一种全光纤磁光器件制造技术

本发明专利技术公开了一种全光纤磁光器件，全光纤磁光器件为一根在两端刻有45°倾斜光纤光栅的高掺铽光纤，第一段45°倾斜光纤光栅作为线起偏器，第二段45°倾斜光纤光栅作为线检偏器，高掺铽光纤作为磁光材料。在两个45°倾斜光纤光栅之间的高掺铽光纤有效长度区施加与高掺铽光纤轴向平行的磁场，利用法拉第旋转效应，通过改变磁场大小控制在该全光纤磁光器件中传输的光的偏振方向，实现全光纤磁光隔离器和全光纤磁光开关的功能。全光纤磁光器件为一根在两端刻有45°倾斜光纤光栅的高掺铽光纤，结构简单紧凑，便于与其他光电器件集成，且由于采用一体化结构，具有插入损耗小、机械强度高、热稳定性好、支持高功率、隔离度高等优点，更适合现代全光纤系统。

An all fiber magneto optical device

The invention discloses an all-fiber magneto-optic device. The all-fiber magneto-optic device is a high-terbium-doped fiber with 45 degrees inclined fiber grating engraved at both ends. The first 45 degrees inclined fiber grating acts as a line polarizer, the second 45 degrees inclined fiber grating acts as a line polarizer, and the high-terbium-doped fiber acts as a magneto-optic material. A magnetic field parallel to the axis of high-Tb-doped fiber is applied in the effective length region of high-Tb-doped fiber between two 45-degree tilted fiber gratings. The polarization direction of the transmitted light in the all-fiber magneto-optical device is controlled by changing the magnetic field magnitude to realize the power of all-fiber magneto-optical isolator and all-fiber magneto-optical switch by utilizing Faraday rotation effect. Yes. All-fiber magneto-optic device is a high-terbium-doped fiber with 45 degrees inclined fiber grating engraved at both ends. The structure is simple and compact, which is easy to integrate with other optoelectronic devices. Because of the integrated structure, all-fiber magneto-optic device has the advantages of low insertion loss, high mechanical strength, good thermal stability, high power support and high isolation, and is more suitable for modern all-fiber. Optical fiber system.

