一种适用于大功率光隔离器的法拉第旋转器

1.一种适用于大功率光隔离器的法拉第旋转器，该法拉第旋转器包括有半波片(5)、第一磁致旋光晶体(6)、第二磁致旋光晶体(7)、第一磁体(2)和第二磁体(3)；其特征在于：还包括有热补偿晶体(4)和铁环(1)；
其中，第一磁体(2)与第二磁体(3)的结构相同；第一磁体(2)和第二磁体(3)用于产生磁场；
其中，第一磁致旋光晶体(6)与第二磁致旋光晶体(7)的结构相同；
其中，第一磁致旋光晶体(6)、热补偿晶体(4)、半波片(5)和第二磁致旋光晶体(7)沿Z轴正向顺次排布；反之，第二磁致旋光晶体(7)、半波片(5)、热补偿晶体(4)和第一磁致旋光晶体(6)沿Z轴反向顺次排布；
其中，热补偿晶体(4)和半波片(5)的外部套接有铁环(1)，第一磁致旋光晶体(6)的外部套接有第一磁体(2)，第二磁致旋光晶体(7)的外部套接有第二磁体(3)；
铁环(1)、第一磁体(2)和第二磁体(3)形成外套管；第一磁致旋光晶体(6)、热补偿晶体(4)、半波片(5)和第二磁致旋光晶体(7)形成内部器件；内部器件过盈配合装配在外套管内；铁环(1)的两端分别与第一磁体(2)和第二磁体(3)的端部可以是粘接、焊接等方式；
将所述法拉第旋转器应用于光隔离器上时的连接关系为：入纤(101A)连接在第一准直器(101)的一端上，第一准直器(101)的另一端与第一分束器(102)的一端连接，第一分束器(102)的另一端连接在第一磁致旋光晶体(6)上，第二磁致旋光晶体(7)上连接有第二分束器(103)的一端，第二分束器(103)的另一端与第二准直器(104)的一端连接，第二准直器(104)的另一端连接有尾纤(104A)；
所述的一种适用于大功率光隔离器的法拉第旋转器的正向光传输方式为：
正向光传输时，正向光经第一准直器(101)后出射光称为入射光(1A)；入射光(1A)的光束可分为偏振方向相互垂直、正向光传播方向相同的o光和e光；为了方便说明，o光称为正向第一o光(1B)，e光称为正向第一e光(1C)；偏振方向分别记为X轴偏振方向和Y轴偏振方向；正向第一o光(1B)的偏振方向为X轴偏振方向，正向第一e光(1C)的偏振方向为Y轴偏振方向；
入射光(1A)中的正向第一o光(1B)经第一分束器(102)后，成为正向第二o光(1D)输出；所述正向第一o光(1B)是保持原来的X轴偏振方向传播的；
入射光(1A)中的正向第一e光(1C)经第一分束器(102)后，成为正向第二e光(1E)输出；所述正向第二e光(1E)在第一分束器(102)中向下偏移，使得正向第二e光(1E)与正向第二o光(1D)分离；
正向第二o光(1D)经第一磁致旋光晶体(6)后，成为正向第三o光(1F)；所述正向第三o光(1F)的偏振方向是在正向第二o光(1D)的偏振方向上沿顺时针旋转22.5度；
正向第二e光(1E)经第一磁致旋光晶体(6)后，成为正向第三e光(1G)；所述正向第三e光(1G)的偏振方向是在正向第二e光(1E)的偏振方向上沿顺时针旋转22.5度；
正向第三o光(1F)经热补偿晶体(4)后，正向第三o光(1F)的偏振方向没有发生变化；正向第三o光(1F)经半波片(5)后，成为正向第四o光(1H)；所述正向第四o光(1H)的偏振方向是在正向第三o光(1F)的偏振方向上继续沿顺时针旋转45度；即正向第四o光(1H)是在X轴偏振方向上沿顺时针旋转67.5度；
正向第三e光(1G)经热补偿晶体(4)后，正向第三e光(1G)的偏振方向没有发生变化；正向第三e光(1G)经半波片(5)后，成为正向第四e光(1J)；所述正向第四e光(1J)的偏振方向是在正向第三e光(1G)的偏振方向上继续沿顺时针旋转45度；即正向第四e光(1J)是在Y轴偏振方向上沿顺时针旋转67.5度；
