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光隔離器是一種只允許單向光通過(guò)的無(wú)源光器件，其工作原理是基于法拉第旋轉(zhuǎn)的非互易性。光隔離器用于防止光源受到由背反射產(chǎn)生的不良影響。背反射可能損壞激光器或者使之產(chǎn)生跳模、振幅變化或頻移。在高功率應(yīng)用中，背反射還能引起不穩(wěn)定性和功率尖峰。

光隔離器可分為偏振相關(guān)型和偏振無(wú)關(guān)型兩類。

偏振相關(guān)的光隔離器

只有特定線偏振方向的入射光束才能通過(guò)。如圖1，準(zhǔn)直的線偏振入射光先通過(guò)第一個(gè)線偏振片，損耗非常小。然后經(jīng)過(guò)45° 法拉第旋轉(zhuǎn)器，其偏振方向相比于第一個(gè)偏振片旋轉(zhuǎn)了45° ，再經(jīng)過(guò)第二個(gè)45°方向的線偏振片，光通過(guò)時(shí)的損耗仍然很小。

如果光經(jīng)過(guò)反射后以相同的偏振態(tài)進(jìn)入光隔離器的出射端口，仍然可以無(wú)損耗的通過(guò)第二個(gè)偏振片。然后通過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)器其偏振態(tài)又旋轉(zhuǎn)了45°，因此光不能通過(guò)第一個(gè)偏振片。根據(jù)偏振片類型的不同，能量會(huì)被反射或被吸收。

雙箭頭表示前向和后向傳播光束的偏振方向
如果法拉第旋轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)角度偏離45°（由于制備誤差或者工作于非設(shè)計(jì)的波長(zhǎng)處），也可以調(diào)節(jié)輸出偏振片的偏振方向來(lái)得到最大的透射，但是隔離度會(huì)減小。最好優(yōu)化偏振片的指向來(lái)得到最大的隔離度，前向傳播時(shí)存在一定的插入損耗是可以接受的。

偏振無(wú)關(guān)的光隔離器

偏振無(wú)關(guān)的光隔離器的入射光束可以處于任意的偏振態(tài)。這一器件在光纖光學(xué)中會(huì)用到，因?yàn)榇蠖鄶?shù)光纖不是保偏的。尤其是光纖通信系統(tǒng)中的光偏振態(tài)通常不是確定的，因此光隔離器及其它器件需要工作于任意偏振態(tài)。

對(duì)于偏振無(wú)關(guān)的光纖隔離器，入射光被雙折射晶體分成兩束光（如圖3所示），法拉第旋轉(zhuǎn)器和半波片使得兩束光的線偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，隨后兩束光通過(guò)第二個(gè)雙折射晶體，再次合并為一束光。

背反射光通過(guò)第二個(gè)雙折射晶體后分成兩束光，此時(shí)偏振與正向模式光的偏振態(tài)相同。由于法拉第旋轉(zhuǎn)器是一種非互易性的偏振旋轉(zhuǎn)器，所以它將抵消反向模式光由半波片產(chǎn)生的偏振旋轉(zhuǎn)。當(dāng)這兩束光通過(guò)第一個(gè)雙折射晶體后，將偏離準(zhǔn)直透鏡，并入射在外殼壁上被吸收，從而防止反向模式進(jìn)入入射光纖中。
 

這種光纖隔離器可以制作的體積非常小，如圖4

偏振無(wú)關(guān)光隔離器不需要保持偏振態(tài)，因?yàn)閮烧黄穹至块g的相對(duì)相位是任意變化的。相位變化與溫度和波長(zhǎng)有關(guān)。