光路控制器件.pdf

摘要
申请专利号：	CN201310393531.7	申请日：	2013.09.02
公开号：	CN103424896A	公开日：	2013.12.04
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):G02F 1/09申请日:20130902\|\|\|公开
IPC分类号：	G02F1/09; G02F1/095; G02B6/26; G02B6/27	主分类号：	G02F1/09
申请人：	珠海保税区光联通讯技术有限公司
发明人：	胡宇; 赵泽雄; 王中生; 吕海峰; 谭志勇; 邱炳龙; 龚森明; 黄坚龙
地址：	519060 广东省珠海市保税区联峰大道
优先权：
专利代理机构：	珠海智专专利商标代理有限公司 44262	代理人：	林永协
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内容摘要

本发明提供一种光路控制器件，包括第一光纤准直器及第二光纤准直器，第一光纤准直器与第二光纤准直器之间依次设置有第一分光合光器件、第一半波片组件、旋光组件、第二半波片组件以及第二分光合光器件，其中，第一光纤准直器的外端及第二光纤准直器的外端分别设有并排布置的多个端口，多个端口构成二个以上的光路器件的端口，每一光路器件的端口的数量为三个以上，且每一光路器件包括位于第一光纤准直器外端的至少一个端口及位于第二光纤准直器外端的至少一个端口。本发明提供的光路控制器件可实现光环行器与磁光开关的集成化，降低其生产成本。

权利要求书

1.  光路控制器件，包括
第一光纤准直器及第二光纤准直器，所述第一光纤准直器与所述第二光纤准直器之间依次设置有第一分光合光器件、第一半波片组件、旋光组件、第二半波片组件以及第二分光合光器件；
其特征在于：
所述第一光纤准直器的外端及所述第二光纤准直器的外端分别设有并排布置的多个端口，多个所述端口构成二个以上的光路器件的端口，每一所述光路器件的所述端口的数量为三个以上，且每一所述光路器件包括位于所述第一光纤准直器外端的至少一个所述端口及位于所述第二光纤准直器外端的至少一个所述端口。

2.  根据权利要求1所述的光路控制器件，其特征在于：
所述旋光组件具有折射器件以及位于所述折射器件两侧的两片法拉第旋转片。

3.  根据权利要求1所述的光路控制器件，其特征在于：
所述旋光组件具有间隔布置的两个折射器件以及两片法拉第旋转片。

4.  根据权利要求2或3所述的光路控制器件，其特征在于：
所述旋光组件还具有向所述法拉第旋转片施加固定方向磁场的磁场产生器件。

5.  根据权利要求2或3所述的光路控制器件，其特征在于：
所述旋光组件还具有向所述法拉第旋转片施加可变方向磁场的磁场产生器件。

6.  根据权利要求1至3任一项所述的光路控制器件，其特征在于：
每一所述光路器件的所述端口的数量为三个，且每一所述光路器件的两个所述端口位于所述第一光纤准直器的外端，每一所述光路器件的另一个所述端口位于所述第二光纤准直器的外端。

7.  根据权利要求6所述的光路控制器件，其特征在于：
位于所述第一光纤准直器外端的多个所述光路器件的所述端口间隔布置。

8.  根据权利要求6所述的光路控制器件，其特征在于：
位于所述第一光纤准直器外端的同一个所述光路器件的两个所述端口相邻布置。

9.  根据权利要求1至3任一项所述的光路控制器件，其特征在于：
每一所述光路器件的所述端口的数量为三个，第一光路器件的两个所述端口位于所述第一光纤准直器的外端，所述第一光路器件的另一个所述端口位于所述第二光纤准直器的外端；
第二光路器件的两个所述端口位于所述第二光纤准直器的外端，所述第二光路器件的另一个所述端口位于所述第一光纤准直器的外端。

