有關你想知道的光隔離器

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

光隔離器可分為偏振相關型和偏振無關型兩類。

偏振相關的光隔離器

只有特定線偏振方向的入射光束才能通過。如圖1，準直的線偏振入射光先通過第一個線偏振片，損耗非常小。然后經過45° 法拉第旋轉器，其偏振方向相比于第一個偏振片旋轉了45° ，再經過第二個45°方向的線偏振片，光通過時的損耗仍然很小。

如果光經過反射后以相同的偏振態進入光隔離器的出射端口，仍然可以無損耗的通過第二個偏振片。然后通過法拉第旋轉器其偏振態又旋轉了45°，因此光不能通過第一個偏振片。根據偏振片類型的不同，能量會被反射或被吸收。

雙箭頭表示前向和后向傳播光束的偏振方向
如果法拉第旋轉器的旋轉角度偏離45°（由于制備誤差或者工作于非設計的波長處），也可以調節輸出偏振片的偏振方向來得到最大的透射，但是隔離度會減小。最好優化偏振片的指向來得到最大的隔離度，前向傳播時存在一定的插入損耗是可以接受的。

偏振無關的光隔離器

偏振無關的光隔離器的入射光束可以處于任意的偏振態。這一器件在光纖光學中會用到，因為大多數光纖不是保偏的。尤其是光纖通信系統中的光偏振態通常不是確定的，因此光隔離器及其它器件需要工作于任意偏振態。

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

背反射光通過第二個雙折射晶體后分成兩束光，此時偏振與正向模式光的偏振態相同。由于法拉第旋轉器是一種非互易性的偏振旋轉器，所以它將抵消反向模式光由半波片產生的偏振旋轉。當這兩束光通過第一個雙折射晶體后，將偏離準直透鏡，并入射在外殼壁上被吸收，從而防止反向模式進入入射光纖中。
 

這種光纖隔離器可以制作的體積非常小，如圖4

偏振無關光隔離器不需要保持偏振態，因為兩正交偏振分量間的相對相位是任意變化的。相位變化與溫度和波長有關。