CN1427274A - 法拉第旋转器、光学隔离器、偏振器和类金刚石碳薄膜 - Google Patents

法拉第旋转器、光学隔离器、偏振器和类金刚石碳薄膜 Download PDF

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Abstract

用于小型化、低成本的法拉第旋转器、偏振器(检偏器)和磁物质的；用于能处理多个波长的法拉第旋转器和光学隔离器中的；和用于对光学隔离器和各种光学器件进行小型化、降低成本并提高性能的新材料。作为一个例子，通过将具有波长选择性的法拉第旋转器(30)、由DLC薄膜形成的偏振器(20)和检偏器(40)、以及对光透明的磁物质(50)设置在一条直线上，构成光学隔离器(60b)。使用薄膜层叠技术一体化形成这些部件，可简化制造过程，以能够制造小型化、低成本的光学隔离器。

Description

法拉第旋转器、光学隔离器、 偏振器和类金刚石碳薄膜
发明背景
发明领域
本发明涉及法拉第旋转器、光学隔离器、偏振器和类金刚石碳薄膜，更具体地说涉及——光通信领域中——用于旋转光波偏振面的法拉第旋转器、用于阻挡返回光束到达光源的光学隔离器、用于仅透过光的一给定偏振成分的偏振器以及用作光通信领域中材料的类金刚石碳薄膜。
背景技术的描述
在由光纤和光学元件构成的光通信系统中，从光连接器节点和光路元件反射的光有时会被再次引入到光源。返回光源——特别是半导体激光器——的光束所产生的噪声通常是光通信系统和光学装置设计中的主要问题。
通常用于阻挡返回光束的装置为光学隔离器，其构成元件为一法拉第旋转器、一偏振器、一检偏器和一磁部件。
利用磁部件对磁光体(磁光材料)施加一磁场，法拉第旋转器旋转沿该磁场方向传播的入射光束的偏振面。同时，偏振器(检偏器)只允许一给定偏振光成分通过，并阻挡除该偏振以外的成分。
如图14所示，光学隔离器6被成形为一偏振器2、一法拉第旋转器3、一检偏器4和一磁部件的组件，并且利用磁光材料的非排斥(non-repelling)特性阻挡入射光从相反方向再次引入。下面，将参照图14更加具体地描述通常的光学隔离器组件。
来自光源1的入射光首先通过偏振器2被滤波成一偏振面，然后通过法拉第旋转器3，从而该偏振面被旋转45°。随着其偏振面被旋转了45°，入射光穿过并从检偏器4射出，而一部分作为返回光束再次进入检偏器4，并被再次引入法拉第旋转器3中。法拉第旋转器3再次将返回光束的偏振面旋转45°，由于其偏振面总共被旋转了90°，该返回光束不能通过偏振器2，从而阻挡了返回光束。
可以理解，与表示从光源1发出的光或返回光束的箭头成一定角度而画出的箭头，是发射光或返回光束的偏振方向的示意表示。
通常将钇铁石榴石(以下写为YIG)晶体或铋替代石榴石晶体用作传统的法拉第旋转器(磁光体)。另外，对于传统偏振器(检偏器)，通常使用在其表面上银颗粒以单一方向定向的金红石(氧化钛)单晶或玻璃；而对于给磁光体施加磁场的磁部件，使用基于钐的稀土磁物质。
主要用于传统法拉第旋转器的YIG晶体或铋替代石榴石晶体必须具有一定的厚度，以获得所需的法拉第旋转角度，这导致了较大的外形。同样，对于主要用于传统偏振器(检偏器)的、银颗粒在其表面上以单一方向定向的金红石单晶和玻璃的情况，和主要用作对磁光体施加磁场的磁部件的基于钐的稀土磁物质的情况，由于它们必须占用一定的体积，所以该外形变得较大。而且，尤其对于传统隔离器——其基本构成元件为一法拉第旋转器、一偏振器(检偏器)和一磁部件——具有总体大尺寸的问题。
同时，法拉第旋转器、偏振器(检偏器)和磁体较昂贵，从而使制造具有这些构成元件的传统光学隔离器成本更加昂贵。另一问题是，由于在传统光学隔离器中的单个构成元件是独立的，所以它们的一体化过程复杂，更加大了成本。
