JPH09179069A

JPH09179069A - 光回路素子

Info

Publication number: JPH09179069A
Application number: JP35119195A
Authority: JP
Inventors: Mototsugu Goto; 元次後藤; Kosuke Takahashi; 孝祐高橋; Yuuko Oota; 猶子大田
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】生産性が良好で、小型な光回路素子を提供す
ること【解決手段】半割りされた２つの同一形状の分割磁石
１０ａ，１０ｂにより、１つの筒型磁石１０が構成さ
れ、その中空部１１に、ファラデー素子１２が挿入配置
され、光回路素子が構成される。係るファラデー素子，
中空部の形状は、菱形であり、長い対角線に沿って分割
利磁石に分断される。ファラデー素子の内接円が有効範
囲１４となり、それ以外は有効範囲外領域１７ａ，ｂと
なる。ファラデー素子が菱形なので切断工程数が正方形
のファラデー素子と等しくでき、また、長い対角線の両
端の有効範囲外領域の面積を増加させて、当該部位を把
持しても有効範囲を傷付けないので生産性が向上する。
菱形にしたので、長い対角線の長さと、筒型磁石の外径
とをほぼ同じにでき、有効範囲を狭くすることなく筒型
磁石の外形を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光回路素子に関す
るもので、より具体的には、小型光アイソレータ等の光
学部品に用いられる光回路素子の構成に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の光回路素子としては、図６に示す
ように、筒型磁石１の中空部内にファラデー素子２を固
定して形成されている。係る光回路素子を用いて、例え
ば光アイソレータ等の光学部品を形成すると、同図に示
すように、係る光回路素子の両端面（筒型磁石１の両端
面）に、筒型の偏光子ホルダー３を接着し、係る偏光子
ホルダー３の中空部内に偏光子４を固定して、光アイソ
レータ等の光学部品を形成している。

【０００３】ところで、上記ファラデー素子２の形状
は、筒型磁石１への取り付け作業を容易にするために、
様々な形態が考えられている。その一例を示すと、例え
ば、図７に示すように、正方形，正八角形，円形等があ
る。係るファラデー素子の製造工程としては、製造した
いファラデー素子よりさらに大きい正方形のファラデー
素子基板５を平行に所定位置で切断することにより正方
形のファラデー素子２を形成する。そして、係る正方形
のファラデー素子をさらに所定位置（破線で示す位置）
で切断して、正八角形のファラデー素子２′を製造した
り、または、所定位置（一点鎖線で示す位置）まで削
り、円形のファラデー素子２″を製造している。

【０００４】そして、上記した様々な形状のファラデー
素子は、各々のファラデー素子の形状に合わせた中空部
６を持つ筒型磁石１に固定される。このとき、図８に示
すように、筒型磁石１は、半割りにされた分割磁石１
ａ，１ｂを一体化することにより構成される。そのた
め、ファラデー素子１を、両分割磁石１ａ，１ｂに形成
された両凹部に挟み込むことにより筒型磁石に内蔵する
ようにしている。

【０００５】ファラデー素子の取り付け作業は、ファラ
デー素子の光の透過面に傷等を付けないように、ファラ
デー素子２の側面２ａをピンセット７で挟み込み（図９
参照）、その状態のまま図１０に示すようにファラデー
素子２を分割磁石１ｂ（１ａ）に形成された凹部にセッ
トする。そして、係るファラデー素子２の端部に接着
剤，ガラス融着，はんだ付け等の固定部材８を塗布させ
て分割磁石１ｂ（１ａ）に固定するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、光回路素子を用
いた装置の小型化にともない、光回路素子もできる限り
小型化する必要が生じてきた。しかしながら、従来の光
回路素子では、筒型磁石１の加工性及びファラデー素子
２の有効径の確保等の点から、光回路素子全体の小型化
に限界があった。

【０００７】すなわち、加工性の要請から、筒型磁石１
の外径を小さくすると、それに伴い中空部６の内形状も
小さくする必要がある。すなわち、中空部６の内形状を
変えることなく外径を小さくすると、図１０に示すよう
に、分割磁石１ａ（１ｂ）の凹部内面から外側面までの
距離が、ｔ１からｔ１′のように短くなり、その肉薄の
部分で破損してしまうからである。

【０００８】その結果、筒型磁石１の外径を小さくする
と、それに伴い中空部６の内形状も小さくなり、ひいて
はその中空部６に実装するファラデー素子２の有効径が
小さくなってしまうという問題を生じる。

