JP2000221448A - Optical isolator - Google Patents

Optical isolator

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JP2000221448A
JP2000221448A JP11027412A JP2741299A JP2000221448A JP 2000221448 A JP2000221448 A JP 2000221448A JP 11027412 A JP11027412 A JP 11027412A JP 2741299 A JP2741299 A JP 2741299A JP 2000221448 A JP2000221448 A JP 2000221448A
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JP
Japan
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magnet
ferrite
optical isolator
sintered
faraday rotator
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JP11027412A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadakuni Sato
忠邦 佐藤
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simultaneously realize miniaturization, lightening in weight and the reduction of cost by constituting a permanent magnet for applying magnetic field to a Faraday rotator of ferrite sintered magnet. SOLUTION: This optical isolator consists of two polarizing elements, the Faraday rotator and the permanent magnet, and the permanent magnet is constituted of the ferrite sintered magnet 41 such as Ba ferrite or Sr ferrite. It is not matter whether the magnet 41 is an isotropic magnet or an anisotropic magnet. The cross section perpendicular to the magnetization direction of the magnet 41 can be formed in cylindrical shape, square frame shape or recessed shape. The magnet 41 satisfying relation 0<S1/2/t<=5.5 is used in the optical isolator assuming that the length in the magnetization direction is (t) and the cross section is S. The ratio Hm/4πMs of a value expressing maximum magnetic field intensity Hm generated in space inside the magnet 41 by the unit of oersted to a value expressing the saturation magnetization 44πMs of the Faraday rotator by the unit of gauss is set to >=0.7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信機器、光情
報処理機器等に用いられ、光を一方向にのみ透過させ、
逆方向には遮断する光素子である光アイソレータに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for optical communication equipment, optical information processing equipment, etc., and transmits light in one direction only.
The present invention relates to an optical isolator that is an optical element that blocks light in a reverse direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】光源からの出射光を、光学系を用いて伝
達しようとするとき、光学系中の光学素子の端面で反射
した光は、光源に戻ってくる。たとえば、光通信におい
ては、レーザ光源から出射した光は、結合レンズによっ
て収束され、光ファイバの端面に集められる。光アイソ
レータを用いない場合には、一部は光ファイバの端面で
反射されて、レーザ光源に戻る。レーザ光源に戻った光
は、一般に位相も偏光方向もレーザ光源の出射光とは異
なり、これによって、レーザ発振が乱され、出射光にノ
イズが生じたり、さらにはレーザ発振の停止に至る場合
もある。
2. Description of the Related Art When light emitted from a light source is transmitted using an optical system, light reflected at an end face of an optical element in the optical system returns to the light source. For example, in optical communication, light emitted from a laser light source is converged by a coupling lens and collected on an end face of an optical fiber. When the optical isolator is not used, a part is reflected on the end face of the optical fiber and returns to the laser light source. The light returned to the laser light source is generally different in phase and polarization direction from the light emitted from the laser light source, which may disturb the laser oscillation, generate noise in the emitted light, or even stop the laser oscillation. is there.

【0003】このような戻り光を遮断するために、光ア
イソレータが用いられる。光アイソレータでは、戻り光
の遮断特性(アイソレーション、消光比)が高いこと、
入射光の透過損失(挿入損失)が低いことが要求され
る。
[0003] An optical isolator is used to block such return light. Optical isolators have high return light blocking characteristics (isolation, extinction ratio),
It is required that transmission loss (insertion loss) of incident light be low.

【0004】図6は、光アイソレータの構成断面図であ
る。図6において、光アイソレータは、ファラデー回転
子3、2個の偏光素子1、永久磁石4、ホルダ2、およ
び筐体5から構成されている。ファラデー回転子3、偏
光素子1は、ホルダ2や永久磁石4を介して、接着剤や
半田、レーザ溶接等により、筐体5に固定されている。
FIG. 6 is a sectional view showing the structure of an optical isolator. In FIG. 6, the optical isolator includes a Faraday rotator 3, two polarizing elements 1, a permanent magnet 4, a holder 2, and a housing 5. The Faraday rotator 3 and the polarizing element 1 are fixed to the housing 5 via the holder 2 and the permanent magnet 4 by an adhesive, solder, laser welding, or the like.

【0005】図6示す光アイソレータにおいて、ファラ
デー回転子3を構成する磁性材料を、一方向に十分に磁
化する磁界強度を必要とするため、永久磁石4には、一
定の体積を要する。
In the optical isolator shown in FIG. 6, the magnetic material constituting the Faraday rotator 3 needs to have a magnetic field intensity enough to magnetize the magnetic material in one direction, so that the permanent magnet 4 requires a certain volume.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】光アイソレータの永久
磁石4は、また、ファラデー回転子3を内包する構造を
なしているため、光アイソレータの外径は、少なくとも
永久磁石4の肉厚に相当する分だけ、余分に大きくなっ
てしまう。光アイソレータには、他の光部品と同様に、
より一層の小型化、軽量化、低コスト化が求められてい
る。高性能な希土類永久磁石の使用は、小型化のために
有効であるが、低コスト化に対しては課題として残され
ていた。
Since the permanent magnet 4 of the optical isolator has a structure including the Faraday rotator 3, the outer diameter of the optical isolator corresponds to at least the thickness of the permanent magnet 4. It becomes extra large by the amount. Optical isolators, like other optical components,
There is a demand for further reduction in size, weight, and cost. The use of high-performance rare earth permanent magnets is effective for miniaturization, but has been left as an issue for cost reduction.

