JP3924104B2 - 光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信、光情報処理、光計測等に用いられる光ファイバ付き光アイソレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光アイソレータは、光増幅器、半導体レーザ装置等に使用されている。
この光アイソレータは、２枚の偏光子の相対角度を約４５°に設定し、それらの間にファラデー回転角が約４５°のファラデー回転子を挿入して互いに固定したものであり、順方向の光は透過させ、逆方向の光は遮断する作用を有するものである。
【０００３】
近年この光アイソレータに対しては、小型化、量産化、低価格化が強く要望されており、その対策として光アイソレータと光ファイバを一体化した光ファイバ付き光アイソレータが提案されている。例えば、特開平６−８８９２６号公報に開示されているものは、光ファイバのフェルール加工端に直接光アイソレータを取り付ける試みが成されている。部品の接合強度を確保するために、フェルールからガラス管あるいはＺｒ等のセラミックスの突き出し形状を利用してアイソレータを組み立てる方法が提示されている。しかしここに提示された形状では、光学素子（偏光子とファラデー回転子から成り、アイソレータ素子ともいう）の位置固定がなかなか難しい。位置固定を容易にするには、磁石内径と光学素子外径の寸法精度に依存するため、結果的にはガラス管部の外径形状に依存してしまい、光学素子形状の自由度が無くなってしまう。
【０００４】
また特開平９−３２５２９９号公報に開示された例では、光アイソレータ素子と永久磁石とフェルールで保持された光ファイバを一体化するために、フェルール周辺部に新たに段差付きの金属製素子固定部材を用いる必要があり、汎用部品が使えないという欠点があり、コスト高になるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、特殊な形状や加工を施さない汎用部品のみで、光学素子形状の自由度を確保しつつ、光アイソレータ素子と永久磁石とフェルールで保持された光ファイバを接合・一体化し、高精度で組立て位置調整ができ、信頼性の高い、低コストの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータは、光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい円筒状磁石を接合し、該磁石内部にガイドリングを挿入固定し、該ガイドリング内に少なくとも１つの偏光子および少なくとも１つのファラデー回転子から成る光学素子を接合・固定して成るものであることを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
このように、フェルールに２種類の構成材料を使用し、構成部材の段差を利用して光アイソレータ素子と光ファイバを接合・固定するので、フェルールに特殊な形状や加工を施さない汎用部品のみで、光学素子形状の自由度を確保しつつ、光アイソレータ素子と永久磁石とフェルールで保持された光ファイバを接合・一体化することができ、高精度で組立て位置調整された、信頼性の高い、低コストの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータとなる。
【０００８】
この場合、フェルール側のガイドリング端部が、該ガイドリングの長さ方向に対して垂直で、予めその内部に光学素子を接合・固定したガイドリングを円筒状磁石に挿入し、フェルール端との位置調整をフェルール端部突き出し形状に合わせて位置を調整して成るものとすることができる（請求項２）。
このようにすると、組立て位置調整が容易に高精度で行え、コストの低減を図ることができる。
【０００９】
また、この場合、接合・固定されるファラデー回転子の素子中心位置が、フェルール端部から見て、光学素子外周に配置する磁石の磁場中心より外側に配置されることが好ましい（請求項３）。
このようにすると、磁石磁場により光学素子を簡単にガイドリング内へ挿入、固定することができ、光学素子接合位置がバラツクようなこともない。
【００１０】
さらに、この場合、ガイドリングが、磁性体であり、該ガイドリングの中心位置が、フェルール端部より見て磁石の磁場中心より外側に配置されることが好ましい（請求項４）
このようにすると、予めガイドリング内に位置決め、固定しておいた光学素子を、磁石磁場により簡単に磁石内にガイドリングと共に挿入、固定することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータは、光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい加工端をフェルール側に有し、接合・固定時にフェルール段差で位置決めされて、フェルールの段差吸収手段と成るガイド板を配置し、フェルール接合面と反対側に磁石を接合・固定し、該磁石はその内径が光学素子最外径より大きい円筒状または光学素子挿入用角形ポケットを有し、該磁石中に光学素子を固定して成ることを特徴としている（請求項５）。
【００１２】
光ファイバ付き光アイソレータをこのように構成することによっても、フェルールに特殊な形状や加工を施さない汎用部品のみで、光学素子形状の自由度を確保しつつ、光アイソレータ素子と永久磁石とフェルールで保持された光ファイバを接合・一体化することができ、高精度で組立て位置調整された、信頼性の高い、低コストの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータとすることができる。
【００１３】
この場合、ガイド板は、フェルール接合面の反対側の形状が、フェルール最外径より小さく、磁石外径より大きな段差を有し、該段差部に磁石を固定し、該磁石内径が光学素子最外径より大きい円筒状または光学素子挿入用角型ポケットを有し、該磁石中に光学素子を固定したものとすることができる（請求項６）。
ガイド板をこのような構造にすると、フェルールの段差を利用しているので、光学素子を内蔵した磁石とフェルールを容易に接合・一体化できると共に、光学素子の位置調整も容易に行える。
【００１４】
さらに、本発明に関わる発明は、光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい第１内径と、挿入する光学素子外径より大きな第２内径の２つの内径を有する段付き磁石を挿入固定し、第２内径内に少なくとも１つの偏光子および少なくとも１つのファラデー回転子から成る光学素子を接合・固定して成るものであることを特徴としている（請求項７）。
【００１５】
上記構成の光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータも、磁石に僅かな段差を設けるだけで、フェルールに特殊な形状や加工を施さない汎用部品のみで、光学素子形状の自由度を確保しつつ、光アイソレータ素子と永久磁石とフェルールで保持された光ファイバを接合・一体化することができ、高精度で組立て位置調整された、信頼性の高い、低コストの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータとすることができる。この場合、ガイドリングは不要となる。
