本實(shí)用新型涉及光纖通信領(lǐng)域無源器件，尤其是單纖雙向傳輸中使用的光纖環(huán)行器。

背景技術(shù)：

光纖通信傳輸系統(tǒng)中，為了提高長途光纖傳輸利用率，常采用單纖雙向傳輸，其中光纖環(huán)行器是關(guān)鍵器件。市場上典型光纖環(huán)行器典型結(jié)構(gòu)分為偏振分/合光部分、偏振態(tài)轉(zhuǎn)換部分及光路導(dǎo)向部分，即光環(huán)行部分。其中偏振分/合光部分，通常是單塊雙折射晶體，能將一束光分成兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光；反之，兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光通過此單塊雙折射晶體能合成一束光，基本上現(xiàn)有的技術(shù)專利高度一致。偏振態(tài)轉(zhuǎn)換部分是將偏振分/合光部分分離出的兩束線偏振光的偏振態(tài)分別按一定角度旋轉(zhuǎn)，其通常由半波片和法拉第旋光片組成，線偏振光經(jīng)過半波片和法拉第旋光片，偏振態(tài)經(jīng)過多次旋轉(zhuǎn)，達(dá)到設(shè)定的偏振方向；此兩部分的工作原理及應(yīng)用已經(jīng)固定，不同公司的技術(shù)在此兩部分差異不大，有區(qū)別的是光路導(dǎo)向部分。

光路導(dǎo)向部分是光環(huán)行器最關(guān)鍵部分，它需要將不同線偏振的光束按不同路徑傳輸，同時(shí)還需要使不同偏振態(tài)的兩束光以一定角度與雙光纖準(zhǔn)直器的光束交叉耦合角度相匹配。許多公司和科研單位對(duì)光路導(dǎo)向部分做了大量的研究工作，利用不同的光學(xué)元件及組合來實(shí)現(xiàn)；如利用雙折射晶體光偏振態(tài)不同，傳輸?shù)穆窂讲煌?，再配合屋脊棱鏡實(shí)現(xiàn)，如美國專利US6049426A、US6052228A、US6822793B2等專利，采用兩個(gè)屋脊棱鏡實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)；中國專利CN01263562.6、CN103728697B等專利，采用兩個(gè)晶體楔角片組合成偏振分光棱鏡，作為光路導(dǎo)向部分。

這些專利技術(shù)光路中采用多個(gè)光學(xué)元件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配調(diào)整難度非常高；過多的晶體材料的采用，成本也較昂貴；復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性也較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，不需要特別的光路導(dǎo)向部分，偏振態(tài)轉(zhuǎn)換部分可以只用單片法拉第片，成本較低的光環(huán)行器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種光環(huán)行器，其特征在于，包含光纖準(zhǔn)直器，第一偏振分/合光器，偏振旋光器，第二偏振分/合光器及光路改變器；所述偏振旋光器設(shè)在兩所述光偏振分/合光器之間。

所述一種光環(huán)行器，其特征在于所述偏振分/合光器是雙折射晶體、偏振分光片、偏振分光棱鏡、屋拉斯頓棱鏡、洛匈棱鏡、尼科爾棱鏡或諾馬斯基棱鏡。

所述一種光環(huán)行器，其特征在于，所述第一偏振分/合光器光軸與第二偏振分/合光器光軸成的角度根據(jù)法拉第旋光片旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定。

所述一種光環(huán)行器，其特征在于，光路改變器是平面反射鏡、直角棱鏡或平行四邊形棱鏡。

所述一種光環(huán)行器，其特征在于，所述偏振旋光器是法拉第旋光片或法拉第旋光片與波片組。

所述一種光環(huán)行器，其特征在于，所述偏振分光片是反射型光偏振片。

上述一種光環(huán)行器，最簡單的偏振分/合光器是一片偏振片，透過偏振片的線偏振光和反射的線偏振光偏振態(tài)垂直；出射的線偏振光偏振態(tài)垂直的兩束光可以通過法拉第旋光片同時(shí)旋轉(zhuǎn)相同角度，旋轉(zhuǎn)后的兩束光可以再第二偏振片進(jìn)行合束。

【附圖說明】

圖1為本實(shí)用新型的三端口環(huán)行器第1實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a和圖2b為本實(shí)用新型的三端口環(huán)行器第1實(shí)施例光路示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的三端口環(huán)行器第2實(shí)施例結(jié)構(gòu)光路示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的四端口環(huán)行器實(shí)施例結(jié)構(gòu)光路示意圖；

