一列形光隔離器制造技術(shù)

在以前的光隔離器中，發(fā)生了因偏振引起的光信號的分散現(xiàn)象，或因拓榴石晶體的發(fā)熱而引起特性變化。因此，在本發(fā)明專利技術(shù)中，對金紅石晶體（３）的晶體光學(xué)軸（３ｃ）進(jìn)行了取向，使得正常光線Ｏ和異常光線Ｅ的分離方向成為與包含光纖（１０、１１）的各自的光軸的平面垂直的方向。此外，與光纖（１０、１１）的各自的光軸平行地配置了聚束性棒狀透鏡（６）的聚束中心光軸（６ｃ），同時(shí)在離經(jīng)過光纖（１０）的光軸一側(cè)傳輸?shù)恼９饩€Ｏ和異常光線Ｅ以及經(jīng)過光纖（１１）的光軸一側(cè)傳輸?shù)恼９饩€Ｏ和異常光線Ｅ這４條光線大致等距離的位置上配置了聚束性棒狀透鏡（６）的聚束中心光軸（６ｃ）。此外，在聚束性棒狀透鏡（６）與磁化拓榴石晶體（８）之間設(shè)置了約２００［μｍ］的空隙（７）作為隔熱單元。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及在光通信系統(tǒng)、光傳感器系統(tǒng)等的光信號路中為了隔斷(隔離)光信號的反方向的傳送而使用的光隔離器，特別是涉及在直線上配置各光學(xué)元件的一列形光隔離器或使多個(gè)光隔離器的功能一體化的一列形光隔離器。
技術(shù)介紹
一般來說，一列形光隔離器是為了在光通信系統(tǒng)、光傳感器系統(tǒng)中防止傳送光信號的反射光信號輸入到光傳送裝置的信號處理部而使用的。通常，由于傳送光信號的偏振狀態(tài)不是恒定的，故必須作成無偏振依存型的光隔離器。以前，作為這種光隔離器，例如有在下述的專利文獻(xiàn)1中公開的無偏振依存型光隔離器。為了隔斷反方向的傳送，該無偏振依存型光隔離器使用1個(gè)復(fù)折射片來構(gòu)成，按下述順序配置復(fù)折射片、第1和第2可逆旋轉(zhuǎn)單元、非可逆旋轉(zhuǎn)單元、透鏡和凹面鏡來構(gòu)成。在該結(jié)構(gòu)中，從輸入光纖在正方向上入射并傳輸?shù)妮斎牍庑盘柸肷涞綇?fù)折射片上，在包含入射光纖和射出光纖的各自的光軸的平面內(nèi)被分離為正常光線(O光線)和異常光線(E光線)。其次，已被分離的各光線通過第1可逆旋轉(zhuǎn)單元，但不影響其偏振方向的旋轉(zhuǎn)角。接著，各光線入射到作為非可逆旋轉(zhuǎn)單元的法拉第旋轉(zhuǎn)子上，在此，偏振方向在反時(shí)針方向上被旋轉(zhuǎn)22.5°。其后，各光線與由透鏡和凹面鏡構(gòu)成的反射單元碰撞，在反射后再次入射到法拉第旋轉(zhuǎn)子上。此時(shí)，利用法拉第旋轉(zhuǎn)子的非可逆性，各光線的偏振方向再次在反時(shí)針方向上被旋轉(zhuǎn)22.5°。再有，利用該反射，各光線的各自的空間位置被調(diào)換，但各自的偏振狀態(tài)維持了反射前的狀態(tài)。其次，各光線通過第2可逆旋轉(zhuǎn)單元，各自的偏振方向在反時(shí)針方向上被旋轉(zhuǎn)45°。其結(jié)果，各光線的偏振方向的旋轉(zhuǎn)角的總和為90°，各光線的偏振狀態(tài)和空間位置被調(diào)換了。接著，各光線入射到復(fù)折射片上，采取異常光線的方向的原來的正常光線受到空間位移作用，與采取正常光線的方向的原來的異常光線進(jìn)行再結(jié)合，輸入光信號入射到射出光纖上。