CN102707384A - 一种全光纤隔离器 - Google Patents
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Abstract
一种全光纤隔离器,涉及一种光隔离器,适用于光通信领域。解决了目前光隔离器目前的光隔离器的结构复杂、体积和重量大、制作难度大、成本高的问题。该隔离器包括单模光纤(1)和渐变纤芯光纤(2);单模光纤(1)的一端与渐变纤芯光纤(2)的较大纤芯的一端熔接;光信号从单模光纤(1)另一端输入为正向导通方向,从渐变纤芯光纤(2)的较小纤芯的一端输入为反向截止方向。所述的渐变纤芯光纤(2)的制作方法为:将与单模光纤(1)参数一致的光纤置与高温火焰中,置于火焰中的光纤长度为1mm~2cm,火焰温度为1000 ℃~1500 ℃,持续时间为30s~20min,然后沿加热区域中间切断后即得到两根渐变纤芯光纤(2)。
Description
技术领域
本发明涉及一种光隔离器,适用于光纤通信、激光器、光器件领域。
背景技术
在通信系统中除了承担信号传输的光纤之外,更重要而且也更复杂的就是各类有源和无源光器件的应用。对于无源的光器件,一般要求对信号有强的处理能力,并且低的插入损耗。经常会遇到这样的情况,要求光信号正向导通,反向截止,能够完成这一任务的无源光器件被称为光隔离器。这种器件在光信号正向传输时以极低的损耗通过,反向传输损耗极大,达到光隔离的目的。
传统的光隔离器的工作原理是基于法拉第旋转的非互易性。主要利用磁光晶体的法拉第效应。对于正向入射的信号光,通过起偏器后成为线偏振光,法拉第磁光晶体与外磁场一起使信号光的偏振方向右旋45°,并恰好使低损耗通过与起偏器成45°放置的检偏器。对于反向光,出检偏器的线偏振光经过放置介质时,偏转方向也右旋转45°,从而使反向光的偏振方向与起偏器方向正交,完全阻断了反射光的传输。理论上正向光无损耗,反向光完全截止,但由于制作工艺的限制,不可能达到这样理想的状态,但其特性优良:正向插入损耗低,反向隔离度高,回波损耗高。 其缺点也十分明显:首先,磁光晶体的加工难度大,成本高,而且体积也很大,在实用的隔离器中除了磁光晶体还需要耦合透镜,其作用是将光纤与磁光晶体的光路连接起来,这种透镜的制作同样面临加工难度大,成本高,以及体积无法做的很小的难题。多级光学元件的串联导致光的损耗加大,表现在整个隔离器的插入损耗无法进一步降低。在如今对光器件的需求量越来越大的情况下,任何器件的结构、成本、体积等的因素都有可能成为进一步推行全光通信的瓶颈。尤其在逐步走向光集成、光器件智能化等的光信息领域,传统隔离器的结构庞大、复杂、效率低、成本高亟需解决。
因此,目前的光隔离器面临的问题是:结构复杂、体积和重量大、制作难度大、成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:目前的光隔离器的结构复杂、体积和重量大、制作难度大、成本高。
本发明的技术方案为:
一种全光纤隔离器,该隔离器包括单模光纤和渐变纤芯光纤。
各部分的连接方式为:单模光纤的一端与渐变纤芯光纤的较大纤芯的一端熔接。
光信号从单模光纤另一端输入为正向导通方向,从渐变纤芯光纤的较小纤芯的一端输入为反向截止方向。
所述的渐变纤芯光纤的制作方法为:将与单模光纤参数一致的光纤置与高温火焰中,置于火焰中的光纤长度为1 mm~2 cm,火焰温度为1000 ℃~1500 ℃,持续时间为30 s~20 min,然后沿加热区域中间切断后即得到两根渐变纤芯光纤。
这样制得的渐变纤芯光纤在加热区域纤芯中锗离子会向包层扩散,导致纤芯折射率变小,芯径变大。
