本發(fā)明涉及光學，尤其是涉及一種光環(huán)形器和光學設備。

背景技術：

1、光環(huán)形器是一種多端口的具有非互易性的光學器件，在光纖激光器、雙向泵浦系統(tǒng)、色散補償裝置以及一些先進光纖通信系統(tǒng)中具有廣泛的應用。近年來，隨著制作工藝的不斷進步，集成光子芯片在光通信、光計算、光傳感方向展示了巨大的潛力。然而，在集成光子芯片中實現(xiàn)高性能的光環(huán)形器仍是一個亟待解決的問題。

2、現(xiàn)有的光環(huán)形器存在以下缺陷：

3、1、現(xiàn)有的光環(huán)形器可以采用磁光效應方案，需要設置外部磁場，依賴額外組件。

4、2、現(xiàn)有的光環(huán)形器的端口數(shù)量難以擴展，難以滿足更多端口的需求。

5、3、磁光效應方案存在晶圓鍵合會晶格失配，沉積材料的工藝也很復雜，需要額外的其他材料，工藝難度較高。

6、4、現(xiàn)有的光環(huán)形器難以動態(tài)實現(xiàn)環(huán)形方向的改變。

7、5、現(xiàn)有的光環(huán)形器難以實現(xiàn)光環(huán)形器+光放大器的功能。

8、6、現(xiàn)有的光環(huán)形器可以采用空間光方案，尺寸較大，難以在同一個芯片上集成其他器件，難以構成更復雜功能的光學系統(tǒng)。

9、7、空間光方案需要嚴格對準光路，對制作工藝要求較高。

10、8、現(xiàn)有的光環(huán)形器可以采用磁光+mzi(mach–zehnder?interferometer，馬赫-曾德爾干涉儀)方案，穩(wěn)定度較差。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種光環(huán)形器和光學設備，全光實現(xiàn)，降低額外組件的依賴；端口數(shù)目容易擴展，對于更多端口的需求更容易實現(xiàn)；不需要額外的其他材料，降低工藝需求；動態(tài)實現(xiàn)環(huán)形方向的改變；能夠?qū)崿F(xiàn)信號的增益放大，從而實現(xiàn)光環(huán)形器+光放大器的功能；尺寸大大縮小，同時能夠在同一個芯片上集成其他器件，從而構成更復雜功能的光學系統(tǒng)，對制作工藝要求較低；穩(wěn)定度更高。

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種光環(huán)形器，光環(huán)形器包括：多個端口、多個光分束器和至少一個泵浦光耦合器，每個端口均設置有光分束器，每個端口的光分束器的輸出端依次連接；入射光進入目標端口后，入射光經(jīng)過目標端口的光分束器劃分為順時針信號和逆時針信號；泵浦光耦合器輸出泵浦光，泵浦光在光環(huán)形器中順時針傳輸或逆時針傳輸；如果泵浦光在光環(huán)形器中順時針傳輸，泵浦光與順時針信號發(fā)生布里淵效應，順時針信號被放大；順時針信號經(jīng)過目標端口的下一個端口的光分束器后，從目標端口的下一個端口輸出；如果泵浦光在光環(huán)形器中逆時針傳輸，泵浦光與逆時針信號發(fā)生布里淵效應，逆時針信號被放大；逆時針信號經(jīng)過目標端口的上一個端口的光分束器后，從目標端口的上一個端口輸出。

3、在本申請可選的實施例中，如果泵浦光在光環(huán)形器中順時針傳輸，泵浦光與逆時針信號不發(fā)生布里淵效應，逆時針信號不被放大；如果泵浦光在光環(huán)形器中逆時針傳輸，泵浦光與順時針信號不發(fā)生布里淵效應，順時針信號不被放大。

4、在本申請可選的實施例中，上述多個泵浦光耦合器分別設置于每個端口的輸出端。

5、在本申請可選的實施例中，上述端口之間采用布里淵有源波導連接。

6、在本申請可選的實施例中，如果泵浦光在光環(huán)形器中順時針傳輸，多個泵浦光耦合器分別設置于每個端口的光分束器輸出順時針信號的輸出端；如果泵浦光在光環(huán)形器中逆時針傳輸，多個泵浦光耦合器分別設置于每個端口的光分束器輸出逆時針信號的輸出端。

