JPH02201420A - Faraday rotation element and optical switch using it - Google Patents
Faraday rotation element and optical switch using itInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、光の偏波面を電流により変化させるファラ
デー回転素子及びこのファラデー回転素子を用いて光の
伝播方向を二方向に切り代える光スイッチに関するもの
である。Detailed Description of the Invention "Industrial Application Field" This invention relates to a Faraday rotation element that changes the polarization plane of light using an electric current, and an optical switch that uses this Faraday rotation element to switch the propagation direction of light between two directions. It is related to.
r従来技術」
例えば、光源として半導体レーザの発生した光を二つの
光ファイバーに必要に応じて交互に伝搬させようとする
場合、これまで第2図に示すように、機械的にプリズム
13を移動させて入射光5の光路をaからしに変える機
構の光スイッチが用いられている。ここで、12a、1
2bは全反射プリズムである。しかし、この方法は、高
い消光比が得られるという利点がある反面、機械的な可
動?tn分があるため、長期間使用した場合には、可動
部分の摩耗による光軸ずれ等の劣化が起こり、信頼性に
問題がある。 この問題を解決する一つの方法として、
第3図に示すような、磁気光学効果を利用した光スイッ
チが実公昭63−144614および実公昭63−14
4615号公報に開示されている。4. Prior Art For example, when trying to propagate light generated by a semiconductor laser as a light source alternately to two optical fibers as necessary, conventionally the prism 13 was mechanically moved as shown in FIG. An optical switch is used which has a mechanism for changing the optical path of the incident light 5 to a direction. Here, 12a, 1
2b is a total reflection prism. However, while this method has the advantage of obtaining a high extinction ratio, it does not require mechanical movement. tn, when used for a long period of time, deterioration such as optical axis misalignment occurs due to wear of the movable parts, resulting in reliability problems. One way to solve this problem is to
As shown in Figure 3, optical switches using the magneto-optical effect were produced in Utility Model Publication No. 63-144614 and Utility Model Publication No. 63-14.
It is disclosed in Japanese Patent No. 4615.
これは光アイソレータの原理を利用したものである。線
輪3に電流を一方向に流すことにより磁場7aを発生せ
しめ、これによりファラデー回転子2を磁化した場合、
入射光5が第1の偏光子6aを通過後、ファラデー回転
子2で偏波面が45°回転し、その偏波面に透過方向を
合わせた第2の偏光子6bを通過する。This utilizes the principle of an optical isolator. When a magnetic field 7a is generated by passing a current through the coil 3 in one direction, and the Faraday rotator 2 is thereby magnetized,
After the incident light 5 passes through the first polarizer 6a, the plane of polarization is rotated by 45 degrees by the Faraday rotator 2, and the incident light 5 passes through the second polarizer 6b whose transmission direction is aligned with the plane of polarization.
この状態で、電流の方向を反転させ磁場方向を7bに反
転することによってファラデー回転子2の磁化方向を反
転させると、入射光5は第2の偏光子6bの透過方向と
は直交するので、これを通過できず図中す方向に示すよ
うに直角方向に光が曲げられる。従って、この方向に光
ファイバ等の光導波路を接続すれば、別の方向すに光を
伝搬できる。In this state, if the magnetization direction of the Faraday rotator 2 is reversed by reversing the direction of the current and reversing the magnetic field direction to 7b, the incident light 5 will be perpendicular to the transmission direction of the second polarizer 6b, so that The light cannot pass through this and is bent in the right angle direction as shown in the direction shown in the figure. Therefore, by connecting an optical waveguide such as an optical fiber in this direction, light can be propagated in another direction.
即ち、入射光5は、ファラデー回転子2の磁化方向を反
転することで光の伝搬方向をaないしbの方向にスイッ
チングできるいわゆる電磁的に制御可能な光スイッチを
実現できる。That is, by reversing the magnetization direction of the Faraday rotator 2, the incident light 5 can realize a so-called electromagnetically controllable optical switch in which the propagation direction of the light can be switched from direction a to direction b.
