JPH0856039A - ガーネット厚膜を用いた光信号切り替えスイッチ - Google Patents
ガーネット厚膜を用いた光信号切り替えスイッチInfo
- Publication number
- JPH0856039A JPH0856039A JP19025894A JP19025894A JPH0856039A JP H0856039 A JPH0856039 A JP H0856039A JP 19025894 A JP19025894 A JP 19025894A JP 19025894 A JP19025894 A JP 19025894A JP H0856039 A JPH0856039 A JP H0856039A
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- Japan
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- faraday element
- changeover switch
- thick film
- optical signal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 構成が簡単、小型で、安価で、省電力型の光
信号切り替えスイッチを提供すること。 【構成】 磁界切替え可能な電磁石１４付きのビスマス
置換型希土類鉄ガーネットの厚膜からなるファラデー素
子１１と、このファラデー素子の光軸上に配置された偏
光プリズム１３とを含む光信号切り替えスイッチにおい
て、前記ファラデー素子が、Ｇｄ3-X ＢｉX Ｆｅ
5-Y （ＡｌＧａ）Y Ｏ12（但し０．５≦Ｘ≦１．５の範
囲、０．３≦Ｙ≦１．５の範囲）で構成される厚膜から
なるファラデー素子であることを特徴とする。
信号切り替えスイッチを提供すること。 【構成】 磁界切替え可能な電磁石１４付きのビスマス
置換型希土類鉄ガーネットの厚膜からなるファラデー素
子１１と、このファラデー素子の光軸上に配置された偏
光プリズム１３とを含む光信号切り替えスイッチにおい
て、前記ファラデー素子が、Ｇｄ3-X ＢｉX Ｆｅ
5-Y （ＡｌＧａ）Y Ｏ12（但し０．５≦Ｘ≦１．５の範
囲、０．３≦Ｙ≦１．５の範囲）で構成される厚膜から
なるファラデー素子であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信あるいは光学機
器において用いられる光スイッチ、特にファラデー素子
を用いた光切り替えスイッチに関するものである。
器において用いられる光スイッチ、特にファラデー素子
を用いた光切り替えスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来半導体レーザなどで出射した光を２
つの光路をなす光ファイバに交互に伝搬させる方法とし
て、光フィバー自体あるいはプリズム等光部品の位置の
移動による機械的方法と、ファラデー素子による磁気光
学効果を利用する非機械的方法とがある。これらの内前
者は長期間の使用のうちに可動部の磨耗が生じやすく信
頼性の点で問題があるので、最近は後者の方法が多く使
用されるようになった。
つの光路をなす光ファイバに交互に伝搬させる方法とし
て、光フィバー自体あるいはプリズム等光部品の位置の
移動による機械的方法と、ファラデー素子による磁気光
学効果を利用する非機械的方法とがある。これらの内前
者は長期間の使用のうちに可動部の磨耗が生じやすく信
頼性の点で問題があるので、最近は後者の方法が多く使
用されるようになった。
【０００３】後者の非機械的方法による光切り替えスイ
ッチは、ファラデー素子に印加する直流磁界の向きを制
御することにより、これに入射する光の偏波面を、光の
透過方向に垂直な面において、磁界の向きに依存して入
射方向から見て時計回りまたは反時計回りの向きにそれ
ぞれ４５度回転して２つの場合の偏波面を互いに直交さ
せ、これらの偏光を偏光プリズムに導くことにより２つ
の光路に分離して伝搬させる構成となっている。そして
ファラデー素子としてはビスマス置換型希土類鉄ガーネ
ットであるＴｂ2.1 Ｂｉ0.7 Ｆｅ5 Ｏ12からなるファラ
デー素子が用いられていた。なお前記の構成のままでは