【０００９】すなわち、光回路素子を通過する光の光軸
断面は一般に円形である。ファラデー素子をできる限り
小型化したときに、有効範囲９を大きくとれる形状を考
慮する必要がある。ここで、有効範囲を大きくとるため
のファラデー素子の形状は、ファラデー素子の面積に対
して係るファラデー素子の内接円が大きい形状である。
つまり、小型化する筒型磁石に対して、内接円をなるべ
く大きくとることのできる形状のファラデー素子を配置
するために、中空部の断面積をなるべく大きく取る必要
がある。

【００１０】一方、ファラデー素子の面積が同じ場合、
その外形状が円形に近いほど有効範囲９の直径（有効
径）を大きくすることができ、その点では図７に示した
ように、ファラデー素子２の形状を正八角形や円形にす
ると、小型化を図りつつ所望の有効径を発揮させること
が可能となる。

【００１１】しかし、そのようにファラデー素子２の形
状を正八角形等の正多角形や円形にするためには、工程
数が増加してしまい、生産性が低下する。さらに、正八
角形等の正多角形とした場合には、有効範囲９の周囲に
存在する領域（有効範囲９と外周囲との間に存在する領
域で、実質的に光が透過しない領域）が小さくなってし
まう。

【００１２】従って、図９に示したように、ファラデー
素子２の薄い側面２ａを両側から挟み込まざるを得ず、
持ちにくくて作業性が悪いばかりでなく、少しでも持つ
位置がずれたり、挟み込む際に透過面にピンセット７の
先が触れると、有効範囲９内を傷つけてしまい、不良品
となるおそれがある。また、仮に傷などつけることな
く、分割磁石１ａ（１ｂ）に装着できたとしても、固定
の際に用いる固定部材８が有効範囲９内まではみ出てし
まい不良品となるおそれもある。

【００１３】そして、実際の組立作業時には、係る事態
が発生しないように、細心の注意を必要とし、より作業
性が低下する。また、固定部材８のはみ出しをしないよ
うに、固定部材８の使用量を減らすことも考えられる
が、接合強度不足となるおそれがあり好ましくない。

【００１４】また、図１０に示すように、ファラデー素
子２と分割磁石１ｂ（または１ａ）を固定部材８で接着
することにより、固化した固定部材８とファラデー素子
２とが温度膨脹により膨脹（または縮小）すると、その
ときの膨脹率（または縮小率）の違いにより両者に応力
が生じる。そして、係る応力がファラデー素子に影響し
て歪み部分（斜線部分）が生じる。係る歪み部分は、固
定部材８の接着範囲を中心にして広がり、係るファラデ
ー素子２の有効範囲９にも影響を及ぼしてしまう。その
ため、所望の特性（ファラデー回転角）が得られず、不
良品となるおそれがある。

【００１５】さらに、ファラデー素子２の小型・薄型化
を図ると、上記したようにファラデー素子２の側面２ａ
を挟み込む方式では、持ちにくくなり、作業性が低下
し、また力を入れすぎると、素子の破損を来すおそれも
ある。

【００１６】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題点を解
決し、小型化された筒型磁石に対するファラデー素子の
有効範囲を大きくとることができ、かつ、係るファラデ
ー素子の製造工程数を少なくでき、ファラデー素子を筒
型磁石に取り付ける場合でも、その取り付け方法や、固
定部材等の影響により生じるファラデー素子の有効範囲
の歪みを防ぎ、歩留まりの良好となる光回路素子を提供
することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る光回路素子では、筒型磁石と、前記
筒型磁石の軸方向に延びる貫通孔からなる中空部内に固
定されたファラデー素子とを備えたものを基本構成と
し、以下の要件，を満たすようにした。

【００１８】前記中空部及びファラデー素子の形状を
対角線の長さの異なる菱形に形成する。前記筒型磁石
は、所定位置で分割された分割磁石をその分割面で接合
して一体化して筒型にするが、その分割磁石は、前記菱
形における長い方の対角線に沿って分割して構成する
（請求項１）。

【００１９】そして、好ましくは、前記ファラデー素子
と筒型磁石の固定が、前記長い方の対角線の端部近傍で
あって、対象とする光が通過しない領域（実施の形態で
は、「有効範囲外領域１７ａ」）に固定部材を塗布する
ことにより行うようにすることである（請求項２）。こ
こで固定部材としては、例えば接着剤，融着ガラス，は
んだ等を用いることができる。

