一种偏振无关型双级光隔离器的制作方法

1.本发明涉及高功率激光器件领域，特别涉及一种偏振无关型双级光隔离器。


背景技术：

2.由于光纤通信或激光系统中的光波偏振态是随机变化的，因此需采用偏振无关型光隔离器，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离。偏振无关型光隔离器是允许随机偏振光沿一个方向通过而阻止向相反方向通过的一种光无源器件，能够对随机偏振光的传播方向进行有效的限制使其只能沿单一方向传输，从而提高随机偏振光的传输效率，并防止光路中由于各种原因产生的后向传输光对光源或光路系统产生不良影响使光源功率波动或使光路系统性能恶化。
3.常规双级光隔离器是由两组单级光隔离器组成，多见于通讯波段的隔离器产品中，并以具有更高的隔离度和更宽带宽的优势在相关行业中应用广泛。这类型隔离器目前外形尺寸较大，不利于应用在紧凑型或对空间有特殊限制的光路系统中，另外大部分是属于偏振相关型，不适用于随机偏振的光路系统。因此开发一种基于全反射棱镜功能模块的偏振无关型双级光隔离器是十分必要的，能有效减小光隔离器的外形尺寸，并且同时满足光路系统中光波偏振态是随机变化的需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于通过光隔离器中全反射棱镜功能模块，使得双级光隔离器尺寸较常规尺寸有效减小，并同时满足输入光为随机偏振光的应用需求。
5.为实现上述目的，本实用新型提供一种偏振无关型双级光隔离器，在该光隔离器的纵向轴线上，依次排列的下列元件：
6.一对光纤准直器，其一尾纤为光束输入端，另一尾纤为光束输出端；
7.第一分束/合束器，由双折射晶体制成，将一束光分束为两束线偏振光或将两束线偏振光合束成一束光；
8.偏振分束器，由两个等边直角棱镜组成，将p光透射s光反射；
9.偏振态转换器，由一组法拉第旋转器和一λ/2波片组成，将两束线偏光的偏振方向分别进行旋转；
10.第二分束/合束器，由双折射晶体制成，将一束光分束为两束线偏振光或将两束线偏振光合束成一束光；
11.全反射棱镜，将正向入射的线偏振光通过两次全反射，得到偏振态不变传播方向旋转180
°
的反向线偏振光；
12.第三分束/合束器，由双折射晶体制成，将一束光分束为两束线偏振光或将两束线偏振光合束成一束光；
13.其特征在于：第一分束/合束器和偏振分束器之间设有λ/2波片a，偏振态转换器和第二分束/合束器之间设有λ/2波片b，偏振分束器和第三分束/合束器之间设有λ/2波片c，
能使o光与e光有效地相互转换。
14.所述的第一分束/合束器和第二分束/合束器的晶体光轴方向平行，与第三分束/合束器的晶体光轴方向垂直；
15.所述的偏振态转换器，能够使沿反向传输的线偏振光偏振方向顺时针旋转π/2，而沿正向传输的线偏振光偏振方向不变。
16.由于本实用新型提出了偏振无关双级光隔离器，与常规双级光隔离器相比，该光隔离内包含全反射棱镜功能模块，有效减小了器件整体尺寸，并且同时满足输入光为随机偏振光的应用需求。
附图说明
17.图1为本实用新型光隔离器的结构示意图；
18.图2为本实用新型光隔离器正向传输过程中输入端光纤准直器至全反射棱镜的光路示意图；
19.图3为本实用新型光隔离器正向传输过程中全反射棱镜至输出端光纤准直器的光路示意图；
20.图4为本实用新型光隔离器反向传输过程中输出端光纤准直器到全反射棱镜的光路示意图；
21.图5为本实用新型光隔离器反向传输过程中全反射棱镜到输入端光纤准直器的光路示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图及具体的实施方式对本实用新型做进一步的说明。
23.如图1所示，本实用新型光隔离器包括输入端光纤准直器1、第一分束/合束器2、λ/2波片a 3、偏振分束器4、偏振态转换器5、λ/2波片b 6、第二分束/合束器7、全反射棱镜8、λ/2波片c 9、第三分束/合束器10、输出端光纤准直器11。
24.图2为本实用新型光隔离器正向传输过程中输入端光纤准直器至全反射棱镜的光路示意图，输入光纤准直器1出射的光经过第一分束/合束器2后被分成两束偏振态相互垂直的线偏振光o光与e光，其中e光通过λ/2波片a 3后发生偏振态转换为o光，两束o光同时透射经过偏振分束器4后到达偏振态转换器5，偏振态转换器5使得透射的两束偏振光偏振方向不发生改变，随后其中一束o光经过λ/2波片b 6后转换为e光，与另外一束o光在第二分束/合束器7的作用下合束为随机偏振光入射到全反射棱镜8中，在全反射棱镜8内部发生两次全反射后，沿着与入射光角度呈180
°
的方向出射并且偏振态不改变。反射光通过第二分束/合束器7后再次被分成o光与e光（图3），e光经过λ/2波片b 6后被转换为o光，两束o光再次同时进入偏振态转换器5，此时偏振态转换器5能够使沿反向传输的线偏振光偏振方向顺时针旋转π/2，因此两束o光同时被转换为e光并通过偏振分束器4后均发生反射，其中一束e光经过λ/2波片c 9再次被转换为o光，与另一束e光入射至第三分束/合束器10，此时两束光被第三分束/合束器10合束成一束光经输出端光纤准直器11耦合输出。
25.反向传输光经过输出端光纤准直器11后进入第三分束/合束器10（图4），
26.被分成两束偏振态相互垂直的o光与e光，o光通过λ/2波片c 9转换为e光，与另一
束e光同时被偏振分束器4反射后进入偏振态转换器5，偏振态转换器5使得正向透射光的偏振方向不发生改变，因此透射两束光依然为e光，随后垂直位置靠上的e光被第二分束/合束器7折射，偏离出轴向光路，垂直位置靠下的e光经过λ/2波片b 6转换为o光经过第二分束/合束器7后沿轴向光路达到全反射棱镜8（图4）。到达全反射棱镜8的o光在其内部发生两次全反射后（图5），沿着与入射光角度呈180
°
的方向出射并且保持原来偏振态，随后经过第二分束/合束器7后直接达到偏振态转换器5，此时沿反向传输的o光偏振方向顺时针旋转π/2后转换为e光，随后被偏振分束器4反射出轴向光路，从而几乎没有反向光线进入第一分束/合束器2，达到反向光被隔离的效果，并且隔离度明显优于单次经过光路的光隔离器。
27.光纤准直器8进入第二分束/合束器7，被分成一束水平偏振与一束垂直偏振的线偏振光，由于λ/2波片6的互异性，这两束光通过λ/2波片5后偏振方向朝逆时针旋转45
°
，然后经过非互易性的法拉第旋转器5后偏振方向又顺时针旋转45
°
，因此这两束光的偏振方向相较最初并未发生变化，此时寻常光即o光通过偏振分束器 a 3时，在2个三角形分光晶体交界面被反射出去，发生双折射的e光通过偏振分束器b 4后同样也被其反射出去，两束反射光被经过特殊发黑处理的外壳所吸收，因此几乎没有光线进入第一分束/合束器2，从而使反向光被隔离的效果更加显著。
28.本实用新型所述的偏振无关型双级光隔离器为在线型，它也可以是输出型、自由空间型等任意形式。
29.以上仅仅是对本实用新型实施例的说明，而不是对保护范围的限定，任何非实质性的改动，如改变偏振分束器及偏振态转换器的组合等，都应该落在本实用新型专利的权利要求保护范围之内。