正向第四o光(1H)经第二磁致旋光晶体(7)后，成为正向第五o光(1K)；所述正向第五o光(1K)的偏振方向是在正向第四o光(1H)的偏振方向上继续沿顺时针旋转22.5度；
即正向第五o光(1K)的偏振方向转变为Y轴偏振方向；
正向第四e光(1J)经第二磁致旋光晶体(7)后，成为正向第五e光(1L)；所述正向第五e光(1L)的偏振方向是在正向第四e光(1J)的偏振方向上继续沿顺时针旋转22.5度；
即正向第五e光(1L)的偏振方向转变为X轴偏振方向；
正向第五o光(1K)经第二分束器(103)后，成为正向第六o光(1M)；所述正向第六o光(1M)在第二分束器(103)中向下偏移，使得正向第六o光(1M)与正向第六e光(1N)合束；
正向第五e光(1L)经第二分束器(103)后，成为正向第六e光(1N)；所述正向第六e光(1N)保持在正向第五e光(1L)的传播方向；
正向第六o光(1M)和正向第六e光(1N)经过第二准直器(104)后，正向第六o光(1M)与正向第六e光(1N)合束成为出射光(1P)，实现光的正向传输；
正向第一o光(1B)与正向第一e光(1C)在第一分束器(102)中进行光的分离，正向第六o光(1M)与正向第六e光(1N)在第二分束器(103)中进行光的合束；
所述的一种适用于大功率光隔离器的法拉第旋转器的反向光传输方式为：
反向光传输时，反向光经第二准直器(104)后出射光称为反向光(2A)；反向光(2A)的光束可分为偏振方向相互垂直、反向光传播方向相同的o光和e光；o光称为反向第一o光(2B)，e光称为反向第一e光(2C)；偏振方向分别记为X轴偏振方向和Y轴偏振方向；反向第一o光(2B)的偏振方向为X轴偏振方向，反向第一e光(2C)的偏振方向为Y轴偏振方向；
反向光(2A)中的反向第一o光(2B)经第二分束器(103)后，成为反向第二o光(2D)输出；所述反向第一o光(2B)是保持原来的X轴偏振方向传播的；
反向光(2A)中的反向第一e光(2C)经第二分束器(103)后，成为反向第二e光(2E)输出；所述反向第二e光(2E)在第二分束器(103)中向下偏移，使得反向第二e光(2E)与反向第二o光(2D)分离；
反向第二o光(2D)经第二磁致旋光晶体(7)后，成为反向第三o光(2F)；所述反向第三o光(2F)的偏振方向是在反向第二o光(2D)的偏振方向上沿顺时针旋转22.5度；
反向第二e光(2E)经第二磁致旋光晶体(7)后，成为反向第三e光(2G)；所述反向第三e光(2G)的偏振方向是在反向第二e光(2E)的偏振方向上沿顺时针旋转22.5度；
反向第三o光(2F)经半波片(5)后，成为反向第四o光(2H)；所述反向第四o光(2H)的偏振方向是在反向第三o光(2F)的偏振方向上沿逆时针旋转45度，即反向第四o光(2H)是在X轴偏振方向上沿逆时针旋转22.5度；反向第四o光(2H)经热补偿晶体(4)后偏振方向没有发生变化；
反向第三e光(2G)经半波片(5)后，成为反向第四e光(2J)；所述反向第四e光(2J)的偏振方向是在反向第三e光(2G)的偏振方向上沿逆时针旋转45度；即反向第四e光(2J)是在Y轴偏振方向上沿逆时针旋转22.5度；反向第四e光(2J)经热补偿晶体(4)后偏振方向没有发生变化；
反向第四o光(2H)经第一磁致旋光晶体(6)后，成为反向第五o光(2K)；所述反向第五o光(2K)的偏振方向是在反向第四o光(2H)的偏振方向上沿顺时针旋转22.5度；即反向第五o光(2K)的偏振方向转变为X轴偏振方向；
