專利名稱：基于雙芯光纖的光纖隔離器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種光隔離 器，適用于光纖通信、激光器、光器件領域。
背景技術：
隨著光信息領域技術的不斷發(fā)展，各類有源或是無源光器件也都不斷涌現，而且性能越來越好，價格越來越低。在對光信號進行處理的過程中會用到這樣ー種無源的光器件，光信號正向低損耗導通，反向截止，這就是光隔離器。光隔離器是允許光一個方向通過而阻止相反方向光信號的無源器件，作用是對光的方向進行限制，使光只能單方向傳輸，通過光纖回波反射的光能夠被光隔離器很好的隔離，提高光波傳輸效率。傳統(tǒng)的光隔離器的工作原理是基于法拉第旋轉的非互易性。主要利用磁光晶體的法拉第效應。對于正向入射的信號光，通過起偏器后成為線偏振光，法拉第磁光晶體與外磁場一起使信號光的偏振方向右旋45° ,并恰好使低損耗通過與起偏器成45°放置的檢偏器。對于反向光，出檢偏器的線偏振光經過放置介質時，偏轉方向也右旋轉45° ,從而使反向光的偏振方向與起偏器方向正交，完全阻斷了反射光的傳輸。光隔離器的特性是正向插入損耗低，反向隔離度高，回波損耗高。其缺點也十分明顯首先，磁光晶體的加工難度大，成本高，而且體積也很大，在實用的隔離器中除了磁光晶體還需要耦合透鏡，其作用是將光纖與磁光晶體的光路連接起來，這種透鏡的制作同樣面臨加工難度大，成本高，以及體積無法做的很小的難題。多級光學元件的串聯(lián)導致光的損耗加大，表現在整個隔離器的插入損耗無法進ー步降低。在如今對光器件的需求量越來越大的情況下，任何器件的結構、成本、體積等的因素都有可能成為進一歩推行全光通信的瓶頸。尤其在逐步走向光集成、光器件智能化等的光信息領域，傳統(tǒng)隔離器的結構龐大、復雜、效率低、成本高亟需解決。光纖光柵作為ー種濾波器件在光通信系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，利用光纖光柵的濾波功能實現光纖中模式的改變實現不同波長光信號的不同傳播形式，而閃耀光纖光柵的模式耦合形式更為靈活，能夠實現纖芯傳導模式與包層模式甚至耗散模式之間的耦合，利用此特性可以制作相應的光信號的光路控制。中國專利申請01109388. 9提及ー種基于聚合物的閃耀光柵隔離器，相比傳統(tǒng)以磁光晶體為基礎的隔離器在結構和制作難度上都有一定程度的簡化，但由于采用聚合物為基質，在與光纖鏈路連接時其插入損耗和熔接難度都很大，而且在不足毫米量級的圓柱波導外層制作一分為ニ的兩個包層，并且折射率不同，難度大，并且制作的精度要求過高而難以實現，在制作過程中對芯子、芯子中的光柵、第一包層、第二包層的折射率都有要求，實現的難度大。相比結構復雜的傳統(tǒng)光隔離器，全光纖化的光隔離器結構成為ー個新的亮點，以光纖為基質的器件成本低，體積和重量都大大減小，并且由于基于全光纖的結構，與光纖的低損耗接入成為可能。中國專利申請200610010065. X中涉及ー種全光纖的環(huán)行器結構，其中的部分結構可以作為隔離器應用，但由于其中涉及光纖不同模式之間的耦合，無法完全在基模條件下進行。由于光纖中存在高階模的時候，基模必然存在，只對其中的高階模有能量轉移作用，使得耦合的效率受到限制，甚至完全達不到反向光隔離的目的。
