一種光隔離器的制造方法
【專利摘要】本實用新型適用于光學領域，提供了一種濾波光隔離器。本實用新型提供的光隔離器通過在光隔離器的光傳播方向上依次設置輸入端光纖準直器、第一雙折射晶體、法拉第旋光器、半波片、第二雙折射晶體、窄帶通濾波片、輸出端光纖準直器。本實用新型提供的光隔離器極大的增強了對回光的隔離效果，同時也增強了對帶通外波段的過濾效果。
【專利說明】
_種光隔禹器
技術領域
[0001]本實用新型適用于光學領域，尤其涉及一種光隔離器。
【背景技術】
[0002]信號光在從光源到接收端的傳輸過程中，會經過許多不同的光學界面，在每一個光學界面處，均會產生不同程度的反射，這些反射產生的回程光最終會沿光路返回光源。當回程光的強度累積達到一定程度時，就會引起光源工作不穩定，產生頻率漂移、幅度變化等問題，從而影響整個系統的正常工作。
[0003]光隔離器是一種只允許單向光通過的無源光器件，其工作原理是基于法拉第旋轉的非互易性，光隔離器內部的法拉第旋光器的旋光角度與旋光材料本身的費爾德常數有關，S卩0 = BLV，其中，Θ為旋光角度，V為費爾德常數，而對于同種旋光材料，不同的波長又對應不同的V值，也就是說當通過的光波長變化時，法拉第旋光器對光波的旋轉角度也將發生變換，這樣會影響最終的隔離度，所以，通常所使用的光隔離器只有在中心波長處有高隔離度，偏離中心波長越多，隔離度下降越多，使得光隔離器的應用時造成很大的隱患。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種光隔離器，無論對中心波長附近的窄帶寬回光還是對波長頻移造成的其他波長回光都具有很好的隔離效果，從而解決傳統光隔離器對寬帶寬回光的隔離效果不好而造成的隱患。
[0005]本實用新型是這樣實現的，一種光隔離器，所述光隔離器光傳播方向上依次設置有:輸入端光纖準直器、第一雙折射晶體、法拉第旋光器、半波片、第二雙折射晶體、窄帶通濾波片、輸出端光纖準直器。
[0006]優選的，所述的窄帶通濾波片端面與所述的輸出端光纖準直器的光入射端面不平行。
[0007]更優選的，所述的窄帶通濾波片與所述的輸出端光纖準直器的光入射端面的夾角為8度至11度。
[0008]更優選的，所述光隔離器還包括中空第二玻璃管以及中空且兩端面不平行的第一玻璃管，所述第二玻璃管的內徑大于所述第一玻璃管的內徑；
[0009]所述輸出端光纖準直器還包括依次沿光傳播方向設置的第二透鏡、第二毛細管和第二光纖；
[0010]所述窄帶通濾波片固定到所述第一玻璃管的一端，所述第一玻璃管的另一端平行于所述第二透鏡，使所述窄帶通濾波片不平行于所述第二透鏡的端面；
[0011]所述第二玻璃管套接所述第一玻璃管以及所述第二透鏡。
[0012]更優選的，所述第一玻璃管套接在所述第二玻璃管內的長度大于所述第一玻璃管內的一半。
[0013]優選的，所述窄帶通濾波片表面鍍有光學薄膜，所述光學薄膜對在帶通范圍內的光具有低反射率，以及對帶通范圍外的光具有高反射率。
[0014]優選的，其特征在于，所述第一雙折射晶體和所述第二雙折射晶體為一對規格尺寸相同，且在所述光傳播方向的兩端表面平行的單軸雙折射晶體。
[0015]優選的，所述第一雙折射晶體和所述第二雙折射晶體與所述光傳播方向的夾角不為90度。
[0016]優選的，所述的法拉第旋光器包括:一片法拉第旋光片和一個圓環形磁鐵，所述圓環形磁鐵環繞所述法拉第旋光片設置。
