JP2005128472A - 磁気光学光部品及びそれを用いた埋込型光部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、光通信、光計測等で用いられ、光アイソレータや光サーキュレータ等に使用できる磁気光学光部品及びそれを用いた埋込型光部品に関し、漏れ磁界を低減して優れた光学特性を有する磁気光学光部品及びそれを用いた埋込型光部品を提供することにある。
【解決手段】磁気光学光部品1は、ファラデー回転子3aと、ファラデー回転子3aの光入射出面に配置された偏光素子3b、3cとを備えた磁気光学素子3と、光入射出面にほぼ直交する方向の磁界を磁気光学素子3に印加する永久磁石5とを有している。さらに、磁気光学光部品1は、永久磁石5の近傍に配置され、磁性材料で形成されたヨーク7を有している。埋込型光部品13は、光導波路部9と、光導波路部9に形成された溝11に挿入された磁気光学光部品1とを有している。
【選択図】図1
【解決手段】磁気光学光部品1は、ファラデー回転子3aと、ファラデー回転子3aの光入射出面に配置された偏光素子3b、3cとを備えた磁気光学素子3と、光入射出面にほぼ直交する方向の磁界を磁気光学素子3に印加する永久磁石5とを有している。さらに、磁気光学光部品1は、永久磁石5の近傍に配置され、磁性材料で形成されたヨーク7を有している。埋込型光部品13は、光導波路部9と、光導波路部9に形成された溝11に挿入された磁気光学光部品1とを有している。
【選択図】図1
Description
本発明は、光通信、光計測等で用いられ、光アイソレータや光サーキュレータ等に使用できる磁気光学光部品及びそれを用いた埋込型光部品に関する。
光通信等で利用されている埋込型光部品は、基板又はフェルール等に保持された光導波路又は光ファイバを有している。さらに埋込型光部品には、光ファイバ又は光導波路を横切る溝がスライサ等で形成され、この溝に種々の光学機能を奏する光学素子や複合光学素子が挿入されて固定されている。またさらに、埋込型光部品は当該光学素子等に磁界を印加する永久磁石を有している。埋込型光部品の光入射出面には光ファイバが接続され、光の入射出が行われる。
埋込型光部品は、YAG(Yttrium Aluminum Garnet)レーザ溶接等で光ファイバやレンズを固定するバルク型の光部品に比べて大幅な小型化が可能である。さらに、複数本の光導波路等を有する多チャンネル集積アレイ型の埋込型光部品では、1チャンネル当たりの製造コストを大幅に低減することが可能になる。
ところで、埋込型光部品に用いられる永久磁石は、光導波路等の溝に挿入された光学素子(非相反偏光回転素子)が磁気飽和する磁界を一様に印加できなければならない。バルク型の光部品は小型円筒磁石の中に配置され局所的な磁界が印加される。ところが、埋込型光部品では非相反偏光回転素子が溝に挿入されて一体化された形状を有しているため、小型円筒磁石の中に配置し難く、非相反偏光回転素子に局所的な磁界を印加し難いという問題がある。
特開平7−36002号公報
特開平7−234381号公報
特開平9−49989号公報
特開平11−24021号公報
特開2000−134006号公報
特開2003−107405号公報
特開2001−281598号公報
特開平11−2725号公報
特許文献1には、埋込型光部品に用いられる磁気光学素子に磁界を印加する磁気回路が開示されている。図11は、従来の埋込型光部品31を基板39a面に垂直で光軸に沿う方向に切断した断面を示している。図11に示すように、埋込型光部品31は、基板39a上に下部クラッド39b、コア39c及び上部クラッド39dがこの順に形成された光導波路部39を有している。光導波路部39には、コア39cの光軸をほぼ直交して横切る溝41が形成されている。さらに、埋込型光部品31は非相反光学特性を備えた磁気光学素子33を有している。磁気光学素子33は、非磁性基板33b上に磁性膜33aを結晶成長させて形成されている。磁気光学素子33は磁性膜33a側を溝41に挿入して光導波路部39に配置されている。
埋込型光部品31は、光の進行方向と同一方向の磁界Hを磁気光学素子33に印加する永久磁石35を有している。永久磁石35は、磁気光学素子33の非磁性基板33bの光入射出面側を覆うように配置され、例えば光入射面側がN極に着磁され光射出面側がS極に着磁されている。
埋込型光部品31は、光の進行方向と同一方向の磁界Hを磁気光学素子33に印加する永久磁石35を有している。永久磁石35は、磁気光学素子33の非磁性基板33bの光入射出面側を覆うように配置され、例えば光入射面側がN極に着磁され光射出面側がS極に着磁されている。
溝41の磁気光学素子33には、永久磁石35の凹部近傍で生じる磁界Hが印加される。しかしながら、この構成は、非磁性基板33bが凹部内に存在するために永久磁石35を磁性膜33aに隣接配置できない。従って、永久磁石35の凹部内側で生じる一様で強力な磁界Hが効果的に磁性膜33aに印加されないという問題を有している。
