JP2565945B2 - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
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- JP2565945B2 JP2565945B2 JP62299513A JP29951387A JP2565945B2 JP 2565945 B2 JP2565945 B2 JP 2565945B2 JP 62299513 A JP62299513 A JP 62299513A JP 29951387 A JP29951387 A JP 29951387A JP 2565945 B2 JP2565945 B2 JP 2565945B2
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- magnet
- optical isolator
- optical
- magnetic field
- faraday
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信や光応用製品等に使用する光アイソ
レータに関する。詳しくは、ラジアル（半径）方向に着
磁した円筒状磁石あるいはそれと同等な磁界分布を示す
磁石を用いて２個のファラデー回転子に同時に磁場を印
加することによって、小型化が達成でき且つ高い消光比
を得ることができる。取り扱いの簡単な２段一体型光ア
イソレータに関する。
レータに関する。詳しくは、ラジアル（半径）方向に着
磁した円筒状磁石あるいはそれと同等な磁界分布を示す
磁石を用いて２個のファラデー回転子に同時に磁場を印
加することによって、小型化が達成でき且つ高い消光比
を得ることができる。取り扱いの簡単な２段一体型光ア
イソレータに関する。
第４図は従来の２段一体型光アイソレータを示す概略
説明図である。図中、１、２、３は偏光子、４および５
はファラデー回転子、６は磁石、７は光の進行方向（光
軸方向）、８は磁石の印加磁場（磁力線）を示す。
説明図である。図中、１、２、３は偏光子、４および５
はファラデー回転子、６は磁石、７は光の進行方向（光
軸方向）、８は磁石の印加磁場（磁力線）を示す。
従来の光アイソレータは偏光子と、光の偏光方向が該
偏光子に対して45度になるように調整した検光子との間
に、ファラデー回転角が45度であるファラデー回転子を
置いた構成になっている。このような光アイソレータの
特性は使用する偏光やファラデー回転子に依存すること
が多く、順方向挿入損失は1dB以下、消光比は30〜40dB
程度であり、40dB以上の消光比を１個の光アイソレータ
で得るのは非常に困難であった。そこで２個の光アイソ
レータを直列に接続して使用することが考えられている
（例えば、特開昭61−147224号）。
偏光子に対して45度になるように調整した検光子との間
に、ファラデー回転角が45度であるファラデー回転子を
置いた構成になっている。このような光アイソレータの
特性は使用する偏光やファラデー回転子に依存すること
が多く、順方向挿入損失は1dB以下、消光比は30〜40dB
程度であり、40dB以上の消光比を１個の光アイソレータ
で得るのは非常に困難であった。そこで２個の光アイソ
レータを直列に接続して使用することが考えられている
（例えば、特開昭61−147224号）。
しかしながら、２個の光アイソレータを直列に接続し
て使用すると、当然のことながら光路長が２倍になり、
半導体レーザーの光を光ファイバー等に効率良く結合す
ることが困難になるばかりか、光結合回路が大型にな
り、前段と後段の光アイソレータの偏光方向も合わせな
ければならないという欠点があった。また、従来の２段
一体型光アイソレータは基本的には２個の光アイソレー
タ、即ち２個の磁石、２個のファラデー回転子、３個あ
るいは４個の偏光子から構成されていて、２個の光アイ
ソレータを直列に接続して使用したのと同じように光結
合回路が大型になり、且つ光ファイバー等への結合効率
が低くなるという問題点は解決できなかった。また、従
来の方式はファラデー回転子を、組み込む磁石の内径よ
り小さく加工しなければいけないという制約を取りつけ
部品を使用してファラデー回転子を固定するため有効光
ビーム径が小さくなるという欠点があり、これを解決す
るために磁石の内径と外径を大きくする方法が取られて
おり、光アイソレータの大型化の要因になっていた。
て使用すると、当然のことながら光路長が２倍になり、
半導体レーザーの光を光ファイバー等に効率良く結合す
ることが困難になるばかりか、光結合回路が大型にな
り、前段と後段の光アイソレータの偏光方向も合わせな
ければならないという欠点があった。また、従来の２段
一体型光アイソレータは基本的には２個の光アイソレー
タ、即ち２個の磁石、２個のファラデー回転子、３個あ
るいは４個の偏光子から構成されていて、２個の光アイ
ソレータを直列に接続して使用したのと同じように光結
合回路が大型になり、且つ光ファイバー等への結合効率
が低くなるという問題点は解決できなかった。また、従
