JPH03197918A - 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、ビスマス（Ｂｉ　）置換ガーネット等の厚膜
状のファラデー回転子を用いた偏光子一体型ファラデー
回転子及び光アイソレータに関するものである。

〔従来の技術〕

第８図は従来の光アイソレータを示す側面図である。

同図に示すように従来の光アイソレータは、２つの偏光
ビームスプリッタ（Ｐ、Ｂ、Ｓ、　）　８１　、８２の
間にファラデー回転子８３を挾み込むとともに、これら
偏光ビームスプリッタ８１．８２とファラデー回転子８
３の外周に円筒状の磁石８４を取り付け、さらに両側光
ビームスプリッタ８１．８２の両側の光軸上に球レンズ
８５．８６を配設して構成されている。

ここで偏光ビームスプリッタ８１の偏光面と偏光ビーム
スプリッタ８２の偏光面は、光軸に対して４５°ずれる
位置に配置されている。また磁石８４は前記ファラデー
回転子８３に対して光軸方向の磁界を与えるように構成
されている。

そして同図に示す点光源Ｃ（例えばレーザダイオード）
から発射された光は、球レンズ８５によって平行光とき
れた後、偏光ビームスプリッタ８１に入射する。

偏光ビームスプリッタ８１に入射した光は、所定の直線
偏光のみがこれを通過し、ファラデー回転子８３に入射
され、ここでその偏波面が４５°回転される。

偏波面が４５°回転された直線偏光は、予め前記偏光ビ
ームスプリッタ８１の偏光面とは４５°光軸回りにずら
されている偏光ビームスプリッタ８２をそのまま通過し
、球レンズ８６によって再び点Ｄ（例えば光ファイバの
端面）に集光されるのである。

一方、点り側から入射してきた光は、偏光ビームスプリ
ッタ８２において所定の直線偏光のみが透過され、ファ
ラデー回転子８３に入射し、ここでその偏波面がさらに
４５°回転する。

この結果偏光ビームスプリッタ８１に入射する直線偏光
の偏波面は、結局該偏光ビームスプリッタ８１の偏光面
とは直交することとなるので、偏光面で反射され、戻り
光は阻止されることとなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上述のような従来の光アイソレータにあっ
ては、偏光ビームスプリッタ８１．８２とファラデー回
転子８３と磁石８４で構成される光アインレータ以外に
、球しンズ８５，８６等からなる結合光学系を必要とし
、部品点数が多くなり、光軸調整も困難になるという問
題点があった。

また上記偏光ビームスプリッタ８１．８２はその形状、
特に長さが大のため、非常に高価であるばかりか、これ
を２個使用しているので、部品点数が多くなるという問
題点もあった。

きらに偏光ビームスプリッタ８１．８２の端面やファラ
デー回転子８３の端面での反射光を光軸方向から除去す
るためには、これら端面を光軸に対して傾斜させる必要
があるが、このようにすると、光軸ズレにより各光学部
品の設置位置調整が困難となり、また各光学部品の製作
が困難になるという問題点があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、部品点数の削減によって装置の小型
化、光軸調整の容易化が図れ、また安価で反射光を容易
に除去できる偏光子一体型ファラデー回転子及び光アイ
ソレータを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明は、両者の接触面を密
接することによって１つのレンズを構成する形状の２つ
のレンズ片を具備し、該２つのレンズ片を、偏光ビーム
スプリッタ層と厚膜状のファラデー回転子を介して接着
せしめ、さらに該接着した２つのレンズ片の外部に前記
ファラデー回転子に光軸方向の磁界を印加する磁石を配
設して偏光子一体型ファラデー回転子を構成した。

また本発明は、平板状の基板の面上に厚膜状のファラデ
ー回転子と偏光ビームスプリッタ層を形成するとともに
、該基板を光軸に対して所定角度傾斜せしめて配置し、
さらに前記ファラデー回転子に光軸方向の磁界を印加す
る磁石を配設して偏光子一体型ファラデー回転子を構成
した。