[発明が解決しようとする課題」
しかし、上記の第3図に示すような従来の光アイソレー
タの機能を使用した光スイッチでは、ファラデー回転子
2の磁化を反転させるために極めて大きな1′I!力か
必要であるという問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in an optical switch using the function of a conventional optical isolator as shown in FIG. 3 above, an extremely large 1'I! There was a question of power or necessity.
即ち第3図に示すような磁気回路では、ホルダー15に
巻かれた線輪3に大きな電流を流さないとファラデー回
転子2の磁化は反転できないものであった。That is, in the magnetic circuit shown in FIG. 3, the magnetization of the Faraday rotator 2 could not be reversed unless a large current was passed through the wire 3 wound around the holder 15.
この一つの解決方法として、第4図に示す基板9に形成
したYIG単結晶ン遵膜のファラデー回転子2を用いた
方法が昭58信学総全大、2276及び昭58信学総全
大、513−14に提案されている。第4図の光スイッ
チにおいて、磁気ヨークlは一部分が欠けたリング状を
なし、その欠けた部分に薄膜型のファラデー回転子2が
配され、実質的に閉磁路に近い磁気回路となっている。One way to solve this problem is to use a Faraday rotator 2 made of a YIG single crystal film formed on a substrate 9 shown in Fig. 4. , 513-14. In the optical switch shown in Fig. 4, the magnetic yoke l has a ring shape with a portion missing, and a thin film type Faraday rotator 2 is placed in the missing portion, creating a magnetic circuit that is substantially close to a closed magnetic path. .
また、線輪3はリング状磁気ヨークlの回りに巻かれて
いる。Further, the wire ring 3 is wound around the ring-shaped magnetic yoke l.
この方法では、薄膜状のファラデー回転子2を用いてい
るため反磁界が極めて小さく、わずかな磁界で、即ちわ
ずかな電流でファラデー回転子2の磁化状態を反転でき
るという利点がある。This method uses a thin film Faraday rotator 2, so the demagnetizing field is extremely small, and has the advantage that the magnetization state of the Faraday rotator 2 can be reversed with a small magnetic field, that is, with a small current.
しかし、この方法では、ビーム径の大きな光を通すこと
ができず自ずと応用範囲に限界がある。However, this method cannot pass light with a large beam diameter, which naturally limits its range of application.
このように、従来の磁気光学効果を用いた光スイッチの
構造は、磁化反転させるために大きな電力が必要であり
、実用性のある素子を実現するには種々の問題点があっ
た。As described above, the conventional optical switch structure using the magneto-optic effect requires a large amount of electric power to reverse the magnetization, and there are various problems in realizing a practical device.
本発明の目的は、この問題点を解決するための新しい構
造の磁気回路を有する磁気光学効果を用いたファラデー
回転素子およびこれを用いた光スイッチを提供すること
である。An object of the present invention is to provide a Faraday rotation element using a magneto-optic effect having a magnetic circuit with a new structure to solve this problem, and an optical switch using the same.
[課題を解決するための手段」
一部または全部が半硬質磁石よりなる中空のヨークに貫
通するように光の通過孔を設け、前記ヨークの内部で前
記光の光軸が通過する位置にファラデー回転子を配し、
前記ファラデー回転子と前記ヨークにより閉磁路に近い
磁気回路を形成するとともに、前記ヨークと前記ファラ
デー回転子に囲まれた空間に前記ヨークの磁化状態を変
化させるための線輪を内包したことを特徴とするファラ
デー回転素子である。[Means for Solving the Problems] A light passage hole is provided so as to penetrate through a hollow yoke that is partially or entirely made of a semi-hard magnet, and a Faraday is provided inside the yoke at a position through which the optical axis of the light passes. Arrange the rotor,
A magnetic circuit close to a closed magnetic path is formed by the Faraday rotator and the yoke, and a wire ring for changing the magnetization state of the yoke is included in a space surrounded by the yoke and the Faraday rotator. This is a Faraday rotation element.
