偏振無(wú)關(guān)型光隔離器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在用于光通信系統(tǒng)、激光加工系統(tǒng)的高功率激光的反射回光對(duì)策中所使用的光隔離器。特別地，涉及一種能使作為光隔離器的構(gòu)成部件的法拉第元件和磁鐵小型化的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器的改良。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于光通信系統(tǒng)的半導(dǎo)體激光或用于激光加工系統(tǒng)的固體激光等的激光元件中，如果在激光共振器外部的光學(xué)面或加工面上反射的光返回至激光元件，則激光振蕩變得不穩(wěn)定。當(dāng)激光變得不穩(wěn)定時(shí)，在光通信系統(tǒng)的情況下，成為信號(hào)噪音，在激光加工系統(tǒng)的情況下，可能破壞激光元件。因此，使用光隔離器來(lái)遮斷所述反射回光，并使反射回光不會(huì)返回至激光元件。
[0003]如圖1所示，作為一種偏振無(wú)關(guān)型光隔離器，已知主要部分是由一對(duì)楔型雙折射結(jié)晶板1、2、設(shè)置于所述楔型雙折射結(jié)晶板1、2之間且由具有長(zhǎng)方形狀的截面的順磁體形成的法拉第元件3、以及永久磁鐵5構(gòu)成的光隔離器(參見專利文獻(xiàn)I)。此外，圖1中的實(shí)線表示激光在向正方向前進(jìn)時(shí)的狀態(tài)。
[0004]并且，在這種偏振無(wú)關(guān)型光隔離器中，例如，從激光元件(未圖示)發(fā)射且通過(guò)透鏡4的正方向的激光(入射光)入射至楔型雙折射結(jié)晶板1，并分成尋常光和非尋常光的2個(gè)光路入射至法拉第元件3，并通過(guò)法拉第元件3以45度旋轉(zhuǎn)偏光面后，入射至楔型雙折射結(jié)晶板2，與所述激光(入射光)再度呈平行的狀態(tài)，從光隔離器出射。
[0005]另一方面，當(dāng)激光向反方向前進(jìn)時(shí)(即，回光前進(jìn)時(shí))，從光隔離器的出射側(cè)(圖1中的右側(cè))入射至楔型雙折射結(jié)晶板2，且沿著與前向相同的路徑直至到達(dá)楔型雙折射結(jié)晶板1，從楔型雙折射結(jié)晶板I出射時(shí)以避開所述透鏡4(即，如虛線所示)的方式前進(jìn)。即，由于回光沒(méi)有結(jié)合到透鏡4，因此，作為光隔離器能夠發(fā)揮功能。
[0006]此外，圖1中的符號(hào)γ表示楔型雙折射結(jié)晶板I和楔型雙折射結(jié)晶板2中的楔角，符號(hào)β表不回光與所述入射光形成的角度。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-168894號(hào)公報(bào)(參見段落序號(hào)0003)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]在使用長(zhǎng)方形狀截面的法拉第元件的現(xiàn)有偏振無(wú)關(guān)型光隔離器中，入射至楔型雙折射結(jié)晶板I的激光在通過(guò)楔型雙折射結(jié)晶板I后，如圖1所示，向傾斜方向前進(jìn)的同時(shí)入射至法拉第元件3，因此，所述法拉第元件3需要具有比激光的光束直徑足夠大的直徑。
[0012]進(jìn)行具體的說(shuō)明，設(shè)法拉第元件的維爾德常數(shù)為V、對(duì)法拉第元件施加的磁場(chǎng)強(qiáng)度為H，則法拉第元件的長(zhǎng)度L可以通過(guò)下述公式求得:
[0013]L =法拉第旋轉(zhuǎn)角(45度)+ (VXH)
[0014]S卩，如果磁場(chǎng)強(qiáng)度H變大，則法拉第元件的長(zhǎng)度L變短，根據(jù)圖1中所示的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器的結(jié)構(gòu)，確認(rèn)法拉第元件也可以具有小的直徑。
[0015]然而，如果磁場(chǎng)強(qiáng)度H變小，則法拉第元件的長(zhǎng)度L變大，隨之需要設(shè)定更大的法拉第元件的直徑。
[0016]現(xiàn)在，人們強(qiáng)烈地期待小型且低價(jià)格的光隔離器，為了滿足所述期待，需要縮小作為高價(jià)格材料的法拉第元件和磁鐵的尺寸。即，這是因?yàn)閷埾档捻槾朋w用于法拉第元件，因而材料成本變高，并且，對(duì)于磁鐵而言，由于使用鏑分散釹-鐵-硼磁鐵，因而材料成本變尚O
