CN110119007A - 光隔离器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光隔离器，包括：金属制的表面等离子波SPW发生器，能够在所射入的横电波TMW的作用下产生SPW；双折射棱镜，用于在将所接收到的第一信号光、第二信号光或第三信号光折射之后射入SPW发生器，第一信号光和第二信号光为TMW，第三信号光为横磁波TEW，双折射棱镜对于入射角度相同的TMW和TEW的折射角度不同；SPW发生器在第一信号光的作用下能够产生第一SPW，SPW发生器在第二信号光作用下能够产生第二SPW，在磁场的作用下，第一SPW与第一信号光之间的沿界面方向的波向量相异，第二SPW与第二信号光之间的沿界面方向的波向量相同，能够抑制反向光的不良影响。

Description

光隔离器

技术领域

本申请涉及光通信领域，更具体地，涉及光隔离器和光发射次组件。

背景技术

正向光在例如，无源光纤网络(Passive Optical Network，PON)系统中传播时，可能出现因介质不均匀而导致的不同程度的散射和菲涅尔反射，从而形成反向光。例如，在光纤连接头松动的情况下，光纤端面之间存在空气介质，此时最大能引入大小约为-9dB的反向光。

由于反向光的存在，导致光路系统间产生自耦合效应，使激光器的工作变的不稳定，劣化激光二极管的相对强度噪声指标，甚至造成业务丢包。

如何抑制反向光的不良影响，称为业界亟需解决的问题。

发明内容

本申请提供一种光隔离器和光发射次组件，能够抑制反向光的不良影响。

第一方面，提供了一种光隔离器，包括：金属制的表面等离子波SPW发生器，能够在所射入的横电波TMW的作用下产生SPW；双折射棱镜，用于在将所接收到的第一信号光、第二信号光或第三信号光折射之后射入该SPW发生器，其中，该第一信号光为正向光，该第二信号光和该第三信号光为该第一信号光的反向光，该第一信号光和该第二信号光为该TMW，该第三信号光为横磁波TEW，并且，该双折射棱镜对于入射角度相同的横电波TMW和横磁波TEW的折射角度不同；其中，该SPW发生器在该第一信号光的作用下能够产生第一SPW，该SPW发生器在该第二信号光的作用下能够产生第二SPW，在外部磁场的作用下，该第一SPW与该第一信号光的沿第一平面方向的波向量相异，该第二SPW与该第二信号光的沿第一平面方向的波向量相同，该第一平面方向为该SPW发生器的信号光入射平面的方向。

根据本申请的光隔离器，金属制的SPW发生器能够在磁场和正向光(即，第一信号光)的作用产生的第一SPW的沿分界面方向的波向量(或者说，第一SPW的波向量的沿分界面方向的分量)与该正向光的沿分界面方向的波向量(或者说，正向光的波向量的沿分界面方向的分量)相异，不能激发表面等离子共振，从而，正向光能够被SPW发生器反射会双折射棱镜进而从双折射棱镜射出，并且，金属制的SPW发生器能够在磁场和TMW反向光(即，第二信号光)的作用产生的第二SPW的沿分界面方向的波向量与该反向光的沿分界面方向的波向量(或者说，反向光的波向量的沿分界面方向的分量)相同，能够激发表面等离子共振，从而，TMW反向光被吸收，从而能够抑制TMW反向光对正向光的传输的影响。另外，由于该双折射棱镜对于入射角度相同的横电波TMW和横磁波TEW的折射角度不同，因此，经过双折射棱镜的折射后，能够使TEW反向光(即，第三信号光)和正向光的传输路径不同，从而能够抑制TEW反向光对正向光的传输的影响。

可选地，该双折射棱镜包括第一表面第二表面和第三表面，该双折射棱镜能够使该第一信号光从该第一表面射入后，经过该双折射棱镜的折射而从该第二表面射出，并经过该SPW发生器反射而射入该第二表面，并经过该双折射棱镜的折射而从该第三表面射出，该双折射棱镜能够使该第二信号光从该第三表面射入后，经过该双折射棱镜的折射而从该第二表面射出，该双折射棱镜能够使所第三信号光从该第三表面射入后，经过该双折射棱镜的折射而从该第二表面射出，并经过该SPW发生器反射而射入该第二表面，并经过该双折射棱镜的折射而从该第一表面射出。

通过使双折射棱镜的针对正向光的入射和出射表面相异，能够减小经过光隔离器处理后的正向光的传输方向的变化，从而，提高本申请的光隔离器的实用性、通用性和兼容性。

可选地，从该第三表面射出的该第一信号光沿第一方向传播，该第二信号光和该第三信号光从第二方向射入该第三表面，其中，该第一方向和该第二方向为相反方向，其中该第二方向与该第三表面的法线方向相交。

通过使正向光从光隔离器射出的方向与反向光射入从光隔离器的方向互为相反方向，并且，使反向光射入从光隔离器的方向不为该第三表面的法线方向，能够确保，反向光在双折射棱镜中发生折射，该能够进一步可靠地确保经过双折射棱镜折射后的正向光和反向光的光路相异，从而能够进一步可靠地抑制TEW反向光对正向光的传输的影响。

