JP3472339B2 - 高パワー用光アイソレータ - Google Patents
高パワー用光アイソレータInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0064—Anti-reflection devices, e.g. optical isolaters
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、筒状の永久磁石内に磁
気光学結晶膜を装着したファラデー回転子を用い、該フ
ァラデー回転子の挿入損失をＡ（ｄＢ）、ファラデー回
転子に入射する光の強度をＰ（ｍＷ）とした時に、（１
−１０-A/10 ）×Ｐ＞４５ｍＷの条件で使用する高パワ
ー用光アイソレータに関するものである。この光アイソ
レータは、高パワーの光ビームが入射した時に、磁気光
学結晶膜の温度上昇を抑えることができ、そのため特に
高パワーの光ファイバ増幅器等に有用である。
気光学結晶膜を装着したファラデー回転子を用い、該フ
ァラデー回転子の挿入損失をＡ（ｄＢ）、ファラデー回
転子に入射する光の強度をＰ（ｍＷ）とした時に、（１
−１０-A/10 ）×Ｐ＞４５ｍＷの条件で使用する高パワ
ー用光アイソレータに関するものである。この光アイソ
レータは、高パワーの光ビームが入射した時に、磁気光
学結晶膜の温度上昇を抑えることができ、そのため特に
高パワーの光ファイバ増幅器等に有用である。
【０００２】
【従来の技術】光アイソレータは、一方向への光の通過
は許容するが逆方向への光の通過は阻止する機能をもつ
非可逆光デバイスであり、例えば半導体レーザを光源と
する光通信システムにおいてレーザ光が反射によって光
源側に戻るのを防止するため等に用いられている。光通
信で用いられる近赤外波長（１．３１μｍ及び１．５５
μｍ）用光アイソレータは、ファラデー回転子の磁気光
学素子として鉄ガーネット単結晶を使用している。この
鉄ガーネット単結晶は、通常、ガーネット基板上にＬＰ
Ｅ（液相エピタキシャル）法で育成した厚膜である。そ
の場合、鉄ガーネット単結晶厚膜をガーネット基板付き
のまま使用する場合と、研磨加工によってガーネット基
板を取り去って鉄ガーネット単結晶厚膜のみで使用する
場合の２通りがある。
は許容するが逆方向への光の通過は阻止する機能をもつ
非可逆光デバイスであり、例えば半導体レーザを光源と
する光通信システムにおいてレーザ光が反射によって光
源側に戻るのを防止するため等に用いられている。光通
信で用いられる近赤外波長（１．３１μｍ及び１．５５
μｍ）用光アイソレータは、ファラデー回転子の磁気光
学素子として鉄ガーネット単結晶を使用している。この
鉄ガーネット単結晶は、通常、ガーネット基板上にＬＰ
Ｅ（液相エピタキシャル）法で育成した厚膜である。そ
の場合、鉄ガーネット単結晶厚膜をガーネット基板付き
のまま使用する場合と、研磨加工によってガーネット基
板を取り去って鉄ガーネット単結晶厚膜のみで使用する
場合の２通りがある。
【０００３】このような近赤外波長用光アイソレータの
代表的な例を図７に示す。また図８はファラデー回転子
の説明図であり、Ａはファラデー回転子の正面を示し、
Ｂはそのｙ−ｙ断面を示している。この光アイソレータ
は、筒状の永久磁石７０の内部にガーネット基板７２付
き磁気光学結晶膜７４を装着してファラデー回転子７８
とし、そのファラデー回転子７８を、第１の偏光子８０
と第２の偏光子８２との間に配置する構造である。磁気
光学結晶膜は、例えばビスマス置換鉄ガーネット単結晶
の厚膜であり、ガドリニウム・ガリウム・ガーネット基
板上にＬＰＥ法で成膜したものである。図８に示すよう
に、ガーネット基板７２と磁気光学結晶膜７４を、それ
らの外周部２箇所（対角位置）でスポット的に半田８８
によって永久磁石７０の内壁面に固着する。
代表的な例を図７に示す。また図８はファラデー回転子
の説明図であり、Ａはファラデー回転子の正面を示し、
Ｂはそのｙ−ｙ断面を示している。この光アイソレータ
は、筒状の永久磁石７０の内部にガーネット基板７２付
き磁気光学結晶膜７４を装着してファラデー回転子７８
とし、そのファラデー回転子７８を、第１の偏光子８０
と第２の偏光子８２との間に配置する構造である。磁気
光学結晶膜は、例えばビスマス置換鉄ガーネット単結晶
の厚膜であり、ガドリニウム・ガリウム・ガーネット基
板上にＬＰＥ法で成膜したものである。図８に示すよう
に、ガーネット基板７２と磁気光学結晶膜７４を、それ
らの外周部２箇所（対角位置）でスポット的に半田８８
によって永久磁石７０の内壁面に固着する。
【０００４】ところで最近、上記のような近赤外波長の
信号光を増幅する技術として、光ファイバ増幅器が注目
されている。その場合、例えば１．３１μｍ帯の信号光
に対しては１．０１７μｍ帯励起による光ファイバ増幅
器が用いられ、また１．５５μｍ帯の信号光に対しては
０．９８μｍ帯励起による光ファイバ増幅器が用いられ
るが、そのためには、０．９８μｍ帯及び１．０１７μ
ｍ帯用の光アイソレータが必要となる。このような波長
領域で損失の小さい磁気光学素子としては、常磁性単結
晶あるいは常磁性ガラスがあるが、それらを用いると、
磁気光学素子の厚みが１０mm以上必要となり、光アイソ
レータが大型化してしまう。
信号光を増幅する技術として、光ファイバ増幅器が注目
されている。その場合、例えば１．３１μｍ帯の信号光
に対しては１．０１７μｍ帯励起による光ファイバ増幅
器が用いられ、また１．５５μｍ帯の信号光に対しては
０．９８μｍ帯励起による光ファイバ増幅器が用いられ
るが、そのためには、０．９８μｍ帯及び１．０１７μ
ｍ帯用の光アイソレータが必要となる。このような波長
領域で損失の小さい磁気光学素子としては、常磁性単結
晶あるいは常磁性ガラスがあるが、それらを用いると、
磁気光学素子の厚みが１０mm以上必要となり、光アイソ
レータが大型化してしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、近赤外波長の
信号光の場合と同様、磁気光学素子に鉄ガーネット等の
厚膜を用いて装置の小型化を図ることを検討した。しか
しビスマス置換鉄ガーネットは、０．９μｍ付近にピー
クをもつＦｅ3+固有の光吸収が１μｍ前後まで拡がりを
もつため、１．０５μｍよりも短い波長領域では光吸収
が大きい。この種の材料の０．９８μｍ帯域での損失
は、通常６．０ｄＢ程度もあり、最近の材料開発の進展
に伴って低減しつつあるが、それでも３．５ｄＢ程度は
ある。光ファイバ増幅器に用いる光アイソレータは、そ
