专利名称：光隔离器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光无源器件，特别是涉及一种低传输损耗，高反射、高隔离度的光隔离器。
光隔离器主要运用在激光器及光传输系统中。在这些系统中，对光的传输要求是对于正向传输的光希望能在传输的过程中能量损失的越少越好；而对于反向光则能够进行阻止，所谓的反向光一般是光在向前传输的过程中，经过不同的传输载体时，在各载体的表面及内部会发生不同程度的反射，这些反射能引起光信号的变化，最主要是这些反射光如果进入激光器中将会使激光器发出的光发生本质的变化，引起激光器发生啁啾。在传输系统中，外部信号加载到电信号中，然后再将电信号转化为光信号，将光信号在光缆中进行传输，然后在出射端将光信号转化为电信号，然后经过解调将点信号转化为我们开始传输时的信号。
光隔离器除了对于正向光以低损耗传输，对反向光进行高度隔离外，另外一个性能便是由于不同的光相互作用引起的色散，色散也同样能引起信号的失真。为了解决失真的问题，已有的设计是利用法拉第旋转器两侧的双折射光楔所用晶体材料及厚度的不同来实现。
现有的光隔离器包括双级隔离器和单级隔离器，双级隔离器都是在单级隔离器的基础上做出的，从结构上来看，都是由两个单级隔离器组成，每个隔离器主要由一个法拉第旋转器和位于其两侧的光楔(双折射楔型晶体)构成。现有光隔离器存在的主要问题是色散及插入损耗较大，且隔离度较低。
本实用新型的目的在于提供一种设有两个以上光楔，且通过设置于入射端和出射端的非球面镜对入射光和出射光进行准直，因而可确保正向光以低损耗传输，对反向光进行高度隔离的光隔离器。
为实现上述目的，本实用新型提供一种光隔离器，该隔离器包括非互易性法拉第旋转器1及多个光楔2，其特征在于，在非互易性法拉第旋转器1的前端设有第一、第二光楔21、22，其后端设有第三、第四光楔2 3、24及偏振模色散补偿片6，上述器件置于晶体托片7上，并固定于磁管8内，且在磁管前后两侧的内封管31、32内分别设有入射光纤41、入射光非球面镜51及出射光非球面镜52、出射光纤42，全部器件设置于套管9内。
入射光纤41及出射光纤42分别用玻璃套管43、44固定，且非球面镜51、52与玻璃套管43、44分别固定于同一内封管31、32内。
第一光楔21的直面入射面与非球面镜51相对且处于光路中；第二光楔22的入射面与第一光楔的出射面平行，且置于光路中；非互易性法拉第旋转器1的入射面与第二光楔的出射面相对，且置于光路中；第三光楔2 3的入射面与非互易性法拉第旋转器的出射面相对，且置于光路中；第四光楔24的入射面与第三光楔的出射面相对，且两个斜面平行，并置于光路中；偏振模色散补偿片的入射面与第四光楔的出射面相对，且置于光路中；非球面镜52与偏振模色散补偿片的出射面相对，且置于光路中。
玻璃套管43、44靠非球面镜51、52的一端为斜面。
第一、第二、第三、第四四个光楔结构、材料及光轴角度均相同。
本实用新型的积极效果在于，它既不同于现有的双级隔离器，也不同于单级隔离器。由于在隔离器的入射端和出射端设置了非球面镜对入射光和出射光进行准直，其对光的耦合效果比自聚焦透镜的耦合效果要好的多。同时由于在隔离器光路中设置了四个光楔而增大了隔离器的隔离度，其性能及参数有一个很大的飞跃，可满足双级隔离器的性能，因而可确保正向光以低损耗传输，对反向光进行高度隔离，并可减少光的色散。与现有隔离器相比，本实用新型更易于实现。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型结构剖视图。
图3是本实用新型结构原理示意图。
图4是光在本实用新型的光隔离器中正向传输示意图。