可选地，该SPW发生器包括金属片或金属板。

可选地，该第一信号光、第二信号光和第三信号光经过该双折射棱镜的折射之后射入该SPW发生器的第四表面，该第四表面与该第二表面平行。

可选地，该第一信号光、第二信号光和第三信号光经过该双折射棱镜的折射之后射入该SPW发生器的第四表面，该第四表面与该第二表面之间形成规定的角度。

根据本申请的光隔离器，由于SPW发生器产生的SPW的波长和频率受所接收到的光的传播方向的影响，因此，通过调整第四表面与该第二表面之间的角度，能够改变光射入SPW发生器的角度，进而，能够实现对SPW发生器产生的SPW的沿分界面方向的波向量的变更，从而，能够容易地使该第二SPW的沿分界面方向的波向量与该第二信号光的沿分界面方向的波向量相同。

可选定地，该第一信号光、第二信号光和第三信号光经过该双折射棱镜的折射之后射入该SPW发生器的第四表面，该第四表面与该第二表面贴合。

可选地，该第一信号光、第二信号光和第三信号光经过该双折射棱镜的折射之后射入该SPW发生器的第四表面，该第四表面与该第二表面之间配置有规定厚度的电介质。

根据本申请的光隔离器，由于SPW发生器产生的SPW的沿分界面方向的波向量受入射光的有效折射率的影响，因此，通过在第四表面与该第二表面之间设置电介质，能够改变SPW发生器的光的有效折射率，进而，能够实现对SPW发生器产生的SPW的沿分界面方向的波向量的变更，从而，能够容易地使该第二SPW与该第二信号光之间的频率及波数相同。

可选地，该光隔离器还包括：壳体，用于容纳该双折射棱镜和该SPW发生器，并用于产生该磁场。

从而，在使用过程中无需另外配置用于产生磁场的机构，能够进一步提高本申请的光隔离器的实用性。

可选地，该光隔离器还包括：偏振器，用于接收第四信号光，并改变该第四信号光的偏振态，以产生该第一信号光，该第四信号光为TEW。

从而，能够使本申请的光隔离器适用于正向光为TEW的场景，能够进一步提高本申请的光隔离器的实用性。

可选地，该偏振器与第一位置在第一方向上的距离为预设值，其中，该第一位置为该第一信号光在该双折射棱镜的入射位置，该第一方向为该第一信号光的传播方向。

从而，能够提高从光隔离器射出的正向光与光线的耦合效率。

可选地，射入该SPW发生器的第三信号光被该SPW发生器反射至该双折射棱镜，并经过该双折射棱镜的折射后从该双折射棱镜射出。

可选地，该光隔离器还包括：检偏器，用于阻止该TEW通过，并且，被配置为能够接收从该双折射棱镜射出的光。

可选地，该双折射棱镜由以下至少一种材料制成：方解石、石英、玻璃、塑料、环氧树脂、硝基苯、钛酸钡。

第二方面，提供了一种光发射次组件，包括第一方面及其任一项所述的光隔离器。

根据本申请的光隔离器和双向光学次组件，能够使金属制的SPW发生器在磁场和TMW反向光的作用下产生能够吸收TMW反向光的SPW，并且，由于该双折射棱镜对于入射角度相同的横电波TMW和横磁波TEW的折射角度不同，因此，经过双折射棱镜的折射后，能够使TEW反向光和正向光的传输路径不同，从而能够抑制反向光对正向光的传输的影响。

附图说明

图1是本发明实施例的光隔离器的一例的示意性框图。

图2是本发明实施例的光隔离器的具体形态一例的示意性图。

图3是本发明实施例的正向光在光隔离器中的传播路径的一例的示意图。

图4是本发明实施例的TM模式的反向光在光隔离器中的传播路径的一例的示意图。

图5是本发明实施例的TE模式的反向光在光隔离器中的传播路径的一例的示意图。

图6是本发明实施例的光隔离器的具体形态的另一例的示意性图。

图7是本发明实施例的光隔离器的具体形态的再一例的示意性图。

图8是本发明实施例的光隔离器的具体形态的再一例的示意性图。

图9是本发明实施例的光隔离器的具体形态的再一例的示意性图。

图10是本发明实施例的光隔离器的具体形态的再一例的示意性图。

图11是本发明实施例的光隔离器的具体形态的再一例的示意性图。

图12是本发明实施例的光发射次组件的一例的示意性框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

本申请实施例的技术方案可以应用于各种能够使用信号光来传输数据的通信系统，例如：全球移动通讯(Global SysTEWm of Mobile communication，GSM)系统、码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)系统、宽带码分多址(Wideband Code DivisionMultiple Access，WCDMA)系统、通用分组无线业务(General Packet Radio Service，GPRS)、长期演进(Long TEWrm Evolution，LTEW)系统、LTEW频分双工(Frequency DivisionDuplex，FDD)系统、LTEW时分双工(Time Division Duplex，TDD)、通用移动通信系统(Universal Mobile TEWlecommunication SysTEWm，UMTS)、全球互联微波接入(WorldwideInTEWroperability for Microwave Access，WiMAX)通信系统、未来的第五代(5thGeneration，5G)系统或新无线(New Radio，NR)等。

