CN202018545U - 一种自由空间偏振相关的混合型光隔离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种自由空间偏振相关的混合型光隔离器，该光隔离器的结构包括有沿光轴分布的一片偏振片、一片法拉第旋转器和一片偏振分光滤波片，所述的法拉第旋转器放置于偏振片和偏振分光滤波片中间，所述偏振片的偏振方向垂直于Z轴，所述偏振分光滤波片的放置方向为与法拉第旋转器成45±3°夹角,其入射面与偏振片的偏振方向绕Z轴旋转45°平行。本实用新型的光隔离器可同时满足制造成本较低和性能指标较高两方面的使用要求。

Description

一种自由空间偏振相关的混合型光隔离器

技术领域

本实用新型涉及光学领域，特别涉及到一种通讯及工业用光隔离器的设计和应用。

背景技术

光隔离器在光通讯及工业激光应用领域广泛应用，是一种非互易传输光的光无源器件，用于允许正向传输光正常通过此产品，并耦合到输出波导中，同时阻止反向传输光耦合到输入波导中，造成光学系统（尤其是激光器）工作不稳定。目前实际应用中包含在线型（偏振不相关）和自由空间型（偏振相关）两类，在激光器封装中主要使用自由空间型的光隔离器（偏振相关）。

目前，大量商用的自由空间隔离器采用两片偏振片和一片45°法拉第旋光器组成，45°法拉第放在两片偏振片之间，两片偏振片的偏振方向相差45°当光正向传输时，入射光和第一片偏振片偏振方向平行的部分通过偏振片，与偏振方向垂直的部分被偏振片吸收，通过偏振片的光进入法拉第旋光器后在法拉第旋光效应作用下旋转45°，与第二片偏振片的偏振方向正好平行，因此可以无损耗地通过第二片偏振片。当光反向传输时，与第二片偏振片偏振方向垂直的部分直接被偏振片吸收，与偏振方向平行的部分无损耗透过，然后进入法拉第旋光器；由于法拉第旋光器的旋转方向只决定于磁场方向，不会随着光的入射方向而改变，因此继续沿着和正向传输时一样的方向旋转45°到达第一偏振片，此时光的偏振态与第一偏振片的偏振方向垂直，光被第一偏振片吸收，不能投射到输入波导中。但是，此设计方案的成本较高，光隔离的效果也有待提高。

因此，在采用低成本设计的同时，需要通过合理设计来保证产品的参数性能不降低，以满足实际使用要求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有设计中的分别存在的成本和性能参数两方面的不足，提供了一种自由空间偏振相关的混合型光隔离器。本实用新型的光隔离器设计要可以同时满足制造成本较低和性能指标较高两方面的使用要求。

为了达到上述发明目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种自由空间偏振相关的混合型光隔离器，其特征在于，该光隔离器的结构包括有沿光轴分布的一片偏振片、一片法拉第旋转器和一片偏振分光滤波片，所述的法拉第旋转器放置于偏振片和偏振分光滤波片中间，所述偏振片的偏振方向垂直于Z轴，所述偏振分光滤波片的放置方向为与法拉第旋转器成45±3°夹角，偏振分光滤波片的入射面与偏振片的偏振方向绕Z轴旋转45°平行。

在本实用新型自由空间偏振相关的混合型光隔离器中，所述的偏振分光滤波片上镀有偏振分光膜。

在本实用新型自由空间偏振相关的混合型光隔离器中，所述的偏振片和偏振分光滤波片和法拉第旋转器由光胶胶合成一光学体，或者三者分离粘在不同的支架上，但是空间关系要满足法拉第旋转器放置于偏振片和偏振分光滤波片中间。

在本实用新型自由空间偏振相关的混合型光隔离器中，所述的偏振片放置的位置或者为入射端，偏振分光滤波片为出射端。当自然光从正向输入时，偏振方向和偏振片的偏振方向一致，可以通过偏振片，偏振光经过45°法拉第旋转器后偏振方向旋转45°，此时光的偏振方向与偏振分光滤波片的入射面平行（即P光），所以光可以通过。当自然光从反向输入时，经过偏振分光滤波片时，分为P光和S光。S光将会被反射向下传播，不会进入入射光路，达到隔离的目的； P光透过偏振分光滤波片，再经过45°法拉第旋转器后偏振方向旋转45°，变成45°偏振方向的偏振光，此时光的偏振方向和偏振片的偏振方向相互垂直，经过偏振片后被完全吸收，没有光通过，从而达到反向隔离的作用。

