法拉第隔離器的構造與工作原理
要制作一個法拉第隔離器，需要在法拉第旋轉器的基礎上增加一對偏振片，并將旋轉角度設置為?45°。由于法拉第效應的旋轉方向與光的傳播方向無關，反射光再次通過隔離器時，偏振方向會再旋轉?45°，使得反射光的偏振方向與入射光相差?90°。因此，輸入端的偏振片會阻擋反射光，從而實現光學隔離。
關鍵設計要點
- 偏振片的作用
- 輸入偏振片：濾除反向反射光（隔離度關鍵）
- 輸出偏振片：矯正輸出光的偏振態，確保即使光在返回時發生退偏，仍能保持高隔離度。
- 法拉第效應的挑戰
- 弱效應：即使在TGG（釓鎵石榴石）晶體中，法拉第效應仍然較弱，需要?強磁場?才能實現?45°?旋轉。
- 波長依賴性：費爾德常數（Verdet constant）隨波長變化明顯，長波長（如?~1μm）需要更強的磁場。
兩種基本隔離器設計
1. FOI 5/57（短波長型）
- 適用波長：較短波長（如可見光至近紅外）
- 磁場結構：標準永磁體排列，結構較緊湊
- 波長調諧方式：
- 通過螺紋調節?TGG 棒在磁體中的插入深度
- 需臨時移除輸入偏振片（易于重新安裝）
- 調諧范圍：約?100-150nm
2. FOI 5/711（長波長型）
- 適用波長：近紅外（如?1μm?附近）
- 磁場結構：采用?對向磁體排列，以增強中心磁場強度
- 波長調諧方式：
- 通過調整?對向磁體的間距?來改變磁場強度
- 整個外殼可旋轉調節（無需更換部件）
- 調諧范圍：約?出廠設定波長的 ±5%
為何不采用簡單偏振片旋轉調諧？
某些廠商通過旋轉輸出偏振片的角度來適應不同波長，但這會導致?額外的插入損耗（尤其在偏離?45°?時）。我們的方法?不增加正向損耗，確保更高的?反向隔離度。
隔離度（Isolation）的實際考量
- 理論值：可輕易標稱?>40dB?反向隔離度，但實際使用中受光束尺寸、溫度等因素影響。
- 我們的標稱值：
- >30dB（適用于?5mm 孔徑、光束直徑 ≤3.5mm，普通實驗室環境）
- >40dB（在精密調諧和溫控條件下可實現）
我們更傾向于提供?真實可達到的性能指標，而非過度宣傳理論值。
偏振片選項
- 標準配置：高精度?格蘭-泰勒（Glan-Taylor）型方解石偏振片（集成于隔離器）
- 可選方案：
- 按需求更換其他類型偏振片
- 單獨提供?法拉第旋轉器單元（不帶偏振片）
總結
我們的法拉第隔離器通過?精確的磁場設計?和?TGG 晶體優化，確保高隔離度、低插入損耗，并提供?可調諧波長?的靈活性。相比簡單偏振片旋轉方案，我們的方法?更穩定、損耗更低，適用于高功率激光系統及精密光學實驗。
法拉第隔離器產品規格
| 參數 | FOI 5/57 法拉第隔離器 | FOI 5/711 法拉第隔離器 |
|---|---|---|
| 型號 | FOI-5/57 | FOI-5/711 |
| 通光孔徑 (mm) | 5 | 5 |
| 波長范圍 (nm) | 500 – 900 | 900 – 1100 |
| 隔離度 (dB) | > 30 | > 30 |
| 插入損耗 (dB) | < 0.5 | < 0.5 |
| 調諧方式 | 三段可調范圍： 500-750、750-850、800-900 | 固定波長±5°旋轉調諧 |
| 尺寸 (mm) | ||
| – 不含偏振片 | 直徑60 × 長度58 | 直徑75 × 長度75 |
| – 含偏振片 | 直徑60 × 長度100 | 直徑75 × 長度120 |
