04 光隔离器图文.ppt14
光隔离器
光隔离器的基本原理光隔离器又称光单向器, 是一种光非互易传输的光无源器件。
在光纤通信系统中总是存在许多原因产生的反向光。
光源所发出的信号光, 以活动连接器的形式耦合到光纤线路中去, 活动接头处的光纤端面间隙会使约4% 的反射光向着光源传输。
一．光隔离器的类型1．1光隔离器按其外部结构可分为型、连接器端口型(也称在线安装型)和微型化型（自由空间隔离器）。
前两种也称为在线型, 可直接插入光纤网络中。
微型化光隔离器则常用于半导体激光器及其他器件中。
自由空间隔离器1.2 .隔离器按其性能可分为偏振灵敏型( 也称偏振相关) 和偏振无关型。
一般情况下,偏振灵敏型的光隔离器常做成微型化的, 偏振无关型光隔离器则常做成在线型的。
1.3.偏振无相关光隔离器的结构包括空间型和光纤型。
由于不论入射是否为偏振光, 经过这种光隔离器后的出射光均为线偏振光, 因而称之为偏振无相关光隔离器, 主要用于DFB激光器中。
1.4.偏振无关光隔离器是一种对输入光偏振态依赖性很小( 典型值 0. 2dB) 的光隔离器。
一般来说, 偏振无关光隔离器的典型结构、工作原理都更复杂一些。
它采用有角度的分离光束的原理来制成, 可起到偏振无关的目的。
1.5 根据光纤类型分为保偏隔离器和普通隔离器。
由于通过偏振相关型光纤隔离器的光功率依赖于输入光的偏振态，因此要求使用保偏光纤作尾纤。
这种光纤隔离器将主要用于相干光通信系统。
目前光纤隔离器用的最多的仍然是偏振无关型的。
1.6 保偏光纤：保偏光纤传输线偏振光，偏振光在光纤中传输的时候，其偏振态在很长一端光纤内几乎保持不变的光纤。
广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。
在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信躁比，以实现对物理量的高精度测量。
保偏光纤的使用：保偏光纤作为一种特种光纤，主要应用于光纤陀螺，光纤水听器等传感器和DWDM、EDFA等光纤通信系统。
光器件基础知识培训--隔离器 光开关ppt课件
• 7、温度依存损耗 • TDL:Temperature Dependent Loss • TDL(25℃~85℃)= TDL(85℃) -TDL(25℃) • TDL(25℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(25℃) • TDL(85℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(85℃)
10.2
CH3
10
CH4
9.8
CH5
9.6 CH6
9.4
1260nm
1360nm
1460nm
1560nm
CH7
W av elen gt h
CH8
• PDL是光器件或系统在所有偏振状态下的 最大传输差值。它是光设备在所有偏振 状态下最大传输和最小传输的比率。
• PDL定义如下： PDL=-10log〔Tmax/Tmin〕 其中Tmax和Tmin分别表示测试器件（DUT） 的最大传输和最小传输。
1. 耦合器类型
图3.28示出常用耦合器的类型， 它们各具不同的功 能和用途。
T 形 耦 合 器 这 是 一 种 2×2 的 3 端 耦 合 器 ， 见 图 3.28(a)， 其功能是把一根光纤输入的光信号按一定比例分 配给两根光纤， 或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输 入一根光纤。
对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动 熔接机在现场进行热熔接，也可以用V形槽连接。热熔接的接 头平均损耗达0.05 dB/个。
3.3.2
耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输 出， 或把多个输入的光信号组合成一个输出。这种器件对光 纤线路的影响主要是附加插入损耗，还有一定的反射和串扰 噪声耦合器大多与波长无关，与波长相关的耦合器专称为波 分复用器/解复用器。
Profile
隔离器培训资料ppt课件
▪ 漏 电 流：≤10μA
精品课件8
选型要点
▪ 仪表到现场后能否正常的使用，有两个关键点，一：正确的选型是保证 正常使用的前提；二：正确的安装是正常使用的保障。
▪ 针对隔离器的选型，必须向客户询问的几个问题： ▪ 1、输入信号是什么？ ▪ 2、输出信号是什么？ ▪ 3、需要什么样尺寸规格的？ ▪ 4、供电电源是多少？是否需要宽电源？ ▪ 5、前端仪表是两线制还是四线制？ ▪ 6、是否需要一路转两路信号类型？
目录
➢ 隔离器技术的发展 ➢ WS系列隔离器产品概述(知识点4个） ➢ 感性认识 ➢ 宽电源隔离器(知识点2个） ➢ 超薄隔离器(知识点2个） ➢ 防浪涌隔离器(知识点2个） ➢ 隔离器的应用 ➢ 选型要点(知识点6个） ➢ 常见故障分析（知识点3个） ➢ 通过框图认知隔离器（知识点2个） ➢ 相关名词解释（知识点5个）
精品课件10
常见故障分析
隔离器应用分析及解决方案：
二、现场电气控制箱安装位置有限.无法满足隔离器的安装需求.增 加电气箱数量造成成本上升.
