JPH0949988A - Optical isolator - Google Patents

Optical isolator

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JPH0949988A
JPH0949988A JP22587195A JP22587195A JPH0949988A JP H0949988 A JPH0949988 A JP H0949988A JP 22587195 A JP22587195 A JP 22587195A JP 22587195 A JP22587195 A JP 22587195A JP H0949988 A JPH0949988 A JP H0949988A
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JP
Japan
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analyzer
polarizer
optical
holder
film
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Application number
JP22587195A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryuji Osawa
隆二 大沢
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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Publication of JPH0949988A publication Critical patent/JPH0949988A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical isolator which has an improved impact resistance and high reliability and is used for a visible wavelength region by forming metallized films on both surfaces of the optical surface of a Faraday rotor to be joined and solder joining this rotator to a holder via a polarizer and analyzer from both sides on the incident side and exit side of a laser beam. SOLUTION: The metallized films are formed on both surfaces of the optical surface of the Faraday rotator 2 having an antireflection film formed. At this time, the metallized films are formed as three-layered films composed of Cr as a ground surface film, Ni as an intermediate film and Au as a joint film. Further, the similar antireflection films and metallized films are also formed on both surfaces of the optical surfaces of the polar cores used as the polarizer 1 and the analyzer 3. A magnet 5, the polarizer side end holder 4, the polarizer 1 (polar core) 1 and the Faraday rotor 2 are soldered with a solder 7 in an electric furnace of a reducing atmosphere. Further, the analyzer 3 (polar core) and the analyzer side end holder 6 are similarly soldered in the electric furnace of the reducing atmosphere.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光計測等
に使用されるファラデー効果を利用した光アイソレータ
に関し、特に可視波長域に使用される光アイソレータの
構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical isolator utilizing the Faraday effect used in optical communication, optical measurement, etc., and more particularly to the structure of an optical isolator used in the visible wavelength range.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体レーザを光源とした光通信
システムや、半導体レーザを使用した光応用機器が広範
囲に利用されてきており、さらにその用途および規模が
拡大されている。
2. Description of the Related Art In recent years, an optical communication system using a semiconductor laser as a light source and an optical application device using a semiconductor laser have been widely used, and their applications and scales have been expanded.

【0003】これらの光通信システム及び光応用機器の
精度や安定性を向上させるため、半導体レーザへの戻り
光を除去する目的に、光アイソレータが使用されてお
り、ファイバー増幅器の低雑音、広帯域、高出力等の特
徴を生かすために、必要不可欠である。
In order to improve the accuracy and stability of these optical communication systems and optical application equipment, optical isolators are used for the purpose of removing the return light to the semiconductor laser, and the low noise and wide band of the fiber amplifier, It is indispensable to take advantage of features such as high output.

【0004】この光アイソレータは、偏光子、検光子、
ファラデー回転子からなる光学素子、磁界発生用の永久
磁石及びそれらの固定保護用のホルダーからなってい
る。
This optical isolator comprises a polarizer, an analyzer,
It consists of an optical element consisting of a Faraday rotator, a permanent magnet for generating a magnetic field, and a holder for fixing and protecting them.

【0005】現在、1.3μm帯および1.5μm帯の光
通信用光アイソレータのファラデー回転子材料として、
ビスマス置換ガーネット厚膜が実用化されている。しか
しながら、ファイバー増幅器に使用される0.98μm
帯、1.047μm帯などの短波長では、Feイオンに
基づく強い吸収端が存在し、結晶透過損失が大きくなる
問題があったために実用化に至っていなかった。
Presently, as a Faraday rotator material for optical isolators for optical communication in the 1.3 μm band and the 1.5 μm band,
Bismuth-substituted garnet thick film has been put to practical use. However, 0.98 μm used in fiber amplifiers
At a short wavelength such as the band, 1.047 μm band, there is a strong absorption edge based on Fe ions, and there is a problem that the crystal transmission loss becomes large, so that it has not been put to practical use.

