本申请涉及光学隔离器，属于光学器件技术领域。
背景技术：
光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性。通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离。
光隔离器的特性是：正向插入损耗低，反向隔离度高，回波损耗高。光隔离器是允许光向一个方向通过而阻止向相反方向通过的无源器件，作用是对光的方向进行限制，使光只能单方向传输，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离，提高光波传输效率。
光学隔离器在通信领域得到大量应用，而近年来随着光纤激光器的蓬勃发展，其也被广泛应用于光学保护，正因如此，隔离效果好、抗光损伤阈值高的光学隔离器成为该类器件发展的热点之一。
技术实现要素：
根据本申请的一个方面，提供一种光学隔离器，偏振光能够正向通过该光学隔离器且反向截止，尤其是窄频宽的偏振光，能更好的实现正向通过且反向截止的光学隔离。本申请设计的光学隔离器结构紧凑、抗光学损伤能力强、光学透过带宽窄，能够获得极佳的光学隔离效果。所述光学隔离器，包括法布里-珀罗效应干涉片和法拉第旋光器，光束依次垂直射入所述法布里-珀罗效应干涉片和法拉第旋光器。
光在法布里-珀罗效应干涉片上的透过率与其在法布里-珀罗效应干涉片中的光程相关，当光程满足形成法布里-珀罗效应干涉效应的条件时，光对应的透过率达到最大值。以各向异性的晶体制作法布里-珀罗效应干涉片，使得同一波长、不同偏振态的光对应的折射率不同，即它们对应的光程不同，只有光程满足法布里-珀罗效应干涉条件的偏振光对应的透过率能够达到最大值。
优选地，所述法布里-珀罗效应干涉片为各向异性光学晶体。
优选地，所述法布里-珀罗效应干涉片包括YVO4晶体、方解石、(BBO晶体、KTP晶体、KDP晶体、LBO晶体、PbWO4晶体中至少的一种。
作为一个优选的实施方案，所述法布里-珀罗效应干涉片具有两个平行的工作光学端面，所述工作光学端面镀有对工作波长高反射的介质膜。
优选地，所述法拉第旋光器置于与光路同方向的磁场中，所述磁场强度设置为能使通过其初次入射偏振光通过其后再次沿磁场方向入射并通过后的偏振方向与所述初次入射偏振光垂直。从而不再满足法布里-珀罗效应干涉条件，实现光学隔离。
根据本申请光学隔离器需要隔离的光线工作波长，选择各向异性光学晶体制作本申请的法布里-珀罗效应干涉片，不同偏振态的光垂直入射本申请的法布里-珀罗效应干涉片时对应的折射率不同，即不同偏振态的光对应的光程也不同。若偏振光通过法布里-珀罗效应干涉片时，不满足法布里-珀罗效应干涉条件，此时偏振光的透过率为最小值，此最小值取决于法布里-珀罗效应干涉片上介质膜的反射率；当偏振光对应的光程正好满足法布里-珀罗效应干涉条件时，由于法布里-珀罗效应干涉使得偏振光在法布里-珀罗效应干涉片上的透过率达到最大。
根据本申请光学隔离器，以具有磁光效应的光学材料制作法拉第旋光器。所述法拉第旋光器置于与光路同方向的磁场中，所述磁场强度设置为能使通过其初次入射偏振光通过其后再次沿磁场方向入射并通过后的偏振方向与所述初次入射偏振光垂直。
本申请所述光学隔离器包括法布里-珀罗效应干涉片和所述法拉第旋光器，其中光由所述法布里-珀罗效应干涉片向所述法拉第旋光器行进的方向为光的正向，由所述法拉第旋光器指向法布里-珀罗效应干涉片为光的反向，当光沿正向入射所述法布里-珀罗效应干涉片时，不同偏振态的光中，只有在法布里-珀罗效应干涉片上能够形成法布里-珀罗效应干涉的偏振态的光才能通过，另外的偏振态的光将被反射，透过的偏振光随后通过所述法拉第旋光器，其偏振方向将旋转角度α，假如此时偏振光被某些环节或部件不需要的反射反向进入并通过所述法拉第旋光器，其到达法布里-珀罗效应干涉片时偏振方向再转过角度α，两次旋转角度α，导致共旋转了角度2α，当2α等于或接近90°，即与初始偏振光方向正交或接近正交，在法布里-珀罗效应干涉片上对应的光程不满足法布里-珀罗效应干涉条件，无法通过法布里-珀罗效应干涉片，实现光学隔离。当2α等于90°，即α等于45°，本申请所述光学隔离器能够实现最大程度光学隔离；当2α接近90°，即α接近45°，本申请所述光学隔离器仍然能够实现光学隔离，其旋转角度α可由磁场强度控制，以满足不同的光学隔离要求。