また、永久磁石35で生じる磁界Hは埋込型光部品31の周囲にも漏れ出している。従って、埋込型光部品31近傍に無用な磁性体が存在すると、磁気光学素子33に印加される磁界Hが変化してしまう。このため、飽和磁界以上で且つ一様な強度分布の磁界Hを磁気光学素子33に印加できなくなり、磁気光学素子33の光学特性が低下してしまう可能性を有している。
図示は省略するが、特許文献2では、埋込型光部品の磁気光学素子に磁界を印加する別の磁気回路が開示されている。埋込型光部品には、磁気光学素子を覆うように円筒形状の永久磁石が組み付けられている。埋込型光部品を永久磁石の中に挿入するには、直径の大きな永久磁石を使用する必要がある。このため、光導波路部や磁気光学素子を小型化できても、埋込型光部品全体としては大型化してしまい、光導波路部や磁気光学素子が小型化できるという利点が失われてしまう。
本発明の目的は、漏れ磁界を低減して優れた光学特性を有する磁気光学光部品及びそれを用いた埋込型光部品を提供することにある。
上記目的は、非相反光学素子と、前記非相反光学素子の光入射出面の少なくとも一方に配置された偏光素子とを備えた磁気光学素子と、前記光入射出面にほぼ直交する方向の磁界を前記非相反光学素子に印加する磁界印加手段と、前記磁界印加手段の近傍に配置され、磁性材料で形成されたヨークとを有することを特徴とする磁気光学光部品によって達成される。
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記磁界印加手段は、前記光入射出面に平行な面内で前記磁気光学素子を挟んでいることを特徴とする。
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記ヨークは、前記光入射出面にほぼ直交する平面を有していることを特徴とする。
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記ヨークは、前記光入射出面と前記平面の双方にほぼ直交する平面をさらに有していることを特徴とする。
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記ヨークは、前記光入射出面にほぼ平行な平面を有していることを特徴とする。
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記ヨークは、前記磁界印加手段の表面に固定されていることを特徴とする。
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記磁界印加手段は、前記磁気光学素子と一体的に貼り合わされていることを特徴とする。
また、上記目的は、非相反光学素子と、前記非相反光学素子の光入射出面の少なくとも一方に配置された偏光素子とを備えた磁気光学素子と、前記磁気光学素子と一体的に貼り合わされて、前記光入射出面にほぼ直交する方向の磁界を前記非相反光学素子に印加する磁界印加手段とを有することを特徴とする磁気光学光部品によって達成される。
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記磁界印加手段は、前記光入射出面に平行な面内で前記磁気光学素子を挟んでいることを特徴とする。
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記偏光素子は、複屈折素子であることを特徴とする。
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記磁気光学素子は、前記偏光素子が光学軸を交互に直交させて前記光入射出面内方向に隣接配置された複数の前記複屈折素子を有する複合光学素子であることを特徴とする。
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記磁界印加手段は、永久磁石であることを特徴とする。
また、上記目的は、光導波路部又は光ファイバ部の光軸方向に対して横断する方向に形成された溝部と、前記溝部に挿入された上記本発明の磁気光学光部品とを有することを特徴とする埋込型光部品によって達成される。
本発明によれば、漏れ磁界を低減して優れた光学特性を有する磁気光学光部品及びそれを用いた埋込型光部品を実現できる。
〔第1の実施の形態〕
