光隔离器(课堂PPT).ppt

* P1与P2的光轴夹角为45°, P2与P3 的光轴夹角为 90°。输入光信号经自聚焦透镜准直成平行光束, 入射到 P1 , 入射光被分解为o光和e光, o光不发生偏折, 以原来的方向出射, e光走离, 以两束平行线偏振光出射, 这两束线偏振光进入法拉第旋转器FR, 振动面被顺时针旋转45°, 由于P2与 P1的光轴方向相差45°, 所以P1中的o光和e光进入P2后仍为o光和e光, e光进一步走离, 只是走离方向与P1中的走离方向不同。 进入P3 后, 由于P3与P2 的光轴垂直, 所以, P2 中的o光和e光在P3中分别为e光和o光, P3中的e 光走离。从P3 出射时, 两束线偏振光重新会聚, 平行出射, 被聚焦透镜耦合进入输出光纤。 精品课件资料 * 反向光入射时, 经过将入射光分解为两束线偏振光, 再经P2 , 由于P2 和P3 的光轴垂直, 两束线偏振光分别在 P3 和P2 中走离原来的方向, 进入FR。由于它的非互易性, 它们的振动面被顺时针旋转 45°, 这样, 在 P2 中的o光和e光在P1中分别为e光和o光, e光进一步走离, 出射光分光距离进一步增加, 而不会会聚在一起, 故不会被自聚焦透镜耦合进输入光纤, 从而实现反向隔离。 精品课件资料 * 这种结构中的偏振器采用平面结构, 所以不会增加偏振相关损耗。但由于偏振元件的增加, 体积较大, 光路比较长, 因而制成的器件整体体积大, 同时因为增加了光学元件, 所以带来了插入损耗的增加和组装工艺的困难。 Walk-off 型结构的偏振无关光隔离器的主要缺陷是由于采用平行平板型偏振分束器, 其反向光的分光距离取决于双折射晶体的厚度, 如果分光距离有限, 则反向光会重新耦合进光纤, 直接影响隔离度。 精品课件资料 * 2) Wedge 型光隔离器原理 隔离体由两个光轴夹角为45°的楔型双折射晶体和一个法拉第旋转器构成。 精品课件资料 * 首先分析光信号正向传输的情况, 经过自聚焦透镜射出的准直光束, 进入楔型双折射晶体 P1 后被分为 o 光和e 光, 其偏振方向相互垂直, 传播方向呈一夹角, 当它们经过45°法拉第旋转器时, 出射的o 光和e 光的偏振面各自顺时针方向旋转 45°。 由于第二个楔型双折射晶体 P2 的光轴相对于第一个晶体光轴正好呈45°夹角, 所以o光和e 光被P2折射到一起, 合成两束间距很小的平行 光束, 并被斜面透镜耦合到光纤纤心里面, 因而正向光以极小损耗通过隔离器, 正向光传播的示意图如图5.14所示。 精品课件资料 * 5.3光隔离器 光隔离器又称光单向器, 是一种光非互易传输的光无源器件。 在光纤通信系统中总是存在许多原因产生的反向光。 光源所发出的信号光, 以活动连接器的形式耦合到光纤线路中去, 活动接头处的光纤端面间隙会使约4% 的反射光向着光源传输。 这类反向光的存在, 将导致光路系统间产生自耦合效应, 使激光器的工作变得不稳定和产生反射噪声, 使光放大器增益发生变化和产生自激, 造成整个光纤通信系统无法正常工作。 精品课件资料 * 光隔离器的基本功能 光隔离器的基本功能是实现光信号的正向传输, 同时抑制反向光, 即具有不可逆性。 通常情况下, 光在各向同性或各向异性介质中的光路是可逆的, 因此, 光隔离器的设计必须考虑如何打破其可逆性。 目前的解决方法是利用磁光材料对光偏振态调整的非互易性实现光的不可逆传输。 精品课件资料 * 5.3.1光隔离器的分类 光隔离器的品种很多, 按其内部结构可分为块状型、光纤型和波导型。 块状型结构属分立元件结构, 是指在光路结构中, 通过自聚集透镜、偏振器和法拉第旋转器等分立元件, 将光纤间接耦合起来。 此类器件在技术上已经成熟, 现在市场上的隔离器基本上都采用这种结构。 其缺点在于所用光学元件多、体积相对较大。 精品课件资料 * 光纤型是指在隔离器的光路结构中将光纤端面作适当的加工, 如抛光、镀膜等, 其他材料的元件则不介入或较少介入光路。 其特点为体积小、重量轻、抗机械振动性能好。 然而此类器件要用到特种光纤, 且加工精度要求高、工艺复杂、价格昂贵。虽有应用于系统的例子, 但其性能指标离实用化还有一定的距离。 精品课件资料 * 波导型的光隔离器属集成光学器件, 采用扩 散有Ti 的铌酸锂等衬底材料, 经沉积、光刻、扩散等波导工艺, 制成磁光波导, 再与其他元件及单模光纤耦合, 形成光隔离器。 它体积小、重量轻、热稳定性和机械稳定性好, 但由于波导制作技术、光纤和波导间的耦合技术还不成熟, 其性能指标与实际应用的要求还有很大差距。 精品课件资料 * 光隔离器按其外部结构可分为尾纤型、连接器端口型(也称在线安装型)和微型化型。 前两种也称为在线型, 可直接插入光