の特性上、入射光の強度が大きいことから、磁気光学結
晶膜が吸収した光が熱に変わって、光の通過部分に大き
な温度上昇を引き起こす。これによって磁気光学結晶膜
のファラデー回転角が変化し、消光比が劣化するばかり
でなく、長期信頼性の点でも問題が生じる。
信号光の場合と同様、磁気光学素子に鉄ガーネット等の
厚膜を用いて装置の小型化を図ることを検討した。しか
しビスマス置換鉄ガーネットは、０．９μｍ付近にピー
クをもつＦｅ3+固有の光吸収が１μｍ前後まで拡がりを
もつため、１．０５μｍよりも短い波長領域では光吸収
が大きい。この種の材料の０．９８μｍ帯域での損失
は、通常６．０ｄＢ程度もあり、最近の材料開発の進展
に伴って低減しつつあるが、それでも３．５ｄＢ程度は
ある。光ファイバ増幅器に用いる光アイソレータは、そ
の特性上、入射光の強度が大きいことから、磁気光学結
晶膜が吸収した光が熱に変わって、光の通過部分に大き
な温度上昇を引き起こす。これによって磁気光学結晶膜
のファラデー回転角が変化し、消光比が劣化するばかり
でなく、長期信頼性の点でも問題が生じる。
【０００６】例えば磁気光学結晶膜の光吸収を３．５ｄ
Ｂ、励起光源の光強度を８０ｍＷとした時、図７に示す
構造の光アイソレータでは、シミュレーションの結果、
温度上昇が４℃を超える。すると、磁気光学結晶膜の消
光比は、温度係数が０．０６度／℃の場合、５０ｄＢか
ら４６ｄＢに劣化してしまう。そのため、従来の近赤外
波長の信号光に用いる構造は、そのままでは高パワー用
光アイソレータには採用できない。また光計測用などで
も高パワー用の光アイソレータが求められることがある
が、従来技術では対応できない。
Ｂ、励起光源の光強度を８０ｍＷとした時、図７に示す
構造の光アイソレータでは、シミュレーションの結果、
温度上昇が４℃を超える。すると、磁気光学結晶膜の消
光比は、温度係数が０．０６度／℃の場合、５０ｄＢか
ら４６ｄＢに劣化してしまう。そのため、従来の近赤外
波長の信号光に用いる構造は、そのままでは高パワー用
光アイソレータには採用できない。また光計測用などで
も高パワー用の光アイソレータが求められることがある
が、従来技術では対応できない。
【０００７】また信号光用の場合は、温度係数がそれぞ
れ正と負の５５度ファラデー回転子と−１０度ファラデ
ー回転子を組み合わせて温度変化を相殺し、消光比の劣
化を抑えることも行われるが、高パワー用の場合、この
ような構造では磁気光学素子全体が厚くなって光吸収が
増大し、温度上昇が非常に大きくなってしまう。このた
め回転角の温度変化の相殺効果も薄れ、長期信頼性の点
も改善できない。
れ正と負の５５度ファラデー回転子と−１０度ファラデ
ー回転子を組み合わせて温度変化を相殺し、消光比の劣
化を抑えることも行われるが、高パワー用の場合、この
ような構造では磁気光学素子全体が厚くなって光吸収が
増大し、温度上昇が非常に大きくなってしまう。このた
め回転角の温度変化の相殺効果も薄れ、長期信頼性の点
も改善できない。
【０００８】磁気光学結晶膜で発生した熱を永久磁石に
効率良く伝導させるため、磁気光学結晶膜の全周で半田
付けすることが考えられるが、そうすると、固定温度と
室温で温度差と熱膨張係数の差により大きな熱応力が発
生し、磁気光学結晶膜の消光比が劣化する。そのためス
ポット的に固定せざるをえないが、高パワー用の場合に
は、放熱効率が悪く、温度上昇を十分に抑えられない。
効率良く伝導させるため、磁気光学結晶膜の全周で半田
付けすることが考えられるが、そうすると、固定温度と
室温で温度差と熱膨張係数の差により大きな熱応力が発
生し、磁気光学結晶膜の消光比が劣化する。そのためス
ポット的に固定せざるをえないが、高パワー用の場合に
は、放熱効率が悪く、温度上昇を十分に抑えられない。
【０００９】信号光用の光アイソレータとして、偏光ビ
ームスプリッタを用いて入射光を２本に分割して、ファ
ラデー回転子を通し、また偏光ビームスプリッタによっ
て一本に結合する構造がある。これによってファラデー
回転子への入射光の強度を、局部的に半減できる可能性
があるが、このタイプの光アイソレータでは、入射光の
偏光面の変化によって、各ビームに配分される光の強度
が変化するため、場合によっては、片方のビームに全て
の光が集中してしまい、一本のビームと何ら変わらない
状態となることもある。
ームスプリッタを用いて入射光を２本に分割して、ファ
ラデー回転子を通し、また偏光ビームスプリッタによっ
て一本に結合する構造がある。これによってファラデー
回転子への入射光の強度を、局部的に半減できる可能性
があるが、このタイプの光アイソレータでは、入射光の
偏光面の変化によって、各ビームに配分される光の強度
が変化するため、場合によっては、片方のビームに全て
の光が集中してしまい、一本のビームと何ら変わらない
状態となることもある。
【００１０】本発明の目的は、磁気光学結晶膜の光吸収
が大きくても、入射光の強度が大きい条件下で使用する
場合に、磁気光学結晶膜の温度上昇を抑えることがで
き、そのため特性が劣化したり長期安定性が損なわれる
虞れがなく、小型軽量化しうる高パワー用光アイソレー
タを提供することである。
が大きくても、入射光の強度が大きい条件下で使用する
場合に、磁気光学結晶膜の温度上昇を抑えることがで
き、そのため特性が劣化したり長期安定性が損なわれる
虞れがなく、小型軽量化しうる高パワー用光アイソレー
タを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、筒状の永久磁
石内に磁気光学結晶膜を装着したファラデー回転子を用
い、ファラデー回転子の挿入損失をＡ（ｄＢ）、ファラ
デー回転子に入射する光の強度をＰ（ｍＷ）とした時
に、（１−１０-A/10 ）×Ｐ＞４５ｍＷの条件で使用す
る高パワー用光アイソレータである。上記のような目的
を達成するため本発明では、前記磁気光学結晶膜は、そ
の両面全体で透明板で挾まれており、該透明板の少なく
とも一方をガーネット基板としたものである。その場
合、入射側の面にガーネット基板を配置するのが好まし
い。より好ましくは、両方ともにガーネット基板とする
構成である。例えば、磁気光学結晶膜はビスマス置換鉄
ガーネットのＬＰＥ膜である。その場合、対象としてい
る入射光は波長１．０５μｍ以下の領域の光である。な
お（１−１０-A/10 ）×Ｐ＞４５ｍＷなる関係は、図７
に示す従来構造で温度上昇が４℃となるのが、光の強度
が８０ｍＷの時（但し、光吸収Ａ＝３．５ｄＢの場合）
であり、これよりも大きな光強度Ｐ又は光吸収Ａでは温
度上昇が４℃を超えるからである。
石内に磁気光学結晶膜を装着したファラデー回転子を用