〔作用〕

上記の如く偏光子一体型ファラデー回転子を構成するこ
とにより、ファラデー回転子と偏光ビームスプリッタ層
が一体化され、独立した偏光ビームスプリツタが不要と
なる。

また２つの偏光子一体型ファラデー回転子を接続するだ
けで、光アイソレータが構成できるので、光軸調整も容
易で、その組立ても容易となる。

またレンズの内部にファラデー回転子と偏光ビームスプ
リッタ層を介在させた偏光子一体型ファラデー回転子を
２つ接続して光アイソレータを構成した場合は、レンズ
系と光アイソレータとが一体化されるので、独立したレ
ンズ系が不要となる。

また光軸に対してファラデー回転子と偏光ビームスプリ
ッタ層を所定角度傾斜させれば、これらファラデー回転
子等の面で反射された反射光が光軸方向から除去できる
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明にかかる偏光子一体型ファラデー回転子
１を示す側断面図である。

同図に示すようにこの偏光子一体型ファラデー回転子１
は、２つのレンズ片２．３を、偏光ビームスプリッタ層
４と厚膜状のファラデー回転子５を介して密接せしめ、
さらに該レンズ片２，３の外周に磁石６を取り付けて構
成されている。

以下各構成部品について説明する。

レンズ片２とレンズ片３は、それぞれ半球状に形成され
ている。そしてこのレンズ片２，３はその接触面を密接
することによって１つの球レンズが構成できる。

次にこのレンズ片２，３の間に偏光ビームスブノック層
４とファラデー回転子５を形成する方法を第２図を用い
て説明する。

まず同図（ａ）に示すように、レンズ片３の接触面３１
上に厚膜状のファラデー回転子５を接着する。ここでこ
の厚膜状のファラデー回転子５としては、例えば、ビス
マス（Ｂｉ　）置換ガーネット膜等の厚膜を用いる。

なおこの実施例においては、このファラデー回転子５の
厚みは光軸方向から入射してくる入射光の偏波面を２２
．５′回転するに必要な厚みとしている。

但し、このファラデー回転子５の回転角は、用途により
その膜厚を変えることで変更してもよい。

次に同図（ｂ）に示すように、レンズ片２の接触面２１
上には、誘電体蒸着やレリーフ格子等によって偏光ビー
ムスブリット機能を有する偏光ビームスプリッタ層４を
形成する。

そして同図（Ｃ）に示すように、レンズ片３のファラデ
ー回転子５形成面上に、レンズ片２の偏光ビームスプリ
ッタ層４形成面を密着して接着する。

そして次にこの偏光ビームスプリッタ層４とファラデー
回転子５を介して接着したレンズ片２．３は、第１図に
示すように、円筒状の磁石の内部に挿入して固定する。

なおこのとき、磁石６の中心軸と光軸は一致せしめる。

またレンズ片２，３は、偏光ビームスブノツタ層４とフ
ァラデー回転子５が光軸に対して所定の傾きを持つよう
にする。

これによって本発明にかかる偏光子一体型ファラデー回
転子１が完成する。

第３図はこの偏光子一体型ファラデー回転子１を用いて
構成された光アイソレータ１０を示す側断面図である。

同図に示すように光アイソレータ１０は、上記第１図に
示すと同じ偏光子一体型フアラデー回転子１，１′を２
つ光軸上に併設せしめて構成されている。

ここで偏光子一体型ファラデー回転子１は、偏光子一体
型ファラデー回転子１′に対向する面側に、ファラデー
回転子５がくるように配置される。

一方偏光子一体型フアラデー回転子１′は、偏光子一体
型ファラデー回転子１に対向する面側に、ファラデー回
転子５′がくるように配置される。またこの偏光子一体
型ファラデー回転子１′は、その偏光ビームスブリ・ｙ
り層４′とファラデー回転子５′の面が、前記偏光子一
体型ファラデー回転子１の偏光ビームスプリッタ層４と
ファラデー回転子５の面とは、光軸口りに４５″回転し
てずらした位置となるように取り付けられている。

