JP2003167217A - 光アイソレータおよびそれを用いた光デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】大きさの異なる光アイソレータ素子に対して
も、同一形状の複数の磁石を用い、部品の共用が可能
な、低コストの光アイソレータを提供する。 【解決手段】偏光素子１０、ファラデー回転子１２、検
光子から構成される矩形状の光学素子１１の周囲に配置
される磁石１３を、同一形状の複数の磁石で光学素子の
少なくとも三面を覆うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から出射され
た光を各種光学素子や光ファイバに導入する際に生じる
戻り光を除去するために用いられる光アイソレータ及び
それを用いた光デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザー光源等の光源から出射した光
は、各種光学素子や光ファイバに入射されるが、入射光
の一部は各種光学素子、光ファイバを透過する際、反射
や散乱を起こす。反射や散乱した光の一部は光源側に戻
るが、この戻り光を遮断するため、光アイソレータが用
いられる。

【０００３】従来の光アイソレータは中空円筒形の永久
磁石を用いていることから光アイソレータ全体の形状
は、円筒形形状となっている。また、光アイソレータを
光源モジュール内に組み込む際には、レーザー光の損失
を最小とするため、半導体レーザーからの出射光の偏光
面と光アイソレータの偏光子の偏光面を一致させる調整
を行う。上記従来構造の円筒形型の光アイソレータにお
いては、形状が円筒形であるため光モジュールへ実装す
る場合に基板上への搭載が容易ではなく、その課題を改
善する目的と、さらに組立時の偏光面の調整作業を省く
目的で、矩形状の素子で構成し、素子の矩形状の一辺を
直接実装面に用いる形状、または、さらに矩形状の素子
を平板な基板上に搭載した光アイソレータが実用化され
ている。

【０００４】図６は従来の小型化された光アイソレータ
の構成を示す斜視図である。図６（ａ）に示すように、
光アイソレータはファラデー回転子１２と偏光子１０、
検光子１１を一体化した光アイソレータ用素子９と、フ
ァラデー回転子１２に飽和磁界を印可するための２つの
磁石１３を、基板６上に固定した構成となっている。

【０００５】磁石１３の形状は、ファラデー回転子１２
に飽和磁界を十分与えるために、基板６上に光アイソレ
ータ用素子９の両側に矩形の磁石１３が素子側面の１辺
を囲むように配置されている。ファラデー回転子１２に
印加される磁界は、光が透過する光軸の周りに対し、軸
対称である事が好ましく、素子を囲む４つの側面に磁界
源が有る事が好ましいが、ファラデー回転子１２に印加
されるべき磁界は、ファラデー回転子１２の磁化が飽和
する以上の強さに磁界があれば良く、それ以上の磁界は
実質的にファラデー回転角に寄与しない。したがって、
十分な印加すべき十分な磁界を有していれば、印加すべ
き１３磁石を偏光子１０、ファラデー回転子１２、検光
子１１の各光学素子と同じ平板上に並列して配置するこ
とが可能となり、厚み方向の寸法を実質的に取り付け基
板の厚さと光学素子の大きさの和にすることができ、従
来の円筒形構造に比較して、大きさを小さくする事が可
能となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例に示されるような、矩形形状の光アイソレータの場
合、素子に与える十分な磁界強度を両側の磁石１３で与
えるためには、磁界強度が強い磁石１３を選択する必要
があり、更には素子の大きさが大きくなった場合、より
磁界強度の大きな材質の磁石１３を選択するか、あるい
は磁石１３の大きさを大きくすることによって、素子に
与えられる磁界強度を確保する必要がある。このような
素子に与える磁界強度不足を解決するためには、図６
（ｂ）に示すように、基板６上に光アイソレータ用素子
９を囲むように一体型の磁石１３が素子側面の３辺を囲
むように配置されている光アイソレータが必要となる。
しかしながら、用途により、アイソレータを透過するレ
ーザ光のビーム径に応じて、アイソレータ素子９の大き
さを変更させる場合、コの字型の凹部に光学素子を配置
する構造であるため、素子を配置する磁石１３の凹部の
大きさも同様に素子に合わせて変更する必要があり、素
子の大きさが違ったものそれぞれに適切な凹部の大きさ
を持つ磁石１３を作り直さなければならない。このた
め、コストがかかるという問題点があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を鑑みて本発明
は、偏光子、ファラデー回転子、検光子から構成される
矩形状の光学素子と、その周囲に配置された磁石をほぼ
同一の搭載面上に配置した光アイソレータにおいて、複
数の磁石を用いて、上記光学素子の少なくとも３面を覆
った構造とした。また、上記複数の磁石は実質的に同一
形状である事とした。また、上記構造の光アイソレータ
を搭載面上に接着剤で固定し、その前後にコアレスファ
イバまたはモードフィールド径がシングルモードファイ
バより大きな光ファイバを配置した光デバイス構造とし
た。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
よって説明する。

