JP2526716Y2 - 光アイソレータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は光アイソレータに関し、特にファラデー回転
子と偏光子間の角度調整の容易な構造を有する光アイソ
レータに関する。

［従来の技術］ レーザ光を用いた情報制御システムに於てはレーザ発
振器内に自らの発振によって出射した出力光の一部が帰
還（戻り光）することにより、レーザの発振が乱れる現
象がある。この戻り光を遮断するため、２枚の偏光素子
及び磁気飽和させたファラデー回転子を用いて戻り光を
高学的に遮断してしまういわゆる光アイソレータが従来
より使用されている。

光アイソレータは磁気飽和したファラデー回転子を２
枚の偏光素子の間に挟んだ構造を持ち、入射光をその３
枚の光学素子に順に通すことで特性を発揮する。その原
理を第３図を参照しながら説明する。

ここでは光源をレーザ光とし、偏光子Ａの偏波面は鉛
直方向であり、偏光子Ｂの偏波面は鉛直方向から時計方
向に45°傾いているとする。第３図［ａ］は入射光が偏
光子Ａ、ファラデー回転子、偏光子Ｂの順に透過したと
きの偏光面の変化を表している。

レーザからの入射光32は一般に楕円偏光であるが、入
射光32は偏光子Ａを通過して直線偏光となる。

次にレーザ光の波長に合わせて予め厚さを調整し、磁
気飽和させておいたファラデー回転子30に入射光32を透
過させる。ファラデー回転子30の作用により入射光32は
矢印35で示すファラデー回転の向きに45°偏波面が回転
した直線偏光となる。この時のファラデー回転子30に加
える磁界の向きはＨの方向とし、ファラデー回転子30は
そのファラデー回転係数が正であるものとする。

ファラデー回転子30を通過した入射光32は次いで偏光
子Ｂを透過するが、ファラデー回転素子30の透過光の偏
波面と偏光子Ｂ通過後の出力光32の偏波面とが同じにな
るように配置しておけば、レーザ光は偏波面を変えるこ
となく出力される。

第３図［ｂ］は第３図［ａ］の入射光と逆向きの光で
ある戻り光40が、偏光子Ｂ、ファラデー回転子38、偏光
子Ａの順に透過したときの偏光面の変化を表している。

まず戻り光40は偏光子Ｂを透過し、偏光子Ｂの偏波面
と一致する成分の光を残してカットされる。

次にファラデー回転子38を通過するが、この際に入射
光32の場合とは印加される磁界の向きが進行方向に対し
反対となるため、戻り光40は磁界の向き41で示すファラ
デー回転子38の向き、即ち戻り光40の進行方向から見て
反時計回り（紙面表から見て時計回り）に45°、その偏
波面が回転されることになる。

従って戻り光の偏波面は水平方向になり、偏光素子Ａ
の有する偏波面とちょうど直角に交わる直線偏光となる
ため偏光素子Ａを通り抜けることが出来ない。

光アイソレータは上述の原理により戻り光の透過を防
ぎ、この原理を用いた従来の光アイソレータが第４図
［ａ］、［ｂ］に示されている。

第４図［ａ］は従来の光アイソレータの第一の例であ
る。本例では偏光子Ａ、ファラデー回転子、偏光子Ｂの
３つの光学素子を互いに接着剤などを用いて貼り合わ
せ、それを円筒形永久磁石47中に挿入後固定して磁気飽
和させる構造を採っている。

第一の例による光アイソレータは（１）光アイソレー
タを小型化できる（２）構造が簡単であり製作が比較的
に容易である、との長所がある。

第４図［ｂ］は従来の光アイソレータの第二の例であ
る。本例はファラデー回転子49を２枚のドーナツ状の永
久磁石Ａ及びＢによってはさみこみ固定して磁気飽和さ
せ、更にその両側に偏光子Ａ及びＢを接着している。

