光隔离器

法拉第光隔离器广泛应用于各种激光系统中,如多级激光放大器、光参量振荡器、环形激光器、掺饵光纤放大器、种子注入型激光器、光开关、光调制器等。总之,一切需要避免有害反射光的场合如导致光学损伤、系统不稳定等,都需要使用法拉第旋光器或光隔离器加以解决。

光隔离器是消除高速光纤传输和光放大器的回程光束不良影响的关键器件。光隔离器也可保护您的设备免于接地环路,尖峰和脉涌的危险。我们在光隔离器上利用了法拉第旋转器,其优势在于旋转器的非互异性,即偏振面的旋转方向不因偏振光的传输方向的改变而改变。

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光隔离器是一种只允许光沿一个方向通过,基于法拉第旋转的非互易性的光无源器件。

 

光隔离器的原理和结构:
光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应。法拉第效应是法拉第在1845年首先观察到不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,也称磁致旋光效应。沿磁场方向传输的偏振光,其偏振方向旋转角度 θ 和磁场强度B与材料长度L的乘积成比例。
对于正向入射光,通过起偏器后成为线偏振光,法拉弟旋磁介质与外磁场一起使光的偏振方向右旋45度,并恰好使低损耗通过与起偏器成45度放置的检偏器。对于反向光,出检偏器的线偏振光经过磁光介质介质时,偏转方向也右旋转45度,从而使反向光的偏振方向与起偏器方向正交,完全阻断了反射光的传输。

 

光隔离器的作用   
为防止光路中由于各种原因产生的后向传输光对光源以及光路系统产生的不良影响, 通常被用在光路中避免回波对光源,泵浦源以及其他发光器件造成的干扰和损害。例如,在半导体激光源和光传输系统之间安装一个光隔离器,可以在很大程度上减少反射光对光源的光谱输出功率稳定性产生的不良影响。在高速直接调制、直接检测光系统中,后向传输光会产生附加噪声,使系统的性能劣化,需要光隔离器来消除。在光放大器两端装上光隔离器,可以提高光放大器的工作稳定性,如果没有它,后向反射光将进入信号源(激光器)中,引起信号源的剧烈波动。在相干光长距离光纤通信系统中,每隔一段距离安装一个光隔离器,可以减少受激布里渊散射引起的功率损失。
在激光、光信息处理和各种测量系统中,都需要有一个稳定的光源,由于系统中不同器件的联接处往往会反射一部分光,一旦这些反射光进入激光源的腔体,会使激光输出不稳定,从而影响了整个系统的正常工作。磁光隔离器就是专为解决这一问题而发展起来的一种磁光非互易器件。它能使正向传输的光无阻挡地通过,而全部排除从光功能器件接点处反射回来的光,从而有效地消除了激光源的噪声。

 

法拉第磁光旋转器/磁光隔离器广泛应用于各种激光系统中,如大功率激光器,多级激光放大器,光参量振荡器,环形激光器,掺饵光纤放大器,种子注入型激光器等。总之,凡需要避免有害反射光的场合,如激光器的保护、避免光学损伤、光学系统不稳定等,都需要使用法拉第磁光旋转器或磁光隔离器加以解决。为了追求最高的隔离度,选择型号时,可以让预期的工作波长接近调谐范围的上限。典型的铽玻璃在大约490nm左右有一个强吸收峰,当波长大于500nm时,吸收作用较低。这里列出的所有型号都可使用大于6瓦特平均功率。一般不推荐在488nm使用,但我们有一个特殊的部件可以使其在458nm下工作。完整系列模块化的法拉第旋光器及可互换的配件,将他们组合起来便可以完成各种光隔离的功能。
一个基本的光隔离器如图1所示,假设一个激光源发出的光束经偏振器,起偏后从左边进入并通过法拉第旋转器,特定波长的激光束偏振面旋转了45°。图上只画出了一个磁铁,无论单个或三个磁铁,其排列均平行于光的传输方向,任何来自于表面的反射光,在其反向穿过玻璃后,其偏振面继续旋转45°,与入射光的偏振面垂直正交,反射光被偏振器隔离。

 

表一,列出的是光隔离器的标准规格,隔离度(消光比)取决于所使用偏振器的型号、调谐范围内的工作波长和光束直径。
1. 有效通光孔径Clear Aperture: 2.4~8.0mm ,
2. 中心波长:Central wavelength: 532nm-1550nm
3. 工作波长范围Working wavelength range: +/-5nm
4. 透过率Transmission:> 92% ( 25 ℃ )
5. 旋转角度及误差Rotation angle at specified wavelength:45+/-2 degree
6. 隔离度Isolation at 25 ℃ : > 30 dB
7. 插入损耗Insertion Loss: < 0.50 dB
8. 入射光水平偏振Input polarization (Degree):0 degree
9. 出射光偏振Output polarization(Degree):45 degree
10.工作环境温度Operating Temperature: 20 ℃ to + 30 ℃

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