JPS6271922A - 光アイソレ−タ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は光アイソレーターに関する。

（従来技前ン 光アイソレーターは従来、偏光素子と１／４波長板とを
組合せてなる複合素子型のものと、ファラデー回転効果
を利用したファラデー型のものとが知られているが、こ
れらは、いずれも、一長一短を有する。

すなわち、ファラデー型の光アイソレーターは、極めて
高い光アイソレーションを達成できるが、その反面、コ
ストが高い。また、複合素子型の光アイソレーターは低
コストで実現できるものの、達成できる光アイソレーン
ヨンは、必らずしも十分ではない。

（目　　的） 不発明は、上述した＄清ＶＣＷみてなされたものであっ
て、その目的とするところは、複合素子型であって、し
かも旨−・光アインレーンヨンを実現テキる、新規な光
アイソレーターの提供にある。

（構　　成） 以下、本発明ケ説明する。

不発明の光アイソレーターは、複屈折型の偏光素子と、
１／４波長板とを、オプティカルコンタクトさせてなる
。

複屈折型の偏光素子は、ガラス部材間にＮａＮ０３（硝
酸ナトリウム）を、指定元軸に従ってエピタキシャル成
長させてなる。

１／４波長板は、２枚のガラス板間に、ＮａＮＣ）５を
、所定の厚さで、指定光軸に従ってエピタキシャル成長
させてなる。

、ｆｆ１図（１）は、本発明の光アイソレーターの具体
的構成の１例を示す説明図である。

才１図（１）において、符号１０は偏光素子、符号２０
は１／４波長板を示す。符号１００は光アインレーター
自体を示す。

偏光素子１θは、１対のガラス部材である直角プリズム
ＩＯＡ、１０Ｂ（プリズム角は、９００．４５０．４５
°）を、斜面同志近接対向させ、この斜面間の間隙部に
、指定光軸に従って、エピタキシャル成長させた、Ｎａ
ＮＯ３の単結晶薄層１０Ｄを有する。符号１０Ｃは一対
のスペーサーを示す。

一方、１／４波長板２０は、２板のガラス板２０Ａ。

２ＣＩＢを所定の間隙を隔して対向させ、その間隙部に
、指定光軸に従って、エピタキシャル成長させたＮａＮ
Ｏ３の単結晶薄層２０Ｄを有する。符号２０Ｃは一対の
スペーサーを示す。矛１図（１）に示すようにＸ方向、
Ｙ方向を定めると、単結晶層１０Ｄの指定光ｔ＠１の方
向はＹ方向に平行であり、単結晶層２０ＤＫおける指定
光軸の方向は、矛１図（ＩＩ）に示す矢印Ａの方向であ
る。すなわち、単結晶層２０Ｄにおける指定光軸の方向
は、層内にあり、Ｘ方向、Ｙ方向に対して４５度傾いて
いる。

偏光素子１０と、１／４仮長板２０とは、オプティカル
コンタクトされて一体化されている。

矛２図は、この光アイソレータ−１００をＹ方向から見
、かつ説明の便宜上、偏光素子１０と１／４波長板とを
分離させて描いである。

矛２図において、偏光素子比の左方から、１瘤光面が図
面と平行であるようなレーザー光りを入射させる。する
と、レーザー光りの偏光方向は、偏光草子１０における
単結晶層の光軸の方向（矛２図で図面に直交する方向）
と直交するため、レーザー光りは、常光として、偏光素
子１０を透過し、さらに１／４波長板２０に入射し、こ
れを透過する。

この１７４波長板２０における光軸の方向は、レーザー
光りの偏光面に対し４５度傾いているから、レーザー光
は、互いに強度の等しい２成分、すなわち、光軸方向の
成分たる常光と、これに直交するπ 異常光に分離し、これらは−の位相差をもつため、円偏
光光となって、進行する。この円偏光光が物体６０で反
射されろと、円偏光における回転方向が逆向きとなり、
１／４波長板２０を逆向きに透過すると、〕・２２図の
図面に直交する方向に偏光したもとり光となって偏光素
子１０に入射する。このもどり光は、単結晶層１０’Ｄ
における光軸方向に偏光しているため、異常光として、
単結晶層１０Ｄにより反射される。

