JPH02256018A

JPH02256018A - ファラデー回転装置

Info

Publication number: JPH02256018A
Application number: JP7906889A
Authority: JP
Inventors: Takemasa Ishikawa; 武正石川
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1990-10-16
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JP2567697B2

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】イ０発明の目的〔産業上の利用分野〕本発明は、光アイソレータやサーキュレータなどに用い
られる磁気光学効果を用いたファラデー回転子に係り、
特に温度依存性、及び波長依存性の改良に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

近年、光フアイバー通信技術の進歩は目覚ましく、低損
失ファイバーと長時間連続発振可能な半導体レーザの開
発により、光フアイバー通信技術は通信量の増加に対応
して安価で高品質の通信手段を提供するものとして期待
されている。しかし、半導体レーザからの出射光が光ス
ィッチや、光コネクタ部を通過する際反射により戻り光
が発生し、この戻り光が光源である半導体レーザに入る
と発振を不安定にする。この半導体レーザの発振を安定
化するために光アイソレータが実用化されている。本発
明に係るファラデー回転子は光アイソレータの主要構成
要素である。

光アイソレータの基本構成を第３図に模式図で示す。光
アイソレータは、偏光子８、磁気光学効果を用いたファ
ラデー回転子９、検光子１０、ファラデー回転子９に磁
場を印加するマグネット３により構成されている。半導
体レーザ６などの光源から出射された光アイソレータへ
の入射光すが偏光子８を通過することにより偏光され、
ファラデー回転子９に入る。それにより偏光された光は
、入射面内において偏光面が４５度回転する。（ファラ
デー回転子は予め偏光した光が４５度回転するように調
整されている。）検光子１０はあらかじめ偏光子８の偏
光に対して４５度偏光面が傾いて設定されているのでフ
ァラデー回転子９を透過した出射光Ｃは、光の損失を受
けることなく検光子１０を通過する。これに対して光ア
イソレータの先方にある光部品からの反射により入射す
る戻り光ｄは、検光子１０を経てファラデー回転子９を
通ることにより戻り光ｄの偏光が偏光子８の偏光面に対
して９０度傾くようになる。ファラデー回転子は、入射
光の向きに関係なく磁場の方向に対して偏光面を回転す
る特徴を持っているため、偏光子８には偏光面に対して
９０度の角度を持った偏光された戻り光ｅが入射される
。この偏光された戻り光ｅは、偏光子８を通過しないた
め、戻り光はここで遮断される。この光アイソレータの
特徴は、前述したようにファラデー回転子の特性を利用
して偏光された戻り光が入射側の偏光面に対して９０度
回転するために偏光子８により戻り光が遮断されるもの
であるが、この特性は、ファラデー回転子９の回転角が
常に４５度であることを前提としている。従って、従来
のファラデー回転子では、回転角が種々の環境の変化に
より４５度から変化してしまい、戻り光は偏光子８を通
過し光源に入射されるため、光源の発振を不安定にする
欠点があった。

ファラデー回転子の回転角を変化させる要因として使用
環境における温度変化、光源の波長変化などが考えられ
る。現在、光通信用として使われている光アイソレータ
用のファラデー回転子としては、強磁性体であるＲ３Ｆ
ｅ５０＋　２　（Ｒは希土類、及びビスマスなど）で表
される鉄ガーネット単結晶が一般的である。鉄ガーネッ
ト単結晶は、小型で低コストの光アイソレータを作製す
ることを可能にしたが、先にも述べたように波長変化や
、温度変化に対してファラデー回転角も変化させてしま
うため、使用波長や使用温度を限定して用いらなければ
ならないという問題があった。

第４図に光アイソレータの性能を示すアイソレーション
特性とファラデー回転角のずれの関係を示す。即ち設定
した４５度の偏光角に対し、１度ずれが生じた場合、ア
イリレーションは２／３に減少してしまい、アイソレー
タの効果が期待できなくなることがわかる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、磁界を印加することにより偏光した光の偏波
面を回転する、いわゆるファラデー回転子において、温
度特性、及び周波数特性の異なる少なくとも２種類以上
の（ＲＢｉ）３（ＦｅＸＹ）ｓＯ＋　２　（Ｒは希土類
、Ｘ−ＹはＧａ、　Ａｌ、　Ｍｇ・・・）で表される鉄
ガーネットを用いることにより、一方の鉄ガーネットが
温度変化、及び波長変化によりファラデー回転角が変化
した時、他方の鉄ガーネットが温度変化により磁区を反
転させ、調整されたファラデー回転角により各々の２個
のファラデー回転子が相補い所定の回転角となるよう組
み合せた方法からなる広波長帯、及び広温度帯層ファラ
デー回転子を提供することにある。

