JP2004061886A

JP2004061886A - 光アイソレータ

Info

Publication number: JP2004061886A
Application number: JP2002220485A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Hirose; 廣瀬　友幸; Akira Kashiwazaki; 柏崎　昭
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】光アイソレータの形態からは入射側と出射側の区別できない。そのため、ＬＤモジュールに搭載する前に光学特性による確認が必要となり、組立工数が増加する問題があった。そればかりか、光学測定時は、ピンセット等の器具を用いて光アイソレータをハンドリングするためにピンセットが光学素子に接触して傷をつけてしまい、光学特性が劣化する問題があった。
【解決手段】光の入出射する方向にそって、少なくとも１枚の偏光子１、少なくとも１枚のファラデー回転子３、少なくとも１枚の検光子２を有し、各光学素子の少なくとも一側面に磁石４が接合された光アイソレータにおいて、上記偏光子の入射端面７から上記磁石４の端面５までの長さＬ１と、上記検光子２の出射端面８から上記磁石４の端面６までの長さＬ２を異ならせる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信や光計測器に使用するＬＤモジュールの構成部品である光アイソレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９に示すように、偏光子１やファラデー回転子３等の光学素子を使用する光デバイスには、一例として光アイソレータがある。
【０００３】
光アイソレータは、光通信において光部品からのレーザー光源への反射戻り光の防止及び光ファイバアンプ内で光の共振発生を防止する為に使用される。
【０００４】
従来のレーザー光源への反射戻り光を防止する偏光依存型光アイソレータの断面図を図９、順方向、逆方向の偏光の挙動を図１０に示す。順方向とは光アイソレータに入射した光が透過する方向を示し、逆方向とは光アイソレータに入射した光が透過しない方向を示す。図９に示す様に光アイソレータは偏光子１と検光子２の間に配置されたファラデー回転子３と該ファラデー回転子３に磁界を印加する磁石４及びケース１０とホルダ１１から構成される。
【０００５】
光アイソレータに於いて、順方向ではレーザーダイオードから出射される光はレンズによって平行光となり、偏光子１に入射する。図１０に示す様に、偏光子１を通過後は直線偏光となり、ファラデー回転子３で４５度偏光面を回転し、検光子２を通過する。また、逆方向では、検光子２を通過した光はファラデー回転子３で４５度回転する。しかし、ファラデー回転子３の非相反性により光は偏光子１透過偏光面と直交する偏光面となるため、偏光子１で光は減衰し、レーザーダイオードに戻らない。
【０００６】
これにより一方向からの光は通過させ、逆方向の光の通過を阻止する機能を果たす。
【０００７】
このような光アイソレータをレンズやレーザダイオードとともに一体に組み込んだＬＤモジュールの作製のためには光アイソレータを小型化する必要がある。小型化のために図１１（ａ）、（ｂ）に示すように偏光子１、ファラデー回転子３、検光子２を積層し、その一側面に磁石が接合された光アイソレータが提案されている（特開２００１−２４９３０４号、特開２００１−２４９３０５号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１（ａ）、（ｂ）に示す構造においては、偏光子１の入射端面７から磁石４の端部５までの長さＬ１と、検光子２の出射端面８から磁石４の端部６のまでの長さＬ２が等しい構造となっているため、光アイソレータの形態からは入射側と出射側の区別ができないという問題があった。そのため、ＬＤモジュールに搭載する前に光学特性による確認が必要となり、組立工数が増加する問題があった。そればかりか、光学測定時は、ピンセット等の器具を用いて光アイソレータをハンドリングするためにピンセットが光学素子に接触して傷をつけてしまい、光学特性が劣化する問題があった。なお、光アイソレータの入出射方向を示す手段として、インクや樹脂等の付着やレーザ等によるマーキングの方法がある。しかしながら、図１１に示す構造の光アイソレータでは、偏光子１、ファラデー回転子３、検光子２のいずれか、もしくは磁石４へマーキングするため、レーザマーキングの場合は高熱により光学素子を焦がすと挿入増大やカケや割れ等による破壊の恐れがあり、また高熱により磁石を焦がすと磁力低下や割れ等の物理的破壊の危険性がある。