法拉第旋光器與隔離器——抑制背向反射專用

法拉第隔離器的構(gòu)造與工作原理

要制作一個(gè)法拉第隔離器，需要在法拉第旋轉(zhuǎn)器的基礎(chǔ)上增加一對(duì)偏振片，并將旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置為?45°。由于法拉第效應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向與光的傳播方向無關(guān)，反射光再次通過隔離器時(shí)，偏振方向會(huì)再旋轉(zhuǎn)?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(huì)阻擋反射光，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)隔離。

關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 偏振片的作用
   • 輸入偏振片：濾除反向反射光（隔離度關(guān)鍵）
   • 輸出偏振片：矯正輸出光的偏振態(tài)，確保即使光在返回時(shí)發(fā)生退偏，仍能保持高隔離度。
2. 法拉第效應(yīng)的挑戰(zhàn)
   • 弱效應(yīng)：即使在TGG（釓鎵石榴石）晶體中，法拉第效應(yīng)仍然較弱，需要?強(qiáng)磁場(chǎng)?才能實(shí)現(xiàn)?45°?旋轉(zhuǎn)。
   • 波長依賴性：費(fèi)爾德常數(shù)（Verdet constant）隨波長變化明顯，長波長（如?~1μm）需要更強(qiáng)的磁場(chǎng)。

兩種基本隔離器設(shè)計(jì)

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(chǎng)結(jié)構(gòu)：標(biāo)準(zhǔn)永磁體排列，結(jié)構(gòu)較緊湊
• 波長調(diào)諧方式：
  • 通過螺紋調(diào)節(jié)?TGG 棒在磁體中的插入深度
  • 需臨時(shí)移除輸入偏振片（易于重新安裝）
• 調(diào)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(chǎng)結(jié)構(gòu)：采用?對(duì)向磁體排列，以增強(qiáng)中心磁場(chǎng)強(qiáng)度
• 波長調(diào)諧方式：
  • 通過調(diào)整?對(duì)向磁體的間距?來改變磁場(chǎng)強(qiáng)度
  • 整個(gè)外殼可旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)（無需更換部件）
• 調(diào)諧范圍：約?出廠設(shè)定波長的 ±5%

為何不采用簡(jiǎn)單偏振片旋轉(zhuǎn)調(diào)諧？

某些廠商通過旋轉(zhuǎn)輸出偏振片的角度來適應(yīng)不同波長，但這會(huì)導(dǎo)致?額外的插入損耗（尤其在偏離?45°?時(shí)）。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(shí)際考量

• 理論值：可輕易標(biāo)稱?>40dB?反向隔離度，但實(shí)際使用中受光束尺寸、溫度等因素影響。
• 我們的標(biāo)稱值：
  • >30dB（適用于?5mm 孔徑、光束直徑 ≤3.5mm，普通實(shí)驗(yàn)室環(huán)境）
  • >40dB（在精密調(diào)諧和溫控條件下可實(shí)現(xiàn)）

我們更傾向于提供?真實(shí)可達(dá)到的性能指標(biāo)，而非過度宣傳理論值。

偏振片選項(xiàng)

• 標(biāo)準(zhǔn)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(dú)提供?法拉第旋轉(zhuǎn)器單元（不帶偏振片）

總結(jié)

我們的法拉第隔離器通過?精確的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)?和?TGG 晶體優(yōu)化，確保高隔離度、低插入損耗，并提供?可調(diào)諧波長?的靈活性。相比簡(jiǎn)單偏振片旋轉(zhuǎn)方案，我們的方法?更穩(wěn)定、損耗更低，適用于高功率激光系統(tǒng)及精密光學(xué)實(shí)驗(yàn)。

法拉第隔離器產(chǎn)品規(guī)格