JPH1048570A - 光アイソレータとその光学部品の製造方法 - Google Patents

光アイソレータとその光学部品の製造方法

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JPH1048570A
JPH1048570A JP20008796A JP20008796A JPH1048570A JP H1048570 A JPH1048570 A JP H1048570A JP 20008796 A JP20008796 A JP 20008796A JP 20008796 A JP20008796 A JP 20008796A JP H1048570 A JPH1048570 A JP H1048570A
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JP
Japan
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polarizer
retardation
wave plate
optical isolator
optical
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Application number
JP20008796A
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English (en)
Inventor
Yoshiyuki Shiono
嘉幸 塩野
Shin Sugiyama
慎 杉山
Toshiaki Watanabe
聡明 渡邊
Masayuki Tanno
雅行 丹野
Toshihiko Riyuuou
俊彦 流王
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 消光比が高く、偏波分散がない光アイソレー
タおよび光アイソレータ部品である1/2波長板の腐食
方法を提供する。 【解決手段】 本発明の光アイソレータは、偏光子1、
ファラデー回転子2、1/2波長板3、第2の偏光子4
を有し、1/2波長板3のリターデーションの誤差が3
nm以下である偏波無依存型光アイソレータである。こ
のような1/2波長板3は腐蝕によって製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光通信にお
いて、光源である半導体レーザと光伝送部品との間に配
置され、光伝送部品で反射したレーザ光が半導体レーザ
に戻るのを防止する光アイソレータ、およびその光学部
品である1/2波長板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光通信では、光源である半導体レーザか
ら発振した伝送光が伝送路内の各種光伝送部品で反射
し、その反射光が半導体レーザまで戻ることがある。反
射光は半導体レーザの発光作用を乱し、しばしばノイズ
を生じさせる。光アイソレータは、かかるノイズを防止
するために伝送路内に設けられ、伝送方向に進む光だけ
を通過させ、逆方向から進行してくる反射光を半導体レ
ーザに戻さないようにするものである。
【0003】光通信には偏波依存性のないことが要求さ
れるので、近年では入射光の偏波面の影響を受けない偏
波無依存型光アイソレータが多く利用されている。偏波
無依存型光アイソレータに入射した光は二つに分離さ
れ、内部でそれぞれ軸移動を繰り返して進行していく。
これら二つの光は、光アイソレータ内の出射端に設置さ
れた複屈折結晶で最終的に合成されて光アイソレータか
ら出射する。逆方向からの反射光は、複屈折結晶で軸移
動していき光路から外れるので、半導体レーザに戻るこ
とはない。
【0004】特公昭61-58809号公報には、2枚のテーパ
状複屈折結晶とファラデー回転子とが組み込まれた偏波
無依存型光アイソレータが開示されている。しかしなが
らテーパ状複屈折結晶の加工が難しくて歩留まりが低い
ので、光アイソレータを安価に製造することができな
い。さらに、光アイソレータ内を進行していく二つの分
離光の光路長が異なるので、偏波分散が高くなってしま
う。特開平5-297321号公報に記載されているように、光
学素子の数を増やして光路長を等しくすることで偏波分
散をなくすことは可能である。しかし光学素子の数が増
えて光アイソレータが大型化してしまい、組立てに時間
がかかる。
【0005】特公昭60-49297号公報には、2枚の複屈折
結晶、ファラデー回転子および1/2波長板が組み込ま
れた偏波無依存型光アイソレータが記載されている。複
屈折結晶をテーパ状に加工していないので、光アイソレ
ータは安価に製造される。光アイソレータ内部を進行す
る分離光の光路長も等しいので、偏波分散が発生するこ
ともない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】偏波無依存型光アイソ
レータの消光比としては40dB以上が望まれている。
