DE3426138A1 - OPTICAL DISPOSAL - Google Patents

OPTICAL DISPOSAL

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Description

Optische EinwegleitungOptical one-way line

Die Erfindung betrifft eine optische Einwegleitung, die insbesondere mit einem Element versehen ist, das selbst einen magneto-optischen Effekt hat und die Funktion eines Polarisators erfüllt, so daß es nicht mehr notwendig ist, einen äußeren Polarisator vorzusehen.The invention relates to an optical one-way line that in particular is provided with an element which itself has a magneto-optical effect and fulfills the function of a polarizer, so that it is no longer necessary to provide an external polarizer.

Eine optische Einwegieitung ist bekanntlich ein Element mit zwei Anschlüssen, das die irreversible Eigenschaft hat, daß es Licht nur in eine Richtung überträgt, während es die Lichtübertragung in die entgegengesetzte Richtung verhindert. Eine derartige optische Einwegleitung stellt den Sender eines optischen Nachrichtenverbindungssystems dar, um eine Störung durch das vom Empfänger des Systems reflektierte Licht zu vermeiden.An optical one-way line is known to be an element with two connections, which has the irreversible property that it only transmits light in one direction while it does the Prevents light transmission in the opposite direction. Such an optical one-way line represents the transmitter of an optical communication system to avoid interference from the light reflected from the receiver of the system.

Bei einem optischen Oszillator wird insbesondere dann, wenn ein Halbleiterlaser als Lichtquelle verwandt wird, die Schwingung nachteilig beeinflußt, wenn der Laserstrahl von außen in den Schwingungsbereich rückreflektiert wird,was zu einer Verzerrung der Schwingungswellenform des Halbleiterlasers und zu einer mangelnden Stabilität der Wellenlänge und des Ausgangssignalpegels führt und gleichfalls den Rauschpegel erhöht. Um das zu vermeiden, ist ein optisches Nachrichtenverbindungssystem mit einer optischen Einwegleitung zwischen dem Halbleiterlaser und dem Lichtleiter bzw. dem optischen Glasfaserleiter vorgeschlagen worden.In the case of an optical oscillator, especially when a semiconductor laser is used as the light source, the Vibration adversely affected when the laser beam is reflected back from the outside in the oscillation range, what leads to a distortion of the oscillation waveform of the semiconductor laser and a lack of stability of the wavelength and the output signal level, as well as the Noise level increased. To avoid this, an optical communication system with an optical one-way line between the semiconductor laser and the light guide or the fiber optic cable has been proposed.

Eine typische herkömmliche optische Einwegleitung macht vom Faraday-Effekt Gebrauch und ist in der in Fig.1A und 18 dar·A typical conventional one-way optical line makes use of the Faraday effect and is shown in the diagram in FIGS.

gestellten Weise mit einem ersten Polarisator 1, einem Faraday-Drehelement 2 und einem zweiten Polarisator 3 versehen, die entlang der optischen Achse X angeordnet sind.provided way with a first polarizer 1, a Faraday rotating element 2 and a second polarizer 3, which are arranged along the optical axis X.

Wenn ein Laserstrahl L1 vom Halbleiterlaser 4 zu einer optischen Glasfaserleitung 5 gelenkt wird, wie es in Fig.1A dargestellt ist, wobei die Richtung dieses Laserstrahls im folgenden als Vorwärtsrichtung bezeichnet wird, wird der Laserstrahl L1 zu linear polarisiertem Licht L2 polarisiert, wenn er durch den ersten Polarisator 1 geht. Das linear polarisierte Licht L2 wird dann durch das Faraday-Drehelement 2 unter dem Einfluß eines äußeren magnetischen Feldes H gedreht, um zu linear polarisiertem Licht L3 zu werden, dessen Polarisationsebene um beispielsweise 45° in Richtung im Uhrzeigersinn gesehen in Vorwärtsrichtung gedreht ist. Das linear polarisierte Licht L3 geht dann durch den zweiten Polarisator 3, dessen Ebene so angeordnet ist, daß sie unter 45° zur optischen Achse verläuft, so daß das Licht L3 ohne jede Polarisierung hindurchgeht, in die optische Glasfaserleitung 5.When a laser beam L1 is directed from the semiconductor laser 4 to an optical fiber line 5, as shown in Fig. 1A where the direction of this laser beam is referred to as the forward direction in the following, the laser beam becomes L1 polarized to linearly polarized light L2 when it passes through the first polarizer 1. The linearly polarized Light L2 is then rotated by the Faraday rotating element 2 under the influence of an external magnetic field H to to become linearly polarized light L3, its plane of polarization by, for example, 45 ° in the clockwise direction is rotated viewed in the forward direction. The linearly polarized light L3 then passes through the second polarizer 3, the plane of which is arranged so that it runs at 45 ° to the optical axis, so that the light L3 without any polarization passes into the optical fiber line 5.

Reflektiertes Licht L4, beispielsweise Licht, das von der Stirnfläche der optischen Faser 5 reflektiert ist und in Richtung zum Halbleiterlaser 4 zurückkommt, kann jedoch direkt durch den zweiten Polarisator 3 hindurchgehen, wird jedoch beim Durchgang durch das Faraday-Drehelement 2 in seiner Polarisationsebene um 45° in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Das linear polarisierte Licht L5, das vom Faraday-Drehelement 2 ausgeht, hat somit eine Polarisationsebene, die um 90° gegenüber der des in Vorwärtsrichtung gehenden linear polarisierten Lichts L2 gedreht ist. Der erste Polarisator 1 verhindert folglich, daß linear polarisiertes Licht L5 den Halbleiterlaser 4 erreicht. Diese Anordnung arbeitet daher wirkungsvoll als optische Einwegleitung .Reflected light L4, for example light emitted by the End face of the optical fiber 5 is reflected and comes back in the direction of the semiconductor laser 4, but can directly pass through the second polarizer 3, but when passing through the Faraday rotating element 2 in its The plane of polarization rotated by 45 ° in the counterclockwise direction. The linearly polarized light L5, which from Faraday rotary element 2, thus has a plane of polarization which is rotated by 90 ° with respect to that of the linearly polarized light L2 going in the forward direction. Of the The first polarizer 1 consequently prevents linearly polarized light L5 from reaching the semiconductor laser 4. This arrangement therefore works effectively as a one-way optical line.

