磁光隔离器

在国外，光隔离器在70年代开始即被列为重点开发项目!28,291，我国在这方面的研究起步较晚，但在国家科委和国家自然科学基金的大力支持下，研究开发工作也己经取得很大进 展。自从日本电气公司最早使用((GdY)3Fe50,:材料制成世界第一个光隔离器以来，光隔离器的研制日益兴起(25,261国外研制光隔离器的公司很多，以美国和日本为例就有数十家1201。光隔离器已商品化，广泛应用于高速大容量单模光纤通信、EDFA光放大器、DFB-LD半导体激光器、CATV光缆电视等系统中。磁光隔离器产品其中以日本FDK公司和美国E-TEK公司比较具有代表性。国内有武汉邮电科学院生产光隔离器。

国内光隔离器研制水平与国外相比，在产品加工、封装工艺等方面仍有一定差距。目前，光隔离器的研制特点是器件工作波长系列化(从紫外直到近红外)、高指标、小型化、产品化。圣1.1在光通信中的作用在光通信系统中，外部光反馈，即外部的反射端面将部分激光输出反射回激光器谐振腔的现象，显著地影响着半导体激光器的性能，进而影响通信系统的性能。在实际应用中，外部光反馈造成了严重的问题。例如，激光管到光纤的光祸合回路中，光纤端面上的反射引起调制响应特性的恶化，输出光功率不稳定及输出光频率抖动，并造成强度噪声的增加J,-0J。外部光反馈不仅影响输出光功率和输出光频率，而且还产生多稳态性和回滞现象[s1。在激光器输出口加光隔离器能够阻挡反射光进入激光器，对稳定激光器输出有非常大的功用。在光纤通信系统中，掺饵光纤放大器(EDFA,Erbium-dopedfiberamplifier)已经被广泛应用，正是EDFA的出现才使长距离全光传输成为可能。但在EDFA中巨大的增益伴随着放大的自发射(ASE,Amplifiedspontaneousemission)，反向传输的ASE造成增益饱和，这样就增加了噪声指'f((NF,Noisefigure)f6J。

光纤光隔离器与掺饵光纤放大器EDFA组合应用，可以消减反向ASE，从而增加最大增益及减小噪声指数。所以，在高速率或长距离光纤通信中，光隔离器已经成为必不可少的重要器件。现在正高速发展的密集波分复用光纤通信中，光隔离器更是发挥着巨大的作用。在光纤通信中，越是高速率、越是大容量的系统，光隔离器的作用越是显著，实际上，在光纤通信主干网上，光隔离器是不可或缺的。圣1.2磁光隔离器原理磁光隔离器是非互易光无源器件。光隔离器工作基于法拉第旋转效应，即在磁场的作用下，光通过磁光物质时其偏振方向会发生旋转的现象，这种偏振面旋转现象也叫磁致旋光效应。由磁光物质和磁铁组成的器件称法拉第旋转器。对于给定的透明介质，光偏振面旋转的角度a与光在磁光物质中通过的距离1及磁感应强度B成正比:B二VlB(1一1)式((1-1)中V是磁光物质的特性常数，称为维尔德(Verdet)常数，单位为deg/(Gs"cm)。从偏振特性的角度来说，由于磁场对磁光材料的作用是产生磁光效应，所以磁光材料引起的光偏振面旋转方向取决于外加磁场的方向，与光的传播方向无关。逆着光看去，当线偏振光沿着磁力线方向通过介质时，其振动面向右旋转;当偏振光沿磁力线反方向通过磁光介质进，其振动面则向左旋转，所以法拉第效应具有非互易性。光隔离器都以法拉第效应非互易性为基础，不同类型光隔离器原理稍有区别。现以偏振相关光隔离器为例说明光隔离器的原理。如图1-1所示，沿光传播方向设一平行磁场(磁场方向是正向还是反向决定于磁光晶体的磁致旋光特性)，磁光晶体材料放置于磁场中，磁光材料前后两边分别放置偏振器。

磁光隔离器磁光隔离器又称光单向器，是一种光非互易传输光无源器件，即沿正向传输方向具有较低插入损耗，而对反向传输光有很大衰减作用的无源器件。磁光隔离器也时常简称光隔离器，但与电路中利用光隅隔离电联系的光隔离器不同，光通信用的光隔离器是隔离光而不是隔离电，且是无源器件。随着光通信技术向高速、大容量方向发展，光路中的光反射已成为一个必须解决的重要问题，额外的光反射使光通信系统变得不稳定，增加误码率，限制了长距离的光信号传输。而只允许光线沿光路正向传输，阻隔反向传输光线的光隔离器能够解决反射光这一问题。在长距离或高速率光纤通信系统中，光隔离器是必不可少的器件。