偏光プリズムを偏光方向に対し４５゜傾ける必要がある
ので、これを避けるために入射光の偏光方向を４５゜傾
けるかファラデー素子の前又は後ろに１／４波長板を挿
入して補正するのが普通である。
ッチは、ファラデー素子に印加する直流磁界の向きを制
御することにより、これに入射する光の偏波面を、光の
透過方向に垂直な面において、磁界の向きに依存して入
射方向から見て時計回りまたは反時計回りの向きにそれ
ぞれ４５度回転して２つの場合の偏波面を互いに直交さ
せ、これらの偏光を偏光プリズムに導くことにより２つ
の光路に分離して伝搬させる構成となっている。そして
ファラデー素子としてはビスマス置換型希土類鉄ガーネ
ットであるＴｂ2.1 Ｂｉ0.7 Ｆｅ5 Ｏ12からなるファラ
デー素子が用いられていた。なお前記の構成のままでは
偏光プリズムを偏光方向に対し４５゜傾ける必要がある
ので、これを避けるために入射光の偏光方向を４５゜傾
けるかファラデー素子の前又は後ろに１／４波長板を挿
入して補正するのが普通である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法において
は、可動部分がないので信頼性の点では問題はないが、
光路制御用の磁界を確保するために磁界印加用電磁石に
常時通電しなければならならず、この消費電力が大きい
という問題点がある。
は、可動部分がないので信頼性の点では問題はないが、
光路制御用の磁界を確保するために磁界印加用電磁石に
常時通電しなければならならず、この消費電力が大きい
という問題点がある。
【０００５】一方磁気光学効果を利用した非機械的な偏
光切り替えスイッチとして、磁界印加用電磁石に半硬磁
性材料からなるヨークを採用したものがあり、ファラデ
ー素子の磁化の向きを変えるときのみ電磁石に通電すれ
ばよいので、省電力の観点から好ましいものであるが、
反面、機構が複雑、大型となりコスト高になることが短
所である。それは半硬磁性材料をヨークとした電磁石の
場合、飽和磁束密度の上限（飽和値）が大きくなく、そ
のため大型になり、コスト高になるのは避けられないか
らである。例えば特開昭５５−１００５３１号公報にそ
の例が記載されている。
光切り替えスイッチとして、磁界印加用電磁石に半硬磁
性材料からなるヨークを採用したものがあり、ファラデ
ー素子の磁化の向きを変えるときのみ電磁石に通電すれ
ばよいので、省電力の観点から好ましいものであるが、
反面、機構が複雑、大型となりコスト高になることが短
所である。それは半硬磁性材料をヨークとした電磁石の
場合、飽和磁束密度の上限（飽和値）が大きくなく、そ
のため大型になり、コスト高になるのは避けられないか
らである。例えば特開昭５５−１００５３１号公報にそ
の例が記載されている。
【０００６】したがって本発明の目的は、前述のように
既存各種方式の光切り替えスイッチが持つ種々の欠点を
解消することにあり、可動機構部がなく、構成が簡単、
小型で、安価で、省電力型の光切り替えスイッチを提供
することにある。
既存各種方式の光切り替えスイッチが持つ種々の欠点を
解消することにあり、可動機構部がなく、構成が簡単、
小型で、安価で、省電力型の光切り替えスイッチを提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、磁界切
替え可能な電磁石付きのビスマス置換型希土類鉄ガーネ
ットの厚膜からなるファラデー素子と、このファラデー
素子の光軸上に配置された偏光プリズムとを含む光信号
切り替えスイッチにおいて、前記ファラデー素子が、Ｇ
ｄ3-X ＢｉX Ｆｅ5-Y （ＡｌＧａ）Y Ｏ12（但し０．５
≦Ｘ≦１．５の範囲、０．３≦Ｙ≦１．５の範囲）で構
成される厚膜からなるファラデー素子であることを特徴
とする、ガーネット厚膜を用いた光信号切り替えスイッ
チが得られる。
替え可能な電磁石付きのビスマス置換型希土類鉄ガーネ
ットの厚膜からなるファラデー素子と、このファラデー
素子の光軸上に配置された偏光プリズムとを含む光信号
切り替えスイッチにおいて、前記ファラデー素子が、Ｇ
ｄ3-X ＢｉX Ｆｅ5-Y （ＡｌＧａ）Y Ｏ12（但し０．５
≦Ｘ≦１．５の範囲、０．３≦Ｙ≦１．５の範囲）で構
成される厚膜からなるファラデー素子であることを特徴
