JPH0645933Y2 - 光アイソレータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案はレーザ発振器より発射されたレーザ光が発振器
内に帰還することを防止する情報制御システムなどに用
いる光アイソレータに関する。

〈従来の技術〉 レーザ光を用いた情報制御システムにおいては発振器よ
り発振された出力光の一部がシステムを構成する一部の
素子によって反射され発振器内に帰還し戻り光となり，
レーザの発振が乱れる現象があって，これを防止するた
めに光アイソレータが用いられている。

この光アイソレータは第４図および第５図に示すよう
に，発振器から矢印Ａの方向に発射された任意の楕円偏
光は第１の偏光子２に入射後透過すると平面偏光とな
る。この平面偏光は矢印Ｂの方向に加えられた磁界の中
に設けられたファラデー回転子１を通過すると矢印Ｒの
方向に45°回転した平面偏光となる。さらにファラデー
回転子１を通過した平面偏光は第２の偏光子２′を通過
しても偏光面は変らない出力光となる。ファラデー回転
子１は入射光と出力光との間に偏波面の方向にかかわら
ずファラデー回転によって45°回転させ，また偏光子2,
2′はそれぞれ特有の偏光のみ透過させ，これと垂直な
成分は吸収される。

ここで出力が矢印Ｃの方向に帰還した場合は第５図のよ
うに楕円偏光の戻り光は第２の偏光子２′を透過すると
平面偏光となり，またこの平面偏光はファラデー回転子
１で45°偏光面が回転され第１の偏光子２に達する。し
かし第１の偏光子２の持っている偏光特性に対して偏光
子２に入射する平面偏光は直交しているので透過するこ
とができず発振器には戻ることはない。

いまこの種の光アイソレータの例は第６図に示すように
ファラデー回転子１に磁界を与える円筒状の永久磁石３
の貫通孔８の中に，ファラデー回転子１とその両面に偏
光子2,2′とを中心の光軸５を一致させて密着挿入して
形成される。

また光アイソレータの他の例は第７図に示すように中央
にファラデー回転子１を設け，その両側面にリング状の
永久磁石3,3′の貫通孔８と光軸５とを一致させ，さら
にその両側面にそれぞれ偏光子2,2′を密着させて形成
されている。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかし従来の光アイソレータにおいてはファラデー回転
子1,偏光子2,2′などの部品は互に接触面が密着されて
組み立てられ，光が正しく透過するように精度な加工を
要する欠点がある。また使用される部品は接着のとき加
熱されるので，各部品の熱膨脹係数の差によって，加熱
によって生ずるひずみ応力のため光アイソレータが破損
劣化し，信頼性に欠ける欠点がある。

〈問題を解決するための手段〉 本考案は従来のかかる欠点を除き，円筒状で非磁性材よ
りなり一端に設けられた中心軸の方向に折り曲げられた
複数個の爪の外側面に中心軸を光軸として１個の偏光子
２が接着された第１のスペーサと、また爪の外側面に中
心軸を光軸として１個のファラデー回転子１が接着され
た第２のスペーサとが中心に貫通孔８が貫設された円筒
状の永久磁石３の両端より覆われた光アイソレータであ
る。

〈作用〉 この光アイソレータからの順方向の出力光を偏光面を有
する特殊な光ファイバで受ける場合，また逆に出力光が
偏光で偏波面に垂直な偏光となった戻り光に対する場合
の例においては光ファイバ側およびレーザ側の偏光子２
が省略でき，機能を低下することなく，部品の点数が少
く組立が容易になる。

〈実施例〉 本考案の光アイソレータの１実施例を第１図並に第２図
に示す。

図面に示すように，一端に軸方向に向け折り曲げた複数
個の爪６と他端の外縁にほぼ等間隔に複数個の切り込み
溝７を設けた非磁性材よりなる円筒状のスペーサ４を形
成する。いまこのスペーサ４のうち１個に爪６の外側面
に円筒状の中心に光軸５を一致させ１個の偏光子２が接
着固定して第１のスペーサ４を形成する。またスペーサ
のうち他の１個の爪６の外側面に円筒状の中心に光軸５
を一致させ１個のファラデー回転子１を接着固定して第
２のスペーサ４′を形成する。

