CN1138994C - 光隔离器 - Google Patents

Abstract

一种光隔离器，能够在一个方向上同时传输自多条(10)光纤(12，14)发射出的多条光束。该光隔离器包括：多条(10；70)用于传输光束的光纤(12，14；72，74)；一对将从光纤发射出的光束或入射到光纤中的光束转化成平行光束的准直透镜(20，60)，一对对称的双折射元件(30，50)，具有至少一个锥形表面(32，34；52，54)，用于以极化方式发射已通过准直透镜(20，60)的多条平行光并将沿向前方向传播的所有光束分别会聚在光纤上；法拉第旋光器(40)，设置在双折射元件(30，50)之间，用于将入射来的光旋转45°。在双折射元件的一个表面上形成有具有同一锥角的多个锥形表面，因此，多条光束可以同时在一个方向传播。

Description

光隔离器

技术领域

本发明涉及一种利用光传输预定信息的光学传输系统，具体而言，本发明涉及一种光隔离器，其能够无损耗地在一个方向上传输光，而在相反的方向上将光传输截断。

背景技术

今天，社会生活变得更加多样和复杂，人与人之间，人与计算机之间，以及计算机与人之间的信息交流量正逐步上升。

因此，各种有关准确、迅速和远程地传输多种多样的、大规模的信息的技术已经稳步发展起来。做为这些已得到发展的技术中的一种，光传输系统已进入商业运行，这就需要光学装置具有更多样的功能。

光隔离器就是这类用于光传输系统中的一种光学装置。为了保护光源，例如一激光二极管，光学隔离器在向前的方向上透光，但将向后方传输的光隔离。

图1和图2示出了公布于美国专利4,548,478中的现有光隔离器的结构。

现有技术的光隔离器包括：法拉第旋光器4，用于将经第一光纤1和第二光纤7之间的光路入射的光束旋转45°；以及分别放置在法拉第旋光器4的前面和后面的双折射元件3和5。

第一双折射元件3和第二双折射元件5各具有带有预定的锥角θ的锥形表面，并且光轴以45°角彼此交叉。

光隔离器还包括用于将从第一光纤1和第二光纤7发出的光转化成平行光束的准直透镜2，6。

根据现有技术的光隔离器，如图1所示，在光沿正向传输，即自第一双折射元件3向第二双折射元件5传输的情况下，自第一光纤1发射的光穿过第一准直透镜2被转化成平行光束。

自第一准直透镜2传输来的平行光束进入第一双折射元件3，并随后分解为寻常光线o和非常光线e。该寻常光线o和非常光线e被法拉第旋光器旋转45°。

此后，已被旋转过45°的寻常光线o和非常光线e经过第二双折射元件5而被折射并转化成为平行光束。该平行光束经第二准直透镜6会聚并随后进入第二光纤7。

同时，如图2所示，当光在向后方向上传输时，即，自从第二双折射元件5至第一双折射元件3，从第二准直透镜6传输的平行光束进入到第二双折射元件5中，并随后分成寻常光束o和非常光束e，这些寻常光线o和非寻常光线e被法拉第旋光器4顺时针旋转。

此时，由于第一双折射元件3和第二双折射元件5的光轴彼此交叉，所以，寻常光线o的方向与非常光线e的方向成直角，这使得入射到第一双折射元件3的寻常光线o和非常光线e彼此颠倒。

因此，通过第一双折射元件3的颠倒后的光线oe和eo无法变成平行光束，而是分别以预定角度经过第一准直透镜2，所述的预定角度是根据第一双折射元件3和第二双折射元件5的锥角θ而得到的。因此，颠倒的光线在光纤1的左右方向或上下方向上传输，而不会进入第一光纤1的光芯。

其结果是，如果光在光隔离器的反向方向上传输，则会产生很大的光损，这样光的传输就被截断。

然而，根据传统的光隔离器，由于第一双折射元件3和第二双折射元件5仅具有一个锥形表面，所以只有一个光信号能够经光纤1，7传播，结果是，一个光隔离器只能传输一个光信号。

因此，在使用多个光信号的波长分段的多路信号开关通信领域中，应当使用多个光隔离器以便同时进行光信号的传输，这使得光学系统的尺寸以及制造成本上升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光隔离器，其能够在一个方向上传输从多条光纤发射出的多条光束。