かくして、入射レーザー光りともどり光とは分離される
。

以下、具体的な例に即して説明する。

〈実施ガ１〉 ７８０ｎｍ　　の波長を有するレーザー光に対する、光
アイソレーターを、以下の如くして構成した。

ガラス部材たる１対の直角プリズム１０Ａ、　　１０Ｂ
として、５　ｍｖｒの直角プリズム（５ｍｍＸ５ｍｍＸ
５龍の立方体を対角面で２等分したプリズム）　（５Ｆ
Ｓ−１）を用（・、プリズムＩＯＡの斜面の両側に、幅
１龍、厚さ６μｍＶｃＴエ　を蒸着し、これを１対のス
ペーサー１００とした。

牙６図に示すように、プリズムＩＯＡ、　　１０Ｂの斜
面同志を、スペーサー１ＤＣを介して対向させ、クリン
プで全体を一体的にした。このようにしてプリズム１０
Ａ、　　１０Ｂを組合せたものを、６５μｍ厚の雲母板
上に載置した。このとき、スペーサー１００によって形
成された間隙部（・工、その一方の開口部が、雲母板に
より閉ざされるかたちとなる。上記雲母板上に２ｍ９の
ＮａＮＯ３試料（特級）をのせ、雲母板を、５０　Ｘ　
３０　Ｘ　５ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ　−６１０）
上に設置した。

一方、５ｍｍＸ　５ｍｍＸ　１　ｍｍのガラス板２板を
、ガラス板２０Ａ、　　２０Ｂとし、その一方の対向す
る端縁部に、幅１ｍｍ＋　ノ皐さ８１３Ａ　　にＴｉ　
　？蒸鶏させ、１対のスペーサー２００とした。

上記２板のガラス板２０Ａ、　２０Ｂを、矛４図に示す
ように、スペーサー２０ｃを介して対向させ、全体を治
具に固定した。治具を、上述したのと同様の雲母板上に
のせた。このとき、ガラス板２０Ａ。

２０Ｂの表面におけろ対角線の方向、すなわち、ガラス
板表面内で角辺に対し４５度傾いた方向が、雲母板に対
し″′Ｃ垂直に直立するように、治具は形状を定められ
ている。雲母板上に２　ｍ９のＮａＮＯ３（特級）？お
き、全体を、上記のステンレス板上ＶＣ役しした。

このステンレス板を、傾かないようにして、縦型のＶ気
炉π設置し、３４０℃で５０時間、ＮａＮＯ３な＠融し
たのち、１時間あたり１０℃　のｈ’ｌＩ合で、炉内協
度を６１０℃までおとし、さらに毎時０．５℃θ〕割合
で６００℃までクーリングし、雲母上でＮａＮＯ３の単
結晶化を行った。その後、毎時２０℃のわり合で室需ま
で冷却した。その結果、雲母板表面に直交する方向の光
軸を有するＮａＮＯ３単結晶が、プリズム１［］Ａ、　
　１０Ｂ間、およびガラス板２ＯＡ、　　２０Ｂ間（て
育成された。単結晶の厚さは、それぞれ、スペーサー１
ＤＣ，２０Ｃの厚さ、すなわち６　μｍＮ８１３Ａ　　
Ｋ等しい。

かくして、偏光素子１［］、１７４波長板２０が得られ
た。

Ｎａ↑４０５の単結晶における常光線の屈折率をｎ。。

異常光線の屈折率をｎｅ　　とすると、単結晶の厚さｄ
に肘し℃、付与される位相圧δは、波長をλとして、 ２π δ”−ｄ（ｎｏ　−”ｅ　）　　　　　　　　（１）λ で与えられる。ＮａＮＯ３の単結晶ＩＡがから、λとし
て７８０　ｎｍ　　ｒ　　ｎ□　、　　ｎｅとして具体
的な数値を用いれば、（１）式に従って、単結晶層２０
Ｄの厚さｗＫ出できる。スペーサー２ＤＣの厚さ８１６
Ａは、このよ５Ｋして決定された厚さである。

１／４波長板に関し、ＮａＮＯ３”；ｘ所定の厚さで成
長させるというときの、この所定の厚さは上記の如くし
て、使用波長λに対して算出決定される厚さである。

上記の如くして得られた偏光素子１０と１／４波長板と
の接合すべき面を、オプティカルコンタクトのため、−
の精度で研磨し、オプティカルコンタクトさせて一体化
させて、光アイソレーター（牙１図（１）に示す型のも
の〕を得た。

