本申請涉及光學(xué)隔離器，屬于光學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

光隔離器是一種只允許單向光通過的無源光器件，其工作原理是基于法拉第旋轉(zhuǎn)的非互易性。通過光纖回波反射的光能夠被光隔離器很好的隔離。

光隔離器的特性是：正向插入損耗低，反向隔離度高，回波損耗高。光隔離器是允許光向一個方向通過而阻止向相反方向通過的無源器件，作用是對光的方向進行限制，使光只能單方向傳輸，通過光纖回波反射的光能夠被光隔離器很好的隔離，提高光波傳輸效率。

光學(xué)隔離器在通信領(lǐng)域得到大量應(yīng)用，而近年來隨著光纖激光器的蓬勃發(fā)展，其也被廣泛應(yīng)用于光學(xué)保護，正因如此，隔離效果好、抗光損傷閾值高的光學(xué)隔離器成為該類器件發(fā)展的熱點之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本申請的一個方面，提供一種光學(xué)隔離器，偏振光能夠正向通過該光學(xué)隔離器且反向截止，尤其是窄頻寬的偏振光，能更好的實現(xiàn)正向通過且反向截止的光學(xué)隔離。本申請設(shè)計的光學(xué)隔離器結(jié)構(gòu)緊湊、抗光學(xué)損傷能力強、光學(xué)透過帶寬窄，能夠獲得極佳的光學(xué)隔離效果。所述光學(xué)隔離器，包括法布里-珀羅效應(yīng)干涉片和法拉第旋光器，光束依次垂直射入所述法布里-珀羅效應(yīng)干涉片和法拉第旋光器。

光在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片上的透過率與其在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片中的光程相關(guān)，當光程滿足形成法布里-珀羅效應(yīng)干涉效應(yīng)的條件時，光對應(yīng)的透過率達到最大值。以各向異性的晶體制作法布里-珀羅效應(yīng)干涉片，使得同一波長、不同偏振態(tài)的光對應(yīng)的折射率不同，即它們對應(yīng)的光程不同，只有光程滿足法布里-珀羅效應(yīng)干涉條件的偏振光對應(yīng)的透過率能夠達到最大值。

優(yōu)選地，所述法布里-珀羅效應(yīng)干涉片為各向異性光學(xué)晶體。

優(yōu)選地，所述法布里-珀羅效應(yīng)干涉片包括YVO₄晶體、方解石、(BBO晶體、KTP晶體、KDP晶體、LBO晶體、PbWO₄晶體中至少的一種。

作為一個優(yōu)選的實施方案，所述法布里-珀羅效應(yīng)干涉片具有兩個平行的工作光學(xué)端面，所述工作光學(xué)端面鍍有對工作波長高反射的介質(zhì)膜。

優(yōu)選地，所述法拉第旋光器置于與光路同方向的磁場中，所述磁場強度設(shè)置為能使通過其初次入射偏振光通過其后再次沿磁場方向入射并通過后的偏振方向與所述初次入射偏振光垂直。從而不再滿足法布里-珀羅效應(yīng)干涉條件，實現(xiàn)光學(xué)隔離。

根據(jù)本申請光學(xué)隔離器需要隔離的光線工作波長，選擇各向異性光學(xué)晶體制作本申請的法布里-珀羅效應(yīng)干涉片，不同偏振態(tài)的光垂直入射本申請的法布里-珀羅效應(yīng)干涉片時對應(yīng)的折射率不同，即不同偏振態(tài)的光對應(yīng)的光程也不同。若偏振光通過法布里-珀羅效應(yīng)干涉片時，不滿足法布里-珀羅效應(yīng)干涉條件，此時偏振光的透過率為最小值，此最小值取決于法布里-珀羅效應(yīng)干涉片上介質(zhì)膜的反射率；當偏振光對應(yīng)的光程正好滿足法布里-珀羅效應(yīng)干涉條件時，由于法布里-珀羅效應(yīng)干涉使得偏振光在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片上的透過率達到最大。

根據(jù)本申請光學(xué)隔離器，以具有磁光效應(yīng)的光學(xué)材料制作法拉第旋光器。所述法拉第旋光器置于與光路同方向的磁場中，所述磁場強度設(shè)置為能使通過其初次入射偏振光通過其后再次沿磁場方向入射并通過后的偏振方向與所述初次入射偏振光垂直。