10.  根据权利要求2或3所述的光路控制器件，其特征在于：
所述折射器件为沃拉斯顿棱镜或者洛匈棱镜或者一对相互邻接的楔形双折射晶体。

说明书

光路控制器件
技术领域
本发明涉及一种用于光纤通信系统的光学器件，具体地说，是涉及一种光路控制器件。
背景技术
现代的光纤通信系统中大量使用光路控制器件，如光环行器以及磁光开关等。光环行器与磁光开关均用于对光路进行控制，如控制从一个端口入射的光束从另一个指定的端口出射，从而实现光路的控制与选择。
光环形器是一种光路不可逆的光无源器件，最典型的常见应用是三端口的光环行器和四端口的光环器。由于光环行器的光路是从第一端口入射到第二端口出射，从第二端口入射到第三端口出射，且从第二端口入射的光束不能从第一端口出射，从第三端口入射的光束不能从第二端口出射。
早期的光环行器主要应用在双向光通信上，把第一端口作为上传信号的端口，第三端口作为下载信号的端口。基于光环形器独特的功能，其在光网络的波分复用(WDM)、掺铒光纤放大器（EDFA）、色散补偿以及光时域反射仪上等都得到了应用。
然而，由于光环形器高昂的制造成本，让大多数设备商谨慎选用，导致光环行器多年来没有得到广泛地应用。由于近年来网络通信容量和网络数据传输速度的爆发式增长，设备商们发现光环形器独特的功能是无法用其他形式器件设备替代或替代成本还要高，对光环形器的需求突然增加，对低成本的光环形器的要求也愈发强烈。
经过几十年时间的发展，光环形器的结构不断改进，如美国专利US5930039以及公告号为 CN2487161Y、CN1356786A的中国专利公开了不同结构的光环行器，上述专利公开的光环行器是目前非常成熟的光环行器，其技术手段大多是采用不同的光学元件将光耦合到双光纤准直器内。
然而，随着通信技术的发展，从降低成本和减小空间尺寸的考虑，对光环形器的阵列设计或集成设计显然是一种迫切的趋势，相关的专利如美国专利US20020097957A1、US6580842B1所揭示的。另外，美国专利申请US20020097957A1公开了采用微透镜陈列的光环行器阵列。
如图1所示，光环行器阵列具有准直器阵列11、21，并设有楔角棱镜12、20，楔角棱镜12、20的内侧设有双折射晶体13、19，双折射晶体13、19的内侧设有法拉第旋转片14、17，法拉第旋转片14、17内侧设有半波片15、18，位于半波片15、法拉第旋转片17之间的是实现环形光路的双折射晶体16。
准直器阵列11、21外设有多个端口，如端口1A、2A、1B、2B、3A、3B等，每一个端口都是一个独立的准直单元。图1所示的光环行器相对于美国专利US5930039及中国专利CN2487161Y、CN1356786A所揭示的光环行器，去除了耦合双光纤准直器的光学部件，为了减小光学部件反射光的影响，但增加了楔角棱镜。虽然这种设计适合于大规模制造的需要，但使用较多价格昂贵的晶体材料，导致光环行器的生产成本过高。
又如，美国专利US6580842B1公开了另一种光环行器阵列，参见图2，该阵列采用平面光波导技术，并将实现环形光路的非互易性单元集成在一个基板31上，通过光纤陈列耦合，将多个环形器单元排列在基板31上。基板31上布置有多根光波导38，借助现代精密半导体工艺在基板31上刻出多个凹槽32、33、34、35，将实现光环形器的非互易性单元安装在凹槽32、33、34、35内。并且，光波导38与环形器非互易性单元间采用折射率匹配胶粘剂黏接。
但是，该光环行器阵列的非互易性光环器单元还是采用价格昂贵的晶体材料制成，同时需要在基板31上蚀刻出多个凹槽32、33、34、35，这对加工的精度和工艺要求也高，导致光环行器阵列的生产成本极高。
磁光开关用于实现一个输入光纤与多个输出光纤或多个输入光纤与一个输出光纤之间光束的选择切换，其主要应用于现代光纤通信行业、仪器仪表行业以及国防工业。
目前最为成熟的磁光开关技术是利用磁场控制磁光晶体旋转的环形光路实现的磁光开关。如公告号为CN2896323Y的实用新型公开了一种名为“紧凑结构型1×2磁光开关”的发明创造，该磁光开关具有单光纤准直器，在单光纤准直器安装有一根光纤，并且按光路方向还依次设有第一双折射晶体、第一半波片组件、第一法拉第旋转片、双折射晶体光引导器、双折射晶体光束偏折器、第二法拉第旋转片、第二半波片组件、第二双折射晶体以及双光纤准直器，双光纤准直器内安装有两根平行的光纤，在两片法拉第旋转片外分别设有磁场产生器件，用于向法拉第旋转片加载可变的磁场，从而改变光路的方向。
然而，现有的磁光开关也存在集成化程度不够的问题，这导致通信器件的体积过于庞大，也不利于降低通信器件的生产成本。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种实现体积较小、集成程度高的光路控制器件。
为了实现上述的主要目的，本发明提供的光路控制器件包括第一光纤准直器及第二光纤准直器，第一光纤准直器与第二光纤准直器之间依次设置有第一分光合光器件、第一半波片组件、旋光组件、第二半波片组件以及第二分光合光器件，其中，第一光纤准直器的外端及第二光纤准直器的外端分别设有并排布置的多个端口，多个端口构成二个或二个以上的光路器件的端口，每一光路器件的端口的数量为三个以上，且每一光路器件包括位于第一光纤准直器外端的至少一个端口及位于第二光纤准直器外端的至少一个端口。
由上述方案可见，由于在每一个光纤准直器内集成多个端口，且两个光路器件分别使用这些端口作为光束的入射端口或出射端口，这样多个光路器件可以在同一个光路控制器件内分别实现光束传输的功能，从而实现光环行器或磁光开关的集成化，降低光路控制器件的生产成本，也减小其体积。
一个优选的方案是，旋光组件具有折射器件以及位于折射器件两侧的两片法拉第旋转片，或者旋光组件具有间隔布置的两个折射器件以及两片法拉第旋转片。
由此可见，通过法拉第旋转片对光束的偏振态进行旋转，并且通过折射器件对光束的传播方向进行偏折，从而简单、有效地实现光束方向的控制。
进一步的方案是，旋光组件还具有向法拉第旋转片施加固定方向磁场的磁场产生器件。
可见，通过磁场产生器件向法拉第旋转片加载固定方向的磁场，光路控制器件实现光环行器的功能。
可选的方案是，旋光组件还具有向法拉第旋转片施加可变方向磁场的磁场产生器件。
由此可见，通过改变磁场产生器件产生的磁场的方向，控制光束的偏振方向，光路控制器件即可作为磁光开关使用。
更进一步的方案是，每一光路器件的端口的数量为三个，且每一光路器件的两个端口位于第一光纤准直器的外端，每一光路器件的另一个端口位于第二光纤准直器的外端。
可见，两个光路器件的光束在光纤准直器以及其他器件内传输时光束不会相互干扰，两个光路器件的光束在旋光组件内交叉但互不影响，保证光束传输质量的同时又能实现光路控制器件的集成化。
附图说明
图1是现有一种光环行器阵列的结构示意图。
图2是现有另一种光环行器阵列的结构示意图。
图3是本发明第一实施例的结构示意图。
图4是本发明第一实施例中两个光纤准直器的结构放大示意图。
图5是本发明第一实施例的光学结构俯视图。
图6是本发明第一实施例中旋光组件的光学结构放大俯视图。
图7是本发明第一实施例工作时的光束偏振态的示意图。
图8是本发明第一实施例中折射器件第一替代方案的结构图。
图9是本发明第一实施例中折射器件第二替代方案的结构图。
图10是本发明第二实施例的光学结构俯视图。
图11是本发明第三实施例的光学结构俯视图。
图12是本发明第三实施例中两个光纤准直器的结构放大示意图。
图13是本发明第四实施例的光学结构俯视图。
图14是本发明第四实施例中两个光纤准直器的结构放大示意图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
