无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波导制造技术

本发明专利技术公开了一种无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波，它包括一个光输入端口(1)、一个光输出端口(2)、两个磁光材料层(3、4)、一个介质层(5)、四个吸波层(6、7、8、9)和两个相反方向的偏置磁场；磁光材料层(3、4)和介质层(5)为一个三层结构光波导，三层结构为任意角度弯曲形，在磁光材料层处(3、4)设置有两个方向相反的偏置磁场；磁光材料层(3、4)间的空隙为介质层(5)，单向拐弯波导的端口(1)1为光输入端口，其端口(2)为光输出端口；介质层(5)在波导弯曲部分为圆环形状；磁光材料层与介质层(5)的表面处为磁表面快波。本发明专利技术具有结构简单、便于集成，低损耗、传输效率高，适合应用于大规模光路集成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磁光材料、表面波和光二极管，尤其涉及一种无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波导。
技术介绍
拐弯波导是一种作为变换光路用的光器件，其在光波导器件中占据重要的地位。由于光波导中光束传播方向的改变、光束传输轴位移和降低器件体积的需要，光波导中的弯曲是必需的。波导弯曲会引起波导材料在光的传输方向上光学特性分布的变化，使得拐弯波导具备较高的损耗。拐弯波导领域已有广泛的研究，其中弧形转向型拐弯波导是目前此方面研究的主要内容。但即使是这种类型的波导，其所存在的弯曲损耗和过渡损耗仍然严重制约了传输效率。此外结构缺陷等也会给波导带来其他方面的损耗。光二极管和隔离器是一种只允许光往一个方向传播的光学器件，应用于阻止不必要的光反馈。传统的光二极管和隔离器的主元件是法拉第旋光器，应用了法拉第效应(磁光效应)作为其工作原理。传统的法拉第隔离器由起偏器、法拉第旋光器和检偏器组成，这种器件结构复杂，通常被应用在自由空间的光系统中。对于集成光路，光纤或波导等集成光器件都是非偏振维持系统，会导致偏振角的损耗，因而不适用法拉第隔离器。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单有效，低损耗，光传输效率高，体积小，便于集成的无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波导。为了实现上述目的，本专利技术采取以下设计方案：本专利技术无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波导包括一个光输入端口1、一个光输出端口2、两个磁光材料层3、4、一个介质层5、四个吸波层6、7、8、9和两个相反方向的偏置磁场；所述磁光材料层3、4和介质层5为一个三层结构光波导，所述三层结构为任意角度弯曲形，在所述磁光材料层处3、4设置有两个方向相反的偏置磁场；所述磁光材料层3、4间的空隙为介质层5，所述单向拐弯波导的端口1为光输入端口，其端口2为光输出端口；所述介质层5在波导弯曲部分为圆环形状；所述磁光材料层与介质层5的表面处为磁表面快波。光二极管和隔离器由磁光材料层3、4和介质层5构成。所述磁光材料为磁光玻璃或者各种稀土元素掺杂的石榴石和稀土-过渡金属合金薄膜等材料。所述磁光材料层3、4和介质层5通过任意角度弯曲形与光输入端口和光输出端口连接。所述介质层5为真空、空气、二氧化硅或工作波透明的塑料。所述三层结构为平直结构。所述任意角度弯曲形为30度拐弯形状、45度拐弯形状、60度拐弯形状、90度拐弯形状、120度拐弯形状、135度拐弯形状、150度拐弯形状或180度拐弯形状。所述吸波层6、7、8、9为相同或不同的吸波材料；所述吸波材料为聚氨酯、石墨、石墨烯、炭黑、碳纤维环氧树脂混合体、石墨热塑性材料混合体、硼纤维环氧树脂混合体、石墨纤维环氧树脂混合体、环氧聚硫、硅橡胶、尿烷、氟弹性体、聚醚醚酮、聚醚砜、聚芳砜或者聚乙烯亚胺。所述吸波层6、7、8、9均分别与所述平直波导表面的距离为1/4至1/2波长；所述吸波层6、7、8、9的厚度均分别不小于1/4波长。所述偏置磁场由电磁铁或永久磁铁产生；所述单向拐弯波导由磁光空隙波导构成；所述单向拐弯波导的工作模式为TE模式。本专利技术适合应用于大规模光路集成，具有广阔的应用前景。它与现有技术相比，有如下积极效果。1.结构简单，便于实现。2.体积小，便于集成。3.磁表面波具备对结构缺陷的免疫特性，具有超低损耗、超高传输效率，广泛应用到各种光波导的设计中。附图说明图1为无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波导的结构图。图中：光输入端口1光输出端口2第一磁光材料层3第二磁光材料层4介质层5第一吸波层6第二吸波层7第三吸波层8第四吸波层9偏置磁场⊙H0(外)偏置磁场(里)介质层厚度w吸波层与波导之间的距离w1圆环的内圆弧半径r圆环的外圆弧半径r+w图2为无泄漏磁光空隙磁表面快模单向拐弯波导的工作原理图。图3为无泄漏磁光空隙单向拐弯波导的正反向传输效率随光波频率变化的第一种实施例曲线图。图4为无泄漏磁光空隙单向拐弯波导的正反向传输效率随光波频率变化的第二种实施例曲线图。图5为无泄漏磁光空隙单向拐弯波导的正反向传输效率随光波频率变化的第三种实施例曲线图。