JPH09146058A - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
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- JPH09146058A JPH09146058A JP7304199A JP30419995A JPH09146058A JP H09146058 A JPH09146058 A JP H09146058A JP 7304199 A JP7304199 A JP 7304199A JP 30419995 A JP30419995 A JP 30419995A JP H09146058 A JPH09146058 A JP H09146058A
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- faraday rotator
- optical switch
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Abstract
(57)【要約】
【課題】紫外線からマイクロ波まで、幅広い領域の波長
の光（電磁波）でしかも光量の大きい光を、磁界または
信号光で制御でし、小型で高信頼の光スイッチを提供す
ること。 【解決手段】光源をＨｅ−Ｎｅレーザ９とし、入力光Ｉ
O であるレーザ光を偏光子２に入射し、偏光子２から出
た光を長さＬのファラデー回転子１を通過させ、通過し
た光を検光子３に入射し、検光子３から出た光を光電子
増倍管１０で検出する。ファラデー回転子１には磁界を
発生させるコイル４が巻き付けられ、このコイル４に流
す電流ｉで磁界の強弱を制御する。また、偏光子２と検
光子３の偏光面は一致するようにする。
の光（電磁波）でしかも光量の大きい光を、磁界または
信号光で制御でし、小型で高信頼の光スイッチを提供す
ること。 【解決手段】光源をＨｅ−Ｎｅレーザ９とし、入力光Ｉ
O であるレーザ光を偏光子２に入射し、偏光子２から出
た光を長さＬのファラデー回転子１を通過させ、通過し
た光を検光子３に入射し、検光子３から出た光を光電子
増倍管１０で検出する。ファラデー回転子１には磁界を
発生させるコイル４が巻き付けられ、このコイル４に流
す電流ｉで磁界の強弱を制御する。また、偏光子２と検
光子３の偏光面は一致するようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、入射光に対する
透過光の割合を制御用の光または電磁気的な信号のオン
・オフで制御することができる光または電磁駆動型の光
スイッチに関する。
透過光の割合を制御用の光または電磁気的な信号のオン
・オフで制御することができる光または電磁駆動型の光
スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光スイッチとしては、孔の開いた
回転板に光を照射し、機械的に光をチョッピングするセ
クターと呼ばれるものが一般的である。図６はセクター
の概要で、同図（ａ）は概念図、同図（ｂ）は光強度と
時間との関係図を示す。同図（ａ）において、光源１３
と検出器１４を結ぶ線上の間にセクター１１と称する光
通過のためのピンホール１２（微小孔）を有する回転体
を介在させ、光をチョッピングする。同図（ｂ）におい
て、同図（ａ）の回転体に、対角線上に２個のピンホー
ル１２を設け、回転体をＡ（ｒｐｍ）の回転数で回転さ
せると検出器１４には３０／Ａ（ｓｅｃ）の周期の出力
光Ｉが到達する。この出力光強度は入力光強度と同じで
ある（発散しない光の場合）。当然セクター１１である
回転体の回転数を変えることでこの周期を変え、光の単
位時間当たりのオン・オフの回数、所謂、スイッチング
周波数を変えることができる。また、光の単なるオン・
オフ動作に限ってみればレーザ光に代表されるように光
源そのものを電気的にオン・オフ制御する方法もある。
回転板に光を照射し、機械的に光をチョッピングするセ
クターと呼ばれるものが一般的である。図６はセクター