い、ファラデー回転子の挿入損失をＡ（ｄＢ）、ファラ
デー回転子に入射する光の強度をＰ（ｍＷ）とした時
に、（１−１０-A/10 ）×Ｐ＞４５ｍＷの条件で使用す
る高パワー用光アイソレータである。上記のような目的
を達成するため本発明では、前記磁気光学結晶膜は、そ
の両面全体で透明板で挾まれており、該透明板の少なく
とも一方をガーネット基板としたものである。その場
合、入射側の面にガーネット基板を配置するのが好まし
い。より好ましくは、両方ともにガーネット基板とする
構成である。例えば、磁気光学結晶膜はビスマス置換鉄
ガーネットのＬＰＥ膜である。その場合、対象としてい
る入射光は波長１．０５μｍ以下の領域の光である。な
お（１−１０-A/10 ）×Ｐ＞４５ｍＷなる関係は、図７
に示す従来構造で温度上昇が４℃となるのが、光の強度
が８０ｍＷの時（但し、光吸収Ａ＝３．５ｄＢの場合）
であり、これよりも大きな光強度Ｐ又は光吸収Ａでは温
度上昇が４℃を超えるからである。
【００１２】これらにおいて、次の３つのパラメータを
適用した場合と、適用しなかった場合の全ての組み合わ
せが含まれる。 ファラデー回転子は、ファラデー回転方向が同一であ
る複数の磁気光学結晶膜を光軸方向に配列し、各磁気光
学結晶膜は、入射側の磁気光学結晶膜ほど薄くして、そ
れらの入射光吸収量がほぼ等しくなる厚さに設定するこ
と。 磁気光学結晶膜及び透明板を、その外周の一箇所以上
でスポット的に永久磁石に固着し、該磁気光学結晶膜及
び透明板のほぼ全周と永久磁石との間に、室温硬化ゴ
ム、室温硬化接着剤、又は軟質金属を充填すること。 ファラデー回転子の入射側に位置する第１の偏光子の
前方に光分岐手段を設けると共に、出射側に位置する第
２の偏光子の後方に光結合手段を設けて、ファラデー回
転子に入射する光ビームを光強度がほぼ等しい複数本に
分離すること。
適用した場合と、適用しなかった場合の全ての組み合わ
せが含まれる。 ファラデー回転子は、ファラデー回転方向が同一であ
る複数の磁気光学結晶膜を光軸方向に配列し、各磁気光
学結晶膜は、入射側の磁気光学結晶膜ほど薄くして、そ
れらの入射光吸収量がほぼ等しくなる厚さに設定するこ
と。 磁気光学結晶膜及び透明板を、その外周の一箇所以上
でスポット的に永久磁石に固着し、該磁気光学結晶膜及
び透明板のほぼ全周と永久磁石との間に、室温硬化ゴ
ム、室温硬化接着剤、又は軟質金属を充填すること。 ファラデー回転子の入射側に位置する第１の偏光子の
前方に光分岐手段を設けると共に、出射側に位置する第
２の偏光子の後方に光結合手段を設けて、ファラデー回
転子に入射する光ビームを光強度がほぼ等しい複数本に
分離すること。
【００１３】本発明には、磁気光学結晶膜の入射側の片
面全面のみに透明ガーネット基板を設ける（反対側の面
には透明板は存在しない）構造もあり、その場合は、上
記〜のパラメータの１つ以上を適用した構成とす
る。また本発明には、磁気光学結晶膜の両面全面を透明
ガラス板で挾む構造もあり、その場合は、上記〜の
パラメータの２つ以上を同時に適用した構成とする。更
に本発明には、磁気光学結晶膜の入射側の片面全面のみ
に透明ガラス板を設ける（反対側の面には透明板は存在
しない）構造もあり、その場合は、上記〜のパラメ
ータの全てを同時に適用した構成とする。
面全面のみに透明ガーネット基板を設ける（反対側の面
には透明板は存在しない）構造もあり、その場合は、上
記〜のパラメータの１つ以上を適用した構成とす
る。また本発明には、磁気光学結晶膜の両面全面を透明
ガラス板で挾む構造もあり、その場合は、上記〜の
パラメータの２つ以上を同時に適用した構成とする。更
に本発明には、磁気光学結晶膜の入射側の片面全面のみ
に透明ガラス板を設ける（反対側の面には透明板は存在
しない）構造もあり、その場合は、上記〜のパラメ
ータの全てを同時に適用した構成とする。
【００１４】例えば、光分岐手段は、光軸に対して４５
度傾けたハーフミラーと、該ハーフミラーに平行で且つ
ハーフミラーによる反射光の進行方向に配置した第１の
反射体とからなり、光結合手段は、第１の反射体からの
光を通過させる１／２波長板と、前記第１のハーフミラ
ーに対して９０度傾け且つ隣接する偏光子を通過した光
が透過するように配置した偏光分離膜と、該偏光分離膜
に平行で且つ１／２波長板からの光を偏光分離膜に向け
て反射する第２の反射体とからなる。これによって、フ
ァラデー回転子を通過する光ビームが、光強度のほぼ等
しい２本に分離するように構成するのが好ましい。
度傾けたハーフミラーと、該ハーフミラーに平行で且つ
ハーフミラーによる反射光の進行方向に配置した第１の
反射体とからなり、光結合手段は、第１の反射体からの
光を通過させる１／２波長板と、前記第１のハーフミラ
ーに対して９０度傾け且つ隣接する偏光子を通過した光
が透過するように配置した偏光分離膜と、該偏光分離膜
に平行で且つ１／２波長板からの光を偏光分離膜に向け
て反射する第２の反射体とからなる。これによって、フ
ァラデー回転子を通過する光ビームが、光強度のほぼ等
しい２本に分離するように構成するのが好ましい。
【００１５】
【作用】光吸収の大きな磁気光学結晶膜に、高パワーの
光が入射すると、磁気光学結晶膜の通過部で大きな発熱
が生じる。磁気光学結晶膜の両面に透明板が設けられて
いる場合、磁気光学結晶膜の光吸収により発生した熱
は、磁気光学結晶膜のみならず、両方の透明板を通じて
熱伝導よって永久磁石に放熱され、局所的な温度上昇を
防止する。ガーネット基板は熱伝導率が高いので、放熱
効果が大きい。磁気光学結晶膜は、入射側ほど発熱量が
大きいので、入射側の面にガーネット基板を配置する方
が有利である。
光が入射すると、磁気光学結晶膜の通過部で大きな発熱
が生じる。磁気光学結晶膜の両面に透明板が設けられて
いる場合、磁気光学結晶膜の光吸収により発生した熱
は、磁気光学結晶膜のみならず、両方の透明板を通じて
熱伝導よって永久磁石に放熱され、局所的な温度上昇を
防止する。ガーネット基板は熱伝導率が高いので、放熱
効果が大きい。磁気光学結晶膜は、入射側ほど発熱量が
大きいので、入射側の面にガーネット基板を配置する方
が有利である。
【００１６】磁気光学結晶膜を複数枚の組み合わせと
し、それぞれに透明板を設けると、磁気光学結晶膜１枚
当たりの発熱量が低減し、且つ放熱効果も大きくなる。
その場合、各磁気光学結晶膜での光吸収がほぼ等しくな
る厚さに設定すると、全体として最も効率よく熱分散が
行われて、温度上昇が少なくなる。
し、それぞれに透明板を設けると、磁気光学結晶膜１枚
当たりの発熱量が低減し、且つ放熱効果も大きくなる。
