[發明專利]光隔離器

無效

• 申請號: 201280060030.0
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN104145209A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 矢作晃;渡邊聰明;牧川新二
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

技術領域

本發明涉及在320nm～633nm的波長帶中使用的光隔離器(isolator)。

背景技術

以往，對于用于醫療、光學計測等用途的產業用激光(laser)，是使用紫外線(Ultraviolet，UV)及可視區的半導體激光或者燈(lamp)激發式釔鋁石榴石(Yttrium?Aluminum?Garnet，YAG)激光的第二諧波(532nm)、第三諧波(355nm)。

近年來，該半導體激光的波長用途亦變廣，正在向高輸出化發展。

然而，一般而言，半導體激光具備其發光光譜(spectrum)窄而轉換效率優異的特征，但相反地，對于因反射光引起的回光非常敏感，當自對光纖(fiber)的結合端面或被測定物而來的反射光返回時，存在特性會成為不穩定狀態的危險性。因而，為了防止反射光返回到作為發光光源的發光元件，以使半導體激光穩定動作，不可或缺的是要在發光光源與加工體之間，配置光隔離器(an?optical?isolator)，以阻斷自光纖向發光光源反射而返回的光，上述光隔離器具有使順向的光透過而阻斷逆向的光的功能。

此處，光隔離器包含法拉第(Faraday)轉子、配置于法拉第轉子的光入射側及光出射側的一對偏光元件、及對法拉第轉子的光透過方向(光軸方向)施加磁場的磁鐵(magnet)這3個主要零件。當于此形態下，光入射至法拉第轉子時，會產生偏光面在法拉第轉子中發生旋轉的現象。這是被稱作法拉第效應的現象，將偏光面旋轉的角度稱作法拉第旋轉角，其大小θ以下述式來表示。

θ＝V×H×L

上述式中，V是費爾德常數(Verdet's?constant)，是由法拉第轉子的材料及測定波長決定的常數，H是磁通密度，L是法拉第轉子的長度。由該式可知的是，在具備某固定大小的費爾德常數的轉子中，若欲獲得所需的法拉第旋轉角而對法拉第轉子施加的磁場越大，則越能縮短轉子長度，轉子長度越長，則越能減小磁通密度。

如專利文獻1所記載的，作為于上述波長帶中費爾德常數大的材料，有含Fe的釔鐵石榴石(yttrium?iron?garnet，YIG)單晶體。

而且，作為其他材料，有鋱-鎵-石榴石(化學式：Tb₃Ga₅O₁₂)等。而且，亦可使用含鉛的玻璃(glass)。

為了具有光隔離器的功能，需要45°左右的法拉第旋轉角。具體而言，使入射至光隔離器的光的偏光面通過法拉第轉子而旋轉45°，以透過各自經角度調整的入射出射偏光元件。另一方面，利用法拉第轉子的不可逆性，使回光的偏光面逆向地旋轉45°，成為與入射偏光元件成90°的垂直偏光面，從而回光無法透過。光隔離器正是利用該現象來使光僅沿單一方向透過，而阻止反射后返回的光。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2011-150208號公報

專利文獻1中記載的YIG單晶體于波長320nm～800nm處具有大的光吸收。因而，在波長320nm～800nm處，該吸收的影響會強力顯現，因此無法使用。

至今所使用的光隔離器中，例如使用鋱-鎵-石榴石(TGG)結晶之類的法拉第轉子。TGG的費爾德常數在波長633nm處大至0.46分鐘/(Oe·cm)左右，但在波長500nm～600nm處存在大的光吸收，在波長320nm～380nm、450nm～550nm處，該光吸收的影響會強力顯現，因此于633nm以下的波長中，該TGG的使用存在限制。另外，1分鐘(min)表示1/60度。進而，含鉛的玻璃于波長320nm～800nm處的費爾德常數小，若用作法拉第轉子，則光路將變長。

發明內容

本發明所欲解決的課題在于，提供一種在波長320nm～633nm處為透明且小型化的光隔離器。尤其提供一種小型光隔離器，適合作為用于醫療、光學計測用等用途的半導體激光中使用的光隔離器。

本發明所欲解決的另一課題在于提供一種光隔離器，其使用法拉第效應大的法拉第轉子，且與外形小的磁鐵相組合。本發明的另一課題當可根據以下的說明而明確。

上述各課題通過以下的手段＜1＞而達成。優選的實施方式＜2＞～實施方式＜11＞一并列出。