本发明的光路控制器件为光环行器阵列或者磁光开关阵列，即在一个光路控制器件内实现多个光环行器或多个磁光开关的功能，从而实现光环行器或磁光开关的集成化。由于每一个光路控制器件能够实现两个或以上的光环行器或磁光开关的功能，因此本发明所指的光路器件是一个光环行器或一个磁光开关。下面以光环行器阵列为实施例对本发明的光路控制器件进行说明。
第一实施例：
参见图3，本实施例的光路控制器件为一个光环行器阵列，其具有位于器件一端的光纤准直器101，光纤准直器101内安装有四根光纤116。在器件的另一端设有另一个光纤准直器111，光纤准直器111内安装有两根光纤117。
每一根光纤116、117的一端均伸出光纤准直器101、111外，因此每一根光纤116、117分别构成光束入射、出射的端口。本实施例中，使用1A、2A、3A、1B、2B、3B来标记六个端口，其中端口1A、2A、3A为构成第一个光路器件的三个端口，端口1B、2B、3B为构成第二个光路器件的三个端口。
可见，本实施例的光路控制器件可以实现两个三端口的光环行器的功能，第一个光环行器的三个端口分别是1A、2A、3A，第二个光环行器的三个端口分别是1B、2B、3B。这要求光束从端口1A入射后从端口2A出射，并且从端口2A入射的光束从端口3A出射，不允许光束从端口2A入射从端口1A出射，也不允许光束从3A入射并从端口2A出射。相同地，光束从端口1B入射后从端口2B出射，并且从端口2B入射的光束从端口3B出射，不允许光束从端口2B入射从端口1B出射，也不允许光束从3B入射并从端口2B出射。
从图4可见，光纤准直器101与光纤准直器111相对布置，且光纤准直器101内的四根光纤117并排布置，排列成一条直线，且在光纤准直器101内沿其轴线对称布置。四根光纤116中相邻的两根紧密布置，相邻的两根光纤116之间的间隙很小。
光纤准直器111内的两根光纤117也是并排布置，排列成一条直线，且在光纤准直器111内沿其轴线对称布置，且两根光纤117也是紧密布置。
并且，作为第一个光环行器的两个端口1A、3A位于光纤准直器101的外端，作为第二个光环行器的两个端口1B、3B也位于光纤准直器101的外端，且两个光环行器的四个端口间隔布置，即第一个光环行器的一个端口3A位于第二个光环行器的两个端口1B、3B之间，第二个光环行器的一个端口1B位于第一个光环行器的两个端口1A、3A之间。
回看图3，光纤准直器101与光纤准直器111之间，沿光路方向依次设置有双折射晶体102、半波片组件、旋光组件、另一半波片组件以及双折射晶体110。双折射晶体102、110均为本实施例的分光合光器件，用于对光束进行分光或合光。一束光束经过双折射晶体102或110后将分成偏振态相互垂直的两束光束，如两束偏振态相互垂直的光束经过双折射晶体102或110后可以合并成一束光束。
本实施例中，位于双折射晶体102旁的半波片组件具有一块半波片103，半波片103位于从双折射晶体102出射的两路光束其中一路光路上。从图3可见，半波片103位于靠近双折射晶体102的下端一侧。
位于双折射晶体110旁的半波片组件具有一块半波片109以及一块补偿片108，半波片109位于与半波片103同一路光束的光路上，而补偿片108位于与半波片109所在光束相对的另一路光束所在的光路上。从图3可见，半波片109位于靠近双折射晶体110下端的一侧，而补偿片108位于靠近双折射晶体110上端的一侧。
半波片103、109对光束有相位延迟作用，偏振光束穿过半波片103、109后相位将发生延迟，从而改变偏振光束的偏振态。本实施例中，光束穿过半波片103、109后相位延迟为半个相位，偏振方向将发生90°的偏转。
本实施例中，通过设定半波片103、109的光轴角度以及入射到半波片103、109的线性偏振光的偏振方向的角度，可以实现半波片103、109对线性偏振光的偏振态的90°旋转。在其他的使用场合，通过改变半波片的光轴方向，线性偏振光穿过半波片后的偏振方向旋转角度不一定是90°，而是其他的角度。
补偿片108在本实施例的光路控制器件中起到偏振模式色散补偿的作用。
旋光组件具有折射器件，本实施例中，折射器件由两块沃拉斯顿棱镜105、106组成，且两块沃拉斯顿棱镜105、106的光轴相互垂直。在沃拉斯顿棱镜105、106的两端分别设置有法拉第旋转片104、107，其中法拉第旋转片104设置在靠近半波片103的一侧，而法拉第旋转片107设置在靠近半波片109的一侧。
在法拉第旋转片104、107外设有磁场产生器件112、113，用于向法拉第旋转片104、107加载固定方向的磁场，因此磁场产生器件112、113可以使用永磁体实现。
参见图5，本实施例使用实线表示第一个光环行器的光路，使用点画线表示第二个光环行器的光路。从端口1A入射的偏振态为任意偏振方向的光束经过光纤准直器101后入射到双折射晶体102，分解成偏振态相互垂直的两束光束。双折射晶体102的光轴在XOY平面内，且与X轴及Y轴均成45°的夹角。分解形成的一束光束为非寻常光，其偏振方向平行于Y轴，且从靠近双折射晶体102的上端一侧出射。另一束光束为寻常光，其偏振方向平行于X轴，且从靠近双折射晶体102下端一侧出射。
光束在光路控制器件的各个光学器件内的偏振方向如图7所示，其中位于图7上排表示从端口1A或1B入射的光束到端口2A或2B出射过程中偏振方向的变化，下排表示从端口2A或2B入射的光束到端口3A或3B出射过程中偏振方向的变化，图7中的箭头表示光束的传输方向，图7最上方的标号为对应光学器件的标号。
从双折射晶体102出射的一束光束直接入射至法拉第旋转片104。另一束光束经半波片103后入射至法拉第旋转片104，因此入射到法拉第旋转片104前两束光束的偏振方向相同。两束光束穿过法拉第旋转片40后其偏振方向发生45°旋转，且偏振方向是在YOZ平面内顺时针旋转45°。
本实施例中，磁场产生器件112向法拉第旋转片104加载磁场方向是固定的，因此光束的偏振方向旋转的方向也是固定的。两束光束随后入射至沃拉斯顿棱镜105、106后传播方向发生偏折，即在XOZ平面内向Z轴负方向平移一定距离。随后，两束光束穿过法拉第旋转片107后偏振态再次发生偏转，将继续在YOZ平面内顺时针旋转45°，此时两束光束的偏振方向平行于Z轴。
然后，其中一束光束穿过补偿片108，偏振态不会发生改变，仅仅是发生一个相位的延迟。另一束光束穿过半波片109，其偏振方向发生90°的旋转，此时两束光束的偏振方向相互垂直。最后，两束光束入射至双折射晶体110后合光，从光纤准直器111的端口2A出射。
从端口2A入射的光束经过双折射晶体110后分解成偏振方向相互垂直的两束光束，且两束光束经过法拉第旋转片107后偏振方向发生45°的旋转，两束光束入射到沃拉斯顿棱镜106、105后在XOZ平面内向Z轴负方向平移一定距离。两束光束经过法拉第旋转片104后偏振方向再次发生45°的旋转，并在双折射晶体102内合光从端口3A出射。可见，从端口2A入射的光束不会从端口1A出射，而是从端口3A出射，从而实现环形光路。
从端口1B入射的光束到端口2B出射的过程、从端口2B入射的光束到端口3B出射的过程与上述过程相同，不再赘述。
然而，如果端口1A与端口1B同时有光束入射，则从端口1A入射的光束与从端口1B入射的光束将在沃拉斯顿棱镜105、106的邻接面上发生交叉，如图6所示。原先靠近Z轴正方向的第一个光环行器的光束经过沃拉斯顿棱镜105、106的邻接面后，沿靠近Z轴负方向传播，而原先靠近Z轴负方向的第二个光环行器的光束经过沃拉斯顿棱镜105、106的邻接面后，沿靠近Z轴正方向传播，从而分别到达端口1A、1B。
