带光隔离器的集成磁光调制器及其制造方法和光通信系统技术方案

一种具有光隔离器的集成磁光调制器，包括： 光隔离器单元，用来旋转来自光源的入射光的偏振，以传输具有已旋转的偏振的光，和用于消除向着光源的反射的反馈光； 磁光调制器单元，用于调制来自光隔离器单元的光的强度，并将已调制的光传输出去； 阻抗调节器，用于调节电阻抗，以便有效地将用于光调制的高频信号引入磁光调制器单元；和 单个壳体，用于容纳光隔离器单元和磁光调制器单元。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集用于光通信的光隔离器和利用磁光效应来调制光的光调制器为一体的、具有光隔离器的集成磁光调制器，以及该调制器的制造方法和使用该调制器的光通信系统。
技术介绍
磁光调制器(例如Pockels cell)已广泛应用于传统的光通信系统。特别是，利用LiNbO2晶体的光电效应的波导光调制器是一典型的例子(参见Nishihara等人的光集成电路，第298-304页，1985，Ohm-sha)。然而，用光电晶体的光调制器有一个缺点，就是遭受直流漂移(J-Appl.Phys，第76卷第3期，第1405-1408页，1994)和光衰减，因此，很难长时间稳定运行，或者要花费很多来避免其特性的恶化。另一方面，虽然磁光调制器已被研究了很长时间(Appl.Phys.Lett.第21卷第8期，第394-396页，1972)，但是由于其响应速度比光电调制器慢，因此其发展不是很快。JP7-199137A公开的常见的应用于光通信系统的磁光调制器的响应不高于几十Khz。近年来，为了测量半导体电子电路基板中的电流，已经研究了其中将DC偏置磁场应用于磁光晶体的磁光调制器(Appl.Phys.Lett.第68卷第25期，第3546-3548页，1996，和61st JJAP Transaction，lecture No.4p-Q-4，2000)。进一步，光隔离器被用于磁光调制器(USPNO.6141140或JP3-144417A)。进一步，光调制的功能和光隔离的功能都可以通过使用具有静磁波的单个的磁光元件来实现(JP2001-272639A)。然而，几乎所有的常规光通信系统都利用了半导体激光器电流中的直接高速调制和利用电光效应(Pockels效应)的波导光调制器。虽然半导体激光器的直接调制有一个好处，就是光通信系统不需要另外的调制器，和由此带来的其结构变得简单，但是其调制频率一般不高于几GHZ。进一步，当半导体激光器由高频信号驱动时，驱动电路变的非常贵而且光信号通过的光纤的传输距离受波长线性调频(chirping)的限制。另一方面，光电磁调制器，尤其是利用Pockels效应的波导光调制器的优点是适合激光或LED光的高速调制，并且没有由半导体激光器的直接调制引起的波长变化或波长附加调频。然而光电调制器有一个缺点，就是具有直流漂移和光衰减，为对这些不利采取对策而使制造成本增加。进一步，有一种磁光调制器，通过直接在半导体板或微带线(micro strip line)上放置磁光晶体，或对磁光晶体施加了DC偏置磁场，来监控微带线上的电流波形(Appl.Phys.Lett.第68卷第25期，第3546-3548页，1996)。然而上面提到的电流监控有一个缺点，就是由于在线路和调制信号发生器之间的阻抗不匹配引起振铃故使电流波形失真，并且上面提到的电流监控装置(电流波形监控器)不包括任何光纤，因此不适合用于光通信系统。另一方面，还有另一种用来监控微带线上的电流波形的磁光调制器，其中在经过一条短的例如短于大约1米的光纤之后，设置分析器(61st JJAPTransaction，lecture No.4p-Q-4，2000)。然而，通常通过长的光纤的线偏振变为随机的偏振。因此，即使使用分析器也不可能实现对通过长光纤的光传播强度的调制。进而，上面提到的另一种磁光调制器中，DC偏置磁场几乎和高频磁场平行。