此外，由于确定法拉第旋转器角度的一般规律是其厚度，所以传统法拉第旋转器仅能对应一单个波长。对于以传统法拉第旋转器作为一构成元件的传统光学隔离器，随之而来的问题也是它们基本上仅能处理一单个波长。
发明概述
如上所述，本发明的目的是：第一，分别对法拉第旋转器、偏振器、检偏器、磁体以及具有这些构成元件的光学隔离器，进行小型化和缩减成本；第二，使法拉第旋转器和光学隔离器能处理多个波长；第三，一种首先对于偏振器，以及各种光学装置进行小型化、降低成本和提高性能有用的新型材料。
本发明在于一种具有波长选择性的法拉第旋转器，用于有选择地仅旋转给定波长入射光的偏振面，其特征在于具有：一磁光部件，旋转沿其磁场方向传播的入射光的偏振面；和一介电多层膜，其中低折射率层和高折射率层交替层叠，用于将至少一个波长的入射光限制在该磁光部件中。
优选的是，该介电多层膜的特征在于将多个波长的入射光束限制在该磁光部件中。
进一步优选的是，该磁光部件的特征在于由钆铁石榴石薄膜构成。
进一步优选的是，该介电多层膜的特征在于由作为低折射率层的氧化硅和作为高折射率层的氧化钛交替层叠构成。
进一步优选的是，该磁光部件和介电多层膜的特征在于通过汽相过程一体化形成。
在本发明独立方面下，一种具有波长选择性的、用于有选择地仅阻挡给定波长入射光的返回光束的光学隔离器，其特征在于具有：一磁光部件，用于旋转沿其磁场方向传播的入射光的偏振面；一磁部件，用于对磁光部件施加磁场；一介电多层膜，其中低折射率层和高折射率层交替层叠，用于将至少一个波长的入射光限制在该磁光部件中；一偏振器，用于从入射光束中挑选偏振成分；和一与该偏振器组合使用的检偏器。
优选的是，该介电多层膜的特征在于将多个波长的入射光束限制在该磁光部件中。
进一步优选的是，该磁光部件的特征在于由钆铁石榴石薄膜构成。
进一步优选的是，该磁部件的特征在于，由在室温下表现出铁磁性的、对光透明的氮化镓磁半导体薄膜构成。
进一步优选的是，该介电多层膜的特征在于由作为低折射率层的氧化硅和作为高折射率层的氧化钛交替层叠构成。
进一步优选的是，该偏振器和检偏器的特征在于，具有通过用粒子束或能量束沿与膜厚度方向倾斜的方向照射类金刚石碳薄膜所获得的分布式折射率的结构。
进一步优选的是，该粒子束的特征在于是离子束、电子束、质子束、α射线或中子束；该能量束为光线、X射线或γ射线。
进一步优选的是，该磁光部件、磁部件、介电多层膜、偏振器和检偏器的特征在于通过汽相过程一体化形成。
进一步优选的是，该偏振器和检偏器的特征在于，使用在光区域透明的、且在从1200nm到1700nm的光通信波长下消光系数为3×10-4或更小的类金刚石碳薄膜。
在本发明的另一方面，一种偏振器的特征在于，具有通过用粒子束或能量束沿与膜厚度方向倾斜的方向照射类金刚石碳薄膜所获得的分布式折射率的结构。
优选的是，该粒子束的特征在于是离子束、电子束、质子束、α射线或中子束；该能量束为光线、X射线或γ射线。
进一步优选的是，该偏振器的特征在于，使用在光区域透明的、且在从1200nm到1700nm的光通信波长下消光系数为3×10-4或更小的类金刚石碳薄膜。
根据本发明的另一方面，该类金刚石碳薄膜的特征在于，在光区域透明、且在从1200nm到1700nm的光通信波长下消光系数为3×10-4或更小。
进一步优选的是，该光学部件的特征在于，使用在光区域透明的、且在从1200nm到1700nm的光通信波长下其消光系数为3×10-4或更小的类金刚石碳薄膜。
因此，在本发明中，有可能对法拉第旋转器、偏振器、检偏器、磁部件以及具有这些构成元件的光学隔离器进行小型化并缩减成本。同样，有可能制造可处理多个波长的法拉第旋转器和光学隔离器。而且，可提供一种首先对于偏振器，以及各种光学装置进行小型化、降低成本和提高性能有用的新型材料。
参照附图由以下详细描述，对于本领域技术人员，本发明的上述和其他目的、特征、方面和优点将是显而易见的。
附图的简要说明
图1为示意性地说明根据本发明实施例1的法拉第旋转器视图；
