● 摘要
高功率光纤激光器被广泛应用于国民生产领域，推动了生产力快速发展的同时，也对各种大功率光无源器件的生产提出了更高要求。高功率光隔离器作为各种高功率光无源器件的组成部分，其反向隔离度、插入损耗的大小直接影响整个激光系统的工作性能，研究高功率光隔离器对光纤激光器的发展和应用具有重要意义。
光隔离器是一种基于法拉第效应制成的光无源器件，可以有效减少反射光对光学系统的损害。然而在高功率条件下，光隔离器受热效应影响，其工作性能稳定性变差，主要变现为隔离度下降、光束质量变差等。本文以高功率光隔离器为研究对象，围绕光隔离器热效应展开，设计了偏振补偿方案和永磁系统，并进行实验研究。主要研究内容包括以下四点：
1. 光隔离器基本理论。分析了光隔离器的基本原理，详细阐述了各部分元器件的结构组成，明确了元器件的选择依据，并介绍了光隔离器的技术参数。
2. 偏振补偿理论研究及其方案设计。分析了高功率条件下光隔离器内存在的几种热效应，分别建立了偏振补偿和热透镜补偿的理论模型，为本文研究工作的开展奠定基础。
3. 高性能永磁系统设计。从磁场角度进行偏振补偿研究，分析了磁场设计理论和不同结构的磁体特点，基于Halbach永磁体特性和磁场仿真软件，对永磁体结构进行优化设计，设计得到了几种永磁系统方案，可以为磁光晶体提供强度高、均匀性好、性能稳定的磁场。
4. 光隔离器系统搭建及其实验研究。依据建立的偏振补偿理论模型对晶体参数进行选择，设计并搭建了光隔离器测试系统，分别开展了偏振补偿方案和热透镜补偿方案的实验研究。最后，搭建光纤隔离器系统并进行参数测试，结果表明，光隔离器的插入损耗为0.9dB，隔离度为30.2dB。