[发明专利]光隔离器

说明书

技术领域

本发明涉及在320nm～633nm的波长带中使用的光隔离器(isolator)。

背景技术

以往，对于用于医疗、光学计测等用途的产业用激光(laser)，是使用紫外线(Ultraviolet，UV)及可视区的半导体激光或者灯(lamp)激发式钇铝石榴石(Yttrium Aluminum Garnet，YAG)激光的第二谐波(532nm)、第三谐波(355nm)。

近年来，该半导体激光的波长用途亦变广，正在向高输出化发展。

然而，一般而言，半导体激光具备其发光光谱(spectrum)窄而转换效率优异的特征，但相反地，对于因反射光引起的回光非常敏感，当自对光纤(fiber)的结合端面或被测定物而来的反射光返回时，存在特性会成为不稳定状态的危险性。因而，为了防止反射光返回到作为发光光源的发光元件，以使半导体激光稳定动作，不可或缺的是要在发光光源与加工体之间，配置光隔离器(an optical isolator)，以阻断自光纤向发光光源反射而返回的光，上述光隔离器具有使顺向的光透过而阻断逆向的光的功能。

此处，光隔离器包含法拉第(Faraday)转子、配置于法拉第转子的光入射侧及光出射侧的一对偏光元件、及对法拉第转子的光透过方向(光轴方向)施加磁场的磁铁(magnet)这3个主要零件。当于此形态下，光入射至法拉第转子时，会产生偏光面在法拉第转子中发生旋转的现象。这是被称作法拉第效应的现象，将偏光面旋转的角度称作法拉第旋转角，其大小θ以下述式来表示。

θ＝V×H×L

上述式中，V是费尔德常数(Verdet's constant)，是由法拉第转子的材料及测定波长决定的常数，H是磁通密度，L是法拉第转子的长度。由该式可知的是，在具备某固定大小的费尔德常数的转子中，若欲获得所需的法拉第旋转角而对法拉第转子施加的磁场越大，则越能缩短转子长度，转子长度越长，则越能减小磁通密度。

如专利文献1所记载的，作为于上述波长带中费尔德常数大的材料，有含Fe的钇铁石榴石(yttrium iron garnet，YIG)单晶体。

而且，作为其他材料，有铽-镓-石榴石(化学式：Tb₃Ga₅O₁₂)等。而且，亦可使用含铅的玻璃(glass)。

为了具有光隔离器的功能，需要45°左右的法拉第旋转角。具体而言，使入射至光隔离器的光的偏光面通过法拉第转子而旋转45°，以透过各自经角度调整的入射出射偏光元件。另一方面，利用法拉第转子的不可逆性，使回光的偏光面逆向地旋转45°，成为与入射偏光元件成90°的垂直偏光面，从而回光无法透过。光隔离器正是利用该现象来使光仅沿单一方向透过，而阻止反射后返回的光。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-150208号公报

专利文献1中记载的YIG单晶体于波长320nm～800nm处具有大的光吸收。因而，在波长320nm～800nm处，该吸收的影响会强力显现，因此无法使用。

至今所使用的光隔离器中，例如使用铽-镓-石榴石(TGG)结晶之类的法拉第转子。TGG的费尔德常数在波长633nm处大至0.46分钟/(Oe·cm)左右，但在波长500nm～600nm处存在大的光吸收，在波长320nm～380nm、450nm～550nm处，该光吸收的影响会强力显现，因此于633nm以下的波长中，该TGG的使用存在限制。另外，1分钟(min)表示1/60度。进而，含铅的玻璃于波长320nm～800nm处的费尔德常数小，若用作法拉第转子，则光路将变长。

发明内容

本发明所欲解决的课题在于，提供一种在波长320nm～633nm处为透明且小型化的光隔离器。尤其提供一种小型光隔离器，适合作为用于医疗、光学计测用等用途的半导体激光中使用的光隔离器。

本发明所欲解决的另一课题在于提供一种光隔离器，其使用法拉第效应大的法拉第转子，且与外形小的磁铁相组合。本发明的另一课题当可根据以下的说明而明确。

上述各课题通过以下的手段＜1＞而达成。优选的实施方式＜2＞～实施方式＜11＞一并列出。