反向第四e光(2J)经第一磁致旋光晶体(6)后，成为反向第五e光(2L)；所述反向第五e光(2L)的偏振方向是在反向第四e光(2J)的偏振方向上沿顺时针旋转22.5度；即反向第五e光(2L)的偏振方向转变为Y轴偏振方向；
反向第五o光(2K)经第一分束器(102)后，成为反向第六o光(2M)；所述反向第六o光(2M)在第一分束器(102)中位置不变，使得反向第六o光(2M)与反向第六e光(2N)分离；
反向第五e光(2L)经第一分束器(102)后，成为反向第六e光(2N)；所述反向第六e光(2N)保持在反向第五e光(2L)的传播方向；
反向第六o光(2M)和反向第六e光(2N)经过第一准直器(101)后，反向第六o光(2M)与反向第六e光(2N)合束成为隔离光(2P)，实现光的反向传输；
反向第一o光(2B)与反向第一e光(2C)在第二分束器(103)中进行光的分离，反向第六o光(2M)与反向第六e光(2N)在第一分束器(102)中进行光的又一次分离。
2.根据权利要求1所述的一种适用于大功率光隔离器的法拉第旋转器，其特征在于：o光、e光在第一磁致旋光晶体(6)作用下转过22.5度；o光、e光在第二磁致旋光晶体(7)作用下转过22.5度，即旋光45度。
3.根据权利要求1所述的一种适用于大功率光隔离器的法拉第旋转器，其特征在于：
热补偿晶体(4)用于吸收法拉第旋转器所在工作环境下的热量，保证法拉第旋转器工作在一个平稳的温度范围内。

一种适用于大功率光隔离器的法拉第旋转器\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种法拉第旋转器，更特别地说，是指一种用于光隔离器中的具有热补偿及偏振模色散补偿特性的法拉第旋转器。\n背景技术\n[0002] 光纤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。光的回波反射能够被光隔离器很好的抑制。光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应。光隔离器的特性是：正向插入损耗低，反向隔离度高，回波损耗高。光隔离器是允许光向一个方向通过而阻止向相反方向通过的无源器件，作用是对光的方向进行限制，使光只能单方向传输，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离，提高光波传输效率。\n[0003] 目前，法拉第旋转器工作功率多在10W（瓦）以下，高于10W工作时，温度热效应明显，影响法拉第旋转器内部磁场工作的稳定性及磁致旋光晶体的退偏特性，使其达不到预订的旋光角度。\n发明内容\n[0004] 为了解决现有法拉第旋转器用于光纤隔离器中不能在10W及以上的大功率条件下的长期稳定应用，本发明设计了一种具有热补偿及偏振模色散补偿特性的法拉第旋转器。本发明从两个方面进行：一是针对大功率条件，提出采用热补偿晶体结合机械结构设计，保证法拉第旋转器内部的温度稳定性，减小退偏效应，保证达到规定的旋光角度；二是针对热效应导致的磁场工作不稳定的情况，对法拉第旋转器磁铁结构进行了分段式设计，保证了磁场的稳定性。此外，本发明针对偏振模色散，在旋转器内部加入补偿结构，提高法拉第旋转器的工作性能。本发明解决了光隔离器不能在大功率条件下稳定工作的技术问题，适用于大功率空间光隔离器以及大功率光纤隔离器，能够满足大功率条件下偏振无关和偏振相关隔离器的使用需求。\n[0005] 本发明的一种适用于大功率光隔离器的法拉第旋转器，其包括有热补偿晶体（4）、半波片（5）、铁环（1）、第一磁致旋光晶体（6）、第二磁致旋光晶体（7）、第一磁体（2）和第二磁体（3）；\n[0006] 其中，第一磁体（2）与第二磁体（3）的结构相同。