光学手征光纤隔离器及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种光纤内光学手征光纤隔离器及其制作方法，该光学手征光纤隔离器能沿向前方向由此传送预定光偏振的信号，同时拒绝沿向后方向由此传播的所有信号，以及其制作方法。在一个示例性的实施例中，该创造性光学手征光纤隔离器包含手征磁光光纤，该手征磁光光纤有螺线螺距分布、双折射分布和有效费尔德常数分布，该手征磁光光纤的至少一部分被暴露于预定磁场分布的磁场（由附近磁场源生成的）中，这里，磁场分布、手征螺距分布、双折射分布和有效费尔德常数分布被选择并被配置使该创造性隔离器能沿从它的输入端向它的输出端的方向传送预定光偏振的信号，并拒绝沿从它的输出端到它的输入端的方向的所有信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及光隔离器，并且尤其是涉及光纤内光学手征光纤隔离器，它克服 所有以前已知的偏振敏感的光学/法拉第隔离器的缺点。
技术介绍
光隔离器(有时叫“光学二极管”)，尤其是与偏振相关的光隔离器(亦称“法拉第 隔离器”)，一般被用作允许光只沿一个预定方向传输的光学部件，本质上的作用是单向光 阀，允许辐射以一种方式通过而没有别的方式。光隔离器通常被用于防止后向反射/不需 要的反馈进入诸如激光腔的光学振荡器。该装置的操作依赖于由光隔离器的主要部件-法 拉第旋转器所获得的法拉第效应。总起来说，由于法拉第效应，施加于法拉第旋转器的磁场 B使通过该旋转器的光的偏振旋转预定角度β。该旋转角度β的值由下面的表达式确定β = uBd这里υ是制成旋转器的材料(非结晶的或结晶的；固体、液体或气体)的费尔德 (Verdet)常数，而d是旋转器的长度。现在参考现有技术图3，图上作为例子示出传统的光“法拉第”隔离器300。该现 有技术的隔离器300，通常被放在它的第一端A上和它的第二端B上的两个光学元件30 和302b之间。元件30 和302b之一或二者，可以是光纤、和/或其他光装置/部件。现 有技术的隔离器300包含在它第一端A上的输入线偏振器30 、基于法拉第效应的磁旋转 器306(如法拉第旋转器)、和其通过轴(pass axis)相对于输入偏振器30 被旋转45° 的输出线偏振器304b。包围旋转器306的磁场308对需要的光的波长被选择，因而旋转器 306内偏振的平面被旋转45°，变成输出偏振器304b的通过方向(向着第二端B)。沿向前方向在端A和B之间传播的光310通过输入偏振器30 变成线偏振化，因 而只有需要的偏振取向的光31 射出输入偏振器30 并进入法拉第旋转器306 (输入光 310中其他不需要的偏振分量312被消散、偏折或以别的方式被阻止射出输入偏振器30 进入旋转器306)。在预定磁场308的影响下，法拉第旋转器306于是使光31 的偏振旋转 45度，以在它的输出上产生被旋转的偏振化的光314b，之后，光314b进入输出偏振器304b 并随后自由地由此通过，到达光学元件302b。沿向后方向传播(从端B到端A)的光316变成被输出偏振器304b按45度线偏 振化，以产生偏振化的光320(向后传播的光316中其他不需要的偏振分量318被消散、偏 折或以别的方式被阻止射出输出偏振器304b进入旋转器306)。法拉第旋转器将再次使偏 振化的光320的偏振旋转45度，以在旋转器306和输入偏振器30 之间的接口上产生被 旋转的偏振化的光322。这表明，光322相对于输入偏振器30 的偏振取向被正交地偏振 化，从而光322被消散、偏折或以别的方式被阻止射出输入偏振器30 传向光学元件30加。虽然本质上说，上面描述的普通已知现有技术的光隔离器，一般在大多数商业/ 工业/科学应用中很好地达到它的目的，但这样的隔离器有许多显著的缺点。首先，输入和 输出偏振器，尤其是法拉第旋转器，与它们最常被连接的光纤的大小相比，是十分大的“大块(bulk) ”光学部件。作为分立的大块光学部件，它们在安装之前和安装期间，必须适当地 被对准和调谐。传统的光隔离器的制作、使用、维护和/或故障检修也相对昂贵。此外，在输入光 学元件、输入偏振器、旋转器、输出偏振器和输出光学元件之间总共有六个接触接口点-这 些接口点的每一个都是信号损耗的潜在源头和/或损坏每一个现有技术隔离器元件的进 入/射出接口的潜在源头。