專利名稱：光隔離器件及使用了該光隔離器件的光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻斷向發(fā)光元件的反射返回光的光隔離器及使用了該光隔離器的光模塊。搭載有發(fā)光元件的光模塊用于光通信設(shè)備或傳感器用光源等。
背景技術(shù)：
光隔離器件具有法拉第轉(zhuǎn)子和隔著該法拉第轉(zhuǎn)子的第一偏振元件及第二偏振元件。光隔離器件使第一方向的光(以下，稱為順向的光)直接透過，而阻斷與第一方向相反的第二方向的光(以下，稱為逆向的光)。另外，光隔離器件也存在通過依次配置第一偏振元件、第一法拉第轉(zhuǎn)子、第二偏振元件、第二法拉第轉(zhuǎn)子、第三偏振元件而構(gòu)成的多層類型， 且具有同樣的作用。構(gòu)成這樣的光隔離器件的偏振元件通常使用吸收型偏振元件。吸收型偏振元件是指以如下方式形成的偏振元件，即，在玻璃中形成銅、銀、或鎘等的鹵化物的結(jié)晶，通過加熱使該結(jié)晶向一個方向延伸，并且使其在氫氛圍中還原，從而在玻璃中析出針狀的金屬粒子 (例如，參照日本特開平08-50205號公報)。然而，在使用了這樣的偏振元件的光隔離器件中，玻璃中的金屬鹵化物的濃度無法變大成一定以上，因此為了得到必要的消光比特性，需要使金屬粒子分布的層的厚度變厚。通常，金屬粒子層從偏振元件表面分布到50 μ m的深度。并且，通過使分布深度加深來確保金屬粒子的量，從而得到所期望的消光比特性。因此，存在該類型的偏振元件的厚度難以變薄的問題。另外，當偏振元件的厚度厚時，存在光隔離器件無法變小的問題。在存在入射的光的光點直徑逐漸擴大的光束的情況下，當光點直徑比光隔離器件大時，發(fā)生遮擋光點中的周邊光的漸暈而產(chǎn)生光損失。因此，與光點直徑相比，需要預先使光隔離器件的尺寸足夠大。從而，存在難以使光隔離器件小型化的問題。另外，吸收型偏振元件還存在如下類型，S卩，通過濺射等物理蒸鍍法在玻璃表面埋入金屬粒子，并使其延伸而定向，從而使其具有偏振功能(例如，日本特開平09-178939號公報)。在使用該類型的偏振元件來制作光隔離器件的情況下，能夠使距玻璃表面的金屬粒子的分布深度變淺，從而能夠使偏振元件的厚度變薄。其代價是，為了得到所期望的消光比特性，需要提高玻璃表面的金屬粒子密度來確保金屬粒子的量。然而，在提高玻璃表面的金屬粒子的密度的情況下，玻璃表面的折射率變高，存在因該折射率差而產(chǎn)生光的反射的情況。在該情況下，例如圖9所示，逆向的光91從第一偏振元件62側(cè)向光隔離器件60入射。雖然逆向的光91被第二偏振元件63遮擋，但存在在第二偏振元件63的金屬粒子密度高的界面63a發(fā)生了局部反射的反射光92再次在第一偏振元件62的金屬粒子密度高的界面6 反射、并從第二偏振元件63側(cè)向外側(cè)射出而成為射出光93的情況。由于逆向的光的一部分這樣透過光隔離器件60，因此存在隔離特性劣化這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上那樣的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種隔離特性的劣化少且容易變薄的光隔離器件。本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件具備使光的偏振面旋轉(zhuǎn)的法拉第轉(zhuǎn)子、 配置在該法拉第轉(zhuǎn)子的一面?zhèn)鹊牡谝黄裨?、配置在所述法拉第轉(zhuǎn)子的另一面?zhèn)鹊牡诙裨?。所述第一偏振元件及所述第二偏振元件為具有金屬粒子分布的金屬粒子層的光吸收型的偏振元件。并且，所述第二偏振元件具有金屬粒子以比所述第一偏振元件的金屬粒子層中分布的金屬粒子的密度大的密度分布的金屬粒子層。另外，在本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件中，具有金屬粒子分布的金屬粒子層的光吸收型的第一偏振元件、第二偏振元件、第三偏振元件、配置在所述第一偏振元件與第二偏振元件間的第一法拉第轉(zhuǎn)子、配置在所述第二偏振元件與第三偏振元件間的第二法拉第轉(zhuǎn)子并排配置成一列。并且，所述光隔離器件的特征在于，所述第一偏振元件、第二偏振元件、第三偏振元件中的任意一張偏振元件的所述金屬粒子層中分布的金屬粒子密度比其它的偏振元件的所述金屬粒子層中分布的金屬粒子密度大。