本発明の第1の実施の形態による磁気光学光部品及びそれを用いた埋込型光部品について図1乃至図5を用いて説明する。まず、本実施の形態による磁気光学光部品1及びそれを用いた埋込型光部品13の概略の構成を図1及び図2を用いて説明する。図1は、磁気光学光部品1及びそれを用いた埋込型光部品13の概略構成を示す斜視図である。埋込型光部品13は、石英系ガラス基板9a上に、下部クラッド9b、コア9c及び上部クラッド9dがこの順に形成された光導波路部9を有している。光導波路部9には、コア9cの光軸をほぼ直交して横切る溝11が形成されている。さらに、埋込型光部品13は磁気光学光部品1を有している。磁気光学光部品1は非相反光学特性を有する磁気光学素子3と、磁気光学素子3に磁界Hを印加する逆凹形状の永久磁石(磁界印加手段)5と、永久磁石5に隣接配置されたヨーク7とを有している。磁気光学素子3は、ファラデー回転子(非相反光学素子)3aと、ファラデー回転子3aの光入射出面にそれぞれ配置された偏光素子3b、3cを有している。また、ヨーク7は磁性材料で形成され、永久磁石5を介して光導波路部9に対向して配置されている。
本発明の第1の実施の形態による磁気光学光部品及びそれを用いた埋込型光部品について図1乃至図5を用いて説明する。まず、本実施の形態による磁気光学光部品1及びそれを用いた埋込型光部品13の概略の構成を図1及び図2を用いて説明する。図1は、磁気光学光部品1及びそれを用いた埋込型光部品13の概略構成を示す斜視図である。埋込型光部品13は、石英系ガラス基板9a上に、下部クラッド9b、コア9c及び上部クラッド9dがこの順に形成された光導波路部9を有している。光導波路部9には、コア9cの光軸をほぼ直交して横切る溝11が形成されている。さらに、埋込型光部品13は磁気光学光部品1を有している。磁気光学光部品1は非相反光学特性を有する磁気光学素子3と、磁気光学素子3に磁界Hを印加する逆凹形状の永久磁石(磁界印加手段)5と、永久磁石5に隣接配置されたヨーク7とを有している。磁気光学素子3は、ファラデー回転子(非相反光学素子)3aと、ファラデー回転子3aの光入射出面にそれぞれ配置された偏光素子3b、3cを有している。また、ヨーク7は磁性材料で形成され、永久磁石5を介して光導波路部9に対向して配置されている。
図2は、基板9a面に直交する面内であって、磁気光学光部品1近傍を示している。図2(a)は、基板9a面に垂直で光軸に沿う方向に切断した断面を示し、図2(b)は、図2(a)の仮想直線A−Aで切断した断面を示している。図2(a)、(b)に示すように、磁気光学素子3は下側半分を溝11に挿入して、光導波路部9に例えば紫外光(UV光)硬化型の接着剤(不図示)で接着されて固定されている。
光導波路部9のコア9cの光入射出面の寸法は8μm×8μmである。また、コア9cと下部クラッド9b及び上部クラッド9dとの比屈折率差は0.3%になるように調整されている。溝11は、ダイシングソーを用いて500μmの幅に形成されている。
溝11内において磁気光学素子3は、光導波路部9の光射出面側(図2(a)の左側)から光導波路部9の光入射面側(図2(a)の右側)に向って偏光素子3b、ファラデー回転子3a及び偏光素子3cの順に配置されている。
ファラデー回転子3aは、膜厚が約400μmのビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜で形成されている。また、ファラデー回転子3aの飽和磁界は95kA/mである。偏光素子3bと偏光素子3cとの光透過軸を45°傾けて、偏光素子3bはファラデー回転子3aの光入射面側に、偏光素子3cはファラデー回転子3aの光射出面側に光学接着剤で接着されて固定されている。
永久磁石5は、残留磁束密度が10kGのサマリウムコバルト磁石で形成されている。永久磁石5の外形寸法は光入射出面に平行な面内の横の長さが6mmであり、縦の長さが4mmであり、厚さ(光の進行方向の長さ)が2mmである。また、永久磁石5は光入射出面に平行な面内で逆凹形状を有しており、磁気光学素子3を上側と左右側の三方から挟むように構成されている。永久磁石5は光の進行方向と同一方向の磁界Hを磁気光学素子3に印加できるように、例えば磁気光学素子3の光入射面側の表面がN極に着磁され、光射出面側の表面がS極に着磁されている。
ヨーク7は磁性体の例えばSUS430で形成されている。ヨーク7は長方形の平板形状を有し、永久磁石5の横の長さ及び厚さより長くなるように形成されている。ヨーク7の平面が磁気光学素子3の光入射出面にほぼ直交するように、ヨーク7は永久磁石5の上部に接着剤で接着されて固定されている。ヨーク7は永久磁石5で生じる磁界Hの磁路の一部になる。
次に、埋込型光部品13の動作について説明する。光導波路部9を透過した光のうち、偏光素子3bの光透過軸と同方向の偏光方位を有する光は偏光素子3bを透過してファラデー回転子3aに入射する。ファラデー回転子3aに入射した光は、偏光面が例えば光の進行方向に見て時計回りに45°回転させられてファラデー回転子3aを射出して偏光素子3cに入射する。偏光素子3cの光透過軸は、偏光素子3bの光透過軸に対して光の進行方向に見て時計回りに45°の角度になるように配置されているため、ファラデー回転子3aを射出した光は偏光素子3cを透過して光導波路部9に入射する。
