專利名稱：多級光隔離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種多級光隔離器，更具體地涉及一種具有至少兩級的反射型光隔離裝置。
背景技術(shù)：
光隔離器在光通信系統(tǒng)中有多種應(yīng)用。通常，光隔離器用于防止所傳輸信號的反射部分重返傳輸裝置。許多更早現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計采用偏振選擇(polarization-selective)方式來防止反射重返傳輸裝置。然而，在特定情況下，當(dāng)傳輸系統(tǒng)造成偏振方面的改變?yōu)椴豢煽貢r，信號的偏振狀態(tài)可能也無法得知，因而，這種較早的偏振相關(guān)設(shè)計被認(rèn)為是不實(shí)際的。因此，后來的趨勢是提供偏振無關(guān)光隔離器。
一種現(xiàn)有技術(shù)中的偏振無關(guān)光隔離器記載在于1991年7月23日授予Jameson的名稱為“偏振無關(guān)光隔離器(Polarization Independent Optical Isolator)”的美國專利US5033830中。Jameson描述了一種隔離器，該隔離器具有一個雙折射板、一對堆疊的互易轉(zhuǎn)子、法拉第轉(zhuǎn)子，以及與雙折射板鄰近且串聯(lián)的反射器。在正向(傳輸)方向上，離開光纖的光學(xué)信號通過雙折射板被分為一對正交光線。正交光線隨后穿過第一互易轉(zhuǎn)子和提供22.5°旋轉(zhuǎn)的法拉第轉(zhuǎn)子。旋轉(zhuǎn)過的光線隨后被反射器重定向返回通過法拉第轉(zhuǎn)子。穿過第二互易轉(zhuǎn)子后，正交光線重返同一雙折射板，在那里被重組并被射入輸出光纖。既然法拉第轉(zhuǎn)子是非互易裝置，任何以相反(隔離)方向途經(jīng)隔離器的信號將被分為兩個經(jīng)過雙折射板的信號，這樣兩者都不被輸入光纖截取。在實(shí)踐中，上述Jameson的單級隔離器可提供足夠隔離；然而，在一些情況下，需要再增加隔離。已經(jīng)知道，這種附加隔離可通過使用多級光隔離裝置來提供，然而現(xiàn)有技術(shù)中的多級裝置體積龐大并且制造昂貴，需要的光學(xué)元件的數(shù)目經(jīng)常幾乎為單級裝置所需元件數(shù)目的雙倍。
隨著如今光電裝置時代的到來，人們越來越關(guān)注小型化裝置以及其制造成本的減少。有時，這些目標(biāo)相互兼容，因而當(dāng)裝置小型化了，其制造成本也減少了。
為克服許多現(xiàn)有技術(shù)中的光隔離器的缺陷，美國專利US5768005公開了一種相對緊湊的多級光隔離器，其中如本申請圖1中的角反射器62使入射到其上的光束反向通過隔離元件并輸出到光隔離器的輸出端口。
盡管所描述的光隔離器能提供多級隔離的預(yù)期功能，但該裝置的結(jié)構(gòu)沒有將其推向廉價制造或組裝的實(shí)際應(yīng)用。例如由于角錐棱鏡的存在，制成單一、大體積、大隔離塊并將其“切割”成多個均勻完整的光隔離器是不實(shí)際的。
現(xiàn)有技術(shù)中的美國專利申請US2003/0058536公布了一種單級光隔離器，該隔離器在其一端具有一個直角棱鏡，用于折疊通過其傳播的光束，然而該隔離器不提供多級隔離。此外輸入端口所排列的直線與輸出端口所排列的直線之間有偏置。這在耦合到所有波導(dǎo)沿公共線排列的平面波導(dǎo)光波電路(PLCs)時，不是特別有用。