【００１６】
加えて、本発明に関わる光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータは、光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい第１内径と、挿入する光学素子外径より大きな第２内径の２つの内径を有する段付き部品を挿入固定し、第２内径内に少なくとも１つの偏光子および少なくとも１つの自己飽和型ファラデー回転子から成る光学素子を接合・固定して成るものであることを特徴としている。
このようにファラデー回転子が自己飽和型である場合には、前記のような２種の内径を有する（段差のある）永久磁石に替えて同形状の金属部品等、磁石以外の素材部品で代用することができ、磁石と同等の作用効果を挙げることができる。
【００１７】
また、本発明に関わる光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータは、光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より小さい最外径を有する光学素子を、前記段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい第１内径と、挿入する光学素子外径より大きな第２内径の２つの内径を有する治具を用いてフェルールに位置決め固定した後、段差部を利用して段差部外径より大きな内径を有する磁石を接合・固定して成るものであることを特徴としている。
このように、前記段付き磁石と同形状の治具を用いて、予め光学素子をフェルール中心に位置決め固定した後、円筒状磁石を接合・固定してもよい。ここで用いる光学素子の位置決めのための治具は、光学素子当たり部形状が光学素子形状に合わせた円形や角形に加工されていることが好ましい。
【００１８】
上記いずれの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータにおいても、光学素子の最もフェルールに近い面が、直接フェルールと接合・固定されていることが好ましい。
このようにすれば、フェルール端部の光ファイバの端面が微小であっても接合部の信頼性は十分高いものとなる。
【００１９】
また、上記いずれの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの場合も、フェルール端部への光学素子を含む部品の接合・固定が、１００℃以下のキュア条件による接着剤でなされることが好ましく、該接着剤にはシリコーン樹脂系のものが適している。
【００２０】
このようにシリコーン樹脂系接着剤であれば、１００℃以下のキュア温度でも接着強度に優れ、耐湿、耐熱、耐光パワー密度といった耐候性に優れており、光透過率が高く、光透過面に用いるには最適の接合剤である。
接合・固定温度が１００℃を越えて高くなると、光ファイバ加工面からの光ファイバの突き出しや引っ込みの現象が現れるので、接合・固定温度は１００℃以下が好ましい。
【００２１】
上記ガイド板あるいは段付き部品の材質が金属の場合は、該金属部品の固定がＹＡＧ溶接でなされていることが望ましい。
このようにＹＡＧ溶接、すなわちイットリウム・アルミニウム・ガーネット−レーザ光線による微小点溶接法により溶接すれば、光学素子に熱的損傷を与えることなく、また組立て精度に影響を及ぼすことなく容易に溶接・固定することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
先ず、図１に本発明の光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの代表例を示す。また、図５には偏光子とファラデー回転子から成る光学素子を、図６にはフェルールの光ファイバ加工端面を示す。
【００２３】
フェルール２００は、周辺部２０３が例えばステンレス鋼ＳＵＳ３０４で形成され、中心部２０２はセラミックス例えばＺｒ等あるいはガラスで形成され、中心部２０２の中心孔に光ファイバ２０１を保持している。そして、フェルールの少なくとも１加工端面が上記のように２種類の材料から構成され、中心部２０２は突出して異種材料間に同心円状の段差２０２Ｄを形成し、該突出部端面は光ファイバの端面と共に斜めに研磨加工されている。
【００２４】
次いで、このフェルール２００の中心部２０２の外径よりも内径が大きく、周辺部２０３の外径よりも外径３０２Ａの小さな円筒磁石（例えばＳｍ−Ｃｏ永久磁石）３０２をフェルール端面に接合・固定し、該磁石３０２中に磁石内径３０２Ｂよりも外径が小さく、光学素子３０３の外径より内径の大きなガイドリング３０１を挿入し、その後光学素子３０３をガイドリング３０１に沿って挿入し、接合・固定する。
【００２５】
そしてこの場合、図１（ａ）は、光学素子３０３を構成する偏光子１０１Ｂの端面をフェルール中心部２０２の斜め端面から僅か離して空気層３０５を形成した場合を示し、図１（ｂ）は、光学素子４０３の偏光子の端面をフェルール中心部２０２の斜め端面に接着した場合（直接接合面４０５）を示している。
【００２６】
この場合、図１（ｂ）に示したように、フェルール側のガイドリング４０１の端部が、該ガイドリング４０１の長さ方向に対して垂直であるものとし、予めその内部に光学素子４０３を接合・固定したガイドリング４０１を、円筒状磁石４０２に挿入し、フェルール端との位置調整をフェルール端部突き出し形状に合わせて直接接合面４０５を形成し、位置を調整するようにしてもよい。
【００２７】
光ファイバの端面に直接光学素子を接合する場合は、接合の信頼性は向上するが、その接合部分が小さいので光学素子の角度調整や接合状態の確認が困難である。図１（ａ）のように空気層３０５があると、接合確認が容易であるという利点がある。
【００２８】
ここで光アイソレータの機能を図５によって説明しておく。この光アイソレータ１０４は、２枚の偏光子１０１Ａ、１０１Ｂの相対角度を約４５°に設定し、それらの間にファラデー回転角が約４５°のファラデー回転子１０３を挿入して互いに接着剤層１０２Ａ、１０２Ｂで固定したものである。このアイソレータは、順方向の光は透過させ、逆方向の光は遮断する作用を有するものである。この場合接着剤には、シリコーン樹脂系接着剤を用いるのがよい。
【００２９】
以上説明したようにして光アイソレータを組立てれば、フェルール部品（２０２、２０３）に汎用品を用いることができるので製造コストを低く抑えることができる。また、ガイドリング３０１の内径を変えることで光学素子３０３の形状に自由度を与えることができる。
さらに光学素子３０３を安定的に挿入できるよう、光学素子３０３をフエルール中心部２０２の傾斜に合わせて斜め切断しておくことが好ましい。
【００３０】
さらに図２に示したように、光学素子５０３がフェルール研磨端面に突き当たった時に、磁石磁場中心５０２Ｃよりファラデー回転子中心５０３Ｃがフェルール面より見て外側に来るように配置することで、磁石磁場により光学素子５０３を簡単にガイドリング５０１内へ挿入・固定することができる。
【００３１】
また、予め光学素子５０３をガイドリング５０１内に挿入して位置決め固定しておき、その後、光学素子５０３を内蔵したガイドリング５０１を磁石５０２内に挿入してもよい。この場合、ガイドリング５０１に磁性金属を用い、ガイドリング５０１の中心位置が、フェルール端部より見て磁石５０２の磁場中心より外側に配置されることで、磁石磁場により光学素子５０３を簡単にガイドリング５０１と共に挿入・固定することができる。
