專利名稱：光隔離器核心元件及光隔離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光隔離器及光隔離器核心元件，特別涉及一種模塊化的光隔離器核心元件，其組裝制程簡易，并且可與其它光學(xué)元件做組合，成為符合使用者需求的光隔離器。
背景技術(shù)：
光通訊由于具有低損失、高容量、高傳輸速率、不受電磁波干擾、保密性佳、質(zhì)量輕、體積小等優(yōu)異特性，從1970年代發(fā)展至今約三十年來，已經(jīng)成為一個熱門的產(chǎn)業(yè)，由于光纖的發(fā)明與半導(dǎo)體雷射的制程改進，光通訊已逐漸進入人類的生活中，并扮演日益重要的角色，從電信用的長途海底光纜、地區(qū)性電話主干線、計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、到有線電視的光纖/同軸電纜混合布線網(wǎng)絡(luò)，光通訊已經(jīng)從國與國之間通訊漸漸地進入家庭與個人的應(yīng)用領(lǐng)域。
光通訊除了發(fā)射端與接受端的有源元件外，另一種不可或缺的元件就是無源元件，一般而言，光通訊無源元件(passive component)的定義是在光通訊系統(tǒng)中，沒有外加能量來源，而對原先的光訊號產(chǎn)生改變的元件，也就是說此元件并不牽涉光能與電能轉(zhuǎn)換，其藉由元件本身的光學(xué)特性對光訊號執(zhí)行連接、分離、濾波、隔離或衰減等作用，以維持光學(xué)品質(zhì)與路徑選擇上的完整。
在光通訊的無源元件中，光隔離器的制作技術(shù)早已為人所熟知，并且已算是成熟的產(chǎn)品，它的主要功能是使光束在傳輸方向的衰減很小，而反向的傳播則完全被阻絕，常應(yīng)用于光發(fā)射器、放大器與高速傳輸時降低噪聲用。在目前的光傳輸系統(tǒng)之中，有許多的工作特性是僅容許光束沿著單一方向行進，如必須避免雷射光源受到反向行進光束的干擾，或是光纖放大器必須抑制反向的放大自發(fā)射(amplified spontaneous emission)與噪聲等等，所以，在光纖傳輸系統(tǒng)之中就需要使用到光隔離器來滿足以上的特性要求。
光隔離器是一種只允許單向光透過的無源光器件，其工作原理是基于法拉第旋轉(zhuǎn)器(Faraday Rotator)的非互易性。本來沒有旋光性的透明介質(zhì)如水、鉛玻璃等，放在強磁場中可產(chǎn)生旋光性，這種現(xiàn)象稱為法拉第效應(yīng)。具體的現(xiàn)象是把磁光介質(zhì)放到磁場中，使光線平行于磁場方向透過介質(zhì)時，入射的平面偏振光的振動方向就會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)移角度的大小與磁光介質(zhì)的性質(zhì)、光程和磁場強度等因素有關(guān)。
現(xiàn)有的光隔離器如圖1所示，其包含一輸入端口(input port)、一第一偏振器1、一法拉第旋轉(zhuǎn)器2、一第二偏振器3，以及一輸出端口(output port)，一般是以第一偏振器1、法拉第旋轉(zhuǎn)器2以及第二偏振器3組成光隔離器核心(isolator core)。該第一1及第二偏振器3均可使入射光產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，且設(shè)置時，此二偏振器的光軸相互交錯成45度，而法拉第旋轉(zhuǎn)器2可使入射的偏振光的振動面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，一般常用的法拉第旋轉(zhuǎn)器2旋光角度為45度。
當(dāng)光訊號由輸入端口入射于第一偏振器1，將使入射光產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，此偏振光進入45度的法拉第旋轉(zhuǎn)器2，將使得該偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)45度。因為第二偏振器3光軸與第一偏振器1相互交錯成45度，因此，通過法拉第旋轉(zhuǎn)器2的偏振光能夠通過第二偏振器3而由輸出端口傳出。然而，當(dāng)有反射光束產(chǎn)生并通過第二偏振器3時，因第二偏振器3與第一偏振器1相互交錯成45度，因此反射光束通過第二偏振器3后所產(chǎn)生的偏振光的偏振面與入射光互為45度，之后，此偏振光進入45度的法拉第旋轉(zhuǎn)器2，將使該反射光的偏振光又旋轉(zhuǎn)了45度，因此該反射光的偏振面共旋轉(zhuǎn)了90度，正好與第一偏振器1的光軸方向正交，所以不能透過第一偏振器1，而藉此達成光的單向傳輸系統(tǒng)。
