光隔离器讲稿 - 360文档中心

光隔离器(最全)word资料

光隔离器教学环境光隔离器(最全)word资料光耦隔离的输入输出信号分析1.Source Input 多功能控制端子与开发射极的PLC 及外部电源相连﹙1﹚外部电源为12.4V 时输出波形平滑,如下图可见:输出电压幅值为5.04,如下图所示:﹙2﹚当输入电压降为10.2V 时, 输出波形出现失真, 其输入输出波形如下:2.Source Input 多功能控制端子与开发射极的PLC 直接相连,此时我们没有加外部电源,因此只有内部固定电源的作用,我们可以看输出输入电压为24.4V , 输出电压为 5.04V ,其输入输出电压示意图如下:3.Sink Input 多功能控制端子与开发射极的PLC 及外部电源相连其中外加电源为24V ,输出为5.2V , 其输入输出电压幅值图如下:4.Sink Input 多功能控制端子与开发射极的PLC 相连,我们可以测得输入电压为8V ,输出电压为5.2V ,其波形示意图如下:光隔离器的基本原理偏振无关光纤隔离器(Polarization Insensitive Fiber Isolator光纤隔离器根据偏振特性可分为偏振无关型(Polarization Insensitive和偏振相关型(Polarization Sensitive两种。

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,我们也只对此类光纤隔离器做分析。

1偏振无关光纤隔离器的典型结构一种较为简单的结构如图1所示。

这种结构只用到四个主要元件:磁环(Magnetic Tube、法拉第旋转器(Faraday Rotator、两片LiNbO3 楔角片(LN Wedge,配合一对光纤准直器(Fiber Collimator,可以做成一种在线式(In-line的光纤隔离器。

2 基本工作原理下面具体分析光纤隔离器中光信号正向和反向传输的两种情况。

光隔离器的功能和基本原理教学文案

光隔离器的功能和基本原理教学文案光隔离器的功能和基本原理光隔离器的功能和基本原理光隔离器的功能是让正向传输的光通过而隔离反向传输的光，从而防止反射光影响系统的稳定性，与电子器件中的二极管功能类似。

光隔离器按偏振相关性分为两种：偏振相关型和偏振无关型，前者又称为自由空间型（Freespace），因两端无光纤输入输出；后者又称为在线型（in-Line），因两端有光纤输入输出。

自由空间型光隔离器一般用于半导体激光器中，因为半导体激光器发出的光具有极高的线性度，因而可以采用这种偏振相关的光隔离器而享有低成本的优势；在通信线路或者EDFA 中，一般采用在线型光隔离器，因为线路上的光偏振特性非常不稳定，要求器件有较小的偏振相关损耗。

光隔离器利用的基本原理是偏振光的马吕斯定律和法拉第（Farady）磁光效应，自由空间型光隔离器的基本结构和原理如下图所示，由一个磁环、一个法拉第旋光片和两个偏振片组成，两个偏振片的光轴成45°夹角。

正向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片1 的透光轴方向，经过法拉第旋光片时逆时针旋转45°至偏振片2 的透光轴方向，顺利透射；反向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 2 的透光轴方向，经法拉第旋光片时仍逆时针旋转45°至与偏振片1 的透光轴垂直，被隔离而无透射光。

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，其他不赘述。

下面详细介绍在线式光隔离器的发展情况。

最早的在线式光隔离器是用Displacer晶体与法拉第旋光片组合制作的，因体积大和成本高而被Wedge型光隔离器取代；在线式光隔离器因采用双折射晶体而引入 PMD，因此相应出现 PMD 补偿型 Wedge 隔离器；某些应用场合对隔离度提出更高要求，因此出现双级光隔离器，在更宽的带宽内获得更高隔离度。

下面依次介绍这些在线式光隔离器的结构和原理。

光隔离器的功能和基本原理

光隔离器的功能和基本原理光隔离器的功能是让正向传输的光通过而隔离反向传输的光，从而防止反射光影响系统的稳定性，与电子器件中的二极管功能类似。

光隔离器按偏振相关性分为两种：偏振相关型和偏振无关型，前者又称为自由空间型（Freespace），因两端无光纤输入输出；后者又称为在线型（in-Line），因两端有光纤输入输出。

