اصل اساسی ایزولاتور قطبش نوری-ایزولاتور فیبر بی احساس (ایزولاتور فیبر بی احساس قطبش) را می توان با توجه به ویژگی های قطبش به قطبش مستقل (پلاریزاسیون بی احساس) و وابسته به قطبش (حساس به قطبش) تقسیم کرد. از آنجا که قدرت نوری عبوری از ایزولاتور فیبر نوری وابسته به قطبش به حالت قطبش نور ورودی بستگی دارد، لازم است که از یک فیبر حفظ کننده قطبش به عنوان دم خوک استفاده شود. این ایزولاتور فیبر نوری عمدتاً در سیستم های ارتباطی نوری منسجم مورد استفاده قرار خواهد گرفت. در حال حاضر، پر استفاده ترین ایزولاتور فیبر نوری هنوز مستقل از قطبش است، و ما تنها این نوع از ایزولاتور فیبر نوری را تجزیه و تحلیل می کنیم
1 ساختار معمولی از ایزولاتور فیبر مستقل از قطبش A ساختار نسبتا ساده در شکل 1 نشان داده شده است. این ساختار تنها از چهار عنصر اصلی استفاده می کند: حلقه مغناطیسی (لوله مغناطیسی)، چرخاننده فارادی (روتاتور فارادی)، دو قطعه گوه LiNbO3 (گوه LN)، و یک جفت کولیماتور فیبر (کولیماتور فیبر)، شما می توانید یک ایزولاتور فیبر نوری در خط بسازید. 2 پایه کار اصل زیر تجزیه و تحلیل دقیق از دو شرط سیگنال نوری به جلو و انتقال معکوس در ایزولاتور فیبر نوری است.
۲٫۱ انتقال رو به جلو همان طور که در (شکل ۲) نشان داده شده است، پرتو نور موازی ساطع شده از کولیماتور وارد اولین صفحه پود P1 می شود، پرتو نور به o نور و e نور تقسیم می شود که جهت های قطبش آن عمود بر یکدیگر هستند و جهت انتشار یک زاویه است. هنگامی که از چرخاننده فارادی ۴۵ درجه عبور می کنند، هواپیماهای قطبش نور o ساطع شده و نور e در همان جهت ۴۵ درجه می چرخند، زیرا محور کریستال صفحه دوم LN wedge P2 دقیقاً نسبت به صفحه اول است. زاویه ۴۵ درجه است، بنابراین نور o و نور e با هم شکست می شوند تا دو پرتو نور موازی را با فاصله ای کوچک ترکیب کنند، و سپس توسط کولیماتور دیگری به هسته فیبری زوج می شوند. در این حالت تنها بخش کوچکی از قدرت نوری ورودی از بین می رود. این زیان را از دست دادن درج ایزولاتور می نامند. ("+" در شکل نشان دهنده جهت e نور است)
2 انتقال معکوس همانطور که در (شکل 3) نشان داده شده است، هنگامی که پرتوی از نور موازی در جهت معکوس منتقل می شود، ابتدا از کریستال P2 عبور می کند و به o نور و نور e تقسیم می شود که جهت قطبش و محور کریستال P1 در زاویه 45 درجه قرار دارد. با توجه به عدم متقابل بودن اثر فارادی، پس از عبور نور o و نور e از چرخنده فارادی، جهت قطبش هنوز در همان جهت (در جهت مخالف جهت در شکل) با ۴۵ درجه می چرخد، به طوری که نور o اصلی و نور e در حال ورود به پود دوم (P1) تبدیل به نور الکترونیکی و o-نور می شود. با توجه به تفاوت در شاخص شکست، دو پرتو نور دیگر نمی توانند به یک پرتو موازی در P1 ترکیب شوند، بلکه در جهات مختلف شکسته شوند. نور الکترونیکی و o-نور بیشتر توسط زاویه بزرگتر، حتی پس از عبور از لنز خود تمرکز کننده از هم جدا می شوند. جفت شدن نمی تواند وارد هسته فیبر شود و به این ترتیب به هدف انزوای معکوس دست می دهد. از دست دادن انتقال در این زمان انزوا نامیده می شود.
