光アイソレータの基本原理偏光に影響されないファイバアイソレータ（偏光に影響されないファイバアイソレータ）は、偏光特性に応じて、偏光に依存しない（偏光に依存しない）と偏光に依存する（偏光に敏感な）に分けることができます。偏光依存光ファイバアイソレータを通過する光パワーは、入力光の偏光状態に依存するため、ピグテールとして偏光維持ファイバを使用する必要があります。この光ファイバーアイソレーターは、主にコヒーレント光通信システムで使用されます。現在、最も広く使用されている光ファイバーアイソレーターは依然として偏光に依存せず、このタイプの光ファイバーアイソレーターのみを分析します。
1偏波非依存型ファイバーアイソレータの典型的な構造図1に、比較的単純な構造を示します。この構造は、磁気リング（磁気チューブ）、ファラデー回転子（ファラデー回転子）、2つのLiNbO3ウェッジピース（LNウェッジ）の4つの主要要素のみを使用します。ファイバーコリメータ（ファイバーコリメータ）のペアを使用すると、インライン光ファイバアイソレータを作成できます。 2基本的な動作原理以下は、光ファイバアイソレータにおける光信号の順方向伝送と逆方向伝送の2つの条件の詳細な分析です。
2.1順方向透過（図2）に示すように、コリメータから放射された平行光ビームは、第1のウェッジプレートP1に入り、光ビームは、偏光方向が互いに垂直なo光とe光に分割されます。伝搬方向は1つの角度です。 2番目のLNウェッジプレートP2の結晶軸は最初のウェッジプレートに対して正確に相対的であるため、45°ファラデー回転子を通過すると、放出されたo光とe光の偏光面は同じ方向に45°回転します。角度は45°であるため、o光とe光は一緒に屈折して、2つの平行な光ビームを小さな間隔で結合し、別のコリメータによってファイバコアに結合されます。この場合、入力光パワーのごく一部のみが失われます。この損失は、アイソレータの挿入損失と呼ばれます。 （図のGG quot; +"は光の方向を示します）
2逆透過（図3）に示すように、平行光のビームが逆方向に透過すると、最初にP2結晶を通過し、偏光方向とP1の結晶軸がであるo光とe光に分割されます。 45°の角度で。ファラデー効果の非相反性により、o光とe光がファラデー回転子を通過した後も、偏光方向は同じ方向（図では反時計回り）に45°回転しているため、元のo光はとeライトが入ります2番目のウェッジ（P1）がeライトとoライトになります。屈折率の違いにより、2つの光線をP1で平行光線に結合することはできなくなりますが、異なる方向に屈折します。自己集束レンズを通過した後でも、e-lightとo-lightはさらに大きな角度で分離されます。カップリングはファイバコアに入ることができないため、逆絶縁の目的を達成します。このときの伝送損失をアイソレーションと呼びます。
3技術的パラメータ光ファイバアイソレータの場合、主な技術的指標は、挿入損失、アイソレーション、反射減衰量、偏光依存損失、偏光モード分散（偏光）です。モード分散）などについては、以下で1つずつ説明します。
3.1挿入損失（挿入損失）偏光に依存しないファイバアイソレータでは、挿入損失には主にファイバコリメータ、ファラデー回転子、および複屈折結晶の損失が含まれます。ファイバコリメータによって引き起こされる挿入損失の詳細な分析については、GGquotを参照してください。コリメータの原理。アイソレータコアは、主にファラデー回転子と2つのLNウェッジピースで構成されています。ファラデー回転子の消光比が高いほど反射率が低くなり、吸収係数が小さいほど挿入損失が小さくなります。一般的に、ファラデー回転子の損失は約0.02〜0.06dBです。 （図2）から、平行光のビームがアイソレータコアを通過した後、oとeの2つの平行ビームに分割されることがわかります。複屈折結晶の固有の特性により、no¹ne、o light、e lightは完全に収束できず、追加の損失が発生します。
3.2逆アイソレーション（アイソレーション）逆アイソレーションは、アイソレーターの最も重要な指標の1つであり、逆透過光に対するアイソレーターの減衰能力を特徴づけます。アイソレータの絶縁に影響を与える要因はたくさんありますが、具体的な議論は次のとおりです。