【技术实现步骤摘要】
一种全光纤磁光器件
本专利技术涉及集成光电子
，具体涉及一种全光纤磁光器件。
技术介绍
磁光器件，指利用外加磁场的调制方式且基于磁致旋光效应工作的光学器件。磁致旋光效应，又称法拉第效应，即具有旋光性的材料在磁场作用下使通过该物质的光的偏振方向发生旋转，且旋光角取决于磁感应强度和磁光晶体的维尔德系数，旋转方向仅与磁场方向相关。磁光器件主要有磁光隔离器、磁光开关、磁光调制器及光纤电流传感器等，随着光纤通信和光纤传感技术的迅猛发展，磁光器件将具有更加广泛的应用前景，例如磁光隔离器可以消除光学系统中有害的反射光，提高光波传输效率，广泛应用于多级激光放大器、光参量振荡器等激光系统中；磁光开关，可通过控制磁场来实现光路的切换，相较于其它光开关具有速度快、耗能小、稳定性好、可集成的优势。目前，较为成熟的磁光器件多以体型器件为主，采用磁光晶体作为核心部件，但其体积较大，制作复杂，稳定性差，难以集成，且插入损耗大，不支持高功率，难以适应现代全光纤系统。另外，磁光晶体的维尔德系数有限，实现一定的旋光角通常需要外加强磁场，限制了其在磁光器件中的应用。因而一种一体化、可集成、低损耗、高功率的全光纤磁光器件就显得非常必要。
技术实现思路
针对现有的磁光器件由于采用磁光晶体作为核心部件，导致磁光器件存在集成困难、损耗大、功率低的问题，本专利技术提供一种全光纤磁光器件，这种新型的磁光器件具有一体化结构，易于制作，轻便小巧，便于与其他光电器件集成，且插入损耗低，支持高功率，能更好地应用于现代全光纤系统。为实现上述目的，本专利技术提供一种全光纤磁光器件，全光纤磁光器件为一根在两端刻有45°倾斜光纤光栅的高掺铽光纤，第一段45°倾斜光纤光栅作为线起偏器，第二段45°倾斜光纤光栅作为线检偏器，两个45°倾斜光纤光栅之间的高掺铽光纤有效长度区作为磁光材料，在高掺铽光纤有效长度区施加与高掺铽光纤轴向平行的磁场，利用法拉第旋转效应，通过改变磁场大小控制在该全光纤磁光器件中传输激光的偏振方向，从而实现对通入全光纤磁光器件的激光的控制。优选地，通过设置高掺铽光纤有效长度区长度、高掺铽光纤掺杂浓度、高掺铽光纤的工作波长、施加磁场的磁场强度及两个45°倾斜光纤光栅光轴夹角，实现对通入全光纤磁光器件激光的控制。优选地，全光纤磁光器件还包括套设于高掺铽光纤有效长度区的永磁体，用于提供与高掺铽光纤轴向平行的磁场，所提供磁场方向为由第一段45°倾斜光纤光栅至第二段45°倾斜光纤光栅方向；且两个45°倾斜光纤光栅光轴夹角为45°；使得激光仅能从第一段45°倾斜光纤光栅至第二段45°倾斜光纤光栅方向通过全光纤磁光器件，反向则截止；使得所述全光纤磁光器件用作全光纤磁光隔离器。优选地，全光纤磁光器件还包括套设于高掺铽光纤有效长度区的通电线圈，通电线圈轴线同高掺铽光纤轴向平行，所提供磁场方向为由第一段45°倾斜光纤光栅至第二段45°倾斜光纤光栅方向；通过改变通电线圈电流，使得由第一段45°倾斜光纤光栅至第二段45°倾斜光纤光栅方向上旋光角为两个45°倾斜光纤光栅光轴夹角θo，由第二段45°倾斜光纤光栅至第一段45°倾斜光纤光栅方向上旋光角为使得激光仅能从第一段45°倾斜光纤光栅至第二段45°倾斜光纤光栅方向通过全光纤磁光器件，反向则截止；使得所述全光纤磁光器件用作全光纤磁光隔离器。优选地，根据公式θ＝V(λ)B(I)L调整通电线圈电流，使得由第一段45°倾斜光纤光栅至第二段45°倾斜光纤光栅方向上旋光角为两个45°倾斜光纤光栅光轴夹角θo，由第二段45°倾斜光纤光栅至第一段45°倾斜光纤光栅方向上旋光角为实现所述全光纤磁光器件用作中心波长可调谐的全光纤磁光隔离器。优选地，全光纤磁光器件还包括套设于高掺铽光纤有效长度区的通电线圈，通电线圈轴线同高掺铽光纤轴向平行，所提供磁场方向为由第一段45°倾斜光纤光栅至第二段45°倾斜光纤光栅方向；让通电线圈通入导通电流，使得由第一段45°倾斜光纤光栅至第二段45°倾斜光纤光栅方向上旋光角为两个45°倾斜光纤光栅光轴夹角θo，激光允许从全光纤磁光器件通过；让通电线圈通入截止电流，使得由第一段45°倾斜光纤光栅至第二段45°倾斜光纤光栅方向上旋光角为或者激光无法从全光纤磁光器件通过。优选地，两个45°倾斜光纤光栅光轴平行，导通电流为零。优选地，两个45°倾斜光纤光栅光轴为90°，截止电流为零。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1、本专利技术提供的全光纤磁光器件为一根在两端刻有45°倾斜光纤光栅的高掺铽光纤，其结构简单紧凑，便于与其他光电器件集成，且由于采用一体化结构，具有插入损耗小、机械强度高、热稳定性好、支持高功率、隔离度高的优点，更适合现代全光纤系统，在光纤激光器、光纤通信、光纤传感等领域应用广泛。2、本专利技术提供的全光纤磁光器件，其原材料来源丰富，制作简单，可大规模批量生产，适用于工业化。3、本专利技术提供的全光纤磁光器件，通过设置有效长度区长度、高掺铽光纤的掺杂浓度、高掺铽光纤的工作波长、施加磁场的磁场强度及两个45°倾斜光纤光栅光轴夹角，可以实现激光隔离器和激光开关功能。附图说明图1为本专利技术所述全光纤磁光器件的基本结构示意图；图2为本专利技术所述基于永磁体的全光纤磁光隔离器的结构示意图；图3为本专利技术所述基于永磁体的全光纤磁光隔离器正向通光示意图；图4为本专利技术所述基于永磁体的全光纤磁光隔离器反向通光示意图；图5为本专利技术所述基于通电线圈的全光纤磁光隔离器的结构示意图；图6为本专利技术所述基于通电线圈的全光纤磁光开关的结构示意图；图7为本专利技术所述基于通电线圈的全光纤磁光开关的结构示意图；附图中的标记为：1—光纤包层，2—光纤纤芯，3—第一段45°倾斜光纤光栅，4—高掺铽光纤有效长度区，5—第二段45°倾斜光纤光栅，6—永磁体套管，7—通电线圈。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，本专利技术提供的全光纤磁光器件为一根在两端均刻有45°倾斜光纤光栅3、5的高掺铽光纤。其中，45°倾斜光纤光栅是指光栅条纹跟光纤横截面之间的夹角为45°。高掺铽光纤是指铽含量高于56wt.％。两个45°倾斜光纤光栅之间的有效长度区4作为磁光材料，有较高的维尔德系数，具体由掺杂浓度和工作波长决定。第一段45°倾斜光纤光栅3和第二段45°倾斜光纤光栅5均由紫外光刻写于高掺铽光纤的纤芯2中，采用相位掩模技术进行刻写，其光栅平面与光纤纤轴成45°夹角。由布鲁斯特定律可知，p波(TM模)通过45°倾斜光纤光栅区域继续以低损耗在芯层中传输，而s波(TE模)从45°倾斜光纤光栅区域侧面辐射，故45°倾斜光纤光栅在此作为理想的线性偏振器件，有较高的偏振消光比，具体由光栅长度决定。本专利技术提供的全光纤磁光器件中，第一段45°倾斜光纤光栅3作为线起偏器，第二段45°倾斜光纤光栅5作为线检偏器。两个45°倾斜光纤光栅之间的有效长度区4作为磁光材料。当光由靠近第一段45°倾斜光纤光栅3的端部入射后，有效长度区4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全光纤磁光器件，其特征在于，全光纤磁光器件为一根在两端刻有45°倾斜光纤光栅(3、5)的高掺铽光纤(2)，第一段45°倾斜光纤光栅(3)作为线起偏器，第二段45°倾斜光纤光栅(5)作为线检偏器，两个45°倾斜光纤光栅(3、5)之间的高掺铽光纤有效长度区(4)作为磁光材料，在高掺铽光纤有效长度区(4)施加与高掺铽光纤轴向平行的磁场，利用法拉第旋转效应，通过改变磁场大小控制在该全光纤磁光器件中传输激光的偏振方向，从而实现对通入全光纤磁光器件的激光的控制。