图1示出了本发明实施例的光隔离器100示意性结构，如图1所示，该光隔离器100包括：

双折射棱镜110，

金属制的表面等离子波(Surface Plasmon Wave，SPW)发生器120。

下面，对双折射棱镜110和SPW发生器120的功能进行说明。

A.双折射棱镜110

在本发明实施例中，双折射棱镜110能够对同一入射方向的不同偏振态的光线进行折射，并且，双折射棱镜110对于该不同偏振态的光线的折射角度不同。

双折射(birefringence)是指同一入射方向的不同偏振态的光线产生两条折射光线的现象，或者说，双折射是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。光在非均质体中传播时，其传播速度和折射率值随振动方向不同而改变，其折射率值不止一个；光波入射非均质体，除特殊方向以外，都要发生双折射，分解成振动方向互相垂直、传播速度不同、折射率不等的两种偏振光，此现象即为双折射。

在本发明实施例中，该“不同偏振态的光线”可以包括横电波(transverseelectric wave，TEW)和横磁波(transverse magnetic wave，TMW)。

其中，横电波是指在传播方向上有磁场分量但无电场分量，称为横电波，即，物光里的s波，电场所在平面与波传播方向垂直。即，TMW的传播模式为TM模式，TM模式(TM mode)是指在波导中，磁场的纵向分量为零，而电场的纵向分量不为零的传播模式。

横磁波是指在传播方向上有电场分量而无磁场分量，称为横磁波，即，物光里的s波，磁场所在平面与波传播方向垂直。即，TEW的传播模式为TE模式，TE模式是指电磁波的传播方向上电场的纵分向为零，磁场的纵向分量不为零的传播模式。

即，在本发明实施例中，该双折射棱镜110对于沿同一方向射入双折射棱镜110的TEW和TMW的折射率不同，或者说，沿同一方向射入双折射棱镜110的TEW和TMW在该双折射棱镜110中的传播路径不同。

在本发明实施例中，该双折射棱镜110可以是由各向异性透明晶体如方解石、石英等制成。

或者，在本发明实施例中，该双折射棱镜110可以是由在内部有应力作用下而出现双折射现象的材料(例如，玻璃、塑料、环氧树脂等)制成。

或者，在本发明实施例中，该双折射棱镜110可以是由在电场作用下而出现双折射现象的材料(例如，硝基苯、钛酸钡等)制成。

B.SPW发生器120

在本发明实施例中，SPW发生器120可以为金属制。

作为实例而非限定，该SPW发生器120所使用的金属可以是铁、铜、金、铝等。此外，该SPW发生器120所使用的金属还可以是合金等。

作为实例而非限定，该SPW发生器120可以为厚度为例如，40～60纳米(nm)的金属片或金属板，例如，该金属片的厚度可以为45～55nm。作为示例而非限定，可以选用厚度为50nm的金属片作为该SPW发生器120，从而，能够容易地实现SPW发生器120的配置，并且，能够有效提高本申请的光隔离器对反向光的隔离度。

在金属中有着密度很高且分布均匀的自由电子，当它们受到电场的激发时，会依着电场方向形成不均匀的密度分布，亦即生产瞬间的诱导式点偶极，而以某一特定频率进行集体式的电偶极振荡，形成所谓的表面等离子体振子(Surface Plasmon Polariton,SPP)。由此形成的电磁波称为表面等离子体波(Surface Plasmon Wave,SPW)，该共振频率就是等离子体共振频率(plasma frequency,ω_p)。

具体地说，当光波(电磁波)入射到金属与电介质的分界面时，金属表面的自由电子发生集体振荡，电磁波与金属表面自由电子耦合而形成的一种沿着金属表面传播的近场电磁波，如果电子的振荡频率与入射光波的频率一致就会产生共振，在共振状态下电磁场的能量被有效地转变为金属表面自由电子的集体振动能，这时就形成的一种特殊的电磁模式：电磁场被局限在金属表面很小的范围内并发生增强，这种现象就被称为表面等离激元现象。

其中，上述金属与电介质的分界面构成波导界面，光在波导界面处发生全内反射时产生的消逝波,可以引发金属表面的自由电子产生表面等离子体。

在入射角或波长为某一适当值的条件下,表面等离子体与消逝波的频率和波数相等,二者将发生共振,入射光被SPW吸收，使反射光能量急剧下降，在反射光谱上出现共振峰(即反射强度最低值)。

其中，消逝波又称表面波，是指当光波在两种介质产生全反射时发生的光学现象。消逝波又叫隐失波，其幅值随与分界面相垂直的深度的增大而呈指数形式衰减。

具体地说，当光从光密介质射入光疏介质，入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光将完全消失，而只剩下反射光，这种现象叫做全反射。

