JPH10142558A - 光アイソレータおよびその製造方法 - Google Patents

光アイソレータおよびその製造方法

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JPH10142558A
JPH10142558A JP30490296A JP30490296A JPH10142558A JP H10142558 A JPH10142558 A JP H10142558A JP 30490296 A JP30490296 A JP 30490296A JP 30490296 A JP30490296 A JP 30490296A JP H10142558 A JPH10142558 A JP H10142558A
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JP
Japan
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optical isolator
faraday rotator
self
polarizer
fixed
Prior art date
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Application number
JP30490296A
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English (en)
Inventor
Yukiko Furukata
由紀子 古堅
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Publication of JPH10142558A publication Critical patent/JPH10142558A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の光アイソレータにおいては、ファラデ
回転子の飽和磁界強度以上の外部磁場を印可するための
マグネットのサイスが大型で、光学素子を小型化しても
マグネットのサイズはほとんど変わらす、すなわち光ア
イソレータが大型化してしまう問題点があった。 【解決手段】 1以上の自己バイアス型ファラデ回転子
と、1以上の偏光子からなる光アイソレータにおいて、
前記自己バイアス型ファラデ回転子と、前記偏光子は、
低融点ガラス、あるいは金属半田を介して固定されてお
り、かつ前記光アイソレータの組立工程に、再着磁工程
を少なくとも1回以上行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は光アイソレータ、
特に半導体レーザ装置、光増幅器等に使用される小型の
光アイソレータおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体レーザ等の光源から出射さ
れた光は各種光学素子や光ファイバに入射されるが、該
入射光の一部は、該各種光学素子や光ファイバの端面や
内部で反射されたり散乱されたりする。
【0003】そしてこの反射、散乱された光の内の一部
は戻り光として前記光源に戻ろうとするが、この戻り光
を防止するために光アイソレータが用いられる。
【0004】従来この種の光アイソレータ21を図5に
示す。2つの偏光子3、4の間にファラデ回転子22を
設置し、これら3つの部品を筒形のマグネット23内に
部品ホルダ25を介して収納し、構成されていた。ここ
で通常、ファラデ回転子22は飽和磁界内において所定
の波長の光の偏波面を45°回転する厚みに構成され、
また2つの偏光子3、4はそれぞれの透過偏波方向が4
5°回転方向にずれるように回転調整される。
【0005】また、偏光子3、4およびファラデ回転子
22等の光学素子と、部品ホルダ25は、それぞれ低融
点ガラス26で固定されている。適当な線膨張係数の低
融点ガラスを高温にて溶融し、常温に戻して硬化させる
ことにより、通常のエポキシ接着剤による固定と比較し
て、堅固で、信頼性に優れる光アイソレータが実現す
る。
【0006】次に光アイソレータ21の原理を説明す
る。光アイソレータ内に導入されたレーザ光の内、所定
の偏波面を有する光が偏光子3を透過してマグネット2
3により磁場印可されたファラデ回転子22に入射し、
ここでその偏波面が45°回転され、偏光子4から外部
に出射される。一方、伝送系で反射された戻り光は、光
アイソレータ21に再び入射し、偏光子4で所定の偏波
面を有する光のみが通過されるが、ファラデ回転子22
によってその偏波面は偏光子3の偏波面より90°回転
しているので偏光子3を通過しない。これによって戻り
光は除去されるのである。
【0007】さらに、外部磁場なしでファラデ回転機能
を有する自己バイアス型のファラデ回転子を用いること
により、マグネット23なしで光アイソレータを構成す
ることもできる。この光アイソレータは、各光学素子と
部品ホルダから構成され、小型化が実現する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の光
アイソレータおよびその製造方法においては、ファラデ
回転子の飽和磁界強度以上の外部磁場を印可するための
マグネットのサイズが大型で、光学素子を小型化しても
マグネットのサイズはほとんど変わらす、すなわち光ア
イソレータが大型化してしまう問題点があった。
【0009】また、外部磁場が不要な自己バイアス型フ
ァラデ回転子を用いて構成した場合、サイズは小型化す
るが、ファラデ回転子と部品ホルダを低融点ガラスで固
定する際の高温処理で、前記ファラデ回転子の内部磁場
が消失してしまう。そのため、ファラデ回転機能も消失
