一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學(xué)隔離器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學(xué)隔離器，由兩根互易的直波導(dǎo)和一個(gè)非互易微環(huán)共振器構(gòu)成。兩根直波導(dǎo)對(duì)于向不同方向傳播的光，有不同的波矢；非互易微環(huán)共振器對(duì)于順時(shí)針和逆時(shí)針循環(huán)具有不同相移。光信號(hào)從端口1輸入，滿足順時(shí)針共振條件時(shí)，光信號(hào)在共振條件下在非互易磁性微環(huán)共振器中傳輸，從端口2輸出；考慮時(shí)間反轉(zhuǎn)情況下，相同頻率的光信號(hào)從端口2輸入，光信號(hào)在非互易磁性微環(huán)共振器中逆時(shí)針循環(huán)，相移不滿足共振條件，不能從端口1輸出。這種具有非互易性能的光學(xué)器件，可作為集成光路系統(tǒng)中有效的光學(xué)隔離器。
【專利說明】—種基于非互易微環(huán)耦合器的光學(xué)隔離器
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種基于非互易微環(huán)共振器而設(shè)計(jì)的光學(xué)隔離器，屬于集成光路系統(tǒng)中提高非互易效應(yīng)的裝置設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]非互易光學(xué)隔離器是光學(xué)集成系統(tǒng)中非常重要的器件。在體光學(xué)系統(tǒng)中，通常利用被磁化時(shí)介電常數(shù)具有張量形式的磁光材料，打破時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱性，實(shí)現(xiàn)非互易光學(xué)器件。傳統(tǒng)的非互易器件在最小化和集成時(shí)，光學(xué)頻率范圍的磁光效應(yīng)非常弱，這就阻礙了體器件在集成光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
[0004]為了克服傳統(tǒng)非互易器件的缺點(diǎn)，研究者提出實(shí)現(xiàn)非互易集成的多種新器件，如利用非互易波導(dǎo)光學(xué)隔離器、微諧振腔和非線性耦合器。此外，由于單向電磁波模式僅能沿著界面朝一個(gè)方向傳播，不能反向傳播。所以，也可利用單向波導(dǎo)模式實(shí)現(xiàn)電磁隔離。微環(huán)耦合器是光學(xué)集成系統(tǒng)中普遍使用的裝置，如光學(xué)過濾器、傳感器和生物傳感等。結(jié)合微環(huán)耦合器實(shí)現(xiàn)磁光效應(yīng)，在集成非互易器件方面具有很大的潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學(xué)隔離器。
[0006]本發(fā)明要解決的是傳統(tǒng)的非互易器件在最小化和集成時(shí)，光學(xué)頻率范圍的磁光效應(yīng)較弱的缺陷。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明提供了一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學(xué)隔離器，所述光學(xué)隔離器包括由兩根未被磁化的磁光材料構(gòu)成的互易直波導(dǎo)和非互易磁性微環(huán)共振器；所述非互易磁性微環(huán)共振器置于互易波導(dǎo)之間；所述互易直波導(dǎo)對(duì)于向不同方向傳播的光有不同的波矢；所述非互易磁性微環(huán)共振器對(duì)順時(shí)針和逆時(shí)針循環(huán)具有不同相移；所述光學(xué)隔離器有四個(gè)端口，分別為端口 1、端口 2、端口 3和端口 4。
[0008]所述互易波導(dǎo)由兩根寬度為a的未被磁化的鉍鐵榴石(F1= 6.25,? = O )構(gòu)成；所述非互易磁性微環(huán)共振器的寬度為a、半徑為18a ;所述非互易磁性微環(huán)共振器與互易波導(dǎo)的距離為0.5a,稱合系數(shù)為i= 0.148(3-1,相應(yīng)的稱合長(zhǎng)度為L(zhǎng)c = ττ?{ 2Α:) = 10.62s。
