JPH0588113A - 光フアイバ型フアラデーローテーター及び光アイソレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、極めて小型コンパクトに形成で
きるとともに、その製作が極めて容易な光ファイバ型フ
ァラデーローテーター及びその光ファイバ型ファラデー
ローテーターを用いた光アイソレータを提供することを
目的とする。 【構成】 本発明にかかる光ファイバ型ファラデーロー
テーターは、両端部に磁極を有する円筒磁石部材の中心
軸と交わる両端面を該中心軸に直交する面に対して互い
に反対方向に所定の角度だけ傾斜させた単位磁石部材１
０１〜１０８を、互いの端面を突き合わせて複数個結合
させることによりこれらによって閉じた多角環状に形成
されるようにして形成した環状磁石体１００の内部にそ
の中心軸に沿うようにしてファラデー効果を奏する光フ
ァイバ１３０を収納したものであり、また、本発明にか
かる光アイソレータは上記構成のファラデーローテータ
ーを用いたものであり、これにより極めて小型コンパク
トに形成できるとともに、その製作が極めて容易な光フ
ァイバ型ファラデーローテーター及び光アイソレータを
得ているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、極めて小型コンパク
トに形成できる光ファイバ型ファラデーローテーター及
びその光ファイバ型ファラデーローテーターを用いた光
アイソレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ型ファラデーローテーターと
しては、例えば、文献［APPLIED OPTICS Vol.23,No.7 A
pril 1984 pp1103-1106 ］に開示されているものが知ら
れている。

【０００３】この文献に開示された例は、要するに、フ
ァラデー効果を奏する物質でコア材を構成した光ファイ
バに、その軸方向に沿った磁界をかけるようにしたもの
で、これにより、この光ファイバ中を進行する偏光光の
偏波面を回転させるようにしたものである。

【０００４】また、この文献開示の原理を応用した例と
して、一般的に知られている例は、ドーナツ状のソレノ
イドコイルの中心に光ファイバを巻くことにより、光フ
ァイバの軸に平行に磁界がかかるようにしたものや、こ
れを改良したものとして、８の字型のソレノイドコイル
に垂直に交差する形に光ファイバを巻くようにして例も
知られている（昭和５９年８月８日付の日刊工業新聞参
照）。

【０００５】さらに、上述のような光ファイバ型ファラ
デーローテーターの入・出射部に互いに偏光面の異なる
偏光子を配置して構成した光アイソレータも知られてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
の光ファイバ型ファラデーローテーターは、いずれもソ
レノイドコイルを用いたものであるため、このソレノイ
ドコイルによる発熱の問題があるとともに、このソレノ
イドコイルを駆動する電源が必要であり、小形・コンパ
クト化に一定の限界が生じていた。また、上述のドーナ
ツ型ソレノイドコイルを用いたものは、ソレノイドコイ
ルをドーナツ型に形成しなければならないとともに、そ
の環状の中心に光ファイバを捩じりながらくぐらせて巻
くという繁雑な組み立て作業が必要であるという問題点
を有していた。

【０００７】この発明は、上述の背景のもとでなされた
ものであり、極めて小型コンパクトに形成できるととも
に、その製作が極めて容易な光ファイバ型ファラデーロ
ーテーター及びその光ファイバ型ファラデーローテータ
ーを用いた光アイソレータを提供することを目的とした
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、 （１） 両端部に磁極を有する円筒磁石部材の中心軸と
交わる両端面を該中心軸に直交する面に対して互いに反
対方向に所定の角度だけ傾斜させた単位磁石部材を、互
いの端面を突き合わせて複数個結合させることによりこ
れらによって閉じた多角環状に形成されるようにして形
成した環状磁石体の内部にその中心軸に沿うようにして
ファラデー効果を奏する光ファイバを収納する構成とし
た。

【０００９】また、この構成１の光ファイバ型ファラデ
ーローテーターを用いた光アイソレータとして、 （２） ファラデーローテーターの両側に偏光面の異な
る偏光子を配置してなる光アイソレータにおいて、前記
ファラデーローテーターとして請求項１に記載の光ファ
イバ型ファラデーローテーターを用いたことを特徴とす
る構成とした。

【００１０】

【作用】上述の構成１によれば、環状磁石体の内部には
軸方向に平行な磁界が形成されているからこの内部にそ
の軸方向に沿って収容したファラデー効果を奏する光フ
ァイバの軸に沿って平行な磁界がかけられる。これによ
り、ファラデーローテーターとしての作用が得られる。
これによれば、ソレノイドコイルを用いる必要がないか
らソレノイドコイルによる発熱の問題がが生じないとと
もに、装置を小型コンパクトに形成できる。さらに、単
位磁石部材を、互いの端面を突き合わせて複数個結合さ
せることによりこれらが円周上に配列されるとともに閉
じた多角環状に形成されるようにして環状磁石体を形成
するようにしたことから、環状磁石部材の製作が容易で
あるとともに、各単位磁石部材にあらかじめ光ファイバ
を通しておいてからこれらを結合して環状磁石体を形成
でき、同時に光ファイバ型ファラデーローテーターを得
ることができるから製作が極めて容易である。