次に同図に示すレーザ光源Ａから光アイソレータ１０に
光を入射した場合を説明する。

まずレンズ片２に入射した光は、偏光ビームスプリッタ
層４において所定の直線偏光のみが透過される。

次にこの直線偏光は、ファラデー回転子５によってその
偏波面が光軸口りに２２．５”回転される。

そして次にこの直線偏光はこのレンズ片３を通過するが
、この直線偏光は、この２つのレンズ片２．３を通過す
ることによって平行光となる。

次にこの平行光となった光は、偏光子一体型ファラデー
回転子１′のレンズ片２′に入射し、ファラデー回転子
５′によってその偏波面がさらに光軸口りに２２．５′
回転され、結局この直線偏光は全体として４５″回転さ
れる。

そしてこの全体として４５″回転きれた直線偏光は、そ
のまま偏光ビームスプリッタ層４′を通過する。

そしてこのレンズ片２’、３’　を通過した直線偏光は
、このレンズ片２’、３’　によって所定の位置に集光
されるのである。

一方偏光子一体型フアラデー回転子１′側（同図の右側
）から入射してきた戻り光（球面波）は、レンズ片３′
内を通過して偏光ビームスプリッタ層４′において、前
記偏光ビームスプリッタ層４の偏光面よりも４５″回転
した偏波面を有する直線偏光のみを通過する。

次にこの光は、ファラデー回転子５′を通過するときに
さらに２２．５′回転きれてレンズ片２′を透過する。

レンズ片２′を透過した平行光は、レンズ片３に入射し
、ファラデー回転子５によってその偏波面をきらに２２
．５”回転され、結局前記偏光ビームスプリッタ層４の
偏光面よりも９０″回転した状態で該偏光ビームスプリ
ッタ層４に入射するため、この光はこの偏光ビームスプ
リッタ層４で反射され透過しない。これによって戻り光
が阻止されることとなる。

以上のように光アイソレータ１０を構成すれば、結合光
学系が光アイソレータと一体にできるので、部品点数が
削減できる。

第４図はこの光アイソレータ１０をレーザダイオードモ
ジュール２０に適用した場合の一具体例を示す図である
。

同図に示すようにこのレーザダイオードモジュール２０
は、発光部２１とレセプタクル部２２で構成されており
、発光部２１の内部には、発光素子２３が取り付けられ
ている。この発光素子２３の光軸上には、レーザダイオ
ード２４が取り付けられ、また発光部２１の右端には、
レンズ片２．３が光軸上にくるように偏光子一体型ファ
ラデー回転子１が取り付けられている。

またレセプタクル部２２の左端には、レンズ片２’、３
’が光軸上にくるように偏光子一体型ファラデー回転子
１′が取り付けられ、またこの偏光子一体型ファラデー
回転子１′の右面には、光ファイバーを取り付けたフェ
ルール（図示せず）の端部を当接きせるストッパー２５
が取り付けられている。

そしてこれら発光部２１とレセプタクル部２２は、偏光
子一体型フアラデー回転子１，１′同士が当接するよう
に固定される。

なお同図において各偏光子一体型ファラデー回転子１，
１′のレンズのサイズを異ならせているのは、結合効率
を向上せしめるためである。

そしてレーザダイオード２４から発射されたレーザー光
は、偏光子一体型ファラデー回転子１．１′を通過する
ときに、その直線偏光が４５″回転されて、光ファイバ
ー（図示せず）の端面内に集光される。

一方光フアイバー側からの戻り光は、上記第３図で説明
したように、偏光子一体型ファラデー回転子１において
阻止される。

このようにレーザダイオードモジュール２０を構成すれ
ば、結合レンズ系と光アイソレータとが一体化できるの
で、非常に簡素で、小型・調整容易な構造となる。

第５図は本発明にかかる他の偏光子一体型ファラデー回
転子３１を示す側断面図である。

同図に示すようにこの偏光子一体型ファラデー回転子３
１は、平板状の基板３２の片側面上に厚膜状のファラデ
ー回転子３４を形成するとともに、他方の面上に偏光ビ
ームスプリッタ層３３を形成し、また該基板３２を光軸
に対して所定角度傾斜せしめて配置し、さらに該基板３
２を内蔵するように円筒状の磁石３６を配設して構成き
れている。