另外，在本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件中，具有金屬粒子分布的金屬粒子層的光吸收型的第一偏振元件、第二偏振元件、第三偏振元件、配置在所述第一偏振元件與第二偏振元件間的第一法拉第轉(zhuǎn)子、配置在所述第二偏振元件與第三偏振元件的第二法拉第轉(zhuǎn)子并排配置成一列。并且，所述光隔離器件的特征在于，所述第一偏振元件及第三偏振元件的所述金屬粒子層中分布的金屬粒子密度比所述第二偏振元件的所述金屬粒子層中分布的金屬粒子密度大。另外，本發(fā)明的一實施方式涉及的光模塊的特征在于，在內(nèi)部具備發(fā)光元件，且在從所述發(fā)光元件射出的光信號的光路中插入有上述任一個光隔離器件。根據(jù)本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件，隔著法拉第轉(zhuǎn)子對置的偏振元件中的任意一方的偏振元件中分布的金屬粒子層的金屬粒子密度比另一方的偏振元件中分布的金屬粒子層的金屬粒子密度小，由此能夠使在一方的偏振元件產(chǎn)生的反射光減少，從而能夠減少光隔離器件的隔離的劣化。


圖1是表示本發(fā)明的光隔離器件的實施方式的一例的側(cè)視圖。圖2A是表示使用了圖1的光隔離器件的另一實施方式的例子的側(cè)視圖。圖2B是表示使用了圖1的光隔離器件的另一實施方式的例子的側(cè)視圖。圖2C是表示使用了圖1的光隔離器件的另一實施方式的例子的側(cè)視圖。圖3A是表示本發(fā)明的光隔離器件的實施方式的另一例的側(cè)視圖。圖;3B是表示本發(fā)明的光隔離器件的實施方式的另一例的側(cè)視圖。圖4A是表示透過本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件的光的形態(tài)的示意圖。圖4B是表示透過本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件的光的形態(tài)的示意圖。圖5A是表示透過本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件的光的形態(tài)的示意圖。圖5B是表示透過本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件的光的形態(tài)的示意圖。
圖6是表示使用了本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件的光纖保持部件的例子的剖視圖。圖7是表示使用了本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件的光纖保持部件的例子的主要部分放大剖視圖。圖8是表示使用了本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件的光纖保持部件的另一例的主要部分放大剖視圖。圖9是表示透過現(xiàn)有的光隔離器件的逆向光的狀態(tài)的示意圖。圖IOA是示意性表示A類型的吸收型偏振元件的例子的視圖。圖IOB是示意性表示B類型的吸收型偏振元件的例子的立體圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式的各例進行詳細地說明。圖1中示出本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器1。光隔離器1形成為在法拉第轉(zhuǎn)子11的一方及另一方上配置有第一偏振元件12和第二偏振元件13。各元件11、12、13 分別為固定厚度的板狀且平行地配置。法拉第轉(zhuǎn)子11和在其兩側(cè)配置的第一偏振元件12 及第二偏振元件13例如利用粘接劑而一體地粘接固定。需要說明的是，粘接劑適合使用具有與元件11、12、13相同折射率的粘接劑，作為粘接劑的種類，可以使用丙烯系或環(huán)氧系的熱固化型、UV固化型、兩者并用類型的粘接劑。當然，也可以經(jīng)由非粘接劑的其它透明介質(zhì)例如空氣等進行配置。法拉第轉(zhuǎn)子11使用添加了鋱(Tb)、釓(Gd)或秋(Ho)的鉍(Bi)置換石榴石或YIG 石榴石、以及不需要磁鐵的自偏壓型的轉(zhuǎn)子。