【００１１】また、構成２によれば、光ファイバ型ファ
ラデーローテーターを用いた光アイソレータを極めて小
型コンパクトに形成できるとともに、容易に得ることが
できる。

【００１２】

【実施例】

（光ファイバ型ファラデーローテーター）図１はこの発
明の一実施例にかかる光ファイバ型ファラデーローテー
ターの構成を示す図、図２は単位磁石部材の構成を示す
図、図３は光ファイバ型ファラデーローテーターの製作
手順の説明図である。以下、これらの図面を参照にしな
がら一実施例にかかる光ファイバ型ファラデーローテー
ターを詳細に説明する。

【００１３】図において、符号１００は環状磁石体、符
号１０１〜１０８は単位磁石部材、符号１３０は光ファ
イバである。

【００１４】環状磁石体１００は、略円筒状の単位磁石
部材１０１〜１０８を、互いの端面を突き合わせて複数
個結合させることにより、これらによって閉じた多角環
状に形成されるようにしたものである。したがって、そ
の内部に、各単位磁石部材１０１〜１０８内の空洞が繋
ぎ合わされて略ドーナツ状に形成された空洞１２０が形
成されており、該空洞１２０内には、その中心軸に平行
な磁界が形成されている。

【００１５】単位磁石部材１０１〜１０８は同一形状を
なすもので、図２に単位磁石部材１０１を例にして示し
たように、両端部にＮ，Ｓ磁極を有し、略円筒状をなし
たもので、磁石部材１０１の中心軸Ｏと交わる両端面１
０１ａ１０１ｂを該中心軸Ｏに直交する面Ｐ₁ ，Ｐ₂ に
対して互いに反対方向に角度α＝２２．５°だけ傾斜さ
せたものである。内部には空洞１０１ｃが形成されてい
る。また、単位磁石部材１０１及び１０８には光ファイ
バの取り出し孔１０１ｄ及び１０８ｄがそれぞれ形成さ
れている。これら単位磁石部材はＳｍーＣｏ系磁石等で
構成される。

【００１６】そして、環状磁石部材１００の空洞１２０
内には、光ファイバ１３０が、該空洞１２０の中心軸に
光ファイバ１３０の光軸が沿うようにして空洞内を６周
するようにして巻かれ、その両端は外部に取り出され
て、光の入・出射部とされる。光ファイバ１３０として
は、この実施例では、鉛ガラスによるシングルモードフ
ァイバを用いた。このファイバは反磁性であり、ベルデ
定数が石英ファイバの約５倍もあるほかに、光弾性定数
が小さいために曲げ誘起複屈折が小さく、したがって、
小径に巻くような本実施例の場合に用いるのに最適であ
る。なお、このような光ファイバは、例えば、特公平３
ー１３１７７号公報等に開示されている。

【００１７】次に、図３を参照にしながら、上述の構成
の光ファイバ型ファラデーローテーターを製作する手順
を説明する。

【００１８】まず、単位磁石部材１０１〜１０８を互い
に逆磁極を有する端面を突き合わせて結合して長い直線
円筒状体に形成する。

【００１９】次に、この直線円筒状体の一端部から筒内
に光ファイバ１３０を通し、この筒内を通過させた後、
外部を通して再度筒内に通す作業を必要な回数（この実
施例では６回とした）行って筒内と外部との間に所望の
ターンのループを形成させた後、両端をループから取り
出しておく。

【００２０】次いで、図の矢印ｒで示したように、単位
磁石部材１０１〜１０８を次々と回転していき、図１に
示されるような環状磁石体１００を形成する。その際、
矢印ｕで示されるように、光ファイバ１３０の両端を引
きながらループ径を調整しながら作業を行う。

【００２１】以上の構成において、環状磁石体１００内
の空洞１２０内を６回通されるようにしてコイル状に形
成された光ファイバ１３０のコイル径を約３０ｍｍと
し、また、空洞１２０内の磁場の強さを３３００エール
ステッド（Ｏｅ）としたとき、波長１．３μｍの光に対
して４５°のファラデー回転角を得ることができた。な
お、この場合、ベルデ定数の波長依存性を考慮して磁場
内の光ファイバの全長や磁場の強さ等を調整することに
より、他の波長（１．５μｍ、０．８μｍ、０．６３μ
ｍその他の波長）にも適用できることは勿論である。

【００２２】この実施例によれば、従来は必要であった
ソレノイドコイルを用いる必要がないからソレノイドコ
イルによる発熱の問題が生じないとともに、装置を小型
コンパクトに形成できる。さらに、単位磁石部材１０１
〜１０８を、互いの端面を突き合わせて複数個結合させ
ることにより環状磁石体１００を形成するようにしたこ
とから、環状磁石体１００の製作が容易であるととも
に、各単位磁石部材１０１〜１０８にあらかじめ光ファ
イバ１３０を通しておいてからこれらを結合して環状磁
石体１００を形成でき、同時に光ファイバ型ファラデー
ローテーターを得ることができるから製作が極めて容易
である。

