JP2003202521A - 光アイソレータ - Google Patents

光アイソレータ

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JP2003202521A
JP2003202521A JP2002001087A JP2002001087A JP2003202521A JP 2003202521 A JP2003202521 A JP 2003202521A JP 2002001087 A JP2002001087 A JP 2002001087A JP 2002001087 A JP2002001087 A JP 2002001087A JP 2003202521 A JP2003202521 A JP 2003202521A
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Japan
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polarizer
optical isolator
faraday rotator
light
temperature
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JP2002001087A
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Inventor
Takahiro Ishikawa
貴啓 石川
Original Assignee
Mitsumi Electric Co Ltd
ミツミ電機株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファラデー回転子における光の回転角の温度
依存特性を吸収して、広い温度範囲で良好なアイソレー
ションを有する光アイソレータを提供する。 【解決手段】 第1の偏光子12と、第2の偏光子14
と、ファラデー回転子13と、このファラデー回転子1
3に対して外部磁界を印加する磁石11により構成され
た光アイソレータ10において、第2の偏光子14を支
持する第1の支持部材15と、他の各部を支持する第2
の支持部材16とを接続部材17によって接続する。こ
の接続部材17を温度に応じて伸縮する材料によって形
成することにより、第2の偏光子14を周辺温度に応じ
て回転させ、これによりファラデー回転子13における
光の回転角の温度依存特性を吸収する。

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した際に生じる
戻り光を除去する目的で用いられる光アイソレータに関
し、より詳しくは、ファラデー回転子における光の回転
角の温度依存特性に応じた挿入損失の低下を防止するこ
とが可能な光アイソレータに関する。

【0002】

【従来の技術】従来から、例えば光通信システムや光コ
ンピュータ等の技術分野においては、レーザ光源等の光
源と、この光源から出射した光が導入される各種の光学
素子や光ファイバ等が利用されている。このとき、光学
素子や光ファイバに導入した光の一部は、これら光学素
子や光ファイバにおける端面や内部で反射や散乱によ
り、戻り光として光源に再び戻ってくるという現象が生
じる。このように光源に戻り光が入射すると、出射光と
戻り光が干渉し合って信号品質が劣化してしまうことな
どが問題となる。

【0003】そこで、このような戻り光を除去する目的
で、光源から出射される光の光路上には、一般に、光ア
イソレータが配設されている。光アイソレータは、ファ
ラデー効果によって光の偏光面が回転する現象を利用し
たファラデー回転子を45°の相対角度で配置される2
個の偏光子間に配置し、第1の偏光子を通過した光はフ
ァラデー回転子により45°回転し、45°の角度をな
す第2の偏光子を通過することはできるが、通過した光
の戻り光は、第2の偏光子を通過するとファラデー回転
子によって更に45°回転するため、第1の偏光子を通
過することができず、戻り光を除去する役目を果たして
いる。

【0004】ここで、従来の光アイソレータの構造を図
5を参照しながら説明する。従来の光アイソレータ10
0は、図5に示すように、非磁性金属材料によって形成
された磁石ホルダ101の内部に、筒状に形成された磁
石102が配設されてなる。磁石102の内部空間に
は、第1の支持部材103によって固定支持された第1
の偏光子104と第2の偏光子105とが配設され、こ
れら第1の偏光子104及び第2の偏光子105の間
に、第2の支持部材106によって支持されたファラデ
ー回転子107が配設されている。

【0005】このような構造とされた従来の光アイソレ
ータ100は、ファラデー回転子107を第2の支持部
材106に組み付けた後に、この第2の支持部材10
6、第1の偏光子104、及び第2の偏光子105を第
1の支持部材103に組み付け、最終的にこの第1の支
持部材103を磁石102の内部空間に挿通して固定す
ることにより完成する。このとき、第1の偏光子104
と第2の偏光子105との偏光面角度は、第1の偏光子
104の偏光面角度に対し第2の偏光子105の偏光面
角度が45°をなすように調整して固定される。また、
各部材を固定するに際しては、圧入やネジ込みなどの固
着手法の他、接着剤を用いて固定する手法などが用いら
れている。

【0006】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に光ア
イソレータで用いられるファラデー回転子は、温度に応
じて光の回転角が変化するという特性を有している。例
えば、Bi置換ガーネットにより形成されたファラデー
回転子の場合には、25℃の環境下で光の回転角が45
°となるように設計した場合に、−25℃の環境下で回
転角が46.5°、75℃の環境下で回転角が43°と
いった具合に、光の回転角が温度に応じてほぼ直線的に
変化する。

