光隔离器及其制造方法

专利名称：光隔离器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及光纤系统内，用于隔离光信号的光隔离器及其制造方法。
光隔离器(Optical isolators)是用在由激光产生光信号的光纤通信系统中的关键性元件。譬如说，在一种投射式高速信息通道(projected information highway)系统中，于发射机中采用半导体激光器来产生传导(forward directed)光信号。如众所周知，由这些激光所产生的光信号，可能载送有以数字、模拟或组合式形式(format)呈现的信息。
若在一发射机中所使用的激光信号受到所不需要的光反射信号，则将发生几种不利的作用。这些不利的作用包括光波长颤动(jitter)，激光输出强度杂音，以及非受控制的光功率变化。
非受控制的光功率变化表示激光驱动电流与输出光功率间的关系的一个非线性激光信号转移函数。这会导致用来表示具有一失真光信号的电信号(RF)的失真度(infidelity)。此项失度可能会在已连接电路，诸如判定(decision making)电路中，将应为“1”状态误识别成为“0”状态。于诸如多频道电视(TV)系统的模拟系统中，在激光转移函数中的非线性，可能会在频道之间导致干扰。
随激光操作而感应的激光信号输出强度杂讯会受到非所需要的光回射影响，而使电视“信号-杂讯比”降低，因而导致影象质量降低。当光信号沿着一条光纤路径传播时，在光纤中传输的光波长颤动，会因信号分散(dispersion)而进一步造成电视信号失真。
在数字系统中，可藉由位元符号，以24亿位元/秒(即Gd/s)或更高的速率来载送信息。在这种速率下，位元对位元的间隔就逐渐变得更受限制。当光信息位元沿着一条光纤前进时，这些位元就易分散，而使位元的信号位准降低。降低的信号位准会导致位元误差率的增加。信号分散会造成信号的扩散(spreading)，并导致位元重叠。位元的重叠随之造成高的位元误差率，并使在信息传输中的保真度(fidelity)降低。
因此，一方面阻止光信号的反向或回射传输回到发射机，而另一方面又在传输方向提供低衰减是必要的。
再者，在通信系统以及在超高速信息通道操作的一些光系统中，有必要降低不需要的反射光功率的信号位准。
在光纤系统中，有必要制造降低反射光功率的低成本的光隔离器。
于光系统中，光隔离器与光纤放大器一起使用，以便防止导因子反射的振荡，并防止自发性(spontaneous)光发射注入至产生光信号的激光发射机。诸如自发性发射的光干扰作用，能够以光的“百万分之一”(即在60分贝(dB)以下)的反射位准发生。干扰杂讯会增加光纤传输系统的传输杂讯，因而导致信号一杂讯比的降低及信号失真。
于1994年核准给潘氏(Jing-Jong Pan)，并转让予“电子科技动力公司”(E-Tek Dynamics，Inc，)的美国专利第5,317,655号中，显示一种光隔离器，具有一输入光纤，第一GRIN(渐变折射率)透镜，第一偏光镜(polarizer)，一光旋转器(rotator)，作为检偏光镜(analyzer)的第二偏光镜，第二GRIN透镜，以及一输出光纤。输入光纤被连接到由一薄片玻璃所形成的一窗元件(window elemnt)。玻璃被涂上一层抗反射材料。抗反射材料层的厚度可在玻璃片上加以测试，以便决定涂层是否令人满意。当涂层令人满意时，就将玻璃片加以切割成小窗。再将小窗中的一个安装在位于玻璃套圈(ferrule)的倾斜端部上的光纤末端上方。此窗的制造及配置的过程既复杂又昂贵。
本发明的目的在于提供一种信号一杂信比高的光隔离器。
