در سال 1842، مایکل فارادی بیان کرد که عملکرد ایزولاتور نوری به اثر فارادی بستگی دارد. این اثر به این واقعیت اشاره دارد که وقتی صفحه پلاریزه شده در طول میدان اعمالی پیش می رود صفحه پلاریزه شروع به چرخش می کند. جهت چرخش عمدتاً به میدان مغناطیسی به عنوان جایگزین جهت انتقال نور بستگی دارد.
دستگاه های نوری و هم چنین کانکتورها در یک سیستم فیبر نوری باعث ایجاد برخی اثرات مانند جذب و انعکاس سیگنال نوری بر روی o/p فرستنده می شوند. بنابراین، این اثرات ممکن است باعث ایجاد انرژی نور شوند. این اثرات ممکن است باعث بازتولید انرژی نور در منبع تغذیه و مانع عملکرد منبع شود. برای غلبه بر اثرات تداخل، از دیود نوری یا ایزولاتور نوری استفاده می شود. در این مقاله به بررسی این که ایزولاتور نوری چیست و چگونه کار می کند می پردازیم.
ایزولاتور نوری چیست؟
ایزولاتور نوری به نام های دیود نوری، فتوکوپلر، اپتوکوپلر نیز شناخته می‌شود. این یک دستگاه مغناطیسی نوری غیرفعال است و عملکرد اصلی این جزء نوری اجازه انتقال نور تنها در یک جهت است. بنابراین نقش اصلی را ایفا می کند و در عین حال از بازخورد غیر ضروری به یک نوسانگر نوری یعنی حفره لیزر جلوگیری می کند. عملکرد این قطعه عمدتاً به اثر فارادی بستگی دارد که در قطعه اصلی مانند روتور فارادی استفاده می شود.
اصل کار
یک ایزولاتور نوری شامل سه جزء اصلی می باشد که عبارتند از یک روتاتور فارادی، قطبش i/p و یک پلاریزه کننده o/p. نمایش بلوک دیاگرام در زیر نشان داده شده است. عملکرد آن مانند زمانی است که نور از پلاریزه کننده i/p در جهت جلو عبور می کند و در صفحه عمودی به قطبی تبدیل می شود. حالت های عملکرد این ایزولاتور بر اساس جهت های مختلف نور مانند حالت جلو و حالت عقب به دو نوع طبقه بندی می شود.
در حالت رو به جلو، نور وارد پلاریزه کننده ورودی می شود و سپس به صورت خطی قطبی می شود. هنگامی که پرتو نور به چرخاننده فارادی می رسد، میله چرخاننده فارادی با 45 درجه می چرخد. بنابراین، در نهایت، نور از پلاریزه کننده o/p در 45 درجه خارج می شود. به طور مشابه در حالت رو به عقب، در ابتدا نور با 45 درجه وارد قطبش کننده o/p می شود. هنگامی که در سرتاسر روتاتور فارادی ارسال می شود، به طور مداوم برای 45 درجه دیگر در یک مسیر مشابه می چرخد. پس از آن، نور پلاریزاسیون 90 درجه به سمت قطبش i/p عمودی تبدیل می شود و نمی تواند از ایزولاتور خارج شود. بنابراین، پرتو نور یا جذب یا منعکس می شود.
چرا ایزولاتورهای نوری مهم هستند؟
تجهیزات الکترونیکی مانند میکروکنترلرها، بردهای مدار چاپی و ترانسفورماتورها در معرض نوسانات ولتاژ ناشی از انتقال فرکانس رادیویی، برخورد صاعقه و جهش ولتاژ منبع تغذیه هستند.
ایزولاتورهای نوری مبتنی بر مقاومت نوری برای اولین بار در سال 1968 در صنایع صوتی و موسیقی برای جلوگیری از اختلال در تجهیزاتی مانند تقویت کننده های گیتار استفاده شدند. ایزولاتورهای نوری روشی مطمئن برای کار کردن قطعات ولتاژ بالا و دستگاه های ولتاژ پایین با هم ارائه می دهند.
ایزولاتور نوری در یک دستگاه محصور شده است و ظاهر یک مدار مجتمع یا یک ترانزیستور با سرب اضافی دارد. از طریق اتوماسیون، سازمان ها می توانند از کوپلرهای نوری برای جداسازی مدارهای کم مصرف از مدارهای خروجی با توان بالاتر و حذف نویز الکتریکی از سیگنال ها استفاده کنند.
انواع ایزولاتور نوری
ایزولاتورهای نوری به سه نوع تقسیم می شوند که شامل ایزولاتور نوری قطبی، کامپوزیت و مغناطیسی می‌شود.
ایزولاتور نوری پلاریزه
این ایزولاتور از محور پلاریزاسیون برای نگه داشتن نور در یک جهت استفاده می کند. این اجازه می دهد تا نور در جهت جلو منتقل شود، با این حال، هر پرتو نوری را از انتقال به عقب منع می کند. هم چنین، ایزولاتورهای نوری پلاریزه وابسته و مستقل وجود دارد. دومی پیچیده تر است و اغلب در تقویت کننده نوری EDFA استفاده می شود.
ایزولاتور نوری مرکب
این یک ایزولاتور نوری از نوع پولاریزه مستقل است که می تواند در تقویت کننده نوری EDFA استفاده شود که شامل اجزای مختلفی مانند مالتی پلکسر تقسیم طول موج (WDM)، فیبر دوپ شده با اربیوم، لیزر دیود پمپاژ و غیره است.
ایزولاتور نوری مغناطیسی
این نوع ایزولاتور در چهره جدید به عنوان جداکننده نوری پلاریزه نیز نامیده می شود. این عنصر مغناطیسی یک روتاتور فارادی را تحت فشار قرار می دهد، که معمولاً یک میله است که با یک کریستال مغناطیسی در زیر میدان مغناطیسی قوی از طریق اثر فارادی طراحی شده است.
کاربردهای ایزولاتور نوری
ایزولاتورهای نوری در کاربردهای نوری مختلف مانند تنظیمات صنعتی، آزمایشگاهی و شرکتی استفاده می شوند. آن ها در هنگام استفاده از تقویت کننده های فیبر نوری، پیوندهای فیبر نوری در CATV، لیزرهای حلقه فیبر نوری، سیستم های FOC منطقی با سرعت بالا، دستگاه های قابل اعتمادی هستند.
ما را در اینستاگرام دنبال کنید.
