[实用新型]基于闪耀光纤光栅的准环行器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光环行器，适用于光纤通信、激光器、光器件领域。

背景技术

随着光信息领域技术的不断发展，各类有源或是无源光器件也都不断涌现，而且性能越来越好，价格越来越低。在对光信号进行处理的过程中会用到这样一种多端口的无源光器件，光信号从某一端口输入，只能从相邻的某一端口输出，使得光信号在其中不具有可逆性，能够满足这种要求的光器件被称作光环行器。最常见的光环行器有三端口和四端口的类型，其中四端口光环行器中光信号传输方向为1→2、2→3、3→4、4→1，通常的三端口环行器只是将4端口悬空，所以实现的功能为1→2、2→3，从3端口输入的光信号不从任何一个端口输出。

传统的光环行器的工作原理是基于法拉第旋转的非互易性。主要利用旋光晶体的法拉第效应。对于沿1→2、2→3、3→4、4→1方向入射的信号光，通过双折射晶体将光信号中偏振态不同的光信号分解成两束偏振态互相垂直的光信号，分别经过波片与旋光晶体对光信号进行处理，最后再经过双折射晶体将两束处理后的光信号合束成一束光信号从输出端输出，而相反方向入射的光信号也会经过同样的处理，所不同之处在于最后一级的双折射晶体对前期处理的光信号不进行合束处理，而是将其输出方向偏转，使其无法沿1→2、2→3、3→4、4→1的反方向输出，实现了光环行器所要求的功能。为了实现与光纤的耦合，还需要微型透镜的聚光作用，将光纤导入的光信号耦合入环行器中的晶体，同样需要微型透镜将晶体中处理后的光信号耦合入光纤输出。

由于传统光环行器的上述结构，使得其正反向的隔离度很高。但从其结构中也很容易看出其缺点也十分明显：首先，磁光晶体的加工难度大，成本高，而且体积也很大，微型透镜的引入也使正向的损耗增加，而且微型透镜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，表现在整个环行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，传统光环行器的结构庞大、复杂、效率低、成本高亟需解决。

光纤光栅作为一种滤波器件在光通信系统中发挥着重要作用，利用光纤光栅的滤波功能实现光纤中模式的改变实现不同波长光信号的不同传播形式，而闪耀光纤光栅的模式耦合形式更为灵活，能够实现纤芯传导模式与包层模式甚至耗散模式之间的耦合，利用此特性可以制作相应的光信号的光路控制。中国专利申请01109388.9提及一种基于聚合物的闪耀光栅隔离器，通过改变部分结构可以实现环行器的功能，相比传统以磁光晶体为基础的隔离器在结构和制作难度上都有一定程度的简化，但由于采用聚合物为基质，在与光纤链路连接时其插入损耗和熔接难度都很大，而且在不足毫米量级的圆柱波导外层制作一分为二的两个包层，并且折射率不同，难度大，并且制作的精度要求过高而难以实现，在制作过程中对芯子、芯子中的光栅、第一包层、第二包层的折射率都有要求，实现的难度大。

相比结构复杂的传统光环行器，全光纤化的光环行器结构成为一个新的亮点，以光纤为基质的器件成本低，体积和重量都大大减小，并且由于基于全光纤的结构，与光纤的低损耗接入成为可能。中国专利申请200610010065.X中涉及一种全光纤的环行器结构，但由于其中涉及光纤不同模式之间的耦合，无法完全在基模条件下进行。由于光纤中存在高阶模的时候，基模必然存在，只对其中的高阶模有能量转移作用，使得耦合的效率受到限制，甚至完全达不到反向光隔离的目的。

因此，目前的光环行器面临的问题是：结构复杂、体积大、制作难度大、成本高、插入损耗大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：目前的光环行器面临结构复杂、体积大、制作难度大、成本高、插入损耗大的问题。

本实用新型的技术方案为：

基于闪耀光纤光栅的准环行器，该准环行器包括光敏光纤、光纤、在光敏光纤上用紫外光刻写的闪耀光纤光栅。光敏光纤和光纤同处于同一平面内平行放置，边沿最近距离为h。所谓边沿最近距离为两光纤的轴心距离减去再光纤的半径所得的值。

所述的闪耀光纤光栅的成栅面与光敏光纤成θ角度，与光敏光纤和光纤所处的平面垂直，并满足：0°＜θ＜45°或45°＜θ＜90°。所谓成栅面即为光纤光栅中折射率调制区域内相同折射率的一系列平面，这些平面相互平行。

当45°＜θ＜90°时，光敏光纤的左端为该准环行器的1端口，光纤的左端为该准环行器的2端口，光纤的右端为该准环行器的3端口。