偏光素子3c側から光が入射した場合は、偏光素子3cの光透過軸と同方向の偏光方位を有する光は偏光素子3cを透過してファラデー回転子3aに入射する。ファラデー回転子3aに入射した光は、ファラデー回転子3aの非相反性により偏光面が光の進行方向に見て反時計回りに45°回転されてファラデー回転子3aを射出して偏光素子3bに入射する。ところが、偏光素子3bに入射した光の進行方向に見ると偏光素子3bの光透過軸は入射光の偏光方位に対して90°の角度になるため偏光素子3c側から入射した光は偏光素子3bで殆ど吸収される。偏光素子3b、3cを用いる場合は偏波(偏光)依存型の光アイソレータとなるが、水晶やルチル等の複屈折素子を平行平板状あるいはくさび形状に加工した偏光素子を用いることにより偏波無依存型の光アイソレータを構成することももちろん可能である。
ところで、ファラデー回転子3aを透過する光の偏光面を45°回転させるには、ファラデー回転子3aに飽和磁界以上の磁界Hを一様に印加する必要がある。本実施の形態では、磁気光学素子3の上側及び左右側に永久磁石5を近接配置しているので、光の透過方向にほぼ平行な方向の磁界Hを磁気光学素子3に一様に印加することができる。これにより、本実施の形態による磁気光学光部品1は、光アイソレータとして20dB以上の良好な減衰特性を得ることができる。
また、永久磁石5により埋込型光部品13上方に生じる磁界Hの大部分はヨーク7中を通るため、埋込型光部品13上方の漏れ磁界を十分に抑制できる。例えば、ヨーク7を配置しないと永久磁石5から5mm離れた位置での磁界Hの強さは270Gである。これに対して、ヨーク7を配置すると同位置での磁界Hの強さは84Gとなり、埋込型光部品13周囲の無駄な磁界を約70%低減できる。
以上説明したように本実施の形態では、永久磁石5の寸法が6mm×4mm×2mmと小型でも磁気光学素子3に一様な磁界Hを効率よく印加することができるので、磁気光学光部品1は優れた光学特性を得ることができる。従って、小型で光学特性の優れた埋込型光部品13を実現できる。また、埋込型光部品13周囲の漏れ磁界を十分低減できる。このため、無用な磁性体等が埋込型光部品13の近傍に配置されたとしても、磁気光学素子3に印加すべき磁界Hの変化を抑制できるため、磁気光学光部品1の所望の光学特性を維持できる。また、永久磁石5により生じる埋込型光部品13周囲の無用な磁界を低減できるため、例えば光軸合わせ装置等に対し永久磁石5の磁界による影響を十分に低減することができる。
次に、本実施の形態の第1の変形例について図3を用いて説明する。上記実施の形態の磁気光学光部品1及びそれを用いた埋込型光部品13では、ヨーク7が永久磁石5上部のみに配置されている。これに対し、本変形例では、ヨーク7及び光入射出面の双方にほぼ直交する平面を有するヨークをさらに備えている点に特徴を有している。図3は、基板9a面に直交する面内であって、本変形例の磁気光学光部品1近傍を示している。図3(a)は、基板9a面に垂直で光軸に沿う方向に切断した断面を示し、図3(b)は、図3(a)の仮想直線B−Bで切断した断面を示している。図1及び図2に示した上記実施の形態の磁気光学光部品1及びそれを用いた埋込型光部品13の構成要素と同一の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。
図3(b)に示すように、ヨーク15は永久磁石5を覆うように形成され、光入射面にほぼ直交する平面(永久磁石5上部表面)と、当該平面及び光入射出面の双方にほぼ直交する平面(永久磁石5の左右側面)とを有している。ヨーク15は永久磁石5表面に接着剤で接着されて固定されている。
本変形例では、ヨーク15の存在により、永久磁石5の漏れ磁界をさらに減少させることができるので、永久磁石5がより小型になっても磁気光学素子3に一様な磁界Hを効率よく印加できるようになる。このため、良好な光学特性を備えた磁気光学光部品1を実現でき、また、小型で光学特性の優れた埋込型光部品13を実現できる。さらに、無用な磁性体等が埋込型光部品13の近傍に存在しても、磁気光学素子3に十分な強度で一様な磁界Hを印加できるようになる。また、永久磁石5により生じる埋込型光部品13周囲の無用な磁界を低減できるため、例えば光軸合わせ装置等に対し永久磁石5の磁界による影響を確実に低減できるようになる。