【００３２】
ここで、ガイドリング５０１の形状は、外径は磁石５０２の内径に沿った円筒が好ましいが、内径は光学素子形状に合わせた形状で良く、円筒の他に角形等を使用することができる。
また、ガイドリング５０１の材質は、金属材科に限らず、ガラスや硬質プラスチックでも良い。
【００３３】
この光ファイバ付き光アイソレータの別の構成としては、図３に示したように、上記のガイドリングを廃止して、磁石にガイドリングの機能を持たせるようにした２段の内径６０２Ｂ１、６０２Ｂ２を有する磁石６０２を用いることによって、フェルール２００と磁石６０２と光学素子６０３を容易に強力に結合、固定することができ、光アイソレータとして上記と同じ機能を実現することができる。
【００３４】
すなわち、フェルール２００の段差に段差外径２０２Ｂより大きく、フェルール最外径より小さい第１内径６０２Ｂ１と、挿入する光学素子６０３の外径より大きな第２内径６０２Ｂ２の２つの内径を有する段付き磁石６０２を挿入固定し、第２内径６０２Ｂ２内に少なくとも１つの偏光子および少なくとも１つのファラデー回転子から成る光学素子６０３を接合・固定して成るものである。
【００３５】
ここで、前記磁石と同形状の治具を用いて、予め光学素子をフェルール中心に位置決め固定した後、円筒状磁石を接合・固定することもできる。
すなわち、光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より小さい最外径を有する光学素子を、治具を用いてフェルールに位置決め固定した後、段差部を利用して段差部外径より大きな内径を有する磁石を接合・固定してもよい。この場合に用いる光学素子の位置決めのための治具は、光学素子当たり部形状が光学素子形状に合わせた円形や角形に加工されていることが好ましい。
【００３６】
さらに、光学素子６０３を構成するファラデー回転子に自己飽和型ファラデー回転子を用いる場合は、２種の内径を有する磁石６０２を同形状の金属部品等の磁石以外の素材部品で代用することも可能である。
【００３７】
次に、図４に示したものは、光ファイバ２０１の少なくとも１加工端面が２種の材料（２０２、２０３）から構成されるフェルール２００から成り、異種材料間に同心円状の段差２０２Ｄを有し、該段差部に段差外径２０２Ｂより大きく、フェルール最外径２０３Ｂより小さい加工端をフェルール２００側に有し、接合・固定時にフェルール段差で位置決めされて、フェルールの段差吸収手段と成るガイド板７１０を配置し、フェルール接合面と反対側に磁石７０２を接合・固定し、該磁石内径７０２Ｂが光学素子最外径より大きい円筒状または光学素子挿入用角形ポケットを有し、該磁石７０２中に光学素子７０３を固定して成る光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータである。
【００３８】
この場合、ガイド板７１０は、フェルール接合面の反対側の形状が、その外径７１０Ａがフェルール最外径２０３Ｂより小さく、磁石外径７０２Ａより大きな段差内径７１０Ｂよりなる段差７１０Ｅを有し、該段差部に磁石７０２を固定し、該磁石内径７０２Ｂが光学素子７０３最外径より大きい円筒状または光学素子挿入用角型ポケットを有し、該磁石７０２中に光学素子７０３を固定したものとすることができる。
【００３９】
このようにフェルール段差部に嵌合する金属製ガイド板７１０で段差を解消すると共にフェルールと接合させ、他端部に磁石受け段差７１０Ｅを設け、磁石７０２を接合・固定することもできる。また、光学素子７０３の位置調整も容易に行える。
【００４０】
また、上記いずれの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの場合も、フェルール端部への光学素子を含む部品の接合・固定が、１００℃以下のキュア条件による接着剤でなされることが好ましく、該接着剤にはシリコーン樹脂系のものが適している。接合・固定温度が１００℃を越えて高くなると、光ファイバ加工面からの光ファイバの突き出しや引っ込みの現象が現れることがあるので、接合・固定温度は１００℃以下が好ましい。
このようにシリコーン樹脂系接着剤であれば、キュア温度が１００℃以下においても接着強度に優れ、耐湿、耐熱、耐光パワー密度といった耐候性に優れており、光透過率が高く、光透過面の接合・固定に適しているからである。
【００４１】
そして、上記ガイド板あるいは段付き部品の材質が金属の場合は、該金属部品の固定をＹＡＧ溶接で行うことが望ましい。
このようにＹＡＧ溶接、すなわちイットリウム・アルミニウム・ガーネット−レーザ光線による微小点溶接法により溶接すれば、光学素子に熱的損傷等を与えることなく、また組立て精度に影響を及ぼすことなく容易に溶接・固定することができるからである。
【００４２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
ファラデー回転子にはビスマス置換希土類鉄ガーネット（１５×１５×０．４ｍｍ）板の両端面に対接着剤無反射コーティングを施こしたものを用いた。偏光子にはコーニング社製ポーラコア（１５×１５×０．５ｍｍ）の片端面に対空気無反射コーティングを、他の片端面に対接着剤無反射コーティングを施したものを用いた。
【００４３】
ファラデー回転子の両端部にシリコーン接着剤を塗布し、この面に偏光子の対接着剤無反射コート面を接合する。偏光子／ファラデー回転子／偏光子の重ね合わせ形態素子に磁石で磁場を印加しつつ、順方向、逆方向から各々偏光を入射して、偏光ガラスの透過偏光方向を回転させ順方向挿入損失が最小、逆方向挿入損失が最大になるように調整して固定し、シリコーン接着剤をキュアし固化する。この接合体を図５に示した形状のように斜め切断した。切断時の形状は、１０４Ｗが０．５ｍｍ、１０４Ｈが０．６ｍｍ、１０４Ｌが約１．４ｍｍである（素子形状は角形に限らず丸形でも良い）。
【００４４】
図６にフェルールの光ファイバ加工端面形状を示した。フェルール周辺部２０３はＳＵＳ３０４材質で外径２０３Ｂは２．００ｍｍ、フェルール中心部２０２はＺｒセラミックスで外径２０２Ｂは１．１ｍｍ、２０１は光ファイバであり、フェルール中心部の光ファイバ加工端面２０２Ａは斜め研磨してあり、周辺部端面２０３Ａとは異種材質間（２０２〜２０３間）で２０２Ｄの段差を形成している。
【００４５】
図１において、この光ファイバ加工端面に周辺部外径２０３Ｂより小さな外径３０２Ａ（１．９５ｍｍ）と中心部外径２０２Ｂより大きな内径３０２Ｂ（１．１３ｍｍ）を有するＳｍ−Ｃｏ磁石３０２をエポキシ接着剤で接合固定する。該磁石内径３０２Ｂより小さな外径( １．１２ｍｍ）を有し、光学素子３０３外径より大きな内径（０．８ｍｍ）を有するガイドリング３０１中に、予め光学素子３０３をエポキシ接着剤で接合固定し、磁石３０２中に挿入し、空気層３０５（０．１ｍｍ）を確保しつつ、エポキシ接着剤で接合固定する（図１（ａ））。
【００４６】
このようにして組立てた光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの加工端最外径はフェルール周辺部２０３Ｂの２．００ｍｍ内の小型に収めることができ、光学特性は順方向挿入損失０．１５ｄＢ、逆方向挿入損失４５．６ｄＢ、受光有効径は０．４８ｍｍであった。
