JP2758693B2 - 光アイソレータおよびその製造方法 - Google Patents
光アイソレータおよびその製造方法Info
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
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Description
本発明は、光源から発した光が光学系の端面で反射し
光源に戻るのを防止するための光アイソレータとその製
造方法に関するものである。
光源に戻るのを防止するための光アイソレータとその製
造方法に関するものである。
光源からの光を光学系を介して伝達しようとすると、
光学系の端面で反射した光が光源に戻ってくる。例えば
光ファイバによる信号伝送で、レーザー光源から発した
光はレンズを介してファイバ端面に投影され、その多く
は伝送光としてファイバ内部に入ってゆくが、レンズや
ファイバの端面で表面反射をしてレーザー光源まで戻っ
てその端面で再度表面反射し、ノイズとなってしまう。 このようなノイズを消去するために光アイソレータが
使用されている。光アイソレータは、第１図に示すよう
に、第１偏光子１、ファラデー回転子３および第２偏光
子２をこの順に配置したものである。ファラデー回転子
３は中空の磁石筒５の内部に収容される。これらの部材
は接着材を用いて組立てられるのが一般的である。 しかし、接着剤を用いて組立てた光アイソレータは、
周囲の温度上昇によりアウトガスが発生したり、接着剤
が膨張して光軸がずれるという問題があり光学特性が不
安定である。また製造面でも接着剤の硬化に時間を要し
生産効率が低い。 このような問題は、光アイソレータをはんだ材を用い
て組立てることによって解決が図られている。特開平１
−200223号公報には各構成部品同士の互いに結合する部
分にはんだ付け可能な金属膜を形成し、全てはんだ付け
により結合一体化した光アイソレータが開示されてい
る。同公報によれば、第１偏光子、第２偏光子、ファラ
デー回転子の光学面を除く面に金メッキを施し、これら
の部分をはんだで固定している。 このような、はんだを用いた接着は接着剤を用いた接
着よりも安定しており、長期に渡り安定した光学特性が
得られるが、各構成部品材と金メッキとの付着力が小さ
く、メッキ後やはんだ付け後にメッキが剥離してしまう
という問題がある。特に偏光子１・３やファラデー回転
子３等の表面に反射防止膜などのガラス質が設けてある
と、金メッキが剥離し易い。また、メッキ処理等の複雑
な工程が必要なためにコストが高くなってしまう。
光学系の端面で反射した光が光源に戻ってくる。例えば
光ファイバによる信号伝送で、レーザー光源から発した
光はレンズを介してファイバ端面に投影され、その多く
は伝送光としてファイバ内部に入ってゆくが、レンズや
ファイバの端面で表面反射をしてレーザー光源まで戻っ
てその端面で再度表面反射し、ノイズとなってしまう。 このようなノイズを消去するために光アイソレータが
使用されている。光アイソレータは、第１図に示すよう
に、第１偏光子１、ファラデー回転子３および第２偏光
子２をこの順に配置したものである。ファラデー回転子
３は中空の磁石筒５の内部に収容される。これらの部材
は接着材を用いて組立てられるのが一般的である。 しかし、接着剤を用いて組立てた光アイソレータは、
周囲の温度上昇によりアウトガスが発生したり、接着剤
が膨張して光軸がずれるという問題があり光学特性が不
安定である。また製造面でも接着剤の硬化に時間を要し
生産効率が低い。 このような問題は、光アイソレータをはんだ材を用い
て組立てることによって解決が図られている。特開平１
−200223号公報には各構成部品同士の互いに結合する部
分にはんだ付け可能な金属膜を形成し、全てはんだ付け
により結合一体化した光アイソレータが開示されてい
る。同公報によれば、第１偏光子、第２偏光子、ファラ
デー回転子の光学面を除く面に金メッキを施し、これら
の部分をはんだで固定している。 このような、はんだを用いた接着は接着剤を用いた接
着よりも安定しており、長期に渡り安定した光学特性が
得られるが、各構成部品材と金メッキとの付着力が小さ
く、メッキ後やはんだ付け後にメッキが剥離してしまう
という問題がある。特に偏光子１・３やファラデー回転
子３等の表面に反射防止膜などのガラス質が設けてある
と、金メッキが剥離し易い。また、メッキ処理等の複雑
な工程が必要なためにコストが高くなってしまう。
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、
製造が簡単で接着保持部分の剥離がなく信頼性の高い光
アイソレータと、その製造方法を提供することを目的と
する。
製造が簡単で接着保持部分の剥離がなく信頼性の高い光