Bei dieser optischen Einwegleitung ist es jedoch notwendig,With this one-way optical cable, however, it is necessary

Polarisatoren auf beiden Seiten des Faraday-Drehelementes vorzusehen, so daß die Größe der gesamten Einwegleitung zunimmt. To provide polarizers on both sides of the Faraday rotating element so that the size of the entire one-way line increases.

Eine optische Einwegleitung für ein optisches Nachrichtenverbindungssystem, das einen Halbleiterlaser verwendet, muß eine sehr hohe Leistungsfähigkeit haben. Die bei einer derartigen optischen Einwegleitung verwandten Polarisatoren bestehen üblicherweise jeweils aus einem Prisma aus natürlichem Kalkspat, was mit hohen Kosten verbunden ist. Die Kosten einer optischen Einwegleitung, die zwei mit hohen Kosten verbundene Kalkspatkristalle verwendet, sind daher wesentlich höher als die des Halbleiterlasers. Das verhindert die Anwendung von optischen Nachrichtenverbindungssystemen auf verschiedenen Industriegebieten.A one-way optical line for an optical communications system, using a semiconductor laser is required to have a very high performance. The one at such a Polarizers related to optical one-way line usually consist of a prism made of natural calcite, which is associated with high costs. The cost of a one-way optical line, the two associated with high cost Calcite crystals used are therefore much higher than those of the semiconductor laser. This prevents the use of optical communication systems in various industrial fields.

Durch die Erfindung soll somit eine optische Einwegleitung geschaffen werden, bei der Elemente aus einem magneto-optischen Material selbst eine optische Einwegfunktion haben,so daß es nicht mehr notwendig ist, äußere Polarisatoren vorzusehen und somit eine Herabsetzung nicht nur der Größe und des Gewichtes, sondern auch der Kosten der optischen Einwegleitung erreicht wird.The invention is thus intended to provide an optical one-way line be created in which elements made of a magneto-optical material themselves have an optical one-way function, so that it is no longer necessary to provide external polarizers and thus a reduction not only in size and the weight but also the cost of the one-way optical line is achieved.

Durch die Erfindung soll insbesondere eine optische Einwegleitung geschaffen werden, die eine gute Einwegfunktion dadurch zeigt, daß Elemente aus einem magneto-optischen Material mit einem isotropen transparenten Element kombiniert sind,das einen Brechungsindex hat, der im wesentlichen gleich dem des magneto-optischen Materials ist.The invention is intended in particular to create an optical one-way line which thereby has a good one-way function shows that elements are made of a magneto-optical material are combined with an isotropic transparent element having an index of refraction substantially equal to that of the magneto-optical material is.

Dazu wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Planpolarisationsfunktion eines magneto—optischen Materials auszunutzen, so daß ein Element aus diesem Material auch als Polarisator arbeitet. Die erfindungsgemäße optische EinwegleitungFor this purpose, the invention proposes the plane polarization function of a magneto-optical material, so that an element made of this material can also be used as a polarizer is working. The optical one-way line according to the invention

ist nämlich mit einem Element aus einem magneto-optischen Material versehen, dessen beide Enden unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel geschnitten sind, damit sich schräg verlaufende Endpolarisationsflächen ergeben.namely is with an element of a magneto-optical Provided material, both ends of which are cut at an angle complementary to Brewster's angle, so that inclined end polarization surfaces result.

Zusätzlich zur Anordnung des magneto-optischen Elementes mit Polarisierungsfunktion wird gemäß der Erfindung gleichfalls ein isotropes transparentes Element zwischen den beiden magneto-optischen Elementen mit schräg verlaufenden Endpolarisationsflächen angeordnet, wobei das transparente Element einen Brechungsindex hat, der gleich dem der magneto-optischen Elemente ist. In diesem Fall sind jedoch die Brewster-Winkel an den beiden Endflächen jedes Elementes aus magnetooptischem Material nicht gleich, obwohl beide Endflächen unter Winkeln geschnitten sind, die komplementär zum örtlichen Brewster-Winkel sind, da jedes Element an einem Ende mit Luft und am anderen Ende mit dem isotropen transparenten Element in Berühung steht.In addition to the arrangement of the magneto-optical element with polarization function, according to the invention is also an isotropic transparent element between the two magneto-optical elements with inclined end polarization surfaces arranged, wherein the transparent element has an index of refraction equal to that of the magneto-optical Elements is. In this case, however, the Brewster's angles at the two end faces of each element are made of magneto-optic Material not the same, although both end faces are cut at angles complementary to the local one Brewster angles are, since each element is transparent at one end with air and at the other end with the isotropic Element is in contact.

Durch die Erfindung wird eine optische Einwegleitung geschaffen, die wenigstens ein magneto-optisches Element mit schräg verlaufenden Endflächen aufweist, die unter Winkeln geschnitten sind, die komplementär zum Brewster-Winkel sind, wobei die schräg verlaufenden Endflächen relativ zueinander so angeordnet sind, daß ihre Orientierungen gleich sind,wenn sie um 45° oder 225° in die Richtung der Faraday-Drehung um die optische' Achse gedreht werden, und das magneto-optische Element eine derartige Länge des Lichtweges hat, daß ein äußeres magnetisches Feld eine 45° Drehung der Polarisationsebene bewirken kann.The invention creates an optical one-way line which has at least one magneto-optical element at an angle has extending end surfaces cut at angles complementary to Brewster's angle, the tapered end surfaces being arranged relative to one another so that their orientations are the same when they are rotated 45 ° or 225 ° in the direction of Faraday rotation around the optical 'axis, and the magneto-optical Element has such a length of the light path that an external magnetic field causes a 45 ° rotation of the plane of polarization can cause.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwei magneto-optische Elemente in Reihe mit einem isotropen transparenten Element dazwischen angeordnet, wobei das transparente Element einen Brechungsindex hat, der im wesent-In a further embodiment of the invention are two magneto-optical elements arranged in series with an isotropic transparent element in between, the transparent element has a refractive index that is essentially

lichen gleich dem der magneto-optischen Elemente ist.lichen is the same as that of the magneto-optical elements.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:Particularly preferred exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