这是因为从端口1A入射的光束的传输方向与沃拉斯顿棱镜105、106的邻接面的夹角较大，该光束在邻接面上发生偏折的角度也较大。而从端口1B入射的光束的传输方向与沃拉斯顿棱镜105、106的邻接面的夹角较小，该光束在邻接面上发生偏折的角度也较小，这类似于光的折射原理，入射角度与折射角度之间形成一定比例的关系。
但发生交叉的两束光束的传输并不会相互干涉，从而不影响光束传输的质量。
这样，在一个光路控制器件内集成两个光环行器的多个端口，实现两个光环行器的功能，实现光环行器的集成化，降低光环行器的生产成本。
当然，旋光组件中的沃拉斯顿棱镜105、106可以由其他器件替代，如图8所示的，使用洛匈棱镜替代，洛匈棱镜由两块邻接的棱镜131、132组成，且两块棱镜的光轴相互垂直。又或者，如图9所示的，折射器件由两块邻接的楔角棱镜135、136替代，两块楔角棱镜135、136的光轴也是相互垂直，还可以是沃拉斯顿棱镜105、106其中任一棱镜由各向同性的光学透光材料制作。
旋光组件中，两块法拉第旋转片104、107与两块沃拉斯顿棱镜105、106可以是间隔布置，即沿光路方向可以依次布置法拉第旋转片104、沃拉斯顿棱镜105、法拉第旋转片107以及沃拉斯顿棱镜106，此时沃拉斯顿棱镜105、106的光轴与上述实施例的光轴有所变化。
另外，光路控制器件实现两个磁光开关的功能时，且结构与上述结构基本一致，只是磁场产生器件112、113产生的不是磁场方向固定的磁场，而是磁场方向可变的磁场。此时，每一个磁场产生器件包括一个环形的铁芯，在铁芯上缠绕有线圈，向线圈加载不同方向的直流电流，在铁芯上产生不同极性的磁场。
作为磁光开关使用时，光束从端口2A入射，并可选地从端口1A或端口3A出射，这取决于磁场产生器件所产生的磁场方向。另外，光束也可以从端口2B入射，并可选地从端口1B或端口3B出射。这样，光路控制器件可以是实现两个磁光开关的功能，从而实现磁光开关的集成化。
第二实施例：
参见图10，本实施例的结构与第一实施例的结构基本一致，其具有光纤准直器201与光纤准直器211，光纤准直器201与光纤准直器211之间依次设有双折射晶体202、半波片203、法拉第旋转片204、沃拉斯顿棱镜205、206、法拉第旋转片207、补偿片208以及双折射晶体210，补偿片208下方还设有另一半波片。
与第一实施例不同的是，本实施例中，光纤准直器201内安装有六根光纤，光纤准直器211内安装有三根光纤，因此光路控制器件实现三个光环形器的功能。其中，端口1A、2A、3A为第一个光环行器的三个端口，端口1B、2B、3B为第二个光环行器的三个端口，端口1C、2C、3C为第三个光环行器的三个端口，端口1A、3A、1B、3B、1C、3C位于光纤准直器201的外端，六个端口并排布置，而端口2A、2B、2C位于光纤准直器211的外端，三个端口也是并排布置。
从端口1A入射到端口2A出射的光束、从端口1B入射到端口2B出射的光束、从端口1C入射到端口2C出射的光束在沃拉斯顿棱镜205、206的邻接面上发生交叉，但相互将互不干扰，从而确保光束传输的质量。
第三实施例：
参见图11，本实施例的结构与第一实施例的结构基本一致，其具有光纤准直器301与光纤准直器311，光纤准直器301与光纤准直器311之间依次设有双折射晶体302、半波片303、法拉第旋转片304、沃拉斯顿棱镜305、306、法拉第旋转片307、补偿片308以及双折射晶体310，补偿片308下方还设有另一半波片。
光纤准直器301内安装有四根并排布置的光纤，光纤准直器211内安装有两根并排布置的光纤，因此光路控制器件实现两个光环形器的功能。其中，端口1A、2A、3A为第一个光环行器的三个端口，端口1B、2B、3B为第二个光环行器的三个端口。
与第一实施例不同的是，安装在光纤准直器311内的两根光纤并不是邻接，如图12所示，安装在光纤准直器311内的两根光纤322之间具有一定的距离，而安装在光纤准直器301内的四根光纤320紧密布置，即相邻的两根光纤320邻接。
由于端口2A与端口2B之间具有一定的距离，因此第一光环行器的两个端口1A、3A与第二光环行器的两个端口1B、3B并不是间隔布置，第一光环行器的两个端口1A、3A相邻布置，第二光环行器的两个端口1B、3B也是相邻布置。
相同地，从端口1A入射到端口2A出射的光束、从端口1B入射到端口2B出射的光束在沃拉斯顿棱镜305、306的邻接面上发生交叉，但相互将互不干扰，从而确保光束传输的质量。
本实施例中，光纤320的轴线与光纤准直器301的轴线并不是平行布置，而是有一定的夹角，从而确保从端口1A入射的光束能够从端口2A出射，从端口2A入射的光束能够从端口3A出射。
第四实施例：
参见图13，本实施例具有光纤准直器401与光纤准直器411，光纤准直器401与光纤准直器411之间依次设有双折射晶体402、半波片403、法拉第旋转片404、沃拉斯顿棱镜405、406、法拉第旋转片407、补偿片408以及双折射晶体410，补偿片408下方还设有另一半波片。
参见图14，光纤准直器401、411内分别装有三根光纤420、422，三根光纤420在光纤准直器401内并排布置，且相邻的两根光纤420邻接。三根光纤422在光纤准直器411内也是并排布置，且相邻的两根光纤422邻接。
在光纤准直器401、411外分别形成三个端口，分别是位于光纤准直器401外的端口1A、2B、3A以及位于光纤准直器411外的端口1B、2A、3B，其中端口1A、2A、3A为第一个光环行器的三个端口，端口1B、2B、3B为第二个光环行器的三个端口，因此本实施例可实现两个光环行器的功能。
从图14可见，在光纤准直器401外，第二个光环行器的端口2B位于第一个光环行器的两端端口1A、3A之间，在光纤准直器411外，第一个光环行器的端口2A位于第二个光环行器的两端端口1B、3B之间。这种对称结构实现光环行器的集成化，减小光环行器阵列的体积，降低光环行器的生产成本。
当然，上述实施例仅是本发明优选的实施方案，实际应用时还可有更多的改变，例如第二、第三、第四实施例中，在法拉第旋转片外均设有永磁体用于产生固定方向的磁场。如磁场产生器件产生的磁场的方向为可变方向的磁场，则三个实施例的光路控制器件为磁光开关阵列。
另外，本发明还可以应用在四端口的光环行器阵列上，例如第一实施例中每一个光纤准直器内安装四根光纤，即在光纤准直器111上还多装两根并排布置的光纤，在端口2A的一侧增加两个端口，即可实现两个四端口的光环行器。
此外，可以使用偏振分束棱镜（PBS）替代双折射晶体作为分光合光器件，这样的改变也能实现本发明的目的。
光路控制器件作为光环行器阵列使用时，旋光组件的两块法拉第旋转片可以是自带磁畴锁定的磁光晶体，这样，法拉第旋转片外不需要外加固定方向的磁场产生器件。
上述实施例的折射器件中，两个棱镜可以是由光学双折射材料制作而成的棱镜，也可以是其中一个棱镜由双折射材料制作而成，另一个棱镜由各向同性的光学透光材料制作而成。
最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如折射器件的改变、旋光组件具体器件的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 103424896 A(43)申请公布日 2013.12.04CN103424896A*CN103424896A*(21)申请号 201310393531.7(22)申请日 2013.09.02G02F 1/09(2006.01)G02F 1/095(2006.01)G02B 6/26(2006.01)G02B 6/27(2006.01)(71)申请人珠海保税区光联通讯技术有限公司地址 519060 广东省珠海市保税区联峰大道(72)发明人胡宇赵泽雄王中生吕海峰谭志勇邱炳龙龚森明黄坚龙(74)专利代理机构珠海智专专利商标代理有限公司 44262代理人林永协。