本発明において半硬質磁石のヨークを磁化することによ
り、ヨークより発生する磁場によりファラブー回転子を
磁化し入射する光の偏波面を回転することが出来る。半
硬質磁石を用いることで線輪に電流を常時流さなくても
所定の偏波面の回転角を維持することができる。In the present invention, by magnetizing the yoke of the semi-hard magnet, the Farabout rotator can be magnetized by the magnetic field generated by the yoke, and the plane of polarization of incident light can be rotated. By using a semi-hard magnet, it is possible to maintain a predetermined rotation angle of the plane of polarization without constantly passing current through the coil.
このように構成したファラデー回転素子では、逆方向に
瞬間的に大きな電流を流して半硬質磁石の磁化状態すな
わちファラデー回転子の磁化状・態を反転することによ
って光スイッチとして使用することができる。The Faraday rotator element configured in this manner can be used as an optical switch by instantaneously passing a large current in the opposite direction to reverse the magnetization state of the semi-hard magnet, that is, the magnetization state of the Faraday rotator.
また、ファラデー回転子の両側に偏光子を配し、ファラ
デー回転子に入射する偏波面を揃えることにより消光比
を向上することができ好ましい。Furthermore, it is preferable to arrange polarizers on both sides of the Faraday rotator to align the planes of polarization incident on the Faraday rotator, since the extinction ratio can be improved.
第1図は、本発明の光スイッチの原理構造を示す説明図
である。ファラデー回転子2の両側に二つの偏光子6a
、8bを配し、このファラデー回転子2を通る光の偏波
面の回転方向を反転させるために線輪3がファラデー回
転子2の周りに巻かれている。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the principle structure of the optical switch of the present invention. Two polarizers 6a on both sides of the Faraday rotator 2
, 8b are disposed, and a wire ring 3 is wound around the Faraday rotator 2 in order to reverse the rotation direction of the plane of polarization of light passing through the Faraday rotator 2.
さらに、光の通過孔4a、4bを有する半硬質磁石のヨ
ーク1が中心にファラデー回転子2を内包し、かつ線輪
3も内包するように配されている。ヨーク1とファラデ
ー回転子2はほば閉磁路の磁気回路の構成となっている
。8輪3のリード線14a、14bはヨークlの外に取
り出され、これに電流を流すことによりヨークlに印加
する磁場を調整する。従い、この電流を反転するとヨー
ク1の磁化方向が反転し、ファラデー回転子磁化方向も
反転する。Furthermore, a yoke 1 made of a semi-hard magnet having light passage holes 4a and 4b is disposed such that it encloses a Faraday rotator 2 in the center and also encloses a wire ring 3. The yoke 1 and the Faraday rotator 2 constitute a nearly closed magnetic circuit. The lead wires 14a and 14b of the eight wheels 3 are taken out of the yoke l, and by passing a current through them, the magnetic field applied to the yoke l is adjusted. Therefore, when this current is reversed, the magnetization direction of the yoke 1 is reversed, and the Faraday rotor magnetization direction is also reversed.
このような構造により、第1図の本発明の構造は第3図
の従来技術の構造よりもはるかに磁気抵抗が小さく、少
ない電流でファラデー回転子2の磁化を反転でき、ファ
ラデー回転子の飽和のために線輪3に電流を流し続ける
必要がなくなる。Due to this structure, the structure of the present invention shown in FIG. 1 has much lower magnetic resistance than the prior art structure shown in FIG. Therefore, it is no longer necessary to keep current flowing through the coil 3.
この場合、磁場が実線方向7aを向いているときは、入
射光5はa方向に伝搬するが、磁場が点線の方向7bを
向いているときは、入射光5はb方向に伝搬する。In this case, when the magnetic field points in the solid line direction 7a, the incident light 5 propagates in the a direction, but when the magnetic field points in the dotted line direction 7b, the incident light 5 propagates in the b direction.
