JPH0968675A - ファラデー回転子を使用した高性能小型光学アイソレーター - Google Patents

ファラデー回転子を使用した高性能小型光学アイソレーター

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JPH0968675A
JPH0968675A JP7291045A JP29104595A JPH0968675A JP H0968675 A JPH0968675 A JP H0968675A JP 7291045 A JP7291045 A JP 7291045A JP 29104595 A JP29104595 A JP 29104595A JP H0968675 A JPH0968675 A JP H0968675A
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JP
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magnet
faraday rotator
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faraday
optical
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Withdrawn
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JP7291045A
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Daniel J Gauthier
ダニエル・ジェイ・ガウシアー
Hugh G Robinson
ヒュー・ジー・ロビンソン
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Duke University
Original Assignee
Duke University
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    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で優れた性能の光学アイソレーターの提
供。 【解決手段】 光学アイソレーター（１０）は、光軸を
構成するファラデー回転子（１５）、ファラデー回転子
の各端において光軸上に位置決めされた偏光子（１２、
１３）を有する。ファラデー回転子は、光学回転子ロッ
ド（１６）及びこの光学回転子ロッドを取り囲む磁石ア
ッセンブリを有する。磁石アッセンブリは、台形断面の
磁石区分を８個有し、これらの磁石区分は、４個の磁石
区分からなる第１群及び４個の磁石区分からなる第２群
をなして配置されている。各群の磁石区分によって、光
学回転子ロッドを取り囲む正方形断面の開口部が形成さ
れる。第１群及び第２群は、光軸に沿って互いに整合し
て隣接して配置されている。第１群の磁界の方向は、光
軸に対して垂直で光軸から遠ざかる方向であり、第２群
の磁界の方向は、光軸に対して垂直で光軸に向かう方向
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所望の磁界を所定
の位置に発生させるための方法及び構造に関し、特定的
には、ファラデー回転子（Faraday rotator ）及び光学
アイソレーター（optical isolator）の方法及び構造に
関する。
【０００２】
【従来の技術】光学アイソレーターは、光弁（optical
light valve ）、即ち光線を一方向に通すが逆方向には
通さないようにする装置、をつくるのに使用される装置
である。実際、アイソレーターは極めて有用であり、特
定の種類の光線及びそれらの機能的適用を制御する上で
しばしば必要とされる。光学アイソレーターは、多くの
場合、それらの種々の作動及び用途で、レーザーととも
に使用される。これは、アイソレーターが、レーザー内
へのレーザー光線の望ましからぬ反射（即ち、「フィー
ドバック」）を阻止するためである。フィードバック
は、制御が加えられない場合には、不安定化、寄生振
動、光学的損傷、及び他の重大な問題点を引き起こすた
め、望ましくない。例えば、アイソレーターは、レーザ
ーの安定した振動を必要とする、レーザーダイオードを
含むレーザーに基づく光学通信装置で使用される。
【０００３】多くの場合、光学アイソレーターは、光