因此，上面提到的另一种磁光调制器具有一个缺点，即在用于得到单一磁畴的大的偏置磁场下磁光调制器是磁饱和的，而磁饱和大大降低或完全消除了已调信号。此外，一个重要的问题就是光沿着光源方向反射，当采用光隔离器作为光调制器时，那里光的传播一定会受到光隔离器的阻挡，并且光的偏振随外部磁场产生的磁光效应(Faraday效应)而旋转。这种情况下，光调制器根本就没有实现光隔离器的任务。上面提到的问题将参考图7A、7B和8具体描述。入射光从光源侧通过偏光器202传播如图7A所示，并且只有和偏光器202的偏振平面相应的光透过。然后，穿过偏光器202的光被输入磁光元件204并且在通过其传播期间偏振平面旋转45°。由于分析器能够传输的偏振平面就是被偏光器202旋转了的偏振平面，所以分析器210完全能够将光输送到系统侧。因此，如果正确地设定偏光器202和分析器210二者的偏振取向，则前向的入射光可以没有损失地理想传播。另一方面，当反方向的光从系统侧引入时，分析器210以和分析器210的偏振取向相同的偏振平面传输该光。然后，经过分析器210传输后的光被输入磁光元件204并且在通过磁光元件204传播期间，偏振平面旋转45°。偏振的旋转方向总是相同，而不管光是向前或反向传播。由于通过磁光元件204的透射光的偏振方向和偏光器202的偏振取向完全垂直，因此反射的反馈(feedback)光根本不能向着光源的方向返回。由于光能够沿一个方向(前向)传播，因此这种结构可被称为光二极管。然而，当由于Faraday效应在磁光元件204处的偏振的旋转角度恰好为45°的时候，可完成上述过程。这意味着，如果其中的旋转角度稍微偏离45°，则通过磁光元件204反射的反馈光的偏振就不与分析器210处的偏振平面完全垂直，并且反射反馈光向着光源方向稍许反射。在用光调制器作为光隔离器的一个特殊的情况下，由于磁光元件204必须执行光调制的作用，所以磁光元件204处的Faraday旋转角度需要偏离45°。角度偏差越大，就有越多的反射的反馈光向着光源方向反射。图8示出当光隔离器用作光调制器时，调制深度和反射的反馈光的透射率之间的关系曲线图。常见的光隔离器应该具有这种功能，使得反方向的光的投射率可以是0.1％或者更少(根据使用情况，似是0.001％或更小)。然而，公知的是，即使调制深度成为如图8所示的百分之几，反射反馈光反射到光源大约也高达10％-20％，而且光隔离器根本不执行光隔离的功能。到目前为止，还没有认识到当光隔离器被用作光调制器时，光隔离器的功能象这样明显恶化。此外，光隔离器可以被金属壳体覆盖，并且稀土金属磁体可用在光隔离器中。因此，还有一个问题，就是从当光隔离器的外部施加高频磁场时，受涡流影响，用于调制的高频磁场不能有效地应用于磁光元件。还有一个问题是，当使用静磁波的磁光调制器和光隔离器由单个元件(JP2001-272639A)构成时，由于静磁波只能被窄频率带宽激发，因此不能实现宽带通信，象光通信。同样情况下，还有另一个问题，就是光隔离器不能有效阻挡反射的反馈光，而且当光调制器中的调制深度变大时，就有更多的反射的反馈光向着光源方向反回。
技术实现思路
本专利技术用于解决上面所提到的问题。本专利技术的一个目的是提供一种具有光隔离器的集成磁光调制器，其在宽频范围内工作并实现高速调制。本专利技术提供一种具有光隔离器的集成磁光调制器，其包括光隔离器单元，用来旋转来自光源的入射光的偏振，传输具有已旋转的偏振的光，和用于消除向着光源的反射的反馈光；磁光调制器单元用于调制来自光隔离器单元的光的强度，并将已调制的光传输出去；阻抗调节器，用于调节电阻抗，以便有效地将用于光调制的高频信号引入磁光调制器单元；和单个壳体用于容纳光隔离器单元和磁光调制器单元。本专利技术还提供一种制造具有光隔离器的集成磁光调制器的方法，该磁光调制器由至少一个光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：峰本尚，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：