【0007】本発明の目的は、小型化、軽量化、低コス
ト化を同時に図った光アイソレータを提供することであ
る。
An object of the present invention is to provide an optical isolator that is simultaneously reduced in size, weight, and cost.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による光アイソレ
ータは、二つの偏光素子と、ファラデー回転子、およ
び、永久磁石からなり、永久磁石はBaフェライトや、
Srフェライトなどのフェライト焼結磁石から構成され
る。フェライト焼結磁石は、等方性磁石でも、あるい
は、異方性磁石でもよい。また、フェライト焼結磁石の
着磁方向に垂直な断面は、円筒形状、角枠形状、凹形状
等とすることができる。
An optical isolator according to the present invention comprises two polarizing elements, a Faraday rotator, and a permanent magnet.
It is composed of a sintered ferrite magnet such as Sr ferrite. The ferrite sintered magnet may be an isotropic magnet or an anisotropic magnet. The cross section perpendicular to the magnetization direction of the sintered ferrite magnet may be a cylindrical shape, a square frame shape, a concave shape, or the like.

【0009】本発明による光アイソレータにおいて、着
磁方向の長さt、断面積をSとするとき、0<S1/2
/t≦5.5の関係を満たすフェライト焼結磁石を用い
ることにより、高いアイソレーションが得られる。
In the optical isolator according to the present invention, when the length t in the magnetization direction and the sectional area are S, 0 <S 1/2.
By using a ferrite sintered magnet satisfying the relationship of /t≦5.5, high isolation can be obtained.

【0010】また、本発明による光アイソレータにおい
て、フェライト焼結磁石内の空間に発生する最大磁界強
度Hmをエルステッド(Oe)の単位で表した値と、フ
ァラデー回転子の飽和磁化4πMsをガウス(G)の単
位で単位で表した値の比、Hm/4πMsが、0.7以
上とすることにより、高いアイソレーションが得られ
る。
Further, in the optical isolator according to the present invention, the maximum magnetic field strength Hm generated in the space inside the sintered ferrite magnet in units of Oersted (Oe) and the saturation magnetization 4πMs of the Faraday rotator are represented by Gauss (G). )), A high isolation can be obtained by setting the ratio of the values expressed in units of Hm / 4πMs to 0.7 or more.

【0011】本発明の光アイソレータには、ファラデー
回転子として、液相エピタキシャル法によって作製され
たGdBiガーネット厚膜、または、TbBiガーネッ
ト厚膜が使われる。
In the optical isolator of the present invention, a GdBi garnet thick film or a TbBi garnet thick film produced by a liquid phase epitaxial method is used as a Faraday rotator.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】本発明の光アイソレータのファラデー回転
子には、液相エピタキシャル成長法(以下、LPE法と
いう)によって作製したGdBi系ガーネット厚膜やT
bBi系ガーネット厚膜が使われる。GdBi系ガーネ
ット厚膜、TbBi系ガーネット厚膜は、膜厚方向に磁
化容易性を有し、また、ほかの希土類ガーネット厚膜に
比べ、飽和磁化が低い特徴がある。GdBi系ガーネッ
ト厚膜、TbBi系ガーネット厚膜結晶中のFeの一部
をAl、Gaで置換すれば、さらに飽和磁化4πMsを
500G以下に低減させることもできる。その結果、フ
ァラデー回転子の磁化を飽和させるための印加磁界強度
を低減することができ、磁界印加用永久磁石の特性を高
くする必要がなくなり、光アイソレータの低コスト化が
可能となる。ファラデー回転子の飽和磁化4πMsが5
00G以下であれば、高価な希土類永久磁石を使用しな
くとも、ガーネット厚膜からなるファラデー回転子の磁
化に要する印加磁界強度を、著しい体積の増加を必要と
せずに安価な永久磁石を使用して、容易に得ることがで
きる。
The Faraday rotator of the optical isolator according to the present invention includes a GdBi-based garnet thick film and a T film formed by a liquid phase epitaxial growth method (hereinafter referred to as an LPE method).
A bBi-based garnet thick film is used. The GdBi-based garnet thick film and the TbBi-based garnet thick film are characterized by having easy magnetization in the film thickness direction and having a lower saturation magnetization than other rare earth garnet thick films. If a part of Fe in the GdBi-based garnet thick film and the TbBi-based garnet thick film crystal is replaced with Al or Ga, the saturation magnetization 4πMs can be further reduced to 500G or less. As a result, the intensity of the applied magnetic field for saturating the magnetization of the Faraday rotator can be reduced, and it is not necessary to enhance the characteristics of the permanent magnet for applying the magnetic field, and the cost of the optical isolator can be reduced. The saturation magnetization 4πMs of the Faraday rotator is 5
If it is 00G or less, the applied magnetic field strength required for the magnetization of the Faraday rotator made of a garnet thick film can be reduced without using an expensive rare-earth permanent magnet without using a remarkable increase in volume. And can easily be obtained.