为实现上述目的，这里提供了一种光隔离器，其包括：

多条用于传输光束的光纤；

一对准直透镜，用于将从光纤发射出或射入光纤的光束转化成平行光束；

一对对称双折射元件，具有至少一个锥形表面，用于通过偏振发射多条经过准直透镜的平行光束并将在向前方向传输的光束会聚到光纤上，以及

法拉第旋光器，位于双折射元件之间，用于将入射的光束旋转45°角。

附图说明

通过下面结合有关附图对优选实施例所做的说明，本发明的上述目的，其他特征和优点将会变得更加清楚，其中：

图1为现有技术光隔离器中光束朝向前的方向上传输的光路示意图；

图2为现有技术光隔离器中光束朝后方传输的光路示意图；

图3为本发明光隔离器中光束朝前方传输的光路示意图；

图4为本发明光隔离器中光束朝后方传输的光路示意图；

图5A至5C分别为图3中双折射元件的前视图、左视图和右视图；

下面将结合图3，4，5A至5C详细解释本发明的优选实施例。

具体实施方式

图3和图4示出了本发明光隔离器的结构。详细地说，图3为光向前传播时光隔离器的光路示意图，图4为光向后传播时光隔离器的光路示意图。

在本发明中，省略了有关和上述现有光隔离器结构相同部分的描述。

参见图3和图4，本发明指的是一种所谓的多路光隔离器，其用来无损耗地将从位于隔离器一侧的多根光纤12，14发出的光信号传输到位于光隔离器另一侧的多根光纤72，74，但截断光束在反方向上的传输。

在第一双折射元件30和第二双折射元件50之间设置了法拉第旋光器40。

如图5A至5C所示，各第一双折射元件30和第二双折射元件50具有一对锥形表面32，34和52，54，锥形表面基于一条水平平分线对称地形成在一个表面上，并且具有预定的锥角φ。

特别是，第一双折射元件30和第二双折射元件50被设置成使锥形表面32，34；52，54分别朝向第一准直透镜20和第二准直透镜60。

还有，第一准直透镜20或第二准直透镜60的晶轴具有顺时针或逆时针45°角。

下面将解释根据本发明的包括第一双折射元件30和第二双折射元件50在内的光隔离器的操作。

首先，在如图3中所示，当光束在朝前方向上传播时从光纤12，14发射出的光束穿过第一准直透镜20并转化成平行光，然后，平行光束到达具有相同锥角φ的第一双折射元件30的锥形表面32，34上。

入射到第一双折射元件30上的平行光束通过极化作用被分成寻常光线O和非常光线E。被极化的寻常光和非常光进入法拉第旋光器，根据法拉第旋光器的磁极性按顺时针方向或逆时针方向旋转。

寻常光线O和非常光线E进入第二双折射元件50，并自锥形表面52，54折射而转化成平行光束。该平行光束在经过第二准直透镜60时仍保持为寻常光线O和非常光线E，随后会聚入光纤72，74。

换句话说，在与光线相对于第一双折射元件30的旋转方向相同的方向上，第二双折射元件50转过45°。

因此，寻常光线O穿过第一双折射元件30和第二双折射元件50，并随后原状态输出，同时，非常光线E穿过第一双折射元件30和第二双折射元件50，并以原状态输出。

相反，在光束如图4所示，在向后的方向传播时，从光纤72，74发出的光束由第二准直透镜60转化成平行光，随后该平行光束射到具有相同锥角φ的第二双折射元件50的锥形表面52，54。

所述平行光束经第二双折射元件50被极化并分解成寻常光线O和非常光线E，并随后在与法拉第旋光器40的旋转方向相反的方向上将极化的寻常和非常光线转过45°。

然而，来自法拉第旋光器40的寻常光线O和非常光线E并不能被第一双折射元件30的锥形表面32，34转化成平行光，而是以发散光线的形式从锥形表面32，34辐射出。

具体地说，寻常光线O变成非常光线Eo，而非常光线E变成寻常光线Oe，因此，他们在穿过第一准直透镜20之后，被会聚在光纤12，14的左、右或上、下侧。

结果是，如果光束在向后方向上传播，则他们无法进入光纤12，14的芯部。

如上所述，根据本发明，由于可以利用双折射元件在一个方向同时传输多个光学信号或多波长信号，所述双折射元件具有多个锥角相同的锥形表面，所以该光学系统的制造成本降低，且可以实现光隔离器的小型化。

虽然已结合实施例对本发明进行了描述和说明，但应该明白，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本领域内的技术人员还可以做出各种形式和细节上的改变。

Claims (5)

1.一种光隔离器，包括：

多条用于传输光束的光纤；

一对准直透镜，用于将自光纤射出的光束或入射到光纤的光束转化成平行光束；

一对对称的双折射元件，具有至少一个锥形表面，用于以极化方式发射出所述多条已穿过所述准直透镜的光束，并且将朝向前的方向传输的所有光线会聚到光纤上；以及

法拉第旋光器，位于双折射元件之间，用于将入射来的光线旋转45°。

2.如权利要求1所述的光隔离器，其中，所述各双折射元件具有多个锥形表面，锥形表面有多个锥角，且锥形表面形成在所述双折射元件的一侧。

3.如权利要求2所述的光隔离器，其中，所述双折射元件的锥形表面的锥角相同。

4.如权利要求2所述的光隔离器，其中，所述双折射元件的所述锥形表面被设置成分别与准直透镜对相面对。

5.如权利要求1所述的光隔离器，其中各双折射元件具有一晶轴，该晶轴成顺时针或逆时针45°角。

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