專利名稱：光隔離器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明實施例涉及光電技術領域，尤其涉及一種光隔離器。
背景技術：
光隔離器是允許光向一個方向通過而阻止其向相反方向通過的無源器件，作用是防止光路中由于各種原因產(chǎn)生的后向傳輸光對光源以及光路系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，例如，光隔離器可以保護激光器不被反射回的激光損壞。光隔離器可以廣泛應用于各種系統(tǒng)中，例如光纖激光器、摻鉺光纖放大器、多級激光放大器、光參量振蕩器、環(huán)形激光器、注入型激光器、永磁型的光旋轉(zhuǎn)器等；也可以應用于其他與激光器相關的領域中，例如玻色愛因斯坦凝聚系統(tǒng)、軍民兩用原子鐘系統(tǒng)以及激光刻蝕等高技術領域中。光隔離器的磁場均勻性是一個重要的參數(shù)，磁場均勻性越高，光隔離器的隔離效果越好，而現(xiàn)有技術中的光隔離器的磁場均勻性仍不是最優(yōu)，仍有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光隔離器，用以提高光隔離器的磁場均勻性。本發(fā)明提供一種光隔離器，包括第一起偏器、第二起偏器、帶有貫通空腔的永久磁體和位于所述空腔中的旋光晶體；所述永久磁體的磁場方向平行于光路方向，所述旋光晶體的軸向平行于所述光路方向；所述永久磁體包括沿所述永久磁體軸向設置的第一子段、第二子段和第三子段；所述第一子段和第三子段的充磁方向垂直于所述光路方向，且第一子段和第三子段的充磁方向相反，所述第二子段的充磁方向平行于所述光路方向。本發(fā)明提供的光隔離器，永久磁體由第一子段、第二子段和第三子段這三個子段組成，第一子段和第三子段的充磁方向垂直于光路方向，且第一子段和第三子段的充磁方向相反，第二子段的充磁方向平行于所述光路方向，這樣就可以形成更為均勻的磁場，將光隔離器的磁場均勻性至少提升5倍，顯著改善光隔離效果。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1所示為本發(fā)明光隔離器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本發(fā)明光隔離器實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為本發(fā)明光隔離器實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖1所示為本發(fā)明光隔離器結(jié)構(gòu)示意圖，該光隔離器包括第一起偏器1、第二起偏器2、帶有貫通空腔3a的永久磁體3和位于空腔3a中的旋光晶體4。為了便于說明，圖 1示出了永久磁體剖開示意圖。永久磁體3用于提供一個強磁場環(huán)境，永久磁體3產(chǎn)生的磁場方向與光路方向平行，光路方向如圖1中箭頭A所示。旋光晶體4的軸向平行于光路方向。永久磁體3包括第一子段31、第二子段32和第三子段33，這三個子段沿著永磁體的軸向設置，也就是沿著平行于光路的方向設置。第一子段的充磁方向垂直于光路方向，第一子段的充磁方向如箭頭B所示。第三子段的充磁方向垂直于光路方向，并且與第一子段的充磁方向相反，第三子段的充磁方向如箭頭C所示。第二子段的充磁方向平行于光路方向，如箭頭D所示。圖3中，第一起偏器1的起偏方向如箭頭E所示，第二起偏器的起偏方向如箭頭F 所示，第一起偏器1和第二起偏器2的起偏方向可以形成第一角度θ，該第一角度θ可以是44度到46度之間的任意一個角度，較佳地，該第一角度θ可以是45度。下面結(jié)合圖1說明本發(fā)明提供的光隔離器的原理。入射的線偏振光入射到第一起偏器，為了保證光隔離器有較大的透光率，第一起偏器的起偏方向和入射的線偏振光的偏振方向相同，均為E方向。經(jīng)過第一起偏器后，入射光入射到永久磁體的空腔中，經(jīng)過旋光晶體后，入射光的偏振方向旋轉(zhuǎn)第一角度θ。旋轉(zhuǎn)了第一角度θ后的入射光入射到第二起偏器，由于第一起偏器與第二起偏器之間的起偏角度相差第一角度θ，所以入射光可以透過第二起偏器。對于反射回來的光，入射到第二起偏器，并透過第二起偏器入射到旋光晶體，經(jīng)過旋光晶體后，反射回來的光的偏振方向再次偏轉(zhuǎn)第一角度θ，這樣反射回來的光的偏振方向與第一起偏器的起偏方向形成2 θ的夾角，因此，反射回來的光幾乎不能透過第一起偏器，或者說只有很少量的光能夠透過第一起偏器。如果第一角度θ是45度的話，則反射回來的光完全不能透光第一起偏器，這樣就能實現(xiàn)光隔離。本發(fā)明提供的光隔離器，永久磁體由第一子段、第二子段和第三子段這三個子段組成，第一子段和第三子段的充磁方向垂直于光路方向，且第一子段和第三子段的充磁方向相反，第二子段的充磁方向平行于所述光路方向，這樣就可以形成更為均勻的磁場，將光隔離器的磁場均勻性至少提升5倍，顯示改善隔離效果。