赤外域用ファイバーアイソレーター、SMファイバー付き(1290~2010 nm)
![](https://www.thorlabs.co.jp/Images/GuideImages/6178_FiberIsolators_5.jpg)
- Center Wavelengths at 1310, 1550, or 2000 nm
- Minimum Isolation from 29 dB to 45 dB
- Terminated or Unterminated SM Fiber
- OEM and Build-to-Order Fiber Isolators Available
IO-H-1310
1310 nm, No Connectors
IO-K-2000
2000 nm, No Connectors
IO-H-1550APC
1550 nm, FC/APC Connectors
FC/APC
FC/PC
![](../../images/loading-red.gif)
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アイソレータのセレクションガイド (製品のラインナップはこちらをご覧ください) | ||
---|---|---|
Fiber Isolators | ||
Spectral Region | Wavelength Range | Fiber Type |
Visible | 650 - 670 nm | SM |
NIR | 770 - 1060 nm | SM |
PM | ||
Nd:YAG | 1064 nm | SM |
PM | ||
IR | 1290 - 2010 nm | SM |
PM | ||
Fiber Isolators for Broadband SLDsa | ||
Free-Space Isolators | ||
Custom Isolators |
カスタムアイソレータ
- 波長、開口、最大パワー、筐体、偏光子、動作温度のカスタム仕様に対応
- 多岐にわたる製品組み込み用途(OEM用途)に対応
- 詳細はカスタムアイソレータのページをご参照ください。また、ご不明な点は当社までお問い合わせください。
特長
- 光学系への戻り光を最小限に抑制
- 動作波長範囲:1290~1330 nm、1530~1570 nm、 1535~1565 nm、または1990~2010 nm
- 両端に0.8 m~1.0 mのSMファイバ
- 端部は2.0 mmのナローキーFC/PCまたはFC/APCコネクタまたは素線(コネクタ無し)
- 連続光用の設計
- 製品出荷前に全品検査を実施
- 特注仕様も承ります(「カスタムアイソレータ」タブ参照)
ファイバーアイソレータは、光源を戻り光から保護し、強度雑音や光学損傷が起こるのを防ぎます。ファラデーアイソレータとしても知られる光アイソレータは磁気光学デバイスで、逆方向に伝搬する光を吸収または光路をずらすことにより遮断し、順方向の光だけを透過させます(下記概略図をご参照ください)。ファラデーアイソレータの動作原理は「アイソレーターチュートリアル」タブをご参照ください。
![Light Propagation Through a Polarization-Independent Isolator](https://www.thorlabs.co.jp/images/TabImages/Polarization_Independent_Isolator_D1-400.gif)
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図は1段型の偏光無依存型アイソレータです。逆方向からの光は入力ポートには結合せず、筐体で散乱・吸収されます。詳細と2段型アイソレータとの比較については「アイソレーターチュートリアル」タブをご参照ください。偏光状態を確認するには図をクリックしてください。
2段型アイソレータIOT-H-1550Aには、より高いアイソレーションを得るために、1段型のアイソレータよりもファラデーローテータ、1/2波長板、複屈折性ビーム分離プリズムが追加されています。
こちらのページの偏光無依存型の赤外域用アイソレータは、シングルモード(SM)ファイバに接続可能です。これに対して偏光依存型の赤外域用ファイバーアイソレータは、 偏波保持(PM)ファイバに接続する設計です。高出力対応製品では、最大出力を増加させるため、ファイバに特殊な端面処理が施されています。 アイソレータの両端には0.8 m~1.0 m長のファイバが接続されており、本体の矢印が光の伝搬方向を示します。製品出荷前には、全品検査を実施しており、仕様への準拠が確認されています。また、シリアル番号が付いた各製品のテスト報告書一式が、製品に添付されて出荷されます。
当社ではフリースペース型アイソレータや赤外域用のファイバーアイソレータも製造しています。詳細は上のセレクションガイドをご参照ください。標準品の中に用途に適したアイソレータが見つからない場合は、特注製品として発注していただくことも可能ですので、「カスタムアイソレータ」タブをご参照いただくか、当社までお問い合わせください。
光アイソレータのチュートリアル
機能
光アイソレータはパッシブ型の磁気光学デバイスで、1方向にしか光を透過しません。 アイソレータの後方(下流)で生じる後方反射や信号から光源を保護するために使われます。 後方反射によって、レーザ光源の損傷や、モードホップや振幅変調、周波数シフトが生じる場合があります。 高パワーの用途では、後方反射が、光学系を不安定にし、出力スパイクを発生させる可能性があります。