また、ファラデー回転子の直径とヨークの光通過孔の直
径との間には、性能上極めて密接な関係があり、これら
がファラデー回転子に印加される磁場の強度に対する重
要なパラメータである。ファラデー回転子が飽和するた
めに必要な線輪電流はファラデー回転子の直径がヨーク
の光通過孔直径よりも大きいときに非常に小さくなる。Furthermore, there is a very close relationship between the diameter of the Faraday rotator and the diameter of the light passage hole in the yoke in terms of performance, and these are important parameters for the strength of the magnetic field applied to the Faraday rotator. The coil current required for the Faraday rotator to saturate becomes very small when the diameter of the Faraday rotator is larger than the diameter of the light passage hole in the yoke.
また、上記説明のファラデー回転素子では、ヨーク
、ファラデー回転子、線輪のみの構造を示したが、この
線輪を保持するためのボビン等を加えても良いし、ヨー
ク、ファラデー回転子、線輪の位置を固定する為の支持
部材を挿入しても良いのはもちろんである。Further, in the Faraday rotator element described above, the structure of only the yoke, Faraday rotator, and wire ring is shown, but a bobbin for holding the wire ring may be added, or a yoke, Faraday rotator, wire ring, etc. may be added. Of course, a support member may be inserted to fix the position of the ring.
光スイッチを構成する場合、偏光子として、偏光ビーム
スプリッタあるいはグラントムソンプリズム、くさび型
プリズム等の他の複屈折プリズムが使用できる。When constructing an optical switch, a polarizing beam splitter or other birefringent prisms such as a Glan-Thompson prism or a wedge prism can be used as the polarizer.
「実施例」 以下本発明の実施例を詳しく説明する。"Example" Examples of the present invention will be described in detail below.
(実施例1)
第1図に示す構造を有する光スイッチを作成した。ここ
で6a及び6bは偏光ビームスプリッタよりなる偏光子
、2は入射光5が通過する円柱状のYIGよりなるファ
ラデー回転子、3はヨークlに磁場を印加する線輪、l
は中空部に線輪3及びファラデー回転子2を装架するF
e−Cr−Co磁石製のヨーク、4a及び4bはヨーク
lに設けられた光通過孔である。なお、ファラデー回転
子2の回転角は飽和時で45度とした。(Example 1) An optical switch having the structure shown in FIG. 1 was created. Here, 6a and 6b are polarizers made of polarizing beam splitters, 2 is a Faraday rotator made of cylindrical YIG through which the incident light 5 passes, 3 is a wire ring that applies a magnetic field to the yoke l, and l
is F in which the wire ring 3 and the Faraday rotator 2 are mounted in the hollow part.
Yokes 4a and 4b made of e-Cr-Co magnets are light passing holes provided in the yoke l. Note that the rotation angle of the Faraday rotator 2 was 45 degrees at saturation.
線輪3のリード線14a、14bはヨークの外に取り出
され、第5図の回路に接続されている。すなわち、初期
状態ではスイッチSWI、SW2.SW3.SW4はo
r;Fの状態にあり、電JEから抵抗Rを介してコンデ
ンサーC(20μF)に電荷が蓄積される。Lead wires 14a and 14b of the wire ring 3 are taken out of the yoke and connected to the circuit shown in FIG. That is, in the initial state, the switches SWI, SW2 . SW3. SW4 is o
It is in the state r; F, and electric charge is accumulated in the capacitor C (20 μF) from the electric current JE via the resistor R.