将单模光纤弯曲成半径为R的圆环,有效增加该隔离器的反向隔离度,其中R=2 cm~10cm,圆环数量大于等于一个。
将多级隔离器结构串联以增加隔离度,包括单模光纤、第一至第N渐变纤芯光纤,其中N=2~100的整数。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果:
相比传统基于磁光晶体和透镜的光隔离器,本发明以全光纤为基质,成本低,所用到的技术包括光纤的扩芯和熔接,结构简单,技术成熟。全光纤结构不仅使得可以与光纤链路低损耗的熔接,而且体积小、重量轻,利于集成。
附图说明
图1为全光纤隔离器。
图2为带有弯曲圆环的全光纤隔离器。
图3为串联结构的全光纤隔离器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施方式一
一种全光纤隔离器,如图1,该隔离器包括单模光纤1和渐变纤芯光纤2。
各部分的连接方式为:单模光纤1的一端与渐变纤芯光纤2的较大纤芯的一端熔接。
光信号从单模光纤1另一端输入为正向导通方向,从渐变纤芯光纤2的较小纤芯的一端输入为反向截止方向。
所述的渐变纤芯光纤2的制作方法为:将与单模光纤1参数一致的光纤置与高温火焰中,置于火焰中的光纤长度为1 mm~2 cm,火焰温度为1000 ℃~1500 ℃,持续时间为30 s~20 min,然后沿加热区域中间切断后即得到两根渐变纤芯光纤2。
这样制得的渐变纤芯光纤2在加热区域纤芯中锗离子会向包层扩散,导致纤芯折射率变小,芯径变大。
实施方式二
一种全光纤隔离器,如图2,与实施方式一的不同之处在于:
实施方式二中将单模光纤1弯曲成半径为R的圆环,有效增加该隔离器的反向隔离度,其中R=2 cm~10 cm,圆环数量大于等于一个。
实施方式三
一种全光纤隔离器,如图3,为了增大隔离器的隔离度,将实施方式一所述隔离器结构串联形成如图3所示的串联式光隔离器结构。该隔离器包括单模光纤(1)和第一至第N渐变纤芯光纤(21、22、……、2N)。
各部分的连接方式为:单模光纤1的一端与第一渐变纤芯光纤21的较大纤芯的一端熔接;第一渐变纤芯光纤21的另一端与第二渐变纤芯光纤22的较大纤芯的一端熔接;……;光信号从单模光纤1另一端输入为正向导通方向,从第N渐变纤芯光纤2N的较小纤芯的一端输入为反向截止方向。
Claims (4)
1.一种全光纤隔离器,其特征在于:该隔离器包括单模光纤(1)和渐变纤芯光纤(2);
各部分的连接方式为:单模光纤(1)的一端与渐变纤芯光纤(2)的较大纤芯的一端熔接;
光信号从单模光纤(1)另一端输入为正向导通方向,从渐变纤芯光纤(2)的较小纤芯的一端输入为反向截止方向。
2.根据权利要求1所述的一种全光纤隔离器,其特征在于:
所述的渐变纤芯光纤(2)的制作方法为:将与单模光纤(1)参数一致的光纤置与高温火焰中,置于火焰中的光纤长度为1 mm~2 cm,火焰温度为1000 ℃~1500 ℃,持续时间为30 s~20 min,然后沿加热区域中间切断后即得到两根渐变纤芯光纤(2);
这样制得的渐变纤芯光纤(2)在加热区域纤芯中锗离子会向包层扩散,导致纤芯折射率变小,芯径变大。
3.根据权利要求1所述的一种全光纤隔离器,其特征在于:
将单模光纤(1)弯曲成半径为R的圆环,有效增加该隔离器的反向隔离度,其中R=2 cm~10 cm,圆环数量大于等于一个。
4.根据权利要求1所述的一种全光纤隔离器,其特征在于:
将多级隔离器结构串联以增加隔离度,包括单模光纤(1)、第一至第N渐变纤芯光纤(21、22、……、2N),其中N=2~100的整数。
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