[发明专利]光隔离器、光分插复用器和光合束器

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光隔离器、光分插复用器和光合束器。 

背景技术

随着光通信技术的快速发展和全光通信网的产业需求，小型化、功能化、组件化和集成化是光器件发展的必然趋势，而且随着光通信系统规模的扩大，基于集成光学的光隔离器和环形器为反向隔离、双向传输、多路信道灵活交换提供了各种可能，如基于波分复用技术的系统容量升级对传统单波长器件提出了新的要求，要求光学元件不仅能够实现隔离功能，而且能够对多个波长，尤其是等频率间隔的光波可以同时进行处理，实现这些器件的一般方法是借助于磁光材料的非互易效应，让光波的模式在前向传输和后向传输之间产生一个相位偏差，回避光路的可逆性。 

目前广泛应用于光通信领域的隔离器是一种利用磁光材料的器件，随着新一代光纤通信系统的不断完善，在光通信系统中具有十分重要作用的体材料型磁光器件逐渐暴露出体积大、机械稳定性差、难以集成等缺点，因而，为实现光学处理和通信系统的高密度集成，波导型非互易器件吸引了大量关注。目前人们把磁光非互易效应引入到各种结构和器件中，如传统波导结构马赫-曾德干涉仪(MZI)、磁光多模干涉器(MMI)、微环等来实现相应的非互易功能，其中，基于磁光MZI干涉型光隔离器是一最基本型的光隔离器，在这种结构中，入射光在分支处分成振幅相等、相位相同的两束光，当磁化方向垂直与光传播方向时，纵向磁波(TM)模将产生非互易现象；选择合适的波导长度，使磁光效应产生的相移为-π/2；同时设计合适的两臂长度，使 光经过两臂后的相移差为π/2。因此正向传输的光在出分支处的总相移为零，两光干涉相长；而反向传输的光在出射分支处的总相移为π，两光干涉相消，实现了隔离反向光的功能。另外，利用波长依赖的磁光相位阻滞(Retarder)器和常规的法拉弟旋转器、半波片等组合，即在常规的基于法拉弟旋转器的分离光学元件组成的光隔离器中，引入一个波长依赖的磁光相位阻滞实现正反向传输的非互易波长特性。 

但发明人在实现上述技术方案的过程中发现：上述MZI干涉型光隔离器和常规的基于法拉弟旋转器的分离光学元件组成的光隔离器都存在一定缺陷，如常规的MZI干涉型光隔离器对光波的波长不具有非互易滤波特性，即正反传输滤波特性中的中心波长一般不会发生偏移，只有当多个这种MZI干涉光隔离器级联后才能实现中心波长的偏移，且该隔离器体积较大；常规的基于法拉弟旋转器的分离光学元件组成的光隔离器采用分离光学元件组成，体积较大，稳定性差。 

另外，在光信息处理系统(如光通信)中，光分束、合束器件是最常用的器件，对于光分束器较简单，如Y分叉波导型分束器件，但光合束器尤其是无泄漏损耗的合束器就不容易实现了。根据光路的可逆性可知，直接利用一个普通的介质波导型的3dB分束器件反向使用时，一般不能作为合束器来使用，因为不管从哪一端输入都不能达到100％合束目的，理论上至少有50％的光能量在分叉处由于激励高次模而泄漏到衬底，除非两合束的光波具备相干相长的条件(即波长相同而且相位相等)。对于波长相等或非常相近，而且相位差无恒定关系的两光束，要实现无泄漏的合束，现有的方法是利用偏振特性来实现，也就是偏振合束器，但它要求先得将两光束转换为相互正交的偏振模式。另外，还有基于磁光微谐振腔的多波长光隔离器，该基本结构是在MZI干涉性的基础上，引入与波长敏感的微谐振环构成，利用磁光谐振环的环绕模式间的传播常数非互易特性，实现了对多个波长的隔离功能。但该方案对制作工艺要求高。

发明内容

本发明提供一种光隔离器、光分插复用器和光合束器，以实现上述隔离器体积小、稳定性好，光合束器无泄露损耗，且制作工艺简单。 

本发明提供了一种光隔离器，该光隔离器包括依次串接的输入波导、含磁光材料的波导光栅和输出波导，所述含磁光材料的波导光栅用于通过磁光效应产生非互易相移，以使正反传输中能通过的中心波长发生偏移且正反传输的带宽相同。 

上述光隔离器，采用半导体平面工艺制作，易集成和规模化制作，而且所含元部件少，因而体积较小，机械稳定性好。 

本发明提供了一种光分插复用器，该光分插复用器包括上述光隔离器、主输入端、第一环路器、第二环路器、主输出端、下载端和上传端，其中，主输入端、第一环路器、光隔离器、第二环路器和主输出端依次串接，所述下载端与第一环路器相连，所述上传端与第二环路器相连。