本申請所述光學(xué)隔離器包括法布里-珀羅效應(yīng)干涉片和所述法拉第旋光器，其中光由所述法布里-珀羅效應(yīng)干涉片向所述法拉第旋光器行進的方向為光的正向，由所述法拉第旋光器指向法布里-珀羅效應(yīng)干涉片為光的反向，當光沿正向入射所述法布里-珀羅效應(yīng)干涉片時，不同偏振態(tài)的光中，只有在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片上能夠形成法布里-珀羅效應(yīng)干涉的偏振態(tài)的光才能通過，另外的偏振態(tài)的光將被反射，透過的偏振光隨后通過所述法拉第旋光器，其偏振方向?qū)⑿D(zhuǎn)角度α，假如此時偏振光被某些環(huán)節(jié)或部件不需要的反射反向進入并通過所述法拉第旋光器，其到達法布里-珀羅效應(yīng)干涉片時偏振方向再轉(zhuǎn)過角度α，兩次旋轉(zhuǎn)角度α，導(dǎo)致共旋轉(zhuǎn)了角度2α，當2α等于或接近90°，即與初始偏振光方向正交或接近正交，在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片上對應(yīng)的光程不滿足法布里-珀羅效應(yīng)干涉條件，無法通過法布里-珀羅效應(yīng)干涉片，實現(xiàn)光學(xué)隔離。當2α等于90°，即α等于45°，本申請所述光學(xué)隔離器能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度光學(xué)隔離；當2α接近90°，即α接近45°，本申請所述光學(xué)隔離器仍然能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)隔離，其旋轉(zhuǎn)角度α可由磁場強度控制，以滿足不同的光學(xué)隔離要求。

進一步優(yōu)選地，所述法拉第旋光器置于與光路同方向的磁場中，所述磁場強度設(shè)置為能使通過其的偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)40～50°。偏振方向旋轉(zhuǎn)45±5°，可以實現(xiàn)隔離度不小于10分貝。

進一步優(yōu)選地，所述法拉第旋光器置于與光路同方向的磁場中，所述磁場強度設(shè)置為能使通過其的偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)44～46°。偏振方向旋轉(zhuǎn)45±1°，可以實現(xiàn)隔離度不小于100分貝。

作為一個具體的實施方式，所述法拉第旋光器置于與光路同方向的磁場中，所述磁場強度設(shè)置為能使通過其的偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)45°。

作為一個具體的實施方式，本申請所述光學(xué)隔離器由一個各向異性光學(xué)材料制成的法布里-珀羅效應(yīng)干涉片和一個45°法拉第旋光器組成，光線垂直射入所述法布里-珀羅效應(yīng)干涉片后射入所述45°法拉第旋光器。其中光由所述法布里-珀羅效應(yīng)干涉片向所述法拉第旋光器行進的方向為光的正向，由所述法拉第旋光器指向法布里-珀羅效應(yīng)干涉片為光的反向，當光沿正向入射所述法布里-珀羅效應(yīng)干涉片時，不同偏振態(tài)的光中，只有在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片上能夠形成法布里-珀羅效應(yīng)干涉的偏振態(tài)的光才能通過，另外的偏振態(tài)的光將被反射，透過的偏振光隨后通過所述法拉第旋光器，其偏振方向?qū)⑿D(zhuǎn)45°，假如此時偏振光被某些環(huán)節(jié)或部件不需要的反射反向進入并通過所述法拉第旋光器，其到達法布里-珀羅效應(yīng)干涉片時偏振方向再轉(zhuǎn)過45°，兩次旋轉(zhuǎn)45°，導(dǎo)致共旋轉(zhuǎn)了90°，即與初始偏振光方向正交，在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片上對應(yīng)的光程不滿足法布里-珀羅效應(yīng)干涉條件，無法通過法布里-珀羅效應(yīng)干涉片，實現(xiàn)光學(xué)隔離。

本申請所述光學(xué)隔離器，當某一波長、某一偏振態(tài)的光正向通過時，使其在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片上對應(yīng)的光程滿足法布里-珀羅效應(yīng)干涉條件，透過率達到最大值，繼而光通過45°法拉第旋光器，偏振方向旋轉(zhuǎn)45°；之后若光被反射回來，將會再次通過45°法拉第旋光器，光的偏振態(tài)再旋轉(zhuǎn)45°，與初始光的偏振方向正交，這時光在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片上對應(yīng)的光程不能滿足法布里-珀羅效應(yīng)干涉條件，光被反射而無法通過，即光正向通過而反向截止，由此實現(xiàn)光的隔離。