解决方案：1、维盛超薄宽电源系列.即能满足业主对于功能上要求还可 以减少投入成本.并且对于现场电源要求低.方便安 装维护等工作
精品课件11
常见故障分析
隔离器应用分析及解决方案：
▪ 特点与优势： ▪ 可以使用在任何工业信号线路中 ▪ 功耗低、响应时间短
▪ 内部电路使用进口名牌IC(集成电路)公司的专用电路，稳定性长、可靠性高。 ▪ 通过欧盟标准的电磁兼容认证 ▪ 体积小适合密集安装；拥有6mm 12.5mm 25.4mm三种规格类型 ▪ 专用IC在功能上诸如长线补偿、恒流驱动、线性化性能齐备 ▪ 测量灵敏、安装简便、牢固耐用、免维护 ▪ 复杂工况解决措施； ▪ 用户至上服务理念； ▪ 价格优势；
《光隔离器》课件
光隔离器的技术指
03
标
插入损耗
总结词
插入损耗是指光隔离器在插入光路中后引起的光功率损失，通常以分贝（dB）为单位表示。
详细描述
插入损耗越小，光隔离器的性能越好。插入损耗的主要影响因素包括材料吸收、内部散射和反射等。
隔离度
总结词
隔离度是指光隔离器在正向传输和反向 传输光信号时的隔离能力，通常以分贝 （dB）为单位表示。
分类与特点
分类
根据工作原理和应用需求，光隔离器可分为反射型和吸收型两类。反射型光隔离器利用 反射镜将反向传输的光信号反射回去，而吸收型光隔离器则利用吸收材料将反向传输的
光信号吸收掉。
特点
光隔离器的特点是高隔离度、低插入损耗、低偏振依赖性和宽工作波长范围等。其中， 隔离度是衡量光隔离器性能的重要参数，表示正向和反向传输的光信号之间的隔离程度 。插入损耗表示光隔离器对正向传输的光信号的衰减程度。偏振依赖性和工作波长范围
详细描述
温度稳定性越高，光隔离器在不同温度下的 性能越稳定。温度稳定性的主要影响因素包 括光学元件的材料特性和封装工艺等。
光隔离器的市场与
04
趋势
市场现状
01
全球光隔离器市场规模持续增长，受益于通信、数据
传输、工业控制等领域的发展。
02
中国市场占据全球光隔离器市场份额的较大比例，国
内企业通过技术创新和成本优势提升竞争力。
磁性材料
光隔离器中的磁性材料需 要具有高磁导率和低磁损 耗，以确保光隔离器的性 能。
封装材料
为了保护光学元件和磁性 元件，需要选择具有良好 耐候性和稳定性的封装材 料。
制造工艺流程
光学元件加工
对光学元件进行精密加工 ，确保其光学质量和尺寸 精度。
隔离器详解
隔离器
• 材料 • 测试方法
准直器
准直器
折射率渐变ຫໍສະໝຸດ 双极隔离器隔离器的评价参数
• 偏振相关光隔离器的结构包括空间型和全光纤型。由于不论入射光是否为偏振光，经过这种光隔离器后的 出射光均为线偏振光，因而称之为偏振相关光隔离器或偏振有关隔离器。
• 常用指标： 插损、回损、PDL:当输入光偏振态发生变化而其它参数不变时，器件插入损耗的最大变化量
PDL=IL(MAX)-IL(MIN)、隔离度；
双级光隔离器
双级光隔离器方案一，两个单级光隔离器芯串接起来，各楔角片的光轴方向亦 如图所示，正向光在第一级和第二级中分别为 o 光和 e 光，因此两级产生的 PMD 相互补偿，这种方案的缺点是对装配精度要求非常之高，反向光在P22中 开始分成两路传播，在各楔角片中的的偏振态为o→e→o→e和 e→o→e→o， 相当于通过两个渥拉斯顿棱镜，因此偏离角度约为单级光隔离器的两倍
其中V为维尔德常数，B为磁感应强度， L 为物质长度。
自由空间型隔离器
自由空间型光隔离器相对简单，装配时偏振片和旋光片均倾斜一定角度 （比如 4°）以减少表面反射光，搭建测试架构时注意测试的可重复性。 偏振片通过方向夹角45度
在线型隔离器-Displacer型
双折射晶体光轴一个方向
Wedge型隔离器
Wedge型分析
• 正像传输时经过双折射晶体后分为O光和e光经法拉第旋光片后顺时针旋转45度，由于第二片晶体与第一片 晶体光轴夹角45度所以对于传输光束来说光轴不变，类似于光线在平行平板中传输，O光和e光以很小的间 距平行射出，进入光纤纤芯如下图；
Wedge型分析
• 当光反向传输时，光线进入第一片晶体和旋光晶体后光线相当于第一个晶轴旋转90度，o光和e光相互转换 此时相当于沃拉斯顿棱镜。
光隔离器
光隔离器相关研究
光隔离器背景知识介绍
光隔离器相关研究——维尔德常数
光隔离器的应用领域 结束语
conclusion
光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于 法拉第旋转的非互易性。