線、特にレーザー光線の挙動を所望の方法で管理し且つ
制御するための「ファラデー回転子」と呼ばれる構造を
備えている。ファラデー回転子の作動及び使用は、「フ
ァラデー効果」に基づいている。この用語は、外部から
加えられた磁界が存在する場合の、媒質を通って伝播す
る光線の偏光面の回転に関する。偏光した光線の角度
「θ」は、媒質を通る光線の移動距離「ｄ」、光軸に沿
って平均化した磁界強度＜Ｈ＞、及び媒質のヴェルデ定
数（「Ｖ」；°/Oe（エルステッド）cm）と呼ばれる媒
質の性質と比例する。これは、θ＝Ｖ＜Ｈ＞ｄの関係と
なる。
【０００４】光学アイソレーターの一般的な構造は、二
つの偏光子を側方に備えたファラデー回転子を有する。
偏光子は、通常は、互いに関して４５°の角度で配向さ
れており、ファラデー回転子は、代表的には、それ自体
が４５°の回転を与えるように選択される。ファラデー
回転子は、一般的には、所望の磁界を発生するようにな
った磁石でできた構造内に配置されたファラデー媒質
（可視光線及び近赤外線の用途では、「光学ロッド」と
呼ばれることが多い）を有する。多くの従来の回転子で
は、磁石は全体に円筒形であり、円形の開口部内に光学
ロッドが収容される。一つの一般的な実施例では、円筒
形磁石アッセンブリは、ファラデー媒質に沿って強い磁
界を発生させようとする場合に一般的に使用される、磁
極と磁極とを互いに逆の極性の関係で置く態様で二つの
小型磁石を側方に備えた長い中央磁石で形成される。
【０００５】偏光面の回転、ヴェルデ定数、磁界の強
さ、及びロッドの長さの間の関係により、回転角度を大
きくするための、又は制御するための主要な技術は、ヴ
ェルデ定数の大きい材料を選択すること、磁界を強くす
ること、或いは光学ロッドを長くすることを含む。しか
しながら、ヴェルデ定数は、任意の所与の材料及び任意
の特定の波長で決まっており、及びかくして光学ロッド
として選択された材料が満足のいくものである（或いは
用途によっては、必要である）場合、残された方法は磁
界を強くするか或いはロッドを長くすることである。更
に、ヴェルデ定数は、回転される光線の波長の平方に反
比例し、所与の回転に必要な光学ロッドの長さは、波長
の増大に従って増大する。更に、光学ロッドの長さ
（ｄ）を長くすると、吸収損が増大することとなり、自
己集束、費用の望ましからぬ影響が生じ、使用できる材
料の種類を制限する。
【０００６】かくして、磁界を増大させることは、通常
所望の４５°の回転角度をファラデー回転子で得るため
の魅力のある技術である。こうした技術には、多数の小
型磁石を使用する技術が含まれる。残念なことに、多く
の小型磁石を使用して強い磁界を得る技術には、多数の
小型強力磁石をファラデー回転子で代表的な逆極性関係
で組み立て、パッケージングを行う上での困難性を含む
多くの実際上の問題点がある。
【０００７】この他には、多数の共通の円筒形磁石回転
子が不均等性の問題点を引き起こすという別の問題点が
ある。特定的には、これらが発生する磁界＜Ｈ＞は、回
転子に亘って変化し、多くの場合、光軸のところで弱く
なるのである。かくして、これらの磁石が発生する回転
は、これに従って変化する。
【０００８】従って、均等な磁界を用いて所望の波長で
所望の回転を発生すると同時に、ロッドを長くするこ
と、光学ロッド材料の変更、又は非実際的数の苛立たし
い程小型の磁石を使用することによる問題点のない、全
体に更に小型の光学アイソレーターに対する必要が存在
する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、標準的なアイソレーターよりもかなり小型であり、
その中空開口部（clear aperture）に亘って非常に均等
な回転を発生する、ファラデー回転子を組み込んだ小型
の光学アイソレーターを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、各端に偏光子
を備えたファラデー回転子を含むアイソレーターによっ
て、この目的を達成する。ファラデー回転子は、光軸を
構成するファラデー媒質（例えば、光学回転子ロッ
ド）、及びファラデー媒質を取り囲む磁石アッセンブリ
を有する。好ましい実施例では、磁石アッセンブリは、
８個の磁石区分からなり、これらの磁石区分は、４個の
磁石区分からなる第１群及び４個の磁石区分からなる第
２群をなして配置されており、これらの磁石区分の各々
は、台形断面の中実の多角形を有する。各群の磁石区分
