[发明专利]一种全光纤隔离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光隔离器，适用于光纤通信、激光器、光器件领域。

背景技术

在通信系统中除了承担信号传输的光纤之外，更重要而且也更复杂的就是各类有源和无源光器件的应用。对于无源的光器件，一般要求对信号有强的处理能力，并且低的插入损耗。经常会遇到这样的情况，要求光信号正向导通，反向截止，能够完成这一任务的无源光器件被称为光隔离器。这种器件在光信号正向传输时以极低的损耗通过，反向传输损耗极大，达到光隔离的目的。

传统的光隔离器的工作原理是基于法拉第旋转的非互易性。主要利用磁光晶体的法拉第效应。对于正向入射的信号光，通过起偏器后成为线偏振光，法拉第磁光晶体与外磁场一起使信号光的偏振方向右旋45°，并恰好使低损耗通过与起偏器成45°放置的检偏器。对于反向光，出检偏器的线偏振光经过放置介质时，偏转方向也右旋转45°，从而使反向光的偏振方向与起偏器方向正交，完全阻断了反射光的传输。理论上正向光无损耗，反向光完全截止，但由于制作工艺的限制，不可能达到这样理想的状态，但其特性优良：正向插入损耗低，反向隔离度高，回波损耗高。 其缺点也十分明显：首先，磁光晶体的加工难度大，成本高，而且体积也很大，在实用的隔离器中除了磁光晶体还需要耦合透镜，其作用是将光纤与磁光晶体的光路连接起来，这种透镜的制作同样面临加工难度大，成本高，以及体积无法做的很小的难题。多级光学元件的串联导致光的损耗加大，表现在整个隔离器的插入损耗无法进一步降低。在如今对光器件的需求量越来越大的情况下，任何器件的结构、成本、体积等的因素都有可能成为进一步推行全光通信的瓶颈。尤其在逐步走向光集成、光器件智能化等的光信息领域，传统隔离器的结构庞大、复杂、效率低、成本高亟需解决。

因此，目前的光隔离器面临的问题是：结构复杂、体积和重量大、制作难度大、成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：目前的光隔离器的结构复杂、体积和重量大、制作难度大、成本高。

本发明的技术方案为：

一种全光纤隔离器，该隔离器包括单模光纤和渐变纤芯光纤。

各部分的连接方式为：单模光纤的一端与渐变纤芯光纤的较大纤芯的一端熔接。

光信号从单模光纤另一端输入为正向导通方向，从渐变纤芯光纤的较小纤芯的一端输入为反向截止方向。

所述的渐变纤芯光纤的制作方法为：将与单模光纤参数一致的光纤置与高温火焰中，置于火焰中的光纤长度为1 mm～2 cm，火焰温度为1000 ℃～1500 ℃，持续时间为30 s～20 min，然后沿加热区域中间切断后即得到两根渐变纤芯光纤。

这样制得的渐变纤芯光纤在加热区域纤芯中锗离子会向包层扩散，导致纤芯折射率变小，芯径变大。

将单模光纤弯曲成半径为R的圆环，有效增加该隔离器的反向隔离度，其中R=2 cm～10cm，圆环数量大于等于一个。

将多级隔离器结构串联以增加隔离度，包括单模光纤、第一至第N渐变纤芯光纤，其中N=2～100的整数。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

相比传统基于磁光晶体和透镜的光隔离器，本发明以全光纤为基质，成本低，所用到的技术包括光纤的扩芯和熔接，结构简单，技术成熟。全光纤结构不仅使得可以与光纤链路低损耗的熔接，而且体积小、重量轻，利于集成。

附图说明

图1为全光纤隔离器。

图2为带有弯曲圆环的全光纤隔离器。

图3为串联结构的全光纤隔离器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施方式一

一种全光纤隔离器，如图1，该隔离器包括单模光纤1和渐变纤芯光纤2。

各部分的连接方式为：单模光纤1的一端与渐变纤芯光纤2的较大纤芯的一端熔接。

光信号从单模光纤1另一端输入为正向导通方向，从渐变纤芯光纤2的较小纤芯的一端输入为反向截止方向。

所述的渐变纤芯光纤2的制作方法为：将与单模光纤1参数一致的光纤置与高温火焰中，置于火焰中的光纤长度为1 mm～2 cm，火焰温度为1000 ℃～1500 ℃，持续时间为30 s～20 min，然后沿加热区域中间切断后即得到两根渐变纤芯光纤2。

这样制得的渐变纤芯光纤2在加热区域纤芯中锗离子会向包层扩散，导致纤芯折射率变小，芯径变大。

实施方式二

一种全光纤隔离器，如图2，与实施方式一的不同之处在于：