在光隔离器的组成部件中法拉第旋转器是一个核心部分，用于使线偏 振光进行偏转一定角度。 法拉第旋转器作用产生的旋转角度(Ω=VBL)与 一些变量有关，这里重 点介绍了维尔德常量V对旋转角度Ω的影响。拥有一个较大的维尔德常 数，磁感应强度小，同时，在可见光频段具有多种工作物质和工作波 长供选择，大大拓展了其应用范围，需要的光纤长度减少，而且是隔 离器的体积进一步减小，制作造价低、工艺简单。 同时还介绍了对与材料有关的维尔德常量V的实际有效值的组成的计 算并以此为依据求出最终的旋转角度Ω，并得到了一个很好的拟合结 果。 光隔离器应用领域广泛，且随着光通信技术的进一步发展, 研制新一 代的光隔离器已成为光通信技术进一步发展的需要。在发展光集成技 术或光电子集成技术中光隔离器在其中起着举足轻重的作用。
2. low Verdet constant will require long fiber lengths in order to
achieve the desired rotation. 3. a new idea about Verdet constant
L. Sun, S. Jiang, J. D. Zuegel, and J. R. Marciante,” Effective Verdet constant in a terbium-doped-core phosphate fiber”,Optics Letters, Vol. 34, Issue 11, pp. 1699-1701 (2009)
偏振无关的光隔离器闵红光信0401班012004013201
偏振无关的光隔离器一.光隔离器 (Optical Isolater)光隔离器是一种只允许光线沿光路正向传输的非互易性无源器件。
它对正向传输光有较低的插入损耗，而对反向传输光有很大衰减作用，用以抑制光传输系统中反射信号对光源的不利影响，常置于光源后，相当于电子系统中二极管的功能。
光隔离器的工作原理主要是利用磁光晶体的法拉第效应。
根据光隔离器的偏振特性可将隔离器分为偏振相关型(也称偏振有关或偏振灵敏)和偏振无关型两种，其主要技术指标有插入损耗、反向隔离度、30dB 带宽、偏振相关损耗、偏振模色散、回波损耗、最大输出功率等。
一般自由空间光隔离器是偏振相关型的，而在线式光隔离器为偏振无关型的。
二.偏振无关光隔离器的类型及工作原理在光纤通信中，由于光纤波导为圆形，光波在其中传播时，偏振方向是随机变化的，因此与偏振无关的光隔离器具有更强的适用性，应用也更为广泛。
偏振无关的光隔离器主要有楔型和平行平板型两种。
1 楔型偏振无关光隔离器楔型光隔离器的结构如图2所示，隔离体由两个光轴夹角为45°的楔形双折射晶体P1和P2和一个法拉第旋转器FR构成。
首先分析光信号正向传输的情况，经过自聚焦透镜射出的准直光束，进人楔形双折射晶体P1后，光束被分为O光和e光，其偏振方向相互垂直，传播方向呈一夹角，当它们经过45°法拉第旋转器时，出射的O光和e光的偏振面各自顺时针方向旋转45°，由于第二个楔形双折射晶体P2的光轴相对于第一个晶体光轴正好呈45°夹角，所以O光和e光被P2折射到一起，合成两束间距很小的平行光束，并被斜面透镜耦合到光纤纤心里面，因而正向光以极小损耗通过隔离器，正向光传播的示意图如图3所示。
由于法拉第旋转器的非互易性，当光束反向传输时，首先经过晶体P2，分为偏振面与P1晶轴成45°角的O光和e光，由于这两束线偏振光经45°法拉第旋转器时，振动面的旋转反向由磁感应强度B确定，而不受光线传播方向的影响，所以，振动面仍顺时针方向旋转45°，相对于第一个晶体P1的光轴共转过了90°，整个逆光路相当于经过了一个渥氏棱镜，出射的两束线偏振光被P1进一步分开一个较大的角度，被斜面透镜偏折，不能耦合进光纤纤芯，从而达到反向隔离的目的，反向光传播的示意图如图4所示。
光隔离器原理
光隔离器原理
光隔离器是一种光电子器件，常用于将输入光信号从一个光纤传送到另一个光纤，同时在两个通道之间进行光电隔离，以防止信号的返回。
其原理是基于半导体器件的特性和工作原理。
光隔离器通常由两个主要部分组成：输入通道和输出通道。
输入通道接收来自光纤的输入光信号，而输出通道将光信号传输到另一个光纤。
这两个通道之间通过一个光电隔离区域进行隔离，以阻止信号的反向传播。
在光电隔离区域中，光信号经过一个半导体器件，该器件通常是一种光电二极管或光电三极管。
当光信号通过器件时，被吸收的光能量会激发出电子，并产生一个电压信号。
这个电压信号随后被转换为相应的电流信号，传输到输出通道中。
由于光电器件的单向导电性质，输入通道和输出通道之间的光信号只能在一个方向上传输，而不能反向传播。