優(yōu)選地，所述法拉第旋光器采用具有磁光效應(yīng)的玻璃、晶體或光學(xué)陶瓷。

優(yōu)選地，所述法拉第旋光器具有兩個光學(xué)端面，所述光學(xué)端面具有對工作波長增透的介質(zhì)鍍膜。

根據(jù)本申請的又一個方面，提供了一種光學(xué)隔離方法，該方法能使偏振光正向通過該光學(xué)隔離器且反向截止，尤其是窄頻寬的偏振光，能更好的實現(xiàn)正向通過且反向截止的光學(xué)隔離。本申請的光學(xué)隔離方法光學(xué)透過帶寬窄，能夠獲得極佳的光學(xué)隔離效果。所述光學(xué)隔離方法，將光線垂直入射法布里-珀羅效應(yīng)干涉片和法拉第旋光器，所述法拉第旋光器置于與光路同方向的磁場中，所述磁場強度設(shè)置為能使通過其的初次入射偏振光通過后再次沿磁場方向入射并通過后的偏振方向與所述初次入射偏振光的偏振方向垂直，從而不再滿足法布里-珀羅效應(yīng)干涉條件，實現(xiàn)光學(xué)隔離。所述方法采用上述任一種所述光學(xué)隔離器。

優(yōu)選地，所述法布里-珀羅效應(yīng)干涉片為各向異性光學(xué)晶體。

本申請能產(chǎn)生的有益效果包括：

(1)本申請?zhí)峁┑墓鈱W(xué)隔離器偏振光能夠正向通過該光學(xué)隔離器且反向截止，尤其是窄頻寬的偏振光，能更好的實現(xiàn)正向通過且反向截止的光學(xué)隔離。

(2)本申請?zhí)峁┑墓鈱W(xué)隔離器結(jié)構(gòu)緊湊、抗光學(xué)損傷能力強、光學(xué)透過帶寬窄，能夠獲得極佳的光學(xué)隔離效果。

(3)本申請?zhí)峁┑墓鈱W(xué)隔離方法能使偏振光正向通過該光學(xué)隔離器且反向截止，尤其是窄頻寬的偏振光，能更好的實現(xiàn)正向通過且反向截止的光學(xué)隔離。

(4)本申請?zhí)峁┑墓鈱W(xué)隔離方法光學(xué)透過帶寬窄，能夠獲得極佳的光學(xué)隔離效果。

附圖說明

圖1是本申請光學(xué)隔離器一種實施方式的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本申請的具體實施方式作進一步說明，但本申請并不局限于這些實施例。

如圖1所示，本本申請的光學(xué)隔離器由一個法布里-珀羅效應(yīng)干涉片F(xiàn)P和一個45°法拉第旋光器FR構(gòu)成，光線依次垂直入射法布里-珀羅效應(yīng)干涉片F(xiàn)P和一個45°法拉第旋光器FR。

具體而言，以各向異性的光學(xué)晶體制作法布里-珀羅效應(yīng)干涉片F(xiàn)P，各向異性光學(xué)晶體在工作的光學(xué)波段具有良好的光譜透過性和合適的雙折射率，法布里-珀羅效應(yīng)干涉片F(xiàn)P具有一對平行的光學(xué)端面f1和光學(xué)端面f2，光學(xué)端面上都鍍有在工作的光學(xué)波段高反射的介質(zhì)膜，光λ垂直入射該法布里-珀羅效應(yīng)干涉片時由a到b，盡管不同偏振態(tài)的光λ通過的法布里-珀羅效應(yīng)干涉片F(xiàn)P的長度都相等，但由于對應(yīng)的折射率不同，它們所對應(yīng)的光程也不相同；45°法拉第旋光器FR由具有磁光效應(yīng)的光學(xué)材料制作，置于一定磁場T中，這些光學(xué)材料可以是晶體、玻璃或者光學(xué)陶瓷，45°法拉第旋光器FR具有兩個光學(xué)端面f3和f4，光學(xué)端面上鍍有在工作的光學(xué)波段增透的介質(zhì)膜，光λ由c到d或d’到c’時，其偏振方向?qū)⒀赝晦D(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)過45°。正向傳播的光束In，可以是偏振光或者無偏振光，進入法布里-珀羅效應(yīng)干涉片F(xiàn)P，只有偏振方向為p的偏振光λp對應(yīng)的光程能夠滿足法布里-珀羅效應(yīng)干涉條件，其對應(yīng)的透過率達到最大值，能夠由a到b，而另外偏振態(tài)或者其它波長的光對應(yīng)的光程不滿足法布里-珀羅效應(yīng)干涉條件，被法布里-珀羅效應(yīng)干涉片F(xiàn)P反射；通過法布里-珀羅效應(yīng)干涉片F(xiàn)P的偏振光λp由b到c到d，直接通過45°法拉第旋光器FR，其偏振方向p也將轉(zhuǎn)過45°，得到輸出光束Out；如果輸出光束Out由于某些因素產(chǎn)生反射，這時有反射偏振光R，其偏振方向?qū)閜+45°，由d’到c’到b’傳播到法布里-珀羅效應(yīng)干涉片F(xiàn)P，在由d’到c’通過45°法拉第旋光器FR的過程中，偏振方向再次轉(zhuǎn)過45°變?yōu)?p+90°)，此時偏振光(λp+90°)在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片上對應(yīng)的折射率發(fā)生改變，光程也隨之變化，不再滿足法布里-珀羅效應(yīng)干涉條件而被法布里-珀羅效應(yīng)干涉片F(xiàn)P反射，即反向傳播終止(End)。