光アイソレータの1方向性は、ファラデ 効果により実現されます。 1842年にMichael Faradayは、光が磁場にさらされたガラス(または別の材質)を透過すると、偏光面が回転するということを発見しました。 回転の向きは光の伝播方向ではなく、磁場の方位によって決まります。したがって回転は非相反的です。 回転量βはV x B x dで表されます。ここでV、B、dはそれぞれ下記のように定義されます。
![Faraday Effect in an Isolator Drawing](Images/TabImages/Faraday_Rotator_Diagram_D1-300.gif)
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図1. ファラデーローテータの直線偏光への影響
ファラデ回転
β = V x B x d
V:ベルデ定数。光学物質の特性でradian/T • mで表される。
B:磁束密度でテスラで表される。
d:光学物質を通過する光路の長さで、mで表される。
光アイソレータは、入射側偏光子、マグネット付きファラデーローテータ、出射側偏光子から構成されます。 入射側偏光子は、直線偏光だけをファラデーローテータに透過するフィルタとして機能します ファラデ素子によって入射光の偏光面は45°回転させられて、その後に光はもう1つの直線偏光子から出射します。 そこで入射信号に対して出射光は45°回転していることになります。 逆方向では、ファラデ回転子は順方向においてと同じ方向に光の偏光面を回転し続けるので、光の偏光面は入射信号に対して 90°回転していることになります。 光の偏光面は、この時点で入射側偏光子の透過軸に対して垂直となり、光エネルギーは偏光子の種類によって反射または吸収されます。
![Drawing of Light Propagation Through an Isolator](Images/TabImages/Iso-Drawing_New_A2-350.gif)
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1段型の偏光依存型アイソレータ。逆方向に伝搬する光は、入力側偏光子によって遮断されます。
偏光依存型アイソレータ
順方向モード
この例では、入力側偏光子の軸は垂直です( 図2では0°)。 レーザ光は偏光に関係なく、入射偏光子に入ると直線偏光に切り出されます。 その後、ファラデーローテータによって、ロッドは偏光面 (POP)を同じ方向に45°回転させます。 最終的に、光は軸45°の出射側偏光子から出力されます。 そのため、光は45°のPOPでアイソレータを離れます。
2段型のアイソレータでは、出射側偏光子から出力された光がさらにファラデーローテータと偏光子を通るため、1段型のアイソレータよりもアイソレーションが高くなります。
逆方向モード
アイソレータを逆方向に進む光は最初に出射側偏光子に入ります。出射側偏光子により、光を入射側偏光子に対して45°の直線偏光に切り出されます。 この光がファラデーローテータのロッドに入るとロッドは偏光面(POP)を同じ方向に45°回転させるので、入射側偏光子に対して全部で90°回転することになり、光の偏光面はこの時点で入射側偏光子の透過軸に対して垂直なので、光は偏光子によって反射または吸収されます。
![Light Propagation Through a Polarization-Independent Isolator](https://www.thorlabs.co.jp/images/TabImages/Polarization_Independent_Isolator_D1-400.gif)
図3.1段型の偏光無依存型アイソレータ。 逆方向からの光は入力ポートには結合せず、筐体で散乱・吸収されます。
偏光無依存型ファイバーアイソレータ
順方向モード
偏光無依存型ファイバーアイソレータでは、入射光は複屈折性結晶によって2つに分岐します(図3参照)。 分岐した2本の光は、ファラデーローテータと1/2波長板によって偏光回転され、2つ目の複屈折性結晶により再結合されます。
2段型のアイソレータでは、1段型のアイソレータに加え、さらにファラデーローテータ、1/2波長板、複屈折性ビーム分離プリズムが追加されており、光はこれらの素子を通ってコリメートレンズに出射されるため、1段型のアイソレータよりもアイソレーションが高くなります。
逆方向モード
後方反射光などの逆方向から入力する光は、2つ目の複屈折性結晶に入射し、2本のビームに分岐します。 逆方向に進行する光では1/2波長板による偏光回転はファラデーローテータによる偏光回転により相殺されます。2本の光はいずれも、入射側の複屈折性ビーム分離プリズムから出力後、入力ポートに結合されず、アイソレータ筐体の壁に当たり散乱・吸収されます。これによって、逆方向からの光は入力側ファイバに伝搬しません。
一般情報
損傷閾値
当社のアイソレータは、市場に出ている従来のアイソレータと比べて高い透過率とアイソレーションを持っています。 さらに、25年の実績と5つの米国特許に裏打ちされ、同じ開口数の他社製品よりも小型で高性能な製品が揃っています。可視域からYAGレーザ波長までのアイソレータには、ファラデーローテータ 結晶としてTGG (テルビウムガリウムガーネット)を使用しています。TGGは光学品質、ベルデ定数、高出力レーザ耐力において極めて優れています。 当社のTGGアイソレーターロッドは、1064nmにおいての損傷閾値は15nsパルス(1.5GW/cm2)で22.5J/cm2、CWレーザで 20kW/cm2という試験結果となっています。 しかしながら、ビームのホットスポットによって引き起こされるレーザーパワーによる損傷に関しては当社が保証できないことにご留意ください。