また、インクや樹脂等のマーキングではアウトガスの発生や、払拭等によるマーキングの消失、少量を確実に塗布するための設備導入や工程追加など、製造工程が繁雑になるという問題点があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑みて本発明は、光の入出射する方向にそって、少なくとも１枚の偏光子、少なくとも１枚のファラデー回転子、少なくとも１枚の検光子を有し、各光学素子の少なくとも一側面に磁石が接合された光アイソレータにおいて、上記偏光子の入射端面から上記磁石端面までの長さと、上記検光子の出射端面から上記磁石の端面までの長さが異なることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、光の入出射する方向にそって、少なくとも１枚の偏光子、少なくとも１枚のファラデー回転子、少なくとも１枚の検光子を有し、各光学素子の少なくとも一側面に磁石が接合された光アイソレータにおいて、光の入射側と出射側における磁石の両端面の形状が異なることを特徴とする。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１（ａ）に本発明の実施形態である光アイソレータの斜視図を示し、図１（ｂ）には側面図を示す。本実施形態に示す光アイソレータは偏光子１、ファラデー回転子３、検光子２の順番に積層して並べ、それぞれの光学素子の一側面に、ファラデー回転子３に磁界を印加する磁石４を光の入出射する方向と平行に接合した構造となっている。
【００１３】
本発明に用いる偏光子１、検光子２にはガラス基板に誘電体粒子を内包するタイプや誘電体積層タイプなどの透過偏光方向と直交する偏光方向を吸収する偏光子の他に、複屈折結晶などの偏光を分離して反射戻り光をＬＤの光路からずらす偏光子でも実施可能である。ファラデー回転子３はＴｂ、Ｇｄ、Ｈｏを添加したＢｉ置換ガーネットやＹＩＧガーネットの他、四角形のヒステリシスカーブを持ち、自己磁界を有するガーネットでも実施可能である。磁石４はＳｍＣｏ磁石の他、ＮｂＦｅＢ磁石でも実施可能である。また、磁石４の印加磁界強度はファラデー回転子３の飽和磁界強度以上となるよう磁石４のサイズを適宜選択する必要がある。光学素子同士やの接合はエポキシ系やアクリル系の接着剤の他、低融点ガラスでの固定でも実施可能であり、光が通過する光路以外のスペースで半田固定する方法も実施可能である。
【００１４】
また、光学素子と磁石４の接合は接着剤や低融点ガラス、半田による固定が実施可能である。
【００１５】
本発明の光アイソレータは、磁石４の端部５，６が偏光子１の入射端面７と検光子２の出射端面８から突出しており、入出射方向が明確になるようにその長さが異なる構造となっている。作業者が入出射を間違えることなく判別するためには偏光子１の入射端面７から磁石４の端部５までの長さＬ１と、検光子２の出射端面８から磁石４の端部６までの長さＬ２の差が０．１ｍｍ以上あることが望ましい。また、ＬＤモジュールの小型化により本発明光アイソレータを搭載するスペースも小スペースが要求されることから偏光子１の入射端面７から磁石４の端部５までの長さＬ１と、検光子２の出射端面８から磁石４の端部６までの長さＬ２の差は１ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）の場合は、入射端面７から磁石４の端部５までの長さＬ１が、出射端面８から磁石４の端部６までの長さＬ２よりも短い場合を示す。また、図１（ｃ）では入射端面７から磁石４の端部５までの長さを０とした場合を示す。この場合であっても、作業者が入出射を間違えることなく光アイソレータの入出射方向の判別ができる。これにより、光アイソレータの入出射方向を明確にするための光学特性測定の工数を削減することができる。さらに光学特性測定時の光アイソレータの取り扱いによる傷等の不良を根絶することが可能となる。
【００１７】
第２の形態として示した図２（ａ），（ｂ）の場合は、出射端面８から磁石４の端部６までの長さＬ２が、入射端面７から磁石４の端部５までの長さＬ１よりも短い場合を示す。この場合であっても、作業者が入出射を間違えることなく光アイソレータの入出射方向の判別ができる。これにより、光アイソレータの入出射方向を明確にするための光学特性測定の工数を削減することができる。さらに光学特性測定時の光アイソレータの取り扱いによる傷等の不良を根絶することが可能となる。
【００１８】
第３の形態として示した図３は、偏光子１、ファラデー回転子３、検光子２を積層せずに各側面に磁石４を接合した光アイソレータを示す。この場合でも入射端面７から磁石４の端部５までの長さＬ１と出射端面８から磁石４の端部６までの長さＬ２が異なることにより、作業者が入出射を間違えることなく光アイソレータの入出射方向の判別ができる。これにより、光アイソレータの入出射方向を明確にするための光学特性測定の工数を削減することができる。さらに光学特性測定時の光アイソレータの取り扱いによる傷等の不良を根絶することが可能となる。
