Was ist ein optischer Isolator?
Ein optischer Isolator ermöglicht es einem Lichtstrahl, sich in eine Richtung zu bewegen, ohne dass er in die entgegengesetzte Richtung reflektiert wird. Die Vorrichtung enthält einen Eingangspolarisator sowie einen Faraday-Rotator, ein kristallines Teil, das die Polarisationsebene eines Lichtstrahls drehen kann, wenn ein Magnetfeld von außerhalb des Rotators angelegt wird. Ein Ausgangspolarisator reflektiert das polarisierte Licht in einem Winkel von 45 Grad, bevor es den Isolator verlässt. Der Eingangspolarisator, der den Strahl in den Isolator leitet, lässt das Licht in demselben Winkel durch, in den es eintritt, bevor es durch den Faraday-Effekt verändert wird. Ein solcher Aufbau ist bei Lasern und optischen Kommunikationssystemen üblich.
Die Richtung, in die sich die Polarisationsebene dreht, wird dadurch gesteuert, wie der Faraday-Rotator den Lichtstrahl beeinflusst. Die Änderung des Lichtzustands kann mit einem Magneten präzise gesteuert werden. In einem optischen Kommunikationssystem werden elektrische Signale zuerst in Licht umgewandelt, bevor sie in den optischen Isolator eintreten, und dann in eine Richtung übertragen. Andernfalls würde ein Teil des zurückreflektierten Lichts die Frequenz eines Lasers ändern, was ihn möglicherweise unwirksam macht, oder die Signale in einem Kommunikationssystem unfähig machen, Informationen zu übertragen. Daten in einem Glasfasernetz wären verfälscht und völlig unlesbar, wenn die Empfänger sie wieder in elektrische Signale umwandeln würden.
Der optische Isolator wird zusammen mit anderen Komponenten wie optischen Verstärkern, optischen Kombinierern und optischen Depolarisatoren verwendet, um das Licht in einem Kommunikations- oder Messsystem voll auszunutzen. Während des Durchlaufens des Ausgangspolarisators und dann durch ein Magnetfeld, von dem jedes die Polarisationsebene um 45 Grad dreht, wird Licht mit insgesamt 90 Grad reflektiert. Eine optische Diode ist eine andere Bezeichnung für ein Gerät, das auf diese Weise Licht lenken kann. Der Effekt verhindert, dass ein Lichtstrahl durch eine Faser zurückreflektiert wird, nachdem ein Laserstrahl, der als Lichtquelle verwendet wird, durch eine Kopplungslinse in den Lichtwellenleiter gelangt.
Zusätzlich zur Verwendung mit Lasern und optischen Kommunikationssystemen wird manchmal ein optischer Isolator in einer Schaltung zum Zweck der elektrischen Isolation verwendet. Es bietet Schutz vor zu hohen Spannungen. Der Rauschpegel wird ebenfalls reduziert, wodurch die Messungen genauer werden und die Datenqualität optimiert wird. Ein optischer Isolator ist typischerweise sehr klein und kann direkt im Lichtweg auf einer Leiterplatte oder auf einer Laservorrichtung auf Halbleiterbasis montiert werden.