JPH02108016A - 光アイソレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高速大容量光通信システム及びそれらの基礎
研究に適用する光アイソレータに関わる。

［従来の技術］ 近年、光ファイバーの驚異的な進歩により光ファイバー
を用いた通信装置の高速化、大容量化の研究開発及び実
用化が真剣に検討されている。これらには発光源として
スペクトル線幅の狭い半導体レーザが多用されている。

特に高速大容量光通信システム等に適用される高性能な
半導体レーザは、ファイバー等からの反射光の帰還（戻
り光）により発振特性が敏感に影響を受は雑音が増加す
るので、戻り光を除去するために高い逆方向損失を有す
る光アイソレータが必須のものとなった。

第７図は従来の光アイソレータの構成例を示したもので
ある。同図において、入射光１３は図示しないで平行光
線に変換されて偏光分離素子である偏光子２ａに入射す
る。・偏光子２ａは入射光から一定方向の偏波光、例え
ば垂直偏波光だけを選択的に通過させる。偏光子２ａの
出射光はＹＩＧ（Ｙ２０３１Ｆｅ２０３を主成分とする
酸化物）等の単結晶により構成されるファラデー回転子
３に入射し、偏波方向が４５°回転した出射光を生ずる
。

通常は、ファラデー回転子３は図に示すように光軸方向
に着磁された円筒型磁石４のほぼ中央に置かれ、光軸と
ほぼ平行方向に磁化されている。ファラデー回転子３の
出射光は偏光子２ｂに入射するが、偏光子２ｂの偏波方
向は垂直方向から４５゜傾いている。このため、ファラ
デー回転子３から入射した光は、偏光子２ｂをそのまま
通過して出射し、図示しないレンズを経て集束された出
力を生ずる。従って、例えばｂ点に光ファイバーの端部
を置けば、ａ点から入射した光を光ファイバーに結合さ
せることができる。なお、ファラデー回転子３は中央ホ
ルダー１、偏光子２ａ、２ｂは回転ホルダー５ａ、５ｂ
によりそれぞれ支持されている。

一方、前述のように光ファイバー等において発生した反
射光１４はｂ点からレンズを経て偏光子２ｂに入射し、
偏光子２ｂの偏光方向に一致した成分光は偏光子２ｂを
通過してファラデー回転子３に入射する。ファラデー回
転子３は、周知のように光の入射方向とファラデー回転
子材料の磁化方向との関係により偏光面の回転方向が変
わる。この場合の配置の座標系では入射光の場合と同方
向に４５°回転するので、ファラデー回転子３の出射光
の偏波方向は偏光子２ａの可伝搬方向に対して垂直にな
る。このため、偏光子２ｂからの入射光は偏光子２ａに
おいて阻止され入射側に伝搬されない。従って、ａ点に
置かれた半導体レーザに結合する逆進入光は阻止され、
半導体レーザにおけるＳ／Ｎの低下は防止される。

［本発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは更にアイソレータの逆進入光を阻止する性
能（以下逆方向損失という）を高めるため中央部に２つ
のファラデー回転子を有する光アイソレータを開発し特
願昭６２−３４１６５号として出願した。このような２
つのファラデー回転子を有するものの一つとして特開昭
６３−５３１８号公報に記載された縦続接続型アイソレ
ータが知られている。第８図は、中央部に２つのアイソ
レータを有する光アイソレータの構造を説明するだめの
図で、この図で３ａ、３ｂはファラデー回転子、２ａ、
２ｂ、２ｃ、２ｄは偏光子、４ａ。

４ｂは中空の永久磁石、１は偏光子２ｂ、２ｃおよびフ
ァラデー回転子３ａ、３ｂを装架する支持部材である中
央ホルダー、５ａ、５ｂは前記偏光子２ａおよび２ｄを
装架し、位置合わせを行う回転可能な偏光子支持部材で
ある回転ホルダーである。　第８図に示すような２段の
光アイソレータの場合は、ファラデー回転子が２個有る
ので偏波面は磁束の向きにより元の偏波面より９０度若
しくは０度回転したものが得られるのである。

このような２段光アイソレータを組み立てる場合、第５
図に示すように、２個のファラデー回転子３　ａ、３　
ｂと２個の偏光子２　ｂ、２　ｃを中央ホルダー１の軸
方向の中空部６の端から挿入するという作業が不可欠で
あり、ファラデー回転子３ａと偏光子２ｂ、偏光子２ｂ
と２０及び偏光子２ｃとファラデー回転子３ｂが互いに
接触しないようにスペーサ７　ａ、７　ｂ、７　ｃが必
要であった。また、このような構造では、接着剤でそれ
ぞれの部品を固定しようとする場合、接着剤を流し込む
ための貫通孔８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが別に必要になる
。

