JPH071414U - 光アイソレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液相エピタキシャル法で得られたガーネット
結晶構造体を用い、波長多重伝送方式の光通信システム
や光計測器などで戻り光を有効に遮断できる光アイソレ
ータを提供する。 【構成】 ファラデー回転角が約４５度に達するまで複
数のファラデー回転子４ａ〜４ｃが磁石３に囲まれて光
軸１上に並べられるとともに光軸１に対し光の入出射面
を傾斜させて筒体２内に内蔵されていることを特徴とす
る。該ファラデー回転子４ａ〜４ｃはその中心点が光軸
１上に直線的に並べられ、光の入出射面の傾斜方向が互
いに光軸１に対し同一方向に揃えられていると特によ
い。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、液相エピタキシャル法で製造されたファラデー回転子を用いた波長 多重用の光アイソレータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

光源を発した伝送光を光学系を介して伝達しようとすると一部の光が途中の光 学系の入射端面で反射して光源まで戻り、それによってノイズが生じて通信障害 が引き起こされることがある。光アイソレータは光通信システムでのそのような 戻り光を遮断するために用いられる微小な光学部品である。

【０００３】 光アイソレータには一般に筒体内にファラデー回転子とともに磁石、偏光子、 検光子などが設けられる。磁場があるとファラデー回転子は透過する光の偏光方 向を透過の都度４５度回転させる。光の偏光方向はファラデー回転子を透過した 回数によって相違することとなり、偏光方向の違いをもとに偏光子や検光子は透 過回数の多寡を読み取り、遮断する光と遮断しない光とを選別する。

【０００４】 ファラデー回転子は光アイソレータ内で入出射面を光軸に対して傾斜して設け られる。戻り光は光アイソレータ内でも生じることによる。伝送光は、偏光子、 ファラデー回転子、検光子の入射面でも一部が反射する。このとき進行方向に対 して１８０度逆転して反射すると反射したその多くが直接光源に戻ってしまう。 こうした事態を防ぐため、偏光子、検光子も含めて各入出射面を光軸に対して傾 斜させ、反射方向をそらす工夫が取られている。

【０００５】 しばしば光通信システムや光計測器では波長の違う複数の光を同時使用する波 長多重伝送方式が採用される。その場合、光アイソレータに使用されるファラデ ー回転子も多重した波長に十分対応できなければならない。そのためには例えば １．３μｍ波長光と１．５５μｍ波長光との多重伝送を行う場合、ファラデー回 転子は液相エピタキシャル法で得られる特定のガーネット結晶構造体が好ましい 。ただし、波長の違う光に有効に作用させるためにＢｉ置換量は０．３以下にす る。ところが、Ｂｉ置換量を減らすとガーネット結晶構造体の単位長あたりのフ ァラデー回転係数は小さくなる。どうしても光軸方向におおよそ４〜６ｍｍ程度 の厚みが必要になる。ところが液相エピタキシャル法でファラデー回転子用のガ ーネット結晶構造体を得ようとすると各結晶構造体の肉厚は略１．５ｍｍが技術 的上限である。それを越えて厚くしようとすれば基盤の結晶格子との関係のため か成長する結晶構造体に多数のクラックが生じ、歩留まりが極端に悪くなる。液 相エピタキシャル法で得られるガーネット結晶構造体はファラデー回転子に対し 応用が難しい。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は前記の課題を解決するためなされたもので、液相エピタキシャル法で 得られたガーネット結晶構造体を用い、波長多重伝送方式の光通信システムや光 計測器などで戻り光を有効に遮断できる光アイソレータを提供することを目的と する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

前記の目的を達成するためになされた本考案の光アイソレータは、その実施例 に対応する図１に示すように、ファラデー回転角が約４５度に達するまで複数の ファラデー回転子４ａ〜４ｃが磁石３に囲まれて光軸１上に並べられるとともに 光軸１に対し光の入出射面を傾斜させて筒体２内に内蔵されていることを特徴と する。該ファラデー回転子４ａ〜４ｃはその中心点が光軸１上に直線的に並べら れ、光の入出射面の傾斜方向が互いに光軸１に対し同一方向に揃えられていると 特によい。

【０００８】

【作用】

複数のファラデー回転子４ａ〜４ｃが磁石３に囲まれて光軸１に沿って並べら れている。これにより、ひとつのファラデー回転子４ａだけでは確保できないフ ァラデー回転角が十分確保される。

【０００９】 ところが、ファラデー回転子４ａ〜４ｃの中心点の位置が光軸１を挟んで上下 すればそれに連れて周縁部の位置が変動する。つまり、通信光が透過できる有効 ビーム径は狭まるおそれが残る。ファラデー回転子４ａ〜４ｃの中心点を光軸１ 上に直線的に並べるとそのようなことがなくなる。ファラデー回転子４ａ〜４ｃ の光の入出射面の傾斜方向を同一方向に揃えると短い距離内にそれらを密に並べ ることも可能となり、この場合には一層小型化が可能になる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を説明する。

【００１１】 図１は本考案の一実施例を適用した光アイソレータの部分断面図である。一端 側を入光部、他端側を出光部、中心軸を光軸１とした筒体２が設けられ、その内 周には入光部から出光部近くにまで至る円筒形磁石３が挿入されている。円筒形 磁石３の内側の中心部にはこれによって磁場を印加されたファラデー回転子４ａ 〜４ｃが光路上に３個直列に設けられている。ファラデー回転子４の光路上の前 後には入光部側に偏光子５、出光部側に検光子６が設けられている。偏光子５、 検光子６はいずれもガラス偏光板で形成されている。

