專利名稱：光隔離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光、光纖通信技術(shù)領(lǐng)域中的無源器件。
在光纖通信系統(tǒng)中，激光發(fā)射器對(duì)系統(tǒng)中光纖接頭和各種器件的連接處以及光纖本身瑞利斑反射的反射光很靈敏，這些反射光進(jìn)入激光腔體后，會(huì)使激光發(fā)射器發(fā)出的光信號(hào)帶有噪聲，而影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。在高速數(shù)據(jù)傳輸和直接強(qiáng)度調(diào)制中的模擬傳輸系統(tǒng)中，其影響尤其顯著，致使系統(tǒng)無法工作，光隔離器就是解決這一問題的有效器件。它能夠有效地傳送由光源發(fā)出的光信號(hào)，同時(shí)又能防止反射光返回光源而產(chǎn)生的噪聲。光隔離器是光纖通信系統(tǒng)中不可缺少的重要器件。隨著光纖通信技術(shù)的迅速發(fā)展，它有著廣闊的應(yīng)用前景。光隔離器可分為波導(dǎo)形和塊狀形兩種形式，其中塊狀形光隔離器已處于實(shí)用階段且性能較好。從對(duì)偏振依賴的角度看，還可分為兩種類型，即與偏振無關(guān)和與偏振有關(guān)的兩類。
目前見到的與偏振有關(guān)的光隔離器，其基本結(jié)構(gòu)都是由三個(gè)基本部分組成，即由一個(gè)45°非互易法拉第旋轉(zhuǎn)器，見圖1(a)中的II和兩個(gè)互為45°方位安置的起偏器I與檢偏器III組合而成。如圖1中所示，激光光源發(fā)出的準(zhǔn)平行光，經(jīng)過輸入偏振器后變成線偏振光，通過45°法拉第旋轉(zhuǎn)器后，其偏振面或電矢量振動(dòng)方向被旋轉(zhuǎn)了45°角，由于輸出偏振器的透光軸與輸入偏振器的透光軸互成45°角，入射到輸出偏振器的線偏振光將無阻擋地通過(見圖1中a所示)。
反射傳輸?shù)姆瓷涓蓴_回波經(jīng)過輸出偏振器后，其偏振面與輸出偏振器的透光軸一致。經(jīng)過45°法拉第旋轉(zhuǎn)器后，偏振面又被旋轉(zhuǎn)了45°，根據(jù)法拉第效應(yīng)的非互易性，它的偏振方向恰好與輸入偏振器的透光軸成90°，所以來自系統(tǒng)的反射回波全部被擋住，無法進(jìn)入激光源的腔體，避免了回波對(duì)激光源的干擾，從而保證了激光源的穩(wěn)定性，如圖1b所示。
中國(guó)專利CN87211891，就是利用光偏振原理技術(shù)設(shè)計(jì)出的一種在光隔離器的輸入端串接上一個(gè)起偏器與原來的起偏器組合成一個(gè)復(fù)合起偏器的光隔離器。
本實(shí)用新型的目的是利用光學(xué)系統(tǒng)中格林透鏡的自聚焦作用、雙折射楔形晶體的雙折射作用及法拉第旋轉(zhuǎn)器的非互易性，使光正向傳輸通行無阻，而反射光無法進(jìn)入輸入端而被隔離，從而實(shí)現(xiàn)光的單向傳輸不受干擾。
本實(shí)用新型的任務(wù)是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的光纖1、玻璃毛細(xì)管2、減反射片3、格林透鏡4、雙折射楔形晶體8、法拉第旋轉(zhuǎn)器7、晶體托片9、磁環(huán)6組成的光路器件，固定在兩個(gè)固連的內(nèi)封裝管13中，且均在同一光軸上，內(nèi)封裝管13外套一個(gè)密封的金屬殼外封裝套10，光纖1自外封裝套10的兩端穿出。