とする、ガーネット厚膜を用いた光信号切り替えスイッ
チが得られる。
【０００８】
【作用】本発明においては、ファラデー素子として、置
換型希土類鉄ガーネットの内特に鉄の一部をＧａＡｌに
置き換えたものを用いているので、一旦数ｋＯｅの外部
磁界を加えて磁化すると、外部磁界を取り去っても単一
磁区を安定に保持する特性を有している。したがってフ
ァラデー素子の磁化方向の切り替えはパルス磁界によっ
て可能であり、その後は外部磁界の常時印加から解放さ
れる。
換型希土類鉄ガーネットの内特に鉄の一部をＧａＡｌに
置き換えたものを用いているので、一旦数ｋＯｅの外部
磁界を加えて磁化すると、外部磁界を取り去っても単一
磁区を安定に保持する特性を有している。したがってフ
ァラデー素子の磁化方向の切り替えはパルス磁界によっ
て可能であり、その後は外部磁界の常時印加から解放さ
れる。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例を以下に示す。
【００１０】図１は本発明の第１の実施例の構成を示
し、(a) と(b) はファラデー素子に印加する磁界の向き
を右左に変えたときを区別して示した図である。図１
(a) において、波長１．３１μｍの半導体レーザ（図示
せず）からの紙面に平行（Ｐ）に偏光した信号Ａの光路
に沿って順に、ＡｌＧａを含むガーネットから成るファ
ラデー素子（以下ＡｌＧａを含むファラデー素子と言
う）１１と、１／４波長板１２と、偏光プリズム１３
と、図示してない光ファイバとが配置されている。そし
てＡｌＧａを含むファラデー素子１１の入射光および出
射光の光路を確保した上で、これを包含するように電磁
石１４を配置し、パルス電源１５によりパルス磁界を印
加するように構成されている。なお図には、半導体レー
ザや光ファイバのほかに、集光レンズなども一切省略し
てある。
し、(a) と(b) はファラデー素子に印加する磁界の向き
を右左に変えたときを区別して示した図である。図１
(a) において、波長１．３１μｍの半導体レーザ（図示
せず）からの紙面に平行（Ｐ）に偏光した信号Ａの光路
に沿って順に、ＡｌＧａを含むガーネットから成るファ
ラデー素子（以下ＡｌＧａを含むファラデー素子と言
う）１１と、１／４波長板１２と、偏光プリズム１３
と、図示してない光ファイバとが配置されている。そし
てＡｌＧａを含むファラデー素子１１の入射光および出
射光の光路を確保した上で、これを包含するように電磁
石１４を配置し、パルス電源１５によりパルス磁界を印
加するように構成されている。なお図には、半導体レー
ザや光ファイバのほかに、集光レンズなども一切省略し
てある。
【００１１】ファラデー素子は、液相エピタキシャル
（ＬＰＥ）法によって育成したビスマス置換希土類鉄ガ
ーネット単結晶厚膜で、次式で示される組成をもってこ
れにあてた： Ｇｄ1.8 Ｂｉ1.2 Ｆｅ4.0 （ＡｌＧａ）0.5 Ｏ12 ここでガーネット単結晶厚膜はとくに膜面および端面に
加工による欠陥を残さぬよう熱処理を施し加工歪を除去
した。
（ＬＰＥ）法によって育成したビスマス置換希土類鉄ガ
ーネット単結晶厚膜で、次式で示される組成をもってこ
れにあてた： Ｇｄ1.8 Ｂｉ1.2 Ｆｅ4.0 （ＡｌＧａ）0.5 Ｏ12 ここでガーネット単結晶厚膜はとくに膜面および端面に
加工による欠陥を残さぬよう熱処理を施し加工歪を除去
した。
【００１２】図２の(a) は上記のＡｌＧａを含むガーネ
ットの磁化特性を示した図で、一旦磁気飽和すると、す
なわち単一磁区状態になると、反対方向に約１２０Ｏｅ
の磁界を印加するまではその状態が保持され、それ以上
の磁界では磁区の向きが反転する。また磁気飽和後、外
部磁界を取り去った状態で赤外線カメラで試料の内部観
察を行うと、単一磁区であることが分かる。膜の厚さは
３００ないし５００μｍ程度のものが多く、その際膜の
面積は１０ｍｍ平方以上では単一磁区の形成は困難であ
る。なお図２の(b) 及び(c) は参考までに示した従来使
われていたガーネットＧｄ1.5 Ｂｉ1.5 Ｆｅ5 Ｏ12と、
Ｔｂ2.1 Ｂｉ0.7 Ｆｅ5 Ｏ12のＢ−Ｈ図をそれぞれ示し
た図であり、単一磁区とはなり得ず、パルス電力の印加
では使用出来ないことを示している。