来の方式はファラデー回転子を、組み込む磁石の内径よ
り小さく加工しなければいけないという制約を取りつけ
部品を使用してファラデー回転子を固定するため有効光
ビーム径が小さくなるという欠点があり、これを解決す
るために磁石の内径と外径を大きくする方法が取られて
おり、光アイソレータの大型化の要因になっていた。
本発明者らは鋭意検討した結果、２個の光アイソレー
タを一体化した構造であるにもかかわらず非常に小型で
光軸調整が簡単であり、且つ従来の光アイソレータを２
個直列に接続して使用したものと同等の性能を有する小
型高性能光アイソレータを見出し本発明に到達した。
タを一体化した構造であるにもかかわらず非常に小型で
光軸調整が簡単であり、且つ従来の光アイソレータを２
個直列に接続して使用したものと同等の性能を有する小
型高性能光アイソレータを見出し本発明に到達した。
以下、本発明を詳細に説明する。
第１図は、本発明の２段一体型光アイソレータの一例
を示す概略説明図である。図中、１、２、３は偏光子で
あり、１と２、２と３の各偏光子の間の偏光方向はそれ
ぞれ45度になるように調整されている。４と５はファラ
デー回転子であり、光の偏光面をそれぞれ45度回転させ
るものである。６はラジアル（半径）方向に着磁した円
筒状磁石、７は光軸方向（光の進行方向）、８は印加磁
場（磁力線）を示す。
を示す概略説明図である。図中、１、２、３は偏光子で
あり、１と２、２と３の各偏光子の間の偏光方向はそれ
ぞれ45度になるように調整されている。４と５はファラ
デー回転子であり、光の偏光面をそれぞれ45度回転させ
るものである。６はラジアル（半径）方向に着磁した円
筒状磁石、７は光軸方向（光の進行方向）、８は印加磁
場（磁力線）を示す。
ファラデー回転子４には光軸方向に沿って逆方向の磁
場が、ファラデー回転子５には光軸方向に沿って順方向
の磁場が磁石６より印加される。ファラデー回転子４及
び５に印加される磁場は、光軸方向に沿った順方向およ
び逆方向の磁場のそれぞれ最大磁場であることが好まし
い。このような磁場の印加は、１個の円筒状磁石や複数
の磁石を組み合わせた筒状の磁石によって実現できる。
そして、本発明においては、筒状磁石の形成する最大磁
場が軸方向に２か所あることを特徴とする。このような
磁石は希土焼結体磁石あるいはプラスチックマグネット
を使用して、光軸を中心として線対称に磁化させればよ
く、例えば、第３図に示したような磁石が使用できる。
また、磁石の最大磁場を大きくすることにより飽和磁場
の大きいファラデー回転子材料も使用できるのでファラ
デー回転子材料の選択幅を広くすることが可能となる
が、磁石の寸法を大きくすることなく最大磁場を大きく
するためにこれらの磁石の外側に鉄等の強磁性体を置く
こともできる。
場が、ファラデー回転子５には光軸方向に沿って順方向
の磁場が磁石６より印加される。ファラデー回転子４及
び５に印加される磁場は、光軸方向に沿った順方向およ
び逆方向の磁場のそれぞれ最大磁場であることが好まし
い。このような磁場の印加は、１個の円筒状磁石や複数
の磁石を組み合わせた筒状の磁石によって実現できる。
そして、本発明においては、筒状磁石の形成する最大磁
場が軸方向に２か所あることを特徴とする。このような
磁石は希土焼結体磁石あるいはプラスチックマグネット
を使用して、光軸を中心として線対称に磁化させればよ
く、例えば、第３図に示したような磁石が使用できる。
また、磁石の最大磁場を大きくすることにより飽和磁場
の大きいファラデー回転子材料も使用できるのでファラ
デー回転子材料の選択幅を広くすることが可能となる
が、磁石の寸法を大きくすることなく最大磁場を大きく
するためにこれらの磁石の外側に鉄等の強磁性体を置く
こともできる。
ファラデー回転子材料としては光吸収が小さく、ファ
ラデー回転角（ファラデー効果による偏光面の回転する
角度）が大きいものが望ましく、このような材料として
はビスマスにより置換した磁性ガーネット（分子式はR
3-xFe5-yMYO12;Rは単体あるいは複数個のＹを含む希土
類イオン、ＭはAl、Gaを示す）が好適で、従来のYIG
（分子式はY3Fe5O12）を使用した２段一体型光アイソレ
ータより更に小型化が可能になる。ファラデー回転子に
磁場が印加されるこことによりファラデー回転子を通過
する光の偏光方向は45度回転する。偏光の回転方向はフ
ァラデー回転子４と５のファラデー回転係数の正、負に
よって変わり、ファラデー回転係数が正である物質をフ
ァラデー回転子として使用すれば、光の進行方向と印加
磁場の方向が同方向の時、光の偏光方向は右ネジを締め
る方向に回転する。即ち、互いに偏光方向が45度になる
ように調整した偏光子１と２、偏光子２と３は、使用す
るファラデー回転子によって回転する偏光方向と同方向
に45度回転させて置けばよい。
ラデー回転角（ファラデー効果による偏光面の回転する
角度）が大きいものが望ましく、このような材料として
はビスマスにより置換した磁性ガーネット（分子式はR
3-xFe5-yMYO12;Rは単体あるいは複数個のＹを含む希土
類イオン、ＭはAl、Gaを示す）が好適で、従来のYIG
