JPH10186280A - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
- Publication number
- JPH10186280A JPH10186280A JP35510296A JP35510296A JPH10186280A JP H10186280 A JPH10186280 A JP H10186280A JP 35510296 A JP35510296 A JP 35510296A JP 35510296 A JP35510296 A JP 35510296A JP H10186280 A JPH10186280 A JP H10186280A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarizer
- optical
- optical isolator
- fixed
- analyzer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光アイソレータ用光学部品をより小型化する
ために、各光学部品の形成加工、配置、融着固定構成を
改善した光アイソレータの構造により、小型化・組立作
業の簡略化を計る。 【構成】 平板状の基台１と、基台面上に底面を介して
配置固定する直方体状の複屈折結晶で形成された偏光子
３及び検光子３'において、あらかじめ光軸方位を直方
体底面に対してほぼ45゜の角度に設定され、かつ入射偏
波方向に対しては直交するように加工成形された直方体
状偏光子３を、次に偏波面45゜回転ファラデー素子２
を、そして前記基台面上に底面を介して配置固定すると
き、光軸方位が偏光子３に対してさらに45゜回転した向
きになるように加工成形された直方体状検光子３'を、
順番に載置固定したユニット４から構成された光アイソ
レータ。
ために、各光学部品の形成加工、配置、融着固定構成を
改善した光アイソレータの構造により、小型化・組立作
業の簡略化を計る。 【構成】 平板状の基台１と、基台面上に底面を介して
配置固定する直方体状の複屈折結晶で形成された偏光子
３及び検光子３'において、あらかじめ光軸方位を直方
体底面に対してほぼ45゜の角度に設定され、かつ入射偏
波方向に対しては直交するように加工成形された直方体
状偏光子３を、次に偏波面45゜回転ファラデー素子２
を、そして前記基台面上に底面を介して配置固定すると
き、光軸方位が偏光子３に対してさらに45゜回転した向
きになるように加工成形された直方体状検光子３'を、
順番に載置固定したユニット４から構成された光アイソ
レータ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光アイソレータの構造に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザーの出力光が反射されて戻
り、半導体レーザーに再注入されるとその動作が不安定
となるため、信頼性の高い光通信を行うには反射光を除
去する光アイソレータが不可欠である。このような光ア
イソレータとしてファラデー効果を有する磁気光学材料
が注目され、近年ファラデー素子に関する研究が進んで
いる。
り、半導体レーザーに再注入されるとその動作が不安定
となるため、信頼性の高い光通信を行うには反射光を除
去する光アイソレータが不可欠である。このような光ア
イソレータとしてファラデー効果を有する磁気光学材料
が注目され、近年ファラデー素子に関する研究が進んで
いる。
【０００３】ファラデー素子を用いる光アイソレータの
動作原理は、磁界中のファラデー素子が透過光の偏光方
向を非可逆的に回転させることを利用したものである。
すなわち、ファラデー素子の前後に偏波面を互いに45°
傾けて偏光子を配置し、ファラデー回転角を45°にすれ
ば、第１の偏光子を通過した光はファラデー素子で偏波
面が45°回転されてそのまま第２の偏光子から出ていく
が、反射による戻り光は第２の偏光子を通過してファラ
デー素子に入ると偏波面が更に45°回転されるため第１
の偏光子に対する偏波面が90°となり、第１の偏光子を
通過できない。
動作原理は、磁界中のファラデー素子が透過光の偏光方
向を非可逆的に回転させることを利用したものである。
すなわち、ファラデー素子の前後に偏波面を互いに45°
傾けて偏光子を配置し、ファラデー回転角を45°にすれ
ば、第１の偏光子を通過した光はファラデー素子で偏波
面が45°回転されてそのまま第２の偏光子から出ていく
が、反射による戻り光は第２の偏光子を通過してファラ
デー素子に入ると偏波面が更に45°回転されるため第１
の偏光子に対する偏波面が90°となり、第１の偏光子を
通過できない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に光アイソレータ
の消光機能は、反射戻り光が再びファラデー回転子を通
過した偏光方向と偏光子とのなす偏波面が、どれだけ90
゜に近いかどうかによって決定されるため、従来の光ア
イソレータでは組立の際、一方を固定し、検光子もしく
は偏光子を微妙に回転調整することにより製作してい
