[实用新型]四端口环行器

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于光纤通讯的环行器，特别是四端口环行器，它把第一根光纤传来的光束耦合到第二根光纤，把第二根光纤传来的光束耦合到第三根光纤，把第三根光纤传来的光束耦合到第四根光纤。

背景技术

随着光学通信技术的不断发展，光环形器作为无源器件中的一个重要元器件，在系统设计、设备制造中得到越来越广泛的应用。它可以用于色散补偿系统中，对高速光纤传输系统传输过程中产生的色散进行补偿，还可广泛应用于双向通讯、光波长的上下载，也可以用作分插复用设备等。

光环行器是一种可以使光顺序沿着一个方向传输的非互易性器件。对于具有n个端口的环行器来讲，从第i(i＝1，2，……n-1)个端口射入的光信号只能从第i+1个端口输出。理想状态的环行器，其第n个端口射入的光信号只能从第1个端口输出。但是，在光环行器的实际应用中，末端光信号由始端输出的状态由于在具体使用的时候没有什么实际意义，因而一般是不需要的。考虑到光环行器的制作工艺和实际应用环境，三端口和四端口环行器是应用最广泛的两种。

目前，常用的四端口环行器，一般包括三个功能模块，即第一光学功能组合块，第二光学功能组合块和第三光学功能组合块。

第一光学功能组合块是实现激光的射入输出、偏振分合光、旋转偏振向功能的光学元件组合块。它主要有双光纤头、聚焦透镜、偏折光器件、偏振分光晶体、两块半波片组合件和法拉第旋光片组成。其中的双光纤头的两根光纤分别对应于环形器的第一端口和第二端口。

第三光学功能组合块与第一光学功能组合块的功能和原理相同，结构也类似。其中的双光纤头的两根光纤分别对应于环形器的第三端口和第四端口。

第二光学功能组合块主要包括偏振光分光器件。从第一端口射入的激光经过第一光学功能组合块偏振分光并旋转偏振向后，入射到第二光学功能组合块的偏振光分光器件，对应为寻常光，该光束直线通过，再经过第三光学功能组合块旋转偏振向并合光后，耦合到第二端口并被输出。按照与此相同的传播方式，从第三端口射入的激光由第四端口输出。从第二端口射入的激光经过第三光学功能组合块偏振分光和旋转偏振向后，入射到第二光学功能组合块的偏振光分光器件，对应为非寻常光，光束出射时产生平移，再通过第一光学功能组合块旋转偏振向并合光后，耦合到第三端口并被输出。

上述部分环行器的构成件，法拉第旋转器，通常采用永磁材料制备。如果遭遇强磁场环境，这种法拉第旋转器将会产生退磁现象；而如果磁场强度不足则由于法拉第旋转器需要在一定强度磁场作用下才能够实现一定角度的旋光效应，将会导致旋光角度达不到要求。此外，上述四端口环形器，其结构颇为复杂，体积较大，制作成本高，且制作效率低，性能参数不稳定。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种四端口环行器。该环行器结构简单，体积较小，制造成本低廉，生产效率高。

按照上述目的设计的四端口环形器，其构成件第一根光纤和第三根光纤沿四端口环形器纵轴方向以相邻并排的方式置于四端口环形器一端，并对称于中心面，其构成件第二根光纤和第四根光纤沿四端口环形器纵轴方向以相邻并排的方式置于四端口环形器另一端，且位于第一根光纤和第三根光纤对面，并对称于中心面。该四端口环形器包括下列元件：第一聚焦透镜、第一偏振光分光晶体、第一半波片、第一法拉第旋转器、第一楔角片、第二楔角片、第二法拉第旋转器、第二半波片、第二偏振光分光晶体、第二聚焦透镜、补偿片和磁环。第一楔角片、第一法拉第旋转器、第二楔角片、第二法拉第旋转器沿四端口环形器纵轴方向依序排布。沿四端口环形器纵轴方向，补偿片位于第二法拉第旋转器和第二偏振光分光晶体之间的与穿越第二半波片的光路相并行而位于第二半波片之外的另一条光路上。磁环中轴平行于纵轴方向。

一般地，前述四端口环形器，其第一楔角片、第一法拉第旋转器、第二楔角片、第二法拉第旋转器同时位于磁环内环中。

较好地，前述四端口环形器，其第一楔角片的光轴与中心面的夹角选择为90度，第二楔角片的光轴与中心面的夹角选择为45度。

上述聚焦透镜是自聚焦透镜或球面透镜。偏振光分光晶体采用双折射晶体材料制备。楔角片也采用双折射晶体材料制备。