浅谈光隔离器-电子发烧友网

互易器件和非互易器件

连接器、耦合器等大多数无源器件的输入和输出端是可以互换的，称之为互易器件。

然而光通信系统也需要非互易器件，如光隔离器。光隔离器是一种只允许单方向传输光的器件。

某些光器件特别是激光器和光放大器对于从连接器、接头、调制器或滤波器反射回来的光非常敏感。因此通常要在最靠近这种光器件的输出端放置光隔离器，以消除反射光的影响，使系统工作稳定。

对光隔离器的要求是隔离度大、插入损耗小、饱和磁场低和价格便宜。

磁光块状光隔离器

光通信用的隔离器几乎都用法拉第磁光效应原理制成;

当平面偏振光沿着磁场方向入射到非旋光材料时，光偏振面将旋转角度θ;如果反射光再一次通过法拉第介质，则旋转角度增加到2θ。

隔离器

用法拉第磁光效应原理制成

光通信用的隔离器几乎都用法拉第磁光效应原理制成。当平面偏振光沿着磁场方向入射到非旋光材料时，光偏振面将旋转角度θ，如果反射光再一次通过法拉第光偏振面将旋转角度θ，如果反射光再次通过法拉第介质，则旋转角度增加到 2θ。角度θ可用下式表示：θ=pHL

式中p是材料的 Verdet 常数，表示单位磁场强度使光偏振面旋转的角度

隔离器工作原理

起偏器 P 使入射光的垂直偏振分量通过调整加在法拉第介质的磁场强度，使偏振面旋转45°，然后通过检偏器A。反射光返回时，通过法拉第介质又一次旋转45°，正好和入射光偏振面正交，因此不会使入射光受到影响，等于把入射光和反射光相互隔离开来。

磁光波导光隔离器

光纤通信发展的趋势是将光源、光放大器、光调制器和探测器等光器件集成在一起。而光隔离器在这个集成器件中是必不可少的。虽然块状自由空间光隔离器尺寸小，隔离度大(>50 dB)，插入损耗也小(<0.1 dB)，但是这种基于法拉第旋转器和线性偏振片的隔离器不和基于InP的半导体LD兼容，所以不能集成在一起。所以科学家们正在开发基于平面集成光路（PIC）的磁光波导器件。

磁光波导器件

基于PIC的磁光波导器件具有非互易的特点，成本低，体积小，稳定性好，能与其他器件在同一个基板上集成，适合大批量生产。

随着研究的深入和工艺的改进，它的隔离度会提高，插入损耗也会降低，相信不久的将来一定会从实验室进入市场。

集成光隔离器基本工作原理

集成光隔离器基本工作原理是基于YIG磁光薄膜的磁光法拉第效应;按YIG磁光薄膜磁化方向的不同，光隔离器可分为纵向型和横向型两类：

纵向型是外加磁场方向平行于光的传输方向;

横向型是外加磁场方向垂直于光的传输方向。

磁光波导隔离器分类

根据目前已报道的磁光波导隔离器，按其工作原理的不同可分为：

模式 (TE/TM) 转换型；

非互易损耗（SOA）型；

非互易相移（MZI）型。

模式转换型波导光隔离器

利用半漏泄结构波导制作的隔离器，其突出优点在于可自动满足相位匹配的要求。

它是在YIG波导上覆盖一层LiNbO3晶体，而且晶轴在波导平面内处于倾斜状态。在这种结构中，非互易变换与各向异性介质所产生的互易变换相互抵消，从而使得正向传输时，入射波能够在不发生变换的情况下直接通过波导。而对于反向光，非互易变换与各向异性介质所产生的互易变换是相加的，因而发生模式变换， TM模转换为TE高阶模或辐射模而截至，从而实现隔离反向光的功能。

非互易损耗 (SOA) 型波导光隔离器