موضوع مقاله: جداکننده نوری | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # جداکننده نوری | مقدمه: یک نماد نوری مداری برای دیود اپتیکی یک جداکننده نوری یا دیود اپتیکی یک قطعهٔ نوری است که اجازه عبور نور را تنها در یک جهت می‌دهد و معمولاً از بازگشت ناخواستهٔ نور به تشدیدگر نوری مثل کاواک لیزر، جلوگیری می‌کند. | ## بخش 1: جداکننده نوری | به‌کارگیری این قطعه به اثر فارادی بستگی دارد (که به نوبه خود توسط اثر مغنانوری) ایجاد می‌شود؛ که به عنوان جزء اصلی در چرخاننده فارادی به کار می‌رود. میدان مغناطیسی که به چرخاننده فارادی اعمال می‌شود موجب چرخش قطبش نور در اثر فارادی می‌شود. چرخش زاویه با رابطهٔ زیر داده می‌شود: ثابت وردت مواد (بی نظم یا کریستال؛ جامد یا مایع یا گاز) که چرخش را ایجاد می‌کند و که طول چرخاننده است. (شکل۲) مخصوصاً برای یک دیود اپتیکی این مقادیر به نحوی انتخاب می‌شوند که چرخش ۴۵ درجه را ایجاد کنند. شکل ۲ یک چرخاننده فارادی را به همراه یک قطبنده ورودی و یک آنالیزور خروجی را نشان می‌دهد. برای یک جداکننده وابستهٔ قطبش، زاویه بین قطبنده و تحلیل‌گر به اندازه ۴۵ درجه تنظیم می‌شود. در سامانه‌های فیبر نوری جهت قطبش در سامانه‌های غیر کنترلی قطبش پراکنده می‌شود؛ بنابراین زاویه قطبش از بین می‌رود. جداکننده غیرقطبشی جداکننده‌های غیرقطبشی از سه جزء تشکیل شده یک تیغهٔ دوشکستی (با جهت قطبش عادی عمودی و جهت غیرعادی قطبش افقی)، یک چرخاننده فارادی و یک تیغهٔ دوشکستی خروجی (با جهت قطبش عادی در ۴۵ درجه و جهت قطبش غیرعادی در ۴۵- درجه). نور حرکت‌کننده در جهت رو به جلو با تیغهٔ دوشکستی ورودی به دو جزء عمودی (۰ درجه) و افقی (۹۰ درجه)، که موج‌های عادی (o-ray) و غیرعادی (e-ray) نامیده می‌شوند. | ## بخش 2: جداکننده نوری | این به این معناست که موج‌های عادی اکنون در ۴۵ درجه هستند و موج‌های غیرعادی در ۴۵− درجه. نوری که در جهت برگشت حرکت می‌کند به دو موج عادی در ۴۵ درجه و غیرعادی در -۴۵ درجه به وسیلهٔ یک تیغهٔ دوشکستی جدا می‌شود. چرخاننده فارادی دوباره موج‌ها را ۴۵ درجه می‌چرخاند اکنون موج عادی در ۹۰ درجه‌است و موج غیرعادی در ۰ درجه‌است. در جهت ایزوله شده موج شکافته می‌شود و سپس واگرا می‌گردد بنابراین در موازی ساز کانونی نمی‌شود. چرخاننده فارادی یکی از مهم‌ترین المان‌های نوری در یک جداکننده چرخاننده فارادی است. مشخصاتی که در چرخاننده فارادی نوری وجود دارد شامل ثابت وردت بالا و جذب کم، ضریب شکست غیر خطی و آستانهٔ آسیب بالا. علاوه بر این جهت جلوگیری از خودکانونی و دیگر اثرات گرمایی طول کریستال باید تا حد ممکن کوتاه باشد. دو ماده‌ای که به‌طور معمول استفاده می‌شوند برای بازه 1100nm شیشهٔ بوروسیلیکات آلاییده با تربیوم و کریستال گارنت تربیوم گالیوم (TTG). برای ارتباطات راه دور به وسیلهٔ فیبر عموماً در 1310nm یا 1550nm کریستال‌های گارنت آهن ایتریم (YIG) استفاده می‌شوند. | ## بخش 3: جداکننده نوری | جداکننده‌های نوری با جداکننده‌های بر پایهٔ تیغه‌های چارک موجی فاصله دارند به این علت که چرخاننده فارادی یک چرخش غیر دو طرفه را باوجود حفظ کردن قطبش خطی ایجاد می‌کند. این چرخش قطبش به علت چرخش فارادی در هر جهت همیشه یکسان است؛ بنابراین در جهت جلو چرخش مثبت ۴۵ درجه‌است؛ و در جهت معکوس چرخش منفی ۴۵ درجه‌است. پس با جمع کردن مقادیر به مقدار کل ۹۰ درجه برای نوری که به سمت جلو و برعکس حرکت می‌کند، می‌رسیم. جداکننده‌های نوری و ترمودینامیک ممکن است در نظر اول چنین به نظر برسد که دستگاهی که اجازه عبور نور را تنها در یک جهت می‌دهد، با اجازه به عبور انرژی نور از جسم سرد به جسم گرم و بلوکه کردن آن در جهت دیگر قانون کیرشهف و قانون دوم ترمودینامیک را نقض می‌کند، اما خطایی در کار نیست زیرا جداکننده باید نور را از جسم گرم جذب (و نه بازتاب) کند و سرانجام آن را به جسم سرد می‌تاباند. کاربرد جداکننده‌های فارادی و چرخاننده‌ها کاربردهای زیادی در فناوری لیزر دارند: در بسیاری موارد، آن‌ها برای محافظت لیزر و تقویت‌کننده‌ها در برابر نور بازگشتی به کار می‌روند. رشته‌های تقویت کننده در بعضی مواقع شامل چندین جداکننده بین مراحل مختلف تقویت نه تنها برای ایزوله کردن نور بازگشتی بلکه جهت جلوگیری از ایجاد اثرات ناخواسته توسط نشر خود به خودی تقویت شده‌است. در سامانه‌های ارتباطی فیبر نوری جداکننده‌های کوپل فیبر غیر حساس به قطبش مرتباً قبل و بعد از تقویت‌کننده‌های فیبری به کار می‌روند. انواع گسترده‌ای از تداخل سنج‌ها و دیگر دستگاه‌ها (به عنوان مثال تقویت‌کننده‌ها) در دو نوع قطعه‌ای و فیبری از چرخاننده‌ها برای جداسازی نور بازگشتی از نور جلورونده به کار می‌روند؛ که امکان استفاده از تقویت‌کننده‌های دو عبوری را فراهم می‌کند. مشخصهٔ قطبش، جداکننده‌های وابستهٔ قطبش درون مشدد لیزر (به عنوان مثال یک لیزر فیبری) ممکن است جهت وارد کردن یک حالت قطبش خطی جهت قفل کردن مد با چرخش قطبش غیرخطی باشد. | ## جمع‌بندی | علاوه بر این‌ها کاربردهای زیادی به عنوان چرخاننده فارادی خالص و نه به عنوان جداکننده دارند.