因此，目前的光隔離器面臨的問題是結構復雜、體積大、制作難度大、成本高、插入損耗大。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是目前的光隔離器面臨結構復雜、體積大、制作難度大、成本高、插入損耗大的問題。本發(fā)明的技術方案為基于雙芯光纖的光纖隔離器，該隔離器包括雙芯光纖，其中雙芯光纖包括光敏纖芯和纖芯，刻寫在光敏纖芯上的閃耀光纖光柵。光敏纖芯和纖芯邊沿最近距離為h ;閃耀光纖光柵的成柵面與光敏纖芯成Θ角度，與光敏纖芯和纖芯所處的平面垂直。所謂邊沿最近距離即為兩纖芯軸心距離減去兩纖芯的半徑。所謂成柵面即為光纖光柵中折射率調制區(qū)域內相同折射率的一系列平面，這些平面相互平行。所述的h滿足h彡10 μ m,且滿足光敏纖芯和纖芯都在雙芯光纖的包層內。所述的Θ 滿足0° < Θ <45° 或 45° < Θ <90°。當45° く Θ <90°時,該隔離器的正向導通方向為光信號從光敏纖芯的左端輸入通過閃耀光纖光柵將光信號耦合入纖芯，并從纖芯的左端輸出；反向隔離方向為光信號從纖芯的左端輸入，光信號直接從纖芯的右端輸出，而無法到達光敏纖芯的左端，由此達到對光信號的隔離功能。當0° < Θ <45°時,該隔離器的正向導通方向為光信號從光敏纖芯的左端輸入通過閃耀光纖光柵將光信號耦合入纖芯，并從纖芯的右端輸出；反向隔離方向為光信號從纖芯的右端輸入，光信號直接從纖芯的左端輸出，而無法到達光敏纖芯的左端，由此達到對光信號的隔離功能。所述的光敏纖芯對紫外光有光敏性。所述的閃耀光纖光柵為Bragg閃耀光纖光柵、長周期閃耀光纖光柵、取樣閃耀光纖光柵或啁啾閃耀光纖光柵。Bragg閃耀光纖光柵、長周期閃耀光纖光柵、取樣閃耀光纖光柵和啁啾閃耀光纖光柵與傳統(tǒng)Bragg光纖光柵、長周期光纖光柵、取樣光纖光柵或啁啾光纖光柵的區(qū)別僅在于Bragg閃耀光纖光柵、長周期閃耀光纖光柵、取樣閃耀光纖光柵和啁啾閃耀光纖光柵的成柵面與光纖成Θ角度。Bragg閃耀光纖光柵的折射率調制周期小于I微米、長周期閃耀光纖光柵的折射率調制周期大于I微米。本發(fā)明和已有技術相比所具有的有益效果相比傳統(tǒng)基于磁光晶體和透鏡的光隔離器，本發(fā)明以雙芯光纖為基質，成本低，各部分組件的制作技術成熟。依靠閃耀光纖光柵的能量耦合，可以將任意模式的纖芯能量低損耗地轉移到相鄰的纖芯，使得隔離器的插入損耗大大降低；反向光路的情況下，光信號被沿另外的光路直接導出，無法沿正向光路原路返回，隔離度得到保證。整個隔離器的主要結構為雙芯光纖，體積和重量相比傳統(tǒng)隔離器都大大減小。該隔離器的工作帶寬取決于閃耀光纖光柵的帶寬，通過控制閃耀光纖光柵的刻寫周期可以精確控制該隔離器的工作帶寬及工作波長，可操作性大大提升。


圖I為0° < Θ <45°的基于雙芯光纖的光纖隔離器。圖2為45° く Θ <90°的基于雙芯光纖的光纖隔離器。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進ー步描述。
實施方式一基于雙芯光纖的光纖隔離器，如圖1，該隔離器包括雙芯光纖1，其中雙芯光纖包括光敏纖芯11和纖芯12，刻寫在光敏纖芯11上的閃耀光纖光柵2。光敏纖芯11和纖芯12邊沿最近距離為h ;閃耀光纖光柵2的成柵面與光敏纖芯11成Θ角度，與光敏纖芯11和纖芯12所處的平面垂直。所述的h滿足h > 10 μ m,且滿足光敏纖芯11和纖芯12都在雙芯光纖I的包層內。且 O。< Θ < 45°。該隔離器的正向導通方向為光信號從光敏纖芯11的左端輸入通過閃耀光纖光柵2將光信號耦合入纖芯12，并從纖芯12的右端輸出；反向隔離方向為光信號從纖芯12的右端輸入，光信號直接從纖芯12的左端輸出，而無法到達光敏纖芯11的左端，由此達到對光信號的隔離功能。所述的光敏纖芯11對紫外光有光敏性。所述的閃耀光纖光柵2為Bragg閃耀光纖光柵或長周期閃耀光纖光柵。