本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)高度期望的隔離器為具有至少兩級隔離，緊湊并且能切成更薄的多個兩級隔離器，且其中輸入和輸出端口沿同一直線排列。通過提供沿同一直線排列的輸入和輸出端口，這樣一種多端口兩級隔離器可以應(yīng)用在PLC邊緣以耦合到波導(dǎo)線性陣列。通過這么做，兩級光學(xué)隔離器能“基本上”同軸且鄰接波導(dǎo)片，其中許多端口可獲得光隔離，這依賴于雙層光隔離器和片波導(dǎo)上的端口間隔的匹配。
考慮到這些，并考慮到現(xiàn)有技術(shù)中裝置的公知缺點(diǎn)和限制，本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供反射型多級光隔離器，該隔離器能大批量的制造，只需對元件做少量主動校準(zhǔn)(activealigntment)、并且多個輸入端口和多個輸出端口沿同一直線排列。在一優(yōu)選實(shí)施例中描述了克服現(xiàn)有技術(shù)限制的兩級光隔離器。
本發(fā)明相對于美國專利US5768005公布的現(xiàn)有技術(shù)的兩級隔離器具有幾個非常重要的優(yōu)點(diǎn)。制造單一厚隔離器并在其一端主動校準(zhǔn)大的直角Porro棱鏡，隨后允許將巨大的厚隔離器切成n個薄隔離器而不需要對多個隔離組件再進(jìn)行主動校準(zhǔn)。這種大尺寸制造性節(jié)省了制造時間、最小化了所需的主動校準(zhǔn)；允許組件薄板在一個步驟內(nèi)被拋光并膠合在一起，而不必主動校準(zhǔn)每一隔離器。
因此，本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供較低制造成本的多端口兩級光隔離器，該隔離器的端口沿同一直線排列，較低制造成本是由于需要較少昂貴組件，以及提供了在多個隔離器制造中需要更少組裝步驟的結(jié)構(gòu)。
一個目標(biāo)是提供一個大的多級多端口隔離元件，該元件可通過拋光和粘合或膠合多個組件在一起而形成，并且隨后切或“切割”該大元件而形成多個單獨(dú)的多端口多級光隔離器。
本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供一種方法和結(jié)構(gòu)，從而單次主動校準(zhǔn)便使多個光隔離器被校準(zhǔn)，而不必主動校準(zhǔn)每一隔離器的各個元件。
本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供多個兩級光隔離器的實(shí)施例，每個兩級光隔離器具有多個端口，其中每一隔離器是偏振無關(guān)的，且對n個隔離器需要少于n次光學(xué)元件的主動校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個非常主要的方面，提供了一種多級多端口光隔離器，該多級光隔離器具有沿同一直線排列的多個輸入端口和多個輸出端口，且具有第一隔離器和第二隔離器，其中第一隔離器通過布置在該多級光隔離器一端的Porro棱鏡耦合到第二隔離器，第一和第二隔離器每個都具有以偏振相關(guān)方式將通過其傳播的光束分離成子光束的裝置，并具有以偏振相關(guān)方式相對延遲和旋轉(zhuǎn)通過其傳播的光的裝置，所述第一和第二隔離器也具有組合已被分離成子光束的光的裝置，其中經(jīng)過Porro棱鏡的光來自第一隔離器而被定向到第二隔離器；且其中該多級光隔離器具有對光進(jìn)行導(dǎo)向使其通過該多端口光隔離器的裝置，使得將光從輸入端口耦合到位于同一直線的輸出端口。
