專利名稱：Tgg法拉第旋光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型 涉及一種在光通信系統(tǒng)、激光加工系統(tǒng)等中使用的磁光學(xué)設(shè)備，尤其涉及在光隔離器等中使用的法拉第旋光器。
背景技術(shù)：
法拉第旋光器是功能元件，具有由法拉第元件以及用于向該法拉第元件施加磁場(chǎng)以產(chǎn)生法拉第效應(yīng)的磁鐵，用于光隔離器等磁光學(xué)設(shè)備上，其中，所述光隔離器在光通信系統(tǒng)、激光加工系統(tǒng)等中使用，用于遮斷向半導(dǎo)體激光器返回的反光，使其激光振蕩穩(wěn)定。圖1是目前在光通信系統(tǒng)中使用的基本的法拉第旋光器的剖視圖。圖中的附圖標(biāo)記5是在光軸方向上磁化的(黑箭頭)永久磁鐵(磁鐵體)，其形狀一般為圓筒形，在其貫通孔中插入有法拉第元件6。法拉第元件6因永久磁鐵5的貫通孔中的光軸方向的磁場(chǎng)而產(chǎn)生法拉第效應(yīng)。以往，在光通信系統(tǒng)中使用的光的波段主要是1. 3 1. 7 μ m，在光隔離器中，以稀土類鐵石榴石膜作為法拉第元件插入到永久磁鐵中，將此用作法拉第旋轉(zhuǎn)器。近年來，越來越需要用于保護(hù)激發(fā)加工機(jī)用光纖激光器所使用的半導(dǎo)體激光的光隔離器，但是在此使用的光的波長(zhǎng)為比光通信波段短的波長(zhǎng)，主要是Iym附近的波長(zhǎng)。但是，對(duì)于Iym附近的波長(zhǎng)而言，稀土類鐵石榴石膜不耐用，因此大大限制了光隔離器在這方面的應(yīng)用。尤其，當(dāng)將法拉第旋光器用于光隔離器時(shí)，通過法拉第效應(yīng)使光的偏振面旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角度(以下稱為法拉第旋轉(zhuǎn)角)必須是45度(以下標(biāo)記為45° )。當(dāng)設(shè)法拉第元件的長(zhǎng)度為L(zhǎng)、費(fèi)爾德常數(shù)為V、光軸方向的磁場(chǎng)為H時(shí)，法拉第旋轉(zhuǎn)角=VXLXH。法拉第元件的費(fèi)爾德常數(shù)在空間上恒定，而通過磁鐵產(chǎn)生的光軸方向的磁場(chǎng)在空間不一定恒定，因此，實(shí)際上法拉第旋轉(zhuǎn)角=Σ VXH(L)X AL。然而，由于磁體的費(fèi)爾德常數(shù)小，使偏振面旋轉(zhuǎn)的能力小，因此需要大的磁場(chǎng)，結(jié)果需要上述磁體在光軸方向上長(zhǎng)且大，同時(shí)將其磁化的永久磁鐵也變得巨大，因而成本直線上升。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提出一種小型化的、采用TGG晶體作為法拉第元件的法拉第旋光器，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案為一種TGG法拉第旋光器，具有磁鐵體和TGG法拉第元件，其中，上述磁鐵體在中心具有使光通過的貫通孔，上述法拉第元件配置在該貫通孔內(nèi)并且具有使光通過的順磁性體，該法拉第旋轉(zhuǎn)器的特征在于，上述磁鐵體由第一磁鐵、第二磁鐵以及第三磁鐵構(gòu)成，其中，上述第一磁鐵，其磁化方向與光軸垂直，并且在朝向光軸的方向上被磁化，上述第二磁鐵，其磁化方向與光軸垂直，并且在從光軸離開的方向上被磁化，上述第三磁鐵配置在上述第一磁鐵和第二磁鐵之間，其磁化方向與光軸平行并且在從第二磁鐵朝向第一磁鐵的方向上被磁化；在上述第一磁鐵、第二磁鐵以及第三磁鐵的各中心設(shè)置有構(gòu)成上述磁鐵體的貫通孔的孔部，并且在由這些孔部構(gòu)成的貫通孔的長(zhǎng)度方向中央部配置法拉第元件，并且當(dāng)?shù)谝淮盆F和第二磁鐵的光軸方向的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)2，第三磁鐵的光軸方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)3時(shí)，下述關(guān)系式成立L2/5 ^ L3 ^ L2/2。本實(shí)用新型通過采用TGG晶體作為法拉第元件，克服了采用傳統(tǒng)稀土類鐵石榴石作為法拉第元件導(dǎo)致的在Iym附近波長(zhǎng)不耐用的缺陷，另外，通過磁化方向與光軸平行并且在從第二磁鐵向第一磁鐵的方向上磁化的上述第三磁鐵的作用，能夠進(jìn)一步提高對(duì)法拉第元件施加的磁場(chǎng)強(qiáng)度，因此能夠減小法拉第元件的光軸方向的長(zhǎng)度尺寸 ，使法拉第旋光器進(jìn)一步地小型化。