實施方式ニ基于雙芯光纖的光纖隔離器，如圖2,該隔離器包括雙芯光纖I,其中雙芯光纖包括光敏纖芯11和纖芯12，刻寫在光敏纖芯11上的閃耀光纖光柵2。光敏纖芯11和纖芯12邊沿最近距離為h ;閃耀光纖光柵2的成柵面與光敏纖芯11成Θ角度，與光敏纖芯11和纖芯12所處的平面垂直。所述的h滿足h > 10 μ m,且滿足光敏纖芯11和纖芯12都在雙芯光纖I的包層內。且 45° < Θ < 90°。該隔離器的正向導通方向為光信號從光敏纖芯11的左端輸入通過閃耀光纖光柵2將光信號耦合入纖芯12，并從纖芯12的左端輸出；反向隔離方向為光信號從纖芯12的左端輸入，光信號直接從纖芯12的右端輸出，而無法到達光敏纖芯11的左端，由此達到對光信號的隔離功能。所述的光敏纖芯11對紫外光有光敏性。所述的閃耀光纖光柵2為取樣閃耀光纖光柵或啁啾閃耀光纖光柵。
權利要求
1.基于雙芯光纖的光纖隔離器，其特征在于該隔離器包括雙芯光纖(I)，其中雙芯光纖⑴包括光敏纖芯(11)和纖芯(12),刻寫在光敏纖芯(11)上的閃耀光纖光柵⑵； 光敏纖芯(11)和纖芯(12)邊沿最近距離為h;閃耀光纖光柵(2)的成柵面與光敏纖芯(11)成Θ角度，與光敏纖芯(11)和纖芯(12)所處的平面垂直。
2.根據權利要求I所述的基于雙芯光纖的光纖隔離器，其特征在于 所述的h滿足h彡10 μ m，且滿足光敏纖芯(11)和纖芯(12)都在雙芯光纖(I)的包層內。
3.根據權利要求I所述的基于雙芯光纖的光纖隔離器，其特征在于 所述的 Θ 滿足0° < Θ <45° 或 45° < Θ <90° ; 當45° く Θ <90°時,該隔離器的正向導通方向為光信號從光敏纖芯(11)的左端輸入通過閃耀光纖光柵⑵將光信號耦合入纖芯(12)，并從纖芯(12)的左端輸出；反向隔離方向為光信號從纖芯(12)的左端輸入，光信號直接從纖芯(12)的右端輸出，而無法到達光敏纖芯(11)的左端，由此達到對光信號的隔離功能； 當0° < Θ <45°時,該隔離器的正向導通方向為光信號從光敏纖芯(11)的左端輸入通過閃耀光纖光柵⑵將光信號耦合入纖芯(12)，并從纖芯(12)的右端輸出；反向隔離方向為光信號從纖芯(12)的右端輸入，光信號直接從纖芯(12)的左端輸出，而無法到達光敏纖芯(11)的左端，由此達到對光信號的隔離功能。
4.根據權利要求I所述的基于雙芯光纖的光纖隔離器，其特征在于 所述的光敏纖芯(11)對紫外光有光敏性。
5.根據權利要求I所述的基于雙芯光纖的光纖隔離器，其特征在于 所述的閃耀光纖光柵(2)為Bragg閃耀光纖光柵、長周期閃耀光纖光柵、取樣閃耀光纖光柵或啁啾閃耀光纖光柵。
全文摘要
基于雙芯光纖的光纖隔離器，涉及一種光隔離器，適用于光通信領域。解決了目前光隔離器結構復雜、體積大、制作難度大、成本高、插入損耗大的問題。該隔離器包括雙芯光纖(1)，其中雙芯光纖(1)包括光敏纖芯(11)和纖芯(12)，刻寫在光敏纖芯(11)上的閃耀光纖光柵(2)。光敏纖芯(11)和纖芯(12)邊沿最近距離為h；閃耀光纖光柵(2)的成柵面與光敏纖芯(11)成θ角度，與光敏纖芯(11)和纖芯(12)所處的平面垂直。h≥10μm，且滿足光敏纖芯(11)和纖芯(12)都在雙芯光纖(1)的包層內。光敏纖芯(11)對紫外光有光敏性。閃耀光纖光柵(2)為Bragg閃耀光纖光柵、長周期閃耀光纖光柵、取樣閃耀光纖光柵或啁啾閃耀光纖光柵。
文檔編號G02B6/26GK102621636SQ201210105810
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權日2012年4月11日
發(fā)明者寧提綱, 張嬋, 李晶, 李覺靈, 李超, 油海東, 溫曉東, 裴麗 申請人:北京交通大學