一种光隔离器的制造方法
【专利摘要】本实用新型适用于光学领域，提供了一种滤波光隔离器。本实用新型提供的光隔离器通过在光隔离器的光传播方向上依次设置输入端光纤准直器、第一双折射晶体、法拉第旋光器、半波片、第二双折射晶体、窄带通滤波片、输出端光纤准直器。本实用新型提供的光隔离器极大的增强了对回光的隔离效果，同时也增强了对带通外波段的过滤效果。
【专利说明】
_种光隔禹器
技术领域
[0001]本实用新型适用于光学领域，尤其涉及一种光隔离器。
【背景技术】
[0002]信号光在从光源到接收端的传输过程中，会经过许多不同的光学界面，在每一个光学界面处，均会产生不同程度的反射，这些反射产生的回程光最终会沿光路返回光源。当回程光的强度累积达到一定程度时，就会引起光源工作不稳定，产生频率漂移、幅度变化等问题，从而影响整个系统的正常工作。
[0003]光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性，光隔离器内部的法拉第旋光器的旋光角度与旋光材料本身的费尔德常数有关，S卩0 = BLV，其中，Θ为旋光角度，V为费尔德常数，而对于同种旋光材料，不同的波长又对应不同的V值，也就是说当通过的光波长变化时，法拉第旋光器对光波的旋转角度也将发生变换，这样会影响最终的隔离度，所以，通常所使用的光隔离器只有在中心波长处有高隔离度，偏离中心波长越多，隔离度下降越多，使得光隔离器的应用时造成很大的隐患。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种光隔离器，无论对中心波长附近的窄带宽回光还是对波长频移造成的其他波长回光都具有很好的隔离效果，从而解决传统光隔离器对宽带宽回光的隔离效果不好而造成的隐患。
[0005]本实用新型是这样实现的，一种光隔离器，所述光隔离器光传播方向上依次设置有:输入端光纤准直器、第一双折射晶体、法拉第旋光器、半波片、第二双折射晶体、窄带通滤波片、输出端光纤准直器。
[0006]优选的，所述的窄带通滤波片端面与所述的输出端光纤准直器的光入射端面不平行。
[0007]更优选的，所述的窄带通滤波片与所述的输出端光纤准直器的光入射端面的夹角为8度至11度。
[0008]更优选的，所述光隔离器还包括中空第二玻璃管以及中空且两端面不平行的第一玻璃管，所述第二玻璃管的内径大于所述第一玻璃管的内径；
[0009]所述输出端光纤准直器还包括依次沿光传播方向设置的第二透镜、第二毛细管和第二光纤；
[0010]所述窄带通滤波片固定到所述第一玻璃管的一端，所述第一玻璃管的另一端平行于所述第二透镜，使所述窄带通滤波片不平行于所述第二透镜的端面；
[0011]所述第二玻璃管套接所述第一玻璃管以及所述第二透镜。
[0012]更优选的，所述第一玻璃管套接在所述第二玻璃管内的长度大于所述第一玻璃管内的一半。
[0013]优选的，所述窄带通滤波片表面镀有光学薄膜，所述光学薄膜对在带通范围内的光具有低反射率，以及对带通范围外的光具有高反射率。
[0014]优选的，其特征在于，所述第一双折射晶体和所述第二双折射晶体为一对规格尺寸相同，且在所述光传播方向的两端表面平行的单轴双折射晶体。
[0015]优选的，所述第一双折射晶体和所述第二双折射晶体与所述光传播方向的夹角不为90度。
[0016]优选的，所述的法拉第旋光器包括:一片法拉第旋光片和一个圆环形磁铁，所述圆环形磁铁环绕所述法拉第旋光片设置。
[0017]优选的，所述输入端光纤准直器沿光的传播方向依次设置有:第一光纤、第一透镜和第一毛细管，其中，所述第一透镜和所述第一毛细管的相近的面相互平行，且所述两相对的面与所述光传播方向的夹角为8度至11度。
[0018]本实用新型提供的光隔离器通过在光隔离器的光传播方向上依次设置输入端光纤准直器、第一双折射晶体、法拉第旋光器、半波片、第二双折射晶体、窄带通滤波片、输出端光纤准直器，极大的增强了对回光的隔离效果，同时也增强了对带通外波段的过滤效果。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型提供的一种光隔离器的结构示意图；
[0020]图2是本实用新型提供的另一种光隔离器的结构示意图；
[0021 ]图3是本实用新型提供的另一种光隔离器的结构示意图；
[0022]图4是本实用新型提供的另一种光隔离器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]本实用新型是这样实现的，如图1中，本实用新型提供的滤波光隔离器在光传播方向上依次设置有输入端光纤准直器10、第一双折射晶体11、法拉第旋光器12、半波片13、第二双折射晶体14、窄带通滤波片15、输出端光纤准直器16。