【0014】本発明において、永久磁石の材料をフェラ
イト焼結磁石と規定したのは、粉末冶金法により、緻密
化して安定した高い磁石特性を容易に達成することがで
きるほか、十分な機械的強度が得られるからである。こ
れらのフェライト焼結磁石は、等方性磁石のほか、異方
性磁石にすることもできる。等方性磁石では、磁石特性
が比較的低いものの、成形工程における粉末の流動性の
向上が期待されるので、成形体の形状の自由度が極めて
高く、低コストで作製することができる。他方、異方性
磁石は、等方性磁石に比べ、成形性の自由度は低下する
が、向上した磁石特性が得られるため、小型・軽量化が
図られる。
In the present invention, the material of the permanent magnet is defined as a sintered ferrite magnet because the powdered metallurgy method makes it possible to easily achieve a dense and stable high magnet property, and also has a sufficient mechanical strength. Is obtained. These ferrite sintered magnets can be anisotropic magnets in addition to isotropic magnets. Although isotropic magnets have relatively low magnet properties, they are expected to improve the fluidity of the powder in the molding process, so that the degree of freedom of the shape of the molded body is extremely high and can be manufactured at low cost. On the other hand, anisotropic magnets have a lower degree of freedom in formability than isotropic magnets, but have improved magnet properties, and can be reduced in size and weight.

【0015】本発明においては、磁界印加用永久磁石と
して、Ba系フェライトやSr系フェライトの焼結磁石
を使用している。これらのフェライト焼結磁石は、Ba
O、SrO、Feを主成分とする酸化物であるの
で、希土類永久磁石等に比べ、化学的に極めて安定で、
腐食や酸化防止処理を施す必要がない。Ba系フェライ
トやSr系フェライトの原料は安価なため、低価格の光
アイソレータを実現させる上で有益である。
In the present invention, a sintered magnet of Ba-based ferrite or Sr-based ferrite is used as the permanent magnet for applying a magnetic field. These ferrite sintered magnets are made of Ba
Since it is an oxide containing O, SrO, and Fe 2 O 3 as main components, it is extremely chemically stable as compared with rare earth permanent magnets and the like.
There is no need to perform corrosion or oxidation prevention treatment. Since raw materials of Ba-based ferrite and Sr-based ferrite are inexpensive, they are useful in realizing a low-cost optical isolator.

【0016】したがって、フェライト焼結磁石は、光ア
イソレータの筐体を兼ねることもできる。本発明の光ア
イソレータは、偏光素子とファラデー回転子からなる光
学素子をフェライト焼結磁石内の空間に内包するように
構成されている。なお、この構成のまま、従来の光アイ
ソレータのように、ステンレス等の筐体内に配置するこ
ともできることはいうまでもない。
Therefore, the sintered ferrite magnet can also serve as a housing for the optical isolator. The optical isolator of the present invention is configured to include an optical element including a polarizing element and a Faraday rotator in a space inside a sintered ferrite magnet. Needless to say, this configuration can be arranged in a housing made of stainless steel or the like, as in a conventional optical isolator.

【0017】[0017]

【実施例】本実施の形態の詳細を、以下に実施例をもっ
て説明する。
EXAMPLES The present embodiment will be described in detail below with reference to examples.

【0018】(実施例1)ガーネット厚膜は、LPE法
によって作製される。高純度の酸化ガドリニウム(Gd
)、酸化第2鉄(Fe)、酸化ガリウム
(Ga)、酸化アルミニウム(Al)、酸
化ビスマス(Bi)、酸化鉛(PbO)および酸
化ホウ素(B)の粉末を使用し、PbO−Bi
−B 系をフラックスとし、NGG基板(格子
定数12.5094オングストローム)上に、組成がほ
ぼ(Gd1.9Bi1.1)(Fe4.3Al0.4
0. )O12で表されるGdBiガーネット厚膜
を、約600μmの厚さに育成した。
Example 1 A garnet thick film was formed by the LPE method.
Produced by High purity gadolinium oxide (Gd
2O3), Ferric oxide (Fe2O3), Gallium oxide
(Ga2O3), Aluminum oxide (Al2O3),acid
Bismuth (Bi)2O3), Lead oxide (PbO) and acid
Boron boride (B2O3) Powder and PbO-Bi2
O3-B2O 3Using the system as flux, the NGG substrate (grating
(Constant 12.5094 angstroms).
Bo (Gd1.9Bi1.1) (Fe4.3Al0.4G
a0. 3) O12GdBi garnet thick film represented by
Was grown to a thickness of about 600 μm.

