英國(guó)Leysop法拉第旋光器,leysop法拉第隔離器
當(dāng)光束在存在軸向磁場(chǎng)的情況下穿過(guò)材料時(shí)，法拉第效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致光偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)。這種效果類似于光線穿過(guò)光學(xué)活性材料（如石英）時(shí)產(chǎn)生的效果。然而，這種效果與光學(xué)活動(dòng)不同，因?yàn)樾D(zhuǎn)角度的意義不依賴于通過(guò)介質(zhì)的傳播方向。
以一種方式通過(guò)介質(zhì)的光將被觀察者視為其偏振軸例如順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度。但是，如果光通過(guò)同一介質(zhì)向后反射回來(lái)，則同一觀察者會(huì)再次看到光偏振軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)額外的、相等的順時(shí)針角度（而在光學(xué)活性介質(zhì)中，光會(huì)先順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，然后再旋轉(zhuǎn)一個(gè)相等的角度）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)）。表現(xiàn)出這種行為的裝置稱為法拉第旋光器。
實(shí)用設(shè)備的基本設(shè)計(jì)是使用一根光學(xué)材料棒，放置在永磁體產(chǎn)生的軸向磁場(chǎng)中，通常是面對(duì)磁化環(huán)?？赡軙?huì)使用一些光學(xué)玻璃（例如 SF57 和因其維爾德常數(shù)而選擇的特殊等級(jí)的玻璃），但我們只使用最高質(zhì)量的單晶 TGG 。這為可見(jiàn)光到近紅外區(qū)域提供了最高的 Verdet 常數(shù)，并提供高功率處理和低光學(xué)失真。
LEYSOP ltd制作法拉第隔離器，需要在旋轉(zhuǎn)器上加一對(duì)偏振片，旋轉(zhuǎn)角度為45°。旋轉(zhuǎn)對(duì)于通過(guò)隔離器傳回的反射器是附加的，在隔離器輸入處的輸入偏振態(tài)和反射偏振態(tài)之間產(chǎn)生 90° 的差異。因此，輸入偏振器將抑制背向反射。需要一個(gè)輸出偏振器來(lái)清除偏振狀態(tài)，以便通過(guò)隔離器（見(jiàn)圖）傳輸回來(lái)，從而確保良好的隔離，即使光在通過(guò)設(shè)備返回之前被去偏振。
法拉第效應(yīng)很弱，即使在 TGG 中也是如此，因此需要強(qiáng)磁場(chǎng)。它也是波長(zhǎng)敏感的，因?yàn)橘M(fèi)爾德常數(shù)（它提供了一種品質(zhì)因數(shù)）強(qiáng)烈依賴于波長(zhǎng)。在增加波長(zhǎng)時(shí)，需要使用特別強(qiáng)的磁場(chǎng)才能實(shí)現(xiàn) 45° 旋轉(zhuǎn)角。因此，我們的產(chǎn)品系列中有兩種基本的隔離器設(shè)計(jì)。對(duì)于較短的波長(zhǎng)，我們提供 FOI 5/57 設(shè)計(jì)。它使用永磁體的簡(jiǎn)單排列，因此比長(zhǎng)波長(zhǎng)模型 (FOI 5/711) 略小，后者使用特殊排列將磁場(chǎng)強(qiáng)度增加到獲得 45° 所需的非常高的水平在 ~1μm 處旋轉(zhuǎn)。5/57 隔離器可通過(guò)螺紋調(diào)整進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)諧，螺紋調(diào)整可調(diào)整 TGG 桿插入磁體組件的程度。此操作需要移除輸入偏振器以允許接觸桿（偏振器很容易重新安裝到位）。
因?yàn)?LEYSOP ltd FOI 5/711 單元使用反向磁鐵排列，所以它是通過(guò)增加或減少反向磁鐵的間隔來(lái)調(diào)整的。這會(huì)改變固定 TGG 桿的中心區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)。整個(gè)外殼為此過(guò)程進(jìn)行了調(diào)整（一個(gè)部分?jǐn)Q入另一個(gè)部分），我們?cè)俅谓ㄗh在大多數(shù)情況下移除偏振器是明智的。一般而言，F(xiàn)OI 5/57 型號(hào)可以在大約 100-150nm 的波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)諧，而 FOI 5/711 型號(hào)的調(diào)諧范圍更受限制，在出廠設(shè)置波長(zhǎng)的任一側(cè)約為 5%。與其他制造商經(jīng)常使用的方法相比，這種安排可能看起來(lái)很麻煩，在其他制造商中，只需旋轉(zhuǎn)輸出偏振器相對(duì)于輸入的角度，即可針對(duì)不同波長(zhǎng)調(diào)整設(shè)備。然而，在除 45° 以外的所有相對(duì)角度下，很容易看出輸出偏振器在 TGG 棒之后與輸入偏振平面的不對(duì)準(zhǔn)將導(dǎo)致前向傳輸中的額外插入損耗，這可能相當(dāng)可觀。因此，我們?cè)诓辉黾硬迦霌p耗的情況下獲得真正調(diào)諧的方法在增加系統(tǒng)中前向波和后向波之間的相對(duì)對(duì)比度方面更加有效。
這就把我們帶到了隔離的話題上。很容易指定一個(gè)設(shè)備將提供 >-40dB 的反向傳播光隔離。但是，如果不指定條件，這是沒(méi)有意義的。實(shí)用的規(guī)范應(yīng)該告訴用戶在“真實(shí)世界”條件下他或她可以期望實(shí)現(xiàn)什么。因此，對(duì)于我們的 5mm 孔徑設(shè)備，我們引用了 >-30dB 隔離度的最小值，這將適用于直徑高達(dá) ~3.5mm 的光束以及在正常不受控制的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中遇到的典型溫度范圍內(nèi)的光束。我們不喜歡搞“specmanship”，所以更喜歡引用這個(gè)更現(xiàn)實(shí)的數(shù)字。當(dāng)然，通過(guò)精心設(shè)置和溫度控制，>-40dB 的數(shù)字是完全有可能實(shí)現(xiàn)的。