Fig.1A und 1B schematisch den bekannten Aufbau einerFig.1A and 1B schematically the known structure of a

herkömmlichen optischen Einwegleitung,conventional one-way optical cable,

Fig.2A und 2B ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Einwegleitung,2A and 2B an embodiment of the optical one-way line according to the invention,

Fig.3 eine Abwandlungsform der in Fig.2A und3 shows a modification of that shown in FIGS

2B dargestelten optischen Einwegleitung,2B shown optical one-way line,

Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erFig.4 another embodiment of the he

findungsgemäßen optischen Einwegleitung, undoptical one-way line according to the invention, and

Fig.5 eine Abwandlungsform des in Fig.4 dargeFig.5 shows a modification of the Darge in Fig.4

stellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen optischen Einwegleitung.presented embodiment of the optical one-way line according to the invention.

In den Fig.2A und 2B ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einwegleitung dargestellt, wobei Fig.2A ein Beispiel zeigt, bei dem das Licht in die Vorwärtsrichtung, d.h. vom Halbleiterlaser zur optischen Glasfaserleitung,geht, während Fig.2B das Beispiel zeigt, bei dem das Licht in die Rückwärtsrichtung geht. Bei dem in den Fig.2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht ein optisches Einwegleitungselement 10 aus einem Material, das einen magneto-optischen Effekt hat, wie beispielsweise aus einem Yttrium-Eisen-Granat-Einkristall. Eine axiale Stirnfläche dieses Elements ist unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel tf, der vom Brechungsindex des Materials abhängt, d.h.In FIGS. 2A and 2B, an exemplary embodiment of the one-way line according to the invention is shown schematically, FIG. 2A shows an example in which the light goes in the forward direction, i.e. from the semiconductor laser to the optical fiber line, while Figure 2B shows the example where the light goes in the reverse direction. In the case of the one shown in FIGS. 2A and 2B Embodiment of the invention consists of an optical one-way line element 10 made of a material that has a has magneto-optical effect, for example from a yttrium-iron-garnet single crystal. An axial face of this Element is complementary to Brewster's angle tf at an angle which depends on the index of refraction of the material, i.e.

unter einem Winkel 90° - 4 geschnitten, um eine erste schräge Fläche A zu liefern. Die andere axiale Stirnfläche ist gleichfalls unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel 4 geschnitten, um eine zweite schräge Fläche B zu liefern. Die erste schräge Fläche A und die zweite schräge Fläche B stehen so zueinander in Beziehung, daß ihre Flächenorientierungen übereinstimmen würden, wenn die Flächen um 45° relativ zueinander in Richtung der Faraday-Drehung um die optische Achse gedreht wurden. Das Element hat eine derartige Lichtweglänge LP, daß ein äußeres magnetisches Feld H eine Drehung um 45° der Polarisationsebene des ankommenden Lichtes um die optische Achse bewirken kann. Die beiden schrägen Stirnflächen A und B müssen gut poliert sein, müssen jedoch nicht mit reflexverminderten Beschichtungen versehen sein, wie es bei einer herkömmlichen optischen Einwegleitung der Fall ist.cut 4, to provide a first inclined surface A - at an angle of 90 °. The other axial face is also cut at an angle complementary to Brewster's angle 4 to provide a second inclined surface B. The first inclined surface A and the second inclined surface B are related to one another in such a way that their surface orientations would match if the surfaces were rotated 45 ° relative to one another in the direction of Faraday rotation about the optical axis. The element has such a light path length LP that an external magnetic field H can cause a rotation of 45 ° of the plane of polarization of the incoming light about the optical axis. The two inclined end faces A and B must be well polished, but do not have to be provided with anti-reflective coatings, as is the case with a conventional one-way optical cable.

Eine derartige optische Einwegleitung arbeitet in der folgenden Weise. Bei dem in den Fig.2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispiel ist das optische Einwegleitungselement 10 so angeordnet, daß seine erste schräg verlaufende Fläche A dem Halbleiterlaser 4 zugewandt ist. Wie es in Fig.2A dargestellt ist, fällt das vom Halbleiterlaser 4 ausgesandte Licht L10 auf die erste schräge Fläche A des optischen Einwegleitungselementes 10 unter dem Brewster-Winkel 4. In diesem Fall wird die Komponente des Laserstrahls, die in der Einfallsebene polarisiert ist, wobei diese Ebene die Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Strahles und die Linie senkrecht zur schrägen Fläche A enthält, unter einem Winkel gebrochen, der komplementär zum Brewster-Winkel ist, während der größte Teil der Komponente, die senkrecht zur Einfallsebene polarisiert ist, rückreflektiert wird. Die Stirnfläche A, die unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel 4 geschnitten ist, wirkt daher als Polarisator, so daß nur die Lichtkomponente, die in der Einfallsebene polarisiert ist, das optische Einwegleitungselement 10 erreichen kann. Die Polarisationsebene des von derSuch a one-way optical line operates in the following manner. In the embodiment shown in FIGS. 2A and 2B, the optical one-way line element 10 is arranged such that its first inclined surface A faces the semiconductor laser 4. As shown in Fig. 2A, the light L10 emitted from the semiconductor laser 4 is incident on the first inclined surface A of the one-way optical guide element 10 at the Brewster's angle 4. In this case, the component of the laser beam which is polarized in the plane of incidence, this plane containing the direction of propagation of the incident beam and the line perpendicular to inclined surface A, refracted at an angle complementary to Brewster's angle, while most of the component polarized perpendicular to the plane of incidence is reflected back. The end face A, which is cut at an angle complementary to Brewster's angle 4 , therefore acts as a polarizer, so that only the light component which is polarized in the plane of incidence can reach the optical through-guide element 10. The plane of polarization of the