图2为根据模拟，表示法拉第旋转器对于单个波长的函数曲线；
图3为根据模拟，表示法拉第旋转器对于两个波长的函数曲线；
图4为根据模拟，表示法拉第旋转器对于两个波长的函数曲线；
图5为根据模拟，表示法拉第旋转器对于两个波长的函数曲线；
图6为根据模拟，表示法拉第旋转器对于两个波长的函数曲线；
图7为根据模拟，表示法拉第旋转器对于三个波长的函数曲线；
图8为示意性地说明根据本发明实施例2的光学隔离器视图；
图9为示意性地说明根据本发明实施例2的光学隔离器视图；
图10为示意性地说明根据本发明实施例3的偏振器制造过程图；
图11为根据模拟，表示使用DLC薄膜的偏振器的函数曲线；
图12为表示使用平行平板等离子体CVD方法实际制造的DLC薄膜的光谱传输特性的测量结果曲线；
图13为表示基于图12中的测量结果计算出的DLC薄膜的光学特性曲线；
图14为示意性地说明普通光学隔离器的结构图。
本发明的详细描述
以下将参照附图详细阐述本发明的实施例。可以理解，用相同的附图标记标注附图中相同或等价的部件，并将不再对其重复解释。
实施例1
图1为示意性地说明根据本发明实施例1的法拉第旋转器视图。
如图1所示，这种法拉第旋转器30具有，一磁光部件30-1，用于旋转沿其磁场方向传播的入射光的偏振面；和介电多层膜30-2，用于将至少一个波长的入射光限制在该磁光部件30-1中。
该磁光部件30-1由一钆铁石榴石(以下写为GIG)薄膜和介电多层膜30-2构成，该介电多层膜30-2由作为低折射率层的氧化硅和作为高折射率层的氧化钛交替层叠构成。
如图1所示，通过在磁光部件30-1两侧各设置介电多层膜30-2产生谐振腔结构以构成法拉第旋转器30。该介电多层膜30-2的谐振腔结构能将给定波长的入射光限制在磁光部件30-1中。结果是，使其有可能有选择地旋转给定波长入射光的偏振面。
此外，调整磁光部件30-1的厚度，或在磁光部件30-1中内部层叠更多的介电层，使得有可能有选择地旋转不仅单个波长，且多个波长的入射光的偏振面。而且，调整磁光部件30-1(包括在其内部层叠的更多的介电层)和介电多层膜30-2的厚度和配置，使得能够控制偏振面被旋转的入射光的波长和波长数量。
下面，将利用在图2至图7中的模拟结果阐述这样的事实：通过调整磁光部件30-1(包括在其内部层叠的更多的介电层)和介电多层膜30-2的厚度和配置，可以控制其偏振面被旋转的入射光的波长和波长数量。
图2至图7为根据模拟，表示有选择地旋转给定波长入射光偏振面的法拉第旋转器的函数曲线。分别使用以氧化钽(Ta2O5)替代GIG薄膜的数据，以及在介电多层膜中氧化硅(SiO2)作为低折射率层和氧化钛作为高折射率层的数据用于模拟，如图2至图7所示。
从模拟结果计算出，1000nm到2000nm波长的红外光照射在由氧化钽、氧化硅和氧化钛组成的多层膜上所产生的传输特性。
图2为根据模拟，表示有选择地仅旋转单个波长入射光的偏振面的法拉第旋转器的函数曲线。
对于图2的多层膜结构可以表示为1L(1H 1L)52M(1L 1H)51L，其中L表示二氧化硅；H表示二氧化钛；以及M表示作为替代GIG薄膜的氧化钽。附在L、H和M前面的系数表示以1500nm波长设计的光学膜厚度，假设二氧化硅的折射率为n，当光学膜厚度为1L时，实际物理膜厚度d表示为
d＝(1/4n)λ
另外，(1H 1L)5表示二氧化钛层和二氧化硅层各交替层叠五层，总共十层。
当用1000到2000nm波长的红外光照射这种多层膜结构时，如图2所示，仅近似为1500nm波长的入射光在磁光部件中产生谐振；在从约1250nm到1850nm波长区域内，其邻近的入射光被阻挡。从该模拟结果可以得出，由多层膜结构制成的法拉第旋转器，通过将单个波长的入射光限制在磁光部件中，在图2中起有选择地仅旋转单个波长入射光偏振面的作用。
