Рассказываем о принципе работы оптических изоляторов или изоляторов Фарадея.
Зачем нужны оптические изоляторы?
Оптические изоляторы — это устройства, которые позволяют свету пройти в прямом направлении, но не дают вернуться обратно по оптической схеме. Обратного распространения важно избегать при разработке мощных лазерных установок, иначе можно повредить элементы, привести к сдвигу рабочей длины волны или модуляции мощности излучения.
В 1845 году Майкл Фарадей обнаружил удивительный эффект, на котором основаны оптические изоляторы.
Эффект Фарадея
Эффект Фарадея, или магнитооптический эффект, заключается в том, что помещенная в магнитное поле оптическая среда поворачивает плоскость поляризации распространяющегося в ней излучения. Принцип проиллюстрирован ниже.
На рисунке Е — направление поляризации падающей волны, В — вектор магнитной индукции , d — длина среды, β — угол поворота поляризации после прохождения среды. ν — это постоянная Верде (Verdet). Ее значение зависит от материала, длины волны излучения и температуры и берется из соответствующих таблиц.
Угол вращения плоскости поляризации связан с указанными величинами формулой:
β = ν В d
Для разработки устройств выбирают стекла с большим значением постоянной Верде. Устройство, поворачивающее плоскость поляризации излучения за счет эффекта Фарадея, называется вращателем Фарадея.
Принцип работы изолятора Фарадея
Если же вращатель дополнить входным поляризатором, а на выходе поставить еще один поляризатор под углом 45 градусов, то получится устройство, пропускающее свет только в одном направлении — оптический изолятор, или изолятор Фарадея.
Как выглядит изолятор Фарадея
Чаще всего изоляторы Фарадея изготавливаются в компактном корпусе. Рабочее направление распространения излучения отмечено стрелкой. Внутри находятся поляризационные оптические элементы, оптическая среда и сильный постоянный магнит, создающий магнитное поле, которое сонаправлено направлению распространения излучения. Поэтому не рекомендуется располагать стальные или магнитные элементы вблизи изолятора. И не забывайте снимать наручные часы!
Для примера покажем и другое исполнение изолятора, когда элементы в общий корпус не заключаются. Такой уникальный изолятор Фарадея был создан в ИПФ РАН для проекта LIGO, где он обеспечивает оптическую развязку между лазером и интерферометром, позволяя накапливать в интерферометре излучение. Конструкция изолятора рассчитана на работу в вакууме и высокую мощность лазерного излучения.
Подведем итоги
Изоляторы Фарадея играют ключевую роль в современных оптических системах, обеспечивая защиту и стабильность работы. Особенно важна защита от обратных отражений в мощных лазерах, которые содержат задающий генератор и усилители. Оптическая схема твердотельных лазеров ЛАССАРД также содержит изоляторы Фарадея.
Лазерные технологии в ЛАССАРД
Приезжайте к нам в шоурум! Мы покажем, как лазерные технологии работают на практике в станках для резки, сварки, маркировки, очистки и упрочнения, а также в гибридном станке 3 в 1.
Наши контакты:
📱 Сайт
👥 ВК
📺 RUTUBE
🏭 Наше производство и шоурум: ОЭЗ «Технополис Москва», 109316, Россия, Москва, Волгоградский проспект, д. 42, корп. 5, пом. 1Н
📞 Наш телефон: +7 495 120 68 86
✉️ Наша почта: sales@lassard.ru