CN105044936A - 偏振无关型光隔离器和磁光晶体器件制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种偏振无关光隔离器，包括通过光胶方式分别固定在磁光晶体器件两端的第一晶体楔角片与第二晶体楔角片；正向传输时，第一晶体楔角片将来自第一光纤准直器的平行光分成o光和e光；磁光晶体器件将o光和e光的偏振面朝相同方向旋转45度传输至第二晶体楔角片，后者折射o光和e光形成两束平行光；反向传输时，第二晶体楔角片将来自第二光纤准直器的平行光分成o光和e光，此时o光和e光之间形成第一夹角；磁光晶体器件将o光和e光的偏振面朝相同方向旋转45度后传输至第一晶体楔角片，后者对o光和e光进行折射形成e光和o光，此时e光和o光之间形成第二夹角，第二夹角大于第一夹角。本发明可以降低偏振无关型光隔离器的插入损耗。

Description

偏振无关型光隔离器和磁光晶体器件制作方法
技术领域
本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种偏振无关型隔离器和磁光晶体器件制作方法。
背景技术
光隔离器是允许光从一个方向通过而阻挡反方向光通过的光无源器件。在例如半导体激光器、光放大器以及光纤激光器等一些光器件中，对例如连接器、熔接点、滤波器等位置的反射光非常敏感，因此需要光隔离器阻止反向光。光隔离器根据偏振特性可分为偏振无关型和偏振相关型，这两种隔离器都用到了具有磁致旋光效应的磁光晶体器件。
目前偏振无关型光隔离器应用比较广泛，通常包括四个主要元件：磁环、磁光晶体器件制作的法拉第旋转器、两片双折射晶体制作的楔角片和一对光纤准直器。由于制作楔角片的晶体与磁光晶体器件的晶体不同，两者不能光胶，平行光束经过两片楔角片和磁光晶体器件间时会存在界面反射，从而增大光隔离器的插入损耗。对于偏振无关型光隔离器，插入损耗是其主要的技术指标之一，因此需要对降低偏振无关型光隔离器的插入损耗。
发明内容
本发明的其中一个目的在于提供一种偏振无关型隔离器和磁光晶体器件制作方法，以降低偏振无关型光隔离器的插入损耗。
第一方面，本发明实施例提供了一种偏振无关光隔离器，包括：第一光纤准直器、第二光纤准直器、磁环、第一晶体楔角片、第二晶体楔角片和磁光晶体器件，第一晶体楔角片与第二晶体楔角片通过光胶方式分别固定在所述磁光晶体器件两端；磁环环绕在磁光晶体器件周围；第一光纤准直器设置在第一晶体楔角片一侧；第二光纤准直器设置在第二晶体楔角片一侧；其中，
在磁场条件下正向传输时，第一光纤准直器将来自光纤内的传输光转变成平行光；第一晶体楔角片将来自第一光纤准直器的平行光分成o光和e光；磁光晶体器件将o光和e光的偏振面朝相同方向旋转45度传输至第二晶体楔角片；第二晶体楔角片折射o光和e光形成两束平行光；第二准直器将该平行光耦合至光纤中；
在磁场条件下反向传输时，第二光纤准直器将来自光纤内的传输光转变成平行光；第二晶体楔角片将来自第二光纤准直器的平行光分成o光和e光，此时o光和e光之间形成第一夹角；由于法拉第效应的非互易性，磁光晶体器件将o光和e光的偏振面朝相同方向旋转45度后传输至第一晶体楔角片；第一晶体楔角片对o光和e光进行折射形成e光和o光，此时e光和o光之间形成第二夹角，第二夹角大于第一夹角。两束反射光出射时均偏离正向入射光，光不能从正向输入端输出，从而达到了反向隔离的目的。
可选地，所述第一晶体楔角片、所述第二晶体楔角片与所述磁光晶体器件采用相同晶体空间群的晶体制成。
可选地，其特征在于，所述第一晶体楔角片、第二晶体楔角片采用钡酸钇晶体制成。
可选地，其特征在于，所述磁光晶体器件采用钒酸铽晶体或者掺杂钒酸铽晶体制成。
可选地，所述平行光束的波长范围为500～1600纳米。
第二方面，本发明实施例还提供了一种磁光晶体器件制作方法，包括：
对磁光晶体进行定向，确定所述磁光晶体的光轴；
沿光轴方向切割所述磁光晶体，形成长条状磁光晶体；
对所述长条状磁光晶体进行滚圆加工形成圆柱状磁光晶体；
对所述圆柱状磁光晶体的两端进行光学精抛并进行镀膜，形成磁光晶体器件。
可选地，所述磁光晶体器件采用用钒酸铽钙晶体制成。
可选地，所述磁光晶体器件的直径为3～15毫米，长度为8～50毫米。