当以波动光学的角度来研究全反射时，人们发现当入射光到达界面时并不是直接产生反射光，而是先透过光疏介质约一个波长的深度，再沿界面流动约半个波长再返回光密介质。则透过光疏介质的波被称为消逝波。

其中，两种介质相比，把光速(在该介质中光的速度)大的介质叫做光疏介质，光速小的介质叫光密介质。光疏介质与光密介质相比，它的光速大，绝对折射率小，光在两种介质间传播时，在光疏介质，光线与法线的夹角比光密介质光线与法线的夹角大。

等离子体通常指由密度相当高的自由正、负电荷组成的气体，其中正、负带电粒子数目几乎相等。把金属表面的价电子看成是均匀正电荷背景下运动的电子气体，这实际上也是一种等离子体。当金属受电磁干扰时，金属内部的电子密度分布会变得不均匀。因为库仑力的存在，会将部分电子吸引到正电荷过剩的区域，被吸引的电子由于获得动量，故不会在引力与斥力的平衡位置停下而向前运动一段距离，之后电子间存在的斥力会迫使已经聚集起来的电子再次离开该区域。由此会形成一种整个电子系统的集体震荡，而库仑力的存在使得这种集体震荡反复进行，进而形成的震荡称等离子震荡，并以波的形式表现，称为等离子波。

光在棱镜与金属表面上发生全反射现象时，会形成消逝波进入到光疏介质中，而在介质(假设为金属介质)中又存在一定的等离子波。当两波相遇时可能会发生共振。当消逝波与表面等离子波发生共振时，检测到的反射光强会大幅度地减弱。能量从光子转移到表面等离子，入射光的大部分能量被表面等离子波吸收，使反射光的能量急剧减少。

在本发明实施例中，SPW发生器120被放置在磁场(例如，饱和磁场)中。通过调整该磁场能够使SPW发生器120在不同方向的入射光的照射下产生不同频率及不同波束的SPW。具体地说，SPW发生器120(即，金属)的有效介电常数(也可以称为等效介电常数)在外部施加的磁场(包括入射光产生的磁场以及SPW发生器120所置于的磁场)的情况下会变化。

其中，介电常数是指介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，介质中的电场减小与原外加电场(真空中)的比值即为相对介电常数(relative permittivity或dielectric constant)，又称诱电率，与频率相关。介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。如果有高介电常数的材料放在电场中，电场的强度会在电介质内有可观的下降。理想导体的相对介电常数为无穷大。

有效介电常数是指当不均匀线度远小于入射光波长时，可视其为均匀的各向同性介质，其介电常数可用某一有效值ε_eff来表征，称为有效介电常数。由于各种非均匀系统的结构千差万别，目前，其有效介电常数的计算方法也各不相同。

从而，在本发明实施例中，SPW发生器120(即，金属)在该磁场下针对正向光和反向光的介电常数不同。

根据麦克斯维尔电磁波理论，介质的折射率与该介质的介电常数正相关，即，介质的折射率随其介电常数的增大而增大。

将入射光与SPW的在波导界面上的分量相同而发生共振时的传播模式称为SP模式，则在本申请中，在磁场的作用下，对于TM模式的正向光，SP模式要求的等效折射率与双折射棱镜中传输模式的等效折射率不匹配，无法激发SP模式，TM模式的正向光可以直接被SPW发生器120反射。对于TM模式的反向光，SP模式要求的等效折射率与双折射棱镜中传输模式的等效折射率匹配，从而激发SP模式，产生SPR效应，使TM模式的反向光在金属层的表面传输，逐渐被吸收消耗掉，形成光隔离。

即，在正向光的传播方向上，介质波导和表面等离子波导之间的大不匹配阻碍了有效耦合，从而导致了低插入损耗。在反向光的传播方向上，表面等离子体波导的非互易指数会产生相匹配的条件，允许强耦合和隔离。

作为示例而非限定，在本发明实施例中，通过改变金属的厚度，可以设计出在相反方向上的表面等离子体模式的有效折射率，以匹配介质波导的有效折射率数。

TM偏振的光波入射至电介质与金属的分界面时，在分界面上激发SPW。当入射光波的波向量沿界面方向分量与SPW的波向量沿界面方向分量大小相等，就会激发SPR。对具有相同频率的入射光波和SPW，入射光波的波向量沿界面方向的分量总小于SPW。因此，一般从电介质中入射的光波并无法激发SPR。对此，在本发明实施例中，可以基于例如衰减全反射(Attenuated total Internal Reflection，ATR)等机制激发SPR的条件。

波向量也可以称为波矢量，一个矢量，它的方向表示电磁波的等相位面行进的方向；它的大小称为波数k：k＝ω*sqrt(με)＝2π/λ，其中ω为频率，μ和ε分别为磁导率和介电常数，λ为波长。因为空间相位变化2π相当于一个全波，因此k表示单位长度内所具有的全波数目。k也被称为电磁波的相位常数，因为它表示传播方向上波行进单位距离时相位变化的大小。