自由空间型光隔离器一般用于半导体激光器中，因为半导体激光器发出的光具有极高的线性度，因而可以采用这种偏振相关的光隔离器而享有低成本的优势；在通信线路或者EDFA 中，一般采用在线型光隔离器，因为线路上的光偏振特性非常不稳定，要求器件有较小的偏振相关损耗。

光隔离器利用的基本原理是偏振光的马吕斯定律和法拉第（Farady）磁光效应，自由空间型光隔离器的基本结构和原理如下图所示，由一个磁环、一个法拉第旋光片和两个偏振片组成，两个偏振片的光轴成45°夹角。

正向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片1 的透光轴方向，经过法拉第旋光片时逆时针旋转45°至偏振片2 的透光轴方向，顺利透射；反向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片2 的透光轴方向，经法拉第旋光片时仍逆时针旋转45°至与偏振片 1 的透光轴垂直，被隔离而无透射光。

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，其他不赘述。

下面详细介绍在线式光隔离器的发展情况。

最早的在线式光隔离器是用Displacer晶体与法拉第旋光片组合制作的，因体积大和成本高而被Wedge型光隔离器取代；在线式光隔离器因采用双折射晶体而引入PMD，因此相应出现PMD 补偿型Wedge 隔离器；某些应用场合对隔离度提出更高要求，因此出现双级光隔离器，在更宽的带宽获得更高隔离度。

下面依次介绍这些在线式光隔离器的结构和原理。

1) Displacer 型光隔离器Displacer型光隔离器结构和光路如下图所示，由两个准直器、两个Displacer晶体，一个半波片、一个法拉第旋光片和一个磁环（图中未画出）组成。

光纤隔离器工作原理

光纤隔离器工作原理
光纤隔离器是一种用于隔离光纤传输系统中不同传输波长的光信号的设备。

它常用于光纤通信系统中，特别是在多波长信号传输中，以防止信号间的相互干扰。

光纤隔离器的工作原理是利用光学滤波器或光栅（grating）的
特性，将输入的光信号分离成不同波长的信号。

在光纤隔离器中，通常会使用波分复用器（WDM）来实现不同波长信号的
分离。

光纤隔离器内部通常由多个滤波器组成，每个滤波器用于分离特定波长的光信号。

这些滤波器可以通过选择性吸收或反射不同波长的光信号来实现。

当光信号通过光纤隔离器时，只有特定波长的光信号能够通过，其他波长的光信号则被隔离或抑制。

一种常见的光纤隔离器构造是使用光栅的衍射原理。

光栅是一种具有周期性结构的光学元件，能够将入射光信号分散成不同波长的光谱。

通过调节光栅的周期和衍射角度，可以实现对特定波长的光信号进行衍射和分离。

除了光栅，还可以使用其他光学滤波器如滤波波导和腔内吸收器等来实现光纤隔离器的功能。

总结起来，光纤隔离器利用光学滤波器或光栅的特性来分离不同波长的光信号，从而实现对光纤传输系统中不同波长光信号的隔离与分离，以确保传输信号的纯净和稳定。

光隔离器的功能和基本基础学习知识原理

,.光隔离器的功能和基本原理光隔离器的功能是让正向传输的光通过而隔离反向传输的光，从而防止反射光影响系统的稳定性，与电子器件中的二极管功能类似。

与电子器件中的二极管功能类似。

光隔离器按偏振相关性分为两种：光隔离器按偏振相关性分为两种：光隔离器按偏振相关性分为两种：偏振相关型偏振相关型和偏振无关型，前者又称为自由空间型（和偏振无关型，前者又称为自由空间型（Freespace Freespace Freespace），因两端无光纤输入输出；后者又称），因两端无光纤输入输出；后者又称为在线型（为在线型（in-Line in-Line in-Line），因两端有光纤输入输出。

自由空间型光隔离器一般用于半导体激光），因两端有光纤输入输出。

自由空间型光隔离器一般用于半导体激光器中，因为半导体激光器发出的光具有极高的线性度，因而可以采用这种偏振相关的光隔离器而享有低成本的优势；在通信线路或者 EDFA 中，一般采用在线型光隔离器，因为线路上的光偏振特性非常不稳定，要求器件有较小的偏振相关损耗。

光隔离器利用的基本原理是偏振光的马吕斯定律和法拉第（光隔离器利用的基本原理是偏振光的马吕斯定律和法拉第（Farady Farady Farady）磁光效应，自由）磁光效应，自由空间型光隔离器的基本结构和原理如下图所示，由一个磁环、一个法拉第旋光片和两个偏振片组成，两个偏振片的光轴成 4545°夹角。

