一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學隔離器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學隔離器，由兩根互易的直波導和一個非互易微環(huán)共振器構成。兩根直波導對于向不同方向傳播的光，有不同的波矢；非互易微環(huán)共振器對于順時針和逆時針循環(huán)具有不同相移。光信號從端口1輸入，滿足順時針共振條件時，光信號在共振條件下在非互易磁性微環(huán)共振器中傳輸，從端口2輸出；考慮時間反轉情況下，相同頻率的光信號從端口2輸入，光信號在非互易磁性微環(huán)共振器中逆時針循環(huán)，相移不滿足共振條件，不能從端口1輸出。這種具有非互易性能的光學器件，可作為集成光路系統(tǒng)中有效的光學隔離器。
【專利說明】—種基于非互易微環(huán)耦合器的光學隔離器
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種基于非互易微環(huán)共振器而設計的光學隔離器，屬于集成光路系統(tǒng)中提高非互易效應的裝置設計領域。
【背景技術】
[0003]非互易光學隔離器是光學集成系統(tǒng)中非常重要的器件。在體光學系統(tǒng)中，通常利用被磁化時介電常數(shù)具有張量形式的磁光材料，打破時間反轉對稱性，實現(xiàn)非互易光學器件。傳統(tǒng)的非互易器件在最小化和集成時，光學頻率范圍的磁光效應非常弱，這就阻礙了體器件在集成光學系統(tǒng)中的應用。
[0004]為了克服傳統(tǒng)非互易器件的缺點，研究者提出實現(xiàn)非互易集成的多種新器件，如利用非互易波導光學隔離器、微諧振腔和非線性耦合器。此外，由于單向電磁波模式僅能沿著界面朝一個方向傳播，不能反向傳播。所以，也可利用單向波導模式實現(xiàn)電磁隔離。微環(huán)耦合器是光學集成系統(tǒng)中普遍使用的裝置，如光學過濾器、傳感器和生物傳感等。結合微環(huán)耦合器實現(xiàn)磁光效應，在集成非互易器件方面具有很大的潛力。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學隔離器。
[0006]本發(fā)明要解決的是傳統(tǒng)的非互易器件在最小化和集成時，光學頻率范圍的磁光效應較弱的缺陷。
[0007]本發(fā)明的技術方案是:本發(fā)明提供了一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學隔離器，所述光學隔離器包括由兩根未被磁化的磁光材料構成的互易直波導和非互易磁性微環(huán)共振器；所述非互易磁性微環(huán)共振器置于互易波導之間；所述互易直波導對于向不同方向傳播的光有不同的波矢；所述非互易磁性微環(huán)共振器對順時針和逆時針循環(huán)具有不同相移；所述光學隔離器有四個端口，分別為端口 1、端口 2、端口 3和端口 4。
[0008]所述互易波導由兩根寬度為a的未被磁化的鉍鐵榴石(F1= 6.25,? = O )構成；所述非互易磁性微環(huán)共振器的寬度為a、半徑為18a ;所述非互易磁性微環(huán)共振器與互易波導的距離為0.5a,稱合系數(shù)為i= 0.148(3-1,相應的稱合長度為Lc = ττ?{ 2Α:) = 10.62s。
[0009]所述端口 I輸入光信號巧后，滿足順時針共振條件礦+各=(礦為順時針循環(huán)相移，&-為逆時針循環(huán)相移，m為整數(shù))，光信號巧在非互易磁性微環(huán)共振器中順時針傳輸，從端口 2輸出；所述端口 2輸入光信號％后,在非互易磁性微環(huán)共振器中逆時針循環(huán)，光信號巧從端口 3輸出；所述端口 3輸入光信號巧后，光信號^從端口 4輸出；所述端口4輸入光信號?1后，光信號巧從端口 I輸出。利用這種非互易的性能，實現(xiàn)光隔離。
[0010]所述端口 2輸入光信號砷，使》2(Am是順時針和逆時針共振頻率
差)，滿足逆時針共振條件&-+&C = 2im ,光信號％在非互易磁性微環(huán)共振器中循環(huán)允許
2— 1,3 — 2,4 — 3,1 — 4四種/[目號傳播路徑，也可實現(xiàn)光隔尚。
[0011] 基于非互易波導我們設計的非互易微環(huán)耦合器，得到逆時針和順時針循環(huán)的不同相移。通過計算，這種非互易微環(huán)耦合器可實現(xiàn)20分貝的光學隔離。
[0012]本發(fā)明中設計非互易微環(huán)耦合器的原理如下:
(O磁光材料在外部磁場中的介電常數(shù)具有張量形式
【權利要求】
1.一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學隔離器，其特征在于所述光學隔離器包括由兩根未被磁化的磁光材料構成的互易直波導和非互易磁性微環(huán)共振器；所述非互易磁性微環(huán)共振器置于互易波導之間；所述互易直波導對于向不同方向傳播的光有不同的波矢；所述非互易磁性微環(huán)共振器對順時針和逆時針循環(huán)具有不同相移；所述光學隔離器有四個端口，分別為端口 1、端口 2、端口 3和端口 4。
2.如權利要求1所述的一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學隔離器，其特征在于所述互易波導由兩根寬度為a的未被磁化的鉍鐵榴石(q = 6.25,? = O )構成；所述非互易磁性微環(huán)共振器的寬度為a、半徑為18a ;所述非互易磁性微環(huán)共振器與互易波導的距離為0.5a,稱合系數(shù)為i= 0.148a,相應的稱合長度為Lc = π?(2,) =10.62?!。
3.如權利要求1所述的一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學隔離器，其特征在于所述端口 I輸入光信號吒后，滿足順時針共振條件礦+^ = (β+為順時針循環(huán)相移，f為逆時針循環(huán)相移，m為整數(shù))，光信號?在非互易磁性微環(huán)共振器中順時針傳輸，從端口 2輸出；所述端口 2輸入光信號q后，在非互易磁性微環(huán)共振器中逆時針循環(huán)，光信號巧從端口 3輸出；所述端口 3輸入光信號A后，光信號從端口 4輸出；所述端口 4輸入光信號A后，光信號?t從端口 I輸出；利用這種非互易的性能，實現(xiàn)光隔離。
4.如權利要求1所述的一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學隔離器，其特征在于所述端口 2輸入光信號％，使巧= Α+Δ? (u ^是順時針和逆時針共振頻率差)，滿足逆時針共振條件θ_+θ?=2πη，光信號砷在非互易磁性微環(huán)共振器中循環(huán)允許2—1，3 — 2，4 — 3，I— 4四種信號傳播路徑，實現(xiàn)光隔離。
【文檔編號】G02F1/095GK103529519SQ201310464981
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權日:2013年10月9日
【發(fā)明者】李鳳, 朱海濱 申請人:嘉興學院