[发明专利]一种超微型光环行器

说明书

本发明提供了一种超微型光环行器,包括第一准直器、第一偏振分光棱镜、第一波片、第一磁光晶体、第二偏振分光棱镜。将来自第一根光纤的光束耦合进第二根光纤，将来自第二根光纤的光束耦合进第三根光纤。第一根光纤、第二根光纤、第三根光纤合为一个三纤准直器，光环行器单侧出纤。

技术领域

本发明涉及光纤通讯技术领域，尤其涉及光纤通讯技术领域的一种光环行器。

背景技术

光环行器是一种多端口输入输出的非互易性光学器件，它的作用是使光信号只能沿规定的端口顺序传输。它的典型结构有N(N大于等于3)个端口，如图1所示，当光由端口1输入时，光由端口2输出，当光由端口2输入时，光由端口3输出，以此类推。

由于光环行器的这种顺序传输特性，使其成为双向通信中的重要器件，它可用于将同一根光纤中正向传输和反向传输的光信号分开。图2为光环行器用于单纤双向通信的例子。此时，端口1连接数据发送器，端口2连接外部网络，端口3连接信号接收器。数据可由发送器通过光环行器的端口1由端口2送到外部网络，外部来的信号由端口2进入光环行器，但不会到达端口1而到达端口3进入信号接收器。

光环行器可用于光通信中单纤双向通信，光纤布拉格光栅(FBG)组合应用(如图3所示)，掺铒光纤放大器(EDFA)，波分复用(WDM)，色散补偿，光信号上载/下载，还可在光学时域反射仪(OTDR)和光纤陀螺(Sagnac干涉仪)中做耦合器，很好的提高了系统的性能。

在数据中心和5G应用中，需要在一个空间有限的小空间内，放置一个甚至两个环行器，构成密度增加一倍的收发一体化模块，在这样的应用中，环行器的尺寸成了最关键的要求。单侧出光纤，在模块的小空间里，可以大幅缩小对光纤盘绕空间的要求。

在现有环行器方案中，一种典型的单侧出纤环行器，采用准直器阵列的方式，但是准直器阵列的成本就远高于一个三纤准直器，同时光路也远比常规光纤的要复杂得多，基本无法实现微型化。

本发明提供一种超微型光环行器，采用对偏振分光棱镜的变化，实现超微型光环行器，具有结构简单、体积超小、插入损耗低、偏振相关损耗低、单侧出光纤等优点。

发明内容

一种本发明的目的在于提供一种用于光通讯系统中的光环行器。

本发明提供了一种超微型光环行器,包括第一准直器、第一偏振分光棱镜、第一波片、第一磁光晶体、第二偏振分光棱镜。将来自第一根光纤的光束耦合进第二根光纤，将来自第二根光纤的光束耦合进第三根光纤。第一根光纤、第二根光纤、第三根光纤合为一个三纤准直器，光环行器单侧出纤。

本发明提供的超微型光环行器中第一准直器将来自第一根光纤和第二根光纤的光准直成平行光束；将平行光束导入第二根光纤和第三根光纤。第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜用来将任意状态的输入光分解成两束偏振方向垂直的偏振分量或者将两束偏振方向垂直的偏振分量合成一个光束。第一波片、第一磁光晶体用来改变光束的偏振态。

来自第一根光纤的光由第一准直器准直成平行光束后，依次经过第一偏振分光棱镜，第一波片，第一磁光晶体，第二偏振分光棱镜，第一偏振分光棱镜后由第二根光纤接收。来自第二根光纤的光由第一准直器准直成平行光束后，依次经过第一偏振分光棱镜，第二偏振分光棱镜，第一磁光晶体，第一波片，再经第一偏振分光棱镜，光束由第三根光纤接收。

由于偏振分光棱镜可以在足够小的纵向距离上，对一束任意偏振态的光，分解为两束互相垂直的偏振光，并且产生任意大小的侧向分开距离；反之，也可以把两束互相垂直的偏振光合成一束光。这样就解决了三纤准直器的长交叉距离和距离越长准直器光斑就越大的矛盾，从而实现小光斑三纤准直器在小交叉距离上的环行器功能。

在现有方案中，采用的是双折射晶体的位移片来分合光，采用热扩束光纤来解决压缩光斑，解决交叉距离越长和光斑越大的矛盾，而热扩束光纤肯定是比常规光纤有更高的成本的。