その場合、各磁気光学結晶膜での光吸収がほぼ等しくな
る厚さに設定すると、全体として最も効率よく熱分散が
行われて、温度上昇が少なくなる。
【００１７】磁気光学結晶膜及び透明板のほぼ全周に常
温硬化ゴム、常温硬化接着剤、又は軟質金属を充填する
と、磁気光学結晶膜で発生した熱は、それらを通して永
久磁石に効率よく伝達され、磁気光学結晶膜の温度上昇
が抑えられる。また、それら軟質の充填物は、磁気光学
結晶膜及び透明板に熱変形が生じた時に、それを吸収し
て過大な熱応力がかかるのを防ぎ、特性劣化を防止す
る。
温硬化ゴム、常温硬化接着剤、又は軟質金属を充填する
と、磁気光学結晶膜で発生した熱は、それらを通して永
久磁石に効率よく伝達され、磁気光学結晶膜の温度上昇
が抑えられる。また、それら軟質の充填物は、磁気光学
結晶膜及び透明板に熱変形が生じた時に、それを吸収し
て過大な熱応力がかかるのを防ぎ、特性劣化を防止す
る。
【００１８】光分岐手段によって入射光を分岐させた場
合、その分岐数だけ光強度も各光ビームにほぼ均等に分
割されるため、局所的な発熱量が低減する。しかも光ビ
ームの通過位置が永久磁石に近いため、熱伝導による放
熱効率が向上する。これらによって、磁気光学結晶膜の
温度上昇が低く抑えられる。
合、その分岐数だけ光強度も各光ビームにほぼ均等に分
割されるため、局所的な発熱量が低減する。しかも光ビ
ームの通過位置が永久磁石に近いため、熱伝導による放
熱効率が向上する。これらによって、磁気光学結晶膜の
温度上昇が低く抑えられる。
【００１９】そして、上記のような手段を、複数組み合
わせると、それに応じて放熱効率が向上したり局部的な
発熱量が小さくなり、全体として効果的に磁気光学結晶
膜の温度上昇を抑えることができる。
わせると、それに応じて放熱効率が向上したり局部的な
発熱量が小さくなり、全体として効果的に磁気光学結晶
膜の温度上昇を抑えることができる。
【００２０】
【実施例】図１は、本発明に係る高パワー用光アイソレ
ータの一実施例を示す概略断面図である。この高パワー
用光アイソレータは、筒状の永久磁石１０（光軸に垂直
な断面で見た時、外側は円形、内側は正方形）の内部
に、磁気光学結晶膜１４を透明なガーネット基板１２，
１６で挾んだ状態で装着して４５度ファラデー回転子１
８とし、該ファラデー回転子１８を第１の偏光子２０と
第２の偏光子２２の間に配置した構成である。磁気光学
結晶膜１４と両ガーネット基板１２，１６は、光軸方向
に見た時に同じ正方形である。磁気光学結晶膜１４は、
ビスマス置換鉄ガーネット厚膜（例えばＧｄ1.25Ｌａ
0.05Ｂｉ1.70Ｆｅ5 Ｏ12）であり、ガーネット基板（例
えば、Ｇｄ3 Ｓｃ2 Ｇａ3 Ｏ12）１２上にＬＰＥ法にて
育成する。他方のガーネット基板１６は、磁気光学結晶
膜１４の表面に単に接触させただけでもよいし、光学接
着剤で接着してもよい。いずれにしても、このようなサ
ンドイッチ構造体を永久磁石１８内に装着する。装着
は、従来同様、ガーネット基板１２，１６と磁気光学結
晶膜１４の外周部２箇所（対角位置）で、スポット的に
半田付けする。半田付けの代わりに、溶接やガラス溶着
などの手法を用いてもよい。なお中央の右向き矢印は、
順方向の光路を示している。
ータの一実施例を示す概略断面図である。この高パワー
用光アイソレータは、筒状の永久磁石１０（光軸に垂直
な断面で見た時、外側は円形、内側は正方形）の内部
に、磁気光学結晶膜１４を透明なガーネット基板１２，
１６で挾んだ状態で装着して４５度ファラデー回転子１
８とし、該ファラデー回転子１８を第１の偏光子２０と
第２の偏光子２２の間に配置した構成である。磁気光学
結晶膜１４と両ガーネット基板１２，１６は、光軸方向
に見た時に同じ正方形である。磁気光学結晶膜１４は、
ビスマス置換鉄ガーネット厚膜（例えばＧｄ1.25Ｌａ
0.05Ｂｉ1.70Ｆｅ5 Ｏ12）であり、ガーネット基板（例
えば、Ｇｄ3 Ｓｃ2 Ｇａ3 Ｏ12）１２上にＬＰＥ法にて
育成する。他方のガーネット基板１６は、磁気光学結晶
膜１４の表面に単に接触させただけでもよいし、光学接
着剤で接着してもよい。いずれにしても、このようなサ
ンドイッチ構造体を永久磁石１８内に装着する。装着
は、従来同様、ガーネット基板１２，１６と磁気光学結
晶膜１４の外周部２箇所（対角位置）で、スポット的に
半田付けする。半田付けの代わりに、溶接やガラス溶着
などの手法を用いてもよい。なお中央の右向き矢印は、
順方向の光路を示している。
【００２１】図２は、両ガーネット基板１２，１６と磁
気光学結晶膜１４の部分拡大図である。順方向の場合、
高パワーの入射光は、ガーネット基板１２と磁気光学結
晶膜１４とガーネット基板１６を、この順に通過してい
く。その際、磁気光学結晶膜１４は、光通過部分（斜線
で示す領域）で光吸収により発熱する。発生した熱は磁
気光学結晶膜１４内を永久磁石へと伝導する（伝熱経路
を上下方向の矢印ａで示す）。また磁気光学結晶膜１４
は、両ガーネット基板１２，１６に密着しているから、
その部分からも熱はガーネット基板１４，１６を通って
永久磁石へ伝導していく（伝熱経路を上下方向の矢印
ｂ，ｃで示す）。このようにして、２枚のガーネット基
板１４，１６を経由して永久磁石へ放熱が行われること
から、放熱効率が向上し、温度上昇を抑えられる。
気光学結晶膜１４の部分拡大図である。順方向の場合、
高パワーの入射光は、ガーネット基板１２と磁気光学結
晶膜１４とガーネット基板１６を、この順に通過してい
く。その際、磁気光学結晶膜１４は、光通過部分（斜線
で示す領域）で光吸収により発熱する。発生した熱は磁
気光学結晶膜１４内を永久磁石へと伝導する（伝熱経路
を上下方向の矢印ａで示す）。また磁気光学結晶膜１４
は、両ガーネット基板１２，１６に密着しているから、
その部分からも熱はガーネット基板１４，１６を通って
永久磁石へ伝導していく（伝熱経路を上下方向の矢印
ｂ，ｃで示す）。このようにして、２枚のガーネット基
板１４，１６を経由して永久磁石へ放熱が行われること
から、放熱効率が向上し、温度上昇を抑えられる。
【００２２】図３は、磁気光学結晶膜を２個組み合わせ
た高パワー用光アイソレータの概略断面図である。これ
は、ガーネット基板３２上にＬＰＥ法で成膜した磁気光
学結晶膜３３と、ガーネット基板３４上にＬＰＥ法で成
膜した磁気光学結晶膜３５とを、それぞれガーネット基
板３２，３４が入射側に位置するような向きで、永久磁
石３８内に装着した構造である。ここで入射側の磁気光
学結晶膜３３は薄く、ファラデー回転角が１８度となる
厚さに設定され、出射側の磁気光学結晶膜３５はそれよ
