法拉第效應(yīng)的應(yīng)用課件

法拉第效應(yīng)的應(yīng)用趙新宇——法拉第效應(yīng)的應(yīng)用趙新宇——1磁光電流傳感器傳感器原理及光路設(shè)計光纖電流傳感器利用磁光材料的法拉第效應(yīng)，在光學(xué)各向同性的透明介質(zhì)中，外加磁場H可以使在介質(zhì)中沿磁場方向傳播的平面偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度通過檢偏器可確定。其原理如圖1所示，B為兩偏振器夾角，θ為平面光通過磁光晶體后發(fā)生的偏轉(zhuǎn)角。附：Laserlight：激光Polarimeter：偏光計Magneto-opticcrystal：電光晶體Polarimeter：偏光計其旋轉(zhuǎn)角θ與光傳播的磁光材料上的磁場中強(qiáng)度H和磁光材料的長度L成正比：當(dāng)H一定時，旋轉(zhuǎn)的角度θ為：θ=vHL(1)式中：v為verdet常數(shù);H為磁場強(qiáng)度;L為磁光玻璃長度。磁光電流傳感器傳感器原理及光路設(shè)計附：Laserligh2通電長直導(dǎo)線磁場公式H=I/2πr(2)再由式(4)可得：當(dāng)P=P0時，Imax=2πrB/vL，只要角B越大，所能測的最大電流值也越大，所以在實(shí)驗中常用增大角B的辦法來增大其測量范圍。但在實(shí)際中，角B的增大到一定值后會使光路的調(diào)焦變得更困難，并使小信號更難測量，在以往實(shí)驗中一般取B=45°或相差不大的值。在該實(shí)驗中選用2mw的激光器作調(diào)整光源，在第一次調(diào)焦時把磁光晶體的出射光投到1m外的地方以便消除可能出現(xiàn)的雙折射，并用光學(xué)膠密封各接合面，使光路調(diào)整更容易操作，因此角B選擇了80°。上式中，夾角B在傳感器完工后是定值，因此只要測得P，P0值就可得到電流值。通電長直導(dǎo)線磁場公式H=I3與普通電磁互感器相比，在高強(qiáng)電流測量應(yīng)用中磁光電流傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)：光纖電流傳感器沒有磁飽和現(xiàn)象，也不像通常的電磁互感器的動態(tài)工作范圍受磁飽和效應(yīng)的限制;光纖電流傳感器抵抗高電磁干擾，對環(huán)境的要求低;光纖電流傳感器可以在較寬的頻帶內(nèi)，產(chǎn)生高線性度響應(yīng);光纖電流傳感器體積比較小，安裝使用比較方便等。磁光電流傳感器由于頻帶寬，響應(yīng)時間短，可同時用于測量直流、交流及脈沖大電流，因此可望成為高壓下測量大電流的理想傳感器。與普通電磁互感器相比，在高強(qiáng)電流測量應(yīng)用中磁光4

磁光隔離器也時常簡稱光隔離器，但與電路中利用光隅隔離電聯(lián)系的光隔離器不同，光通信用的光隔離器是隔離光而不是隔離電，且是無源器件。隨著光通信技術(shù)向高速、大容量方向發(fā)展，光路中的光反射已成為一個必須解決的重要問題，額外的光反射使光通信系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，增加誤碼率，限制了長距離的光信號傳輸。而只允許光線沿光路正向傳輸，阻隔反向傳輸光線的光隔離器能夠解決反射光這一問題。在長距離或高速率光纖通信系統(tǒng)中，光隔離器是必不可少的器件。磁光隔離器（法拉第隔離器）:也可以說是單向?qū)Ч馄鳎綦x器放置于激光器及光放大器前面，防止系統(tǒng)中的反射光對器件性能的影響甚至損傷。磁光隔離器磁光隔離器也時常簡稱光隔離器，但與電5第一個光隔離器：日本（使用((GdY)3Fe50,:材料）光隔離器廣泛應(yīng)用于高速大容量單模光纖通信、EDFA光放大器、DFB-LD半導(dǎo)體激光器、CATV光纜電視等系統(tǒng)中。磁光隔離器產(chǎn)品其中以日本FDK公司和美國E-TEK公司比較具有代表性。光隔離器的特點(diǎn)光隔離器的特點(diǎn)是高隔離度、低插損；高可靠性、高穩(wěn)定性；極低的偏振相關(guān)損耗和偏振模色散。光隔離器的類型光隔離器種類繁多，包括在線式光隔離器，自由空間光隔離器等，我們提供各種規(guī)格的光隔離器，用來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。1310/1480/1550nm偏振無關(guān)光隔離器內(nèi)部設(shè)計針對單模光纖中兩種正交的偏振態(tài)分別處理的工藝，保證整個器件的偏振無關(guān)特性。單極器件具有較低的插入損耗，雙級器件有極高的光隔離度，適合于不同的應(yīng)用場合，主要應(yīng)用于光纖放大器，光纖激光器，光纖CATV網(wǎng)以及衛(wèi)星通訊等。第一個光隔離器：日本（使用((GdY)3Fe506工作原理及結(jié)構(gòu)磁光隔離器主要利用磁光晶體的法拉第效應(yīng)。不具有旋光性的材料在磁場作用下使通過該物質(zhì)的光的偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，也稱磁致旋光效應(yīng)。沿磁場方向傳輸?shù)钠窆?，其偏振方向旋轉(zhuǎn)角度θ和磁場強(qiáng)度B與材料長度L的乘積成比例。對于正向入射的信號光，通過起偏器后成為線偏振光，法拉弟旋磁介質(zhì)與外磁場一起使信號光的偏振方向右旋45度，并恰好使低損耗通過與起偏器成45度放置的檢偏器。對于反向光，出檢偏器的線偏振光經(jīng)過放置介質(zhì)時，偏轉(zhuǎn)方向也右旋轉(zhuǎn)45度，從而使反向光的偏振方向與起偏器方向正交，完全阻斷了反射光的傳輸。法拉弟磁介質(zhì)在1μm～2μm波長范圍內(nèi)通常采用光損耗低的釔鐵石榴石(YIG)單晶。工作原理及結(jié)構(gòu)磁光隔離器主要利用磁光晶體的法拉第效應(yīng)。7英國Leysop公司制造

FOI5/57FOI5/711光圈(mm)55波長(mm)500-900900-1100隔離(dB)>=30>=30插入損失(dB)<=0.5<=0.5優(yōu)化波長范圍500-750nm輪的固定的波長約±5°750-850nm800-900nm

尺寸(mm)ExcludingPolarisers

60diax58long75diax75lo