本发明专利技术涉及一种光学实验及光纤通信系统中实现光学隔离的方法及其装置，其特征在于沿光轴顺序而设的正向光偏振态控制组件、隔离组件和反向光偏振态控制组件。有益效果是：利用左右旋圆偏振光在法拉第磁光材料中折射率不同的特性、法拉第效应的非互易效应以及法布里－珀罗标准具对光谱的压缩和滤波作用，将法拉第磁光材料置于法布里－珀罗标准具内，实现对某一旋向的圆偏振光具有高透过率而对另一相反旋向的圆偏振光具有低透过率的效果，达到光学隔离的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光学实验及光纤通信系统中实现光学隔离的方法及其装置，用于 防止光源发出的光束经某一光学元件端面反射后重新返回光源，可应用于光学实验及光纤 通信系统中，属于激光、光纤通信
技术介绍
在光学实验及光纤通信等系统中，发光器件发出的光束会被下游光路的某一光学 元件的端面反射并重新返回光源，造成光源频谱展宽、噪声增加、功率不稳、性能劣化等影 响。为了保护激光器、光放大器等发光器件，消除不期望的反射光波，保证系统稳定运行，往 往需要在光源输出端后面的光路中放置一种只允许光单向传输的光器件，通常称之为光隔离器。 光隔离器按偏振特性可分为两类，即偏振相关型和偏振无关型。现有偏振相关型 光隔离器主要由起偏器、法拉第旋光器和检偏器组成(参见图1)，检偏器的透振方向与起 偏器的透振方向成45°角，法拉第旋光器置于两者之间。入射光通过起偏器后成为平面偏 振光，再经过法拉第旋光器后其偏振面向检偏器的透振方向旋转45°，正好平行于检偏器 的透振方向，从而可顺利通过检偏器；出射光被下游光路中光学元件的端面部分反射后反 向经过检偏器和法拉第旋光器，由于法拉第旋光器的法拉第效应，反射光偏振面沿与入射 光偏振面相同旋向的方向继续旋转45°而与起偏器透振方向垂直，从而使光束无法反向通 过起偏器，实现隔离效果。由于法拉第旋光器对平面偏振光旋转的角度与平面偏振光的波 长及该器件所处环境的温度有关，因此，此类光隔离器通常只能在相对较小的温度范围内 实现上述功能。偏振无关型光隔离器主要有位移型和楔形两种。其基本原理是，在两个自聚焦透 镜之间，放置一偏振分光器，将入射光束的两个正交偏振分量(即单轴晶体中的ο光和e 光)作空间分离，正向通过的光束经法拉第旋光器后在另一偏振分光器处重新合成为一束 光，而反向通过的光束经过偏振分光器和法拉第旋光器后不能重新合成为一束光，从而实 现隔离效果。然而，只有当反向的两个正交偏振光分量在空间分开较大距离时，才能起到隔 离作用，这使得作为偏振分光器的晶体和法拉第旋光片或者楔形双折射晶体需要有较大尺 寸，从而造成器件的体积大、成本高。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种光学实验及光纤通信系统中实现 光学隔离的方法及其装置，克服现有隔离器工作温度范围较窄的不足，同时满足器件小型 化的要求，该光隔离器能在一个较宽的温度范围内实现正向通光和反向隔离的功能，且实 现满足器件小型化的要求。技术方案一种光学实验及光纤通信系统中实现光学隔离的方法，其特征在于步骤如下步骤1 将正向入射激光束&转化为正向单色圆偏振光Pi ；所述的正向为初始光 线的入射方向；步骤2 在磁场环境中，将正向单色圆偏振光Pi垂直照射并透射目标位A后垂直照 射目标位B，在磁场作用下正向单色圆偏振光PjA目标位A到目标位B的单程相移为ji的 整数倍；步骤3 将正向单色圆偏振光Pi在目标位B和目标位A之间进行多次折返，在目标 位B折返的透射光束在目标位B后端光路进行多次叠加成为正向单色圆偏振光P2，在目标 位B得到与折返相应的多光束相长干涉；所述正向单色圆偏振光P2与正向单色圆偏振光Pi 的偏振方向相同，实现正向通光功能；步骤4 将反射激光束转化为与正向单色圆偏振光己偏振方向相反的反向单 色圆偏振光P3 ；步骤5 在磁场环境中，将反向单色圆偏振光P3反向垂直照射并透射目标位B后垂 直照射目标位A，在磁场作用下该反向单色圆偏振光P3从目标位B到目标位A的单程相移 为n/2的奇数倍；所述的反向为初始光线入射方向相反的方向；步骤6 将反向单色圆偏振光P3在目标位A和目标位B之间进行多次折返，在目标 位A折返的透射光束在目标位A后端光路叠加后抵消形成多光束相消干涉，实现反向隔离 功能。