JPS6364018A - 光アイソレ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体レーザへの戻り光を遮断するための光
アイソレータに関し、特にファラデー回転子と偏光子が
一体的に構成された光アイソレータに関する。

［従来の技術］ 半導体レーザ（以後単にレーザという）を用いた光通信
、光情報処理、光記録、光計測等において、レーザより
出射したレーザ光がファイバ間の接続面や光ファイバと
光部品等の接続面などで反射して、その一部が戻り光と
なってレーザに帰還する。すると、この戻り光のために
レーザの発振が不安定となる。そこで、このような戻り
光を阻止するための素子として光アイソレータが用いら
れている。従来の光アイソレータの原理を第８図を用い
て説明する。

第８図においてレーザＬＤから出射したレーザ光Ｌ１は
偏光子２１を通ると直線偏光Ｌ２となりファラデー回転
子２２に入射する。ファラデー回転子２２内では磁界Ｈ
の作用により偏光方向が４５度回転した直線偏光Ｌ３と
なってファラデー回転子２２を出射する。出射した直線
偏光Ｌ３は偏光子２１に対して４５度回転させて配置し
た検光子２３を通って光ファイバに入射する。これに対
し、戻り光Ｌ４のうら検光子２３を通過した光は、ファ
ラデー回転子２２により、ざらに４５度回転し入射直線
偏光Ｌ２に対して偏向方向が９０度回転した偏光し、と
なる。したがってこの戻り光は偏光子２１を通過するこ
とはできず、レーザＬＤまで到達することができないの
で、光アイソレータとして作用するものでおる。

（従来例１） 第８図に示した原理を用いた従来の光アイソレータの例
を挙げると、偏光子及び検光子としては方解石をはり合
せたグラントムソンプリズム等を用い、ファラデー回転
子としては磁気光学結晶のＹ　Ｉ　Ｇ　（Ｙ３　Ｆ　ｅ
５０１２）やビスマス置換希土類磁性ガーネット結晶（
Ｂ　！　Ｘ　Ｒ３−ｘ　Ｆ　ｅ５０１２ここでＲは希土
類イオン）、あるいは磁気光学ガラスの常磁性ガラスや
反磁性ガラス又は透明なアモルファス磁性材料を含むガ
ラス等を用いたものがあった。

（従来例２） つぎに、第８図に示したものと同じ原理を用いた光アイ
ソレータのうち、本発明に最も近い従来例である特開昭
６０−１８４２２５を第９図を用いて説明する。

偏光子および検光子としては、第９図（ａ＞および（ｂ
）に示すように光ファイバのコア部分に膜面が光軸に平
行に数十〜数百オングストロームの金属膜３１と数千オ
ングストロームの厚さの誘電体膜３２とを交互に多数回
積層した多層板３３を２個、第９図（ａ）に示すように
偏光子および検光子として用い、互いに４５度のねじれ
角を有するように配置し、これら偏光子と検光子の間に
光軸を一致させてビスマス置換ガドリニウム鉄ガーネッ
ト単結晶からなるファラデー回転子３４を配置し、さら
に光の偏波面を４５度回転させる磁界印加製溝（図示せ
ず）を設けて、光アイソレータを構成している。ここに
用いられている偏光子。

検光子（多層板３３）の長さは数μｍ〜数十μｍ、ビス
マス置換ガドリニウム鉄ガーネット・ファラデー回転子
３４の長さは２２５μｍと非常に短くてよいことから、
ｈ１界印加捜構も小ざくですむ。