【具體實(shí)施方式】

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。圖1和圖2為本實(shí)用新型的三端口環(huán)行器第1實(shí)施例，在本實(shí)施例中，光纖準(zhǔn)直器111、112和113作為光輸入/輸出的三個(gè)端口；本實(shí)施例第一偏振分/合光器121和第二偏振分/合光器122為反射型偏振片，且兩偏振分/合光器的 光軸夾角為45°；法拉第旋光片131作為偏振旋光器，且單次光偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)角度為45°，并置于第一偏振分/合光器121和第二偏振分/合光器122之間；平面反射鏡141和142作為光路改變器分別改變偏振分/合光器分離出的兩束光的傳播方向。

本實(shí)用新型第1實(shí)施例光路工作原理如圖2a和圖2b，在圖2a中，準(zhǔn)直器111出射的光11經(jīng)過第二偏振分/合光器偏振片122，分成兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光12和13，線偏振光13的偏振態(tài)與第二偏振分/合光器偏振片122的光軸一致，線偏振光12的偏振態(tài)與第二偏振分/合光器偏振片122的光軸垂直；線偏振光13經(jīng)反射鏡142改變方向，與偏振光12一同通過法拉第旋光片131，偏振方向都旋轉(zhuǎn)45°角；線偏振光13經(jīng)過法拉第旋光片131后，成為線偏振光15；線偏振光15的偏振方向與第二偏振分/合光器122的光軸成45°角，但與第一偏振分/合光器偏振片121的光軸一致，因此線偏振光15可以透過偏振片121；同理，偏振光12偏振方向與第一偏振分/合光器偏振片121的光軸成45°角，線偏振光12經(jīng)過法拉第旋光片131后，偏振方向旋轉(zhuǎn)45°成為線偏振光14，偏振光14偏振方向與第一偏振分/合光器偏振片121的光軸成90°角，因此偏振光14經(jīng)反射鏡141改變方向射向偏振片121，在偏振片121表面全反射；偏振光14經(jīng)偏振片121反射光與偏振光15經(jīng)偏振片121透射光合成光束16，并通過準(zhǔn)直器112輸出。

圖2b中，準(zhǔn)直器112出射的光21經(jīng)過第一偏振分/合光器偏振片121，分成兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光22和23，線偏振光23的偏振態(tài)與第一偏振分/合光器偏振片121的光軸一致，線偏振光22的偏振態(tài)與第一偏振分/合光器偏振片121的光軸垂直；線偏振光22經(jīng)反射鏡141改變方向，與偏振光23一同通過法拉第旋光片131，偏振方向都旋轉(zhuǎn)45°角；線偏振光23經(jīng)過法拉第旋光片131后，成為線偏振光25；線偏振光25的偏振方向與第一偏振分/合光器121的光軸成45°角，與第二偏振分/合光器偏振片122的光軸成90°角，因此偏振光25經(jīng)反射鏡142改變方向射向偏振片122，在偏振片122表面全反射；同理，偏振光22偏振方向與第一偏振分/合光器偏振片121的光軸成90°角，線偏振光22經(jīng)過法拉第旋光片131后，偏振方向旋轉(zhuǎn)45°成為線偏振光24， 偏振光24偏振方向與第二偏振分/合光器偏振片122的光軸一致，因此偏振光24可以透過偏振片122，線偏振光24經(jīng)偏振片122透射光與偏振光25經(jīng)偏振片122反射光合成光束26，并通過準(zhǔn)直器113輸出。

在本實(shí)用新型第1實(shí)施例中，準(zhǔn)直器111輸入的光經(jīng)準(zhǔn)直器112輸出，準(zhǔn)直器112輸入的光經(jīng)準(zhǔn)直器113輸出，實(shí)現(xiàn)光環(huán)行器功能。

圖3為本實(shí)用新型的三端口環(huán)行器第2實(shí)施例，在本實(shí)施例中基本結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例相似，光纖準(zhǔn)直器311、312和313作為光輸入/輸出的三個(gè)端口；本實(shí)施例第一偏振分/合光器為雙折射晶體321，第二偏振分/合光器為反射型偏振片331；法拉第旋光片341作為偏振旋光器，且單次光偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)角度為45°；直角棱鏡351作為光路改變器。