本发明实施例通过光胶方式分别将第一晶体楔角片与第二晶体楔角片固定在磁光晶体器件两端，降低平行光束在经过两片楔角片和磁光晶体器件间时的界面反射，从而降低光隔离器的插入损耗。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1是本发明一实施例提供的偏振无关型隔离器结构示意图；
图2是图1所示偏振无关型隔离器的左视图；
图3是图1所示偏振无关型隔离器的光线正向传输示意图；
图4是图1所示偏振无关型隔离器的光线在磁场条件下反向传输示意图；
图5是本发明又一实施例提供的磁光晶体器件制作方法的流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
如图1与图2所示，本发明实施例提供了一种偏振无关型隔离器，包括：第一光纤准直器(图1中未示出)、第二光纤准直器(图1中未示出)、磁环、第一晶体楔角片100、第二晶体楔角片300和磁光晶体器件200，第一晶体楔角片100与第二晶体楔角片300通过光胶方式分别固定在磁光晶体器件200两端；磁环500环绕在磁光晶体器件200上，用于为磁光晶体器件提供稳定的磁场；第一光纤准直器设置在第一晶体楔角片100一侧；第二光纤准直器设置在第二晶体楔角片300一侧；其中，第一光纤准直器与第二光纤准直器设置在磁光晶体器件两侧的光路上，以使来自光纤的光线成为平行光。
在磁场条件下正向传输时，第一光纤准直器将来自光纤内的传输光转变成平行光；第一晶体楔角片100将来自第一光纤准直器的平行光分成o光和e光；磁光晶体器件200将o光和e光的偏振面朝相同方向旋转45度传输至第二晶体楔角片300；第二晶体楔角片300折射o光和e光形成两束平行光；第二准直器将该平行光耦合至光纤中；
在磁场条件下反向传输时，第二光纤准直器将来自光纤内的传输光转变成平行光；第二晶体楔角片300将来自第二光纤准直器的平行光分成o光和e光，此时o光和e光之间形成第一夹角；由于法拉第效应的非互易性，磁光晶体器件200将o光和e光的偏振面朝相同方向旋转45度后传输至第一晶体楔角片100；第一晶体楔角片100对o光和e光进行折射形成e光和o光，此时e光和o光之间形成第二夹角，第二夹角大于第一夹角，光不能进入到光纤纤芯中去，从而达到了反向隔离的目的。。
本发明实施例通过光胶方式分别将第一晶体楔角片与第二晶体楔角片固定在磁光晶体器件两端，降低平行光束在经过两片楔角片和磁光晶体器件间时的界面反射，从而降低光隔离器的插入损耗。
实施例二
为实现第一晶体楔角片100与第二晶体楔角片300通过光胶方式分别固定在磁光晶体器件200两端，对第一晶体楔角片、第二晶体楔角片的晶轴夹角设置为45度。可选地，本发明实施例中，采用相同晶体空间群的晶体制成第一晶体楔角片、第二晶体楔角片与磁光晶体器件。例如，第一晶体楔角片、第二晶体楔角片采用钡酸钇(YVO4)晶体制成，磁光晶体器件采用钒酸铽(TbVO4)晶体或者掺杂钒酸铽(TbVO4)晶体制成。
本发明实施例通过采用相同晶体空间群的晶体制成，可以实现第一晶体楔角片、第二晶体楔角片和磁光晶体器件光胶，从而减小两晶体楔角片与磁光晶体器件之间的界面反射，达到降低光隔离器插入损耗的目的。
图3是图1所示偏振无关型隔离器的光线在磁场条件下正向传输示意图。如图3所示，本发明实施例中采用1064纳米激光器作为光源，光束分别通过采用钡酸钇(YVO4)晶体制成第一晶体楔角片、第二晶体楔角片以及采用钒酸铽晶体或者掺杂钒酸铽晶体制成磁光晶体器件。
在磁场条件下在磁场条件下正向传输时，从第一准直器出射的平行光束进入第一晶体楔角片100。该平行光束被分为o光和e光，并且两者偏振方向相互垂直，传输方向成一夹角。当o光和e光经过磁光晶体器件200时，出射的o光和e光的偏振面都朝同一个方向放置45度。从磁光晶体器件200出射的o光和e光进入第二晶体楔角片300，由于第二晶体楔角片300的晶轴与第一晶体楔角片100的晶轴之间夹角为45度，所以o光和e光被折射到一起，合成两束间距很小的平行光，再由第二准直器耦合至光纤中去。这种情况下，由于第一、第二晶体楔角片与磁光晶体器件光胶在一起，光线经过的光损耗非常低，可以实现降低光隔离器插入损耗的目的。