アイソレータと、その製造方法を提供することを目的と
する。
本発明者らは、偏光子やファラデー回転子等の組立て
に低融点ガラスを用いれば光アイソレータの信頼性が向
上できることを見い出した。また、光アイソレータは各
構成部材を複数回に分けて接着し組立てているが、転移
温度が異なる複数種の低融点ガラスを用意して転移温度
の高い順に接着に使用すれば、先の接着に用いた低融点
ガラスの再軟化が回避でき、既に接着された部材がずれ
る恐れがないという知見を得、本発明を完成するに至っ
た。 即ち、本発明の第１発明の光アイソレータは、実施例
に対応する第１図および第２図に示すように、磁石筒５
内に第１偏光子１、ファラデー回転子３および第２偏光
子２が接着保持されており、この接着保持部分のうち少
なくとも一か所が低融点ガラス７・８で構成されてい
る。 また本発明の第２発明は、第１偏光子１、ファラデー
回転子３、第２偏光子２および磁石筒５を構成部材とす
る光アイソレータの製造方法である。構成部材の一部を
低融点ガラス７で接着して組立てた後、残余の組立てを
その低融点ガラス７よりも転移温度が低い低融点ガラス
８または融点が低いはんだ９で接着している。 低融点ガラス７・８は、例えば、酸化鉛と酸化ホウ
素、酸化亜鉛と酸化鉛と酸化ホウ素、酸化鉛と酸化ホウ
素と酸化タリウム、燐酸と酸化アルミニウム、酸化亜鉛
と酸化ホウ素、または五酸化燐と酸化アルミニウムと酸
化ホウ素を主成分とするものが使用できる。 なお、低融点ガラス７・８の融着温度は、第１偏光子
１、第２偏光子２やその反射防止膜の変質を回避するた
めに400℃以下に押えることが望ましい。
に低融点ガラスを用いれば光アイソレータの信頼性が向
上できることを見い出した。また、光アイソレータは各
構成部材を複数回に分けて接着し組立てているが、転移
温度が異なる複数種の低融点ガラスを用意して転移温度
の高い順に接着に使用すれば、先の接着に用いた低融点
ガラスの再軟化が回避でき、既に接着された部材がずれ
る恐れがないという知見を得、本発明を完成するに至っ
た。 即ち、本発明の第１発明の光アイソレータは、実施例
に対応する第１図および第２図に示すように、磁石筒５
内に第１偏光子１、ファラデー回転子３および第２偏光
子２が接着保持されており、この接着保持部分のうち少
なくとも一か所が低融点ガラス７・８で構成されてい
る。 また本発明の第２発明は、第１偏光子１、ファラデー
回転子３、第２偏光子２および磁石筒５を構成部材とす
る光アイソレータの製造方法である。構成部材の一部を
低融点ガラス７で接着して組立てた後、残余の組立てを
その低融点ガラス７よりも転移温度が低い低融点ガラス
８または融点が低いはんだ９で接着している。 低融点ガラス７・８は、例えば、酸化鉛と酸化ホウ
素、酸化亜鉛と酸化鉛と酸化ホウ素、酸化鉛と酸化ホウ
素と酸化タリウム、燐酸と酸化アルミニウム、酸化亜鉛
と酸化ホウ素、または五酸化燐と酸化アルミニウムと酸
化ホウ素を主成分とするものが使用できる。 なお、低融点ガラス７・８の融着温度は、第１偏光子
１、第２偏光子２やその反射防止膜の変質を回避するた
めに400℃以下に押えることが望ましい。
本発明の光アイソレータは、構成部材の接着に低融点
ガラスを用いているため、接着剤で組立てたアイソレー
タのように周囲の温度上昇により接着剤からアウトガス
が発生したり、接着剤の膨張によって光学軸がずれるこ
とがなく、安定した光学特性が得られる。また、はんだ
による接着のように下地のメッキ層が剥離する恐れがな
い。 組立ての際には転移温度が異なる複数種の低融点ガラ
スを用意し、転移温度の高い順に接着に用い、加熱、溶
融するため、先の接着に用いた低融点ガラスが再び軟化
して構成部材がずれることがない。また、全ての接着に
融点ガラスを用いれば、接着剤の硬化待ちや、はんだ付
けの下地メッキが省かれるため、生産性が高い。
ガラスを用いているため、接着剤で組立てたアイソレー
タのように周囲の温度上昇により接着剤からアウトガス
が発生したり、接着剤の膨張によって光学軸がずれるこ
とがなく、安定した光学特性が得られる。また、はんだ
による接着のように下地のメッキ層が剥離する恐れがな
い。 組立ての際には転移温度が異なる複数種の低融点ガラ
スを用意し、転移温度の高い順に接着に用い、加熱、溶
融するため、先の接着に用いた低融点ガラスが再び軟化
して構成部材がずれることがない。また、全ての接着に
融点ガラスを用いれば、接着剤の硬化待ちや、はんだ付
けの下地メッキが省かれるため、生産性が高い。
以下、本発明の実施例を説明する。 第１図に本発明を適用する光アイソレータの一実施例
を示す。この光アイソレータは、磁石筒５の中に第１偏
光子１、ファラデー回転子３および第２偏光子２を順に
並べ、低融点ガラス７・８を用いて接着し一体化したも
のである。ファラデー回転子３と第２偏光子２は、それ