[0017]然而，如果要減小法拉第元件的尺寸(即，減小法拉第元件的長(zhǎng)度和直徑)，則如上所述，需要大型且強(qiáng)力的磁鐵。而且，如果縮小磁鐵的尺寸，則會(huì)減弱磁場(chǎng)的強(qiáng)度，因此，為了彌補(bǔ)所述情況，必須增大法拉第元件的長(zhǎng)度和直徑，同時(shí)實(shí)現(xiàn)法拉第元件和磁鐵的小型化是極其困難的。
[0018]本發(fā)明是通過(guò)著眼于這樣的問(wèn)題點(diǎn)而完成的，其課題在于提供一種能使法拉第元件和磁鐵小型化的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器。
[0019]解決課題的方法
[0020]為了解決所述課題，本發(fā)明人等反復(fù)進(jìn)行了精心的研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在使用截面為平行四邊形狀的法拉第元件來(lái)代替具有長(zhǎng)方形狀截面的現(xiàn)有的法拉第元件的情況下，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)法拉第元件的小型化和磁鐵的小型化。
[0021]S卩，本發(fā)明的第I發(fā)明涉及一種偏振無(wú)關(guān)型光隔離器，
[0022]其具有在光路上設(shè)置的一對(duì)楔型雙折射結(jié)晶板和由設(shè)置于所述楔型雙折射結(jié)晶板之間的光路上的順磁體所形成的法拉第元件，一對(duì)楔型雙折射結(jié)晶板中的傾斜光透過(guò)面之間以及非傾斜光透過(guò)面之間相互平行，并且，各非傾斜光透過(guò)面朝向所述法拉第元件一側(cè)配置，其特征在于，
[0023]法拉第元件是由具有平行四邊形狀的截面的順磁體構(gòu)成，所述順磁體的光出入射面非平行于所述一對(duì)楔型雙折射結(jié)晶板中的非傾斜光透過(guò)面，并且，以光路中心軸為基準(zhǔn)，各楔型雙折射結(jié)晶板的直角部與法拉第元件的鈍角部配置于同一側(cè)。
[0024]另外，第2發(fā)明涉及如第I發(fā)明所述的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器，其特征在于，所述楔型雙折射結(jié)晶板中的楔角γ設(shè)定為8°以上且10°以下。
[0025]發(fā)明效果
[0026]通過(guò)本發(fā)明的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器，其中，法拉第元件是由具有平行四邊形狀的截面的順磁體構(gòu)成，而且，所述順磁體的光出入射面非平行于一對(duì)楔型雙折射結(jié)晶板中的非傾斜光透過(guò)面，并且，以光路中心軸為基準(zhǔn)，各楔型雙折射結(jié)晶板的直角部與法拉第元件的鈍角部配置于同一側(cè)，因此，通過(guò)楔型雙折射結(jié)晶板并沿遠(yuǎn)離所述光路中心軸的方向前進(jìn)的激光在入射至法拉第元件時(shí)發(fā)生折射，變?yōu)槌蚍祷刂了龉饴分行妮S一側(cè)的方向前進(jìn)，因而與使用具有長(zhǎng)方形狀的截面的現(xiàn)有的法拉第元件的情況相比，可以減小法拉第元件的直徑。
[0027]因此，本發(fā)明具有能同時(shí)實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)型光隔離器中法拉第元件的小型化和磁鐵的小型化的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是表示使用具有長(zhǎng)方形狀的截面的法拉第元件的現(xiàn)有示例的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器的概略構(gòu)成和光隔離器內(nèi)的激光的光路的說(shuō)明圖。
[0029]圖2是表示本發(fā)明的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器的概略構(gòu)成和光隔離器內(nèi)的激光的光路的說(shuō)明圖。
[0030]圖3是示意性地表示偏振無(wú)關(guān)型光隔離器內(nèi)的激光的光路(前進(jìn)方式)的激光的模擬圖。
[0031]圖4是表示實(shí)施例的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器的概略構(gòu)成和光隔離器內(nèi)的激光的光路的說(shuō)明圖。
