Введение

Основным компонентом оптического изолятора является вращатель Фарадея. Магнитное поле B, прикладываемое к вращателю Фарадея, вызывает поворот поляризации света из-за эффекта Фарадея. Угол поворота θ задается формулой θ = vBL, где v – постоянная Верде магнитооптического материала, L – длина магнитооптического материала. В частности, для оптического изолятора значения выбираются так, чтобы обеспечить поворот на 45°.

Вращатель Фарадея

Вращатель Фарадея является важным оптическим элементом в изоляторе. Характеристики вращателя Фарадея включают в себя высокую постоянную Верде, низкий коэффициент поглощения, низкий нелинейный показатель преломления и высокую лучевую стойкость. Двумя наиболее часто используемыми материалами для диапазона длин волн 700-1100 нм являются борисиликатное стекло, легированное тербием, и кристалл тербий-галлиевого граната (TGG). Для инфракрасного диапазона длин волн, обычно для 1300-4000 нм, используются кристаллы иттрий-железного граната (YIG).

Вращатель Фарадея обеспечивает необратимый поворот при сохранении линейной поляризации. То есть поворот поляризации во вращателе Фарадея всегда происходит в одном и том же относительном направлении. Поэтому в прямом направлении вращение +45°. В обратном направлении вращение составляет -45°. Это связано с изменением направления относительного магнитного поля, положительного в одну сторону, отрицательного – в другую. Таким образом, в сумме это приводит к повороту на 90° при двойном проходе. Это позволяет достичь более высокой изолирования.

Оптический изолятор

Оптические изоляторы в соответствии с их физическими принципами можно разделить на поляризационно-зависимые изоляторы и поляризационно-независимые изоляторы.

Изоляторы, зависящие от поляризации, или изоляторы Фарадея состоят из трех частей: входного поляризатора (поляризованного по вертикали), вращателя Фарадея и выходного поляризатора, называемого анализатором (поляризованным под 45°).

Поляризационно-зависимые изоляторы обычно используются в оптических системах свободного пространства. Это связано с тем, что поляризация источника обычно поддерживается системой. В оптоволоконных системах направление поляризации обычно диспергирует при распространении в волокнах без сохранения состояния поляризации. Следовательно, угол поляризации приведет к потере сигнала.

Поляризационно-независимый изолятор состоит из трех частей: входного двулучепреломляющего кристалла со смещением пучка, Вращателя Фарадея, полуволновой пластики и выходного двулучепреломляющего кристалла со смещением пучка.

Поляризационно-независимый изоляторы обычно используются в волоконных лазерных системах для поддержания стабильности частоты, например, для областей промышленной обработки и т.д.

Информация о входной поляризации

Все изоляторы свободного пространства необратимо поворачивают плоскость поляризации света на 45 градусов. Полуволновая пластинка может быть настроена для произвольной поляризации выходного излучения, если требуется.