光隔離器是一種只允許光沿光路正向傳輸?shù)幕ヒ仔怨鉄o源器件,主要用于抑制光通信網(wǎng)絡(luò)中的反射波。光隔離器廣泛應(yīng)用于光信號(hào)的發(fā)射、放大、傳輸?shù)冗^程中。因?yàn)樵S多光器件對(duì)來自連接器、熔接點(diǎn)、濾波器等的反射光非常敏感,若不消除這些反射光將導(dǎo)致器件性能的急劇惡化。這時(shí)就需要用光隔離器來阻止反射光返回系統(tǒng)。
光隔離器的工作原理需要是利用磁光晶體的法拉第效應(yīng)。典型的光隔離器采用法拉第旋轉(zhuǎn)器,轉(zhuǎn)光轉(zhuǎn)角為45度,其材料主要為覦鐵石榴石(YIG),現(xiàn)在多采用高性能磁光晶體。高性能磁光晶體是一種采用液相外延技術(shù)在石榴石單晶上生成摻鏡、鐐、鈦或鉞等元素的薄膜材料,如:(YbTbBi);Fes02石榴石單晶薄膜,其單位長度的法拉第旋轉(zhuǎn)角是傳統(tǒng)YIG晶體的5倍以上,而所需磁感應(yīng)強(qiáng)度B卻僅為傳統(tǒng)材料的一半或者1/3。
法拉第效應(yīng)(1945年):對(duì)于給定的磁光晶體材料,光振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的角度0與光在該物質(zhì)中通過的距離L和磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比(α為光線與磁場(chǎng)的夾角,):
進(jìn)一步按研究表明,法拉第效應(yīng)旋轉(zhuǎn)角是材料的介電常數(shù)、旋磁比和飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度以及光波頻率、外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的函數(shù)。
值得注意的事,磁致旋光效應(yīng)和材料的固有磁光效應(yīng)不同。固有磁光效應(yīng)的方向受光的傳播方向影響,而與外加磁場(chǎng)的方向無關(guān),無論外界磁場(chǎng)如何變化,迎著光看去,光的偏振面總是朝同一方向旋轉(zhuǎn)。因此,在材料的固有旋光效應(yīng)中,如果光束沿著原光路返回時(shí),其偏振面將轉(zhuǎn)回到初始位置。而在法拉第磁光旋轉(zhuǎn)效應(yīng)中,磁場(chǎng)對(duì)此光材料產(chǎn)生作用,是導(dǎo)致磁致旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生的原因,所以磁光材料引起的光偏振面旋轉(zhuǎn)的方向取決于外加磁場(chǎng)的方向,與光的傳播方向無關(guān)。迎著光看去,當(dāng)線偏振光方向沿磁力線方向通過介質(zhì)時(shí),其振動(dòng)面向右旋轉(zhuǎn);當(dāng)線偏振光方向沿磁力線反方向通過介質(zhì)時(shí),其振動(dòng)面向左旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)角的大小受磁光材料的旋磁特性、長度、工作波長及磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響。材料介質(zhì)越長、磁場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)、工作波長越短,旋轉(zhuǎn)角度將越大。
不同介質(zhì),振動(dòng)面的旋轉(zhuǎn)方向不同。順著磁場(chǎng)方向看,使振動(dòng)面向右旋的,稱為 右旋或正旋介質(zhì),V為正值 。 反之,則稱為左旋或負(fù)旋介質(zhì),V為負(fù)值 。
對(duì)于給定的磁光介質(zhì) , 振動(dòng)面的旋轉(zhuǎn)方向只決定于磁場(chǎng)方向,與光線的傳播方向無關(guān)。這點(diǎn)是磁光介質(zhì)和天然旋光介質(zhì)之間的重要區(qū)別。就是說,天然旋光性物質(zhì),它的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)方向不只是與磁場(chǎng)方向有關(guān),而且還與光的傳播方向有關(guān)。例如,光線兩次通過天然性的旋光物質(zhì),一次是沿著某個(gè)方向。
基本參數(shù):
1.插入損耗( Insert Loss)
在光路中增加了光隔離器而產(chǎn)生的額外損耗,稱為插入損耗,定義隔離器輸入和輸出端口之間的光功率之比(dB):
2.隔離度(isolator)
它是指光隔離器反方向的傳輸損耗,所以,也稱作反向隔離度:
所以,光隔離器的插入損耗與隔離度的測(cè)量方法是一樣的,只是一個(gè)測(cè)量正向、另一個(gè)測(cè)量反向。
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