本发明，在一光隔离系统的一配置(arrangement)中，反向光信号功率的非需要信号位准受抑制。光隔离系统包括一管状容装体(tubular containment)，以沿轴向隔开方式，容纳有(1)一光准直仪(optical collimator)；(2)一光隔离组件，该光准直仪沿轴向隔开；及(3)一集光器(optical collector)，该光隔离组件沿轴向隔开。它们均分别被安装于管状容装体内。依本发明的光准直仪包括一光纤安装组件及一渐变折射率(graded index)透镜(即一GRIN透镜)。光纤安装组件包括一外端表面偏斜毛细管(outwardly surface angled capillary)及一输入光纤。输入光纤及外端表面偏斜毛细管，都同样沿着一重合平面而呈外端表面偏斜。依本发明，输入光纤及外端表面偏斜毛细管的共同平面状偏斜表面，包括直接在它们的共用同一外延表面(epitaxial surface)上形成的一种共同沉积抗反射层。毛细管沿轴向中心支撑输入光纤分布。而GRIN透镜则是与光纤安装组件沿轴向隔开。
本发明的光隔离组件包括第一及第二偏光镜；在第一与第二偏光镜之间，以沿轴向隔开方式加以固定的一光旋转器。本发明的一实施例，第一及第二遮蔽环(masking ring)，将光旋转器分别与第一及第二偏光镜沿轴向隔开。依本发明的一实施例，第一及第二偏光镜均呈楔形(wedge)偏光镜，各楔形偏光镜的输入及输出表面并非平行，而使得它们在输入与输出表面之间产生干扰图纹(patterns)。
本发明的集光器包括一光纤安装组件及一GRIN透镜。光纤安装组件包括一内端表面偏斜毛细管及一输出光纤。输出光纤及内端表面偏斜毛细管，都同样沿着一重合平面呈内端表面偏斜。依本发明，输出光纤及内端表面偏斜毛细管的共同平面状偏斜表面，包括直接在它们的共用同一外延表面上形成的一种共同沉积抗反射层。毛细管沿轴向中心支撑着输出光纤。而GRIN透镜则是自光纤安装组件向内沿轴向隔开。
本发明的一实施例的一种低衰减光隔离器，会消除在譬如一光导体或光纤的一光“波导管(waveguide)中的反向光信号的传输。
结合附图及实施例，对本发明说明如下附图的简单说明

图1a为本发明的一光隔离器的侧面示意图；图1b为本发明的光隔离器的光准直仪中，一输入光纤及外端表面偏斜毛细管的一侧面概略图；图2为本发明光隔离器的一容装构造的第一部份的立体图；图3为本发明，在装配时被固定于光隔离器用的容装构造的第一部份的一轴向容纳结构内的容装构造的第二部份的立体示意图。
图4为本发明的一光隔离器的一侧视横剖面图；图5为本发明的一光隔离器的一侧视横剖面图，用来说明在制造期间，将检偏光镜与光旋转器加以隔开，以允许插入损失及光隔离的测试及测量情形；及图6为本发明的一光隔离器的一侧视横剖面图，用来说明在制造期间，将检偏光镜与光旋转器加以隔开，以容许利用一电磁铁(electromagnet)来进行插入损失及光隔离的测试及测量情形。
发明的详细说明图1a为本发明的一光隔离系统1的一侧面示意图。依本发明的光隔离器包括一光准直仪2，一光隔离组件3，及一集光器4(或聚光器(optical condenser))。光准直仪2、光隔离组件3及集光器4，彼此保持互相间隔开的轴向关系。依本发明的光隔离器1包括一管状容装体5，兹参考图2及3加以说明如下。
更特别的是，光准直仪2距光隔离组件3有轴向间隔，而光隔离组件3亦与集光器4有轴向间隔；它们均分别被安装在即将参照图2及图3加以讨论的管状容装体5内。为了便于操作，光隔离组件3配置在光准直仪2与集光器4之间的一个最佳位置处。在该处，光准直仪2与集光器4间之光束，实质上是平行的。如图4所示，在容装体5内，可利用固定螺丝(set screws)，完成光准直仪2、光隔离组件3以及集光器4沿轴向及横向的定位操作，此详细讨论如下。
本发明的光准直仪2包括一光纤安装组件2a及一折射率渐变透镜(即一GRIN透镜)2b。光纤安装组件2a包括一外端表面偏斜的毛细管2a’及具有缓冲涂层(buffer coating)6a的一输入光纤6。依本发明的一实施例，GRIN透镜2b具有一0.23的距程(pitch)。在组合期间，为了插入毛细管2a’中，缓冲涂层6a从输入光纤6中被部份去除。