![Autocorrelation Measurement of Isolator IO-5-780-HP](Images/TabImages/Autocorrelation_Isolator_G1-380.gif)
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図4. アイソレータ IO-5-780-HP入射前と出射後のパルス分散測定値
磁石
アイソレータのサイズと性能を決定する時、磁石は主要な要素となります。 磁石のサイズは、磁場強度だけではなく機械的設計によっても左右されます。当社の磁石の多くは単品ではなく複数の部品を組み合わせたものです。 当社独自のモデリングシステムによって、サイズ、光路長、回転、磁場の均一性に影響を与える 多くのパラメータを最適化しています。 当社の米国特許4,856,878 には、複数のYAGレーザ用の大口径アイソレータで採用されている設計に関して説明されています。 これらのアイソレータのまわりには強力な磁場があるので、5cm以内に鉄や磁性体を近づけないようにしてください。
温度
磁石およびファラデーローテータは、温度に依存性があります。温度が上昇するにつれ、磁場強度とベルデ定数は減少します。 使用温度が室温との間に±10 °C以上差がある場合には、当社までご相談ください。
パルス分散
屈折率が1を超える材質内を、パルスが伝播するとパルス幅は拡がります。 この分散はパルス幅に反比例するため、超高速レーザではこの傾向が顕著になります。
τ: アイソレータ入射前のパルス幅
τ(z): アイソレータ出射後のパルス幅
例:
t = 197 fs results in t(z) = 306 fs (右写真)
t = 120 fs results in t(z) = 186 fs
カスタムアプリケーションサービス例
- レーザーヘッドアセンブリとの組み合わせ
- ファイバーカップリングデバイスとの組み合わせ
- パッケージの小型化
- フィルタとの統合
- 温度のアクティブ制御とモニタ
- フィードバックのためのモニタとの統合
- 環境条件
- ラベリング
- ITARに準拠した組立て
非標準のカスタム品
お客様のご要望に最大限にお応えするため、ご希望の多いフリースペース型とファイバーアイソレータを標準品としてご用意しております。現在では90種類を超えるアイソレータを標準品としてラインナップしています。当社ではさらに、開口サイズ、波長範囲、パッケージサイズ、偏光子の異なる非標準品のアイソレータもカスタム品としてご提供しております。また、特定の動作温度にチューニングしたアイソレータや、発熱素子や冷却素子とサーミスタを内蔵したアイソレータを製造することも可能です。 非標準品のアイソレータのお見積りにつきましては、下記フォームを当社に送信していただくか、または当社までご連絡ください。
アイソレータにつきましては、当社では長年カスタム対応を行っており、様々な組み込み製品、研究機関のご要望にお応えして製品をご提供してきた実績があり、特別な設計要求仕様に合わせた製品をお届けすることができます。さらに、カスタム仕様のアイソレータのご提供とは別に、お客様のご用途に合わせた様々なカスタムアプリケーションサービスもご提供しています(上のカスタムアプリケーションサービス例をご参照ください)。
Parameter | Range |
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Wavelength Range | From 365 - 4550 nma |
Aperture Sizes | Up to Ø15 mm |
Polarization Dependence | Dependent or Independent |
Max Powerb | Up to 2 GW/cm² |
Isolation | Up to 60 dB (Tandem Units) |
Operating Temperature | 10 - 70 °C |
フリースペース型アイソレータ
当社では標準品以外のフリースペース型アイソレータをニーズに柔軟に対応して製造しております。お客様のニーズに対応するため、当社の標準的な製品仕様に関しては、ほぼ全ての組み合わせで対応いたします。右の表には、ご提供可能な仕様の範囲が記載されています。
狭帯域波長と広帯域波長のいずれの製品仕様も選択可能です。製品のサイズは、必要とされる最大パワー値と開口サイズによって決まりますので、特別なご要望があれば、当社までお問い合わせください。
ファラデーローテータ
ファラデーローテータは、532 nm~1550 nmの中心波長でご用意しております。当社のアイソレータに内蔵されている部品と同じ製品で、入射偏光を45°回転させます。偏光回転角度や中心波長の異なるファラデーローテータをご希望の場合には当社までご連絡ください。
Parameter | Range |
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Wavelength Range | From 633 - 2050 nma |