Λ-Λ-

ersten schrägen Fläche A gebrochenen Lichtes, das in das optische Einwegleitungselement 10 eintritt, wird durch das äußere magnetische Feld A beispielsweise im Uhrzeigersinn um die optische Achse X gedreht. Da der Abstand zwischen der Eintrittsstelle an der ersten schrägen Fläche A und der zweiten schrägen Fläche B so vorbestimmt ist, daß eine Drehung um 45° der Polarisationsebene des einfallenden Lichtes möglich ist, wird das die Austrittsstelle an der zweiten schrägen Fläche B erreichende Licht zu einem linear polarisierten Licht mit einer Polarisationsebene, die um die Fortpflanzungsrichtung um 45° im Uhrzeigersinn gedreht ist. Wie es oben beschrieben wurde, ist die zweite schräge Fläche B unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel geschnitten und in ihrer Orientierung um 45° in der Richtung der Faraday-Drehung um die optische Achse gegenüber der Orientierung der ersten schrägen Fläche A gedreht. Daß die Austrittsstelle an der zweiten schrägen Fläche B erreichende Licht geht somit direkt zur optischen Glasfaserleitung 5.first inclined surface A of refracted light entering the one-way optical guide element 10 is determined by the external magnetic field A, for example, clockwise around the optical axis X rotated. Since the distance between the entry point on the first inclined surface A and the second inclined surface B is predetermined so that a rotation of 45 ° of the plane of polarization of the incident light is possible this will be the exit point at the second inclined Light reaching surface B becomes linearly polarized light with a plane of polarization surrounding the direction of propagation rotated 45 ° clockwise. As described above, the second inclined surface B is under one Cut angles complementary to Brewster's angle and their orientation by 45 ° in the direction of the Faraday rotation rotated about the optical axis with respect to the orientation of the first inclined surface A. That the exit point at the The light reaching the second inclined surface B thus goes directly to the optical glass fiber line 5.

Die optische Glasfaserleitung 5 besteht gewöhnlich aus Quarzglas mit einer extrem feinen Struktur, so daß es schwierig ist, eine reflexvermindernde Beschichtung auf den Glasfaserstirnflächen vorzusehen. Es kann folglich davon ausgegangen werden, daß annähernd 4% des einfallenden Lichtes durch die Stirnfläche der optischen Glasfaserleitung reflektiert werden. Das von der Stirnfläche der optischen Glasfaserleitung 5 reflektierte Licht L12 wandert zurück zum Halbleiterlaser 4, wie es in Fig.2B dargestellt ist. Dieses reflektierte Licht fällt auf die zweite schräge Fläche B des optischen Einwegleitungselementes 10 und wird durch diese Fläche in das optische Einwegleitungselement 10 gebrochen. Das Licht wird im optischen Einwegleitungselement 10 so polarisiert,daß seine Polarisationsebene in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn um die optische Achse durch das äußere magnetische Feld H um 45° gedreht wird. Das linear polarisierte Licht,The optical fiber line 5 is usually made of quartz glass with an extremely fine structure, so that it is difficult to apply an anti-reflective coating on the glass fiber end faces to be provided. It can therefore be assumed that approximately 4% of the incident light passes through the End face of the optical fiber line are reflected. The light L12 reflected from the end face of the glass fiber optic line 5 travels back to the semiconductor laser 4, as shown in Fig. 2B. This reflected light falls on the second inclined surface B of the optical One-way line element 10 and is broken through this area into the optical one-way line element 10. The light will polarized in the optical one-way line element 10 so that its Plane of polarization in a counterclockwise direction around the optical axis through the outer magnetic Field H is rotated by 45 °. The linearly polarized light

daß die erste scSiräge Fläche A erreicht und dessen Polarisationsebene um 45° gedreht ist, ist gegenüber dem einfallenden Laserstrahl von Fig.2A in seiner Polarisationsebene um 90° gedreht. Dieses Licht wird daher durch die erste schräge Fläche A reflektiert, so daß es zu einem reflektierten Lichtstrahl L13 wird. Folglich wird das von der Stirnfläche der optischen Glasfaserleitung 5 reflektierte und in Rückwärtsrichtung laufende Licht nahezu vollständig daran gehindert, zum Halbleiterlaser 4 zurückzukehren,da es durch die erste schräge Fläche A des optischen Einwegleitungselementes 10 reflektiert wird. Es ist somit möglich, ein optisches Einwegleitungselement aus einem magneto-optischen Material zu erhalten, das diesen speziellen Aufbau hat.that the first oblique surface reaches A and its plane of polarization is rotated by 45 °, is opposite the incident laser beam of Fig. 2A in its plane of polarization turned by 90 degrees. This light is therefore reflected by the first inclined surface A so that it becomes a reflected one Light beam L13 becomes. As a result, it is reflected from the end face of the optical fiber line 5 and light traveling in the reverse direction is almost completely prevented from returning to the semiconductor laser 4, since it passes through the first inclined surface A of the one-way optical guide element 10 is reflected. It is thus possible to create an optical To obtain one-way line element made of a magneto-optical material that has this special structure.

Die kleinen Punkte undkleinen Pfeile in Fig.2A und 2B zeigen schematisch die Polarisationsrichtungen. Die kleinen Punkte geben insbesondere die Polarisation in einer Richtung senkrecht zur Einfallsebene wieder. Die kleinen Pfeile senkrecht zur optischen Achse zeigen eine Polarisation in der Einfallsebene, während die kleinen Pfeile schräg zur optischen Achse eine Polarisation unter einem Winkel zur Einfallsebene zeigen.The small dots and small arrows in Figs. 2A and 2B schematically show the directions of polarization. The small In particular, points represent the polarization in a direction perpendicular to the plane of incidence. The little arrows perpendicular to the optical axis show a polarization in the plane of incidence, while the small arrows are oblique to optical axis show a polarization at an angle to the plane of incidence.