【００２０】ファラデー素子を通過する光の断面は一般
に円形となるので、ファラデー素子の有効範囲も円形と
なり、同一形状のファラデー素子における最大の有効範
囲は、その菱形の内接円となる。そして、菱形にしたた
め、内接円の円周から長い方の対角線の両端の頂点まで
の距離は正方形のものに比べて長くなり、それにともな
い内接円の外側の有効範囲外領域の面積も広がる。

【００２１】したがって、その有効範囲外領域をピンセ
ット等の治具で挟んでも、その治具の先端が誤って有効
範囲内に接触して傷付けるおそれもなく、また、挟んだ
時に生じる内部応力・歪みも有効範囲に伝わらないので
簡単にファラデー素子を挟み分割磁石にセットできる。

【００２２】また、同様の理由から請求項２のように、
係る有効範囲外領域に固定部材を塗布しても、その固定
部材が有効範囲内まではみ出して不良品となるおそれも
可及的に抑制され、十分な量を使用・塗布でき、確実に
ファラデー素子と分割磁石（筒型磁石）を固定すること
ができる。さらに、長い対角線上の端部側に生じる有効
範囲外領域を接着箇所としたことで、固定部材とファラ
デー素子等との温度変化による体積膨脹の違いから生じ
る応力は、面積の大きい有効範囲外領域で吸収されて、
有効範囲内に及ばない。

【００２３】一方、ファラデー素子の形状が菱形であり
四角形なので、直線状に４回切断するだけでファラデー
素子基板からの切り出しが可能となる。よって、従来か
ら行われている正方形のものと同様の工程で製造でき、
作業性が従来のものと同等或いはそれ以上となる。

【００２４】さらに、正方形のファラデー素子が取り付
けられている同一径の筒型磁石に対しては、長い対角線
を筒型磁石の直径と同じ長さをとれるので、ファラデー
素子の内接円は、正方形のファラデー素子の内接円の面
積と比較して大きくなる。つまり、有効範囲は本発明に
係る光回路素子を構成するファラデー素子の方が広くな
る。言い換えると、従来の正方形のファラデー素子と同
一の有効範囲を持つファラデー素子は、より小型化され
た筒型磁石に取り付けることができる。

【００２５】分割磁石は、中空部の長い方の対角線に沿
って分割されるので、分割磁石同士の接合面となるパー
ティング面を小さくし、それにともない中央の折曲部分
（中空部が短い対角線の頂点）の外周囲との距離（実施
の形態では符号「ｔ１」で示している）を長くすること
が可能となり、正方形のファラデー素子を実装する従来
のタイプと同一の外径からなる筒型磁石を用いた場合に
は、強度が増す。よって、筒型磁石の外径を小さくして
も、ｔ１は、正方形の場合よりも同等または長くでき、
係る点からも外径の小さな小型の筒型磁石を使用するこ
とができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る光回路素子
の実施の形態を示している。同図に示すように、光回路
素子は、筒型磁石１０と、その内部に形成された中空部
１１に挿入配置されたファラデー素子１２とから構成さ
れている。また、筒型磁石１０は、半割りされた２つの
同一形状からなる２つの分割磁石１０ａ，１０ｂから構
成されている。係る点では従来のものと同様である。

【００２７】ここで本発明では、中空部１１及びファラ
デー素子１２の形状を菱形に形成している。さらに、本
形態では、その菱形の対角線の長い方の距離を筒型磁石
１０の外径とほぼ同じになるように形成されている。

【００２８】分割磁石１０ａ，１０ｂは、円柱を半割り
して断面が半円形状になった半円柱の平坦な側面を二等
辺三角形状に切除された凹部を有し、断面略Ｖ字状にな
るように形成される。そして、上記半円柱の平坦な側面
のうち、残った部分がパーティング面１３となり、その
パーティング面１３同士を接触させた状態で両分割磁石
１０ａ，１０ｂを一体化させる。これにより、上記二等
辺三角形状の凹部が合成され、全体として菱形の中空部
１１が形成される。なお、パーティング面とは分割面の
ことをいい、分割磁石１０ａ，１０ｂ同士を合わせると
きの接着・接合面となる。