は、夫々の磁石区分の平行でない側部に沿って互いに隣
接して位置決めされており、各群を通る開口部を形成す
る。この開口部が光学回転子ロッドを取り囲む。第１群
及び第２群は、光学ロッドの光軸に沿って互いに整合し
た状態で隣接して配置されており、第１群の磁界は、光
軸に対して垂直であり且つ光軸から軸線方向に遠ざかる
方向に差し向けられており、第２群の磁界は、ロッドの
光軸に対して垂直であり且つ光軸に向かって軸線方向に
差し向けられている。
【００１１】本発明の以上の及び他の目的、特徴、及び
利点、及びこれらを達成するための方法は、好ましい例
示の実施例を示す添付図面と関連して本発明の詳細な説
明を読むことによって最もよく理解されるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は光学アイソレーターであ
る。このアイソレーター、及びこのアイソレーターの主
要構成要素を形成するファラデー回転子は、その中空開
口部に亘って非常に均等な磁界強度を発生する。
【００１３】図１は、全体に参照番号１０を附したアイ
ソレーターの概略図である。アイソレーターの基本的構
成要素には、ファラデー回転子１１及びファラデー回転
子１１の各端に夫々設けられた偏光子１２及び１３が含
まれる。本明細書中に更に詳細に説明されているよう
に、ファラデー回転子１１は光軸を構成し、この光軸に
沿って偏光子１２及び１３が位置決めされている。ベク
トル記号Ｈが示すように、回転子の磁界は光線の伝播方
向に沿って差し向けられている。
【００１４】「光軸」という用語は、光線の伝播路を説
明するために一般的な意味で使用されており、「光学ロ
ッド」は、円筒形のスロープ自体に限定されないが、本
発明によるアイソレーターは、多重通過ロッド及びアイ
ソレーターを含むことができるということは理解されよ
う。
【００１５】代表的な好ましい実施例では、ファラデー
回転子１１は、光線を約４５°回転するように設計され
ており、及びかくして夫々の偏光子１２及び１３は、当
業者に一般に周知の理由により、互いに関して４５°の
角度で配向されている。簡単に述べると、第１偏光子１
２が光線を直線偏光にし、その後、偏光した光線をファ
ラデー回転子が４５°回転させる。かくして、光線は、
変化していない状態（「減衰していない状態」）で第２
偏光子１３を通過する。反射光は、第２偏光子１３によ
って偏光され、ファラデー回転子によって更に４５°回
転子される。これは、ファラデー効果が不可逆的である
（即ち光線の伝播方向に依存しない）ためである。かく
して、ファラデー回転子を出る反射光は第１偏光子１２
に関して全部で９０°回転されており、これは、光線を
消すか或いは向きを変えるが、いずれの場合でも光線が
その元の光路に沿って戻らないようにする。
【００１６】本発明の特定の実施例では、ファラデー回
転子１１は、波長が５００nm（ナノメータ）乃至１１０
０nm（即ち、約０．５μｍ乃至１．１μｍ）の光線を約
４３°乃至４９°回転させる。
【００１７】本発明が属する分野の当業者は、アイソレ
ーターを使用した特定のシステムの他の条件に合致すれ
ば、実験を重ねなくても適当な偏光子を選択できる。代
表的な偏光子には、グラン型偏光子、方解石（CaCO3 ）
等でできた単結晶偏光子、薄いフィルム状のブリュスタ
ープレート（Brewster plate）、又はガラス母材に銀の
結晶を入れた材料のような特注材料でできたニューヨー
ク州コーニングのコーニング社からポーラーコール（PO
LARCOR）の商標で入手できる偏光子が含まれる。
【００１８】図２は、全体に参照番号１５を附した本発
明のファラデー回転子を示す。図２の（ａ）は、回転子
１５の正面図であり、図２の（ｃ）は、後面図であり、
図２の（ｂ）は、側断面図である。
【００１９】本発明によれば、回転子１５は、回転子の
光軸Ｚを構成する光学回転子ロッド１６として示してあ
るファラデー媒質を有する。光学ロッド１６は、適当な
ヴェルデ定数（Verdet constant ）を持つように選択さ
れ、一般的には、回転子の磁界が存在する場合にファラ
デー効果を高めるイオン、即ち常磁性イオン、反磁性イ
オン、又は強磁性イオンを含む。例えば、可視領域及び
近赤外領域では、光学ロッド１６は、テルビウムをドー
ピングした硼珪酸ガラス、又はテルビウム・ガリウムざ
くろ石（「ＴＧＧ」）結晶からなるのがよい。
【００２０】更に、ファラデー媒質の例示の材料には、
CdMnTe、EuF2、Tb3Al5O12 、LiTbF4、ZnSe、CeF3、Bi4G