の概要で、同図（ａ）は概念図、同図（ｂ）は光強度と
時間との関係図を示す。同図（ａ）において、光源１３
と検出器１４を結ぶ線上の間にセクター１１と称する光
通過のためのピンホール１２（微小孔）を有する回転体
を介在させ、光をチョッピングする。同図（ｂ）におい
て、同図（ａ）の回転体に、対角線上に２個のピンホー
ル１２を設け、回転体をＡ（ｒｐｍ）の回転数で回転さ
せると検出器１４には３０／Ａ（ｓｅｃ）の周期の出力
光Ｉが到達する。この出力光強度は入力光強度と同じで
ある（発散しない光の場合）。当然セクター１１である
回転体の回転数を変えることでこの周期を変え、光の単
位時間当たりのオン・オフの回数、所謂、スイッチング
周波数を変えることができる。また、光の単なるオン・
オフ動作に限ってみればレーザ光に代表されるように光
源そのものを電気的にオン・オフ制御する方法もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、セクターを用
いる方法は原理的に簡単であるが回転体のような可動部
とこれを駆動するための駆動装置も必要となり、装置が
大きくなる。さらに、回転体をＭＨｚ等の高速回転させ
たり、高精度で一定回転させたりすることが困難であ
り、また回転部分の摩耗等により装置の高信頼化が困難
である。一方、レーザ素子は光の波長が極めて限定され
ており、紫外線からマイクロ波までの幅広い波長領域で
の電磁波を得ることは不可能である。また光量にも制約
がある。
いる方法は原理的に簡単であるが回転体のような可動部
とこれを駆動するための駆動装置も必要となり、装置が
大きくなる。さらに、回転体をＭＨｚ等の高速回転させ
たり、高精度で一定回転させたりすることが困難であ
り、また回転部分の摩耗等により装置の高信頼化が困難
である。一方、レーザ素子は光の波長が極めて限定され
ており、紫外線からマイクロ波までの幅広い波長領域で
の電磁波を得ることは不可能である。また光量にも制約
がある。
【０００４】この発明の目的は、前記の課題を解決し、
紫外線からマイクロ波まで、幅広い領域の波長の光（電
磁波）でしかも光量の大きい光を、磁界または信号光で
制御でし、小型で高信頼の光スイッチを提供することに
ある。
紫外線からマイクロ波まで、幅広い領域の波長の光（電
磁波）でしかも光量の大きい光を、磁界または信号光で
制御でし、小型で高信頼の光スイッチを提供することに
ある。
【０００５】
【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、光源から放射される光の所定の電気ベクトル成分
を通過させる偏光子と、偏光子を通過した光の電磁ベク
トルを回転させるファラデー回転子と、ファラデー回転
子を通過した光の所定の電気ベクトル成分を通過させる
検光子とを具備し、該ファラデー回転子に磁界を与える
構造が付加される構成とする。この磁界を与える構造が
ファラデー回転子を取り巻くコイルであるとよい。ファ
ラデー回転子の母体となる結晶として、ＹＩＧ、Ｇｄ
1.8 Ｂｉ1. 2 Ｆｅ5 Ｏ12、ＮｉＦｅ2 Ｏ4 、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、ＹＦｅＯ3 、ＦｅＢＯ3 、ＦｅＦ3 、Ｅｕ
Ｏ、ＣｄＣｒ2 Ｓｅ4 、Ｃｄ0.55Ｍｎ0.45Ｔｅのうちい
ずれかを用いると効果的である。
めに、光源から放射される光の所定の電気ベクトル成分
を通過させる偏光子と、偏光子を通過した光の電磁ベク
トルを回転させるファラデー回転子と、ファラデー回転
子を通過した光の所定の電気ベクトル成分を通過させる
検光子とを具備し、該ファラデー回転子に磁界を与える
構造が付加される構成とする。この磁界を与える構造が
ファラデー回転子を取り巻くコイルであるとよい。ファ
ラデー回転子の母体となる結晶として、ＹＩＧ、Ｇｄ
1.8 Ｂｉ1. 2 Ｆｅ5 Ｏ12、ＮｉＦｅ2 Ｏ4 、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、ＹＦｅＯ3 、ＦｅＢＯ3 、ＦｅＦ3 、Ｅｕ