（分子式はY3Fe5O12）を使用した２段一体型光アイソレ
ータより更に小型化が可能になる。ファラデー回転子に
磁場が印加されるこことによりファラデー回転子を通過
する光の偏光方向は45度回転する。偏光の回転方向はフ
ァラデー回転子４と５のファラデー回転係数の正、負に
よって変わり、ファラデー回転係数が正である物質をフ
ァラデー回転子として使用すれば、光の進行方向と印加
磁場の方向が同方向の時、光の偏光方向は右ネジを締め
る方向に回転する。即ち、互いに偏光方向が45度になる
ように調整した偏光子１と２、偏光子２と３は、使用す
るファラデー回転子によって回転する偏光方向と同方向
に45度回転させて置けばよい。
また、第１図に示す偏光子のかわりに複屈折偏光板等
を使用し、入力側に偏光依存性のない光アイソレータに
すると従来の光アイソレータより更に小型化が可能にな
る。
を使用し、入力側に偏光依存性のない光アイソレータに
すると従来の光アイソレータより更に小型化が可能にな
る。
以下に本発明を実施例を用いて更に詳細に説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り、実施例により限
定されるものではない。
が、本発明はその要旨を越えない限り、実施例により限
定されるものではない。
実施例１ 第２図（ａ）に示した内径4.5mm、外径7mm、長さ4mm
の形状で、光軸方向に第２図（ｂ）に示した磁場をもつ
ラジアル方向に着磁した磁石を使用し、ファラデー回転
子として200μｍ厚みのGd3-xBixFe5-yGayO12及び3mm角
の偏光子を使用し、第１図に示した構成で組み立てた２
段一体型光アイソレータは外径8mm、長さ12mmの寸法で
あり、従来のYIGを使用した２段一体型光アイソレータ
（外径18mm、長さ23mm）と比べて長さで約1/2、体積比
で1/8.5となり、小型化が達成された。
の形状で、光軸方向に第２図（ｂ）に示した磁場をもつ
ラジアル方向に着磁した磁石を使用し、ファラデー回転
子として200μｍ厚みのGd3-xBixFe5-yGayO12及び3mm角
の偏光子を使用し、第１図に示した構成で組み立てた２
段一体型光アイソレータは外径8mm、長さ12mmの寸法で
あり、従来のYIGを使用した２段一体型光アイソレータ
（外径18mm、長さ23mm）と比べて長さで約1/2、体積比
で1/8.5となり、小型化が達成された。
本発明による２段一体型光アイソレータはラジアル方
向に放射状に着磁した１個の磁石でファラデー回転子２
個に同時に磁場を印加できるので、従来の光アイソレー
タ２個を直列に接続して使用したものや従来の２段一体
型光アイソレータより光路長を短くすることができ、光
軸調整が簡単になり、結合レンズを含めた光学系を小型
化することができる。
向に放射状に着磁した１個の磁石でファラデー回転子２
個に同時に磁場を印加できるので、従来の光アイソレー
タ２個を直列に接続して使用したものや従来の２段一体
型光アイソレータより光路長を短くすることができ、光
軸調整が簡単になり、結合レンズを含めた光学系を小型
化することができる。
また、半導体レーザの発振モードの安定化をはかり、
且つ波長シフトを少なくするために半導体レーザや光ア
イソレータの温度を一定にコントロールすることがある
が、それに使用する恒温槽などを小型軽量化することが
できる。更に、本発明の光アイソレータを組み立てる場
合、ファラデー回転子を磁石の外側に取りつけるだけで
良いから、従来よりよく知られている磁石の中にファラ
デー回転子を組み込む方式より簡単になり製造が容易に
なる。
且つ波長シフトを少なくするために半導体レーザや光ア
イソレータの温度を一定にコントロールすることがある
が、それに使用する恒温槽などを小型軽量化することが
できる。更に、本発明の光アイソレータを組み立てる場
合、ファラデー回転子を磁石の外側に取りつけるだけで
良いから、従来よりよく知られている磁石の中にファラ
デー回転子を組み込む方式より簡単になり製造が容易に
なる。
なお、本発明の光アイソレータを２段以上組み合せる
ことにより、さらに高い消光比を持つ光アイソレータを
構成することができる。
ことにより、さらに高い消光比を持つ光アイソレータを
構成することができる。
第１図は本発明の２段一体型光アイソレータの一実施例
を示す概略説明図、第２図は第１図の光アイソレータに
使用するラジアル方向に着磁した円筒状の磁石の斜視図
（ａ）とその磁石の磁場の強さの光軸方向の距離依存性
を示す図（ｂ）、第３図は本発明の光アイソレータに使
用し得る磁石の例を示す斜視図、第４図は従来の２段一
体型光アイソレータを示す概略説明図である。図中、
１、２、３は偏光子、４、５はファラデー回転子、６は
磁石、７は光の進行方向（光軸方向）、８は磁石の印加
磁場、９は磁化方向を示す。
を示す概略説明図、第２図は第１図の光アイソレータに
使用するラジアル方向に着磁した円筒状の磁石の斜視図
（ａ）とその磁石の磁場の強さの光軸方向の距離依存性
を示す図（ｂ）、第３図は本発明の光アイソレータに使
用し得る磁石の例を示す斜視図、第４図は従来の２段一