【0006】この問題に対し、CdMnTeまたはCd
MnHgTeの単結晶等からなる半導体をファラデー回
転子とすることにより、1μm帯以下の短波長に対する
いわゆる可視光アイソレータを実用化する検討が進めら
れている。
To solve this problem, CdMnTe or Cd
Studies are being conducted to put a so-called visible light isolator for a short wavelength of 1 μm band or shorter into practical use by using a semiconductor made of a single crystal of MnHgTe as a Faraday rotator.

【0007】また、従来、各光学素子とホルダーとの固
定接着の方法として、有機接着剤が使用されてきたが、
長期に渡る接着力の安定性に乏しく、接着剤からのガス
放出を伴い、このガスがレーザ光によって結晶表面に有
機系の膜を形成し、挿入損失を増大するため、長期間の
信頼性が確保できない。
Further, conventionally, an organic adhesive has been used as a method for fixing and adhering each optical element and a holder.
The adhesive strength is poor over a long period of time, and gas is released from the adhesive.This gas forms an organic film on the crystal surface due to laser light and increases insertion loss, so long-term reliability is improved. Cannot be secured.

【0008】このため、光通信用中継器等のように、長
期間に渡る高度の信頼性を要求される光アイソレータに
は、従来の有機接着剤による固定法に代わり、金属融着
法によって形成された光アイソレータが使用されてい
る。
Therefore, an optical isolator, such as a repeater for optical communication, which is required to have a high degree of reliability for a long time, is formed by a metal fusion method instead of the conventional fixing method using an organic adhesive. Optical isolator is used.

【0009】さらに、ファイバー増幅器用の光アイソレ
ータでは、光通信中継器用の光アイソレータに比べ、1
00倍以上のパワーの光が通過するため、金属融着法に
よって形成された可視光アイソレータの実用化が望まれ
ている。
Further, in the optical isolator for the fiber amplifier, compared with the optical isolator for the optical communication repeater,
Since light with a power of 00 times or more passes therethrough, it is desired to put a visible light isolator formed by a metal fusion method into practical use.

【0010】図4に1.3μm帯および1.5μm帯の光
通信に使用されている金属融着型光アイソレータの断面
図を示す。偏光子1’及びファラデー回転子2’からな
る光学素子と偏光子側端部ホルダー4が同時に半田材7
により固定され、検光子3’及びマグネット5は検光子
側端部ホルダー6に半田固定されている。
FIG. 4 is a sectional view of a metal fusion type optical isolator used for optical communication in the 1.3 μm band and the 1.5 μm band. The optical element composed of the polarizer 1 ′ and the Faraday rotator 2 ′ and the polarizer side end holder 4 are simultaneously soldered with the solder material 7
The analyzer 3'and the magnet 5 are fixed to the analyzer side end holder 6 by soldering.

【0011】偏光子側端部ホルダー4と検光子側端部ホ
ルダー6は、外部ホルダー12を介してレーザ溶接によ
り接合され、一段型光アイソレータが形成されている。
この時、各光学素子の半田固定用のメタライズ膜11
は、図5に示すように、光が通過しない部分に形成され
る。
The end holder 4 on the side of the polarizer and the end holder 6 on the side of the analyzer are joined by laser welding through an external holder 12 to form a one-stage optical isolator.
At this time, the metallized film 11 for fixing the solder of each optical element
Is formed in a portion where light does not pass, as shown in FIG.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、可視光
アイソレータのファラデー回転子にCdMnTe単結晶
およびCdMnHgTe単結晶を使用して、従来法によ
る半田接合を行ったところ、わずかな衝撃により、性能
が低下した。
However, when a CdMnTe single crystal and a CdMnHgTe single crystal were used for the Faraday rotator of the visible light isolator and soldering was performed by the conventional method, the performance deteriorated due to a slight impact. .

【0013】即ち、従来のビスマス置換ガーネットを用
いた従来法と同様に、CdMnTe単結晶およびCdM
nHgTe単結晶の光学面にメタライズ膜を形成し、A
u−Sn半田によりホルダーと半田接合を行い、30c
mから落下させると、CdMnTe単結晶およびCdM
nHgTe単結晶はホルダーから剥離してしまうため、
実用的ではなかった。
That is, as in the conventional method using the conventional bismuth-substituted garnet, CdMnTe single crystal and CdM
A metallized film is formed on the optical surface of the nHgTe single crystal, and A
Solder joint with the holder by u-Sn solder, 30c
When dropped from m, CdMnTe single crystal and CdM
Since the nHgTe single crystal peels off from the holder,
It was not practical.