Ｏ、ＣｄＣｒ2 Ｓｅ4 、Ｃｄ0.55Ｍｎ0.45Ｔｅのうちい
ずれかを用いると効果的である。
【０００６】また光源から放射される光の所定の電気ベ
クトル成分を通過させる偏光子と、偏光子を通過した光
の電磁ベクトルを回転させるファラデー回転子と、ファ
ラデー回転子を通過した光の所定の電気ベクトル成分を
通過させる検光子とを具備し、該ファラデー回転子に信
号光を与える信号用光源を付加する構成としてもよい。
このファラデー回転子が母体となる結晶に磁性を持った
原子またはイオンを少量溶かし込んだ結晶からなり、磁
性をもった原子またはイオンのｄ軌道が結晶の禁制帯幅
内にあって、結晶場によって２つのエネルギーに分裂し
た状態にあるようにする。この母体となる結晶がＣｄＴ
ｅに代表されるII-VI 族の化合物半導体で、磁性を持っ
た原子またはイオンがＭｎに代表される鉄族遷移金属元
素であるとよい。さらにこの鉄族遷移金属元素に磁気的
不純物としてＨｇ元素も合わせて添加すると有効であ
る。前記の信号光が分裂した２つのｄ軌道のエネルギー
幅に相当するエネルギーを有するとよい。前記の磁性を
持った原子またはイオンで形成されるファラデー回転子
の内部磁界を制御するために、外部磁界として永久磁石
または磁界発生用コイルを具備する構成とするとよい。
光源から放射される光が紫外線、可視光、赤外光および
マイクロ波等の電磁波であるとよい。
クトル成分を通過させる偏光子と、偏光子を通過した光
の電磁ベクトルを回転させるファラデー回転子と、ファ
ラデー回転子を通過した光の所定の電気ベクトル成分を
通過させる検光子とを具備し、該ファラデー回転子に信
号光を与える信号用光源を付加する構成としてもよい。
このファラデー回転子が母体となる結晶に磁性を持った
原子またはイオンを少量溶かし込んだ結晶からなり、磁
性をもった原子またはイオンのｄ軌道が結晶の禁制帯幅
内にあって、結晶場によって２つのエネルギーに分裂し
た状態にあるようにする。この母体となる結晶がＣｄＴ
ｅに代表されるII-VI 族の化合物半導体で、磁性を持っ
た原子またはイオンがＭｎに代表される鉄族遷移金属元
素であるとよい。さらにこの鉄族遷移金属元素に磁気的
不純物としてＨｇ元素も合わせて添加すると有効であ
る。前記の信号光が分裂した２つのｄ軌道のエネルギー
幅に相当するエネルギーを有するとよい。前記の磁性を
持った原子またはイオンで形成されるファラデー回転子
の内部磁界を制御するために、外部磁界として永久磁石
または磁界発生用コイルを具備する構成とするとよい。
光源から放射される光が紫外線、可視光、赤外光および
マイクロ波等の電磁波であるとよい。
【０００７】つぎにこの発明の動作原理について説明す
る。この発明の基礎となるファラデー効果とは磁場中に
置かれた媒質を光が通過するとき、入射光の偏光面が回
転する現象が起こることをいう。常磁性体の場合、回転
角θは次式で与えられる。
る。この発明の基礎となるファラデー効果とは磁場中に
置かれた媒質を光が通過するとき、入射光の偏光面が回
転する現象が起こることをいう。常磁性体の場合、回転
角θは次式で与えられる。
【０００８】
【数１】θ＝ＶＨＬ （１） （Ｖ：Ｖｅｒｄｅｔ定数、Ｈ：印加磁界強度、Ｌ：ファ
ラデー回転子の長さ） Ｖはファラデー回転子の母材（請求項３の母材の場合）
で決定される定数であるが、請求項６で示される母材で
は、所定のエネルギーの光をファラデー回転子に与える
ことで、このＶの値を変化させることができる。従っ
て、請求項１ではＨ（印加磁界強度）で回転角θを変
え、請求項４ではＶを信号光（レーザ光）で変化させ、
回転角θを変えることで、出力光のオン・オフを行なっ
たり、入力光に対して減衰した出力光を出射させたりで
きる。Ｈをコイル電流で変える場合は、Ｈとコイル電流
の関係はＨ＝ｋＮｉ（ｋ：定数、Ｎ：コイルの捲線回
数、ｉ：コイルに流す電流）の式に従う。偏光子と検光
子の偏光面が一致している場合、ファラデー回転子を通
過する光の偏光面の回転角が９０°回転するような磁界
を発生させる電流を断続してコイルに通電することで出