【００１９】
第４の形態として示した図４は、偏光子１，ファラデー回転子３、検光子２がそれぞれ光の入出射方向に対して傾斜している場合を示し、図４（ａ）は各素子を積層した場合、図４（ｂ）は各素子が積層していない場合を示す。この場合でも入射端面７から磁石４の端部５までの最短長さＬ１と出射端面８から磁石４の端部６までの最短長さＬ２が異なることにより、作業者が入出射を間違えることなく光アイソレータの入出射方向の判別ができる。これにより、光アイソレータの入出射方向を明確にするための光学特性測定の工数を削減することができる。さらに光学特性測定時の光アイソレータの取り扱いによる傷等の不良を根絶することが可能となる。
【００２０】
第５の形態として示した図５は１．５段型光アイソレータで偏光子１，ファラデー回転子３、検光子２，ファラデー回転子３、検光子２の順番に積層して並べ、それぞれの一側面に磁石４が接合している。この場合でも入射端面７から磁石４の端部５までの長さＬ１と出射端面８から磁石４の端部６までの長さＬ２が異なることにより、作業者が入出射を間違えることなく光アイソレータの入出射方向の判別ができる。これにより、光アイソレータの入出射方向を明確にするための光学特性測定の工数を削減することができる。さらに光学特性測定時の光アイソレータの取り扱いによる傷等の不良を根絶することが可能となる。
【００２１】
第６の形態として示した図６は入射時の偏光方向と出射時の偏光方向が平行もしくは垂直となる場合の１段型の光アイソレータの構成を示し、偏光子１、ファラデー回転子３、複屈折結晶からなる半波長板９、検光子２の順番に積層して並べ、それぞれの一側面に磁石４が接合している。この場合でも入射端面７から磁石４の端部５までの長さＬ１と出射端面８から磁石４の端部６までの長さＬ２が異なることにより、作業者が入出射を間違えることなく光アイソレータの入出射方向の判別ができる。これにより、光アイソレータの入出射方向を明確にするための光学特性測定の工数を削減することができる。さらに光学特性測定時の光アイソレータの取り扱いによる傷等の不良を根絶することが可能となる。
【００２２】
また半波長板９は偏光子１とファラデー回転子３の間に配置されても上記と同様の挙動を示す。
【００２３】
第７の形態として示した図７は、磁石４が偏光子１、ファラデー回転子３、検光子２からなる光学素子の二つ側面に配置し、入射端面７から磁石４の端部５までの長さＬ１が、出射端面８から磁石４の端部６までの長さＬ２より短い場合を示す。この場合であっても、作業者が入出射を間違えることなく光アイソレータの入出射方向の判別ができる。これにより、光アイソレータの入出射方向を明確にするための光学特性測定の工数を削減することができる。さらに光学特性測定時の光アイソレータの取り扱いによる傷等の不良を根絶することが可能となる。
【００２４】
第８の形態として示した図８（ａ）は、磁石４の一方の端部５の角に面取り１３を施して入射方向を表示した場合を示す。図８（ｂ）は磁石４の一方の端部５の中央部に溝１２を施て入射方向を表示した場合を示す。面取り１３や溝１２の一辺の長さは０．１ｍｍ以上あることが望ましい。このように、磁石４の端部５、６の形態を異なる構造にすることによっても、作業者が入出射を間違えることなく光アイソレータの入出射方向の判別ができる。これにより、光アイソレータの入出射方向を明確にするための光学特性測定の工数を削減することができる。さらに光学特性測定時の光アイソレータの取り扱いによる傷等の不良を根絶することが可能となる。また、図８に示した磁石４の端部５，６の構造は一例であって、丸溝構造や、溝ではなく座繰り穴構造であっても同様の効果を示すことができる。
【００２５】
以上の実施形態では光アイソレータを一例として示したが、本発明はこれに限らず、光アイソレータにフィルター、ビームスプリッター等の機能を付加させた複合モジュールや、光サーキュレータ、光スイッチ等の様々なものに適用することができる。
【００２６】
【実施例】
ここで、本発明の図１（ａ）に示した光アイソレータの作製を行った。この際、表１に示すように入射端面７から磁石４の端部５までの長さＬ１と、出射端面８から磁石４の端部６までの長さＬ２をそれぞれ適宜設定した。作業者２０人に対して光アイソレータの入射方向の判別を行い、入射端面７から磁石４の端部５までの長さＬ１と出射端面８から磁石４の端部６までの長さＬ２の相対差（Ｌ２−Ｌ１）に対する判断ミスによる不良率に関して調査した。
【００２７】
