一种光环行器以及OTDR光模块的制作方法

本实用新型涉及光纤通信领域，尤其涉及一种光环行器以及包括该光环行器的OTDR光模块。

背景技术：

快速发展的光纤通信为信息化的发展奠定了基础，但是随着网络的复杂性日益提高，光线路物理网络的管理、维护工作日益繁重，如何加强光线路网络的维护，及时发现网络中的隐患，减小线路问题造成的巨大损失，确保网络优质、高效、稳定地运行，都是目前光通信应用企业在发展中必须要解决的问题。具有OTDR功能的光模块可以实时监控光网络的运行状态，测试光纤链路的布线质量、定位光纤链路的断纤点、弯曲点或者熔接点，提高光线路定位工作的效率。

一般情况下，专用OTDR设备采用光环形器作为发射和接收光路复用器件，但是因为光环形器尺寸难以小型化，无法集成到光模块中。将OTDR功能集成到光模块中的方式为在发射激光器和接收探测器间采用3dB分光片复用光路。其缺点是：采用分光片的光路复用方式，光信号在发射出去和反射回来时各要损失3dB，这来回6dB损耗对OTDR功能的动态范围、定位精度等关键指标都有影响，使采用这种技术制作的光模块难以达到一般OTDR设备指标，限制了光模块的应用范围和市场。

因此有必要设计一种光环行器，以克服上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种体积小、尺寸小的光环行器，使其适合光模块封装，以解决光环行器技术集成在光模块中受尺寸限制的弊端；而且无光信号损耗，OTDR光模块的动态范围更大、定位精度更精确。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种光环行器，包括依次排列在所述光环行器纵向轴线上的第一偏振分光棱镜、法拉第磁致旋光晶体、半波片以及第二偏振分光棱镜，所述第一偏振分光棱镜与法拉第磁致旋光晶体之间、所述法拉第磁致旋光晶体与半波片之间以及所述半波片与第二偏振分光棱镜之间均贴合，所述半波片与光轴之间的夹角为22.5°。

进一步地，所述第一偏振分光棱镜包括第一分光片和第一三棱镜，所述第二偏振分光棱镜包括第二分光片和第二三棱镜，所述第一分光片和第一三棱镜之间以及第二分光片和第二三棱镜之间均贴合。

进一步地，所述第一分光片和第一三棱镜之间以及第二分光片和第二三棱镜之间均为一体成型结构。

本实用新型还提供了一种OTDR光模块，包括光传输单元，所述光传输单元包括以上任一项所述的光环行器，所述光传输单元还包括控制器、驱动器、激光器，所述控制器通过驱动器连接激光器，所述光环行器包括第一端口、第二端口、以及第三端口，所述激光器的激光正对第一端口，所述第二端口连接待测光纤。

进一步地，还包括电控制单元，所述电控制单元包括探测器，所述待测光纤的反射光正对第二端口，所述第三端口连接探测器，所述探测器电连接控制器。

进一步地，所述电控制单元还包括放大器和模数转换器，所述探测器电连接放大器，所述放大器电连接模数转换器，所述模数转换器电连接控制器。

进一步地，还包括外壳，所述光环行器、控制器、驱动器、激光器、探测器、放大器以及模数转换器均封装于外壳内。

进一步地，还包括EMI弹片，所述EMI弹片封合外壳的缝隙。

进一步地，所述外壳上设有可与待测光纤连接的LC光接口，所述第二端口通过LC光接口与待测光纤连接。

进一步地，还包括可活动封堵所述LC光接口的解锁拉环，所述解锁拉环安装于外壳上。

本实用新型具有以下有益效果：

1、通过对光环行器的光学结构进行改进，减小其体积，使其可以集成在光模块中，且成本更低。

2、集成光环行器的OTDR光模块，既可以进行通信业务，也可以进行光纤链路的检测，非常适合干线通信中监控信道的场合；而且无光信号损耗，测量的动态范围更大、定位精度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种光环行器的结构示意图；