力光をオン・オフできる。またコイル電流の大きさを変
えることで印加磁界強度Ｈを変えて、回転角θを変え、
出力光の大きさ（入力光の大きさ×ｃｏｓθ）を変える
ことができる。Ｖを信号光で変化させる場合には、ファ
ラデー回転子として母体となるＣｄＴｅなどのII-VI 族
の化合物半導体にＭｎ（磁性をもった原子またはイオ
ン）などの鉄族遷移金属元素を添加し、希薄磁性合金と
する。この遷移金属原子は一般に結晶場（配位子場）の
影響を受けて、ｄ軌道が２つに分裂（分裂エネルギー差
をΔとする）する。母体となる結晶の禁制帯幅をＥg と
すると、Δ＜＜Ｅg かつ禁制帯幅内に遷移金属元素のｄ
軌道が２つに分裂している場合では、例えば強い配位子
場に置かれたＭｎイオンは通常不対電子数が少ない状態
にあり、Δのエネルギーの信号光が照射されると２つに
分裂したｄ軌道間で電子遷移が起こり、不対電子数が増
加し、Ｖの値が増加する。そのため、信号光の照射でフ
ァラデー回転子を通過する光の偏光面を９０°に回転さ
せ、入力光をオン・オフできる。また信号光の強度を変
えることで出力光の大きさを変えることができる。
ラデー回転子の長さ） Ｖはファラデー回転子の母材（請求項３の母材の場合）
で決定される定数であるが、請求項６で示される母材で
は、所定のエネルギーの光をファラデー回転子に与える
ことで、このＶの値を変化させることができる。従っ
て、請求項１ではＨ（印加磁界強度）で回転角θを変
え、請求項４ではＶを信号光（レーザ光）で変化させ、
回転角θを変えることで、出力光のオン・オフを行なっ
たり、入力光に対して減衰した出力光を出射させたりで
きる。Ｈをコイル電流で変える場合は、Ｈとコイル電流
の関係はＨ＝ｋＮｉ（ｋ：定数、Ｎ：コイルの捲線回
数、ｉ：コイルに流す電流）の式に従う。偏光子と検光
子の偏光面が一致している場合、ファラデー回転子を通
過する光の偏光面の回転角が９０°回転するような磁界
を発生させる電流を断続してコイルに通電することで出
力光をオン・オフできる。またコイル電流の大きさを変
えることで印加磁界強度Ｈを変えて、回転角θを変え、
出力光の大きさ（入力光の大きさ×ｃｏｓθ）を変える
ことができる。Ｖを信号光で変化させる場合には、ファ
ラデー回転子として母体となるＣｄＴｅなどのII-VI 族
の化合物半導体にＭｎ（磁性をもった原子またはイオ
ン）などの鉄族遷移金属元素を添加し、希薄磁性合金と
する。この遷移金属原子は一般に結晶場（配位子場）の
影響を受けて、ｄ軌道が２つに分裂（分裂エネルギー差
をΔとする）する。母体となる結晶の禁制帯幅をＥg と
すると、Δ＜＜Ｅg かつ禁制帯幅内に遷移金属元素のｄ
軌道が２つに分裂している場合では、例えば強い配位子
場に置かれたＭｎイオンは通常不対電子数が少ない状態
にあり、Δのエネルギーの信号光が照射されると２つに
分裂したｄ軌道間で電子遷移が起こり、不対電子数が増
加し、Ｖの値が増加する。そのため、信号光の照射でフ
ァラデー回転子を通過する光の偏光面を９０°に回転さ
せ、入力光をオン・オフできる。また信号光の強度を変
えることで出力光の大きさを変えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１実施例の要
部構成図を示す。光源をＨｅ−Ｎｅレーザ９（ヘリウム
・ネオンレーザ：１０ｍＷ、λ＝１．１５μｍ）とし、
入力光ＩO であるレーザ光を偏光子２に入射し、偏光子
２から出た光を長さＬのファラデー回転子１を通過さ
せ、通過した光を検光子３に入射し、検光子３から出た
光を光電子増倍管１０で検出する。ファラデー回転子１
には磁界を発生させるコイル４が巻き付けられ、このコ
イル４に流す電流ｉで磁界の強弱を制御する。また、偏
光子２と検光子３の偏光面は一致するようにする。ファ
ラデー回転子１としては、半径４ｍｍ、長さ２０ｍｍの
円柱のＹＩＧ (Yttrium-Ion-Garnet,3Y2O35Fe2O3)を用
いる。コイルは直径０．５ｍｍの銅線を２０ターン巻い
て形成する。尚、ＹＩＧの代わりに、Ｇｄ1.8 Ｂｉ1.2