【0014】従って、本発明の技術的課題は、耐衝撃性
を大幅に向上した、高信頼性の可視波長域に使用される
光アイソレータを提供することにある。
Therefore, a technical object of the present invention is to provide an optical isolator used in the visible wavelength range of high reliability, which has a significantly improved impact resistance.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、偏光子、検光
子、ファラデー回転子が半導体からなる光学素子と、磁
界発生用の永久磁石及びホルダーとで構成される金属融
着型光アイソレータにおいて、偏光子及び検光子と接合
するファラデー回転子の2面の光学面にメタライズ膜を
形成し、レーザ光の入射側および出射側の両方から偏光
子、検光子を介して端部ホルダーに半田接合したことを
特徴とする光アイソレータである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a metal fusion type optical isolator comprising a polarizer, an analyzer, an optical element having a Faraday rotator made of a semiconductor, a permanent magnet for generating a magnetic field and a holder. , A metallized film is formed on the two optical surfaces of the Faraday rotator that is joined to the polarizer and the analyzer, and soldered to the end holder via the polarizer and the analyzer from both the laser light incident side and the laser light incident side. It is an optical isolator characterized by the above.

【0016】(作用)前述の問題点について鋭意検討の
結果、可視光アイソレータとして使用されるCdMnT
eおよびCdMnHgTe単結晶について、半田接合が
十分な接着力を持たなかったのは、メタライズ膜に問題
があるのではなく、単結晶そのものが脆いために、衝撃
に対して単結晶の接合部分が耐えられず破壊したためで
あることを見い出した。
(Operation) As a result of intensive studies on the above-mentioned problems, CdMnT used as a visible light isolator
For e and CdMnHgTe single crystals, the soldering did not have sufficient adhesive strength because the metallized film had no problem and the single crystal itself was brittle. I found out that it was because I was destroyed.

【0017】さらに、CdMnTeおよびCdMnHg
Te単結晶のベルデ定数は、ビスマス置換ガーネットと
比べて1/5から1/10と小さいため、光アイソレー
タとして使用するためには、結晶は光軸方向に長くする
必要がある。
Further, CdMnTe and CdMnHg
Since the Verdet constant of Te single crystal is as small as 1/5 to 1/10 of that of bismuth-substituted garnet, the crystal needs to be elongated in the optical axis direction for use as an optical isolator.

【0018】このため、従来の光学面にメタライズ膜を
形成する方法では、直方体状の結晶を一方の底面のみで
支持する、いわゆる片持ち梁となり、接着面に衝撃が集
中し、上記結晶の破壊を招いていた。
Therefore, in the conventional method of forming the metallized film on the optical surface, a so-called cantilever beam is used, in which a rectangular parallelepiped crystal is supported only on one bottom surface, and the impact is concentrated on the bonding surface, and the crystal is destroyed. Was invited.

【0019】以上のことより、図1に示すように、結晶
の光学面の両側、すなわち光の入射側および出射側の双
方にメタライズ膜を形成し、偏光子、検光子および内部
リングにより間接的に端部ホルダーと半田接合すること
により、両持ち梁となるため、接着面に衝撃が集中する
のを防ぐことができ、耐衝撃性を向上させることができ
る。
From the above, as shown in FIG. 1, metallized films are formed on both sides of the optical surface of the crystal, that is, on both the light incident side and the light emitting side, and indirectly by a polarizer, an analyzer and an internal ring. By solder-joining with the end holder, it becomes a double-supported beam, so that it is possible to prevent the impact from being concentrated on the adhesive surface and to improve the impact resistance.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下に、本発明を実施例により詳
細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments.

【0021】図3に示すように、反射防止膜13が形成
されたファラデー回転子2としての、CdMnHgTe
単結晶(1.3mm×1.3mm×2.5mm)の光学面
(1.3mm×1.3mm)の両面に、メタライズ膜11
を形成した。
As shown in FIG. 3, CdMnHgTe as a Faraday rotator 2 having an antireflection film 13 formed thereon.
The metallized film 11 is formed on both sides of the optical surface (1.3 mm × 1.3 mm) of the single crystal (1.3 mm × 1.3 mm × 2.5 mm).
Was formed.

