No se puede ignorar el aislador óptico: mejorar la calidad de las señales ópticas
autor: Jocelin
2024-11-12
Función
Aislador ópticoes un dispositivo magneto-óptico pasivo que solo permite transmitir la luz en una sola dirección.Aisladores ópticosse utilizan para evitar efectos adversos en las fuentes de luz causadas por reflejos o señales posteriores. La redesonflexión puede dañar el láser o causar salto de modo, cambios de amplitud o cambios de frecuencia. En aplicaciones de alta potencia, la reflexión de retroceso también puede causar inestabilidad y picos de potencia.
El principio de trabajo de un aislador se basa en el efecto Faraday. En 1842, Faraday descubrió que la luz polarizada giraría al pasar por el vidrio (u otros materiales) en un campo magnético. La dirección de rotación depende de la dirección del campo magnético en lugar de la dirección de la propagación de la luz. Por lo tanto, la rotación no es recíproca. El factor de rotación Q es igual a V x L x H, donde V, L y H se definen de la siguiente manera.
El principio de trabajo de un aislador se basa en el efecto Faraday. En 1842, Faraday descubrió que la luz polarizada giraría al pasar por el vidrio (u otros materiales) en un campo magnético. La dirección de rotación depende de la dirección del campo magnético en lugar de la dirección de la propagación de la luz. Por lo tanto, la rotación no es recíproca. El factor de rotación Q es igual a V x L x H, donde V, L y H se definen de la siguiente manera.
Rotación de Faraday
Q = v x l x h
V: Field Constant, una propiedad de materiales ópticos, medido en minutos por centímetro oersted.
L: La longitud de la ruta óptica a través de materiales ópticos, medidos en CM.
H: resistencia al campo magnético, medido en Oersted.
L: La longitud de la ruta óptica a través de materiales ópticos, medidos en CM.
H: resistencia al campo magnético, medido en Oersted.
El aislador óptico consiste en un polarizador incidente, un rotador de Faraday y un polarizador saliente. El polarizador incidente, como filtro, solo permite que la luz polarizada linealmente ingrese al rotador de Faraday. El rotador de Faraday gira la luz polarizada linealmente en 45 grados, y luego la luz pasa a través del polarizador de salida. En este punto, la dirección de polarización de la luz de salida ha girado en 45 grados en relación con la luz incidente. En la ruta óptica inversa, el rotador de Faraday continúa girando la polarización de la luz en la misma dirección que en la ruta óptica delantera, por lo que la polarización de la luz en este punto se gira 90 grados en relación con la luz incidente. La polarización de esta luz es perpendicular al eje de propagación del polarizador incidente, por lo que dependiendo del tipo de polarizador, la energía se reflejará o absorbirá.
Aislador relacionado con la polarización
Figura 2 Aislador relacionado con la polarización. La luz de transmisión inversa está bloqueada por el polarizador incidente.
Modo positivo
En este ejemplo, se supone que el eje del polarizador incidente es perpendicular (indicado por 0 ° en la Figura 2). La luz polarizada y no polarizada se vuelve polarizada verticalmente después de pasar a través de un polarizador incidente. El rotador de Faraday gira el plano de polarización (POP) en 45 grados en la dirección hacia adelante. Finalmente, la luz pasa a través de un polarizador de salida con un ángulo axial de 45 °. Por lo tanto, el plano de polarización de luz que pasa a través del aislador es de 45 °.
Modo de reversa
La luz que pasa a través del aislador en reversa ingresa primero a través del polarizador de salida, lo que hace que la dirección de polarización de la luz 45 ° en relación con el polarizador incidente. Luego ingrese al rotador de Faraday, y el plano de polarización continúa girando en un ángulo positivo de 45 °. En este punto, el polarizador incidente relativo ha girado 90 grados, por lo que el plano de polarización es perpendicular al eje de propagación del polarizador incidente. Entonces, la luz será reflejada o absorbida.
Aislador de fibra insensible a la polarización
Figura 3 Aislador óptico independiente de polarización. La luz se desvía de la ruta de entrada y está bloqueada por la carcasa.
Modo positivo
Para los aisladores de fibra independientes de polarización, la luz incidente se divide en dos vigas por un cristal birrefringente (como se muestra en la Figura 3). El rotador de Faraday y la placa de media onda giran la dirección de polarización de las dos vigas continuamente en 45 grados, y luego las dos vigas pasan a través del segundo cristal birrefringente y se fusionan nuevamente.
Modo de reversa
Después de pasar por el segundo cristal birrefringente, la luz reflejada se divide en dos vigas, con la misma polarización que la luz del modo delantero. Debido al hecho de que el rotador de Faraday es un rotador de polarización no recíproco, contrarrestará la rotación de polarización de la luz de modo inverso generada por la placa de media onda. Cuando estos dos rayos de luz pasan a través del primer cristal birrefringente, se desviarán de la lente colimadora y serán absorbidas por la pared de la cubierta exterior, evitando así que el modo inverso ingrese a la fibra incidente.
Información esencial
Imán
El imán es el factor principal que determina el tamaño y el rendimiento del aislador. El tamaño de un imán no solo está determinado por la intensidad del campo magnético, sino que también está influenciado por el diseño mecánico. No usa un solo imán sino a través de un ensamblaje complejo. El sistema de modelado ha optimizado y simulado muchos parámetros que afectan el tamaño, la longitud de la ruta óptica, la rotación y la uniformidad del campo magnético. Debido al fuerte campo magnético alrededor del aislador, no coloque objetos de hierro o magnéticos dentro de los 5 cm del aislador.
Temperatura
Tanto los imanes como el rotador de Faraday están estrechamente relacionados con la temperatura. La intensidad del campo magnético y la constante de campo disminuyen con el aumento de la temperatura. Si el entorno experimental excede el rango de temperatura ambiente ± 10 ° C, comuníquese con el soporte técnico.
Dispersión de pulso
Los pulsos láser generarán una ampliación de pulso al pasar a través de materiales con un índice de refracción superior a 1. Cuanto más pequeño sea el ancho del pulso, mayor es la dispersión, por lo que para los láseres ultrarrápidos, la dispersión puede ser muy significativa.
τ: ancho de pulso antes de pasar por el aislador
τ ((z)): ancho de pulso después de pasar por el aislador
ejemplo:
Cuando τ = 197 fs, τ ((z)) = 306 fs (como se muestra en la Figura 4)
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