Der Faraday-Drehwinkel (°/cm) in einem magneto-optischen Material ist eine Funktion der Wellenlänge des Lichtes. Da gemäß der Erfindung die Stirnflächen des optischen Einwegleitungselementes schräg verlaufen, ist es möglich, selbst dann eine Drehung der Polarisationsebene um 45° zu erhalten, wenn sich die Wellenlänge des Lichtes ändert, indem die Eintrittsstelle der optischen Achse geändert wird. D.h.,daß ein optisches Einwegleitungselement mit einer gegebenen Form, das für eine gegebene Wellenlänge des Lichtes ausgelegt ist, als optische Einwegleitung für Licht mit verschiedenen Wellenlängen benutzt werden kann. Gemäß der Erfindung ist es somit möglich, eine optische Breitbandeinweglei -The Faraday rotation angle (° / cm) in a magneto-optic material is a function of the wavelength of light. Since, according to the invention, the end faces of the optical one-way line element run obliquely, it is possible to get a rotation of the plane of polarization by 45 ° even then, when the wavelength of light changes by changing the entry point of the optical axis. I.e. that a one-way optical guide element of a given shape designed for a given wavelength of light can be used as a one-way optical line for light of various wavelengths. According to the invention it is thus possible to use a one-way optical broadband

tung mit einer geringeren Anzahl von Bauteilen zu schaffen.tion to create with a smaller number of components.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel war die zweite schräge Fläche des optischen Elementes unter 45° relativ zur ersten schrägen Fläche in Richtung der Faraday-Drehung um die optische Achse orientiert. Das ist jedoch nicht ausschließlich notwendig, eine relative Orientierung von 225° in Richtung der Faraday-Drehung ist gleichfalls möglich, wie es in Fig.3 dargestellt ist. Eine in dieser Weise abgewandelte optische Einwegleitung arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie das in Fig.2A und 2B dargestellte Ausführungsbeispiel. In Fig.3 sind daher gleiche Bezugszeichen für gleiche Komponenten und Bauteile, wie in Fig.2A und 2B verwandt, wobei auf die Beschreibung dieser Komponenten und Bauteile im einzelnen verzichtet werden kann.In the embodiment described, the second was inclined surface of the optical element at 45 ° relative to the first inclined surface in the direction of the Faraday rotation around the optical axis oriented. However, this is not strictly necessary, a relative orientation of 225 ° in The direction of the Faraday rotation is also possible, as shown in FIG. One modified in this way optical one-way line operates in essentially the same manner as the embodiment shown in FIGS. 2A and 2B. In FIG. 3, the same reference symbols are therefore used for the same components and parts as in FIGS. 2A and 2B, it is possible to dispense with the detailed description of these components and parts.

Die gegenwärtig verfügbaren Halbleiterlaser können linear polarisiertes Licht mit einem sehr hohen Polarisationsgrad liefern, wobei es bekannt ist, daß zurückkehrendes Licht,das senkrecht zum ausgesandten linear polarisierten Licht polarisiert ist, einen Halbleiterlaser nicht sehr nachteilig beeinflußt. Der Polarisator an der Eintrittsseite der optischen Einwegleitung muß daher kein sehr hohes Extinktionsverhältnis haben. Daraus ergibt sich, daß eine Anordnung, bei der ein Laserstrahl auf eine schräge Fläche eines magnetooptischen Materials fällt und durch diese polarisiert wird, gute Ergebnisse liefern kann, ohne daß ihre Funktion in irgendeiner Weise beeinträchtigt wäre.The currently available semiconductor lasers can produce linearly polarized light with a very high degree of polarization it is known that returning light polarizes perpendicular to the emitted linearly polarized light does not adversely affect a semiconductor laser very much. The polarizer on the entry side of the optical One-way line therefore does not need to have a very high extinction ratio. It follows that an arrangement at which a laser beam falls on an inclined surface of a magneto-optical material and is polarized by this, can deliver good results without their function being impaired in any way.

Fig.4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Elemente 20a und 20b vorgesehen, von denen jedes ähnlich dem magneto-optischen Element 10 bei dem in Fig.2A und 2B dargestellten Ausführungs beispiel'ist, wobei zwischen den beiden Elementen 20a und 20b ein isotropes transparentes Element 24 vorgesehen ist.4 shows a further embodiment of the invention. In this embodiment, two elements 20a and 20b are provided, each of which is similar to the magneto-optical Element 10 in the embodiment shown in FIGS. 2A and 2B example'ist, with between the two elements 20a and 20b an isotropic transparent element 24 is provided.

Ά-Ά-

Bei dem in Fig.4 dargestellen Ausführungsbeispiel sind die Enden des ersten magneto-optischen Elementes 20 mit schrägen Flächen A und B versehen. Eine der schrägen Endflächen A steht gewöhnlich mit Luft in Berührung, während die andere schräge Endfläche B mit dem transparenten Element 24 oder genauer mit einem transparenten Klebemittel in Berührung steht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist daher der zum Brewster-Winkel komplementäre Winkel an der Endfläche A von dem an der Endfläche B verschieden.In the embodiment shown in Figure 4 are the The ends of the first magneto-optical element 20 are provided with inclined surfaces A and B. One of the inclined end surfaces A is usually in contact with air, while the other inclined end face B with the transparent element 24 or is more precisely in contact with a transparent adhesive. In this embodiment, the for Brewster's angle complementary angles at end face A different from that at end face B.