【0019】また、酸化ガドリニウムに代わって酸化テ
ルビニウム(Tb)を、NGG基板に代わってS
GGG基板(格子定数12.496オングストローム)
をそれぞれ用いたLPE法によって、(Tb2.0Bi
1.0)(Fe4.1Al .4Ga0.5)O12
表されるTbBiガーネット厚膜を育成した。これらの
GdBiガーネット厚膜、TbBiガーネット厚膜に
は、それぞれ3wt%以下のBおよびPbOが含
有されていた。
Further, terbinium oxide (Tb 2 O 3 ) is used instead of gadolinium oxide, and Sb is used instead of the NGG substrate.
GGG substrate (Lattice constant: 12.496 angstroms)
(Tb 2.0 Bi) by the LPE method using
1.0) (Fe 4.1 Al 0 .4 Ga 0.5) was grown TbBi garnet thick film is represented by O 12. These GdBi garnet thick films and TbBi garnet thick films each contained 3 wt% or less of B 2 O 3 and PbO.

【0020】それぞれ基板を除去した後、これらのガー
ネット厚膜を、50%の酸素雰囲気中、1050℃の温
度で熱処理した。振動型磁力計を用いた磁気特性の測定
により、これらのガーネット厚膜は、飽和磁化(4πM
s)が100〜150G、かつ、膜厚方向に磁化容易性
を示すことを確認した。また、波長1.55μmにおけ
るこれらのガーネット厚膜のファラデー回転能は、約1
000deg/cmであった。
After each removal of the substrate, these garnet thick films were heat treated at a temperature of 1050 ° C. in a 50% oxygen atmosphere. By measuring magnetic properties using a vibrating magnetometer, these garnet thick films were found to have a saturation magnetization (4πM
s) was 100 to 150 G, and it was confirmed that the film had easy magnetization in the film thickness direction. The Faraday rotation ability of these garnet thick films at a wavelength of 1.55 μm is about 1
000 deg / cm.

【0021】各ガーネット厚膜を、波長1.55μmで
ファラデー回転角が約45degとなるように調整(膜
厚約450μm)し、ARコート処理の後、切断して一
辺の長さが1.3mmの正方形のファラデー回転子に加
工した。互いの偏光面が45degとなるように配置
し、2枚のガラス偏光子の間にファラデー回転子を挟ん
で光学素子を作製した。
Each garnet thick film was adjusted so that the Faraday rotation angle at a wavelength of 1.55 μm was about 45 deg (film thickness of about 450 μm), cut after AR coating treatment, and the length of one side was 1.3 mm. Into a square Faraday rotator. An optical element was manufactured by arranging the polarization planes of each other so as to be 45 deg, and sandwiching a Faraday rotator between two glass polarizers.

【0022】図1は、等方性の円筒形状フェライト焼結
磁石に光学素子を装着して構成した光アイソレータの構
成図である。永久磁石は、外径4mm、内径2mm、高
さ2mmの等方性の円筒形状フェライト焼結磁石41
(Sr系フェライト、Ba系フェライト)である。等方
性の円筒形状フェライト焼結磁石41の内筒部に光学素
子6を装着し、電磁石を使用して約10kOeの磁界を
印加して、等方性の円筒形状フェライト焼結磁石41を
高さ方向に着磁して光アイソレータを作製した。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical isolator constituted by mounting an optical element on an isotropic cylindrical ferrite sintered magnet. The permanent magnet is an isotropic cylindrical ferrite sintered magnet 41 having an outer diameter of 4 mm, an inner diameter of 2 mm, and a height of 2 mm.
(Sr-based ferrite, Ba-based ferrite). The optical element 6 is mounted on the inner cylindrical portion of the isotropic cylindrical ferrite sintered magnet 41, and a magnetic field of about 10 kOe is applied using an electromagnet to raise the isotropic cylindrical ferrite sintered magnet 41 to a high level. The optical isolator was manufactured by magnetizing in the vertical direction.

【0023】本実施例で使用した等方性の円筒形状フェ
ライト焼結磁石41の磁気特性は、Srフェライトで
は、Brが2200G、iHcが3000Oe、Baフ
ェライトでは、Brが2000G、iHcが2500O
e程度であった。また、等方性のフェライト焼結磁石
は、異方性のフェライト焼結磁石に較べて、粉末の充填
が良好となるので、焼結による変形が少ないという長所
がある。
The magnetic properties of the isotropic cylindrical ferrite sintered magnet 41 used in the present embodiment are as follows: Sr ferrite has Br of 2200 G, iHc of 3000 Oe, and Ba ferrite has Br of 2000 G and iHc of 2500 Og.
e. In addition, an isotropic ferrite sintered magnet has an advantage in that the powder filling is better than that of an anisotropic ferrite sintered magnet, so that there is little deformation due to sintering.