らの間に配置されたリング状の保持部材６で正確に位置
決めされている。 ファラデー回転子３は、GGG（ガドリニウム、ガリウ
ム、ガーネット）系単結晶基板に、式（BiTbEu）３（Fe
Ga）5O12で示されるガーネット単結晶を液相エキタピシ
ャル成長させた後、研磨加工したものである。その光入
射面および光出射面には夫々反射防止膜が設けられてい
る。磁石筒５は軸方向に着磁されたサマリウム・コバル
ト系の筒状の磁石である。 この光アイソレータは以下のように製造する。 先ず、低融点ガラス７の粉末を粘決剤を用いてペース
ト状に練りあげる。この低融点ガラス７は主成分が酸化
鉛と酸化ホウ素で、転移温度が310℃である。 磁石筒５の内部に保持部材６を装填し、それらの接着
部にペースト状の低融点ガラス７を適量塗布する。ホッ
トプレートを用いて400℃まで加熱して低融点ガラス７
を溶融し、室温まで徐々に冷却すれば、磁石筒５と保持
部材６との接着が完了する。次に磁石筒５と保持部材６
との接着部近傍に前記と同じ低融点ガラス８のペースト
を塗布する。保持部材６の両側に夫々第１偏光子１とフ
ァラデー回転子３とを配置し、ホットプレートを用いて
加熱して低融点ガラス８を加熱、溶融すれば、磁石筒
５、保持部材６、ファラデー回転子３および第１偏光子
１が一体化される。最後に第２偏光子２を低融点ガラス
８で磁石筒５に同様にして接着すると、第１図に示す光
アイソレータが完成する。 この実施例では全ての構成部材を同一の低融点ガラス
で接着したが、転移温度が異なる複数種の低融点ガラス
を用いれば、より高精度な組立てが可能になる。例えば
先に転移温度310℃の低融点ガラスを用いて保持部材６
およびファラデー回転子３を接着した後、第１偏光子１
および第２偏光子２を、例えば転移温度250℃の低融点
ガラスで接着すれば、先の接着に用いた低融点ガラスが
再び軟化することがない。 第２図は本発明を適用する光アイソレータの別な実施
例である。 この光アイソレータの構造は、第１図を用いて説明し
た光アイソレータの第２偏光子２を、リング状の保持部
材6aを介して磁石筒５に取付けたものである。接着には
転移温度が異なる二種類の低融点ガラス７・８を使用し
ている。 この光アイソレータ以下のように製造する。 先ず、転移温度が異なる二種類の低融点ガラス粉末を
用意する。低融点ガラス７は主成分が酸化鉛と酸化ホウ
素で、転移温度が310℃である。低融点ガラス８は主成
分が酸化鉛と酸化ホウ素と酸化タリウムで、転移温度が
250℃である。低融点ガラス粉末７・８は、前述した実
施例と同様に夫々粘結剤を用いてペースト状に練りあげ
ておく。粘結剤としては、水、アルコール、セルロー
ス、アミルなどを用いることが出来るが、本実施例では
水を使用した。 磁石筒５の内部に保持部材６を装填し、その接着部に
ペースト状の低融点ガラス７を塗布する。低融点ガラス
７は多めに塗布して盛上げておく。ファラデー回転子３
を挿入し、低融点ガラス７のペーストを介して保持部材
６の側面と磁石筒５の内面に留める。ホットプレートで
400℃まで加熱すると低融点ガラス７が溶融し、磁石筒
５、保持部材６およびファラデー回転子３の接着保持部
に充填される。室温まで徐々に冷却すれば、磁石筒５、
保持部材６およびファラデー回転子３が一体に接着され
る。 次に保持部材６の周縁部に低融点ガラス７よりも転移
温度が低い低融点ガラス８のペーストを塗り付け、第１
偏光子１を第２図のように配置する。ホットプレートで
350℃に加熱して低融点ガラス８を溶融すると第１偏光
子１が接着され、ファラデー回転子３、第２偏光子２、
磁石筒５および保持部材６が一体化した部品Ａが作成さ
れる。このとき、先の接着に使用した低融点ガラス７は
軟化しないため、ファラデー回転子３や保持部材６の接
着位置がずれることはない。 上記の作業と並行し、第２偏光子２と保持部材6aとを
低融点ガラス８で接着し、部品Ｂを作成しておく。第２
偏光子２を磁石筒５の内部に挿入して部品Ａと部品Ｂと
を合わせ、保持部材６と保持部材6aとの合わせめを融点
が220℃のはんだ９で接着すると光アイソレータが完成
する。 なお、第２図の実施例では部品Ａと部品Ｂとをはんだ
で接着したが、転移温度が先の接着に使用した低融点ガ
ラス７・８以下の低融点ガラスを用いても良い。
を示す。この光アイソレータは、磁石筒５の中に第１偏
光子１、ファラデー回転子３および第２偏光子２を順に
並べ、低融点ガラス７・８を用いて接着し一体化したも
のである。ファラデー回転子３と第２偏光子２は、それ
らの間に配置されたリング状の保持部材６で正確に位置
決めされている。 ファラデー回転子３は、GGG（ガドリニウム、ガリウ
ム、ガーネット）系単結晶基板に、式（BiTbEu）３（Fe
Ga）5O12で示されるガーネット単結晶を液相エキタピシ
ャル成長させた後、研磨加工したものである。その光入