したがって、この光アイソレータは、大型で重い偏光子
やファラデー回転子、レンズ等を用いることなく、小型
・計量で取扱いが容易であるといった効果があった。

ここで第９図（Ｃ）に示した多層板３３の偏光作用につ
いて説明する。

特開昭６０−９７３０４によると、光ファイバのコアの
部分に薄い金属ｖＡ３１とこれより厚い誘電体層３２を
あるくり返し周期でコア軸線と平行になるように積層し
た金属・誘電体多層板３３（第９図（Ｃ））を設けるこ
とにより、ＴＥモードの光と７Ｍモードの光の減衰比は
１４ｄＢ／μｍとなるが、７Ｍモードの減衰は０．０１
５６Ｂ／μｍにすぎなく、高精度の偏光子が得られるこ
とが記載されている。また、特開昭６０−１８４２２５
によると、上記偏光子において金属膜３１が極めて薄け
れば７Ｍモードの光は減衰しにくく、ＴＥモードの光の
みが吸収され「結局金属・誘電体多層膜３３は膜面に垂
直な電界を有する光だけを通すことになる」と記載され
ている。

また、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖ　
ｏ　ｌ　、１６．　Ｎｏ、２０．　ｐ、７６３　（１９
８０）によると、第１０図に示すごとくファイバ型幅光
子として、シングルモード光ファイバのクラッドの片側
をコア近傍まで摩滅させその上に約０．１５μｍ厚さの
金属を蒸着すると金属の種類、使用する波長によりＴＥ
モードの光とＴＭモードの光の吸収の割合が大きく異な
ることが述べられている。ここで、第１０図のＹ軸は光
の波長であり、Ｙ軸はＴＥモードの減衰量とＴＭモード
の減衰量の差をあられしており、（ａ）は金属膜３１と
して金を、（ｂ）および（Ｃ）は金属膜２１としてアル
ミニウムを使用した場合を示している。

誘電体と金属を積層した導波路や光ファイバ中を光が進
むと、金属中に入射した光は、その電界によって金属中
に電流が流れ、これによりジュール熱損が生じ減衰する
。しかし電界方向が金属膜に水平なＴＥモードの光と、
電界方向が金属膜に垂直なＴＥモードの光とでは、一般
に金属膜に吸収され減衰する割合が異なる。

以上の事から、金属の種類、金属膜の厚さ、使用する光
の波長等を適当に選ぶことにより、ＴＥモードの光を通
過させるか、ＴＭモードの光を通過させるかを選択する
ことが可能であることがわかる。

（従来例３） 前記２例とは異なった原理の光アイソレータとして、偏
光子と１／４位相板とを組み合わせた光アイソレータが
提案されている。

その一つに、コア近傍に金属が存在すると電界が金属面
に垂直なモードの光は吸収され、平行なモードの光だけ
が透過するという偏光作用を持ったファイバ型偏光子と
、応力付与光ファイバのビート長を利用したファイバ型
位相板とが一体に形成されるファイバ型光アイソレータ
がある。この場合、レーザ光は偏光子を通過後直線偏向
となって１／４位相板に入射し、１／４位相板を通過す
ると円偏向となって光ファイバに入射する。この光の一
部が戻り光となって１／４位相板に先とは逆方向から入
射し、その戻り光が逆の旋回方向の円偏向となっている
場合、１／４位相板から偏光子に戻る部分で先の入射直
線偏光とは９０’傾いた直線偏光となっているので偏光
子を通過することができず、戻り光はレーザには達しな
いというものである（特開昭５８−１９５８２４号、同
５９−５３８０４号）。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来例１に示したバルク型光アイソレータは、偏光子、
検光子の形状寸法が大さく、一方、これに接続するシン
グルモード・ファイバはコア径が数μｍと極めて細いも
のでおる。そのためレンズ等を用いて光を細くしぼって
入射しなければならず、したがって光軸合わせが難しく
、入射損失も大きくなる。また光は屈折率の異なる媒質
の中を通るので反射による損失も大きくなる。また高価
な光学結晶を用いているので価格的にも問題があった。