在光隔离系统1中，光准直仪2，光隔离组件3，及集光器4之间的关系，容许在输入光纤6上对光信号的接收，此将详细讨论于后。依本发明，光隔离器1的构造容许在光纤安装组件2a与GRIN透镜2b之间的光信号之扩展(expansion)；允许经由光隔离组件3的朝顺向的光信号的传输，但阻止反向传输；在集光器4中的光信号的收缩(contraction)，以及在一输出光纤6’中的已重新收缩光信号的偏差(departure)。光准直仪2的一项功能是产生光信号的一准直光束，以便于光隔离组件3执行其隔离功能；此将更详细讨论于后。
输入光纤6及外端表面偏斜毛细管2a’，都同样沿着一重合平面而呈现外端表面偏斜。依本发明，输入光纤6及外端表面偏斜毛细管2a’的共同平面状偏斜表面，包括直接在它们的共同外延表面上形成的共同沉积的抗反射层或多层2c。一层或更多抗反射层的沉积是人们熟知的厚膜(thick film)技术，利用人们熟知的材料来完成，以达到四分之一波长之厚度。毛细管2a’是沿着其中心轴，以中心轴向方式支撑输入光纤6。依本发明的一实施例，将光纤6固定于插入毛细管2a’中心内的环氧树脂中。然后，将环氧树脂加以固化，以便在毛细管2a’内所需要的轴向位置处，将光纤6固定于毛细管2a’内。GRIN透镜2b与光纤安装组件2a沿轴向间隔开。在光准直仪2中，沿着毛细管2a’之轴线，将光纤6予以嵌入(embedded)。藉由譬如砂磨(sanding)及抛光(polishing)操作，使光纤6的一经选定的输入端与毛细管2a’的一末端齐平(flushed)，以确保毛细管2a’及光纤6的共同偏斜面具有一共同角度。依本发明的一实施例，从法线(normal)到光信号前进方向的角度约为8度。本发明的一实施例，是利用譬如环氧树脂，将光纤6及毛细管2a’的经选定末端彼此加以固定。GRIN透镜2b包括第一及第二末端，两者均被涂上抗反射涂层。
本发明的一实施例，将光线6及毛细管2a’的经选定末端藉由研磨或利用其他方法，使其倾斜至约8度的角度。此一选定的角度确保不会使反射光回授耦合，并将透射传输干扰减到最小程序，而为光束外形的一函数。此一选定的角度防止光功率的反射波返回到输入光纤6。其它的表面末端角度均能被加以代替，且均可适用于本发明的范围内。
如图1b中所示，将光纤6及毛细管2a’的倾斜端施以进一步沉积藉由选定的涂层材料的沉积，直接在它们的共同偏斜表面上，沉积一层或更多层选定的抗反射层。一层或多层抗反射层，会改善系统的光传输特性，并可降低不想要的反射光功率。一种最佳化渐变之折射率的渐变透镜，被用来准直从光纤6发出来的光功率。抗反射层可能是譬如一层或两层的ZrO2·SiO2或ThF2·SiO2。可利用众所周知的”喷镀(sputter)技术来加以沉积这种材料；譬如说，使用一电子枪来施行喷镀沉积。而这项操作则可譬如说，委请美国加州·福勒顿的“薄膜科技公司”(“Thinfilm Technology，Inc.)代为办理。
本发明中，抗反射层的使用会大幅改善光通量(throughput)，特别是与在一光线末端处黏结抗反射板之方式相比较，它会导致光功率处理能力的降低。譬如说，一种光黏合剂(optical cement)已被证实其质量会随着在1550毫微米(nm)下的300毫瓦(mw)光功率辐射，于30天内降低。藉由消除两个板块的黏合剂界面，就可附带地消除光反射改善光通量。
本发明的光隔离组件3包括一偏光镜3a；一检偏光镜3c；及一光旋转器3b，三者以沿轴向隔开配置的方式固定。光隔离组件3，另外包括一管状永久磁铁，于其内沿轴向安装偏向安装偏光镜3a，光旋转器3b，及检偏光镜3c，后面将配合图4详细讨论之。另外，如图2及3中所图示，光隔离组件3被安装于管状容装体5内。