しかし、前記特公昭60-49297号公報に開示されている光
アイソレータを複数個製造すると、消光比40dB以下
の光アイソレータができることがある。消光比が40d
B以下の場合には、逆方向から進行してくる反射光が半
導体レーザに戻る光量が大きいため、半導体レーザーの
発振が不能となる。
【0007】本発明は前記の課題を解決するためになさ
れたもので、消光比が高く、偏波分散がない光アイソレ
ータを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の発明者等は、消
光比40dB以下の偏波無依存型光アイソレータは1/
2波長板の消光比も40dB以下であることに着目し、
さらに1/2波長板の消光比がリターデーションによっ
て決定することを発見した。
【0009】リターデーション(Δ)とは、異方性結晶
を通る光線のうち、偏波方向を異にする二つの光線の間
の光路長の差である。異方性結晶の厚さをd、異方性結
晶を遅く進む振動方向に対する屈折率をns、異方性結
晶を速く進む振動方向に対する屈折率をnf、波長を
λ、円周率をπとすると、下記式(1) Δ=2π(ns−nf)d/λ (1) で表される。
【0010】図3に示す装置で、1/2波長板の消光比
およびリターデーションを測定する場合、半導体レーザ
14から出射した光30は第1の偏光子1、異方性結晶
3、第2の偏光子4の各素子を通過し、パワーメーター
15に入射する。光30のその後の偏波状態|E|はジョ
ーンズの計算法によると、下記式(2)のようになる。
尚、θは入射偏波と光軸との角度である。
【0011】
【数1】
【0012】
【数2】
【0013】透過光の波長が1560nmのとき、入射
偏波と光軸との角度が22.5°とすると、リターデー
ションに対する1/2波長板の消光比は図4に示される
ようになる。偏波無依存型光アイソレータに求められる
消光比は40dB、組み立てるときに生じる光学系の角
度ずれによる消光比劣化は5dBなので、1/2波長板
には45dB以上の消光比が必要となる。消光比45d
B以上の場合には、図4からリターデーションは780
±3nmであることがわかる。このようなリターデーシ
ョン780±3nmの1/2波長板を組み込んだ光アイ
ソレータの消光比40dB以上になる。
【0014】すなわち、本発明の光アイソレータは、図
1に示されるように、第1の偏光子1、ファラデー回転
子2、1/2波長板3、第2の偏光子4を有する偏波無
依存型光アイソレータであって、1/2波長板3のリタ
ーデーションが1/2波長板3のリタデーションの誤差
が3nm以下であることを特徴としている。
【0015】1/2波長板3のリターデーションは、透
過光波長の1/2±3nmである。透過光波長が156
0nmでは、1/2波長板3のリターデーションは78
0±3nmであるのが好ましい。
【0016】リターデーションは(1)式に示されるよ
うに、異方性結晶からなる1/2波長板の厚さ(d)の
影響を受ける。リターデーションを780±3nmにす
るには、異方性結晶の厚さの精度を高める必要がある。
精度を高めずにリターデーションを780±3nmにす
るには、(ns−nf)が小さい異方性結晶を使用すれば
良いことが(1)式からわかる。(ns−nf)の小さ
さ、安定性、価格を考慮すると、1/2波長板は異方性
結晶として水晶からなるものが最も望ましい。水晶を使
用すると(ns−nf)=0.0147となり、厚さの精度が±
204nm内となる。しかし厚さの精度は、この程度で
は十分に緩和されているとはいえない。
【0017】これまで水晶の研磨は熟練作業者が行って
いたが、厚さの精度を±204nm内にするのは難し
い。作業者の研磨によって得られるリターデーションは
780±5nmが限度である。リターデーションを78
0±3nmにしようとすると、水晶の歩留が著しく低下
する。さらに研磨およびリターデーションの測定を多数
繰り返すので、時間と労力が必要である。
【0018】本発明者等は1/2波長板である水晶の厚
さの精度を高めることができれば、リターデーションを
780±3nmにすることができると考え、異方性結晶
を腐食させることを検討した。
【0019】すなわち、1/2波長板の製造方法は、図
2に示されるように、第1の偏光子1、異方性結晶3、
第2の偏光子4の順に光30を透過させ、その透過光量
を測定しながら、異方性結晶3を腐蝕させ、測定透過光
量が極小になったとき、腐蝕を停止するものである。
【0020】腐食は異方性結晶3をイオン中に曝露する
ことによってなされ、腐蝕の停止はイオンの供給を停止
することによってなされる。
【0021】腐食は異方性結3に対し腐食性ガスを接触
させることによってなされ、腐蝕の停止は該腐食性ガス
を系外に排出してなされるものであっても良い。
【0022】異方性結晶3を水晶、イオンをフッ素系ガ
スのイオン、腐食性ガスはフッ素系ガスとすることで実
施できる。
【0023】上記の腐蝕は、液相による腐蝕(例えばフ
ッ酸によるウエットエッジング)より、気相による腐
蝕、すなわち上記にような反応性ガスのイオンによるド