\n[0007] 其中，第一磁致旋光晶体（6）与第二磁致旋光晶体（7）的结构相同。\n[0008] 其中，第一磁致旋光晶体（6）、热补偿晶体（4）、半波片（5）和第二磁致旋光晶体（7）沿Z轴正向顺次排布；反之，第二磁致旋光晶体（7）、半波片（5）、热补偿晶体（4）和第一磁致旋光晶体（6）沿Z轴反向顺次排布；\n[0009] 其中，热补偿晶体（4）和半波片（5）的外部套接有铁环（1），第一磁致旋光晶体（6）的外部套接有第一磁体（2），第二磁致旋光晶体（7）的外部套接有第二磁体（3）。\n[0010] 铁环（1）、第一磁体（2）和第二磁体（3）形成外套管；第一磁致旋光晶体（6）、热补偿晶体（4）、半波片（5）和第二磁致旋光晶体（7）形成内部器件；内部器件过盈配合装配在外套管内。铁环（1）的两端分别与第一磁体（2）和第二磁体（3）的端部可以是粘接、焊接等方式。\n[0011] 将本发明设计的法拉第旋转器应用于光隔离器上时的连接关系为：入纤（101A）连接在第一准直器（101）的一端上，第一准直器（101）的另一端与第一分束器（102）的一端连接，第一分束器（102）的另一端连接在第一磁致旋光晶体（6）上，第二磁致旋光晶体（7）上连接有第二分束器（103）的一端，第二分束器（103）的另一端与第二准直器（104）的一端连接，第二准直器（104）的另一端连接有尾纤（104A）。\n[0012] 本发明设计的法拉第旋转器的优点在于：\n[0013] ①法拉第旋转器采用温度补偿的三段式结构设计，能够实现大功率密度的高隔离度的长时间稳定运转。这样的法拉第旋转器第一段和第三段结构相同，且充磁方向垂直于光路方向，充磁方向相同，实现对光束偏振态的旋转。在材料选择上，磁场发生材料选用高性能永磁材料，较小体积就能够提供稳定高磁感应强度。磁致旋光晶体选用立方晶系晶体，温度系数较小，高温条件下工作，结构尺寸变化小。第二段结构为热补偿及偏振模色散补偿结构。结构上由安装在铁环内的热补偿晶体和半波片构成，实现有效散热和偏振模色散补偿。热补偿晶体选用与磁致旋光晶体温度特性相反的晶体材料，吸收热量越多，温度反而越低，保证法拉第旋转器工作在一个平稳的温度范围内。\n[0014] ②应用了本发明法拉第旋转器的光隔离器，在法拉第旋转器的两端安装分束/合束作用的双折射晶体，双折射率大，能够将o光和e光分开较大的角度。结构上均采用楔型结构，减小端面处的回波损耗。两块晶体的光轴夹角为0°，安装方便。\n[0015] ③应用了本发明法拉第旋转器的光隔离器，其双包层光纤准直器的应用，满足大功率激光的传输需求，三段式法拉第旋转器结构增加了散热面，铁环结构和热补偿晶体的加入，保证了FR中间区域都能有很强的磁感应强度和很好的散热性能，保证磁场的稳定性。整个器件能够在大功率条件下工作，实现良好的散热，保证高的隔离度和较小的偏振模色散，整体工作稳定性好。\n附图说明\n[0016] 图1是本发明法拉第旋转器的外部结构图。\n[0017] 图1A是本发明法拉第旋转器的剖面结构图。\n[0018] 图2是应用本发明法拉第旋转器的光隔离器的剖面结构图。\n[0019] 图3是本发明法拉第旋转器的正向光传输过程图。\n[0020] 图4是本发明法拉第旋转器的反向光传输过程图。\n[0021] 图5是本发明法拉第旋转器的退偏率对比图。\n[0022] \n1.铁环 2.第一磁体 3.第二磁体\n4.热补偿晶体 5.半波片 6.第一磁致旋光晶体\n7.第二磁致旋光晶体 101.第一准直器 101A.入纤\n102.第一分束器 103.第二分束器 104.第二准直器\n104A.尾纤 1A.入射光 1B.正向第一o光\n[0023] \n1C.正向第一e光 1D.