[发明专利]法拉第旋光方法及装置和使用该装置的光隔离方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光器或光通讯等系统中的磁光器件技术，特别涉及光隔离器中的法拉第旋光装置相关技术。

背景技术

法拉第旋光装置是目前光隔离器应用的核心器件。然而，目前已知的法拉第旋光材料在可见光400nm到1μm波长范围内的维尔德常数（Verdet Constant）都非常小，这就使得在这个波长范围内的光隔离器产品需要非常高的磁场强度和大量的法拉第晶体。从而，也导致了这个波长范围的光隔离器产品成本高、且不易生产。作为这个波段最主要的应用-光纤激光器技术，正在成为工业激光器的主流技术。其在材料加工、激光达标、激光武器等方面的应用正在飞速发展。今年，国家也加大了对光纤激光器技术的投入和支持。而隔离器已经成为限制其快速发展的瓶颈之一。

相关方面的研究为：

《电子技术》,2009(02):31-32.该论文重点介绍了微型宽带光隔离器的设计方法。光隔离器包括偏振无关型在线式光隔离器和偏振相关小型化光隔离器。普通的偏振无关光隔离器一般都需要将光拆成o光和e光两部分，这就必须得用到偏光分束器。常用的偏光分束器有两种：1.双折射楔形晶体；2.平行分束的双折射一型晶体。它们有着明显的缺点：前者会使o光和e光在晶体中的光程不一样，产生自然偏振膜色散，必须得外加偏振膜色散补偿片，这样一来既增加了成本又增大了隔离器的体积。后者虽然可以使o、e光光程相同，但晶体本身体积过大，难以满足现今光通信系统对器件小型化的要求。为此，设计了一种无需偏振膜色散补偿片，而在法拉第旋光片后加入1/4波片或全波片来达到扩展带宽目的的微型带宽光隔离器，克服了以上两者的缺点，不仅减小了反向隔离度，并可以使50dB光隔离器的隔离度范围变成大约80dB以上，故称为微型宽带光隔离器。

又如：

《激光与红外》,2006(02):125-127.该文章提出了一种小型化光隔离器的设计方案，通过理论分析其实现原理以及各个光学参数，并由实验证实了该方案的有效性。设计结果表明，在保证获得优良参数情况下，采用该方案能使光隔离器结构更紧凑，且有效降低其成本和装配难度。通过1／4波片及全波片对法拉第旋光片的旋光色散特性补偿后，可使该器件的隔离度参数随波长变化不敏感，此外，由于采用对称的光路设计，该方案的偏振模色散理论值为0，无需额外补偿。

再如：

公开号为CN1389991[P]发明专利中，提供了一种增加隔离器隔离度带宽的方法及其宽带光隔离器，将法拉第旋光晶体的角度色散转化为偏振光的相位变化，然后用全波片减小相位变化，从而消除由法拉第旋光晶体的角度色散引起的器件隔离度的变化，使隔离器的带宽增加，隔离度增大。其宽带光隔离器由偏振分光器、法拉第旋光晶体、偏振合光器及在偏振分、合光器之间的全波片和λ/4波片组成。

再如：

公开号为CN201859277U[P]的实用新型专利中，一种用于光纤通信的光隔离器，其特征在于依次沿通光方向相互平行放置的正向光偏振态控制组件、隔离组件和反向光偏振态控制组件；正向光偏振态控制组件为依次沿通光方向相互平行放置的第一线偏振器和第一四分之一波片；隔离组件为依次沿通光方向相互平行放置的第一高反射率反射体、法拉第旋光装置和第二高反射率反射体和永磁体；反向光偏振态控制组件为依次沿通光方向相互平行放置的第二四分之一波片和第二线偏振器。有益效果：法拉第旋转角的小幅变化不会严重劣化光隔离器的性能，降低了对法拉第磁光材料温度稳定性的要求；仅利用单级隔离就实现40-65dB以上隔离度的要求；光线不产生横向位移，光路短，可以实现器件的小型化。

技术内容

本发明目的是针对以上现有技术的不足，提供一种只允许线偏振光平行于主轴的偏振态光通过，以排除由于半波片加工精度所引起的消光比劣化，以提供最大可能的消光比，且基于此种法拉第旋光装置的隔离器也可以实现最大可能的隔离度，工作稳定的法拉第旋光装置结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种法拉第旋光的实现方法，为实现最高消光比，所述方法为，使反向光经过旋光元件之间的玻片时，偏振光的偏振态正好与玻片的光轴平行或成90度。

所述的法拉第旋光的实现方法，其旋光元件包括法拉第元件及磁环，法拉第元件设于磁环中，法拉第元件的轴心与磁环轴心在同一轴线。

所述的法拉第旋光的实现方法，其所述玻片为半波片。