图2为图1提供的一种光环行器的第一端口入射光的光路示意图；

图3为图1提供的一种光环行器的第二端口入射光的光路示意图；

图4为图1提供的一种光环行器的半波片与光轴之间角度示意图；

图5为集成了图1提供的光环行器的一种OTDR光模块的工作原理图；

图6为图5提供的一种OTDR光模块的立体结构示意图；

图7为图5提供的一种OTDR光模块的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图4，本实用新型实施例提供一种光环形器，包括沿光路方向依次设置的第一偏振分光棱镜1、法拉第磁致旋光晶体2、半波片3以及第二偏振分光棱镜4。1和4为偏振分光棱镜，将入射光的水平偏振和垂直偏振分开。2和3 的作用均为使光偏振方向发生旋转，2为法拉第磁致旋光晶体，光信号在偏振面上的旋转角度与磁场方向有关系，3为半波片，光信号在偏振面上旋转方向跟光传输方向有关。所述第一偏振分光棱镜1与法拉第磁致旋光晶体2之间、所述法拉第磁致旋光晶体2与半波片3之间以及所述半波片3与第二偏振分光棱镜4 之间均贴合。以上1、2、3、4四个介质材料通过胶合的方式贴合在一起。所述半波片3与光轴5之间的夹角为22.5°，半波片3对偏振光进行旋转，光信号在偏振面上旋转方向跟光传输方向有关，光轴5和半波片3之间的夹角为22.5°时，透射出来的光的振动面由原来的入射光振动面方位转过45°。旋转同样的角度的条件下，半波片3的厚度比天然旋光晶体的厚度要薄。本实用新型实施例提供的光环行器中不仅半波片3的厚度薄，其选用的法拉第磁致旋光晶体4 采用固化的工艺，也进一步减小了尺寸，使光环行器更加小型化，可以集成到光模块中。

优选的，如图1，所述第一偏振分光棱镜1包括第一分光片和第一三棱镜，所述第二偏振分光棱镜2包括第二分光片和第二三棱镜，所述第一分光片和第一三棱镜之间以及第二分光片和第二三棱镜之间均贴合。第一偏振分光棱镜1 和第二偏振分光棱镜2的制作原理相同，制作时先在一个玻璃片上镀上偏振分光膜，再和另一个玻璃片粘合在一起，然后切割，抛光，形成分光片和三棱镜，分光片和三棱镜贴合在一起形成偏振分光棱镜。如图2-图3所示，光环行器包括第一端口d1、第二端口d2以及第三端口d3，光环行器的功能是从第一端口 d1输入的光只能从第二端口d2输出，从第二端口d2输入的光只能从第三端口 d3输出。当然，光环行器的端口也可以为其他数量也可以实现光环行器的功能，在本实施例中以三端口为例。

优选的，所述第一分光片和第一三棱镜之间以及第二分光片和第二三棱镜之间均为一体成型结构，一体成型结构比贴合结构更稳固，光环行器的光信号传递效果也更好。

如图2-图3，光的偏振面垂直于光的传输方向(即图中Z方向)，在偏振面内任意方向的偏振光可以分解成两个方向相互垂直的偏振分光，图2-图3中，点表示垂直纸面的偏振分光(以下简称垂直光)，短线指平行纸面的偏振分光(以下简称平行光)。偏振分光棱膜的功能是反射垂直光，透过平行光。法拉第磁致旋光晶体2的作用是使光偏振方向发生旋转，从Z方向看，无论光从Z方向还是相反方向传输，光偏振方向沿顺时针旋转45度。半波片3的作用同样是使光偏振方向发生旋转，从Z方向看，由Z方向入射的光的偏振方向沿顺时针旋转 45度，由Z反方向入射的光，光的偏振方向沿逆时针旋转45度。

图2为光环行器的入射光的光路示意图，光从第一端口d1输入，经过第一分光片后分为平行和垂直光。先看平行光，平行光直接透射第一分光片后，经过法拉第磁致旋光晶体2和半波片3后，偏振方向共旋转90度，变成垂直光，经第二三棱镜全反射，进入第二分光片，被第二分光片全反射，由第二端口d2 输出。再看垂直光，被第一分光片全反射，再被第一三棱镜全反射，经过法拉第磁致旋光晶体2和半波片3后，偏振方向同样旋转90度，变成了平行光，然后直接透射第二分光片，由第二端口d2输出。这样，由第一端口d1输入的光，分解为两个偏振方向的光都可以从第二端口d2输出。

