一種自由空間偏振相關的混合型光隔離器的製作方法

2023-05-27 21:44:11 1

專利名稱：一種自由空間偏振相關的混合型光隔離器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學領域，特別涉及到一種通訊及工業用光隔離器的設計和應用。
背景技術：
光隔離器在光通訊及工業雷射應用領域廣泛應用，是一種非互易傳輸光的光無源器件，用於允許正向傳輸光正常通過此產品，並耦合到輸出波導中，同時阻止反向傳輸光耦合到輸入波導中，造成光學系統(尤其是雷射器)工作不穩定。目前實際應用中包含在線型 (偏振不相關)和自由空間型(偏振相關)兩類，在雷射器封裝中主要使用自由空間型的光隔離器(偏振相關)。目前，大量商用的自由空間隔離器採用兩片偏振片和一片45°法拉第旋光器組成，45°法拉第放在兩片偏振片之間，兩片偏振片的偏振方向相差45°當光正向傳輸時，入射光和第一片偏振片偏振方向平行的部分通過偏振片，與偏振方向垂直的部分被偏振片吸收，通過偏振片的光進入法拉第旋光器後在法拉第旋光效應作用下旋轉45°，與第二片偏振片的偏振方向正好平行，因此可以無損耗地通過第二片偏振片。當光反向傳輸時，與第二片偏振片偏振方向垂直的部分直接被偏振片吸收，與偏振方向平行的部分無損耗透過，然後進入法拉第旋光器；由於法拉第旋光器的旋轉方向只決定於磁場方向，不會隨著光的入射方向而改變，因此繼續沿著和正向傳輸時一樣的方向旋轉45°到達第一偏振片，此時光的偏振態與第一偏振片的偏振方向垂直，光被第一偏振片吸收，不能投射到輸入波導中。但是，此設計方案的成本較高，光隔離的效果也有待提高。因此，在採用低成本設計的同時，需要通過合理設計來保證產品的參數性能不降低，以滿足實際使用要求。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有設計中的分別存在的成本和性能參數兩方面的不足，提供了一種自由空間偏振相關的混合型光隔離器。本實用新型的光隔離器設計要可以同時滿足製造成本較低和性能指標較高兩方面的使用要求。為了達到上述發明目的，本實用新型提供的技術方案如下—種自由空間偏振相關的混合型光隔離器，其特徵在於，該光隔離器的結構包括有沿光軸分布的一片偏振片、一片法拉第旋轉器和一片偏振分光濾波片，所述的法拉第旋轉器放置於偏振片和偏振分光濾波片中間，所述偏振片的偏振方向垂直於Z軸，所述偏振分光濾波片的放置方向為與法拉第旋轉器成45 士 3 °夾角，偏振分光濾波片的入射面與偏振片的偏振方向繞Z軸旋轉45°平行。在本實用新型自由空間偏振相關的混合型光隔離器中，所述的偏振分光濾波片上鍍有偏振分光膜。在本實用新型自由空間偏振相關的混合型光隔離器中，所述的偏振片和偏振分光濾波片和法拉第旋轉器由光膠膠合成一光學體，或者三者分離粘在不同的支架上，但是空間關係要滿足法拉第旋轉器放置於偏振片和偏振分光濾波片中間。在本實用新型自由空間偏振相關的混合型光隔離器中，所述的偏振片放置的位置或者為入射端，偏振分光濾波片為出射端。當自然光從正向輸入時，偏振方向和偏振片的偏振方向一致，可以通過偏振片，偏振光經過45°法拉第旋轉器後偏振方向旋轉45°，此時光的偏振方向與偏振分光濾波片的入射面平行(即P光)，所以光可以通過。當自然光從反向輸入時，經過偏振分光濾波片時，分為P光和S光。S光將會被反射向下傳播，不會進入入射光路，達到隔離的目的；P光透過偏振分光濾波片，再經過45°法拉第旋轉器後偏振方向旋轉45°，變成45°偏振方向的偏振光，此時光的偏振方向和偏振片的偏振方向相互垂直，經過偏振片後被完全吸收，沒有光通過，從而達到反向隔離的作用。基於上述技術方案的設計，本實用新型自由空間偏振相關的混合型光隔離器與現有技術相比具有如下技術優點本實用新型的光隔離器使用偏振分光濾波片來代替偏振片做為起偏元件，以實現隔離回返光的目的，而且更加適合通信中的光路機構，可以被廣泛的應用。