さらに接着剤が一様に各部品の側面に流れているかどう
かの確認はこの構造では非常に難しい。

さらに、中央ホルダー１の中で全ての部品が光軸に対し
て平行に整列しているという確認はできない。このため
に光アイソレータの特徴である高い逆方向損失が安定に
得られない場合があることが判った。

本発明の目的は逆方向損失が大きく高性能な光アイソレ
ータを安価にしかも安定的に供給できる構造を有する光
アイソレータを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は光軸線上にファラデー回転子が配置され、該フ
ァラデー回転子の両側に偏光子が配置され、前記ファラ
デー回転子に磁場を印加する磁石が設けられており、前
記ファラデー回転子及び偏光子は少なくとも１つの支持
部材により装架されている光アイソレータにおいて、前
記支持部材は前記ファラデー回転子および／または偏光
子を光軸に対してほぼ直角方向から挿入可能な開口部を
有することを特徴とする光アイソレータである。

また、本発明は光軸線上の中央に２個のファラデー回転
子とこれらのファラデー回転子の間に偏光子が配置され
ており、前記２個のファラデー回転子の両側には偏光子
が配置されており、前記２個のファラデー回転子それぞ
れに磁場を印加する磁石が設けられている光アイソレー
タにおいて、前記２個のファラデー回転子およびこれら
のファラデー回転子の間の偏光子を１つの支持部材で装
架し、前記支持部材は前記ファラデー回転子および偏光
子を光軸に対してほぼ直角方向から挿入可能な開口部を
有することを特徴とする光アイソレータである。

ここで、前記の支持部材に開口部を設けることにより、
偏光子又はファラデー回転子を支持部材に挿入し調整す
る際に開口部から実体顕微鏡等でお互いの位置関係を正
確に確認でき、接着剤等を用いた位置の固定を正確に行
うことができる。

さらに、この開口部の幅をファラデー回転子または偏光
子と適当なはめあいを有するものとすることにより、開
口部からそれらを挿入でき、作業性を大幅に向上するこ
とができる。

前述した開口部を設ける利点に加えてファラデー回転子
を２個有する光アイソレータの場合は偏光子の数も増え
、ファラデー回転子および、偏光子の位置の固定は更に
正確なものが必要である。

特に光軸方向に対してファラデー回転子及び中央の偏光
子の端面が垂直になっ惑いるかどうかを確認できること
は実際に作業を行う場合に極めて有効なことである。

また接着時を流し込む場合も、開口部より確認しながら
流し込めるので作業の失敗の確率が減少し極めて都合が
よい。このことにより、お互いの部品の位置関係の正確
さを期すためにファラデー回転子と偏光子間に設けられ
ていたスペーサは必ずしも必要でなくなる。

また、２つのファラデー回転子を有する場合、一般には
これらのファラデー回転子ごとに磁石が設けられており
、支持部材の外周に磁石の間隙を保つスペーサが必要で
ある。このスペーサはファラデー回転子及び偏光子の挿
入を容易に実現するため支持部材に設けられた開口部に
連なる切り欠けが設けられていることが好ましい。

また、中央の支持部材だけでなく光アイソレータの両端
に設けられる偏光子を支持するための偏光子支持部材に
も光軸方向に沿った中空部に連なる開口部を設けること
は、両端の偏光子の位置を正確に固定することができる
ため好ましい。

また、光アイソレータのそれぞれの偏光子によって分離
される光の方向に上記の開口部を設けることにより、分
離された光が支持部材により直ちに反射されて発光素子
である半導体レーザに帰還するのを低減することができ
、更に逆方向損失を向上することができる。

［実施例コ 以下本発明の実施例について詳しく説明するが本発明は
これらの実施例に限るものではない。

第１図は第６図に示した２段の光アイソレータの中央ホ
ルダー１を本発明の構造とした一実施例である。

ファラデー回転子３　ａ、３　ｂと中央の偏光子２ｂ、
２ｃは、ファラデー回転子３ａ、３ｂおよび偏光子２ｂ
、２ｃの幅よりやや大なる開口部９が設けられた一体物
の中央ホルダー１に、開口部９から挿入し、その後実体
顕微鏡により位置決めを行い接着剤により固定する。

