什么是天博体育app下载第旋转器和隔离器？
什么是天博体育app下载第旋转器和天博体育app下载第隔离器？
Faraday旋转器是旋转光的极化方向的视线。它由放置在磁场中的磁化晶体组成。 Faraday旋转器通常与其他极化组件结合使用，以制成Faraday隔离器，该隔离器本质上是光线的单向阀。
天博体育app下载第旋转器和天博体育app下载第隔离器为操纵偏振光提供了独特的功能和特性，尤其是与波动板或其他双重光学器件相比（另一个广泛使用的用于极化控制的组件）。结果，他们发现了在工业和医疗激光系统，光学信号处理，光学传感，电信和科学研究的应用中的使用。
这些独特的属性中最重要的是，天博体育app下载第旋转器始终朝着相同的方向旋转极化 - 无论光线如何进入设备。因此，如果将旋转器配置为顺时针旋转45°以使光线通过它沿一个方向穿过它，则它将再次将其沿相同方向旋转45°，以使光线沿相反方向行驶。两次来回旅行将产生90°的总偏振旋转。
半波浪板并非如此。如果将波板配置为将光的极化沿一个方向旋转45°，则当光线通过相反的方式时，它将向后旋转相同的量。总的双通过旋转将为0°。
Faraday旋转器总是沿同一方向旋转极化。因此，如果将其设置为45°的光旋转，则两次来回设备将产生90°的总旋转。相比之下，配置为旋转输入偏振光45°的半波板将简单地将返回的光旋转回其原始方向 - 净旋转0°。
另一个重要的区别是，天博体育app下载第旋转器产生的旋转角是由施加的磁场确定的。如果电磁体（而不是永久磁铁）是该磁场的来源，则可以通过电子方式控制旋转量。相比之下，半波浪板必须进行物理旋转以改变其产生的旋转量。
什么是极化和天博体育app下载第效应？
更好地了解天博体育app下载第旋转器的所作所为，首先有必要退后一步，简要介绍两极分化。要了解极化，我们需要谈论光的波质。
光是电磁波。当然，我们都熟悉水浪。想象一下一块石头扔进池塘。散布在水中的涟漪是波浪。也就是说，它们是从中心驶出的水表面高度的周期性变化。
简化的光作为电磁波和极化的概念。
现在想象，我们有由电场和磁场组成的波浪中的波浪，而不是水面高度的波浪。这意味着这些磁场的强度在距离上定期变化，只是水波中的表面高度变化的方式。
极化只是每个光波电场的空间方向。因为，请记住，与局限于池塘表面的水浪不同（这意味着水高只能上下变化），光波可以沿任何方向和方向传播。他们不需要任何传播的媒介。
1845年物理学家迈克尔·天博体育app下载迪（Michael Faraday）在1845年发现的是，当某些材料（称为磁化材料）放置在磁场中时，穿过它们的光波的极化方向将旋转。这种旋转的量与磁场的强度，光在材料内部传播的距离以及材料的verdet常数成正比。 verdet常数只是该特定材料中磁化效应强度的量度。通常由测量确定。
虽然大多数透明的介电材料都是磁化材料，但效果通常非常弱。但是，有一些材料具有较大的Verdet常数。通常，这些是包含元素terbium的玻璃或晶体。特别是，晶体terbium Gallium Garnet（TGG）表现出强烈的磁磁效应，并且在常用波长方面的吸收较低。它还具有其他理想的物理特性，成本相对较低。这就是为什么TGG是制造天博体育app下载第旋转器和隔离器的最常用材料之一。
什么是Faraday隔离器？
可以根据天博体育app下载第旋转器构造多种光子组件，而天博体育app下载第隔离器是其中最有用且最广泛使用的光子组件。它允许偏振光沿一个方向穿过无动的光线，但会减弱从相反方向进入的大多数光线。
Faraday隔离器的常见用途位于激光或激光放大器的输出端，以保护其免受反射光的光。具体而言，这是由系统中的其他光学元件或激光亮起的对象反射到激光器的光（例如，由工业激光器焊接的一块反射金属）。如果足够强大，则反射光可能会损坏激光器。但是，即使在较低的水平下，后反射的光也会导致激光工作不稳定，例如噪声和功率波动。
天博体育app下载第隔离器的操作在概念上很简单，在图中进行了说明。线性偏振光（从左侧出现）通过偏振器（＃1）与其偏振一致。它进入了一个天博体育app下载第旋转器，该旋转器将极化旋转45°。光穿过另一个偏振器（＃2），与此旋转的极化对齐，然后进入光学系统和过程。这种配置几乎允许所有激光光通过设备未损伤。
从光学系统或过程中返回的任何光首先通过偏振器（＃2），该偏光剂（＃2）拒绝与原始隔离器输出不同的所有极化。然后，该滤光灯通过旋转器，再经历45°旋转。这使其极化与原始方向成直角。这意味着它将被第一个两极分化的梁插曲（＃1）拒绝。
天博体育app下载第隔离器的基本操作原理。
设计和制造实用的Faraday隔离器需要平衡几个因素。关键参数通常是光圈大小，波长范围，传输（向前方向衰减）和隔离（返回光的阻塞）。总体最大激光额定功率和激光诱导的损伤阈值（LIDT）也经常考虑。而且，当然，这些都是反对成本，有时甚至是身体大小或体重的交易。
对这些各种参数进行优化，需要以永久磁铁的强度和大小进行设计选择和权衡，这是磁光材料的所需质量（特别是在吸收，指数，指标同质性和双重效果方面），使用的薄膜涂料的类型，以及使用的。
结果，像Coherent这样的Faraday隔离器制造商提供了一系列不同的产品，每种产品都针对不同的任务进行了优化。示例包括我们的紧凑型低功率旋转器和隔离器用于近红外种子激光器，EURYS旋转器和隔离器用于ti：蓝宝石振荡器，龙卷旋转器和隔离器专门为防止激光器的光反馈从405 nm到980 nm。
高功率隔离器的新技术
TGG长期以来一直是650 - 1100 nm光谱范围的Faraday旋转器晶体，原因是几个原因。例如，它可以具有很高的纯度。它具有较高的verdet常数，其对称的立方晶体结构和低固有的双折射使得无需敏感的比对过程就可以轻松实现高隔离。而且成本相对较低。
但是，即使是最纯的TGG，由于其散装吸收，最终也会遇到性能限制。这种吸收会导致晶体内的局部加热，并带来限制性能的后果。在过去的几十年中，随着工业激光器的输出功率继续扩展，TGG固有的吸收和热光特性变得越来越不利。
氟化钾钾（KTF）是另一种磁化材料，具有与TGG相似的传输范围，以及可比的Verdet常数。最重要的是，它具有较低的体积吸收系数（低八倍），热光系数（低15倍），而应激系数比TGG。这些共同使其避免在暴露于非常高的激光功率时，避免隔离性能，光束聚焦和光束质量的降解。
早期KTF增长努力产生了带有气泡，夹杂物和高散射问题的Boules。这些没有提供通过TGG传输的净改进。但是连贯的率开创了许多过程改进，现在以降低的成本提供了高质量KTF的收益率。这使我们能够生产一系列专门针对高功率激光器的Faraday隔离器 -Coherent Pavos Ultra系列- 包含此材料。
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