本實(shí)用新型產(chǎn)生的積極效果如下以上可見，本實(shí)用新型是利用光路系統(tǒng)中格林透鏡的自聚焦作用，雙折射楔形晶體的雙折射作用及法拉第旋轉(zhuǎn)器的非互易性使正向光能夠在輸出端重新聚焦，傳輸通行無阻，而反射光在通過法拉第旋轉(zhuǎn)器和雙折射楔型晶體后由于產(chǎn)生偏離，不能聚焦在正向輸入端而被阻隔，從而達(dá)到光的單向傳輸?shù)哪康?，且具有插入損耗低、隔離度高、反射損耗高等明顯優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合
本實(shí)用新型的內(nèi)容。
圖1a、b是現(xiàn)有技術(shù)中光隔離器的工作原理圖。
圖2a、b是本實(shí)用新型工作原理圖。
圖3是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
見圖1中a、b兩圖是已有技術(shù)中與偏振有關(guān)的光隔離器工作原理圖，圖1(a)中I代表起偏器，II代表了一個(gè)45°非互易法拉第旋轉(zhuǎn)器，III代表與起偏器互為45°方位安置的檢偏器，以上三個(gè)基本部分組成現(xiàn)有技術(shù)中光隔離器，是一個(gè)單級(jí)結(jié)構(gòu)。圖1(a)、(b)分別表示激光光源正向傳輸和反向傳輸工作原理，已在背景技術(shù)中描述。
圖2a表示了本實(shí)用新型與偏振無關(guān)的雙折射晶體光楔型光隔離器工作原理。
圖2a中1是光隔離器的光纖，2是玻璃毛細(xì)管、4格林透鏡(棒狀自聚焦透鏡)、7法拉第旋轉(zhuǎn)器、8雙折射楔形晶體。
見圖2a所示，單級(jí)光隔離器，從激光光源發(fā)出光波經(jīng)單模光纖1進(jìn)入左邊的棒狀自聚焦透鏡4出射后成為平行光，然后通過左邊的雙折射楔形晶體8(如圖2b)，分成線偏振面互相垂直的尋常光和非尋常光輸出，由于它們的折射率不同，這兩束光的傳輸方向稍有偏離，并且尋常光的線偏振面垂直于晶體8的光軸方向，非尋常光的線偏振面平行晶體8的光軸方向，這兩束光通過45°法拉第旋轉(zhuǎn)器7后，法拉第旋轉(zhuǎn)器由于處于磁場(chǎng)中，呈磁飽和狀態(tài)，兩束光各自的偏振面相對(duì)于原來的方向旋轉(zhuǎn)了45°，右邊的雙折射楔形晶體與左邊的呈45°配置，使得法拉第旋轉(zhuǎn)器出射的尋常光的偏振方向與右邊的雙折射楔形晶體的光軸垂直，非尋常光的偏轉(zhuǎn)方向與右邊的雙折射楔形晶體的光軸平行，因此，當(dāng)這兩束光經(jīng)過左、右邊的雙折射楔形晶體后，變成平行光輸出，最后由右邊的棒狀自聚焦透鏡會(huì)聚至右邊光纖端耦合輸出。
光從輸出端進(jìn)入光隔離器的光線走向如圖2c所示，由右邊棒狀自聚焦透鏡輸入的準(zhǔn)平行光，經(jīng)過右邊的雙折射楔型晶體后分為線偏振面互相垂直的尋常光和非尋常光，通過45°法拉第旋轉(zhuǎn)器，該兩束光的各自偏振面旋轉(zhuǎn)了45°，此時(shí)，由于法拉第旋轉(zhuǎn)器的非與易性及左右雙折射楔形晶體的光軸呈45°配置，使得右邊雙折射楔型晶體出射的尋常光和非尋常光分別對(duì)應(yīng)于左邊雙折射楔型晶體的非尋常光與尋常光，所以這兩束光通過左邊雙折射楔型晶體后，成為具有一定偏離角度的兩束光，當(dāng)該偏離角達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，光就無法耦合進(jìn)入左邊光纖端，從而起到隔離作用。
當(dāng)在兩個(gè)自聚焦透鏡之間串上兩個(gè)由雙折射光楔及法拉第旋轉(zhuǎn)器組成的器件，則會(huì)進(jìn)一步提高隔離效果，這就是雙級(jí)光隔離器。
圖3是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3中，1光纖、2玻璃毛細(xì)管、3減反射片、4格林透鏡、5螺釘、6磁環(huán)、7法拉第旋轉(zhuǎn)器、8雙折射楔形晶體、9晶體托片、10外封裝套、11封裝帽及橡膠防護(hù)套12。