【００２３】図４は上述の一実施例にかかる光ファイバ
型ファラデーローテーターの変形例の構成を示す図であ
る。図に示されるように、この実施例は、１６個の単位
磁石部材２０１〜２１６によって環状磁石体２００を構
成するようにしたもので、そのほかの構成は、上述の一
実施例と同じであるので説明を省略する。なお、この変
形例では、単位磁石部材２０１〜２１６においては、そ
の両端面が中心軸と直交する面に対してなす角度αを、
α＝１１．２５°とする必要がある。

【００２４】この変形例によれば、環状磁石体２００の
形状がより円環状に近くなるので、環状磁石体２００内
にある光ファイバをより正確に磁界に平行になるように
配置することができ、より効率的な磁界印加が可能とな
る。

【００２５】（光アイソレータの一実施例）図５は本発
明の一実施例にかかる光アイソレータの構成を示す図で
ある。

【００２６】この実施例にかかる光アイソレータは、上
述の変形例にかかる光ファイバ型ファラデーローテータ
ーの光入・出射端部に、それぞれファイバ型偏光子３０
０及び４００を接続したものである。

【００２７】この場合、光ファイバ型ファラデーローテ
ーター２００は、入射した偏光光の偏波面４５°回転す
るものである。また、ファイバ型偏光子３００及び４０
０は、互いに通過できる偏光光の偏波面が４５°ずれて
いるものである。

【００２８】また、ファイバ型偏光子としては、偏波保
持ファイバを利用したものが知られている。この偏波保
持ファイバとは、該ファイバを一様に曲げると、該ファ
イバを伝搬する光の直交する偏波成分のうち一方の偏波
成分の損失が大きくなって他方のみを伝搬するという性
質を有するものである。したがって、この偏波保持ファ
イバを、例えば、円形のガイド部材に保持して円形状に
保持すれば、偏光子としての機能が得られ、光ファイバ
偏光子が得られる。

【００２９】この実施例によれば、波長１．３μｍの光
に対して、約２５ｄＢ以上のアイソレーションが容易に
得られることが確認された。

【００３０】これによれば、光路を全て光ファイバによ
って構成した光アイソレータを得ることができ、極めて
単純でかつ小型コンパクトな構成を有し、しかも、光学
位置調整等をほとんど必要としない光アイソレータを得
ることができる。

【００３１】なお、光ファイバ偏光子の代わりに、メタ
ル銅の共鳴吸収を利用した超薄型ガラス偏光子等の他の
偏光子を持ちいることもできる。

【００３２】なお、上述の各実施例では、光ファイバと
して鉛ガラスを用いたシングルモードファイバを用いた
例をかかげたが、この代わりに石英ファイバを用いても
よいことは勿論である。石英ファイバは光通信やファイ
バーセンサに多用されている石英系光ファイバとの接続
が容易であるという利点を持っている。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明にかかる光
ファイバ型ファラデーローテーターは、両端部に磁極を
有する円筒磁石部材の中心軸と交わる両端面を該中心軸
に直交する面に対して互いに反対方向に所定の角度だけ
傾斜させた単位磁石部材を、互いの端面を突き合わせて
複数個結合させることによりこれらによって閉じた多角
環状に形成されるようにして形成した環状磁石体の内部
にその中心軸に沿うようにしてファラデー効果を奏する
光ファイバを収納したものであり、また、本発明にかか
る光アイソレータは上記構成のファラデーローテーター
を用いたものであり、これにより極めて小型コンパクト
に形成できるとともに、その製作が極めて容易な光ファ
イバ型ファラデーローテーター及び光アイソレータを得
ているものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる光ファイバ型ファ
ラデーローテーターの構成を示す図である。

【図２】単位磁石部材の構成を示す図である。

【図３】光ファイバ型ファラデーローテーターの製作手
順の説明図である。

【図４】光ファイバ型ファラデーローテーターの変形例
構成を示す図である。

【図５】光アイソレータの一実施例の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１００，２００…環状磁石体、１０１〜１０８，２０１
〜２１６…単位磁石部材、１３０…光ファイバ、３０
０，４００…光ファイバ偏光子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端部に磁極を有する円筒磁石部材の中
   心軸と交わる両端面を該中心軸に直交する面に対して互
   いに反対方向に所定の角度だけ傾斜させた単位磁石部材
   を、互いの端面を突き合わせて複数個結合させることに
   よりこれらによって閉じた多角環状に形成されるように
   して形成した環状磁石体の内部にその中心軸に沿うよう
   にしてファラデー効果を奏する光ファイバを収納した光
   ファイバ型ファラデーローテーター。
2. 【請求項２】 ファラデーローテーターの両側に偏光面
   の異なる偏光子を配置してなる光アイソレータにおい
   て、 前記ファラデーローテーターとして請求項１に記載の光
   ファイバ型ファラデーローテーターを用いたことを特徴
   とする光アイソレータ。