光隔离器的制作方法

本发明涉及光学器件领域，具体地涉及一种光隔离器。

背景技术：

1、光隔离器是一种常用的光学器件，其作用是让正向传输的光通过，而隔离反向传输的光，从而防止反射光影响系统的稳定性。然而受限于偏振片的消光比，传统自由空间光隔离器的隔离度存在上限，实际上仍然会有部分反射光从偏振片透射，限制了光隔离器的隔离度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种光隔离器以解决现有技术中光隔离器的隔离度受限的问题。

2、本发明提供一种光隔离器，包括沿光路依次设置的第一偏振片、旋光器件和第二偏振片，所述第一偏振片用于透过第一偏振方向的偏振光，其特征在于，所述光隔离器还包括设置于所述第一偏振片一侧表面的第一超表面结构，所述第一超表面结构配置为：使所述第一偏振方向的偏振光通过，与第一偏振方向垂直的偏振光在第一超表面结构上发生折射。

3、作为本发明的进一步改进，所述第一超表面结构可选择性地设置于所述第一偏振片靠近旋光器件的一侧表面或者背离旋光器件的一侧表面。

4、作为本发明的进一步改进，所述第一超表面结构配置为：针对所述第一偏振方向的偏振光和与第一偏振方向垂直的偏振光进行相位调制，其中，调控第一偏振方向的偏振光相位一致，调控与第一偏振方向垂直的偏振光相位梯度为α为折射角，n为空气折射率，λ为光波长。

5、作为本发明的进一步改进，所述第一超表面结构包括沿预设间隔宽度排列的微结构单元，与第一偏振方向垂直的偏振光相位梯度为d为微结构单元排列的间隔宽度，所述间隔宽度为相邻两个微结构单元之间的中心距离，所述间隔宽度大于半个光波长的值，小于一个光波长的值。

6、作为本发明的进一步改进，所述第一超表面结构包括基底以及排列于基底的微结构单元阵列，所述微结构单元的结构包括几何形状和尺寸大小，所述微结构单元阵列的排列方式为：沿第一偏振方向，微结构单元的几何形状和尺寸大小保持一致；沿与第一偏振方向垂直的偏振方向，微结构单元的几何形状和/或尺寸大小呈周期性排列。

7、作为本发明的进一步改进，所述微结构单元阵列的排列方式为：沿与第一偏振方向垂直的偏振方向，微结构单元的几何形状一致但尺寸大小呈周期性排列。

8、作为本发明的进一步改进，所述基底胶合于第一偏振片的一侧表面，所述胶合材料为胶水，sio2或者si3n4，所述微结构单元背离第一偏振片的一侧表面，所述微结构单元的材料为氮化硅、氧化钛、氮化镓、磷化镓或氢化非晶硅。

9、作为本发明的进一步改进，所述旋光器件包括至少两个法拉第旋光片，且至少两个法拉第旋光片的每个针对不同波长的光的偏振方向的旋转角度不同。

10、作为本发明的进一步改进，所述第一偏振片的透光轴方向为第一偏振方向，所述第二偏振片的透光轴方向为第二偏振方向，用于透过第二偏振方向的偏振光，所述第一偏振方向与第二偏振方向相差45度，所述旋光器件用于将入射光的偏振方向旋转45度。

11、本发明还提供另一种光隔离器，包括旋光器件，集成于所述旋光器件的第一超表面结构、第二超表面结构和第三超表面结构，所述第二超表面结构、旋光器件和第三超表面结构沿光路依次设置，所述第二超表面结构用于透过第一偏振方向的光，所述第三超表面结构用于透过第二偏振方向的偏振光；所述第二超表面结构的一侧表面设置第一超表面结构，所述第一超表面结构配置为：使所述第一偏振方向的偏振光通过，与第一偏振方向垂直的偏振光在第一超表面结构上发生折射。

12、作为本发明的进一步改进，所述第一超表面结构可选择性地设置于所述第二超表面结构靠近旋光器件的一侧表面或者背离旋光器件的一侧表面。

13、本发明的有益效果是：第一偏振片或者第二超表面结构的一侧表面设置第一超表面结构，用于使得与第一偏振方向垂直的偏振光发生折射，增加对反向入射光的隔离，增加光隔离器的隔离度。