进一步优选地，所述法拉第旋光器置于与光路同方向的磁场中，所述磁场强度设置为能使通过其的偏振光的偏振方向旋转40～50°。偏振方向旋转45±5°，可以实现隔离度不小于10分贝。
进一步优选地，所述法拉第旋光器置于与光路同方向的磁场中，所述磁场强度设置为能使通过其的偏振光的偏振方向旋转44～46°。偏振方向旋转45±1°，可以实现隔离度不小于100分贝。
作为一个具体的实施方式，所述法拉第旋光器置于与光路同方向的磁场中，所述磁场强度设置为能使通过其的偏振光的偏振方向旋转45°。
作为一个具体的实施方式，本申请所述光学隔离器由一个各向异性光学材料制成的法布里-珀罗效应干涉片和一个45°法拉第旋光器组成，光线垂直射入所述法布里-珀罗效应干涉片后射入所述45°法拉第旋光器。其中光由所述法布里-珀罗效应干涉片向所述法拉第旋光器行进的方向为光的正向，由所述法拉第旋光器指向法布里-珀罗效应干涉片为光的反向，当光沿正向入射所述法布里-珀罗效应干涉片时，不同偏振态的光中，只有在法布里-珀罗效应干涉片上能够形成法布里-珀罗效应干涉的偏振态的光才能通过，另外的偏振态的光将被反射，透过的偏振光随后通过所述法拉第旋光器，其偏振方向将旋转45°，假如此时偏振光被某些环节或部件不需要的反射反向进入并通过所述法拉第旋光器，其到达法布里-珀罗效应干涉片时偏振方向再转过45°，两次旋转45°，导致共旋转了90°，即与初始偏振光方向正交，在法布里-珀罗效应干涉片上对应的光程不满足法布里-珀罗效应干涉条件，无法通过法布里-珀罗效应干涉片，实现光学隔离。
本申请所述光学隔离器，当某一波长、某一偏振态的光正向通过时，使其在法布里-珀罗效应干涉片上对应的光程满足法布里-珀罗效应干涉条件，透过率达到最大值，继而光通过45°法拉第旋光器，偏振方向旋转45°；之后若光被反射回来，将会再次通过45°法拉第旋光器，光的偏振态再旋转45°，与初始光的偏振方向正交，这时光在法布里-珀罗效应干涉片上对应的光程不能满足法布里-珀罗效应干涉条件，光被反射而无法通过，即光正向通过而反向截止，由此实现光的隔离。
优选地，所述法拉第旋光器采用具有磁光效应的玻璃、晶体或光学陶瓷。
优选地，所述法拉第旋光器具有两个光学端面，所述光学端面具有对工作波长增透的介质镀膜。
根据本申请的又一个方面，提供了一种光学隔离方法，该方法能使偏振光正向通过该光学隔离器且反向截止，尤其是窄频宽的偏振光，能更好的实现正向通过且反向截止的光学隔离。本申请的光学隔离方法光学透过带宽窄，能够获得极佳的光学隔离效果。所述光学隔离方法，将光线垂直入射法布里-珀罗效应干涉片和法拉第旋光器，所述法拉第旋光器置于与光路同方向的磁场中，所述磁场强度设置为能使通过其的初次入射偏振光通过后再次沿磁场方向入射并通过后的偏振方向与所述初次入射偏振光的偏振方向垂直，从而不再满足法布里-珀罗效应干涉条件，实现光学隔离。所述方法采用上述任一种所述光学隔离器。
优选地，所述法布里-珀罗效应干涉片为各向异性光学晶体。
本申请能产生的有益效果包括：
(1)本申请提供的光学隔离器偏振光能够正向通过该光学隔离器且反向截止，尤其是窄频宽的偏振光，能更好的实现正向通过且反向截止的光学隔离。
(2)本申请提供的光学隔离器结构紧凑、抗光学损伤能力强、光学透过带宽窄，能够获得极佳的光学隔离效果。
(3)本申请提供的光学隔离方法能使偏振光正向通过该光学隔离器且反向截止，尤其是窄频宽的偏振光，能更好的实现正向通过且反向截止的光学隔离。
(4)本申请提供的光学隔离方法光学透过带宽窄，能够获得极佳的光学隔离效果。
附图说明
图1是本申请光学隔离器一种实施方式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本申请的具体实施方式作进一步说明，但本申请并不局限于这些实施例。
如图1所示，本本申请的光学隔离器由一个法布里-珀罗效应干涉片FP和一个45°法拉第旋光器FR构成，光线依次垂直入射法布里-珀罗效应干涉片FP和一个45°法拉第旋光器FR。