正向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片°夹角。

正向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 1 的透光轴方向，经过法拉第旋光片时逆时针旋转 4545°至偏振片°至偏振片2 的透光轴方向，顺利透射；反向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 2 的透光轴方向，经法拉第旋光片时仍逆时针旋转 4545°至与偏振片°至与偏振片1 的透光轴垂直，被隔离而无透射光。

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，其他不赘述。

《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。

光隔离器的功能和基本原理

光隔离器的功能和基本原理光隔离器的功能是让正向传输的光通过而隔离反向传输的光，从而防止反射光影响系统的稳定性，与电子器件中的二极管功能类似。

光隔离器按偏振相关性分为两种：偏振相关型和偏振无关型，前者又称为自由空间型（Freespace），因两端无光纤输入输出；后者又称为在线型（in-Line），因两端有光纤输入输出。

自由空间型光隔离器一般用于半导体激光器中，因为半导体激光器发出的光具有极高的线性度，因而可以采用这种偏振相关的光隔离器而享有低成本的优势；在通信线路或者 EDFA 中，一般采用在线型光隔离器，因为线路上的光偏振特性非常不稳定，要求器件有较小的偏振相关损耗。

光隔离器利用的基本原理是偏振光的马吕斯定律和法拉第（Farady）磁光效应，自由空间型光隔离器的基本结构和原理如下图所示，由一个磁环、一个法拉第旋光片和两个偏振片组成，两个偏振片的光轴成45°夹角。

正向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 1 的透光轴方向，经过法拉第旋光片时逆时针旋转45°至偏振片 2 的透光轴方向，顺利透射；反向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 2 的透光轴方向，经法拉第旋光片时仍逆时针旋转45°至与偏振片 1 的透光轴垂直，被隔离而无透射光。

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，其他不赘述。

下面详细介绍在线式光隔离器的发展情况。

最早的在线式光隔离器是用Displacer晶体与法拉第旋光片组合制作的，因体积大和成本高而被Wedge型光隔离器取代；在线式光隔离器因采用双折射晶体而引入 PMD，因此相应出现 PMD 补偿型 Wedge 隔离器；某些应用场合对隔离度提出更高要求，因此出现双级光隔离器，在更宽的带宽内获得更高隔离度。

下面依次介绍这些在线式光隔离器的结构和原理。

1) Displacer 型光隔离器Displacer型光隔离器结构和光路如下图所示，由两个准直器、两个Displacer晶体，一个半波片、一个法拉第旋光片和一个磁环（图中未画出）组成。

光隔离器的功能和基本原理

光隔离器的功能和基本原理光隔离器的功能是让正向传输的光通过而隔离反向传输的光，从而防止反射光影响系统的稳定性，与电子器件中的二极管功能类似。

光隔离器按偏振相关性分为两种：偏振相关型和偏振无关型，前者又称为自由空间型（Freespace），因两端无光纤输入输出；后者又称为在线型（in-Line），因两端有光纤输入输出。

自由空间型光隔离器一般用于半导体激光器中，因为半导体激光器发出的光具有极高的线性度，因而可以采用这种偏振相关的光隔离器而享有低成本的优势；在通信线路或者 EDFA 中，一般采用在线型光隔离器，因为线路上的光偏振特性非常不稳定，要求器件有较小的偏振相关损耗。

光隔离器利用的基本原理是偏振光的马吕斯定律和法拉第（Farady）磁光效应，自由空间型光隔离器的基本结构和原理如下图所示，由一个磁环、一个法拉第旋光片和两个偏振片组成，两个偏振片的光轴成45°夹角。

正向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 1 的透光轴方向，经过法拉第旋光片时逆时针旋转45°至偏振片 2 的透光轴方向，顺利透射；反向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 2 的透光轴方向，经法拉第旋光片时仍逆时针旋转45°至与偏振片 1 的透光轴垂直，被隔离而无透射光。

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，其他不赘述。

下面详细介绍在线式光隔离器的发展情况。

最早的在线式光隔离器是用Displacer晶体与法拉第旋光片组合制作的，因体积大和成本高而被Wedge型光隔离器取代；在线式光隔离器因采用双折射晶体而引入 PMD，因此相应出现 PMD 补偿型 Wedge 隔离器；某些应用场合对隔离度提出更高要求，因此出现双级光隔离器，在更宽的带宽内获得更高隔离度。

