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光隔離器
閱讀�21132時間�2011-01-18 14:06:36

  �隔離�又稱光單向器, 是一種光非互易傳�?shù)墓鉄o源器�。在光纖通信系統(tǒng)中總是存在許多原因產(chǎn)生的反向��光源所�(fā)出的信號�, �活動連接�的形式耦合到光纖線路中�, 活動接頭處的光纖端面間隙會使�4% 的反射光向著光源傳輸�

分類

  光隔離器的品種很�, 按其�(nèi)部結(jié)�(gòu)可分為塊狀型、光纖型和波�(dǎo)��

  塊狀型結(jié)�(gòu)屬分立元件結(jié)�(gòu), 是指在光路結(jié)�(gòu)�, 通過自聚集透鏡、偏振器和法拉第旋轉(zhuǎn)器等分立元件, 將光纖間接耦合起來�

  此類器件在技�(shù)上已�(jīng)成熟, �(xiàn)在市場上的隔離器基本上都采用這種�(jié)�(gòu)�

  其缺點在于所用光�(xué)元件�、體積相對較大�

  光纖型是指在隔離器的光路�(jié)�(gòu)中將光纖端面作適�(dāng)?shù)募庸? 如拋�、鍍膜等, 其他材料的元件則不介入或較少介入光路�

  其特點為體積�、重量輕、抗�(jī)械振動性能��

  然而此類器件要用到特種光纖, 且加工精度要求高、工藝復(fù)雜、價格昂�。雖有應(yīng)用于系統(tǒng)的例�, 但其性能指標(biāo)離實用化還有一定的距離�

  波導(dǎo)型的光隔離器屬集成光�(xué)器件, 采用�(kuò) 散有Ti 的鈮酸鋰等襯底材�, �(jīng)沉積、光�、擴(kuò)散等波導(dǎo)工藝, 制成磁光波導(dǎo), 再與其他元件及單模光纖耦合, 形成光隔離器�

  它體積小、重量輕、熱�(wěn)定性和�(jī)械穩(wěn)定性好, 但由于波�(dǎo)制作技�(shù)、光纖和波導(dǎo)間的耦合技�(shù)還不成熟, 其性能指標(biāo)與實際應(yīng)用的要求還有很大差距�

  光隔離器按其外部�(jié)�(gòu)可分為尾纖型、連接器端口型(也稱在線安裝�)和微型化��

  前兩種也稱為在線�, 可直接插入光纖網(wǎng)�(luò)�。微型化光隔離器則常用于半導(dǎo)體激光器及其他器件中�

  隔離器按其性能可分為偏振靈敏型( 也稱偏振相關(guān)) 和偏振無�(guān)�。一般情況下, 偏振靈敏型的光隔離器常做成微型化�, 偏振無關(guān)型光隔離器則常做成在線型��

  偏振相關(guān)光隔離器的結(jié)�(gòu)包括空間型和光纖�。由于不論入射是否為偏振�, �(jīng)過這種光隔離器后的出射光均為線偏振�, 因而稱之為偏振相關(guān)光隔離器, 主要用于DFB 激光器��

  偏振無關(guān)光隔離器是一種對輸入光偏振態(tài)依賴性很�( 典型� 0. 2dB) 的光隔離器。一般來�, 偏振無關(guān)光隔離器的典型結(jié)�(gòu)、工作原理都更復(fù)雜一�。它采用有角度的分離光束的原理來制成, 可起到偏振無�(guān)的目��

特點

  光隔離器的特點是高隔離度、低插損;高可靠�、高�(wěn)定�;極低的偏振相關(guān)損耗和偏振模色��

基本功能

  光隔離器的基本功能是實現(xiàn)光信號的正向傳輸, 同時抑制反向�, 即具有不可逆��

  通常情況�, 光在各向同性或各向異性介�(zhì)中的光路是可逆的, 因此, 光隔離器的設(shè)計必須考慮如何打破其可逆��

  目前的解決方法是利用磁光材料對光偏振�(tài)�(diào)整的非互易性實�(xiàn)光的不可�?zhèn)鬏敗?/FONT>

作用

  它的作用是防止光路中由于各種原因�(chǎn)生的后向傳輸光對光源以及光路系統(tǒng)�(chǎn)生的不良影響。例如,在半�(dǎo)體激光源和光傳輸系統(tǒng)之間安裝一個光隔離�,可以在很大程度上減少反射光對光源的光譜輸出功率�(wěn)定性產(chǎn)生的不良影響。在高速直接調(diào)制、直接檢測光纖通信系統(tǒng)�,后向傳輸光會產(chǎn)生附加噪�,使系統(tǒng)的性能劣化,這也需要光隔離器來消除。在光纖放大器中的摻雜光纖的兩端裝上光隔離器,可以提高光纖放大器的工作穩(wěn)定性,如果沒有�,后向反射光將�(jìn)入信號源(激光器)中,引起信號源的劇烈波�。在相干光長距離光纖通信系統(tǒng)中,每隔一段距離安裝一個光隔離�,可以減少受激布里淵散射引起的功率損失。因此,光隔離器在光纖通信、光信息處理系統(tǒng)、光纖傳感以及精密光�(xué)測量系統(tǒng)中具有重要的作用�

工作原理

  光隔離器主要利用磁光晶體的法拉第效應(yīng)。法拉第效應(yīng)是法拉第�1845年首先觀察到不具有旋光性的材料在磁場作用下使通過該物�(zhì)的光的偏振方向發(fā)生旋�(zhuǎn),也稱磁致旋光效�(yīng)。沿磁場方向傳輸?shù)钠�?,其偏振方向旋轉(zhuǎn)角度θ和磁場強(qiáng)度B與材料長度L的乘積成比例。光隔離器的工作原理如圖所��

光隔離器的工作原理圖

  對于正向入射的信號光,通過起偏器后成為線偏振光,法拉弟旋磁介質(zhì)與外磁場一起使信號光的偏振方向右旋45�,并恰好使低損耗通過與起偏器�45度放置的檢偏�。對于反向光,出檢偏器的線偏振光�(jīng)過放置介�(zhì)�,偏�(zhuǎn)方向也右旋轉(zhuǎn)45�,從而使反向光的偏振方向與起偏器方向正交,完全阻斷了反射光的傳輸�

  法拉弟磁介質(zhì)�1μm�2μm波長范圍�(nèi)通常采用光損耗低的釔鐵石榴石(YIG)單晶。新型尾纖輸入輸出的光隔離器有相�(dāng)好的性能,插入損耗約0.5dB、隔離度�(dá)35�60dB,可�(dá)70dB�

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