【０００９】図１に本発明の実施形態である光デバイス
を示す。まず図１（ａ）に示すようにモードフィールド
径（以下ＭＦＤ）が例えば１０μｍの伝送用シングルモ
ード（ＳＭ）ファイバ２ａの一端にグレーデッドインデ
ックス（ＧＩ）ファイバ３ａの一端を接続し、該ＧＩフ
ァイバ３ａの他端に、焦点距離調節用のコアレスファイ
バ４を接続し、更に該コアレスファイバ４の他端に他の
ＧＩファイバ３ｂを接続し、該ＧＩファイバ３ｂの他端
に他のＳＭファイバ２ｂの一端を接続して光ファイバ体
Ｆ１を作製する。しかる後、この光ファイバ体Ｆ１を図
１（ｂ）に示すようにジルコニアのフェルール１内部に
固定した後、コアレスファイバ４を分断するようにフェ
ルール１に光学素子実装溝７を形成して、光アイソレー
タ部Ｆ２を固定する。この光アイソレータ部Ｆ２は、図
１（ｃ）に示される偏光子１０及び検光子１１と、偏光
子１０と検光子１１の間に配置されたファラデー回転子
１２と、ファラデー回転子１２の外周に配置され、ファ
ラデー回転子１２に磁界を与える磁石１３から構成さ
れ、上記、光学素子実装溝７に、接着剤８で充填固定さ
れている。

【００１０】ここで図１（ｄ）のように磁石１３は、実
質的に同じ形状の３つの磁石１３を用い、光学素子体Ｆ
２を構成する、偏光子１０、検光子１１、ファラデー回
転子１２の各々に対して、３つの側面を覆うように配置
してある。

【００１１】このように磁石１３を配置する事により、
磁石１３が囲む素子の形状が変わった場合でも同じ磁石
を用いて光アイソレータを作成する事が可能となる。図
２（a）、図２（ｂ）、図２（ｃ）には、図１に示され
る素子形状よりも高さと幅が異なる場合の光アイソレー
タの断面形状を示す。図１に示される素子１１に比較し
て図２に示される素子１１ａは高さが高い場合、１１ｂ
は幅が大きい場合、１１ｃは高さ、幅ともに小さい場合
の例を示す。このように、形状が異なった場合でも同一
の磁石１３を用いて光アイソレータを作成する事が可能
となる。

【００１２】したがって同一形状の磁石を複数用意して
おくだけでさまざまな形状、大きさの素子に対応でき
る。このように、素子の形状が異なるにも関わらず、同
一の形状をもつ磁石１３を採用する場合、図２（ａ）や
図２（ｂ）のように、素子の３つの側面のすべてを磁石
で覆い切れない場合があっても、磁石が素子１１に与え
る磁界強度が十分確保されていれば光アイソレータとし
ての基本特性は得る事が出来るが、安定した特性を得る
ためには、素子両側の側面と上面または底面の３側面の
うち、７割以上の面積の領域を磁石１３で覆っている事
が好ましい。

【００１３】さらには、光アイソレータ部Ｆ２は、光学
素子実装溝７の中に接着剤８で全体が覆われるように固
定されているが、光アイソレータ用素子９の線膨張係数
は、一般的に接着剤８の線膨張係数よりかなり小さくな
っている。接着剤８が直接光アイソレータ用素子９と接
すると、接着剤８の硬化固定後、光アイソレータ用素子
９に応力が加わりやすく、その結果、アイソレーション
等の光学特性を劣化させる危険性があるため、好ましく
ない。図６（ａ）のような従来の光アイソレータ部の構
造では、光アイソレータ用素子９の上面に接着剤が接し
てしまう構造となるため、特に応力の影響で、光学特性
が安定して得られないという問題が懸念される。これに
対して、本発明においては、光アイソレータ用素子９の
両側面と上面の３面に磁石１３が配置されているため、
直接光アイソレータ用素子９が接着剤８と接する部分が
少なくなり、安定した光学的特性を得る事が可能とな
る。

【００１４】上記実施形態においては、フェルール１の
内部に光アイソレータを配置する光デバイスを用いて説
明したが、図３（a）、図３（ｂ）に示すように基板６
に光アイソレータを配置する構造においても同様の効果
を得られる。

【００１５】また、上記実施形態では、３つの同じ形状
の磁石１３を用いたが、図４に示すように、Ｌ字形状の
同一の２つの磁石１３を用いても同様の効果が得られる
ことは言うまでも無い。図４（ｄ）にその全体の斜視
図、図４（ａ）に正面図を示す。光アイソレータ用素子
９は２個のＬ字型形状をした磁石１３によって、素子の
側面および上面の３面が覆われている。図４（ｂ）、図
４（ｃ）に示すように光アイソレータ用素子９の高さ及
び幅が異なった場合でも同じ磁石１３を用いる事が出来
る。