【００２９】また、ファラデー素子１２は、上記した中
空部１１の内形状に略一致する外形状に形成される。す
ると、そのファラデー素子１２の光の透過可能な有効範
囲１４は、光の軸断面形状を円形とすると、図１中二点
鎖線で示すファラデー素子１２の内接円となる。

【００３０】係る形状のファラデー素子１２を製造する
場合には、図２に示すように、製造するファラデー素子
と同一形状のファラデー素子基板１５を、各辺と同一方
向に、等距離を置いて多数切断することにより行う。す
なわち、切断は直線状に行えばよいとともに、その切断
工程数も図７と比較してもわかるように、従来の正方形
のファラデー素子を製造する工程数と等しい。よって、
生産性は従来の正方形と同等となる。また、正多角形や
円形に比べると、生産性は良好となる。

【００３１】また、図３に示すように、ファラデー素子
１２の有効範囲２４の外側に有効範囲外領域１７ａ，１
７ｂが存在し、本例ではファラデー素子１２の形状が菱
形なので、長い対角線の両端側に存在する有効範囲外領
域１７ａの面積が、他の対角線の両端側に存在する有効
範囲外領域１７ｂよりも大きくなる。そして、係る有効
範囲外領域１７ａは、同一面積の有効範囲を得るために
正方形のファラデー素子を製造した場合に得られる有効
範囲外領域に比べても十分に大きくなる。

【００３２】そのため、図３に示すように、ピンセット
１６でファラデー素子１２の光の透過面を挟んでも、有
効範囲外領域１７ａを挟むことにより、係るピンセット
１６からの力は有効範囲１４に影響する（変形させた
り、傷等を付ける）ことはない。また、有効範囲外利用
域１７ａは、比較的面積が広く余裕があるので、その挟
む際にピンセット１６の先端が多少ずれたとしても、そ
の先端が有効範囲１４内を傷つけるおそれが可及的に抑
制されるので、比較的簡単に挟むことができる。しか
も、肉厚の薄い透過方向を挟むので、ピンセット１６の
先端間距離も短くて済み、小さな力で挟むことができ
る。

【００３３】ファラデー素子１２を一方の分割磁石（例
えば１０ｂ）に装着するには、上記したようにファラデ
ー素子１２をピンセット１６で挟んだ状態で、図４に示
すように分割磁石１０ｂの凹部にセットし、両者の接触
部分の一部に接着剤からなる固定部材１８（ガラス融
着，はんだ付け等でもよい）を用いて、両者を強固に固
定する。この時、固定部材１８の塗布位置は、分割磁石
１０ｂの開放側端部近傍、すなわち、ファラデー素子１
２の有効範囲外領域１７ａにする。

【００３４】係る構成にすると、本形態においても、同
図（Ｂ）に示すように、係る固定部材１８はファラデー
素子１２の表面と分割磁石１０ｂの表面に付着して、両
者を固定しているため、同図（Ａ）に示すように、ファ
ラデー素子１２の表面に固定部材１８からの応力が加わ
り、歪み部分１９が発生することがあるが、本発明で
は、固定部材１８の接着箇所を面積の比較的大きい有効
範囲外１７ａにすることにより、係る歪み部分１９の発
生は有効範囲外１７ａ内に止まり、有効範囲１４にまで
影響を及ぼすことはなくなる。

【００３５】次に、本発明に係る光回路素子に用いられ
るファラデー素子の有効範囲の大きさと、従来の正方形
の形状であるファラデー素子の有効範囲の大きさとを比
較する。係る有効範囲は、各ファラデー素子の内接円と
なるので、有効範囲の直径（有効径）を算出し、係る有
効径によって大きさを比較する。

【００３６】図１に示すように、菱形（正方形を含む）
の内接円の直径ｒは、対角線の長さをＡ，Ｂ（Ａ≦Ｂと
する）とすると、下記の式により表すことができる。

【００３７】

【数１】ここで、筒型磁石１０の外形をＲとし、筒型磁石の外周
とファラデー素子の短い対角線の端部との最短距離をｔ
1 とし、筒型磁石の外周とファラデー素子の長い対角線
の端部との長さをｔ2 とすると、対角線の長さＡ，Ｂ
は、Ａ＝Ｒ−２ｔ1 ，Ｂ＝Ｒ−２ｔ2 と表すことができ
るから、有効径ｒは下記の式により表すことができる。

