JPH0526172B2

JPH0526172B2 -

Info

Publication number: JPH0526172B2
Application number: JP57014780A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Okazaki; Satoru Amano
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1982-02-03
Filing date: 1982-02-03
Publication date: 1993-04-15
Also published as: JPS58132722A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は光アイソレータ装置に関し、特に、
種々の波長を有する光に使用できる光アイソレー
タ装置に関するものである。

一般に、光アイソレータ装置はフアラデー回転
素子に所定の方向に磁界を印加しておき、フアラ
デー回転素子に対して、偏光子を通過した光を磁
界方向に入射させ、入射光の偏波面を45゜回転さ
せた後、もう一つの偏光子を通過させて出射光を
得る構成を備えている。この構成では、フアラデ
ー回転素子による回転角がフアラデー回転素子内
の光路長及び入射光の波長によつて定まるため、
入射光の波長が変わる度毎に別の光アイソレータ
装置を用意する必要がある。

一方、異なる波長の光に応じて調整できる光ア
イソレータ装置として、実開昭56−55803号公報
に記載されたものがある。第１図を参照すると、
上記公報に記載された光アイソレータ装置は偏光
子１と、磁石２（磁界方向は第１図の矢印ｈで示
す方向である。）と、この磁石２間に介在してい
る。片面に斜面３ａを形成したフアラデー回転素
子３と、このフアラデー回転素子３の磁界方向ｈ
と平行な側面３ｂに貼着された、フアラデー回転
素子３の斜面３ａと平行な斜面４ａを形成したプ
リズム４と、検光子５（その偏光偏波面は偏光子
１の偏光偏波面と45゜をなすように配置されてい
る。）とを具備している。また、フアラデー回転
素子３の斜面３ａ及びプリズム４の斜面４ａはそ
れぞれ、光軸Ａに対して角度θ（＝45゜）をなして
おり、かつ磁石２、フアラデー回転素子３及びプ
リズム４を共に磁界方向ｈに対して垂直方向（第
１図で示す矢印Ｚ）に移動できる構成を有してい
る。

次に、この光アイソレータ装置の動作について
説明する。

先ず、偏光子１に入射した光は、特定の偏光方
向を持つた直線偏光となり、プリズム４に導か
れ、プリズム４の斜面４ａで反射されてフアラデ
ー回転素子３に入射する。更に、フアラデー回転
素子３に入射し光は、斜面３ａで反射し、偏光子
に入射した光と平行にフアラデー回転素子３内を
伝播する。伝播中、磁石２によつて印加される磁
界により偏波面は回転し、フアラデー回転素子３
から出射する。

この構成では、フアラデー回転素子３に入射し
た光が、フアラデー回転素子３によつて偏波面の
回転の影響を受けるのは、磁界方向ｈと平行な光
軸を通過するときであることから、フアラデー回
転素子３に入射した光の波長に対応して、磁石
２、フアラデー回転素子３及びプリズム４を矢印
Ｚ方向に移動し、磁界による偏波面の回転角は45
度となる。

ここで、フアラデー回転素子３から出射した光
は、検光子５に入射し、その光は、検光子５と偏
波面の偏光方向と一致していることから、検光子
５から出射する。

一方、検光子５から入射した光は、検光子５、
フアラデー回転素子３、プリズム４を通過するこ
とにより、偏光子１の偏波面に対して90度傾いた
偏波面をもつた直線偏光となつて偏光子１に入射
するため、偏光子１を通過しない。

上記した光アイソレータ装置は、フアラデー回
転素子３を磁界方向と垂直な方向に移動すること
によつて、使用する光の波長に応じて光路長を、
すなわち、フアラデー回転素子内の磁界方向ｈと
平行な光軸の長さを調整し、偏波面の回転角を調
整できる。しかしながら、図示した光アイソレー
タ装置は次のような欠点があつた。

先ず、フアラデー回転素子３及びプリズム４の
各斜面３ａ，４ａは高い面精度を持たなげればな
らない。これは面精度が悪いとフアラデー回転素
子から出射する光の出射方向が一定とならず、ま
た各斜面での反射方向が不特定となり、フアラデ
ー回転素子３をＺ方向に移動しても容易に、使用
する光の波長に応じた光路長を決定することがで
きないからである。また、フアラデー回転素子３
とプリズム４とは通常接着剤により貼着される
が、この接着剤の膜厚を均一にしなければならな
い欠点がある。すなうち、接着剤の膜厚を均一に
しないと、この接着剤によつてプリズムからフア
ラデー回転素子に入射するとき、光が屈折してし
まいフアラデー回転素子３の斜面３ａで反射され
た光の方向を一定にすることができず、その結果
単にフアラデー回転素子３をＺ方向に移動させる
だけでは所望する光路長にすることはできない欠
点があつた。以上の欠点は全て光路長を調整する
ことに、起因したものである。

