JPS63123014A - 光アイソレ−タ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、レーザ発振器から発振されだレーザ光の戻り
光がレーザ発振器内に帰還することを防止するだめのア
イソレータ素子に関する。

〔従来の技術〕

レーザ光を用いた情報制御システムにおいては。

レーザ発振器から出射した光の一部がレーザ発振器内に
帰還（戻り光）シ、これによって、レーザ発振が乱れる
現象がある。この戻り光を遮断するために２枚の偏光素
子を用いて戻シ光を光学的に遮断するいわゆる光アイソ
レータが従来から提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで従来の光アイソレータでは、筒形の磁石内部に
偏光素子、ファラデー回転子及び偏光素子を順に挿入し
、筒形磁石の内部の磁界を利用しているため、光アイソ
レータの組み立てが困難であるという問題点がある。

本発明の目的は組立作業が容易で、コストの低廉化が図
れ、しかも、小型で高性能な光アイソレータを構成する
ための光アイソレータ素子を提供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明によれば、軸方向に着磁された筒状の永久磁石の
軸方向外側にファラデー回転子を配設し。

永久磁石磁界によってファラデー回転子を磁気飽和させ
るようにしたことを特徴とする光アイソレータ素子が得
られる。

ファラデー回転子を軸方向に着磁された筒状の永久磁石
の軸方向端面外側に配設することによって、ファラデー
回転子を磁気飽和させる。筒形永久磁石では、永久磁石
の軸上（中空の穴の部分）に於ける磁界分布をとると磁
石の軸方向端面から外側にわずかに離れた位置に磁界の
変異点がある。

従って、永久磁石の軸方向端面から所定の間隔をおいて
ファラデー回転子を配置すれば、ファラデー回転子を磁
気飽和させることができる。なお。

ファラデー回転子は非磁性体スペーサあるいは偏光素子
を介して配置してもよい。

一方、永久磁石の種類形状によっては、上記の変異点が
光路上（軸上）で磁石端面より内側（磁石内部）あるい
は磁石端面よシ外側に大きく離れた位置に存在する。こ
のような永久磁石では、永久磁石軸方向端面に直接ファ
ラデー回転子を配置してもファラデー回転子を磁気飽和
させることが可能となる。

さらに、ファラデー回転子の外縁に、ファラデー回転子
自体をとり囲むように磁性体あるいは永久磁石のヨーク
をとりつけ、このファラデー回転子を直接永久磁石の一
端面に取シ付けてもよい。

これによって、ファラデー回転子は実質的に永久磁石内
に一部埋没して配置されることになり、磁石内部の磁界
をファラデー回転子の磁気飽和に利用できる。なお、永
久磁石の一端面に凹部を形成して、との凹部にファラデ
ー回転子を配設してもよい。

一方、ファラデー回転子が配設された筒状永久磁石の一
端面に他の筒状永久磁石の一端面を接着すればファラデ
ー回転子は２つの永久磁石の間に配置されることになシ
、大型の筒形磁石の内部にファラデー回転子を挿入・固
定した場合と同様となる。この構造では、磁石内部に生
じる磁界を利用して、ファラデー回転子を磁気飽和させ
ることとなる。

〔実施例〕

以下本発明について実施例によって説明する。

第１図（ａ）を参照して、１はファラデー回転子。

２は非磁性体の円形状スペーサ、３は円筒形永久磁石で
あり、永久磁石３は光路に平行な方向（軸スペーサ２上
にはファラデー回転子が配設され。

互いに接着されている。なおス波−サ２が光波長に対し
て不透明な場合には、光路面積に相当する窓を図示のよ
うにあける。また、第２図に示すように永久磁石３の外
部において、ファラデー回転子１を飽和させることので
きる領域は限られているので、非磁性体スペーサ２の厚
さはファラデー回転子１を（イ）の領域に設置しうるよ
うに調整される。なお、第２図は磁石外径、中央穴内径
、磁石長の比が２：１：２の場合について示す。

一方、第１図（ｂ）に示すように、非磁性スペーサ２の
かわりに偏光素子５が用いられ、この偏光素→が接着さ
れる。なお、偏光素子５の厚さはファラデー回転子４が
第２図に示す（イ）の領域に配置されるよう調整されて
いる。まだ、第１図（ａ）及び（ｂ）では、永久磁石と
して９円筒形のものを用いたが９例えば、角形の棒磁石
の中心軸に丸穴をあけたものを用いてもよい。

