光隔離器

定義

光隔離器（Optical Isolator） 是只允許光單向通行的光被動元件。它利用法拉第磁光旋轉的非互易特性，搭配偏振器或雙折射晶體，讓正向光低損耗通過，並阻斷反向回光。

在光通訊鏈路中，反射光若回到雷射二極體（LD），可能造成相位雜訊、線寬增寬、相對強度雜訊上升，嚴重時會讓雷射不穩或損毀。因此隔離器常被放在雷射輸出端、EDFA pump 或 CPO 外部光源鏈中，保護高功率雷射與穩頻元件。

圖解

flowchart LR
    subgraph F["正向路徑"]
        LD["雷射輸出"] --> P1["起偏器<br/>0 度"]
        P1 --> FR["法拉第旋轉子<br/>磁石 45 度"]
        FR --> P2["檢偏器<br/>45 度"]
        P2 --> OUT["光纖輸出<br/>通過"]
    end
    subgraph R["反向路徑"]
        REF["反射回光"] --> A2["檢偏器<br/>45 度"]
        A2 --> AFR["法拉第旋轉子<br/>再轉 45 度"]
        AFR --> BLOCK["起偏器<br/>90 度阻擋"]
    end

圖說：法拉第旋轉具非互易性，正向偏振被對齊而通過，反向再旋轉後被輸入端偏振器阻擋。自繪示意。

技術原理

典型法拉第隔離器由起偏器、法拉第旋轉子、磁石與檢偏器組成。正向光先被起偏器整理成固定偏振，進入磁光材料後被旋轉 45 度，再通過設定在 45 度的檢偏器。

反向光從輸出端返回時，先通過 45 度檢偏器，再進入同一法拉第旋轉子。由於法拉第效應是非互易的，反向光不會「轉回去」，而是再沿同方向旋轉 45 度，總偏振角變成 90 度，因此被輸入端起偏器阻擋。

隔離度典型可達 >30-40 dB，高功率或高穩定雷射鏈路會要求更高隔離、低插損與低偏振相關損耗。磁光材料常見 TGG、釔鐵石榴石（YIG / garnet）等，溫度穩定性、吸收損耗與高功率可靠度是材料選擇重點。

關鍵參數 / 判斷指標

技術瓶頸 / 風險

• 高隔離與低插損難兼顧：偏振器、磁光晶體與封裝角度都會影響正向插損與反向隔離。
• 偏振架構選擇：PI 隔離器結構較簡單但偏振相關；PII 隔離器需雙折射晶體 walk-off，封裝更複雜。
• 保偏鏈路要求提高：CPO ELS 走保偏光纖時，多用 PM isolator，必須同時守住偏振消光比與隔離度。
• 材料供應集中：高品質磁光晶體與鍍膜由國際大廠主導，價格、交期與高功率規格可能成為瓶頸。

關鍵廠商

應用場景

• 雷射輸出端防回光：保護 DFB、EML、CW laser，避免回光造成雜訊與模式跳動。
• EDFA pump / 輸出端：泵浦雷射與放大器輸出需要隔離反射，維持增益穩定。
• CPO ELS 高功率雷射保護：外部光源功率提高後，PM isolator 是保偏雷射鏈的重要保護件。
• FBG 鎖波鏈路：雷射、FBG 與隔離器共同形成穩頻與防回光設計。

相關技術

• 技術_光通雷射元件（隔離器主要保護對象）
• 技術_FBG（鎖波器需搭配防回光）
• 技術_ELSFP（CPO 外部光源模組）
• 技術_CPO（高功率外部雷射導入）

供應鏈

→ 供應鏈_光通訊

來源

• 報告_產業研究_光被動元件CPO_20260500，2026-05（隔離器、濾光片與 CPO 外部光源被動元件鏈）
• 供應鏈_光通訊（光通訊被動元件供應鏈位置）
• 技術_光通雷射元件、技術_FBG、技術_ELSFP、技術_CPO
• memo_光通雷射元件供應鏈_20260509，2026-05-09（雷射與泵浦鏈路的鎖波、防回光語境）

相關頁面

• 分析_CPO光學元件全解_20260605