多級多端口光隔離器實(shí)質(zhì)上是兩級折疊隔離器，每級具有一個隔離器，其中一些光學(xué)元件在兩級之間共享，且這些元件被配置成確保即將被隔離的光被定向到與輸入端口位于同一直線的輸出端口。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面所提供的反射型隔離器，包括多個沿同一直線排列的輸入和輸出端口；以正交偏振方式將每一在輸入端口接收到的準(zhǔn)直光束(collimated beam)分離成兩平行子光束的裝置；(金紅石1)非互易元件，經(jīng)由其的子光束在正向和反向上的偏振旋轉(zhuǎn)相差90度；(HWP1，法拉第轉(zhuǎn)子)重新組合該子光束的裝置；(金紅石2)互換子光束偏振的裝置，如果它們還沒有被重新組合的話；(HWP3，用于提供在相反路徑上的隔離)將光束反射回輸入；(直角棱鏡)以正交偏振方式將每一準(zhǔn)直光束分離成兩平行子光束的裝置，該裝置優(yōu)選使用前述所用裝置；(金紅石2)非互易元件，經(jīng)由其的子光束在正向和方向上的偏振旋轉(zhuǎn)相差90度；(法拉第轉(zhuǎn)子，HWP2)重新組合子光束的裝置，該裝置優(yōu)選使用前述所用裝置；(金紅石1)[18]另外，可提供顯微透鏡陣列來準(zhǔn)直入射光束并將其聚焦到獨(dú)立的多個輸出端口，例如在同一平面光波電路(PLC)上的多個波導(dǎo)。
根據(jù)本發(fā)明提供了一種非互易反射型多級隔離器，包括多個輸入端口；多個輸出端口；第一偏振光束分離/組合元件，用于接收來自輸入端口的準(zhǔn)直光并將該光分離成兩具有正交偏振的準(zhǔn)直光子光束；第一非互易元件，接收正向和反向準(zhǔn)直光并旋轉(zhuǎn)所述正向傳輸光和所述反向傳輸光的偏振，使得它們的偏振方向相差90度；第二偏振光束分離/組合光學(xué)元件，接收具有正交偏振的兩準(zhǔn)直光子光束并將它們組合成單一光束；偏振轉(zhuǎn)換器元件，將準(zhǔn)直光束的偏振分量轉(zhuǎn)換成其正交的偏振分量；反射元件，在正向方向上接收準(zhǔn)直光并沿反向方向反射該準(zhǔn)直光，其中正向方向和反向方向在空間上有偏移；第三偏振光束分離/組合元件，接收準(zhǔn)直光并將該光分離成兩個具有正交偏振的準(zhǔn)直光子光束；第二非互易元件，接收正向和反向準(zhǔn)直光并旋轉(zhuǎn)所述正向傳輸光和所述反向傳輸光的偏振，使得它們的偏振方向相差90度；第四偏振光束分離/組合光學(xué)元件，接收兩具有正交偏振的準(zhǔn)直光子光束并將它們組合成單一光束且耦合該組合光到輸出端口，其中多個輸入端口和多個輸出端口在公共平面上形成線性陣列。
盡管前面已經(jīng)從本發(fā)明大的方面定義了分開的組合和分離元件，但單一元件可用于正向和反向路徑，其中光沿著正向和反向路徑沿著分開的路徑經(jīng)過相同元件。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面提供了一種制造n個分離光隔離器的方法，包括以下步驟a)將多個平板材料粘貼在一起，以提供正向上傳播光的第一隔離級，并提供與正向相反的反向上沿連續(xù)路徑傳播所述光的第二隔離級，以形成具有相互平面“接觸”面的并行粘貼的平板的塊；b)將光學(xué)元件粘貼到多個平板以確保光從輸入端口傳輸?shù)脚c輸入端口位于同一直線的輸出端口；以及c)粘貼Porro棱鏡到所述并行平板塊的一端，Porro棱鏡具有平行于平板的平面中至少一個的平面，以重新定向從正向到反向入射到其上的輸入光束，以形成完全多級隔離塊；以及d)沿正交于完全多級隔離塊平面的線切割，完全將多級隔離器切成n個分離的隔離器。