【００３８】

【数２】ここでｔ１は加工限界であり定数となる。従って、磁石
の外径Ｒが同じならば、ｔ２が小さくなる（ＢがＲに近
くなる）ほどｒは大きくなる。よって、正方形の場合は
ｔ１＝ｔ２となるが、菱形の場合には、ｔ１＞ｔ２とな
るので有効径は、菱形の方が大きくなる。

【００３９】具体的な寸法を代入してそれぞれの有効径
を求めると以下のようになる。図５に示すように、筒型
磁石の外径Ｒ＝３ｍｍ，筒型磁石の加工限界ｔ1 ＝０．
５ｍｍとする。

【００４０】中空部が正方形の場合は、ｔ１＝ｔ２＝
０．５ｍｍであるので、有効径ｒは下記式の通りとな
る。

【００４１】

【数３】中空部が菱形となる場合は、ｔ1 ＝０．５ｍｍ，ｔ2 ＝
０ｍｍであるので、有効径は下記式の通りとなる。

【００４２】

【数４】上記した演算結果の比較により、菱形の中空部の有効径
は、正方形の中空部の有効径の約１．１８倍大きな有効
径がとれることが分かる。換言すれば、同一の有効範囲
を持つファラデー素子は、その形状を菱形とした方が、
外径の小さい筒型磁石を用いることができる。つまり、
性能を低下させることなく光回路素子を小型化すること
ができる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る光回路素子
では、ファラデー素子を対角線長の異なる菱形とするこ
とで、ファラデー素子形成に２方向の切断方向で切断す
ることで形成できる。これは、従来のファラデー素子の
形成工程で最も工程数の少ない形状である正方形と同じ
工程数であり、同等の生産性を得ることができる。さら
に、ファラデー素子は、正方形の形状の場合よりも、同
一面積であれば大きな有効範囲をもつことができる。換
言すれば、同一の有効範囲を得るためには、小型の筒型
磁石を使用することができ、光回路素子を小型化するこ
とができる。

【００４４】また、有効範囲外の面積が長い対角線上の
端部に偏るので、ファラデー素子をハンドリングする際
に持つことのできる面積が増え、ファラデー素子を移
動，固定しやすくなる。

【００４５】また、長い対角線上の端部側に生じる有効
範囲外の面積が大きくなるので、係る有効範囲外に触れ
て、ファラデー素子を容易に移動することができる。そ
のため、ファラデー素子の有効範囲に影響を与えずに持
つことができるので、不良品の発生を可及的に抑制で
き、歩留まりが向上する。さらに、比較的ラフに作業で
きるので、その点では生産性も向上する。

【００４６】係る有効範囲外領域を接着箇所とした場合
（請求項２）には、固定部材とファラデー素子との温度
変化による体積膨脹の違いから生じる応力は、面積の大
きい有効範囲外領域に吸収されて、有効範囲内に及ばな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光回路素子を示す図である。

【図２】本発明に係る光回路素子のファラデー素子の製
造工程を説明する図である。

【図３】ファラデー素子の移動方法の１例を示す図であ
る。

【図４】（Ａ）はファラデー素子を分割磁石に接着する
方法を示す図である。（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図であ
る。

【図５】本発明に係る光回路素子と従来の光回路素子と
の有効範囲の大きさを比較する図である。

【図６】従来の光回路素子の１例を示す図である。

【図７】従来の光回路素子のファラデー素子の製造工程
を説明する図である。

【図８】従来の光回路素子の筒型磁石の１例を示す図で
ある。

【図９】従来のファラデー素子の移動方法の１例を示す
図である。

【図１０】従来のファラデー素子を分割磁石に接着する
方法を示す図である。

【符号の説明】１０筒型磁石１０ａ，１０ｂ分割磁石１１中空部１２ファラデー素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒型磁石（１０）と、前記筒型磁石の軸
方向に延びる貫通孔からなる中空部（１１）内に固定さ
れたファラデー素子（１２）とを備えた光回路素子であ
って、前記中空部及びファラデー素子の形状を対角線の長さの
異なる菱形に形成するとともに、前記筒型磁石が、長い方の対角線に沿って分割された分
割磁石（１０ａ，１０ｂ）を筒型に組み合わせて一体化
されてなることを特徴とする光回路素子。
【請求項２】前記ファラデー素子と前記筒型磁石の固
定が、前記長い方の対角線の端部近傍であって、対象と
する光が通過しない領域（１７ａ）に固定部材（１８）
を塗布することにより行うようにしたことを特徴とする
請求項１に記載の光回路素子。