本発明の目的は、前述した欠点を除去し、フア
ラデー回転素子に印加される磁界強度を可変する
ことによつて、種々の波長の光に対して適切に働
くよう調整可能な光アイレータ装置を提供するこ
とである。

本発明の他の目的は、入射光の光軸の延長上に
出射光の光軸を有することにより、他の光学系と
の組み合わせが容易な光アイソレータ装置を提供
することである。

以下に本発明の実施例を図に基き詳細に説明す
る。

実施例１本例を第２図に基き詳述する。なお、同図ａは
断面図、同図ｂは側面図及び同図ｃは本例の磁石
１２の磁界分布を示す図である。

本例の光アイソレータ装置は、断面円状のケー
ス１１（なお、このケース１１は、第２図ｂに示
すように２分割されており、永久磁石１２を固着
後、一体に形成する。）と、このケース１１の内
壁に固着されたリング状の永久磁石１２とを備
え、永久磁石１２は後記するフアラデー回転素子
１４に入射した光の偏光偏波面を45度回転させる
のに十分な強度の磁界を発生する。更に、ケース
１１の光の入射・出射方向には、それぞれ側面板
１１ａ，１１ｂが位置付けられており、各側面１
１ａ，１１ｂは相対向する貫通孔１１ｃ，１１ｄ
を有している。また、貫通孔１１ｃ，１１ｄ及び
永久磁石１２の空間部である孔１２ａには、アル
ミ等からなる管１３（円筒状体）が内挿されてい
る。

管１３は、ケース１１の貫通孔１１ｃ，１１ｄ
に嵌合・挿入されて、第２図ａ，ｃに示すよう
に、貫通孔１１ｃ側がＮ極、貫通孔１１ｄ側がＳ
極である永久磁石１２の孔１２ａ内の磁界方向ｈ
と平行に摺動自在に平行移動する。更に、この管
１３内には、公知の材質、例えば常磁性ガラス
（FR−５(株)保谷硝子商品名）からなるフアラデー
回転素子１４と、このフアラデー回転素子１４の
入射側に固着された、第１のビームスプリツタ１
５及び第２のビームスプリツタ１６と、第１のビ
ームスプリツタ１５に対向し、フアラデー回転素
子１４の出射側に固着された、偏光子１７とが設
けられている。そして、第１のビームスプリツタ
１５と第２のビームスプリツタ１６とは単一の偏
光子として作用し、第１のビームスプリツタ１５
は、第２図ａにおいて管１３の底面に、一方第２
のビームスプリツタ１６は、第１のビームスプリ
ツタ１５の上方に、それぞれ固着されている。ま
た、偏光子１７は第１のビームスプリツタ１５に
入射する光の光軸の延長上に固着されており、第
１ビームスプリツタと第２のビームスプリツタに
よる偏光子の偏波面に対して45度傾いた偏波面を
有している。さらに、フアラデー回転素子１４に
おいて、その出射側側面の第２のビームスプリツ
タ１６に対向する位置に第１反射膜１４ａが被着
されており、他方、フアラデー回転素子１４の入
射側側面の偏光子１７に対向する位置には第２反
射膜１４ｂ被覆されている。

次に、本例の光アイソレータ装置の動作を説明
する。

まず、フアラデー回転素子１４を内設した管１
３を磁界ｈ方向に平行に移動させ、磁界Ｈに対す
るフアラデー回転素子１４の位置を調節し、入射
する光１８の波長及び使用温度に応じて最適な磁
界が得られるようにしておく。

この状態で、管１３内に入射した光１８は第１
ビームスプリツタ１５によつて第２ビームスプリ
ツタ１６方向に曲げられ、第２ビームスプリツタ
１６により、さらにフアラデー回転素子１４内に
偏光されて入射する。フアラデー回転素子１４内
に入射した光１８は、第１反射膜１４ａによつて
反射されて第２反射膜１４ｂに向かい、第２反射
膜１４ｂによりさらに反射されフアラデー回転素
子１４から出射される。このとき、フアラデー回
転素子１４内の光１８は、永久磁石１２の磁界の
影響により、その偏波面は45度回転する。次に、
フアラデー回転素子１４から出射した光１８は偏
光子１７に入射する。このときフアラデー回転素
子１４から出射した光１８の偏波面の傾きと、偏
光子１７の偏波面の傾きとは一致していることか
ら、偏光子１７から光１８は出射する。