ここで基板３２は、例えばＧ、　Ｇ、　Ｇ、基板（Ｇｄ
、Ｇａ。

ガーネット基板の略）で構成され、その一方の面に例え
ばビスマス置換ガーネット膜からなる厚膜状のファラデ
ー回転子３４が形成されている。

ここでこのファラデー回転子３４の厚みは、光軸方向か
ら入射してくる直線偏光の偏波面を２２．５＠光軸回り
に回転するに必要な厚みとしている。

また該基板３２の他方の面上には、誘電体蒸着やレリー
フ格子によって偏光ビームスプリッタ層３３が形成され
ている。

そしてこの基板３２は、その面が光軸に対して所定角度
傾斜する位置で、磁石３６内に固定されるのである。

第６図はこの偏光子一体型ファラデー回転子３１を用い
て構成された光アイソレータ４０を示す側断面図である
。

同図に示すように光アイソレータ４０は、上記第５図に
示すと同一の偏光子一体型ファラデー回転子３１　、３
１’　を２つ光軸上に併設せしめて構成きれている。

ここで偏光子一体型ファラデー回転子３１は、偏光子一
体型ファラデー回転子３１′に対向する面倒に、ファラ
デー回転子３４がくるように配置されている。

一方偏光子一体型フアラデー回転子３１′　も、偏光子
一体型ファラデー回転子３１に対向する面側に、ファラ
デー回転子３４′がくるように配置される。さらにこの
偏光子一体型ファラデー回転子３１′は、基板３２′の
面が、前記偏光子一体型ファラデー回転子３１０基板３
２の面と対称な位置から光軸回りに４５°回転した位置
に取り付けられている。

そしてこの光アイソレータ４０に同図に示す左側から平
行光を入射すると、まず偏光ビームスプノック層３３に
よって、所定の直線偏光のみが通過され、次にこの直線
偏光は、ファラデー回転子３４によってその偏波面が光
軸回りに２２．５゜回転される。

そしてこの直線偏光は、ファラデー回転子３４′によっ
てその偏波面がさらに光軸回りに２２゜５°回転され、
結局この直線偏光は全体として４５°回転される。

一方同図に示す右側から入射してきた戻り光は、偏光ビ
ームスプリッタ層３３′で、前記偏光ビームスプリッタ
層３３の偏光面よりも４５＠回転した直線偏光のみを通
過させる。次にこの光は、ファラデー回転子３４′を通
過するときにさらに２２．５”回転されてファラデー回
転子３４に入射される。

そしてこの光はファラデー回転子３４によってその偏波
面をさらに２２．５”回転され、結局前記偏光ビームス
プリッタ層３３の偏光面よりも９０″回転した状態で偏
光ビームスプリッタ層４に入射するため、この光はこの
偏光ビームスプリッタ層４を透過しないのである。これ
によって戻り光が阻止されることとなる。

次にこのファラデー回転子３４の厚さを求める。

第７図に示すようにこのファラデー回転子３４は光軸か
らθｉの角度の位置に傾けて設置されている。

このとき光軸方向のファラデー回転子３４の厚Ｖ；ベル
デ定数 Ｈ；磁界の強さ（ガウス） で表わされ、入射角と印加磁界方向が一致する場合、フ
ァラデー回転子５′の垂直方向の厚さｔｃｏｓ（θｉ−
θｒ） で表わされる。

以上本発明に係る光アイソレータの実施例を詳細に説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく例えば
下記のような種々の変形が可能である。

■上記第１図に示す実施例においては、レンズ片３上に
ファラデー回転子５を形成し、レンズ片２上に偏光ビー
ムスプリッタ層４を形成したが、この偏光ビームスプリ
ッタ層４はファラデー回転子５上に形成してもよい。