圖1是本實用新型的光隔離器中偏振分光濾波片的P光和S光的透過率的示意圖。圖2是本實用新型自由空間偏振相關的混合型光隔離器中的正向工作狀態示意圖。圖3是本實用新型自由空間偏振相關的混合型光隔離器中的正向工作狀態示意圖。圖4是本實用新型自由空間偏振相關的混合型光隔離器在通信系統裡應用的示意圖。
具體實施方式
下面我們結合附圖和具體的實施例來對本實用新型的自由空間偏振相關的混合型光隔離器的結構和使用做進一步的詳細闡述，以求更為清楚明白的理解本實用新型，但不能以此來限制本實用新型的保護範圍。基於一般的光學原理，一束自然光入射於雙折射晶體時，會變成兩束折射光，分為 P光和S光，請參閱圖1所示，當光通過偏振分光濾波片時，在某些特定波長會只透過P光， 此時入射光處於偏振狀態而且和入射面平行。如圖2和圖3所示，本實用新型自由空間偏振相關的混合型光隔離器在結構包括有沿光軸分布的一片偏振片1、一片法拉第旋轉器2和一片偏振分光濾波片3。在本實用新型的光隔離器中，45°法拉第旋轉器2放置於偏振片1和偏振分光濾波片3中間。偏振片 1的偏振方向垂直於Z軸，偏振分光濾波片3的放置方向為與法拉第旋轉器2成45士3°夾角，而且偏振分光濾波片的入射面與偏振片的偏振方向繞Z軸旋轉45°平行。在本實用新型的光隔離器中，偏振片1和偏振分光濾波片3和45°法拉第旋轉器 2可以由光膠膠合成一個獨立的光學體。當然，偏振片1、偏振分光濾波片3和45°法拉第旋
4轉器2也可以分離粘在不同的支架上，但是空間關係要滿足上述結構45°法拉第旋轉器2 需要放置於偏振片1和偏振分光濾波片3的中間。本實用新型的光隔離器在光學通信中的應用如圖4所示。將本實用新型的光隔離器B放置在雷射器A和其他光學元件C之間，起到對雷射器保護的作用。在本實用新型自由空間偏振相關的混合型光隔離器中，所述的偏振片放置的位置為光隔離器的光線入射端，偏振分光濾波片為光隔離器的光線出射端。當光從正向輸入時， 如圖2所示，偏振方向和偏振片的偏振方向一致，可以通過偏振片，偏振光經過45 °法拉第旋轉器後偏振方向旋轉45°，此時光的偏振方向與偏振分光濾波片的入射面平行(即P 光)，所以光可以通過，當光從正向入射的偏振態如圖2下半部分所示。當自然光從反向輸入時，如圖3所示，經過偏振分光濾波片時，分為P光和S光。S 光將會被反射向下傳播，不會進入入射光路，達到隔離的目的；P光透過偏振分光濾波片， 再經過45°法拉第旋轉器2後偏振方向旋轉45°，變成45°偏振方向的偏振光，此時光的偏振方向和偏振片1的偏振方向相互垂直，經過偏振片後被完全吸收，沒有光通過，從而達到反向隔離的作用。當光從反向入射的偏振態如圖3下半部分所示。毫無疑問，本實用新型的自由空間偏振相關的混合型光隔離器除了上述結構以外還可以有其他變化和替代，這些變化和替代如果沒有脫離本實用新型的思想和構造原理， 也就是沒有脫離權利要求所要求的範圍，對於本領域技術人員來說是顯而易見的，都應該處於本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種自由空間偏振相關的混合型光隔離器，其特徵在於，該光隔離器的結構包括有沿光軸分布的一片偏振片、一片法拉第旋轉器和一片偏振分光濾波片，所述的法拉第旋轉器放置於偏振片和偏振分光濾波片中間，所述偏振片的偏振方向垂直於Z軸，所述偏振分光濾波片的放置方向為與法拉第旋轉器成45士3°夾角，偏振分光濾波片的入射面與偏振片的偏振方向繞Z軸旋轉45°平行。
2.根據權利要求1所述的一種自由空間偏振相關的混合型光隔離器，其特徵在於，所述的偏振分光濾波片上鍍有偏振分光膜。
3.根據權利要求1所述的一種自由空間偏振相關的混合型光隔離器，其特徵在於，所述的偏振片放置的位置為入射端，偏振分光濾波片為出射端。
4.根據權利要求1所述的一種自由空間偏振相關的混合型光隔離器，其特徵在於，所述的偏振片和偏振分光濾波片和法拉第旋轉器由光膠膠合成一光學體，或者三者分離粘在不同的支架上，但是空間關係要滿足法拉第旋轉器放置於偏振片和偏振分光濾波片中間。
專利摘要本實用新型涉及到一種自由空間偏振相關的混合型光隔離器，該光隔離器的結構包括有沿光軸分布的一片偏振片、一片法拉第旋轉器和一片偏振分光濾波片，所述的法拉第旋轉器放置於偏振片和偏振分光濾波片中間，所述偏振片的偏振方向垂直於Z軸，所述偏振分光濾波片的放置方向為與法拉第旋轉器成45±3°夾角,其入射面與偏振片的偏振方向繞Z軸旋轉45°平行。本實用新型的光隔離器可同時滿足製造成本較低和性能指標較高兩方面的使用要求。
文檔編號G02F1/09GK202018545SQ20112010898
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月14日 優先權日2011年4月14日
發明者劉毅楠, 張會政, 李傳文, 程春生, 趙浩 申請人:平湖中天合波通信科技有限公司