（1）偏光子とファラデー回転子の間のアイソレーションと距離の関係（2）光学素子のアイソレーションと表面反射率の関係アイソレータ内の光学素子の反射率が大きいほど、その逆は悪くなります。アイソレータの分離。実際のプロセスでは、Isoが40dBを超えるようにするには、Rを0.25％未満にする必要があります。
（3）偏光子のアイソレーションとウェッジ角度および間隔の関係。複屈折結晶は、バナジン酸イトリウム（YVO4）を使用した光アイソレータです。くさび角が2°未満の場合、角度の増加とともにアイソレーションが急速に増加します。くさび角が2°より大きい場合、変化ははるかに小さく、約43.8dBでほぼ安定しています。異なる材料で作られた光アイソレータの場合、アイソレータはウェッジ角度によって異なります。分離は主に逆出力光と光軸の間の角度に依存するため、光分離は距離の増加にほとんど変化しません。
（4）アイソレーションと結晶軸の相対角度の関係2つの偏光子の相対角度と回転子の結晶軸がアイソレーションに最も大きな影響を与えます。角度差が0.3度を超える場合、アイソレーションは40dBを超えることはできません。他にも多くの要因があります。主に2つの偏光子の消光比、結晶の厚さなどです。アイソレーションを40dBより大きくするには、次の要素も等しくする必要があります。R1とR2を等しく、0.25％未満。ビームスプリッターの結晶軸クランプ角度誤差は0.57°未満などです。さらに、ファラデー効果では、θ= VBLであるため、Vは波長の関数であるだけでなく、温度の関数でもあるため、ファラデー回転角も温度によって変化しますが、これも要因のひとつです。
3.3反射減衰量光アイソレータの反射減衰量RLは、順方向にアイソレータに入射する光パワーと、入力パスに沿ってアイソレータの入力ポートに戻る光パワーの比率を指します。リターンが強いため、これは重要な指標です。分離は大きな影響を受けます。アイソレータの反射減衰量は、コンポーネントと空気および反射の屈折率の不一致によって引き起こされます。通常、平面コンポーネントによって引き起こされる反射減衰量は14dBです。
左右では、反射防止コーティングとベベル研磨により、エコーが60dB以上失われる可能性があります。光アイソレータの反射減衰量は、主にそのコリメートされた光路（つまり、コリメータ部分）に起因します。理論計算によると、傾斜角が8°の場合、反射減衰量は65dBを超えます。コリメータの反射減衰量は、コリメータの原理で分析されています。GGquot;コリメータの原理GGquot;を参照してください。
3.4分極依存損失PDLPDLは挿入損失とは異なります。これは、入力光の偏光状態が変化し、他のパラメータは変更されない場合の、デバイスの挿入損失の最大変化を指します。これは、デバイスの挿入損失の分極度を測定する指標です。偏光に依存しない光アイソレータの場合、偏光を引き起こす可能性のあるいくつかのコンポーネントが存在するため、ゼロPDLを達成することは不可能です。一般的に、許容可能なPDLは0.2dB未満です。
3.5偏光モード分散PMD
偏光モード分散PMDは、さまざまな偏光状態でデバイスを通過する信号光の位相遅延を指します。光受動デバイスでは、異なる偏光モードは異なる伝搬軌道と異なる伝搬速度を持ち、対応する偏光モード分散をもたらします。同時に、光源のスペクトルには特定の帯域幅があるため、特定の分散も発生します。高速光通信システムでは、PMDは非常に重要です。偏光に依存しない光アイソレータでは、複屈折結晶偏光によって生成された2つのビームは、異なる位相およびグループ速度、つまりPMDで透過し、その主な光源は、o光とeを分離および凝縮するために使用される複屈折結晶です。 -軽い。これは、2つの直線偏光ビームの経路差ΔLで近似できます。偏光モード分散：偏光に依存しないアイソレータの場合：もちろん、デバイス全体のPMDは、各コンポーネントの光路長Lを計算することで取得できます。 PMDは主にe-lightとo-lightの屈折率の違いの影響を受けるため、波長との関係が大きくなります。