りも厚く、ファラデー回転角が２７度となるように設定
されていて、両者合わせて４５度のファラデー回転をす
る。入射光は、先ず入射側の磁気光学結晶膜３３を通過
し、その際の光吸収により強度的に少し弱くなった光が
次の磁気光学結晶膜３５を通過する。従って、入射側の
磁気光学結晶膜３３を薄くすることで、両磁気光学結晶
膜がほぼ同じ発熱量となるような厚さに設定する。
た高パワー用光アイソレータの概略断面図である。これ
は、ガーネット基板３２上にＬＰＥ法で成膜した磁気光
学結晶膜３３と、ガーネット基板３４上にＬＰＥ法で成
膜した磁気光学結晶膜３５とを、それぞれガーネット基
板３２，３４が入射側に位置するような向きで、永久磁
石３８内に装着した構造である。ここで入射側の磁気光
学結晶膜３３は薄く、ファラデー回転角が１８度となる
厚さに設定され、出射側の磁気光学結晶膜３５はそれよ
りも厚く、ファラデー回転角が２７度となるように設定
されていて、両者合わせて４５度のファラデー回転をす
る。入射光は、先ず入射側の磁気光学結晶膜３３を通過
し、その際の光吸収により強度的に少し弱くなった光が
次の磁気光学結晶膜３５を通過する。従って、入射側の
磁気光学結晶膜３３を薄くすることで、両磁気光学結晶
膜がほぼ同じ発熱量となるような厚さに設定する。
【００２３】磁気光学結晶膜３３，３５で光吸収により
発生した熱は、ガーネット基板３２及び磁気光学結晶膜
３３、ガーネット基板３４及び磁気光学結晶膜３５を伝
わって永久磁石３０へと放熱する。ここで磁気光学結晶
膜３３，３５は、本来４５度のファラデー回転が生じる
膜厚を２枚に分割したものであり、１枚当たりの厚さも
薄く、光吸収が少ないため、温度上昇は少ない。しか
も、入射側の磁気光学結晶膜３３を出射側の磁気光学結
晶膜３５より薄くして、両方の発熱量を等しくしたか
ら、温度上昇もほぼ等しく、最も最適に熱分散が行われ
て、全体としての温度上昇が最も少なくなる。
発生した熱は、ガーネット基板３２及び磁気光学結晶膜
３３、ガーネット基板３４及び磁気光学結晶膜３５を伝
わって永久磁石３０へと放熱する。ここで磁気光学結晶
膜３３，３５は、本来４５度のファラデー回転が生じる
膜厚を２枚に分割したものであり、１枚当たりの厚さも
薄く、光吸収が少ないため、温度上昇は少ない。しか
も、入射側の磁気光学結晶膜３３を出射側の磁気光学結
晶膜３５より薄くして、両方の発熱量を等しくしたか
ら、温度上昇もほぼ等しく、最も最適に熱分散が行われ
て、全体としての温度上昇が最も少なくなる。
【００２４】図４は、本発明で用いるファラデー回転子
の一例を示す説明図である。Ａは光軸方向に見た状態を
表しており、Ｂはそのｘ−ｘにおける断面を表してい
る。この光アイソレータは、筒状の永久磁石４０内に、
ガーネット基板４２と磁気光学結晶膜４４を、ガーネッ
ト基板４２が入射側に位置するように装着してファラデ
ー回転子４８とし、該ファラデー回転子４８を、第１の
偏光子と第２の偏光子の間に配置する構造である。ここ
で、ガーネット基板４２と磁気光学結晶膜４４を永久磁
石４０内に装着する場合、まずガーネット基板４２と磁
気光学結晶膜４４の外周部の２箇所（対角位置）で半田
５８を用いて固定する。そしてガーネット基板４２及び
磁気光学結晶膜４４と永久磁石４８との隙間に、ほぼ全
周にわたって常温硬化ゴム５９を塗布し硬化させる。常
温硬化ゴムとしては、特にシリコンを分散させて、熱伝
導率を高めたものが好ましい。
の一例を示す説明図である。Ａは光軸方向に見た状態を
表しており、Ｂはそのｘ−ｘにおける断面を表してい
る。この光アイソレータは、筒状の永久磁石４０内に、
ガーネット基板４２と磁気光学結晶膜４４を、ガーネッ
ト基板４２が入射側に位置するように装着してファラデ
ー回転子４８とし、該ファラデー回転子４８を、第１の
偏光子と第２の偏光子の間に配置する構造である。ここ
で、ガーネット基板４２と磁気光学結晶膜４４を永久磁
石４０内に装着する場合、まずガーネット基板４２と磁
気光学結晶膜４４の外周部の２箇所（対角位置）で半田
５８を用いて固定する。そしてガーネット基板４２及び
磁気光学結晶膜４４と永久磁石４８との隙間に、ほぼ全
周にわたって常温硬化ゴム５９を塗布し硬化させる。常
温硬化ゴムとしては、特にシリコンを分散させて、熱伝
導率を高めたものが好ましい。
【００２５】ファラデー回転子４８を通過した光ビーム
によって、磁気光学結晶膜４４が発熱すると、熱は磁気
光学結晶膜４４及びガーネット基板４２を伝って、ほぼ
全周に充填されている常温硬化ゴム５９を介して永久磁
石４０に伝導する。従って、外周部の２箇所程度に設け
たスポット的な半田等のみから放熱する場合に比較し
て、放熱効率が高くなり、温度上昇を抑制できるととも
に、長期安定性も確保できる。また磁気光学結晶膜４４
は、まず半田付けなどによりスポット的に固定されるた
め、その際に固定温度と室温との温度差による熱応力は
受け難く、且つ、その後に周囲に存在するのは、軟質の
常温硬化ゴム５９であるから、環境温度が多少変動して
も、熱膨張差は吸収され、過大な熱応力は作用しない。
従って、磁気光学結晶膜の特性劣化が生じる虞れはな
い。
によって、磁気光学結晶膜４４が発熱すると、熱は磁気
光学結晶膜４４及びガーネット基板４２を伝って、ほぼ
全周に充填されている常温硬化ゴム５９を介して永久磁
石４０に伝導する。従って、外周部の２箇所程度に設け
たスポット的な半田等のみから放熱する場合に比較し
て、放熱効率が高くなり、温度上昇を抑制できるととも
に、長期安定性も確保できる。また磁気光学結晶膜４４
は、まず半田付けなどによりスポット的に固定されるた
め、その際に固定温度と室温との温度差による熱応力は
受け難く、且つ、その後に周囲に存在するのは、軟質の
常温硬化ゴム５９であるから、環境温度が多少変動して
も、熱膨張差は吸収され、過大な熱応力は作用しない。
従って、磁気光学結晶膜の特性劣化が生じる虞れはな
い。
【００２６】図５は、本発明に係る高パワー用光アイソ
レータの他の実施例を示している。この例は、入射光を
２つに分割して光強度を低減し、局部的な発熱を抑制す
る構成である。このファラデー回転子の構成は基本的に
は、図４に示したものと同様であるので、対応する部分
には同一符号を付し、それらについての説明は省略す
る。ただし永久磁石４８に装着する場合、ガーネット基
板４２と磁気光学結晶膜４４の外周部の２箇所で永久磁
石４８の内壁に半田付けする。そして入射側の偏光子２
０の前方に光分岐手段５２を設け、出射側の偏光子２２
の後方に光結合手段５７を設ける。光分岐手段５２は、
三角プリズムと平行四辺形プリズムとを組み合わせ、そ