3 پارامترهای فنی برای ایزولاتورهای فیبر نوری، شاخص های فنی اصلی از دست دادن درج، جداسازی، از دست دادن بازگشت، از دست دادن وابسته به قطبش، پراکنده شدن حالت قطبش (پلاریزاسیون) است. Dispersion mode)، و غیره، یک به یک زیر توضیح داده خواهد شد.
3.1 از دست دادن درج (از دست دادن درج) در ایزولاتور فیبر مستقل از قطبش، از دست دادن درج عمدتا شامل از دست دادن کولیماتور فیبر، چرخش دهنده فارادی، و کریستال دوفرنگ. برای تجزیه و تحلیل دقیق از دست دادن درج ناشی از کولیماتور فیبر، لطفا به "اصول Collimator مراجعه کنید. هسته ایزولاتور عمدتاً از یک چرخاننده فارادی و دو قطعه گوه LN تشکیل شده است. هر چه نسبت انقراض چرخاننده فارادی بیشتر باشد، بازتاب پایین تر و ضریب جذب کوچکتر می شود، از دست دادن درج کوچکتر می شود. به طور کلی از دست دادن یک چرخاننده فارادی حدود ۰٫۰۲~۰٫۰۶dB است. از (شکل ۲) دیده می شود که پس از عبور پرتوی از نور موازی از هسته ایزولاتور، به دو پرتو موازی o و e تقسیم خواهد شد. با توجه به ویژگی های ذاتی کریستال های دو فرنگی، نور نو، o نور و e را نمی توان به طور کامل همگرا کرد و باعث از دست دادن اضافی شد.
3.2 جداسازی معکوس (انزوا) انزوای معکوس یکی از مهم ترین شاخص های یک ایزولاتور است، که توانایی کاهش ایزولاتور به نور انتقال معکوس را مشخص می کند. عوامل زیادی وجود دارد که بر انزوای یک ایزولاتور تأثیر می گذارد و بحث خاص به صورت زیر است.
(1) رابطه بین جداسازی و فاصله بین پلاریزر و چرخاننده فارادی (2) رابطه بین جداسازی و بازتاب سطح عنصر نوری بیشتر بازتاب عنصر نوری در ایزولاتور، انزوای معکوس جدا کننده بدتر است. در فرایند واقعی، R باید کمتر از ۰٫۲۵٪ باشد تا اطمینان حاصل شود که ایزو بیشتر از ۴۰dB است.
(3) رابطه بین انزوا و زاویه و فاصله از قطبش. بلور دوفرنگ یک ایزولاتور نوری با وانادات ایتریوم (YVO4) است. هنگامی که زاویه وج کمتر از ۲ درجه باشد، با افزایش زاویه، جداسازی به سرعت افزایش می یابد. هنگامی که زاویه گیج بیشتر از ۲ درجه است، تغییر بسیار کوچکتر است، و تقریباً در حدود ۴۳٫۸dB پایدار است. برای ایزولاتورهای نوری ساخته شده از مواد مختلف، جداسازی با زاویه گوه متفاوت است. جداسازی نوری با افزایش فاصله کمی متفاوت است، زیرا جداسازی عمدتاً به زاویه بین نور خروجی معکوس و محور نوری بستگی دارد.
(4) رابطه بین جداسازی و زاویه نسبی محور کریستال زاویه نسبی دو قطبنده و محور کریستال چرخاننده بیشترین تاثیر را بر جداسازی دارد. هنگامی که اختلاف زاویه بیشتر از ۰٫۳ درجه باشد، انزوا نمی تواند بیشتر از ۴۰dB باشد. عوامل بسیار دیگری نیز وجود دارد که عمدتاً نسبت انقراض دو قطبش، ضخامت کریستال و غیره است. برای ایجاد انزوا بیشتر از 40dB , همچنین باید: R1 و R2 برابر, کمتر از 0.25%; پرتو شکافنده محور کریستال گیره خطای زاویه کمتر از 0 است. ۵۷° و غیره. علاوه بر این، چون در اثر فارادی، θ=VBL، V نه تنها تابعی از طول موج، بلکه تابعی از دما است، بنابراین زاویه چرخش فارادی نیز با دما تغییر خواهد کرد که این نیز یکی از عوامل است.
