[发明专利]光组件

说明书

技术领域

本发明涉及在约1μｍ的波长领域中使用的作为光隔离器的主要部件的,包括法拉第转子的光组件。

背景技术

以往，切断、焊接以及标记等中使用的产业用激光加工机中，使用ＣＯ₂激光（波长10．6μｍ）或者灯激发式ＹＡＧ激光（波长1μｍ）。

近年，对激光加工机的加工性能的要求更加严格起来，要求激光加工机具有高精度、高输出以及高寿命。在这样的市场要求中被注目的是光纤维激光。光纤维激光，为光路全部由被光纤维构成，其特征为从激光二极管（ＬＤ）光源发出的1μｍ帯的光，被镱（Ｙｂ）等的稀土类元素搀杂的光纤维放大，以高精度且高输出的激光进行光纤维输出。与相同波长帯的灯激发式ＹＡＧ激光比较，光纤维激光由于具有激发光变换效率高，放热性优良,因此空冷良好，不需要灯激发。所以以具有低消费电力·高输出化·长寿命的长处,被人们所瞩目。

但是，光纤维激光，虽然具有发光光谱狭,变换效率优良的特征，但是其反面，对反射光造成的回光非常敏感，如从对光纤维的结合端面以及高反射率的金属面而来的反射光返回,其特性会成为不安定状态，由此,由于是高输出的发光,ＬＤ光源部会具有破损的危险性。由此，为了使光纤维激光安定工作，防止反射光返回作为发光源的发光元件，由必要在发光源和加工体之间，配置具有顺方向的光透过，逆方向的光切断的功能的光隔离器(an optical isolat or)，从而切断由光纤维向发光源的由于反射而返回的光就变得不可缺少了。

在此，光组件，由法拉第转子以及向法拉第转子的光透过方向（光轴方向）施加磁场的2个磁铁作为主要部件来构成。在该形态,就会发生光如从法拉第转子入射,在法拉第转子的中,偏光面就会回转的现象。这种现象被称作法拉第效果，偏光面回转的角度被称作法拉第回转角，其大小θ用下式表示。

θ＝Ｖ×Ｈ×Ｌ

Ｖ为维德常数(Verdet's constant),由法拉第转子的材料以及测定波长来决定的常数，Ｈ为磁通密度，Ｌ为法拉第转子的长度。从该式可以得知，具有一定的大小的维德常数的转子中，如想得到所期望的法拉第回转角，对法拉第转子施加的磁场越大,越可以使转子长变短，转子长越长,越可以使磁通密度变小。

作为法拉第转子用的材料,具有特定的组成的氧化物以被公开（专利文献1）。

光隔离器由配置在上述的光组件的光入射侧以及光出射侧的一对偏光子构成，一般,如使其具有光隔离器的功能，45°左右的法拉第回转角是必要的。具体地说，光隔离器的入射光，其偏光面由法拉第转子被回转45°,而透过各角度被调整的入出射偏光子。一方，回光利用法拉第转子的非相反性，在逆方向使偏光面进行45°回转,变成与入射偏光子成90°的垂直的偏光面，从而不能透过。光隔离器，利用该现象,使光仅以单一方向透过，从而可以阻止反射回来的光。

【专利文献】

【专利文献1】特开2010－285299号公报

以往使用的光隔离器中，使用例如铽·镓·石榴石（ＴＧＧ）结晶那样的法拉第转子。ＴＧＧ的维德常数，在波长1．06μｍ为0．135ｍｉｎ／（Ｏｅ·ｃｍ）左右，要使其满足法拉第回转角45°，至少需要2．0ｃｍ左右的长度。由此，在使给予法拉第转子的磁通密度变大时，就要使其周围的磁铁形状变大的必要，由此光隔离器整体的尺寸也就不得不变大。其结果，就会产生光部件中的设计上的限制，并且向光隔离器外部的泄漏磁场也会变大，处理变得困难。另外，1分（ｍｉｎ）为1／60度。

并且，ＴＧＧ的消光比在波长1．06μｍ为30ｄＢ左右，由此光隔离器的端口隔离值为30ｄＢ左右。其结果，向激光的回光大的场合，作为其对策,是将光隔离器进行多段使用等，但是如此一来，装置全体的成本以及空间自由度就会有限制。

本发明的课题，是提供一种小型化的高消光比的光部件。特别是，作为激光加工用、光计测用以及光通信用等用途中使用的高输出激光，例如光纤维激光使用的具有高端口隔离特性的光隔离器，适宜的高消光比的小型法拉第光部件。

本发明要解决的其他的课题，是提供一种法拉第效果大、高消光比的法拉第转子，并且，与具有小的外形的磁铁组合的光组件。本发明的其他的课题，在以下进行说明。

发明内容

上述的诸课题，可以以下述的手段＜1＞以及＜9＞来达成。优选实施方式＜2＞-＜8＞以及＜10＞也一起加以叙述。