2、(54) 发明名称光路控制器件(57) 摘要本发明提供一种光路控制器件，包括第一光纤准直器及第二光纤准直器，第一光纤准直器与第二光纤准直器之间依次设置有第一分光合光器件、第一半波片组件、旋光组件、第二半波片组件以及第二分光合光器件，其中，第一光纤准直器的外端及第二光纤准直器的外端分别设有并排布置的多个端口，多个端口构成二个以上的光路器件的端口，每一光路器件的端口的数量为三个以上，且每一光路器件包括位于第一光纤准直器外端的至少一个端口及位于第二光纤准直器外端的至少一个端口。本发明提供的光路控制器件可实现光环行器与磁光开关的集成化，降低其生产成本。(51)Int.Cl.权利要求书1页说明书8页。

3、附图5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图5页(10)申请公布号 CN 103424896 ACN 103424896 A1/1页21.光路控制器件，包括第一光纤准直器及第二光纤准直器，所述第一光纤准直器与所述第二光纤准直器之间依次设置有第一分光合光器件、第一半波片组件、旋光组件、第二半波片组件以及第二分光合光器件；其特征在于：所述第一光纤准直器的外端及所述第二光纤准直器的外端分别设有并排布置的多个端口，多个所述端口构成二个以上的光路器件的端口，每一所述光路器件的所述端口的数量为三个以上，且每一所述光路器件包括位于所述第一光纤准直器外端的至。

4、少一个所述端口及位于所述第二光纤准直器外端的至少一个所述端口。2.根据权利要求1所述的光路控制器件，其特征在于：所述旋光组件具有折射器件以及位于所述折射器件两侧的两片法拉第旋转片。3.根据权利要求1所述的光路控制器件，其特征在于：所述旋光组件具有间隔布置的两个折射器件以及两片法拉第旋转片。4.根据权利要求2或3所述的光路控制器件，其特征在于：所述旋光组件还具有向所述法拉第旋转片施加固定方向磁场的磁场产生器件。5.根据权利要求2或3所述的光路控制器件，其特征在于：所述旋光组件还具有向所述法拉第旋转片施加可变方向磁场的磁场产生器件。6.根据权利要求1至3任一项所述的光路控制器件，其特征在于：每一所。

5、述光路器件的所述端口的数量为三个，且每一所述光路器件的两个所述端口位于所述第一光纤准直器的外端，每一所述光路器件的另一个所述端口位于所述第二光纤准直器的外端。7.根据权利要求6所述的光路控制器件，其特征在于：位于所述第一光纤准直器外端的多个所述光路器件的所述端口间隔布置。8.根据权利要求6所述的光路控制器件，其特征在于：位于所述第一光纤准直器外端的同一个所述光路器件的两个所述端口相邻布置。9.根据权利要求1至3任一项所述的光路控制器件，其特征在于：每一所述光路器件的所述端口的数量为三个，第一光路器件的两个所述端口位于所述第一光纤准直器的外端，所述第一光路器件的另一个所述端口位于所述第二光纤准直。

6、器的外端；第二光路器件的两个所述端口位于所述第二光纤准直器的外端，所述第二光路器件的另一个所述端口位于所述第一光纤准直器的外端。10.根据权利要求2或3所述的光路控制器件，其特征在于：所述折射器件为沃拉斯顿棱镜或者洛匈棱镜或者一对相互邻接的楔形双折射晶体。权利要求书CN 103424896 A1/8页3光路控制器件技术领域0001 本发明涉及一种用于光纤通信系统的光学器件，具体地说，是涉及一种光路控制器件。背景技术0002 现代的光纤通信系统中大量使用光路控制器件，如光环行器以及磁光开关等。光环行器与磁光开关均用于对光路进行控制，如控制从一个端口入射的光束从另一个指定的端口出射，从而实。

7、现光路的控制与选择。0003 光环形器是一种光路不可逆的光无源器件，最典型的常见应用是三端口的光环行器和四端口的光环器。由于光环行器的光路是从第一端口入射到第二端口出射，从第二端口入射到第三端口出射，且从第二端口入射的光束不能从第一端口出射，从第三端口入射的光束不能从第二端口出射。0004 早期的光环行器主要应用在双向光通信上，把第一端口作为上传信号的端口，第三端口作为下载信号的端口。基于光环形器独特的功能，其在光网络的波分复用(WDM)、掺铒光纤放大器（EDFA）、色散补偿以及光时域反射仪上等都得到了应用。0005 然而，由于光环形器高昂的制造成本，让大多数设备商谨慎选用，导致光环行器多年来。

8、没有得到广泛地应用。由于近年来网络通信容量和网络数据传输速度的爆发式增长，设备商们发现光环形器独特的功能是无法用其他形式器件设备替代或替代成本还要高，对光环形器的需求突然增加，对低成本的光环形器的要求也愈发强烈。0006 经过几十年时间的发展，光环形器的结构不断改进，如美国专利US5930039以及公告号为 CN2487161Y、CN1356786A的中国专利公开了不同结构的光环行器，上述专利公开的光环行器是目前非常成熟的光环行器，其技术手段大多是采用不同的光学元件将光耦合到双光纤准直器内。0007 然而，随着通信技术的发展，从降低成本和减小空间尺寸的考虑，对光环形器的阵列设计或集成设计显然是。

9、一种迫切的趋势，相关的专利如美国专利US20020097957A1、US6580842B1所揭示的。另外，美国专利申请US20020097957A1公开了采用微透镜陈列的光环行器阵列。0008 如图1所示，光环行器阵列具有准直器阵列11、21，并设有楔角棱镜12、20，楔角棱镜12、20的内侧设有双折射晶体13、19，双折射晶体13、19的内侧设有法拉第旋转片14、17，法拉第旋转片14、17内侧设有半波片15、18，位于半波片15、法拉第旋转片17之间的是实现环形光路的双折射晶体16。0009 准直器阵列11、21外设有多个端口，如端口1A、2A、1B、2B、3A、3B等，每一个端口都是一个。

10、独立的准直单元。图1所示的光环行器相对于美国专利US5930039及中国专利CN2487161Y、CN1356786A所揭示的光环行器，去除了耦合双光纤准直器的光学部件，为了减小光学部件反射光的影响，但增加了楔角棱镜。虽然这种设计适合于大规模制造的需要，但使用较多价格昂贵的晶体材料，导致光环行器的生产成本过高。说明书CN 103424896 A2/8页40010 又如，美国专利US6580842B1公开了另一种光环行器阵列，参见图2，该阵列采用平面光波导技术，并将实现环形光路的非互易性单元集成在一个基板31上，通过光纤陈列耦合，将多个环形器单元排列在基板31上。基板31上布置有多根光波导3。