た。また長期信頼性を必要とするため、一般的な樹脂や
Sn-Pbのような低温半田ではなく、ガラス融着やAu-Snの
ような高温半田を用いて製作することが要求されてい
た。
の消光機能は、反射戻り光が再びファラデー回転子を通
過した偏光方向と偏光子とのなす偏波面が、どれだけ90
゜に近いかどうかによって決定されるため、従来の光ア
イソレータでは組立の際、一方を固定し、検光子もしく
は偏光子を微妙に回転調整することにより製作してい
た。また長期信頼性を必要とするため、一般的な樹脂や
Sn-Pbのような低温半田ではなく、ガラス融着やAu-Snの
ような高温半田を用いて製作することが要求されてい
た。
【０００５】したがって偏光子、検光子となる偏光素子
はNi-Auスパッタによりメタライズ層を形成し、ファラ
デー素子はAu-Snスパッタによりプリフォームして、そ
れぞれの素子を半田付けにより融着固定しており、この
ため融着部の形成代が必要であるために、結果として光
学部品を小さくできないという欠点を伴っていた。融着
固定の耐久性・信頼性についてはガラス融着が好ましい
が、接合する金属表面の酸化処理が必要であり、熱膨張
係数の整合を考慮すると、利用できる金属の組み合わせ
には制限があり、半田融着では上記前処理のためのコス
ト上昇があり、量産性には向かない欠点があった。
はNi-Auスパッタによりメタライズ層を形成し、ファラ
デー素子はAu-Snスパッタによりプリフォームして、そ
れぞれの素子を半田付けにより融着固定しており、この
ため融着部の形成代が必要であるために、結果として光
学部品を小さくできないという欠点を伴っていた。融着
固定の耐久性・信頼性についてはガラス融着が好ましい
が、接合する金属表面の酸化処理が必要であり、熱膨張
係数の整合を考慮すると、利用できる金属の組み合わせ
には制限があり、半田融着では上記前処理のためのコス
ト上昇があり、量産性には向かない欠点があった。
【０００６】以上のように光アイソレータ用光学部品
は、より小型化する必要があり、これらを組み立てる際
の固定手段として有機剤接着、ガラス融着、半田融着が
提案されているが、いずれも一長一短があり、小型化・
信頼性・量産性には向かないという問題があった。本発
明は上記問題を解決するために、各光学部品の融着固定
構成を改善し、合理的な光アイソレータの構造により、
小型化を計ることを目的とする。
は、より小型化する必要があり、これらを組み立てる際
の固定手段として有機剤接着、ガラス融着、半田融着が
提案されているが、いずれも一長一短があり、小型化・
信頼性・量産性には向かないという問題があった。本発
明は上記問題を解決するために、各光学部品の融着固定
構成を改善し、合理的な光アイソレータの構造により、
小型化を計ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記事情に鑑み
てなされたものであり、簡単な機構により極めて短時間
で、光学部品の光軸方位の設定および組立作業のできる
光アイソレータ構造を提供するものである。
てなされたものであり、簡単な機構により極めて短時間
で、光学部品の光軸方位の設定および組立作業のできる
光アイソレータ構造を提供するものである。
【０００８】本発明は、平板状の基台と、前記基台面上
に底面を介して配置固定する直方体状の複屈折結晶偏光
子及び検光子において、あらかじめ、光軸方位を直方体
底面に対してほぼ45゜の角度に設定され、かつ入射偏波
方向に対しては直交するように加工成形された直方体状
偏光子を、次に偏波面45゜回転ファラデー素子を、そし
て前記基台面上に底面を介して配置固定するとき、光軸
方位が前記偏光子に対してさらに45゜回転した向きにな
るように加工成形された直方体状検光子を、順番に載置
固定したユニットから構成された光アイソレータであ
る。
に底面を介して配置固定する直方体状の複屈折結晶偏光
子及び検光子において、あらかじめ、光軸方位を直方体
底面に対してほぼ45゜の角度に設定され、かつ入射偏波
方向に対しては直交するように加工成形された直方体状
偏光子を、次に偏波面45゜回転ファラデー素子を、そし
て前記基台面上に底面を介して配置固定するとき、光軸
方位が前記偏光子に対してさらに45゜回転した向きにな
るように加工成形された直方体状検光子を、順番に載置
固定したユニットから構成された光アイソレータであ
る。
【０００９】さらに偏光子、ファラデー素子および検光
子を順番に載置固定したユニットを、中空円筒型永久磁
石内に挿入配置したことを特徴とする光アイソレータで
ある。本発明においては、光軸方向を基台に対して平板
状の金属またはセラミックスで形成された基台上に、あ
らかじめ、光軸方位を結晶軸に対して調整した直方体状
の偏光子、ファラデー素子、検光子を順番に載置された
ユニットを乗せるだけで光アイソレータとしての構成を
実現したものである。
子を順番に載置固定したユニットを、中空円筒型永久磁
石内に挿入配置したことを特徴とする光アイソレータで
ある。本発明においては、光軸方向を基台に対して平板
状の金属またはセラミックスで形成された基台上に、あ