雖然藉由上述的光隔離器可以達到使光朝單向傳輸，然而，當(dāng)入射光通過光隔離器之后，會使得入射光的偏振面產(chǎn)生變化，造成光路長度產(chǎn)生差異，如此可能使光訊號產(chǎn)生混亂。因此，許多關(guān)于光隔離器的改良，是在光隔離器核心的組成元件上加以變化，例如臺灣專利號237522，即是使用更多的偏振器及光旋轉(zhuǎn)器，使光訊號的損耗降至最低。但是，光隔離器核心中的組成元件數(shù)目越多，需要更多更精準的光學(xué)調(diào)校，使得光隔離器核心的組裝更加耗時而且困難。再者，一般光隔離器核心中的組成元件已經(jīng)為所限定的某種固定式模塊，對于不同的使用者而言，不見得能夠符合所需從而缺少方便性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提供的光隔離器，即是為了解決上述的問題。本發(fā)明可降低光隔離器組裝過程中的困難度。并且，本發(fā)明的光隔離器可配合其它使用者的需要，與其它光學(xué)元件做組合，而得到更廣的應(yīng)用性。
本發(fā)明的目的之一是提供一種光隔離器核心元件，其包含一偏振器以及一偏振旋轉(zhuǎn)裝置，且該偏振器與該偏振旋轉(zhuǎn)裝置整合為一模塊元件。該光隔離器核心元件可進一步在該偏振器端設(shè)置一光輸入端口，并在該偏振旋轉(zhuǎn)裝置端設(shè)置一光輸出端口。
本發(fā)明的另一目的是提供一種光隔離器，其包含至少一如上述的光隔離器核心元件，該光隔離器核心元件至少包括一偏振器以及一偏振旋轉(zhuǎn)裝置，使用者可藉由此模塊化的光隔離器核心元件與其它光學(xué)元件，互相配合組裝出符合使用者需求的光隔離器。
本發(fā)明中所使用的偏振器并無特別限制，可為一般現(xiàn)有的雙折射晶體(birefringent crystal)，例如金紅石、方解石、鈮酸鋰(LiNbO3)或是釩酸釔(YVO4)。而偏振旋轉(zhuǎn)裝置也并無特別限制，可包含一般現(xiàn)有的磁光晶體，例如永磁性玻璃或釔鐵紅寶石(YIG)。偏振器及偏振旋轉(zhuǎn)裝置的厚度并無特別限定，可根據(jù)使用者的實際使用狀況制造出具有不同偏振效果及旋光角度不同的光隔離器核心元件。
實際的利用上，根據(jù)使用者的需求，可以將多個相同或不同規(guī)格的本發(fā)明的光隔離器核心元件互相套接組合，也可配合其它的光學(xué)元件(如其它的偏振器或偏振旋轉(zhuǎn)裝置)，組裝出符合使用者需求的光隔離器。因為本發(fā)明的光隔離器核心元件已經(jīng)將偏振器及偏振旋轉(zhuǎn)裝置模塊化，因此可以方便使用者根據(jù)需要調(diào)校任意角度，并且在應(yīng)用上更具彈性。再者，制造本發(fā)明的光隔離器核心元件時，因其所包含的元件簡單，因此可以降低制造時的難度，提升組裝效率，降低組裝的不良率。
以下將以具體實施例以及更詳細的解說，進一步說明本發(fā)明的實施方式。


圖1是光隔離器的原理示意圖。
圖2是本發(fā)明光隔離器核心元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明光隔離器實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明光隔離器另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中Pi-入射光Pr-反射光1-第一偏振器2-法拉第旋轉(zhuǎn)器3-第二偏振器4-光隔離器核心元件41-偏振器42-偏振旋轉(zhuǎn)裝置43-光輸入端口44-光輸出端口5-光學(xué)元件51-偏振器52-光輸入端口53-光輸出端口4’-光隔離器核心元件5’-光學(xué)元件具體實施方式