[0017]優選的，所述輸入端光纖準直器沿光的傳播方向依次設置有:第一光纖、第一透鏡和第一毛細管，其中，所述第一透鏡和所述第一毛細管的相近的面相互平行，且所述兩相對的面與所述光傳播方向的夾角為8度至11度。
[0018]本實用新型提供的光隔離器通過在光隔離器的光傳播方向上依次設置輸入端光纖準直器、第一雙折射晶體、法拉第旋光器、半波片、第二雙折射晶體、窄帶通濾波片、輸出端光纖準直器，極大的增強了對回光的隔離效果，同時也增強了對帶通外波段的過濾效果。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型提供的一種光隔離器的結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型提供的另一種光隔離器的結構示意圖；
[0021 ]圖3是本實用新型提供的另一種光隔離器的結構示意圖；
[0022]圖4是本實用新型提供的另一種光隔離器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0024]本實用新型是這樣實現的，如圖1中，本實用新型提供的濾波光隔離器在光傳播方向上依次設置有輸入端光纖準直器10、第一雙折射晶體11、法拉第旋光器12、半波片13、第二雙折射晶體14、窄帶通濾波片15、輸出端光纖準直器16。
[0025]具體的，如正向的工作光束從輸入端光纖準直器10轉換成平行光輸入到第一雙折射晶體11中，被分成傳播方向相同但偏振方向不同兩束線偏光;兩束線偏光經過法拉第旋光器12后，偏振態都會被旋轉a，偏振方向順時針旋轉a(也可逆時針)，經過半波片13后的偏振方向再旋轉B，因此兩束線偏光相對于經過法拉第旋光器12之前的初始偏振方向均旋轉了 a+B;上述偏振態發生轉換的兩束線偏光經過第二雙折射晶體14后重新合成一束光，再經過窄帶通濾波片15，濾除所述工作波束波長及附近帶寬內的光后，最終耦合進所述的輸出端光纖準直器16，完成了光隔離器正向通過和過濾的功能。
[0026]反向的光束通過窄帶通濾波片15過濾窄帶寬的范圍外的光波后，傳輸進第二雙折射晶體14被分成兩束偏振方向不同的線偏光，這兩束線偏光經過半波片13后偏振方向均逆時針旋轉B，再經過法拉第旋光器12。此時的反向光波長都處在窄帶寬的范圍內，所以這兩束光經過法拉第旋光器后偏振方向仍然順時針旋轉a，則兩束光相對于經過第二雙折射晶體時偏振方向沒有改變，于是當兩束線偏光經過第一雙折射晶體時，傳輸方向再次偏轉，向更遠離光隔離器中心軸的方向傳輸，從第一雙折射晶體出射后，兩束線偏光分別位于輸入端光纖準直器的上、下兩側，無法再進入輸入端光纖準直器中，完成了光隔離器反向隔離的功能。本實用新型提供的光隔離器通過窄帶通濾波片15可以將光束中帶寬范圍外的光濾除，極大的提高了光隔離器對帶寬范圍外的光的隔離作用。
[0027]如圖2所示的一種光隔離器，所述光隔離器在光傳播方向上依次設置有:輸入端光纖準直器20、第一雙折射晶體21、法拉第旋光器22、半波片23、第二雙折射晶體24、窄帶通濾波片25和輸出端光纖準直器26，其中輸入端光纖準直器20包括第一透鏡201和第一毛細管202；
[0028]法拉第旋光器22包括:一片法拉第旋光片220和一個圓環形磁鐵221，圓環形磁鐵221環繞法拉第旋光片220設置；
[0029]輸出端光纖準直器26包括第二透鏡261和第二毛細管262，窄帶通濾波片25與第二毛細管262端面不平行，且窄帶通濾波片25表面鍍有光學薄膜，所述光學薄膜對在帶通范圍內的光具有低反射率以及對帶通范圍外的光具有高反射率。