従来例２に示した光アイソレータは、小型、軽量かつ、
光ファイバ中に設けられたもので取扱いが容易であると
いった長所がある半面、偏光子。

ファラデー回転子、検光子を光ファイバ中に個別に作成
しなければならず、このため１本の細い光ファイバのコ
ア部に３ケ所もの溝加工をしたり、接着する必要がおっ
た。また偏光子と検光子の互いの偏光面のなす角度が４
５度となる様に細い光ファイバを加工しなければならな
いといった問題点があった。

従来例３の光アイソレータは、戻り光が往路の円偏光と
逆の旋回方向をもつ円偏光のみに対して戻り光を阻止で
きるのであり、このような条件を満たさない戻り光はレ
ーザに達してしまう欠点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、ファラデー効果を示す材料からなる磁気光学層と
金属膜とを層状に重ねたものを、光軸方向を軸として、
一定の角度ねじて、ねじれ積層体を形成し、この光軸と
平行をなす磁界をかけるようにした。

［作用］ 磁界の強度を適当な値にすることにより、入側光に対し
ては、ファラデー効果によって、ねじれ積層体のねじれ
角に等しい角度だけ、光の偏光面を光の進行方向に対し
て、たとえば右（または左）に回転せしめるようにした
。これによって、入射光は、ファラデー効果によって、
偏光面がねじれる（ファラデー回転する）にしたがって
、それと同じねじれ角度でねじれ積層体もねじれている
から、ＴＥ波またはＴＭ波のいずれか一方は、はとんど
減衰しないで出射される。

一方、反射波については、ねじれ積層体における反射光
の進行方向に対して、ファラデー回転は左（または右）
に回転するから、反射などによって生ずる戻り光のＴＥ
波およびＴＭ波は強い減衰作用を受け、一定のねじれ角
取上のねじれ積層体を通過することができない。

このようにして、偏光子とファラデー回転子と検光子と
を一体構造とした光アイソレータを実現することができ
た。

［実施例コ 本発明の一実施例を第１図に示し説明する。

図示しないレーザから出射した光は、直接または光ファ
イバ５（コアのみ図示し、クラッドは図示していない）
を通ってねじれ積層体３に入射する。ねじれ積層体３に
入射した光は、金属薄膜１の金属の種類、厚さ、光の波
長等により、ＴＥ波とＴＭ波の金属薄膜１への吸収の割
合が異なるので、どちらか一方の光が強く吸収され使方
の光は殆んど吸収されないで進む。この光はざらに磁気
光学層２内を進むが、光軸に平行に印加された磁界Ｈの
ため、進行中の光はファラデー回転を受ける。ところが
ねじれ積層体３は、単位長さ当たりのファラデー回転角
度（以後ファラデー回転角度勾配という）に一致してね
じれた構造をしているので、入射時の電界が金属薄膜１
に平行なＴＥ波は、ファラデー回転を受けながら、常に
電界が金属薄膜１に平行な状態で進む。他方入射時の電
界が金属薄１］１１に垂直なＴＭ波も、やはりファラデ
ー回転を受けながら、常にその電界は金属薄膜１に垂直
に保たれながら進む。

前述したように、光のＴＥ波とＴＭ波の間に金Ｂ薄膜１
への吸収に差があると、ＴＭ波（またはＴＥ波）は進行
中に減衰し、ＴＥ波（またはＴＭ波）はほとんど減衰せ
ずに出射される。

出射した光の一部は、磁界をかけられたねじれ積層体３
でおる光アイソレータに接続される光ファイバ５の端面
や光学部品（図示せず）の端面等で反射され、戻り光と
なって逆方向から光アイソレータに入射する。ファラデ
ー回転の方向は、その進行方向とは無関係に磁界Ｈの方
向のみにより決まるので、戻り光として逆方向から入射
した光は、往路回転した方向と同じ方向にさらに回転し
ながら准む。すなわち往路、進行方向に向って左回りに
回転した場合、戻り光は、その進行方向に向って右回り
に回転する。

