磁光隔離器

磁光隔離器磁光隔離器又稱光單向器，是一種光非互易傳輸光無源器件，即沿正向傳輸方向具有較低插入損耗，而對反向傳輸光有很大衰減作用的無源器件。磁光隔離器也時常簡稱光隔離器，但與電路中利用光隅隔離電聯繫的光隔離器不同，光通信用的光隔離器是隔離光而不是隔離電，且是無源器件。隨着光通信技術向高速、大容量方向發展，光路中的光反射已成為一個必須解決的重要問題，額外的光反射使光通信系統變得不穩定，增加誤碼率，限制了長距離的光信號傳輸。而只允許光線沿光路正向傳輸，阻隔反向傳輸光線的光隔離器能夠解決反射光這一問題。在長距離或高速率光纖通信系統中，光隔離器是必不可少的器件。

在國外，光隔離器在70年代開始即被列為重點開發項目!28,291，我國在這方面的研究起步較晚，但在國家科委和國家自然科學基金的大力支持下，研究開發工作也己經取得很大進 展。自從日本電氣公司最早使用((GdY)3Fe50,:材料製成世界第一個光隔離器以來，光隔離器的研製日益興起(25,261國外研製光隔離器的公司很多，以美國和日本為例就有數十家1201。光隔離器已商品化，廣泛應用於高速大容量單模光纖通信、EDFA光放大器、DFB-LD半導體激光器、CATV光纜電視等系統中。磁光隔離器產品其中以日本FDK公司和美國E-TEK公司比較具有代表性。國內有武漢郵電科學院生產光隔離器。

國內光隔離器研製水平與國外相比，在產品加工、封裝工藝等方面仍有一定差距。目前，光隔離器的研製特點是器件工作波長系列化(從紫外直到近紅外)、高指標、小型化、產品化。聖1.1在光通信中的作用在光通信系統中，外部光反饋，即外部的反射端面將部分激光輸出反射回激光器諧振腔的現象，顯著地影響着半導體激光器的性能，進而影響通信系統的性能。在實際應用中，外部光反饋造成了嚴重的問題。例如，激光管到光纖的光禍合迴路中，光纖端面上的反射引起調製響應特性的惡化，輸出光功率不穩定及輸出光頻率抖動，並造成強度噪聲的增加J,-0J。外部光反饋不僅影響輸出光功率和輸出光頻率，而且還產生多穩態性和回滯現象[s1。在激光器輸出口加光隔離器能夠阻擋反射光進入激光器，對穩定激光器輸出有非常大的功用。在光纖通信系統中，摻餌光纖放大器(EDFA,Erbium-dopedfiberamplifier)已經被廣泛應用，正是EDFA的出現才使長距離全光傳輸成為可能。但在EDFA中巨大的增益伴隨着放大的自發射(ASE,Amplifiedspontaneousemission)，反向傳輸的ASE造成增益飽和，這樣就增加了噪聲指'f((NF,Noisefigure)f6J。

光纖光隔離器與摻餌光纖放大器EDFA組合應用，可以消減反向ASE，從而增加最大增益及減小噪聲指數。所以，在高速率或長距離光纖通信中，光隔離器已經成為必不可少的重要器件。現在正高速發展的密集波分複用光纖通信中，光隔離器更是發揮着巨大的作用。在光纖通信中，越是高速率、越是大容量的系統，光隔離器的作用越是顯著，實際上，在光纖通信主幹網上，光隔離器是不可或缺的。聖1.2磁光隔離器原理磁光隔離器是非互易光無源器件。光隔離器工作基於法拉第旋轉效應，即在磁場的作用下，光通過磁光物質時其偏振方向會發生旋轉的現象，這種偏振面旋轉現象也叫磁致旋光效應。由磁光物質和磁鐵組成的器件稱法拉第旋轉器。對於給定的透明介質，光偏振面旋轉的角度a與光在磁光物質中通過的距離1及磁感應強度B成正比:B二VlB(1一1)式((1-1)中V是磁光物質的特性常數，稱為維爾德(Verdet)常數，單位為deg/(Gs"cm)。從偏振特性的角度來説，由於磁場對磁光材料的作用是產生磁光效應，所以磁光材料引起的光偏振面旋轉方向取決於外加磁場的方向，與光的傳播方向無關。逆着光看去，當線偏振光沿着磁力線方向通過介質時，其振動面向右旋轉;當偏振光沿磁力線反方向通過磁光介質進，其振動面則向左旋轉，所以法拉第效應具有非互易性。光隔離器都以法拉第效應非互易性為基礎，不同類型光隔離器原理稍有區別。現以偏振相關光隔離器為例説明光隔離器的原理。沿光傳播方向設一平行磁場(磁場方向是正向還是反向決定於磁光晶體的磁致旋光特性)，磁光晶體材料放置於磁場中，磁光材料前後兩邊分別放置偏振器。