ここで中心に貫通孔８が貫設された円筒状の永久磁石３
を第１のスペーサ４の中に挿入し，さらに第２のスペー
サ４′を永久磁石３を覆って外接させて光アイソレータ
が形成される。この組立において，ファラデー回転子1,
偏光子２の光軸５と永久磁石３の貫通孔８の中心とを一
致させるため，スペーサ4,4′と永久磁石３とは接着し
ないで自由回転させておき、光軸５の位置より基準光を
入射透過させスペーサ4,4′を回転させて偏光子2,ファ
ラデー回転子１などによる光アイソレータの性能が最大
となるように微調整を行なう。その後永久磁石３とスペ
ーサ4,4′とを接着固定し，高性能に光アイソレータが
得られる。ここで第１のスペーサ４に刻まれた切り込み
溝７と第２のスペーサ４′に刻まれた切り込み溝７とは
互に突出部分が切り込み溝７の中に挿入されるように構
成される。

いま偏光子２とファラデー回転子１などの光学素子を薄
い材料よりなるスペーサ4,4′に接着のとき加熱の工程
が加わるので，スペーサ4,4′のたわみによってひずみ
が吸収され，熱膨脹係数の差によって生ずるひすずみで
破損することがない。

また本考案において光アイソレータからの順方向に出力
された光を偏光面を持っている特殊なファイバーで受け
る場合，また逆に出力光が偏光で偏光面に垂直な偏光を
持つ戻り光に対し雑音による発振モードの乱れが小さい
分布帰還型のレーザの場合などの例においては，従来の
ものに対し光ファイバー側およびレーザ側の偏光子２を
省略しても機能に変化はない。

一般に永久磁石３の回転の中心となる光軸上の磁界は永
久磁石３の外形が対称であるから，常に光軸５とは平行
な向きとなる。ここで第３図は永久磁石３として外径4m
m,内径2mm,長さ4mmの例における縦軸に磁界の相対強度
G,横軸に永久磁石３の中央から端面に到る距離Dmmとし
てシュミレーションした特性曲線図である。図面に示す
ように横軸Ｄに対し磁界の相対強度Ｇは永久磁石３の中
央D1で最大となり端面,D2に近ずくにつれて減少し端面D
2よりやや外側で磁界の相対強度Ｇが零となり，さらに
外側では負の相対強度Ｇとなり，再び負値で減少する傾
向にある。したがってファラデー回転子１に飽和した磁
界を与えるために光軸５上の位置は永久磁石３の内部X1
と端面よりやや離れた外部X2の位置の２個所となる。し
かし本考案による円筒状の永久磁石３を使用するもので
は外部磁界が用いられているので，内部磁界にくらべ若
干小さいので使用される永久磁石３は多少大きなものと
なる。しかし，ファラデー回転子１が永久磁石３の外側
に設置されているので組立が容易で微調が可能となる。

〈考案の効果〉 以上に述べたように本考案によれば，ファラデー回転子
1,偏光子2,永久磁石３はそれぞれ１個を使用するのみで
よく，ファラデー回転子1,偏光素子２などの光学素子と
スペーサ4,4′との接着面のひずみ応力は減少し，また
組立が容易で組立後微調整が可能で性能がよい光アイソ
レータが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の光アイソレータの実施例の分解外観斜
視図，第２図は第１図における光軸にて切断した縦断側
面図，第３図は本考案における永久磁石の中央から端面
に向う光軸に沿った外部磁界の相対強度の関係を示す特
性曲線図，第４図は光アイソレータの順方向の光に対す
る動作の分解斜視図，第５図は第４図に対する逆方向の
光に対する動作の分解斜視図，第６図は従来の光アイソ
レータの例の縦断側面図および外観正面図，第７図は従
来の光アイソレータの他の例の縦断側面図および外観正
面図である。 なお 1:ファラデー回転子,2,2′：偏光子,3,3′：永久磁石,
4,4′：スペーサ,5:光軸,6:爪,7:切り込み溝,8:貫通
孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状の非磁性材よりなり，一端に中心軸
   に向けて折り曲げられた複数個の爪６の外側面に１個の
   偏光子２を光軸を中心として接着してなる第１のスペー
   サ４と前記爪６の外側面に１個のファラデー回転子１を
   前記光軸を中心として接着してなる第２のスペーサ４′
   とが中心に貫通孔８が貫設された永久磁石３の両端面よ
   り前記光軸と前記貫通孔８の中心とを一致させて覆って
   なる光アイソレータ。