偏光镜3a为譬如一种双折射晶楔(birefringent crystal wedge)，例如像YvO4。依本发明之一实施例，检偏光镜3c也是一种双折射晶楔。
本发明之一实施例，光旋转器3b是一种“法拉第”(Faraday)旋转器。更特别的是，光旋转器3b是以(Bi YbTb)3Fe5O12所形成。在操作中，从光准直仪2接收输入光线。入射光线的偏光角相对来自光准直仪2的入射(incoming)光束的偏光角旋转45度。将检偏光镜3c的旋转调整加以设定，以便传输已由光旋转器3b旋转的偏光光线。光线在传输经过检偏光镜3c之后，就由集光器4加以收集，并耦合到输出光纤6’中。
本发明的实施例中，使偏光镜3a的入口侧表面，是与正被传输中的光信号之向前传播方向成约74度的偏斜角度。朝向光隔离组件3的一平行输入光束，会进入光隔离组件3的偏光镜3a，并被分离成两道光线。其中一光线沿着双折射偏光镜的晶体光轴而受偏极化；而另一光线则为沿着垂直于晶体光轴的方向受偏极化的异常(exraordinary)光线。光旋转器3b在来自偏光镜3a的接收光中，相对于偏光镜3a的光轴旋转45度。检偏光镜3c被调准(aligned)成可接收普通光线及异常光线，并将它们加以复合的方式。
本发明的实施例中，光隔离组件3更包括第一遮蔽环3d及第二遮蔽环3e，它们分别将偏光镜3a及检偏光镜3c自光旋转器3b隔开。依本发明的实施例，偏光镜3a及检偏光镜3c均为一种楔形偏光镜，其中每一楔形偏光镜的输入及输出表面，实质上都是非平行的。
在组合光隔离器期间，遮蔽环3d及3e的使用，解决了一项难题。如图4中所示，譬如说在一经选定的铝板块3f上的一些选定之轴向位置处，制造光隔离器的元件。利用一种选定的环氧树脂或黏胶(adhesive)，将元件加以固定在板块上的一些选定的位置处。其后，再将板块3f插入管状磁铁3g内，及光隔离器之容装体内。不幸地，黏胶可能会进入偏光镜3a与光旋转器3b之间，或在光旋转器3b与检偏光镜3c之间的间隙中。黏胶进到光旋转器3b、偏光镜3a或检偏光镜3c之起偏振作用的(optically active)表面上，将严重降低它们的操作及性能品质。譬如说，自偏光镜3a、检偏光镜3c之表面、或光旋转器3b之表面的反射，将会造成干扰图纹，而使光隔离器系统1的性能降低。因此，乃将遮蔽环3d及3e分别被设置在偏光镜3a与光旋转器3b之间，以及在光旋转器3b与检偏光镜3c之间。这些遮蔽环约有75微米厚，且具有1毫米内径及2毫米外径，被用作为在两个偏光镜与光旋转器3b之间的间隔件(spacers)。遮蔽环3d及3e防止黏胶进入偏光镜3a与光旋转器3b之间，以及光旋转器3b与检偏光镜3c之间的光路径中。遮蔽环3d及3e保护在偏光镜3a与光旋转器3b之间，以及在光旋转器3b与检偏光镜3c之间的内表面，因而防止因黏胶材料造成损坏而导致的干扰，该干扰是导因于来自在偏光镜3a与光旋转器3b之间，以及在光旋转器3b与检偏光镜3c之间表面的反射。最后，依本发明，使用遮蔽环3d及3e作为顶住偏光镜3a与光旋转器3b，以及光旋转器3b与检偏光镜3c之诸相邻表面的结构元件，为整个光隔离器1提供附加的结构强度及强固性(robustness)。
本发明的实施例中，偏光镜3a及检偏光镜3c分别被形成约16度之楔形，并各被沉积一选定的抗反射涂层；用来降低回射的光接收，并改善光信号的前向传输状态。如以上所说明的，第一及第二遮蔽环3d及3e提供机械强度以改善稳定性，及改善光隔离并降低光通量损失。
本发明的实施例，可采用一薄填隙片(thin shim)，用来使第二偏光镜3c绕纵轴旋转，以允许光旋转器(即第二偏光镜3c)的旋转之校正，并改善光通量及光隔离。
