实验报告光隔离器(中大)

光隔离器相关参数测量

中山大学理工学院光信息专业

摘要：本文通过测量光隔离器的插入损耗、隔离度等相关参数，并对相关数据进行分析，得出结论，以进一步了解光隔离器的原理、功能。

关键词：光隔离器光功率插入损耗隔离度偏振相关损耗回波损耗

Measurement of the Parameters of an Optoisolator Major of optical information science and technology, SYSU, Guangzhou Abstract: In this experiment, we measured several important parameters of an optoisolator, then analyzed the data and draw some useful

conclusions. After that, we got a further comprehension about the

principles, the functions of the optoisolator.

Key Words: optoisolator, optical power, insertion loss(IL), isolation,

polarization dependent loss(PDL), return loss(RL);

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、实验用具及装置图

实验用具：稳定光远、光功率计（武邮）、单模标准跳线（用于测量器件的输入功率）、光隔离器（OISS1310ASO1111）

实验装置示意图如下所示：

三、实验原理与器件

熟悉Faraday 磁光效应、光隔离器的光学结构、工作原理和主要技术参数。 光隔离器室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众的反射波。光隔离器广泛应用与光信号的发射、放大、传输等过程中。因为许多光器件（如激光二极管及光放大器等）对来自连接器、熔接点、滤波器等的反射光非常敏感、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。

下面简要介绍光准直器。

光纤准直器室由光纤和长度为0.25节距的具有合适镀层的自聚焦透镜组成。自聚焦透镜的焦距为：

1[)]f n -=

其中z 为自聚焦透镜的长度。由此可见，因为A 是波长的函数，所以f 也是波长的函数。另外透镜的长度的误差也会影响到光耦合的效果，这是造成准直器损耗的主要原因。

光纤和自聚焦透镜之间的耦合原理和普通透镜间的耦合原理相似，所以用自聚焦透镜的长度为：

4P z == （21.1） 式中，P 为自聚焦透镜的节距。因为P 是在近轴近似的条件下由子午光线遵循正弦传播而确定的。同时GRIN 的折射率分布在离轴心0.8mm 半径处有一拐点。所以，由（21.1）式算出的z 值不够精确，带来了耦合时的损耗。

光准直器的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。

光隔离器的工作原理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，现在多采用高性能磁光晶体。

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）：

cos VLB θα= （21.2）

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。

值得注意的是磁致旋光效应和材料的固有选光效应不同。在法拉第磁光旋转效应中，磁场对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。迎着光看，当线偏振光沿磁力线方向通过介质时，其振动面向右旋转；反之则向左。旋转角的大小受磁光材料的旋转特性、长度、工作波长及磁场强度的影响。材料介质越长、磁场强度越强、工作波长越短，旋转角度将越大。对于给定的磁光介质，光线以不同方向两次通过介质时，其振动面的旋转方向是叠加的。因此，在磁致旋光的情况下使光线多次通过磁光物质可得到旋转角的叠加。磁光介质旋转角的累加效应图示如下：

在强磁场中放一块

磁光物质ab ，ab 呈平

行六面体状。其相对的两

表面除留有一个很窄的

缝隙外都涂了银。光纤从

狭逢进入磁光介质，然后经过在镀银表面的多次反射，从另外一个狭逢射出。这时出射的偏振光振动面的旋转角，将与光纤在介质中多次反射的总光程差成正比。

光隔离器的光学结构如下图：

Wedge是楔形双折射晶体，做偏振器使用，两个偏振器成45度。法

拉第旋转器放置在中间。两个光准直放在最外面起光耦合作用。

光隔离器工作原理：

1.入射光透过偏振镜之后，只让偏振角为90度（y轴）方向的光通

过，在经过一顺时针方向旋转45度的法拉第回旋器将原本偏振角为90

度顺时针调整为45度输出；

2.入射光经调整后为90度，而输出的光偏振角则为45度，

3.此时如果有一反射光循原路返回经过输出端偏振镜后，只让偏振角

为45度的光通过，经过法拉第回旋器，将反射回来的光偏振角再调整

成0度（x轴）到了输入端的偏振镜时，原本输入端的偏振镜角度为90

度，会角偏振角为0度的反射光滤除。这时输入端便不会有自系统反射