この光アイソレーターの順方向損失は、１．１ｄＢ、光
アインレー７ヨンは、２８ｄＢであった。

順方向損失が１．１ｃｉＥ　　ということは、入射光の
７７．６％　が光アイソレーターを順方向に透過するこ
とケ意味する。

一方、光アイソレーションが２８　ｄＢということは、
逆方向に入射するもどり光の０．１６　％　が、光アイ
ソレーターを逆方向Ｖ′ｃ透過することを意味する。

これから明らかなように、この実ｍ　９’ｌｌ　１の光
アイソレーターは、順方向損失が若干大きいものの、高
い光アイソレーションを示し、良好な光アイソレーター
として使用可能である。

〈実施例２〉 実施例１における光アイソレーターで順方向損失が太き
し・のは、プリズム１０Ａの入射面、ガラス板２０Ｂの
射出面での反射の影身と考えられる。そこで、上記入射
面、射出面に、反射防止膜を形成したところ、順方向損
失は０．８　ｄＢ　　と誠少し、光アイソレーションは
２９ｄＢ　　と向上した。すなわち、反射防止膜の存在
により、順方向の透過￥は８６頭と向上し、もどり光の
逆方向透過率も０．１６％とさらに小さくなった。

〈実施例６〉 笑施ｆｌ　Ｉ　Ｋおけろ１／４波長板に替えて、単結晶
層の厚さを８７２Ａ　　にしたものケ用い、実姉例１の
偏光素子と組合せて、光アイソレーターを構成した。使
用、波間λは８ろＯｎｍ　　である。この、反長に対し
、ｎｏ＝　１．５７１、ｎ６　”：　１−６６３である
ので（１）式によっ’１：ｄを算出すると８７２Ａ　　
となる。反射防止膜も形成した。

１１Ｆｊ　方向損失は０．８ｄＢ、光アインレーンヨン
Ｑま２８　ｄＢである。

〈実施例４〉 使用成長６３２．８　ｎｍ　（Ｈｅ　−Ｎｅ　　レーザ
ー）用の光アイソレーターを以下の通り構成した。揃光
索子１０は、実施例１と同じものであって、プリズム１
０Ａの入射面には反射防止膜を形成した。

６３２．８　ｎｍ　　の光に対し、ＮａＮＯ３の屈折率
はｎ０＝１．５８２、ｎｅ　＝　１．３３４　　である
。λ＝　６３２．８　、　　δそこで、５ｍｍＸ　５ｍ
ｒｔｔＸ　１　ｍｍのガラス板２０Ａ・２０Ｂの一方の
両端部に幅１龍、厚さ６６２Ａ　のＴ１蒸着層を設けて
これをスペーサーとし、上記厚さのＮａＮ○３単結晶を
、エピタキシャル成長させて　−１／４波長板を得、ガ
ラス板２０Ｂの射出面に反射防止膜な施し、偏光素子と
オプティカルコンタクトさせて一体化した。

かくして得られた光アイソレーターの順方向損失は０．
８ｄＢ、光アインレー／ヨンは２９ｄＢである。

（効　果〕 以上、本発明によれば、新規な光アイソレーターを提供
できる。この光アイソレーターは、偏光菓子、１／４波
長板ともに、ＮａＮＯ３を指定光軸に従ってエピタキシ
ャル成長させて作製するので、製造が容易で低コストに
実現でき、また高い光アイソレーションを実現できる。

【図面の簡単な説明】

矛１図は、本発明の光アイソレーターの１構成例を説明
するための図、矛２図は光アイソレーターの機能を説明
するための図、矛６図および矛４図は、偏光素子および
１７４波長板の作製方法を説明するための図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複屈折型の偏光素子と、１／４波長板とを、オプティカ
   ルコンタクトさせて一体化してなり、上記偏光素子は、
   ガラス部材間にＮａＮＯ＿３を、指定光軸に従ってエピ
   タキシャル成長させてなり、上記１／４波長板は、ガラ
   ス板間に、ＮａＮＯ＿３を、所定の厚さで、指定光軸に
   従ってエピタキシャル成長させてなることを特徴とする
   、光アイソレーター。