在法拉第轉(zhuǎn)子11的表面可以形成例如由二氧化鈦(TiO2)及二氧化硅(SiO2)或五氧化二鉭(Ta2O5)及SiO2等的多層膜構(gòu)成的防反射膜。 若使用這樣的防反射膜，則能夠?qū)⒎ɡ谵D(zhuǎn)子11的表面的光的反射形成為反射量0. 2%以下。法拉第轉(zhuǎn)子11的厚度與法拉第轉(zhuǎn)子11的材質(zhì)種類和使用的光的波長對應地被調(diào)整成法拉第旋轉(zhuǎn)角為例如45°那樣的厚度。具體而言，雖然因材質(zhì)的種類和使用的波長而不同， 但大致具有0. 2 0. 5mm的厚度。并且，第一偏振元件12和第二偏振元件13的透過偏波面相對于順向光彼此配置成45°。吸收型偏振元件存在A類型和B類型。光隔離器件1的第一偏振元件12是表面或內(nèi)層中含有的金屬粒子層中分布的金屬粒子的密度比第二偏振元件13的表面或內(nèi)層中含有的金屬粒子層中分布的金屬粒子的密度小的A類型的偏振元件。與此相對，第二偏振元件13是表面或內(nèi)層中含有的金屬粒子層中分布的金屬粒子的密度比第一偏振元件12的表面或內(nèi)層中含有的金屬粒子層中分布的金屬粒子的密度大的B類型的偏振元件。需要說明的是，在圖1中示出在法拉第轉(zhuǎn)子11的左側(cè)配置第一偏振元件11且在右側(cè)配置了第二偏振元件13的例子，但即使相反配置也完全相同。光隔離器件1在法拉第轉(zhuǎn)子11的任一面上配置有A類型的偏振元件且在另一面上配置有B類型的偏振元件?；蛘?，使A類型及B類型的偏振元件隔著法拉第轉(zhuǎn)子11而對置配置。圖IOA是示意性表示A類型的偏振元件的立體圖，圖IOB是示意性表示B類型的偏振元件的立體圖。A類型及B類型的偏振元件在接近表面的偏振元件內(nèi)部散布有金屬粒子M1、M2。幾個金屬粒子Ml、M2具有在偏振元件的一軸向(在圖10A、圖IOB中為上下方向)具有長徑的細長形狀。在圖IOA所示的A類型的偏振元件中，在深度Dl的金屬粒子層 71中散布有金屬粒子Ml，在圖IOB所示的B類型的偏振元件中，在深度D2的金屬粒子層72 中散布有金屬粒子M2。需要說明的是，圖10A、圖IOB示出在偏振元件的表面附近形成有金屬粒子層71、 72的例子，但金屬粒子層71、72也可以形成在偏振元件的內(nèi)部。在該情況下，金屬粒子Ml、 M2的密度在偏振元件的內(nèi)部最高。在此，金屬粒子層71、72的深度D1、D2由通過使用了 TEM 的截面觀察而確認有金屬粒子M1、M2存在的金屬粒子層71、72的厚度來進行定義。如圖10A、圖IOB所示，B類型的偏振元件的表面或內(nèi)層中分布的金屬粒子層72的厚度D2為A類型的偏振元件的金屬粒子層71的厚度Dl的1/2以下。并且，在A類型的偏振元件中，在表面或內(nèi)層中分布的金屬粒子Ml的分布密度比B類型的偏振元件小，分布的金屬粒子Ml的分布厚度Dl比B類型的偏振元件的分布厚度D2厚。A類型的偏振元件首先在石英玻璃等玻璃中形成銅(Cu)、銀(Ag)、或鎘(Cd)等的鹵化物結(jié)晶。通過加熱使該玻璃及鹵化物結(jié)晶軟化而與玻璃一起向一個方向延伸，并同時在氫氛圍中加熱還原而在玻璃表面析出金屬粒子Ml。鹵化物結(jié)晶在延伸的過程中一部分形成為向一個方向定向的針狀結(jié)晶，且被還原而形成針狀的金屬粒子Ml。在該A類型的偏振元件中，在鹵化物結(jié)晶表面或鹵化物結(jié)晶內(nèi)部形成的金屬粒子 Ml從偏振元件表面分布到20 μ m以上的深度。但是，由于金屬粒子Ml的分布密度低，因此表面層的折射率與基材(石英玻璃時，η = 1.46)大致相同。由于金屬粒子Ml的分布密度低，因此偏振元件內(nèi)的折射率大致成為固定值，偏振元件相對于對象空氣的反射成為4%左右的大致穩(wěn)定的反射率。通過在表面實施由Ti02/Si&或Ta205/SiA等的多層膜構(gòu)成的AR 涂層，從而能夠使反射率小于0. 5%。然而，由于金屬粒子Ml的分布深度Dl深，因此，不適合制作厚度薄的偏振元件等目的。具體而言，A類型的偏振元件的厚度為0. 1 Imm的范圍。B類型的偏振元件為如下這樣形成的偏振元件，即，通過濺射等在玻璃等的基材表面埋入金屬粒子M2，并對其進行加熱而使其與玻璃一起向一個方向延伸，由此使針狀的金屬粒子M2向一個方向定向，從而發(fā)揮偏振功能。具有在玻璃中不含鹵化物的這樣的特征， 金屬粒子M2高度地分布在距玻璃表面為10 μ m的范圍內(nèi)。