虽然企图通过用抗反射涂层涂敷每一个玻璃接口表面，或通过 使光学部件倾斜以便在接口表面之间形成足够大的角度以降低/避免向后反射，从而解决 这一问题，但从光学功率处理的观点看，光信号射出和进入玻璃表面的接口仍然是信号损 坏的最可能候选。此外，如果用在有非偏振化光信号的系统中，传统的隔离器必须被连接到 在每一端再添加的分立的大块偏振部件。最后，多元件构造和必需保持所有元件之间的恰 当对准，使传统的光隔离器在这种隔离器可能经受物理应力和/或温度变化的情况中不稳 定和不可靠。因此需要提供一种基本上光纤内(in-fiber)物理分布的光隔离器装置，以利其 安装及使用。还需要提供一种光纤内光隔离器装置，它以需要的特征被预先配置而不要求 调谐。此外还需要提供一种高物理稳定和热稳定、且抵抗物理应力和/或温度变化对其性 能的影响的光纤内光隔离器装置。也需要提供一种没有不需要的和易损坏的元件间接口点 的光纤内光隔离器装置。另外也需要提供一种光纤内光隔离器装置，它的制作、安装、使用 和维护都是容易和廉价的。附图说明在附图中，其中全部各个图都用相同的参考数字标记对应的或类似的元件。图IA作为例子，示出本专利技术的光学手征光纤隔离器第一示例性实施例在其使用 时的侧视图的示意图；图IB作为例子，示出图IA的创造性光学手征光纤隔离器另一个示例性实施例在 其使用时的侧视图的示意图，该另一个示例性实施例包含附加的输入和输出偏振元件；图2示出本专利技术的光学手征光纤隔离器第二示例性实施例的侧视图的示意图，该 图还示出其制作方法的有利实施例；和图3(现有技术)是先前已知的示例性光法拉第隔离器侧视图的示意图。
技术实现思路
本专利技术提供一种光纤内光学手征光纤隔离器，它能沿向前方向由此传送预定光偏 振的信号，同时拒绝沿向后方向由此传播的所有信号，并提供其制作方法。在一个示例性实施例中，该创造性光学手征光纤隔离器包含手征磁光光纤，该手 征磁光光纤有螺线螺距分布、双折射分布和有效费尔德常数分布，该手征磁光光纤的至少 一部分被暴露于预定磁场分布的磁场(例如由附近磁场源生成)中，这里，磁场分布、手征 螺距分布、双折射分布和有效费尔德常数分布被选择并被配置使该创造性隔离器能沿从它 的输入端向它的输出端的方向传送预定光偏振的信号，并拒绝沿从它的输出端到它的输入 端的方向的所有信号。该创造性光纤内光学手征光纤隔离器针对并克服所有以前已知的偏振敏感光隔离器的瑕疵、不利和缺点，至少是因为本专利技术的光纤内光学手征光纤隔离器有利地 包括基本上光纤内的(即，不是“大块”的)便于其制作、安装和使用的物理分 布； 能够容易以需要的特征/参数预先配置，不需要作任何调整和/或调谐； 有高度的物理及热稳定性，和抵抗物理应力和/或温度变化对其性能的影响； 没有以前已知的大块分布光隔离器的不需要的和易于损坏的元件间接口点；和 制作、安装、使用和维护都是容易和相对廉价的。从本质上说，该创造性光纤内光学手征光纤隔离器，通过利用用于其每一个部件 的具体配置的“光纤内”手征光纤元件，能使该新颖的隔离器达到高度的性能，同时保持许 多明显优于以前已知的大块装置光隔离器解决方案，从而实现了上述目标。本专利技术的其他目的和特性，将从下面结合附图考虑的详细的描述变得明白。然而 应当理解，这些图只为举例说明的目的而设计，不作为本专利技术的限制的界定，对此界定应参 考所附权利要求书。具体实施例方式本专利技术针对一种光纤内光学手征光纤隔离器，它能沿向前方向由此传送预定的需 要的光偏振的信号(例如光)，同时拒绝沿向后方向由此传播的所有信号。总的来说，在它的第一个示例性实施例中，该光学手征光纤隔离器包含手征磁光 光纤，该手征磁光光纤有螺线螺距分布、双折射分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光学手征光纤隔离器，包括：手征磁光光纤，有第一端和第二端，有螺线螺距分布、双折射分布和有效费尔德常数分布；以及磁场源，可用于使所述手征磁光光纤的至少一部分暴露于预定磁场分布的磁场中，其中所述磁场分布、所述手征螺距分布、所述双折射分布和所述有效费尔德常数分布被选择并被配置使所述隔离器可用于沿从所述第一端向所述第二端的方向传送预定光偏振的信号，并拒绝沿从所述第二端向所述第一端的方向的所有信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·I·科普，
申请(专利权)人：手性光子公司，
类型：发明
国别省市：US