上述のようにして構成されたアイソレータ素子を実際に
アイソレータとして用いる場合、第１図配置し、一方、
第１図（ｂ）においては、ファラデー回転子４の左側１
ケ所に偏光素子を配置する。そして、ファラデー回転子
１あるいは４の両側に配された２枚の偏光素子のなす角
を４５°とする。なお、第１図（ａ）及び（ｂ）におい
ては、アイソレータ素子に配置される偏光素子は省略し
である。

第３図（ａ）に第１図（ａ）のアイソレータ素子を用い
たアイソレータの構成図を示す。第３図（ａ）を参照し
て、アイソレータ素子１０の左端面側及び右端面側には
それぞれ偏光素子９及び１１が配置され。

偏光素子９の左側にはレーザ発振器８が配置されている
。そして、上述の偏光素子９と偏光素子１１とのなす角
が４５°と々るように偏光素子９及び１１は配置される
。なお、レーザ発振器８を偏光素子９の左側ではなく、
偏光素子１１の右側に配置してもよい。

第３図（ｂ）に第１図（ｂ）のアイソレータ素子を用い
たアイソレータの構成図を示す。第３図（ｂ）を参照し
て、アイソレータ素子１４の左端面側には偏光素子１３
が配置され、偏光素子１３の左側にはレーザ発振器１２
が配置されている。そして、偏光素子１３とアイソレー
タ素子１４の偏光素子５とのなす角が４５°となるよう
に偏光素子１３及びアイソレータ素子１４が配置される
。なお、前述と同様にレーザ発振器１２はアイソレータ
素子１４の右側に配置してもよい。

上述の実施例では永久磁石とファラデー回転子との間に
非磁性体ス波−サあるいは偏光素子を配置したが、永久
磁石とファラデー回転子との間に空隙を設けてもよい。

ところで、アルコニ磁石等では１円筒磁石内部の光路長
に沿って磁界分布をとると、第４図（ａ）に示すように
磁界の変異点は永久磁石端面から磁石内部へずれた点に
位置する。また、Ｓｍ−Ｃｏ磁石では、第４図（ｂ）に
示すように磁界の変異点は永久磁石端面から磁石外部へ
ずれた点に位置し、永久磁゛１．Ｉ 分布の永久磁石を用いて、永久磁石１６の端面　ξ（光
路と交わる端面）に直接ファラデー素子を接着する。前
述のようにこの永久磁石１６は磁界の変異点が永久磁石
の端面から磁石内部へずれだ点に位置するから、磁石端
面にファラデー回転子を直接接着しているにもかかわら
ず、十分なファラデー回転角（４５°）を得ることがで
きる。また構造が極めて簡単である。

このように構成されたアイソレータ素子を用いたアイソ
レータを第５図（ｂ）に示す。第５図（ｂ）を参？ 照して、アイソレータ素子１７の左側及び右側にそれぞ
れ偏光素子１８及び２０を配置し、偏光素子１８の左側
にレーザ発振器１７を配置する。なお、レーザ発振器１
７は偏光素子２０の右側に配置してもよい。

次に第６図（、）を参照して１本発明のさらに他の実施
例について説明する。

磁性体（あるいは永久磁石）製の円形状ヨーク２１に形
成された角形孔にファラデー回転子２２を挿入配設する
。そして、これらヨーク２１及びル ファラデー回転子２２を永久磁石２３の右側端面に接着
する。これにより永久磁石２３の磁荷が磁性体ヨーク２
１の表面にあられれ、この結果、ファラデー回転子２２
は実質的に磁石内部に一部埋没した構成となる。

ところで、第１図（ａ）及び（ｂ）に示すアイソレータ
素子では、永久磁石の外部に生ずる磁界を利用している
が、第６図（ａ）に示すアイソレータ素子では。

ファラデー回転子２２をヨーク２１に組み込むことによ
シ永久磁石内部の磁界を利用している。このため、ファ
ラデー回転子を直接永久磁石に接着しても、第４図（ａ
）及び（ｂ）に示した特殊な磁界分布の永久磁石を用い
る必要がなく、ファラデー回転子の厚さ及び永久磁石の
材質、形状にとられれること々く、アイソレータ素子を
構成することができる。なお、ファラデー回転子２２を
磁性体ヨーク２１に組み込むかわシに永久磁石の端面に
ファラデー回転子を配置すべき凹部を形成し、との凹部
にファラデー回転子を配置固定してもよい。

第６図（ｂ）に上述のアイソレータ素子を用いたアイソ
レータを示す。′第６図（ｂ）に示すように、アイソレ
ータ素子２７゛を左側及び右側にはそれぞれ偏光素子２
６及び２８が配置され、偏光素子２６の左側にはレーザ
発振器２４が配置される（なお。

