光隔离器原理以及参数测试方法

光隔离器基本原理　　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（OpticalFib...



光隔离器基本原理

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和图2所示：



图1 偏振相关的光隔离器



图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，光偏振方向旋转角为Φ=FHL，式中H为磁场强度，L为法拉第材料长度，F为材料的贾尔德系数。如图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45°，而检偏器偏振方向和起偏器偏振方向成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2所示，图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45°，再通过λ/2波片旋转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。

光隔离器插入损耗测试

光隔离器的插入损耗是光隔离器正向接入时，输出光功率相对输入光功率的比率（以dB为单位）。假设光隔离器的正向输入光功率为P1正，输出光功率为P2正，则其计算公式为：



图3  光隔离器插入损耗测量

光隔离器隔离度测试

反向隔离度是隔离器最重要的指标之一，它表征光隔离器对反向传输光的隔离能力。将光隔离器按图4反向接入，假设光隔离器反向输入光功率为P1反，输出光功率为P2反。则光隔离器隔离度计算公式为：



图4  光隔离器反向隔离度测量

光隔离器回波损耗测试

光隔离器的回波损耗Returnloss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P1，其反射光功率为Pr ，则光隔离器回波损耗的定义为：



附：隔离器测试仪表以及系统图

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