[發明專利]光環形器

無效

• 申請號: 02127200.X
• 申請日: 2002-06-13
• 公開（公告）號: CN1399151A
• 公開（公告）日: 2003-02-26
• 發明（設計）人: 克－威·常;杰弗里·F·威爾頓
• 申請（專利權）人: JDS尤尼費斯公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/27;G02B6/32;G02B27/10;G02B27/28;G02B5/30;G02F1/09
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王以平

技術領域

本發明涉及到應用于光學通訊系統中的光環形器。

背景技術

光環形器是種無源，非可逆器件，該器件將光朝著在多個輸入/輸出光端口中的一個方向傳播。例如，發射到第一光端口的光會被傳播到第二光端口，而發射到第二光端口的光則被傳播到第三光端口。總之，光是不會被從第二光端口傳到第一光端口，像這樣的反向傳播是不充許的。

已經有幾種類型的光環行器被開發研制出來。總的來說，包括了偏振分束器，非可逆旋轉器如法拉第旋轉器，和如半波片的可逆旋轉器的設計則是一些更為成功的設計。

由程(Cheng)提出的并在美國第5,991,076號專利申請的設計實例就是一個典型的成功實例，在此引介參考。由程(Cheng)所發明的器件是一種帶有兩組完全相同的光學元件的偏振無關的三端口光環形器，這兩組完全相同的元件被固定在一對準直透鏡/聚焦透鏡的任意一邊。每一組的元件包括一個以第一塊雙折射晶體形式存在的偏振分束器，并且此分束器被用來將一束發射到第一端口的入射光分割成兩束相互垂直的偏振子光束，此組元件還包括至少一個使兩束偏振子光束平行的半波片，一個法拉第旋轉器，和以第二塊雙折射晶體形式存在的光束偏移器件，這些器件用來將發射于第一端口的光傳播到第二端口，并將來自第二端口的光導入第三端口，其中第一和第三端口在器件的一邊，而第二端口在器件的另一邊。

這種設計將昂貴的光學器件如雙折射晶體的體積減到最小，而且在端口間提供了最佳耦合，這些都是該設計的優勢所在。不過，這種對稱設計也有其不足之處，那就是需要花費很多時間來準直，況且制造三個端口以上的器件難度很大，還需要許多昂貴的光學元件。例如，一個典型的設計就需要兩個偏振分束器，兩套可逆旋轉器，兩個非可逆旋轉器以及兩個光束偏移器件。

在此結合美國第5,930,422號專利為參考，程(Cheng)公開的反射光環形器就采用了美國第5,991,076號專利中所發明的近一半的光學元件。特別是，光環形器運用了一個偏振分束器，一個法拉第旋轉器，一個光束偏移器件，一個透鏡和一個反射器。單個透鏡被用作光束轉向器而不是一個準直/聚焦部件。因此，反射光以非零入射角入射到光環形器件上，這是很不利的。而且，要獲得最佳的光學耦合，這里公開的光環形器需要相當精確并且耗時的準直。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種克服上述局限的光環形器。

本發明的另一個目的是提供一種能被折疊的小體積光環形器。

此發明涉及一種包括了一片非可逆旋轉器，光束偏移器件，第一個和第二個透鏡，一個偏振旋轉器和一個反射器的具有反射性能的光環形器。光環形器的輸入/輸出端口會先后被準直到器件的一端，而反射器則被放入另一端。和反射器一起，第一和第二個透鏡在輸入和輸出端之間將提供有效的耦合。更為特別的是，第一和第二透鏡提供一個成像系統，其中反射鏡是在輸入/輸出端口的成像平面內，這樣，發射到反射器的光就沿著幾乎完全相同的光路被直接反射回來。光束偏移器件在將所需要的其它光學元件的體積減小到最小的同時，提供使光束在連續端口進行轉換必要的偏移，更值行注意的是，光束偏移出現在向前和向后的一個傳播方向上。

根據本發明，提供一種具有用來將來自第一端口的光發射到第二端口，將來自第二端口的光循環地發射到第三端口的第一、第二、第三端口的光環形器，該光環形器包括：

第一個偏振裝置，該裝置用來將發射于第一和第二端口其中一個端口的光轉換進入具有一個預定偏振的光束內。

光束偏移裝置，用來接收帶有預定偏振的光束以及提供一個光束位移，但是相對于一個光束的偏振態，實際上沒有光束位移。

第二個偏振裝置，用來旋轉發射于光束偏移裝置光束的偏振。

反射裝置，用來將發射于第二個偏振裝置的光束沿著幾乎完全相同的光路反射回去。

成像裝置，用來對第一、第二、第三端口以及反射裝置進行光耦合，該成像裝置大致在第一、第二和第三端口有一個焦平面，在反射裝置處有第二個焦平面。

例如，在一個實施例中，第一個偏振裝置包括一個至少帶有一個用來將發射于其中一個輸入端口的光轉化為偏振光的雙折射晶體的偏振分束單元。在另一個實施例中，偏振光具有許多偏振保持波導或一個線型偏光器。這些包括一個偏振分束單元的實施例對偏振并不敏感，這也是這些實施例的優勢之處。

根據本發明，所發明的光環形器包括：