Ein zweites magneto-optisches Element 20b kann eine Form haben, die mit der des ersten Elementes 20a identisch ist. Die schrägen Endflächen des zweiten magneto-optischen Elementes 20b sind mit C und D jeweils bezeichnet. Das erste magnetooptische Element 20a und das zweite magneto-optische Element 20b sind in einer Reihe so angeordnet, daß ihre schrägen Flächen B und C parallel zueinander verlaufen und einander zugewandt sind, wobei ihre optischen Achsen im wesentlichen in einer Linie zueinander ausgerichtet sind. Die beiden schrägen Stirnflächen des isotropen transparenten Elementes 24 verlaufen parallel zueinander und sind unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel so geschnitten, daß sie dicht an die schräg verlaufenden Flächen B und C der entsprechenden magneto-optischen Elemente passen. Die Richtung des Magnetfeldes, das auf das erste magneto-optische Element 20a einwirkt, ist der Richtung des Magnetfeldes entgegengesetzt,das auf das zweite magneto-optische Element 20b einwirkt. Das kann leicht durch eine geeignete Wahl der Anordnung der Magnete erzielt werden. Es können beispielsweise Magnetfelder Ha und Hb an beide magneto-optischen Elemente gelegt werden, indem ein Südpol in der Nähe des transparenten Elementes 24 angeordnet wird, während Nordpole auf beiden Seiten des Südpoies vorgesehen sind. Es versteht sich, daß es möglich ist, diese Magnetfelder dadurch anzulegen, daß nicht dargestellte Solenoidspulen um jedes magneto-optische Element 2oa,A second magneto-optical element 20b may have a shape which is identical to that of the first element 20a. The inclined end faces of the second magneto-optical element 20b are labeled C and D, respectively. The first magneto-optical Element 20a and the second magneto-optical element 20b are arranged in a row so that their inclined faces B and C run parallel to and face one another with their optical axes substantially in are aligned with each other in a line. The two inclined end faces of the isotropic transparent element 24 run parallel to each other and are cut at an angle complementary to Brewster's angle so that they are tight fit on the inclined surfaces B and C of the corresponding magneto-optical elements. The direction of the magnetic field, acting on the first magneto-optical element 20a is opposite to the direction of the magnetic field, the acts on the second magneto-optical element 20b. This can easily be done by a suitable choice of the arrangement of the magnets be achieved. It can, for example, magnetic fields Ha and Hb are placed on both magneto-optic elements by placing a south pole near the transparent element 24 while north poles are provided on both sides of the south poie. It goes without saying that it is possible is to apply these magnetic fields in that solenoid coils, not shown, around each magneto-optical element 2oa,

34261333426133

20b herum angeordnet werden und diese Spulen mit elektrischen Strömen in unterschiedlichen Richtungen versorgt werden.20b are arranged around and these coils are supplied with electric currents in different directions.

Die genannten drei Elemente sind miteinander durch ein trans parentes Klebemittel verbunden. Die beiden axialen Enden der integrierten optischen Einwegleitung 20 müssen gut poliert sein, jedoch nicht mit einem reflexvermindernden Überzug ver sehen sein, wie es bei einer herkömmlichen Einwegleitung der Fall ist.The three elements mentioned are connected to one another by a transparent adhesive. The two axial ends of the integrated optical one-way line 20 must be well polished, but not ver with an anti-reflective coating see how it would be with a conventional one-way line Case is.

Wenn ein Yttrium-Eisen-Granat-Einkristall als magneto-optisches Material verwandt wird, beträgt sein Brechungsindex etwa 2,2. In diesem Fall können daher Titanoxid mit einem Brechungsindex von 2,25, Strontiumtitanat mit einem Brechungsindex von 2,21 oder ein Gemisch aus Tl-Cl und Tl-Br mit einem Brechungsindex 2,19 als isotropes transparentes Material verwandt werden.When a yttrium iron garnet single crystal as a magneto-optical Material is used, its refractive index is about 2.2. In this case, therefore, titanium oxide with a Refractive index of 2.25, strontium titanate with a refractive index of 2.21 or a mixture of Tl-Cl and Tl-Br with a refractive index 2.19 as isotropic transparent Material are used.

Im folgenden wird die Arbeit der magneto-optischen Einwegleitung 20 beschrieben. Bei der in Fig.4 dargestellten Anordnung ist die schräge Stirnfläche A des ersten magnetooptischen Elementes 20a der optischen Einwegleitung 20 so angeordnet, daß sie dem Halbleiterlaser 4 zugewandt ist.Wie es in Fig.4 dargestellt ist, trifft der Laserstrahl L10, der vom Halbleiterlaser 4 ausgesandt wird, auf die schräge Fläche A des ersten maqneto-o pti sehen Elementes 20a der optischen Einwegleitung 20 unter dem Brewster-Winkel 4. In derselben Weise, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2A und 2B kann nur die Komponente des Lichtes, die in der Einfallsebene polarisiert ist, in die optische Einweg leitung 20 gehen. Die Polarisationsebene des Lichtes, das von der schrägen Fläche A gebrochen und in die optische Einwegleitung 20 eingeführt wird, wird dann beispielsweise in einer Richtung im Uhrzeigersinn um die optische Achse X durch das äußere magnetische Feld Ha gedreht. Das die Austrittsstelle an derThe operation of the one-way magneto-optic line 20 will now be described. In the arrangement shown in FIG. 4, the inclined end face A of the first magneto-optical element 20a of the one-way optical line 20 is arranged so that it faces the semiconductor laser 4. As shown in FIG 4 is emitted on the inclined surface A of the first maqneto-o pti see element 20a of the optical one-way line 20 at the Brewster angle 4. In the same way as in the embodiment according to FIGS. 2A and 2B, only the component of the light which is polarized in the plane of incidence, in the optical one-way line 20 go. The plane of polarization of the light refracted by the inclined surface A and introduced into the one-way optical line 20 is then rotated, for example, in a clockwise direction about the optical axis X by the external magnetic field Ha. That the exit point at the

Mt-Mt-

schrägen Fläche B erreichende Licht ist linear polarisiertes Licht, dessen Polarisationsebene urn seine Fortpflanzungsrichtunq um 45° gedreht ist. Die schräge Fläche B verläuft unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel bezüglich der optischen Achse X1 und die Orientierung der Fläche B ist gegenüber der der schrägen Fläche A in der Richtung der Faraday-Drehung um 45° gedreht. Da darüberhinaus das isotrope transparente Element 24, das mit der schrägen Fläche B des ersten magneto -optischen Elementes 20 in Berührung steht,einen Brechungsindex hat, der im wesentlichen gleich dem des Elementes 20a ist, kann das die Austrittsstelle an der zweiten schrägen Fläche B erreichende Licht direkt in das transparente Element 24 gehen.Light reaching inclined surface B is linearly polarized light whose plane of polarization is rotated by 45 ° about its direction of propagation. The inclined surface B extends at an angle complementary to the Brewster angle with respect to the optical axis X 1 and the orientation of the surface B is rotated by 45 ° in relation to that of the inclined surface A in the direction of the Faraday rotation. Furthermore, since the isotropic transparent member 24 which is in contact with the inclined surface B of the first magneto-optical element 20 has a refractive index substantially equal to that of the element 20a, the exit point at the second inclined surface B can be reached Light go directly into the transparent element 24.