次に、本実施の形態の第2の変形例について図4を用いて説明する。上記実施の形態の磁気光学光部品1及びそれを用いた埋込型光部品13では、ヨーク7が永久磁石5上部のみに配置されている。これに対し、本変形例では、光入射出面にほぼ平行な平面を有する2つのヨークを偏光素子3b、3cの両側に備えている点に特徴を有している。図4は、基板9a面に直交する面内であって、本変形例の磁気光学光部品1近傍を示している。図4(a)は、基板9a面に垂直で光軸に沿う方向に切断した断面を示し、図4(b)は、図4(a)の仮想直線C−Cで切断した断面を示している。図1及び図2に示した上記実施の形態の磁気光学光部品1及びそれを用いた埋込型光部品13の構成要素と同一の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。
図4(a)、(b)に示すように、2つのヨーク17はそれぞれ光入射出面に平行な平面(永久磁石5の凹字形状の面との対向面)に配置されている。2つのヨーク17は永久磁石5の凹部をほぼ塞ぐことができる平板形状に形成され、永久磁石5表面に接着剤で接着されて固定されている。
本変形例によれば、永久磁石5が小型になっても磁気光学素子3の光入射出面に直交する一様な磁界Hをさらに効率よく印加できるようになる。このため、上記実施の形態及びその変形例と同様の効果が得られるだけでなく、さらに、極めて優れた光学特性を備えた磁気光学光部品1を実現でき、また、光学特性に極めて優れた小型の埋込型光部品13を実現できる。
ところで、磁気光学素子3の全体が光導波路部9に埋め込まれている場合には、2つのヨーク17で磁気光学素子3を挟み込むことはできないが、図4(b)に示すように永久磁石5が磁気光学素子3を側方から挟み込むように配置されているので、磁気光学素子3の光入射出面に直交する一様な磁界Hを効率よく印加できる。
次に、本実施の形態の第3乃至第5の変形例について図5を用いて説明する。第3乃至第5の変形例に示す磁気光学光部品1は第2の変形例に係る磁気光学光部品をさらに変形した例である。図5は、基板9a面に垂直で光軸に沿う方向に切断した磁気光学光部品1近傍の断面を示す図である。図5(a)は、第3の変形例を示しており、磁気光学光部品1は、ヨーク7、17に代えて、ヨーク17のみを備えている点に特徴を有している。
図5(b)は、第4の変形例を示しており、磁気光学光部品1は、ヨーク7とヨーク17とを一体化したヨーク19を備えている点に特徴を有している。
図5(c)は、第5の変形例を示しており、磁気光学光部品1は、平板形状のヨーク17に代えて、磁束を集中させるために、光導波路部9近傍が磁気光学素子3側に折れ曲がり、さらに先端形状が尖っているヨーク21を備えている点に特徴を有している。
これらの変形例によっても、永久磁石5を小型にしても磁気光学素子3の光入射出面に直交する一様な磁界Hを効率よく印加できるようになる。このため、第2の変形例と同様の効果が得られ、極めて優れた光学特性を備えた磁気光学光部品1を実現でき、また、光学特性に極めて優れた小型の埋込型光部品13を実現できる。
〔第2の実施の形態〕
本発明の第2の実施の形態による磁気光学光部品及びそれを用いた埋込型光部品について図6乃至図10を用いて説明する。まず、本実施の形態による磁気光学光部品1及びそれを用いた埋込型光部品13の概略の構成を図6を用いて説明する。図6は、磁気光学光部品1及びそれを用いた埋込型光部品13の概略構成を示す斜視図である。図6において物体の隠れ線を破線で示しているが煩雑さを避けるために一部の隠れ線は省略している。埋込型光部品13は、石英系ガラス基板9a上に、下部クラッド9b、コア9c及び上部クラッド9dがこの順に形成された光導波路部9を有している。光導波路部9には、コア9cの光軸をほぼ直交して横切り、例えば石英系ガラス基板9a表面が露出する深さを有する溝11が形成されている。なお、この溝11は石英系ガラス基板9aに到達する深さでも良い。埋込型光部品13は溝11に挿入された磁気光学光部品1を有している。
本発明の第2の実施の形態による磁気光学光部品及びそれを用いた埋込型光部品について図6乃至図10を用いて説明する。まず、本実施の形態による磁気光学光部品1及びそれを用いた埋込型光部品13の概略の構成を図6を用いて説明する。図6は、磁気光学光部品1及びそれを用いた埋込型光部品13の概略構成を示す斜視図である。図6において物体の隠れ線を破線で示しているが煩雑さを避けるために一部の隠れ線は省略している。埋込型光部品13は、石英系ガラス基板9a上に、下部クラッド9b、コア9c及び上部クラッド9dがこの順に形成された光導波路部9を有している。光導波路部9には、コア9cの光軸をほぼ直交して横切り、例えば石英系ガラス基板9a表面が露出する深さを有する溝11が形成されている。なお、この溝11は石英系ガラス基板9aに到達する深さでも良い。埋込型光部品13は溝11に挿入された磁気光学光部品1を有している。
