[发明专利]可用作光学隔离器的光学器件、以及包括该光学器件的光学放大器和系统

说明书

本发明涉及一种可用作光学隔离器的光学器件，以及包括该光学器件的一种光学放大器和系统。

在最近几年，已经产生了一种用于低损耗(例如0.2分贝/千米)光纤的加工技术和应用技术，用光纤作为传输线的光通信系统也已投入实际使用。而且，为了补偿光纤中的损耗和允许远程传输，用于放大信号光的光学放大器已经被提出或已投入实际使用。

本领域所熟知的一种光学放大器包括一种用于放大所输入信号光的光学放大介质，和用于泵浦该光学放大介质的装置以便该光学放大介质提供一包括可见光波长的增益波段。例如，掺铒光纤放大器(EDFA)包括作为光学放大介质的一种掺铒光纤(EDA)和用于向EDA提供具有一预定波长泵浦光的泵浦源，通过预先将泵浦光波长设置在一0.98微米或1.48微米波段内，就可以获得一包括1.55微米的增益波段。此外，另一种具有一半导体芯片作为光学放大介质的光学放大器也已公知。这时，通过将电流注入半导体芯片而执行泵浦激励。

在这种光学放大器中，光学隔离器被用于阻止由于一包括光学介质的光学谐振腔结构而造成的不需要的振荡。再者，光学隔离器也用于抑制作为一信号光源或一泵浦光源的激光二极管的不稳定工作引起的反射返回光。

光学隔离器是一用于不可逆地耦合如由光纤端部提供的第一端口和第二端口的光学器件。例如，通过光学隔离器在从第一端口向第二端口方向上的损耗低。而且通过光学隔离器在从第二端口向第一端口方向上的损耗很高。

如果光学隔离器具有波长选择性，它的可用价值就很高。例如，如果光学隔离器以至少两个不同的波长进行相反的操作，那么这个光学隔离器将既可以作为用于阻止反射光向泵浦源返回的光学隔离器，也可以作为阻止在一光学放大器中不需要的振荡的光学隔离器。结果，这个光学放大器在结构上被简化。

作为提高单根光纤传输容量的一项技术，波分复用技术(WDM)已为人所知。在一采纳WDM的系统中，使用了很多有不同波长的光学载波。这多个光学载波被分别地调制，以便获得多个光学信号，它们通过一光学波分复用器而获得WDM信号光。该WDM信号光被输出到一条光纤传输线中。在接收的一方，接收到的WDM信号光被一光学解复用器分成独立的光学信号，而且被传输的数据根据每个光学信号被再现。因此，通过应用WDM，单一光纤中的传输容量随WDM通道的数量而提高。

在一采纳WDM的系统中，日益需要具有波长选择性的各种光学器件。通过设计一有波长选择性的光学隔离器，就有可能提供具有新功能的器件和系统。例如，尽管一包括具有非波长选择性光学隔离器的光学放大器不能应用于使用单一光纤的双向传输场合，但是，一具有波长选择性的光学隔离器能够用于双向传输，因为它能对两个具有不同波长的光学信号进行相反的操作。此外，一具有波长选择性的光学隔离器能将WDM和双向传输有效地结合。

因此，本发明的目的是提供一种可用作具有波长选择性的光学隔离器的光学器件。特别是，本发明的目的在于提供以至少两种不同的波长执行可逆操作的用作光学隔离器的光学器件。

本发明的另一目的是提供一种包括这个光学器件的光学放大器和系统。

根据本发明的第一方面，提供一种用于光学耦合第一端口和第二端口的光学器件。该光学器件包括第一和第二偏振单元，一双折射元件和一法拉第旋光器。第一偏振单元使第一端口与具有第一偏振面的第一偏振光分量相关的第一光路相耦合，并与具有垂直于第一偏振面的第二偏振面的第二偏振光分量相关的第二光路相耦合。第二偏振单元将第二端口与第一和第二光路相耦合。双折射元件设置在第一和第二偏振单元之间。双折射元件对在第一波长上的每一第一和第二偏振光分量起全波片的作用，并对在不同于第一波长的第二波长上的每一第一和第二偏振光分量起半波片作用。法拉第旋光器FR设置在第一和第二偏振单元之间。该法拉第旋光器对每个第一和第二偏振光分量均给出一(2n+1)π/4(n是一整数)法拉第旋转角。