Polarization Dependence | Dependent or Independent |
Max Powerb (Fiber to Free-Space) | 30 W |
Max Powerb (Fiber to Fiber) | 20 W |
Operating Temperature | 10 - 70 °C |
ファイバーアイソレータ
当社は、光学素子、ファイバ結合デバイスやアイソレータの経験を活かし、ファイバーアイソレータに関して、総合的なソリューションをご提供しています。広範囲の仕様をカバーするために、柔軟な製品設計を行なっています。現在は、1064 nm近辺の波長で、ファイバーアイソレータの最大パワー値を高める方向で設計・開発を進めています。またASEフィルタやタップを統合したモデルもご提供可能です。当社で対応可能な仕様の範囲については、右表をご参照ください。
多くの場合、ファイバの仕様がアイソレータの対応できる最大パワーを決定します。当社は組み込み製品、研究機関などで標準的なシングルモード、マルチモード、偏波保持(PM)ファイバ、ダブル、またはトリプルクラッドファイバに加え、10 µm~30 µmのLMAファイバやPM LMAファイバなど特殊なファイバの製造でもカスタム品の実績を積んでいます。下記のMore[+]をクリックすると、カスタムアイソレータに取り付け可能なファイバの種類をご覧いただけます。
波長633 nm以下でご利用の場合は、フリースペース型アイソレータをFiberBenchと組み合わせて、ファイバ結合コンポーネントを構成していただくことをお勧めしています。FiberBenchシステムは、良好な結合効率でフリースペース型光学素子を光ファイバーシステムとしてお使いいただけるように設計された小型ベンチタイプのモジュールです。ご要望に応じて、下の写真のように、アイソレータを2個の位置決めピンが付いた光学マウントに取り付けた状態でお届けすることも可能です。
当社では現在、光ファイバーアイソレータを可視領域まで拡張する開発に取り組んでいます。詳細については、当社までお問い合わせください。
カスタム仕様光ファイバーアイソレータ
カスタム仕様フリースペース型アイソレータ、波長633 nm以下
![Optical Isolator in FiberBench Mount](https://www.thorlabs.co.jp/images/TabImages/Custom_Optical_Isolator_A3-150.jpg)
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スチール製の2本のピンをFiberBenchに差し込みます。
![Optical Isolator in FiberBench Mount](https://www.thorlabs.co.jp/images/TabImages/Optical_Isolator_A4-150.jpg)
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マウント済みアイソレータ
Polarization Independent Fiber |
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Polarization Maintaining Fiber |
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受注オプション
下の表では、当社が過去に製造したアイソレータやローテータの特注品に関する情報を掲載しています。当社では製造したカスタム仕様アイソレータの部品のほとんどを在庫しています。 お見積りをご希望の場合には下記のNon-Stock Isolator Worksheetをご使用ください。
Adjustable Narrowband Isolators |
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Faraday Rotators |
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Fixed Narrowband Isolators |
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Fixed Broadband Isolators |
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カスタムフォーム
カスタム仕様のアイソレータのお見積りをご希望の場合は、下記を入力して送信するか、当社まで直接ご連絡ください。
IO-FとIO-Hシリーズファイバーアイソレータのアイソレーションならびに透過特性の実験データ
![Light Propagation Through a Polarization-Independent Isolator](https://www.thorlabs.co.jp/images/TabImages/Polarization_Independent_Isolator_D2_400.gif)
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図1:IO-Hシリーズ偏光無依存型ファイバーアイソレータの概略図
