JP4688024B2 - ファラデー回転子の製造方法及び該回転子が組込まれた光アイソレータ - Google Patents
ファラデー回転子の製造方法及び該回転子が組込まれた光アイソレータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4688024B2 JP4688024B2 JP2005109409A JP2005109409A JP4688024B2 JP 4688024 B2 JP4688024 B2 JP 4688024B2 JP 2005109409 A JP2005109409 A JP 2005109409A JP 2005109409 A JP2005109409 A JP 2005109409A JP 4688024 B2 JP4688024 B2 JP 4688024B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- rig
- substrate
- films
- heat dissipation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
しかしながら、TGGやTAGは単位長さあたりのファラデー回転係数が小さいため、光アイソレータとして機能させるために45°の偏光回転角を得て光路長を長くする必要があり、そのために長さが6cm程度にもなる大きな結晶を用いなければならなかった。また、高いアイソレーションを得るためには、結晶に一様で大きな磁場をかけることが必要であり、強力で大きな磁石を必要としていた。そのため、光アイソレータの寸法は大型なものとなっていた。また、光路長を長くするために、レーザーのビーム形状が結晶内で歪むことがあり、歪みを補正するための光学系が別途必要となる場合もあった。さらには、TGGは高価でもあり、小型で安価なファラデー回転子が望まれていた。
前記RIG膜のかかる温度上昇による問題を改善する方法として、特許文献1が提案されている。この特許文献1に紹介された技術は、通常は研磨により除去してしまうRIG膜育成用の基板である(GdCa)3(GaMgZr)5O12基板(以下、「GGG基板」と称する)を残したままにしておき、RIG膜で発生した熱を放熱し易くしたものである。また、RIG膜の両面を透明なGGG基板で一体的に密着挟持して、熱伝導性の高いGGG基板を介してRIG膜の熱を放熱する方法も、特許文献2に提案されている。
しかしながら、2枚以上のGGG基板付きRIG膜を用いたものは、熱を逃がす能力の面では優れているものの、光源側のRIG膜とGGG基板の界面で反射した光は、1枚のRIG膜で構成されているときとは異なり、RIG膜を往復したときに受けるファラデー回転角が90°とはならないため、レーザー素子に戻ってしまうという問題があった。
また、特許文献2では、2枚のRIG膜と放熱用基板である3枚のGGG基板を用いて、GGG基板、RIG膜、GGG基板、RIG膜、GGG基板の順に密着並設している例が提案されているが、2枚のRIG膜を用いてファラデー回転角を45°程度にしようとすると、波長が1μm付近では1枚のRIG膜の厚みが70μm程度になってしまう。実施可能な構造を商品化するためRIG膜を研磨していくと、膜厚が薄いために、反りや厚みムラが発生するという新たな問題が生じた。
そこで本発明は、2枚以上のRIG膜を用いてファラデー回転子を構成したとしても、RIG膜に反りや厚みムラなどを起こさずに、高出力のレーザーに対して使用してもアイソレーションが劣化しないファラデー回転子の製造方法及び該回転子を組込んだ光アイソレータを提供することを目的としている。
RIG膜の温度上昇を抑制するためには、前述のように2枚のRIG膜を用いてファラデー回転角を構成し、それぞれのRIG膜を放熱用基板で挟み込み、放熱性を高めることが有効であるが、RIG膜の厚みが薄くなりすぎて、RIG膜の加工が難しいのが欠点であった。
そこで、本発明ではRIG膜の加工方法を鋭意検討した結果、RIG膜を薄く研磨してから放熱用基板に接着するのではなく、予めRIG膜を放熱用基板に接着した後、研磨することによってRIG膜に反りや厚みムラが改善することを見出し、本発明を完成するに至った。
前記第1および第2のRIG膜のファラデー回転角の合計が45°となるように、接着された第1および第2のRIG膜の反射防止膜が形成されていない他方面を研磨する工程と、
接着された第1および第2のRIG膜の研磨面に反射防止膜を形成する工程と、
両面に反射防止膜を形成した第1および第3の放熱用基板でもって、前工程において形成した研磨面に反射防止膜を有する第2の放熱用基板を介して接着されている第1および第2のRIG膜を挟み込み、重ね合わせて接着する工程とからなることを特徴とする。
次に、本発明の実施態様に係る光アイソレータは、第1および第3の放熱用基板が楔型のルチルからなり、第2の放熱用基板がサファイアからなり、また上記した方法により製造されたことを特徴とする。