充分に、コンデンサーCが充電された状態で、SWl、
SW2をONにすると尖頭値の高い放電電流が線輪3の
順方向(実線方向)に流れる。放電がほとんど完了した
段階でSWI、SW2を再びOFFにする。この状態で
はFe−Cr−Co磁石よりなるヨーク9は一方向に着
磁され、これによりファラデー回転子2も一方向に安定
に磁化される。このとき、第1図のおいて光はa方向に
伝搬される。When capacitor C is sufficiently charged, SWl,
When SW2 is turned on, a discharge current with a high peak value flows in the forward direction (solid line direction) of the coil 3. When the discharge is almost completed, SWI and SW2 are turned off again. In this state, the yoke 9 made of a Fe--Cr--Co magnet is magnetized in one direction, and thereby the Faraday rotator 2 is also stably magnetized in one direction. At this time, the light is propagated in the direction a in FIG.
光の伝搬方向をa方向からb方向に切り換えたい場合は
、第5図の回路で、S W3. S W4をほぼ同時に
ONすれば実現できる。このとき、放電電流は逆方向(
点線方向)に流れるので半硬質磁石製のヨーク1とファ
ラデー回転子2は反対方向に磁化され、光は第1図にお
いてb方向に伝わる。第6図は第5図に示した各スイッ
チのON、OFFと電流の関係を示したものである。If you want to switch the light propagation direction from direction a to direction b, use the circuit shown in FIG. 5 and switch SW3. This can be achieved by turning on SW4 almost simultaneously. At this time, the discharge current flows in the opposite direction (
Since the light flows in the direction of the dotted line), the yoke 1 made of a semi-hard magnet and the Faraday rotator 2 are magnetized in opposite directions, and the light propagates in the direction b in FIG. FIG. 6 shows the relationship between ON/OFF of each switch shown in FIG. 5 and current.
この実施例では、線輪3に電流を流し続けなくとも安定
なファラデー回転子1の磁化状態を実現できるのが特徴
である。This embodiment is characterized in that a stable magnetization state of the Faraday rotor 1 can be achieved without continuing to supply current to the coil 3.
第1図の本発明の構造と第3図の従来技術の構造を比較
すると明かなどとく、本発明の磁気回路の方がはるかに
磁気抵抗が小さく、平均的に少ない電流でファラデー回
転子2の磁化を反転できる。Comparing the structure of the present invention shown in FIG. 1 with the structure of the prior art shown in FIG. Magnetization can be reversed.
実験の結果、従来構造では連続的に約1OA近い電流が
必要であったが、本発明の実施例では、尖頭値5A以下
、印加電圧50V、コンデンサCより放電される電流の
パルス幅1 m5ec以下で充分であった。As a result of experiments, the conventional structure requires a continuous current of approximately 1 OA, but in the embodiment of the present invention, the peak value is 5 A or less, the applied voltage is 50 V, and the pulse width of the current discharged from capacitor C is 1 m5 ec. The following was sufficient.
しかも、安定状態を維持するために、電流を流し続ける
必要はない。Moreover, it is not necessary to keep current flowing in order to maintain a stable state.
(実施例2) 第7図に示すファラデー回転素子を作成した。(Example 2) A Faraday rotation element shown in FIG. 7 was created.
二のファラデー回転素子は上記実施例1に示すヨーク1
、ファラデー回転子2及び線輪3よりなるファラデー回
転素子のうちヨークlに分割部8を設けたものである。The second Faraday rotation element is the yoke 1 shown in Example 1 above.
, a Faraday rotator element consisting of a Faraday rotator 2 and a wire ring 3, in which a divided portion 8 is provided in the yoke l.
このファラデー回転素子を使用して光通過孔4a、4b
の直径DOとファラデー回転子2の直径DYの比を変化
させてファラデー回転子2の飽和に必要な線輪3の電流
値を測定した。その結果を第8図に示す。Using this Faraday rotation element, the light passing holes 4a and 4b are
The current value of the coil 3 necessary for saturation of the Faraday rotator 2 was measured by changing the ratio of the diameter DO of the Faraday rotor 2 to the diameter DY of the Faraday rotator 2. The results are shown in FIG.