【0024】本実施例による光アイソレータの特性は、
波長1.55μmにおいて、ガーネット厚膜の種類およ
びフェライト焼結磁石の材質による違いは見られず、ア
イソレーションが約45dB、挿入損失が約0.2dB
で良好であった。
The characteristics of the optical isolator according to this embodiment are as follows.
At a wavelength of 1.55 μm, there is no difference due to the type of the garnet thick film and the material of the ferrite sintered magnet, and the isolation is about 45 dB and the insertion loss is about 0.2 dB.
Was good.

【0025】(実施例2)図2は、等方性の角枠形状フ
ェライト焼結磁石に光学素子を装着して構成した光アイ
ソレータの構成図である。本実施例による光アイソレー
タは、実施例1で作製したと同一の光学素子6を、その
まま、等方性の角枠形状フェライト焼結磁石42の角枠
内部に装着して構成されている。等方性の角枠形状フェ
ライト焼結磁石42は、外側寸法2.5mm×2.5m
m、内側寸法1.5mm×1.5mm、厚さ2mmで、厚
さ方向に着磁されている。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a structural view of an optical isolator constituted by mounting an optical element on an isotropic square frame ferrite sintered magnet. The optical isolator according to the present embodiment is configured such that the same optical element 6 manufactured in the first embodiment is directly mounted inside a square frame of an isotropic square frame-shaped ferrite sintered magnet 42. The isotropic square frame-shaped ferrite sintered magnet 42 has an outer dimension of 2.5 mm × 2.5 m.
m, inner dimensions 1.5 mm × 1.5 mm, thickness 2 mm, magnetized in the thickness direction.

【0026】本実施例による光アイソレータの特性は、
波長1.55μmにおいて、アイソレーションが約45
dB、挿入損失が約0.2dBで、良好で、ガーネット
厚膜の種類およびフェライト焼結磁石の材質に依存しな
かった。
The characteristics of the optical isolator according to this embodiment are as follows.
At a wavelength of 1.55 μm, the isolation is about 45
The dB and the insertion loss were about 0.2 dB, which was good and independent of the type of the garnet thick film and the material of the sintered ferrite magnet.

【0027】(実施例3)図3は、等方性の凹形状フェ
ライト焼結磁石に光学素子を装着して構成した光アイソ
レータの構成図である。凹形状フェライト焼結磁石43
は、実施例2に用いた角枠形状フェライト焼結磁石42
の一辺を取り除いたように、断面が凹形状をなしてい
る。本実施例による光アイソレータは、実施例1で作製
したと同一の光学素子6を、そのまま、凹形状フェライ
ト焼結磁石43の角枠内部に装着して構成されている。
等方性の凹形状フェライト焼結磁石43は、外側寸法
2.5mm×2.5mmに、幅1.5mm、深さ1.8mm
の溝を有し、厚さが2mmで、厚さ方向に着磁されてい
る。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a structural view of an optical isolator in which an optical element is mounted on an isotropic concave ferrite sintered magnet. Concave ferrite sintered magnet 43
Are the square frame-shaped ferrite sintered magnets 42 used in Example 2.
The cross section has a concave shape as if one side was removed. The optical isolator according to the present embodiment is configured by mounting the same optical element 6 as manufactured in the first embodiment, as it is, inside the square frame of the concave shaped ferrite sintered magnet 43.
The isotropic concave ferrite sintered magnet 43 has an outer dimension of 2.5 mm × 2.5 mm, a width of 1.5 mm and a depth of 1.8 mm.
With a thickness of 2 mm and magnetized in the thickness direction.

【0028】本実施例による光アイソレータの特性は、
波長1.55μmにおいて、アイソレーションが約45
dB、挿入損失が約0.2dBで、良好で、ガーネット
厚膜の種類およびフェライト焼結磁石の材質に依存しな
かった。
The characteristics of the optical isolator according to this embodiment are as follows.
At a wavelength of 1.55 μm, the isolation is about 45
The dB and the insertion loss were about 0.2 dB, which was good and independent of the type of the garnet thick film and the material of the sintered ferrite magnet.