現(xiàn)在結(jié)合附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中[23]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的偏振無關(guān)的兩級反射型光隔離器的平面圖，其中該隔離器包括輸入/輸出端相對端的角隅棱鏡，用來反射輸入信號回到第二隔離級的輸出端口。
圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的單級多端口光隔離器，其中輸入端口和輸出端口排列在兩條不同的直線上。
圖3a示出了一端具有Porro(直角)棱鏡的多端口多級光隔離器的側(cè)視圖。
圖3b示出了闡述波片及其方向的圖。
圖4為圖3所示多級光隔離器的透視圖，其中虛線指示隔離器被切割的第一位置。
圖5示出了5端口光隔離器的透視圖，示出了光束穿過直角Porro棱鏡。
圖6a示出了單一光束穿過隔離器過程中的分離和重組。
圖6b和圖6c示出了圖6a中的光束穿過隔離器的路徑時在多個位置的光狀態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式貫穿本說明書的術(shù)語偏振轉(zhuǎn)子指物理旋轉(zhuǎn)經(jīng)由其傳播的光束的偏振的元件；作為示例的是法拉第轉(zhuǎn)子(為非互易轉(zhuǎn)子)；然而術(shù)語偏振轉(zhuǎn)子在下文的其它現(xiàn)有技術(shù)專利中用來指波片，相對另一光束，波片對經(jīng)由其傳輸?shù)囊还馐a(chǎn)生延遲，具有互易旋轉(zhuǎn)元件的效果，這是由于兩光束之間為線性偏振狀態(tài)，而其中只有一光束穿過波片，其相對另一光束“看起來”旋轉(zhuǎn)。
參照圖1，示出了現(xiàn)有技術(shù)的兩級隔離器，其中兩個梯度折射率(GRIN)透鏡61b和61a位于裝置的輸入端/輸出端，用于在裝置60的輸入端/輸出端準(zhǔn)直光并分別將來自輸入光纖的光聚焦到輸出光纖。在該實(shí)施例中，前面實(shí)施例中的反射器被角錐棱鏡62代替，該棱鏡重定向(通過反射)入射到標(biāo)為“入”的輸入光纖的光，將其引向標(biāo)為“出”的輸出光纖。該隔離器的一個缺點(diǎn)是由于角錐后向反射器(corner cube retro-reflector)的存在，使該隔離器的大量制造不切實(shí)際。如果現(xiàn)有技術(shù)隔離器中的角錐后向反射器被直角棱鏡替代，而其它元件保持不變，則該隔離器不能在反向上實(shí)現(xiàn)隔離器的功能。
參照圖2，示出了現(xiàn)有技術(shù)中的單級隔離器，其中直角棱鏡20用作折疊光束一次并在輸出端口10a’、10b’和10c’與輸入端口10a’、10b’和10c’之間隔離，而輸出端口和輸入端口共享端面。從該圖中可以看出，輸入端口沿第一直線排列，而輸出端口沿第二直線排列。偏振分離/組合器30是包括位于入射光路徑的左半部30a和位于返回光路徑的右半部30b的雙折射晶體。左半部30a和右半部30b的偏振軸方向相反。非互易偏振轉(zhuǎn)子40由位于入射光路徑上的法拉第晶體40a和位于返回光路徑上的半波片40b組成。
非互易反射器20為兩面角反射器。
關(guān)于這個發(fā)明值得稱贊的是，它簡單地通過直角棱鏡將兩個光隔離器和它們之間的互易轉(zhuǎn)子和非互易轉(zhuǎn)子耦合，以形成反射型兩級隔離器，每個光隔離器都具有光束分離器和組合器，但不會提供一種具有沿隔離器兩級且沿同一直線排列的輸入端口和輸出端口的隔離器。現(xiàn)有技術(shù)圖1缺少所需的這個發(fā)明要求的直角棱鏡，以具有能切割成許多較薄隔離器的平板可制造隔離器。現(xiàn)有技術(shù)圖2示出的直角棱鏡用于折疊隔離器的但是沒有將其折疊成兩個隔離器。它將單級隔離器折疊以使其更加緊湊。
