[發明專利]基于閃耀光纖光柵的光纖環行器

無效

• 申請號: 201210103984.7
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN102621634A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 溫曉東;寧提綱;裴麗;李晶;油海東;陳宏堯;張嬋;王偉強
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種光環行器，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一種多端口的無源光器件，光信號從某一端口輸入，只能從相鄰的某一端口輸出，使得光信號在其中不具有可逆性，能夠滿足這種要求的光器件被稱作光環行器。最常見的光環行器有三端口和四端口的類型，其中四端口光環行器中光信號傳輸方向為1→2、2→3、3→4、4→1，通常的三端口環行器只是將4端口懸空，所以實現的功能為1→2、2→3，從3端口輸入的光信號不從任何一個端口輸出。

傳統的光環行器的工作原理是基于法拉第旋轉的非互易性。主要利用旋光晶體的法拉第效應。對于沿1→2、2→3、3→4、4→1方向入射的信號光，通過雙折射晶體將光信號中偏振態不同的光信號分解成兩束偏振態互相垂直的光信號，分別經過波片與旋光晶體對光信號進行處理，最后再經過雙折射晶體將兩束處理后的光信號合束成一束光信號從輸出端輸出，而相反方向入射的光信號也會經過同樣的處理，所不同之處在于最后一級的雙折射晶體對前期處理的光信號不進行合束處理，而是將其輸出方向偏轉，使其無法沿1→2、2→3、3→4、4→1的反方向輸出，實現了光環行器所要求的功能。為了實現與光纖的耦合，還需要微型透鏡的聚光作用，將光纖導入的光信號耦合入環行器中的晶體，同樣需要微型透鏡將晶體中處理后的光信號耦合入光纖輸出。

由于傳統光環行器的上述結構，使得其正反向的隔離度很高。但從其結構中也很容易看出其缺點也十分明顯：首先，磁光晶體的加工難度大，成本高，而且體積也很大，微型透鏡的引入也使正向的損耗增加，而且微型透鏡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導致光的損耗加大，表現在整個環行器的插入損耗無法進一步降低。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步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，傳統光環行器的結構龐大、復雜、效率低、成本高亟需解決。

相比結構復雜的傳統光環行器，全光纖化的光環行器結構成為一個新的亮點，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中涉及一種全光纖的環行器結構，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，目前的光環行器面臨的問題是：結構復雜、體積大、制作難度大、成本高、插入損耗大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：目前的光環行器面臨結構復雜、體積大、制作難度大、成本高、插入損耗大的問題。

本發明的技術方案為：

基于閃耀光纖光柵的光纖環行器，該環行器包括第一至第N光敏光纖，第一至第N光纖，在第一至第N光敏光纖上用紫外光分別刻寫的第一至第N閃耀光纖光柵。

第一光敏光纖和第一光纖處于同一平面內平行放置，邊沿最近距離為h，第一閃耀光纖光柵的成柵面與第一光敏光纖成θ角度，與第一光敏光纖和第一光纖所在的平面垂直，并滿足：0°＜θ＜45°或45°＜θ＜90°。所謂成柵面即為光纖光柵中折射率調制區域內相同折射率的一系列平面，這些平面相互平行。所謂邊沿，即第一至第N光敏光纖和第一至第N光纖的最外層。

第二光敏光纖和第二光纖處于同一平面內平行放置，邊沿最近距離為h，第二閃耀光纖光柵的成柵面與第二光敏光纖成θ角度，與第二光敏光纖和第二光纖所在的平面垂直，并滿足：0°＜θ＜45°或45°＜θ＜90°。

第三光敏光纖和第三光纖處于同一平面內平行放置，邊沿最近距離為h，第三閃耀光纖光柵的成柵面與第三光敏光纖成θ角度，與第三光敏光纖和第三光纖所在的平面垂直，并滿足：0°＜θ＜45°或45°＜θ＜90°。

第N光敏光纖和第N光纖處于同一平面內平行放置，邊沿最近距離為h，第N閃耀光纖光柵的成柵面與第N光敏光纖成θ角度，與第N光敏光纖和第N光纖所在的平面垂直，并滿足：0°＜θ＜45°或45°＜θ＜90°。