ところが、戻り光のファラデー回転方向と前記ねじれ積
層体３のねじれ方向とは逆方向、すなわち交差する方向
になるため、たとえば、戻り光のうち入射時の電界が金
属薄膜１に垂直なＴＭ波は、進行するにつれて垂直な状
態からずれ、角度を変えながら進む。ねじれ積層体３が
４５度ねじれたところまで進むと、光の回転と積層体３
の相対的な角度は９０度回転することになるので、電界
が金属被膜１とは水平なＴＥ波となる。同様に入射時の
電界が金属被膜１に水平なＴＥ波はねじれ積層体３が４
５度ねじれたところまで進むと、電界が金属被膜１に垂
直なＴＭ波となる。すなわちＴＥ波はＴＭ波に、ＴＭ波
はＴＥ波の状態にかわる。

光が、ねじれ積層体３中をざらに進むにつれて、ファラ
デー回転とねじれ積層体３の相対的な角度は、さらに回
転し、したがってＴＥ波→ＴＭ波→ＴＥ波、ＴＭ波→Ｔ
Ｅ波→ＴＭ波と回転しながら進む。ところが、ねじれ積
層体３中の光はＴＥ波またはＴＭ波のうちの一方の光を
強く吸収するので、前記の戻り光は積層体３を通過中、
吸収される状態になったときに強く吸収される。したが
って、戻り光は、ねじれ角度が４５度以上に相当する長
さの積層体３を通過することはできないことになり、光
アイソレータとして作用する。

ねじれ積層体３は、磁気光学層２の間に金属被膜１が挟
まれている。

この金属被膜１の材料としては、多くの金属や、それら
の合金、その他金属の化合物なども使用可能でおる。た
とえば、金、銀、胴、アルミニウム、錫、亜鉛、インジ
ウム、鉄、ニッケルなどや、それらの合金や、酸化錫、
ＩＴＯ（インジウム・すず酸化物）などの化合物がおる
。

また、磁気光学層２の材料としては、　　Ｙ３Ｆｅ５Ｏ
１２（イツトリウム・鉄・ガーネット）をはじめ各種磁
気ガーネットすなわちＹの一部または全部をＢｉ、Ｇｄ
、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｐｒ。

３ｍ、Ｅｒなどや、これらの組合せたもので置換えした
り、Ｆｅの一部をＡｅ、Ｇａ等で置換えした磁気ガーネ
ットや、早退性半導体（たとえばＣｄＭｎＴｅやＣｄ１
−ｘ−ｙ　Ｈｑ、Ｍｎ、Ｔｅ１−ｘ　　　ｘ 等）、ＧａＡＳ、 各種磁性ガラス（たとえば、 反磁性ガラス・・・高鉛含有ガラス、カルコゲナイド・
ガラス、ＨＯＹＡ製ＦＲ−２ガラス等、常磁性ガラス・
・・ＨＯＹＡ製ＦＲ−４，ＦＲ−５゜ＦＲ−６＞等が挙
げられる。

具体例１ ねじれ積層体３の第１の具体例を、第２図を用いて説明
する。

酸化ケイ素（Ｓｉｎ２）の平面上の基板６を高温状態で
、２４０度／Ｃｍの割合でねじれ角度を与え、そのまま
の状態で冷却固化し、ねじれ基板を作成する。このとき
の基板の幅は約２００ｔｉｍ厚ざ５０．ｃｚｍ、長さ３
ｃｍであり、長さについては後工程で必要な長さに切断
する。この基板上に金属被膜１として、金を０．１５μ
ｍ厚さに蒸着し、その上から磁気光学層２として、ＹＩ
Ｇ（イツトリウム鉄ガーネット）を１．０μｍ厚さに高
周波スパッタリングあるいはプラズマＣＶＤ等の方法で
蒸着する。さらにこの上から金属被膜１と磁気光学層２
を交互に積層し、シングルモード光ファイバのコア径と
ほぼ等しい厚さくたとえば８μｍ）となるまでくり返す
。ねじれ基板を回転させながら蒸着すると均一な厚さの
積層体が全面に得られる。ついで基板６の片面中央部に
前記コア径とほぼ等しい幅（たとえば８μｍ）のねじれ
積層体３を残して他の部分をイオンミーリング、反応性
エツチング等で除去する。つぎに、ねじれ積層体３を、
その断面を示す第２図（ｂ）に示すように、磁気光学Ｂ
２（ＹＩＧ）より屈折率の小さい非晶質物質１２（たと
えばｓ　ｒ　ｏ２やガラス系接続媒体等）を用いて覆う
。磁気光学層２内への光のとじ込め効率を向上させ、全
体を補強するためである。つぎに、ねじれ積層体をレー
ザ・アニールして磁気光学層２を結晶化する。このとき
前記非結晶質物質１２は、磁気光学材料の蒸発、変形を
防止するように作用する。