開口部９のファラデー回転子３ａ、３ｂと中央の偏光子
２ｂ、２ｃの嵌め合いは光軸に直角な面とこれらの素子
の光軸の入射する面とのなす角度が１度未満になるよう
に設定した。これにより、第９図の従来技術に示した中
空部６の端から挿入し、接着剤を注入する貫通孔８ａ、
８ｂ、８ｃ。

８ｄより接着剤を注入し固定する方法に比べると格段に
簡単になり、しかも精度が大幅に向上することがわかっ
た。

第２図は本発明の光アイソレータの中央ホルダー１の他
の実施例である。第２図の中央ホルダー１においては第
１図に示す中央ホルダーの上部を切りとった構造を有し
ている。中央ホルダーに求められる最も重要な役割はフ
ァラデー回転子３ａ。

３ｂ及びの偏光子２ｂ、２ｃの位置を光軸に対して所定
の位置に固定することである。従って、第２図の場合は
第１図の中央ホルダーよりさらに上記素子の挿入が簡単
に行える。通常、中央ホルダー１の外曲面は第８図に示
したようにその外側に設けられる円筒磁石の内曲面と接
しており、この円筒磁石を支持する役割も持っている。

そのため、中央ホルダー１の外曲面は円筒磁石の内曲面
とほぼ等しい形状を有するものであることが望ましい。

第１図に示す様なほぼ円筒型で円筒磁石を支持できるも
のは円筒磁石と中央ホルダーを必ずしも完全に固定する
必要はないが、第２図に示す様な中央ホルダー１の場合
は中央ホルダー１は円筒磁石を支持できないため磁石に
接着剤で完全に固定して使用した。

第２図に示す中央ホルダー１−には一部にくぼみ１５を
設け、ファラデー回転子及び偏光子を挿入する際、中央
ホルダーが動いて作業性が悪くなるのを防止した。これ
は、第１図の中央ホルダー１にも同様に作成することが
できた。

また、第２図に示すように円筒型磁石の内曲面とほぼ等
しい外曲面を有する磁石支持部材１６を中央ホルダー１
にかぶせることによって磁石の支持を容易にすることが
できる。

第３図は本発明の他の実施例を示したものであり、第１
図と異なり、円筒状の中央ホルダー１の外曲面の内、フ
ァラデ、−回転子及び偏光子を挿入する部分のみに中空
部６に通じる開口部９が設けてあり、外曲面の両端部に
は開口部がないものである。このような中央ホルダー１
を使うことにより、中央ホルダー１の強度を第８図に示
した従来の光アイソレータの強度を落とさず上記素子の
挿入の作業性を向上することができる。

第４図は、本発明の更に他の実施例を説明するための構
成図である。この図において、磁石用のスペーサ１０が
中央ホルダー１中央に固定されており、磁石用スペーサ
１ｏには中央ホルダー１の開口部９に連なり、径方向に
広がる切り欠き１１が設けられている。

このような、構造とすることにより、磁石用のスペーサ
によりファラデー回転子および偏光子の調整が阻害され
ることなく正確な位置決めができ、さらに、半径方向に
広がる切り欠き１１としたため、中央の偏光子の挿入を
更に容易にできた。

ここで、磁石用のスペーサ１０は中央ホルダー１と一体
で形成しても良い。この場合は磁石用スペーサ１０の位
置決めをする必要がないという利点がある。

第５図は第８図に示した光アイソレータの両端に配置さ
れている回転ホルダーも上記構成とした一例を示したも
のである。

この場合も開口部９より偏光子２ａ、２ｄを挿入でき、
しかも、偏光子の端面を上部から直接観察できるため、
作業性と位置決め精度を向上することができた。

第６図は本発明のもう一つの実施例を説明するための図
である。２段の光アイソレータに順方向１３に対して逆
方向から反射光１４が入射した場合、偏光子２ｄで入射
光の一部分が分離され、分離光１２ａとなる。偏光子２
ｄを通過した光はファラデー回転子３ｂにより偏波面が
回転し、そのほとんどが偏光子２ｃにより分離され、分
離光１２ｂとなる。偏光子２ｃを通過した光の一部分は
さらに偏光子２ｂにより分離され、分離光１２Ｃとなる
。偏光子２ｂを通過した光はファラデー回転子３ａで偏
波面が回転し、そのほとんどが偏光子２ａにより分離さ
れ、分離光１２ｄとなる。