射面および光出射面には夫々反射防止膜が設けられてい
る。磁石筒５は軸方向に着磁されたサマリウム・コバル
ト系の筒状の磁石である。 この光アイソレータは以下のように製造する。 先ず、低融点ガラス７の粉末を粘決剤を用いてペース
ト状に練りあげる。この低融点ガラス７は主成分が酸化
鉛と酸化ホウ素で、転移温度が310℃である。 磁石筒５の内部に保持部材６を装填し、それらの接着
部にペースト状の低融点ガラス７を適量塗布する。ホッ
トプレートを用いて400℃まで加熱して低融点ガラス７
を溶融し、室温まで徐々に冷却すれば、磁石筒５と保持
部材６との接着が完了する。次に磁石筒５と保持部材６
との接着部近傍に前記と同じ低融点ガラス８のペースト
を塗布する。保持部材６の両側に夫々第１偏光子１とフ
ァラデー回転子３とを配置し、ホットプレートを用いて
加熱して低融点ガラス８を加熱、溶融すれば、磁石筒
５、保持部材６、ファラデー回転子３および第１偏光子
１が一体化される。最後に第２偏光子２を低融点ガラス
８で磁石筒５に同様にして接着すると、第１図に示す光
アイソレータが完成する。 この実施例では全ての構成部材を同一の低融点ガラス
で接着したが、転移温度が異なる複数種の低融点ガラス
を用いれば、より高精度な組立てが可能になる。例えば
先に転移温度310℃の低融点ガラスを用いて保持部材６
およびファラデー回転子３を接着した後、第１偏光子１
および第２偏光子２を、例えば転移温度250℃の低融点
ガラスで接着すれば、先の接着に用いた低融点ガラスが
再び軟化することがない。 第２図は本発明を適用する光アイソレータの別な実施
例である。 この光アイソレータの構造は、第１図を用いて説明し
た光アイソレータの第２偏光子２を、リング状の保持部
材6aを介して磁石筒５に取付けたものである。接着には
転移温度が異なる二種類の低融点ガラス７・８を使用し
ている。 この光アイソレータ以下のように製造する。 先ず、転移温度が異なる二種類の低融点ガラス粉末を
用意する。低融点ガラス７は主成分が酸化鉛と酸化ホウ
素で、転移温度が310℃である。低融点ガラス８は主成
分が酸化鉛と酸化ホウ素と酸化タリウムで、転移温度が
250℃である。低融点ガラス粉末７・８は、前述した実
施例と同様に夫々粘結剤を用いてペースト状に練りあげ
ておく。粘結剤としては、水、アルコール、セルロー
ス、アミルなどを用いることが出来るが、本実施例では
水を使用した。 磁石筒５の内部に保持部材６を装填し、その接着部に
ペースト状の低融点ガラス７を塗布する。低融点ガラス
７は多めに塗布して盛上げておく。ファラデー回転子３
を挿入し、低融点ガラス７のペーストを介して保持部材
６の側面と磁石筒５の内面に留める。ホットプレートで
400℃まで加熱すると低融点ガラス７が溶融し、磁石筒
５、保持部材６およびファラデー回転子３の接着保持部
に充填される。室温まで徐々に冷却すれば、磁石筒５、
保持部材６およびファラデー回転子３が一体に接着され
る。 次に保持部材６の周縁部に低融点ガラス７よりも転移
温度が低い低融点ガラス８のペーストを塗り付け、第１
偏光子１を第２図のように配置する。ホットプレートで
350℃に加熱して低融点ガラス８を溶融すると第１偏光
子１が接着され、ファラデー回転子３、第２偏光子２、
磁石筒５および保持部材６が一体化した部品Ａが作成さ
れる。このとき、先の接着に使用した低融点ガラス７は
軟化しないため、ファラデー回転子３や保持部材６の接
着位置がずれることはない。 上記の作業と並行し、第２偏光子２と保持部材6aとを
低融点ガラス８で接着し、部品Ｂを作成しておく。第２
偏光子２を磁石筒５の内部に挿入して部品Ａと部品Ｂと
を合わせ、保持部材６と保持部材6aとの合わせめを融点
が220℃のはんだ９で接着すると光アイソレータが完成
する。 なお、第２図の実施例では部品Ａと部品Ｂとをはんだ
で接着したが、転移温度が先の接着に使用した低融点ガ
ラス７・８以下の低融点ガラスを用いても良い。
以上詳細に説明したように本発明の光アイソレータ
は、構成部材が低融点ガラスで強固に接着されており、
長期に渡って安定した光学特性が得られ、信頼性が高
い。また、本発明の製造方法によれば、光アイソレータ
の構成部材を高精度で簡単に組立てることが出来、生産
効率が高い。
は、構成部材が低融点ガラスで強固に接着されており、
長期に渡って安定した光学特性が得られ、信頼性が高
い。また、本発明の製造方法によれば、光アイソレータ
の構成部材を高精度で簡単に組立てることが出来、生産
効率が高い。
第１図および第２図は本発明の光アイソレータの実施例
を示す断面図である。 １……第１偏光子、２……第２偏光子 ３……ファラデー回転子、５……磁石筒 ６・6a……保持部材、７・８……低融点ガラス ９……はんだ、Ａ・Ｂ……部品