下面依次介绍这些在线式光隔离器的结构和原理。

1) Displacer 型光隔离器Displacer型光隔离器结构和光路如下图所示，由两个准直器、两个Displacer晶体，一个半波片、一个法拉第旋光片和一个磁环（图中未画出）组成。

光隔离器的功能和基本原理

光隔离器的功能和基本原理光隔离器的功能是让正向传输的光通过而隔离反向传输的光，从而防止反射光影响系统的稳定性，与电子器件中的二极管功能类似。

光隔离器按偏振相关性分为两种：偏振相关型和偏振无关型，前者又称为自由空间型（Freespace），因两端无光纤输入输出；后者又称为在线型（in-Line），因两端有光纤输入输出。

自由空间型光隔离器一般用于半导体激光器中，因为半导体激光器发出的光具有极高的线性度，因而可以采用这种偏振相关的光隔离器而享有低成本的优势；在通信线路或者 EDFA 中，一般采用在线型光隔离器，因为线路上的光偏振特性非常不稳定，要求器件有较小的偏振相关损耗。

光隔离器利用的基本原理是偏振光的马吕斯定律和法拉第（Farady）磁光效应，自由空间型光隔离器的基本结构和原理如下图所示，由一个磁环、一个法拉第旋光片和两个偏振片组成，两个偏振片的光轴成45°夹角。

正向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 1 的透光轴方向，经过法拉第旋光片时逆时针旋转45°至偏振片 2 的透光轴方向，顺利透射；反向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 2 的透光轴方向，经法拉第旋光片时仍逆时针旋转45°至与偏振片 1 的透光轴垂直，被隔离而无透射光。

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，其他不赘述。

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最早的在线式光隔离器是用Displacer晶体与法拉第旋光片组合制作的，因体积大和成本高而被Wedge型光隔离器取代；在线式光隔离器因采用双折射晶体而引入 PMD，因此相应出现 PMD 补偿型 Wedge 隔离器；某些应用场合对隔离度提出更高要求，因此出现双级光隔离器，在更宽的带宽内获得更高隔离度。

下面依次介绍这些在线式光隔离器的结构和原理。

1) Displacer 型光隔离器Displacer型光隔离器结构和光路如下图所示，由两个准直器、两个Displacer晶体，一个半波片、一个法拉第旋光片和一个磁环（图中未画出）组成。

光隔离器的功能和基本原理

光隔离器的功能和基本原理光隔离器的功能是让正向传输的光通过而隔离反向传输的光，从而防止反射光影响系统的稳定性，与电子器件中的二极管功能类似。

光隔离器按偏振相关性分为两种：偏振相关型和偏振无关型，前者又称为自由空间型（Freespace），因两端无光纤输入输出；后者又称为在线型（in-Line），因两端有光纤输入输出。

自由空间型光隔离器一般用于半导体激光器中，因为半导体激光器发出的光具有极高的线性度，因而可以采用这种偏振相关的光隔离器而享有低成本的优势；在通信线路或者 EDFA 中，一般采用在线型光隔离器，因为线路上的光偏振特性非常不稳定，要求器件有较小的偏振相关损耗。

光隔离器利用的基本原理是偏振光的马吕斯定律和法拉第（Farady）磁光效应，自由空间型光隔离器的基本结构和原理如下图所示，由一个磁环、一个法拉第旋光片和两个偏振片组成，两个偏振片的光轴成45°夹角。

正向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 1 的透光轴方向，经过法拉第旋光片时逆时针旋转45°至偏振片 2 的透光轴方向，顺利透射；反向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 2 的透光轴方向，经法拉第旋光片时仍逆时针旋转45°至与偏振片 1 的透光轴垂直，被隔离而无透射光。

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，其他不赘述。

下面详细介绍在线式光隔离器的发展情况。

最早的在线式光隔离器是用Displacer晶体与法拉第旋光片组合制作的，因体积大和成本高而被Wedge型光隔离器取代；在线式光隔离器因采用双折射晶体而引入 PMD，因此相应出现 PMD 补偿型 Wedge 隔离器；某些应用场合对隔离度提出更高要求，因此出现双级光隔离器，在更宽的带宽内获得更高隔离度。