口１発明の構成〔課題を解決するための手段〕本発明は、（ＲＢｉ）３（ＦｅＸＹ）５Ｏ１２（Ｒは希
土類、Ｘ・ＹはＧａ、　Ａｌ、　Ｍｇ・・・）で表され
る鉄ガーネット単結晶の中で、１６ａサイト、及び２４
ｄサイトのＦｅ３＋がＧａ、Ａｌなどの非磁性イオンに
、ある程度置きかわると常温付近において、磁区が反転
する温度領域があり、その温度領域において、磁場を印
加してもファラデー回転が起こらないという磁区相殺温
度特性を利用して常温においては第１のファラデー回転
子にのみファラデー回転が起こり、常温から一定温度以
上の変化が起こった時、第２のファラデー回転子に磁区
反転が起こり、ファラデー回転が第２のファラデー回転
子にも発生し、第１のファラブー回転子が温度によって
変化したファラデー回転角のずれを補正する複合された
ファラデー回転子、及び波長が変化したことによって第
１のファラデー回転子の回転角が変化した場合、第２の
ファラデー回転子を温度変化させ、磁区を反転させ、波
長変化により発生したファラデー回転角のずれを補正す
るファラデー回転子。

即ち本発明は、磁界を印加することにより偏光した光の
偏波面を回転するいわゆるファラデー回転子において、
少なくとも２種類以上の（ＲＢＩ　）　３（ＦｅＸＹ）
　５０１２　（Ｒは希土類、ｘ−ｙはＧａ、　Ａｌ、　
Ｍｇ−）で表される鉄ガーネットを用いることにより、
−方の鉄ガーネットが温度変化、及び波長変化によりフ
ァラデー回転角が変化した時、他方の鉄ガーネットが温
度変化により磁区を反転させることによりファラデー回
転子を調整することを特徴とするファラデー回転子を提
供するものである。

〔作用〕

常温近辺に磁区相殺温度領域を持つ鉄ガーネットを組み
合わせ、一方の鉄ガーネットが温度変化や波長変化で機
能が低下した場合、他の一方の鉄ガーネットが動作温度
領域となるよう設定し１組み合せられた２個の鉄ガーネ
ットの偏光機能を合わせて正常に保ち、使用波長の変更
や温度変化があっても機能を確保する。

〔実施例〕

本発明による実施例を以下に示す。

（実施例１）第１図は、本発明の一実施例を示し、温度によるファラ
デー回転角の変化を補正するためのファラデー回転子の
断面図である。本例において、ファラデー回転子イ１は
（ＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２単結晶、ファラデー回転子
口２として（Ｇｄ　Ｂｉ）　３　（ＦｅＧａＡｌ）ｓｏ
ｔ　２単結晶を用いた。ファラデー回転子に磁場を加え
るマグネット３は希土類磁石で構成している。ファラデ
ー回転子口２は、鉄ガーネットの相殺温度が約２８℃で
あり、その温度状況下にある時は、ファラデー効果が起
こらないようになっている。ファラデー回転角イ１の（
ＴｂＢｉ）３ＦｅｓＯ＋□単結晶のファラデー回転角の
温度係数は−０，０４℃であり、２０℃において４５度
回転するように調整されているファラデー回転子イ１の
ファラデー回転角が温度が１℃高くなるごと０．０４度
回転角が減少する。従って、ファラデー回転子イ１の環
境温度が３０℃になった時、ファラデー回転子イ１のフ
ァラデー回転角は４４．６度に変化した。その時、ファ
ラデー回転子口２は、磁区の反転により、ファラデー回
転効果が起こり、予め０．４度回転するように設定され
ているため、ファラデー回転子イｌの変化分０．４度を
補正し、温度３０℃においても、ファラデー回転角が４
５度回転することが出来た。