ットの磁化特性を示した図で、一旦磁気飽和すると、す
なわち単一磁区状態になると、反対方向に約１２０Ｏｅ
の磁界を印加するまではその状態が保持され、それ以上
の磁界では磁区の向きが反転する。また磁気飽和後、外
部磁界を取り去った状態で赤外線カメラで試料の内部観
察を行うと、単一磁区であることが分かる。膜の厚さは
３００ないし５００μｍ程度のものが多く、その際膜の
面積は１０ｍｍ平方以上では単一磁区の形成は困難であ
る。なお図２の(b) 及び(c) は参考までに示した従来使
われていたガーネットＧｄ1.5 Ｂｉ1.5 Ｆｅ5 Ｏ12と、
Ｔｂ2.1 Ｂｉ0.7 Ｆｅ5 Ｏ12のＢ−Ｈ図をそれぞれ示し
た図であり、単一磁区とはなり得ず、パルス電力の印加
では使用出来ないことを示している。
【００１３】ここで図１(a) に戻って、いまＡｌＧａを
含むファラデー素子１１に光の進行方向と同じ向きに約
３ｋＯｅのパルス磁界Ｈａを印加すると、半導体レーザ
を出射した信号Ａは、ファラデー素子１１によって偏波
面が時計方向に４５度回転する。これが１／４波長板１
２で反時計方向に４５度回転し、結局始めの方向に戻
り、偏光プリズム１３によって光路が変更されることな
く直進し図示してない光ファイバに入射する。次に図１
(b) において、パルス磁界Ｈａを反対向きＨｂに切り替
えると、信号Ａはファラデー素子１１によって偏波面が
反時計方向に４５度回転する。これが１／４波長板１２
でさらに反時計方向に４５度回転し、結局始めの方向と
直角に偏光し、偏光プリズム１３によって光路が直角に
切り替わる。すなわち磁界印加のためのパルス電流の向
きを切り替えることによって光路の切り替え制御が可能
となる。
含むファラデー素子１１に光の進行方向と同じ向きに約
３ｋＯｅのパルス磁界Ｈａを印加すると、半導体レーザ
を出射した信号Ａは、ファラデー素子１１によって偏波
面が時計方向に４５度回転する。これが１／４波長板１
２で反時計方向に４５度回転し、結局始めの方向に戻
り、偏光プリズム１３によって光路が変更されることな
く直進し図示してない光ファイバに入射する。次に図１
(b) において、パルス磁界Ｈａを反対向きＨｂに切り替
えると、信号Ａはファラデー素子１１によって偏波面が
反時計方向に４５度回転する。これが１／４波長板１２
でさらに反時計方向に４５度回転し、結局始めの方向と
直角に偏光し、偏光プリズム１３によって光路が直角に
切り替わる。すなわち磁界印加のためのパルス電流の向
きを切り替えることによって光路の切り替え制御が可能
となる。
【００１４】図３は本発明の図１の実施例の変形の構成
を示し、(a) と(b) はファラデー素子に印加する磁界の
向きを右左に変えたときを区別して示した図であり、図
１の場合と同じである。図３の構成が図１の構成と異な
るのは、入力側にさらに偏光プリズム１６を配置したこ
とであり、(a) の場合は入力の信号Ａは出力するときは
直進し、入力信号Ｂは出力側の偏光プリズム１３で直角
に曲がって出力するように構成されている。(b) の場合
は入力の信号Ａは出力側の偏光プリズム１３で直角に曲
り、入力の信号Ｂは主力側の偏光プリズムを直進して出
力する。なお上記の２つの例ではいずれもパルス状の磁
界を用いているが、直流磁界でも使用できることは言う
までもない。
を示し、(a) と(b) はファラデー素子に印加する磁界の
向きを右左に変えたときを区別して示した図であり、図
１の場合と同じである。図３の構成が図１の構成と異な
るのは、入力側にさらに偏光プリズム１６を配置したこ
とであり、(a) の場合は入力の信号Ａは出力するときは
直進し、入力信号Ｂは出力側の偏光プリズム１３で直角
に曲がって出力するように構成されている。(b) の場合
は入力の信号Ａは出力側の偏光プリズム１３で直角に曲
り、入力の信号Ｂは主力側の偏光プリズムを直進して出
力する。なお上記の２つの例ではいずれもパルス状の磁
界を用いているが、直流磁界でも使用できることは言う
までもない。
【００１５】以上の説明はＡｌＧａを含むファラデー素
子１１として図２の(a) に示すような特性を示すＧｄ
1.8 Ｂｉ1.2 Ｆｅ4.0 （ＡｌＧａ）0.5 Ｏ12を用いた
が、Ｇｄ3-X ＢｉX Ｆｅ5-Y （ＡｌＧａ）Y Ｏ12（但し