图3为根据模拟，表示有选择地仅旋转两个波长入射光的偏振面的法拉第旋转器的函数曲线。
对于图3的多层膜结构可以表示为1L(1H 1L)65.2M(1L 1H)61L。该符号所表示多层膜结构的含义与图2类似。
当用1000到2000nm波长的红外光照射这种多层膜结构时，如图3所示，仅近似为1380nm和近似为1710nm波长的入射光在磁光部件中产生谐振；在从约1250nm到1850nm波长区域内，其邻近的入射光被阻挡。从这些模拟结果显然得出，对于图2，通过改变多层膜结构中磁光部件的厚度，可以将两个波长的多个入射光束限制在磁光部件中。从这些结果可以得出，图3中由多层膜结构制成的法拉第旋转器，起有选择地仅旋转两个波长入射光偏振面的作用。
与图3相似，图4为根据模拟，表示有选择地仅旋转两个波长入射光的偏振面的法拉第旋转器的函数曲线。
对于图4的多层膜结构可以表示为1L(1H 1L)62.2M 1L 2M(1L1H)61L。该符号所表示多层膜结构的含义与图2类似。
当用1000到2000nm波长的红外光照射这种多层膜结构时，如图4所示，仅近似为1410nm和近似为1670nm波长的入射光在磁光部件中产生谐振；在从约1250nm到1850nm波长区域内，其邻近的入射光被阻挡。从这些模拟结果显然得出，对于图2，通过在多层膜结构中磁光部件内内部层叠介电层，可以将两个波长的多个入射光束限制在磁光部件中。从这些结果可以得出，通过在其磁光部件内内部层叠介电层，图4中由多层膜结构制成的法拉第旋转器，起有选择地仅旋转两个波长入射光偏振面的作用。
与图3相似，图5为根据模拟，表示有选择地仅旋转两个波长入射光的偏振面的法拉第旋转器的函数曲线。
对于图5的多层膜结构可以表示为1L(1H 1L)62.3M 1L 2M(1L1H)61L。该符号所表示多层膜结构的含义与图2类似。
当用1000到2000nm波长的红外光照射这种多层膜结构时，如图5所示，仅近似为1420nm和近似为1690nm波长的入射光在磁光部件中产生谐振；在从约1250nm到1850nm波长区域内，其邻近的入射光被阻挡。从这些模拟结果显然得出，对于图4，通过调整多层膜结构中磁光部件的厚度，可以改变被限制在磁光部件中的入射光的两个波长的谐振峰值。从这些结果可以得出，通过调整其磁光部件的厚度，图5中由多层膜结构制成的法拉第旋转器，起有选择地仅旋转两个不同于图4中波长的入射光偏振面的作用。
与图3相似，图6为根据模拟，表示有选择地仅旋转两个波长入射光的偏振面的法拉第旋转器的函数曲线。
对于图6的多层膜结构可以表示为1L(1H 1L)62.2M 1L 1H 1L2M(1L 1H)61L。该符号所表示多层膜结构的含义与图2类似。
当用1000到2000nm波长的红外光照射这种多层膜结构时，如图6所示，仅近似为1450nm和近似为1620nm波长的入射光在磁光部件中产生谐振；在从约1250nm到1850nm波长区域内，其邻近的入射光被阻挡。从这些模拟结果显然得出，对于图4，也可以通过调整在多层膜结构中磁光部件中内部层叠的介电层厚度，改变被限制在磁光部件中的入射光的两个波长的谐振峰值。从这些结果可以得出，通过调整在其磁光部件内内部层叠的介电层厚度，图6中由多层膜结构制成的法拉第旋转器，起有选择地仅旋转两个不同于图4波长的入射光偏振面的作用。
图7为根据模拟，表示有选择地仅旋转三个波长入射光的偏振面的法拉第旋转器的函数曲线。
对于图7的多层膜结构可以表示为1L(1H 1L)62.2M 4L 2M(1L1H)61L。该符号所表示多层膜结构的含义与图2类似。
当用1000到2000nm波长的红外光照射这种多层膜结构时，如图7所示，仅近似为1330nm、1530nm和1760nm波长的入射光在磁光部件中产生谐振；在从约1250nm到1850nm波长区域内，其邻近的入射光被阻挡。从这些模拟结果显然得出，对于图2，通过调整多层膜结构中磁光部件的和磁光部件中内部层叠介电层的厚度和配置，可以将三个波长的多个入射光束限制在磁光部件中。从这些结果可以得出，在图7中由多层膜结构制成的法拉第旋转器，起有选择地仅旋转三个波长入射光偏振面的作用。