このようにして作成したねじれ積層体を含む素子は導波
路を形成しており、ねじれ積層体３は曲っていても、内
部を通る光は外部に漏れることはない。ついで、上記素
子をねじれ角度４５度となる長さく１．８７５ｍｍ）で
切断し、第６図に示すように、光軸を一致させて、低融
点ガラスやガラス系接着剤等の接続媒体を用いてレーザ
ＬＤや光ファイバ５と接続し、さらに永久磁石や電磁石
等、磁界印加機構１３を設けて、光アイソレータを作成
する。

具体例２ ねじれ積層体３の第２の具体例を、第３図を用いて説明
する。第３図（ａ）において溝を切った酸化ケイ素の基
板６を用いて具体例１と同様にして、ねじれ基板を作成
する。ただし、ねじれ角度勾配は４５０度／Ｃｍとする
。溝は幅、深さともシングルモード光ファイバのコア径
とほぼ同程度（５〜１０μｍ）とする。この溝の中に磁
気光学層としてＧａＡＳをＭＯＣＶＤ法を用いて積層し
具体例１と同様にして第３図（ｂ）にその断面図を示す
導波路型光アイソレータ素子を作成する。

この素子を長さ１．６７ｍｍに切断し、第６図に示すよ
うに、光ファイバ５と接続媒体１４で接続し、さらに磁
界印加機構１３を設けることにより光アイソレータを作
成する。

具体例３ ねじれ積層体３の第３の具体例を、第４図を用いて説明
する。丸棒状のＳｉＯ２のクラッド７の中心付近に、（
ｅ）に示すように、その片側から、後工程でねじれ積層
体３を設けるための溝１１を切り、この溝１１の中にＳ
ｉＯ２に比べて弗化水素酸に対するエツチング速度の速
い５ｉ０２＋Ｂ２Ｏ３（Ｂ２０３９モル％）ガラス８を
溝１１と同形状に作りうめ込む。これを、（ｅ）に示す
ように、クラッド７の外径よりわずかに大きい内径を有
する薄い５ｉ０２の円筒９内に挿入し、光ファイバ母材
１０を作成する。この母材１０を１９００〜２０００’
　Ｃに加熱し、一体化してから光ファイバ線引法を利用
してファイバ線引をする。

このようなファイバ線引装置の一例を第５図に示し説明
する。ファイバ線引装置にセットされた母材１０は加熱
炉５１で加熱されファイバ状となりキャプスタン５２を
経由してファイバ巻取装置５３に巻き取られる。このと
き母材１０は回転ギヤ５４．５５を介してモータＭによ
って回転可能となっている。刊ＩＩＩ装置５６はモータ
Ｍの回転およびキャプスタン５２によるファイバ巻取速
度を制御して３００度／Ｃｍのねじれ角度勾配をファイ
バ２０に与えるようにしている。ここで５７はファイバ
の外径を測定するためのファイバ外径測定部である。