また第５図に示す実施例においても、ファラデー回転子
３４上に偏光ビームスプリッタ層３３を形成してもよい
。

■上記第１図に示す実施例においては、偏光ビームスプ
リッタ層４とファラデー回転子５を挾み込むレンズを球
レンズとしたが、本発明はこれに限定されず、使用する
レンズは他のレンズ、例えば分布屈折率型レンズを使用
しても差し支えない。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明に係る光アイソレー
タによれば、以下のような優れた効果を有する。

■ファラデー回転子と偏光ビームスプリッタ層が一体化
されるので、独立した偏光ビームスブ」ツタが不要とな
り、光学系の簡素化が図れる。

■レンズの内部にファラデー回転子と偏光ビームスプリ
ッタ層を介在させた場合は、レンズ系と光アイソレータ
とが一体化されるので、独立したレンズ系が不要となり
、光学系の簡素化が図れる。

■２つの偏光子一体型ファラデー回転子を接続するだけ
で、光アイソレータが構成できるので、その組立てが容
易となる。

■光軸に対してファラデー回転子と偏光ビームスプリッ
タ層が所定角度傾斜しているので、これらファラデー回
転子等の面で反射された反射光が光軸上から容易に除去
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる偏光子一体型ファラデー回転子
１を示す側断面図、第２図はレンズ片２．３の間に偏光
ビームスプリッタ層４とファラデー回転子５を形成する
方法を示す図、第３図は２つの偏光子一体型フアラデー
回転子１，１′を用いて構成された光アイソレータ１０
を示す側断面図、第４図は光アイソレータ１０をレーザ
ダイオードモジュール２０に適用した場合の一具体例を
示す図、第５図は本発明にかかる他の偏光子−体型ファ
ラデー回転子３１を示す側断面図、第６図は２つの偏光
子一体型ファラデー回転子３１゜３１′を用いて構成さ
れた光アイソレータ４０を示す側断面図、第７図はファ
ラデー回転子３４の厚さｔを求める方法を示す図、第８
図は従来の光アイソレータを示す側面図である。 図中、１．１’　　、３１．３１’・・・偏光子一体型
ファラデー回転子、２゜ 片、４．４’、３３゜ ノック層、５．５’、３ 回転子、６．６’、３６ ４０・・・光アイソレータ、 ２’、３．３’・・・レンズ ３３′・・・偏光ビームスブ ４．３４’　・・・ファラデー 、３６′・・・磁石、１０゜ ３２・・・基板、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）両者の接触面を密接することによって１つのレン
   ズを構成する形状の２つのレンズ片を具備し、該２つの
   レンズ片を、偏光ビームスプリッタ層と厚膜状のファラ
   デー回転子を介して接着せしめ、さらに該接着した２つ
   のレンズ片の外部に前記ファラデー回転子に光軸方向の
   磁界を印加する磁石を配設したことを特徴とする偏光子
   一体型ファラデー回転子。 （２）請求項（１）記載の偏光子一体型ファラデー回転
   子を２組具備し、該２組の偏光子一体型ファラデー回転
   子をそれぞれのファラデー回転子が内側となりそれぞれ
   の偏光ビームスプリッタ層が外側となるように光軸上に
   併設したことを特徴とする光アイソレータ。（３）平板
   状の基板の面上に厚膜状のファラデー回転子と偏光ビー
   ムスプリッタ層を形成し、該基板、を光軸に対して所定
   角度傾斜せしめて配置するとともに、前記ファラデー回
   転子に光軸方向の磁界を印加する磁石を配設したことを
   特徴とする偏光子一体型ファラデー回転子。 （４）請求項３記載の偏光子一体型ファラデー回転子を
   ２組具備し、該２組の偏光子一体型ファラデー回転子を
   それぞれのファラデー回転子が内側となりそれぞれの偏
   光ビームスプリッタ層が外側となるように光軸上に併設
   したことを特徴とする光アイソレータ。