JP2570830B2 - 光アイソレータの形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 光通信回路網に組み込まれる光アイソレータに関し、 複数の構成部品を一体化して小型化と組立・調整工数
の削減による低価格化を図ることを目的とし、 ガドリニウム・ガリウム・ガーネット（GGG）基板上
に液相成長させたファラデー効果を有する膜と他のGGG
基板上に蒸着形成させた誘電体多層膜よりなる偏光分離
膜を対向させて接着一体化し、該基板を該基板と所定角
度で交差する所定間隔の平行な二平面で切断した後、該
切断面上に現出する上記GGG基板接着線近傍を通る該切
断面に垂直で平行な二平面で切断し、その際形成される
切断面から光を入射または出射させて構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光通信回路網に組み込む光アイソレータに
係り、特に部品点数の削減による小型化と低価格化を図
った光アイソレータの形成方法に関する。

一般に光通信の光源として用いるレーザダイオードに
光ファイバの接続点等から逆方向に伝送されてくる反射
光が入射すると、半導体レーザの発振が不安定になって
順方向の光信号にノイズが発生する。

そこで反射光をできるだけ少なくして半導体レーザの
動作を安定させるため、例えばレーザダイオードから出
てくる光ビームや光ファイバの途中に光アイソレータを
挿入し、順方向の光信号はそのまま透過させると共に反
射光を遮断しまたは光ビームまたは光ファイバの外に逸
らすと云う操作を行っている。

〔従来の技術〕

第２図は従来の光アイソレータの構成例を示した図で
ある。

図で、所定間隔で同軸上に配置されている２個の等し
い偏光子1,1′は、各２個の直角光学プリズム（以下プ
リズムとする）2a,2bの斜面を対向させてその間に、誘
電体多層膜よりなる偏光分離膜３を介在させて構成した
ものである。

また４はガドリニウム・ガリウム・ガーネット（以下
GGGとする）基板上にイットリウム・鉄・ガーネット
（以下YIGとする）を液相成長させた後に該GGG基板のみ
を研削して形成した45度ファラデー回転子であり、該各
偏光子1,1′を結ぶ光軸上で図示されていない永久磁石
に囲まれた状態で光の進行方向と同じ方向に磁界が加え
られるように配置されている。

なお上記２個の偏光子1,1′の内の偏光子１′は、偏
光子１の偏光面に対して上記ファラデー回転子４のファ
ラデー回転角（図の場合には45度）に等しい角度だけフ
ァラデー回転方向に回転させた状態で配置している。

ここで偏光子１の端面1aに、図示されていないレーザ
ダイオード（以下LDとする）等から該偏光子１の偏光面
に等しい方向に偏光面を持つレーザ光ｌを順光として照
射すると、該レーザ光ｌの偏光面が該偏光子１の偏光面
と等しいため偏光分離膜３で反射されることなくそのま
ま偏光子ｌを透過して透過光l₁となる。

次に該透過光l₁は45度ファラデー回転子４を透過して
透過光l₂となるが、該透過光l₂は45度ファラデー回転子
４を通過している間にその周囲に設けられている図示さ
れない永久磁石からの磁界によってその偏光面が45度フ
ァラデー回転角方向に回転させられる。

更に該透過光l₂は偏光子１′を透過して透過光l₃とな
るが、前述の如く該偏光子１′はその偏光面を偏光子１
の偏光面に対して予めファラデー回転角（図の場合は45
度）だけ回転させてあるためそのまま透過する。

一方通常ランダムの方向に偏光面を持つ反射光ｌ′が
逆行する場合には、該反射光ｌ′が偏光子１′を通過す
る間に偏光分離膜３によってＳ偏光成分とＰ偏光成分に
分離されるが、Ｓ偏光成分がカットされＰ偏光成分のみ
が通過して透過光l₁′となる。

その後該透過光l₁′は45度ファラデー回転子４を通過
している間にその偏光面が前記順光と同じ方向に45度回
転されて透過光l₂′となるが、この時点での偏光面は順
光の偏光面と直交する状態にある。

ここで該透過光l₂′は偏光子１に入射するが、該偏光
子１の偏光面と透過光l₂′の偏光面とが相互に直交して
いるため、該透過光l₂′は偏光子１で別の方向に反射し
て当初の光路を逆行することがない。

従ってLDから射出する順光線ｌのみが通過し、逆行す
る反射光l₂′が遮断される光アイソレータが構成され
る。

しかしかかる構成になる光アイソレータでは、偏光子
やファラデー回転子等複数の各構成要素を空間的に配置
しているため光路長が長くなりそれにつれて順光Ｌのビ
ーム径を太くする必要があるため、アイソレータとして
の大型化と価格アップを招いている。

更にこれらの各構成要素を光軸を合わせて正確に配置
整列させるのに多くの工数を必要としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の構成になる光アイソレータでは、偏光子やファ
ラデー回転子等複数の各構成要素が空間的に配置されて
いるためアイソレータとしての小型化と低価格化ができ
ないと云う問題があり、更に組立や調整に多くの工数を
必要とすると云う問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、ガドリニウム・ガリウム・ガーネット
（GGG）基板上に液相成長させたファラデー効果を有す
る膜と他のGGG基板上に蒸着形成させた誘電体多層膜よ
りなる偏光分離膜を対向させて接着一体化し、該基板を
該基板と所定角度で交差する所定間隔の平行な二平面で
切断した後、該切断面上に現出する上記GGG基板接着線
近傍を通る該切断面に垂直で平行な二平面で切断し、そ
の際形成される切断面から光を入射または出射させる光
アイソレータの形成方法によって解決される。