[0009]所述端口 I輸入光信號(hào)巧后，滿足順時(shí)針共振條件礦+各=(礦為順時(shí)針循環(huán)相移，&-為逆時(shí)針循環(huán)相移，m為整數(shù))，光信號(hào)巧在非互易磁性微環(huán)共振器中順時(shí)針傳輸，從端口 2輸出；所述端口 2輸入光信號(hào)％后,在非互易磁性微環(huán)共振器中逆時(shí)針循環(huán)，光信號(hào)巧從端口 3輸出；所述端口 3輸入光信號(hào)巧后，光信號(hào)^從端口 4輸出；所述端口4輸入光信號(hào)?1后，光信號(hào)巧從端口 I輸出。利用這種非互易的性能，實(shí)現(xiàn)光隔離。
[0010]所述端口 2輸入光信號(hào)砷，使》2(Am是順時(shí)針和逆時(shí)針共振頻率
差)，滿足逆時(shí)針共振條件&-+&C = 2im ,光信號(hào)％在非互易磁性微環(huán)共振器中循環(huán)允許
2— 1,3 — 2,4 — 3,1 — 4四種/[目號(hào)傳播路徑，也可實(shí)現(xiàn)光隔尚。
[0011] 基于非互易波導(dǎo)我們?cè)O(shè)計(jì)的非互易微環(huán)耦合器，得到逆時(shí)針和順時(shí)針循環(huán)的不同相移。通過計(jì)算，這種非互易微環(huán)耦合器可實(shí)現(xiàn)20分貝的光學(xué)隔離。
[0012]本發(fā)明中設(shè)計(jì)非互易微環(huán)耦合器的原理如下:
(O磁光材料在外部磁場(chǎng)中的介電常數(shù)具有張量形式
【權(quán)利要求】
1.一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學(xué)隔離器，其特征在于所述光學(xué)隔離器包括由兩根未被磁化的磁光材料構(gòu)成的互易直波導(dǎo)和非互易磁性微環(huán)共振器；所述非互易磁性微環(huán)共振器置于互易波導(dǎo)之間；所述互易直波導(dǎo)對(duì)于向不同方向傳播的光有不同的波矢；所述非互易磁性微環(huán)共振器對(duì)順時(shí)針和逆時(shí)針循環(huán)具有不同相移；所述光學(xué)隔離器有四個(gè)端口，分別為端口 1、端口 2、端口 3和端口 4。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學(xué)隔離器，其特征在于所述互易波導(dǎo)由兩根寬度為a的未被磁化的鉍鐵榴石(q = 6.25,? = O )構(gòu)成；所述非互易磁性微環(huán)共振器的寬度為a、半徑為18a ;所述非互易磁性微環(huán)共振器與互易波導(dǎo)的距離為0.5a,稱合系數(shù)為i= 0.148a,相應(yīng)的稱合長(zhǎng)度為L(zhǎng)c = π?(2,) =10.62?!。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學(xué)隔離器，其特征在于所述端口 I輸入光信號(hào)吒后，滿足順時(shí)針共振條件礦+^ = (β+為順時(shí)針循環(huán)相移，f為逆時(shí)針循環(huán)相移，m為整數(shù))，光信號(hào)?在非互易磁性微環(huán)共振器中順時(shí)針傳輸，從端口 2輸出；所述端口 2輸入光信號(hào)q后，在非互易磁性微環(huán)共振器中逆時(shí)針循環(huán)，光信號(hào)巧從端口 3輸出；所述端口 3輸入光信號(hào)A后，光信號(hào)從端口 4輸出；所述端口 4輸入光信號(hào)A后，光信號(hào)?t從端口 I輸出；利用這種非互易的性能，實(shí)現(xiàn)光隔離。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于非互易微環(huán)耦合器的光學(xué)隔離器，其特征在于所述端口 2輸入光信號(hào)％，使巧= Α+Δ? (u ^是順時(shí)針和逆時(shí)針共振頻率差)，滿足逆時(shí)針共振條件θ_+θ?=2πη，光信號(hào)砷在非互易磁性微環(huán)共振器中循環(huán)允許2—1，3 — 2，4 — 3，I— 4四種信號(hào)傳播路徑，實(shí)現(xiàn)光隔離。
【文檔編號(hào)】G02F1/095GK103529519SQ201310464981
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】李鳳, 朱海濱 申請(qǐng)人:嘉興學(xué)院