具体而言，以各向异性的光学晶体制作法布里-珀罗效应干涉片FP，各向异性光学晶体在工作的光学波段具有良好的光谱透过性和合适的双折射率，法布里-珀罗效应干涉片FP具有一对平行的光学端面f1和光学端面f2，光学端面上都镀有在工作的光学波段高反射的介质膜，光λ垂直入射该法布里-珀罗效应干涉片时由a到b，尽管不同偏振态的光λ通过的法布里-珀罗效应干涉片FP的长度都相等，但由于对应的折射率不同，它们所对应的光程也不相同；45°法拉第旋光器FR由具有磁光效应的光学材料制作，置于一定磁场T中，这些光学材料可以是晶体、玻璃或者光学陶瓷，45°法拉第旋光器FR具有两个光学端面f3和f4，光学端面上镀有在工作的光学波段增透的介质膜，光λ由c到d或d’到c’时，其偏振方向将沿同一转动方向转过45°。正向传播的光束In，可以是偏振光或者无偏振光，进入法布里-珀罗效应干涉片FP，只有偏振方向为p的偏振光λp对应的光程能够满足法布里-珀罗效应干涉条件，其对应的透过率达到最大值，能够由a到b，而另外偏振态或者其它波长的光对应的光程不满足法布里-珀罗效应干涉条件，被法布里-珀罗效应干涉片FP反射；通过法布里-珀罗效应干涉片FP的偏振光λp由b到c到d，直接通过45°法拉第旋光器FR，其偏振方向p也将转过45°，得到输出光束Out；如果输出光束Out由于某些因素产生反射，这时有反射偏振光R，其偏振方向将为p+45°，由d’到c’到b’传播到法布里-珀罗效应干涉片FP，在由d’到c’通过45°法拉第旋光器FR的过程中，偏振方向再次转过45°变为(p+90°)，此时偏振光(λp+90°)在法布里-珀罗效应干涉片上对应的折射率发生改变，光程也随之变化，不再满足法布里-珀罗效应干涉条件而被法布里-珀罗效应干涉片FP反射，即反向传播终止(End)。
实施例1
钒酸钇晶体(YVO4)+铽镓石榴石晶体(TGG)的光学隔离器
本实施例中YVO4晶体和TGG晶体购买自福建福晶科技股份有限公司。
以YVO4晶体加工法布里-珀罗效应干涉片，干涉片厚度为0.5±0.1mm。以TGG晶体制作45°旋光器，其沿光线方向的长度为20±1mm，磁场方向同光线方向，磁场强度为1±0.5T，按照图1构成光学隔离器，光学工作波段在1μm，在法布里-珀罗效应干涉片镀上在1064±20nm区间反射率大于95％的光学介质膜,在旋光器的光学端面上镀上在1064±20nm区间增透的光学介质膜。使用1064nm激光测试该光学隔离器，只有一定偏振态的1064nm光能够正向通过，将通过的1064nm光反射回光学隔离器，无法通过。
实施例2
β相偏硼酸钡晶体(BBO)+TGG晶体的光学隔离器
本实施例中BBO晶体和TGG晶体购买自福建福晶科技股份有限公司。
以BBO晶体加工法布里-珀罗效应干涉片，干涉片厚度为0.5±0.1mm。以TGG晶体制作44°法拉第旋光器，其沿光线方向的长度为20±1mm，磁场方向同光线方向，磁场强度为1±0.5T,按照说明书附图1构成光学隔离器，光学工作波段在1μm，在法布里-珀罗效应干涉片镀上在1064±20nm区间反射率大于95％的光学介质膜,在旋光器的光学端面上镀上在1064±20nm区间增透的光学介质膜。使用1064nm激光测试该光学隔离器，只有一定偏振态的1064nm光能够正向通过，将通过的1064nm光反射回光学隔离器，能够通过法布里-珀罗效应干涉片的激光强度小于1％。
实施例3
磷酸钛氧钾晶体(KTP)+TGG晶体的光学隔离器
本实施例中KTP晶体和TGG晶体购买自福建福晶科技股份有限公司。
以KTP晶体加工法布里-珀罗效应干涉片，干涉片厚度为0.5±0.1mm。以TGG陶瓷制作46°法拉第旋光器，其沿光线方向的长度为20±1mm，磁场方向同光线方向，磁场强度为1±0.5T,按照说明书附图1构成光学隔离器，光学工作波段在1μm，在法布里-珀罗效应干涉片镀上在1064±20nm区间反射率大于95％的光学介质膜,在旋光器的光学端面上镀上在1064±20nm区间增透的光学介质膜。使用1064nm激光测试该光学隔离器，只有一定偏振态的1064nm光能够正向通过，将通过的1064nm光反射回光学隔离器，无法通过。
实施例4
方解石晶体+TGG陶瓷的光学隔离器
本实施例中方解石晶体和TGG陶瓷购买自福建福晶科技股份有限公司。
以方解石晶体加工法布里-珀罗效应干涉片，干涉片厚度为1±0.1mm。以TGG陶瓷制作法拉第旋光器，其沿光线方向的长度为20±1mm，磁场方向同光线方向，磁场强度为1±0.5T,按照说明书附图1构成光学隔离器，光学工作波段在1μm，在法布里-珀罗效应干涉片镀上在1064±20nm区间反射率大于95％的光学介质膜,在旋光器的光学端面上镀上在1064±20nm区间增透的光学介质膜。使用1064nm激光测试该光学隔离器，只有一定偏振态的1064nm光能够正向通过，将通过的1064nm光反射回光学隔离器，无法通过。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。