下面依次介绍这些在线式光隔离器的结构和原理。

1) Displacer 型光隔离器Displacer型光隔离器结构和光路如下图所示，由两个准直器、两个Displacer晶体，一个半波片、一个法拉第旋光片和一个磁环（图中未画出）组成。

光隔离器讲稿课件

无关的目的，一般制成带尾纤光隔离器，典型结构如图一所
示；偏振片是利用其具有特定通光轴的性质作为起偏器和检偏器，无论入射光是否为偏振光，出射光均为线偏振光，制成的光隔离器受入射光偏振态影响大，属偏振相关型，一般制成不带尾纤光隔离器（即自由空间型），典型结构如图二所示。
图一
图二
光隔离器从不同角度可有多种分法，每一分法又可分为几种
类型按，性概能括:来讲，大致有以下几种。按内部结构：
1.偏振相关型 (偏振灵敏型)
1.块状型
2.偏振无关型
2.光纤型
3.波导型
光隔离器
ISOLATOR
按适用波长： 1.1550 nm 2.1510 nm 3.1480 nm 4.1450 nm 5.1310 nm 6.1064 nm
按外部结构：
光隔离器
光隔离器培训教材 ISOLATOR
光通信产品部
2000年6月
光
隔
目录
离器
一、概述
二、基本原理与作用
ISOLATOR
三、典型结构与分类
四、主要技术指标
五、生产仪器设备
六、工艺流程简图
七、应用
八、前景展望
光
一、概述
隔离
• 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器
方向具有较高隔离度（IS）的无源器件。它用于抑制光通信系统中的反射波，将反向传输的光波有效隔离掉，相当于电路中的二极管。
二极管！
光
隔
三、典型结构与分类
离器
光隔离器最基本的构成是偏振器和法拉第旋转器。绝大部分常
规光隔离器所采用的偏振器为偏振棱镜或偏振片。偏振器是利
用有角度地分离光束的原理来制成光隔离器，从而达到偏振 ISOLATOR

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)

光隔离器实验讲解

廿一、光隔离器实验人：合作人:（物理科学与工程技术学院，光信息科学与技术2011 级 1 班，学号11343026）一、实验目的：1．学习光隔离器的原理2．了解光准直器的原理及其应用3．学习测量光隔离器的主要技术参数二、实验原理与器件：光隔离器是一种只允许光沿光路正向传输的互易性光无源器件，主要用于抑制光通信网络中的反射波。

光隔离器广泛应用于光信号的发射、放大、传输等过程中。

因为许多光器件对来自连接器、熔接点、滤波器等的反射光非常敏感，若不消除这些反射光将导致器件性能的急剧恶化。

这时就需要用光隔离器来阻止反射光返回系统。

1.法拉第磁光效应光隔离器的工作原理需要是利用磁光晶体的法拉第效应。

典型的光隔离器采用法拉第旋转器，转光转角为45度，其材料主要为钇铁石榴石（YIG），现在多采用高性能磁光晶体。

高性能磁光晶体是一种采用液相外延技术在石榴石单晶上生成掺镱、镓、钬或铽等元素的薄膜材料，如：(YbTbBi)3Fe5O12石榴石单晶薄膜，其单位长度的法拉第旋转角是传统YIG晶体的5倍以上，而所需磁感应强度B却仅为传统材料的一半或者1/3。

法拉第效应（1945年）：对于给定的磁光晶体材料，光振动面旋转的角度θ与光在该物质中通过的距离L和磁感应强度B成正比（α为光线与磁场的夹角，）：θcosα（21.1）=VLB式中，V是比例系数，它是材料的特性常数，称维尔德(Verdet)常数，单位是：分/高斯⋅厘米。

进一步研究表明，法拉第效应旋转角是材料的介电常数、旋磁比和饱和磁场强度以及光波频率、外加磁场强度的函数。

值得注意的事，磁致旋光效应和材料的固有磁光效应不同。

固有磁光效应的方向受光的传播方向影响，而与外加磁场的方向无关，无论外界磁场如何变化，迎着光看去，光的偏振面总是朝同一方向旋转。

因此，在材料的固有旋光效应中，如果光束沿着原光路返回时，其偏振面将转回到初始位置。

而在法拉第磁光旋转效应中，磁场对此光材料产生作用，是导致磁致旋转现象发生的原因，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。