本発明のファラデー回転子は、放熱用基板1−1、1−2、1−3とRIG膜2−1、2−2が交互に並設されているが、RIG膜に挟まれた放熱用基板1−2に関しては、複屈折性の材料は光アイソレータに用いたときにアイソレーションが劣化するため適さない。しかしながら、例えばサファイア基板の場合であれば、一軸性結晶であるから複屈折性を有するが、C面の基板を用いれば通過する光にとっては等方的となる。このように複屈折性の材料でも、最適な方位で用いることにより複屈折が生じないようにすることができれば使用することができる。
(a)まず、両面1−2a、1−2bに反射防止膜3を形成した第2の放熱用基板1−2に、一方面2−1b、2−2aのみに反射防止膜3を形成した第1のRIG膜2−1と第2のRIG膜2−2を前記反射防止膜3が対向するよう重ね合わせて接着する工程(図2(a)参照)、
(b)前記第1および第2のRIG膜2−1、2−2のファラデー回転角の合計が45°となるようにRIG膜2−1、2−2の反射防止膜3が形成されていない外側の他方面2−1a、2−2bを研磨する工程(図2(b)参照)、
(c)第1および第2のRIG膜2−1、2−2の前記他方面2−1a、2−2bの研磨面に反射防止膜3を形成する工程(図2(c)参照)
(d)両面1−1a、1−1b;1−3a、1−3bに反射防止膜3を形成した第1および第3の放熱用基板1−1、1−3でもって、前記RIG膜2−1、2−2を挟み込み、重ね合わせて接着する工程(図2(d)参照)。
この実施形態では、RIG膜2−1、2−2は2枚とも中心の第2の放熱用基板1−2に接着され、研磨される。そして、最外側をなす2つの第1および第3の放熱用基板1−1、1−3は上記(d)工程においてRIG膜2−1、2−2に接着されるため、第1および第3の放熱用基板1−1、1−3に平行平板ではない基板を用いるのに適している。
また、RIG膜2−1、2−2に挟まれた放熱用基板1−2の熱伝導率は7.0W/m・K以上であることが好ましく、具体的にはGGG、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)、サファイア、ダイヤモンドといった結晶が挙げられるが、入手の容易さと、42W/m・Kという比較的高い熱伝導率を有することからサファイア基板が好ましい。
一方面のみがRIG膜2−1、2−2に接着されている最外側の2つの放熱用基板1−1、1−3に関しては、複屈折性の結晶を用いることができる。ここに楔型のルチル、YVO4といった複屈折の大きな結晶を用いれば、放熱用基板に偏光子機能を具備させることができるので、偏波無依存型の光アイソレータとすることができる。その場合は熱伝導率の高いルチルを用いるのが好ましい。
なお、放熱用基板に楔型の複屈折性結晶を用いる場合は、上記の方法を採用することが好ましい。楔型の放熱用基板に接着したRIG膜を研磨するより、平行平板である第2の放熱用基板1−2に接着したRIG膜を研磨する方が簡単であるからである。
RIG膜を放熱用基板と重ね合せて接着する方法としては、必ずしも接着剤で行う必要はなく、RIG膜と放熱用基板表面を真空中においてイオンビームで数nm削り、それをそのまま接合する、いわゆる常温接合技術を用いることもできる。
放熱用基板1−1、1−2、1−3の厚みは、材質を問わず0.2mm未満では十分な放熱の効果が発揮し難く、1mm以上になると放熱用基板での光の損失が増えてくるので、0.2mm以上で、1mm未満が好ましい。
[実施例]
(参考例)
まず、図1(a)のように、第1および第3の放熱用基板の対接着剤用の反射防止膜と、RIG膜の反射防止膜を対向させて、接着剤で接着した。
次に、図1(b)のように、RIG膜の反射防止膜が形成されていない他方面を研磨し、2枚のRIG膜共、ファラデー回転角が22.5°になるように厚み70μmに研磨した。これで、2枚のRIG膜のファラデー回転角の合計は45°となる。
その後、図1(c)に示すように、RIG膜1の上記研磨面に対接着剤用の反射防止膜3を施した。
最後に、図1(d)に図示するごとく、このように作製した2組の放熱用基板が接着されたRIG膜により、第2の放熱用基板を挟み込み、重ね合わせて接着することでファラデー回転子を構成した。
上記のようにして得られたファラデー回転子チップ11を、直径2mmの貫通孔12と3mm角の凹部13が形成された真鍮製のホルダー14の凹部に収め、ホルダー14と同形状のホルダー15とで挟持し、ホルダー同士を半田で固定した。この場合、ホルダー14および15がヒートシンク16に相当する。なお、ホルダー14、15には半田が良く濡れるように金メッキを施した。また、ファラデー回転子チップ11とホルダー14および15との接触部には伝熱ペーストを塗布した。
ファラデー回転子チップ11を納めたヒートシンク16を、ヒートシンク16の外側に配置される円筒形のSm−Co磁石17の貫通孔12に挿入し、ヒートシンク16と磁石17の間に高熱伝導性の銀ペースト(図示せず)を充填した。このように銀ペーストを充填することにより、Sm−Co磁石もヒートシンクとして機能させることができる。
上記ファラデー回転子チップ11とヒートシンク16およびSm−Co磁石を一体化したファラデー回転部21(図4参照)に、波長1064nm、出力1mW、ビーム径0.5mmのNd:YAGレーザー光を入射し、ファラデー回転角を測定したところ44.0°であった。また、消光比は面内全てで40dB以上であった。
