一种基于非互易微环耦合器的光学隔离器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于非互易微环耦合器的光学隔离器，由两根互易的直波导和一个非互易微环共振器构成。两根直波导对于向不同方向传播的光，有不同的波矢；非互易微环共振器对于顺时针和逆时针循环具有不同相移。光信号从端口1输入，满足顺时针共振条件时，光信号在共振条件下在非互易磁性微环共振器中传输，从端口2输出；考虑时间反转情况下，相同频率的光信号从端口2输入，光信号在非互易磁性微环共振器中逆时针循环，相移不满足共振条件，不能从端口1输出。这种具有非互易性能的光学器件，可作为集成光路系统中有效的光学隔离器。
【专利说明】—种基于非互易微环耦合器的光学隔离器
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种基于非互易微环共振器而设计的光学隔离器，属于集成光路系统中提高非互易效应的装置设计领域。
【背景技术】
[0003]非互易光学隔离器是光学集成系统中非常重要的器件。在体光学系统中，通常利用被磁化时介电常数具有张量形式的磁光材料，打破时间反转对称性，实现非互易光学器件。传统的非互易器件在最小化和集成时，光学频率范围的磁光效应非常弱，这就阻碍了体器件在集成光学系统中的应用。
[0004]为了克服传统非互易器件的缺点，研究者提出实现非互易集成的多种新器件，如利用非互易波导光学隔离器、微谐振腔和非线性耦合器。此外，由于单向电磁波模式仅能沿着界面朝一个方向传播，不能反向传播。所以，也可利用单向波导模式实现电磁隔离。微环耦合器是光学集成系统中普遍使用的装置，如光学过滤器、传感器和生物传感等。结合微环耦合器实现磁光效应，在集成非互易器件方面具有很大的潜力。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于非互易微环耦合器的光学隔离器。
[0006]本发明要解决的是传统的非互易器件在最小化和集成时，光学频率范围的磁光效应较弱的缺陷。
[0007]本发明的技术方案是:本发明提供了一种基于非互易微环耦合器的光学隔离器，所述光学隔离器包括由两根未被磁化的磁光材料构成的互易直波导和非互易磁性微环共振器；所述非互易磁性微环共振器置于互易波导之间；所述互易直波导对于向不同方向传播的光有不同的波矢；所述非互易磁性微环共振器对顺时针和逆时针循环具有不同相移；所述光学隔离器有四个端口，分别为端口 1、端口 2、端口 3和端口 4。
[0008]所述互易波导由两根宽度为a的未被磁化的铋铁榴石(F1= 6.25,? = O )构成；所述非互易磁性微环共振器的宽度为a、半径为18a ;所述非互易磁性微环共振器与互易波导的距离为0.5a,稱合系数为i= 0.148(3-1,相应的稱合长度为Lc = ττ?{ 2Α:) = 10.62s。
[0009]所述端口 I输入光信号巧后，满足顺时针共振条件矿+各=(矿为顺时针循环相移，&-为逆时针循环相移，m为整数)，光信号巧在非互易磁性微环共振器中顺时针传输，从端口 2输出；所述端口 2输入光信号％后,在非互易磁性微环共振器中逆时针循环，光信号巧从端口 3输出；所述端口 3输入光信号巧后，光信号^从端口 4输出；所述端口4输入光信号?1后，光信号巧从端口 I输出。利用这种非互易的性能，实现光隔离。
[0010]所述端口 2输入光信号砷，使》2(Am是顺时针和逆时针共振频率
差)，满足逆时针共振条件&-+&C = 2im ,光信号％在非互易磁性微环共振器中循环允许
2— 1,3 — 2,4 — 3,1 — 4四种/[目号传播路径，也可实现光隔尚。
[0011] 基于非互易波导我们设计的非互易微环耦合器，得到逆时针和顺时针循环的不同相移。通过计算，这种非互易微环耦合器可实现20分贝的光学隔离。
[0012]本发明中设计非互易微环耦合器的原理如下:
(O磁光材料在外部磁场中的介电常数具有张量形式
【权利要求】
1.一种基于非互易微环耦合器的光学隔离器，其特征在于所述光学隔离器包括由两根未被磁化的磁光材料构成的互易直波导和非互易磁性微环共振器；所述非互易磁性微环共振器置于互易波导之间；所述互易直波导对于向不同方向传播的光有不同的波矢；所述非互易磁性微环共振器对顺时针和逆时针循环具有不同相移；所述光学隔离器有四个端口，分别为端口 1、端口 2、端口 3和端口 4。
2.如权利要求1所述的一种基于非互易微环耦合器的光学隔离器，其特征在于所述互易波导由两根宽度为a的未被磁化的铋铁榴石(q = 6.25,? = O )构成；所述非互易磁性微环共振器的宽度为a、半径为18a ;所述非互易磁性微环共振器与互易波导的距离为0.5a,稱合系数为i= 0.148a,相应的稱合长度为Lc = π?(2,) =10.62?!。
3.如权利要求1所述的一种基于非互易微环耦合器的光学隔离器，其特征在于所述端口 I输入光信号吒后，满足顺时针共振条件矿+^ = (β+为顺时针循环相移，f为逆时针循环相移，m为整数)，光信号?在非互易磁性微环共振器中顺时针传输，从端口 2输出；所述端口 2输入光信号q后，在非互易磁性微环共振器中逆时针循环，光信号巧从端口 3输出；所述端口 3输入光信号A后，光信号从端口 4输出；所述端口 4输入光信号A后，光信号?t从端口 I输出；利用这种非互易的性能，实现光隔离。
4.如权利要求1所述的一种基于非互易微环耦合器的光学隔离器，其特征在于所述端口 2输入光信号％，使巧= Α+Δ? (u ^是顺时针和逆时针共振频率差)，满足逆时针共振条件θ_+θ?=2πη，光信号砷在非互易磁性微环共振器中循环允许2—1，3 — 2，4 — 3，I— 4四种信号传播路径，实现光隔离。
【文档编号】G02F1/095GK103529519SQ201310464981
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】李凤, 朱海滨 申请人:嘉兴学院