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高隔离度四端光环行器

时间:2022-11-04 百科知识 版权反馈
【摘要】:高隔离度光环行器的示意图如图9.10.3所示,每个端口由光纤、透镜、偏振光分束器、±45°非互易旋转器、+45°互易旋转器和-45°互易旋转器组成。这种结构的环行器可大大降低k=i+2情形隔离度对旋转误差和分束器消光比的依赖。由于X1,且sin2α1,所以F4对于F1可得到相当高的隔离度。通常法拉第旋转器和互易旋光器的旋光性随波长和温度而变化,所以传统光环行器的隔离度对波长和温度有强烈的依赖性。

高隔离度光环行器的示意图如图9.10.3所示,每个端口由光纤(F)、透镜(L)、偏振光分束器(PBS)、±45°非互易旋转器(NRR)、+45°互易旋转器(RRP)和-45°互易旋转器组成。

图9.10.3 高隔离度光环行器

来自F1的光束经PBS1后分为两束线偏振光,其中一束光(光束1)的振动面平行于y-z平面,直接通过PBS1;另一束光(光束2)的振动面垂直于y-z平面,被PBS1反射。光束1通过NRR1和RRP1后,偏振态不发生变化,而光束2通过NRR1和RRM1后,振动面旋转-90°。这样当两束光进入公共PBS时,它们的振动面均平行于y-z平面,直接通过中央PBS。光束1的振动面在通过RRP2和NRR2后旋转了90°,被PBS2反射,光束2的振动面在通过RRM2和NRR2后不发生变化,可直接通过PBS2,从而两束光又合为一束耦合进入F2

来自F2的光束被PBS2分为两束线偏振光,一束光(光束3)的振动面垂直于y-z平面,被PBS2反射;另一束光(光束4)的振动面平行于y-z平面,直接通过PBS2。既然RRP2和RRM2的位置与RRP1和RRM1相反,两束偏振光进入中央PBS时的振动面均与y-z平面垂直,它们都被中央PBS反射。光束3经过RRP3和NRR3后振动面旋转90°,直接通过PBS3,光束4经过RRM3和NRR3后偏振态不变,故被PBS3反射,从而两束光均被耦合进入F3

端口3到端口4、端口4到端口1的传输过程与上述相似。

这种结构的环行器可大大降低k=i+2情形隔离度对旋转误差和分束器消光比的依赖。若分束后的两束光除了理想的振动方向外,还含有微量非理想的振动分量,假定所有的分束器具有相同的消光比XPBS,且所有的旋转器(包括互易和非互易的)具有相同的旋转角误差α,那么理想分量和非理想分量的相对光强分别为1和(X+sin2α)。

在端口1到端口2的传输过程中,理想分量的偏振光会被公共PBS微量反射,由于经过二次反射,耦合到F4的相对光强为X。非理想分量的偏振光完全被公共PBS反射到达端口4,但由于与理想分量垂直,故只有很少部分被耦合进入F4,只有(X+sin2α)部分被耦合进入F4。因此,非理想分量进入F4的相对光强为(X+sin2α)2。于是,从端口1耦合到端口4的相对光强为[X+(X+sin2α)2],也就是说,F4对于F1的隔离度约为[X+(X+sin2α)2]。由于X≪1,且sin2α≪1,所以F4对于F1可得到相当高的隔离度。同样,F1、F2、F3分别相对于F2、F3、F4也可得到相当高的隔离度。而对于传统的环行器来说,隔离度约为[X+(X+sin2α)]。可见这种构型的环行器可大大降低隔离度对旋转误差(因素②)和消光比(因素①)的依赖。

通常法拉第旋转器和互易旋光器的旋光性随波长和温度而变化,所以传统光环行器的隔离度对波长和温度有强烈的依赖性。而这种构型的环行器对旋转角的误差要求较小,故大大改善了器件的色散和温度特性。

对于k=i+1的情形,常采用减反膜和表面倾斜等方法来增加隔离度。

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