の接合面にハーフミラー５０を形成して、それと相対向
する面に反射膜５１を形成した構造である。光結合手段
５７は、１／２波長板５３とその後方に配置した偏光ビ
ームスプリッタ５６からなる構造である。偏光ビームス
プリッタ５６は、三角プリズムと平行四辺形プリズムと
を組み合わせ、その接合面に偏光分離膜５４を形成し、
それと相対向する面に反射膜５５を形成してなり、偏光
子２２を通過した光が透過するように偏光分離膜５４を
調整・配置している。１／２波長板５３は、その後方に
前記反射膜５５が位置するように配置されている。
レータの他の実施例を示している。この例は、入射光を
２つに分割して光強度を低減し、局部的な発熱を抑制す
る構成である。このファラデー回転子の構成は基本的に
は、図４に示したものと同様であるので、対応する部分
には同一符号を付し、それらについての説明は省略す
る。ただし永久磁石４８に装着する場合、ガーネット基
板４２と磁気光学結晶膜４４の外周部の２箇所で永久磁
石４８の内壁に半田付けする。そして入射側の偏光子２
０の前方に光分岐手段５２を設け、出射側の偏光子２２
の後方に光結合手段５７を設ける。光分岐手段５２は、
三角プリズムと平行四辺形プリズムとを組み合わせ、そ
の接合面にハーフミラー５０を形成して、それと相対向
する面に反射膜５１を形成した構造である。光結合手段
５７は、１／２波長板５３とその後方に配置した偏光ビ
ームスプリッタ５６からなる構造である。偏光ビームス
プリッタ５６は、三角プリズムと平行四辺形プリズムと
を組み合わせ、その接合面に偏光分離膜５４を形成し、
それと相対向する面に反射膜５５を形成してなり、偏光
子２２を通過した光が透過するように偏光分離膜５４を
調整・配置している。１／２波長板５３は、その後方に
前記反射膜５５が位置するように配置されている。
【００２７】入射光は、光分岐手段５３において、ハー
フミラー５０で透過光と反射光に二分される。反射光は
反射膜５２で反射し、透過光と平行に進む。この透過光
と反射光は第１の偏光子２０、透明ガーネット基板４
２、磁気光学結晶膜４４、第２の偏光子２２を通過して
光結合手段５７に達する。この時、光は偏光子２０，２
２を通過することによって、Ｐ偏光となって偏光分離膜
を透過する。一方、反射膜５１からの光は、偏光子２２
を通過した時点でＰ偏光であるから、１／２波長板５３
を通過することによって偏光面が９０度回転してＳ偏光
となる。従って、反射膜５５で反射して偏光分離膜５４
で更に反射し、偏光分離膜５４の透過光と結合され、１
本の光ビームとなる。ここでハーフミラーを用いて光ビ
ームを二分しているから、２本の光ビームの光強度は一
定で、当初の入射光の光強度の半分であり、光通過部が
異なるため、局所的な発熱量は小さくなる。しかも光ビ
ームの通過位置が永久磁石の位置に近くなるため、熱伝
導による放熱効率が向上し、温度上昇を低く抑えること
ができる。
フミラー５０で透過光と反射光に二分される。反射光は
反射膜５２で反射し、透過光と平行に進む。この透過光
と反射光は第１の偏光子２０、透明ガーネット基板４
２、磁気光学結晶膜４４、第２の偏光子２２を通過して
光結合手段５７に達する。この時、光は偏光子２０，２
２を通過することによって、Ｐ偏光となって偏光分離膜
を透過する。一方、反射膜５１からの光は、偏光子２２
を通過した時点でＰ偏光であるから、１／２波長板５３
を通過することによって偏光面が９０度回転してＳ偏光
となる。従って、反射膜５５で反射して偏光分離膜５４
で更に反射し、偏光分離膜５４の透過光と結合され、１
本の光ビームとなる。ここでハーフミラーを用いて光ビ
ームを二分しているから、２本の光ビームの光強度は一
定で、当初の入射光の光強度の半分であり、光通過部が
異なるため、局所的な発熱量は小さくなる。しかも光ビ
ームの通過位置が永久磁石の位置に近くなるため、熱伝
導による放熱効率が向上し、温度上昇を低く抑えること
ができる。
【００２８】本発明は上記のような実施例のみに限定さ
れるものではない。透明板としてガーネット基板を用い
たが、場合によってはガラス板でもよい。透明板と磁気
光学結晶膜とは単に接触しているだけでもよいし、接着
してもよい。また磁気光学結晶膜の外周と永久磁石の隙
間を充填する材料としては、硬化時の体積変化の小さい
エポキシ系の常温硬化接着剤でもよいし、展性、延性に
富んだインジウム等の軟質金属でもよい。
れるものではない。透明板としてガーネット基板を用い
たが、場合によってはガラス板でもよい。透明板と磁気
光学結晶膜とは単に接触しているだけでもよいし、接着
してもよい。また磁気光学結晶膜の外周と永久磁石の隙
間を充填する材料としては、硬化時の体積変化の小さい
エポキシ系の常温硬化接着剤でもよいし、展性、延性に
富んだインジウム等の軟質金属でもよい。
【００２９】前述した実施例は本発明の代表的な例であ
る。そこで、温度上昇を抑制する手段の種々の組み合わ
せに対して、その有効性の有無をシミュレートした。そ
の結果を表１に示す。各温度上昇抑制手段は、以下に示
す通りである。 (1) 透明板の配置と種類 ガーネット基板を磁気光学結晶膜の入射側に配置 ガーネット基板を磁気光学結晶膜の両側に配置 ガラス板を磁気光学結晶膜の入射側に配置 ガラス板を磁気光学結晶膜の両側に配置 ガーネット基板とガラス板を磁気光学結晶膜の両側に
配置 (2) 磁気光学結晶膜の分割 分割無し ２枚 (3) 光ビームの分岐 分岐無し 分岐２本 (4) 磁気光学結晶膜と永久磁石の接触状態 ２箇所のみでスポット的に接触 ほぼ全周で接触
る。そこで、温度上昇を抑制する手段の種々の組み合わ
せに対して、その有効性の有無をシミュレートした。そ
の結果を表１に示す。各温度上昇抑制手段は、以下に示
す通りである。 (1) 透明板の配置と種類 ガーネット基板を磁気光学結晶膜の入射側に配置 ガーネット基板を磁気光学結晶膜の両側に配置 ガラス板を磁気光学結晶膜の入射側に配置 ガラス板を磁気光学結晶膜の両側に配置 ガーネット基板とガラス板を磁気光学結晶膜の両側に
配置 (2) 磁気光学結晶膜の分割 分割無し ２枚 (3) 光ビームの分岐 分岐無し 分岐２本 (4) 磁気光学結晶膜と永久磁石の接触状態 ２箇所のみでスポット的に接触 ほぼ全周で接触
【００３０】シュミレーション条件を以下に示す。
(1) 解析 有限要素法
(2) 各部材の寸法
(A) 磁石 φ４．８×１．５mm（希土類磁