[0030]通過所述光隔離器，反向傳輸的光傳輸的過程中經過所述的輸出端光纖準直器26到窄帶通濾波片25表面，在帶寬范圍內的光正常通過，由于窄帶通濾波片25相對光傳播軸方向有一定傾斜角，則大部分帶寬范圍外的光相對于入射方向發生偏轉并反射掉，使所述帶寬范圍外的光既不能通過窄帶通濾波片25，又不能重新回到輸出端光纖準直器26，起到了隔離作用的同時也防止再次進入輸出端光纖準直器26而影響后面的系統工作。
[0031]優選的，窄帶通濾波片25與第二毛細管262端面的夾角為8°_11°，使帶寬范圍外的光得發射光相對于入射方向的偏轉角度為16°-22°，起到了更好隔離作用的同時也能更好的防止再次進入輸出端光纖準直器26而影響后面的系統工作。
[0032]為了更好兼顧光隔離器的成本和效果，優選的，上述光學薄膜在帶通范圍內反射率<0.5%，在范圍外反射率>98%，以減小光束損耗并實現更好的隔離效果。
[0033]由于此種光隔離器中，法拉第旋光片220為主要發熱源，溫度過高可能會影響損耗，所以優選的，可以用導熱硅膠將法拉第旋光片220與半波片23粘接，在保留足夠通光孔徑的前提下，在半波片23的四周點膠粘接，然后固定在磁環內孔中。
[0034]如圖3所示的一種光隔離器，所述光隔離器在光傳播方向上依次設置有:輸入端光纖準直器30、第一雙折射晶體31、法拉第旋光器32、半波片33、第二雙折射晶體34、窄帶通濾波片35和輸出端光纖準直器36，其中輸入端光纖準直器30包括第一光纖300、第一毛細管301和第一透鏡302;輸出端光纖準直器36包括第二光纖360、第二毛細管361和第二透鏡362，第一雙折射晶體31和第二雙折射晶體34是規格尺寸相同、且其在光傳播方向各自的兩端表面相互平行的單軸雙折射晶體，而且第一雙折射晶體31和第二雙折射晶體34與所述光傳播方向的夾角不為90度。
[0035]通過使用兩端面平行且與光傳播方向具有不為90度的夾角的雙折射晶體，使輸入端光纖準直器30出射光在雙折射晶體端面產生的反射光不會再重新回到輸入端光纖準直器30中，進一步減小整個隔離器的回波損耗，提高工作系統的穩定性；同時使最終出射光與入射光在同一條直線上，避免了長方形雙折射晶體造成的出射光相對于入射光偏移一段距離，減小了所需要的晶體的體積，節約了成本。
[0036]優選的，第一雙折射晶體31和第二雙折射晶體34的材料可以為YV04或者LiNb03。
[0037]優選的，第一毛細管301和第一透鏡302的相近的面相互平行，且所述兩相近的面與所述光傳播方向的夾角為8°_11°，這樣可以在不增大準直器的插入損耗的前提下最大程度減小準直器的回波損耗，從而避免因回波損耗大而使回光對隔離器所在的整個工作系統產生干擾。
[0038]作為本實用新型的另一個，如圖4所示的一種光隔離器，所述光隔離器在光傳播方向上依次設置有:輸入端光纖準直器40、第一雙折射晶體41、法拉第旋光器42、半波片43、第二雙折射晶體44、窄帶通濾波片45、第一玻璃管46第二玻璃管47和輸出端光纖準直器48;
[0039]其中，輸入端光纖準直器40包括第一光纖400、第一透鏡402和第一毛細管401;
[0040]輸出端光纖準直器48包括第一光纖480、第二透鏡482和第二毛細管481;