Ｆｅ5 Ｏ12、ＮｉＦｅ2 Ｏ4 、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＹＦ
ｅＯ3 、ＦｅＢＯ3 、ＦｅＦ3 、ＥｕＯ、ＣｄＣｒ2 Ｓ
ｅ4 およびＣｄ0.55Ｍｎ0.45Ｔｅなどを用いても同様の
効果が得られる。
部構成図を示す。光源をＨｅ−Ｎｅレーザ９（ヘリウム
・ネオンレーザ：１０ｍＷ、λ＝１．１５μｍ）とし、
入力光ＩO であるレーザ光を偏光子２に入射し、偏光子
２から出た光を長さＬのファラデー回転子１を通過さ
せ、通過した光を検光子３に入射し、検光子３から出た
光を光電子増倍管１０で検出する。ファラデー回転子１
には磁界を発生させるコイル４が巻き付けられ、このコ
イル４に流す電流ｉで磁界の強弱を制御する。また、偏
光子２と検光子３の偏光面は一致するようにする。ファ
ラデー回転子１としては、半径４ｍｍ、長さ２０ｍｍの
円柱のＹＩＧ (Yttrium-Ion-Garnet,3Y2O35Fe2O3)を用
いる。コイルは直径０．５ｍｍの銅線を２０ターン巻い
て形成する。尚、ＹＩＧの代わりに、Ｇｄ1.8 Ｂｉ1.2
Ｆｅ5 Ｏ12、ＮｉＦｅ2 Ｏ4 、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＹＦ
ｅＯ3 、ＦｅＢＯ3 、ＦｅＦ3 、ＥｕＯ、ＣｄＣｒ2 Ｓ
ｅ4 およびＣｄ0.55Ｍｎ0.45Ｔｅなどを用いても同様の
効果が得られる。
【００１０】図２は第１実施例のコイルに矩形波電流を
通電した場合の入力光と出力光の関係を示す。上側はコ
イル電流ｉ、下側は出力光Ｉを示す。コイル電流ｉに比
例する入力光Ｉ0 を偏光子２を介してファラデー回転子
１に照射し、ファラデー回転子１に磁界を与えるコイル
４に約１．１３Ａの電流ｉを１ｓｅｃ間隔でオン・オフ
して流し、ファラデー回転子１から出た光を検光子３を
介して光電子増倍管１０に照射し、出力光Ｉの強度を検
出する。ファラデー回転子１にコイル４により外部磁界
を与えることで光の偏光面が回転し入力光Ｉ0 の偏光面
に対して９０°回転すると、光は検光子３を通過できず
光は遮断される。また電流ｉを零にし外部磁界を無くし
た場合は入力光Ｉ0 は偏光子２、ファラデー回転子１お
よび検光子３を通過する。外部磁界のオン・オフで出力
光をオン・オフできる光スイッチが得られる。
通電した場合の入力光と出力光の関係を示す。上側はコ
イル電流ｉ、下側は出力光Ｉを示す。コイル電流ｉに比
例する入力光Ｉ0 を偏光子２を介してファラデー回転子
１に照射し、ファラデー回転子１に磁界を与えるコイル
４に約１．１３Ａの電流ｉを１ｓｅｃ間隔でオン・オフ
して流し、ファラデー回転子１から出た光を検光子３を
介して光電子増倍管１０に照射し、出力光Ｉの強度を検
出する。ファラデー回転子１にコイル４により外部磁界
を与えることで光の偏光面が回転し入力光Ｉ0 の偏光面
に対して９０°回転すると、光は検光子３を通過できず
光は遮断される。また電流ｉを零にし外部磁界を無くし
た場合は入力光Ｉ0 は偏光子２、ファラデー回転子１お
よび検光子３を通過する。外部磁界のオン・オフで出力
光をオン・オフできる光スイッチが得られる。
【００１１】図３は第１実施例のコイルに正弦波電流を
通電した場合のコイル電流と出力光の関係を示す。電流
ｉが零の時点で出力光Ｉ0 は最大になり、電流ｉが最大
の時点で出力光Ｉ0 は零になる。この場合も図２と同様
に光スイッチとなる。図４は第２実施例の要部構成図を
示す。光源をＨｅ−Ｎｅレーザ９（ ヘリウム・ネオン
レーザ：１０ｍＷ、λ＝１．１５μｍ）とし、入力光Ｉ
0 としてのレーザ光を偏光子２に入射し、偏光子２から
出た光をファラデー回転子５を通過させ、通過した光を
検光子３に入射し、検光子３からでた光を光電子増倍管
１０で検出する。ファラデー回転子１はＣｄＴｅの化合
物半導体にＭｎをドープし、閃亜鉛鉱型のＭｎドープの
ＣｄＴｅ結晶体５（Cd0.55Mn0.45Te）とし、断面積が約
１０ｍｍ×１０ｍｍで長さが１０ｍｍである。ファラデ
ー回転子１に印加磁界強度Ｈの外部磁界を与える永久磁
石６はＯＰ磁石（Co0.75Fe2.25O4）で保持力ＨCが１５