石） (B) 磁気光学結晶膜 １．７×１．７×０．０９２mm (C) 透明板 １．７×１．７×０．３mm (3) 磁気光学結晶膜の光吸収 ３．５ｄＢ (4) 熱伝導率 (A) 磁気光学結晶膜 ６．７Ｗ／ｍＫ（ＬＰＥ膜） (B) ガーネット基板 ９．０Ｗ／ｍＫ（ＧＧＧ基板） (C) ガラス板 １．１Ｗ／ｍＫ (5) 周囲環境及び永久磁石の温度 ２５℃ (6) 入射光 (A) 入射光強度 １００ｍＷ (B) ビーム径 φ０．５mm (7) 磁気光学結晶膜から空気中への放熱は無視（熱は全
て熱伝導により永久磁石に流れるものとする）
石） (B) 磁気光学結晶膜 １．７×１．７×０．０９２mm (C) 透明板 １．７×１．７×０．３mm (3) 磁気光学結晶膜の光吸収 ３．５ｄＢ (4) 熱伝導率 (A) 磁気光学結晶膜 ６．７Ｗ／ｍＫ（ＬＰＥ膜） (B) ガーネット基板 ９．０Ｗ／ｍＫ（ＧＧＧ基板） (C) ガラス板 １．１Ｗ／ｍＫ (5) 周囲環境及び永久磁石の温度 ２５℃ (6) 入射光 (A) 入射光強度 １００ｍＷ (B) ビーム径 φ０．５mm (7) 磁気光学結晶膜から空気中への放熱は無視（熱は全
て熱伝導により永久磁石に流れるものとする）
【００３１】
【表１】
【００３２】表１から、従来構造の場合に、温度上昇が
４．８℃もあったのに対して、本発明品（○印を付した
もの）では３．６℃以下に抑制できることが分かる。特
に、試料番号６，８，１２，１４，１６，４０の場合に
は、温度上昇を１℃未満というように大幅に改善できる
ことが判明した。これによって、より高パワーの入射光
に対しても、消光比の劣化が少ない特性の優れた光アイ
ソレータを製造することが可能となる。なお、比較のた
めに磁気光学結晶膜に透明板を全く設けない場合につい
てもシミュレーションを行ったが、温度上昇が非常に大
きくなり、到底使用できないことも確認された。
４．８℃もあったのに対して、本発明品（○印を付した
もの）では３．６℃以下に抑制できることが分かる。特
に、試料番号６，８，１２，１４，１６，４０の場合に
は、温度上昇を１℃未満というように大幅に改善できる
ことが判明した。これによって、より高パワーの入射光
に対しても、消光比の劣化が少ない特性の優れた光アイ
ソレータを製造することが可能となる。なお、比較のた
めに磁気光学結晶膜に透明板を全く設けない場合につい
てもシミュレーションを行ったが、温度上昇が非常に大
きくなり、到底使用できないことも確認された。
【００３３】これらの結果から、本発明の最良の構成を
図６に示す。これは表１の試料番号１６の構成であり、
入射側よりガーネット基板６２、磁気光学結晶膜６３、
ガーネット基板６４、磁気光学結晶膜６５、ガーネット
基板６５の順に組み合わせ、筒状の永久磁石６０内に装
着してファラデー回転子６８とする。ここで、磁気光学
結晶膜６３は、ファラデー回転角が１８度、磁気光学結
晶膜６５はファラデー回転角が２７度である。各ガーネ
ット基板及び磁気光学結晶膜の外周部の２箇所でスポッ
ト的に永久磁石６０に半田付けし、更に永久磁石６０と
の隙間に常温硬化ゴム５９を充填する。そしてファラデ
ー回転子６８の入射側前方に光分岐手段５２と第１の偏
光子２０を配置し、ファラデー回転子６８の出射側後方
に第２の偏光子２２と光結合手段５７を配置する。この
構成は、シミュレーション結果によれば、温度上昇は僅
か０．４℃となる。
図６に示す。これは表１の試料番号１６の構成であり、
入射側よりガーネット基板６２、磁気光学結晶膜６３、
ガーネット基板６４、磁気光学結晶膜６５、ガーネット
基板６５の順に組み合わせ、筒状の永久磁石６０内に装
着してファラデー回転子６８とする。ここで、磁気光学
結晶膜６３は、ファラデー回転角が１８度、磁気光学結
晶膜６５はファラデー回転角が２７度である。各ガーネ
ット基板及び磁気光学結晶膜の外周部の２箇所でスポッ
ト的に永久磁石６０に半田付けし、更に永久磁石６０と
の隙間に常温硬化ゴム５９を充填する。そしてファラデ
ー回転子６８の入射側前方に光分岐手段５２と第１の偏
光子２０を配置し、ファラデー回転子６８の出射側後方
に第２の偏光子２２と光結合手段５７を配置する。この
構成は、シミュレーション結果によれば、温度上昇は僅
か０．４℃となる。
【００３４】
【発明の効果】本発明は上記のように、入射光の強度が
大きい条件下で使用する場合に、磁気光学結晶膜の光吸
収が多少大きくても、磁気光学結晶膜の温度上昇を抑え
ることができ、そのためファラデー回転の温度依存性に
よる消光比の劣化を防止でき、長期信頼性も確保でき
る。これによって１．０５μｍ以下の波長領域で大きく
且つ重いバルク状の磁気光学素子を使用しなくてもよく
なり、小形で軽量の高パワー用光アイソレータが得ら
れ、光ファイバ増幅器や各種光計測装置などの小形化・
軽量化を図ることができる。
大きい条件下で使用する場合に、磁気光学結晶膜の光吸
収が多少大きくても、磁気光学結晶膜の温度上昇を抑え
ることができ、そのためファラデー回転の温度依存性に
よる消光比の劣化を防止でき、長期信頼性も確保でき
る。これによって１．０５μｍ以下の波長領域で大きく
且つ重いバルク状の磁気光学素子を使用しなくてもよく
なり、小形で軽量の高パワー用光アイソレータが得ら
れ、光ファイバ増幅器や各種光計測装置などの小形化・
軽量化を図ることができる。
【図１】本発明に係る高パワー用光アイソレータの一実
施例を示す説明図。
施例を示す説明図。
【図２】そのファラデー回転子の拡大説明図。
【図３】本発明に係る高パワー用光アイソレータの他の
実施例を示す説明図。
実施例を示す説明図。
【図４】本発明で用いるファラデー回転子の一例を示す
説明図。
説明図。
【図５】本発明に係る高パワー用光アイソレータの更に
他の実施例を示す説明図。
他の実施例を示す説明図。
【図６】本発明に係る高パワー用光アイソレータの最適
構成を示す説明図。
構成を示す説明図。
【図７】従来の近赤外波長用光アイソレータの一例を示
す説明図。
す説明図。
【図８】そのファラデー回転子の説明図。
１０ 永久磁石
１２ ガーネット基板
１４ 磁気光学結晶膜
１６ ガーネット基板
１８ ファラデー回転子
２０ 第１の偏光子
２２ 第２の偏光子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 陸川 弘
東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電
気化学株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−270308（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−225219（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−108018（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−341229（ＪＰ，Ａ)
