光隔离器制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种600nm～800nm波长范围用的小型化光隔离器，其适合于作为在医疗、光测量中使用的半导体激光器中的光隔离器。本发明专利技术是600nm～800nm波长范围用的光隔离器，其特征在于，该光隔离器具备法拉第转子和配置在该法拉第转子外周的中空磁铁，所述法拉第转子由包含99％以上的下式(I)所示的氧化物的氧化物材料构成，并且，在633nm波长的费尔德常数为0.90min/(Oe·cm)以上，其中，配置法拉第转子的样品长L(cm)处于下述式(1)的范围内，对法拉第转子施加的磁通密度B(Oe)处于下述式(2)的范围内。(TbxR1-x)2O3(I)在上式(I)中，x为0.5≦x≦1.0；R包含选自由钪、钇和除Tb以外的镧系元素组成的集合中的至少一种以上的元素。0.6≦L≦1.1(1)B≦0.5×104(2)。

【技术实现步骤摘要】
光隔离器
本专利技术涉及在工业激光领域中用于医疗、测量用途的、在600nm～800nm的波长范围使用的光隔离器。
技术介绍
一直以来，对于用于医疗、测量等用途的工业激光，是使用可视光范围的半导体激光，近年来，该波长的用途也在不断拓宽。关于这种半导体激光，一般来讲，其具有发光光谱窄且变换效率优异的特点，但相反地，却存在对于因反射光引起的回光非常敏感、当来自于对光纤的结合端面或被测物的反射光返回时，特性成为不稳定状态的问题。因此，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，必须在发光光源与加工体之间配置光隔离器(anopticalisolator)，以阻断从光纤向发光光源反射而返回的光，所述光隔离器具有使顺向的光透过而阻断逆向的光的功能。然而，为了具有所述光隔离器的功能，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出射偏光器。另一方面，利用法拉第转子的非互易性，使回光的偏光面逆向地旋转45°，成为与入射偏光器成90°的垂直偏光面，从而无法透过。光隔离器正是利用这一现象使光仅沿单方向透过，而阻止反射后返回的光。并且，这种光隔离器由如下三个主要部件构成：法拉第转子、配置于法拉第转子的光入射侧及光出射侧的一对偏光器、及向法拉第转子的光透过方向(光轴方向)施加磁场的磁铁。在这种光隔离器中，当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。这一现象被称为法拉第效应，而将偏光面旋转的角度称为法拉第旋转角，其大小θ以下式表示。θ＝V×H×L此处，V是费尔德常数，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(＝样品长度)。由上式可知，若在具备一定大小的费尔德常数V的转子中获得所希望的法拉第旋转角，对法拉第转子施加的磁场H越大，则越能缩短转子长度L。相反，转子长度L越长，则越能减小磁通密度H。所以，利用这一关系能够实现光隔离器的小型化。另外，作为决定光隔离器大小的因素，因为除了磁场H及转子长度L之外，还有由法拉第转子的材料和测定波长所决定的费尔德常数V，故为了实现光隔离器小型化，需要开发能够缩短法拉第转子的材料。作为能够使使光隔离器小型化的材料，专利文献1中记载了一种以质量比换算含有30％以上氧化钇的氧化物，根据该专利文献1的记载，若使用该氧化物，费尔德常数V为0.050min/Oe·cm以上，法拉第转子的长度为50mm以下，并且几乎不发生对波长320nm～800nm光的吸收，因此，指出能够实现在波长320nm～800nm中使用的光隔离器的小型化。但是，近年来，在使用半导体激光器的医疗、测量等领域，对于使用于600nm～800nm波长范围的光隔离器提出了更高的小型化要求，利用法拉第转子的长度为50mm以下的现有的氧化钇材料，已不能充分满足这种要求，实际上正在寻求能够实现小型化为11mm以下这种更短要求的材料。因此，一直以来，作为在600nm～800nm波长范围使用的法拉第转子的材料，公知有TGG：铽-镓-石榴石(化学式：Tb3Ga5O12)等。这种TGG在600nm～800nm波长范围中的费尔德常数为0.27～0.50min/Oe·cm，是比较小的数值。即使是实际上使用的TGG结晶，其费尔德常数在波长633nm下为0.46min/(Oe·cm)左右。在费尔德常数为0.46min/(Oe·cm)左右的情况下，为了发挥光隔离器的功能，必须增加光路的长度，因此存在光隔离器形状变大的问题。这里，1分(min)表示1/60度。另外，虽然也可以考虑使用含铅玻璃，但该材料在600nm～800nm波长范围中的费尔德常数比TGG更小，故不适合作为法拉第转子的材料。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
技术实现思路