００エルステッド（０ｅ）である。勿論、永久磁石６の
代わりに、コイルで磁界を発生させてもよい。偏光子２
の偏光面と検光子３の偏光面は一致させる。偏光子２、
ファラデー回転子１、検光子３および永久磁石６は同一
パッケージ８内に収納され、入力光口、出力光口、信号
光口（直径５ｍｍ程度）をパッケージ８に設け、信号光
ＩS として半導体レーザ７(GaAlAs:5W Pulse、 λ＝1.15
μｍ) からの出射光を用い、出力光Ｉの検出器として光
電子増倍管１０を用いる。
通電した場合のコイル電流と出力光の関係を示す。電流
ｉが零の時点で出力光Ｉ0 は最大になり、電流ｉが最大
の時点で出力光Ｉ0 は零になる。この場合も図２と同様
に光スイッチとなる。図４は第２実施例の要部構成図を
示す。光源をＨｅ−Ｎｅレーザ９（ ヘリウム・ネオン
レーザ：１０ｍＷ、λ＝１．１５μｍ）とし、入力光Ｉ
0 としてのレーザ光を偏光子２に入射し、偏光子２から
出た光をファラデー回転子５を通過させ、通過した光を
検光子３に入射し、検光子３からでた光を光電子増倍管
１０で検出する。ファラデー回転子１はＣｄＴｅの化合
物半導体にＭｎをドープし、閃亜鉛鉱型のＭｎドープの
ＣｄＴｅ結晶体５（Cd0.55Mn0.45Te）とし、断面積が約
１０ｍｍ×１０ｍｍで長さが１０ｍｍである。ファラデ
ー回転子１に印加磁界強度Ｈの外部磁界を与える永久磁
石６はＯＰ磁石（Co0.75Fe2.25O4）で保持力ＨCが１５
００エルステッド（０ｅ）である。勿論、永久磁石６の
代わりに、コイルで磁界を発生させてもよい。偏光子２
の偏光面と検光子３の偏光面は一致させる。偏光子２、
ファラデー回転子１、検光子３および永久磁石６は同一
パッケージ８内に収納され、入力光口、出力光口、信号
光口（直径５ｍｍ程度）をパッケージ８に設け、信号光
ＩS として半導体レーザ７(GaAlAs:5W Pulse、 λ＝1.15
μｍ) からの出射光を用い、出力光Ｉの検出器として光
電子増倍管１０を用いる。
【００１２】図５は第２実施例の信号光をパルス光とし
た場合の入力光と出力光の関係を示す。永久磁石６で磁
界Ｈを与えた状態で信号光ＩS （レーザ光）を１μｓ間
隔でオン・オフさせる。ファラデー回転子１に信号光Ｉ
S であるレーザ光を照射した時は入力光Ｉ0 の偏光面が
９０°回転し、検光子３から出力光Ｉは出射されず、入
力光ＩS は遮断される。また信号光ＩS がない場合には
入力光Ｉ0 は偏光子２、ファラデー回転子１および検光
子３を通過する。
た場合の入力光と出力光の関係を示す。永久磁石６で磁
界Ｈを与えた状態で信号光ＩS （レーザ光）を１μｓ間
隔でオン・オフさせる。ファラデー回転子１に信号光Ｉ
S であるレーザ光を照射した時は入力光Ｉ0 の偏光面が
９０°回転し、検光子３から出力光Ｉは出射されず、入
力光ＩS は遮断される。また信号光ＩS がない場合には
入力光Ｉ0 は偏光子２、ファラデー回転子１および検光
子３を通過する。
【００１３】尚、実施例１および２において、光源と光
電子増倍管を除いた装置の大きさは数十μｍまで小さく
することは可能であり、この光源と光電子増倍管を除い
た光スイッチ部は光通信のガラスファイバーの途中に挿
入して、ファイバーを通過する光のオン・オフをさせる
ことも可能である。またコイルの電流ｉの大きさや信号
光ＩS の強度を変えることで、前記の回転角θを変化さ
せ、出力光Ｉの強度＝（入力光ＩS の強度）×ｃｏｓθ
に従って出力光Ｉの強度を変化させることができる。そ
のため、光をオン・オフさせながらさらに光の強度も可
変できる光スイッチとすることができる。
電子増倍管を除いた装置の大きさは数十μｍまで小さく
することは可能であり、この光源と光電子増倍管を除い
た光スイッチ部は光通信のガラスファイバーの途中に挿
入して、ファイバーを通過する光のオン・オフをさせる
ことも可能である。またコイルの電流ｉの大きさや信号
光ＩS の強度を変えることで、前記の回転角θを変化さ
せ、出力光Ｉの強度＝（入力光ＩS の強度）×ｃｏｓθ
に従って出力光Ｉの強度を変化させることができる。そ