如圖2所示為本發(fā)明光隔離器實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，該實施例中，第一子段31 包括至少兩個第一磁體單元311，各個第一磁體單元311的充磁方向均垂直于光路方向，并且關于光路方向?qū)ΨQ，各個第一磁體單元311可以是扇形柱體，各個第一磁體單元311的充磁方向如圖2中箭頭B所示。第三子段33包括至少兩個第三磁體單元331，各個第三磁體單元331的充磁方向均垂直于光路方向，并且關于光路方向?qū)ΨQ，各個第三磁體單元331可以是扇形柱體，各個第三磁體單元331的充磁方向如圖2中箭頭C所示。第二子段32包括至少兩個第二磁體單元321，各個第二磁體單元321的充磁方向平行于光路方向，各個第二磁體單元321可以是扇形柱體，各個第二磁體單元321的充磁方向如圖2中箭頭D所示。圖2中，第一磁體單元311、第二磁體單元321和第三磁體單元331的數(shù)量可以是 6-12 個。圖2所示的光隔離器中，第一子段、第二子段和第三子段均包括多個磁體單元，這樣可以形成一個更為均勻的磁場。如圖3所示為本發(fā)明光隔離器實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，該實施例中，第一磁體單元311、第二磁體單元321和第三磁體單元331均為四面柱體，四面柱體的截面是等腰梯形， 多個等腰梯形可以形成中心帶有孔的多邊形，例如6個等腰梯形可以形成中心帶有孔的正六邊形，中心的孔對應于永久磁體的空腔。本發(fā)明的各個實施例中，旋光晶體可以是消光比40dB以上的晶體，采用這類晶體可以達到很好的隔離效果。鋱鎵石榴石(Terbium Gallium Garnet，簡稱TGG)晶體經(jīng)過特殊的切割以后，消光比可以達到40dB以上，可以作為旋光晶體使用。另外，TGG晶體的旋光系數(shù)較高，從而可以使得光隔離器中所需的旋光晶體的長度縮小，節(jié)省材料，降低光隔離器的成本。由于入射光經(jīng)過旋光晶體后的偏振方向的偏轉(zhuǎn)角度是磁場強度、旋光晶體的旋光系數(shù)和旋光晶體的長度的乘積，在偏轉(zhuǎn)角度一定的情況下，旋光晶體的旋光系數(shù)越高，旋光晶體的長度可以越另外，旋光玻璃也可以作為旋光晶體使用。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種光隔離器，其特征在于，包括第一起偏器、第二起偏器、帶有貫通空腔的永久磁體和位于所述空腔中的旋光晶體；所述永久磁體的磁場方向平行于光路方向，所述旋光晶體的軸向平行于所述光路方向；所述永久磁體包括沿所述永久磁體軸向設置的第一子段、第二子段和第三子段；所述第一子段和第三子段的充磁方向垂直于所述光路方向，且第一子段和第三子段的充磁方向相反，所述第二子段的充磁方向平行于所述光路方向。
2.根據(jù)權利要求1所述的光隔離器，其特征在于，所述第一起偏器與所述第二起偏器起偏方向形成第一角度。
3.根據(jù)權利要求2所述的光隔離器，其特征在于，所述第一角度為44度到46度之間的任意角度。
4.根據(jù)權利要求1所述的光隔離器，其特征在于，所述第一子段包括至少兩個第一磁體單元，各個第一磁體單元的充磁方向垂直于所述光路方向，并且關于所述光路方向?qū)ΨQ。
5.根據(jù)權利要求4所述的光隔離器，其特征在于，所述第三子段包括至少兩個第三磁體單元，各個第三磁體單元的充磁方向垂直于所述光路方向，關于所述光路方向?qū)ΨQ，并且與所述第一磁體單元的充磁方向相反。
6.根據(jù)權利要求5所述的光隔離器，其特征在于，所述第二子段包括至少兩個第二磁體單元，各個第二磁體單元的充磁方向平行于所述光路方向。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一權利要求所述的光隔離器，其特征在于，所述旋光晶體為消光比40dB以上的晶體。
8.根據(jù)權利要求1-6中任一權利要求所述的光隔離器，其特征在于，所述旋光晶體為鋱鎵石榴石TGG晶體或旋光玻璃。
9.根據(jù)權利要求4-6中任一權利要求所述的光隔離器，其特征在于，所述第一磁體單元為扇形柱體或四面柱體；或者，所述第二磁體單元為扇形柱體或四面柱體；或者所述第三磁體單元為扇形柱體或四面柱體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光隔離器，包括第一起偏器、第二起偏器、帶有貫通空腔的永久磁體和位于所述空腔中的旋光晶體；所述永久磁體的磁場方向平行于光路方向，所述旋光晶體的軸向平行于所述光路方向；所述永久磁體包括沿所述永久磁體軸向設置的第一子段、第二子段和第三子段；所述第一子段和第三子段的充磁方向垂直于所述光路方向，且第一子段和第三子段的充磁方向相反，所述第二子段的充磁方向平行于所述光路方向。本發(fā)明提供的光隔離器，能夠提高光隔離器的磁場均勻性，改善光隔離效果。
文檔編號G02F1/09GK102279478SQ201010205930
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權日2010年6月12日
發(fā)明者寧宣經(jīng), 翟躍陽, 陳徐宗 申請人:北京優(yōu)立光太科技有限公司, 北京大學