【0007】しかしながら、従来の光アイソレータ10
0においては、第1の偏光子104、ファラデー回転子
105、及び第2の偏光子106がそれぞれ第1の支持
部材103に対して固定されているため、所定の光量の
光を光アイソレータ100に入射させた場合に、例えば
25℃の環境下における出力光の光量を100とする
と、−25℃や75℃の環境の下では、出力光の光量が
80程度に低減してしまうといった問題があった。

【0008】したがって、光アイソレータの設計時に用
いた使用対象温度から大きく異なる温度の下で使用する
と、光路上に光アイソレータを挿入したことによる光量
の損失、すなわち挿入損失が大きくなってしまう。

【0009】そこで、本発明は、上述した従来の実情に
鑑みてなされたものであり、ファラデー回転子における
光の回転角の温度依存特性を吸収して、広い温度範囲で
良好なアイソレーションを有する光アイソレータを提供
することを目的とする。

【0010】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
光アイソレータは、一対の偏光子と、ファラデー回転子
と、当該ファラデー回転子に外部磁界を印加する磁石と
を備える光アイソレータにおいて、前記一対の偏光子の
うちの一方を周辺温度に応じて回転させることにより、
前記ファラデー回転子における光の回転角の温度依存特
性を相殺する偏光子回転手段を備えていることを特徴と
するものである。

【0011】以上のように構成された本発明に係る光ア
イソレータによれば、偏光子回転手段を備えていること
により、ファラデー回転子における光の回転角の温度依
存特性を吸収して、広い温度範囲で良好なアイソレーシ
ョンを得ることができる。

【0012】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、ま
ず第1の実施の形態として、図1に示す構造とされた光
アイソレータ10について説明する。

【0013】光アイソレータ10は、図1に示すよう
に、筒状に形成された磁石11の内部に、第1の偏光子
12、ファラデー回転子13、及び第2の偏光子14が
順に配設されている。なお、図1においては、磁石11
の一部を切り欠いて示しており、また、第1の偏光子1
2、ファラデー回転子13、及び第2の偏光子14を支
持する各種の支持部材の図示を省略している。

【0014】また、光アイソレータ10は、図2に示す
ように、第2の偏光子14を支持する第1の支持部材1
5と、他の各部を支持する第2の支持部材16とを接続
する一対の接続部材17を備えている。なお、図2は、
図1に示す光アイソレータ10を第2の偏光子14側か
ら光軸方向にみた概略図であり、磁石11及び他の各部
の図示を省略している。

【0015】接続部材17は、第1の支持部材15と第
2の支持部材16とによって構成される間隙に配設され
ており、両端部をそれぞれ第1の支持部材15と第2の
支持部材16とに固定されている。また、接続部材17
は、例えば各種の金属材料などのように熱膨張係数が大
きい材料によって形成されており、周辺温度が高くなる
と膨張して、第1の支持部材15及び第2の偏光子14
を図2中矢印Aで示す方向に回転させる。また、周辺温
度が低くなると、接続部材17は、収縮することによ
り、第1の支持部材15及び第2の偏光子14を図2中
矢印Bで示す方向に回転させる。

【0016】光アイソレータ10は、接続部材17によ
って第2の偏光子14が温度に応じて回転される一方
で、第1の偏光子12及びファラデー回転子13が固定
された状態で支持されている。

【0017】以上のように構成された光アイソレータ1
0は、接続部材17を形成する材料や、接続部材17の
形状・寸法などを適宜選択して設計することにより、フ
ァラデー回転子13における光の回転角の温度依存特性
を吸収して、挿入損失を著しく低減させることが可能と
されている。したがって、光アイソレータ10は、極め
て広い温度範囲の下で良好な低挿入損失を発揮すること
ができる。

【0018】なお、光アイソレータ10においては、第
2の偏光子14を支持する第1の支持部材15に対して
接続部材17を接続することに限定されるものではな
く、この接続部材17を直接第2の偏光子14に接続す
るとしてもよい。これにより、第1の支持部材15を不
要とすることができる。

【0019】つぎに、第2の実施の形態として、図3に
示す構造とされた光アイソレータ20について説明す
る。なお、光アイソレータ20は、第2の偏光子14を
回転させる機構が上述した光アイソレータ10と異な
り、他の各部は、光アイソレータ10と同等又は同一の
構成である。このため、以下の説明においては、第2の
偏光子14の回転機構に関する部位のみについて説明す
る。

【0020】光アイソレータ20は、第1の偏光子12
と第2の偏光子14とが螺旋状に成形された接続部材2
1によって接続された構造とされている。この接続部材
21は、上述した接続部材17と同様な作用を奏するも
のであり、例えば各種の金属材料などのように熱膨張係
数が大きい材料によって形成されている。また、第1の
偏光子12は、他の各部に対して固定されており、周辺
温度に応じて接続部材17が伸縮することによって、第
2の偏光子14が相対的に回転されるように構成されて
いる。