【0022】この時のメタライズ膜11は、下地膜とし
てCrを0.35μm、中間膜としてNiを0.35μ
m、接合膜としてAuを0.15μmの3層膜として形
成した。
At this time, the metallized film 11 has Cr of 0.35 μm as a base film and Ni of 0.35 μm as an intermediate film.
m, and Au as a bonding film was formed as a three-layer film of 0.15 μm.

【0023】さらに、図示はしていないが、偏光子およ
び検光子として使用するポーラコア(1.3mm×1.3
mm×0.4mm コーニング社製)の光学面(1.3m
m×1.3mm)の両面にも同様の反射防止膜およびメ
タライズ膜を形成した。その後、第1の半田付けを行っ
た。
Further, although not shown, a polar core (1.3 mm × 1.3) used as a polarizer and an analyzer.
mm × 0.4mm Corning optical surface (1.3m
The same antireflection film and metallized film were formed on both sides (m × 1.3 mm). After that, the first soldering was performed.

【0024】即ち、図2(a)に示すように、Niめっ
きした筒状のマグネット5(外径φ4mm、内径φ1.
6mm、長さ2.7mm)、Auめっきした偏光子側端
部ホルダー4(ステンレス製)、偏光子1(ポーラコ
ア)及びファラデー回転子2を還元雰囲気の電気炉で、
半田材7で半田付けを行った。ここで、偏光子側端部ホ
ルダー4は、事前にレーザ溶接箇所9で外部ホルダー1
2(ステンレス製)とレーザ溶接を行ったものを使用し
た。
That is, as shown in FIG. 2A, a Ni-plated cylindrical magnet 5 (outer diameter φ4 mm, inner diameter φ1.
6 mm, length 2.7 mm), Au-plated polarizer side end holder 4 (stainless steel), polarizer 1 (polar core) and Faraday rotator 2 in an electric furnace in a reducing atmosphere,
Soldering was performed with the solder material 7. Here, the end holder 4 on the side of the polarizer is previously attached to the outer holder 1 at the laser welding point 9 in advance.
2 (made of stainless steel) and laser welded were used.

【0025】さらに、同様に、検光子3(ポーラコア)
と検光子側端部ホルダー6を還元雰囲気中の電気炉中で
半田付けした。
Further, similarly, the analyzer 3 (polar core)
The analyzer-side end holder 6 was soldered in an electric furnace in a reducing atmosphere.

【0026】次に、光軸調整を行った。図2(a)およ
び図2(b)に示すように、ファラデー回転子2と検光
子3との間に第2の半田材8を挿入し、光軸合わせを行
った。即ち、検光子側端部ホルダー6で外部ホルダー1
2の蓋をするように、はめ込んだ後、実際にレーザ光を
偏光子1側から入射させ、検光子3側を回転させること
によって、最もアイソレーションの高い場所で固定す
る。この時の固定は、レーザ溶接により、検光子側端部
ホルダー6と外部ホルダー12を溶接して行った。
Next, the optical axis was adjusted. As shown in FIGS. 2A and 2B, the second solder material 8 was inserted between the Faraday rotator 2 and the analyzer 3 to align the optical axes. That is, the analyzer side end holder 6 is used for the outer holder 1
After being fitted like the lid of 2, the laser light is actually made incident from the side of the polarizer 1 and the side of the analyzer 3 is rotated to fix the laser at the place with the highest isolation. The fixing at this time was performed by welding the analyzer side end holder 6 and the outer holder 12 by laser welding.

【0027】最後に、第2の半田付けを行った。即ち、
外部ホルダー12と検光子側端部ホルダー6が溶接され
た光アイソレータを、再度還元雰囲気の電気炉に入れ、
第2の半田材8により、ファラデー回転子2と検光子3
を半田付けした。
Finally, the second soldering was performed. That is,
The optical isolator, in which the outer holder 12 and the analyzer-side end holder 6 are welded, is placed again in an electric furnace in a reducing atmosphere,
By the second solder material 8, the Faraday rotator 2 and the analyzer 3
Was soldered.

