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英國Leysop? FOI-5/57 、 FOI-5/711法拉第旋光器和隔離器

Faraday Optical Rotators and Isolators

為了防止背反射

當光束在存在軸向磁場的情況下穿過材料時，法拉第效應引起光偏振面的旋轉。這種效應類似于光線穿過石英等光學活性材料時產生的效應。然而，該效應不同于旋光性，因為旋轉角度的意義不依賴于通過介質的傳播方向。 觀察者將看到以一種方式穿過介質的光的偏振軸例如順時針旋轉了一個角度。然而，如果光通過相同的介質向后反射，則相同的觀察者將再次看到光偏振軸旋轉了額外的相等的順時針角度(而在旋光性介質中，光將首先經歷順時針旋轉，然后經歷相等的逆時針旋轉，使其返回到其原始狀態)。表現出這種特性的裝置叫做法拉第旋轉器。 實際設備的基本設計是使用一根光學材料棒，放置在由永磁體產生的軸向磁場中，通常面對磁化圓環。可以使用一些光學玻璃(例如SF57和根據維爾德常數選擇的特殊等級的玻璃)，但是我們只使用最高質量的單晶TGG(鋱鎵石榴石)。這為可見至近紅外區域提供了最高的維爾德常數，并提供了具有低光學失真的高功率處理。

為了制造法拉第隔離器，需要在旋轉器上增加一對偏振器，并將旋轉角度設置為45°。對于通過隔離器返回的反射器，旋轉是附加的，在隔離器的輸入端，輸入偏振態和反射偏振態之間存在90°的差異。因此，輸入偏振器將拒絕背反射。輸出起偏器是必要的，以清除通過隔離器傳輸回來的偏振態(見圖)，從而確保良好的隔離，即使光在通過器件返回之前已經去偏振。 即使在TGG，法拉第效應也很弱，因此需要強磁場。它也是波長敏感的，因為費爾德常數(它提供了一種品質因數)強烈地依賴于波長。隨著波長的增加，需要使用特別強的磁場來實現45°的旋轉角。因此，我們的隔離器系列有兩種基本設計。對于較短的波長，我們提供FOI 5/57設計。這使用了簡單的永久磁鐵排列，因此，比較長波長模型(FOI 5/711)略小，在較長波長模型中，使用特殊排列將磁場強度增加到在約1米處獲得45°旋轉所需的非常高的水平。5/57隔離器是波長可調的，通過螺紋調節來調節TGG棒插入磁體組件的程度。該操作需要拆除輸入偏振器，以便接近棒(偏振器很容易重新安裝到位)。 因為FOI 5/711裝置使用了相反的磁鐵排列，所以通過增加或減少相反磁鐵的間距來調整。這改變了固定TGG棒的中心區域的場強。整個外殼為此過程進行調整(一部分擰入另一部分)，我們再次建議，在大多數情況下，拆除偏振鏡是明智的。一般來說，FOI 5/57型號可以在大約100-150納米的波長范圍內調諧，而FOI 5/711型號具有更受限制的調諧范圍，在工廠設定波長的任一側大約5%。與其他制造商經常使用的方法相比，這種布置可能看起來很麻煩，在其他制造商的方法中，僅通過旋轉輸出偏振器相對于輸入偏振器的角度，就可以針對不同的波長調諧設備。然而，在除45°之外的所有相對角度，很容易看出，在TGG棒之后，輸出偏振器與輸入偏振平面的不對準將在正向傳輸中引起相當大的附加插入損耗。因此，我們在不增加插入損耗的情況下獲得真正調諧的方法在增加系統中前向波和后向波之間的相對對比度方面更有效。 這就把我們帶到了隔離的主題。很容易確定一個器件將對反向傳播的光提供>-40dB的隔離。但是，如果不指定條件，這是沒有意義的。一份實用的說明書應該告訴用戶在“真實世界”的條件下他或她能期望達到什么。因此，對于我們的5毫米孔徑設備，我們引用了>-30dB隔離的最小值，這將適用于直徑高達～3.5毫米的光束，以及在正常的非受控實驗室環境中遇到的典型溫度范圍。我們不喜歡搞“表演”，所以更喜歡引用這個更現實的數字。當然，通過精心設置和溫度控制，完全有可能實現>-40dB的數字。 可以提供輸入和輸出偏振器，并安裝在隔離器上，形成一個完整的系統。我們提供標準的我們自己的優秀格蘭-泰勒公司如果需要完整的隔離器，請使用方解石型偏振鏡，盡管我們很樂意根據要求安裝其他類型的偏振鏡，或者只在需要時提供旋轉器。