のため、光をオン・オフさせながらさらに光の強度も可
変できる光スイッチとすることができる。
【００１４】
【発明の効果】この発明によれば、偏光子−ファラデー
回転子−検光子からなる系で、偏光子に入射した光（入
力光）をファラデー回転子で偏光子を通過した光の偏光
面を９０°回転させ、検光子から出射される光（出力
光）を遮断することができる。偏光面の回転はファラデ
ー回転子に磁界を印加するか、信号光を照射することで
行なわれる。また偏光面を９０°以外の回転角に回転さ
せることで、入力光に対して任意の強度に減衰させた出
力光を得ることができる。機械的機構で光をオン・オフ
させず、磁気的または光学的に入力光をオン・オフでき
るため、構造が極めて小型にでき、また精度も高く、し
かも入力光として紫外線からマイクロ波まで幅広い電磁
波をオン・オフできる。また、機械的機構部がないた
め、装置の小型化と高信頼化を図ることができる。
回転子−検光子からなる系で、偏光子に入射した光（入
力光）をファラデー回転子で偏光子を通過した光の偏光
面を９０°回転させ、検光子から出射される光（出力
光）を遮断することができる。偏光面の回転はファラデ
ー回転子に磁界を印加するか、信号光を照射することで
行なわれる。また偏光面を９０°以外の回転角に回転さ
せることで、入力光に対して任意の強度に減衰させた出
力光を得ることができる。機械的機構で光をオン・オフ
させず、磁気的または光学的に入力光をオン・オフでき
るため、構造が極めて小型にでき、また精度も高く、し
かも入力光として紫外線からマイクロ波まで幅広い電磁
波をオン・オフできる。また、機械的機構部がないた
め、装置の小型化と高信頼化を図ることができる。
【図１】この発明の第１実施例の要部構成図
【図２】第１実施例のコイルに矩形波電流を通電した場
合の入力光と出力光の関係図
合の入力光と出力光の関係図
【図３】第１実施例のコイルに正弦波電流を通電した場
合の入力光と出力光の関係図
合の入力光と出力光の関係図
【図４】この発明の第２実施例の要部構成図
【図５】第２実施例の信号光をパルス光とした場合の入
力光と出力光の関係図
力光と出力光の関係図
【図６】セクターの概要で、（ａ）は概念図、（ｂ）は
光強度と時間との関係図
光強度と時間との関係図
１ ファラデー回転子 ２ 偏光子 ３ 検光子 ４ コイル ５ ＭｎドープのＣｄＴｅ結晶体 ６ 永久磁石 ７ GaAlAs半導体レーザ ８ パッケージ ９ Ｈｅ−Ｎｅレーザ １０ 光電子増倍管 １１ セクター １２ ピンホール １３ 光源 １４ 検出器
Claims (10)
- 【請求項１】光源から放射される光の所定の電気ベクト
ル成分を通過させる偏光子と、偏光子を通過した光の電
磁ベクトルを回転させるファラデー回転子と、ファラデ
ー回転子を通過した光の所定の電気ベクトル成分を通過
させる検光子とを具備し、該ファラデー回転子に磁界を
与える構造が付加されることを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項２】磁界を与える構造がファラデー回転子を取
り巻くコイルであることを特徴とする請求項１記載の光
スイッチ。 - 【請求項３】ファラデー回転子の材質として、ＹＩＧ、
Ｇｄ1.8 Ｂｉ1.2 Ｆｅ5 Ｏ12、ＮｉＦｅ2 Ｏ4 、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｎｉ、ＹＦｅＯ3 、ＦｅＢＯ3 、ＦｅＦ3 、Ｅｕ
Ｏ、ＣｄＣｒ2 Ｓｅ4 、Ｃｄ0.55Ｍｎ0.45Ｔｅのうちい
ずれかであることを特徴とする請求項１記載の光スイッ
チ。 - 【請求項４】光源から放射される光の所定の電気ベクト
ル成分を通過させる偏光子と、偏光子を通過した光の電
磁ベクトルを回転させるファラデー回転子と、ファラデ
ー回転子を通過した光の所定の電気ベクトル成分を通過
させる検光子とを具備し、該ファラデー回転子に信号光
を与える信号用光源が付加されることを特徴とする光ス
イッチ。 - 【請求項５】ファラデー回転子が母体となる結晶に磁性