実開 平５−11125（ＪＰ，Ｕ)
実開 平５−11124（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 27/28
Claims (5)
- 【請求項１】 筒状の永久磁石内に磁気光学結晶膜を装
着したファラデー回転子を用い、ファラデー回転子の挿
入損失をＡ（ｄＢ）、ファラデー回転子に入射する光の
強度をＰ（ｍＷ）とした時に、（１−１０-A/10 ）×Ｐ
＞４５ｍＷの条件で使用する光アイソレータにおいて、
前記ファラデー回転子は、ファラデー回転方向が同一で
ある複数の磁気光学結晶膜を光軸方向に配列し、各磁気
光学結晶膜は、入射側の磁気光学結晶膜ほど薄くして、
それらの入射光吸収量がほぼ等しくなる厚さに設定さ
れ、且つそれらの入射側の片面全体のみに透明ガーネッ
ト基板が設けられている高パワー用光アイソレータ。 - 【請求項２】 筒状の永久磁石内に磁気光学結晶膜を装
着したファラデー回転子を用い、ファラデー回転子の挿
入損失をＡ（ｄＢ）、ファラデー回転子に入射する光の
強度をＰ（ｍＷ）とした時に、（１−１０-A/10 ）×Ｐ
＞４５ｍＷの条件で使用する光アイソレータにおいて、
前記ファラデー回転子は、ファラデー回転方向が同一で
ある複数の磁気光学結晶膜を光軸方向に配列し、各磁気
光学結晶膜は、入射側の磁気光学結晶膜ほど薄くして、
それらの入射光吸収量がほぼ等しくなる厚さに設定さ
れ、それらの両面全体が透明ガラス板で挾まれていて、
それらの磁気光学結晶膜又はガラス板を、その外周の一
箇所以上でスポット的に永久磁石に固着し、該磁気光学
結晶膜及びガラス板のほぼ全周と永久磁石との間に室温
硬化ゴム、室温硬化接着剤、又は軟質金属を充填した高
パワー用光アイソレータ。 - 【請求項３】 筒状の永久磁石内に磁気光学結晶膜を装
着したファラデー回転子を、２個の偏光子の間に配置す
る構造であり、ファラデー回転子の挿入損失をＡ（ｄ
Ｂ）、ファラデー回転子に入射する光の強度をＰ（ｍ
Ｗ）とした時に、（１−１０-A/10 ）×Ｐ＞４５ｍＷの
条件で使用する光アイソレータにおいて、前記ファラデ
ー回転子は、ファラデー回転方向が同一である複数の磁
気光学結晶膜を光軸方向に配列し、各磁気光学結晶膜
は、入射側の磁気光学結晶膜ほど薄くして、それらの入
射光吸収量がほぼ等しくなる厚さに設定され、それらの
両面全体が透明ガラス板で挾まれている構造をなし、入
射側の偏光子の前方に光分岐手段を設けると共に、出射
側の偏光子の後方に光結合手段を設けて、ファラデー回
転子に入射する光ビームを光強度がほぼ等しい複数本に
分離した高パワー用光アイソレータ。 - 【請求項４】 筒状の永久磁石内に磁気光学結晶膜を装
着したファラデー回転子を、２個の偏光子の間に配置す
る構造であり、ファラデー回転子の挿入損失をＡ（ｄ
Ｂ）、ファラデー回転子に入射する光の強度をＰ（ｍ
Ｗ）とした時に、（１−１０-A/10 ）×Ｐ＞４５ｍＷの
条件で使用する光アイソレータにおいて、前記ファラデ
ー回転子は、ファラデー回転方向が同一である複数の磁
気光学結晶膜を光軸方向に配列し、各磁気光学結晶膜
は、入射側の磁気光学結晶膜ほど薄くして、それらの入
射光吸収量がほぼ等しくなる厚さに設定され、且つそれ
らの入射側の片面全体のみに透明ガラス板を設け、それ
らの外周の一箇所以上でスポット的に永久磁石に固着
し、該磁気光学結晶膜のほぼ全周と永久磁石との間に室
温硬化ゴム、室温硬化接着剤又は軟質金属を充填した構
造をなし、入射側の偏光子の前方に光分岐手段を設ける
と共に、出射側の偏光子の後方に光結合手段を設けて、
ファラデー回転子に入射する光ビームを光強度がほぼ等
しい複数本に分離した高パワー用光アイソレータ。 - 【請求項５】 光分岐手段は、光軸に対して４５度傾け
たハーフミラーと、該ハーフミラーに平行で且つハーフ
ミラーによる反射光の進行方向に配置した第１の反射体
とからなり、光結合手段は、第１の反射体からの光を通
過させる１／２波長板と、前記ハーフミラーに対して９
０度傾け且つ隣接する偏光子を通過した光が透過するよ
うに配置した偏光分離膜と、該偏光分離膜に平行で且つ
１／２波長板からの光を偏光分離膜に向けて反射する第
２の反射体とからなり、ファラデー回転子を通過する光
ビームが２本に分離している請求項３又は４記載の高パ
ワー用光アイソレータ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09311294A JP3472339B2 (ja) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | 高パワー用光アイソレータ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09311294A JP3472339B2 (ja) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | 高パワー用光アイソレータ |
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| JPH07281129A JPH07281129A (ja) | 1995-10-27 |
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ID=14073448
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP09311294A Expired - Fee Related JP3472339B2 (ja) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | 高パワー用光アイソレータ |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3472339B2 (ja) |
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-
1994
- 1994-04-06 JP JP09311294A patent/JP3472339B2/ja not_active Expired - Fee Related
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