[0032]圖5(A)是實(shí)施例的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器中所使用的磁鐵的概略截面圖、圖5(B)是所述磁鐵的構(gòu)成截面圖。
[0033]圖6是表示實(shí)施例與比較例的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器中的隔離度測(cè)定系統(tǒng)的概略構(gòu)成的說(shuō)明圖。
[0034]圖7(A)是比較例的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器中所使用的磁鐵的概略截面圖，圖7(B)是所述磁鐵的結(jié)構(gòu)截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面，使用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0036]圖2是表示本發(fā)明的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器的概略構(gòu)成與光隔離器內(nèi)的激光的光路的說(shuō)明圖。
[0037]首先，如圖2所示，本發(fā)明的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器具有設(shè)置于光路上的一對(duì)楔型雙折射結(jié)晶板1、2和設(shè)置于所述楔型雙折射結(jié)晶板1、2之間的光路上的順磁體所形成的法拉第元件30，一對(duì)楔型雙折射結(jié)晶板1、2中的傾斜光透過(guò)面之間以及非傾斜光透過(guò)面之間相互平行，并且，各非傾斜光透過(guò)面朝向所述法拉第元件30 —側(cè)配置，所述偏振無(wú)關(guān)型光隔離器的特征在于，
[0038]法拉第元件30是由具有平行四邊形狀的截面的順磁體構(gòu)成，且所述順磁體的光出入射面非平行于所述一對(duì)楔型雙折射結(jié)晶板1、2中的非傾斜光透過(guò)面，并且，以未示出的光路中心軸為基準(zhǔn)，各楔型雙折射結(jié)晶板1、2的直角部100與法拉第元件30的鈍角部31配置于同一側(cè)。
[0039]此外，在圖1和圖2的楔型雙折射結(jié)晶板1、2的γ (楔型雙折射結(jié)晶板I以及楔型雙折射結(jié)晶板2中的楔角)較小的情況下，回光變得容易結(jié)合到透鏡4，因此，對(duì)β (回光與入射光形成的角度)而言，優(yōu)選β多1.7°，為了實(shí)現(xiàn)所述條件，優(yōu)選所述楔角γ為8°以上。
[0040]下面，當(dāng)設(shè)定法拉第元件的長(zhǎng)度為14mm、且設(shè)定一對(duì)楔型雙折射結(jié)晶板1、2中的楔角γ為8。時(shí)，通過(guò)模擬求出偏振無(wú)關(guān)型光隔離器內(nèi)的激光的前進(jìn)方式(光路)，并將其結(jié)果表示于圖3的圖中。
[0041]此外，圖3的實(shí)線表示在本發(fā)明的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器(其使用了截面為平行四邊形狀的法拉第元件，圖2中符號(hào)α所表示的角度設(shè)定為14° )內(nèi)的激光的光路(前進(jìn)方式)，并且，圖3的虛線表示使用了斷面為長(zhǎng)方形狀的法拉第元件的現(xiàn)有示例的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器內(nèi)的激光的光路(前進(jìn)方式)。
[0042]從圖3的模擬圖可確認(rèn)，在虛線所表示的現(xiàn)有示例的偏振無(wú)關(guān)型光偏離器中，以光路中心軸(無(wú)圖示)為基準(zhǔn)入射的正方向的激光顯著偏離入射位置而前進(jìn)，與此相對(duì)，在實(shí)線所表示的本發(fā)明的偏振無(wú)關(guān)型光隔離器中，以光路中心軸(無(wú)圖示)為基準(zhǔn)入射的正方向的激光沒(méi)有顯著偏離入射位置，因此，可知使用直徑小的法拉第元件可充分地發(fā)揮功能。進(jìn)一步地，在以光路中心軸(無(wú)圖示)為基準(zhǔn)入射的正方向的激光沒(méi)有顯著偏離入射位置的情況下，可以減小光隔離器中設(shè)置的磁鐵的內(nèi)徑，從而能夠增大對(duì)法拉第元件施加的磁場(chǎng)強(qiáng)度。換言之，在不改變法拉第元件的長(zhǎng)度的情況下，能夠減小磁鐵的大小。
[0043]由圖2?圖3可知，圖2中符號(hào)α所表示