一种实现上述方法的光学隔离装置，其特征在于包括沿光轴顺序而设的正向光偏 振态控制组件1、隔离组件2和反向光偏振态控制组件3 ；所述正向光偏振态控制组件1为 沿光轴顺序而设的第一线偏振器11和第一四分之一波片12，且第一四分之一波片12的快 轴方向与第一线偏振器11的透振方向成45°角；所述隔离组件2为沿光轴顺序而设的、置 于轴向磁场27中的第一高反射率反射体22、法拉第旋光器21和第二高反射率反射体23 ； 所述的第一高反射率反射体22与第二高反射率反射体23相互平行放置，构成法布里_珀 罗标准具结构；法拉第旋光器21位于所述法布里-珀罗标准具内；所述反向光偏振态控制 组件3为沿光轴顺序而设的第二线偏振器31和第二四分之一波片32，第二四分之一波片 32的快轴方向与第一四分之一波片12的快轴方向平行，第二线偏振器31的透振方向与第 一线偏振器11的透振方向垂直。所述隔离组件2包括法拉第旋光器21、第一高反射率反射体22、第二高反射率反 射体23、增透膜24、微位移装置25、永磁体26和支撑体41 ；在支撑体41的两端固定永磁体 26和微位移装置25，永磁体26的中间为法拉第旋光器21，法拉第旋光器(21)的两边为第 一高反射率反射体22和增透膜24 ；微位移装置25与增透膜24相近的一端设有第二高反 射率反射体23 ；法拉第旋光器21、第一高反射率反射体22、第二高反射率反射体23和增透 膜24为同光轴。所述的第二四分之一波片32的快轴方向与第一四分之一波片12的快轴方向垂直 时，第二线偏振器31的透振方向与第一线偏振器11的透振方向平行。所述第一高反射率反射体22和第二高反射率反射体23为反射镜或反射膜，反射 率在80%以上，优选92%。所述法拉第旋光器21由产生法拉第效应的两端面平行抛光的磁光材料构成，所述磁光材料为钇铁石榴石YIG、铽镓石榴石TGG、等高费尔德常量的磁光晶体或磁光薄膜、 要求产生的法拉第旋转角度为15° 75°。所述轴向磁场27为一施加在法拉第旋光器21上的永磁体26 ；所述永磁体26为 钕铁硼Nd-Fe-B或钐钴Sm-Co。所述增透膜24为单层膜或多层膜系。所述微位移装置25为压电晶片PZT。所述法拉第旋光器(21)的法拉第旋转角度为45°。本专利技术的工作原理激光器发出的正向入射单色光入射穿过第一线偏振器后，成 为正向单色平面偏振光；再经过快轴方向与第一线偏振器透振方向成45°角的第一四分 之一波片后，成为正向单色圆偏振光；而后正入射到含法拉第旋光器的、由第一高反射率反 射体与第二高反射率反射体构成的法布里_珀罗标准具内。所述正向单色圆偏振光在法拉 第旋光器中的折射率为K。该法布里-珀罗标准具腔长为一合适值，可使所述正向单色圆 偏振光由第一高反射率反射体经法拉第旋光器至第二高反射率反射体的单程相移为n的 整数倍，形成多光束相长干涉，则该法布里_珀罗标准具对正向单色圆偏振光具有最大光 强透过率，正向单色圆偏振光以高透过率通过该法布里_珀罗标准具。之后，正向单色圆偏 振光通过快轴方向与第一四分之一波片相垂直的第二四分之一波片后成为与初始入射正 向单色平面偏振光偏振方向一致的平面偏振光，并穿过透振方向与该平面偏振光偏振方向 一致的第二线偏振器后出射，从而实现光隔离器的正向通光功能。出射光被下游光路中反射体端面部分反射后沿原光路逆向返回，经第二线偏振器 和第二四分之一波片后转化为与正向单色圆偏振光偏本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在光学实验及光纤通信系统中实现光学隔离的方法，其特征在于步骤如下：步骤１：将正向入射激光束Ｐ↓［０］转化为正向单色圆偏振光Ｐ↓［１］；所述的正向为初始光线的入射方向；步骤２：在磁场环境中，将正向单色圆偏振光Ｐ↓［１］垂直照射并透射目标位Ａ后垂直照射目标位Ｂ，在磁场作用下正向单色圆偏振光Ｐ↓［１］从目标位Ａ到目标位Ｂ的单程相移为π的整数倍；步骤３：将正向单色圆偏振光Ｐ↓［１］在目标位Ｂ和目标位Ａ之间进行多次折返，在目标位Ｂ折返的透射光束在目标位Ｂ后端光路进行多次叠加成为正向单色圆偏振光Ｐ↓［２］，在目标位Ｂ得到与折返相应的多光束相长干涉；所述正向单色圆偏振光Ｐ↓［２］与正向单色圆偏振光Ｐ↓［１］的偏振方向相同，实现正向通光功能；步骤４：将反射激光束Ｐ’↓［０］转化为与正向单色圆偏振光Ｐ↓［２］偏振方向相反的反向单色圆偏振光Ｐ↓［３］；步骤５：在磁场环境中，将反向单色圆偏振光Ｐ↓［３］反向垂直照射并透射目标位Ｂ后垂直照射目标位Ａ，在磁场作用下该反向单色圆偏振光Ｐ↓［３］从目标位Ｂ到目标位Ａ的单程相移为π／２的奇数倍；所述的反向为初始光线入射方向相反的方向；步骤６：将反向单色圆偏振光Ｐ↓［３］在目标位Ａ和目标位Ｂ之间进行多次折返，在目标位Ａ折返的透射光束在目标位Ａ后端光路叠加后抵消形成多光束相消干涉，实现反向隔离功能。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：底楠，赵建林，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。