また、上記ファラデー回転部21を消光比が40dBの偏光子23と検光子25の間に入れて、光アイソレータとし、レーザー出力が4WのNd:YAGレーザー光を上記光アイソレータの逆方向から入射したところ、3mm角の面内においてアイソレーション30dB以上を維持することができた。
なお、厚みが140μmのRIG膜の両面に本実施例と同様に厚み500μmのC面サファイア基板を接着した場合には、2.5WのNd:YAGレーザー22を入射した時点で、ファラデー回転角は1.5°以上減少し、急激な温度上昇による劣化が観測された。なお、図4において、24はウェッジガラス、26はパワーメータである。
まず、図2(a)のように、第2の放熱用基板の対接着剤用の反射防止膜に、RIG膜の反射防止膜を対向させて、接着剤で接着した。
次に、図2(b)のように、RIG膜の反射防止膜が形成されていない面を研磨し、2枚のRIG膜共、ファラデー回転角が22.5°になるように厚み70μmに研磨した。これで、2枚のRIG膜のファラデー回転角の合計は45°となる。
その後、図2(c)に示すように、RIG膜の上記研磨面に対接着剤用の反射防止膜を施した。
最後に、図2(d)に図示するごとく、このように作製した放熱用基板に接着されたRIG膜を、第1および第3の放熱用基板の対接着剤用の反射防止膜がRIG膜に対向するようにして挟み込み、重ね合わせて接着することでファラデー回転子を構成した。
このようにして得られたファラデー回転子チップを参考例と同様にダイシングソーで切断し、ファラデー回転部を組み立てた。
参考例と同じく、図4に示す光学系により光アイソレータとしての特性を評価したところ、参考例と同様に4WのNd:YAGレーザーを入射してもファラデー回転角の変化は約1°程度であった。使用したRIG膜の室温近傍におけるファラデー回転角の温度係数は0.06°/℃であるので、レーザー光を吸収したことによる温度上昇は約16℃であった。
また、上記ファラデー回転部を消光比が40dBの偏光子と検光子の間に入れて、光アイソレータとし、レーザー出力が4WのNd:YAGレーザー光を上記光アイソレータの逆方向から入射したところ、3mm角の面内においてアイソレーション30dBを維持することができた。
まず、第2の放熱用基板の対接着剤用の反射防止膜に、RIG膜の反射防止膜を対向させて、重ね合わせて接着剤で接着した。次に、RIG膜の反射防止膜が形成されていない面を研磨し、ファラデー回転角の合計が45°となるように、2枚のRIG膜共、ファラデー回転角が22.5°になるように厚み70μmに研磨した。RIG膜の研磨面に対接着剤用の反射防止膜を施した後、1.5mm角になるようにダイシングソーで切断した。最後に、このように作製した放熱用基板に接着されたRIG膜を、第1および第3の放熱用基板である楔型ルチルの対接着剤用の反射防止膜がRIG膜に対向するようにして挟み込み、重ね合わせて接着することで偏波無依存型の光アイソレータを作製した。
光アイソレータとしての特性を、対向するファイバコリメータ内に上記偏波無依存型光アイソレータを挿入し、レーザー出力が4WのNd:YAGレーザー光を用いて評価したところ、挿入損失1.0dB、アイソレーション32dBという良好な特性を得た。
(比較例)
上記RIG膜と放熱用基板を、第1の放熱用基板、第1のRIG膜、第2の放熱用基板、第2のRIG膜、第3の放熱用基板の順に並べて接着し、ファラデー回転子チップとし、参考例と同様にファラデー回転部を製造した。出力1mWのNd:YAGレーザーを用いて図4に示す光学系で特性を評価したところ、消光比が3mm角の面内で30dBから40dBまでばらついた。
上記ファラデー回転部を消光比が40dBの偏光子と検光子の間に入れて、光アイソレータとし、レーザー出力が4WのNd:YAGレーザー光を上記光アイソレータの逆方向から入射したところ、3mm角の面内においてアイソレーションが20dB程度の領域が存在した。
2−1、2−2 第1、第2のビスマス置換型希土類鉄ガーネット膜(RIG膜)
3 反射防止膜
11 ファラデー回転子チップ
12 貫通孔
13 凹部
14、15 ホルダー
16 ヒートシンク
17 磁石
21 ファラデー回転部
22 Nd:YAGレーザー
23 偏光子
24 ウェッジガラス
25 回転ステージ付き検光子
26 パワーメータ
Claims (2)
- 第1の放熱用基板、第1のビスマス置換型希土類鉄ガーネット膜、第2の放熱用基板、第2のビスマス置換型希土類鉄ガーネット膜、第3の放熱用基板の順に並設されたファラデー回転子の製造方法であって、
両面に反射防止膜を形成した第2の放熱用基板に、一方面のみに反射防止膜を形成した第1のビスマス置換型希土類鉄ガーネット膜と第2のビスマス置換型希土類鉄ガーネット膜の前記反射防止膜がそれぞれ対向するようにして接着する工程と、
前記第1および第2のビスマス置換型希土類鉄ガーネット膜のファラデー回転角の合計が45°となるように、第1及び第2のビスマス置換型希土類鉄ガーネット膜の反射防止膜が形成されていない他方面を研磨する工程と、
前記第1および第2のビスマス置換型希土類鉄ガーネット膜の研磨面に反射防止膜を形成する工程と、