らかじめ、光軸方位を結晶軸に対して調整した直方体状
の偏光子、ファラデー素子、検光子を順番に載置された
ユニットを乗せるだけで光アイソレータとしての構成を
実現したものである。
【００１０】外部磁界がなくても45゜の飽和磁化状態を
維持するファラデー素子の場合、中空円筒型永久磁石は
必要ないが、通常は中空円筒型永久磁石内に配置するこ
とにより、ファラデー素子が飽和磁化され、非可逆的な
偏光方向の回転が生じ、消光性の高い光アイソレータを
形成できる。基台表面にあらかじめ高温半田または酸化
表面を形成し、かつ光学部品の底面にもメタライズ等、
高温半田、ガラス融着に適した状態にして、上記平板に
融着剤とともに配置し、加熱処理することにより融着固
定される。
維持するファラデー素子の場合、中空円筒型永久磁石は
必要ないが、通常は中空円筒型永久磁石内に配置するこ
とにより、ファラデー素子が飽和磁化され、非可逆的な
偏光方向の回転が生じ、消光性の高い光アイソレータを
形成できる。基台表面にあらかじめ高温半田または酸化
表面を形成し、かつ光学部品の底面にもメタライズ等、
高温半田、ガラス融着に適した状態にして、上記平板に
融着剤とともに配置し、加熱処理することにより融着固
定される。
【００１１】平板上に所望の溝またはガイドを形成して
おけば、光軸に対して傾斜して固定することもでき、光
学部品を配置固定したユニットを、中空円筒型永久磁石
内に挿入するだけでファラデー素子が飽和磁化され、非
可逆的な偏光方向の回転が生ずる。
おけば、光軸に対して傾斜して固定することもでき、光
学部品を配置固定したユニットを、中空円筒型永久磁石
内に挿入するだけでファラデー素子が飽和磁化され、非
可逆的な偏光方向の回転が生ずる。
【００１２】偏光素子としてはガラス偏光子、平行平板
型複屈折結晶または複屈折結晶から切り出した楔形偏光
子が適用できるが、いずれも底面に対する偏波方向を十
分に調整することが必要となり、偏光素子の結晶方位も
しくは偏波方位を考慮した製作技法を伴うことは必然的
な要素である。特にルチル，ＹＶＯ4(イットリウムバナ
デート)からなる複屈折単板結晶を用いることが、設置
安定性から好ましい。
型複屈折結晶または複屈折結晶から切り出した楔形偏光
子が適用できるが、いずれも底面に対する偏波方向を十
分に調整することが必要となり、偏光素子の結晶方位も
しくは偏波方位を考慮した製作技法を伴うことは必然的
な要素である。特にルチル，ＹＶＯ4(イットリウムバナ
デート)からなる複屈折単板結晶を用いることが、設置
安定性から好ましい。
【００１３】基板材料は種々利用でき、特に指定された
材料を必要とせず、接合性，信頼性を考慮し、熱膨張係
数が光学部品と整合する材料が好ましく、アルミナ等の
セラミックス材やCu−Ｗ、コバール等の金属材料が使用
される。
材料を必要とせず、接合性，信頼性を考慮し、熱膨張係
数が光学部品と整合する材料が好ましく、アルミナ等の
セラミックス材やCu−Ｗ、コバール等の金属材料が使用
される。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の光アイソレータの構成の一例
を示す図であり、Auで上面をメタライズしたアルミナ基
台１に、中央部にファラデー素子２、その両側に偏光素
子であるルチルブロック３、３'を載置する。それぞれ
の素子表面には多層反射防止膜を形成し反射光を抑制す
る。接合面にはAuメッキを施し、Au-Sn半田を320℃で融
着することにより三素子を固定保持したユニット４を作
成した。大きさは1×1.5×2.5mmであった。このユニッ
トを内径φ2×外径φ3×25mmの希土類中空円筒型磁石５
の中に挿入し、固定した。
を示す図であり、Auで上面をメタライズしたアルミナ基
台１に、中央部にファラデー素子２、その両側に偏光素
子であるルチルブロック３、３'を載置する。それぞれ
の素子表面には多層反射防止膜を形成し反射光を抑制す
る。接合面にはAuメッキを施し、Au-Sn半田を320℃で融
着することにより三素子を固定保持したユニット４を作
成した。大きさは1×1.5×2.5mmであった。このユニッ
トを内径φ2×外径φ3×25mmの希土類中空円筒型磁石５
の中に挿入し、固定した。
【００１５】ルチル結晶は1×1×0.5mmで、偏光子３の
光軸と底面はほぼ45゜に合わせてあり、検光子３'は偏
光子３の光軸に対して、45゜回転した方位になるように
平板状に切り出す。ファラデー素子２の回転角θfは45
゜が最適状態となる。本実施例ではθf＝44.6゜とな
り、遮断方向に対して戻り光の偏光はΔθ＝0.4×2゜の
ずれがあったが、消光特性は35dB(波長λ＝1.31μm) で
あった。この値は理論的に裏づけられる−10log10sin2
(Δθ)＝37.1dBとほぼ一致しており、無調整でも十分な
光学特性が得られることを示唆するものである。
光軸と底面はほぼ45゜に合わせてあり、検光子３'は偏
光子３の光軸に対して、45゜回転した方位になるように
平板状に切り出す。ファラデー素子２の回転角θfは45
゜が最適状態となる。本実施例ではθf＝44.6゜とな
り、遮断方向に対して戻り光の偏光はΔθ＝0.4×2゜の