を示す断面図である。 １……第１偏光子、２……第２偏光子 ３……ファラデー回転子、５……磁石筒 ６・6a……保持部材、７・８……低融点ガラス ９……はんだ、Ａ・Ｂ……部品
Claims (2)
- 【請求項１】磁石筒内に第１偏光子、ファラデー回転子
および第２偏光子が接着保持されており、この接着保持
部分のうち少なくとも一か所が低融点ガラスで構成され
ていることを特徴とする光アイソレータ。 - 【請求項２】第１偏光子、ファラデー回転子、第２偏光
子および磁石を構成部材とする光アイソレータの製造方
法において、構成部材の一部を低融点ガラスで接着して
組立てた後、残余の組立てはその低融点ガラスよりも転
移温度が低い低融点ガラスまたは融点が低いはんだによ
り接着することを特徴とする光アイソレータの製造方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100404A JP2758693B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 光アイソレータおよびその製造方法 |
| US07/686,422 US5161049A (en) | 1990-04-18 | 1991-04-16 | Optical isolator and method for preparing same |
| US08/152,903 US5341235A (en) | 1990-04-18 | 1993-11-15 | Optical isolator and method for preparing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100404A JP2758693B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 光アイソレータおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04410A JPH04410A (ja) | 1992-01-06 |
| JP2758693B2 true JP2758693B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=14273044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2100404A Expired - Fee Related JP2758693B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 光アイソレータおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5161049A (ja) |
| JP (1) | JP2758693B2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5341235A (en) * | 1990-04-18 | 1994-08-23 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Optical isolator and method for preparing same |
| JP2697354B2 (ja) * | 1991-05-10 | 1998-01-14 | 日本電気株式会社 | 光アイソレータの製造方法 |
| JP2763015B2 (ja) * | 1991-12-05 | 1998-06-11 | 日本電気株式会社 | 光アイソレータ及びその製造方法 |
| JPH06265819A (ja) * | 1993-03-10 | 1994-09-22 | Tokin Corp | 光アイソレータ |
| US5867314A (en) * | 1993-12-09 | 1999-02-02 | Fuji Electrochemical Co., Ltd. | Structure of optical passive device and assembling method therefor |
| US6028702A (en) * | 1994-10-11 | 2000-02-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical isolator |
| US5528415A (en) * | 1994-11-09 | 1996-06-18 | Duke University | Compact enhanced performance optical isolator using a faraday rotator |
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