[0025]具体的，如正向的工作光束从输入端光纤准直器10转换成平行光输入到第一双折射晶体11中，被分成传播方向相同但偏振方向不同两束线偏光;两束线偏光经过法拉第旋光器12后，偏振态都会被旋转a，偏振方向顺时针旋转a(也可逆时针)，经过半波片13后的偏振方向再旋转B，因此两束线偏光相对于经过法拉第旋光器12之前的初始偏振方向均旋转了 a+B;上述偏振态发生转换的两束线偏光经过第二双折射晶体14后重新合成一束光，再经过窄带通滤波片15，滤除所述工作波束波长及附近带宽内的光后，最终耦合进所述的输出端光纤准直器16，完成了光隔离器正向通过和过滤的功能。
[0026]反向的光束通过窄带通滤波片15过滤窄带宽的范围外的光波后，传输进第二双折射晶体14被分成两束偏振方向不同的线偏光，这两束线偏光经过半波片13后偏振方向均逆时针旋转B，再经过法拉第旋光器12。此时的反向光波长都处在窄带宽的范围内，所以这两束光经过法拉第旋光器后偏振方向仍然顺时针旋转a，则两束光相对于经过第二双折射晶体时偏振方向没有改变，于是当两束线偏光经过第一双折射晶体时，传输方向再次偏转，向更远离光隔离器中心轴的方向传输，从第一双折射晶体出射后，两束线偏光分别位于输入端光纤准直器的上、下两侧，无法再进入输入端光纤准直器中，完成了光隔离器反向隔离的功能。本实用新型提供的光隔离器通过窄带通滤波片15可以将光束中带宽范围外的光滤除，极大的提高了光隔离器对带宽范围外的光的隔离作用。
[0027]如图2所示的一种光隔离器，所述光隔离器在光传播方向上依次设置有:输入端光纤准直器20、第一双折射晶体21、法拉第旋光器22、半波片23、第二双折射晶体24、窄带通滤波片25和输出端光纤准直器26，其中输入端光纤准直器20包括第一透镜201和第一毛细管202；
[0028]法拉第旋光器22包括:一片法拉第旋光片220和一个圆环形磁铁221，圆环形磁铁221环绕法拉第旋光片220设置；
[0029]输出端光纤准直器26包括第二透镜261和第二毛细管262，窄带通滤波片25与第二毛细管262端面不平行，且窄带通滤波片25表面镀有光学薄膜，所述光学薄膜对在带通范围内的光具有低反射率以及对带通范围外的光具有高反射率。
[0030]通过所述光隔离器，反向传输的光传输的过程中经过所述的输出端光纤准直器26到窄带通滤波片25表面，在带宽范围内的光正常通过，由于窄带通滤波片25相对光传播轴方向有一定倾斜角，则大部分带宽范围外的光相对于入射方向发生偏转并反射掉，使所述带宽范围外的光既不能通过窄带通滤波片25，又不能重新回到输出端光纤准直器26，起到了隔离作用的同时也防止再次进入输出端光纤准直器26而影响后面的系统工作。
[0031]优选的，窄带通滤波片25与第二毛细管262端面的夹角为8°_11°，使带宽范围外的光得发射光相对于入射方向的偏转角度为16°-22°，起到了更好隔离作用的同时也能更好的防止再次进入输出端光纤准直器26而影响后面的系统工作。
[0032]为了更好兼顾光隔离器的成本和效果，优选的，上述光学薄膜在带通范围内反射率<0.5%，在范围外反射率>98%，以减小光束损耗并实现更好的隔离效果。
[0033]由于此种光隔离器中，法拉第旋光片220为主要发热源，温度过高可能会影响损耗，所以优选的，可以用导热硅胶将法拉第旋光片220与半波片23粘接，在保留足够通光孔径的前提下，在半波片23的四周点胶粘接，然后固定在磁环内孔中。
[0034]如图3所示的一种光隔离器，所述光隔离器在光传播方向上依次设置有:输入端光纤准直器30、第一双折射晶体31、法拉第旋光器32、半波片33、第二双折射晶体34、窄带通滤波片35和输出端光纤准直器36，其中输入端光纤准直器30包括第一光纤300、第一毛细管301和第一透镜302;输出端光纤准直器36包括第二光纤360、第二毛细管361和第二透镜362，第一双折射晶体31和第二双折射晶体34是规格尺寸相同、且其在光传播方向各自的两端表面相互平行的单轴双折射晶体，而且第一双折射晶体31和第二双折射晶体34与所述光传播方向的夹角不为90度。
[0035]通过使用两端面平行且与光传播方向具有不为90度的夹角的双折射晶体，使输入端光纤准直器30出射光在双折射晶体端面产生的反射光不会再重新回到输入端光纤准直器30中，进一步减小整个隔离器的回波损耗，提高工作系统的稳定性；同时使最终出射光与入射光在同一条直线上，避免了长方形双折射晶体造成的出射光相对于入射光偏移一段距离，减小了所需要的晶体的体积，节约了成本。
[0036]优选的，第一双折射晶体31和第二双折射晶体34的材料可以为YV04或者LiNb03。
[0037]优选的，第一毛细管301和第一透镜302的相近的面相互平行，且所述两相近的面与所述光传播方向的夹角为8°_11°，这样可以在不增大准直器的插入损耗的前提下最大程度减小准直器的回波损耗，从而避免因回波损耗大而使回光对隔离器所在的整个工作系统产生干扰。
