[发明专利]偏振无关光隔离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种偏振无关光隔离器（isolator），其使用了由法拉第转子构成的磁性石榴石单晶体和2片楔形双折射晶体板，特别对其进行改良，能够防止伴随因磁性石榴石单晶体吸收光而导致温度上升时的特性劣化和破损。

背景技术

光隔离器是一种非互易性光器件，具有只允许正向光信号通过而防止逆光信号通过的功能，例如在用半导体激光器作为光源的光通信系统中，用于防止光信号反射到光源一侧而引起半导体激光器振荡不稳定现象。

光隔离器大致分为以下两种：用于半导体激光器模块的偏振相关光隔离器，和用于光纤放大器前后的偏振无关光隔离器。

在偏振无关光隔离器中，通常使用金红石、YVO₄、LiNbO₃等楔形双折射晶体板来作为偏光镜，在两片楔形双折射晶体板之间，配置由磁性石榴石单晶体构成的平板来作为法拉第转子（参考专利文献1：美国专利第4,548,478号公报，专利文献2：美国专利第5,315,431号公报）。在此，法拉第转子晶体的厚度被调节成使入射的偏振光旋转45度，2片楔形双折射晶体板被配置成彼此的光学轴相互偏离45度。此外，由偏光镜以及法拉第转子构成的光学元件被称为非互易性单元（non-reciprocal unit）。

然后，正向入射到第一楔形双折射晶体板的入射光，被第一楔形双折射晶体板分离成常光（ordinary ray）和非寻常光（extraordinary ray），因为偏振光被法拉第转子旋转了45度，并且第二楔形双折射晶体板的光学轴与第一楔形双折射晶体板相差45度，所以常光作为常光，非寻常光作为非寻常光也分别入射至第二楔形双折射晶体板，并且分别作为平行光而从第二楔形双折射晶体板出射，进而通过透镜而耦合（coupling）到光纤上。

逆向的光线在第二楔形双折射晶体板上被分离成常光和非寻常光，被法拉第转子旋转了45度之后，常光作为非寻常光，非寻常光作为常光而分别入射至第一楔形双折射晶体板，所以从第一楔形双折射晶体板出射光不是平行光，不能被耦合在光纤的芯上。从而实现了光隔离器的功能。

另外，构成法拉第转子的上述磁性石榴石单晶体，在近红外光谱波长范围内，特别在光通信用的波长范围附近（1.2μm～l.7μm）显现出极好的光学透明性，如果功率大约几百mW，则因光吸收而引起的温度上升不大，几乎没有问题。但是，在比上述波长范围还要短的波长范围内，特别在像YAG激光、作为YAG激光的代替品而受瞩目的纤维激光器或者光纤放大器的激发光那样的波长为1μm左右的范围内，磁性石榴石单晶体对光的吸收变大，因此几百mW的激光功率引起的温度上升不能被忽视。

在1μm左右的波长范围内，虽然顺磁性单晶体或者顺磁性玻璃可以作为用于光隔离器的法拉第转子，但如果使用顺磁性单晶体或者顺磁性玻璃，则不仅法拉第转子自身体积变大，而且为了使法拉第转子达到磁性饱和而需要很大的磁石，导致光隔离器的体积也变大。

在此，人们开始追求小型，而且能承受大功率激光的光隔离器，来用作1μm波带的光隔离器。

在专利文献3（JP特开2007-256616号公报）中记载了为了实现既使用磁性石榴石单晶体作为法拉第转子，又能承受大功率激光的光隔离器，其使用将c面蓝宝石单晶体板接合到磁性石榴石单晶体的光学面上的方法来抑制温度上升。

但是，在专利文献3中记载的偏振无关光隔离器中，将被接合了c面蓝宝石单晶体板的磁性石榴石单晶体（法拉第转子）装入光隔离器时，为了使入射到c面蓝宝石单晶体板的光线角度相对于c轴成1～6度，需要逐个配置上述磁性石榴石单晶体（法拉第转子）的倾斜方向，导致在光隔离器的组装过程中增加成本而并不理想。

在此，在专利文献4（JP特开2010-048872号公报）中了可以解决专利文献3中上述不理想之处的偏振无关光隔离器。

即，所述偏振无关光隔离器的特征在于，各蓝宝石单晶体板的透光面，与相邻的楔形双折射晶体板的非倾斜透光面平行，并且与蓝宝石单晶体板的c面相偏移，同时，被楔形双折射晶体板分离的常光和非寻常光的光轴之间夹角的二等分线垂直于蓝宝石单晶体板的c面（换言之，如图7中所示，将与蓝宝石单晶体板的c面之间的偏移量设为角度θ，所述角度θ是指被楔形双折射晶体板分离的常光和非寻常光的光轴之间夹角的二等分线α，与蓝宝石单晶体板的透光面的垂直轴之间的夹角）。