光环行器制造技术

本发明专利技术实施例提供一种光环行器。该光环行器包括：第一光纤、第二光纤和有源光学微腔，所述第一光纤和第二光纤分别位于所述有源光学微腔的两侧，且均与所述有源光学微腔耦合；当波长为所述光环行器的工作波长的探测光从所述第二光纤的第一端口输入时，从所述第一光纤上与该所述第一端口相邻的第二端口输出；当所述探测光从所述第一光纤的所述第二端口输入时，从所述第一光纤的第三端口输出。本方案基于单个有源光学微腔和两根光纤实现，利用有源光学微腔在折射率不连续的界面上的反射、全反射、散射或者衍射等效应，将光限制在一个很小的区域，并通过光场的倏逝波与两根光纤耦合，实现光环行，制备简单，且容易集成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及光学
，尤其涉及一种光环行器。
技术介绍
光环行器是一种多端口非互易光学器件，作用是将光按照顺序通过所有的中间端口。例如，当光从端口1输入时，从端口2输出，从端口2输入时，从端口3输出。光环行器在双向通信中具有重要作用，它可以完成正向和反向的光信号的分离，在光通信、光信息处理、光纤传感以及精密光学测量中具有重要的作用。随着光子芯片的快速发展，光子学向着集成化方向发展，对能够实现片上光通信、光存储、光开关、以及光计算等功能的微光学元件的需求越来越紧迫，光环行器就是其中必不可少的元件。现有的光环行器都是基于光隔离器实现的，典型的如基于法拉第磁光效应的光环行器。现有的光环行器存在的缺陷在于：不能很好的在微纳尺度上集成，而且需要在光隔离器的前后两面都集成上偏振片，制备较难，其应用价值大大受限。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种光环行器，以提高光环行器的集成度，降低制备难度。本专利技术实施例提供了一种光环行器，包括：第一光纤、第二光纤和有源光学微腔，所述第一光纤和第二光纤分别位于所述有源光学微腔的两侧，且均与所述有源光学微腔耦合；当波长为所述光环行器的工作波长的探测光从所述第二光纤的第一端口输入时，从所述第一光纤上与该所述第一端口相邻的第二端口输出；当所述探测光从所述第一光纤的所述第二端口输入时，从所述第一光纤的第三端口输出。进一步地，所述第一光纤与所述有源光学微腔的耦合强度大于所述有源光学微腔的线宽；所述第二光纤与所述有源光学微腔的耦合强度小于所述有源光学微腔的线宽。进一步地，所述有源光学微腔中掺杂Er3+离子，掺杂浓度为1018-1020cm-3。进一步地，所述光环行器的指向性大于5dB，插入损耗低于10dB。进一步地，所述有源光学微腔可包括：微环芯型光学微腔、微盘腔或微球腔。进一步地，所述有源光学微腔的直径可以为20-90μm。进一步地，所述第一光纤和所述第二光纤均可为单模光纤。进一步地，所述第一光纤和所述第二光纤的直径均可为1-5μm。进一步地，还可包括：温度控制系统，与所述有源光学微腔连接，用于调谐工作波长的调谐范围。进一步地，所述温度控制系统可具体用于调谐工作波长的调谐范围至0.5nm。本专利技术实施例提供的光环行器，基于单个有源光学微腔和两根光纤实现，利用有源光学微腔在折射率不连续的界面上的反射、全反射、散射或者衍射等效应，将光限制在一个很小的区域，并通过光场的倏逝波与两根光纤耦合，实现光环行，容易集成；无需采用光隔离器，相应的更不需要在光隔离器的前后两面都集成上偏振片，因此制备简单。附图说明为了更清楚地说明本专利技术，下面将对本专利技术中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种光环行器的结构示意图；图2为本专利技术实例提供的光环行器实现光隔离对应的正反向透射谱；图3上图为本专利技术实例提供的光环行器中探测光从第一端口进入，从第二端口测得的透射谱；下图为本专利技术实例提供的光环行器中探测光从第二端口进入，从第一端口测得的透射谱；图4上图为本专利技术实例提供的光环行器中探测光从第一端口进入，从第三端口测得的透射谱；下图为本专利技术实例提供的光环行器中探测光从第二端口进入，从第三端口测得的透射谱。