[实用新型]光学隔离器

说明书

技术领域

本实用新型涉及在光学系统中使用的光学隔离器，它可以用来防止光学系统中由光源发出的光束在经过该光学系统中位于光路传播方向下游的任一光学元件的端面反射后返回至原光源。

背景技术

在光学通信系统中，信号光在传输过程中将经过许多不同的光学界面，再经过每一个光学界面时，都会出现不同程度的反射，由反射所产生的回程光存在着朝原光路返回光源的可能性，造成光源工作受干扰，产生频率漂移、信号衰减变化等不稳定性问题，影响整个光学通信系统的正常工作。为了避免回程光对光源等器件产生影响，通常用光学隔离器来抑制、减弱或者隔断回程光，以确保光学通信系统的工作质量。光学隔离器是一种对正向传输光具有较低的插入损耗，而对反向传输光有很大衰减的非互易性光学无源器件，它可以被用来抑制光学通信系统中回程光对光源所造成的负面影响。

图1示出一种常见的光学隔离器，它包括光学准直器、光学隔离组件。光学准直器、光学隔离组件被包封于金属套管a11内腔中。金属套管a11外壁上进一步用外套管a12包覆。光学准直器包括两个透镜a01、a02和用于固定入射/出射光纤a03、a04的对接件a05、a06。光学准直器将入射光纤a03和出射光纤a04中传输的光束转换为平行光，以提高光束在各器件之间的藕合效率。光学隔离组件被置于光学准直器的两个透镜a01、a02之间，它包括第一双折射晶体楔角片a07、法拉第旋光片a08、第二双折射晶体楔角片a09和磁环a10。第一双折射晶体楔角片a07和第二双折射晶体楔角片a09可分别把通过它们的光束分成偏振方向互相垂直的寻常光，即o光，和非寻常光，即e光。法拉第旋光片a08利用磁光晶体的法拉第效应，即由磁光晶体制成的偏振旋转晶体在磁场作用下，可使通过法拉第旋光片a08的偏振光之振动面发生旋转，通常法拉第旋光片a08的旋光角度为45度。第一双折射晶体楔角片a07的光轴与第二双折射晶体楔角片a09的光轴相互交错成45度角。

当光学信号沿图1所示正方向α传输时，该光学信号经过位于光线入射端的光学准直器准直后进入第一双折射晶体楔角片a07，在第一双折射晶体楔角片a07中被分为其偏振方向互相垂直的o光及e光。当o光及e光穿过法拉第旋光片a08时，它们的振动面朝同一方向各旋转45度。由于第二双折射晶体楔角片a09的光轴相对于第一双折射晶体楔角片a07的光轴正好存在一个对应于o光及e光之振动面旋转角度的45度夹角，使得o光和e光被第二双折射晶体楔角片a09折射后汇聚到一起，最终经过位于光线出射端的光学准直器之透镜a02准直后，被藕合至出射光纤a04中。这样正向传播的光束就能够以极小的损耗通过光学隔离器a。当光束沿图1所示光学隔离器a的反方向β传输时，由于法拉第效应的非互易性，经过第二双折射晶体楔角片a09起偏后的o光及e光被法拉第旋光片a08进一步朝原正向传播光束的旋转方向各自旋转45度，使得反向传输的o光及e光之振动面正好同第一双折射晶体楔角片a07的光轴垂直，使得反向传输的o光及e光不能从第一双折射晶体楔角片a07中射出，从而不能被耦合到入射光纤a03中，达到隔断反向传输的光束的目的。

在光学隔离器a工作过程中，光线通过第一双折射晶体楔角片a07、法拉第旋光片a08和第二双折射晶体楔角片a09时，部分光能会被这些光学器件吸收。被吸收的光能转化为热量后逐渐累积于前述光学器件中，导致光学隔离器a的温度越来越高，最终会影响法拉第旋光片a08的工作性能。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种应用于光学系统中的光学隔离器。该光学隔离器可以有效地控制自身的工作温度，避免因其法拉第旋光片吸收光能而发热，以达到在高功率状况下保持光学隔离器处于良好工作状态的目的。

按照上述目的设计的光学隔离器，包括光学准直器、光学隔离组件和半导体制冷器。光学隔离组件包括第一双折射晶体楔角片、法拉第旋光片、第二双折射晶体楔角片和永久磁铁。光学准直器包括其主轴相互重合的两个透镜。光学隔离组件位于两个透镜的主轴上，并且其位置介于两个透镜之间。光学隔离组件同半导体制冷器的冷端之间保持热传导接触。

较好地，前述光学隔离器，其半导体制冷器的热端与光学隔离器的外壳保持热传导接触。

为了有效控制光学器件的工作温度，本实用新型光学隔离器，采用半导体制冷技术，在以法拉第旋光片为核心的光学隔离组件表面设置了半导体制冷器。半导体制冷器与光学隔离组件之间通常采用紫铜块作为传热件。这样，当半导体制冷器通电工作时，就可以有效地降低以法拉第旋光片为核心的光学隔离组件的工作温度，以保持本实用新型光学隔离器获得适宜的工作温度。