从图2至图7的模拟结果显然得出，通过调整磁光部件30-1(包括在其内部层叠的更多的介电层)和介电多层膜30-2的厚度和配置，可以控制利用法拉第旋转器30将其偏振面旋转的入射光的波长和波长数量。
因此，由上述根据实施例1，借助于在磁光部件30-1两侧各设置介电多层膜30-2的谐振腔结构，法拉第旋转器30不仅能将单个波长的，而且能将多个波长的入射光限制在磁光部件30-1中。
此外，由于磁光部件30-1和介电多层膜30-2都是薄膜结构，使用薄膜层叠技术有可能将它们都集成在一起。从而，这将有可能对磁光部件30-1、介电多层膜30-2和将它们集成在一起的法拉第旋转器30进行小型化和削减成本，此外还简化了法拉第旋转器30的制造过程。
实施例2
图8和图9为示意性地说明根据本发明实施例2的光学隔离器视图。
在实施例1中所述法拉第旋转器的两侧设置一偏振器20和一检偏器40，以及沿其顶部和底部设置磁部件5，构成图8中的光学隔离器60a。
如实施例1所述，法拉第旋转器30的功能是有选择地仅旋转给定波长入射光的偏振面。这使光学隔离器60a能与法拉第旋转器30组合，以有选择地仅阻挡给定波长入射光的返回光束。
通过用粒子束或能量束沿倾斜方向照射类金刚石碳(以下写为DLC)薄膜，可以构成偏振器20和检偏器40。〔使用DLC薄膜构成偏振器(检偏器)的细节将在实施例3中描述。〕
根据以上所述，除法拉第旋转器30具有薄膜结构外，由于偏振器20和检偏器40也为薄膜结构，故通过薄膜层叠技术将它们集成，可实现光学隔离器60a的小型化和缩减成本，并同样能简化制造过程。
图9中的光学隔离器60b使用在室温下表现出铁磁性的氮化镓磁半导体薄膜作为磁部件50。如图9所示，通过在偏振器20和检偏器40的外侧设置磁部件50构成该光学隔离器60b。
由于氮化镓磁半导体薄膜对光透明，故它可以被放置在入射光束的路径中。
这意味着，除了偏振器20、法拉第旋转器30和检偏器40，磁部件50可以被设置在如图9所示的一条直线上。因此，使用薄膜层叠技术将它们集成在一起，与光学隔离器60a相比，可进一步实现对光学隔离器60b进行小型化和削减成本，同样使制造过程更加简单。
实施例3
图10为示意性地说明根据本发明实施例3的偏振器的制造过程图。
该偏振器的特征在于，通过用粒子束或能量束沿倾斜方向照射DLC薄膜11来形成。虽然，离子束、电子束、质子束、α射线和中子束是所能想到的粒子束，光线、X射线和γ射线是所能想到的能量束，但这里以离子束进行照射为例，将参照图10阐述将折射率分布施加到DLC薄膜上的方法。
如图10所示，首先在DLC薄膜的上面附着一折射率分布图案副本的掩模12。从上面的掩模12，用如氦或氩离子束进行斜射。在11-1处，通过掩模12透明区域受到离子束照射的部分其折射率发生改变。同时，在11-2处，被掩模12阻挡区域所阻挡不受离子束照射的部分其折射率不发生改变。因此，通过改变掩模图案，可以控制DLC薄膜的折射率分布。利用这种效应，有可能在DLC薄膜11中具有离散偏振特性。
这里，期刊Diamond and Related Materials，No.7，1998第432页到434页已经报道了这样的事实：通过对含氢DLC薄膜进行离子照射，其折射率可在2.0到2.5范围内改变。应该理解，通过诸如离子束的粒子照射或通过能量束照射改变折射率，并不限于含氢DLC薄膜，还有可能诸如含氮的DLC薄膜，和两者都不含的DLC薄膜。
在这个方面，参照用离子照射含氢DLC薄膜的报道，模拟了使用DLC薄膜的偏振器性能，其折射率可以在从2.0到2.5的范围内改变。该模拟是在如下条件下进行：用1000nm到2000nm波长的红外光束，以65°入射角照射DLC薄膜——其中，25层每层为152.5nm的高折射率层(折射率为2.5)和25层每层为190.63nm的低折射率层(折射率为2.0)交替层叠，总共50层。图11表示该模拟的结果。