此外，在反方向(隔離方向)上，利用法拉第旋轉(zhuǎn)子和一對可逆旋轉(zhuǎn)單元，各光線的偏振方向的旋轉(zhuǎn)角的總和為0°，從射出光纖入射的各光線在復(fù)折射片中不進(jìn)行再結(jié)合，因而，不入射到入射光纖內(nèi)。此外，以前也有在下述的專利文獻(xiàn)2中公開的無偏振依存型光隔離器。按下述順序配置光纖陣列、金紅石晶體(復(fù)折射片)、半波長片和玻璃片(可逆旋轉(zhuǎn)單元)、棒狀透鏡、拓榴石晶體(非可逆旋轉(zhuǎn)單元)和反射鏡構(gòu)成了該光隔離器。將半波長片和玻璃片配置成分別覆蓋棒狀透鏡的一半的面積。在該結(jié)構(gòu)中，從入射光纖入射并在正方向上傳輸?shù)墓庑盘栕畛跞肷涞酵亓袷w上，在包含入射光纖和射出光纖的各自的光軸的平面內(nèi)被分離為正常光線和異常光線。已被分離的各光線通過玻璃片之后入射到棒狀透鏡上，被變換為平行光線。通過了棒狀透鏡的各光線入射到作為法拉第旋轉(zhuǎn)子的拓榴石晶體上，其偏振方向在反時(shí)針方向上被旋轉(zhuǎn)22.5°。接著，各光線被反射鏡反射，各自的空間位置被調(diào)換。被反射鏡反射的各光線再次入射到拓榴石晶體上，利用拓榴石晶體的非可逆性，其偏振方向再次在反時(shí)針方向上被旋轉(zhuǎn)22.5°。然后，在通過棒狀透鏡后，因通過半波長片，其偏振方向在反時(shí)針方向上再被旋轉(zhuǎn)45°。其結(jié)果，各光線的偏振方向的旋轉(zhuǎn)角的總和為90°，各光線的偏振狀態(tài)和空間位置被調(diào)換了。其后，各光線入射到金紅石晶體上，但在金紅石晶體中采取異常光線的方向的原來的正常光線受到空間位移并與采取正常光線的方向的原來的異常光線進(jìn)行再結(jié)合，入射到射出光纖上。此外，在反方向(隔離方向)上，使用拓榴石晶體和半波長片，各光線的偏振方向的旋轉(zhuǎn)角的總和為0°，正常光線和異常光線在金紅石晶體中不進(jìn)行再結(jié)合，因而，不入射到入射光纖內(nèi)。此外，在光信號路傳送多個(gè)光信號的情況下，使用具有多個(gè)輸入輸出端口的陣列形光隔離器。以前，作為這種陣列形光隔離器，有集合多個(gè)無偏振依存型光隔離器一體地構(gòu)成的陣列形光隔離器或在下述的專利文獻(xiàn)3中公開的無偏振依存型光隔離器陣列。對于該無偏振依存型光隔離器陣列來說，為了隔斷反方向的傳送，在輸入端口與輸出端口中配置具備透鏡的多心光纖陣列(FA)并在其間配置2個(gè)復(fù)折射晶體片(BP)、2個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)子(FR)和多個(gè)偏振片(PR)而被構(gòu)成。在該結(jié)構(gòu)中，從射出光纖射出從入射光纖在正方向上入射并傳輸?shù)妮斎牍庑盘枺诜捶较?隔離方向)上，將輸入光信號返回到入射光纖內(nèi)，不使其射出。但是，在專利文獻(xiàn)1中公開的無偏振依存型光隔離器中存在以下示出的4個(gè)問題。第1，由于利用復(fù)折射片分離的正常光線和異常光線以及由反射單元反射的正常光線和異常光線都處于包含入射光纖和射出光纖的各光軸的平面中，故正常光線以透鏡的中心光軸為中心傳輸?shù)墓饴烽L度和異常光線以透鏡的中心光軸為中心傳輸?shù)墓饴烽L度不同。因此，傳輸?shù)竭M(jìn)行再結(jié)合的復(fù)折射片為止需要的時(shí)間在正常光線和異常光線中各不相同，這樣就發(fā)生因這些各偏振波引起的光信號的分散現(xiàn)象(偏振模式分散)。例如，在將厚度450的金紅石晶體用作復(fù)折射片的情況下，在正常光線和異常光線的傳輸時(shí)間中估計(jì)有約0.5的差別，在應(yīng)用于傳輸速度大于等于10等的高速光傳送裝置時(shí)，在光隔離器的使用個(gè)數(shù)等方面產(chǎn)生限制。第2，為了確保光信號的低插入損耗和高隔離度，在復(fù)折射片與可逆旋轉(zhuǎn)單元之間必須以既定的角度高精度地使各光軸一致，但如果使用光軸方向不同的1對可逆旋轉(zhuǎn)單元，則必須進(jìn)行2次該光軸角度調(diào)整。即，必須將第2可逆旋轉(zhuǎn)單元的晶體光軸方向調(diào)整為既定的角度，以便高精度地使從入射光纖入射并利用復(fù)折射片分離的光信號的偏振方向與第1可逆旋轉(zhuǎn)單元的晶體光軸方向一致，進(jìn)而使入射到復(fù)折射片上的反射光信號的偏振方向與復(fù)折射片的合成方向一致。第3，為了使輸入輸出光纖進(jìn)行排列，輸入輸出光纖的光軸間距離必須有約250的大的間隔。第4，由于成為光信號從入射光纖入射后在通過復(fù)折射片、可逆旋轉(zhuǎn)單元和法拉第旋轉(zhuǎn)子之后通過透鏡的結(jié)構(gòu)，故來自入射光纖的入射光變寬，必須增大透鏡的有效直徑。因而，難以使光隔離器實(shí)現(xiàn)小型化。此外，在專利文獻(xiàn)2中公開的光隔離器中，對于各光學(xué)元件來說，預(yù)先進(jìn)行光軸角度調(diào)整，相互粘接各光學(xué)元件進(jìn)行了固定。因此，不發(fā)生專利文獻(xiàn)1中公開的無偏振依存型光隔離器中的第2個(gè)問題。此外，在專利文獻(xiàn)2中公開的光隔離器中，對光纖進(jìn)行了陣列化，此外，由于來自入射光纖的入射光在通過棒狀透鏡之后入射到法拉第旋轉(zhuǎn)子和反射鏡上，故不發(fā)生專利文獻(xiàn)1中公開的無偏振依存型光隔離器中的第3個(gè)問題和第4個(gè)問題。但是，即使在專利文獻(xiàn)2中記載的光隔離器中，也發(fā)生因正常光線和異常光線引起的光信號的分散現(xiàn)象(偏振模式分散)。例如，在使用了厚度1300的金紅石晶體的情況下，在正常光線和異常光線傳輸?shù)竭M(jìn)行再結(jié)合的金紅石晶體為止需要的時(shí)間中估計(jì)有約1.2的差別。由于該傳輸時(shí)間的差別的緣故，將該光隔離器應(yīng)用于傳輸速度大于等于10的高速光傳送裝置時(shí)，在其使用個(gè)數(shù)等方面產(chǎn)生限制。此外，在專利文獻(xiàn)2中記載的光隔離器中，在輸入了波長0.98的激勵光的情況下，作為法拉第旋轉(zhuǎn)子的材料的鐵成分吸收波長0.98的光而發(fā)熱。因此，在法拉第旋轉(zhuǎn)子和與其鄰接的棒狀透鏡或與反射鏡的粘接固定界面中，粘接劑因溫度上升而變質(zhì)惡化，有時(shí)其特性變化。此外，對于集合多個(gè)無偏振依存型光隔離器一體地構(gòu)成的上述以前的光隔離器陣列來說，因單純地集合光隔離器而導(dǎo)致大型化。此外，對于在專利文獻(xiàn)3中公開的上述以前的光隔離器陣列來說，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種一列形光隔離器，其特征在于：按下述順序?qū)ο率霾糠诌M(jìn)行了排列：其光軸互相平行且并列地配置的、入射正方向的光信號的入射光纖和射出從該入射光纖入射的正方向的光信號的射出光纖；偏振波分離元件，對相對于晶體光學(xué)軸處于既定方向的光信號的異常 光線作用空間位移，將上述正方向的光信號分離為正常光線和異常光線；偏振面旋轉(zhuǎn)元件，設(shè)置在上述入射光纖的光軸一側(cè)或上述射出光纖的光軸一側(cè)，根據(jù)上述正方向和與其相反的反方向的傳輸方向使上述正常光線和上述異常光線的偏振方向分別向相反的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)；聚光單元，變換光信號的上述正常光線和上述異常光線的聚光狀態(tài)；非相反偏振面旋轉(zhuǎn)元件，與上述傳輸方向無關(guān)地使上述正常光線和上述異常光線的偏振方向向一定的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)；以及反射單元，反射從該非相反偏振面旋轉(zhuǎn)元件射出的光信號的上述正常光線和上述異常光線，使光信號再次入射到上述非相反偏振面旋轉(zhuǎn)元件上，以下述方式互相配置了上述偏振波分離元件、上述偏振面旋轉(zhuǎn)元件和上述非相反偏振面旋轉(zhuǎn)元件，即，使得利用上述偏振波分離元件分離的上述正常光線和上述異常光線的由上述偏振面旋轉(zhuǎn)元件旋轉(zhuǎn)的偏振 方向的角度和由上述非相反偏振面旋轉(zhuǎn)元件旋轉(zhuǎn)的偏振方向的角度，在上述正常光線和上述異常光線被上述入射光纖的光軸一側(cè)部分的上述偏振波分離元件分離并在上述正方向上傳輸時(shí)成為相同的旋轉(zhuǎn)方向；因上述射出光纖的光軸一側(cè)部分的上述偏振波分離元件而受到返回到上述正常光線和上述異常光線一致的相互位置上的空間位移作用，在上述正常光線和上述異常光線被上述射出光纖的光軸一側(cè)部分的上述偏振波分離元件分離并在上述反方向上傳輸時(shí)成為相反的旋轉(zhuǎn)方向而被抵消，因上述入射光纖的光軸一側(cè)部分的上述偏振波分離元件而受到上述正常光線和上述異常光線的相互位置進(jìn)一步被分離的空間位移作用，對上述偏振波分離元件的晶體光學(xué)軸進(jìn)行了取向，使得上述正常光線和上述異常光線的分離方向與包含上述入射光纖和上述射出光纖的各光軸的平面垂直且配置在與該各光軸平行的面內(nèi)， 離上述入射光纖和上述射出光纖的各光軸等距離地配置了上述聚光單元的聚束中心光軸，且在上述聚光單元的與上述偏振面旋轉(zhuǎn)元件對峙的一側(cè)，離在上述入射光纖的光軸一側(cè)傳輸?shù)墓庑盘柕纳鲜稣９饩€和上述異常光線以及在上述射出光纖的光軸一側(cè)傳輸?shù)墓庑? 號的上述正常光線和上述異常光線這４條光線的各光軸大致等距離地配置了上述聚光單元的聚束中心光軸。...

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：竹內(nèi)善明，渡邊秀，福崎郁夫，
申請(專利權(quán))人：大崎電氣工業(yè)株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]