图3为光环行器的反向入射光的光路示意图，光从第二端口d2输入，经第二分光片分为平行和垂直光。先看平行光，平行光直接穿过第二分光片，经过半波片3和法拉第磁致旋光晶体2，由于半波片3和法拉第磁致旋光晶体2的旋转方向相反，所以经过半波片3和法拉第磁致旋光晶体2的光还是平行光，然后经第一三棱镜全反射，直接穿过第一分光片由第三端口d3输出。再看垂直光，被第二分光片全反射，又被第二三棱镜全反射，经过半波片3和法拉第磁致旋光晶体2，半波片3和法拉第磁致旋光晶体2的偏振旋转抵消，进入第一分光片时还是垂直光，被第一分光片全反射，从第三端口d3输出。这样，由第二端口 d2输入的光，分解为两个偏振方向的光都可以从第三端口d3输出。

其他端口输入的光同样分析。

本实用新型实施例还提供了一种OTDR光模块，如图5所示，包括光传输单元，所述光传输单元包括如以上任一实施例提供的光环行器，所述光传输单元还包括控制器、驱动器、激光器，所述控制器通过驱动器连接激光器，所述激光器的激光输入第一端口d1，从第二端口d2输出，所述第二端口d2连接待测光纤。控制器发送相应的指令到驱动器，驱动器驱动激光器发送出检测光脉冲，光脉冲信号从光环行器的第一端口d1进入，光环行器上连接待测光纤，光脉冲信号由光环行器的第二端口d2到达待测光纤。从待测光纤上产生的反射光输入第二端口d2，从第三端口d3输出。

优选的，如图5，还包括电控制单元，所述电控制单元包括探测器，所述待测光纤上产生的的反射光输入第二端口d2，所述第三端口d3为待测光纤反射光输出口，所述第三端口d3连接探测器，所述探测器的电连接控制器。从待测光纤上产生的反射光由第三端口d3传送到探测器，探测器将接收到的光脉冲信号转换成电信号，控制器接收该电信号并处理得到待测光纤的长度及损耗等信息。 OTDR光模块的发射端采用光环行器将激光器的发射光和待测光纤的反射光分开，并分别传送到不同的光路中，通过后级电路的处理得到光纤链路中反射的光功率大小。实际应用中，激光器需要重复发射一定数量的光脉冲，然后对接收信号重复多次取样，并进行积累取平均值，得到反射和散射的信号曲线。本实用新型实施例提供的OTDR光模块将普通光模块发射端器件换成集成了光环行器的光收发器件，该OTDR光模块不仅可以进行通信业务，也可以进行光纤链路的检测，但两种业务不能同时进行。这种光模块非常适合干线通信中监控信道的场合。

优选的，如图5，所述电控制单元还包括放大器和模数转换器，所述探测器电连接放大器，所述放大器电连接模数转换器，所述模数转换器电连接控制器。由于探测器接收到的待测光纤反射光非常微弱，而且噪声和信号一同输出，因此需要通过放大器放大；由于控制器无法处理模拟信号，因此需要通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号供控制器处理。探测器将接收到的光脉冲信号转换成电信号，并经放大器放大信号，经模数转换器转换信号，控制器处理信号，最后得到待测光纤的长度、损耗、事故位置等信息。

优选的，如图6-图7，还包括外壳100，所述光环行器200、控制器300、驱动器(图中未示出)、激光器(图中未示出)、探测器400、放大器(图中未示出)以及模数转换器(图中未示出)均封装于外壳内。由于光环形器200的体积大大减小，因此集成封装的OTDR光模块体积也相应减小。

优选的，如图6-图7，还包括EMI弹片500，EMI弹片500封合外壳100 的缝隙。EMI弹片500具有防辐射的作用，加强OTDR光模块的使用安全性，降低对使用者的身体的伤害。

优选的，如图6-图7，所述外壳100上设有可与待测光纤连接的LC光接口 600，LC光接口与待测光纤连接，第二端口d2与LC光接口连接。待测光纤通过LC光接口接收从第二端口d2发射出的光信号。LC光接口600采用模块化插孔闩锁机理制成，操作简单，其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC接口以及 FC接口所用尺寸的一半，为1.25mm。因此小尺寸的LC光接口600与本实用新型实施例所提供的小尺寸光环行器200配合应用于OTDR光模块，有利于进一步减小OTDR光模块体积。

优选的，如图6-图7，还包括可活动封堵所述LC光接口600的解锁拉环g，所述解锁拉环700安装于外壳100上。解锁拉环700可以保护LC光接口600，防水防尘。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。