し、光アイソレータとして動作しなくなる問題点があっ
た。
【0010】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、小型で、特性が良く、
信頼性に優れる光アイソレータを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、1以上の自己バイアス型ファラデ回転子と、
1以上の偏光子を低融点ガラスで固定する構成の光アイ
ソレータにおいて、該光アイソレータの組立工程に、着
磁工程を組み込んだ。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。図1は本発明にかかる光アイソレ
ータの1実施例を示す断面図である。同図に示す光アイ
ソレータ1は、自己バイアス型ファラデ回転子2と、偏
光子3、4と、部品ホルダ5からなり、自己バイアス型
ファラデ回転子2と偏光子3、4はそれぞれ各部品ホル
ダ5に、低融点ガラス6を介して固定されている。
【0013】ここで、自己バイアス型ファラデ回転子2
はビスマス置換ガーネットに希土類元素を添加した結晶
で、結晶自身を磁化することにより内部に磁化機能を有
し、外部からの磁界の印可なしに、該ファラデ回転子に
入射する光の偏波面が所定角度(この実施例においては
約45°)回転するものである。このような、自己バイ
アス型ファラデ回転子を用いることにより、マグネット
を配置することなく、小型の光アイソレータを構成する
ことができる。一方、2枚の偏光子は、Z方向に入射す
る光の内の1方向の偏波成分を吸収する機能を有する二
色性偏光子、あるいは分離する機能を有する複屈折性偏
光子を用いる。ここで両偏光子のそれぞれの透過あるい
は分離偏波方向は、所定角度(ファラデ回転子によって
光の偏波面が回転される角度であり、この実施例では約
45°)光軸回りにずらされている。
【0014】次に本実施例の光アイソレータの組立方法
について説明する。まず、偏光子3、4をそれぞれ部品
ホルダ5に低融点ガラス6を介して固定する。次に偏光
子3を固定した部品ホルダ5にファラデ回転子ホルダ5
と自己バイアス型ファラデ回転子2を固定したサブアッ
シーAを作製する。ここで、低融点ガラスの溶融温度で
あるおよそ400度の熱処理を行うため、自己バイアス
型ファラデ回転子2の内部磁場は消失してしまい、ファ
ラデ回転機能を有さなくなる。 そこで、サブアッシー
Aの再着磁処理を行い、ファラデ回転機能を復活させ
る。ここで再着磁処理は、磁界強度HOe、磁界方向Z
h方向の磁場内に、サブアッシーAの光入射方向Zが平
行になるように配置することにより行う。図2は自己バ
イアス型ファラデ回転子の直径サイズTmmと45度フ
ァラデ回転子機能を復活させる再着磁強度Hminの関
係を示す実験データである。図2よりファラデ回転子サ
イズが大きくなるほど、再着磁強度Hminを大きくす
る必要があることがわかる。例えば、直径サイズ2mm
の自己バイアス型ファラデ回転子を用いた場合、図2よ
り、再着磁強度は1500Oe以上の工程で、45度の
ファラデ回転機能が復活し、再着磁が完全に行われるこ
ととなる。
【0015】このようにファラデ回転機能が復活したフ
ァラデ回転子2を含むサブアッシーAと偏光子4が固定
された部品ホルダを、互いの透過偏波方向の角度が45
度ずれるように光学調整し、YAG溶接等により固定す
ることにより、光アイソレータが組み立てられる。本実
施例の光アイソレータの構成、組立方法によれば、低融
点ガラスにより各光学素子が固定されているため耐熱
性、耐湿性に優れた光アイソレータが実現する。さらに
マグネットなしの小型で、特性が良い光アイソレータを
得ることができる。また、本実施例では低融点ガラスに
よる固定組立の例を示したが、本発明はこれに限ること
なく、金属半田等、高温熱処理により部品の固定を行う
場合に適用される。図3は本発明にかかる光アイソレー
タの第2の実施例を示す図である。同図に示す光アイソ
レータ11は、自己バイアス型ファラデ回転子2と、偏
光子3、4とからなり、自己バイアス型ファラデ回転子
2と偏光子3、4はそれぞれ、低融点ガラス7を介して
一体化されている。自己バイアス型ファラデ回転子2と
偏光子3、4は、第1の実施例と同じく、希土類を添加
したビスマス置換ガーネット結晶と吸収型偏光子、ある
いは分離型偏光子から構成されている。また低融点ガラ
ス7は、光路中に用いるため、該光アイソレータが使用
される波長帯域で透明で、かつ偏光子とファラデ回転子
と屈折率および線膨張係数の整合がとれているものを用
いる。また、屈折率の不整合を防止するために、ファラ
デ回転子および偏光子の表面に反射防止膜を施しても良
い。 この光アイソレータ11は、外部磁場の印可の必
要がなく、マグネットなしで光アイソレータとして機能
する。また、各光学素子を直接低融点ガラスで一体化し
ているのでホルダが不要で、さらに小型化が可能とな
る。図4は本発明にかかる光アイソレータの製造手順を
示す図である。
【0016】まず図4(a)に示すように、2枚の偏光
子基板13、14の間に自己バイアス型ファラデ回転子
基板12を配置し、これらの基板間に透光性低融点ガラ
スプレート17を配置する。図中矢印は偏光子基板1
3、14の透過偏波方向を示す。また、偏光子基板1
3、14および自己バイアス型ファラデ回転子基板12
は10mm角程度の大型基板を用いる。
【0017】次に、図4(b)に示すようにこれらを積
層し一体化する。光軸Z方向にレーザビームを入射さ
せ、両偏光子基板13、14の透過偏波方向が光軸Zを
中心に所定角度(この実施例においては約45°)相互
に回転した位置となるように調整した後、各基板を密着
させ、低融点ガラスの溶融温度およそ400度の熱処理
を行い、各大型基板を一体化し光アイソレータ用基板1