一般に、フアラデー回転素子によつて得られる
フアラデー回転角θは θ＝VHl、（但し、Ｖはベルデ定数、Ｈは磁
界、及びｌは磁界方向と平行な光路の長さであ
る。）で与えられる。Ｖは光の波長に依存して変
化するから、従来の光のアイソレータ装置では、
前述したように、所定の回転角（45度）を得るた
めに、入射光の波長が変化すれば光路長ｌを変え
るように構成されている。

一方、上記した実施例１では、磁界Ｈの強度を
調節することによつて、種々の使用光波長に対し
て45度の回転角を得ることができ、光路長ｌを変
化させることによる欠点を除去できる。更に、常
磁性ガラスのような温度依存性を有する材質から
なるフアラデー回転素子を用いても、使用温度に
応じて調整することができる。また、光アイソレ
ータ装置への入射光は出射光と同一軸にあり、外
部の光学系との結合が容易である。さらに、本例
において、フアラデー回転素子内の光軸は実質的
に一定であることから、光の散乱防止のために必
要とする、フアラデー回転素子の屈曲率の均一性
は、その光軸のところのみでよく、従来の光軸が
不特定である光アイソレータ装置のフアラデー回
転素子のように、その均一性がフアラデー回転素
子全体で必要とすることもない。したがつてフア
ラデー回転素子を形成する材料の製造歩留を向上
できる。

実施例２本例を第３図に示す。なお、同図は断面斜視図
である。本例と前記実施例１と異なるのは、ケー
ス１１の貫通孔１１ｃ，１１ｄに、ゴムブツシユ
２０がそれぞれ固着されていることであり、他の
構成は前記実施例１と同様である。ゴムブツシユ
２０には、孔が設けられており、管１３はゴムブ
ツシユ２０の孔内に嵌挿され、摺動自在に保持さ
れている。

実施例３本例を第４図に示す。なお、同図も断面斜視図
である。本例と前記実施例１と異なるのは、ケー
ス１１の側面１１ａ，１１ｂのそれぞれに当接す
る管１３の外周面にねじ１３ａを切つており、管
１３を回転るとこのねじ１３ａに従い、管１３が
永久磁石１２の孔１２ａ内の磁界方向に平行に移
動し、管１３の微調整が可能である。

実施例４本例を第５図に基き説明する。なお、同図ａは
断面斜視図であり、同図ｂは側面図である。

先ず、本例のケース２１は、永久磁石１２の両
側にそれぞれ、左外側面板２１ａ、左内側面板２
１ｂ、右外側面板２１ｃ、右内側面板２１ｄが設
けられており、かつ各側面板２１ａ，２１ｂ，２
１ｃ，２１ｄは中心軸を一致する断面図円状の貫
通孔を有している。そして、このケース２１の左
内側面板２１ｂと右内側面板２１ｄとの間には、
前記実施例１と同様の永久磁石１２が固着されて
いる。また、このケース２１内には、ガイド３０
ａとばね３０ｂとつば３０ｃとを設けた第１の管
３０及びこの第１の管３０の一端（永久磁石１２
側）と連接しており、かつ、外周面にねじ３１ａ
を切つてある第２の管３１が内設されている。

第１の管３０のガイド３０ａは左外側面板２１
ａの切欠き２１ｅに嵌合されており、ばね３０ｂ
は、左内側面板２１ｂとつば３０ｃとの間の第１
の管３０の外周面に巻きつけられており、一端は
左内側面板２１ｂに、もう一端はつば３０ｃに押
えられている。更に、第１の管３０は、永久磁石
１２の孔１２ａ内に内挿され、かつこの管３０内
には前記実施例１と同様のフアラデー回転素子、
第１、第２ビームスプリツタ及び偏光子が内設さ
れている。

本例によれば、第２の管３１をねじ３１ａに沿
つて回転移動させ、第１の管３０のばね３０ｂに
より、第１の管３０を円滑に進退させることがで
き、第１の管３０内のフアラデー回転素子を永久
磁石１２の孔１２ａにおいてその磁界方向と平行
に進退させることができ、その結果フアラデー回
転素子に印加される磁界強度を調整することがで
きる。また、本例によれば、ガイド３０ａが第１
の管３０に形成され左外側面板２１ａの切欠き２
１ｅに嵌合していることから、第１の管３１が回
転しても第１の管３０は回転せず、そのため光ア
イソレータ装置を他の光学系と組み合わせて使用
する際に、入射光・出射光の光軸、偏波面などの
調整が容易となる。