【0029】(実施例4)本実施例は、フェライト焼結
磁石に異方性磁石を用いた光アイソレータを示す。実施
例1で作製したと同一の光学素子が、そのまま、各形状
の異方性フェライト焼結磁石に装着して構成されてい
る。それぞれの光アイソレータには、実施例1、実施例
2および実施例3と同様にして、それぞれ、異方性の円
筒状フェライト磁石、角枠形状フェライト磁石、およ
び、凹形状フェライト磁石が用いられている。それぞれ
のフェライト焼結磁石の形状と大きさはつぎの通りであ
る。異方性の円筒形状フェライト磁石:外径3mm、内
径2mm、高さ2mm、異方性の角枠形状フェライト磁
石:外側寸法2.0mm×2.0mm、内側寸法1.5m
m×1.5mm、厚さ2mm、異方性の凹形状フェライ
ト磁石:外側寸法2.0mm×2.0mmに、幅1.5m
m、深さ1.7mmの溝を有し、厚さ2mm。これらの
異方性のフェライト焼結磁石は、高さ方向、または、厚
さ方向に着磁されており、実施例1〜3において使用し
た等方性のフェライト焼結磁石に較べて小型になってい
る。
(Embodiment 4) This embodiment shows an optical isolator using an anisotropic magnet as a sintered ferrite magnet. The same optical element produced in Example 1 is directly attached to anisotropic sintered ferrite magnets of various shapes. Anisotropic cylindrical ferrite magnets, square frame ferrite magnets, and concave ferrite magnets are used for each optical isolator in the same manner as in the first, second, and third embodiments. I have. The shape and size of each ferrite sintered magnet are as follows. Anisotropic cylindrical ferrite magnet: outer diameter 3 mm, inner diameter 2 mm, height 2 mm, anisotropic square frame ferrite magnet: outer dimension 2.0 mm x 2.0 mm, inner dimension 1.5 m
m × 1.5 mm, thickness 2 mm, anisotropic concave ferrite magnet: outer dimensions 2.0 mm × 2.0 mm, width 1.5 m
m, with a 1.7 mm deep groove, 2 mm thick. These anisotropic ferrite sintered magnets are magnetized in the height direction or the thickness direction, and are smaller in size than the isotropic ferrite sintered magnets used in Examples 1 to 3. ing.

【0030】本実施例で使用した異方性のフェライト焼
結磁石の特性は、Baフェライトでは、Brが約400
0G、iHcが約2000Oe、Srフェライトでは、
Brが約4000G、iHcが約3000Oeであっ
た。
The characteristics of the anisotropic sintered ferrite magnet used in this embodiment are as follows.
0G, iHc is about 2000 Oe, Sr ferrite
Br was about 4000 G and iHc was about 3000 Oe.

【0031】本実施例による光アイソレータの特性は、
波長1.55μmにおいて、ガーネット厚膜の種類(G
dBi系、TbBi系)およびフェライト焼結磁石の材
質、形状によらず、アイソレーションが約45dB、挿
入損が約0.2dBを示し、良好であった。
The characteristics of the optical isolator according to this embodiment are as follows.
At a wavelength of 1.55 μm, the type of garnet thick film (G
Regardless of the material and shape of the dBi-based or TbBi-based) and sintered ferrite magnets, the isolation was about 45 dB and the insertion loss was about 0.2 dB, which was good.

【0032】(実施例5)図4は、フェライト焼結磁石
の断面積Sと着磁方向の長さtをパラメータとするアイ
ソレーションを示す図である。前記各実施例と同様の構
成をなす光アイソレータによれば、S1/2/tが5.
5を超えると、アイソレーションが急激に低下してい
る。この結果から、S1/2/tが5.5以下の光アイ
ソレータとすることが有用である。
(Embodiment 5) FIG. 4 is a diagram showing isolation using the cross-sectional area S of the sintered ferrite magnet and the length t in the magnetizing direction as parameters. According to the optical isolator having the same configuration as that of each of the above embodiments, S 1/2 / t is 5.
If it exceeds 5, the isolation sharply decreases. From these results, it is useful to provide an optical isolator having S 1/2 / t of 5.5 or less.

【0033】本実施例に用いた光学素子の寸法は0.7
〜1.5mmであり、フェライト焼結磁石の外側寸法は
1.0〜5.0mm、厚さは1.0〜7.0mmであり、S
1/2/tは0.2〜6.0である。
The size of the optical element used in this embodiment is 0.7.
The outer dimensions of the sintered ferrite magnet are 1.0 to 5.0 mm, the thickness is 1.0 to 7.0 mm, and S
1/2 / t is 0.2 to 6.0.

【0034】ここで、S1/2/t=0は、フェライト
焼結磁石が存在しなくなるため、S 1/2/t=0は含
まない。実質的にはS1/2/t=0.1以上の領域で
実用的になる。S1/2/t=5.5を超えると、光ア
イソレータのアイソレーションが著しく劣化する。S
1/2/t=5.5以下では、フェライト焼結磁石によ
る磁界強度と均質性が良好な状態となるため、高いアイ
ソレーションが確保される。
Here, S1/2/ T = 0 is ferrite
Since there is no sintered magnet, S 1/2/ T = 0 includes
No. Effectively S1/2In the region where / t = 0.1 or more
Be practical. S1/2When /t=5.5 is exceeded,
The isolation of the isolator is significantly deteriorated. S
1/2When /t=5.5 or less, the ferrite sintered magnet
High magnetic field strength and homogeneity
Solation is secured.

