一種微型寬帶光隔離器的設計

摘 要：光反饋進入發光端后會對激光產生影響，縮短其壽命，并且會影響整個光通信系統的通信質量。光隔離器則是防止反饋光的有力器件。隨著科學技術的不斷進步，現在的光隔離器體積越做越小，性能越來越優良，而且成本也大幅降低，但仍沒有十分完美的產品。如何將所有的優點整合到一起成為了今后光隔離器開發目標。論文重點介紹了微型寬帶光隔離器的設計方法。
關鍵詞：偏振無關；插入損耗；反向隔離度的

0 引言
半導體激光器及光放大器等對來自連接器，熔接點，濾波器等的反射光非常敏感，并導致性能惡化。因此需要用光隔離器阻止反射光。光隔離器是一種只允許光沿一個方向通過而在相反方向阻擋光通過的光無源器件。它通過光纖回波反射的光能夠被光隔離器很好的隔離，隔離度代表了光隔離器對回波隔離(阻擋)能力。光隔離器是一種非常有用的器件，通常被使用在光路中用來避免光路中的回波對光源，泵浦源以及其他發光器件造成的干擾和損害。包括偏振無關型在線式光隔離器和偏振相關小型化光隔離器。普通的偏振無關光隔離器一般都需要將光拆成o光和e光兩部分，這就必須得用到偏光分束器。常用的偏光分束器有兩種：l.雙折射楔形晶體2．平行分束的雙折射walk―off型晶體。它們有著明顯的缺點：前者會使o光和e光在晶體中的光程不一樣，產生自然偏振膜色散，必須得外加偏振膜色散補償片，這樣一來既增加了成本又增大了隔離器的體積。后者雖然可以使o，e光光程相同，但晶體本身體積過大，難以滿足現今光通信系統對器件小型化的要求。為此，設計了一種無需偏振膜色散補償片并加入1／4波片或全波片來達到擴展帶寬目的的微型帶寬光隔離器克服了以上兩者的缺點，且總體性能良好。

1 原理與結構
微型帶寬光隔離器的傳播原理
圖1表明了光在微型寬帶光隔離器中的傳播情況。先看(a)圖，這是光正向傳輸的情況，從1到2，光經歷了從非偏振光變成o，e兩束線偏振光，其中e光向下偏移，與o光成一定距離△L。自聚焦透鏡起擴束準直的作用，這時o，e兩束光仍保持原來的角度，當它們通過法拉第旋光片后，其光矢量均向逆時針方向旋轉45度。在后一個雙折晶體6中，o，e光發生了互換，且晶體6中的e光向下偏移的距離為△L，o光位置保持不變。可見它們再一次被耦合到一起，最后進入單光纖頭7，實現了正向光的有效傳輸。再看圖(b)，反向光進入晶體6后被拆成。光和e光。這是通過法拉第旋光片后它們的偏振方向正好和正向傳輸時通過法拉第旋光片后的偏振方向均成90度夾角。法拉第旋光片是非互易效應的，所以o光和e光在雙折射薄片里均有距離為△L的偏移，且方向相反。這樣一來一共產生了2△L的距離差，使得o光和e光難以耦合進入單光纖頭l，達到了反向隔離的目的。現在我們可以清楚地了解到這種光隔離器不會使o光和e光產生光程差，自然偏振模色散
理論上就為0了，就不必再加入補償片了，節省了成本與體積。

微型帶寬光隔離器的結構
圖2為這種光隔離器的結構圖，它由一個雙折射分光準直器，一個法拉第旋光片和一個雙折射合光準直器組成。

其中分光準直器和合光準直器分別由一個單光纖頭，一個雙折射薄片和一個自聚焦透鏡組成。