図7は、図6に示した埋込型光部品13から磁気光学光部品1だけを取り出して示した斜視図である。磁気光学光部品1は、非相反光学特性を有する磁気光学素子3と、磁気光学素子3と一体的に貼り合わされて、磁気光学素子3の光入射出面にほぼ直交する方向の磁界Hを磁気光学素子3に印加する逆凹形状の永久磁石(磁界印加手段)5とを有している。磁気光学素子3は、ファラデー回転子3aと、ファラデー回転子3aの光入射出面にそれぞれ配置された偏光素子3b、3cを有している。
永久磁石5は、残留磁束密度が10kGのサマリウムコバルト磁石で形成されている。永久磁石5の外形寸法は、例えば、光入射出面に平行な面内の横の長さ(幅w1)が2mmであり、縦の長さ(高さh1)が1.5mmであり、光の進行方向の長さ(厚さt)は500μm弱になっている。永久磁石5は光入射出面に平行な面内で逆凹形状を有しており、磁気光学素子3を上側と左右側の三方から挟むようにして光学接着剤により磁気光学素子3と貼り合わされている。永久磁石5は光の進行方向と同一方向の磁界Hを磁気光学素子3に印加できるように、例えば磁気光学素子3の光入射面側の表面がN極に着磁され、光射出面側の表面がS極に着磁されている。永久磁石5は、磁気光学素子3と貼り合わせると全体として直方体になるように、磁気光学素子3の寸法に合わせて凹部寸法が決められている。本例では、凹部高さh2及び幅w2はそれぞれ約1mmに形成されている。
図8は、磁気光学素子3の構成例を示している。図8(a)は、第1の実施の形態と同一の例を示している。ファラデー回転子3aは、膜厚が約400μmのビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜で形成されている。また、ファラデー回転子3aの飽和磁界は95kA/mである。偏光素子3bと偏光素子3cとの光透過軸を45°傾けて、偏光素子3bはファラデー回転子3aの光入射面側に、偏光素子3cはファラデー回転子3aの光射出面側に光学接着剤で接着されて固定されている。磁気光学素子3が外観は直方体形状になっている。
図8(b)は、磁気光学素子3が複合光学素子である例を示している。図8(b)に示す磁気光学素子3は、ファラデー回転子3aの光入射出面の一方に光学接着剤で接着された2つの複屈折素子3d、3eと、光入射出面の他方に光学接着剤で接着された2つの複屈折素子3f、3gとを有する直方体形状をしている。2つの複屈折素子3d、3eは、光学軸(図中矢印で示している)を直交させて光学接着剤で貼り合わされ、光入射出面内方向に隣接配置されている。光ビームは2つの複屈折素子3d、3eの接合領域の両側にほぼ2分割されて入射するようになっている。2つの複屈折素子3f、3gは、光軸方向にみて光学軸の向きが複屈折素子3d、3eの光学軸にそれぞれ直交するように設定されている他は、複屈折素子3d、3eと同様の構成を有している。図8(b)に示す複合光学素子も、永久磁石5と一体的に貼り合わせて例えば光アイソレータ等の磁気光学光部品1として埋込型光部品13に用いることができる。
これらの偏光素子の光進行方向の厚さは、所望の光学特性により決定されるが、概ね数十μm程度に形成されている。従って、これら偏光素子を厚さ約400μmのファラデー回転子3aと貼り合わせると磁気光学素子3の総厚は500μm弱になる。また、光入射出面は例えば1mm角の正方形状に形成されている。これにより、永久磁石5の凹部に磁気光学素子3を挿入して光学接着剤で貼り合わせると、磁気光学光部品1は幅w1=2mm、高さh1=1.5mm、厚さt=500μm弱の直方体形状になる。
図9は、基板9a面に直交する面内であって、磁気光学光部品1近傍を示している。図9(a)は、基板9a面に垂直で光軸に沿う方向に切断した切断端面の概略を示し、図9(b)は、図9(a)の仮想直線A−Aで切断した断面の概略を示している。図9(a)、(b)に示すように、磁気光学光部品1は磁気光学素子3側を溝11に挿入して、光導波路部9に例えば紫外光(UV光)硬化型の接着剤(不図示)で接着されて固定されている。
光導波路部9のコア9cの光入射出面の寸法は例えば8μm×8μmである。また、コア9cと下部クラッド9b及び上部クラッド9dとの比屈折率差は0.3%になるように調整されている。溝11は、ダイシングソーを用いて500μm強の幅に形成されている。光導波路部9の光射出面側(図9(a)の左側)から光導波路部9の光入射面側(図9(a)の右側)に向って偏光素子3b、ファラデー回転子3a及び偏光素子3cの順に配置されている。図9では図8(a)に示した磁気光学素子3を例示しているが、図8(b)に示す複合光学素子の磁気光学素子3を用いることももちろん可能である。
本実施の形態による埋込型光部品13の動作は、第1の実施の形態のそれと同様なのでその説明は省略する。本実施の形態によれば、磁気光学素子3の上側及び左右側に永久磁石5が近接配置されているので、光の透過方向にほぼ平行な方向の磁界Hを磁気光学素子3に一様に印加することができる。これにより、本実施の形態による磁気光学光部品1は、光アイソレータとして20dB以上の良好な減衰特性を得ることができる。
