偏振相关光隔离器

光隔离器：光正向通过，反向阻隔的器件；

偏振相关：无论光源为什么形式，只要通过此隔离器，出射的均为线偏振光；

光隔离器依据的原理是法拉第磁光效应，通俗叫法是磁致旋光效应；

磁致旋光效应：加磁场导致光的振动面发生固定方向旋转的现象；

何为旋光现象？

线偏振光，经过旋光片后，振动面发生了旋转，旋转的角度与旋光片厚度有关。

旋光方向分左旋和右旋：

如图方向，顺时针为右旋，逆时针为左旋；

具有旋光效应的物质很多，如石英、松节油、蔗糖溶液等高达几千种；

通常来讲，光从旋光片的两个面相对入射，其振动面的旋转方向是可逆的，即正向入射为右旋的话，反向入射则为左旋；

但是，如果在旋光片周围加上磁场，光的振动面旋转方向就只跟磁场有关，而跟光的传播方向无关了；

如正向入射右旋45°的话，反向入射依然右旋45°，即反射光与入射光共旋了90°，两者偏振方向相互垂直；

利用磁致旋光的这一特性，旋光片两侧加上偏振片，即形成了光隔离器；

1. 光源（多方向振动）→起偏器→0°（水平方向）线偏振光；
   

2. 线偏振光→磁场中旋光片→右旋成45°方向振动的线偏振光；

3. 45°线偏振光→45°方向偏振的检偏器；

   入射光顺利通过；

4. 45°反射光→检偏器→仍为45°线偏振光；

5. 45°线偏振光→磁场中旋光片→再次右旋45°→90°（垂直方向）线偏振光；

6. 反射光与起偏器，偏振方向相互垂直，无法通过，被完全阻隔；

   
   

实现的功能：光可正向通过隔离器，但反向被阻隔；

偏振相关隔离器典型结构：

光隔离器=起偏器+磁环+旋光片+检偏器；

隔离器的两大关键特性：

1.偏振片对光偏振态的选择性通过；

2.法拉第旋光片，加磁场后，偏振的旋转方向由磁场方向决定，而与光的传播方向无关；

从这两大特性，我们反推对隔离器的关键技术指标要求：

1.与偏振片方向垂直的光才能完全被阻隔，因此，起偏器和检偏器的90°方向的保证是关键；

2.从起偏器和检偏器的90°，反推，法拉第旋光片应将光的偏振方向旋转90°/2=45°；

旋光角度公式：φ=VBIcosα（V-Verder系数为与波长相关的属性常数，B为磁感强度，l为旋光片厚度，α为光线与磁场方向的夹角）；

可以通过控制磁环的磁感强度和旋光片材料及厚度，使得旋光角度φ=45°；

偏振相关光隔离器的测试指标（Unit：dB）：

1.插入损耗：IL=10Log(Pout正/Pin正）

2.隔离度：ISO=10Log(Pout反/Pin反）

3.偏振相关损耗：PDL=ILmax-ILmin

4.回波损耗：RL=10Log(Pout反/Pin正)

隔离器常见结构：两片式、三片式、甚至五片式、倾斜7°（抗反射，原理同APC）；

PS：据一位业内人士说7°可能是专利设计角度，具体小熊没有查，目前业内都按这个角度做；

目前，已有新的设计，拿掉磁环，将硬磁材料掺入旋光片中；

偏振相关光隔离器的工艺难点：

偏振片与法拉第旋光片的胶合问题，关键是胶水；

胶水的关键则是使得胶合过程不产生气泡（类似手机贴膜）；

偏振无关光隔离器

光隔离器：光正向通过，反向阻隔的器件；

光隔离器根据偏振特性可分为偏振相关和偏振无关型；

偏振无关：光经过隔离器，其偏振态未发生变化；

（偏振相关：光经过隔离器，其偏振态为线偏振）

晶体的双折射现象：

光的直线传播，按理应该遵守折射定律；

但在实际应用时发现，光在晶体中的传播，分解成两束光：

一条遵守折射定律，称为o光，

一条不遵守折射定律，称为e光；

o光和e光偏振面相互垂直；

隔离器原理：

入射光经过晶体倾斜表面分成o光和e光，通过法拉第旋转片，偏振面旋转45°，再次通过晶体时耦合在一起；

反射光经过晶体倾斜表面分成o光和e光，通过法拉第旋转片，偏振面再次旋转45°，即相对入射光，其偏振面旋转了45°*2=90°，即o光＜＝＞e光（互换），再次通过晶体时由于两者折射率不同，朝不同方向偏折，最终的反射光分开成e光和o光，无法耦合在一起，从而达到隔离反射光的效果；

偏振相关和偏振无关隔离器都运用了法拉第旋转片的非互易性（偏振旋转方向固定，不随光的传播方向改变）；

偏振相关和偏振无关隔离器区别在于：

偏振无关是利用折射率不同，将o光和e光分解，正向耦合，反向分解；

偏振无关隔离器原理全图：

实物图：