光隔离器

光　隔　离　器尚　连　聚(曲阜师范大学物理系　山东　273165) 光隔离器是光纤通信系统和精密光学测量系统中常用到的一种光学器件。

在光路中,它的主要作用是阻止光被其他物体反射回来沿原路的传播,如图1所示,从端口①到②的正向光能顺利通过,而阻图1　光隔离器的作用止从端口②到①的反向光。

随着光通信技术的进一步发展和光电子材料研究热潮的兴起,光隔离器的用途越来越广泛。

与此同时,人们对光隔离器的各项特性指标也提出了更高的要求。

1.光隔离器的结构组成和工作原理光隔离器由两个线偏振器中间加一法拉第旋转器构成。

它的工作原理如图2所示。

方向可以这样决定:不管光的传播方向如何,迎着外加磁场的磁感应强度方向观察,偏振光总按顺时针方向旋转。

法拉第效应的这种旋向的不可逆性特别重要,光隔离器正是利用它的这种特性制成的。

光隔离器的旋转器常采用钇铁石榴石(YIG)晶片(或小球)外加横磁场做成。

这种材料在长波长波段有较小的损耗和较大的费尔德常数。

偏振器有一透光轴,对理想的偏振器,沿透光轴方向偏振的光能完全通过,而沿与之垂直方向偏振的光则完全不能通过。

下面说明光隔离器的作用原理。

假设偏振光的传播方向沿Z轴正方向,设偏振器1的透光轴在X 方向,光经过偏振器1后变为偏振方向沿X方向的线偏振光(图2(a)),经过法拉第旋转器后沿反时针方向(也可沿顺时针方向,由外加磁场决定)旋转过Ω=45°角,即与X轴成45°角(图2(b))。

为了图2　光隔离器的原理使正向光顺利通过,偏振器2的透光轴亦应与X轴成45°角。

光经过振器2后偏振方向仍然与X轴成45°角(图2(c)),被其他物体反射后沿原路返回的光线其偏振方向不变(图2(d)),反向光通过起偏器2后偏振方向仍然与X轴成45°角(图2(e))。

由于法拉第旋转效应的不可逆性,当光通过旋转器后仍按反时针方向旋过Ω角,因而到达偏振器1时将与X轴成2Ω=90°角(图2(f)),与偏振器1的透光轴互相垂直,有效地阻止了反向光通过。

光隔离器的功能和基本原理

光隔离器的功能和基本原理光隔离器的功能是让正向传输的光通过而隔离反向传输的光，从而防止反射光影响系统的稳定性，与电子器件中的二极管功能类似。

光隔离器按偏振相关性分为两种：偏振相关型和偏振无关型，前者又称为自由空间型（Freespace），因两端无光纤输入输出；后者又称为在线型（in-Line），因两端有光纤输入输出。

自由空间型光隔离器一般用于半导体激光器中，因为半导体激光器发出的光具有极高的线性度，因而可以采用这种偏振相关的光隔离器而享有低成本的优势；在通信线路或者 EDFA 中，一般采用在线型光隔离器，因为线路上的光偏振特性非常不稳定，要求器件有较小的偏振相关损耗。

光隔离器利用的基本原理是偏振光的马吕斯定律和法拉第（Farady）磁光效应，自由空间型光隔离器的基本结构和原理如下图所示，由一个磁环、一个法拉第旋光片和两个偏振片组成，两个偏振片的光轴成45°夹角。

正向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 1 的透光轴方向，经过法拉第旋光片时逆时针旋转45°至偏振片 2 的透光轴方向，顺利透射；反向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 2 的透光轴方向，经法拉第旋光片时仍逆时针旋转45°至与偏振片 1 的透光轴垂直，被隔离而无透射光。

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，其他不赘述。

下面详细介绍在线式光隔离器的发展情况。

最早的在线式光隔离器是用Displacer晶体与法拉第旋光片组合制作的，因体积大和成本高而被Wedge型光隔离器取代；在线式光隔离器因采用双折射晶体而引入 PMD，因此相应出现 PMD 补偿型 Wedge 隔离器；某些应用场合对隔离度提出更高要求，因此出现双级光隔离器，在更宽的带宽内获得更高隔离度。

下面依次介绍这些在线式光隔离器的结构和原理。

1) Displacer 型光隔离器Displacer型光隔离器结构和光路如下图所示，由两个准直器、两个Displacer晶体，一个半波片、一个法拉第旋光片和一个磁环（图中未画出）组成。