衰减全反射是指：光波入射时，入射面内偏振的单色平面光波在密－疏媒质的界上全反射时，光疏媒质中所形成的迅衰场(见衰减波)量可以被耦合到金属或半导体的表面上而使表面等离激元或表面极化激元共振激发。全反射的光强因而发生剧邃衰减的现象。由于SP的激励是沿界面传递的，入射光的波矢沿界面的分量与SP的波矢相匹配时才能满足共振激发的条件，这时候入射光的能量可以通过迅衰场而耦合到SP使之激励，而反射率应为100％的全反射光强因而受到了严重的衰减。匹配可以通过改变入射角或改变入射光的波长来实现。反射率随入射角或波长改变的曲线称为衰减全反射谱(ATR谱)。

SP的激发反映在ATR谱中为一具有洛伦兹线型的共振吸收峰，峰的位置、半宽度及峰值与承受SP激发的媒质的介电常数有密切的关系。由于SP只局限在界面的附近，所以ATR谱只反映出界面的特性而与媒质的体内因素无关。若是界面的状态发生了变化，例如形成了过渡层，界面增加了粗糙度以及吸附了其他分子等等都会引起ATR谱中的共振峰的位置、宽度及峰值的改变。

在本发明实施例中，SPW发生器120产生的SPW(具体地说，是SPW的沿界面方向的波向量)可以受以下参数影响：

参数A.SPW发生器120周围的磁场，具体地说，是SPW发生器120周围的磁场的大小和方向。

参数B.SPW发生器120(具体地说，是SPW发生器120的金属)的有效介电常数，或者说，SPW发生器120的有效折射率。

参数C.当双折射棱镜110与SPW发生器120贴合配置时，双折射棱镜110的有效介电常数，或者说，SPW发生器120的有效折射率。

参数D.当双折射棱镜110与SPW发生器120之间配置有规定厚度的电介质时，该电介质的有效介电常数，或者说该电介质的有效折射率。

参数E.光线射入SPW发生器120的角度。

通过调节上述参数中的一种或多种，能够实现对，SPW发生器120产生的SPW(具体地说，是SPW的沿界面方向的波向量)的控制。

下面，结合光的传输路径，对本发明实施例的光隔离器100中的各部件的配置关系进行详细说明。

图2示出了本发明实施例的光隔离器的具体形态的一例。图3示出了图2所示的光隔离器的具体形态下，正向光的传输路径。

在本发明实施例中，正向光可以是指从激光二极管(Laser Diode，LD)经由光隔离器而光纤的光，反向光可以是指从光纤经由光隔离器而射向激光二极管的光。

如图2所示，在本发明实施例中，双折射棱镜110可以包括至少三个表面，以下，为了便于理解和区分，记作表面#a、表面#b和表面#c。

如图3所示，该表面#a可以是正向光(即，第一信号光的一例)在光隔离器100上的入射面。该表面#c可以是正向光在光隔离器100上的出射面，并且，该表面#c可以是反向光#1(即，第二信号光的一例)和反向光#2(即，第三信号光的一例)在光隔离器100上的入射面。该表面#a可以是反向光#2在光隔离器100上的出射面。

其中，该正向光为TM模式的光，该反向光#1为TM模式的光，该反向光#2为TE模式的光。

并且，如图2所示，SPW发生器120可以形成为板状或片状。并且，该SPW发生器120的一个表面(为了便于理解和区分，记作表面#d)与双折射棱镜110的表面#b贴合。

从而，该表面#d和表面#b所形成的界面形成了金属与电介质的分界面。

首先，结合图3，对正向光在光隔离器100中的传输过程进行说明。

如图3所示，沿方向#A传播的正向光射入表面#a后，发生折射，并沿方向#B入射到上述分界面。

SPW发生器120在该从方向#B射入的正向光和饱和磁场的作用下，产生SPW(以下，为了便于理解和区分，记作：SPW#1)。

并且，在本发明实施例中，通过调节上述参数A、B、C和E中的一种或多种参数，能够使SPW#1的沿界面方向的波向量与该正向光的沿界面方向的波向量相异。

从而，SPW#1与正向光不发生共振，正向光被SPW发生器120反射至双折射棱镜110，并沿方向#C射入表面#c，并在表面#c发生折射，沿方向#D射出。

可选地，在本发明实施例中，通过调整双折射棱镜110的截面的形状，例如，使双折射棱镜110的截面形成为以表面#a和表面#c在截面上的投影为腰的等腰三角形(或梯形)，能够使正向光从光隔离器100的出射方向(即，方向D)与正向光射入光隔离器100的方向(即，方向#A)平行或近似平行。

