)明者李世忱, 卓壯, 杜良楨, 謝紅 申請人:昂納信息技術(shù)(深圳)有限公司