【００４７】
（実施例２）
実施例１と同様の材料を用いて図１（ｂ）に示したように、磁石４０２中ヘガイドリング４０１を挿入し、光学素子４０３をシリコーン接着剤でフェルール中心部２０２のＺｒ加工面に直接接合した。接着剤は８５℃にて接合固定した。またこの時の光学素子４０３のフェルール接合面は予め加工前に対接着剤無反射コートが施してある。
この場合、接合固定の温度が１００℃以上と高くなると、ファイバ加工面からファイバの突き出しや引っ込みの現象が現れるので、接合固定温度は１００℃以下が好ましい。
【００４８】
この光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの加工端最外径は周辺部外径２０３Ｂの２．００ｍｍ内であり、光学特性は順方向挿入損失０．１８ｄＢ、逆方向挿入損失４４．６ｄＢ、受光有効径０．４８ｍｍであった。
【００４９】
この場合、光学素子の接合固定時に光学素子接合位置が、ガイドリング４０１内でバラツク現象が見られた。このため、図２に見られるように、磁石磁場中心５０２Ｃより光学素子５０３中のファラデー回転子中心５０３Ｃをフェルール加工面からみて外側に配置することで、接合位置が確実に安定することが解った。これは磁石磁場により光学素子（特にファラデー回転子) がフェルール面方向に吸引されることに起因する。この現象を利用して、実施例１のガイドリング材質を磁性金属に置き換えることで、同様に接合位置を安定化できることを確認した。
【００５０】
また前記ガイドリング５０１を図３に示したような段付き磁石６０２（内径６０２Ｂ１と内径６０２Ｂ２の２種の内径を有する）に置き換えることで同様の効果を挙げることができた。
さらに磁石内径やガイドリング内径は円筒形状に限らす、角形形状でも良いことを確認した。
【００５１】
（実施例３）
実施例１と同様の光学素子７０３と、ガイド板７１０を用いて組立てを行った。図４に示したように、ガイド板７１０の最外径７１０Ａはフェルール周辺部外径２０３Ｂより小さく、また内径７１０Ｄは、フェルール中心部外径２０２Ｂより大きいことが好ましく、この形状を利用して段差７１０Ｅで光学素子７０３内蔵磁石７０２の位置を調整し、接合固定する。接合はガイド板７１０に金属を用いれば、ガイド板７１０とフェルール周辺部２０３との接合は、ＹＡＧ溶接でも可能であり、接着剤より強固な接合が実現出来ることを確認した。
【００５２】
また、カイド板７１０のフェルールに接する面と反対側にはガイド板外径７１０Ａより小さく磁石外径７０２Ａより大きな段差内径７１０Ｂを有する段差７１０Ｅを設け、磁石７０２の受けとすることで磁石７０２の接合・位置固定が容易に行えることを確認した。
【００５３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、光ファイバフェルールに特殊な形状や加工を要しない汎用の加工品を用い、光アイソレータの構成部材の形状を簡単なものにすることで、光学素子サイズに設計の自由度を持たせることができ、低コストで組立て時の部品位置決めを容易にし、強固に接合・固定し、信頼性の高い高精度の光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの一例を示す説明図である。
（ａ）光学素子を構成する偏光子の端面をフェルール中心部の斜め端面から離して空気層を形成した場合、（ｂ）光学素子の偏光子の端面をフェルール中心部斜め端面に接着した場合。
【図２】本発明の光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの組立てにおいて、ファラデー回転子の素子中心位置をフェルール端部からみて磁石の磁場中心より外側に配置することを示す説明図である。
【図３】本発明の段付き磁石で組立てた光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータを示す説明図である。
【図４】本発明のガイド板を使用して組立てた光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータを示す説明図である。
【図５】偏光ガラスとファラデー回転子から成る光学素子の一例を示す説明図である。
【図６】光ファイバのフェルール加工端部の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１Ａ、１０１Ｂ…偏光子、 １０２Ａ、１０２Ｂ…接着剤層、
１０３…ファラデー回転子、 １０４…光学素子、
１０４Ｌ…光学素子の長さ、 １０４Ｗ…光学素子の幅、
１０４Ｈ…光学素子の高さ、
２００…フェルール、 ２０１…光ファイバ、 ２０２…フェルール中心部、
２０３…フェルール周辺部、 ２０２Ａ…フェルール中心部端面、
２０３Ａ…フェルール周辺部端面、 ２０２Ｂ…フェルール中心部外径、
２０３Ｂ…フェルール周辺部外径、 ２０２Ｄ…フェルール段差、
３０１、４０１、５０１…ガイドリング、
３０２、４０２、５０２、６０２、７０２…円筒状磁石、
３０３、４０３、５０３、６０３、７０３…光学素子、
３０２Ａ、６０２Ａ、７０２Ａ…磁石外径、
３０２Ｂ、７０２Ｂ…磁石内径、 ３０５…空気層、 ４０５…直接接合面、
５０２Ｃ…磁石磁場の中心、 ５０３Ｃ…ファラデー回転子の中心、
６０２Ｂ１、６０２Ｂ２…段付き磁石の第１内径、第２内径、
７１０…ガイド板、 ７１０Ａ…ガイド板外径、
７１０Ｂ…ガイド板の段差内径、 ７１０Ｄ…ガイド板内径、
７１０Ｅ…ガイド板段差。
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信、光情報処理、光計測等に用いられる光ファイバ付き光アイソレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光アイソレータは、光増幅器、半導体レーザ装置等に使用されている。
この光アイソレータは、２枚の偏光子の相対角度を約４５°に設定し、それらの間にファラデー回転角が約４５°のファラデー回転子を挿入して互いに固定したものであり、順方向の光は透過させ、逆方向の光は遮断する作用を有するものである。
【０００３】
近年この光アイソレータに対しては、小型化、量産化、低価格化が強く要望されており、その対策として光アイソレータと光ファイバを一体化した光ファイバ付き光アイソレータが提案されている。例えば、特開平６−８８９２６号公報に開示されているものは、光ファイバのフェルール加工端に直接光アイソレータを取り付ける試みが成されている。部品の接合強度を確保するために、フェルールからガラス管あるいはＺｒ等のセラミックスの突き出し形状を利用してアイソレータを組み立てる方法が提示されている。しかしここに提示された形状では、光学素子（偏光子とファラデー回転子から成り、アイソレータ素子ともいう）の位置固定がなかなか難しい。位置固定を容易にするには、磁石内径と光学素子外径の寸法精度に依存するため、結果的にはガラス管部の外径形状に依存してしまい、光学素子形状の自由度が無くなってしまう。
【０００４】