正向第二o光 1E.正向第二e光\n1F.正向第三o光 1G.正向第三e光 1H.正向第四o光\n1J.正向第四e光 1K.正向第五o光 1L.正向第五e光\n1M.正向第六o光 1N.正向第六e光 1P.出射光\n2A.反向光 2B.反向第一o光 2C.反向第一e光\n2D.反向第二o光 2E.反向第二e光 2F.反向第三o光\n2G.反向第三e光 2H.反向第四o光 2J.反向第四e光\n2K.反向第五o光 2L.反向第五e光 2M.反向第六o光\n2N.反向第六e光 2P.隔离光 \n具体实施方式\n[0024] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。\n[0025] 参见图1、图1A所示，本发明的一种适用于大功率光隔离器的法拉第旋转器，该法拉第旋转器具有热补偿及偏振模色散补偿特性；以法拉第旋转器的Z轴记为光轴方向，X轴记为o光的偏振方向（是指正向光经第一准直器101后的第一正向o光1B的偏振方向），Y轴记为e光的偏振方向（是指正向光经第一准直器101后的第一正向e光1C的偏振方向），光沿正向传输是指Z轴正向，光沿反向传输是指Z轴负向。该法拉第旋转器包括有热补偿晶体4、半波片5、铁环1、第一磁致旋光晶体6、第二磁致旋光晶体7、第一磁体2和第二磁体\n3。\n[0026] 其中，第一磁体2与第二磁体3的结构相同。\n[0027] 其中，第一磁致旋光晶体6与第二磁致旋光晶体7的结构相同。\n[0028] 其中，第一磁致旋光晶体6、热补偿晶体4、半波片5和第二磁致旋光晶体7沿Z轴正向顺次排布；反之，第二磁致旋光晶体7、半波片5、热补偿晶体4和第一磁致旋光晶体6沿Z轴反向顺次排布；\n[0029] 其中，热补偿晶体4和半波片5的外部套接有铁环1，第一磁致旋光晶体6的外部套接有第一磁体2，第二磁致旋光晶体7的外部套接有第二磁体3。\n[0030] 在本发明中，铁环1、第一磁体2和第二磁体3形成外套管；第一磁致旋光晶体6、热补偿晶体4、半波片5和第二磁致旋光晶体7形成内部器件；内部器件过盈配合装配在外套管内。铁环1的两端分别与第一磁体2和第二磁体3的端部可以是粘接、焊接等方式。\n[0031] （一）正向光传输方式\n[0032] 参见图3所示，正向光传输时，正向光经第一准直器101后出射光称为入射光1A；\n入射光1A的光束可分为偏振方向相互垂直、正向光传播方向相同的o光和e光；为了方便说明，o光称为正向第一o光1B，e光称为正向第一e光1C；偏振方向分别记为X轴偏振方向和Y轴偏振方向。在图3中正向第一o光1B的偏振方向为X轴偏振方向，正向第一e光\n1C的偏振方向为Y轴偏振方向。\n[0033] 入射光1A中的正向第一o光1B经第一分束器102后，成为正向第二o光1D输出；\n所述正向第一o光1B是保持原来的X轴偏振方向传播的；\n[0034] 入射光1A中的正向第一e光1C经第一分束器102后，成为正向第二e光1E输出；\n所述正向第二e光1E在第一分束器102中向下偏移，使得正向第二e光1E与正向第二o光1D分离；\n[0035] 正向第二o光1D经第一磁致旋光晶体6后，成为正向第三o光1F；所述正向第三o光1F的偏振方向是在正向第二o光1D的偏振方向上沿顺时针旋转22.5度；\n[0036] 正向第二e光1E经第一磁致旋光晶体6后，成为正向第三e光1G；所述正向第三e光1G的偏振方向是在正向第二e光1E的偏振方向上沿顺时针旋转22.5度；\n[0037] 正向第三o光1F经热补偿晶体4后，正向第三o光1F的偏振方向没有发生变化；\n正向第三o光1F经半波片5后，成为正向第四o光1H；所述正向第四o光1H的偏振方向是在正向第三o光1F的偏振方向上继续沿顺时针旋转45度；即正向第四o光1H是在X轴偏振方向上沿顺时针旋转67.5度；\n[0038] 