图6为无泄漏磁光空隙单向拐弯波导的正反向传输效率随光波频率变化的第四种实施例曲线图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波导包括一个光输入端口1、一个光输出端口2、第一个磁光材料层3、第二磁光材料层4、一个介质层5、第一吸波层6、第二吸波层7、第三吸波层8、第四吸波层9和两个相反方向的偏置磁场H0；单向拐弯波导由磁光空隙波导构成，单向拐弯波导的工作模式为TE模式，第一磁光材料层3、第二磁光材料层4和介质层5为一个三层结构光波导，光波导可以单向传输光信号，用作光二极管和隔离器，光二极管和隔离器由第一磁光材料层3、第二磁光材料层4和介质层5构成。三层结构为平直波导结构，该三层结构为任意角度弯曲形，任意角度弯曲的形状为圆弧形(弧形转向型拐弯波导)，例如，当拐弯角度为45度时，为八分之一个圆环；当拐弯角度为90度时，为四分之一个圆环；当拐弯角度为180度时，为半个圆环等，以此类推。任意角度弯曲可以为0度至180度之间的任意角，单向拐弯波导的弯曲角度也可以采用0度至180度之间的角度；图中仅显示常用的几种波导拐弯角度：30度、45度、60度、90度、120度、135度、150度和180度。其中图1(a)单向拐弯角度为30度、图1(b)单向拐弯角度为45度、图1(c)单向拐弯角度为60度、图1(d)、(i)单向拐弯角度为90度、图1(e)单向拐弯角度为120度、图1(f)单向拐弯角度为135度、图1(g)单向拐弯角度为150度、和图1(h)单向拐弯角度为180度。由于本专利技术器件结构满足对称守恒，也就是其对应的镜像结构也同样可以有效工作，因而图1(d)和(i)两者结构镜像对称，具备同样的工作特性。第一磁光材料层3、第二磁光材料层4和介质层5通过任意角度弯曲形与光输入端口和光输出端连接。介质层5是光能量主要集中的区域，第一磁光材料3和第二磁光材料4间的空隙为介质层5，介质层5在波导弯曲部分为圆环形状，圆环的内圆弧半径r，其外圆弧半径r+w，弯曲部分的长短取决于拐弯角度；介质层5采用真空、空气、二氧化硅(玻璃)或工作波透明的塑料。第一磁光材料层3、第二磁光材料层4和介质层5构成光二极管和隔离器可以单向传输光信号，第一磁光材料层3、第二磁光材料层4与介质层5的表面处为磁表面快波。磁光材料为磁光玻璃或者各种稀土元素掺杂的石榴石和稀土-过渡金属合金薄膜等材料。第一磁光材料层3和第二磁光材料层4分别设置有方向相反的偏置静磁场H0，，即偏置磁场⊙H0(外)和偏置磁场(里)，偏置磁场H0由电磁铁或永久磁铁产生。当磁光材料3外加垂直于纸面向外的静磁场H0，而磁光材料4外加垂直于纸面向里的静磁场H0时，单向拐弯波导的端口1为光输入端口1，端口2为光输出端口。第一吸波层6、第二吸波层7、第三吸波层8和第四吸波层9为相同或不同的吸波材料，吸波材料为聚氨酯、石墨、石墨烯、炭黑、碳纤维环氧树脂混合体、石墨热塑性材料混合体、硼纤维环氧树脂混合体、石墨纤维环氧树脂混合体、环氧聚硫、硅橡胶、尿烷、氟弹性体、聚醚醚酮、聚醚砜、聚芳砜或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波导，其特征在于，它包括一个光输入端口(1)、一个光输出端口(2)、两个磁光材料层(3、4)、一个介质层(5)、四个吸波层(6、7、8、9)和两个相反方向的偏置磁场；所述磁光材料层(3、4)和介质层(5)为一个三层结构光波导，所述三层结构为任意角度弯曲形，在所述磁光材料层处(3、4)设置有两个方向相反的偏置磁场；所述磁光材料层(3、4)间的空隙为介质层(5)，所述单向拐弯波导的端口(1)为光输入端口，其端口(2)为光输出端口；所述介质层(5)在波导弯曲部分为圆环形状；所述磁光材料层与介质层(5)的表面处为磁表面快波。

【技术特征摘要】
1.一种无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波导，其特征在于，它包括一个光输入端口(1)、一个光输出端口(2)、两个磁光材料层(3、4)、一个介质层(5)、四个吸波层(6、7、8、9)和两个相反方向的偏置磁场；所述磁光材料层(3、4)和介质层(5)为一个三层结构光波导，所述三层结构为任意角度弯曲形，在所述磁光材料层处(3、4)设置有两个方向相反的偏置磁场；所述磁光材料层(3、4)间的空隙为介质层(5)，所述单向拐弯波导的端口(1)为光输入端口，其端口(2)为光输出端口；所述介质层(5)在波导弯曲部分为圆环形状；所述磁光材料层与介质层(5)的表面处为磁表面快波。2.按照权利要求1所述的无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波导，其特征在于，光二极管和隔离器由磁光材料层(3、4)和介质层(5)构成。3.按照权利要求1所述的无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波导，其特征在于，所述磁光材料为磁光玻璃或者各种稀土元素掺杂的石榴石和稀土-过渡金属合金薄膜等材料。4.按照权利要求1所述的无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波导，其特征在于，所述磁光材料层(3、4)和介质层(5)通过任意角度弯曲形与光输入端口(1)和光输出端口(2)连接。5.按照权利要求1所述的无泄漏低损型磁光空隙磁表面快模任意角单向拐弯波导其特征在于：所述介质层(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳征标，郑耀贤，
申请(专利权)人：欧阳征标，
类型：发明
国别省市：广东;44