を持った原子またはイオンを少量溶かし込んだ結晶から
なり、磁性をもった原子またはイオンのｄ軌道が結晶の
禁制帯幅内にあって、結晶場によって２つのエネルギー
に分裂した状態にあることを特徴とする請求項４記載の
光スイッチ。 - 【請求項６】母体となる結晶がＣｄＴｅに代表されるII
-VI 族の化合物半導体で、磁性を持った原子またはイオ
ンがＭｎに代表される鉄族遷移金属元素であることを特
徴とする請求項５記載の光スイッチ。 - 【請求項７】磁気的不純物としてＨｇ元素も合わせて添
加することを特徴とする請求項６記載の光スイッチ。 - 【請求項８】信号光が分裂した２つのｄ軌道のエネルギ
ー幅に相当するエネルギーを有することを特徴とする請
求項４記載の光スイッチ。 - 【請求項９】磁性を持った原子またはイオンで形成され
るファラデー回転子の内部磁界を制御するために、外部
磁界として永久磁石または磁界発生用コイルを具備する
ことを特徴とする請求項４記載の光スイッチ。 - 【請求項１０】光が紫外線、可視光、赤外光およびマイ
クロ波のうちいずれかを含む電磁波であることを特徴と
する請求項１または４記載の光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7304199A JPH09146058A (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7304199A JPH09146058A (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09146058A true JPH09146058A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=17930218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7304199A Pending JPH09146058A (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09146058A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002091069A1 (fr) * | 2001-05-07 | 2002-11-14 | Fujitsu Limited | Rotateur de faraday |
| WO2004049039A1 (ja) * | 2002-11-25 | 2004-06-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | ファラデー回転子、及びこれを用いた磁気光学デバイス |
| JPWO2022124205A1 (ja) * | 2020-12-08 | 2022-06-16 |
-
1995
- 1995-11-22 JP JP7304199A patent/JPH09146058A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002091069A1 (fr) * | 2001-05-07 | 2002-11-14 | Fujitsu Limited | Rotateur de faraday |
| WO2004049039A1 (ja) * | 2002-11-25 | 2004-06-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | ファラデー回転子、及びこれを用いた磁気光学デバイス |
| JPWO2022124205A1 (ja) * | 2020-12-08 | 2022-06-16 | ||
| WO2022124205A1 (ja) * | 2020-12-08 | 2022-06-16 | 国立大学法人東北大学 | 光スイッチ素子、光スイッチ装置、光通信システム及び光コンピュータ |
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