正向第三e光1G经热补偿晶体4后，正向第三e光1G的偏振方向没有发生变化；\n正向第三e光经半波片5后，成为正向第四e光1J；所述正向第四e光1J的偏振方向是在正向第三e光1G的偏振方向上继续沿顺时针旋转45度；即正向第四e光1J是在Y轴偏振方向上沿顺时针旋转67.5度；\n[0039] 正向第四o光1H经第二磁致旋光晶体7后，成为正向第五o光1K；所述正向第五o光1K的偏振方向是在正向第四o光1H的偏振方向上继续沿顺时针旋转22.5度；即正向第五o光1K的偏振方向转变为Y轴偏振方向；\n[0040] 正向第四e光1J经第二磁致旋光晶体7后，成为正向第五e光1L；所述正向第五e光1L的偏振方向是在正向第四e光1J的偏振方向上继续沿顺时针旋转22.5度；即正向第五e光1L的偏振方向转变为X轴偏振方向；\n[0041] 正向第五o光1K经第二分束器103后，成为正向第六o光1M；所述正向第六o光\n1M在第二分束器103中向下偏移，使得正向第六o光1M与正向第六e光1N合束；\n[0042] 正向第五e光1L经第二分束器103后，成为正向第六e光1N；所述正向第六e光\n1N保持在正向第五e光1L的传播方向。\n[0043] 正向第六o光1M和正向第六e光1N经过第二准直器104后，正向第六o光1M与正向第六e光1N合束成为出射光1P，实现光的正向传输。\n[0044] 在本发明中，正向第一o光1B与正向第一e光1C在第一分束器102中进行光的分离，正向第六o光1M与正向第六e光1N在第二分束器103中进行光的合束。\n[0045] 在本发明中，正向o光、e光在法拉第旋转器中传输时，在铁环1、第一2、第二磁体\n3、第一磁致旋光晶体6和第二磁致旋光晶体7的作用下，正向o光、e光偏振方向均沿顺时针旋转90度；在热补偿晶体4的作用下，法拉第旋转器内部温度保持平稳，从而保证了正向o光、e光偏振方向的90度旋转。在半波片5的作用下，正向o光、e光的光程差得到补偿。\n[0046] （二）反向光传输方式\n[0047] 参见图4所示，反向光传输时，反向光经第二准直器104后出射光称为反向光2A；\n反向光2A的光束可分为偏振方向相互垂直、反向光传播方向相同的o光和e光；为了方便说明，o光称为反向第一o光2B，e光称为反向第一e光2C；偏振方向分别记为X轴偏振方向和Y轴偏振方向。在图4中反向第一o光2B的偏振方向为X轴偏振方向，反向第一e光\n2C的偏振方向为Y轴偏振方向。\n[0048] 反向光2A中的反向第一o光2B经第二分束器103后，成为反向第二o光2D输出；\n所述反向第一o光2B是保持原来的X轴偏振方向传播的；\n[0049] 反向光2A中的反向第一e光2C经第二分束器103后，成为反向第二e光2E输出；\n所述反向第二e光2E在第二分束器103中向下偏移，使得反向第二e光2E与反向第二o光2D分离；\n[0050] 反向第二o光2D经第二磁致旋光晶体7后，成为反向第三o光2F；所述反向第三o光2F的偏振方向是在反向第二o光2D的偏振方向上沿顺时针旋转22.5度；\n[0051] 反向第二e光2E经第二磁致旋光晶体7后，成为反向第三e光2G；所述反向第三e光2G的偏振方向是在反向第二e光2E的偏振方向上沿顺时针旋转22.5度；\n[0052] 反向第三o光2F经半波片5后，成为反向第四o光2H；所述反向第四o光2H的偏振方向是在反向第三o光2F的偏振方向上沿逆时针旋转45度，即反向第四o光2H是在X轴偏振方向上沿逆时针旋转22.5度；反向第四o光2H经热补偿晶体4后偏振方向没有发生变化；\n[0053] 