在圖3中，準(zhǔn)直器311出射的光31經(jīng)過第二偏振分/合光器偏振片331，分成兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光32和33，線偏振光33的偏振態(tài)與第二偏振分/合光器偏振片331的光軸一致，線偏振光32的偏振態(tài)與偏振片331的光軸垂直；線偏振光33經(jīng)直角棱鏡351改變方向，與偏振光32一同通過法拉第旋光片341，偏振方向都旋轉(zhuǎn)45°角；線偏振光33經(jīng)過法拉第旋光片341后，成為線偏振光35；線偏振光35的偏振方向與偏振片331的光軸成45°角，但與雙折射晶體321的o光偏振方向一致；同理，偏振光32偏振方向與偏振片331的光軸成45°角，線偏振光32經(jīng)過法拉第旋光片341后，偏振方向旋轉(zhuǎn)45°成為線偏振光34，偏振光34偏振方向與雙折射晶體321的e光偏振方向一致，因此偏振光34和35經(jīng)雙折射晶體321合成光束36，并通過準(zhǔn)直器312輸出。

由準(zhǔn)直器312輸入的出射光301經(jīng)過雙折射晶體321，分成兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光302(e光)和303(o光)；線偏振光303通過法拉第旋光片341旋轉(zhuǎn)45°角，變成線偏振光305，線偏振光305經(jīng)直角棱鏡351改變方向傳向偏振片331；線偏振光305偏振方向與偏振片331的光軸成90°角；線偏振光302通過法拉第旋光片341旋轉(zhuǎn)45°角，變成線偏振光304，線偏振光304的偏振方向與偏振片331的光軸一致；因此線偏振光305經(jīng)偏振片331反射，線偏振光304經(jīng)偏振片331透射，并合成光束306，經(jīng)準(zhǔn)直器313輸出。

同樣在本實(shí)用新型第2實(shí)施例中，準(zhǔn)直器311輸入的光經(jīng)準(zhǔn)直器312輸出， 準(zhǔn)直器312輸入的光經(jīng)準(zhǔn)直器313輸出，實(shí)現(xiàn)光環(huán)行器功能。

圖4為本實(shí)用新型的四端口環(huán)行器第1實(shí)施例，光纖準(zhǔn)直器411、412、413和414作為光輸入/輸出的四個(gè)端口；本實(shí)施例第一偏振分/合光器421和第二偏振分/合光器422為反射型偏振片，且兩偏振分/合光器的光軸夾角為45°；法拉第旋光片431作為偏振旋光器，且單次光偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)角度為45°，并置于第一偏振分/合光器121和第二偏振分/合光器422之間；平面反射鏡441和442作為光路改變器分別改變偏振分/合光器分離出的兩束光的傳播方向。

圖4為本實(shí)用新型的四端口環(huán)行器第1實(shí)施例，光學(xué)原理基本與圖1相似，結(jié)構(gòu)上比圖1多出一個(gè)端口，根據(jù)圖1三端口原理，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直器411輸入的光經(jīng)準(zhǔn)直器412輸出，準(zhǔn)直器412輸入的光經(jīng)準(zhǔn)直器413輸出。因此我們只需要分析從準(zhǔn)直器413輸入的光是否經(jīng)準(zhǔn)直器414輸出。

在本實(shí)用新型的四端口環(huán)行器第1實(shí)施例圖4中，由準(zhǔn)直器413輸入的出射光41經(jīng)過雙折射偏振片422，分成兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光42和線偏振光43，線偏振光42的偏振方向與偏振片422光軸一致線偏振光43的偏振方向與偏振片422光軸垂直；線偏振光43經(jīng)反射鏡442，改變方向，入射到法拉第旋光片431，并被旋轉(zhuǎn)45°角，變成線偏振光45，線偏振光45的偏振方向與偏振片421的光軸成90°角；而線偏振光42入射到法拉第旋光片431，并被旋轉(zhuǎn)45°角，變成線偏振光44，線偏振光44的偏振方向與偏振片421的光軸一致；故線偏振光44經(jīng)反射鏡441，改變方向，可以透過偏振片421；線偏振光44和線偏振光44經(jīng)偏振片421合成光束46，經(jīng)準(zhǔn)直器414輸出。

圖4為本實(shí)用新型的四端口環(huán)行器第1實(shí)施例中，準(zhǔn)直器411輸入的光經(jīng)準(zhǔn)直器412輸出，準(zhǔn)直器412輸入的光經(jīng)準(zhǔn)直器413輸出，準(zhǔn)直器413輸入的光經(jīng)準(zhǔn)直器414輸出，實(shí)現(xiàn)四端口光環(huán)行器功能。

上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種典型實(shí)施方式，并非是全部。列如把旋光器設(shè)為半波片和法拉第片組合，旋轉(zhuǎn)角度變?yōu)?0°等，稍作增改都是本實(shí)用新型范疇。