e3O12 、及びLaF3のような結晶質、及びTb+3をドーピン
グした硼酸塩、Tb+3をドーピングした硼珪酸塩、Pr+3を
ドーピングしたメタ燐酸塩（Pr(PO3)3）、Tb+3をドーピ
ングしたフルオロ燐酸塩、Ce+3をドーピングした燐酸
塩、珪酸鉛、石英ガラス、珪酸塩のような種々のガラス
が含まれる。
【００２１】ファラデー回転子は、光学回転子ロッド１
６を取り囲む磁石アッセンブリを有し、このアッセンブ
リは、八つの磁石区分２０、２１、２２、２３、２４、
２５、２６、及び２７からなる。これらの磁石区分は、
四つの磁石区分（２０、２１、２２、及び２３）からな
る第１群及び四つの磁石区分（２４、２５、２６、及び
２７）からなる第２群をなして配置されている。磁石区
分２０−２７の各々は、図２の（ａ）及び図２の（ｃ）
に最もよく示してあるように、台形断面を持つ中実の多
角形からなる。
【００２２】各群の磁石区分は、夫々の平行でない側部
に沿って互いに隣接して位置決めされており、光学回転
子ロッド１６を取り囲む開口部３０を各群を通して形成
する。所与の状況の必要条件により、第１及び第２の群
の磁石は、互いに整合した状態で接触しているか或いは
図２の（ｂ）に示してあるように、互いに整合した状態
で離間している。図２の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に
示すように、最も好ましい実施例では、磁石区分は全体
に正方形の断面を形成し、各群を通して開口部３０用の
正方形断面が形成される。
【００２３】図２の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）では、
磁界及びその方向を参照符号「Ｍ」及び夫々の矢印で示
す。本発明によるアイソレーター及びファラデー回転子
では、一方の群は、光軸Ｚに対して垂直であり且つ光軸
から離れる方向の磁界を有し、他方の群は、光軸Ｚに対
して垂直であり且つ光軸に近づく方向の磁界を有する。
図２では、磁石区分２０、２１、２２、及び２３は、磁
界が光軸Ｚから軸線方向に遠ざかる群を形成し、これに
対し、磁石区分２４、２５、２６、及び２７の磁界は光
軸Ｚに向かって差し向けられている。
【００２４】別の実施例では、台形磁石区分２０−２７
が二つ又はそれ以上の副区分からなり、これらの副区分
もまた中実の多角形であり、互いに隣接して配置したと
き、台形断面を形成する。基本的には、磁石区分の数を
増やすと、加えられる磁界に関して特定の利点が得られ
るが、本明細書中の最初の方に説明した技術上の困難性
が、特に、この種のファラデー回転子に必要な強度の多
数の小型磁石の製造、取扱い、及び組み立てにおいて生
じる。
【００２５】図２に示すように、最も好ましい実施例で
は、各群の台形磁石区分は夫々の平行でない側部に沿っ
て互いに直接接触している。磁石区分は、適当な磁界強
度（７．５mmの開口部を持つ図２の実施例については、
ピーク磁界強度が約１４．５kOe 程度）の当業者に周知
の多くの適当な磁石のうちの任意の磁石から選択でき、
これは、実験を重ねなくても選択できる。好ましい実施
例では、磁石は、稀土類永久磁石からなる。本明細書中
で使用されているように、「稀土類」という用語は、周
期表のIIIB群の１５個の化学的に関連した元素に関し、
「ランタノイド」とも呼ばれる。ファラデー回転子を使
用する波長又は波長の範囲に応じて、例示の磁石材料に
は、サマリウム−コバルト（Sm−Co）などが含まれ、可
視波長及び近赤外波長について最も好ましくは、ネオジ
ム−鉄−硼素（Nd−Fe−B ）が含まれる。
【００２６】別の用途では、磁石区分を電磁石でつくる
ことができるが、これと関連して回路が必要とされるた
め、本発明の大きさの利点が或る程度失われる。かくし
て、電磁石を使用できるが、本発明では、永久磁石の方
が好ましい。
【００２７】実際には、本発明のファラデー回転子は、
可視光線及び近赤外線用の標準的なアイソレーターより
もかなり小型であり、その中空開口部３０に亘って非常
に均等な回転を生ぜしめる。本発明の新規な磁石形体
は、回転子の性能を劣化させることなく更に高い磁界強
度を発生する。独特の利点は、磁石の全体の大きさが中
空開口部の大きさと正比例していないということであ
り、大きな開口部を持つ高性能のアイソレーターを製造
できることを特徴とする。ファラデー効果回転子材料に
基づいた高性能アイソレーターにとって、開口部に亘っ
て強く且つ均等な磁界強度が形成されることが重要であ