金屬粒子M2使用與A類型的偏振元件相同的銅或銀等金屬。B類型的偏振元件由于在基材表面附近的金屬粒子M2的密度高，因此與阻斷偏振方向(具有阻斷的方向的偏波面)的光相比其折射高，偏振元件相對于對象空氣層的反射產(chǎn)生4 15%左右的反射。即使在表面施加AR涂層，相對于阻斷偏振方向的光也只產(chǎn)生 0.5 11%左右的反射。對于透過偏振方向(具有透過的偏波面)的光，金屬粒子M2使光透過。折射率為與基材的玻璃同程度的固定值，反射率相對于對象空氣層成為4%左右的穩(wěn)定的反射率。在該情況下，通過在表面施加AR涂層，能夠形成小于0. 5%左右的反射率。 在基材表面的金屬粒子M2的分布密度低的情況下，偏振元件的消光比劣化，因此不適合作為用于隔離器件1的偏振元件。本B類型的偏振元件由于在基材表面集中有金屬粒子M2， 因此適合制作厚度薄的偏振元件等目的。具體而言，能夠在0. 03 μ m Imm的范圍內(nèi)制作 B類型的偏振元件的厚度。關(guān)于金屬粒子Ml、M2的分布密度，可以通過TEM觀測來確認較薄地剪切偏振元件
7而得到的截面。觀測到的金屬粒子M1、M2可以使用EDS (能量分散型X射線分析)來確定金屬的種類。需要說明的是，將從基材表面至無法觀測到金屬粒子Ml、M2的深度作為分布深度。B類型的偏振元件由于在基材內(nèi)部不含有金屬原子，因此可以通過XPS (X射線光電子分光分析)等元素分析設(shè)備研究分布深度。在A類型的偏振元件中，由于在基材中含有金屬鹵化物且該金屬鹵化物不作為金屬粒子Ml、M2而析出，因此通過基于XPS的分析難以確定分布深度。A類型的偏振元件的特征在于，金屬粒子的密度整體低，但分布深度深，分布到 50 μ m附近。與此相對，在B類型的偏振元件中具有如下特征，S卩，表面附近的分布密度高但分布深度淺，金屬粒子高度集中在深度10 μ m的表面附近。吸收型偏振元件在偏振元件的兩側(cè)表面形成含有金屬粒子的層，以提高消光比特性。在A類型的偏振元件的情況下，金屬粒子的分布深度深，因此在兩面形成有金屬粒子層時，使偏振元件減薄變得更加困難。如此，B類型的偏振元件的金屬粒子的分布深度為A類型的深度的1/2以下。并且，通過組合兩類型的偏振元件而形成光隔離器件1，從而能夠改善隔離特性的劣化。使用圖4，對此進行說明。圖4A是第一偏振元件12使用A類型的偏振元件且第二偏振元件13使用B類型的偏振元件的圖。在逆向的入射光41入射的情況下，入射光41的一部分在第二偏振元件 13的高折射率的金屬粒子層13a反射，而產(chǎn)生反射光42。但是，由于在第一偏振元件12沒有高折射率的層，因此大體不會因第一偏振元件12而產(chǎn)生反射光43。實際上A類型的第一偏振元件12的表面12a的反射為0. 5%以下，產(chǎn)生對隔離特性帶來影響的這種程度的反射光43的可能性小。需要說明的是，由于反射光42在法拉第轉(zhuǎn)子11內(nèi)往復，因此被第一偏振元件12吸收大部分。另外，如圖4B所示，在逆向的入射光41從第二偏振元件13側(cè)入射的情況下，由于在A類型的第一偏振元件12沒有高折射率的層，因此逆向的入射光41在第一偏振元件12 的金屬粒子層1 幾乎不產(chǎn)生反射光42。因此反射光42即使在第二偏振元件12的金屬粒子層1 反射，反射光43也非常少，因此使隔離特性劣化的可能性小。這樣的本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件1可以多張重疊使用，從而能夠進一步提高隔離特性。使用圖2A、圖2B、圖2C，說明這樣多張重疊使用的光隔離器2的例子。圖2A的光隔離器件2表示第一偏振元件23及第四偏振元件沈使用B類型的偏振元件且第二偏振元件M及第三偏振元件25使用A類型的偏振元件的例子。圖2B的光隔離器件2表示第一偏振元件23及第四偏振元件沈使用A類型的偏振元件且第二偏振元件M及第三偏振元件25使用B類型的偏振元件的例子。圖2C的光隔離器件2表示第一偏振元件23使用B類型的偏振元件且第二偏振元件M、第三偏振元件25、第四偏振元件沈使用A類型的偏振元件的例子。為了使光隔離器件2的厚度變薄等目的，優(yōu)選盡可能多使用B類型的偏振元件，但也可以如圖2C所示，在本發(fā)明的一實施方式涉及的光隔離器件1中，能夠?qū)⒃趦蓚?cè)使用了現(xiàn)有型的A類型的光隔離器件重疊使用。需要說明的是，第二偏振元件M及第三偏振元件 25需要以與偏振方向相同的方式對齊方向而重疊。