11、8，借助现代精密半导体工艺在基板31上刻出多个凹槽32、33、34、35，将实现光环形器的非互易性单元安装在凹槽32、33、34、35内。并且，光波导38与环形器非互易性单元间采用折射率匹配胶粘剂黏接。0011 但是，该光环行器阵列的非互易性光环器单元还是采用价格昂贵的晶体材料制成，同时需要在基板31上蚀刻出多个凹槽32、33、34、35，这对加工的精度和工艺要求也高，导致光环行器阵列的生产成本极高。0012 磁光开关用于实现一个输入光纤与多个输出光纤或多个输入光纤与一个输出光纤之间光束的选择切换，其主要应用于现代光纤通信行业、仪器仪表行业以及国防工业。0013 目前最为成熟的磁光开关技术是利。

12、用磁场控制磁光晶体旋转的环形光路实现的磁光开关。如公告号为CN2896323Y的实用新型公开了一种名为“紧凑结构型12磁光开关”的发明创造，该磁光开关具有单光纤准直器，在单光纤准直器安装有一根光纤，并且按光路方向还依次设有第一双折射晶体、第一半波片组件、第一法拉第旋转片、双折射晶体光引导器、双折射晶体光束偏折器、第二法拉第旋转片、第二半波片组件、第二双折射晶体以及双光纤准直器，双光纤准直器内安装有两根平行的光纤，在两片法拉第旋转片外分别设有磁场产生器件，用于向法拉第旋转片加载可变的磁场，从而改变光路的方向。0014 然而，现有的磁光开关也存在集成化程度不够的问题，这导致通信器件的体积过于庞大，。

13、也不利于降低通信器件的生产成本。发明内容0015 本发明的主要目的是提供一种实现体积较小、集成程度高的光路控制器件。0016 为了实现上述的主要目的，本发明提供的光路控制器件包括第一光纤准直器及第二光纤准直器，第一光纤准直器与第二光纤准直器之间依次设置有第一分光合光器件、第一半波片组件、旋光组件、第二半波片组件以及第二分光合光器件，其中，第一光纤准直器的外端及第二光纤准直器的外端分别设有并排布置的多个端口，多个端口构成二个或二个以上的光路器件的端口，每一光路器件的端口的数量为三个以上，且每一光路器件包括位于第一光纤准直器外端的至少一个端口及位于第二光纤准直器外端的至少一个端口。0017 由上述。

14、方案可见，由于在每一个光纤准直器内集成多个端口，且两个光路器件分别使用这些端口作为光束的入射端口或出射端口，这样多个光路器件可以在同一个光路控制器件内分别实现光束传输的功能，从而实现光环行器或磁光开关的集成化，降低光路控制器件的生产成本，也减小其体积。0018 一个优选的方案是，旋光组件具有折射器件以及位于折射器件两侧的两片法拉第旋转片，或者旋光组件具有间隔布置的两个折射器件以及两片法拉第旋转片。0019 由此可见，通过法拉第旋转片对光束的偏振态进行旋转，并且通过折射器件对光束的传播方向进行偏折，从而简单、有效地实现光束方向的控制。0020 进一步的方案是，旋光组件还具有向法拉第旋转片施加固定。

15、方向磁场的磁场产生器件。说明书CN 103424896 A3/8页50021 可见，通过磁场产生器件向法拉第旋转片加载固定方向的磁场，光路控制器件实现光环行器的功能。0022 可选的方案是，旋光组件还具有向法拉第旋转片施加可变方向磁场的磁场产生器件。0023 由此可见，通过改变磁场产生器件产生的磁场的方向，控制光束的偏振方向，光路控制器件即可作为磁光开关使用。0024 更进一步的方案是，每一光路器件的端口的数量为三个，且每一光路器件的两个端口位于第一光纤准直器的外端，每一光路器件的另一个端口位于第二光纤准直器的外端。0025 可见，两个光路器件的光束在光纤准直器以及其他器件内传输时光束不会。

16、相互干扰，两个光路器件的光束在旋光组件内交叉但互不影响，保证光束传输质量的同时又能实现光路控制器件的集成化。附图说明0026 图1是现有一种光环行器阵列的结构示意图。0027 图2是现有另一种光环行器阵列的结构示意图。0028 图3是本发明第一实施例的结构示意图。0029 图4是本发明第一实施例中两个光纤准直器的结构放大示意图。0030 图5是本发明第一实施例的光学结构俯视图。0031 图6是本发明第一实施例中旋光组件的光学结构放大俯视图。0032 图7是本发明第一实施例工作时的光束偏振态的示意图。0033 图8是本发明第一实施例中折射器件第一替代方案的结构图。0034 图9是本发明第一实施例。

17、中折射器件第二替代方案的结构图。0035 图10是本发明第二实施例的光学结构俯视图。0036 图11是本发明第三实施例的光学结构俯视图。0037 图12是本发明第三实施例中两个光纤准直器的结构放大示意图。0038 图13是本发明第四实施例的光学结构俯视图。0039 图14是本发明第四实施例中两个光纤准直器的结构放大示意图。0040 以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。具体实施方式0041 本发明的光路控制器件为光环行器阵列或者磁光开关阵列，即在一个光路控制器件内实现多个光环行器或多个磁光开关的功能，从而实现光环行器或磁光开关的集成化。由于每一个光路控制器件能够实现两个或以上的光环行器或。

18、磁光开关的功能，因此本发明所指的光路器件是一个光环行器或一个磁光开关。下面以光环行器阵列为实施例对本发明的光路控制器件进行说明。0042 第一实施例：参见图3，本实施例的光路控制器件为一个光环行器阵列，其具有位于器件一端的光纤准直器101，光纤准直器101内安装有四根光纤116。在器件的另一端设有另一个光纤准直说明书CN 103424896 A4/8页6器111，光纤准直器111内安装有两根光纤117。0043 每一根光纤116、117的一端均伸出光纤准直器101、111外，因此每一根光纤116、117分别构成光束入射、出射的端口。本实施例中，使用1A、2A、3A、1B、2B、3B来标记六。

19、个端口，其中端口1A、2A、3A为构成第一个光路器件的三个端口，端口1B、2B、3B为构成第二个光路器件的三个端口。0044 可见，本实施例的光路控制器件可以实现两个三端口的光环行器的功能，第一个光环行器的三个端口分别是1A、2A、3A，第二个光环行器的三个端口分别是1B、2B、3B。这要求光束从端口1A入射后从端口2A出射，并且从端口2A入射的光束从端口3A出射，不允许光束从端口2A入射从端口1A出射，也不允许光束从3A入射并从端口2A出射。相同地，光束从端口1B入射后从端口2B出射，并且从端口2B入射的光束从端口3B出射，不允许光束从端口2B入射从端口1B出射，也不允许光束从3B入射并从端。

20、口2B出射。0045 从图4可见，光纤准直器101与光纤准直器111相对布置，且光纤准直器101内的四根光纤117并排布置，排列成一条直线，且在光纤准直器101内沿其轴线对称布置。四根光纤116中相邻的两根紧密布置，相邻的两根光纤116之间的间隙很小。0046 光纤准直器111内的两根光纤117也是并排布置，排列成一条直线，且在光纤准直器111内沿其轴线对称布置，且两根光纤117也是紧密布置。0047 并且，作为第一个光环行器的两个端口1A、3A位于光纤准直器101的外端，作为第二个光环行器的两个端口1B、3B也位于光纤准直器101的外端，且两个光环行器的四个端口间隔布置，即第一个光环行器的一。

