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法拉第磁旋光原理及产品应用

把磁光介质如水、铅玻璃等放到磁场中，使光线平行于磁场方向通过介质时，入射的平面偏振光的振动方向就会发生旋转，转移角度的大小与磁光介质的性质、光程和磁场强度等因素有关。

磁光材料是激光、光电子学和正在发展的光子学中所用多种磁光效应器件使用的磁性材料。对磁光材料的磁特性要求主要是：(1)高的磁光效应，如高的法拉第磁光旋转角和克尔磁光旋转角，(2)低的磁光损耗，(3)宽的磁光效应频带，(4)高的稳定性.

法拉第光旋转器是一种“非互易”的光学器件，它可以将同一波长的正向入射光及反向入射光的偏振面都向同一方向旋转同一角度，而与光束传播方向无关。把一个可将入射光束偏振面旋转45度的法拉第光旋转器置于一对彼此呈45度交叉放置的偏振器之间，则可构成一台光隔离器，它只允许正向传播的光束通过该系统，而将反向传播的光束阻断(在有些应用中，第二个偏振器可以省掉)。

法拉第光旋转器由磁光材料、磁体及调整机构等几个主要部分构成。在可见光及近红外波段大功率激光，目前最常用的磁光材料是掺铽玻璃等，它具有较高的 Verdet常数(磁光材料的重要参数，表明单位长度的磁光材料，在单位磁场下的偏振的旋转角)和透过率，以及良好的机械、物理、光学性能，从而可以制造出小体积、高性能的光旋转器。磁体用来在磁光材料所在空间产生尽量强的轴向磁场，使磁光材料产生尽量大的稳定的偏振的旋转角度。目前多采用高性能永磁体NdFeB制作。永磁型的光旋转器较脉冲电磁铁式磁体可大大减小体积重量，省却水冷系统，减小电磁干扰及震动、噪声，不需同步调整，方便使用。
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某些光器件，如LD及光放大器等对来自连接点、熔接点、滤波器等的反射光非常敏感，并导致性能的恶化。因此需要用光隔离器来阻止光反射。隔离器放置于激光器及光放大器前面，防止系统中的反射光对器件性能的影响甚至损伤。光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性，结构见法拉第磁光隔离器示意图。如果首先使入口处的起偏振器和出口处的检偏振器的光轴方向彼此相差45°。这时，达到检偏振器的入射光，因偏振面旋转了45°，所以能够通过检偏振器。而从检偏振器反射回来的光，按原路到达起偏振器时，因振动面按同一方向又旋转了45°。和原入射光相比，振动面已发生了90°的旋转，正好与起偏器的方向正交，所以不能通过起偏器。这就形成了光的单向传输系统，故称其为磁光隔离器。

在激光、光信息处理和各种测量系统中，都需要有一个稳定的光源，由于系统中不同器件的联接处往往会反射一部分光，一旦这些反射光进入激光源的腔体，会使激光输出不稳定，从而影响了整个系统的正常工作。磁光隔离器就是专为解决这一问题而发展起来的一种磁光非互易器件。它能使正向传输的光无阻挡地通过，而全部排除从光功能器件接点处反射回来的光，从而有效地消除了激光源的噪声。

法拉第磁光旋转器／磁光隔离器广泛应用于各种激光系统中，如大功率激光器，多级激光放大器，光参量振荡器，环形激光器，掺饵光纤放大器(用于隔离980nm泵浦光的反馈)，种子注入型激光器等。

总之，凡需要避免有害反射光的场合，如激光器的保护、避免光学损伤、光学系统不稳定等，都需要使用法拉第磁光旋转器或磁光隔离器加以解决。