模型	FOI-5/57	?FOI-5/711
孔徑(毫米)	5	5
波長(納米)	500 – 900	900 – 1100
隔離(db)	> 30	> 30
插入損耗(分貝)	< 0.5	< 0.5
音調美的	三個范圍 500 – 750、750 – 850和800-900	5圍繞固定波長旋轉
尺寸(毫米)
排除偏振鏡	60直徑x 58長	75直徑x 75長
用偏光鏡	60直徑x 100長	75直徑x 120長

除了上述5毫米光圈單元，我們還可以根據要求提供8毫米光圈(如FOI-8/57和FOI-8/711)。請注意，雖然較大的TGG棒的成本明顯較高，但這種較小的直徑增加也需要更大更重的磁體。因此，這些旋轉器/隔離器的成本略高于較小孔徑的型號。

鈦寶石寬帶旋轉器/隔離器

如上所述，我們的可調諧隔離器非常適合固定波長操作，或者當源波長發生變化時，在兩次實驗之間僅需要偶爾調整。然而，進行這些調整相對耗時，并且在使用寬帶或快速可調光源(例如染料激光器或新型振動模式激光器之一，例如Ti:藍寶石)的情況下不方便。如果系統中的法拉第隔離器需要從工作臺/設備上移除并離線設置以獲得最佳性能，那么擁有一個可以在幾秒鐘內調諧到不同波長的激光源就沒有多大意義。這就是我們新的寬帶設備發揮作用的地方。 除了TGG棒之外，通過將無源光學元件(石英旋轉板)插入到設備中，這兩個部件的組合是一個隔離器，其中輸出偏振現在相對于輸入處于更方便的90°角。更重要的是，它可以顯示單元的隔離現在保持在寬的帶寬上，而不是僅僅在一個波長上。我們的寬帶隔離器設計用于非常重要的鈦寶石激光源通常覆蓋的波長范圍，即700納米至900納米。在此范圍內，隔離應保持在27dB以上，無需任何重新調諧。由于法拉第棒和石英旋轉器的組合旋轉使輸出偏振軸與輸出偏振器的優選軸匹配的程度不同，所以要付出的代價很小，因為整個波段上的透射不均勻。 這種寬帶隔離器(或旋轉器，如果你喜歡)的價格與波長可調單元非常相似。如果您希望討論該裝置如何改進您的光學系統，或者尋找替代波長選項，請隨時聯系我們。

超寬調諧范圍法拉第隔離器

為了響應客戶對具有越來越寬調諧范圍的隔離器的需求(在所有這些新來源出現之前，美國制造商要容易得多！)我們介紹了一種新設計的隔離器。這是基于我們的FOI5/57設計，但使用了比普通TGG棒稍長、強度更大的磁體組件，以增加最大工作波長，更重要的是，使用了新的更方便的波長調諧組件。

上面的照片顯示了該設備在調諧范圍的兩個極端。它還清楚地示出了螺旋調諧機構，該機構產生TGG棒到磁體組件中的純平移，而沒有棒的旋轉或偏振器的相對取向的改變。調諧機制非常平滑，允許非常精確地調整調諧，以在650-1，100納米的異常寬的波長范圍內最大化隔離，所有這些都在一個器件中。