21、个端口3A位于第二个光环行器的两个端口1B、3B之间，第二个光环行器的一个端口1B位于第一个光环行器的两个端口1A、3A之间。0048 回看图3，光纤准直器101与光纤准直器111之间，沿光路方向依次设置有双折射晶体102、半波片组件、旋光组件、另一半波片组件以及双折射晶体110。双折射晶体102、110均为本实施例的分光合光器件，用于对光束进行分光或合光。一束光束经过双折射晶体102或110后将分成偏振态相互垂直的两束光束，如两束偏振态相互垂直的光束经过双折射晶体102或110后可以合并成一束光束。0049 本实施例中，位于双折射晶体102旁的半波片组件具有一块半波片103，半波片103位于。

22、从双折射晶体102出射的两路光束其中一路光路上。从图3可见，半波片103位于靠近双折射晶体102的下端一侧。0050 位于双折射晶体110旁的半波片组件具有一块半波片109以及一块补偿片108，半波片109位于与半波片103同一路光束的光路上，而补偿片108位于与半波片109所在光束相对的另一路光束所在的光路上。从图3可见，半波片109位于靠近双折射晶体110下端的一侧，而补偿片108位于靠近双折射晶体110上端的一侧。0051 半波片103、109对光束有相位延迟作用，偏振光束穿过半波片103、109后相位将发生延迟，从而改变偏振光束的偏振态。本实施例中，光束穿过半波片103、109后相位延。

23、迟为半个相位，偏振方向将发生90的偏转。0052 本实施例中，通过设定半波片103、109的光轴角度以及入射到半波片103、109的线性偏振光的偏振方向的角度，可以实现半波片103、109对线性偏振光的偏振态的90旋转。在其他的使用场合，通过改变半波片的光轴方向，线性偏振光穿过半波片后的偏振方向旋转角度不一定是90，而是其他的角度。说明书CN 103424896 A5/8页70053 补偿片108在本实施例的光路控制器件中起到偏振模式色散补偿的作用。0054 旋光组件具有折射器件，本实施例中，折射器件由两块沃拉斯顿棱镜105、106组成，且两块沃拉斯顿棱镜105、106的光轴相互垂直。在沃。

24、拉斯顿棱镜105、106的两端分别设置有法拉第旋转片104、107，其中法拉第旋转片104设置在靠近半波片103的一侧，而法拉第旋转片107设置在靠近半波片109的一侧。0055 在法拉第旋转片104、107外设有磁场产生器件112、113，用于向法拉第旋转片104、107加载固定方向的磁场，因此磁场产生器件112、113可以使用永磁体实现。0056 参见图5，本实施例使用实线表示第一个光环行器的光路，使用点画线表示第二个光环行器的光路。从端口1A入射的偏振态为任意偏振方向的光束经过光纤准直器101后入射到双折射晶体102，分解成偏振态相互垂直的两束光束。双折射晶体102的光轴在XOY平面内，。

25、且与X轴及Y轴均成45的夹角。分解形成的一束光束为非寻常光，其偏振方向平行于Y轴，且从靠近双折射晶体102的上端一侧出射。另一束光束为寻常光，其偏振方向平行于X轴，且从靠近双折射晶体102下端一侧出射。0057 光束在光路控制器件的各个光学器件内的偏振方向如图7所示，其中位于图7上排表示从端口1A或1B入射的光束到端口2A或2B出射过程中偏振方向的变化，下排表示从端口2A或2B入射的光束到端口3A或3B出射过程中偏振方向的变化，图7中的箭头表示光束的传输方向，图7最上方的标号为对应光学器件的标号。0058 从双折射晶体102出射的一束光束直接入射至法拉第旋转片104。另一束光束经半波片103后。

26、入射至法拉第旋转片104，因此入射到法拉第旋转片104前两束光束的偏振方向相同。两束光束穿过法拉第旋转片40后其偏振方向发生45旋转，且偏振方向是在YOZ平面内顺时针旋转45。0059 本实施例中，磁场产生器件112向法拉第旋转片104加载磁场方向是固定的，因此光束的偏振方向旋转的方向也是固定的。两束光束随后入射至沃拉斯顿棱镜105、106后传播方向发生偏折，即在XOZ平面内向Z轴负方向平移一定距离。随后，两束光束穿过法拉第旋转片107后偏振态再次发生偏转，将继续在YOZ平面内顺时针旋转45，此时两束光束的偏振方向平行于Z轴。0060 然后，其中一束光束穿过补偿片108，偏振态不会发生改变，仅。

27、仅是发生一个相位的延迟。另一束光束穿过半波片109，其偏振方向发生90的旋转，此时两束光束的偏振方向相互垂直。最后，两束光束入射至双折射晶体110后合光，从光纤准直器111的端口2A出射。0061 从端口2A入射的光束经过双折射晶体110后分解成偏振方向相互垂直的两束光束，且两束光束经过法拉第旋转片107后偏振方向发生45的旋转，两束光束入射到沃拉斯顿棱镜106、105后在XOZ平面内向Z轴负方向平移一定距离。两束光束经过法拉第旋转片104后偏振方向再次发生45的旋转，并在双折射晶体102内合光从端口3A出射。可见，从端口2A入射的光束不会从端口1A出射，而是从端口3A出射，从而实现环形光路。。

28、0062 从端口1B入射的光束到端口2B出射的过程、从端口2B入射的光束到端口3B出射的过程与上述过程相同，不再赘述。0063 然而，如果端口1A与端口1B同时有光束入射，则从端口1A入射的光束与从端口1B入射的光束将在沃拉斯顿棱镜105、106的邻接面上发生交叉，如图6所示。原先靠近Z说明书CN 103424896 A6/8页8轴正方向的第一个光环行器的光束经过沃拉斯顿棱镜105、106的邻接面后，沿靠近Z轴负方向传播，而原先靠近Z轴负方向的第二个光环行器的光束经过沃拉斯顿棱镜105、106的邻接面后，沿靠近Z轴正方向传播，从而分别到达端口1A、1B。0064 这是因为从端口1A入射的光。

29、束的传输方向与沃拉斯顿棱镜105、106的邻接面的夹角较大，该光束在邻接面上发生偏折的角度也较大。而从端口1B入射的光束的传输方向与沃拉斯顿棱镜105、106的邻接面的夹角较小，该光束在邻接面上发生偏折的角度也较小，这类似于光的折射原理，入射角度与折射角度之间形成一定比例的关系。0065 但发生交叉的两束光束的传输并不会相互干涉，从而不影响光束传输的质量。0066 这样，在一个光路控制器件内集成两个光环行器的多个端口，实现两个光环行器的功能，实现光环行器的集成化，降低光环行器的生产成本。0067 当然，旋光组件中的沃拉斯顿棱镜105、106可以由其他器件替代，如图8所示的，使用洛匈棱镜替代，洛。