[0038]作为本实用新型的另一个，如图4所示的一种光隔离器，所述光隔离器在光传播方向上依次设置有:输入端光纤准直器40、第一双折射晶体41、法拉第旋光器42、半波片43、第二双折射晶体44、窄带通滤波片45、第一玻璃管46第二玻璃管47和输出端光纤准直器48;
[0039]其中，输入端光纤准直器40包括第一光纤400、第一透镜402和第一毛细管401;
[0040]输出端光纤准直器48包括第一光纤480、第二透镜482和第二毛细管481;
[0041 ]第二玻璃管47和第一玻璃管46中空，第二玻璃管47的内径大于所述第一玻璃管46的内径，且第一玻璃管46两端面不平行，第一玻璃管46—端连接到窄带通滤波片45，另一端面平行于输出端光纤准直器48的第二毛细管481的端面，使得窄带通滤波片45不平行于输出端光纤准直器48的第二毛细管481的端面，第二玻璃管47套接第一玻璃管46和第二毛细管482;第一玻璃管46与窄带通滤波片45之间，第二玻璃管47与第一玻璃管46之间，第二玻璃管47和第二毛细管482之间通过点胶固定。通过第一玻璃管46和第二玻璃管47的套接，使窄带通滤波片45与输出端光纤准直器48更好的固定在一起，这样便于实际操作并且能提高光隔离器的防震动性。
[0042]优选的，第一玻璃管46的一半以上的长度套入第二玻璃管47中，以减小输出端光纤准直器48与第一玻璃管46的间距，既能保证器件防震性，也减小了窄带通滤波片45与输出端光纤准直器48的间距，方便光路的调节。优选的，为节约成本和简化工艺，最终光隔离器的外壳可用一个整块铝合金在内部加工出凹槽的方式制作，将各个部件按光路顺序粘接在凹槽内，然后在上面盖上防尘盖，确保内部晶体的洁净。
[0043]以上所述仅为本实用新型的较佳而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种光隔离器，其特征在于，所述光隔离器光传播方向上依次设置有:输入端光纤准直器、第一双折射晶体、法拉第旋光器、半波片、第二双折射晶体、窄带通滤波片、输出端光纤准直器。2.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述的窄带通滤波片端面与所述的输出端光纤准直器的光入射端面不平行。3.如权利要求2所述的光隔离器，其特征在于，所述的窄带通滤波片与所述的输出端光纤准直器的光入射端面的夹角为8度至11度。4.如权利要求2所述的光隔离器，其特征在于，所述光隔离器还包括中空第二玻璃管以及中空且两端面不平行的第一玻璃管，所述第二玻璃管的内径大于所述第一玻璃管的内径； 所述输出端光纤准直器还包括依次沿光传播方向设置的第二透镜、第二毛细管和第二光纤； 所述窄带通滤波片固定到所述第一玻璃管的一端，所述第一玻璃管的另一端平行于所述第二透镜，使所述窄带通滤波片不平行于所述第二透镜的端面； 所述第二玻璃管套接所述第一玻璃管以及所述第二透镜。5.如权利要求4所述的光隔离器，其特征在于，所述第一玻璃管套接在所述第二玻璃管内的长度大于所述第一玻璃管内的一半。6.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述窄带通滤波片表面镀有光学薄膜，所述光学薄膜对在带通范围内的光具有低反射率，以及对带通范围外的光具有高反射率。7.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述第一双折射晶体和所述第二双折射晶体为一对规格尺寸相同，且在所述光传播方向的两端表面平行的单轴双折射晶体。8.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述第一双折射晶体和所述第二双折射晶体与所述传播方向的夹角不为90度。9.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述的法拉第旋光器包括:一片法拉第旋光片和一个圆环形磁铁，所述圆环形磁铁环绕所述法拉第旋光片设置。10.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述输入端光纤准直器沿光的传播方向依次设置有:第一光纤、第一透镜和第一毛细管，其中，所述第一透镜和所述第一毛细管的相对的面相互平行，且所述两相对的面与所述光传播方向的夹角为8度至11度。
【文档编号】G02F1/09GK205427370SQ201620109866
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】胡小波, 陈鹏, 汪鹏
【申请人】深圳市镭神智能系统有限公司