【0021】すなわち、接続部材21は、周辺温度が高
くなると膨張して、第2の偏光子14を所定の方向に周
辺温度に応じた角度だけ回転させるとともに、周辺温度
が低くなると収縮して、第2の偏光子14を先とは反対
の方向に周辺温度に応じた角度だけ回転させる。

【0022】以上のように構成された光アイソレータ2
0は、上述した光アイソレータ10と同様に、ファラデ
ー回転子13における光の回転角の温度依存特性を吸収
して、挿入損失を著しく低減させることが可能であると
いう作用を奏することとなる。

【0023】ここで、本例の構造とされた光アイソレー
タ20において、接続部材21の具体的な形状寸法を設
計する際の一例について説明する。例えば、熱膨張係数
αが18.8×10−6である直径5mmの金属材料
(SUS304)を接続部材21に用いた場合には、1
00℃の環境下で第2の偏光子14を基準位置から4.
5°回転させるために、この接続部材21を104mm
の長さで6.6回巻とすればよいこととなる。

【0024】つぎに、第3の実施の形態として、図4に
示す構造とされた光アイソレータ30について説明す
る。なお、光アイソレータ30は、第2の偏光子14を
回転させる機構が上述した光アイソレータ10及び光ア
イソレータ20と異なり、他の各部は、光アイソレータ
10及び光アイソレータ20と同等又は同一の構成であ
る。このため、以下の説明においては、第2の偏光子1
4の回転機構に関する部位のみについて説明する。

【0025】光アイソレータ30は、図4(a)に示す
ように、第1の偏光子12と第2の偏光子14とが円筒
形状に形成されたバイメタル部材31によって接続され
ている。このバイメタル部材31は、例えば図4(a)
及び図4(b)に示すように、熱膨張係数が比較的大き
い金属材料によって形成された第1の領域31aと、こ
の第1の領域31aよりも熱膨張係数が小さい金属材料
によって形成された第2の領域31bとが円周方向に交
互に組み合わされてなる。

【0026】また、光アイソレータ30において、第1
の偏光子12が他の各部に対して固定されており、バイ
メタル部材31が周辺温度に応じて変形することによ
り、第2の偏光子14が第1の偏光子12及びファラデ
ー回転子13に対して回転する構造とされている。

【0027】以上のように構成された光アイソレータ3
0は、上述した光アイソレータ10及び光アイソレータ
20と同様に、ファラデー回転子13における光の回転
角の温度依存特性を吸収して、挿入損失を著しく低減さ
せることが可能であるという作用を奏することとなる。

【0028】なお、上述した光アイソレータ10、光ア
イソレータ20、及び光アイソレータ30においては、
ファラデー回転子13におけるファラデー回転係数の符
号に応じて、ファラデー回転子13における光の回転角
の温度依存特性を吸収する方向に第2の偏光子14が回
転されるように、接続部材17及び接続部材21の捲回
方向やバイメタル部材31の取り付け向きを決定すれば
よい。

【0029】

【発明の効果】本発明に係る光アイソレータは、偏光子
回転手段を備えていることにより、ファラデー回転子に
おける光の回転角の温度依存特性を吸収して、広い温度
範囲で良好な低挿入損失を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の第1の実施の形態として示す光アイソ
レータの要部概略図である。

【図2】同光アイソレータに配設される接続部材につい
て説明するための模式図である。

【図3】本発明の第2の実施の形態として示す光アイソ
レータの要部概略図である。

【図4】本発明の第3の実施の形態として示す光アイソ
レータの要部概略図である。

【図5】従来構造とされた光アイソレータの概略断面図
である。

【符号の説明】

10 光アイソレータ 11 磁石 12 第1の偏光子 13 ファラデー回転子 14 第2の偏光子 15 第1の支持部材 16 第2の支持部材 17 接続部材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の偏光子と、ファラデー回転子と、
    当該ファラデー回転子に外部磁界を印加する磁石とを備
    える光アイソレータにおいて、 前記一対の偏光子の一方を周辺温度に応じて回転させる
    ことにより、前記ファラデー回転子における光の回転角
    の温度依存特性を相殺する偏光子回転手段を備えている
    ことを特徴とする光アイソレータ。
  2. 【請求項2】 前記偏光子回転手段は、周辺温度に応じ
    て伸縮することによって、前記一方の偏光子又は当該偏
    光子を支持するホルダを回転させる伸縮部材であること
    を特徴とする請求項1記載の光アイソレータ。
  3. 【請求項3】 前記偏光子回転手段は、回転させる偏光
    子又は当該偏光子を支持するホルダに接続されたバイメ
    タル部材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。
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