【００１２】 各ファラデー回転子４ａ〜４ｃおよび偏光子５、検光子６はそれぞれその相互 間に各周縁部を挟持するスペーサーが設けられ、それらとともに円筒形磁石３の 内側に固定されている。ファラデー回転子４ａ〜４ｃはそれぞれ板状で、各板の 中心点は光軸１上に直線的に並んでいる。光の入出射面は光軸１に対し同じ方向 に揃って傾斜している。偏光子５、検光子６の光の入出射面も光軸１に対して傾 斜している。

【００１３】 ３個のファラデー回転子４ａ〜４ｃは次のような方法によって得られている。 すなわち、直径２５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのガドリニウム−ガリウムガーネット 基板（ＧＧＧ基板）両面に Ｔｂ_1.34Ｙｂ_1.40Ｃａ_0.02Ｂｉ_0.24Ｆｅ_4.65Ａｌ_0.35Ｏ₁₂結晶構造体を液相エピ タキシャル法で１．１ｍｍ積層させた。格子定数は１２．３８１Åで、クラック は生じなかった。次いでそのＧＧＧ基板を基板面と平行に肉厚中央で薄く２つに 切断し、上記結晶構造体側に残った側をさらに研磨によって削り落とした。ＧＧ Ｇ基板を削り落とした結晶構造体につき、その裏表両面に引き続き鏡面加工を施 し、これによって両面が２ｍｍ角、肉厚０．９３ｍｍのファラデー回転子４ａを 得た。同様の方法でファラデー回転子４ｂ，４ｃも得た。

【００１４】 このようにして得られた３個のファラデー回転子４ａ〜４ｃそれぞれの２ｍｍ 角両面に電子ビームでＳｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃ とを蒸着して無反射コート層を形成 し、さらに光アイソレータ内での傾斜角を考慮して端部をずらして階段状に重ね た。重ね合わせた相互間には金属製スペーサをその周縁部に介装し、互いを光学 接着剤で接着した。

【００１５】 このようなファラデー回転子４ａ〜４ｃを１０００エルステッド（Ｏｅ）の磁 場中に置き、１５５０ｎｍの波長光を透過させ、その偏光面回転角（ファラデー 回転角）を測定した。４４．５度だった。

【００１６】 このファラデー回転子４ａ〜４ｃをもとに上記の光アイソレータを形成した。 偏光子５から検光子６までの距離は４．５ｍｍとした。通信光が透過できる有効 ビーム径ａとしては直径で１．５ｍｍ確保できた。

【００１７】 円筒形磁石３によって上記と同じ１０００エルステッドの磁場をファラデー回 転子４にかけ、消光比と挿入損失を測定した。光源を発して直接ファラデー回転 子４に入射した場合の１５５０ｎｍ波長光の挿入損失は０．５ｄＢだった。その 光が他の光学系の端面で反射し、光源方向に戻ろうとするときの消光比は４２ｄ Ｂだった。波長１４５０ｎｍ光、１６５０ｎｍ光の消光比はいずれも３０ｄＢ以 上だった。

【００１８】 図２に示すように、ファラデー回転子の傾きを同一方向に揃えるのでなく、Ｖ の字型に組み合わせて光アイソレータを設計した。偏光子５から検光子６までの 距離が６．３ｍｍ以上と、技術的には光アイソレータとしてやや大型化すること が分かった。

【００１９】 ファラデー回転子４ａ，４ｂを階段状に組み合わせるのではなく、図３に示す ようにその端縁を揃えて光アイソレータを設計した。ファラデー回転子４ａ，４ ｂの中心点は光軸１を挟んで上下するとともにその周縁部の位置も変わり、周縁 部を固定するスペーサーはその分で大きくしなければならない。そのため、有効 ビーム径ａは狭められ、１．３ｍｍ以上確保することは難しいことが分かった。

【００２０】

【考案の効果】

以上、詳細に説明したように、本考案の光アイソレータでは複数のファラデー 回転子が光軸に沿って並べられている。ひとつのファラデー回転子だけでは確保 できないファラデー回転角がこれにより十分確保される。液相エピタキシャル法 で得られたファラデー回転子を効果的に用いることが可能となり、波長多重伝送 方式の光通信システムや光計測器内で戻り光を有効に遮断できる。

【００２１】 ファラデー回転子の中心点を光軸上に直線的に並べ、あるいは光の入出射面の 傾斜方向を同一方向に揃えるとさらに小型化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を適用する光アイソレータの
半断面図である。

【図２】本考案の他の実施例にあたる光アイソレータの
断面図である。

【図３】本考案のもうひとつの実施例にあたる光アイソ
レータの断面図である。

【符号の説明】

１は光軸、２は筒体、３は円筒形磁石、４ａ〜４ｃはフ
ァラデー回転子、５は偏光子、６は検光子である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 流王 俊彦 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファラデー回転角が約４５度に達するま
   で複数のファラデー回転子が磁石に囲まれて光軸上に並
   べられるとともに光軸に対して光の入出射面を傾斜させ
   て配置されていることを特徴とする光アイソレータ。
2. 【請求項２】 該ファラデー回転子はその中心点を光軸
   上に直線的に並べ、光の入出射面の傾斜方向が光軸に対
   し互いに同一方向に揃えられていることを特徴とする請
   求項１に記載の光アイソレータ。