第8図に示すように、DOがDYより大きいときは、飽
和電流は5A以上とかなり大きいが、反対にDoがDY
より小さいときは、飽和電流は5Aよりもかなり小さく
なる。As shown in Figure 8, when DO is larger than DY, the saturation current is quite large at 5 A or more, but on the other hand, when Do is larger than DY
When it is smaller, the saturation current will be much smaller than 5A.
なお、この実施例では、ファラデー回転子の形状として
円柱形としたが、ファラデー回転子の断面形状は矩型で
も多角形でも効果が同じであることは1本技術に関係す
る技術者であれば容易に理解できるであろう。また、ヨ
ークの中心の光通過孔についてもその形状は種々のもの
が考えられる。In this example, the shape of the Faraday rotator is cylindrical, but any engineer related to this technology will know that the effect is the same whether the cross-sectional shape of the Faraday rotor is rectangular or polygonal. It will be easy to understand. Furthermore, various shapes can be considered for the light passage hole at the center of the yoke.
これらの場合には、第8図で得られた寸法の大小関係は
、DOは通過孔の最小・1法、DYはファラデー回転子
の断面形状の最大寸法と変換して考えることができる。In these cases, the size relationship of the dimensions obtained in FIG. 8 can be considered by converting DO into the minimum-one method of the passage hole and DY into the maximum dimension of the cross-sectional shape of the Faraday rotator.
(実施例3)
実施例1で示した光スイッチをDo=0.8DYの関係
で作製し、入射光5の波長と消光比及び挿入損失を測定
した。第9図にその結果を示す。第9図中、実線は電流
を順方向、即ち第1図中の内部磁場方向が78となるよ
うにした場合を示し、一方破線は反対に第1図中の内部
磁場方向が7bとなるようにした場合である。また、入
射光の波長は半導体レーザを想定して、1.55μI付
近とした。(Example 3) The optical switch shown in Example 1 was manufactured with the relationship Do=0.8DY, and the wavelength of the incident light 5, extinction ratio, and insertion loss were measured. Figure 9 shows the results. In FIG. 9, the solid line indicates the case where the current is in the forward direction, that is, the internal magnetic field direction is 78 in FIG. This is the case when Further, the wavelength of the incident light was set around 1.55 μI assuming a semiconductor laser.
第9図に示すように両方向とも挿入損失はldB以下で
あり、望ましくない伝搬方向の漏洩光の減衰量は30
dB以上が確保されており、優れた光スイッチが得られ
ることがわかる。As shown in Figure 9, the insertion loss is less than 1 dB in both directions, and the amount of attenuation of leaked light in the undesirable propagation direction is 30 dB.
dB or more is ensured, indicating that an excellent optical switch can be obtained.
(実施例4)
第10図は、本発明の他の実施例を示す、入射光のビー
ム径が比較的大きい場合等は、ファラデー回転子2の直
径が大きくなるので、反磁界係数が大きくなり、大きな
電流を流す必要がある。この場合には、第10図に示す
ように、光の通過孔の内面にに突起10を設け、&iI
輪の体積を増加させることが有効である。(Embodiment 4) FIG. 10 shows another embodiment of the present invention. When the beam diameter of the incident light is relatively large, the diameter of the Faraday rotator 2 becomes large, so the demagnetizing field coefficient becomes large. , it is necessary to pass a large current. In this case, as shown in FIG. 10, a protrusion 10 is provided on the inner surface of the light passage hole, and
It is effective to increase the volume of the ring.
(実施例5)
第11図は、本発明の他の実施例である。図に示すよう
に、中空のヨーク1の周辺部分に切込み11が設けられ
ている。このようにすることにより、線輪3に電流を流
すことによる線輪の温度上昇を空気の対流の冷却効果に
よりある程度抑えることができる。さらに、ヨーク1の
周辺部分の磁気抵抗と光通過孔4a、4b付近の磁気抵
抗をほぼ同じに設計することができ、ヨークlの表面に
現れる磁荷を最小にすることができる。(Example 5) FIG. 11 shows another example of the present invention. As shown in the figure, a notch 11 is provided in the peripheral portion of the hollow yoke 1. By doing so, the temperature increase in the wire ring 3 caused by passing a current through the wire ring 3 can be suppressed to some extent by the cooling effect of air convection. Furthermore, the magnetic resistance in the peripheral portion of the yoke 1 and the magnetic resistance in the vicinity of the light passage holes 4a and 4b can be designed to be approximately the same, and the magnetic charge appearing on the surface of the yoke 1 can be minimized.
