[发明专利]二维阵列式多路多端口光环形器

说明书

本发明提供一种二维阵列式多路多端口光环形器，包括二组以上的准直器阵列，每一组准直器阵列包括三个以上准直器，同一组准直器阵列的多个准直器位于光环形器的同一侧；第一双折射晶体，设置于准直器阵列的一侧，多组准直器阵列的光信号均经过第一双折射晶体；半波片组，设置于第一双折射晶体远离准直器阵列的一侧，半波片组设置有二块以上的半波片；旋光器件，设置于半波片组远离第一双折射晶体的一侧，旋光器件远离半波片组的一侧设置有合光分光器件；偏振态变换器件，设置于旋光器件远离合光分光器件的一侧；反射器件，设置于偏振态变换器件远离旋光器件的一侧。本发明能够集成多路多端口的光环形器，有利于光环形器的体积小型化。

技术领域

本发明涉及一种光学器件，尤其涉及一种体积小的二维阵列式多路多端口光环形器。

背景技术

目前的光纤通信系统中广泛应用各种光学器件，其中光环形器是一种常见的光学器件。光环形器是一种多端口非互易性的光学器件，它的作用是使光信号只能沿规定的端口顺序传输，从而实现单根光纤上的双向光信号传输。通常，光环形器具有三个或三个以上端口，如图1所示，光环形器具有四个端口，分别是端口11、12、13、14，当光信号从端口11进入光环形器后，光信号几乎毫无损失的从端口12输出，其它端口几乎没有光输出；当光信号从端口12进入光环形器后，光信号几乎毫无损失的从端口13输出，其它端口几乎没有光输出，以此类推。

由于光环形器具有非互易性的优点，使其成为双向通信中的重要器件，可以完成正反向传输光的分离任务。光环形器可用于光通信中单纤双向通信、光纤布拉格光栅(FBG)组合应用、掺铒光纤放大器(EDFA)、波分复用、色散补偿等，还可在光时域反射仪(OTDR)和光纤陀螺(Sagnac干涉仪)中做耦合器，有效提高光纤通信系统的性能。

目前广泛使用的光环形器是单路三端口的光环形器，如图2所示，这种光环形器采用透射式结构，端口21和端口23在光环形器的第一侧，端口22在光环形器的第二侧，在光环形器的中部设置有一系列光学元件34来改变光束的传输方向。然而，在使用光环形器的一些场景中，需要同时使用两路或两路以上的光环形器，若使用传统的单路三端口光环形器，随着光环形器使用数量的增加，排布光环形器所需要的空间增大，不利于光纤通信系统所使用的器件的小型化。

而现有的一些光环形器设置多个端口，并且将多个端口设置在光环形器的同一侧。例如，公开号为CN103955026A的中国发明专利申请公开了一种单路多端口反射式的光环形器，在光路上依次设有光纤阵列、透镜阵列、第一位移片、第一波片、旋转片、第二波片、第二位移片、1/4波片和反射镜。然而，该方案中，第一位移片为PBS偏振光分束器阵列，由多个偏振光分束器构成，并不是所有的光信号通过一个偏振光分束器，导致光环形器的体积过大。

此外，由于该光环形器使用三个波片，即需要使用第一波片、第二波片以及1/4波片，使用的光学元件较多，也不利于光环形器的体积小型化，不但增加光环形器的生产成本，还增加光环形器的组装难度，导致光环形器的生产效率不高。

另外，该方案的多个端口仅仅是在一维方向上扩展，即多个端口均排列在同一直线上，如果对端口进行扩展，也仅仅在该直线上设置更多的端口，导致光环形器的宽度较大，也不利于光环形器的小型化。

发明内容

本发明的目的是提供一种体积小且在二维空间上扩展的二维阵列式多路多端口光环形器。

为了实现上述的目的，本发明提供的二维阵列式多路多端口光环形器包括二组以上的准直器阵列，每一组准直器阵列包括三个准直器，同一组准直器阵列的多个准直器位于光环形器的同一侧；第一双折射晶体，设置于准直器阵列的一侧，多组准直器阵列的光信号均经过第一双折射晶体；半波片组，设置于第一双折射晶体远离准直器阵列的一侧，半波片组设置有二块以上的半波片；旋光器件，设置于半波片组远离第一双折射晶体的一侧，旋光器件远离半波片组的一侧设置有合光分光器件；偏振态变换器件，设置于旋光器件远离合光分光器件的一侧；反射器件，设置于偏振态变换器件远离旋光器件的一侧。