【技术特征摘要】
1.一种全光纤磁光器件，其特征在于，全光纤磁光器件为一根在两端刻有45°倾斜光纤光栅(3、5)的高掺铽光纤(2)，第一段45°倾斜光纤光栅(3)作为线起偏器，第二段45°倾斜光纤光栅(5)作为线检偏器，两个45°倾斜光纤光栅(3、5)之间的高掺铽光纤有效长度区(4)作为磁光材料，在高掺铽光纤有效长度区(4)施加与高掺铽光纤轴向平行的磁场，利用法拉第旋转效应，通过改变磁场大小控制在该全光纤磁光器件中传输激光的偏振方向，从而实现对通入全光纤磁光器件的激光的控制。2.如权利要求1所述的全光纤磁光器件，其特征在于，通过设置高掺铽光纤有效长度区(4)长度、高掺铽光纤(2)掺杂浓度、高掺铽光纤(2)的工作波长、施加磁场的磁场强度及两个45°倾斜光纤光栅(3、5)光轴夹角，实现对通入全光纤磁光器件激光的控制。3.如权利要求1或2所述的全光纤磁光器件，其特征在于，全光纤磁光器件还包括套设于高掺铽光纤有效长度区(4)的永磁体，用于提供与高掺铽光纤轴向平行的磁场，所提供磁场方向为由第一段45°倾斜光纤光栅(3)至第二段45°倾斜光纤光栅(5)方向；且两个45°倾斜光纤光栅(3、5)光轴夹角为45°；使得激光仅能从第一段45°倾斜光纤光栅(3)至第二段45°倾斜光纤光栅(5)方向通过全光纤磁光器件，反向则截止；使得所述全光纤磁光器件用作全光纤磁光隔离器。4.如权利要求1或2所述的全光纤磁光器件，其特征在于，全光纤磁光器件还包括套设于高掺铽光纤有效长度区(4)的通电线圈，通电线圈轴线同高掺铽光纤轴向平行，所提供磁场方向为由第一段45°倾斜光纤光栅(3)至第二段45°倾斜光纤光栅(5)方向；通过改变通电线圈电流，使得由第一段45°倾斜光纤光栅(3)至第二段4...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫志君，郭曦，邢志坤，孙琪真，刘德明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42