両面に反射防止膜を形成した第1および第3の放熱用基板でもって、前工程により形成された両面に反射防止膜を有した第2の放熱用基板を介して接着されている第1および第2のビスマス置換型希土類鉄ガーネット膜を挟み込み、重ね合わせて接着する工程と
からなることを特徴とするファラデー回転子の製造方法。 - 第1および第3の放熱用基板が楔型のルチルからなり、第2の放熱用基板がサファイアであることを特徴とする請求項1記載の方法により製造された光アイソレータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005109409A JP4688024B2 (ja) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | ファラデー回転子の製造方法及び該回転子が組込まれた光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005109409A JP4688024B2 (ja) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | ファラデー回転子の製造方法及び該回転子が組込まれた光アイソレータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006292799A JP2006292799A (ja) | 2006-10-26 |
JP4688024B2 true JP4688024B2 (ja) | 2011-05-25 |
Family
ID=37413475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005109409A Active JP4688024B2 (ja) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | ファラデー回転子の製造方法及び該回転子が組込まれた光アイソレータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4688024B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4968210B2 (ja) * | 2008-08-19 | 2012-07-04 | 住友金属鉱山株式会社 | 偏波無依存型光アイソレータ |
JP6132429B2 (ja) * | 2013-04-01 | 2017-05-24 | 信越化学工業株式会社 | ファラデー回転子及び光アイソレータの製造方法 |
JP5991491B2 (ja) * | 2013-09-10 | 2016-09-14 | 住友金属鉱山株式会社 | ファラデー回転子 |
JP6164118B2 (ja) * | 2014-02-26 | 2017-07-19 | 住友金属鉱山株式会社 | ファラデー回転子の製造方法 |
JP6451555B2 (ja) * | 2015-08-25 | 2019-01-16 | 住友金属鉱山株式会社 | ファラデー回転子の製造方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59176721A (ja) * | 1983-03-25 | 1984-10-06 | Fujitsu Ltd | 光アイソレ−タ |
JPH0632698A (ja) * | 1992-07-17 | 1994-02-08 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 磁気光学材料およびその製造方法 |
JP2001261497A (ja) * | 2000-03-22 | 2001-09-26 | Tdk Corp | 磁性ガーネット単結晶膜及びその製造方法、及びそれを用いたファラデー回転子 |
JP2002321947A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 光学デバイスおよびその製造方法 |
JP2004125840A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Photocrystal Inc | 角型ヒステリシスを用いるファラデー回転子とその製造方法 |
JP2005043853A (ja) * | 2003-07-07 | 2005-02-17 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 光学部品及びこの光学部品を備える光アイソレータ |
-
2005
- 2005-04-06 JP JP2005109409A patent/JP4688024B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59176721A (ja) * | 1983-03-25 | 1984-10-06 | Fujitsu Ltd | 光アイソレ−タ |
JPH0632698A (ja) * | 1992-07-17 | 1994-02-08 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 磁気光学材料およびその製造方法 |
