專利名稱：光隔離器及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光器件領(lǐng)域，尤其涉及一種光隔離器及其加工方法。
背景技術(shù)：
光隔離器是一種光無(wú)源器件，由于它可以阻隔背向光向源頭的傳播，因而可以消 除背向光對(duì)源端器件(如激光器)工作特性的影響，因此在光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域都有 廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)，隨著光纖傳感技術(shù)對(duì)激光器線寬提出越來(lái)越嚴(yán)格的要求，超窄線 寬光纖激光器的研究及其推廣越來(lái)越得到人們的重視。由于微小的背向散射光都會(huì)引起超 窄線寬光纖激光器工作穩(wěn)定性的變化，因此高性能的光隔離器的使用將越來(lái)越普遍化。與 此同時(shí)，隨著光通信及光電子技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也是社會(huì)需求的大力推動(dòng)，光子集成技術(shù)正 在蓬勃升起，成為光電技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題。但是，在光子集成過(guò)程中，各個(gè)光子器件 需要集成于一個(gè)光路中，并且在一個(gè)芯片上要集成成千上萬(wàn)個(gè)光器件。這些光器件相互協(xié) 調(diào)，共同組成一個(gè)有機(jī)的整體，完成既定的功能。因此，小型化、可集成的光隔離器也成為人 們的一個(gè)重要研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光隔離器及其加工方法，以減小光隔離器的尺寸，提 高其穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)降低器件的制作復(fù)雜度并節(jié)約成本。本發(fā)明一種光隔離器，包括順序連接的輸入光纖、隔離器本體和輸出光纖；其中， 所述隔離器本體包括=LiNbO3晶體襯底、起偏器、磁旋光器和檢偏器；并且，所述LiNbO3晶體 襯底分為首段區(qū)、中間段區(qū)和尾段區(qū)；所述起偏器設(shè)置于所述LiNbO3晶體襯底的首段區(qū)所 對(duì)應(yīng)表面；所述磁旋光器設(shè)置于所述LiNbO3晶體襯底的中間段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面；包括在該段 中間段區(qū)表面順序沉積的YIG晶體和稀磁薄膜；所述檢偏器設(shè)置于所述LiNbO3晶體襯底的 尾段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面；并且所述LiNbO3晶體襯底的首段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面以及所述LiNbO3晶體襯 底的中間段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面為同一表面，該表面與所述1^他03晶體襯底的尾段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面 呈45°的夾角；且所述尾段區(qū)所對(duì)應(yīng)的襯底表面沿逆時(shí)針?lè)较蜓心伖庑纬伞Ａ硪环矫妫景l(fā)明還公開了一種上述光隔離器的加工方法，包括如下步驟步驟1，制備LiNbO3晶體襯底，然后，將所述LiNbO3襯底分為加工起偏器及磁旋光 器的第一 LiNbO3襯底以及加工檢偏器的第二 LiNbO3襯底兩部分；步驟2，將第二 LiNbO3襯 底沿逆時(shí)針?lè)较蜓心ゲ伖獬膳c第一 LiNb03襯底的上表面呈45°的平面；步驟3，將第一 LiNbO3襯底分成用于制作起偏器及磁旋光器的兩部分，然后采用質(zhì)子交換法制作波導(dǎo)，構(gòu) 成起偏器；步驟4，沉積YIG晶體，并在YIG晶體上沉積稀磁薄膜，由此組成磁旋光器；步驟 5，在LiNbO3襯底上采用質(zhì)子交換法制作波導(dǎo)，構(gòu)成檢偏器；步驟6，將輸入光纖和輸出光纖 分別與波導(dǎo)耦合，構(gòu)成光隔離器。本發(fā)明的光隔離器具有精度高，體積小，成本低等特點(diǎn)，特 別適合于光子集成領(lǐng)域使用。


圖1為本發(fā)明光隔離器實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明光隔離器實(shí)施例的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，I-LiNbO3襯底，2-制作起偏器和磁旋光器的LiNbO3襯底，3_制作檢偏器的 LiNbO3襯底，4-起偏器，5-YIG晶體，6-稀磁薄膜，7-磁旋光器，8-檢偏器，9-輸入光纖， 10-輸出光纖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。一種光隔離器，包括順序連接的輸入光纖9、隔離器本體和輸出光纖10 ；其中，隔 離器本體包括=LiNbO3晶體襯底1、起偏器4、磁旋光器7和檢偏器8 ；并且，LiNbO3晶體襯底 分為首段區(qū)2、中間段區(qū)2和尾段區(qū)3 ；起偏器4設(shè)置于LiNbO3晶體襯底1的首段區(qū)所對(duì)應(yīng) 表面；磁旋光器7設(shè)置于LiNbO3晶體襯底1的中間段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面；磁旋光器7包括在該 段中間段區(qū)表面順序沉積的YIG晶體5和稀磁薄膜6 ；檢偏器8設(shè)置于LiNbO3晶體襯底1 的尾段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面；LiNbO3晶體襯底1的首段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面以及LiNbO3晶體襯底的中間 段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面為同一表面2，該表面2與LiNbO3晶體襯底的尾段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面3呈45° 的夾角；且尾段區(qū)所對(duì)應(yīng)的襯底表面沿逆時(shí)針?lè)较蜓心伖庑纬?。