以下結(jié)合附圖例舉最佳實(shí)施例圖3是一個(gè)單級(jí)光隔離器，圖3中，減反射片3用環(huán)氧膠跟光纖1連接在一起，然后與格林透鏡4通過內(nèi)封裝管13連在一起，經(jīng)過調(diào)整后用螺絲5緊固以保持相對(duì)正確位置。法拉第旋轉(zhuǎn)器7和雙折射楔形晶體8通過晶體托片9用環(huán)氧膠固化在一起，然后裝磁環(huán)6內(nèi)封固，再裝在輸入端(圖中左端)內(nèi)封裝管13內(nèi)。經(jīng)過調(diào)整后封固。單級(jí)光隔離器只在輸入端內(nèi)封裝管13裝一個(gè)磁環(huán)即可。若為雙級(jí)光隔離器，則在左右內(nèi)封裝管13內(nèi)各裝一個(gè)磁環(huán)6。左右內(nèi)封裝管13經(jīng)過調(diào)整達(dá)到要求后，固連在一起。即構(gòu)成一個(gè)光隔離器。為了保持光隔離器穩(wěn)定、密封、可靠，將其裝入一個(gè)不銹鋼殼內(nèi)，兩端用封裝帽封固。為了保持端部密封及保護(hù)光纖1，兩封裝帽11各裝上一個(gè)橡膠防護(hù)套12，光纖1從中穿過。兩出頭處用膠封固，整個(gè)光隔離器外徑φ8mm，長(zhǎng)40mm(包括殼、帽)，防護(hù)套長(zhǎng)66mm，兩端光纖根據(jù)需要各取1～2米長(zhǎng)。
權(quán)利要求1.一種光隔離器，是一種光纖通信系統(tǒng)中的無源器件，其特征在于將光纖(1)、玻璃毛細(xì)管(2)、減反射片(3)、格林透鏡(4)、雙折射楔形晶體(8)、法拉第旋轉(zhuǎn)器(7)、晶體托片(9)、磁環(huán)(6)組成光路器件，固定在兩個(gè)固連的內(nèi)封裝管(13)中，且均在同一光軸上，內(nèi)封裝管(13)外套一個(gè)密封的金屬殼外封裝套(10)，光纖(1)自外封裝套(10)的兩端穿出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光隔離器，其特征是雙折射楔形晶體(8)和45°法拉第旋轉(zhuǎn)器(7)由晶體托片(9)承托，由環(huán)氧膠固化為一體放置在磁環(huán)(6)內(nèi)，在其左、右邊放置格林透鏡棒狀自聚焦透鏡(4)、減反射片(3)和帶光纖(1)的玻璃毛細(xì)管(2)，以上均套在內(nèi)封裝管(13)內(nèi)，構(gòu)成單級(jí)光隔離器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光隔離器，其特征在于，上述的法拉第旋轉(zhuǎn)器(7)和雙折射形晶體(8)構(gòu)成的單級(jí)光隔離器，可串聯(lián)接成多級(jí)光隔離器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及光纖技術(shù)和激光技術(shù)領(lǐng)域中的一種無源器件，在光路系統(tǒng)中只允許光單向傳輸，又稱光單向器。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是利用格林透鏡、雙折射楔形晶體及法拉第旋轉(zhuǎn)器組成的光路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光單向傳輸，與現(xiàn)有偏振光系統(tǒng)區(qū)別在于該器件插入損耗低，隔離度與反射損耗高，且具有抗沖擊、振動(dòng)、高低溫變化穩(wěn)定，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B10/02GK2226355SQ9424918
公開日1996年5月1日 申請(qǐng)日期1994年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月29日
發(fā)明者王志榮 申請(qǐng)人:深圳開發(fā)科技股份有限公司