Thorlabs技术文章——光学隔离器教程


▍功能

光隔离器是一种只允许光以单一方向传输的无源磁光器件。光隔离器用于防止光源受到由背反射或信号产生的不良影响。背反射可能损坏激光器或者使之产生跳模、振幅变化或频移。在高功率应用中,背反射还能引起不稳定性和功率尖峰。

隔离器的工作原理基于法拉第效应。1842年法拉第发现偏振光在穿过磁场中的玻璃(或其他材料)时其偏振面会发生旋转。旋转方向取决于磁场方向而不是光传播方向。因此,旋转是非互易性的。旋转因子Q等于V x L x H,其中V、L和H定义如下。


▍法拉第旋转



图 1. 法拉第旋转器对于线偏振光的效应

Q = V x L x H

V: 费尔德常数,光学材料的一种属性,单位是分钟/奥斯特-厘米。

L: 通过光学材料的光程,单位是cm。

H: 磁场强度,单位是奥斯特。

光隔离器由入射偏振片、法拉第旋转器和出射偏振片组成。入射偏振片作为滤光片只允许线偏振光进入法拉第旋转器。法拉第旋转器使得线偏振光旋转45°,然后该光线通过出射线偏振片。此时输出光的偏振方向相对入射光旋转了45°。在反向光路中,法拉第旋转器继续旋转光的偏振,旋转方向与正向光路中相同,所以此时光的偏振相对入射光旋转了90°。此时光的偏振与入射偏振片的传播轴垂直,所以根据偏振片类型的不同,能量会被反射或被吸收。


▍偏振相关隔离器

图 2. 偏振相关隔离器。反向传输光被入射偏振片阻挡。

Q = V x L x H

正向模式

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