本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、次のものであつてもよい。

先ず、前記実施例ではフアラデー回転素子を内
設した管を磁石に対して磁界方向と平行に移動さ
せたが、磁石を管に対して移動させてもよく、ま
た管と磁石の双方を移動させてもよい。また、磁
石としてリング状の永久磁石を用いたが、他の形
状の磁石を用いてもよく、永久磁石にかわり電磁
石を用いてもよい。すなわちフアラデー回転素子
を内設固定した筒状体が内挿される空間部を有す
る磁石であればよい。また磁石の着磁方向は、第
２図に示したような方向、即ち、入射側をＮ極、
出射側をＳ極とする方向に限らず、その逆であつ
てもよい。また、第１及び第２ビームスプリツタ
の２個を用いて、１つの偏光子として作用してい
るが、１個のビームスプリツタを偏光子とし、も
う１つをミラーにしてもよい。しかし、２個のビ
ームスプリツタを用いた方が、１個のビームスプ
リツタを用いるときよりも消光比がよく、また２
個のビームスプリツタによる消光比と同等の消光
比を有する１個のビームスプリツタは非常に高価
であることから、安価な２個のビームスプリツタ
を用いた方がよい。またケース、管は円筒形又は
円管状でなくてもよく、例えば断面が多角形の筒
状体等であつてもよい。さらに、フアラデー回転
素子の光の入射面及び出射面に反射防止膜を被覆
してもよい。

以上、本発明は、フアラデー回転素子を内設固
定している筒状体を磁石等の磁界印加手段の空間
部における磁界方向と平行に移動させ、フアラデ
ー回転素子に対する磁界強度を調整していること
から、光路長を調整する従来の光アイソレータ装
置において必要とする、プリズムやプリズム及び
フアラデー回転素子の各斜面の面精度を高くしな
くても、十分に種々の光の波長に応じてフアラデ
ー回転角を調整することができる。また、光アイ
ソレータ装置への入射光と光アイソレータ装置か
らの出射光とを同一軸としたことから、他の光学
系と組み合わせてこの光アイソレータ装置を使用
するとき、非常に光軸の調整が容易であり、実用
状の効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の光アイソレータ装置を示す概
略図であり、第２図は本発明の光アイソレータ装
置の一実施例を示す図であり、同図ａは断面図、
同図ｂは側面図、同図ｃは磁石の磁界分布を示す
図である。第３図及び第４図は、それぞれ本発明
の光アイソレータ装置は他の実施例を示す断面斜
視図である。第５図は本発明の光アイソレータ装
置のさらに他の実施例を示す図であり、同図ａは
断面斜視図、同図ｂは側面図である。１１，２１……ケース、１２……永久磁石、１
３……管、１４……フアラデー回転素子、１５…
…第１ビームスプリツタ、１６……第２ビームス
プリツタ、１７……偏光子、２０……ゴムブツシ
ユ、３０……第１の管、３１……第２の管。

Claims

【特許請求の範囲】１フアラデー回転素子と、前記フアラデー回転
素子に磁界を印加する、内部に空間部を有する磁
界印加手段と、前記フアラデー回転素子及び磁界
印加手段の少なくとも一方を、前記磁界印加手段
の空間部における磁界方向と平行に移動させ、前
記フアラデー回転素子に対する磁界強度を調整す
る調整手段とを具備し、かつ前記調整手段は内側
に前記フアラデー回転素子を固定した筒状体と、
前記筒状体をフアラデー回転素子と共に前記磁界
印加手段の空間部中を且つ機械的に前記磁界に対
して相対的に移動させる手段とを有していること
を特徴とする光アイソレータ装置。２フアラデー回転素子と、前記フアラデー回転
素子に磁界を印加する、内部に空間を有する磁界
印加手段と、前記フアラデー回転素子及び磁界印
加手段の少なくとも一方を、前記磁界印加手段の
空間部における磁界方向と平行に移動させ、前記
フアラデー回転素子に対する磁界強度を調整する
調整手段と、前記フアラデー回転素子に予め定め
られた方向から光を入射する手段と、前記フアラ
デー回転素子から光を出射させる手段とを具備
し、かつ前記調整手段は内側に前記入射手段、前
記フアラデー回転素子及び前記出射手段を順次配
設固定した筒状体と、前記筒状体をフアラデー回
転素子と共に前記磁界印加手段の空間部中を前記
磁界に対して相対的且つ機械的に移動させる手段
を有し、さらに前記出射手段は前記予め定められ
た方向の延長上に配設固定され、入射光の光軸と
出射光の光軸とを同一軸としたことを特徴とする
光アイソレータ装置。