反向第三e光2G经半波片5后，成为反向第四e光2J；所述反向第四e光2J的偏振方向是在反向第三e光2G的偏振方向上沿逆时针旋转45度；即反向第四e光2J是在Y轴偏振方向上沿逆时针旋转22.5度；反向第四e光2J经热补偿晶体4后偏振方向没有发生变化；\n[0054] 反向第四o光2H经第一磁致旋光晶体6后，成为反向第五o光2K；所述反向第五o光2K的偏振方向是在反向第四o光2H的偏振方向上沿顺时针旋转22.5度；即反向第五o光2K的偏振方向转变为X轴偏振方向；\n[0055] 反向第四e光2J经第一磁致旋光晶体6后，成为反向第五e光2L；所述反向第五e光2L的偏振方向是在反向第四e光2J的偏振方向上沿顺时针旋转22.5度；即反向第五e光2L的偏振方向转变为Y轴偏振方向；\n[0056] 反向第五o光2K经第一分束器102后，成为反向第六o光2M；所述反向第六o光\n2M在第一分束器102中位置不变，使得反向第六o光2M与反向第六e光2N分离；\n[0057] 反向第五e光2L经第一分束器102后，成为反向第六e光2N；所述反向第六e光\n2N保持在反向第五e光2L的传播方向。\n[0058] 反向第六o光2M和反向第六e光2N经过第一准直器101后，反向第六o光2M与反向第六e光2N合束成为隔离光2P，实现光的反向传输。\n[0059] 在本发明中，反向第一o光2B与反向第一e光2C在第二分束器103中进行光的分离，反向第六o光2M与反向第六e光2N在第一分束器102中进行光的又一次分离。\n[0060] 在本发明中，反向o光、e光在法拉第旋转器中传输时，在铁环1、第一2、第二磁体\n3、第一磁致旋光晶体6和第二磁致旋光晶体7的作用下，反向o光、e光偏振方向保持不变；\n在热补偿晶体4的作用下，法拉第旋转器内部温度保持平稳，从而保证了反向o光、e光偏振方向不变。在半波片5的作用下，反向o光、e光的光程差得到补偿，减小偏振模的色散。\n[0061] （三）铁环1\n[0062] 参见图1、图1A所示，铁环1装配在两个磁体（第一磁体2和第二磁体3）之间，保证了第一磁致旋光晶体6的后端和第二磁致旋光晶体7的前端（顺着正向光路看），都能有较强的磁感应强度，保证法拉第旋转器实现预定的旋光45度（即偏振方向的旋转角度，如图3、图4所示）。o光、e光在第一磁致旋光晶体6作用下转过22.5度；o光、e光在第二磁致旋光晶体7作用下转过22.5度，即旋光45度。\n[0063] 铁环1为空心圆环结构。铁环1选用软磁铁氧体材料，如Mn-Zn铁氧体。主要成分为Fe2O3的亚铁磁性氧化物。\n[0064] （四）第一磁体2\n[0065] 参见图1、图1A所示，第一磁体2为圆柱空心结构。本发明设计的第一磁体2能够实现对光束偏振态的旋转。第一磁体2选用高性能永磁材料，如钕铁硼磁铁Nd2Fe14B。\n[0066] 本发明应用优良永磁材料钕铁硼磁铁Nd2Fe14B制作加工第一磁体2，第一磁体2的充磁方向垂直于光轴方向（如图1所示）。\n[0067] （五）第二磁体3\n[0068] 参见图1、图1A所示，第二磁体3为圆柱空心结构。本发明设计的第二磁体3能够实现对光束偏振态的旋转。第二磁体3选用高性能永磁材料，如钕铁硼磁铁Nd2Fe14B。\n[0069] 本发明应用优良永磁材料钕铁硼磁铁Nd2Fe14B制作加工第二磁体3，第二磁体3的充磁方向垂直于光轴方向（如图1所示）。\n[0070] 在本发明中，第一磁体2和第二磁体3用于产生磁致旋光晶体（第一磁致旋光晶体\n6和第二磁致旋光晶体7）所需的磁场。\n[0071] （六）热补偿晶体4\n[0072] 参见图1、图1A所示，热补偿晶体4为圆柱体结构。