ずれがあったが、消光特性は35dB(波長λ＝1.31μm) で
あった。この値は理論的に裏づけられる−10log10sin2
(Δθ)＝37.1dBとほぼ一致しており、無調整でも十分な
光学特性が得られることを示唆するものである。
【００１６】ルチル結晶を用いる場合、底面に対する光
軸方位は図２のように底面に対してほぼ45゜、入射偏波
方向に対しては直交するように配置し、検光子の光軸方
位は、さらに45゜回転した向きになるように形成する。
切り出し方向の精度は消光比に直接反映されるため、最
大±１゜の精度に入ることが要求される。
軸方位は図２のように底面に対してほぼ45゜、入射偏波
方向に対しては直交するように配置し、検光子の光軸方
位は、さらに45゜回転した向きになるように形成する。
切り出し方向の精度は消光比に直接反映されるため、最
大±１゜の精度に入ることが要求される。
【００１７】
【発明の作用】このような構造は、単に光学素子を無調
整で搭載しただけで製作でき、ユニット４は希土類中空
円筒型磁石５の中に挿入され、光アイソレータとしての
非可逆的な偏光方向の回転機能が生じ、簡単な組立作業
により、高消光比を有する光アイソレータが得られる。
整で搭載しただけで製作でき、ユニット４は希土類中空
円筒型磁石５の中に挿入され、光アイソレータとしての
非可逆的な偏光方向の回転機能が生じ、簡単な組立作業
により、高消光比を有する光アイソレータが得られる。
【００１８】
【発明の効果】本発明により、平板上にブロック状光学
部品を配置して固定するだけでよいため、偏光素子の結
晶軸方向は前もって決定して、切り出すことで大量に製
造できるので、組立時に単に配置し、固定するだけで済
み、平板状基台に配置ガイドをつけることで、光軸に対
して傾斜配置することも容易となる。したがって光アイ
ソレータの小型化だけでなく、信頼性・量産性が向上し
た。
部品を配置して固定するだけでよいため、偏光素子の結
晶軸方向は前もって決定して、切り出すことで大量に製
造できるので、組立時に単に配置し、固定するだけで済
み、平板状基台に配置ガイドをつけることで、光軸に対
して傾斜配置することも容易となる。したがって光アイ
ソレータの小型化だけでなく、信頼性・量産性が向上し
た。
【図１】本発明の光アイソレータの構成を示す斜視図。
【図２】本発明によるルチルにおける結晶光軸方位を設
定した一実施例の概略図。
定した一実施例の概略図。
１ 基台 ２ ファラデー素子 ３ 偏光素子 ４ 光学ユニット ５ 中空永久磁石
フロントページの続き (72)発明者 箱田 譲 東京都足立区新田３丁目８番22号 並木精 密宝石株式会社内 (72)発明者 今泉 伸夫 東京都足立区新田３丁目８番22号 並木精 密宝石株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 平板状の基台と、前記基台面上に底面を
介して配置固定する直方体状の複屈折結晶で形成された
偏光子及び検光子において、あらかじめ、光軸方位を直
方体底面に対してほぼ45゜の角度に設定され、かつ入射
偏波方向に対しては直交するように加工成形された直方
体状偏光子を、次に偏波面45゜回転ファラデー素子を、
そして前記基台面上に底面を介して配置固定するとき、
光軸方位が前記偏光子に対してさらに45゜回転した向き
になるように加工成形された直方体状検光子を、順番に
載置固定したユニットから構成された光アイソレータ。 - 【請求項２】 偏光子、ファラデー素子および検光子を
順番に載置固定したユニットを、中空円筒型永久磁石内
に挿入配置した請求項１記載の光アイソレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35510296A JPH10186280A (ja) | 1996-12-21 | 1996-12-21 | 光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35510296A JPH10186280A (ja) | 1996-12-21 | 1996-12-21 | 光アイソレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10186280A true JPH10186280A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=18441957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35510296A Withdrawn JPH10186280A (ja) | 1996-12-21 | 1996-12-21 | 光アイソレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10186280A (ja) |
-
1996
- 1996-12-21 JP JP35510296A patent/JPH10186280A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040302 |