Das Licht wandert dann gerade durch das transparente Element 24 und tritt in das zweite magneto-optische Element 20b ein. Wenn das Licht in das zweite magneto-optische Element 20b eintritt, werden alle Komponenten mit unerwünschter Polarisierung durch den Polarisierungseffekt ausgeschaltet. Während das Licht durch das zweite magneto-optische Element 20b hindurchgeht, wird seine Polarisationsebene in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn um die optische Achse X durch das äußere magnetische Feld Hb gedreht, das in eine Richtung wirkt, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der das magnetische Feld Ha am ersten magneto-optischen Element liegt. Da der Abstand zwischen der Einfallsstelle an der schrägen Fläche C und der Austrittsstelle an der schrägen Fläche D des zweiten magneto-optischen Elementes so groß ist, daß eine Drehung der Polarisationsebene des einfallenden Lichtes um 45° auftritt, ist das Licht, das die Austrittsstelle an der schrägen Fläche D erreicht, linear polarisiertes Licht mit einer Polarisationsebene, die in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn um die Fortpflanzungsrichtung des Lichtes um 45° gedreht ist. Die schräge Fläche D verläuft unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel bezüglich derThe light then travels straight through the transparent element 24 and enters the second magneto-optical element 20b. When the light enters the second magneto-optic element 20b, all components become with undesirable polarization switched off by the polarization effect. While the light passes through the second magneto-optical element 20b, its plane of polarization becomes in one direction rotated counterclockwise about the optical axis X by the external magnetic field Hb, which in one direction acts, which is opposite to the direction in which the magnetic field Ha is located on the first magneto-optical element. Because the distance between the point of incidence on the oblique Surface C and the exit point on the inclined surface D of the second magneto-optical element is so large that one Rotation of the plane of polarization of the incident light by 45 ° occurs, is the light that the exit point at reaches the inclined surface D, linearly polarized light with a plane of polarization that is opposite in one direction is rotated clockwise about the direction of propagation of the light by 45 °. The inclined surface D runs under one Angle complementary to Brewster's angle with respect to the

" ' '** " 3426133"'' **" 3426133

y y

Άζ-Άζ-

optischen Achse X, wobei ihre Orientierung gegenüber der schrägen Fläche C in der Richtung der Faraday-Drehung um 45° gedreht ist. Das Licht, das die Austrittsstelle an der schrägen Fläche D erreicht, geht durch diese Fläche hindurch und erreicht direkt die optische Glasfaserleitung 5.optical axis X, its orientation with respect to the inclined surface C in the direction of the Faraday rotation Is rotated 45 °. The light that the exit point at the reaches inclined surface D, passes through this surface and directly reaches the optical glass fiber line 5.

Wie es bereits erwähnt wurde, werden etwa 4% des einfallenden Lichtes durch die Stirnfläche der optischen Glasfaserleitung rückreflektiert. Das reflektierte Licht wandert in die Richtung zum Halbleiterlaser 4 zurück und trifft auf die schräge Fläche D des zweiten magneto-optischen Elementes 20b der optischen Einwegleitung. Das Licht wird dann durch die schräge Fläche D gebrochen und tritt in die optische Einwegleitung 20 ein. Während der reflektierte Lichtstrahl durch das zweite magneto-optische Element 20b hindurchgeht, wird er durch das äußere magnetische Feld Hb so beeinflußt, daß seine Polarisationsebene um 45° im Uhrzeigersinn um die optische Achse X während der Zeit gedreht wird, während der der Lichtstrahl die schräge Fläche C des zweiten magneto-optischen Elementes 20b erreicht. Das reflektierte Licht, das die schräge Fläche C erreicht, ist linear polarisiertes Licht mit einer Polarisationsebene, die um 90° gegenüber der des in Vorwärtsrichtung gehenden Lichtes gedreht ist, so daß dieses Licht durch die schräge Fläche C reflektiert wird.As it was mentioned earlier, this will be about 4% of the incident Light is reflected back through the end face of the optical fiber optic cable. The reflected light travels in that direction back to the semiconductor laser 4 and strikes the inclined surface D of the second magneto-optical element 20b of the optical One-way line. The light is then refracted by the inclined surface D and enters the one-way optical line 20 a. As the reflected light beam passes through the second magneto-optical element 20b, it becomes through influences the external magnetic field Hb so that its plane of polarization is rotated 45 ° clockwise about the optical axis X during the time during which the light beam reaches the inclined surface C of the second magneto-optical element 20b. The reflected light that the Reached inclined surface C is linearly polarized light with a plane of polarization that is 90 ° compared to that of the in the forward direction passing light is rotated so that this light is reflected by the inclined surface C.

Das von der Stirnfläche der optischen Glasfaserleitung 5 reflektierte und zur optischen Einwegleitung 20 zurückkehrende Licht wird somit durch die schräge Fläche C des zweiten magneto-optischen Elementes 20b erneut reflektiert und kann daher den Halbleiterlaser nicht erreichen. Obwohl ein kleiner Teil des zurückgehenden Lichtes durch die schräge Fläche C nicht reflektiert wird und in das erste magneto-optische Element 20a durch das transparente Element 24 hindurch eintreten kann, wird dieses Licht erneut polarisiert und durch die schräge Fläche A des ersten magneto-optischen Elementes re-That from the end face of the optical fiber line 5 light reflected and returning to the optical one-way line 20 is thus through the inclined surface C of the second magneto-optical element 20b is reflected again and can therefore not reach the semiconductor laser. Although a small one Part of the returning light is not reflected by the inclined surface C and into the first magneto-optical element 20a can pass through the transparent element 24, this light is polarized again and through the inclined surface A of the first magneto-optical element re-

/ 3426133/ 3426133

flektiert. Es ist daher möglich, eine optische Einwegleitung unter Verwendung von zwei magneto-optisehen Elementen mit einem bestimmten Aufbau in einer Kombination mit einem transparenten Element zu erhalten.inflected. It is therefore possible to have a one-way optical line using two magneto-optical elements a certain structure in a combination with a transparent one Item to receive.