本發(fā)明提供了兩現(xiàn)有技術(shù)參考中都未公布的結(jié)構(gòu)，其中增加了“附加”半波片，當(dāng)光束射入隔離器并經(jīng)由其傳播時，該半波片看起來在正向上不具有顯著效果，但是在反向上提供了兩級隔離。在不存在“附加”半波片的情況下，光束組合后在第一隔離器的輸出處獲得的隔離在缺少“額外”半波片情況下實(shí)質(zhì)上被第二級隔離器抵消。簡言之，在不存在半波片318的情況下，傳播經(jīng)過圖3a的整個裝置的光不會被隔離為兩級。結(jié)合接下來對圖3a的描述，這點(diǎn)就能被理解。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖3a是多級、多端口光隔離器的側(cè)視圖，其中多個輸入波導(dǎo)300、301和302被耦合到隔離器的輸入端，多個輸出波導(dǎo)303、304和305被耦合到同一端，用于接收沿二次隔離路徑傳輸?shù)妮斎牍狻Ｈ鐖D3所示，輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)沿同一直線排列，形成波導(dǎo)線性陣列。與輸入和輸出波導(dǎo)相鄰的是準(zhǔn)直/聚焦透鏡的微透鏡陣列。這些透鏡準(zhǔn)直自波導(dǎo)300、301和302接收的光，并將自隔離器接收的光聚焦到輸出波導(dǎo)303、304和305上。第一光束分離/組合金紅石(rutile)晶體310接收來自微透鏡陣列的光束并以偏振相關(guān)方式將這些光束分離成子光束。因此來自單一微透鏡的單光束被分離成e光的線性偏振光束和o光的正交線性偏振光束。因?yàn)閺膯我还馐@得的兩光束在空間上分離，所以它們沿著朝向直角Porro棱鏡320所在的隔離器端的不同路徑繼續(xù)傳播。盡管最初有三束光射入多端口隔離器，為了解釋的方便，描述射入隔離器的單光束路徑。被晶體310分成兩個子光束的單輸入光束隨后經(jīng)過緊鄰晶體310的半波片312，并且這兩子光束被“旋轉(zhuǎn)”使得它們的偏振狀態(tài)變化了45度，但被旋轉(zhuǎn)后仍保持為正交偏振光束。這兩個光束然后穿過非互易法拉第轉(zhuǎn)子314并且偏振狀態(tài)再旋轉(zhuǎn)45度。經(jīng)過法拉第轉(zhuǎn)子314后，子光束遇到第二光束組合/分離器316并被再次組合。此時，電路被限定為包括分光器310、互易轉(zhuǎn)子312、非互易轉(zhuǎn)子314和光束組合器316，并且將其視作單級隔離器。平行路徑上限定的元件類似，光被定向通過棱鏡320，然后輸出到同一分離/組合器316、法拉第轉(zhuǎn)子314、半波片319和組合/分離器310。然而，這兩個隔離器不具有累積隔離效果以提供兩級隔離器，除非提供“附加”半波片318以“互換”該兩束在反方向上從輸出端口到輸入端口的光束的偏振。在沒有提供90度旋轉(zhuǎn)或o光到e光和e光到o光的實(shí)質(zhì)偏振互換的裝置的情況下，隔離不能實(shí)現(xiàn)。半波片在正向上基本不起作用并且不考慮反向的話看起來似乎沒有用于任何目的。盡管這樣，在反向上互換兩光束偏振裝置不存在的情況下，圖3所示隔離器不會具有作為兩級隔離器的功能。
由于包含半波片318，光沿與最初路徑相同的路徑反向傳播離開晶體310時，不會被耦合到起始端口，因?yàn)樗鼘?shí)質(zhì)上會被重定向離開起始端口。