在圖2A、圖2B、圖2C中，示出將圖1的光隔離器重疊兩層而進行組合的例子，但也可以構(gòu)成為組合三層以上。另外，在圖2A、圖2B、圖2C中未示出將圖1的光隔離器組合成多層的情況的所有例子，但重疊方法沒有限制，也可以為其它的重疊方法。例如，可以使第一偏振元件23及第三偏振元件25為B類型的偏振元件，并使第二偏振元件M及第四偏振元件沈為A類型的偏振元件。接著，使用圖3A、圖3B，說明本發(fā)明的另一實施方式涉及的光隔離器件3。本實施方式的光隔離器件3使用兩片法拉第轉(zhuǎn)子，因此與圖2A、圖2B、圖2C所示的光隔離器件2相比隔離變低，但與圖1所示的光隔離器件1相比能夠得到足夠高的隔離特性，并具有相對于圖2A、圖2B、圖2C所示的光隔離器件2能夠減薄化的優(yōu)點。本實施方式的光隔離器件3形成為第一偏振元件33、第一法拉第轉(zhuǎn)子31、第二偏振元件34、第二法拉第轉(zhuǎn)子32以及第三偏振元件35并排配置成一列、并將它們層疊固定的結(jié)構(gòu)。各元件33、31、；34、32、35平行地配置。第一法拉第轉(zhuǎn)子31及第二法拉第轉(zhuǎn)子32可以使用與圖1所示的法拉第轉(zhuǎn)子11相同的構(gòu)件。并且，對于順向光，第二偏振元件34以相對于第一偏振元件33的透過偏波面成45°的方式配置，第三偏振元件35以相對于第二偏振元件34的透過偏波面成45°的方式配置。圖3A的光隔離器件3表示第一偏振元件33及第三偏振元件35使用B類型的偏振元件而第二偏振元件34使用A類型的偏振元件的例子。圖:3B的光隔離器件2表示第一偏振元件33及第三偏振元件35使用A類型的偏振元件而第二偏振元件34使用B類型的偏振元件的例子。作為光隔離器件3，可以使用圖3A、圖;3B的例子中的任一個。需要說明的是，在圖:3B的例子中，示出了將B類型的偏振元件配置作為第二偏振元件34的例子，在使用一張B類型的情況下，B類型的偏振元件不局限于第二偏振元件34， 可以使用第一、第二、第三偏振元件33、34、35中的任一張。這樣，第一、第二、第三偏振元件 33、34、35中的任一張偏振元件都可以作為在金屬粒子層中分布的金屬粒子密度大的B類型的偏振元件。但是，當形成為圖3A的結(jié)構(gòu)時，存在能夠形成更薄型的光隔離器件3的可能性，因而優(yōu)選。使用圖5，說明上述光隔離器件3的隔離特性。圖5A表示使用了圖3A的光隔離器件3的情況。對于逆向的入射光41，產(chǎn)生在B 類型的第三偏振元件35的金屬粒子層3 反射的反射光42。由于偏振元件34為A類型的偏振元件，因此反射光42在金屬粒子層3 幾乎不反射，從而在第二偏振元件34的金屬粒子層3 反射的反射光43少。另外，由于反射光42在第二法拉第轉(zhuǎn)子32內(nèi)往復，因此在返回到第二偏振元件；34時，偏振方向旋轉(zhuǎn)了 90°，從而通過第二偏振元件34而到達第一偏振元件33的光少。因此，從光隔離器件3射出的反射光43不會成為使隔離特性劣化的程度。圖5B的光隔離器件3表示使用了圖:3B的光隔離器件3的情況。由于第三偏振元件35為A類型的偏振元件，因此逆向的入射光41在金屬粒子層3 幾乎不反射，反射光42 少。并且，由于第一偏振元件33為A類型的偏振元件，因此在第二偏振元件34的表面產(chǎn)生的反射光44在第一偏振元件33幾乎不反射，反射光45少。因此，反射光44及反射光45 少，不會成為隔離特性的劣化的程度。在圖3B中，雖然第二偏振元件34使用了 B類型的偏振元件，但第一偏振元件33或第三偏振元件35使用B類型的偏振元件的情況也能夠得到同樣的效果。圖6中以剖視圖示出使用光隔離器件1、2、3構(gòu)成形成光模塊的一部的帶光隔離器件的光纖保持部件時的例子。該帶光隔離器件1、2、3的光纖保持部件通過保持構(gòu)件52保持套圈51，其中，該套圈51保持光纖53。套圈51的前端面被實施相對于光軸傾斜的鏡面研磨。并且，光隔離器件1、2、3中的任一個通過粘接劑等固定于套圈51的前端面。例如， 將該圖6所示的光纖保持部件用于安裝有發(fā)光元件(未圖示)的封裝件的光輸出部等，并通過在從發(fā)光元件射出的光信號的光路中插入光隔離器1、2、3而構(gòu)成光模塊。需要說明的是，M表示配置在光隔離器1、2、3的外側(cè)的磁鐵。