30、匈棱镜由两块邻接的棱镜131、132组成，且两块棱镜的光轴相互垂直。又或者，如图9所示的，折射器件由两块邻接的楔角棱镜135、136替代，两块楔角棱镜135、136的光轴也是相互垂直，还可以是沃拉斯顿棱镜105、106其中任一棱镜由各向同性的光学透光材料制作。0068 旋光组件中，两块法拉第旋转片104、107与两块沃拉斯顿棱镜105、106可以是间隔布置，即沿光路方向可以依次布置法拉第旋转片104、沃拉斯顿棱镜105、法拉第旋转片107以及沃拉斯顿棱镜106，此时沃拉斯顿棱镜105、106的光轴与上述实施例的光轴有所变化。0069 另外，光路控制器件实现两个磁光开关的功能时，且结构与上述结构。

31、基本一致，只是磁场产生器件112、113产生的不是磁场方向固定的磁场，而是磁场方向可变的磁场。此时，每一个磁场产生器件包括一个环形的铁芯，在铁芯上缠绕有线圈，向线圈加载不同方向的直流电流，在铁芯上产生不同极性的磁场。0070 作为磁光开关使用时，光束从端口2A入射，并可选地从端口1A或端口3A出射，这取决于磁场产生器件所产生的磁场方向。另外，光束也可以从端口2B入射，并可选地从端口1B或端口3B出射。这样，光路控制器件可以是实现两个磁光开关的功能，从而实现磁光开关的集成化。0071 第二实施例：参见图10，本实施例的结构与第一实施例的结构基本一致，其具有光纤准直器201与光纤准直器211，光纤。

32、准直器201与光纤准直器211之间依次设有双折射晶体202、半波片203、法拉第旋转片204、沃拉斯顿棱镜205、206、法拉第旋转片207、补偿片208以及双折射晶体210，补偿片208下方还设有另一半波片。0072 与第一实施例不同的是，本实施例中，光纤准直器201内安装有六根光纤，光纤准直器211内安装有三根光纤，因此光路控制器件实现三个光环形器的功能。其中，端口1A、2A、3A为第一个光环行器的三个端口，端口1B、2B、3B为第二个光环行器的三个端口，端口1C、2C、3C为第三个光环行器的三个端口，端口1A、3A、1B、3B、1C、3C位于光纤准直器201的外端，六个端口并排布置，而端。

33、口2A、2B、2C位于光纤准直器211的外端，三个端口也是并排布置。0073 从端口1A入射到端口2A出射的光束、从端口1B入射到端口2B出射的光束、从端说明书CN 103424896 A7/8页9口1C入射到端口2C出射的光束在沃拉斯顿棱镜205、206的邻接面上发生交叉，但相互将互不干扰，从而确保光束传输的质量。0074 第三实施例：参见图11，本实施例的结构与第一实施例的结构基本一致，其具有光纤准直器301与光纤准直器311，光纤准直器301与光纤准直器311之间依次设有双折射晶体302、半波片303、法拉第旋转片304、沃拉斯顿棱镜305、306、法拉第旋转片307、补偿片308以。

34、及双折射晶体310，补偿片308下方还设有另一半波片。0075 光纤准直器301内安装有四根并排布置的光纤，光纤准直器211内安装有两根并排布置的光纤，因此光路控制器件实现两个光环形器的功能。其中，端口1A、2A、3A为第一个光环行器的三个端口，端口1B、2B、3B为第二个光环行器的三个端口。0076 与第一实施例不同的是，安装在光纤准直器311内的两根光纤并不是邻接，如图12所示，安装在光纤准直器311内的两根光纤322之间具有一定的距离，而安装在光纤准直器301内的四根光纤320紧密布置，即相邻的两根光纤320邻接。0077 由于端口2A与端口2B之间具有一定的距离，因此第一光环行器的两个。

35、端口1A、3A与第二光环行器的两个端口1B、3B并不是间隔布置，第一光环行器的两个端口1A、3A相邻布置，第二光环行器的两个端口1B、3B也是相邻布置。0078 相同地，从端口1A入射到端口2A出射的光束、从端口1B入射到端口2B出射的光束在沃拉斯顿棱镜305、306的邻接面上发生交叉，但相互将互不干扰，从而确保光束传输的质量。0079 本实施例中，光纤320的轴线与光纤准直器301的轴线并不是平行布置，而是有一定的夹角，从而确保从端口1A入射的光束能够从端口2A出射，从端口2A入射的光束能够从端口3A出射。0080 第四实施例：参见图13，本实施例具有光纤准直器401与光纤准直器411，光纤。

36、准直器401与光纤准直器411之间依次设有双折射晶体402、半波片403、法拉第旋转片404、沃拉斯顿棱镜405、406、法拉第旋转片407、补偿片408以及双折射晶体410，补偿片408下方还设有另一半波片。0081 参见图14，光纤准直器401、411内分别装有三根光纤420、422，三根光纤420在光纤准直器401内并排布置，且相邻的两根光纤420邻接。三根光纤422在光纤准直器411内也是并排布置，且相邻的两根光纤422邻接。0082 在光纤准直器401、411外分别形成三个端口，分别是位于光纤准直器401外的端口1A、2B、3A以及位于光纤准直器411外的端口1B、2A、3B，其中端。

37、口1A、2A、3A为第一个光环行器的三个端口，端口1B、2B、3B为第二个光环行器的三个端口，因此本实施例可实现两个光环行器的功能。0083 从图14可见，在光纤准直器401外，第二个光环行器的端口2B位于第一个光环行器的两端端口1A、3A之间，在光纤准直器411外，第一个光环行器的端口2A位于第二个光环行器的两端端口1B、3B之间。这种对称结构实现光环行器的集成化，减小光环行器阵列的体积，降低光环行器的生产成本。0084 当然，上述实施例仅是本发明优选的实施方案，实际应用时还可有更多的改变，例说明书CN 103424896 A8/8页10如第二、第三、第四实施例中，在法拉第旋转片外均设有。

38、永磁体用于产生固定方向的磁场。如磁场产生器件产生的磁场的方向为可变方向的磁场，则三个实施例的光路控制器件为磁光开关阵列。0085 另外，本发明还可以应用在四端口的光环行器阵列上，例如第一实施例中每一个光纤准直器内安装四根光纤，即在光纤准直器111上还多装两根并排布置的光纤，在端口2A的一侧增加两个端口，即可实现两个四端口的光环行器。0086 此外，可以使用偏振分束棱镜（PBS）替代双折射晶体作为分光合光器件，这样的改变也能实现本发明的目的。0087 光路控制器件作为光环行器阵列使用时，旋光组件的两块法拉第旋转片可以是自带磁畴锁定的磁光晶体，这样，法拉第旋转片外不需要外加固定方向的磁场产生器件。0088 上述实施例的折射器件中，两个棱镜可以是由光学双折射材料制作而成的棱镜，也可以是其中一个棱镜由双折射材料制作而成，另一个棱镜由各向同性的光学透光材料制作而成。0089 最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如折射器件的改变、旋光组件具体器件的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。说明书CN 103424896 A10。

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