技术特征：

1.一种光隔离器，包括：沿光路依次设置的第一偏振片、旋光器件和第二偏振片，所述第一偏振片用于透过第一偏振方向的偏振光，其特征在于，所述光隔离器还包括设置于所述第一偏振片一侧表面的第一超表面结构，所述第一超表面结构配置为：使所述第一偏振方向的偏振光通过，与第一偏振方向垂直的偏振光在第一超表面结构上发生折射。

2.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述第一超表面结构可选择性地设置于所述第一偏振片靠近旋光器件的一侧表面或者背离旋光器件的一侧表面。

3.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述第一超表面结构配置为：针对所述第一偏振方向的偏振光和与第一偏振方向垂直的偏振光进行相位调制，其中，调控第一偏振方向的偏振光相位一致，调控与第一偏振方向垂直的偏振光相位梯度为α为折射角，n为空气折射率，λ为光波长。

4.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述第一超表面结构包括沿预设间隔宽度排列的微结构单元，与第一偏振方向垂直的偏振光相位梯度为d为微结构单元排列的间隔宽度，所述间隔宽度为相邻两个微结构单元之间的中心距离，所述间隔宽度大于半个光波长的值，小于一个光波长的值。

5.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述第一超表面结构包括基底以及排列于基底的微结构单元阵列，所述微结构单元的结构包括几何形状和尺寸大小，所述微结构单元阵列的排列方式为：沿第一偏振方向，微结构单元的几何形状和尺寸大小保持一致；沿与第一偏振方向垂直的偏振方向，微结构单元的几何形状和/或尺寸大小呈周期性排列。

6.根据权利要求5所述的光隔离器，其特征在于，所述微结构单元阵列的排列方式为：沿与第一偏振方向垂直的偏振方向，微结构单元的几何形状一致但尺寸大小呈周期性排列。

7.根据权利要求5所述的光隔离器，其特征在于，所述基底胶合于第一偏振片的一侧表面，所述胶合材料为胶水，sio2或者si3n4，所述微结构单元背离第一偏振片的一侧表面，所述微结构单元的材料为氮化硅、氧化钛、氮化镓、磷化镓或氢化非晶硅。

8.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述旋光器件包括至少两个法拉第旋光片，且至少两个法拉第旋光片的每个针对不同波长的光的偏振方向的旋转角度不同。

9.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述第一偏振片的透光轴方向为第一偏振方向，所述第二偏振片的透光轴方向为第二偏振方向，用于透过第二偏振方向的偏振光，所述第一偏振方向与第二偏振方向相差45度，所述旋光器件用于将入射光的偏振方向旋转45度。

10.一种光隔离器，其特征在于，包括：旋光器件，集成于所述旋光器件的第一超表面结构、第二超表面结构和第三超表面结构，所述第二超表面结构、旋光器件和第三超表面结构沿光路方向依次设置，所述第二超表面结构用于透过第一偏振方向的偏振光，所述第三超表面结构用于透过第二偏振方向的偏振光；所述第二超表面结构的一侧表面设置第一超表面结构，所述第一超表面结构配置为：使所述第一偏振方向的偏振光通过，与第一偏振方向垂直的偏振光在第一超表面结构上发生折射。

11.根据权利要求10所述的光隔离器，其特征在于，所述第一超表面结构可选择性地设置于所述第二超表面结构靠近旋光器件的一侧表面或者背离旋光器件的一侧表面。

技术总结
本发明揭示了一种光隔离器，包括沿光路依次设置的第一偏振片、旋光器件和第二偏振片，所述第一偏振片用于透过第一偏振方向的偏振光，所述光隔离器还包括设置于所述第一偏振片一侧表面的第一超表面结构，所述第一超表面结构配置为：使所述第一偏振方向的光通过，与第一偏振方向垂直的偏振光在第一超表面结构上发生折射，改变反向入射光的传播方向，增加隔离度。

技术研发人员：何健民,史坦,陈海峰,朱家琦
受保护的技术使用者：苏州山河光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16