第二の例による光アイソレータは（１）透過レーザ光
の透過領域に光学素子以外は何もなく、透過光の挿入損
の増大を最小限に抑えることができる（２）偏光素子と
して偏光ビームスプリッタ又はグラントムソンプリズム
を構造の変更なしに用いることができる、との長所があ
る。

しかし、第一の例、第二の例のいずれの場合でも、光
アイソレータの組立時に光学素子を全て接着してしまう
ため、光アイソレータとして重要な各光学素子の角度的
な精度が組立時の接着精度により決定されてしまい、精
度の向上を図ることが困難であるという短所がある。

［考案が解決しようとする問題点］ ２枚の偏光子どうしの偏光方向のなす角は正確にある
特定の角度でなければならないうえに、光アイソレータ
への入射光、出射光の偏波面も外部の要請がある場合に
はある特定の方向の偏波面でなければならない。

しかし、従来の一般的な光アイソレータでは、光学素
子の接着の際と光学素子を円筒永久磁石内に挿入する際
の機械的な作業精度により光学的な精度が決定されてし
まう。

従って、従来の光アイソレータは組立後に２枚の偏光
子どうしの偏光方向のなす角を微調整することが極めて
困難か不可能であった。また、光アイソレータに接続さ
れた機器の変更等の理由により、光アイソレータの入出
射光に求められる偏波面の偏波方向が変化した場合にも
対応が難しかった。つまり、従来の光アイソレータは使
用上十分な精度を得ることが容易ではないという欠点が
あった。

本考案の目的は、従来の光アイソレータでは機械的な
接着で行っていた各光学素子間の固定及び永久磁石に対
する光学素子の固定を、入射光に垂直な面内での回転の
自由度のあるスペーサを介した間接的な固定にすること
によって、組立後においても各素子間の角度の微調整が
可能であり、しかも比較的簡単な構造で製作が容易な光
アイソレータを得ることである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案による光アイソレータはファラデー回転子、永
久磁石及び２枚の偏光子を整列してなり、さらにスペー
サＡ、Ｂからなる。

スペーサＡは、貫通孔を有する方形板の外周面の両縁
部（貫通孔の軸方向の縁部）に段差を有し、この段差に
より設けられた段差面で外周面が規定された前記貫通孔
を有する第１及び第２の円筒状凸部を前記方形板の両面
にそれぞれ形成しており、前記第１の円筒状凸部の端面
にファラデー回転子を装着している。

永久磁石は、一端に偏光子が装着され、該一端から中
心軸に沿って他端に延びる孔部を有し、該孔部は該他端
面側で前記第１の円筒状凸部を受けるように大径とされ
ており、この大径孔部とスペーサＡの第１の円筒状凸部
との嵌合によって、スペーサＡと永久磁石は装着されて
いる。

永久磁石と同様に、スペーサＢは、一端に偏光子が装
着され、該一端から中心軸に沿って他端に延びる孔部を
有し、該孔部は該他端面側で第２の円筒状凸部を受ける
ように大径とされており、この大径孔部とスペーサＡの
第２の円筒状凸部との嵌合によってスペーサＡとスペー
サＢは装着されている。

スペーサＡが永久磁石及びスペーサＢに嵌合された時
に、スペーサＡの方形板の下辺部は、これら永久磁石及
びスペーサＢのいずれかよりも下方に突出している。

本考案においては、以上のような構成により従来の光
アイソレータの問題点を解決している。

また、スペーサＡの第１及び第２の凸部を円錐台状凸
部とし、これに対応して、永久磁石及びスペーサＢの大
径孔部の側面は円錐台状とした構成を採ることもでき
る。

［作用］ 本考案によれば、使用上十分な精度を確保するために
必要な組立後の各光学素子間の角度の微調整が可能であ
り、しかも比較的簡単な構造で製作が容易な光アイソレ
ータを得ることができる。