また、本発明の実施例は、ヨーク1全体を半硬質磁石と
したが、ヨーク・1を分割しそれらのある部分を半硬質
磁石としても本発明の効果が変わらない。特に、第10
図の光の通過孔の内面の突起lOの部分のみを半硬質磁
石にすることは効果がある。Further, in the embodiment of the present invention, the entire yoke 1 is made of a semi-hard magnet, but even if the yoke 1 is divided and some portions are made of semi-hard magnets, the effects of the present invention will not change. Especially the 10th
It is effective to make only the portion of the protrusion 10 on the inner surface of the light passage hole shown in the figure a semi-hard magnet.
本発明の実施例では、ファラデー回転子はYIG単結晶
を使用したが、他の材質、例えばBi置換のL P E
(Liquid Phase Epitaxial)
膜等も使用できる。しかし、LPE膜は余りに膜厚が薄
いために励磁用線輪の空間を充分確保できないかもしく
はできたとしてもヨークの中央部分とLPE膜の間隔が
離れすぎて磁気抵抗が大きくなる可能性がある。In the embodiments of the present invention, the Faraday rotator is made of YIG single crystal, but other materials such as Bi-substituted L P E
(Liquid Phase Epitaxial)
Membranes etc. can also be used. However, since the LPE film is too thin, it may not be possible to secure enough space for the excitation coil, or even if it is possible, the distance between the center of the yoke and the LPE film may be too far, increasing magnetic resistance. .
「発明の効果」
このように本発明のファラデー回転素子は、高いイa頼
性有し、かつ低電力駆動が可能である。さらに、半硬質
磁石よりなるヨークの保磁力を使用するため、特に高速
でない光スイッチとして有効である。"Effects of the Invention" As described above, the Faraday rotation element of the present invention has high reliability and can be driven with low power. Furthermore, since the coercive force of a yoke made of a semi-hard magnet is used, it is particularly effective as a low-speed optical switch.
第1図は本発明のファラデー回転素子の構成の一実施例
を示した図、第2図、第3図、第4図は従来の光スイッ
チの構造を示した図、第5図は本発明に使用する電源回
路の一例を示した図、第6図は第5図の電源回路におけ
る放電電流の説明図、第7図は光通過孔とファラデー回
転子の関係を示した図、第8図は瞬間電流とファラデー
回転角の関係を示した図、第9図は本発明のファラデー
回転素子の消光比と挿入損失の一例を示した図、第10
図及び第11図は本発明の他の実施例を示した図である
。
l;ヨーク、2;ファラデー回転子、
3;線輪、4 a、4 b ;光通過孔、5;入射光6
a、6b;偏光子、7 a、7 b ;磁場方向。
10;突起、11;切込み
第1図
第3図
第2図
第4図
第
図
第
図
第
図
第
図
瞬間電流の最大値FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a Faraday rotation element according to the present invention, FIGS. 2, 3, and 4 are diagrams showing the structure of a conventional optical switch, and FIG. 5 is a diagram showing the structure of a conventional optical switch. 6 is an explanatory diagram of the discharge current in the power supply circuit of FIG. 5, FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the light passage hole and the Faraday rotator, and FIG. 9 is a diagram showing the relationship between instantaneous current and Faraday rotation angle, FIG. 9 is a diagram showing an example of the extinction ratio and insertion loss of the Faraday rotation element of the present invention, and FIG.