0を作製する。ここで、自己バイアス型ファラデ回転子
基板12の内部磁化は消失してしまい、光アイソレータ
の機能をなくなるため、次に図4(c)に示す着磁処理
を行う。例えば、10mm角の光アイソレータ用基板の
場合、図2の実験データより着磁磁界強度Hは2800
Oe以上の磁場を印可すれば、ファラデ回転機能が復活
し、光アイソレータの機能も復活する。
【0018】また偏光子基板13と自己バイアス型ファ
ラデ回転子基板12を一体化したサブアッシAを予め作
製し、その後、偏光子基板14を回転調整一体化するこ
ともできる。その場合は、サブアッシーA作製後と、光
アイソレータ用基板10作製後の二度の再着磁を行う必
要がある。次にこの一体化された光アイソレータ用基板
10を、図4(d)に示すように、光アイソレータ11
に多数個カッティングして、特性が良く均一な小型の光
アイソレータ11を得る。
【0019】ここで、本実施例の光アイソレータの形状
は、加工のしやすさから四角形が望ましい。加工はダイ
シングソウ、マルチワイヤーソウ等を用いることにより
容易に、小さな切りしろで、短時間に多数個を切り出す
ことができる。
【0020】このように自己バイアス型ガーネット結晶
からなるファラデ回転子基板と、偏光子基板を、透明な
低融点ガラスを介して一体化し、再着磁し、切断するこ
とにより、特性が良く、耐熱性、耐湿性に優れ、非常に
小型の光アイソレータが実現する。また、本実施例で
は、透光性の低融点ガラスプレートを用いて光アイソレ
ータ用基板を作製したが、本発明はこれに限ることな
く、格子状の低融点ガラスプレートあるいは格子状の金
属半田プレートを用いて光アイソレータ用基板を作製し
ても良く、この場合も、組立工程に再着磁工程を組み込
むことにより、特性が良く、耐熱性、耐湿性に優れ、非
常に小型の光アイソレータが実現する。さらに、前記低
融点ガラスプレートあるいは金属半田プレートは光路上
に用いられないため、その透明性、屈折率の特性は要求
されない。
【0021】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる光アイソレータによれば、以下のような優れた効果
を有する。
【0022】低融点ガラス、および金属半田を用いた
固定方法により、光アイソレータの耐熱性、耐湿性に優
れた高信頼性化が可能となる。
【0023】自己バイアス型ファラデ回転子を用い、
組立工程に着磁工程を行うことにより、特性が良く、か
つ非常に小型の光アイソレータの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる光アイソレータの実施の形態
を示す縦断面図。
【図2】 着磁強度とファラデ回転角の関係を示す図。
【図3】 本発明にかかる光アイソレータの第2の実施
の形態を示す斜視図。
【図4】 本発明にかかる光アイソレータの製造方法を
示す図。
【図5】 従来の光アイソレータを示す縦断面図。
【符号の説明】
1、11、21 光アイソレータ 2 自己バイアス型ファラデ回転子 22 ファラデ回転子 3、4 偏光子 23 マグネット 5、25 部品ホルダ 6、7、26 低融点ガラス 10 光アイソレータ用基板 12 自己バイアス型ファラデ回転子基
板 13、14 偏光子基板 17 低融点ガラスプレート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1以上の自己バイアス型ファラデ回転子
    と、1以上の偏光子とから構成される光アイソレータに
    おいて、前記自己バイアス型ファラデ回転子および前記
    偏光子とは低融点ガラスあるいは金属半田を介して固定
    されるときに着磁工程が少なくとも1回行われることを
    特徴とする光アイソレータの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の製造方法によって製造さ
    れた光アイソレータを多数個にカッティングされる工程
    が具備されたことを特徴とする光アイソレータの製造方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の光アイソレータ
    の製造方法によって製造された光アイソレータ。
JP30490296A 1996-11-15 1996-11-15 光アイソレータおよびその製造方法 Pending JPH10142558A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000241762A (ja) * 1999-02-24 2000-09-08 Tokin Corp 光アイソレータ
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US6791748B2 (en) * 2002-05-02 2004-09-14 Corning Incorporated Optical isolators and methods of manufacture
US7242516B2 (en) 2001-12-25 2007-07-10 Tdk Corporation Hard magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, optical communication system, method of manufacturing faraday rotator and method of manufacturing bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal

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