實施例1

釩酸釔晶體(YVO₄)+鋱鎵石榴石晶體(TGG)的光學(xué)隔離器

本實施例中YVO₄晶體和TGG晶體購買自福建福晶科技股份有限公司。

以YVO₄晶體加工法布里-珀羅效應(yīng)干涉片，干涉片厚度為0.5±0.1mm。以TGG晶體制作45°旋光器，其沿光線方向的長度為20±1mm，磁場方向同光線方向，磁場強度為1±0.5T，按照圖1構(gòu)成光學(xué)隔離器，光學(xué)工作波段在1μm，在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片鍍上在1064±20nm區(qū)間反射率大于95％的光學(xué)介質(zhì)膜,在旋光器的光學(xué)端面上鍍上在1064±20nm區(qū)間增透的光學(xué)介質(zhì)膜。使用1064nm激光測試該光學(xué)隔離器，只有一定偏振態(tài)的1064nm光能夠正向通過，將通過的1064nm光反射回光學(xué)隔離器，無法通過。

實施例2

β相偏硼酸鋇晶體(BBO)+TGG晶體的光學(xué)隔離器

本實施例中BBO晶體和TGG晶體購買自福建福晶科技股份有限公司。

以BBO晶體加工法布里-珀羅效應(yīng)干涉片，干涉片厚度為0.5±0.1mm。以TGG晶體制作44°法拉第旋光器，其沿光線方向的長度為20±1mm，磁場方向同光線方向，磁場強度為1±0.5T,按照說明書附圖1構(gòu)成光學(xué)隔離器，光學(xué)工作波段在1μm，在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片鍍上在1064±20nm區(qū)間反射率大于95％的光學(xué)介質(zhì)膜,在旋光器的光學(xué)端面上鍍上在1064±20nm區(qū)間增透的光學(xué)介質(zhì)膜。使用1064nm激光測試該光學(xué)隔離器，只有一定偏振態(tài)的1064nm光能夠正向通過，將通過的1064nm光反射回光學(xué)隔離器，能夠通過法布里-珀羅效應(yīng)干涉片的激光強度小于1％。

實施例3

磷酸鈦氧鉀晶體(KTP)+TGG晶體的光學(xué)隔離器

本實施例中KTP晶體和TGG晶體購買自福建福晶科技股份有限公司。

以KTP晶體加工法布里-珀羅效應(yīng)干涉片，干涉片厚度為0.5±0.1mm。以TGG陶瓷制作46°法拉第旋光器，其沿光線方向的長度為20±1mm，磁場方向同光線方向，磁場強度為1±0.5T,按照說明書附圖1構(gòu)成光學(xué)隔離器，光學(xué)工作波段在1μm，在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片鍍上在1064±20nm區(qū)間反射率大于95％的光學(xué)介質(zhì)膜,在旋光器的光學(xué)端面上鍍上在1064±20nm區(qū)間增透的光學(xué)介質(zhì)膜。使用1064nm激光測試該光學(xué)隔離器，只有一定偏振態(tài)的1064nm光能夠正向通過，將通過的1064nm光反射回光學(xué)隔離器，無法通過。

實施例4

方解石晶體+TGG陶瓷的光學(xué)隔離器

本實施例中方解石晶體和TGG陶瓷購買自福建福晶科技股份有限公司。

以方解石晶體加工法布里-珀羅效應(yīng)干涉片，干涉片厚度為1±0.1mm。以TGG陶瓷制作法拉第旋光器，其沿光線方向的長度為20±1mm，磁場方向同光線方向，磁場強度為1±0.5T,按照說明書附圖1構(gòu)成光學(xué)隔離器，光學(xué)工作波段在1μm，在法布里-珀羅效應(yīng)干涉片鍍上在1064±20nm區(qū)間反射率大于95％的光學(xué)介質(zhì)膜,在旋光器的光學(xué)端面上鍍上在1064±20nm區(qū)間增透的光學(xué)介質(zhì)膜。使用1064nm激光測試該光學(xué)隔離器，只有一定偏振態(tài)的1064nm光能夠正向通過，將通過的1064nm光反射回光學(xué)隔離器，無法通過。

以上所述，僅是本申請的幾個實施例，并非對本申請做任何形式的限制，雖然本申請以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限制本申請，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本申請技術(shù)方案的范圍內(nèi)，利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許的變動或修飾均等同于等效實施案例，均屬于技術(shù)方案范圍內(nèi)。