JP2001261497A (ja) * | 2000-03-22 | 2001-09-26 | Tdk Corp | 磁性ガーネット単結晶膜及びその製造方法、及びそれを用いたファラデー回転子 |
JP2002321947A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 光学デバイスおよびその製造方法 |
JP2004125840A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Photocrystal Inc | 角型ヒステリシスを用いるファラデー回転子とその製造方法 |
JP2005043853A (ja) * | 2003-07-07 | 2005-02-17 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 光学部品及びこの光学部品を備える光アイソレータ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006292799A (ja) | 2006-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4600660B2 (ja) | 高出力レーザー用ファラデー回転子 | |
US8115998B2 (en) | In-line optical isolator | |
JP4797733B2 (ja) | 高出力レーザー用偏波無依存型光アイソレータ | |
JP4688024B2 (ja) | ファラデー回転子の製造方法及び該回転子が組込まれた光アイソレータ | |
JP2010134066A (ja) | ファラデー回転子およびファラデー回転子ユニット | |
JP2008134595A (ja) | 短波長光用ファラデー回転子及びそのファラデー回転子を備えた光アイソレータ | |
JP4968210B2 (ja) | 偏波無依存型光アイソレータ | |
JP4696830B2 (ja) | 偏波無依存型光アイソレータ | |
JP2005043853A (ja) | 光学部品及びこの光学部品を備える光アイソレータ | |
WO2015037332A1 (ja) | ファラデー回転子 | |
JPH07281129A (ja) | 高パワー用光アイソレータ | |
JP6860264B2 (ja) | ファラデー回転子及びその製造方法並びに光アイソレータ、光伝送装置 | |
JP4868311B2 (ja) | 短波長光用ファラデー回転子及びそのファラデー回転子を備えた光アイソレータ | |
JP2003255269A (ja) | 光アイソレータ | |
JP3570869B2 (ja) | 光アイソレータ用素子およびその製造方法 | |
JP4399731B2 (ja) | 高出力レーザー用ファラデー回転子 | |
JPWO2004046798A1 (ja) | 磁気光学素子とその製造方法およびこの磁気光学素子が組み込まれた光アイソレータ | |
JP6713949B2 (ja) | 偏光部材及び光アイソレータ | |
JP2000249983A (ja) | 光非相反素子の製造方法 | |
JP4904753B2 (ja) | 表面実装型光アイソレータ | |
JP2006126582A (ja) | 光アイソレータ | |
JP2023005437A (ja) | 光学素子及びその製造方法並びに光アイソレータ、光伝送装置 | |
JP2005283996A (ja) | 光アイソレータ | |
JP2002311386A (ja) | 光アイソレータおよびその製造方法ならびにレーザ光源装置 | |
JP2005070798A (ja) | 光アイソレータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070528 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091203 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091209 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100706 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100901 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110121 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110203 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4688024 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140225 Year of fee payment: 3 |