Dispositifs non réciproques
Applications de la magnéto-optique

1.1 Isolateur

Les lasers et plus particulièrement les diodes lasers sont très sensibles à toute réflexion de lumière parasite provenant du système optique où ils sont montés. Ces retours d’énergie dans la cavité laser peuvent entraîner une modulation de l’amplitude ou un décalage en fréquence de l’onde émise ou endommager le laser lui-même dans le cas des sources de forte puissance. Un isolateur optique autorise la transmission d’un faisceau dans un sens et atténue pratiquement totalement toute lumière indésirable réfléchie dans l’autre sens. Des isolateurs ont été réalisés à la fois en optique non guidée (isolateurs massifs) et sous forme de guides optiques en optique intégrée.

• Les isolateurs massifs sont constitués d’une section à effet Faraday qui fait tourner la lumière incidente polarisée linéairement d’un angle de 45×. Ce rotateur de polarisation est disposé entre deux polarisateurs faisant entre eux un angle de 45× comme l’indique le schéma de la figure 1. Le sens de la rotation Faraday étant indépendant du sens de propagation, la lumière ne peut se propager dans ce système que dans une seule direction. Suivant la longueur d’onde, le matériau magnéto-optique employé est : un verre paramagnétique, un grenat de terbium et gallium (TGG), un grenat d’yttrium et de fer (YIG) ou un grenat de gadolinium, de bismuth et de fer (GBIG). La valeur typique de l’isolation obtenue est comprise entre 35 et 40 dB pour des pertes d’insertion de l’ordre de 0,3 à 0,5 dB. Un isolateur en cascade, tel que celui produit par Hitachi Metals et représenté sur la figure 2, donne une isolation beaucoup plus forte (> 60 dB) que l’isolateur simple. Par ailleurs, la polarisation en sortie de ce dispositif est identique à la polarisation en entrée. Les pertes d’insertion de ce dispositif sont de 0,9 dB.

• Les isolateurs massifs nécessitent des champs magnétiques importants et sont coûteux. Un isolateur en optique intégrée a l’avantage de fonctionner sans nécessiter un champ magnétique important et est par ailleurs compatible avec un procédé de production collectif, donc à faible coût. Deux principales configurations de ce composant ont été réalisées et testées. Pour...