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光學隔離器

Wikipedia · 2022-08-15 维基百科 👁 1 阅读

光學隔離器，又稱光學二極體，是一種可限制光線向特定方向行進的光學儀器。它通常被用來防止多餘的反馈光線進入光學振盪器中，例如雷射腔。其運作原理乃為法拉第效應（磁光效應所造成），而該效應被用在其主元件，亦即法拉第旋光器中。

原理
光學隔離器的主元件是法拉第旋光器。如图二所示，我們在旋光器中施加一個磁场。它的磁感应强度在光线传播方向上的分量大小为B。这个磁场会使光線通過旋光器時偏振方向发生旋轉。旋轉角度\beta為：
: \beta=\nu B d\,,
其中\nu是旋光器材料（非晶體或晶體；固體，液體或氣體）的韦尔代常数，d則是旋光器的長度。在光學隔離器中，旋轉角度被特別設為45度。

另外，任何種類的光學隔離器（不僅是法拉第隔離器）都需要某種非互換性機制。

偏振相關隔離器
偏振相關隔離器，又稱法拉第隔離器，由三個部分組成：一個輸入偏振片（起偏器，偏振方向為垂直）、一個法拉第旋光器、以及一個輸出偏振片（又稱檢偏器，偏振方向為45度）。

順向行進的被輸入偏振片極化，成為垂直偏振光。接著，法拉第旋光器會將光線的偏振方向旋轉45度。最後，檢偏器允許該光線通過該隔離器。

反向行進的光線則先通過檢偏器（一樣是偏振片），並被其極化為45度偏振光。接著，法拉第旋光器同樣會將該光線的偏振方向旋轉45度。這表示該光線最後會變成水平偏振的（法拉第效应的非互换性使得偏振旋轉方向與光的行進方向无關）。由於起偏器只允許垂直偏振光通過，向後行進的光因此就被阻隔了。

圖二是一個法拉第旋光器、一個起偏器和一個檢偏器的組合。對於一個偏振相關隔離器而言，起偏器與檢偏器之間的夾角\beta被設為45度。

偏振相關隔離器通常被用在自由空間光系統中。這是因為光源的偏振方向在其中通常是被維持的。在光纖系統中，偏振方向在非偏振維持系統中會被分散，因此會導致偏振角的損耗。

偏振獨立隔離器
偏振獨立隔離器也是由三個部分構成：一個輸入双折射楔 （其普通偏振方向為垂直、異常偏振方向為水平）、一個法拉第旋光器、以及一個輸出双折射楔 （其普通偏振方向為45度、異常偏振方向為−45度）。

順向行進的光線被輸入雙折射楔拆成垂直偏振與水平偏振二部分，各自被稱作普通光（o光，ordinary ray）和異常光（e光，extraordinary ray）。接著，法拉第旋光器將o光和e光的偏振方向皆顺时针旋轉45度，使o光的偏振方向為45度，而e光的偏振方向為−45度。最後，輸出雙折射楔再將二者重新合併 。

反向行進的光線則先通過輸出雙折射楔，並被其分離成偏振方向為45度的o光和偏振方向為-45度的e光。接著，法拉第旋光器再次將o光和e光的偏振方向同時逆时针旋轉了45度，使o光呈垂直偏振而e光呈水平偏振。最後當它們通過輸入雙折射楔時，它們並不會被重新合併成一道光線，而是被分散掉。

參見
*法拉第效應
*磁光效應
*韋爾代常數
註釋
參考資料
外部連結

#光學元件

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