Figures 1 and 11 are diagrams showing other embodiments of the present invention. l; Yoke, 2; Faraday rotator, 3; wire ring, 4 a, 4 b; light passage hole, 5; incident light 6
a, 6b; polarizer; 7 a, 7 b; magnetic field direction. 10; Protrusion, 11; Notch Fig. 1 Fig. 3 Fig. 2 Fig. 4 Fig. 4
Claims (7)
クに貫通するように光の通過孔を設け、前記ヨークの中
空部で前記光の光軸が通過する位置にファラデー回転子
を配し、前記ファラデー回転子と前記ヨークにより閉磁
路に近い磁気回路を形成するとともに、前記ヨークと前
記ファラデー回転子に囲まれた空間に前記ヨークの磁化
状態を変化させるための線輪を内包したことを特徴とす
るファラデー回転素子。(1) A light passage hole is provided so as to penetrate through a hollow yoke partially or entirely made of a semi-hard magnet, and a Faraday rotator is arranged at a position where the optical axis of the light passes through the hollow part of the yoke. The Faraday rotator and the yoke form a magnetic circuit close to a closed magnetic path, and a space surrounded by the yoke and the Faraday rotator includes a wire ring for changing the magnetization state of the yoke. Characteristic Faraday rotation element.
の最小寸法が、前記ファラデー回転子の光軸に対して垂
直方向の最大寸法より、小さいことを特徴とする請求項
1に記載のファラデー回転素子。(2) The minimum dimension of the light passage hole provided in the yoke according to claim 1 is smaller than the maximum dimension in the direction perpendicular to the optical axis of the Faraday rotator. Faraday rotary element as described.
に分割可能になっていることを特徴とする請求項1又は
2に記載のファラデー回転素子。(3) The Faraday rotation element according to claim 1 or 2, wherein the yoke according to claim 1 or 2 can be divided into two or more parts.
が除去されていることを特徴とするファラデー回転素子
。(4) A Faraday rotation element, wherein a part of the yoke according to any one of claims 1 to 3 is removed.
て、前記ファラデー回転子がYIG(Y_3Fe_5O
_1_2)を主成分とするガーネット型フェライト単結
晶を用いたことを特徴とするファラデー回転素子。(5) In the Faraday rotator according to claims 1 to 4, the Faraday rotator is YIG (Y_3Fe_5O
A Faraday rotation element characterized by using a garnet type ferrite single crystal containing _1_2) as a main component.
転素子の両側に偏光子を配し、前記ファラデー回転子の
磁化方向を反転させて光路を変えることを特徴とする光
スイッチ。(6) An optical switch characterized in that polarizers are disposed on both sides of the Faraday rotator according to any one of claims 1 to 5, and the optical path is changed by reversing the magnetization direction of the Faraday rotator.
しヨークを磁化することによりファラデー回転子の一つ
の安定状態をえる構成としたことを特徴とする請求項6
に記載の光スイッチ。(7) Claim 6 characterized in that one stable state of the Faraday rotor is obtained by passing current through the wire for a certain period of time in the forward or reverse direction and magnetizing the yoke.
Optical switch described in.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1021829A JPH02201420A (en) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | Faraday rotation element and optical switch using it |
KR1019900000928A KR930010691B1 (en) | 1989-01-31 | 1990-01-29 | Faraday rotator and optic switch with front apparatus |
EP19900101728 EP0381117A3 (en) | 1989-01-31 | 1990-01-29 | Faraday rotator device and optical switch containing same |
US07/472,103 US5048937A (en) | 1989-01-31 | 1990-01-30 | Faraday rotator device and optical switch containing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1021829A JPH02201420A (en) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | Faraday rotation element and optical switch using it |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02201420A true JPH02201420A (en) | 1990-08-09 |
Family
ID=12065958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1021829A Pending JPH02201420A (en) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | Faraday rotation element and optical switch using it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02201420A (en) |
-
1989
- 1989-01-31 JP JP1021829A patent/JPH02201420A/en active Pending
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