以上説明したように本実施の形態では、永久磁石5の寸法が2mm×1.5mm×500μmと小型であり、且つ磁気光学素子3に一様な磁界Hを効率よく印加できるので、磁気光学光部品1は優れた光学特性が得られる。従って、小型で光学特性の優れた埋込型光部品13を実現できる。
また、本実施の形態による磁気光学光部品1は、予め磁気光学素子3と永久磁石5とが一体化されているため、製造段階において、光導波路部9に設けられた溝11に磁気光学光部品1を挿入して接着固定する取り付け動作が容易である。このため、製造歩留を向上させることができ、埋込型光部品13の低コスト化を実現できる。
図10は本実施の形態の変形例を示す斜視図である。図10に示す埋込型光部品13は、石英系ガラス基板9a上の下部クラッド9b上に4本のコア9c1〜9c4が形成された4ポート光導波路構造を有している。光導波路部9には、4本のコア9c1〜9c4の光軸をほぼ直交して横切り、例えば石英系ガラス基板9a表面が露出する深さを有する溝11が形成されている。溝11に挿入された磁気光学光部品1は、例えば図8(b)に示した磁気光学素子3が各コア9c1〜9c4に対して1つずつ配置されている。図10は、光学軸を交互に直交させて光入射出面内方向に隣接配置された複数の複屈折素子3d1、3e1、3d2、3e2、3d3、3e3、3d4、3e4を示している。
永久磁石5は光入射出面に平行な面内で逆凹形状を有しており、一列に並んだ4つの複合光学素子の磁気光学素子3を上側と左右側の三方から挟むようにして光学接着剤で貼り合わされている。永久磁石5の磁界印加動作は上記実施の形態と同様である。磁気光学光部品1は、永久磁石5と4つの複合光学素子の磁気光学素子3とを貼り合わせて全体として直方体状に形成されている。
本変形例においても、小型の永久磁石5で磁気光学素子3に一様な磁界Hを効率よく印加でき、且つ磁気光学光部品1を全体として小型にできる。従って、小型で光学特性の優れた埋込型光部品13を実現できる。また本変形例においても、溝11に磁気光学光部品1を挿入して接着固定する取り付け動作が容易であり、製造歩留を向上させて埋込型光部品13の低コスト化を実現できる。
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記実施の形態では、埋込型光部品13は光導波路部9を有しているが、本発明はこれに限られない。例えば、埋込型光部品13は、光導波路部9に代えてフェルール等に埋め込まれた光ファイバ部を有していてもよい。この場合、光ファイバ部の光軸をほぼ直交して横切る溝を形成し、当該溝に磁気光学素子3を挿入するとともに、上記実施の形態の永久磁石5と、ヨーク7、15、17のいずれかあるいはそれらの組合せとを用いることにより上記実施の形態あるいはその変形例と同様の効果を得ることができる。
上記実施の形態では、埋込型光部品13は光導波路部9を有しているが、本発明はこれに限られない。例えば、埋込型光部品13は、光導波路部9に代えてフェルール等に埋め込まれた光ファイバ部を有していてもよい。この場合、光ファイバ部の光軸をほぼ直交して横切る溝を形成し、当該溝に磁気光学素子3を挿入するとともに、上記実施の形態の永久磁石5と、ヨーク7、15、17のいずれかあるいはそれらの組合せとを用いることにより上記実施の形態あるいはその変形例と同様の効果を得ることができる。
また、上記第1の実施の形態では、ヨーク7、15、17はSUS430で形成されているが、本発明はこれに限られない。ヨーク7、15、17は磁性体であればよく、例えば、一般的な鉄合金の他、酸化物磁性材料等でもよい。珪素鋼板、磁性ステンレス、軟鉄、パーマロイ、ニクロム等は製造が容易であり低価格であるため、ヨーク7、15、17の材料として最適である。
また、上記第1の実施の形態では、ヨーク7、15、17は長方形の平板形状等に形成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、永久磁石5とヨーク7、15、17とで磁路が形成されれば、ヨーク7、15、17の形状は円形の平板形状、又はそれらを組み合わせた形状等であってもよい。また、ヨーク7、15、17と永久磁石5とは接着せずに微小空間を隔てて近接配置するようにしてももちろんよい。
また、上記第1及び第2の実施の形態では、溝11はコア9cの光軸にほぼ直交して形成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、溝11はコア9cの光軸に所定の角度を有するように形成されていてもよい。こうすることにより、磁気光学素子3の光入射面で反射した光がコア9cに結合することを防止できる。