图4是图1所示偏振无关型隔离器的光线在磁场条件下反向传输示意图。如图4所示，在磁场条件下在磁场条件下反向传输时，从第二准直器出射的平行光束进行第二晶体楔角片300。该平行光束被分为o光和e光，并且两者偏振方向相互垂直，传输方向与第一晶体楔角100晶轴各呈45度夹角。当o光和e光通过磁光晶体器件200后，两者偏振方向仍然向同一个方向旋转45度。第一晶体楔角100对磁光晶体器件200出射的o光和e光进行折射，向不同的方向折射，其出射光变成e光和o光。e光和o光进一步被分开一个更大的角度，即光线经过第二次折射前后，o光和e光夹角变大，也就是说，o光和e光再也不可能合成一束平行光，即便经过自聚焦透镜的耦合，也不能进入到光纤纤芯中去，从而达到了反向隔离光线的目的。
可选地，本发明实施例中，该光隔离器所使用的平行光束的波长范围为500～1600纳米。
实施例三
为体现本发明所提供的一种偏振无关型隔离器的优越性，本发明实施例还提供了一种磁光晶体器件制作方法，如图5所示，包括：
对磁光晶体进行定向，确定磁光晶体的光轴；
沿光轴方向切割磁光晶体，形成长条状磁光晶体；
对长条状磁光晶体进行滚圆加工形成圆柱状磁光晶体；
对圆柱状磁光晶体的两端进行光学精抛并进行镀膜，形成磁光晶体器件。
可选地，磁光晶体器件采用用钒酸铽钙晶体制成。
可选地，磁光晶体器件的直径为3～15毫米，长度为8～50毫米。
综上所述，本发明实施例提供一种偏振无关型隔离器和磁光晶体器件制作方法。由于钡酸钇晶体、钒酸铽晶体或者掺杂钒酸铽晶体同属于一个晶体空间群，结构近似，可对第一晶体楔角片、第二晶体楔角片与磁光晶体器件进行光胶，以减小双折射晶体与磁光晶体间的界面反射，达到降低光隔离器插入损耗的目的。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种偏振无关光隔离器，其特征在于，包括：第一光纤准直器、第二光纤准直器、磁环、第一晶体楔角片、第二晶体楔角片和磁光晶体器件，其中，第一晶体楔角片与第二晶体楔角片通过光胶方式分别固定在所述磁光晶体器件两端，所述第一晶体楔角片的晶轴与所述第二晶体楔角片的晶轴之间夹角为45度；磁环环绕在磁光晶体器件周围；第一光纤准直器设置在第一晶体楔角片一侧；第二光纤准直器设置在第二晶体楔角片一侧；在磁场条件下正向传输时，第一光纤准直器将来自光纤内的传输光转变成平行光；第一晶体楔角片将来自第一光纤准直器的平行光分成o光和e光；磁光晶体器件将o光和e光的偏振面朝相同方向旋转45度传输至第二晶体楔角片；第二晶体楔角片折射o光和e光形成两束平行光；第二准直器将该平行光耦合至光纤中；
在磁场条件下反向传输时，第二光纤准直器将来自光纤内的传输光转变成平行光；第二晶体楔角片将来自第二光纤准直器的平行光分成o光和e光，此时o光和e光之间形成第一夹角；磁光晶体器件将o光和e光的偏振面朝相同方向旋转45度后传输至第一晶体楔角片；第一晶体楔角片对o光和e光进行折射形成e光和o光，此时e光和o光之间形成第二夹角，第二夹角大于第一夹角。
2.如权利要求1所述的偏振无关光隔离器，其特征在于，所述第一晶体楔角片、所述第二晶体楔角片与所述磁光晶体器件采用相同晶体空间群的晶体制成。
3.如权利要求1或2所述的偏振无关光隔离器，其特征在于，所述第一晶体楔角片、第二晶体楔角片采用钡酸钇晶体制成。
4.如权利要求1或2所述的偏振无关光隔离器，其特征在于，所述磁光晶体器件采用钒酸铽晶体或者掺杂钒酸铽晶体制成。
5.如权利要求1所述的偏振无关光隔离器，其特征在于，所述平行光束的波长范围为500～1600纳米。
6.一种磁光晶体器件制作方法，其特征在于，包括：
对磁光晶体进行定向，确定所述磁光晶体的光轴；
沿光轴方向切割所述磁光晶体，形成长条状磁光晶体；
对所述长条状磁光晶体进行滚圆加工形成圆柱状磁光晶体；
对所述圆柱状磁光晶体的两端进行光学精抛并进行镀膜，形成磁光晶体器件。
7.如权利要求6所述的磁光晶体器件制作方法，其特征在于，所述磁光晶体器件采用用钒酸铽钙晶体制成。
8.如权利要求6所述的磁光晶体器件制作方法，其特征在于，所述磁光晶体器件的直径为3～15毫米，长度为8～50毫米。
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