現(xiàn)在來看圖4，示出了具有寬度“w”的較大光隔離裝置的透視圖。隔離器塊可被看作包括光束分離/組合器310、半波片312和319、法拉第轉(zhuǎn)子314、光束分離/組合器316、附加半波片318、棱鏡320和隔離片(spacer)321。在該隔離裝置的制造中，平面拋光材料的薄板或平板被粘貼以形成較大裝置400。通過射入光到其輸入/輸出端處的端口，直角棱鏡320可被主動校準(zhǔn)并安全固定到具有合適光傳輸粘合劑的位置。為了由裝置制造多個光隔離器，塊用劃片機(jī)被切割成例如10個隔離片。第一隔離器由于沿圖4所示虛線切割而具有w/10的寬度。作為示例，九個另外的隔離器可以通過8次隨后對塊的切割而提供。
現(xiàn)在來參考圖5，示出了5端口隔離器，其具有5個輸入和5個輸出端口耦合到直角棱鏡520。該圖示出了光束經(jīng)過棱鏡520的路徑。顯然，這5條路徑大體上分離并最小化了光束間串?dāng)_(cross-talk)的可能性，例如很小量的入射光從輸入1到達(dá)輸出2而未到達(dá)期望的輸出1。用透鏡和鏡子替代Porro棱鏡將失去該優(yōu)點(diǎn)；多光束在鏡表面重疊，允許鏡表面上精微缺陷將光從一條路徑分散到另一條路徑，導(dǎo)致串?dāng)_增加。而且，失去了組裝塊400并隨后切割成單獨(dú)的隔離器的可能性，除非采用透鏡陣列，然而制造這種陣列形式的大透鏡是困難的。因此圖3和圖4中所示隔離器的設(shè)計提供了相對于現(xiàn)有技術(shù)隔離器的重要優(yōu)勢。
圖6a為功能方框圖，示出了光束從輸入端口射入到圖3a所示光隔離器，即從輸入端口之一輸出到輸出端口之一。圖3a中的棱鏡320表示展開路徑的圖右側(cè)和圖左側(cè)之間的連接，圖3a所示路徑實(shí)際上是折疊的。通過示出展開路徑，更加容易理解它/它們經(jīng)由那里傳播時的概念。注意圖6b的視角垂直于圖3的視角，使得圖3中子光束在離開紙張平面的方向上被分離。圖6b位于裝置展開圖的正下方，示出了每個接口的光的偏振狀態(tài)。在圖6中輸入光束射入金紅石晶體光束分離/組合器310并被分離成子光束，該子光束在310和312接口上呈正交線性偏振光束。經(jīng)過具有22.5度光軸的半波片312后，偏振方向旋轉(zhuǎn)45度。該兩子光束也經(jīng)過法拉第轉(zhuǎn)子314并進(jìn)一步非互易旋轉(zhuǎn)45度，導(dǎo)致總共偏振旋轉(zhuǎn)90度。應(yīng)當(dāng)注意，半波片和法拉第轉(zhuǎn)子的順序可以顛倒。該光束隨后被第二金紅石晶體光束組合/分離器316組合，該組合/分離器與第一晶體310成像方式相反。所組合的光束隨后經(jīng)過半波片318，并接著經(jīng)過棱鏡320以及經(jīng)過玻璃隔片321。波片318、棱鏡320和隔離片321可影響該組合的光束的偏振，但是與在正向上該隔離器的操作有關(guān)。第二光束組合/分離器316再次將光束分離為兩子光束，兩子光束被法拉第轉(zhuǎn)子314旋轉(zhuǎn)了-45度。該旋轉(zhuǎn)的正交偏振光束也經(jīng)過具有-22.5度光軸的半波片319并被進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)-45度。這兩子光束隨后被金紅石晶體310組合并輸出到輸出端口。