ライエッチングの方が好ましい。ウエットエッジングで
あると腐蝕される異方性結晶の表面に凹凸が生じてしま
うが、ドライエッチングではこのようなことはなく、等
方性エッチングのため厚み方向が均一にエッチングされ
る。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を詳細に説明する。図1は、本発明を適用する偏波無依
存型光アイソレータの一実施例を示す断面図である。同
図に示されるように、第1の偏光子1、ファラデー回転
子2、異方性結晶3、第2の偏光子4が光の入射側から
この順に並べられ、円筒6内に装着されている。ファラ
デー回転子2は磁石5で囲まれており、第1の偏光子1
はホルダ7、第2の偏光子4および1/2波長板3はホ
ルダ8で固定されている。1/2波長板3は水晶からな
る1/2波長板であり、光路長を780±3nmにする
必要がある。第1の偏光子1および第2の偏光子4は共
に複屈折結晶である。
【0025】光アイソレータに入射した光は、第1の偏
光子1で常光線、異常光線の二つの光に分離する。二つ
の分離光は、ファラデー回転子2に入射して偏波面が各
々45°回転してから、1/2波長板3に入射する。1
/2波長板3内で分離光は偏波面が45°回転してから
第2の偏光子4に入射し、合波されてから第2の偏光子
4を透過していく。
【0026】反射光は第2の偏光子4から入射し、常光
線、異常光線の二つに分離してから1/2波長板3に入
射する。分離光は、1/2波長板3内で順方向の時とは
逆向きに偏波面が回転してから、ファラデー回転子2に
入射する。その後、分離光は、ファラデー回転子2によ
って偏波面が各々45°回転してから第1の偏光子1に
入射する。第1の偏光子1で二つの分離光の距離がさら
に拡大されるので、分離光は光源に戻ることはない。
【0027】図2は、リターデーション780±3nm
の1/2波長板を製造する装置の一実施例を示す要部断
面概略図である。光源である半導体レーザ14とパワー
メーター15との間に、偏光子1、真空チャンバー1
6、第2の偏光子4が半導体レーザ14側からこの順で
並べられている。真空チャンバー16内の下部には光透
過性の電極17が配置される。下部電極17には、異方
性結晶3である水晶が研磨されて載置され、高周波電源
18が接続される。真空チャンバー16にはガス挿入管
19、吸引管20、光透過用のガラス窓25が取り付け
られている。
【0028】吸引管20に接続されているポンプ(不図
示)で真空チャンバー16内を減圧し、ガス挿入管19
から反応ガスをチャンバー16内に導入する。高周波電
源18によって下部電極17に高周波電力を印加し、異
方性結晶3を腐食させる。半導体レーザ14から光30
を発振させて偏光子1、異方性結晶3、第2の偏光子4
を透過させ、パワーメーター15で異方性結晶3の消光
比を測定した。消光比が所定の値になったら高周波電源
18を停止し、異方性結晶3のリターデーションを測定
する。
【0029】上記装置で1/2波長板のリターデーショ
ンを780±3nmにし、この1/2波長板を光学部品
とする偏波無依存型光アイソレータを製造した。その実
験例は以下のとおりである。
【0030】実験例 1/2波長板3となる水晶を55μmまで粗研磨してか
ら、真空チャンバー16内の下部電極17上に設置し
た。吸引管20に接続されているターボ分子ポンプおよ
び油回転ポンプで5×10-5Paまでチャンバー16内
を排気した。その後、ガス挿入管19からCF4ガス1
0ccをチャンバー16内に導入し、自動圧力コントロ
ーラーによってチャンバー16内を0.3Paに保っ
た。高周波電力を200Wに保ちながら下部電極17に
印加し、水晶の厚みを速度120nm/minで減少さ
せた。半導体レーザ14からの光の偏波面と光軸との角
度を22.5°とし、石英ガラス窓25から光30を透
過させた。パワーメータ15で消光比を測定しながら高
周波電力の印加を続けて水晶を研磨し、水晶の消光比が
50dB以上となったところで高周波電力を停止した。
【0031】このような方法で10個の水晶の厚さを調
節してそれぞれをサンプル1〜10とし、各サンプルの
リターデーションをセナルモン法で測定した。
【0032】各サンプルを光学部品とする光アイソレー
タを製造し、その消光比を測定した。水晶のリターデー
ションおよび光アイソレータの消光比の測定結果を表1
に示す。
【0033】比較実験例 作業者による研磨およびセナルモン法で、10個の水晶
(サンプル11〜20)のリターデーションを780n
m付近の値になるようにした。10個の水晶のリターデ
ーションを測定するのにかかった時間は、実験例1の4
倍であった。各サンプルを光学部品とする光アイソレー
タを製造し、その消光比を測定した。水晶のリターデー
ションおよび光アイソレータの消光比の測定結果を表1
に示す。
【0034】
【表1】
【0035】表1に示されるように、実験例の水晶は全
てがリターデーション780±3nmとなり、全ての光
アイソレータの消光比が40dB以上であった。