从图11显然得出，在1300nm处偏振消光比达到约35dB。从这些结果可以得出，通过用诸如离子照射的粒子束或能量束倾斜照射在DLC薄膜上，可以制造偏振器(检偏器)。
下面将讨论DLC薄膜的制造条件。
含氢DLC薄膜的现有薄膜形成技术包括，采用热或等离子体的CVD(化学汽相沉积)方法、溅射方法、EB(电子束)沉积方法和电弧离子电镀法(过滤电弧方法(filtered-arc method))中的每种。不过，实际上，假设在膜中引入大量的氢，且需要20μm量级的膜厚度，可快速形成薄膜的CVD方法看起来是最合适的。在这个方面，将采用平行平板等离子体CVD薄膜形成方法。
采用平行平板等离子体CVD方法的薄膜形成条件的一个例子：基板尺寸为30平方厘米；薄膜形成基板温度为200摄氏度；压力为1.3×101到1.3×10-1Pa；作为先导气体的甲烷的流体体积(flow-volume)为100sccm；在大约100W的功率下施加13.56MHz的高频。真空容器：旋转式泵和膨胀泵，用喷嘴进行压力控制。
用粒子束或能量束沿倾斜方向照射上述制造条件下制造的DLC薄膜，能改变DLC薄膜的折射率。控制折射率改变，可以将该DLC薄膜用作偏振器。
如上所述，根据实施例3，通过用粒子束或能量束沿倾斜方向照射DLC薄膜，可以制造采用薄成形结构的、并与其他薄膜光学元件层叠和集成的偏振器。
实施例4
图12为曲线图，表示用平行平板等离子体CVD方法实际制造的DLC薄膜的光谱传输特性的测量结果。在1.5mm厚的玻璃基板上形成1.0μm膜厚度的DLC薄膜。在此，通过改变实施例3中所阐述的平行平板等离子体CVD方法中薄膜形成条件来制造DLC薄膜，以提高其氢浓度。
如图12所示，在这种情况下所制造的DLC薄膜，对于包含光通信波长的从500nm到2000nm波长的光具有接近于100％的光谱传输特性。应该理解，图12中的光谱传输特性为“DLC薄膜内部传输”，已经排除了在DLC薄膜观察面、玻璃基板的背面和DLC薄膜与玻璃观察面之间界面处反射的影响。
图13为曲线图，表示基于图12中测量结果所计算的DLC薄膜的光学特性。
如图13所示，可以理解，在假设用于光通信的波长如1500nm处，在这种情况下所制造的DLC薄膜具有折射率n＝1.55，且消光系数k＝4.48×10-5。
同时，在期刊Diamond and Related Materials，No.9，2000第1758页到1761页含有关于测量DLC光学特性的最新代表性论文。该论文用1.0×1016cm-2剂量氦离子照射所测DLC的吸收系数，作为在1500nm波长下DLC吸收系数的数据。基于该DLC吸收系数计算在1500nm波长下的消光系数k，于是得出k＝4×10-4。
因此，证实了在这种情况下制造的DLC薄膜，假设用在光通信的1500nm波长下，与传统DLC相比具有非常低的消光系数。而且，从图13可以看出，不仅对于1500nm波长，而且对于1200nm到1700nm范围内的波长，在这种情况下所制造的DLC薄膜的消光系数为3×10-4或更小，这低于传统DLC的4×10-4。将体会到诸如消光系数越小在例如光通信领域中的信号衰减越小的优点。
因此，在这种情况下制造的、具有目前未出现的优良优点的DLC薄膜，应该不仅在光通信，而且首先在实施例3所描述的偏振器，以及各种其他应用中，具有潜在的用途。
在这种情况下所公开的实现方式，在所有方面都应该认为是示例，而非限制。本发明的范围不是上面提出的阐述，而由权利要求的范围所表示；并且包含与权利要求的范围意思等价的范围，以及该范围内的所有改变。