このねじれファイバを約１０ｃｍの長さく作業し易い長
さ）に切断し、４９％弗化水素酸でエツチングし、Ｓｉ
Ｏ２＋Ｂ２Ｏ３ガラス８の部分を除去して、溝１１を有
する、第４図（ｄ）にその断面を示すねじれファイバを
作成する。このようにして作成したねじれ溝付ファイバ
の溝１１中にアルミニウムを真空蒸着して厚さ０．０１
μｍの金属被膜１を設け、その上に磁気光学層２として
Ｃｄ　Ｏ，７”ｎＯ，３”ｅをクラスタ・イオン・ビー
ム法（ＩＣＢ法）で厚さ０．５μｍの膜を積層する。さ
らにこの上に、アルミニウムによる金属被膜１と磁気光
学層２を交互にくり返して８μｍ厚さのねじれ積層体を
作成し、Ｃｄ　ｏ、　７Ｍ　ｎ　０．３Ｔｅより屈折率
の低いＳｉＯ２の低屈折率材１２を用いて、溝１１を完
全にうめ（第４図（Ｃ））、長さが１．５ｍｍとなるよ
うに切断し、第６図に示したように光ファイバ５と接続
し、さらに磁界印加機構１３を設けて光アイソレータを
作成する。

具体例１〜３についての構成要件をつぎの表に示す。

構成要件表 具体例　Ｎ０１２３ 基　　　　板　　　Ｓ　！　０２　　　Ｓ　！　０２　
　　Ｓ　！　０２ねじれ角度　　　４５°　　　７５°
　　　４５゜長さくｍｍ＞　　　１．８７５　　　１．
６７　　　１．５金属被膜１ 種　　　　類　　　　Ａｕ　　　　　Ａｅ　　　　Ａｅ
厚さくμｍ）　　　０．１５　　　０．０１５　　０．
０１磁気光学層２ 種　　　　類　　　ＹＩＧ　　ＧａＡｓ　　　ＣｄＭｎ
Ｔｅ層厚（μｍ＞　　　　１　　　０．５　　　０．５
θＦ（ｄｅｇ／ｃｚ）　　　２４０　　４５０　　　３
００波長（μｍ＞　　　　１．２　　０．９　　　０．
７８１±路透過光　　ＴＥ波　　ＴＭ波　　ＴＭ波ここ
で、θ、はファラデー回転の角度をあられし、具体例Ｎ
ｏ、３の磁気光学層２の種類のｃｄと〜１ｎの９１合は
０．７：０．３であった。

具体例４ ねじれ積層体３の第４の具体例を第７図を用いて説明す
る。

片側が平板上に他側がねじれ状態に作った３ｉ０２ガラ
スの基板６の平板部上にレーザを、ねじれ部上に本発明
の光アイソレータを作って、レーザと一体化した光アイ
ソレータを製作する。

平板状ＳｉＯ２ガラスの基板６の一部を残して磁気光学
材料のファラデー回転角度勾配にあわせて基板にねじれ
を与える。基板の長さは、ねじれ角度以上となる長さと
するこの基板の平板部に■−■族半導体結晶膜（たとえ
ばＧａＡＳ膜）を、分子線エピタキシー法あるいはＭ　
ＯＣＶ　Ｄ法等により形成する。このｍ−ｖ　ｇ半導体
レーザ、たとえば、Ｉ　ｎＧａＡＳＰ／Ｉ　ｍｌＰヘテ
ロレーザを分子線エピタキシー法、ＭＯＣＶＤ法等によ
り形成する。■−■族半導体結晶膜上には、高品質の■
−■族化合物半導体結晶膜を成長させることができるか
ら、効率のよいレーγを作ることができる。

ねじれ基板上には、具体例１に示したのと同様にして、
第２図に示した本発明の光アイソレータを作る。たとえ
ば、金、睨薄膜１に金を、磁気光学層２にはＧａＡｓ、
ＹＩＧ　（イツトリウム・鉄・ガーネット＞、ＣｄＭｎ
Ｔｅなど比較的ファラデー回転角の大きな磁気光学材料
をスパッタリング。