這樣，在從發(fā)光元件射出的光信號通過透鏡等聚光且該聚光光束向光纖53的前端入射的情況下，優(yōu)選與光模塊的使用用途對應地選擇光隔離器件1的配置。即，可以以在套圈51的前端面配置A類型的偏振元件12且相反側(cè)為B類型的偏振元件13的方式配置光隔離器1。使用圖7，說明該情況。來自發(fā)光元件的聚光光束55被設(shè)定為在光纖53的前端部附近結(jié)成焦點。在光模塊為使用于光纖放大器的泵激光器模塊等且光源輸出為數(shù)IOmW 數(shù)IOOmW級的大輸出光的情況下，優(yōu)選以透過金屬粒子密度大的B類型的第二偏振元件13 的光束直徑比透過金屬粒子密度小的A類型的第一偏振元件12的光束直徑大的方式配置光隔離器件1。即，優(yōu)選以發(fā)光元件側(cè)為B類型的第二偏振元件13且套圈51的前端面?zhèn)葹?A類型的第一偏振元件12的方式進行配置。若這樣配置，則與A類型相比金屬粒子層的厚度薄且耐光性低的B類型的第二偏振元件13配置在光束的能量密度小的光束直徑的一側(cè)， 因此有利。并且，從套圈51側(cè)返回來的反射返回光以光纖53的模場直徑程度的光束直徑55 向第一偏振元件12入射。在到達第二偏振元件13時，光束直徑擴寬變大，因此第二偏振元件13的光束的能量密度比第一偏振元件12的密度小。B類型的偏振元件的表面的金屬粒子的密度高，與A類型相比，光束被表面的金屬粒子層吸收，存在局部過熱的傾向，從而耐光性低。因此，光束直徑變大側(cè)的第二偏振元件13優(yōu)選使用B類型的偏振元件。在圖7中，雖然使用圖1的隔離器件1進行了說明，但圖2A、圖2B、圖2C、圖3A、圖 3B的隔離器件2、3中也同樣，優(yōu)選在光束直徑更大的一側(cè)配置B類型的偏振元件。另外，在本說明中，對光纖保持部件進行了說明，但在用于光插座的情況下、或在通過隔離器件單體構(gòu)成光隔離器的情況下，若同樣地在光束的能量密度低的一方配置B類型的偏振元件，則也能提高耐光性。另一方面，在光模塊中，尤其在光調(diào)制器以10(ib/S 40(ib/S左右高速度地進行直接調(diào)制時，優(yōu)選光隔離器1配置成圖8所示那樣，在套圈51的前端面為B類型的第二偏振元件13，在相反側(cè)為A類型的第一偏振元件12。使用圖11對該情況進行說明。從套圈51側(cè)返回的反射返回光56中，阻斷偏振方向的光成分暫且被偏振元件的金屬粒子層吸收而轉(zhuǎn)換成熱量，但一部分形成為熱放射光57 而再放射。此時的放射方向以偏振元件的法線方向為中心遍及較廣的范圍，因此當其一部分與光纖53再度結(jié)合時，對光信號形成噪聲。在第二偏振元件13為B類型的偏振元件的情況下，在從套圈51側(cè)返回來的反射返回光56中，阻斷偏振方向的光成分的一部分在高折射率的金屬粒子層13a反射而形成為反射光58。此時的反射角θ與向第二偏振元件13的入射角φ相等，因此相對于光纖53具有大的角度。因此，該反射光58難以向光纖53結(jié)合。另外，未反射的阻斷偏振方向的光成分被金屬粒子層吸收后，一部分形成為熱放射光57而被放射，由于被第二偏振元件13的金屬粒子吸收的光減少作為反射光58而被反射的量，從而通過吸收產(chǎn)生的放射光57也少。因此，與光纖53再結(jié)合的光的強度變小，對光信號的噪聲成分也減少。需要說明的是，通過將第二偏振元件13的金屬粒子層13a配置在法拉第轉(zhuǎn)子11 側(cè)，從而光纖53與金屬粒子層13a的間隔變寬，因此在金屬粒子層13a產(chǎn)生的放射光57更難與光纖53結(jié)合，對光信號的噪聲也進一步減少。在構(gòu)成圖6所示的帶光隔離器件的光纖保持部件的情況下，若這樣在成為聚光光束的焦點的光纖53的端面固定光隔離器件1、2、3，則從半導體激光等發(fā)光元件(未圖示) 放射的光經(jīng)由透鏡(未圖示)聚光，由于在光的光點直徑變小的部位設(shè)置光隔離器件1、2、 3，因此具有能夠使光隔離器件1、2、3的尺寸變小的優(yōu)點。并且，若使用本發(fā)明的實施方式涉及的薄型的光隔離器件1、2、3，則能夠提供更加小型且隔離特性優(yōu)良的光纖保持部件。接著，示出圖3A所示的實施方式的光隔離器件3的實施例。以下面的順序制作圖 3A所示的光隔離器件3。第一法拉第轉(zhuǎn)子31及第二法拉第轉(zhuǎn)子32使用由鉍置換型石榴石((BiR)Je5O12) 構(gòu)成的厚度為0. 45mm的法拉第轉(zhuǎn)子。