本发明的集光器4(即聚光器)包括一光纤安装组件4b及一GRIN透镜4a。集光器4是光准直仪2的互逆构造(reciprocal)。集光器4收集来自光隔离器3的光，并朝输出光纤6’之一输入端加以聚焦。光纤安装组件4b更包括一内端表面偏斜毛细管4b’及一输出光纤6’。输出光纤6’及内端表面偏斜毛细管4b’内端表面偏斜毛细管4b’，都同样沿着一重合平面而呈现内端表面偏斜。依本发明，输出光纤6’及内端表面偏斜毛细管4b’的共同平面偏斜表面，包括直接在它们的共用同一外延表面上制造的一种共同沉积抗反射层。毛细管4b’是以中心轴向方式支撑输出光纤6’。而GRIN透镜4a则是向内距光纤安装组件4b有轴向间隔。
在集光器(即聚光器)4中，沿着毛细管4b’的轴线，将光纤6’加以嵌入。聚光器收集来自隔离器的光，并加以聚焦进入输出光纤6’中。在反方向，聚光器变成一光准直仪。具角度偏斜并已涂上抗反射层的光纤末端，亦为输出光纤的一高的回波损耗。检偏光镜现在变成偏光镜。来自聚光器的已准直光线亦会被偏光，并被分离成普通光线及异常光线。然后，藉由法拉第旋转器将这些光线旋转45度。该旋转与来自光准直仪光线的旋转朝反方向。结果是，从异常光线对调(swapped)普通光线。这些光线不能结合，而且不能由光准直仪加以聚焦进入输入光纤6中。
藉由譬如精细砂磨及抛光操作，使光纤6’的一选定的末端与毛细管4b’的一末端齐平，以确保毛细管4b’及光纤6’的共同偏斜表面具有一所希望的共同角。本发明的一实施例，是利用譬如环氧树脂，将光纤6’及毛细管4b’的选定的末端，予以相互固定。然后，将经选定末端加以研磨或利用其他方式，使其倾斜达到约8度的角度。另一实施例，倾斜角小于约8度。此选定的角度，会防止光功率的反射返回到输出光纤6’。其它的表面末端角度，均能代替之，且均可适用于本发明的范围内。进一步更在倾斜末端施以沉积，藉由涂层材料的沉积，直接在共同偏斜表面上，沉积一层或多层选定的抗反射层。一层或多层抗反射层，会改善系统的光传输特性，并可降低不想要的反射光功率。一种最佳距程的折射率渐变透镜，被用来凝聚从光隔离器3离开并进入光纤6’的光功率。
本发明的实施例，光隔离器会将来自输入光纤6的输入光信号有效地传输到输出光纤6’，但阻挡源自输出光纤6’的光返回进入输入光纤6中。
组合本发明的光准直准仪2的方法是经由在管状容装体5a一端上的一个轴向开孔(aperture)，插入光纤6与光纤固定座组件2a。然后，再使光纤安装组件2a与GRIN透镜2b对准，并将其固定于容装管内。当光成一道平行光束从输入光纤6射来，并由GRIN透镜2b离开时，即已完成所需要的对准操作。
本发明的光准直仪2包括一光纤安装组件2a及一折射率渐变透镜(即一GRIN透镜)2b。光纤安装组件2a包括一外端表面偏斜毛细管2a’及一输入光纤6。本发明一实施例，GRIN透镜2b具有一0.23的距程。
本发明一实施例，在光隔离器的偏斜表面上的一种抗反射涂余层的使用，会改善光信号输入量，并大幅降低光反射。来自有涂层且具角度倾斜的隔离器的最终回射损耗在70分贝的等级上。
因此，本发明的一实施例，一低衰减光隔离器会消除在一光波导件譬如一光导体或光纤中的反向光信号的传输。
本发明的方法，偏光镜组合于一磁管(magnetic tube)内，并将检偏光镜组合到磁管以形成一种光隔离器。在组件中包括一填隙片，以容许绕光隔离器轴线的反向旋转(counterrotating)调整、完成调谐(tuning)、改善隔离、以及改善光通量。譬如说，藉着将一填隙片插在法拉第旋转器与检偏光镜之间，可施行组合调整，因而增加制造的合格率(yield)。
再者，利用一输入光纤固定座(例如毛细管)及一输入GRIN透镜，将输入光行6组合于用以固定光准直仪2的管状装体的第一部份的第一末端中。其次，将光隔离器插入剩余的空间，亦即管状容装体的第一部份的的第二末端中。接着，利用输出毛细管及输出GRIN透镜将输出光纤6’组合在管状容装体的第二部份中。最后，譬如说利用环形焊接法(annular soldering)，将管状容装体的第一及第二部份加以固定在一起。本发明的一实施例，对毛细管的前缘施以倒角(chamferd off)，以防止在组合期间刮伤(scraping)到管状容装体的两部份的内部。