る。これは、永久磁石で得ることのできる磁界強度で回
転角度が大きく飽和しないためである。他の磁石形体で
も非常に均等な磁界強度をつくりだすことができるが、
こうした形体では、かなり大型の磁石を必要とする。磁
石が大型になると、同じ性能について、本発明の磁石形
体を採用した場合よりも装置全体がかなり大型になる。
【００２８】特に、図２の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）
は、磁石形体及び本発明によるファラデー回転子の特徴
パラメータの幾つかを示す。磁石アッセンブリの全長は
Ｌ（これらの表示は全て図２に示してある）であり、複
数（２ｍ）の磁石片でできており、これらの磁石片の各
々の長さは２ｂであり、台形断面を有する。台形の最も
近い面は、光軸からｒ1 の所定距離のところに配置され
ており、最も遠い面は、ｒ2 を附した所定距離のところ
にある。光軸Ｚから見たときに台形が構成する角度に２
αm を付す。本明細書中の最初の方に記載したように、
図２の（ｂ）の左側を構成する磁石片は、磁界Ｍが光軸
から遠ざかるように配向されており、右側の群を構成す
る磁石片は、磁界Ｍが光軸に向かうように配向されてい
る。第１の群と第２の群との間の間隔には参照符号
「ｓ」が附してあり、ロッドの長さ「Ｌr」は、好まし
くは、２ｂと距離「ｓ」との和にほぼ等しい。
【００２９】本発明による磁石形体は、従来の設計の装
置と比べてかなり強い磁界を発生する。本発明の装置の
性能を観察すると、長さがＬで開口部の大きさが２ｒ1
の所定の磁石を使用する場合、磁石アッセンブリの幅
（２ｒ2）を大きくしたとき、多くの場合で磁界強度が
高くなることがわかる。発明者は、任意の特定の理論に
縛られるのを望むものではないが、磁石アッセンブリの
幅を大きくすると、台形磁石区分間の対角面の表面積が
増大し、外面が光軸から遠くなることがわかる。これに
は、外面の表面積の増大に抗する以上の効果がある。対
角面が軸線上の回転に及ぼす大きな作用は、このような
高性能ファラデー回転子の設計上、非常に重要である。
これは、これらの対角面が回転角度の半径方向及び方位
角における変化を生じさせるためである。現在までのと
ころ、磁石半部を僅かに離間することによって最大磁界
強度を増大させることができるということがわかってい
る。それにも関わらず、「ｓ」をゼロにし、他の設計パ
ラメータに合わせて微調節することによって、同じファ
ラデー回転角度を得ることができる。
【００３０】更に、磁界強度を調節でき、通常所望であ
るように、磁石アッセンブリによって加えられた磁界を
調節する磁石シムを組み込むことによって磁界強度を更
に均等にできる。好ましい実施例では、磁石シムは、一
つの磁石区分の比較的小さなキャビティ、又は一つの磁
石区分の比較的小さな附属物のいずれかからなる。
【００３１】例 本明細書中で使用されているように、方位角に関する均
等性という用語は、軸線に最も近い開口部の壁の部分に
沿った回転（θ0）と軸線から最も遠方の開口部の壁の
部分の回転（θ45）との間の差をθ0 で除したものを表
す。半径方向に関する均等性という用語は、θ0 と軸線
に沿った回転（θaxis）との間の差をθaxisで除したも
のを表す。半径方向及び方位角に関する均等性は、ファ
ラデーアイソレーターの品質の計測値であり、均等性が
良好である（数値が小さい）と、高いアイソレーター性
能が得られる。
【００３２】ファラデー回転子から所望の４５°回転を
得るため、多数のパラメータを調節できる。本発明の利
点を明らかにするため、回転子材料のヴェルデ定数及び
回転子の大きさｒ1 を固定し、他のパラメータを調節し
て所望の回転角度を得る。実際に製造を行う立場からす
ると、関連の深いパラメータの一つは、磁石片の数
「ｍ」である。これは、装置の複雑さ及び回転子の組み
立てに必要な技術が磁石片の数「ｍ」に従って高くなる
ためである。現在までのところ、極限まで小型化する必
要がある用途では、多数の磁石片を使用するのが有利で
あるが、中空開口部における回転の均等性は、使用され
る磁石片の数が増えると、半径方向で幾分劣化するとい
うことがわかっている。
【００３３】本発明の特徴を明らかにするため、全ての
実施例は、１．０６４μｍのレーザーについて使用した
場合、テルビウムをドーピングしたガリウムざくろ石
（「ＴＧＧ」）を回転子媒質として使用し、ネオジム−
鉄−硼素稀土類磁石を磁石区分に使用した場合、４７°
の回転を行い、７．５mmの中空開口部（ｒ1 ＝４．１３