レーザ発振器２４は偏光素子２８の右側に配置してもよ
い）。

第７図（ａ）を参照して２本発明のさらに他の実施例に
ついて説明する。

磁性体（あるいは永久磁石）の円形状ヨーク３０に形成
された角形孔にファラデー回転子３１を挿入配設する。

これらヨーク３０及びファラデー回転子３１を円筒形状
の永久磁石２９及び３２ではさんで、接着する。上述の
ヨーク３０の厚さはファラデー回転子３１の厚さと同じ
か、あるいはファラデー回転子３１の厚さよりも厚くす
る。また。

上述の接着の際には、ヨーク３０は永久磁石２９及び３
２と、ファラデー回転子３１は永久磁石２９及び３２の
少なくとも一方と接着される。このアイソレータ素子で
は実質的にファラデー回転子が永久磁石内に配置される
から小さな永久磁石でファラデー回転子を磁気飽和させ
ることができ、しかも他の磁界の影響を受けにくい。

第７図（ｂ）に上述のアイソレータ素子を用いたアイソ
レータを示す。第７図（ｂ）を参照して、い捷まで、説
明した場合と同様にして、アイソレータ素子３５の左側
及び右側にはそれぞれ偏光素子３４及び３６が配置され
、偏光素子３４の左側にはレーザ発振器が配置される。

なお、この偏光素子３４及び３６のなす角は４５°であ
ることはいうまでもない。

なお、上述のすべての実施例において、ファラデー回転
子の片面あるいは両面に偏光素子を接着してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、如婆−本発明の光アイソレータ素
子では、ファラデー回転子を実質的に永久磁石の外部に
配設する構造であるから、従来のようにファラデー回転
子を磁石内部に挿入する構造に比べて、製作が容易であ
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は９本発明による光アイソレータ素子の第
１の実施例を分解して示す斜視図、第１図（ｂ）は本発
明による光アイソレータ素子の第２の実施例を分解して
示す斜視図、第２図は９円筒形永久磁石における軸上の
磁界分布を示す図、第３図（ａ）は第１図（ａ）に示す
光アイソレータ素子を用いた光（ｂ、） アイソレータを示す斜視図、第３図（ｂ）は第１図〆に
示す光アイソレータ素子を用いた光アイツレ−３の実施
例を分解して示す斜視図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）
に示す光アイソレータ素子を用いたアイソレータを示す
斜視図、第６図（ａ）は本発明による光アイソレータ素
子の第４の実施例を分解して示す斜視図、第６図（ｂ）
は第５図（ａ）に示す光アイソレータ素子を用いたアイ
ソレータを示す斜視図、第７図＜−）は本発明による光
アイソレータ素子の第５の実施例を分解して示す斜視図
、第７図（ｂ）は第７図（、）に示す光アイソレータ素
子を用いたアイソレータを示す斜視図である。 ］、　、　４　、１５　、３１・・・ファラデー回転子
、２・・・スペーサ、３，６，１６．２３，２９．３２
・・・永久磁石、５゜９．１１，１３，１８，２０，２
６．２８．３４．３６・・・偏光素子、８，１２，１７
，２４，３３・・・レーザ発振器、１０゜１４．１９，
２７．３５　　・・・光アイソレータ素子、２１゜３０
・・・ヨーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軸方向に着磁された筒状の永久磁石の軸方向外側に
   ファラデー回転子を配設し、該永久磁石磁界によって前
   記ファラデー回転子を磁気飽和させるようにしたことを
   特徴とする光アイソレータ素子。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記ファラデー回
   転子は非磁性体スペーサを介して前記永久磁石の軸方向
   一端面に配設されていることを特徴とする光アイソレー
   タ素子。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記ファラデー回
   転子は偏光素子を介して前記永久磁石の軸方向一端面に
   配設されていることを特徴とする光アイソレータ素子。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記ファラデー回
   転子は前記永久磁石の軸方向一端面から所定の間隔をお
   いて配設されていることを特徴とする光アイソレータ素
   子。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記ファラデー回
   転子は前記永久磁石の軸方向一端面に直接配設されてい
   ることを特徴とする光アイソレータ素子。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記ファラデー回
   転子はその外周面が磁性体ヨークでおおわれて、前記永
   久磁石の軸方向一端面上に配設されていることを特徴と
   する光アイソレータ素子。 ７、特許請求の範囲第１項において、前記永久磁石の軸
   方向一端面には凹部が形成され、該凹部に前記ファラデ
   ー回転子が配設されていることを特徴とする光アイソレ
   ータ素子。 ８、特許請求の範囲第６あるいは第７項において、前記
   ファラデー回転子が配設された永久磁石の軸方向一端面
   には他の筒状永久磁石の軸方向一端面がつきあわされて
   いることを特徴とする光アイソレータ素子。