また特開平９−３２５２９９号公報に開示された例では、光アイソレータ素子と永久磁石とフェルールで保持された光ファイバを一体化するために、フェルール周辺部に新たに段差付きの金属製素子固定部材を用いる必要があり、汎用部品が使えないという欠点があり、コスト高になるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、特殊な形状や加工を施さない汎用部品のみで、光学素子形状の自由度を確保しつつ、光アイソレータ素子と永久磁石とフェルールで保持された光ファイバを接合・一体化し、高精度で組立て位置調整ができ、信頼性の高い、低コストの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータは、光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい円筒状磁石を接合し、該磁石内部にガイドリングを挿入固定し、該ガイドリング内に少なくとも１つの偏光子および少なくとも１つのファラデー回転子から成る光学素子を接合・固定して成るものであることを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
このように、フェルールに２種類の構成材料を使用し、構成部材の段差を利用して光アイソレータ素子と光ファイバを接合・固定するので、フェルールに特殊な形状や加工を施さない汎用部品のみで、光学素子形状の自由度を確保しつつ、光アイソレータ素子と永久磁石とフェルールで保持された光ファイバを接合・一体化することができ、高精度で組立て位置調整された、信頼性の高い、低コストの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータとなる。
【０００８】
この場合、フェルール側のガイドリング端部が、該ガイドリングの長さ方向に対して垂直で、予めその内部に光学素子を接合・固定したガイドリングを円筒状磁石に挿入し、フェルール端との位置調整をフェルール端部突き出し形状に合わせて位置を調整して成るものとすることができる（請求項２）。
このようにすると、組立て位置調整が容易に高精度で行え、コストの低減を図ることができる。
【０００９】
また、この場合、接合・固定されるファラデー回転子の素子中心位置が、フェルール端部から見て、光学素子外周に配置する磁石の磁場中心より外側に配置されることが好ましい（請求項３）。
このようにすると、磁石磁場により光学素子を簡単にガイドリング内へ挿入、固定することができ、光学素子接合位置がバラツクようなこともない。
【００１０】
さらに、この場合、ガイドリングが、磁性体であり、該ガイドリングの中心位置が、フェルール端部より見て磁石の磁場中心より外側に配置されることが好ましい（請求項４）
このようにすると、予めガイドリング内に位置決め、固定しておいた光学素子を、磁石磁場により簡単に磁石内にガイドリングと共に挿入、固定することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータは、光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい加工端をフェルール側に有し、接合・固定時にフェルール段差で位置決めされて、フェルールの段差吸収手段と成るガイド板を配置し、フェルール接合面と反対側に磁石を接合・固定し、該磁石はその内径が光学素子最外径より大きい円筒状または光学素子挿入用角形ポケットを有し、該磁石中に光学素子を固定して成ることを特徴としている（請求項５）。
【００１２】
光ファイバ付き光アイソレータをこのように構成することによっても、フェルールに特殊な形状や加工を施さない汎用部品のみで、光学素子形状の自由度を確保しつつ、光アイソレータ素子と永久磁石とフェルールで保持された光ファイバを接合・一体化することができ、高精度で組立て位置調整された、信頼性の高い、低コストの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータとすることができる。
【００１３】
この場合、ガイド板は、フェルール接合面の反対側の形状が、フェルール最外径より小さく、磁石外径より大きな段差を有し、該段差部に磁石を固定し、該磁石内径が光学素子最外径より大きい円筒状または光学素子挿入用角型ポケットを有し、該磁石中に光学素子を固定したものとすることができる（請求項６）。
ガイド板をこのような構造にすると、フェルールの段差を利用しているので、光学素子を内蔵した磁石とフェルールを容易に接合・一体化できると共に、光学素子の位置調整も容易に行える。
【００１４】
さらに、本発明に関わる発明は、光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい第１内径と、挿入する光学素子外径より大きな第２内径の２つの内径を有する段付き磁石を挿入固定し、第２内径内に少なくとも１つの偏光子および少なくとも１つのファラデー回転子から成る光学素子を接合・固定して成るものであることを特徴としている（請求項７）。
【００１５】
上記構成の光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータも、磁石に僅かな段差を設けるだけで、フェルールに特殊な形状や加工を施さない汎用部品のみで、光学素子形状の自由度を確保しつつ、光アイソレータ素子と永久磁石とフェルールで保持された光ファイバを接合・一体化することができ、高精度で組立て位置調整された、信頼性の高い、低コストの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータとすることができる。この場合、ガイドリングは不要となる。
【００１６】
加えて、本発明に関わる光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータは、光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい第１内径と、挿入する光学素子外径より大きな第２内径の２つの内径を有する段付き部品を挿入固定し、第２内径内に少なくとも１つの偏光子および少なくとも１つの自己飽和型ファラデー回転子から成る光学素子を接合・固定して成るものであることを特徴としている。
このようにファラデー回転子が自己飽和型である場合には、前記のような２種の内径を有する（段差のある）永久磁石に替えて同形状の金属部品等、磁石以外の素材部品で代用することができ、磁石と同等の作用効果を挙げることができる。
【００１７】
また、本発明に関わる光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータは、光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より小さい最外径を有する光学素子を、前記段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい第１内径と、挿入する光学素子外径より大きな第２内径の２つの内径を有する治具を用いてフェルールに位置決め固定した後、段差部を利用して段差部外径より大きな内径を有する磁石を接合・固定して成るものであることを特徴としている。