图2依本发明的光隔离器系统的容装构造5的第一部份5b的立体图。第一部份5b包括分别具有大及小外径的第一及第二子部份(subportions)5b’及5b”。如图所示，本发明，第二子部份5b”可插入于容装构造5的第二部份5a的一个容纳开孔中；且在制造组合时，必须被焊接定位。
图3是本发明，针对光隔离器系统1的容装构造5的第二部份5a的立体示意图。在组合时，容装构造5的第一部份部份5b被固定于第二部份5a的一个轴向容装构造中。第二部份5a包括具有大及小内径的第一及第二子部份5a’及5d。5a”是第二子部份5a’的内周部，其具有较大的内径，而容许将第一部份5b的子部份5b”密接地插入至子部份5a”中；以及使至少子部份5b”的一部份插入部份5a”中。本发明，在制造组合期间，容装构造5的第一部份5b，可与容装体5的第二部份5a焊接于定位，以产生适用的光隔离系统。当制造好第一及第二部份5b及5a时，就在子部份5b”被插入地容装构造5的子部份5a”中的位置，将它们焊接在一起。
图4是本发明的光隔离器1的一侧视横剖面图。特别是，于图4显示容装构造5的第一及第二部份5b及5a的第一及第二重叠管状凸缘。利用焊料5c将5a及5b两部分加以焊接在一起。光隔离器1包括一圆盘(disk)4a’。其中心轴向开口，允许光信号毫无障碍地轴向横越(traversal)；并在制造期间，对地为了将容装构造5的第一及第二部分5b及5a相互固定而施用的焊料构成一直接障碍。因此，可防止任何助焊剂朝向光学元件特别是光隔离器组件3内的元件方向飞溅，而触及到光隔离器1内的这些敏感元件。
如图4所示，容装体5开设有五个螺孔，以容许固定螺丝将对应的光元件加以固定在容装体5内的一些选定位置。
特别是，固定螺丝4b”使光纤安装组件4b抵住第一容装体部份5b的内周。再者，固定螺丝4a”使GRIN透镜4a抵住第一容装体部份5b的内周。
另外，因此螺丝3g”将光隔离器组件3固定在第二容装体部份5a内周的一选定的轴向位置处。另外，固定螺丝2a”使光纤安装组件2a使光纤安装组件2a固定于第二容装体部份5a的内周。再者，固定螺丝2b”使GRIN透镜2b抵住第二容装体部份5a的内周。
使用本发明的方法，可使制造合格率显著地增加。
图5是本发明的一光隔离器的测视横剖面图，用来说明在制造期间，将偏光镜3a与光旋转器3b加以分开，以容许插入损失及光隔离的测试及最佳化。本发明的光隔离组件包括一偏光镜3a；一光旋转器3b；及一检偏光镜3c；三者以沿轴向间隔开的配置方式被固定。光隔离组件另外包括一“两部份”式管状永久磁铁，于其内沿轴向安装偏光镜3a，光旋转器3b，及检偏光镜3c。另外，光隔离组件3被安装在一管状容装体3h内。
本发明一实施例，光旋转器3b是一种法拉第旋转器。更特别的是，光旋转器3b是以(BiYbTb)3Fe5O12材料形成的。于操作中，从光准直仪2接收输入光线。入射光线的偏光角相对于来自光准直仪2的入射光束的偏光角旋转45度。检偏光镜3c的旋转调整量被设定，以便于传输已由光旋转器3b旋转的偏光光线。光线在传输经过检偏光镜3c之后，就由集光器4加以收集，并耦合到输出光纤6’中。
本发明的一实施例，光隔离组件3尚包括将光旋转器3b和检偏光镜3c沿轴向间隔开的一遮蔽环3e。依本发明的一实施例，检偏光镜3c是一楔形偏光镜。在组合光隔离器期间，遮蔽环3e的使用，解决了一项难题。光隔离器的元件是在选定的轴向位置处的选定的板块3f’及3f”上制造，且由例如铝制成。各元件利用选定的环氧树脂或黏胶加以固定在板块上的一些选定位置处。其中，偏光镜3a被安装在板块3f”上，且光旋转器3b和检偏光镜3c被安装在板块3f’上。其后，将两片板块3f’及3f”插入各管状磁铁3g’及3g”内，及光隔离器的容装体内。