这样，光隔离器就能有效地隔离输入光信号和输出光信号，避免信号的反射和干扰。
除了光电器件，光隔离器还通常包括一些辅助元件，如滤波器和偏振器等。
这些元件的作用是滤除非期望频率的光信号，并调整光信号的偏振状态，以提高光隔离器的性能和可靠性。
综上所述，光隔离器通过利用光电器件的单向导电性质，将输入光信号从一个光纤传输到另一个光纤，并实现光电隔离。
它
在光通信和光电子设备中有广泛应用，可以有效地保护和增强光信号的传输质量。
微光学器件-隔离器课件
Diameter Pitch l
AR
1.0
0.11 630 A2
1.8
0.18 830 C1
2.0
0.23 1060 NC
3.0
0.25 1300
4.0
0.29 1560
自聚焦透镜的基本特征
• 平方率折射率分布 • 光线轨迹为cos或sin曲线 • 从一点发出的不同角度的光线将会聚于
另一点，形成“自聚焦” • 具有独到特点：
Bi-refringent Material
1. Isotropic Material one refractive index for all polarization state
正比，
＝VLB
V是材料的特性常数，称韦尔代常数，单位是 ：分/特斯拉·米。
(2) 磁致旋光不可逆性。当光传播方向平行于磁 场时，若法拉第效应表现为左旋，则当光线逆 反时，法拉第效应表现为右旋。
1. crystal growing technique 2. Large rotation angle (45 °@ 1550 nm) 3. Low insertion loss (0.1 dB @ 1550 nm) 4. High extinction ratio: 40 ~ 45 dB) 5. Thickness (0.4 mm, low PDL) 6. Smaller saturation magnetization (200 ~ 1100 Gauss)
微光学元器件
Focus Profile of Conventional Lens (Homogeneous index)
Focus Profile of GRIN Lens
Light propagation through a GRIN rod
光隔离器的技术原理介绍
光隔离器的技术原理介绍
半导体激光器及光放大器等对来自连接器、熔接点、滤波器等的反射光非常敏感，并导致性能恶化。
因此需要用光隔离器阻止反射光。
光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉弟旋转的非互易性。
图3-9为光隔离器的结构及工作原理图。
对于正向入射的信号光，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信号光的偏振方向右旋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放置介质时，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。
法拉弟磁介质在1μm～2μm波长范围内通常采用光损耗低的钇铁石榴石(yig)单晶。
新型尾纤输入输出的光隔离器有相当好的性能，最低插入损耗约0.5db、隔离度达35～60 db，最高可达70db。
光隔离器原理图
光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉弟旋转的非易性。
图3-10为光隔离器的结构及工作原理图。
615515646 615514680
对于正向入射的信号光，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信号光的偏振方向右旋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放置介质时，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。
光隔离器的结构与原理
光隔离器的结构与原理
光隔离器是一种用于分离光束的光学器件，其结构和原理如下：
结构：
光隔离器通常由三个主要部分组成：输入端、输出端和非反射层。
输入端：光线从输入端进入光隔离器。
输出端：分离后的光线从输出端出发。
非反射层：位于输入端和输出端之间的非反射层，其作用是防止光线反射，从而确保输入端和输出端之间的单向传输。
原理：
光隔离器利用非线性光学效应实现光束的分离。
其中最常用的原理是法拉第效应和科尔门效应。
法拉第效应：法拉第效应是指磁场对光的折射率产生的影响。