[0041 ]第二玻璃管47和第一玻璃管46中空，第二玻璃管47的內徑大于所述第一玻璃管46的內徑，且第一玻璃管46兩端面不平行，第一玻璃管46—端連接到窄帶通濾波片45，另一端面平行于輸出端光纖準直器48的第二毛細管481的端面，使得窄帶通濾波片45不平行于輸出端光纖準直器48的第二毛細管481的端面，第二玻璃管47套接第一玻璃管46和第二毛細管482;第一玻璃管46與窄帶通濾波片45之間，第二玻璃管47與第一玻璃管46之間，第二玻璃管47和第二毛細管482之間通過點膠固定。通過第一玻璃管46和第二玻璃管47的套接，使窄帶通濾波片45與輸出端光纖準直器48更好的固定在一起，這樣便于實際操作并且能提高光隔離器的防震動性。
[0042]優選的，第一玻璃管46的一半以上的長度套入第二玻璃管47中，以減小輸出端光纖準直器48與第一玻璃管46的間距，既能保證器件防震性，也減小了窄帶通濾波片45與輸出端光纖準直器48的間距，方便光路的調節。優選的，為節約成本和簡化工藝，最終光隔離器的外殼可用一個整塊鋁合金在內部加工出凹槽的方式制作，將各個部件按光路順序粘接在凹槽內，然后在上面蓋上防塵蓋，確保內部晶體的潔凈。
[0043]以上所述僅為本實用新型的較佳而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種光隔離器，其特征在于，所述光隔離器光傳播方向上依次設置有:輸入端光纖準直器、第一雙折射晶體、法拉第旋光器、半波片、第二雙折射晶體、窄帶通濾波片、輸出端光纖準直器。2.如權利要求1所述的光隔離器，其特征在于，所述的窄帶通濾波片端面與所述的輸出端光纖準直器的光入射端面不平行。3.如權利要求2所述的光隔離器，其特征在于，所述的窄帶通濾波片與所述的輸出端光纖準直器的光入射端面的夾角為8度至11度。4.如權利要求2所述的光隔離器，其特征在于，所述光隔離器還包括中空第二玻璃管以及中空且兩端面不平行的第一玻璃管，所述第二玻璃管的內徑大于所述第一玻璃管的內徑； 所述輸出端光纖準直器還包括依次沿光傳播方向設置的第二透鏡、第二毛細管和第二光纖； 所述窄帶通濾波片固定到所述第一玻璃管的一端，所述第一玻璃管的另一端平行于所述第二透鏡，使所述窄帶通濾波片不平行于所述第二透鏡的端面； 所述第二玻璃管套接所述第一玻璃管以及所述第二透鏡。5.如權利要求4所述的光隔離器，其特征在于，所述第一玻璃管套接在所述第二玻璃管內的長度大于所述第一玻璃管內的一半。6.如權利要求1所述的光隔離器，其特征在于，所述窄帶通濾波片表面鍍有光學薄膜，所述光學薄膜對在帶通范圍內的光具有低反射率，以及對帶通范圍外的光具有高反射率。7.如權利要求1所述的光隔離器，其特征在于，所述第一雙折射晶體和所述第二雙折射晶體為一對規格尺寸相同，且在所述光傳播方向的兩端表面平行的單軸雙折射晶體。8.如權利要求1所述的光隔離器，其特征在于，所述第一雙折射晶體和所述第二雙折射晶體與所述傳播方向的夾角不為90度。9.如權利要求1所述的光隔離器，其特征在于，所述的法拉第旋光器包括:一片法拉第旋光片和一個圓環形磁鐵，所述圓環形磁鐵環繞所述法拉第旋光片設置。10.如權利要求1所述的光隔離器，其特征在于，所述輸入端光纖準直器沿光的傳播方向依次設置有:第一光纖、第一透鏡和第一毛細管，其中，所述第一透鏡和所述第一毛細管的相對的面相互平行，且所述兩相對的面與所述光傳播方向的夾角為8度至11度。
【文檔編號】G02F1/09GK205427370SQ201620109866
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年2月3日
【發明人】胡小波, 陳鵬, 汪鵬
【申請人】深圳市鐳神智能系統有限公司