プラズマＣＶＤ、クラスタ・イオンビーム（ＩＣＢ）法
等を用いて交互に積層してねじれ積層体３を設け、イオ
ン・ミーリング、反応性エツチング等で幅を８μｍに整
形して必要に応じてレーザ・アニールなどにより結晶化
する。ねじれ積層体３は、前記レーザの光放出窓に光軸
を一致して設け、幅および高さは後に接続するシングル
モード光ファイバのコア径にほぼ等しい寸法にすること
が望ましい。

レーザからの出射光は、電界が基板に平行な光（ＴＥ波
）となっているので、この光を透過させるようにねじれ
基板を設計しなければならない。

すなわち、本実施例においては、金属薄膜に平行な電界
成分を持つ光であるＴＥ波を透過させるために、金属薄
膜を比較的厚＜　（０，０５〜０．５μｍ）設計する必
要がおる。

次いで磁気光学材料より屈折率の小ざい非晶質物質（Ｓ
ｉＯ２等）を用いて基板を含むねじれ積層体３を覆うこ
とにより光の磁気光学層２内へのとじ込め効率を向上す
るとともに全体を補強することができる。

次いで、ねじれ積層体をレーザ・アニールして磁気光学
層３を結晶化する。このとき低屈折材１２のＳ！０２被
覆により、磁気光学材料の蒸発および形状の変化を防止
することができる。

説明の都合上、レーザとねじれ積層体は別々に製作する
ように述たが同時に製作することも可能である。

本発明において、金属薄膜１の厚さは０．００５〜０．
５μｍ、磁気光学層２の厚さは０．１層数μｍが適当で
ある。（金属薄膜１の厚さが０゜００５〜０．０２μｍ
とした場合は透過光はいづれもＴＭ波となる）磁気光学
層２の厚さが０．１μｍより薄くなると金属薄１１の口
数が多くなるので往路進行中の光の吸収が多くなり、結
局透過損失が増大することになる。逆に磁気光学層２の
厚さは、最大でも光ファイバコア径と同程度が限度で、
この場合金属薄膜１は磁気光学層２の両側に２層おるの
みとなる。このように磁気光学層２が厚くなると、金属
薄膜数が少なくなるので偏向作用が弱くなり、したがっ
て、これを補うため全長を長くする必要がおる。

ねじれ積層体３の幅と厚さは、光ファイバと接続して用
いる場合には光ファイバのコア径とほぼ同程度であるこ
とが、光損失を少なくする点で好ましいが、光ファイバ
と直接接続して使用しない場合は、使用状態により最適
な幅や厚さを選択できる。

ねじれ積層体３の断面形状は、第４図の例では、四角形
または台形状となっているが、他の形状、たとえば円形
、楕円形等であったもよいが、ねじれ積層体３の断面に
おいて第４図に示すように磁気光学層と金属薄膜の断面
は互いに平行なほぼ直線状でなければならない。

以上の各具体例においては、ねじれ積層体３を低屈折率
材１２の非晶質媒体で被覆したがこの非晶質媒体を用い
なくとも、光アイソレータとじての作用は何ら代わらな
いことは言うまでもない。

磁気光学層２ヤ金属薄膜１の積層方法としては、真空蒸
着法、高周波スパッタリング、プラズマＣＶＤ、ＭＯＣ
ＶＤ、クラスタ・イオンビーム法。

分子線エピタキシ法などの物理吸着力や化学堆積法の気
相成長法ヤ液相エピタキシャル法などが用いられる。

また本発明の光アイソレータにおいて、磁界印加機構と
して永久磁石や電磁石を使用することができるが、電磁
石を用いると光アイソレータ兼光シャッタとしても作用
する。たとえば電磁石の入力電流をコントロールするこ
とにより、すなわち入力電流ＩＯを与えると光アイソレ
ータとして必要な磁界が発生し、他の値の電流１（Ｏア
ンペアを含む）を与えると磁界の強度が変わり、ファラ
デー回転角度が、ねじれ角度と一致しなくなるのでＴＭ
波、ＴＥ波共に金属薄膜に吸収され、したがって光シャ
ッタとして作用する。すなわち、光アイソレータ機能を
有する光シャッタあるいは光変調器としても使用可能と
なる。