mm）についての回転子ロッドの長さを最小にするものと
する。このプロセスは、磁石及びファラデー効果の標準
的な数学処理を使用して行われ、発明者が書いたコンピ
ュータプログラムを使用して容易になされる。必要な４
７°の回転を行う多くの実施例があるということがわか
っている。夫々の性能特性を持つ実施例の各々について
の磁石及び回転子ロッドの種々の特性を図３乃至図７に
示す。
【００３４】一つの特定の実施例を、磁石の幅（２ｒ
2 ）を選択し、磁石の必要な長さを図８から決定し、回
転子ロッドの長さを図４から決定し、磁石の容積を図５
から決定することによって、広範囲の可能な実施例から
選択する。この特定の設計については、方位角及び半径
方向に関する均等性を図６及び図７から夫々決定でき
る。かくして、設計者は、図３乃至図７を検討すること
によって、決定時に特定の回転子設計について配慮しな
ければならない、同時に満たし得ない幾つかの条件の取
捨についての考量を容易に考慮できる。
【００３５】簡単に述べると、本発明は、大型のアイソ
レーター構造と同じ性能を提供する、又は従来の構造と
同じ大きさの装置よりも優れた性能を持つ、ファラデー
回転子に基づいた小型光学アイソレーターを提供する。
本発明は、更に、比較的大きな開口部に亘って均等性を
高める。
【００３６】添付図面及び明細書には、本発明の代表的
な好ましい実施例が開示してある。特定の用語を使用し
たが、これらの用語は、単に包括的であり且つ記述的な
意味で使用しており、限定を目的としたものではない。
本発明の範囲は特許請求の範囲に記載してある。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学アイソレーターの概略図である。
【図２】図２の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、本発明
によるファラデー回転子の概略断面図である。
【図３】磁石材料、回転子ロッド材料、磁石区分の数、
及び開口部の大きさを特別に選択した場合に約４５°の
回転角度を提供する、ファラデー回転子の実施例を示す
グラフである。
【図４】磁石材料、回転子ロッド材料、磁石区分の数、
及び開口部の大きさを特別に選択した場合に約４５°の
回転角度を提供する、ファラデー回転子の実施例を示す
グラフである。
【図５】磁石材料、回転子ロッド材料、磁石区分の数、
及び開口部の大きさを特別に選択した場合に約４５°の
回転角度を提供する、ファラデー回転子の実施例を示す
グラフである。
【図６】磁石材料、回転子ロッド材料、磁石区分の数、
及び開口部の大きさを特別に選択した場合に約４５°の
回転角度を提供する、ファラデー回転子の実施例を示す
グラフである。
【図７】磁石材料、回転子ロッド材料、磁石区分の数、
及び開口部の大きさを特別に選択した場合に約４５°の
回転角度を提供する、ファラデー回転子の実施例を示す
グラフである。
【符号の説明】
１０ 光学アイソレーター １１ ファラデー回転子 １２、１３ 偏光子 １５ ファラデー回転子 １６ 光学回転子ロッド ２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７ 磁
石区分 ３０ 開口部 Ｍ 磁界

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中空開口部に亘って非常に均等な磁界強
    度を発生するファラデー回転子において、 光軸を構成するファラデー媒質と、 前記ファラデー媒質を取り囲む磁石アッセンブリとを有
    し、 前記磁石アッセンブリは、４個の磁石区分からなる第１
    群及び４個の磁石区分からなる第２群をなして配置され
    た８個の磁石区分からなり、前記磁石区分の各々は、台
    形断面の中実の多角形を有し、 各群の前記磁石区分は、夫々の平行でない側部に沿って
    互いに隣接して位置決めされて、各群を貫通する開口部
    を形成し、この開口部は、前記ファラデー媒質を取り囲
    み、 前記第１群及び第２群は、前記ファラデー媒質の光軸に
    沿って互いに整合した状態で隣接して配置されており、 前記第１群の磁界は、光軸に対して垂直であり且つ光軸
    から離れる方向に差し向けられており、 前記第２群の磁界は、光軸に対して垂直であり且つ光軸
    に向かう方向に差し向けられている、ファラデー回転
    子。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のファラデー回転子を有