其中使用A類型的偏振元件作為第二偏振元件34，使用B類型的偏振元件作為第一偏振元件33及第三偏振元件35。A類型的偏振元件使用如下這樣制作的厚度為200μπι的偏振元件，S卩，使用 Si&+B203的玻璃基材，對在玻璃中形成的銀的鹵化物結(jié)晶進行加熱且同時使其延伸定向， 并將其在氫氛圍中還原。使用在表面附近析出的金屬粒子(銀粒子)的分布深度為50μπι 的偏振元件。B類型的偏振元件使用如下這樣制作的厚度為80 μ m的偏振元件，S卩，同樣使用 Si&+B203的玻璃基材，對通過濺射而在玻璃中形成的銀粒子進行加熱，并同時使其延伸。表面附近的銀粒子的分布深度為5 μ m。對上述的元件進行光學調(diào)芯后，使用UV熱固化并用粘接劑進行粘接，之后，使用切塊機切分成寬度0. 5mmX進深0. 6mm的長方形的尺寸，制作出光隔離器件1。接著，作為比較例1，制作出現(xiàn)有的光隔離器件。第一法拉第轉(zhuǎn)子和第二法拉第轉(zhuǎn)子使用與上述的法拉第轉(zhuǎn)子31、32相同的轉(zhuǎn)子，第一偏振元件、第二偏振元件及第三偏振元件使用與上述的第二偏振元件；34相同的A類型的偏振元件。通過切塊機將其切分成 0. 5mmX0. 6mm的尺寸，制作出現(xiàn)有的光隔離器件。并且，作為比較例2，制作出第一偏振元件、第二偏振及第三偏振元件使用與上述的第一偏振元件33相同的B類型的偏振元件的光隔離器件。并且，測定出上述的光隔離器件2及比較例1、比較例2的光隔離器件的厚度和隔離特性。隔離特性的測定是通過將各光隔離器件沿光透過方向的相反方向插入波長 1550nm、直徑0. 3mm的光束直徑的準直(collimator)光學系統(tǒng)，并利用功率計測定該輸出光強度來求出的。需要說明的是，分別各對一個例子實施了評價。在表1中表示其結(jié)果。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種光隔離器件，其特征在于，具有 法拉第轉(zhuǎn)子，其使光的偏振面旋轉(zhuǎn)；第一偏振元件，其配置在該法拉第轉(zhuǎn)子的一面?zhèn)?，且具有金屬粒子分布的金屬粒子層；第二偏振元件，其配置在所述法拉第轉(zhuǎn)子的另一面?zhèn)龋揖哂薪饘倭Ｗ右员人龅谝黄裨慕饘倭Ｗ訉又蟹植嫉慕饘倭Ｗ拥拿芏却蟮拿芏确植嫉慕饘倭Ｗ訉印?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光隔離器件，其特征在于，所述第一偏振元件的所述金屬粒子層的厚度比所述第二偏振元件的所述金屬粒子層的厚度厚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光隔離器件，其特征在于，所述第一偏振元件的所述金屬粒子層的厚度為所述第二偏振元件的所述金屬粒子層的厚度的兩倍以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光隔離器件，其特征在于，所述第一偏振元件是通過物理蒸鍍法在透明基板上蒸鍍電介質(zhì)層和金屬粒子層后通過使基板延伸而使所述金屬粒子層中含有的金屬粒子形成為細長形狀的偏振元件，所述第二偏振元件是通過使基板延伸從而在含有金屬鹵化物的玻璃基材的表面附近將金屬鹵化物還原而形成的金屬粒子形成為細長形狀的偏振元件。
5.一種光隔離器件，其特征在于， 重疊有多張權(quán)利要求1所述的光隔離器件。
6.一種光隔離器件，其特征在于，具備并排配置成一列且具有金屬粒子分布的金屬粒子層的光吸收型的第一偏振元件、第二偏振元件、第三偏振元件；配置在所述第一偏振元件及第二偏振元件間的第一法拉第轉(zhuǎn)子；配置在所述第二偏振元件及第三偏振元件間的第二法拉第轉(zhuǎn)子，所述第一偏振元件、第二偏振元件、第三偏振元件中的任意一張偏振元件的所述金屬粒子層中分布的金屬粒子密度比其它偏振元件的所述金屬粒子層中分布的金屬粒子密度大。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光隔離器件，其特征在于，所述第一偏振元件、第二偏振元件、第三偏振元件中的任意一張偏振元件的所述金屬粒子層的厚度比其它偏振元件的所述金屬粒子層的厚度薄。