下面，结合图4，对TM模式的反向光在光隔离器100中的传输过程进行说明。

如图4所示，沿方向#E传播的反向光#1射入表面#c后，发生折射，并入射到上述分界面。需要说明的是，该方向#E与方向#D可以互为相反方向。

SPW发生器120在该从方向#E射入的反向光#1和饱和磁场的作用下，产生SPW(以下，为了便于理解和区分，记作：SPW#2)。

并且，在本发明实施例中，通过调节上述参数A、B、C和E中的一种或多种参数，能够使SPW#2的沿界面方向的波向量与该反向光的沿界面方向的波向量相同。

从而，SPW#2与反向光#1发生共振，反向光#1的反射光被SPW#2吸收，从而不会从双折射棱镜110射出。

另外，根据光路可逆原理，从该方向#E以外的方向入射至表面#c的TM模式的反向光，从表面#a出射时的方向与该方向#A不同，或者说，从该方向#E以外的方向入射至表面#c的TE模式的方向光在双折射棱镜110中的传输路径与该正向光不同。

由此，根据本发明实施例的光隔离器100，能够实现对TM模式的反向光的隔离，抑制TM模式的反向光的不良影响。

下面，结合图5，对TE模式的反向光在光隔离器100中的传输过程进行说明。

如图5所示，沿方向#1传播的反向光#2射入表面#c后，发生折射，并沿方向#2入射到上述分界面。

可选地，该方向#1与方向#D可以互为相反方向。

由于反向光#2为TE模式，SPW发生器120不会在反向光#2的作用下产生SPW。

因此，反向光#2被SPW发生器120反射至双折射棱镜110，反向光#2被SPW发生器120反射至双折射棱镜110，并沿方向#3射入表面#a，并在表面#a发生折射，沿方向#4射出。

需要说明的是，由于双折射棱镜110为能够进行双折射的棱镜，因此，当存在与反向光#2以相同角度射入双折射棱镜110的TM模式的光线时，二者的折射角度不同。因此，根据光路可逆原理，当方向#1与方向#A互为相反方向(即，方向#1与方向#A平行)时，该方向#2与方向#C不同，方向#3与方向#B不同，正向光的入射位置与反向光#2的在表面#a上的出射位置相异。

即，反向光#2和正向光在双折射棱镜110中的传输路径不同。

另外，根据光路可逆原理，从该方向#1以外的方向入射至表面#c的TE模式的反向光，从表面#a出射时的方向与该方向#A不同，或者说，从该方向#1以外的方向入射至表面#c的TE模式的方向光在双折射棱镜110中的传输路径与该正向光不同。

由此，根据本发明实施例的光隔离器100，能够将TE模式的反向光与正向光隔离，抑制TE模式的反向光的不良影响。

另外，作为实例而非限定，在本发明实施例中，可以采用在表面#b上蒸镀金属的方式实现表面#d与表面#b贴合。

应理解，以上列举的光隔离器100的形态仅为示例性说明，本发明并未限定于此。

例如，图6示出了本发明实施例的光隔离器的具体形态的另一例。如图6所示，在表面#b和表面#d之间还可以配置有电介质层160。

作为示例而非限定，该电介质的材料可以为二氧化硅SiO2或氮化矽SiN等，并且，该电介质层160的厚度可以是几十纳米(nm)～几微米(μm)不等，例如，该电介质层160的厚度可以100μm，从而，能够容易地实现该电介质层的配置，并且，能够有效提高本申请的光隔离器的对反向光的隔离度。

如上所述，由于SPW发生器120产生的SPW受分界面两侧的介质的有效介电常数有关，因此，通过在表面#b和表面#d之间设置电介质层，能够改变射入SPW发生器的光的有效折射率，进而，能够实现对SPW发生器产生的SPW的波长和频率的变更。

再例如，图7示出了本发明实施例的光隔离器的具体形态的另一例。如图7所示，在表面#b和表面#d之间可以具有一定角度。

如上所述，由于SPW发生器产生的SPW的波长和频率受所接收到的光的传播方向的影响，因此，通过调整表面#b和表面#d之间的角度，能够实现对SPW发生器产生的SPW的波长和频率的变更。

再例如，图8示出了本发明实施例的光隔离器的具体形态的另一例。如图8所示，该光隔离器100还可以包括壳体130。该可以形成封闭或半封闭的腔体，并可以在腔体中收容双折射棱镜110和SPW发生器120。并且，该壳体130的部分或全部区域可以由磁性材料制成，从而，该壳体130可以用于产生上述磁场。

作为示例而非限定，壳体130可以包括例如，钐钴磁环，其矫顽力(Hc)可以为例如，4～7千奥斯特(KOe)。

再例如，图9示出了本发明实施例的光隔离器的具体形态的另一例。如图9所示，该光隔离器100还可以包括偏振器140，该偏振器可以将TE模式的正向光转换为TM模式的正向光。例如，该偏振器140可以是现有的偏振片等各种能够将TE模式的光转换成TM模式的光的器件。

需要说明的是，当入射到光隔离器上的光(或者说，光束)为平行光时，偏振器140与双折射棱镜110的距离可以不受限制，但是不宜过大，第一，过大的距离会直接增大光隔离器整体的尺寸，影响其实用性；第二，所谓的平行光也是有传输距离要求的，超过这个传输距离会影响经过光隔离器后的光与光纤的耦合效率。