〔作 用〕

光アイソレータを構成する複数の各構成要素を一体化
させれば、アイソレータとしての小型化と低価格化が実
現できる。

本発明ではファラデー回転子を構成するYIGを液相成
長させるためのGGG基板をプリズムとして使用すると共
に偏光子を該ファラデー回転子と接着固定することによ
ってアイソレータ全体の一体化を可能としている。

従ってアイソレータとしての小型化と低価格化を実現
させることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明になる光アイソレータの形成方法の工
程例を示した図である。

第１図（イ）で、１は厚さ0.5〜1.0mmのGGG基板,2は
該GGG基板１の片側表面に通常の液相成長方法によって3
00〜400μｍの厚さに被着形成したビスマス（Bi）を含
むYIGよりなるファラデー回転子である。

一方（ロ）で、３は（イ）の場合と同様の厚さ0.5〜
1.0mmのGGG基板,4は該GGG基板３の片側表面に二酸化チ
タン（TiO₂），二酸化シリコン（SiO₂）を交互に20数層
蒸着した総膜厚が数1000Å程度の誘電体多層膜よりなる
偏光分離膜である。

ここで上記（イ）のファラデー回転子２と（ロ）の偏
光分離膜４を対向させた状態でスタイキャスト等の接着
剤を使用して両者を接着固定し、（ハ）に示すアイソレ
ータ基板５を作成する。

そこで該アイソレータ基板５を、精密カッティングソ
ーを使用して破線で示す如く該GGG基板１または３の
表面に対して所定角度αの方向に所定厚さｔで切断して
（ニ）に示す状態のアイソレータエレメント６を作成す
る。

この場合の所定角度αは上記偏光分離膜３の形成条件
によって決定されるものであり、一般的にはαが小さい
程偏光分離度の大きな構成となって好ましいが、同一基
板から採取できる素子数が少なくなり更に通過可能な光
ビームのスポット径が小さくなることから、これらの諸
条件を考慮して決定している。なお通常45度付近で使用
される場合が多い。

また所定厚さｔは、GGG基板１および３の厚さをｄと
すると、 ｔ＝d/cosα で決定されるものである。

次いで、既に層形成されているファラデー回転子２と
偏光分離膜４がほぼ対角線となるように破線で示す如
く、上記切断面上に現出するGGG基板の接着線近傍を通
り且つ該切断面に垂直な平行二平面で該アイソレータエ
レメント６を切断して角柱状のエレメントとなし、更に
その長手方向（図面では奥行き方向）を所定の幅ｗに切
断した後、前記破線の切断露出面に反射光を防止する
ための反射防止膜７を蒸着形成して、図の（ホ）に示す
アイソレータ８を完成させている。

かかる工程によって形成されたアイソレータでは、フ
ァラデー回転子２の母材としてのGGG基板１および偏光
分離膜４のGGG基板３が該ファラデー回転子２および偏
光分離膜４の被着形成面を斜面とするほぼ直角プリズム
状に形成される。

従って接着一体化された上記のファラデー回転子２お
よび偏光分離膜４は、上記反射防止膜７の蒸着面を貫通
する方向を光軸とすると該光軸に対して所定の傾きαを
持つと共に屈折率の大きい同じ形状の光学プリズムでそ
の両側を密着して挟まれたことになる。

かかる構成になるアイソレータ８では、例えば所定の
偏光成分を持つ順光としてのレーザ光Ｌが図の8a面から
入射すると、該レーザ光Ｌはすべて屈折率の大きいGGG
よりなるプリズム1aを通過しファラデー回転子２に入射
する。

ここで図示されない外部磁界によって偏光方向がファ
ラデー回転角（図の場合は45度）だけ回転した後偏光分
離膜４を通過してそのままプリズム3aを通り入射光Ｌと
平行なＬ′となって反射防止膜７形成面から射出する。

一方通常ランダムの方向に偏光面を持つ反射光L₁が逆
行する場合には、該反射光L₁は偏光分離膜４で偏光面が
規制された後ファラデー回転子２でその偏光面が順光Ｌ
と同じ方向にファラデー回転角（図の場合は45度）回転
させられるため、入射光Ｌと直行する方位の偏光を持つ
L₁′となって射出するが、この場合には光源に影響を及
ぼすことがない。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、小型化と組立・調整工数の
削減による低価格化が実現できるアイソレータの形成方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる光アイソレータの形成方法の工程
例を示した図、 第２図は従来の光アイソレータの構成例を示した図、 である。図において、 1,3はGGG基板、 ２はファラデー回転子、 ４は偏光分離膜、 ５は光アイソレータ基板、 ６は光アイソレータエレメント、 ７は反射防止膜、 ８は光アイソレータ、 をそれぞれ表わす。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガドリニウム・ガリウム・ガーネット（GG
   G）基板上に液相成長させたファラデー効果を有する膜
   と他のGGG基板上に蒸着形成された誘電体多層膜よりな
   る偏光分離膜を対向させて接着一体化し、該基板を該基
   板と所定角度で交差する所定間隔の平行な二平面で切断
   した後、該切断面上に現出する上記GGG基板接着線近傍
   を通る該切断面に垂直で平行な二平面で切断し、その際
   形成される切断面から光を入射または出射させることを
   特徴とする光アイソレータの形成方法。
2. 【請求項２】前記ファラデー効果を有する膜が、イット
   リウム・鉄・ガーネット（YIG）膜またはビスマス（B
   i）添加YIG膜であることを特徴とする請求項１記載の光
   アイソレータの形成方法。