基于上述技术方案的设计，本实用新型自由空间偏振相关的混合型光隔离器与现有技术相比具有如下技术优点：

本实用新型的光隔离器使用偏振分光滤波片来代替偏振片做为起偏元件，以实现隔离回返光的目的，而且更加适合通信中的光路机构，可以被广泛的应用。

附图说明

图1是本实用新型的光隔离器中偏振分光滤波片的P光和S光的透过率的示意图。

图2是本实用新型自由空间偏振相关的混合型光隔离器中的正向工作状态示意图。

图3是本实用新型自由空间偏振相关的混合型光隔离器中的正向工作状态示意图。

图4是本实用新型自由空间偏振相关的混合型光隔离器在通信系统里应用的示意图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本实用新型的自由空间偏振相关的混合型光隔离器的结构和使用做进一步的详细阐述，以求更为清楚明白的理解本实用新型，但不能以此来限制本实用新型的保护范围。

基于一般的光学原理，一束自然光入射于双折射晶体时，会变成两束折射光，分为P光和S光，请参阅图1所示，当光通过偏振分光滤波片时，在某些特定波长会只透过P光，此时入射光处于偏振状态而且和入射面平行。

如图2和图3所示，本实用新型自由空间偏振相关的混合型光隔离器在结构包括有沿光轴分布的一片偏振片1、一片法拉第旋转器2和一片偏振分光滤波片3。在本实用新型的光隔离器中，45°法拉第旋转器2放置于偏振片1和偏振分光滤波片3中间。偏振片1的偏振方向垂直于Z轴，偏振分光滤波片3的放置方向为与法拉第旋转器2成45±3°夹角，而且偏振分光滤波片的入射面与偏振片的偏振方向绕Z轴旋转45°平行。

在本实用新型的光隔离器中，偏振片1和偏振分光滤波片3和45°法拉第旋转器2可以由光胶胶合成一个独立的光学体。当然，偏振片1、偏振分光滤波片3和45°法拉第旋转器2也可以分离粘在不同的支架上，但是空间关系要满足上述结构：45°法拉第旋转器2需要放置于偏振片1和偏振分光滤波片3的中间。本实用新型的光隔离器在光学通信中的应用如图4所示。将本实用新型的光隔离器B放置在激光器A和其他光学元件C之间，起到对激光器保护的作用。

在本实用新型自由空间偏振相关的混合型光隔离器中，所述的偏振片放置的位置为光隔离器的光线入射端，偏振分光滤波片为光隔离器的光线出射端。当光从正向输入时，如图2所示，偏振方向和偏振片的偏振方向一致，可以通过偏振片，偏振光经过45°法拉第旋转器后偏振方向旋转45°，此时光的偏振方向与偏振分光滤波片的入射面平行（即P光），所以光可以通过，当光从正向入射的偏振态如图2下半部分所示。

当自然光从反向输入时，如图3所示，经过偏振分光滤波片时，分为P光和S光。S光将会被反射向下传播，不会进入入射光路，达到隔离的目的； P光透过偏振分光滤波片，再经过45°法拉第旋转器2后偏振方向旋转45°，变成45°偏振方向的偏振光，此时光的偏振方向和偏振片1的偏振方向相互垂直，经过偏振片后被完全吸收，没有光通过，从而达到反向隔离的作用。当光从反向入射的偏振态如图3下半部分所示。

毫无疑问，本实用新型的自由空间偏振相关的混合型光隔离器除了上述结构以外还可以有其他变化和替代，这些变化和替代如果没有脱离本实用新型的思想和构造原理，也就是没有脱离权利要求所要求的范围，对于本领域技术人员来说是显而易见的，都应该处于本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自由空间偏振相关的混合型光隔离器，其特征在于，该光隔离器的结构包括有沿光轴分布的一片偏振片、一片法拉第旋转器和一片偏振分光滤波片，所述的法拉第旋转器放置于偏振片和偏振分光滤波片中间，所述偏振片的偏振方向垂直于Z轴，所述偏振分光滤波片的放置方向为与法拉第旋转器成45±3°夹角，偏振分光滤波片的入射面与偏振片的偏振方向绕Z轴旋转45°平行。

2.根据权利要求1所述的一种自由空间偏振相关的混合型光隔离器，其特征在于，所述的偏振分光滤波片上镀有偏振分光膜。

3.根据权利要求1所述的一种自由空间偏振相关的混合型光隔离器，其特征在于，所述的偏振片放置的位置为入射端，偏振分光滤波片为出射端。

4.根据权利要求1所述的一种自由空间偏振相关的混合型光隔离器，其特征在于，所述的偏振片和偏振分光滤波片和法拉第旋转器由光胶胶合成一光学体，或者三者分离粘在不同的支架上，但是空间关系要满足法拉第旋转器放置于偏振片和偏振分光滤波片中间。

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