このように、前記段付き磁石と同形状の治具を用いて、予め光学素子をフェルール中心に位置決め固定した後、円筒状磁石を接合・固定してもよい。ここで用いる光学素子の位置決めのための治具は、光学素子当たり部形状が光学素子形状に合わせた円形や角形に加工されていることが好ましい。
【００１８】
上記いずれの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータにおいても、光学素子の最もフェルールに近い面が、直接フェルールと接合・固定されていることが好ましい。
このようにすれば、フェルール端部の光ファイバの端面が微小であっても接合部の信頼性は十分高いものとなる。
【００１９】
また、上記いずれの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの場合も、フェルール端部への光学素子を含む部品の接合・固定が、１００℃以下のキュア条件による接着剤でなされることが好ましく、該接着剤にはシリコーン樹脂系のものが適している。
【００２０】
このようにシリコーン樹脂系接着剤であれば、１００℃以下のキュア温度でも接着強度に優れ、耐湿、耐熱、耐光パワー密度といった耐候性に優れており、光透過率が高く、光透過面に用いるには最適の接合剤である。
接合・固定温度が１００℃を越えて高くなると、光ファイバ加工面からの光ファイバの突き出しや引っ込みの現象が現れるので、接合・固定温度は１００℃以下が好ましい。
【００２１】
上記ガイド板あるいは段付き部品の材質が金属の場合は、該金属部品の固定がＹＡＧ溶接でなされていることが望ましい。
このようにＹＡＧ溶接、すなわちイットリウム・アルミニウム・ガーネット−レーザ光線による微小点溶接法により溶接すれば、光学素子に熱的損傷を与えることなく、また組立て精度に影響を及ぼすことなく容易に溶接・固定することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
先ず、図１に本発明の光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの代表例を示す。また、図５には偏光子とファラデー回転子から成る光学素子を、図６にはフェルールの光ファイバ加工端面を示す。
【００２３】
フェルール２００は、周辺部２０３が例えばステンレス鋼ＳＵＳ３０４で形成され、中心部２０２はセラミックス例えばＺｒ等あるいはガラスで形成され、中心部２０２の中心孔に光ファイバ２０１を保持している。そして、フェルールの少なくとも１加工端面が上記のように２種類の材料から構成され、中心部２０２は突出して異種材料間に同心円状の段差２０２Ｄを形成し、該突出部端面は光ファイバの端面と共に斜めに研磨加工されている。
【００２４】
次いで、このフェルール２００の中心部２０２の外径よりも内径が大きく、周辺部２０３の外径よりも外径３０２Ａの小さな円筒磁石（例えばＳｍ−Ｃｏ永久磁石）３０２をフェルール端面に接合・固定し、該磁石３０２中に磁石内径３０２Ｂよりも外径が小さく、光学素子３０３の外径より内径の大きなガイドリング３０１を挿入し、その後光学素子３０３をガイドリング３０１に沿って挿入し、接合・固定する。
【００２５】
そしてこの場合、図１（ａ）は、光学素子３０３を構成する偏光子１０１Ｂの端面をフェルール中心部２０２の斜め端面から僅か離して空気層３０５を形成した場合を示し、図１（ｂ）は、光学素子４０３の偏光子の端面をフェルール中心部２０２の斜め端面に接着した場合（直接接合面４０５）を示している。
【００２６】
この場合、図１（ｂ）に示したように、フェルール側のガイドリング４０１の端部が、該ガイドリング４０１の長さ方向に対して垂直であるものとし、予めその内部に光学素子４０３を接合・固定したガイドリング４０１を、円筒状磁石４０２に挿入し、フェルール端との位置調整をフェルール端部突き出し形状に合わせて直接接合面４０５を形成し、位置を調整するようにしてもよい。
【００２７】
光ファイバの端面に直接光学素子を接合する場合は、接合の信頼性は向上するが、その接合部分が小さいので光学素子の角度調整や接合状態の確認が困難である。図１（ａ）のように空気層３０５があると、接合確認が容易であるという利点がある。
【００２８】
ここで光アイソレータの機能を図５によって説明しておく。この光アイソレータ１０４は、２枚の偏光子１０１Ａ、１０１Ｂの相対角度を約４５°に設定し、それらの間にファラデー回転角が約４５°のファラデー回転子１０３を挿入して互いに接着剤層１０２Ａ、１０２Ｂで固定したものである。このアイソレータは、順方向の光は透過させ、逆方向の光は遮断する作用を有するものである。この場合接着剤には、シリコーン樹脂系接着剤を用いるのがよい。
【００２９】
以上説明したようにして光アイソレータを組立てれば、フェルール部品（２０２、２０３）に汎用品を用いることができるので製造コストを低く抑えることができる。また、ガイドリング３０１の内径を変えることで光学素子３０３の形状に自由度を与えることができる。
さらに光学素子３０３を安定的に挿入できるよう、光学素子３０３をフエルール中心部２０２の傾斜に合わせて斜め切断しておくことが好ましい。
【００３０】
さらに図２に示したように、光学素子５０３がフェルール研磨端面に突き当たった時に、磁石磁場中心５０２Ｃよりファラデー回転子中心５０３Ｃがフェルール面より見て外側に来るように配置することで、磁石磁場により光学素子５０３を簡単にガイドリング５０１内へ挿入・固定することができる。
【００３１】
また、予め光学素子５０３をガイドリング５０１内に挿入して位置決め固定しておき、その後、光学素子５０３を内蔵したガイドリング５０１を磁石５０２内に挿入してもよい。この場合、ガイドリング５０１に磁性金属を用い、ガイドリング５０１の中心位置が、フェルール端部より見て磁石５０２の磁場中心より外側に配置されることで、磁石磁場により光学素子５０３を簡単にガイドリング５０１と共に挿入・固定することができる。
【００３２】
ここで、ガイドリング５０１の形状は、外径は磁石５０２の内径に沿った円筒が好ましいが、内径は光学素子形状に合わせた形状で良く、円筒の他に角形等を使用することができる。
また、ガイドリング５０１の材質は、金属材科に限らず、ガラスや硬質プラスチックでも良い。
【００３３】
この光ファイバ付き光アイソレータの別の構成としては、図３に示したように、上記のガイドリングを廃止して、磁石にガイドリングの機能を持たせるようにした２段の内径６０２Ｂ１、６０２Ｂ２を有する磁石６０２を用いることによって、フェルール２００と磁石６０２と光学素子６０３を容易に強力に結合、固定することができ、光アイソレータとして上記と同じ機能を実現することができる。
【００３４】
すなわち、フェルール２００の段差に段差外径２０２Ｂより大きく、フェルール最外径より小さい第１内径６０２Ｂ１と、挿入する光学素子６０３の外径より大きな第２内径６０２Ｂ２の２つの内径を有する段付き磁石６０２を挿入固定し、第２内径６０２Ｂ２内に少なくとも１つの偏光子および少なくとも１つのファラデー回転子から成る光学素子６０３を接合・固定して成るものである。
【００３５】
ここで、前記磁石と同形状の治具を用いて、予め光学素子をフェルール中心に位置決め固定した後、円筒状磁石を接合・固定することもできる。