光アイソレータは厚さ０．２ｍｍの偏光子１，検光子２、厚さ０．４ｍｍのファラデー回転子３が１０ｍｍ角の大判状態でそれぞれ挿入損失が最大、消光比が最少になるよう調整を行った後、接着剤で貼り合わせ、それらを１ｍｍ角に裁断した。裁断した光学素子の側面に磁石４を接着剤で貼り合わせて光アイソレータを完成させた。磁石４は幅１．１ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ×奥行き１．２ｍｍのサイズを採用した。
【００２８】
その結果、表１に示すように、入射端面７から磁石４の端部５までの長さＬ１と出射端面８から磁石４の端部６までの長さＬ２の相対差（Ｌ２−Ｌ１）が０．０６ｍｍ以下では誤認による不良が発生したが、相対差（Ｌ２−Ｌ１）０．１ｍｍ以上では不良率が０％であり、判別可能な寸法としては相対差（Ｌ２−Ｌ１）は０．１ｍｍ以上あることが望ましい事が分かった。
【００２９】
また、上記長さの設定により、光アイソレータ光学測定工程を３分／個の工数が削減できるとともに、取り扱いにより発生していた傷等の不良を根絶することが可能となった。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光の入出射する方向にそって、少なくとも１枚の偏光子、少なくとも１枚のファラデー回転子、少なくとも１枚の検光子を有し、各光学素子の少なくとも一側面に磁石が接合された光アイソレータにおいて、上記偏光子の入射端面かつ、上記磁石端面までの長さと上記検光子の出射端面かつ、上記磁石の端面までの長さが異なるか、もしくは光の入出射する方向にそって、少なくとも１枚の偏光子、少なくとも１枚のファラデー回転子、少なくとも１枚の検光子を有し、各光学素子の少なくとも一側面に磁石が接合された光アイソレータにおいて、光の入射側と出射側における磁石の両端面の形状が異ならせることにより、作業者が入出射を間違えることなく光アイソレータの入出射方向の判別ができる。これにより、光アイソレータの入出射方向を明確にするための光学検査工程もしくは、マーキングを行う工程を削減でき、かつ、それに必要な設備を削減できる。また、上記工程を実施した場合、取り扱いにより発生した傷等の不良を根絶することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態を示す光アイソレータの斜視図、（ｂ）、（ｃ）は側面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第２の実施形態を示す光アイソレータの斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す光アイソレータの上面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明の第４の実施形態を示す光アイソレータの上面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態を示す１．５段型光アイソレータの上面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態を示す半波長板を用いたアイソレータの上面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態を示す光学素子の二つの側面に磁石を接合した光アイソレータの斜視図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は本発明の第８の実施形態を示す磁石の両端面の形状を異なる構造とした光アイソレータの上面図である。
【図９】従来の偏光依存型光アイソレータの断面図である。
【図１０】偏光依存型光アイソレータに於ける、順方向及び逆方向の偏光の挙動を示す図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は従来の光アイソレータの側面図である。
【符号の説明】
１：偏光子
２：検光子
３：ファラデー回転子
４：磁石
５：磁石入射側端部
６：磁石出射側端部
７：偏光子入射端面
８：検光子出射端面
９：半波長板
１０：ケース
１１：ホルダ
１２：溝
１３：面取り

Claims

光の入出射する方向にそって、少なくとも１枚の偏光子、少なくとも１枚のファラデー回転子、少なくとも１枚の検光子を有し、各光学素子の少なくとも一側面に磁石が接合された光アイソレータにおいて、上記偏光子の入射端面から上記磁石端面までの長さと、上記検光子の出射端面から上記磁石の端面までの長さが異なることを特徴とする光アイソレータ。
光の入出射する方向にそって、少なくとも１枚の偏光子、少なくとも１枚のファラデー回転子、少なくとも１枚の検光子を有し、各光学素子の少なくとも一側面に磁石が接合された光アイソレータにおいて、光の入射側と出射側における磁石の両端面の形状が異なることを特徴とする光アイソレータ。