因而正如前面所述，在本发明中，有可能对法拉第旋转器、偏振器、检偏器、磁部件以及以这些作为其构成元件的光学隔离器，进行小型化并缩减成本。同样，有可能制造能处理多个波长的法拉第旋转器和光学隔离器。而且，可提供一种首先用于对偏振器，以及各种光学装置进行小型化、降低成本和提高性能的新型材料。

Claims (21)

1.一种具有波长选择性，用于有选择地仅旋转给定波长入射光偏振面的法拉第旋转器，该法拉第旋转器包括：
一磁光部件，用于旋转沿所述磁光部件的磁场方向传播的入射光的偏振面；和
一介电多层膜，其中低折射率层和高折射率层交替层叠，用于将至少一个波长的入射光限制在所述磁光部件中。
2.如权利要求1所述的法拉第旋转器，其中所述介电多层膜将多个波长的入射光限制在所述磁光部件中。
3.如权利要求1所述的法拉第旋转器，其中所述磁光部件由钆铁石榴石薄膜构成。
4.如权利要求1所述的法拉第旋转器，其中所述介电多层膜由作为低折射率层的氧化硅和作为高折射率层的氧化钛交替层叠构成。
5.如权利要求1所述的法拉第旋转器，其中所述磁光部件和所述介电多层膜通过汽相过程一体化形成。
6.一种具有波长选择性的、用于有选择地仅阻挡给定波长入射光的返回光束的光学隔离器，该光学隔离器包括：
一磁光部件，用于旋转沿所述磁光部件的磁场方向传播的入射光的偏振面；
一磁部件，用于对所述磁光部件施加磁场；
一介电多层膜，其中低折射率层和高折射率层交替层叠，用于将至少一个波长的入射光限制在该磁光部件中；
一偏振器，用于从入射光束挑选偏振成分；和
一与所述偏振器组合使用的检偏器。
7.如权利要求6所述的光学隔离器，其中所述介电多层膜将多个波长的入射光限制在所述磁光部件中。
8.如权利要求6所述的光学隔离器，其中所述磁光部件由钆铁石榴石薄膜构成。
9.如权利要求6所述的光学隔离器，其中所述磁部件由在室温下呈现出铁磁性的、对光透明的氮化镓磁半导体薄膜构成。
10.如权利要求6所述的光学隔离器，其中所述介电多层膜由作为低折射率层的氧化硅和作为高折射率层的氧化钛交替层叠构成。
11.如权利要求6所述的光学隔离器，其中所述偏振器和所述检偏器具有，通过用粒子束或能量束沿与膜厚度方向倾斜的方向照射类金刚石碳薄膜所获得的，分布式折射率的结构。
12.如权利要求11所述的光学隔离器，其中所述粒子束为离子束、电子束、质子束、α射线或中子束；所述能量束为光线、X射线或γ射线。
13.如权利要求6所述的光学隔离器，其中所述磁光部件、所述磁部件、所述介电多层膜、所述偏振器和所述检偏器通过汽相过程一体化形成。
14.一种偏振器，通过用粒子束或能量束沿与膜厚度方向倾斜的方向照射类金刚石碳薄膜，获得具有分布式折射率的结构。
15.如权利要求14所述的偏振器，其中所述粒子束为离子束、电子束、质子束、α射线或中子束；所述能量束为光线、X射线或γ射线。
16.一种类金刚石碳薄膜，其特征在于在光区域透明，且在从1200nm到1700nm的光通信波长下具有3×10-4或更小的消光系数。
17.一种光学部件，其特征在于使用如权利要求16所述的类金刚石碳薄膜。
18.如权利要求11所述的光学隔离器，其中所述类金刚石碳薄膜在光区域透明，且在从1200nm到1700nm的光通信波长下具有3×10-4或更小的消光系数。
19.如权利要求12所述的光学隔离器，其中所述类金刚石碳薄膜在光区域透明，且在从1200nm到1700nm的光通信波长下具有3×10-4或更小的消光系数。
20.如权利要求14所述的偏振器，其中所述类金刚石碳薄膜在光区域透明，且在从1200nm到1700nm的光通信波长下具有3×10-4或更小的消光系数。
21.如权利要求15所述的偏振器，其中所述类金刚石碳薄膜在光区域透明，且在从1200nm到1700nm的光通信波长下具有3×10-4或更小的消光系数。
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