[发明专利]基于谐振环辅助的MZ干涉结构的光学隔离器

说明书

技术领域

本发明涉及光学元器件，特别是涉及一种基于谐振环辅助的MZ干涉结构的光学隔离器。

背景技术

为实现光学处理和通信系统的高密度集成，波导型隔离器件受到了广泛关注。它为光波输出系统的稳定性和光波非互易传输提供了有力保障。然而，目前的波导型隔离器在带宽，隔离度等方面，相对于商业可得的光学隔离器件处于劣势状态。Yuya Shoji等人根据波导的互易相移和非互易相移的波长依赖特性，通过优化波导的横纵向尺寸，极大的改善传统的MZ结构的带宽[Opticsexpress，Vol.15，No.2，639-645，2007]。可是，过多的结构参数需要优化和相互匹配，势必增加了工艺制作的难度。这一问题同样存在于Naoya Kono等人提出的用多环级联来增加带宽的方法[Optics express，Vol.15，No.12，7737-7751，2007]。尽管后一设计结构非常紧凑，但是隔离度和通带额外损耗极大的受到波导弯曲和级联结构的限制。不仅如此，已报道的隔离器都不适用多波长处理的波分复用网络。目前，基于波分复用技术的系统容量升级对传统单波长器件提出了新的要求，要求光学元件不仅能够实现隔离功能，而且能够对多个波长，尤其是要对等频率间隔的光波可以同时进行处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于谐振环辅助的MZ干涉结构的光学隔离器。本发明把非互易相移引入谐振环辅助的MZ结构，提出一种能同时处理多路波长，宽带宽和高隔离度的隔离器。

本发明采用的技术方案如下：

MZ干涉结构由两个并列干涉臂的两端共连接着一个输入波导和一个输出波导而成；其中一个干涉臂与一个以上的谐振环发生耦合，另一个干涉臂含有一段延时线。在整个谐振环辅助的MZ干涉结构中植入，光波在其中按前进和后退方向传输时相位延迟量不同的非互易相移波导。

所述的整个谐振环辅助的MZ干涉结构中，在谐振环中植入谐振环中的非互易波导；或在另一干涉臂的延时线中植入的延时线中的非互易波导；或同时在谐振环中植入谐振环中的非互易波导和在另一干涉臂的延时线中植入延时线中的非互易波导。

所述的另一个干涉臂中设置一个调节工作点的、与波长无关的互易相移器。所述的谐振环的个数由谐振环所在臂的相位延迟特性决定。

本发明具有的有益的效果是：本发明把非互易相移引入谐振环辅助的MZ结构，提出一种能同时处理多路波长，宽带宽和高隔离度的隔离器。它利用了磁光波导的非互易特性，并发挥了谐振环辅助的MZ干涉干涉结构的通带平坦等优点，通过对结构参数的合理设计和优化，可以实现对多路频率的光波同时进行处理。本发明具有结构通俗，工艺简单，设计灵活，功能性强等特点，在光波分复用网络、光双向网络、光信息处理等方面有广泛的应用前景，具有重要的科学研究意义和应用价值。

附图说明：

图1是基于谐振环辅助的MZ干涉结构的光学隔离器的原理图。

图2是本发明中所举隔离器的平面图形。

图3是本发明中所举隔离器的前后向的隔离输出特性。

图4是上述平面图中两处标示的波导截面图。

(a)是图2中A-A’处的截面图形。

(b)是图2中B-B’处的截面图形。

图中：1A、谐振环上的非互易相移波导；1B、延时线上的非互易相移波导；2、谐振环；3、输入波导；4A、与谐振环耦合的干涉臂；4B、含延时线的另一干涉臂；5、输出波导；6、延时线；7、调节工作点的相移器；8A、硅衬底；8B、二氧化硅层(BOX)；8C、表面硅层；9、Ce:YIG磁光膜；10A、Cr/Au电极；10B、交变电流；10C、垂直于波导传输方向的磁场。

具体实施方式

本发明的基本原理：

首先不考虑非互易相移的引入。若忽略谐振环与直波导的耦合损耗，单环耦合直波导的输出振幅T和相位响应φ_ring可以表示为：