また、上記第1の実施の形態では、光導波路部9には1本のコア9cが形成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、複数のコアを有する光導波路アレイであっても、同様の効果を奏する。
上記第2の実施の形態では、ヨーク7を用いない場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られない。第1の実施の形態及びその複数の変形例によるヨーク7、15、17、19、21のいずれかを磁気光学素子3と一体的に形成された第2の実施の形態による永久磁石5の近傍に配置してももちろんよい。また、永久磁石5の一部表面高さを下げて空いた領域にヨークを配置するようにしてももちろんよい。その場合には、直方体の外形を維持して容易に導波路部9の溝部11に磁気光学光部品1を接着することができるようになる。
1 磁気光学光部品
3、33 磁気光学素子
3a ファラデー回転子
3b、3c 偏光素子
5、35 永久磁石
7、15、17、19、21 ヨーク
9、39 光導波路部
9a、39a 基板
9b、39b 下部クラッド
9c、39c コア
9d、39d 上部クラッド
11、41 溝
13、31 埋込型光部品
33a 磁性膜
33b 非磁性基板
3、33 磁気光学素子
3a ファラデー回転子
3b、3c 偏光素子
5、35 永久磁石
7、15、17、19、21 ヨーク
9、39 光導波路部
9a、39a 基板
9b、39b 下部クラッド
9c、39c コア
9d、39d 上部クラッド
11、41 溝
13、31 埋込型光部品
33a 磁性膜
33b 非磁性基板
Claims (13)
- 非相反光学素子と、前記非相反光学素子の光入射出面の少なくとも一方に配置された偏光素子とを備えた磁気光学素子と、
前記光入射出面にほぼ直交する方向の磁界を前記非相反光学素子に印加する磁界印加手段と、
前記磁界印加手段の近傍に配置され、磁性材料で形成されたヨークと
を有することを特徴とする磁気光学光部品。 - 請求項1記載の磁気光学光部品であって、
前記磁界印加手段は、前記光入射出面に平行な面内で前記磁気光学素子を挟んでいること
を特徴とする磁気光学光部品。 - 請求項1又は2に記載の磁気光学光部品であって、
前記ヨークは、前記光入射出面にほぼ直交する平面を有していること
を特徴とする磁気光学光部品。 - 請求項3記載の磁気光学光部品であって、
前記ヨークは、前記光入射出面と前記平面の双方にほぼ直交する平面をさらに有していること
を特徴とする磁気光学光部品。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の磁気光学光部品であって、
前記ヨークは、前記光入射出面にほぼ平行な平面を有していること
を特徴とする磁気光学光部品。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の磁気光学光部品であって、
前記ヨークは、前記磁界印加手段の表面に固定されていること
を特徴とする磁気光学光部品。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の磁気光学光部品であって、
前記磁界印加手段は、前記磁気光学素子と一体的に貼り合わされていること
を特徴とする磁気光学光部品。 - 非相反光学素子と、前記非相反光学素子の光入射出面の少なくとも一方に配置された偏光素子とを備えた磁気光学素子と、
前記磁気光学素子と一体的に貼り合わされて、前記光入射出面にほぼ直交する方向の磁界を前記非相反光学素子に印加する磁界印加手段と
を有することを特徴とする磁気光学光部品。 - 請求項8記載の磁気光学光部品であって、
前記磁界印加手段は、前記光入射出面に平行な面内で前記磁気光学素子を挟んでいること
を特徴とする磁気光学光部品。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の磁気光学光部品であって、
前記偏光素子は、複屈折素子であること
を特徴とする磁気光学光部品。 - 請求項10記載の磁気光学光部品であって、
前記磁気光学素子は、前記偏光素子が光学軸を交互に直交させて前記光入射出面内方向に隣接配置された複数の前記複屈折素子を有する複合光学素子であること
を特徴とする磁気光学光部品。 - 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の磁気光学光部品であって、
前記磁界印加手段は、永久磁石であること
を特徴とする磁気光学光部品。 - 光導波路部又は光ファイバ部の光軸方向に対して横断する方向に形成された溝部と、
前記溝部に挿入された請求項1乃至12のいずれか1項に記載の磁気光学光部品と
を有することを特徴とする埋込型光部品。
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