０．５≦Ｘ≦１．５の範囲、０．３≦Ｙ≦１．５の範
囲）の範囲内で同じような結果が得られる。
子１１として図２の(a) に示すような特性を示すＧｄ
1.8 Ｂｉ1.2 Ｆｅ4.0 （ＡｌＧａ）0.5 Ｏ12を用いた
が、Ｇｄ3-X ＢｉX Ｆｅ5-Y （ＡｌＧａ）Y Ｏ12（但し
０．５≦Ｘ≦１．５の範囲、０．３≦Ｙ≦１．５の範
囲）の範囲内で同じような結果が得られる。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように本発明においては、フ
ァラデー素子として置換型希土類鉄ガーネットの内特に
鉄の一部をＧａＡｌに置き換えたものを使用しているの
で、磁界の印加はパルス状電力でよく、したがって電力
消費が少なくてすみ経済的である。
ァラデー素子として置換型希土類鉄ガーネットの内特に
鉄の一部をＧａＡｌに置き換えたものを使用しているの
で、磁界の印加はパルス状電力でよく、したがって電力
消費が少なくてすみ経済的である。
【図１】本発明の実施例の構成を示す図。
【図２】本発明の光切り替え器に用いるＡｌＧａを含む
ガーネットの磁化特性(a) を従来用いられていたガーネ
ットの磁化特性(b) および(c) と比較してみた図。
ガーネットの磁化特性(a) を従来用いられていたガーネ
ットの磁化特性(b) および(c) と比較してみた図。
【図３】本発明の実施例の変形を示す図。
１１ ＡｌＧａを含むファラデー素子 １２ 波長板 １３ 偏光プリズム １４ 電磁石 １５ パルス電源 １６ 偏光プリズム
Claims (1)
- 【請求項１】 磁界切替え可能な電磁石付きのビスマス
置換型希土類鉄ガーネットの厚膜からなるファラデー素
子と、このファラデー素子の光軸上に配置された偏光プ
リズムとを含む光信号切り替えスイッチにおいて、前記
ファラデー素子が、Ｇｄ3-X ＢｉX Ｆｅ5-Y （ＡｌＧ
ａ）Y Ｏ12（但し０．５≦Ｘ≦１．５の範囲、０．３≦
Ｙ≦１．５の範囲）で構成される厚膜からなるファラデ
ー素子であることを特徴とする、ガーネット厚膜を用い
た光信号切り替えスイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19025894A JPH0856039A (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | ガーネット厚膜を用いた光信号切り替えスイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19025894A JPH0856039A (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | ガーネット厚膜を用いた光信号切り替えスイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0856039A true JPH0856039A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16255154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19025894A Pending JPH0856039A (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | ガーネット厚膜を用いた光信号切り替えスイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0856039A (ja) |
-
1994
- 1994-08-12 JP JP19025894A patent/JPH0856039A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050202 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050404 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050518 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |