法拉第旋转器、光学隔离器、偏振器和类金刚石碳薄膜制造技术

一种具有波长选择性，用于有选择地仅旋转给定波长入射光偏振面的法拉第旋转器，该法拉第旋转器包括： 一磁光部件，用于旋转沿所述磁光部件的磁场方向传播的入射光的偏振面；和 一介电多层膜，其中低折射率层和高折射率层交替层叠，用于将至少一个波长的入射光限制在所述磁光部件中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及法拉第旋转器、光学隔离器、偏振器和类金刚石碳薄膜，更具体地说涉及——光通信领域中——用于旋转光波偏振面的法拉第旋转器、用于阻挡返回光束到达光源的光学隔离器、用于仅透过光的一给定偏振成分的偏振器以及用作光通信领域中材料的类金刚石碳薄膜。
技术介绍
的描述在由光纤和光学元件构成的光通信系统中，从光连接器节点和光路元件反射的光有时会被再次引入到光源。返回光源——特别是半导体激光器——的光束所产生的噪声通常是光通信系统和光学装置设计中的主要问题。通常用于阻挡返回光束的装置为光学隔离器，其构成元件为一法拉第旋转器、一偏振器、一检偏器和一磁部件。利用磁部件对磁光体(磁光材料)施加一磁场，法拉第旋转器旋转沿该磁场方向传播的入射光束的偏振面。同时，偏振器(检偏器)只允许一给定偏振光成分通过，并阻挡除该偏振以外的成分。如附图说明图14所示，光学隔离器6被成形为一偏振器2、一法拉第旋转器3、一检偏器4和一磁部件的组件，并且利用磁光材料的非排斥(non-repelling)特性阻挡入射光从相反方向再次引入。下面，将参照图14更加具体地描述通常的光学隔离器组件。来自光源1的入射光首先通过偏振器2被滤波成一偏振面，然后通过法拉第旋转器3，从而该偏振面被旋转45°。随着其偏振面被旋转了45°，入射光穿过并从检偏器4射出，而一部分作为返回光束再次进入检偏器4，并被再次引入法拉第旋转器3中。法拉第旋转器3再次将返回光束的偏振面旋转45°，由于其偏振面总共被旋转了90°，该返回光束不能通过偏振器2，从而阻挡了返回光束。可以理解，与表示从光源1发出的光或返回光束的箭头成一定角度而画出的箭头，是发射光或返回光束的偏振方向的示意表示。通常将钇铁石榴石(以下写为YIG)晶体或铋替代石榴石晶体用作传统的法拉第旋转器(磁光体)。另外，对于传统偏振器(检偏器)，通常使用在其表面上银颗粒以单一方向定向的金红石(氧化钛)单晶或玻璃；而对于给磁光体施加磁场的磁部件，使用基于钐的稀土磁物质。主要用于传统法拉第旋转器的YIG晶体或铋替代石榴石晶体必须具有一定的厚度，以获得所需的法拉第旋转角度，这导致了较大的外形。同样，对于主要用于传统偏振器(检偏器)的、银颗粒在其表面上以单一方向定向的金红石单晶和玻璃的情况，和主要用作对磁光体施加磁场的磁部件的基于钐的稀土磁物质的情况，由于它们必须占用一定的体积，所以该外形变得较大。而且，尤其对于传统隔离器——其基本构成元件为一法拉第旋转器、一偏振器(检偏器)和一磁部件——具有总体大尺寸的问题。同时，法拉第旋转器、偏振器(检偏器)和磁体较昂贵，从而使制造具有这些构成元件的传统光学隔离器成本更加昂贵。另一问题是，由于在传统光学隔离器中的单个构成元件是独立的，所以它们的一体化过程复杂，更加大了成本。此外，由于确定法拉第旋转器角度的一般规律是其厚度，所以传统法拉第旋转器仅能对应一单个波长。对于以传统法拉第旋转器作为一构成元件的传统光学隔离器，随之而来的问题也是它们基本上仅能处理一单个波长。专利技术概述如上所述，本专利技术的目的是第一，分别对法拉第旋转器、偏振器、检偏器、磁体以及具有这些构成元件的光学隔离器，进行小型化和缩减成本；第二，使法拉第旋转器和光学隔离器能处理多个波长；第三，一种首先对于偏振器，以及各种光学装置进行小型化、降低成本和提高性能有用的新型材料。本专利技术在于一种具有波长选择性的法拉第旋转器，用于有选择地仅旋转给定波长入射光的偏振面，其特征在于具有一磁光部件，旋转沿其磁场方向传播的入射光的偏振面；和一介电多层膜，其中低折射率层和高折射率层交替层叠，用于将至少一个波长的入射光限制在该磁光部件中。优选的是，该介电多层膜的特征在于将多个波长的入射光束限制在该磁光部件中。进一步优选的是，该磁光部件的特征在于由钆铁石榴石薄膜构成。进一步优选的是，该介电多层膜的特征在于由作为低折射率层的氧化硅和作为高折射率层的氧化钛交替层叠构成。进一步优选的是，该磁光部件和介电多层膜的特征在于通过汽相过程一体化形成。在本专利技术独立方面下，一种具有波长选择性的、用于有选择地仅阻挡给定波长入射光的返回光束的光学隔离器，其特征在于具有一磁光部件，用于旋转沿其磁场方向传播的入射光的偏振面；一磁部件，用于对磁光部件施加磁场；一介电多层膜，其中低折射率层和高折射率层交替层叠，用于将至少一个波长的入射光限制在该磁光部件中；一偏振器，用于从入射光束中挑选偏振成分；和一与该偏振器组合使用的检偏器。优选的是，该介电多层膜的特征在于将多个波长的入射光束限制在该磁光部件中。进一步优选的是，该磁光部件的特征在于由钆铁石榴石薄膜构成。进一步优选的是，该磁部件的特征在于，由在室温下表现出铁磁性的、对光透明的氮化镓磁半导体薄膜构成。进一步优选的是，该介电多层膜的特征在于由作为低折射率层的氧化硅和作为高折射率层的氧化钛交替层叠构成。进一步优选的是，该偏振器和检偏器的特征在于，具有通过用粒子束或能量束沿与膜厚度方向倾斜的方向照射类金刚石碳薄膜所获得的分布式折射率的结构。进一步优选的是，该粒子束的特征在于是离子束、电子束、质子束、α射线或中子束；该能量束为光线、X射线或γ射线。进一步优选的是，该磁光部件、磁部件、介电多层膜、偏振器和检偏器的特征在于通过汽相过程一体化形成。进一步优选的是，该偏振器和检偏器的特征在于，使用在光区域透明的、且在从1200nm到1700nm的光通信波长下消光系数为3×10-4或更小的类金刚石碳薄膜。在本专利技术的另一方面，一种偏振器的特征在于，具有通过用粒子束或能量束沿与膜厚度方向倾斜的方向照射类金刚石碳薄膜所获得的分布式折射率的结构。优选的是，该粒子束的特征在于是离子束、电子束、质子束、α射线或中子束；该能量束为光线、X射线或γ射线。进一步优选的是，该偏振器的特征在于，使用在光区域透明的、且在从1200nm到1700nm的光通信波长下消光系数为3×10-4或更小的类金刚石碳薄膜。根据本专利技术的另一方面，该类金刚石碳薄膜的特征在于，在光区域透明、且在从1200nm到1700nm的光通信波长下消光系数为3×10-4或更小。进一步优选的是，该光学部件的特征在于，使用在光区域透明的、且在从1200nm到1700nm的光通信波长下其消光系数为3×10-4或更小的类金刚石碳薄膜。因此，在本专利技术中，有可能对法拉第旋转器、偏振器、检偏器、磁部件以及具有这些构成元件的光学隔离器进行小型化并缩减成本。同样，有可能制造可处理多个波长的法拉第旋转器和光学隔离器。而且，可提供一种首先对于偏振器，以及各种光学装置进行小型化、降低成本和提高性能有用的新型材料。参照附图由以下详细描述，对于本领域技术人员，本专利技术的上述和其他目的、特征、方面和优点将是显而易见的。附图的简要说明图1为示意性地说明根据本专利技术实施例1的法拉第旋转器视图；图2为根据模拟，表示法拉第旋转器对于单个波长的函数曲线；图3为根据模拟，表示法拉第旋转器对于两个波长的函数曲线；图4为根据模拟，表示法拉第旋转器对于两个波长的函数曲线；图5为根据模拟，表示法拉第旋转器对于两个波长的函数曲线；图6为根据模拟，表示法拉第旋转器对于两个波长的函数曲线；图7为根据模拟，表示法拉第旋转器对于三个波长的函数曲线；图8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：大久保総一郎，松浦尚，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：