圖6c闡述了已射入輸出端或已從輸出端口反射回輸入端口的光的偏振狀態(tài)。這示出了實(shí)際隔離路徑。從圖6c的右邊到左邊，光被金紅石310切割成兩子光束并且當(dāng)其經(jīng)過半波片319和法拉第轉(zhuǎn)子314時被旋轉(zhuǎn)。然而，在反向上法拉第轉(zhuǎn)子提供的旋轉(zhuǎn)與其在正向上提供的旋轉(zhuǎn)方向相反，所以法拉第轉(zhuǎn)子提供的旋轉(zhuǎn)抵消了半波片提供的旋轉(zhuǎn)從而沒有凈偏振旋轉(zhuǎn)。金紅石晶體316隨后將該兩子光束進(jìn)一步分開，并且這些寬間隔的正交偏振子光束經(jīng)過隔離元件321和棱鏡320并沒有改變。在這點(diǎn)上半波片318的功能變得清楚了。半波片318具有45度光軸并旋轉(zhuǎn)每一子光束的偏振90度。該子光束隨后在第二次經(jīng)過金紅石晶體316時被進(jìn)一步分離。沒有半波片318的話，金紅石316會使子光束相距更近，使得隔離器的隔離功能失去作用。在經(jīng)過法拉第轉(zhuǎn)子314和半波片312時，在反向上再次為凈零偏振旋轉(zhuǎn)。金紅石310隨后仍將子光束進(jìn)一步分離。作為示例本發(fā)明的微妙在于光跟沿路徑通過元件318、316、314和310。由于半波片318的存在，經(jīng)過的兩光束的偏振都被旋轉(zhuǎn)了90度，并且被“互換”，s偏振光變成p偏振光、p偏振光變成s偏振光。這具有重要意義，當(dāng)光穿過其后的元件時由于將光大大地偏離輸入端口從而實(shí)現(xiàn)了所需的隔離。
權(quán)利要求
1.一種多級多端口光隔離器，包括多個沿同一直線排列的輸入端口和輸出端口；第一隔離級和第二隔離級，其中所述第一隔離級通過配置在所述多級多端口光隔離器一端的Porro棱鏡耦合到第二隔離級，所述第一隔離級和所述第二隔離級每個具有a)將所經(jīng)由其傳輸?shù)墓馐云裣嚓P(guān)方式分離成子光束的裝置，b)以偏振相關(guān)方式旋轉(zhuǎn)經(jīng)由其傳輸?shù)墓獾姆腔ヒ仔D(zhuǎn)裝置，以及c)組合已被分離成子光束的光的裝置，其中，從所述第一隔離級接收的經(jīng)過所述Porro棱鏡的光被定向到所述第二隔離級；并且其中，所述多級多端口光隔離器的元件被配置成將經(jīng)過所述多端口光隔離器的光從所述多個輸入端口定向到所述多個輸出端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級多端口光隔離器，其中，所述每一隔離級的非互易旋轉(zhuǎn)裝置包括波片和法拉第轉(zhuǎn)子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多級多端口光隔離器，其中，所述第一級隔離器和所述第二級隔離器中的一個進(jìn)一步包括配置成接收來自任意一個所述輸入端口光的單光束的波片，并且其中所述波片被配置成當(dāng)單光束射入任意一個所述輸出端口時接收兩子光束，和被配置和定向以將經(jīng)由其傳輸?shù)乃鰞勺庸馐钠駹顟B(tài)互換的半波片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多級多端口光隔離器，其中，所述半波片被放置在鄰近于所述分離光的裝置或所述組合光的裝置和所述Porro棱鏡的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級多端口光隔離器，其中，所述Porro棱鏡為直角棱鏡。
6.一種多端口折疊光隔離器，包括沿同一直線設(shè)置的多個輸入端口和多個輸出端口，所述光隔離器具有第一隔離級和第二隔離級，其中，所述第一隔離級和所述第二隔離級通過直角棱鏡相互光學(xué)耦合，并且其中，所述第一隔離級和所述第二隔離級中的一個包括放置在鄰近于光束分離/組合器的波片以接收從所述輸入端口到所述輸出端口方向上來自所述光束分離/組合器的組合光束，所述波片用作互換在從所述輸出端口到所述輸入端口方向上通過的子光束的偏振狀態(tài)以使所述子光束傳播到輸入端口時在空間上的分離增加。