如图5所示，设有外夹套(jacker)3h，以便利用环氧树脂3h’及3h”，将各管状磁铁3g’及3g”固定在各孔3q’及3q”中。各管状磁铁3g’及3g”藉由附着到能够旋转方式调整的各夹具(fixture)83及84上，而更加能保护反向旋转的稳定性。就一特定波长而言，一旦插入损失及隔离已经达到一最佳或所望的位准，就用环氧树脂将各管状磁铁3g’及3g”的反向旋转设定位置加以固定。
图5还显示一光纤安装组件2a及一折射率渐变透镜(即一GRIN透镜)2b。光纤安装组件2a包括一外端表面偏斜毛细管2a’及具有缓冲涂层56a的一输入光纤6。在组合期间，为了插入毛细管2a’中，而将缓冲涂层6a从光纤6中加以部份去除。图5还显示光纤安装组件4b及一折射率渐变透镜(即一GRIN透镜)4a。光纤安装组件4b包含表面偏斜毛细管4b’及具有缓冲涂层6a’的一输出光纤6’。在组合期间，为了插入毛细管4b’中，而将缓冲涂层6a’从光纤6a’中加以部份去除。为了进行制造中所常有的测试，以逐次放出(successive evolutions)的方式，将来自诸如激光的一适当光源的光提供到光纤6’及光纤6。对应地，在光纤6及光纤6’处检测该光线。
图6为本发明的一光隔离器系统的一侧视横剖面图，用以说明在制造期间，将偏光镜与光旋转器加以隔开，以容许利用一电磁铁来进行插入损失及光隔离的测试及最佳化。偏光镜3a与光旋转器3b，及检偏光镜3c的组件分离；三者以沿轴向间隔开的配置方式被固定。管状电磁铁111是由一管状支架110所支撑；而在该支架内，则沿轴向安装有偏光镜3a、光旋转器3b及检偏光镜3c。光旋转器3b，及检偏光镜3c均由板块3f所支持。而板块又由被安装在管状支架110内的夹具3p所支持。管状电磁铁配备有“极性可逆转”(reversible polarrity)的电能，以便于在不需要移动电表及光源情况下，即容许朝双方向进行插入损失及光隔离的测量。偏光镜3a更被装配在管状支架110的缘部内之可旋转夹具3p’所夹持。管状电磁铁111沿着电力线101及102配备有电力100。使磁铁的极性反向，就能朝另一方向测量插入及光隔离。
权利要求
1.一种光隔离器，设有一准直仪，包括一输入光纤，在构造上具有带偏斜角度的一露出面，用来避免原来指向一光路径的第一选定方向的光信号的逆向反射；一光纤固定座，具有与输入光纤的露出面呈现平面重合的一输出面，所述准直仪具有在该输入光纤及光纤固定座的重合面上，以外延方式形成的一层非反射涂层；及一GRIN透镜，自该输入光纤沿轴向偏离；一隔离组件，包括一偏光镜；一旋转器，与该偏光镜同轴；及一检偏光镜；和一聚光器，包括；一输出光纤，在构造上具有带偏斜角度的一露出面，用来避免原来指向一光路径的一选定方向的光信号的逆向反射；一光纤固定座，具有与所述输出光纤的露出面呈现平面重合的一输入面，该光准直仪具有在输出光纤及光纤固定座的重合面上，以外延方式形成的一层非反射涂层；及一GRIN透镜，自所述输入光纤沿轴向偏离。
2.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，更包括一容装体，用以沿轴向固定所述准直仪、隔离组件及聚光器。
3.根据权利要求2所述的光隔离器，其特征在于，所述容装体包括第一及第二部份，此两部份有局部重叠而形成一外壳。
4.根据权利要求3所述的光隔离器，其特征在于，所述第一及第二部份均为管状。
5.根据权利要求4所述的光隔离器，其特征在于，更包括一容装本，用以沿轴向固定所述准直仪、隔离组件及聚光器；另包括沿轴向配置在隔离组件与聚光器间的一圆环。
6.根据权利要求3所述的光隔离器，其特征在于，更包括一容装体，用以沿轴向固定该准直仪、隔离器、及聚光器；另包括沿轴向配置在隔离器与聚光器间之一圆环。