光束通过光隔离器时，一个外加的磁场会导致光束产生一个偏转，使得光束无法返回输入端，从而实现光束的单向传输。
科尔门效应：科尔门效应是指光的极化状态对其折射率的依赖。
光束通过光隔离
器时，光束的极化状态会发生变化，使得光束无法再次返回输入端，实现光束的单向传输。
综合应用法拉第效应和科尔门效应，光隔离器能够有效地将光束从输入端传输到输出端，并防止光束的返回。
这样就实现了光束的单向传输和光的分离。
第六章 光隔离器与光环行器
第六章光隔离器随着光通信技术向高速、大容量方向发展，光路中反射已成为一个必须解决的重要问题。
由此出现了一种只允许光线沿光路正向传输的非互易性无源器件——光隔离器。
国外从70年代开始将光通信用光隔离器列为重点开发项目，80年代已进入实用化阶段。
我国从80年代开始研制开发工作，到现在已取得突破性进展，其主要技术指标已达到国际水平，并已用于实际系统和各种试验中。
插入损耗、反向隔离度、回波损耗、偏振相关损耗(PDL)及偏振模色散(PMD)等主要技术指标1单模光纤准直器、偏振器及其它光隔离器中使用的光学元件光隔离器的工作原理主要是利用磁光晶体的法拉第效应。
为了便于讨论，下面首先对光隔离器中的常用光学元件及其特性进行简要介绍。
1.1 光纤准直器 (Optical Fiber Collimator)光纤准直器是光纤通信系统和光纤传感系统中的基本光学器件，它由四分之一节距的自聚焦(GRIN)透镜和单模光纤组成，如图6．1所示。
其用途是对光纤中传输的高斯光束进行准直，以提高光纤与光纤间的耦合效率。
这种光纤准直器的主要特点是两光纤准直器-{间有较长的间距，可以插入光学元件。
1.2 法拉第旋转器(Faraday Rotator)1845年，法拉第发现原来不具有旋光性的物质，在磁场的作用下：偏振光通过该物质时其振动面将发生旋转j这种现象叫磁致旋光效应，也称法拉第效应。
法拉第首先对这个现象进行了定量的描述，后来维尔德对萁现象又进行了全面的研究，最后通过试验总结出：对于给定的磁光材料，光振动面旋转的角摩护与光在该物质中通过的距离L和磁感应强度B成正比，在法拉第旋转效应中，磁场对磁光材料产生作用，是导致磁致旋光现象发生的原因，所以磁光材料引起的光偏振面旋转的方向取决于外加磁场的方向，与光的传播方向无关。
迎着光看去，当线偏振光沿磁力线方向通过介质时，其振动面向右旋转；当偏振光沿磁力线反方向通过磁光介质时，其振动面则向左旋转。
旋转角护的大小受磁光材料的旋磁特性、长度、工作波长及磁场强度的影响。
光电隔离器
光电隔离器光电耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光耦合器，简称光耦。
光耦合器以光为媒介传输电信号。
它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。
目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。
光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。
输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。
这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。
所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。
在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。
光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。
光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。
在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。
光电隔离器作用光电隔离器作用隔离信号变送器/分配器是在自动化控制系统中对各种工业信号进行变送、转换、隔离、传输、运算的仪表，可与各种工业传感器配合，取回参数信号，隔离变送传输，满足用户本地监视远程数据采集的需求。
广泛应用于机械、电气、电信、电力、石油、化工、钢铁、污水处理、楼宇建筑等领域的数据采集、信号传输转换、PLC、DCS等工业测控系统，用来完善和补充系统模拟I/O插件功能，增加系统适用性和现场环境的可靠度。