【0036】これに対し、比較実験例で780nm±3
nm内に入った水晶は5個だけであり、消光比が40d
B以下となる光アイソレータもあった。
【0037】
【発明の効果】腐食性ガスや腐食性ガスイオンで1/2
波長板を腐食してリターデーションを調整しているの
で、リターデーションを正確に780±3nmの範囲に
設定することができる。リターデーション780±3n
mの1/2波長板を光アイソレータに組み込むことによ
って、偏波分散がなく、消光比40dB以上の光アイソ
レータが得られる。この光アイソレータは、製造しやす
く、安価である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する偏波無依存型光アイソレータ
の一実施例を示す断面図である。
【図2】リターデーション780±3nmの1/2波長
板を製造する装置の一実施例を示す要部断面概略図であ
る。
【図3】1/2波長板の消光比を測定する装置の概略図
である。
【図4】入射偏波を22.5°、1/2波長板のリター
デーションを780nmとした場合、リターデーション
に対する1/2波長板の消光比を示す図である。
【符号の説明】
1は第1の偏光子、2はファラデー回転子、3は1/2
波長板、4は第2の偏光子、5は磁石、6は円筒、7、
8はホルダ、14は半導体レーザ、15はパワーメータ
ー、17は下部電極、18は高周波電源、19はガス挿
入管、20は吸引管、25はガラス窓、30は光であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹野 雅行 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者 流王 俊彦 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の偏光子、ファラデー回転子、1/
    2波長板、第2の偏光子を有する偏波無依存型光アイソ
    レータにおいて、該1/2波長板のリターデーションの
    誤差が3nm以下であることを特徴とする偏波無依存型
    光アイソレータ。
  2. 【請求項2】 前記1/2波長板のリターデーション
    が、透過光波長の1/2±3nmであることを特徴とす
    る請求項1に記載の偏波無依存型光アイソレータ。
  3. 【請求項3】 前記透過光波長が1560nmで、前記
    1/2波長板のリターデーションが780±3nmであ
    ることを特徴とする請求項2に記載の偏波無依存型光ア
    イソレータ。
  4. 【請求項4】 前記1/2波長板が水晶からなることを
    特徴とする請求項1に記載の偏波無依存型光アイソレー
    タ。
  5. 【請求項5】 第1の偏光子、透過光の波長より僅かに
    厚い異方性結晶、第2の偏光子の順に光を透過させ、そ
    の透過光量を測定しながら、その異方性結晶を腐蝕さ
    せ、前記により測定した透過光量が極小になったとき、
    腐蝕を停止させることを特徴とする1/2波長板の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 前記腐食が該異方性結晶をイオン中に曝
    露することによってなされ、前記腐蝕の停止が該イオン
    の供給を停止することによってなされることを特徴とす
    る請求項5に記載の1/2波長板の製造方法。
  7. 【請求項7】 該異方性結晶が水晶であり、前記イオン
    がフッ素系ガスのイオンであることを特徴とする請求項
    6に記載の1/2波長板の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記腐食が該異方性結晶に対し腐食性ガ
    スを接触させることによってなされ、前記腐蝕の停止が
    該腐食性ガスを系外に排出してなされることを特徴とす
    る請求項5に記載の1/2波長板の製造方法。
JP20008796A 1996-07-30 1996-07-30 光アイソレータとその光学部品の製造方法 Pending JPH1048570A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011049842A3 (en) * 2009-10-19 2011-07-28 Ipg Photonics Corporation Assembly for monitoring power of randomly polarized light

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011049842A3 (en) * 2009-10-19 2011-07-28 Ipg Photonics Corporation Assembly for monitoring power of randomly polarized light

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