圖1是在光通信系統(tǒng)中使用的基本的法拉第旋光器的示意性結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2是本實(shí)用新型的TGG法拉第旋光器的示意性剖視圖。圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施例的TGG法拉第旋光器的示意性剖視圖。圖4是圖3的第一磁鐵的示意性剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面，參照附圖具體說明本實(shí)用新型的實(shí)施例。圖2表示本實(shí)施例的TGG法拉第旋光器的剖視圖。在圖2中，附圖標(biāo)記1、2以及 3表示第一磁鐵、第二磁鐵、第三磁鐵，用黑箭頭表示其磁化方向。另外，在各磁鐵的中心設(shè)置有孔部(貫通孔)。另外，第一磁鐵1與光軸垂直并且從外側(cè)向光軸磁化。另一方面，第二磁鐵2的磁化方向與光軸垂直，但是與第一磁鐵1相反地在從光軸向外側(cè)的方向上磁化。另外，第三磁鐵3配置在第一磁鐵1和第二磁鐵2之間，磁化方向與光軸平行并且在從第二磁鐵2到第一磁鐵1的方向上被磁化。另外，TGG法拉第元件4配置在設(shè)于第一磁鐵1、第二磁鐵2以及第三磁鐵3上的孔部(貫通孔)的長(zhǎng)度方向的中央部。磁鐵為Nd-Fe-B燒結(jié)磁鐵，法拉第元件使用直徑為3mm的圓柱狀的TGG，該元件可以從福建中策光電科技有限公司采購。如圖4所示，第一磁鐵1由6個(gè)磁鐵片，形成為在與光軸準(zhǔn)垂直的方向上磁化的形態(tài)。另外，第二磁鐵2也由與第一磁鐵1相同厚度的6個(gè)磁鐵片構(gòu)成，磁化方向與第一磁鐵相反并且平行。設(shè)光的波長(zhǎng)為1064nm，TGG法拉第旋轉(zhuǎn)角為45°的三個(gè)磁鐵的外徑L1為28mm，第一磁鐵1以及第二磁鐵2的光軸方向長(zhǎng)度L2為10mm、第三磁鐵3的光軸方向長(zhǎng)度L3為4mm 以及TGG的光軸上的結(jié)晶長(zhǎng)度C，圖3表示Ll L3以及C的關(guān)系。根據(jù)上述結(jié)果，制作了三臺(tái)該實(shí)施例的TGG法拉第旋光器，使用波長(zhǎng)為1064nm、光強(qiáng)度為IOOmW的光纖激光對(duì)法拉第旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果，法拉第旋轉(zhuǎn)角為45 士 Γ，是良好的旋轉(zhuǎn)角。由上述實(shí)施例可知，本實(shí)用新型的TGG法拉第旋光器極其適合小型化，因此，具有如下的產(chǎn)業(yè)上的可利用性，即，能夠適用于在光通信系統(tǒng)、激光加工系統(tǒng)等中使用的光隔離器等磁光學(xué)設(shè)備上，用于遮斷向半導(dǎo)體激光器返回的光，使該激光振蕩穩(wěn)定。
權(quán)利要求1.一種TGG法拉第旋光器，具有磁鐵體和TGG法拉第元件，其中，上述磁鐵體在中心具有使光通過的貫通孔，上述法拉第元件配置在該貫通孔內(nèi)并且具有使光通過的順磁性體， 該法拉第旋轉(zhuǎn)器的特征在于，上述磁鐵體由第一磁鐵、第二磁鐵以及第三磁鐵構(gòu)成，其中， 上述第一磁鐵，其磁化方向與光軸垂直，并且在朝向光軸的方向上被磁化，上述第二磁鐵， 其磁化方向與光軸垂直，并且在從光軸離開的方向上被磁化，上述第三磁鐵配置在上述第一磁鐵和第二磁鐵之間，其磁化方向與光軸平行并且在從第二磁鐵朝向第一磁鐵的方向上被磁化；在上述第一磁鐵、第二磁鐵以及第三磁鐵的各中心設(shè)置有構(gòu)成上述磁鐵體的貫通孔的孔部，并且在由這些孔部構(gòu)成的貫通孔的長(zhǎng)度方向中央部配置法拉第元件，并且當(dāng)?shù)谝淮盆F和第二磁鐵的光軸方向的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)2，第三磁鐵的光軸方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)3時(shí)，下述關(guān)系式成立:L2/5 ^ L3 ^ L2/2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的法拉第旋光器，其特征在于所述第一磁鐵及第二磁鐵由多個(gè)磁鐵片組合而成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種TGG法拉第旋光器，其特征在于，磁鐵體由第一磁鐵、第二磁鐵和第三磁鐵構(gòu)成，當(dāng)設(shè)第一磁鐵和第二磁鐵的光軸方向的長(zhǎng)度相同，均為L(zhǎng)2，第三磁鐵的光軸方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)3時(shí)，下述關(guān)系式成立L2/5≤L3≤L2/2。本實(shí)用新型通過采用TGG晶體作為法拉第元件，克服了采用傳統(tǒng)稀土類鐵石榴石作為法拉第元件導(dǎo)致的在1μm附近波長(zhǎng)不耐用的缺陷，另外，能夠減小法拉第元件的光軸方向的長(zhǎng)度尺寸，使法拉第旋光器進(jìn)一步地小型化。
文檔編號(hào)G02F1/09GK201945766SQ20112003608
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者林德升 申請(qǐng)人:福建中策光電科技有限公司