一种新型环行器制造技术

一种新型环行器由双光纤准直器（３、４）单光纤准直器（１５、１６）及设置两者之间还设置有由双棱镜、渥拉斯顿棱镜、１／２波片及法拉第旋转片三个光学功能组合Ａ、Ｂ、Ｃ依次形成紧密结构的三端口环行器。由于本新型采用了双光纤准直器，所以整个器件体积已实现小型化，本新型另一件特点是全部采用渥拉斯顿棱镜和光学棱镜，与传统环行器采用大块双折射晶体相比，可大大减少成本，因而具有很大实用价值和潜力。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本新型涉及光纤通讯的光环行器领域，尤其指一种紧密型、低成本的光环行器。在光环行器中，追求紧密型、小体积的结构是最近几年各种设计的主要趋势。最典型的结构为专利，其结构光路原理如附图说明图1所示。本新型的典型特点是采用了渥拉斯顿棱镜和双光纤准直器，将传统环行器设计中的1，2，3通道独立分离状态合并起来共同利用相同几块晶体，这样不仅节省了晶体等材料，而且将原先两个端口的两个准直器合并成同一个准直器，从而大大减小了器件体积，实现了环行器紧密小型化。其缺点是由于它所用材料价格昂贵，严重限制了它的应用。如能有效降低其成本，就能够得到广泛的应用。本技术的目的是提供一种能大幅降低成本，同时兼顾其紧密性与小体积的一种新型环形器。本技术的目的是这样实现的一种新型环行器由双光纤准直器单光纤准直器及设置两者之间的双棱镜、渥拉斯顿棱镜、1/2波片及法拉第旋转片组成的三个光学功能组合A、B、C依次形成紧密结构的三端口环行器，其中A依次由渥拉斯顿棱镜、双棱镜、双拉第旋转片及两个1/2波片组成；B依次由双棱镜与渥拉斯顿棱镜组成；C依次由两个1/2波片法拉第旋转片、棱镜与渥拉斯顿棱镜组成。由于本新型采用了双光纤准直器，所以整个器件体积已实现小型化，本新型另一件特点是全部采用渥拉斯顿棱镜和光学棱镜，与传统环形行器采用大块双折射晶体相比，可大大减少成本，因而具有很大实用价值和潜力。现在结合实施例及附图进一步详细说明图1已有美国专利光路结构原理；图2本技术端口1→端口2光路主视图。图3本技术端口1→端口2光路俯视图。图4本技术端口2→端口3光路主视图。图5本技术端口2→端口3光路俯视图。图6本技术机械装配图。如本新型的原理图2、图3、图4、图5所示，其中图2，图3分别为端口1→端口2的光路主视图，俯视图。图4，图5分别为端口2→端口3的主视图、俯视图。如图2为环形器端口1→端口2的光路主视图，这里约定光可分解为偏振态平行纸面，垂直纸面两种。2，17，1均为光纤线，分别为端口1，端口2，端口3。3双光纤毛细管与4微透镜构成双光纤准直器，5A，5B为由两片光轴相互垂直的双折射晶片构成的渥拉斯顿棱镜，6为双棱镜，7为法拉第旋转片，8A，8B为两片相互拼接的1/2波片，其光轴与交接缝各成22.5°夹角，如图2上方8B所示。9为一双棱镜，10A，10B为一渥拉斯顿棱镜，其楔角方向分别与渥拉斯顿棱镜5A，5B相互垂直，11A、11B为同8A、8B结构的1/2波片，其光轴对于拼接缝对称而且成22.5°夹角，12为法拉第旋转片，13为双棱镜，14A、14B为一渥拉斯顿棱镜，微透镜15与单光纤头16构成单光纤准直器。首先分析图2光路变化，光从端口1进入双光纤准直器被准直为平行光，由渥拉斯顿棱镜(5A、5B)将从准直器出射的平行光分解为两束相互垂直的偏振光，一束平行纸面，一束垂直纸面。设渥拉斯顿棱镜的楔角为α，则两束偏振态相互垂直的光经渥拉斯顿棱镜后两束光成一夹角β，渥拉斯顿棱镜的两楔角片光轴方向如图2所示。α与β的关系为β＝arcsin{ne.sin}+arcsin{no.sin}(1)经渥拉斯顿棱镜5A、5B的两束光到双棱镜6时，被双棱镜6校正为两束相互平行的光，设双棱镜楔角为两个相等的角度δ，则δ与β关系为δ＝arctg{(sin(β/2))/{ncos{arcsin}-1)}(2)，其中n为双棱镜玻璃的折射率。渥拉斯顿棱镜5A、5B与双棱镜6的距离为保证两束光的光斑分开且通过双棱镜6时不在中间棱上引起插损为准。下面将要讲到的由双棱镜13与渥拉斯顿棱镜14A、14B构成与前述同样功能的光学块，它们之间对应的距离相等。法拉第旋转片7、1/2波片8A，8B组合成一体。其中，对于法拉第旋转片7，顺光路方向看时光按逆时针方向旋转45°，1/2波片8A、8B光轴方向与它们之间拼接缝成22.5°，这个波片组合体把两束偏振态相互垂直的光转化为相同偏振方向的光。