【0028】以上のように作製された図1に示すような
可視光アイソレータについて、落下試験を行った。その
結果を表1に示す。この時の合否判定は、落下前後のア
イソレーションの変化が測定誤差範囲以内(0.5dB
以下)であるかどうかによって行った。
A drop test was conducted on the visible light isolator as shown in FIG. 1 manufactured as described above. Table 1 shows the results. In the pass / fail judgment at this time, the change in isolation before and after the fall is within the measurement error range (0.5 dB).
The following).

【0029】 [0029]

【0030】表1から明かなように、本発明によれば、
耐衝撃性を大幅に増加させることができた。尚、従来品
においては、30cmの高さから落下させると、CdM
nTe単結晶はホルダーから剥離してしまい測定が不可
能であった。
As is apparent from Table 1, according to the present invention,
The impact resistance could be increased significantly. In addition, in the conventional product, when dropped from a height of 30 cm, CdM
The nTe single crystal was peeled from the holder and measurement was impossible.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
可視光金属融着型光アイソレータにおいて、接合するフ
ァラデー回転子の光学面の両面にメタライズ膜を形成
し、レーザ光の入射側および出射側の両方から偏光子、
検光子を介してホルダーに半田接合することにより、耐
衝撃性が高く、高信頼性の可視光アイソレータを提供す
ることができる。
As described above, according to the present invention,
In the visible light metal fusion type optical isolator, a metallized film is formed on both sides of the optical surface of the Faraday rotator to be joined, and a polarizer is provided from both the incident side and the outgoing side of the laser light,
By soldering to the holder via the analyzer, it is possible to provide a highly reliable visible light isolator having high impact resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の光アイソレータの断面図。FIG. 1 is a sectional view of an optical isolator according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の光アイソレータを示す説明
図、図2(a)は組立前の状態を示す説明図、図2
(b)は組立後の状態を示す断面図。
2 is an explanatory view showing an optical isolator of an embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is an explanatory view showing a state before assembly, FIG.
(B) is sectional drawing which shows the state after an assembly.

【図3】本発明の実施例の光アイソレータに用いられる
ファラデー回転子の斜視図。
FIG. 3 is a perspective view of a Faraday rotator used in the optical isolator according to the exemplary embodiment of the present invention.

【図4】従来の光アイソレータの構造を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a conventional optical isolator.

【図5】従来の光アイソレータに用いられる光学素子に
形成したメタライズ膜を示す斜視図。
FIG. 5 is a perspective view showing a metallized film formed on an optical element used in a conventional optical isolator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1’ 偏光子 2,2’ ファラデー回転子 3,3’ 検光子 4 (偏光子側)端部ホルダー 5 マグネット 6 (検光子側)端部ホルダー 7 (第1の)半田材 8 第2の半田材 9 レーザ溶接箇所 11 メタライズ膜 12 外部ホルダー 13 反射防止膜 1, 1'polarizer 2, 2'Faraday rotator 3, 3'analyzer 4 (polarizer side) end holder 5 magnet 6 (analyzer side) end holder 7 (first) solder material 8 second Solder material 9 Laser welding point 11 Metallized film 12 External holder 13 Antireflection film

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 偏光子、検光子、ファラデー回転子が半
導体からなる光学素子と、磁界発生用の永久磁石及びホ
ルダーとで構成される金属融着型光アイソレータにおい
て、偏光子及び検光子と接合するファラデー回転子の2
面の光学面にメタライズ膜を形成し、レーザ光の入射側
および出射側の両方から偏光子、検光子を介して端部ホ
ルダーに半田接合したことを特徴とする光アイソレー
タ。
1. A metal fusion type optical isolator comprising an optical element having a polarizer, an analyzer, and a Faraday rotator made of a semiconductor, a permanent magnet for generating a magnetic field, and a holder, and is joined to the polarizer and the analyzer. Faraday rotator 2
An optical isolator characterized in that a metallized film is formed on the optical surface of the surface and soldered to an end holder through a polarizer and an analyzer from both the laser light incident side and the laser light emitting side.
JP22587195A 1995-08-09 1995-08-09 Optical isolator Pending JPH0949988A (en)

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