［発明の効果コ 本発明の光アイソレータは、偏光作用、検光作用をする
金属薄膜とファラデー効果を有する磁気光学層が交互に
積層され一体化して一個の素子として作成されているた
め、従来のように偏光子。

磁気光学素子（ファラデー回転子）、検光子を精密に組
合わせたり、従来のファイバ型光アイソレータのように
３ケ所に溝加工または切断して、設けなければならない
といった不都合はなく、１ケ所に挿入するのみでよく接
続が非常に簡単になる。

また、一体化して一個の素子となっているので、全長数
ｍｍ程度で光アイソレータを構成することができ非常に
小型、軽量に製作することができる。

また偏光子、検光子として、非常に高価な天然の方解石
をはり合わせたグラントムソン・プリズムやルチル板を
用いる必要もないから安価に伍産可能でおる。

また、レーザ・ダイオードと同じ基板上に一体的に構成
することも可能であるなど、非常に利用価値の高い光ア
イソレータを得ることが可能となっだ。さらに、ファラ
デー効果を得るための電流を制御することによって、透
過光の量を高速に！ｌ制御することができるから、本発
明の効果は啄めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光アイソレータの一実施例の基本構成
を示す分解斜視図、 第２図は具体例１の光アイソレータの構成を示すための
部分斜視図と断面図、 第３図は具体例２の光アイソレータの構成を示すための
部分斜視図と断面図、 第４図は具体例３の光アイソレータの構成を示すための
部分斜視図と断面図、 第５図はねじれファイバ線引装置の概略側断面図、 第６図は本発明の光アイソレータの光ファイバとの接続
図、 第７図は具体例４におけるねじれ基板を示す斜視図、 第８図は従来の光アイソレータの原理を示す分解斜視図
、 第９図は従来のファイバ型光アイソレータの構造を示す
部分拡大斜視図、 第１０図はファイバ型偏光子のＴＥ、ＴＭモードの光の
減衰率の差と波長との関係を示す特性図である。 １・・・金属薄膜　　　　２・・・磁気光学層３・・・
ねじれ積層体　　４・・・光軸５・・・光ファイバのコ
ア ６・・・基板　　　　　　７・・・クラッド８・・・Ｓ
ｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３ガラス ９・・・円ＷＩ　　　　　　　１０・・・母材１１・・
・溝　　　　　　１２・・・低屈折率材１３・・・磁界
印加機５溝 １４・・・接続媒体。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属薄膜に挟まれたすくなくとも１層の磁気光学
   層を含む積層手段であつて、光軸方向を軸として、前記
   磁気光学層の単位長さ当りのファラデー回転角度に等し
   い単位長さ当りのねじれ角度でねじれを与えたねじれ積
   層手段と、 前記ねじれ積層手段を通り、前記光軸に平行に磁界を与
   えるための磁界印加手段とを含むことを特徴とする光ア
   イソレータ。
2. （２）前記ねじれ積層手段が、前記金属薄膜と前記磁気
   光学層とを交互に積層したものである特許請求の範囲第
   １項記載の光アイソレータ。
3. （３）前記ねじれ積層手段が低屈折材で覆われたもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の光アイソレータ。
4. （４）前記ねじれ積層手段がねじれ基板上に設けられた
   特許請求の範囲第１項記載の光アイソレータ。
5. （５）前記ねじれ積層手段が光ファイバ中に設けられた
   特許請求の範囲第１項記載の光アイソレータ。
6. （６）前記ねじれ積層手段が半導体レーザ基板と同一基
   板上に設けられた特許請求の範囲第１項記載の光アイソ
   レータ。