本發(fā)明所采用的技術(shù)、手段及其功效，在此茲舉一較佳實施例詳細說明如下。
如圖2所示，其中箭頭代表光行進方向，本發(fā)明的光隔離器核心元件4包含一偏振器41以及一偏振旋轉(zhuǎn)裝置42，且該偏振器41與該偏振旋轉(zhuǎn)裝置42整合為一模塊元件。該光隔離器核心元件可進一步在該偏振器41端設(shè)置一光輸入端口43，并在該偏振旋轉(zhuǎn)裝置42端設(shè)置一光輸出端口44。
圖3所示為另一較佳實施例，其中箭頭代表光行進方向，本發(fā)明的光隔離器核心元件4可與一光學(xué)元件5套接而成為一基本的光隔離器。此光學(xué)元件5可包含一偏振器51、光輸入端口52以及光輸出端口53。光隔離器核心元件4的光輸出端口44與光學(xué)元件5的光輸入端口52套接即可組合成基本的光隔離器。光隔離器核心元件4的光輸入端口43與光學(xué)元件5的光輸出端口53可各連結(jié)一光纖而傳輸光訊號。
圖4所示為另一較佳實施例，其中箭頭代表光行進方向，其可根據(jù)使用者的需求，將多個本發(fā)明的光隔離器核心元件4與其它光學(xué)元件5套接組合并且調(diào)校角度，得到效果更好的光隔離器，該多個光隔離器核心元件的規(guī)格可為相同或不同。
綜合上述的說明及實施例可知，本發(fā)明的光隔離器核心元件不但制程簡單，而且在使用上更具彈性，更能符合使用者的需求。
應(yīng)理解的是，上述實施例是用以闡明本發(fā)明，并非用以其限定本發(fā)明的范圍，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種光隔離器核心元件，其至少包括一偏振器以及一偏振旋轉(zhuǎn)裝置，且該偏振器與該偏振旋轉(zhuǎn)裝置整合為一模塊元件。
2.如權(quán)利要求1所述的光隔離器核心元件，進一步包括一光輸入端口以及一光輸出端口。
3.如權(quán)利要求1所述的光隔離器核心元件，其中該偏振器為雙折射晶體。
4.如權(quán)利要求3所述的光隔離器核心元件，其中該雙折射晶體是選自金紅石、方解石、鈮酸鋰以及釩酸釔所組成的群組。
5.如權(quán)利要求1所述的光隔離器核心元件，其中該偏振旋轉(zhuǎn)裝置為一法拉第旋轉(zhuǎn)器。
6.如權(quán)利要求1所述的光隔離器核心元件，其中該偏振旋轉(zhuǎn)裝置包括一磁光晶體。
7.如權(quán)利要求6所述的光隔離器核心元件，其中該磁光晶體為永磁性玻璃或釔鐵紅寶石。
8.一種光隔離器，其包括至少一光隔離器核心元件，該光隔離器核心元件至少包括一偏振器以及一偏振旋轉(zhuǎn)裝置，且該偏振器與該偏振旋轉(zhuǎn)裝置整合為一模塊元件。
9.如權(quán)利要求8所述的光隔離器，其中該光隔離器核心元件進一步包括一光輸入端口以及一光輸出端口。
10.如權(quán)利要求8所述的光隔離器，其中該偏振器為雙折射晶體。
11.如權(quán)利要求10所述的光隔離器，其中該雙折射晶體是選自金紅石、方解石、鈮酸鋰以及釩酸釔所組成的群組。
12.如權(quán)利要求8所述的光隔離器，其中該偏振旋轉(zhuǎn)裝置為一法拉第旋轉(zhuǎn)器。
13.如權(quán)利要求8所述的光隔離器，其中該偏振旋轉(zhuǎn)裝置包括一磁光晶體。
14.如權(quán)利要求13所述的光隔離器，其中該磁光晶體為永磁性玻璃或釔鐵紅寶石。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光隔離器核心元件及光隔離器，該光隔離器核心元件包括一偏振器以及一偏振旋轉(zhuǎn)裝置，且該偏振器與該偏振旋轉(zhuǎn)裝置整合為一模塊元件。藉由此模塊化的光隔離器核心元件，使用者可利用其與其它的光學(xué)元件互相配合，組裝出符合所需的光隔離器。本發(fā)明可降低光隔離器組裝過程中的困難度，并且可配合使用者的需要，與其它光學(xué)元件做組合，達成更廣的應(yīng)用性。
文檔編號H04B10/02GK1804684SQ20051000038
公開日2006年7月19日 申請日期2005年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月10日
發(fā)明者莊琮凱, 梁永福, 崔美玲 申請人:開物科技股份有限公司