![Light Propagation Through a Polarization-Independent Isolator](https://www.thorlabs.co.jp/images/TabImages/Polarization_Independent_Isolator_D1-400.gif)
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図2:IO-Fシリーズ偏光無依存型ファイバーアイソレータの概略図
当社のIO-HならびにIO-Fシリーズファイバーアイソレータの実験で測定されたアイソレーション値、ならびに透過率を提示いたします。一般的にアイソレータは、2つのビーム変位偏光子の間にファラデーローテータと1/2波長板を配置する構成により、後方反射を遮断します。両シリーズとも戻り光の遮断性に優れていますが、その構造は異なっており、性能仕様にも違いがありあます。IO-Hシリーズ(図1参照)は、規定の波長で最適化されています(例:IO-H-1550APCは、1550 nm用)。一方IO-Fシリーズ(図2参照)は、より汎用的な用途向けに設計され、様々な波長域にわたってカスタマイズされた性能を発揮します。波長域は、1/2波長板とコリメートレンズの選択によって決まります。
この実験では、当社の波長可変レーザーキットTLK-L1550Rを使用し、波長範囲1505~1593 nmで掃引しました。ファイバ入射光を99:1のファイバーカプラに通すことによって、TLKの光パワーの1%を光スペクトラムアナライザOSA203に送り、各データ点でのTLKの中心波長のモニタと記録を行います。残りの光パワーは50:50のファイバーカプラによって2光路に分岐します。1つの光路は参照光路としてその光を直接積分球パワーセンサに送り、もう1つの光路は、テスト光路とします。テスト光路にはアイソレータを置き、テスト光路の先を積分球パワーセンサに繋ぎます。実験ではアイソレータIO-H-1550APCならびにIO-F-1550APCのテストを行いました。ここでは、透過率(アイソレータをテスト光路の順方向に組み込んだ場合)と、アイソレーション値(アイソレータをテスト光路の逆方向に組み込んだ場合)をそれぞれ測定しています。参照光路とテスト光路のデータを同時に取得しているので、OSAから得られるピーク波長のデータに沿って正確な透過率ならびにアイソレーション値が抽出可能です。
図3と4は、IO-Hシリーズアイソレータの測定結果で、当社ウェブサイトの結果と比較しております。図3では、2つのアイソレータIO-H-1550APCの透過率のテスト結果が当社ウェブサイトの仕様値よりも数パーセント高いことが分かります(つまり、仕様値を超えた性能を発揮しています)。また、OSAの前面の窓によりエタロン特性も若干現れていることを示しています。図4では、同じアイソレータを使用して測定されたアイソレーション値ですが、当社ウェブサイトの仕様値よりも若干高いアイソレーション値と仕様と同様の帯域幅が示されています。図5と6は、IO-Fシリーズアイソレータの測定結果です。テストされた2つのアイソレータの透過率は、仕様値より5 %高い結果を示しています。また、内部の1/2波長板によりエタロン特性も観察されています。図6では、測定に使用されたアイソレータのアイソレーション値が仕様値よりも高い結果を示していますが、アイソレーション値がピークとなる波長もそれぞれ異なることが分かります。この実験に使用された装置や実験結果のまとめはこちらをクリックしてご覧ください。
![Polarization through prism](https://www.thorlabs.co.jp/images/TabImages/Fiber_Isolator_300mW_Transmission_Graph_250.gif)
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図3:IO-Hシリーズ製品の透過率
![Stress Induced Shifts](https://www.thorlabs.co.jp/images/TabImages/Fiber_Isolator_5W_Isolation_Graph_250.gif)
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図6:IO-Fシリーズ製品のアイソレーション値
![Stress Induced Shifts](https://www.thorlabs.co.jp/images/TabImages/Fiber_Transmission_5W_Isolation_Graph_250.gif)
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図5:IO-Fシリーズ製品の透過率
![Stress Induced Shifts](https://www.thorlabs.co.jp/images/TabImages/Fiber_Isolator_300mW_Isolation_Graph_250.gif)
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図4:IO-Hシリーズ製品のアイソレーション値
Posted Comments: | |
yunseokjun
 (posted 2019-01-07 01:05:57.497) Hello, I have a question about one of the polarization indepedent isolators : 'IO-H Fiber Isolators'.