    し、前記ファラデー回転子の各端に偏光子が夫々設けら
    れ、これらの偏光子が光軸上に位置決めされている、光
    学アイソレーター。
  3. 【請求項３】 前記ファラデー媒質は、光学ロッドから
    なる、ことを特徴とする請求項１に記載のファラデー回
    転子。
  4. 【請求項４】 前記偏光子は、互いに関して４５°で配
    向されている、ことを特徴とする請求項２に記載の光学
    アイソレーター。
  5. 【請求項５】 前記偏光子は、グラン型偏光子、単結晶
    偏光子、ブリュスター偏光子、及び硼珪酸ガラスに埋設
    した銀粒子からなる群から選択される、ことを特徴とす
    る請求項２に記載の光学アイソレーター。
  6. 【請求項６】 前記ファラデー媒質は、テルビウム・ガ
    リウムざくろ石結晶、CdMnTe、EuF2、Tb3Al5O12 、LiTb
    F4、ZnSe、CeF3、Bi4Ge3O12 、及びLaF3からなる群から
    選択された結晶質からなる、ことを特徴とする請求項１
    に記載のファラデー回転子。
  7. 【請求項７】 前記ファラデー媒質は、Tb+3をドーピン
    グした硼酸塩、Tb+3をドーピングした硼珪酸塩、Pr+3を
    ドーピングしたメタ燐酸塩（Pr(PO3)3）、Tb+3をドーピ
    ングしたフルオロ燐酸塩、Ce+3をドーピングした燐酸
    塩、珪酸鉛、石英ガラス、及び珪酸塩からなる群から選
    択されたガラスからなる、ことを特徴とする請求項１に
    記載のファラデー回転子。
  8. 【請求項８】 前記台形磁石区分は、中実の多角形の二
    つ又はそれ以上の副区分からなり、これらの副区分は、
    互いに隣接して配置されたときに台形断面を形成する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のファラデー回転子。
  9. 【請求項９】 前記台形磁石区分は、夫々の夫々の平行
    でない側部に沿って互いに直接接触している、ことを特
    徴とする請求項１に記載のファラデー回転子。
  10. 【請求項１０】 前記光学ロッドは、常磁性イオン、反
    磁性イオン、及び強磁性イオンからなる群から選択され
    たイオンを含む、ことを特徴とする請求項３に記載のフ
    ァラデー回転子。
  11. 【請求項１１】 前記磁石区分は、ネオジム−鉄−硼素
    永久磁石、サマリウム−コバルト永久磁石、及び電磁石
    からなる群から選択される、ことを特徴とする請求項１
    に記載のファラデー回転子。
  12. 【請求項１２】 前記第１及び第２の磁石の群は、互い
    に整合した状態で接触している、ことを特徴とする請求
    項１に記載のファラデー回転子。
  13. 【請求項１３】 前記第１及び第２の磁石の群は、互い
    に整合した状態で離間している、ことを特徴とする請求
    項１に記載のファラデー回転子。
  14. 【請求項１４】 前記磁石区分は、各群毎に全体に正方
    形断面を形成し、正方形断面の開口部が各群を貫通して
    形成される、ことを特徴とする請求項１に記載のファラ
    デー回転子。
  15. 【請求項１５】 前記磁石アッセンブリは、磁石アッセ
    ンブリが加える磁界を調節するための磁石シムを更に有
    する、ことを特徴とする請求項１に記載のファラデー回
    転子。
  16. 【請求項１６】 前記磁石シムは、一つの前記磁石区分
    の比較的小さなキャビティ、又は一つの前記磁石区分の
    比較的小さな附属物からなる、ことを特徴とする請求項
    １５に記載のファラデー回転子。
  17. 【請求項１７】 中空開口部に亘って強さが非常に均等
    な磁界を発生するファラデー回転子において、 ７．５mmの中空開口部を持つ磁石アッセンブリ、及びテ
    ルビウムをドーピングしたガリウムざくろ石光学ロッド
    を有し、 １．０６４μｍの波長で４７°の回転を生ぜしめること
    を特徴とするファラデー回転子。
JP7291045A 1994-11-09 1995-11-09 ファラデー回転子を使用した高性能小型光学アイソレーター Withdrawn JPH0968675A (ja)

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