七光隔离度参数

实验七 光纤隔离器参数测量实验
一、实验目的
1、了解光隔离器及其用途和主要性能参数
2、实验操作光隔离器参数测量
二、实验内容
1、测量光纤隔离器的参数
三、实验仪器
1、手持式光源 1套
1、 手持式光功率计 1台
3、光纤隔离器 1只
四、实验原理
1、光隔离器简介
光隔离器是一种只允许光波沿光路单向传输的非互易性光无源器件。

它的作用是隔离反向光对前级工作单元的影响。

光隔离器的主要技术指标有：插入损耗、反向隔离度和回波损耗等。

目前，在1310nm 波段和1550nm 波段反向隔离度都可做到40dB 以上。

光通信系统对光隔离器性能的要求是，正向插入损耗低、反向隔离度高、回波损耗高、器件体积小、环境性能好。

2、光隔离器的主要性能、指标
（1）插入损耗
光隔离器的插入损耗由下式表示：式中，P out 、P in 为光隔离器的输入、输出光功率。

)(lg 10dB P P in
out L -=α （7－1） 插入损耗主要是由光隔离器中的偏振器、法拉第旋光元件和准直器等元件的插入而产生的。

光隔离器的插入损耗一般在0.5dB 以下，最好的指标可以达到0.1dB 以下。

（2）隔离度
隔离度是光隔离器的重要指标之一，用符号I SO 表示。

数学表达式为： )lg('
R R SO P P I -= （7－2）
式中，P R 、P ’R 分别为反向输入、输出光功率。

无论那种型号的光隔离器，其隔离度应在30dB 以上，越高越好。

（3）回波损耗
光隔离器的回波损耗定义为：光隔离器的正向输入光功率P in 和反回到输入端的光功率'
in P 之比，由下面式子表示： )lg('in
in R L P P -=α （7－3） 回波直接影响系统的性能，所以回波损耗是一个相当重要的指标。

优良的光隔离器其回波损耗都在55dB 以上。

由于光隔离器所用光学材料价格较高、工艺复杂，因此隔离器的价格也较高。

五、实验内容
1、 测量光纤隔离器的插入损耗
2、测量光纤隔离器的隔离度
3、设计光纤隔离器回波损耗的测量方法并进行实现
六、实验报告
1、简述实验原理与目的
2、记录各实验数据，根据实验结果，计算获得波分复用器插入损耗和隔离度(分1310和1550进行计算)
3、设计光纤隔离器的回波损耗的测量方法. （此项可放结果讨论，画图阐述测量原理）
光隔离器的回波损耗turnloss Re 是指正向入射到隔离器中的光功率与沿输入路径返回隔离器输入端口的光功率之比（以dB 为单位）。

隔离器的回波损耗主要由各元件和空气折射率失配并形成反射引起。

这是一个相当重要的指标，因为如果隔离器的回波太强，那么它对系统返回光进行抑制的同时，自身也会给系统带来一定的反射。

假设光隔离器的输入光功率为P 1，其反射光功率为
P r ，则光隔离器回波损耗的定义为： r
P P turnloss 1lg
10Re = 光隔离器回波损耗测量的原理图如图所示。

光隔离器回波损耗测量原理图
图中光环行器的作用是使反射光不返回光源，直接到达光功率计，由于P
R 不能直接测量，测试系统加了一个光环行器。

则计算回波损耗的公式变为：
3
2
2
1
lg
10
Re
-
-
=Insertloss
P
P
turnloss
式中
3
2-
Insertloss是光环行器2-3
端的插入损耗。

这点资料给大家看看：
光隔离器是利用了磁光晶体的法拉第效应，其组成元件有：光纤准直器
（Optical Fiber Collimator）、法拉第旋转器（Faraday Rotator）和偏振器（Polarizator）。

隔离器按照偏振特性来分，有偏振相关型和偏振无关型。

它们的原理图如图1.1和图1.2所示：
图1.1 偏振相关的光隔离器
图1.2 偏振无关的光隔离器
对于偏振相关光隔离器，光通过法拉第旋转器时，在磁场作用下，光偏振φ，式中H为磁场强度，L为法拉第材料长度，F为材料的方向旋转角为FHL
=
贾尔德系数。

如图1.1，当输入光通过垂直偏振起偏器后，成为垂直偏振光，经过法拉第旋转器旋转了0
45，而检偏器偏振方向和起偏器偏振方向成0
45角，使得光线顺利通过，而反射回来的偏振光经过检偏器、法拉第旋转器以后，继续沿同一方向旋转0
45，即偏振方向刚好与起偏器偏振方向垂直，则光无法反向通过。

由于只有垂直偏振的光能通过光隔离器，因此称为偏振相关光隔离器。

偏振无关光隔离器如图1.2所示，图1.2(a)为光隔离器正向输入。

当包含两个正交偏振的输入光波被一个偏振分束器分离，变为垂直偏振光和平行偏振光。

这两束光通过法拉第旋转器，沿同一方向旋转0
45，再通过λ/2波片旋转0
45，垂直偏振光变为平行偏振光，平行偏振光变为垂直偏振光，经过偏振分束器合为一束光输出。

图 1.2(b)是反向输入光的偏振态在隔离器中的演化过程。

在SWP水平偏振态光折射，垂直偏振态光透射，则光不能从正向输入端输出。