[实用新型]一种在光学实验及光纤通信系统中实现光学隔离的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在光学实验及光纤通信系统中实现光学隔离的装置，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、光纤通信技术领域。

背景技术

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o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。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本实用新型提出一种在光学实验及光纤通信系统中实现光学隔离的装置，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

一种在光学实验及光纤通信系统中实现光学隔离的装置，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°。