[發明專利]偏振無關光隔離器

有效

• 申請號: 201210152005.7
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN103424809A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 飯田潤二
• 申請（專利權）人: SMM精密有限公司
• 主分類號: G02B6/27
• 分類號: G02B6/27;G02F1/09
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 聶寧樂;向勇

技術領域

本發明涉及一種偏振無關光隔離器（isolator），其使用了由法拉第轉子構成的磁性石榴石單晶體和2片楔形雙折射晶體板，特別對其進行改良，能夠防止伴隨因磁性石榴石單晶體吸收光而導致溫度上升時的特性劣化和破損。

背景技術

光隔離器是一種非互易性光器件，具有只允許正向光信號通過而防止逆光信號通過的功能，例如在用半導體激光器作為光源的光通信系統中，用于防止光信號反射到光源一側而引起半導體激光器振蕩不穩定現象。

光隔離器大致分為以下兩種：用于半導體激光器模塊的偏振相關光隔離器，和用于光纖放大器前后的偏振無關光隔離器。

在偏振無關光隔離器中，通常使用金紅石、YVO₄、LiNbO₃等楔形雙折射晶體板來作為偏光鏡，在兩片楔形雙折射晶體板之間，配置由磁性石榴石單晶體構成的平板來作為法拉第轉子（參考專利文獻1：美國專利第4,548,478號公報，專利文獻2：美國專利第5,315,431號公報）。在此，法拉第轉子晶體的厚度被調節成使入射的偏振光旋轉45度，2片楔形雙折射晶體板被配置成彼此的光學軸相互偏離45度。此外，由偏光鏡以及法拉第轉子構成的光學元件被稱為非互易性單元（non-reciprocal?unit）。

然后，正向入射到第一楔形雙折射晶體板的入射光，被第一楔形雙折射晶體板分離成常光（ordinary?ray）和非尋常光（extraordinary?ray），因為偏振光被法拉第轉子旋轉了45度，并且第二楔形雙折射晶體板的光學軸與第一楔形雙折射晶體板相差45度，所以常光作為常光，非尋常光作為非尋常光也分別入射至第二楔形雙折射晶體板，并且分別作為平行光而從第二楔形雙折射晶體板出射，進而通過透鏡而耦合（coupling）到光纖上。

逆向的光線在第二楔形雙折射晶體板上被分離成常光和非尋常光，被法拉第轉子旋轉了45度之后，常光作為非尋常光，非尋常光作為常光而分別入射至第一楔形雙折射晶體板，所以從第一楔形雙折射晶體板出射光不是平行光，不能被耦合在光纖的芯上。從而實現了光隔離器的功能。

另外，構成法拉第轉子的上述磁性石榴石單晶體，在近紅外光譜波長范圍內，特別在光通信用的波長范圍附近（1.2μm～l.7μm）顯現出極好的光學透明性，如果功率大約幾百mW，則因光吸收而引起的溫度上升不大，幾乎沒有問題。但是，在比上述波長范圍還要短的波長范圍內，特別在像YAG激光、作為YAG激光的代替品而受矚目的纖維激光器或者光纖放大器的激發光那樣的波長為1μm左右的范圍內，磁性石榴石單晶體對光的吸收變大，因此幾百mW的激光功率引起的溫度上升不能被忽視。

在1μm左右的波長范圍內，雖然順磁性單晶體或者順磁性玻璃可以作為用于光隔離器的法拉第轉子，但如果使用順磁性單晶體或者順磁性玻璃，則不僅法拉第轉子自身體積變大，而且為了使法拉第轉子達到磁性飽和而需要很大的磁石，導致光隔離器的體積也變大。

在此，人們開始追求小型，而且能承受大功率激光的光隔離器，來用作1μm波帶的光隔離器。

在專利文獻3（JP特開2007-256616號公報）中記載了為了實現既使用磁性石榴石單晶體作為法拉第轉子，又能承受大功率激光的光隔離器，其使用將c面藍寶石單晶體板接合到磁性石榴石單晶體的光學面上的方法來抑制溫度上升。

但是，在專利文獻3中記載的偏振無關光隔離器中，將被接合了c面藍寶石單晶體板的磁性石榴石單晶體（法拉第轉子）裝入光隔離器時，為了使入射到c面藍寶石單晶體板的光線角度相對于c軸成1～6度，需要逐個配置上述磁性石榴石單晶體（法拉第轉子）的傾斜方向，導致在光隔離器的組裝過程中增加成本而并不理想。

在此，在專利文獻4（JP特開2010-048872號公報）中了可以解決專利文獻3中上述不理想之處的偏振無關光隔離器。

即，所述偏振無關光隔離器的特征在于，各藍寶石單晶體板的透光面，與相鄰的楔形雙折射晶體板的非傾斜透光面平行，并且與藍寶石單晶體板的c面相偏移，同時，被楔形雙折射晶體板分離的常光和非尋常光的光軸之間夾角的二等分線垂直于藍寶石單晶體板的c面（換言之，如圖7中所示，將與藍寶石單晶體板的c面之間的偏移量設為角度θ，所述角度θ是指被楔形雙折射晶體板分離的常光和非尋常光的光軸之間夾角的二等分線α，與藍寶石單晶體板的透光面的垂直軸之間的夾角）。