因此，本专利技术鉴于以上情况而完成，其目的在于，通过在600nm～800nm波长范围中组合法拉第效应大的法拉第转子和外形小的磁铁，提供一种更小型化的光隔离器。于是，为了达到所述目的，本专利技术人进行了深入的研究，结果发现，在600nm～800nm波长范围，为了使法拉第转子的长度为11mm以下，优选费尔德常数为0.60min/Oe·cm以上，若小于该值，在所使用的磁场下的法拉第转子的长度将会超过11mm，难于实现进一步的小型化。因此，本专利技术人进行了进一步的研究，作为在波长633mm下的费尔德常数达到0.90min/Oe·cm以上的材料，开发了以质量比换算含有50％以上氧化铽的氧化物材料，发现当将该材料用于法拉第转子时，可将其长度缩短为11mm以下。并且还发现，如果将这种法拉第效应大的所述氧化物材料与磁通密度大的中空磁铁组合，能够进一步实现小型化。从而促成的了本专利技术的完成。本专利技术是一种600nm～800nm波长范围用的光隔离器，该光隔离器由法拉第转子和配置在该法拉第转子外周的中空磁铁构成，所述法拉第转子由包含99％以上的下式(I)所示的氧化物的氧化物材料组成，并且在633nm的波长的费尔德常数为0.90min/(Oe·cm)以上，其特征在于，配置有法拉第转子的长L(cm)处于下述式(1)的范围内，对所述法拉第转子施加的磁通密度B(Oe)处于下述式(2)的范围内。(TbxR1-x)2O3(I)在上式(I)中，x为0.5≦x≦1.0；R包含选自由钪、钇和除Tb以外的镧系元素组成的集合中的至少一种以上的元素。0.6≦L≦1.1(1)B≦0.5×104(2)并且，本专利技术的氧化物优选单晶体或陶瓷，本专利技术的法拉第转子优选在其程度为所述L(cm)内时,具有1dB以下的插入损耗和30dB以上的消光比，再者，本专利技术的中空磁铁优选由钕-铁-硼(NdFeB)系磁铁构成。专利技术的效果根据本专利技术，能够使光隔离器的进一步的小型化成为可能，从而能够增加嵌入光隔离器的激光装置内的空间尺寸的自由度。另外，与现有的TGG法拉第转子相比，能够将长度缩短为1/2左右，所以，通过这种尺寸的缩短，能够减少吸收损耗，并能够减少作为光隔离器的重要特征的插入损耗。附图说明图1是表示本专利技术的光隔离器的结构例的截面示意图。图2是表示法拉第旋转角为45度的磁通密度T(104Oe)的大小相对于法拉第转子的样品长L(0.6cm～1.1cm)的关系的图。图3是用于算出实施例1中使用的磁铁形状的磁通密度模拟图。图中的Z[mm]表示距光轴6上的中心的距离，样品长L[cm]作为2×Z/10来算出。纵轴为气隙磁通密度。图4是用于算出比较例1中使用的磁铁形状的磁通密度模拟图。图中的Z[mm]表示距光轴6上的中心的距离，样品长L[cm]作为2×Z/10来算出。纵轴为气隙磁通密度。具体实施方式以下，对本专利技术的一实施方式进行说明，但本专利技术并非限定于该实施方式。本专利技术的光隔离器优选用于600nm～800nm的波长范围，这种激光器中也包括半导体激光器。另外，也可以将本专利技术的光隔离器设计变更为所述以外的波长范围的激光。图1是表示本专利技术的光隔离器的结构例的截面示意图，在图1中，入射偏光器1、法拉第转子2及出射偏光器3依次配置在从左侧的入射侧朝向右侧的出射侧的光轴6上。并且，在入射侧，入射偏光器1固定于偏光器底座4上，在出射侧，出射偏光器固定于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种600nm～800nm波长范围用的光隔离器，该光隔离器由法拉第转子和配置在该法拉第转子外周的中空磁铁构成，所述法拉第转子由包含99％以上的下式(I)所示的氧化物的氧化物材料组成，并且，在633nm波长的费尔德常数为0.90min/(Oe·cm)以上，其特征在于，配置有法拉第转子的长L(cm)处于下述式(1)的范围内，对所述法拉第转子施加的磁通密度B(Oe)处于下述式(2)的范围内,(TbxR1‑x)2O3   (I)在上式(I)中，x为0.5≦x≦1.0；R包含选自由钪、钇和除Tb以外的镧系元素组成的群组中的至少一种以上的元素。0.6≦L≦1.1   (1)B≦0.5×104   (2)

【技术特征摘要】
2013.07.12 JP 2013-1461101.一种600nm～800nm波长范围用的光隔离器，该光隔离器由法拉第转子和配置在该法拉第转子外周的将磁场极性作为光轴方向的一个中空磁铁构成，所述法拉第转子由包含99％以上的下式(I)所示的氧化物的陶瓷组成，并且，在633nm波长的费尔德常数为0.90min/(Oe·cm)以上，其特征在于，配置有法拉第转子的长L(cm)处于下述式(1)的范围内，对所述法拉第转子施加的磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：矢作晃，渡边聪明，牧川新二，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP