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光隔離器的工作原理是什么

更新時(shí)間:2022-07-01      瀏覽次數(shù):5216
  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(zhuǎn)的非互易性。 通過光纖回波反射的光能夠被光隔離器很好的隔離。光隔離器主要利用磁光晶體的法拉第效應(yīng)。光隔離器的特性是:正向插入損耗低,反向隔離度高,回波損耗高。 光隔離器是允許光向一個(gè)方向通過而阻止向相反方向通過的無源器件,作用是對(duì)光的方向進(jìn)行限制,使光只能單方向傳輸,通過光纖回波反射的光能夠被光隔離器很好的隔離,提高光波傳輸效率
  光隔離器包含一個(gè)光源(發(fā)射器),幾乎總是一個(gè)近紅外發(fā)光二極管(LED),它將電輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為光,一個(gè)封閉的光通道(也稱為介電通道)和一個(gè)光傳感器,其檢測(cè)入射光,要么產(chǎn)生電能量直接,或調(diào)制 電流從外部電源流入。傳感器可以是光敏電阻、光電二極管、光電晶體管、可控硅(SCR)或雙向可控硅。由于LED除了發(fā)射光以外,還可以感知光,因此可以構(gòu)造對(duì)稱的雙向光隔離器。光耦合固態(tài)繼電器包含一個(gè)光電二極管光電隔離器,該光電二極管驅(qū)動(dòng)一個(gè)電源開關(guān),通常是一對(duì)互補(bǔ)的MOSFET。甲開槽的光學(xué)開關(guān)包含光和傳感器的一個(gè)來源,但其光信道是開放的,允許調(diào)制通過阻塞光或反射光的路徑到傳感器外部物體的光。
  光隔離器主要利用磁光晶體的法拉第效應(yīng)。法拉第效應(yīng)是法拉第在1845年首先觀察到不具有旋光性的材料在磁場(chǎng)作用下使通過該物質(zhì)的光的偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn),也稱磁致旋光效應(yīng)。沿磁場(chǎng)方向傳輸?shù)钠窆?,其偏振方向旋轉(zhuǎn)角度θ和磁場(chǎng)強(qiáng)度B與材料長度L的乘積成比例。光隔離器的工作原理如圖1所示。
  對(duì)于正向入射的信號(hào)光,通過起偏器后成為線偏振光,法拉弟旋磁介質(zhì)與外磁場(chǎng)一起使信號(hào)光的偏振方向右旋45度,并恰好使低損耗通過與起偏器成45度放置的檢偏器。對(duì)于反向光,出檢偏器的線偏振光經(jīng)過放置介質(zhì)時(shí),偏轉(zhuǎn)方向也右旋轉(zhuǎn)45度,從而使反向光的偏振方向與起偏器方向正交,*阻斷了反射光的傳輸。
 法拉弟磁介質(zhì)在1μm~2μm波長范圍內(nèi)通常采用光損耗低的釔鐵石榴石(YIG)單晶。新型尾纖輸入輸出的光隔離器有相當(dāng)好的性能,至低插入損耗約0.5dB、隔離度達(dá)35~60dB,最高可達(dá)70dB。
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