当入射到光隔离器上的光为汇聚光时，偏振器140与双折射棱镜110的距离会影响到经过光隔离器后的光与光纤的耦合效率，作为示例而非限定，在本发明实施例中，偏振器140与双折射棱镜110之间的距离优选为例如，1.35mm。应理解，以上列举的偏振器140与双折射棱镜110之间的距离地具体值仅为示例性说明，本发明并未特别限定，例如，可以通过优化透镜以及焦距来弥补耦合效率。

再例如，图10示出了本发明实施例的光隔离器的具体形态的另一例。如图10所示，该光隔离器100还可以包括检偏器150，该检偏器150能够阻止TE模式的光通过。

具体地说，当反向光为TE模式时，如上所示，通过设置能够接收来自双折射棱镜110的光检偏器150，能够阻止双折射棱镜110射出的TE模式的光反射回激光二极管(LaserDiode，LD)，进而能够防止LD的性能受到影响。

并且，作为示例而非限定，该光检偏器150可以放置在上述偏振器140和双折射棱镜110之间，从而，能够使正向的TM光顺利通过，而反向的TE光会被完全隔离，可进一步提高对反向TE光的隔离度。

需要说明的是，本发明实施例的光隔离器100可以同时配置有上述壳体130、偏振器140、检偏器150、电介质层160，也可以仅配置上述壳体130、偏振器140、检偏器150、电介质层160中的部分部件，本发明并未特别限定。

应理解，以上列举的光隔离器的具体形态仅为示例性说明，本发明并未限定于此，例如，如图11所示，正向光在光隔离器100上的入射面与出射面也可以为同一平面。

图12是本发明实施例的光发射次组件(Transmitter Optical Subassembly，TOSA)200的一例的示意性框图。如图12所示，该TOSA 200可以包括：

激光二极管(Laser Diode，LD)210，用于产生TE或TM模式的正向光；

光隔离器220；

耦合透镜230；

其中，光隔离器220能够将从LD 210射出的光射入至耦合透镜230，耦合透镜230能够将所射入的光耦合至光纤，并且，光隔离器2200能够基于上述原理对来自光纤220的反向光进行隔离。

作为示例而非限定，在该TOSA 200中，该双折射棱镜110的表面#b可以沿水平方面配置，该表面#a与水平方向的夹角可以为例如，30°～50°，更具体地，该表面#a与水平方向的夹角可以为37°～41°，例如，39°；该表面#c与水平方向的夹角可以为例如，30°～50°，更具体地，该表面#C与水平方向的夹角可以为37°～41°，例如，39°。

并且，当激光二极管210产生的正向光为会聚光时，激光二极管210所发射并汇聚到双折射棱镜110左边的光线(即，正向光)与水平方向夹角可以为例如，0°～20°，并且，例如，可以使表面#b的入射光的入射角范围为50°～70°。

此情况下，根据本发明实施例的光隔离器100的隔离度可以达到10dB以上。

具体地说，在一种实现方式中，可以使正向光与水平方向的夹角为0°～13°，并使表面#b的入射光的入射角为54°～66°，更具体地，可以使表面#b的入射光的入射角为例如，54.7°～65.1°，此情况下，可以使隔离度达到10dB；

在一种实现方式中，可以使向光与水平方向的夹角为0°～11°，并使表面#b的入射光的入射角为55°～64°，更具体地，可以使表面#b的入射光的入射角为55.8°～63.4°，此情况下，可以使隔离度达到12dB。

再例如，作为示例而非限定，在该TOSA 200中，可以使该双折射棱镜110的表面#a与表面#b之间的夹角为30°～50°，更具体地，可以使该表面#a与表面#b的夹角为37°～41°，例如，39°。并且，可以使该双折射棱镜110的表面#c与表面#b之间的夹角为30°～50°，更具体地，可以使该表面#c与表面#b的夹角为37°～41°，例如，39°。

并且，当激光二极管210产生的正向光为会聚光时，激光二极管210所发射并汇聚到双折射棱镜110左边的光线(即，正向光)与表面#a的夹角(即，正向光在表面#a的入射角)可以为例如，50°～70°。或者说，可以使该正向光与表面#b的夹角可以为例如，0°～20°

并且，可以使表面#b的入射光的入射角范围为50°～70°。

具体地说，在一种实现方式中，可以使正向光与表面#b的夹角为0°～13°，并使表面#b的入射光的入射角为54°～66°，更具体地，可以使表面#b的入射光的入射角为例如，54.7°～65.1°，此情况下，可以使隔离度达到10dB；

在一种实现方式中，可以使向光与表面#b的夹角为0°～11°，并使表面#b的入射光的入射角为55°～64°，更具体地，可以使表面#b的入射光的入射角为55.8°～63.4°，此情况下，可以使隔离度达到12dB。