Bei dem in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel waren die Orientierungen der schrägen Flächen B und D um die optische Achse in der Richtung der Faraday-Drehung relativ zu den Orientierungen der entsprechenden schrägen Flächen A und C um gedreht. Diese Anordnung ist jedoch nicht ausschließlich vorgeschrieben, die Drehung der Orientierungen kann auch 225° in der Richtung der Faraday-Drehung um die optische Achse betragen, wie es in Fig.5 dargestellt ist. Die Arbeitsweise dieser Abwandiungsform der optischen Einwegleitung ist im wesentlichen identisch mit der der optischen Einwegleitung, die in Fig.4 dargestellt ist. In Fig.5 sind daher gleiche Bezugszeichen für gleiche Komponenten oder Bauteile, wie in Fig.4, verwandt, wobei eine Beschreibung dieser Komponenten und Bauteile im einzelnen sich erübrigt.In the embodiment shown in Figure 4 were Orientations of the inclined surfaces B and D about the optical axis in the direction of Faraday rotation relative to the Orientations of the corresponding inclined surfaces A and C reversed. However, this arrangement is not exclusively required the rotation of the orientations can also amount to 225 ° in the direction of the Faraday rotation around the optical axis, as shown in Fig.5. The operation of this modification of the one-way optical line is substantial identical to that of the optical one-way line shown in FIG. In Figure 5, the same reference numerals are used for the same components or parts as in Figure 4, related, a description of these components and parts in detail is superfluous.

Wie es oben beschrieben wurde, ist es bei der erfindungsgemäßen optischen Einwegleitung nicht notwendig, teure äußere Polarisatoren zu verwenden, so daß die erfindungsgemäße Einwegleitung mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann. Weiterhin ist der Aufbau vereinfacht, was eine Verringerung der Größe und des Gewichtes erlaubt. Es sei darauf hingewiesen, daß die schrägen Stirnflächen der magneto-optischen Elemente gleichfalls nicht mit einem reflexvermindernden Überzug versehen werden müssen.As described above, it is with the present invention optical one-way line not necessary to use expensive outer polarizers, so that the one-way line according to the invention can be manufactured at a low cost. Furthermore, the structure is simplified, resulting in a reduction the size and weight allowed. It should be noted that the inclined end faces of the magneto-optical elements also not with an anti-reflective coating must be provided.

Claims (5)

Dr. F. Zumsiein ββή:-ϊ Dr. E. zÄQsrrjrann ? A ? R 1 ? R Dipl.-Ing. F. Klingseisen*- D*r. F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTE ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE 3 /Li Ref.361-SF NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE PUBLIC CORPORATION Tokyo, Japan FUJI ELECTROCHEMICAL CO.,LTD., Tokyo, Japan Optische Einwegleitung PATENTANSPRÜCHEDr. F. Zumsiein ββή: -ϊ Dr. E. zÄQsrrjrann? A? R 1? R Dipl.-Ing. F. Klingseisen * - D * r. F. Zumstein jun. PATENT LAWYERS APPROVED REPRESENTATIVES AT THE EUROPEAN PATENT OFFICE REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE 3 / Li Ref. 361-SF NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE PUBLIC CORPORATION Tokyo, Japan FUJI ELECTROCHEMICAL CO., LTD., Tokyo 1. Optische Einwegleitung,
gekennzeichnet durch
1. Optical one-way line,
marked by
wenigstens ein magneto-optisches Element, das schräge Stirnflächen aufweist, die unter einem zum Brewster-Winkel komplementären Winkel geschnitten sind,wobei die schrägen Stirnflächen relativ zueinander so angeordnet sind, daß ihre Orientierungen übereinstimmen, wenn sie in der Richtung der Faraday-Drehung um 45° oder 225° um die optische Achse gedreht sind, und wobei das magnetooptische Element eine derartige Länge des Lichtweges hat, daß ein äußeres magnetisches Feld eine Drehung um 45° der Polarisationsebene bewirken kann.at least one magneto-optical element that is inclined Has end faces at a Brewster angle complementary angles are cut, wherein the inclined end faces are arranged relative to one another are that their orientations coincide when they are in the direction of Faraday rotation by 45 ° or 225 ° are rotated about the optical axis, and wherein the magneto-optical element such a length of the light path has that an external magnetic field can cause a rotation of 45 ° of the plane of polarization.
2. Einwegleitung nach Anspruch 1,2. Disposable line according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei magneto-optische Elemente in einer Reihe mit einem dazwischen befind-characterized in that two magneto-optical elements in a row with an intermediate lichen isotropen transparenten Element geschaltet sind, wobei das isotrope transparente Element einen Brechungsindex hat, der im wesentlichen gleich dem der magnetooptischen Elemente ist.union isotropic transparent element are connected, wherein the isotropic transparent element has a refractive index which is substantially the same as that of the magneto-optical elements. 3. Einwegleitung nach Anspruch 2,3. One-way line according to claim 2, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Element durch ein transparentes Klebemittel mit den magneto-optischen Elementen verbunden ist.characterized in that the transparent element by a transparent adhesive with the magneto-optical Elements is connected. 4. Einwegleitung nach Anspruch 1,4. Disposable line according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magneto-optische Element aus einem Yttrium-Eisen-Granateinkristall besteht.characterized in that the magneto-optical element consists of a yttrium-iron-garnet single crystal. 5. Einwegleitung nach Anspruch 2,5. One-way line according to claim 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste magneto-optische Element der beiden magneto-optischen Elemente so angeordnet ist, daß es einem Halbleiterlaser zugewandt ist, wobei ein Laserstrahl vom Halbleiterlaser auf die schräge Stirnfläche des ersten magneto-optischen Elementes fällt.characterized in that the first magneto-optical element of the two magneto-optical elements is so arranged is that it faces a semiconductor laser, with a laser beam from the semiconductor laser on the inclined The end face of the first magneto-optical element falls.
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