在該?shí)施例中，由光纖輸入的激光經(jīng)起偏器4后成為線偏振光，其消光比可達(dá)到 40dB以上。線偏振光經(jīng)過(guò)被覆有稀磁材料6的YIG晶體5后其偏振方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°， 正好以0°的角度通過(guò)已旋轉(zhuǎn)45°角放置的檢偏器8，并從光纖輸出。反向傳輸?shù)募す馔ㄟ^(guò) 起偏器后，其偏振方向已經(jīng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了 45°，再通過(guò)被覆有稀磁材料的YIG晶體后其偏 振方向繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°。到達(dá)檢偏器時(shí)，激光的偏振方向與檢偏器的偏振主軸方向剛 好垂直，因而不能通過(guò)檢偏器。由此起到光隔離器的作用。被覆稀磁材料的厚度由YIG晶體的長(zhǎng)度及其費(fèi)爾德常數(shù)決定。相對(duì)于入射的線偏 振光，出射線偏振光偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度θ可表示為θ = VHL (1)式中，H表示外加磁場(chǎng)作用在磁旋光晶體主軸方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度，L表示光在磁旋 光晶體內(nèi)傳播的距離，V表示費(fèi)爾德常數(shù)，它與磁旋光晶體的性質(zhì)、溫度以及光的頻率(波 長(zhǎng))等參數(shù)有關(guān)。于是，令θ =45°，即 VHL= π/4。于是
權(quán)利要求
1.一種光隔離器，其特征在于，包括順序連接的輸入光纖、隔離器本體和輸出光纖； 其中，所述隔離器本體包括=LiNbO3晶體襯底、起偏器、磁旋光器和檢偏器； 并且，所述LiNbO3晶體襯底分為首段區(qū)、中間段區(qū)和尾段區(qū)；所述起偏器設(shè)置于所述 LiNbO3晶體襯底的首段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面；所述磁旋光器設(shè)置于所述LiNbO3晶體襯底的中間段 區(qū)所對(duì)應(yīng)表面；包括在該段中間段區(qū)表面順序沉積的YIG晶體和稀磁薄膜；所述檢偏器設(shè) 置于所述LiNbO3晶體襯底的尾段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面；并且所述LiNbO3晶體襯底的首段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面以及所述LiNbO3晶體襯底的中間段區(qū)所對(duì) 應(yīng)表面為同一表面，該表面與所述LiNbO3晶體襯底的尾段區(qū)所對(duì)應(yīng)表面呈45°的夾角； 且所述尾段區(qū)所對(duì)應(yīng)的襯底表面沿逆時(shí)針?lè)较蜓心伖庑纬伞?br> 2.—種權(quán)利要求1所述的光隔離器的加工方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1，制備LiNbO3晶體襯底，然后，將所述LiNbO3襯底分為加工起偏器及磁旋光器的 第一 LiNbO3襯底以及加工檢偏器的第二 LiNbO3襯底兩部分；步驟2，將第二 LiNbO3襯底沿逆時(shí)針?lè)较蜓心ゲ伖獬膳c第一 LiNb03襯底的上表面呈 45°的平面；步驟3，將第一 LiNbO3襯底分成用于制作起偏器及磁旋光器的兩部分，然后采用質(zhì)子交 換法制作波導(dǎo)，構(gòu)成起偏器；步驟4，沉積YIG晶體，并在YIG晶體上沉積稀磁薄膜，由此組成磁旋光器； 步驟5，在LiNbO3襯底上采用質(zhì)子交換法制作波導(dǎo)，構(gòu)成檢偏器； 步驟6，將輸入光纖和輸出光纖分別與波導(dǎo)耦合，構(gòu)成光隔離器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光隔離器及其加工方法。光隔離器包括輸入光纖，起偏器，磁旋光器，檢偏器和輸出光纖5部分。其中起偏器、磁旋光器、檢偏器集成于一塊LiNbO3襯底上，起偏器和檢偏器采用質(zhì)子交換法在LiNbO3襯底上直接生成，且用于制作檢偏器的LiNbO3襯底沿逆時(shí)針?lè)较蜓心ゲ伖獬膳c制作起偏器及磁旋光器的LiNbO3襯底的上表面呈45度的平面。磁旋光器由沉積于LiNbO3襯底上的YIG晶體和被覆于其上的稀磁薄膜組成，磁旋光器使通過(guò)其的線偏振光的偏振方向沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)45°。這種集成的光隔離器具有體積小、成本低、可靠性高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02F1/095GK102109687SQ20111005333
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者馮亭, 延鳳平, 彭萬(wàn)敬, 李琦, 梁驍, 陶沛琳 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)