热补偿晶体4选用氟化钙CaF2材料。\n[0073] 在本发明中，热补偿晶体4选用与磁致旋光晶体（第一磁致旋光晶体6和第二磁致旋光晶体7）温度特性相反的晶体材料，吸收热量越多，温度反而越低，保证法拉第旋转器工作在一个平稳的温度范围（如15℃～40℃）内。\n[0074] （七）半波片5\n[0075] 参见图1、图1A所示，半波片5选用武汉优光科技有限责任公司(Union Optic)生产的消色差波片。型号为WPA2210。\n[0076] （八）第一磁致旋光晶体6\n[0077] 参见图1、图1A所示，第一磁致旋光晶体6为圆柱体结构。第一磁致旋光晶体6可以选用铽镓石榴石TGG、旋光玻璃棒、钇铁石榴石材料加工。\n[0078] 第一磁致旋光晶体6的端部与第一磁体2的端部之间的间距与 相同。\n[0079] 第一磁致旋光晶体6选用立方晶系晶体，温度系数较小，高温条件下工作，结构尺寸变化小。\n[0080] （九）第二磁致旋光晶体7\n[0081] 参见图1、图1A所示，第二磁致旋光晶体7为圆柱体结构。第二磁致旋光晶体7可以选用铽镓石榴石TGG、旋光玻璃棒、钇铁石榴石材料加工。\n[0082] 第二磁致旋光晶体7的端部与第二磁体3的端部之间的间距记为d，第二磁体3的厚度记为d3，则\n[0083] 在本发明中，为了使法拉第旋转器能够在高功率条件下工作，对第一磁致旋光晶体6与第二磁致旋光晶体7的结构尺寸进行了限定，第一磁致旋光晶体6的轴向长度记为L6，第二磁致旋光晶体7的轴向长度记为L7，旋光角度θ＝VB(L6+L7)，V表示制作磁致旋光晶体选用材料的维尔德常数，B表示法拉第旋转器上的磁体的磁感应强度。\n[0084] 参见图5所示，将应用了本发明法拉第旋转器与传统的法拉第旋转器进行退偏率的比较，从图中可知，在25℃，功率在（10W-100W）范围时测量，在相同的退偏率（即隔离度）-2\n时，法拉第旋转器适用功率可以提高2.7倍以上；在相同热吸收率，如1%时，退偏率从10-3\n降低至10 以下，隔离度是退偏率的倒数，因此隔离度可以提高至少3dB，从而保证法拉第旋转器的旋转角度。\n[0085] （十）光隔离器\n[0086] 参见图2所示的一种适用于大功率的光隔离器，是将如图1、图1A所示的本发明法拉第旋转器与分束器、准直器经一外包管（图2中未示出）组装而成。图2中，入纤101A连接在第一准直器101的一端上，第一准直器101的另一端与第一分束器102的一端连接，第一分束器102的另一端连接在第一磁致旋光晶体6上，第一磁致旋光晶体6、热补偿晶体4、半波片5和第二磁致旋光晶体7沿Z轴正向顺次排布，热补偿晶体4和半波片5的外部套接有铁环1，第一磁致旋光晶体6的外部套接有第一磁体2，第二磁致旋光晶体7的外部套接有第二磁体3，第二磁致旋光晶体7上连接有第二分束器103的一端，第二分束器103的另一端与第二准直器104的一端连接，第二准直器104的另一端连接有尾纤104A。\n[0087] 应用了本发明法拉第旋转器的光隔离器，在法拉第旋转器的两端安装分束/合束作用的双折射晶体，双折射率大，能够将o光和e光分开较大的角度。结构上均采用楔型结构，减小端面处的回波损耗。两块晶体的光轴夹角为0°，安装方便。\n[0088] 应用了本发明法拉第旋转器的光隔离器，其双包层光纤准直器的应用，满足大功率激光的传输需求，三段式法拉第旋转器结构增加了散热面，铁环结构和热补偿晶体的加入，保证了FR中间区域都能有很强的磁感应强度和很好的散热性能，保证磁场的稳定性。\n整个器件能够在大功率条件下工作，实现良好的散热，保证高的隔离度和较小的偏振模色散，整体工作稳定性好。