すなわち、光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より小さい最外径を有する光学素子を、治具を用いてフェルールに位置決め固定した後、段差部を利用して段差部外径より大きな内径を有する磁石を接合・固定してもよい。この場合に用いる光学素子の位置決めのための治具は、光学素子当たり部形状が光学素子形状に合わせた円形や角形に加工されていることが好ましい。
【００３６】
さらに、光学素子６０３を構成するファラデー回転子に自己飽和型ファラデー回転子を用いる場合は、２種の内径を有する磁石６０２を同形状の金属部品等の磁石以外の素材部品で代用することも可能である。
【００３７】
次に、図４に示したものは、光ファイバ２０１の少なくとも１加工端面が２種の材料（２０２、２０３）から構成されるフェルール２００から成り、異種材料間に同心円状の段差２０２Ｄを有し、該段差部に段差外径２０２Ｂより大きく、フェルール最外径２０３Ｂより小さい加工端をフェルール２００側に有し、接合・固定時にフェルール段差で位置決めされて、フェルールの段差吸収手段と成るガイド板７１０を配置し、フェルール接合面と反対側に磁石７０２を接合・固定し、該磁石内径７０２Ｂが光学素子最外径より大きい円筒状または光学素子挿入用角形ポケットを有し、該磁石７０２中に光学素子７０３を固定して成る光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータである。
【００３８】
この場合、ガイド板７１０は、フェルール接合面の反対側の形状が、その外径７１０Ａがフェルール最外径２０３Ｂより小さく、磁石外径７０２Ａより大きな段差内径７１０Ｂよりなる段差７１０Ｅを有し、該段差部に磁石７０２を固定し、該磁石内径７０２Ｂが光学素子７０３最外径より大きい円筒状または光学素子挿入用角型ポケットを有し、該磁石７０２中に光学素子７０３を固定したものとすることができる。
【００３９】
このようにフェルール段差部に嵌合する金属製ガイド板７１０で段差を解消すると共にフェルールと接合させ、他端部に磁石受け段差７１０Ｅを設け、磁石７０２を接合・固定することもできる。また、光学素子７０３の位置調整も容易に行える。
【００４０】
また、上記いずれの光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの場合も、フェルール端部への光学素子を含む部品の接合・固定が、１００℃以下のキュア条件による接着剤でなされることが好ましく、該接着剤にはシリコーン樹脂系のものが適している。接合・固定温度が１００℃を越えて高くなると、光ファイバ加工面からの光ファイバの突き出しや引っ込みの現象が現れることがあるので、接合・固定温度は１００℃以下が好ましい。
このようにシリコーン樹脂系接着剤であれば、キュア温度が１００℃以下においても接着強度に優れ、耐湿、耐熱、耐光パワー密度といった耐候性に優れており、光透過率が高く、光透過面の接合・固定に適しているからである。
【００４１】
そして、上記ガイド板あるいは段付き部品の材質が金属の場合は、該金属部品の固定をＹＡＧ溶接で行うことが望ましい。
このようにＹＡＧ溶接、すなわちイットリウム・アルミニウム・ガーネット−レーザ光線による微小点溶接法により溶接すれば、光学素子に熱的損傷等を与えることなく、また組立て精度に影響を及ぼすことなく容易に溶接・固定することができるからである。
【００４２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
ファラデー回転子にはビスマス置換希土類鉄ガーネット（１５×１５×０．４ｍｍ）板の両端面に対接着剤無反射コーティングを施こしたものを用いた。偏光子にはコーニング社製ポーラコア（１５×１５×０．５ｍｍ）の片端面に対空気無反射コーティングを、他の片端面に対接着剤無反射コーティングを施したものを用いた。
【００４３】
ファラデー回転子の両端部にシリコーン接着剤を塗布し、この面に偏光子の対接着剤無反射コート面を接合する。偏光子／ファラデー回転子／偏光子の重ね合わせ形態素子に磁石で磁場を印加しつつ、順方向、逆方向から各々偏光を入射して、偏光ガラスの透過偏光方向を回転させ順方向挿入損失が最小、逆方向挿入損失が最大になるように調整して固定し、シリコーン接着剤をキュアし固化する。この接合体を図５に示した形状のように斜め切断した。切断時の形状は、１０４Ｗが０．５ｍｍ、１０４Ｈが０．６ｍｍ、１０４Ｌが約１．４ｍｍである（素子形状は角形に限らず丸形でも良い）。
【００４４】
図６にフェルールの光ファイバ加工端面形状を示した。フェルール周辺部２０３はＳＵＳ３０４材質で外径２０３Ｂは２．００ｍｍ、フェルール中心部２０２はＺｒセラミックスで外径２０２Ｂは１．１ｍｍ、２０１は光ファイバであり、フェルール中心部の光ファイバ加工端面２０２Ａは斜め研磨してあり、周辺部端面２０３Ａとは異種材質間（２０２〜２０３間）で２０２Ｄの段差を形成している。
【００４５】
図１において、この光ファイバ加工端面に周辺部外径２０３Ｂより小さな外径３０２Ａ（１．９５ｍｍ）と中心部外径２０２Ｂより大きな内径３０２Ｂ（１．１３ｍｍ）を有するＳｍ−Ｃｏ磁石３０２をエポキシ接着剤で接合固定する。該磁石内径３０２Ｂより小さな外径( １．１２ｍｍ）を有し、光学素子３０３外径より大きな内径（０．８ｍｍ）を有するガイドリング３０１中に、予め光学素子３０３をエポキシ接着剤で接合固定し、磁石３０２中に挿入し、空気層３０５（０．１ｍｍ）を確保しつつ、エポキシ接着剤で接合固定する（図１（ａ））。
【００４６】
このようにして組立てた光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの加工端最外径はフェルール周辺部２０３Ｂの２．００ｍｍ内の小型に収めることができ、光学特性は順方向挿入損失０．１５ｄＢ、逆方向挿入損失４５．６ｄＢ、受光有効径は０．４８ｍｍであった。
【００４７】
（実施例２）
実施例１と同様の材料を用いて図１（ｂ）に示したように、磁石４０２中ヘガイドリング４０１を挿入し、光学素子４０３をシリコーン接着剤でフェルール中心部２０２のＺｒ加工面に直接接合した。接着剤は８５℃にて接合固定した。またこの時の光学素子４０３のフェルール接合面は予め加工前に対接着剤無反射コートが施してある。
この場合、接合固定の温度が１００℃以上と高くなると、ファイバ加工面からファイバの突き出しや引っ込みの現象が現れるので、接合固定温度は１００℃以下が好ましい。
【００４８】
この光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの加工端最外径は周辺部外径２０３Ｂの２．００ｍｍ内であり、光学特性は順方向挿入損失０．１８ｄＢ、逆方向挿入損失４４．６ｄＢ、受光有効径０．４８ｍｍであった。
【００４９】
この場合、光学素子の接合固定時に光学素子接合位置が、ガイドリング４０１内でバラツク現象が見られた。このため、図２に見られるように、磁石磁場中心５０２Ｃより光学素子５０３中のファラデー回転子中心５０３Ｃをフェルール加工面からみて外側に配置することで、接合位置が確実に安定することが解った。これは磁石磁場により光学素子（特にファラデー回転子) がフェルール面方向に吸引されることに起因する。この現象を利用して、実施例１のガイドリング材質を磁性金属に置き換えることで、同様に接合位置を安定化できることを確認した。
【００５０】
