[发明专利]基于FP谐振腔耦合系统的PT对称全光纤光隔离器及方法

权利要求书

1.基于FP谐振腔耦合系统的PT对称全光纤光隔离器，其特征在于，包括端口一、端口二、有源光纤、第一光纤布拉格光栅、第二光纤布拉格光栅以及第三光纤布拉格光栅；

第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅构成第一法布里-珀罗谐振腔，第二光纤布拉格光栅和第三光纤布拉格光栅构成第二法布里-珀罗谐振腔，第一法布里-珀罗谐振腔与第二法布里-珀罗谐振腔耦合；

端口一为探测光正向通过光隔离器的入射端口，端口二为探测光反向通过光隔离器的入射端口；泵浦光始终从端口二进入光隔离器；

光隔离器实现PT对称包括：

对法布里-珀罗谐振腔耦合系统的器件进行泵浦，泵浦光波长为980nm；正向入射时，从端口二透射的探测光接光矢量分析仪，反向入射时，从端口一透射的探测光接光矢量分析仪，通过光矢量分析仪监测透射谱线；

调节泵浦光功率，使第一法布里-珀罗谐振腔和第二法布里-珀罗谐振腔视为净损耗腔和净增益腔，当满足第一法布里-珀罗谐振腔的损耗强度与第二法布里-珀罗谐振腔的增益强度相等，且大于两腔的耦合强度时，整个系统满足宇称-时间对称破缺条件；

保证进入法布里-珀罗谐振腔前的探测光功率相等；

进一步调节泵浦光功率，同时对第二法布里-珀罗谐振腔施加弯曲损耗，当满足第一法布里-珀罗谐振腔的损耗强度与第二法布里-珀罗谐振腔的增益强度相等，且小于两腔的耦合强度时，整个系统满足宇称-时间对称未破缺条件。

2.根据权利要求1所述的基于FP谐振腔耦合系统的PT对称全光纤光隔离器，其特征在于，有源光纤具体为铒镱共掺光纤。

3.根据权利要求1所述的基于FP谐振腔耦合系统的PT对称全光纤光隔离器，其特征在于，第一光纤布拉格光栅、第二光纤布拉格光栅以及第三光纤布拉格光栅均为均匀光纤布拉格光栅，均匀光纤布拉格光栅的刻写方法为相位掩模板法。

4.根据权利要求1所述的基于FP谐振腔耦合系统的PT对称全光纤光隔离器，其特征在于，第一光纤布拉格光栅、第二光纤布拉格光栅以及第三光纤布拉格光栅的长度均为4mm。

5.根据权利要求1所述的基于FP谐振腔耦合系统的PT对称全光纤光隔离器，其特征在于，第一光纤布拉格光栅、第二光纤布拉格光栅以及第三光纤布拉格光栅的反射率均为94%。

6.根据权利要求1所述的基于FP谐振腔耦合系统的PT对称全光纤光隔离器，其特征在于，第一法布里-珀罗谐振腔和第二法布里-珀罗谐振腔的物理长度均为10mm。

7.基于权利要求1-6任一项所述光隔离器的光隔离方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备法布里-珀罗谐振腔耦合系统的器件；采用相位掩膜板法，用193nm的准分子激光器在铒镱共掺光纤的纤芯上刻写三个级联的均匀光纤布拉格光栅，两两均匀光纤布拉格光栅之间的间距均为10mm；

S2、搭建器件测试光路，正向入射时，使探测光经过波分复用器进入端口一，使泵浦光经过波分复用器进入端口二，从端口二透射的探测光接光矢量分析仪，以监测透射谱的变化；反向入射时，使探测光经过波分复用器进入端口二，使泵浦光经过波分复用器进入端口二，从端口一透射的探测光接光矢量分析仪，以监测透射谱的变化；

S3、将法布里-珀罗谐振腔耦合系统的器件放置在微位移平台上，将第一法布里-珀罗谐振腔固定在微位移平台上；

S4、调节光纤偏振控制器，使探测光的偏振态与法布里-珀罗谐振腔耦合系统的快轴或者慢轴平行，使探测光透射谱线上每个谐振模式的谐振峰的数量由四个减小为两个；

S5、利用微位移平台对第一法布里-珀罗谐振腔进行拉伸，使两个法布里-珀罗谐振腔的谐振波长接近1552.16nm，使探测光透射谱线上每个谐振模式的谐振峰的数量由两个减小为1个；

S6、对法布里-珀罗谐振腔耦合系统的器件进行泵浦，泵浦光波长为980nm，通过光矢量分析仪监测透射谱线；

调节泵浦光功率，使第一法布里-珀罗谐振腔和第二法布里-珀罗谐振腔视为净损耗腔和净增益腔，当满足第一法布里-珀罗谐振腔的损耗强度与第二法布里-珀罗谐振腔的增益强度相等，且大于两腔的耦合强度时，整个系统满足宇称-时间对称破缺条件；

S7、在前向传输测量时，泵浦光经过端口二对器件进行泵浦，探测光通过端口一进入器件，经端口二透射的探测光接光矢量分析仪，通过光矢量分析仪监测透射谱线；

S8、在后向传输测量时，泵浦光也经过端口二对器件进行泵浦，探测光通过端口二进入器件，经端口一透射的探测光接光矢量分析仪，通过光矢量分析仪监测透射谱线；

保证步骤S7和S8进入法布里-珀罗谐振腔前的探测光功率相等；

S9、在步骤S6、S7以及S8的基础上进一步调节泵浦光功率，同时对第二法布里-珀罗谐振腔施加弯曲损耗，当满足第一法布里-珀罗谐振腔的损耗强度与第二法布里-珀罗谐振腔的增益强度相等，且小于两腔的耦合强度时，整个系统满足宇称-时间对称未破缺条件；

S10、改变探测光的功率，隔离度随探测光功率变化而变化，即隔离器的隔离度在大参数范围内可调节；改变泵浦光的泵浦方向，光隔离的方向发生改变，即具有全光可控的特性。