【0035】(実施例6)図5は、フェライト焼結磁石
内の空間に発生する最大磁界強度Hmと、ガーネット厚
膜の飽和磁化4πMsとの比Hm/4πMsをパラメー
タとするアイソレーションを示す図である。最大磁界強
度Hmの単位をエルステッド(Oe)で、飽和磁化4π
Msの単位をガウス(G)で、それぞれ表すとき、Hm
/4πMs=0.7Oe/G未満では、アイソレーショ
ンが急激に低下している。Hm/4πMsが0.7以上
では、ガーネット厚膜の磁気モーメントの整列が向上
し、高いアイソレーションが得られる。この結果から、
Hm/4πMs=0.7以上とする光アイソレータが有
用であることがわかる。
(Example 6) FIG. 5 is a diagram showing an isolation in which the ratio Hm / 4πMs between the maximum magnetic field strength Hm generated in the space in the sintered ferrite magnet and the saturation magnetization 4πMs of the garnet thick film is used as a parameter. It is. The unit of the maximum magnetic field strength Hm is Oersted (Oe), and the saturation magnetization is 4π.
When the unit of Ms is represented by Gauss (G), respectively, Hm
When / 4πMs = less than 0.7 Oe / G, the isolation sharply decreases. When Hm / 4πMs is 0.7 or more, the alignment of the magnetic moment of the garnet thick film is improved, and high isolation is obtained. from this result,
It can be seen that an optical isolator with Hm / 4πMs = 0.7 or more is useful.

【0036】本実施例の光アイソレータのファラデー回
転子には、4πMsが30〜500G、波長1.55μ
mにおけるファラデー回転能が800〜1200deg
/cm、Hm/4πMsが0.4〜2.5の各値を示すG
dBiガーネット厚膜を用いた。
The Faraday rotator of the optical isolator of this embodiment has a 4πMs of 30 to 500 G and a wavelength of 1.55 μm.
The Faraday rotation capability at m is 800-1200 deg
/ Cm, G showing each value of Hm / 4πMs of 0.4 to 2.5.
A dBi garnet thick film was used.

【0037】 フェライト焼結磁石は、そのまま、光ア
イソレータの筐体を兼ねることができ、これにより、著
しい低コスト化、小型化となる。角枠形状、凹形状のフ
ェライト焼結磁石を用いた光アイソレータは、また、表
面実装における自動装着が容易となる。加えて、凹形状
のフェライト焼結磁石を用いた光アイソレータは、光ア
イソレータの作製過程において、光学素子のフェライト
焼結磁石への装着が著しく容易となる利点がある。
The sintered ferrite magnet can also serve as the housing of the optical isolator as it is, thereby significantly reducing cost and size. An optical isolator using a rectangular frame-shaped or concave-shaped ferrite sintered magnet also facilitates automatic mounting in surface mounting. In addition, the optical isolator using the concave shaped ferrite sintered magnet has an advantage that the mounting of the optical element to the ferrite sintered magnet becomes extremely easy during the manufacturing process of the optical isolator.

【0038】なお、偏光子は、ガラス偏光子に限定する
必要はなく、ルチル、YVOなどの複屈折材料を用い
てもよい。磁界印加用フェライト焼結磁石も、単一焼結
体に限定するものでなく、複数を組み合わせて構成して
もよい。
It should be noted, the polarizer need not be limited to a glass polarizer, rutile, may be used birefringent material such as YVO 4. The ferrite sintered magnet for applying a magnetic field is not limited to a single sintered body, and may be configured by combining a plurality of sintered magnets.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁界印加用永久磁石にフェライト焼結磁石を使用するこ
とにより、小型化、軽量化、低コスト化を図った光アイ
ソレータが得られる。
As described above, according to the present invention,
By using a ferrite sintered magnet as the permanent magnet for applying a magnetic field, an optical isolator that is reduced in size, weight, and cost can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】等方性の円筒形状フェライト焼結磁石に光学素
子を装着して構成した本発明の光アイソレータの構成
図。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical isolator of the present invention in which an optical element is mounted on an isotropic cylindrical ferrite sintered magnet.

【図2】等方性の角枠形状フェライト焼結磁石に光学素
子を装着して構成した本発明の光アイソレータの構成
図。
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical isolator of the present invention in which an optical element is mounted on an isotropic square frame ferrite sintered magnet.

【図3】等方性の凹形状フェライト焼結磁石に光学素子
を装着して構成した本発明の光アイソレータの構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram of an optical isolator of the present invention in which an optical element is mounted on an isotropic concave ferrite sintered magnet.

【図4】フェライト焼結磁石の底面積Sと厚さtをパラ
メータとするアイソレーションを示す図。
FIG. 4 is a diagram showing isolation using a bottom area S and a thickness t of a sintered ferrite magnet as parameters.