According to the experimental results posted on the website, It says this we can change 'the center wavelength of isolation peak' by rotating the half waveplate.
I wonder if this is because the faraday rotator has wavelength dependency by which rotating angle of the half waveplate should be changed to make the 90 degree in total.
If this is the case, I also wonder if the phase retardation in half waveplate is not changed which is supposed to introduce pi phase shift. nbayconich
 (posted 2019-02-07 10:42:13.0) Thank you for contacting Thorlabs. Yes the amount of rotation the faraday rotator provides will be dependent on the source wavelength, therefore it is possible to compensate for this slight change in rotation by rotating the half waveplates used in these fiber isolators. Please note that the retardance induced by the half waveplates is also dependent on the operating wavelength meaning that as the source strays far from the design wavelength of the HWP, the half waveplate will induce some ellipticity in the source.
This means that each isolator can only be used across such a broad wavelength range before the isolation & transmission becomes poor. The Isolation is typically more sensitive to a shift in the design wavelength of the system than transmission but you can achieve a relatively high isolation peak within a narrow bandwidth. David.ljtao
 (posted 2017-09-21 17:31:53.44) Hello, I have two questions about your 1550nm polarization independent isolator with 300cw power.
1. Can your fiber isolator with FC/APC connector withstand 75W pulse peak power and 20~35mw average power?
2. Can you make a special isolator with 3dB insertion loss in forward and backward direction? The insertion loss can be induced only by rotating output wedge.
And it must have the same inner structure with standard isolator. tfrisch
 (posted 2017-11-16 02:33:30.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. While we do not currently have a source comparable to your that we could use in testing, I will contact you about sending a sample for your to test. I also have some questions on the insertion loss you've specified. |
下のセレクションガイドは、当社のファイバーアイソレータの全ての製品が掲載されています。 波長域ごとの該当製品や仕様、アイソレータの種類についての詳細は、下のカラーバーをクリックするとご覧いただけます。尚、当社ではフリースペース型アイソレータやカスタムアイソレータもご提供しております。
![Optical_Isolator](https://www.thorlabs.co.jp/images/TabImages/Optical_Isolator_Selection_Guide_V9-1000.gif)
![Back to Top Back to Top](https://www.thorlabs.co.jp/images/arrow_Vert.gif)
![IO-H-1310 Mechanical Drawing](https://www.thorlabs.co.jp/images/TabImages/PM_Fibor_Isolator_1310_dwg_450_tab.gif)
IO-H-1310xの概略図
![Back to Top Back to Top](https://www.thorlabs.co.jp/images/arrow_Vert.gif)
![Back to Top Back to Top](https://www.thorlabs.co.jp/images/arrow_Vert.gif)
Click Image to Enlarge | ![]() | ![]() |
Item #a | IO-F-2000 | IO-K-2000 |
Polarization | Independent | Independent |
Fiber Type | SM | SM |
Isolator Design | Single Stage | Single Stage |
Center Wavelength | 2000 nm | 2000 nm |
Operating Range | 1990 - 2010 nm | 1990 - 2010 nm |
Max Powerb,c (Without Connectors) | 3 W (CW)d | 10 W (CW)e |
Isolationf | 28 dB (Min) 30 dB (Typ.) | 28 dB (Min) 30 dB (Typ.) |
Performance Graph (Click for Plot) | ![]() | ![]() |
Insertion Loss | 0.9 (Typ.) 1.0 dB (Max) | 1.6 dB (Typ.) 1.6 dB (Max) |
Polarization Dependent Loss (PDL) | ≤0.20 dB | ≤0.20 dB |
Return Loss | ≥50 dB | ≥50 dB |
Fiber | SM2000 | SM2000 |