图2中2(c)分别表示法拉第旋转片7的旋转方向及1/2波片8A、8B的光轴方向(顺着光路前进方向)，图2中2(b)分别表示光进入法拉第旋转片7前偏振方向，进入法拉第旋转片7后偏振方向以及进入1/2波片8A、8B后偏振方向，我们可以把渥拉斯顿棱镜5A、5B，双棱镜6，法拉第旋转片7，1/2波片8A、8B作为光学功能组合A，即能把一束准直后的平行光分解为两束空间上彼此分开，偏振相同的光学功能组合，在图2中A的功能可看作是形成两束偏振垂直于纸面的光。两束光经过由双棱镜9与渥拉斯顿棱镜10A、10B构成的光学功能块II，这两束偏振相同的光在主视图中光路未发生变化，体现在俯视图3中光路发生偏折，这将在下面叙述图3时描述。两束偏振态相同的光通过1/2波片11A、11B，法拉第旋转片12后又将变成两束相互垂直偏振光，只是偏振状态与通过渥拉斯顿棱镜5A、5B时正好相反，其中1/2波片11A、11B结构同1/2波片8A、8B光轴方向亦相同，图2中2(d)分别表示1/2波片11A，11B的光轴方向和法拉第旋转片12的旋转方向，图2中2(e)分别表示进入1/2波片11A、11B前光束偏振态，光束通过1/2波片11A、11B后偏振态以及通过法拉第旋转片12后偏振态。光通过1/2波片11A，11B和法拉第旋转片12后到达双棱镜13，然后被双棱镜13折射成两束偏振态相互垂直的交汇光束，它的交汇处的一个渥拉斯顿棱镜14A，14B的光轴方向分别与渥拉斯顿棱镜5A，5B的光轴方向成90°，如图2所示。一般说来，6，13为两楔角相等的双棱镜，渥拉斯顿棱镜14A、14B取同与渥拉斯顿棱镜5A、5B相等的楔角，当然亦可取不同值，只要能够实现相同功能，但这里没有必要这样做，相同楔角将带来加工上的方便。这里可以将1/2波片11A、11B，法拉第旋转片12，双棱镜13，渥拉斯顿棱镜14A、14B看成一组光学功能件C，它将两束偏振相同的光再合为同一束偏振态相互垂直的光。单光纤准直器15，16构成单光纤准直器，接收通过渥拉斯顿棱镜114A、14B的光。这样环行器实现从端口1至端口2的功能。我们再看图3，这是从俯视图分析从端口1到端口2光线行进路线。从端口1出射光以一定偏角穿过A组光学组件，从俯视图上看，在图2上分开的两束光在这里成为一个重叠在一起的投影，而且不发生偏折。9为双棱镜，设楔角为γ，当双光纤准直器的端口1，2同时进光时，通过双棱镜9两束光夹角为θ，γ与θ关系为γ＞θ，一般地γ＝2θ。到达双棱镜9光束为同一偏振态的光，它经棱镜折射后进入渥拉斯顿棱镜10A，10B，光束再次发生折射，渥拉斯顿棱镜10A，10B光轴方向见图3所示，设渥拉斯顿棱镜10A，10B的楔角为λ，λ的取值与双光纤准直器双光束夹角θ、双棱镜9楔角γ直接相关，其关系式可写为nsin{γ-}＝sin(φ/2)(3)其中φ＝arcsin，n是双棱镜9的折射率。我们再分析图4、图5两组光路图，它表示光从光纤17(端口2)进入到达光纤1(端口3)的光路图。从单光纤准直器15出射的平行光通过C组光学件，此时C组光学件功能同从微透镜4出射的光通过A组光学件时的光学功能相同，不同的是顺光路方向看偏振态与通过A组光学件时的偏振态刚好垂直。即对图4而言，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型环行器由双光纤准直器（３、４）单光纤准直器（１５、１６）及设置两者之间的光学元件组成，其特征在于准直器之间还设置有由双棱镜、渥拉斯顿棱镜、１／２波片及法拉第旋转片三个光学功能组合Ａ、Ｂ、Ｃ依次形成紧密结构的三端口环行器，其中 Ａ：依次由渥拉斯顿棱镜（５Ａ、５Ｂ）、双棱镜（６）、双拉第旋转片（７）及两个１／２波片（８Ａ、８Ｂ）组成； Ｂ：依次由双棱镜（９）与渥拉斯顿棱镜（１０Ａ、１０Ｂ）组成； Ｃ：依次由两个１／２波片（１１Ａ、１１Ｂ）法拉第旋转片（１２）、双棱镜（１３）与渥拉斯顿棱镜（１４Ａ、１４Ｂ）组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴砺，凌吉武，刘淑云，詹翠莲，陈铭星，
申请(专利权)人：福建华科光电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：35[中国|福建]