（実施例２）第２図に、本発明による他の一実施例を示す。

本例において、ファラデー回転子ハ４として（ＹＢｉ）
　３Ｆｅｓｏ＋　２単結晶、ファラデー回転チエ５とし
て（（Ｅｄ　Ｂｉ）：＋（ＦｅＧａＡｌ）ｓｏ＋２単結
晶を用いた。ファラデー回転子に磁場を加えるマグネッ
ト３を用いたファラデー回転チエ５は、磁区相殺温度が
２５℃であり、その温度状況下にある時は、ファラデー
効果が起こらないようになっている。尚、このファラデ
ー回転チエ５は磁区相殺温度以外の時は、波長、５５μ
ｍにおいて１５度回転する。このファラデー回転チエ５
は、ペルチェ素子７により磁区の補償温度２５℃付近に
温度が保持され１通常は、ファラデー効果が起こらない
ようになっている。ファラデー回転子ハ４は、波長依存
性を持つため、光通信用に使用されている波長、３１μ
ｍと、５５μ層においては、各々ファラデー回転角具な
る。このため、ファラデー回転子ハ４は、、３１μｍに
おいて４５度回転されるよう調整した。この場合、、５
５μ履におけるファラデー回転角は３０度であった。

、５５μｍの波長でに使用する場合、光アイソレータな
どに用いられるファラデー回転子は、４５度が最適の回
転角であるため、ファラデー回転チエ５をペルチェ素子
により磁区相殺温度を２５℃より若干高い温度（約３０
℃程度）まで上昇させ、それにより、ファラデー回転素
チエ５は、磁区の反転を行い、ファラデー回転角１５度
を発生した。その結果、ファラデー回転子ハ４、及びフ
ァラデー回転チエ５を合わせて、５５μ膳の波長におい
ても４５度の回転角が得られた。本実施例では波が、３
１から、５５μ重へと大幅に変化する場合を示したが、
環境条件によるわずかなずれの補正も同様な方法で第２
のファラデー回転子の回転角の設定により改善すること
が出来る。

ハ８発明の詳細な説明したごとく、本発明によれば、（ＲＢｉ）ｒ（Ｆ
ｅＸＹ）５Ｏ１２（Ｒは希土類、ｘ−ｙはＧａ、　Ａｌ
、　Ｍｇ−）で表される鉄のガーネット単結晶の中で、
１６ａサイト、２４ｄサイトのＦｅ３＋がＧａ、　ＡＩ
などの非磁性イオンに、ある程度置きかわると常温付近
において磁区が反転する温度（磁区相殺温度）領域があ
り、その温度領域において磁場を印加してもファラデー
回転が起こらないという特徴を利用して常温においては
、第１のファラデー回転子にのみファラデー回転が起こ
り、常温から±５℃以上の変化が起こった時、第２のフ
ァラデー回転子に磁区の相殺が起こり、ファラデー回転
が第２のファラデー回転にも発生し、第１のファラデー
回転子が温度によって変化したファラデー回転角のずれ
を補正するファラデー回転子や、波長が変化したことに
よって第１のファラデー回転子の回転角が変化したとき
、第２のファラデー回転子が温度変化により磁区を反転
させ、波長変化により発生したファラデー回転角のずれ
を補正するファラデー回転子が得られ、広温度領域、及
び高周波数帯域で高精度に機能するファラデー回転子を
提供出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示し、温度によるファラ
デー回転角の変化を補正するためのファラデー回転子の
断面図。第２図は、本発明の他の一実施例を示し、波長によるフ
ァラデー回転角の変化を補正するためのファラデー回転
子の断面図。第３図は、光アイソレータの原理を示す構成斜視図。第４図は、光アイソレーダのアイソレーションとファラ
デー回転角の関係を示す図。１・・・ファラデー回転子イ、２・・・ファラデー回転
子口、３・・・マグネット、４・・・ファラデー回転子
ハ、５・・・ファラデー回転チエ、６・・・半導体レー
ザ、７・・・ベルチェ素子、８・・・偏光子、９・・・
ファラデー回転子、１０・・・検光子、ａ・・・入射光
の方向、ｂ・・・入射光、Ｃ・・・出射光、ｄ・・・戻
り光、ｅ・・・偏光された戻り光、Ｈ・・・磁界の方向
。第１図

Claims

【特許請求の範囲】

１、磁界を印加することにより偏光した光の偏波面を回
転するいわゆるファラデー回転子において、少なくとも
２種類以上の（ＲＢｉ）＿３（ＦｅＸＹ）＿５Ｏ＿１＿
２（Ｒは希土類、Ｘ・ＹはＧａ、Ａｌ、Ｍｇ・・・）で
表される鉄ガーネットを用いることにより、一方の鉄ガ
ーネットが温度変化、及び波長変化によりファラデー回
転角が変化した時、他方の鉄ガーネットが温度変化によ
り磁区を反転させることによりファラデー回転子を調整
することを特徴とするファラデー回転子。