图5是光从光隔离器输出端入射示意图。
参阅
图1、图2，本实用新型的光隔离器包括非互易性法拉第旋转器1、光楔2、内封管3、光纤4、非球面镜5、偏振模色散补偿片6、晶体托片7、磁管8套管9。其中光楔2包括第一光楔21、第二光楔22、第三光楔23及第四光楔24；内封管3包括内封管31、32；光纤4包括入射光纤41及出射光纤42；非球面镜5包括入射光非球面镜51及出射光非球面镜52。入射光纤41设于光隔离器的前端，其一端用来引入入射光，另一端用一圆筒形的玻璃套管43将其固定。玻璃套管的外端为斜面，以减少光从光纤中射出的过程中的反射光又射回光纤中。在靠玻璃套管的斜面端设有与之相对的入射光非球面镜51，将入射光进行准直，非球面镜对光的耦合效果比自聚焦透镜的耦合效果要好的多，在性能及参数上有一个很大的飞跃。非球面镜与固定光纤的玻璃套管被固定在同一个圆筒形的内封管31中，内封管所用的材料为易上锡的金属材料。光隔离器的后端设有出射光纤42，用来接收出射光。该光纤固定在另一个玻璃套管44中，该玻璃套管的前端也为斜面，其前方设有与之相对的非球面镜52，用于将出射光进行准直，非球面镜52和玻璃套管44固定在同一内封管32中。在两个内封管31、32之间的光隔离器内中部设有非互易性法拉第旋转器1，其前端设有第一、第二光楔21、22，其后端设有第三、第四光楔2 3、24及偏振模色散补偿片6，该补偿片可以减小光经过这个器件所产生的偏振模色散。上述器件置于晶体托片7上，并将晶体托片用胶固定于磁管8内，磁管则用胶固定在套管9的中部。两个内封管31、32和磁管8固定在同一个套管9中，形成一个密封的装置。
第一光楔21的垂直入射面与入射端的非球面镜51相对，且垂直入射面与晶体托片7垂直；第二光楔22的斜入射面与光楔21的斜面平行，且两斜面靠近；非互易性法拉第旋转器1的入射面与光楔22的直面入射面相对且平行；光楔23的直面入射面靠近法拉第旋转器1的出射面，且平行于法拉第旋转器的入射面；光楔24的斜面入射面与光楔23的出射面平行，其直面入射面与法拉第旋转器的入射面平行；偏振模色散补偿片6的入射面靠近且平行于光楔24的出射面。
本实用新型的工作原理结合图3～5加以说明。图3中，a、c为左右准直器(包括光纤、玻璃套管及非球面镜)，b为磁管，a将入射光准直后射入到磁管中，光经过磁管之后射出，c将出射光准直后耦合到出射光纤中。b的作用主要是对于正向光能以极低的损耗进行传输，而阻止反射光从磁管中射出，即不使反射光再射入a中。
进一步如
图1所示，固定光纤的玻璃套管的前端采用斜面，是因为光纤与玻璃套管的表面是在同一面上，当入射光从光纤中射入非球面镜的时候，在玻璃套管的表面上会发生一定程度上的反射，如果是直面端，则反射光会重新进入光纤中往回传输，这对于激光器是很不利的，所以设计了斜面结构，以避免反射光进入光纤中。从光纤中出来的光并不是很准直的光，因此在光纤的对面加一个非球面镜，将从光纤中射出的光进行聚焦，使光束接近于激光束。
图4示出了光在光隔离器中正向传输的情况，如图示，在上述结构中，所有的光楔的结构及材料都相同，只是光楔的摆放位置不同。当入射光经过非球面镜的准直射入磁管中时，经过第一光楔时，将这束光分为了寻常光o光和非寻常光e光，由于晶体的双折射现象，这两束光的传播方向有一夹角；经过第二光楔时，o光和e光两束光平行，经过法拉第旋转器之后，两束光仍然平行，但是o光和e光的光矢量被法拉第旋转了θ角，再经过第三光楔及第四光楔之后两束光合成一束光射出，经过补偿片后对偏振模色散进行补偿，最后由出射端的非球面镜会聚耦合到出射光纤中射出。