7、在本申請可選的實施例中，上述每個端口均配置有泵浦光輸入通道，泵浦光通過泵浦光輸入通道傳輸至光環(huán)形器。

8、在本申請可選的實施例中，上述光環(huán)形器包括：一個泵浦光耦合器，光環(huán)形器還包括：環(huán)形諧振腔；順時針信號、逆時針信號和泵浦光均在環(huán)形諧振腔中傳輸；泵浦光與順時針信號在環(huán)形諧振腔中發(fā)生布里淵效應，或者，泵浦光與逆時針信號在環(huán)形諧振腔中發(fā)生布里淵效應。

9、在本申請可選的實施例中，上述光環(huán)形器基于硅材料、氮化硅材料和硫系玻璃制作。

10、在本申請可選的實施例中，上述光環(huán)形器集成于芯片中。

11、第二方面，本發(fā)明實施例還提供一種光學設備，光學設備包括上述的光環(huán)形器。

12、本發(fā)明實施例帶來了以下有益效果：

13、本發(fā)明實施例提供了一種光環(huán)形器和光學設備，可以全光實現(xiàn)，降低額外組件的依賴；端口數(shù)目容易擴展，對于更多端口的需求更容易實現(xiàn)；不需要額外的其他材料，降低工藝需求；動態(tài)實現(xiàn)環(huán)形方向的改變；能夠?qū)崿F(xiàn)信號的增益放大，從而實現(xiàn)光環(huán)形器+光放大器的功能；尺寸大大縮小，同時能夠在同一個芯片上集成其他器件，從而構成更復雜功能的光學系統(tǒng)，對制作工藝要求較低；穩(wěn)定度更高。

14、本公開的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，或者，部分特征和優(yōu)點可以從說明書推知或毫無疑義地確定，或者通過實施本公開的上述技術即可得知。

15、為使本公開的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

技術特征：

1.一種光環(huán)形器，其特征在于，所述光環(huán)形器包括：多個端口、多個光分束器和至少一個泵浦光耦合器，每個所述端口均設置有所述光分束器，每個所述端口的光分束器的輸出端依次連接；

2.根據(jù)權利要求1所述的光環(huán)形器，其特征在于，如果所述泵浦光在所述光環(huán)形器中順時針傳輸，所述泵浦光與所述逆時針信號不發(fā)生布里淵效應，所述逆時針信號不被放大；

3.根據(jù)權利要求1所述的光環(huán)形器，其特征在于，多個所述泵浦光耦合器分別設置于每個所述端口的輸出端。

4.根據(jù)權利要求3所述的光環(huán)形器，其特征在于，所述端口之間采用布里淵有源波導連接。

5.根據(jù)權利要求3所述的光環(huán)形器，其特征在于，如果所述泵浦光在所述光環(huán)形器中順時針傳輸，多個所述泵浦光耦合器分別設置于每個所述端口的光分束器輸出所述順時針信號的輸出端；

6.根據(jù)權利要求3所述的光環(huán)形器，其特征在于，每個所述端口均配置有泵浦光輸入通道，所述泵浦光通過所述泵浦光輸入通道傳輸至所述光環(huán)形器。

7.根據(jù)權利要求1所述的光環(huán)形器，其特征在于，所述光環(huán)形器包括：一個所述泵浦光耦合器，所述光環(huán)形器還包括：環(huán)形諧振腔；

8.根據(jù)權利要求1-7任一項所述的光環(huán)形器，其特征在于，所述光環(huán)形器基于硅材料、氮化硅材料和硫系玻璃制作。

9.根據(jù)權利要求1-7任一項所述的光環(huán)形器，其特征在于，所述光環(huán)形器集成于芯片中。

10.一種光學設備，其特征在于，所述光學設備包括權利要求1-9任一項所述的光環(huán)形器。

技術總結
本發(fā)明提供了一種光環(huán)形器和光學設備，包括：多個端口、多個光分束器和至少一個泵浦光耦合器，每個端口的光分束器的輸出端依次連接；入射光進入目標端口后，入射光經(jīng)過目標端口的光分束器劃分為順時針信號和逆時針信號；泵浦光耦合器輸出泵浦光，泵浦光在光環(huán)形器中順時針傳輸或逆時針傳輸；順時針傳輸?shù)谋闷止馀c順時針信號發(fā)生布里淵效應，順時針信號被放大；順時針信號經(jīng)過目標端口的下一個端口的光分束器后，從目標端口的下一個端口輸出；逆時針傳輸?shù)谋闷止馀c逆時針信號發(fā)生布里淵效應，逆時針信號被放大；逆時針信號經(jīng)過目標端口的上一個端口的光分束器后，從目標端口的上一個端口輸出。可以全光實現(xiàn)，降低額外組件的依賴。

技術研發(fā)人員：程銘,蔣尋涯,王健平,何利
受保護的技術使用者：西湖大學光電研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9