【図5】フェライト焼結磁石内空隙部に発生する最大磁
界強度Hmと、ガーネット厚膜の飽和磁化4πMsとの
比Hm/4πMsをパラメータとするアイソレーション
を示す図。
FIG. 5 is a view showing an isolation using a ratio Hm / 4πMs between a maximum magnetic field intensity Hm generated in a void portion in a ferrite sintered magnet and a saturation magnetization 4πMs of a garnet thick film as a parameter.

【図6】光アイソレータの構成断面図。FIG. 6 is a configuration sectional view of an optical isolator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 偏光素子 2 ホルダ 3 ファラデー回転子 4 永久磁石 5 筐体 6 光学素子 41 円筒形状フェライト焼結磁石 42 角枠形状フェライト焼結磁石 43 凹形状フェライト焼結磁石 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polarizing element 2 Holder 3 Faraday rotator 4 Permanent magnet 5 Housing 6 Optical element 41 Cylindrical ferrite sintered magnet 42 Square frame ferrite sintered magnet 43 Concave ferrite sintered magnet

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 二つの偏光素子と、該偏光素子の間に配
置されたファラデー回転子、および該ファラデー回転子
に磁界を印加する永久磁石を有する光アイソレータにお
いて、前記永久磁石はフェライト焼結磁石から構成され
ることを特徴とする光アイソレータ。
1. An optical isolator having two polarizing elements, a Faraday rotator disposed between the polarizing elements, and a permanent magnet for applying a magnetic field to the Faraday rotator, wherein the permanent magnet is a sintered ferrite magnet. An optical isolator comprising:
【請求項2】 前記フェライト焼結磁石は、Baフェラ
イト、またはSrフェライトで、それぞれ等方性磁石で
あることを特徴とする請求項1記載の光アイソレータ。
2. The optical isolator according to claim 1, wherein said ferrite sintered magnet is Ba ferrite or Sr ferrite, and is an isotropic magnet.
【請求項3】 前記フェライト焼結磁石は、Baフェラ
イト、またはSrフェライトで、それぞれ異方性磁石で
あることを特徴とする請求項1記載の光アイソレータ。
3. The optical isolator according to claim 1, wherein said ferrite sintered magnet is Ba ferrite or Sr ferrite, each of which is an anisotropic magnet.
【請求項4】 前記フェライト焼結磁石は、円筒形状を
なすことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれ
かに記載の光アイソレータ。
4. The optical isolator according to claim 1, wherein the sintered ferrite magnet has a cylindrical shape.
【請求項5】 前記フェライト焼結磁石の着磁方向に垂
直な断面は、角枠形状をなすことを特徴とする請求項1
ないし請求項3のいずれかに記載の光アイソレータ。
5. A cross section perpendicular to the magnetization direction of the ferrite sintered magnet has a square frame shape.
An optical isolator according to claim 3.
【請求項6】 前記フェライト焼結磁石の着磁方向に垂
直な断面は、凹形状をなすことを特徴とする請求項1な
いし請求項3のいずれかに記載の光アイソレータ。
6. The optical isolator according to claim 1, wherein a cross section perpendicular to a magnetization direction of the sintered ferrite magnet has a concave shape.
【請求項7】 前記フェライト焼結磁石の着磁方向の長
さをt、断面積をSとするとき、0<S1/2/t≦
5.5であることを特徴とする請求項1ないし請求項6
のいずれかに記載の光アイソレータ。
7. When the length of the ferrite sintered magnet in the magnetizing direction is t and the sectional area is S, 0 <S 1/2 / t ≦
7. The method according to claim 1, wherein said value is 5.5.
An optical isolator according to any one of the above.
【請求項8】 前記ファラデー回転子は、液相エピタキ
シャル法によって作製されたGdBiガーネット厚膜、
または、TbBiガーネット厚膜であることを特徴とす
る請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の光アイソ
レータ。
8. The Faraday rotator includes a GdBi garnet thick film produced by a liquid phase epitaxy method,
The optical isolator according to any one of claims 1 to 7, wherein the optical isolator is a TbBi garnet thick film.
【請求項9】 単位をエルステッドで表す前記フェライ
ト焼結磁石内の空間に発生する最大磁界強度Hmと、単
位をガウスで表す前記ファラデー回転子の飽和磁化4π
Msとの比、Hm/4πMsが、0.7以上であること
を特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載
の光アイソレータ。
9. A maximum magnetic field strength Hm generated in a space in the ferrite sintered magnet whose unit is expressed by Oersted and a saturation magnetization 4π of the Faraday rotator whose unit is expressed by Gauss.
The optical isolator according to any one of claims 1 to 8, wherein a ratio with respect to Ms, Hm / 4πMs, is 0.7 or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002196282A (en) * 2000-12-27 2002-07-12 Nec Tokin Corp Optical isolator
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CN115057697A (en) * 2022-06-29 2022-09-16 横店集团东磁股份有限公司 Preparation method of W-type hexagonal system microwave ferrite material with low line width

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