7.一種非互易反射型多級隔離器，包括多個輸入端口；多個輸出端口；第一偏振光束分離/組合元件，用來接收來自所述輸入端口的準(zhǔn)直光并將所述光分離成兩個具有正交偏振的準(zhǔn)直光子光束；第一非互易元件，用來接收從所述輸入端口到所述輸出端口的正向準(zhǔn)直光，并接收從所述輸出端口到所述輸入端口的反向光，并旋轉(zhuǎn)所述正向傳輸光和所述反向傳輸光的偏振使得它們的偏振方向相差90度；第二偏振光束分離/組合光學(xué)元件，用來接收具有正交偏振的兩準(zhǔn)直光子光束并將它們組合成單一光束；偏振轉(zhuǎn)換器元件，用來將準(zhǔn)直光光束的偏振成分轉(zhuǎn)換成其正交偏振成分；Porro棱鏡，用來接收來自所述輸入端口的準(zhǔn)直光并將所述準(zhǔn)直光反射到輸出端口；第三偏振光束分離/組合元件，用來接收準(zhǔn)直光并將所述光分離成兩個具有正交偏振的準(zhǔn)直光子光束；第二非互易元件，用來接收從所述輸入端口到所述輸出端口的正向準(zhǔn)直光，并接收從所述輸出端口到所述輸入端口的反向光，并旋轉(zhuǎn)所述正向傳輸光和所述反向傳輸光的偏振，使得它們偏振方向相差90度；第四偏振光束分離/組合光學(xué)元件，用來接收兩個具有正交偏振的準(zhǔn)直光子光束，并將它們組合成單一光束且耦合所述組合光到一個輸出端口，并且其中所述多個輸入端口和所述多個輸出端口在公共平面上形成線性陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非互易反射型多級隔離器，其中，所述第一和第四偏振光束分離/組合元件是同一個第一晶體，并且其中，所述第二和第三偏振光束分離/組合元件是同一個第二晶體。
9.一種制造n個分離的光隔離器的方法，包括以下步驟a)將多個平板材料粘貼在一起，以提供正向上傳播光束的第一隔離級，并提供與正向相反的反向上沿連續(xù)路徑傳播所述光束的第二隔離級，以形成具有彼此相鄰的面的面對面粘貼的多個平板的塊；b)將波片粘貼到所述多個平板，用以確保光從輸入端口傳輸?shù)脚c輸入端口位于同一直線的輸出端口，而且在從所述第二隔離器到所述第一隔離器傳播的隔離方向上所述光被隔離；以及c)粘貼Porro棱鏡到所述面對面平板塊的一端，所述Porro棱鏡具有平行于所述多個平板平面中至少一個的平面，以重新定向從所述正向到所述反向入射到其上的輸入光束，以形成完全的多級隔離塊；以及d)沿正交于所述完全多級隔離塊平面的線將其切割，以將所述完全多級隔離器切成n個分離的隔離器。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種由面對面平板或薄板材料形成的多級光隔離器，平板或薄板適合分離、組合、非互易旋轉(zhuǎn)以確保任何射入輸入端口的光在反向上從輸出端口到各自輸入端口的隔離。直角Porro棱鏡放置在粘貼在一起平板的一端，具有多個平面以將光以折疊方式定向射入輸出端口。該隔離器適合用于平面光波電路(PLCs)和其它波導(dǎo)應(yīng)用，這是因?yàn)檩斎牒洼敵龆丝谠诟綦x器相同端并沿相同線排列呈線性陣列。除此之外，半波片被用于光束分離/組合器和將光旋轉(zhuǎn)90度的非互易轉(zhuǎn)子裝置中。該半波片被配置成在正傳播方向傳播單一光束并且在從輸出端口到輸入端口的反向上互換兩子光束的偏振。
文檔編號G02F1/09GK101089667SQ20071011120
公開日2007年12月19日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日
發(fā)明者保羅·考波尼, 哥恩扎羅·維爾斯 申請人:Jds尤尼弗思公司