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施例中的技术方案作进一步详细描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。请参阅图1，为本专利技术实施例提供的一种光环行器的结构示意图。该光环行器包括：第一光纤1、第二光纤2和有源光学微腔3，所述第一光纤1和第二光纤2分别位于所述有源光学微腔3的两侧，且均与所述有源光学微腔3耦合。当波长为所述光环行器的工作波长的探测光从所述第二光纤2的第一端口输入时，从所述第一光纤1上与该所述第一端口相邻的第二端口输出；当所述探测光从所述第一光纤1的所述第二端口输入时，从所述第一光纤1的第三端口输出。有源光学微腔3是一种尺寸在微米量级或者亚微米量级的光学谐振腔，它利用在折射率不连续的界面上的反射、全反射、散射或者衍射等效应，将光限制在一个很小的区域，并通过光场的倏逝波与两根光纤(即第一光纤1和第二光纤2)耦合。本实施例的技术方案，基于单个有源光学微腔和两根光纤实现，利用有源光学微腔在折射率不连续的界面上的反射、全反射、散射或者衍射等效应，将光限制在一个很小的区域，并通过光场的倏逝波与两根光纤耦合，实现光环行，容易集成；无需采用光隔离器，相应的更不需要在光隔离器的前后两面都集成上偏振片，因此制备简单。在上述方案中，所述第一光纤1与所述有源光学微腔3的耦合强度大于所述有源光学微腔3的线宽；所述第二光纤2与所述有源光学微腔3的耦合强度小于所述有源光学微腔3的线宽。需要说明的是，所述有源光学微腔3中所掺杂的离子决定了所述光环行器的工作波长。可以根据实际需要，在所述有源光学微腔3中掺杂合适的离子。在上述方案中，所述有源光学微腔3中掺杂Er3+离子，掺杂浓度可为1018-1020cm-3，泵浦后能提供增益。相应的，所述光环行器的工作波长为1550.3nm。进一步地，所述光环行器的指向性大于5dB，插入损耗低于10dB。在上述方案中，所述有源光学微腔3可包括：微环芯型光学微腔、微盘腔或微球腔。其中，微环芯型光学微腔是一种回音壁光学微腔，它是由普通的微盘经过激光回流制得。微盘的边缘在回流过程中卷缩，形成微环芯光学微腔。微环芯的表面光滑，因而它的品质因子较之于微盘要高出很多。进一步地，所述有源光学微腔3的直径可以为20-90μm。进一步地，所述第一光纤1和所述第二光纤2均可为单模光纤。进一步地，所述第一光纤1和所述第二光纤2的直径均可为1-5μm。使用时，泵浦光和探测光需同时进入有源光学微腔3。探测光的频率与有源光学微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光环行器，其特征在于，包括：第一光纤、第二光纤和有源光学微腔，所述第一光纤和第二光纤分别位于所述有源光学微腔的两侧，且均与所述有源光学微腔耦合；当波长为所述光环行器的工作波长的探测光从所述第二光纤的第一端口输入时，从所述第一光纤上与该所述第一端口相邻的第二端口输出；当所述探测光从所述第一光纤的所述第二端口输入时，从所述第一光纤的第三端口输出。

【技术特征摘要】
1.一种光环行器，其特征在于，包括：第一光纤、第二光纤和有源光学微
腔，所述第一光纤和第二光纤分别位于所述有源光学微腔的两侧，且均与所述
有源光学微腔耦合；
当波长为所述光环行器的工作波长的探测光从所述第二光纤的第一端口输
入时，从所述第一光纤上与该所述第一端口相邻的第二端口输出；
当所述探测光从所述第一光纤的所述第二端口输入时，从所述第一光纤的
第三端口输出。
2.根据权利要求1所述的光环行器，其特征在于：
所述第一光纤与所述有源光学微腔的耦合强度大于所述有源光学微腔的线
宽；
所述第二光纤与所述有源光学微腔的耦合强度小于所述有源光学微腔的线
宽。
3.根据权利要求1或2所述的光环行器，其特征在于，所述有源光学微腔
中掺杂Er3+离子，掺杂浓度为1018-1020cm-3。
4.根据权利要求3所述的光环...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜校顺，吴红亚，杨超，肖敏，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32