体型光アイソレータを示す概略説明図である。図中、
１、２、３は偏光子、４、５はファラデー回転子、６は
磁石、７は光の進行方向（光軸方向）、８は磁石の印加
磁場、９は磁化方向を示す。
Claims (4)
- 【請求項１】筒状磁石、ファラデー回転子および偏光子
を含む光アイソレータにおいて、該磁石が光軸方向に沿
って順方向および逆方向の磁場を形成し、該磁場が２個
のファラデー回転子に印加されていること、該磁石が軸
方向に２か所の最大磁場を形成すること、並びに該２個
のファラデー回転子が該筒状磁石の外側に設けられてい
ること、を特徴とする光アイソレータ。 - 【請求項２】磁石が、光軸を中心とする線対称の磁化方
向を有する磁石である特許請求の範囲第１項記載の光ア
イソレータ。 - 【請求項３】磁石が、ラジアル方向に着磁された磁石で
ある特許請求の範囲第１項記載の光アイソレータ。 - 【請求項４】ファラデー回転子がビスマスにより置換さ
れた磁性ガーネットである特許請求の範囲第１項記載の
光アイソレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62299513A JP2565945B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62299513A JP2565945B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 光アイソレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01142525A JPH01142525A (ja) | 1989-06-05 |
| JP2565945B2 true JP2565945B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=17873559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62299513A Expired - Lifetime JP2565945B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 光アイソレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2565945B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0387814A (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-12 | Seiko Instr Inc | 光アイソレータ |
| JP4006154B2 (ja) | 2000-01-07 | 2007-11-14 | Ｔｄｋ株式会社 | 磁気ヘッドの研磨装置及び研磨方法 |
| WO2002014939A1 (fr) * | 2000-08-11 | 2002-02-21 | Fdk Corporation | Dispositif de rotation faraday et dispositif optique renfermant celui-ci |
| CN114779404B (zh) * | 2022-04-26 | 2023-12-01 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种dmux器件 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6133017B2 (ja) * | 1981-07-09 | 1986-07-31 | Asahi Chemical Ind |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6133017U (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-28 | 日立電線株式会社 | 光アイソレ−タ |
-
1987
- 1987-11-27 JP JP62299513A patent/JP2565945B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6133017B2 (ja) * | 1981-07-09 | 1986-07-31 | Asahi Chemical Ind |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01142525A (ja) | 1989-06-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071003 Year of fee payment: 11 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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