チュートリアルファラデー回転鏡とマイケルソン干渉計

A.A.マイケルソンは、フィゾーによる以前の提案を受けて、1890年に干渉計装置を提案した。この発明は、多くの重要な現代光学測定技術の先駆けとなった。マイケルソン干渉計は、その名の通り、小さな光路長の変化を測定するために使用される。

古典的なマイケルソン干渉計は、2枚のミラー(1枚が参照アーム、もう1枚がプロービングアーム)と45度のビームスプリッターで構成されています。反射された参照ビームとプロービングビームは、ビームスプリッターに到達する際に干渉し合いますが、どちらのビームも偏光状態に変化はありません。

自由空間マイケルソン干渉計の欠点は、最適なビームの重なりを得るためにミラーの調整が常に必要なことである。しかし、光ファイバーマイケルソン干渉計では、ビームは光ファイバー内に閉じ込められ、ミラーは2枚ともあらかじめファイバーに接着されており、全ファイバーカプラがビームスプリッターの代わりとなるため、ミラーの調整は不要です。

しかし、光ファイバーデバイスの問題は、ビームがファイバー内を移動する際に偏光状態を維持することです。これは、偏波保持(PM)ファイバーを使えば簡単にできます。しかし、PMファイバーとPMファイバーを使用したデバイスは、多くの応用 、コストが高くつくだけでなく、取り扱いも困難です(PMファイバーの終端処理に関するアプリケーションノートを参照)。

一般的なシングルモードファイバを伝送する光ビームは、応力、振動、温度変化などによって複屈折がランダムに変化します。その結果、マイケルソン干渉計で反射されたビームは偏光状態を維持できず、干渉が不可能になります。

光ファイバーファラデー回転ミラーは、参照ミラーとプロービングミラーの両方の役割を果たすことができる光ファイバーデバイスです。このデバイスは、90°の位相遅れを作ることにより、位相共役ミラーとして機能します。この機能により、ミラーとビームのリターン経路は、ビームが最初のレグで経験する誘導複屈折を自動的に補正することができます。したがって、ファラデー回転ミラーは、光ファイバーマイケルソン干渉計の重要な部分です。

ファラデー・ローテーター・ ミラーは、他の多くの導波管における誘導位相変化を補正するために広く使用されている応用 。


ファラデー回転子ミラーの測定で最も重要なのは、逆結合損失(挿入損失)とリターンロスです。挿入損失は、光ビームが入射点から装置内を往復して出射するまでの総損失を測定します。ファラデー・ローテーター・ミラーには、入力ビームと出力ビームの両方を伝送するファイバーが1本しかありません。挿入損失を測定するには、サーキュレータか3dBカプラを使用する必要がある。正確な測定には校正が重要である。

反射がゲームの名前であるため、このデバイスでリターンロス(反射損失)を理解するのは簡単ではありません。ここで重要なのは、ファイバー表面やファラデー回転子の表面からの反射など、不要な反射をすべて排除することです。

ほとんどのファラデー回転子ミラーのベンダーは、リターンロスの数値を明記していません。物理学がよく理解されていなかったり、適切な技術や装置がなかったりすると、必要なものと不必要なものを分離するのは非常に難しいからです。リターンロス性能は、デバイスの応用を成功に導くための隠れた要因です。