一种紧凑型四端口光环行器制造技术

本发明专利技术公开了一种紧凑型四端口光环行器，该光环行器沿着装置整体的轴线方向依次设置有双光纤准直器、分束/合束元件、偏振转换组件、光路变换元件、偏振转换组件、分束/合束元件以及双光纤准直器，其中所述双光纤准直器由热扩芯光纤头和C-Lens透镜共同构成；所述分束/合束元件为呈斜方体的双折射晶体结构，并且该晶体结构中分别与其下表面形成相同夹角的左右斜面朝向光的传输方向；所述光路变换元件呈楔角片对结构，该楔角片对由角度相匹配的两个楔角片组合而成，并且这两个楔角片各自的光轴相互正交。通过本发明专利技术，可以有效减小器件整体的体积，并且光环行器的输入和输出均保持在主轴上，因此便于生产装配且有利于光路调试和器件封装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光导元件
，更具体地，涉及一种紧凑型四端口光环行器。
技术介绍
光环行器是光纤通信中一种重要的光无源器件，它的典型结构有N(N大于等于3)个端口，参见图1，当光由其中一个端口例如端口 I输入时，光可以几乎毫无损失地由另外一个端口即端口 2输出，其他端口处几乎没有光输出；而当光由端口 2输入时，光几乎毫无损失地由端口 3输出，其他端口处几乎没有光输出，以此类推，由此使得光信号只能沿固定的路径进行环行传输。光环行器作为一种多端口输入输出的非互易器件，可以实现正反向传输光的分离，因而广泛应用于单纤双向传输系统、色散补偿单元、波长阻塞器、通道均衡器以及波长选择开关等光通信子系统中。 四端口光环行器是三端口的延伸，能够提供更多的光信号输出路径，然而，现有的四端口光环行器仍然存在以下的缺陷或不足第一，目前的四端口光环行器中通常采用长方体结构的双折射晶体作为分束/合束元件，这样分光后O光不会偏折，而e光会朝向双折射晶体自身的光轴发生一定角度的偏折，因此不可能保证两束光在光环行器主轴方向上的光路对称；第二，目前的四端口光环行器采用两个光轴彼此正交的长方体双折射晶体结构、和分别布置在正方体晶体两侧的屋脊棱镜来共同作为光路变换组件，以便实现光路控制达到环行传输的目的，但这种结构的光路变换器往往元件复杂、器件成本高，尤其是不利于光路调试和器件封装；第三，现有四端口光环行器的双折射晶体及偏振转换组件的设置位置通常超出在双光纤准直器的工作距离之外，相应造成器件整体体积较大，且不利于光路调试和器件封装。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或技术需求，本专利技术的目的在于提供一种紧凑型四端口光环行器，其通过对双光纤准直器、分光/合光元件和光路变换组件等元件的结构及其设置方式进行改进，可以有效减小器件整体的体积，提供一种紧凑型四端口光环行器，并且光环行器的输入和输出均保持在主轴上，因此便于生产装配且有利于光路调试和器件封装。按照本专利技术，提供了一种紧凑型四端口光环行器，该光环行器沿着装置整体的轴线方向依次设置有双光纤准直器、分束/合束元件、偏振转换组件、光路变换元件、偏振转换组件、分束/合束元件以及双光纤准直器，其特征在于所述双光纤准直器由热扩芯光纤头和起到准直作用的C-Lens透镜共同构成；所述分束/合束元件为呈斜方体的双折射晶体结构，并且该晶体结构中分别与其下表面形成相同夹角的左右斜面朝向光的传输方向；所述光路变换元件呈楔角片对结构，该楔角片对由角度相匹配的两个楔角片组合而成，并且这两个楔角片各自的光轴相互正交。通过以上构思，由于米用热扩芯光纤头和C-Lens透镜共同构成双光纤准直器,能够适当扩大准直器的最大工作距离，并使得分束/合束元件及偏振转换组件均可放置在该工作距离之内，从而有效减小光环行器的整体体积、实现紧凑化和小型化。此外，通过采用斜方体的双折射晶体结构作为分束/合束元件，当入射光到达晶体结构的斜面时，可以通过对其中O光与晶体结构的光轴所成角度0进行调整，由此在分束/合束元件中形成对称的光路，相应避免光环行器难于准确装配的问题，同时保证各个分束/合束元件的输入/输出口均处于整体装置的轴线上；而通过采用楔角片对来替代现有技术的长方体双折射晶体结构及屋脊棱镜，能够在保证实现光路控制和顺利传输的同时，进一步减少光环行器的组成元件和装配复杂性，并降低成本。作为进一步优选地，对于所述热扩芯光纤头，其热扩展芯径为扩散前芯径的3. 5 4. 5 倍。作为进一步优选地，所述双光纤准直器各自的尾纤分别作为光环行器的四个端 □。作为进一步优选地，对于所述分束/合束元件，其斜方体双折射晶体结构中左右斜面与其下表面所形成的夹角为4° 8°。