また前記ガイドリング５０１を図３に示したような段付き磁石６０２（内径６０２Ｂ１と内径６０２Ｂ２の２種の内径を有する）に置き換えることで同様の効果を挙げることができた。
さらに磁石内径やガイドリング内径は円筒形状に限らす、角形形状でも良いことを確認した。
【００５１】
（実施例３）
実施例１と同様の光学素子７０３と、ガイド板７１０を用いて組立てを行った。図４に示したように、ガイド板７１０の最外径７１０Ａはフェルール周辺部外径２０３Ｂより小さく、また内径７１０Ｄは、フェルール中心部外径２０２Ｂより大きいことが好ましく、この形状を利用して段差７１０Ｅで光学素子７０３内蔵磁石７０２の位置を調整し、接合固定する。接合はガイド板７１０に金属を用いれば、ガイド板７１０とフェルール周辺部２０３との接合は、ＹＡＧ溶接でも可能であり、接着剤より強固な接合が実現出来ることを確認した。
【００５２】
また、カイド板７１０のフェルールに接する面と反対側にはガイド板外径７１０Ａより小さく磁石外径７０２Ａより大きな段差内径７１０Ｂを有する段差７１０Ｅを設け、磁石７０２の受けとすることで磁石７０２の接合・位置固定が容易に行えることを確認した。
【００５３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、光ファイバフェルールに特殊な形状や加工を要しない汎用の加工品を用い、光アイソレータの構成部材の形状を簡単なものにすることで、光学素子サイズに設計の自由度を持たせることができ、低コストで組立て時の部品位置決めを容易にし、強固に接合・固定し、信頼性の高い高精度の光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの一例を示す説明図である。
（ａ）光学素子を構成する偏光子の端面をフェルール中心部の斜め端面から離して空気層を形成した場合、（ｂ）光学素子の偏光子の端面をフェルール中心部斜め端面に接着した場合。
【図２】本発明の光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータの組立てにおいて、ファラデー回転子の素子中心位置をフェルール端部からみて磁石の磁場中心より外側に配置することを示す説明図である。
【図３】本発明の段付き磁石で組立てた光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータを示す説明図である。
【図４】本発明のガイド板を使用して組立てた光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータを示す説明図である。
【図５】偏光ガラスとファラデー回転子から成る光学素子の一例を示す説明図である。
【図６】光ファイバのフェルール加工端部の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１Ａ、１０１Ｂ…偏光子、 １０２Ａ、１０２Ｂ…接着剤層、
１０３…ファラデー回転子、 １０４…光学素子、
１０４Ｌ…光学素子の長さ、 １０４Ｗ…光学素子の幅、
１０４Ｈ…光学素子の高さ、
２００…フェルール、 ２０１…光ファイバ、 ２０２…フェルール中心部、
２０３…フェルール周辺部、 ２０２Ａ…フェルール中心部端面、
２０３Ａ…フェルール周辺部端面、 ２０２Ｂ…フェルール中心部外径、
２０３Ｂ…フェルール周辺部外径、 ２０２Ｄ…フェルール段差、
３０１、４０１、５０１…ガイドリング、
３０２、４０２、５０２、６０２、７０２…円筒状磁石、
３０３、４０３、５０３、６０３、７０３…光学素子、
３０２Ａ、６０２Ａ、７０２Ａ…磁石外径、
３０２Ｂ、７０２Ｂ…磁石内径、 ３０５…空気層、 ４０５…直接接合面、
５０２Ｃ…磁石磁場の中心、 ５０３Ｃ…ファラデー回転子の中心、
６０２Ｂ１、６０２Ｂ２…段付き磁石の第１内径、第２内径、
７１０…ガイド板、 ７１０Ａ…ガイド板外径、
７１０Ｂ…ガイド板の段差内径、 ７１０Ｄ…ガイド板内径、
７１０Ｅ…ガイド板段差。
Claims (7)
- 光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい円筒状磁石を接合し、該磁石内部にガイドリングを挿入固定し、該ガイドリング内に少なくとも１つの偏光子および少なくとも１つのファラデー回転子から成る光学素子を接合・固定して成るものであることを特徴とする光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータ。
- 前記フェルール側のガイドリング端部が、該ガイドリングの長さ方向に対して垂直で、予めその内部に光学素子を接合・固定したガイドリングを円筒状磁石に挿入し、フェルール端との位置調整をフェルール端部突き出し形状に合わせて位置を調整して成るものであることを特徴とする請求項１に記載した光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータ。
- 前記接合・固定されるファラデー回転子の素子中心位置が、フェルール端部から見て、光学素子外周に配置する磁石の磁場中心より外側に配置されて成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータ。
- 前記ガイドリングが、磁性体であり、該ガイドリングの中心位置が、フェルール端部より見て磁石の磁場中心より外側に配置されて成ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載した光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータ。
- 光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい加工端をフェルール側に有し、接合・固定時にフェルール段差で位置決めされて、フェルールの段差吸収手段と成るガイド板を配置し、フェルール接合面と反対側に磁石を接合・固定し、該磁石はその内径が光学素子最外径より大きい円筒状または光学素子挿入用角形ポケットを有し、該磁石中に光学素子を固定して成ることを特徴とする光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータ。
- 前記ガイド板は、フェルール接合面の反対側の形状が、フェルール最外径より小さく、磁石外径より大きな段差を有し、該段差部に磁石を固定し、該磁石内径が光学素子最外径より大きい円筒状または光学素子挿入用角型ポケットを有し、該磁石中に光学素子を固定して成ることを特徴とする請求項５に記載した光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータ。
- 光ファイバの少なくとも１加工端面が２種の材料から構成されるフェルールから成り、異種材料間に同心円状の段差を有し、該段差部に段差外径より大きく、フェルール最外径より小さい第１内径と、挿入する光学素子外径より大きな第２内径の２つの内径を有する段付き磁石を挿入固定し、第２内径内に少なくとも１つの偏光子および少なくとも１つのファラデー回転子から成る光学素子を接合・固定して成るものであることを特徴とする光ファイバ付きフェルール接続型光アイソレータ。
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