［実施例］ 以下、考案の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図［ａ］は本考案による光アイソレータの一例の
概略斜視図、第１図［ｂ］は断面図である。ファラデー
回転子が固定され、筐体等に固定し微調整の基準となる
スペーサＡと、それぞれ偏光子が固定されたドーナツ状
の永久磁石２及びスペーサＢから成り立つ。

スペーサＡは、貫通孔60を有する方形板の外周面61の
両縁部（貫通孔60の軸方向）に段差を有し、この段差に
より設けられた段差面62、63によって外周面を規定した
貫通孔60を有する円筒状凸部64、65を方形板の両面に有
する。円筒状凸部64の端面は、貫通孔60に蓋をするよう
にファラデー回転子３が装着され、もう一方の円筒状凸
部65の端面は開放されている。また、方形板の下辺部66
は永久磁石２、スペーサＢの外周の外側にはみ出る寸法
となっている。

永久磁石２は、透過光の光軸７に沿った孔部67と、同
じく透過光の光軸７に沿った、円筒状凸部64をはめ込む
大径孔部68を有する形状をしており、孔部67に蓋をする
ように偏光子Ａが固定されている。磁界の方向は入射光
の方向と一致している。

永久磁石２と同様に、スペーサＢは一方の端部側に孔
部69、他方の端部側に該孔部69と連なる大径孔部70を有
し、孔部69に蓋をするように偏光子Ｂが固定されてい
る。

これらスペーサＡ、Ｂ、永久磁石２を組み立てて本考
案の光アイソレータとなる。第１図［ｃ］は組立後の光
アイソレータの断面図であり、スペーサＡのファラデー
回転子３を固定した方の円筒状凸部64は永久磁石２の大
径孔部68に嵌合され、ファラデー回転子３は永久磁石２
の磁界によって磁気飽和する。スペーサＡのもう一方の
円筒状凸部65はスペーサＢの大径孔部70に嵌合される。

スペーサＡは永久磁石２及びスペーサＢから下方に突
出した下辺部66によって固定され、永久磁石２及びスペ
ーサＢは透過光の光軸７で示す直線に垂直な平面内でス
ペーサＡに対して回転可能であるので、スペーサＡとス
ペーサＢ及び永久磁石の嵌合後においても、偏光子Ａ及
び偏光子Ｂはファラデー回転子３に対して任意の偏光面
の角度をとることができる。

なおスペーサＡ及びスペーサＢの材質はファラデー回
転子の磁気飽和に影響しないのであれば任意であり、ま
た光アイソレータ微調整終了後、永久磁石及びスペーサ
Ｂを永久固定してもよい。

第２図［ａ］は本考案の他の実施例を示す概略斜視図
であり、第２図［ｂ］は組立前の状況を示す断面図であ
る。本実施例による光アイソレータと第１図の光アイソ
レータの違いは２箇所の可動部、図中では永久磁石16と
スペーサＡ、スペーサＡとスペーサＢとの間の接合構造
のみである。

第１図の実施例では、永久磁石とスペーサＡ、スペー
サＡとスペーサＢの接合をスペーサＡ側の２段構造によ
って解決していたが、一般に光アイソレータは小型であ
るためスペーサの２段構造を製作することが困難な場合
がある。

本実施例では円筒状凸部によるスペーサＡの２段構造
とこれに対応したスペーサＢ、永久磁石の大径孔部によ
る嵌合を廃し、その代りに円錐台状凸部71、72をスペー
サＡに設け、これに対応してスペーサＢ、永久磁石の大
径孔部73、74の側面を円錐台状にすることで、製作の容
易な円錐面によるすり合わせによって永久磁石16、スペ
ーサＡ、スペーサＢを嵌合する。筐体等との固定は第１
図の実施例と同じく下辺部75で行われ、第１図の実施例
と同じく下辺部75で固定されたスペーサＡが偏光子Ａ、
偏光子Ｂの光学的微調整の基準となる。

円錐面での接合であるから光学的な微調整ののち各接
合面の永久固定が必要である。なお、スペーサＡ、スペ
ーサＢの材質はファラデー回転子17の磁気飽和に影響し
ない限り任意である。