经过第一光楔之后，因为光楔的各向异性，将光束分为了线偏振面互相垂直的两束光，即寻常光线o光和非寻常光e光。寻常光的线偏振面垂直于光楔光轴的方向，非寻常光的线偏振面平行与光楔的光轴方向。这两束光经过法拉第之后两束光的线偏振面向同一个方向上旋转了θ角，因为第三个光楔的光轴与前面的光楔的夹角为θ角，所以，o光的线偏振面仍然与光楔的光轴的方向垂直，e光的线偏振面与光楔的光轴的方向平行，所以o光和e光能顺利通过第三、第四光楔，且两束光合为一束光。
光从输出端进入光隔离器的光线走向如图5所示，由出射端的非球面镜将入射光准直从光纤中输入的光，经过第四光楔之后分为线偏振面互相垂直的寻常光o光和非寻常光e光。通过第三光楔之后两束光变为平行的两束光，经过法拉第旋转器之后，由于法拉第旋转器的非互易性，所以旋转的方向同正向入射时的旋转方向相同，使o光的线偏振面与第二个光楔的光轴方向的不垂直，而是有一定的角度，e光的线偏振面与第二个光楔的光轴方向不平行。，所以光经过第三个光楔之后没有会聚，反而分开的更开了，所以达到了隔离的效果。
权利要求1.一种光隔离器，包括非互易性法拉第旋转器(1)及多个光楔(2)，其特征在于，在非互易性法拉第旋转器(1)的前端设有第一、第二光楔(21)、(22)，其后端设有第三、第四光楔(23)、(24)及偏振模色散补偿片(6)，上述器件置于晶体托片(7)上，并固定于磁管(8)内，且在磁管前后两侧的内封管(31)、(32)内分别设有入射光纤(41)、入射光非球面镜(51)及出射光非球面镜(52)、出射光纤(42)，全部器件设置于套管(9)内。
2.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，入射光纤(41)及出射光纤(42)分别用玻璃套管(43)、(44)固定，且非球面镜(51)、(52)与玻璃套管(43)、(44)分别固定于同一内封管(31)、(32)内。
3.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，第一光楔(21)的直面入射面与非球面镜(51)相对且处于光路中；第二光楔(22)的入射面与第一光楔的出射面平行，且置于光路中；非互易性法拉第旋转器(1)的入射面与第二光楔的出射面相对，且置于光路中；第三光楔(23)的入射面与非互易性法拉第旋转器的出射面相对，且置于光路中；第四光楔(24)的入射面与第三光楔的出射面相对，且两个斜面平行，并置于光路中；偏振模色散补偿片的入射面与第四光楔的出射面相对，且置于光路中；非球面镜(52)与偏振模色散补偿片的出射面相对，且置于光路中。
4.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，玻璃套管(43)、(44)靠非球面镜(51)、(52)的一端为斜面。
5.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，第一、第二、第三、第四四个光楔结构、材料及光轴角度均相同。
专利摘要一种光隔离器,该隔离器包括非互易性法拉第旋转器1及多个光楔2,其特征在于,在非互易性法拉第旋转器1的前端设有第一、第二光楔21、22,其后端设有第三、第四光楔23、24及偏振模色散补偿片6,上述器件置于晶体托片7上,并固定于磁管8内,且在磁管前后两侧的内封管31、32内分别设有入射光纤41、入射光非球面镜51及出射光非球面镜52、出射光纤42,全部器件设置于套管9内。本实用新型通过非球面镜对入射光和出射光进行准直,因而可确保正向光以低损耗传输,对反向光进行高度隔离。
文档编号G02B6/27GK2469470SQ0120967
公开日2002年1月2日 申请日期2001年4月3日 优先权日2001年4月3日
发明者杨军, 周华丽 申请人:深圳奥泰克光通信器件实业有限公司