并且，该光隔离器220的结构以及所包括的各部件的功能和配置可以与上述光隔离器100相似，这里，为了避免赘述，省略其详细说明。

根据本申请的光隔离器，金属制的SPW发生器能够在磁场和正向光(即，第一信号光)的作用产生的第一SPW与该正向光的沿界面方的波向量相异，不能激发表面等离子共振，从而，正向光能够被SPW发生器反射会双折射棱镜进而从双折射棱镜射出，并且，金属制的SPW发生器能够在磁场和TMW反向光(即，第二信号光)的作用产生的第二SPW与该反向光的沿界面方的波向量相同，能够激发表面等离子共振，从而，TMW反向光被吸收，从而能够抑制TMW反向光对正向光的传输的影响。另外，由于该双折射棱镜对于入射角度相同的横电波TMW和横磁波TEW的折射角度不同，因此，经过双折射棱镜的折射后，能够使TEW反向光(即，第三信号光)和正向光的传输路径不同，从而能够抑制TEW反向光对正向光的传输的影响。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种光隔离器，其特征在于，包括：

金属制的表面等离子波SPW发生器，能够在所射入的横电波TMW的作用下产生SPW；

双折射棱镜，用于在将所接收到的第一信号光、第二信号光或第三信号光折射之后射入所述SPW发生器，其中，所述第一信号光为正向光，所述第二信号光和所述第三信号光为所述第一信号光的反向光，所述第一信号光和所述第二信号光为所述TMW，所述第三信号光为横磁波TEW，并且，所述双折射棱镜对于入射角度相同的TMW和TEW的折射角度不同；

其中，所述SPW发生器在所述第一信号光的作用下能够产生第一SPW，所述SPW发生器在所述第二信号光的作用下能够产生第二SPW，并且，在外部磁场的作用下，所述第一SPW与所述第一信号光的沿第一平面方向的波向量相异，所述第二SPW与所述第二信号光的沿第一平面方向的波向量相同，所述第一平面方向为所述SPW发生器的信号光入射平面的方向。

2.根据权利要求1所述光隔离器，其特征在于，所述双折射棱镜包括第一表面、第二表面和第三表面，

所述双折射棱镜能够使所述第一信号光从所述第一表面射入后，经过所述双折射棱镜的折射而从所述第二表面射出，并经过所述SPW发生器反射而射入所述第二表面，并经过所述双折射棱镜的折射而从所述第三表面射出，

所述双折射棱镜能够使所述第二信号光从所述第三表面射入后，经过所述双折射棱镜的折射而从所述第二表面射出，

所述双折射棱镜能够使所第三信号光从所述第三表面射入后，经过所述双折射棱镜的折射而从所述第二表面射出，并经过所述SPW发生器反射而射入所述第二表面，并经过所述双折射棱镜的折射而从所述第一表面射出。

3.根据权利要求2所述光隔离器，其特征在于，从所述第三表面射出的所述第一信号光沿第一方向传播，所述第二信号光和所述第三信号光从第二方向射入所述第三表面，所述第一方向和所述第二方向为相反方向，所述第二方向与所述第三表面的法线方向相交。

4.根据权利要求1至3中任一项所述光隔离器，其特征在于，所述SPW发生器包括金属片或金属板。

5.根据权利要求4所述光隔离器，其特征在于，所述第一信号光、第二信号光和第三信号光经过所述双折射棱镜的折射之后射入所述SPW发生器的第四表面，

其中，所述第四表面与所述第二表面平行，或者，

所述第四表面与所述第二表面之间形成规定的角度。

6.根据权利要求4或5所述光隔离器，其特征在于，所述第一信号光、第二信号光和第三信号光经过所述双折射棱镜的折射之后射入所述SPW发生器的第四表面，

其中，所述第四表面与所述第二表面之间配置有规定厚度的电介质，或者，

所述第四表面与所述第二表面贴合。

7.根据权利要求1至6中任一项所述光隔离器，其特征在于，还包括：

壳体，用于容纳所述双折射棱镜和所述SPW发生器，并用于产生所述外部磁场。

8.根据权利要求1至7中任一项所述光隔离器，其特征在于，还包括：

偏振器，用于接收第四信号光，并改变所述第四信号光的偏振态，以产生所述第一信号光，所述第四信号光为TEW。

9.根据权利要求8所述光隔离器，其特征在于，所述偏振器与第一位置在第一方向上的距离为预设值，其中，所述第一位置为所述第一信号光在所述双折射棱镜的入射位置，所述第一方向为所述第一信号光的传播方向。

10.根据权利要求1至9中任一项所述光隔离器，其特征在于，射入所述SPW发生器的第三信号光被所述SPW发生器反射至所述双折射棱镜，并经过所述双折射棱镜的折射后从所述双折射棱镜射出，以及

所述光隔离器还包括：

检偏器，用于阻止所述TEW通过，并且，被配置为能够接收从所述双折射棱镜射出的光。

11.根据权利要求1至10中任一项所述光隔离器，其特征在于，所述双折射棱镜由以下至少一种材料制成：

方解石、石英、玻璃、塑料、环氧树脂、硝基苯、钛酸钡。

12.一种光发射次组件，包括如权利要求1至10中任一项所述的光隔离器。