7.一光隔离器的制造方法，用以将包括一准直仪、一隔离组件及一聚光器的一光隔离器组合在一种两部份式管状容装体中，此方法包括所述准直仪及隔离组件分别固定在两部份式管状容装体的选定的第一部份的第一及第二位置处；所述的聚光器固定在两部份式管状容装体的第二部份中；及所述管状容装体的第一及第二两部份，沿轴向相互固定形成一外壳。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述管状容装体的第一及第二两部份，焊接成一外壳。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述隔离器免受焊料波及。
10.一种光隔离器，设有一容装体，具有第一及第二轴向开口，用来连接输入及输出光纤；一准直仪，安装在容装体中，包括一输入光纤，在构造上具有带角度偏斜的一曝光面，用来避免光信号的反向反射，而该等信号则初始指向一光路径的第一经选定方向，一光纤固定座，具有与输入光纤的曝光面呈现平面重合的一输出面，准直仪包括在输入光纤及光纤固定座的共同重合面上，以直接方式沉积的一层非反射涂层，及一GRIN透镜，自该输入光纤沿轴向偏离；一隔离组件，包括一偏光镜，一旋转器，与偏光镜同轴，及一检偏光镜；和一聚光器，被安装在该容装体中，用来接收来自该隔离器的前向光信号。
11.根据权利要求10所述的光隔离器，其特征在于，所述容装体还包括分别具有彼此重叠的第一及第二凸缘的第一及第二管状部份。
12.根据权利要求11所述的光隔离器系统，其特征在于，更包括用来分隔隔离器与所述第一及第二凸缘的一结构。
13.根据权利要求12所述的光隔离器，其特征在于，所述分隔结构呈环状。
14.根据权利要求12所述的光隔离器，其特征在于，所述第一及第二凸缘均由焊料予以焊接。
15.一种光隔离器，设有一准直仪，包括一输入光纤，在构造上具有带偏斜角度的一露出面，用来避免原来指向一光路径的第一选定方向的光信号的逆向反射；一光纤固定座，具有与输入光纤的露出面呈平面重合的一输出面；及一GRIN透镜，自该输入光纤沿轴向偏离；一隔离组件，包括一偏光镜；一旋转器，与偏光镜同轴；一检偏光镜，及一永久磁铁，设在第一及第二轴向偏离部份中，所述偏光镜被安装在所述第一部份中，检偏光镜则被安装在第二部份中；和一聚光器，包括一输出光纤，在构造上具有带偏斜角度的一露出面，用来避免原来指向一光路径的一选定方向的光信号的逆向反射；一光纤固定座，具有与输出光纤的露出面呈现平面重合的一输入面；及一GRIN透镜，自所述输入光纤沿轴向偏离。
16.一种光系统的制造方法，该光系统包括一偏光镜，一光旋转器及一检偏光镜；该制造方法包括以下步骤按照顺序沿轴向对正一偏光镜、一光旋转器及一检偏光镜；建立光隔离器的磁操作条件，使光系统能够容许在一轴向上的光传输；并防止沿相反轴向，穿过该光系统的光传输；将来自一激光光源的光朝一轴向施加到所述偏光镜，并使该光穿过所述偏光镜、光隔离器及检偏光镜；量测自所述检偏光镜所传输的光位准；及针对光插入损失及隔离，调整所述偏光镜及检偏光镜。
全文摘要
一种光隔离器及其制造方法,该系统包括准直仪、隔离器、聚光器。准直仪主要包括输入光纤、光纤固定座,隔离器包括偏光镜、旋转器及检偏光镜,聚光器主要包括输出光纤及光纤固定座;该光隔离器的制造方法包括由被焊接在一起的两部分构成一整体的管状光隔离器。管状光隔离器包括一内圆盘,用以在容装体两部分的共同期间,保护隔离器免受已加热焊料的波及。光隔离器包括用来间隔偏光镜、检偏光镜及隔离器部分的管体。
文档编号G02B6/27GK1179548SQ9612034
公开日1998年4月22日 申请日期1996年10月16日 优先权日1996年10月16日
发明者徐魁森, 何鲸, 周岳宪 申请人:魁洛光电科技股份有限公司