［考案の効果］ 本考案による光アイソレータは組立後に各光学素子間
の角度をすることで光学的微調整が可能であり、結果と
して戻り光をより完全に遮断することができる。また、
入出射光の偏波面に関する要請に容易に対応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図［ａ］は本考案による光アイソレータの模式斜視
図であり、第１図［ｂ］は第１図［ａ］と同一の形状状
態での組立前断面図である。第１図［ｃ］は第１図
［ｂ］の組立後の断面図である。 第２図［ａ］，［ｂ］は本考案の他の実施例を示し、第
１図と同様に［ａ］は模式斜視図、［ｂ］は断面図であ
る。 第３図［ａ］は光アイソレータの原理を説明する図で、
順方向の光が光アイソレータ内を透過する際の現象を模
式的に表わしたものである。また、第３図［ｂ］は、第
３図［ａ］での透過光が戻り光となって再び光アイソレ
ータ内に戻ってきた場合の図で各素子を通り抜けるうち
に、戻り光が光学素子により遮断される状態を示してい
る。 第４図［ａ］，［ｂ］はそれぞれ従来からある光アイソ
レータの構造を模式的に表わしたものである。第４図
［ａ］は筒形永久磁石内に光学素子を挿入する構造の場
合、第４図［ｂ］は２枚のドーナツ板状磁石によりファ
ラデー回転子を挟み込む構造の場合を示したものであ
る。 図に於て、 ２…永久磁石、３…ファラデー回転子、７…透過光の光
軸、16…永久磁石、17…ファラデー回転子、21…透過光
の光軸、30…ファラデー回転子、32…入射光、33…出力
光、35,42…ファラデー回転の向き、36…入射光の向
き、40…戻り光、43…戻り光の向き、45,49…ファラデ
ー回転子、47…円筒形永久磁石、51…永久磁石Ａ、52…
永久磁石Ｂ、60…貫通孔、61…外周面、62、63…段差
面、64、65…円筒状凸部、66…下辺部、67、69…孔部、
68、70…大径孔部、71、72…円錐台状凸部、73、74…大
径孔部、75…下辺部。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、ファラデー回転子、永久磁石
   及び２枚の偏光子を整列してなる光アイソレータにおい
   て、 貫通孔を有する方形板の外周面の前記貫通孔の軸方向に
   おける両縁部に段差を有し、この段差により設けられた
   段差面で外周面が規定された前記貫通孔を有する第１及
   び第２の円筒状凸部を前記方形板の両面にそれぞれ形成
   してなるスペーサＡが、前記第１の円筒状凸部の端面に
   ファラデー回転子を装着しており、 一端に偏光子が装着され、該一端から中心軸に沿って他
   端に延びる孔部を有し、該孔部は該他端面側で前記第１
   の円筒状凸部を受けるように大径とされている永久磁石
   が、前記スペーサＡに、前記永久磁石の大径孔部と前記
   スペーサＡの第１の円筒状凸部との嵌合によって装着さ
   れており、 一端に偏光子が装着され、該一端から中心軸に沿って他
   端に延びる孔部を有し、該孔部は該他端面側で前記第２
   の円筒状凸部を受けるように大径とされているスペーサ
   Ｂが、前記スペーサＡに、前記スペーサＢの大径孔部と
   前記スペーサＡの第２の円筒状凸部との嵌合によって装
   着されており、 しかして前記スペーサＡの方形板の下辺部は、該スペー
   サＡが前記永久磁石及び前記スペーサＢに嵌合された時
   に、これら永久磁石及びスペーサＢのいずれよりも下方
   に突出していることを特徴とする光アイソレータ。
2. 【請求項２】前記スペーサＡの第１及び第２の凸部が円
   錐台状凸部であり、これに対応して、前記永久磁石及び
   前記スペーサＢの大径孔部の側面は円錐台状であること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の光ア
   イソレータ。