保偏单模光纤隔离器

一．定义

       单模光纤隔离器是一种利用磁光晶体的法拉第效应来隔离反射光，只允许光以单一方向传输的无源磁光器件。光纤隔离器用于防止光源受到由背向反射或信号产生的不良影响。

二．特点

       1.正向通光，反向隔离。

       2.高隔离度、低插入损耗、高承受功率。

       3.偏振相关型结构。

三．说明

1. 偏振相关型隔离器工作原理简介

图1.偏振相关型隔离器结构原理图。

       偏振相关隔离器，由输入偏振光学元件、法拉第旋光器以及输出偏振光学元件三部分构成。其中输入与输出偏振光学元件的偏振夹角为45°，当一束光正向进入时，入射偏振光学元件作为起偏器生成线偏振光进入法拉第旋光器，法拉第旋光器使线偏振光旋转45°，最终光线完全通过输出偏振光学元件。当一束光反向进入时，法拉第旋光器继续旋转光的偏振方向，旋转方向与光正向进入相同，此时光的偏振方向相对入射光旋转90°，与输入偏振光学元件的透振方向垂直，光被拦截，实现光以单一方向传输的功能。

2.关键参数

（1）插入损耗IL (Insertion Loss)

       插入损耗是指增加光隔离器而产生的附加损耗，定义为该无源器件的输入和输出端口的光功率之比，即：

IL = 10 lg（Pout /Pin）

式中，Pout为输出端口的光功率，Pin为输入端口的光功率。该器件的性能要求对正向入射光的插入损耗是越小越好。（注：一般计算结果为负值，但实际填写或使用时常常会将负号省略。）

图3.隔离器插损测试示意图。

       以红光为例，输入光功率Pin =100 mW，输出光功率Pout=99 mW，那么通道1的插损IL为：

IL = 10 × lg (90/100)

= 10 × (-0.046) 

= -0.46 dB        

（2）隔离度Iso (Isolation)

       隔离度是指光隔离器对反向反射光的隔离能力。定义为：反向入射光信号的功率值与反向输出光信号的功率值的比的分贝数，表示为：

Iso= 10×lg(PRout/PRin)

式中，PRin表示反向输入的光功率，PRout表示反向反输出的光功率。该器件的性能要求对反向反射光的隔离度值越大越好。

图4.隔离器隔离度测试光路图。

       同样以红光为例，反向输入光功率PRin =100 mW，输出光功率PRout=1 mW，那么通道1的隔离度Iso为：

Iso = 10 × lg (1/100)

= 10 × (-2)   

= -20 dB      

1.MOPA光纤激光器

       MOPA(Master Oscillator-Power Amplifier，主震荡功率放大电路)激光发生器就是指由激光器震荡器与放大仪联级的一种激光发生器构造。而在工业领域，MOPA激光发生器代指由脉冲电流推动的半导体激光种籽源和光纤传感器组成的一种与众不同的，更加“智能化系统”的纳秒单脉冲光纤激光发生器。

图1.隔离器在MOPA光纤激光器中的应用。

       光纤隔离器在MOPA激光器中的作用：防止回波反射光进入种子源，造成种子源输出的不稳定；通过多级隔离器配合将返回光拦截至最低水平以保护种子源。