【００１６】また、磁石１３の形状については、かなら
ずしも矩形状である必要はなく、複数の同一形状であれ
ばよい。図５（a）には光アイソレータ用素子９の側面
および上面を断面形状が半円形状をした磁石１３を用い
て光アイソレータを構成した断面図を示す。また図５
（ｂ）にはＬ字型形状の例として、外形が円筒形状をし
た２つの磁石１３で光アイソレータ用素子９を囲む構造
の断面図の例を示す。

【００１７】

【実施例】ここで、本発明にかかる光デバイスの試作を
行った。

【００１８】図１（ａ）に示すように、モードフィール
ド径（ＭＦＤ）が約１０μｍの石英系ＳＭファイバ２ａ
先端に、Δ＝０．８５％、コア系が１０５μｍのＧＩフ
ァイバ３ａを放電による融着加工で接続し７８０μｍの
長さにカットした後、該ＧＩファイバ３ａの他端に、ｎ
＝１．４６の屈折率を持つコアレスファイバ４を放電に
よる融着加工で接続し１６００μｍでカットし、更にコ
アレスファイバ４の他端にＧＩファイバ３ａと同じＧＩ
ファイバ３ｂ、ＳＭファイバ２ｂをこの順に融着接続し
て光ファイバ体Ｆ１を作製した。

【００１９】次に図１（ｂ）に示すように光ファイバ体
Ｆ１をφ１．２５ｍｍのジルコニアのフェルール１内部
にエポキシ系の熱硬化型接着剤にて固定し、コアレスフ
ァイバ４を分断すべく、光学素子実装溝７（幅９００μ
ｍ、深さ８００μｍ）をダイサーにより切削加工で形成
した。次に形状の異なる２種類の光アイソレータ部Ｆ２
を作成した。適当な磁界を与えながら偏光子１０、検光
子１１、ファラデー回転子１２を所望の特性が得られる
ように光学調整してエポキシ系の熱硬化型接着剤にて固
定した。接着固定された２種類の光アイソレータ用素子
９の全体の長さは両方とも８００μｍであった。高さと
幅はそれぞれ、（Ａ）３００μｍ×３００μｍ、と
（Ｂ）２００μｍ×２００μｍであった。これらの光学
素子に、さらに長さ８００μｍ、高さ及び幅が５００μ
ｍの３個のマグネット１３を、光アイソレータ用素子９
の両側面と、上面にエポキシ系熱硬化型接着剤で固定し
た。

【００２０】このようにして作成した光アイソレータ部
Ｆ２を光学素子実装溝７に設置し、透光性のエポキシ系
樹脂である紫外線硬化型の接着剤８で固定した。作成し
た光デバイスＭ１の光学特性は、（Ａ）挿入損失０．４
８ｄＢ、アイソレーション４０ｄＢ、（Ｂ）挿入損失
０．５２ｄＢ、アイソレーション４２ｄＢ、の特性が得
られ、光デバイスＭ１は使用上全く問題ないレベルの特
性であることを確認できた。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、偏光子、
ファラデー回転子、検光子から構成される矩形状の光学
素子の周囲に少なくとも該光学素子の３つの側面に配置
される磁石を分割し、かつ分割された複数の磁石の形状
は、同一形状の複数の磁石から構成させる構造とするこ
とにより、光学素子形状が変わった場合においても、他
の部分の形状変更を行う事無く、光アイソレータを作成
する事が可能となり、部品の共有化がはかられ、低コス
トでの供給が実現可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の光デバイスを構成する光ファ
イバ体の側面図、（ｂ）は本発明の光デバイスの側面
図、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ本発明の光デバイスを構
成する光アイソレータ部の縦断面図及び横断面図であ
る。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の光アイソレータ構造
のさまざまな実施形態を示す横断面図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施形態を示す
断面図および斜視図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施形態を示す
断面図、（ｄ）は同じく斜視図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施例を示す断
面図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）は従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１：基体 ２ａ、２ｂ：ＳＭファイバ ３ａ、３ｂ：ＧＩファイバ ４：コアレスファイバ ６基板 ７：光学素子実装溝 ８：接着剤 ９：光アイソレータ用素子 １０：偏光子 １１：検光子、光学素子 １２ファラデー回転子 １３磁石 Ｍ１：光デバイス Ｆ１：光ファイバ体 Ｆ２：光アイソレータ部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】偏光子、ファラデー回転子、検光子から構
   成される矩形状の光学素子と、その周囲に配置された磁
   石をほぼ同一の搭載面上に配置した光アイソレータにお
   いて、複数の磁石を用いて、上記光学素子の少なくとも
   ３面を覆った事を特徴とする光アイソレータ。
2. 【請求項２】上記複数の磁石が実質的に同一形状である
   事を特徴とする請求項１記載の光アイソレータ。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の光アイソレータを
   搭載面上に接着剤で固定し、その前後にコアレスファイ
   バまたはモードフィールド径がシングルモードファイバ
   より大きな光ファイバを配置した事を特徴とする光デバ
   イス。
4. 【請求項４】フェルールに形成した溝に、上記アイソレ
   ータを固定した事を特徴とする請求項３記載の光デバイ
   スに関する。