このような過程を経て、６０ｄＢ以上の逆方向損失を有
する２段の光アイソレータが実現されるのであるが、分
離光１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ　の処理の仕方が
高性能確保のために極めて重要である。即ち分離光　１
２ａ、１２ｂ、１２ｃ。

１２ｄ　　はほぼ光軸と直角方向に分離されるが、分離
された方向に例えばホルダーの側面のような光学的に反
射される物があると、光が戻ってきて、もう−度光路を
逆方向に進むことがある。このような現象は、高い逆方
向損失を有する２段の光アイソレータを実現しようとす
る場合は極めて都合が悪い。

ここで、本発明の開口部９と分離光の伝搬方向を一致さ
せると反射する対象物がかなり遠くなるので分離光が再
び光路に戻ってくる確率は非常に低くなるのではないか
と考え、第１図の開口部９と分離光１２ｂ、１２ｃの光
路を一致させ、かつ回転ホルダー５の開口部９を分離光
１２ａ、１２ｄの光路に一致させた２段の光アイソレー
タを作成した。第６図の中央ホルダー１の外側には円筒
磁石を第８図に示したように設置した。

この結果、開口部と分離光の伝搬方向を一致させない場
合には６０　ｄＢ以上の逆方向損失を実現させるのが難
しかったのに対し、本実施例の方法を用いることにより
、７０　ｄＢ以上の逆方向損失を有する２段の光アイソ
レータを安定に作製できるようになった。

光アイソレータの逆方向損失を更に向上するために第６
図で示した分離光が当たる円筒磁石の内曲面に光を吸収
するような物質を配置する事も可能である。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の構造を用いれ
ば、組立効率の一層の改善を図りつつ、高性能な２段光
アイソレータの特性を安定に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図、第６図は本
発明の実施例を示した図、第７図は従来の技術を示した
図、第８図は２段の光アイソレータの構成を示した説明
図、第９図は従来の２段アイソレータの組立手順を示し
た図である。 １：中央ホルダー ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ　：偏光子、 ３ａ、３ｂ：ファラデー回転子 ４ａ、４ｂ：永久磁石、５ａ、５ｂ：回転ホルダー６：
中空部、７　ａ、７　ｂ、７　ｃ　ニスペーサ、８　ａ
、８　ｂ、８　ｃ、８　ｄ　：貫通孔、９：開口部１０
：磁石用スペーサ、１１：切り欠け１２ａ、１２ｂ、１
２ｃ、１２ｄ　：分離光１４：反射光、１５：くぼみ 第 図 第 図 第 手続補正書（白化

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光軸線上にファラデー回転子が配置され、該ファ
   ラデー回転子の両側に偏光子が配置され、前記ファラデ
   ー回転子に磁場を印加する磁石が設けられており、前記
   ファラデー回転子及び偏光子は少なくとも１つの支持部
   材により装架されている光アイソレータにおいて、前記
   支持部材は前記ファラデー回転子および／または偏光子
   を光軸に対してほぼ直角方向から挿入可能な開口部を有
   することを特徴とする光アイソレータ。
2. （２）光軸線上の中央に２個のファラデー回転子とこれ
   らのファラデー回転子の間に偏光子が配置されており、
   前記２個のファラデー回転子の両側には偏光子が配置さ
   れており、前記２個のファラデー回転子それぞれに磁場
   を印加する磁石が設けられている光アイソレータにおい
   て、前記２個のファラデー回転子およびこれらのファラ
   デー回転子の間の偏光子を１つの支持部材で装架し、前
   記支持部材は前記ファラデー回転子および偏光子を光軸
   に対してほぼ直角方向から挿入可能な開口部を有するこ
   とを特徴とする光アイソレータ。
3. （３）光アイソレータの両側の偏光子はそれぞれ支持部
   材により装架されており、この支持部材は前記偏光子を
   光軸に対してほぼ直角方向から挿入可能な開口部を有す
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の光アイソレ
   ータ。
4. （４）支持部材の外周に磁石の間隙を保つスペーサを有
   し、このスペーサは支持部材に設けられた開口部に連な
   る切り欠けが設けられていることを特徴とする請求項２
   又は３に記載の光アイソレータ。
5. （５）開口部は、光アイソレータに光を入射した場合に
   、それぞれの偏光子によって分離される光の方向に設け
   られていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
   かに記載の光アイソレータ。