3.3 از دست دادن بازگشت از دست دادن بازگشت RL از یک ایزولاتور نوری اشاره به نسبت حادثه قدرت نوری بر روی ایزولاتور در جهت رو به جلو و قدرت نوری بازگشت به پورت ورودی از isolator در طول مسیر ورودی. این یک شاخص مهم است چرا که بازگشت قوی است، انزوا تا حد زیادی تحت تاثیر قرار خواهد گرفت. از دست دادن بازگشت ایزولاتور ناشی از بی تطابقی شاخص شکست اجزا و هوا و بازتاب است. معمولا از دست دادن بازگشت ناشی از اجزای پلانر 14dB است
در سمت چپ و راست، پژواک را می توان از طریق پوشش ضد هجوم و پرداخت بیل به بیش از ۶۰dB از دست داد. از دست دادن بازگشت یک ایزولاتور نوری عمدتاً از مسیر نوری کولیم شده آن (به عنوانie، بخش کولیماتور) می آید. بر اساس محاسبات نظری، زمانی که زاویه شیب ۸ درجه باشد، از دست دادن بازده بیشتر از ۶۵dB است. از دست دادن بازگشت collimator شده است در اصل collimator تجزیه و تحلیل، لطفا به "اصل Collimator" مراجعه کنید.
3.4 پلاریزاسیون وابسته به از دست دادن PDL PDL با از دست دادن درج متفاوت است. اشاره به حداکثر تغییر در از دست دادن درج دستگاه زمانی که حالت قطبش نور ورودی تغییر می کند در حالی که پارامترهای دیگر بدون تغییر باقی می مانند. شاخصی است که درجه قطبش از دست دادن درج دستگاه را اندازه گیری می کند. برای ایزولاتورهای نوری مستقل از قطبش، به دلیل وجود برخی اجزایی که ممکن است باعث قطبش شوند، دستیابی به PDL صفر غیرممکن است. به طور کلی PDL قابل قبول کمتر از 0.2dB است.
3.5 قطبش حالت پراکنده PMD
PMD پراکنده شدن حالت پلاریزاسیون به تأخیر فاز نور سیگنال عبوری از دستگاه در حالت های قطبش مختلف اشاره دارد. در دستگاه های غیر فعال نوری، حالت های قطبش مختلف دارای خط سیر انتشار متفاوت و سرعت انتشار متفاوت هستند که در نتیجه انتشار حالت قطبش متناظر با آن صورت می گیرد. در عین حال به دلیل اینکه طیف منبع نور پهنای باند خاصی دارد، باعث پراکنده شدن خاصی نیز خواهد شد. در سیستم های ارتباطی نوری پرسرعت، PMD بسیار مهم است. در آیزولاتور نوری مستقل از قطبش، دو پرتو تولید شده توسط نور قطبش کریستال دوفرنگ در سرعت های مختلف فاز و گروه منتقل می شوند، که عبارت است از PMD، و منبع اصلی آن کریستال دوفرنگ است که برای جدا کردن و متراکم کردن o-نور و نور الکترونیکی استفاده می شود. می توان آن را با اختلاف مسیر ΔL دو پرتو نور قطبش خطی تقریبی کرد. پراکنده شدن حالت پلاریزاسیون: در یک ایزولاتور مستقل از قطبش: البته PMD کل دستگاه را می توان با محاسبه طول مسیر نوری L هر جزء به دست آورد. PMD عمدتاً تحت تأثیر اختلاف شاخص شکست بین نور الکترونیکی و o-light قرار دارد و به همین دلیل رابطه بیشتری با طول موج دارد.