作为进一步优选地，所述偏振转换组件由上下两组90°的非互易旋转器共同组成，并且其上下两组非互易旋转器中的旋光片和X/2波片的设置次序相反。作为进一步优选地，所述楔角片对结构中三个呈斜面形状的光路传输面相对于其下表面的夹角分别依次为84.8°、83°和85. 4°。总体而言，按照本专利技术的紧凑型四端口光环行器与现有技术相比，主要具备以下的技术优点I、通过采用热扩芯光纤头和C-Lens透镜共同构成双光纤准直器，能够适当扩大准直器的最大工作距离，并使得分束/合束元件及偏振转换组件均可放置在该工作距离之内，从而有效减小光环行器的整体体积、实现紧凑化和小型化；2、通过对分束/合束元件以及光路变换元件结构上的调整和改进，能够保证形成对称光路，并使得光环行器的输入和输出均保持在整体装备的轴线上，同时可减少光路变换组件的组成元件，降低装配复杂性，同时尤其能便于光路调试的工序，并有效提高装配的精度；3、按照本专利技术的紧凑型四端口光环行器能够有效实现正反向传输光的分离，并具备结构紧凑、体积小、制造成本低、以及便于装配和封装操作等特点，因此在各类光通信用途中具备广泛的应用前景。附图说明图I是用于显示现有技术中光环行器工作方式的结构示意图；图2a是按照本专利技术的紧凑型四端口光环行器的主体结构侧视图；图2b是按照本专利技术的紧凑型四端口光环行器的主体结构俯视图；图3a是现有技术中的分束/合束元件的结构示意图；图3b是按照本专利技术的分束/合束元件的结构示意图；图4a是按照本专利技术的一个偏振转换组件的结构示意图；图4b是按照本专利技术的另一偏振转换组件的结构示意图5是按照本专利技术作为光路变换元件的楔角对元件的结构示意图；图6a是按照本专利技术由热扩芯光纤头和C-Lens透镜共同构成的双光纤准直器的结构示意图；图6b是图6a中所示双光纤准直器的最大工作距离的示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中11-双光纤准直器12-分束/合束元件13-偏振转换组件14-光路变换元件15-偏振转换组件16-分束/合束元件17-双光纤准直器1301-X/2波片1302-旋光片1303-旋光片1304-入/2波片1501-旋光片1502-入/2波片1503-入/2波片1504-旋光片具体实施方式 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图2a是按照本专利技术的紧凑型四端口光环行器的主体结构侧视图，图2b是按照本专利技术的四端口光环行器的主体结构俯视图。如图2a和图2b中所示，沿着光环行器装置整体的轴线方向依次设置有双光纤准直器11、分束/合束元件12、偏振转换组件13、光路变换元件14、偏振转换组件15、分束/合束元件16以及双光纤准直器17，由此在整个轴线方向上构成了对称结构。双光纤准直器11、17均由热扩芯光纤头和C-Lens透镜共同经过精确定位构成，它们各自的尾纤分别作为光环行器的端口，具体而言，也即双光纤准直器11的2个尾纤构成了光环行器的端口 I和端口 3，双光纤准直器17的2个尾纤构成了端口 2和端口 4。双光纤准直器的主要作用在于将光纤内的传输光转变成准直光，或对外界平行光执行高效率耦合。其中由于采用热扩芯光纤头，通过下文的推导计算及大量测试表明，其能够适当扩大准直器的工作距离，并使得分束/合束元件12、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧凑型四端口光环行器，该光环行器沿着装置整体的轴线方向依次设置有双光纤准直器（11）、分束/合束元件(12)、偏振转换组件(13)、光路变换元件（14）、偏振转换组件（15）、分束/合束元件（16）以及双光纤准直器（17），其特征在于：所述双光纤准直器（11,17）由热扩芯光纤头（1101，1701）和起到准直作用的C？Lens透镜（1102,1702）共同构成；所述分束/合束元件（12，16）为呈斜方体的双折射晶体结构，并且该晶体结构中分别与其下表面形成相同夹角的左右斜面朝向光的传输方向；所述光路变换元件（14）呈楔角片对结构，该楔角片对由角度相匹配的两个楔角片组合而成，并且这两个楔角片各自的光轴相互正交。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万助军，莫槟诚，钟瑞，刘德明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：