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光隔離器件，其特征在于，所述第一偏振元件、第二偏振元件、第三偏振元件中的任意一張偏振元件的所述金屬粒子層的厚度為其它偏振元件的所述金屬粒子層的厚度的1/2以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光隔離器件，其特征在于，所述第一偏振元件、第二偏振元件、第三偏振元件中的任意一張偏振元件是通過物理蒸鍍法在透明基板上蒸鍍電介質(zhì)層和金屬粒子層后通過使基板延伸而使所述金屬粒子層中含有的金屬粒子形成為細長形狀的偏振元件，其它偏振元件是通過使基板延伸從而在含有金屬鹵化物的玻璃基材的表面附近將金屬鹵化物還原而形成的金屬粒子形成為細長形狀的偏振元件。
10.一種光隔離器件，其特征在于，具備并排配置成一列且具有金屬粒子分布的金屬粒子層的光吸收型的第一偏振元件、第二偏振元件、第三偏振元件；配置在所述第一偏振元件及第二偏振元件間的第一法拉第轉(zhuǎn)子；配置在所述第二偏振元件及第三偏振元件間的第二法拉第轉(zhuǎn)子，所述第一偏振元件、第三偏振元件的所述金屬粒子層中分布的金屬粒子密度比所述第二偏振元件的所述金屬粒子層中分布的金屬粒子密度大。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光隔離器件，其特征在于，所述第一偏振元件及第三偏振元件的所述金屬粒子層的厚度比所述第二偏振元件的所述金屬粒子層的厚度薄。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光隔離器件，其特征在于，所述第一偏振元件及第三偏振元件的所述金屬粒子層的厚度為所述第二偏振元件的所述金屬粒子層的厚度的1/2以下。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光隔離器件，其特征在于，所述第一偏振元件及第三偏振元件是通過物理蒸鍍法在透明基板上蒸鍍電介質(zhì)層和金屬粒子層并通過使基板延伸而使所述金屬粒子層中含有的金屬粒子形成為細長形狀的偏振元件，所述第二偏振元件是通過使基板延伸從而在含有金屬商化物的玻璃基材的表面附近將金屬鹵化物還原而形成的金屬粒子形成為細長形狀的偏振元件。
14.一種光模塊，其特征在于，在內(nèi)部具備發(fā)光元件，且在從所述發(fā)光元件射出的光信號的光路中插入有權(quán)利要求1 所述的光隔離器件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光模塊，其特征在于，所述光隔離器件配置成插入從所述發(fā)光元件射出的聚光光束的中途且透過所述第一偏振元件的光束直徑比透過所述第二偏振元件的光束直徑大。
16.一種光模塊，其特征在于，在內(nèi)部具備發(fā)光元件，且在從所述發(fā)光元件射出的光信號的光路中插入有權(quán)利要求6 所述的光隔離器件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光模塊，其特征在于，所述光隔離器件配置成插入從所述發(fā)光元件射出的聚光光束的中途且透過所述金屬粒子層的金屬粒子密度大的偏振元件的光束直徑比透過金屬粒子密度小的偏振元件的光束直徑大。
18.一種光模塊，其特征在于，在內(nèi)部具備發(fā)光元件，且在從所述發(fā)光元件射出的光信號的光路中插入有權(quán)利要求10 所述的光隔離器件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光隔離器件及使用了該光隔離器件的光模塊，光隔離器件(1)具備法拉第轉(zhuǎn)子(11)，其使光的偏振面旋轉(zhuǎn)；光吸收型的第一偏振元件(12)，其配置在該法拉第轉(zhuǎn)子(11)的一面?zhèn)惹揖哂薪饘倭Ｗ臃植嫉膶樱还馕招偷牡诙裨?13)，其配置在法拉第轉(zhuǎn)子(11)的另一面?zhèn)龋哂薪饘倭Ｗ右员鹊谝黄裨?12)的金屬粒子層中分布的金屬粒子的密度大的密度分布的金屬粒子層。所述光隔離器件能夠抑制因在第二偏振元件(13)與第一偏振元件(12)之間產(chǎn)生反射光而引起的隔離劣化。
文檔編號G02B5/30GK102362210SQ20108001329
公開日2012年2月22日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者中島嘉一郎, 莊田學史, 明石朋義 申請人:京瓷株式會社