(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長１．０６μｍにおけるベルデ定数が０．２７ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）以上の円筒形ファラディ回転子と、
前記ファラディ回転子の外周に配置される第１の中空マグネット並びに第１の中空マグネットを光軸上で挟んで配置された第２及び第３の中空マグネットユニットと、を備え、
第２及び第３の中空マグネットユニットは、光軸に対し９０度方向に等分割された２以上のマグネットから構成され、
前記ファラディ回転子に印加される磁束密度Ｂ（Ｏｅ）は下記式（１）の範囲内にあり、
前記ファラディ回転子が配置されるサンプル長Ｌ（ｃｍ）は下記式（２）の範囲内にあり、
前記ファラディ回転子の外径Ｄ（ｃｍ）は下記式（３）の範囲内にあり、
前記ファラディ回転子は１ｄＢ以下の挿入損失と２５ｄＢ以上の消光比とを有し、
かつ、前記ファラディ回転子が、下記式（Ｉ）で表される酸化物を９９重量％以上含有するセラミックスである光モジュールの製造方法であって、
成型した円筒形の粗加工ファラディ回転子の外周面に１．０ｍｍ以上１．６ｍｍ以下の外周研削加工を施し、円筒形ファラディ回転子とする工程を含む
光モジュールの製造方法。
０．５×１０4≦Ｂ≦１．５×１０4        （１）
０．７０≦Ｌ≦１．１０                  （２）
０．２０≦Ｄ≦０．６０                  （３）
（ＴｂxＲ1-x）2Ｏ3      （Ｉ）
（式（Ｉ）中、ｘは、０．５≦ｘ≦０．７５であり、Ｒは、イットリウム、ガドリニウム及びルテチウムよりなる群から選ばれた少なくとも１つの元素を含む。）
【請求項２】
式（Ｉ）中、Ｒはイットリウムである、請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項３】
第１の中空マグネット、並びに、第２及び第３の中空マグネットユニットが、ネオジム−鉄−ボロン（ＮｄＦｅＢ）系磁石からなる、請求項１又は２に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項４】
第１の中空マグネットの磁界極性を光軸方向とし、第２及び第３の中空マグネットユニットの磁界極性を光軸法線方向において互いに反対とした、請求項１〜３のいずれか１つに記載の光モジュールの製造方法。
【請求項５】
第１の中空マグネット、第２の中空マグネットユニット及び第３の中空マグネットユニットが炭素鋼筐体の内部に搭載された、請求項１〜４のいずれか１つに記載の光モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記粗加工のファラディ回転子の両端面に片面０．５ｍｍ以上の端面研磨加工を施す工程を含む、請求項１〜５のいずれか１つに記載の光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、約１μｍの波長帯域において使用される光アイソレータの主要部品である、ファラディ回転子を含む光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、切断、溶接、マーキング等の用途に使用する産業用レーザ加工機には、ＣＯ2レーザ（波長１０．６μｍ）又はランプ励起式ＹＡＧレーザ（波長１μｍ）が使用されてきた。
【０００３】
近年、その加工性能に対する要求が一層厳しくなり、より高精度かつ高出力、長寿命化がレーザ加工機に求められるようになっている。そのような市場要求の中で注目を浴びているのがファイバーレーザである。ファイバーレーザは、光路がすべて光ファイバで構成され、レーザダイオード（ＬＤ）光源から発振した１μｍ帯の光を、イッテルビウム（Ｙｂ）などの希土類元素をドーピングしたファイバにより増幅することにより、高精度かつ高出力なレーザ光をファイバ出力できるという特徴を持つ。同波長帯のランプ励起式ＹＡＧレーザと比較すると、ファイバーレーザは、励起光の変換効率が高く、放熱性に優れているため空冷でよく、ランプ励起が不要であることから、低消費電力・高出力化・長寿命という長所を理由に注目されている。
【０００４】
しかしながら、ファイバーレーザは、その発光スペクトルが狭くて変換効率に優れるという特徴を持つが、その反面、反射光による戻り光に対しては非常に敏感であり、光ファイバヘの結合端面や高反射率の金属面からの反射光が戻ると特性が不安定状態になり、しいては高出力な発光のためにＬＤ光源部が破損してしまうという危険性がある。よって、ファイバーレーザの安定動作のためには、反射光が発光光源である発光素子へ戻るのを防止するため、発光光源と加工体との間に、順方向の光を透過し、逆方向の光を遮断する機能を有する光アイソレータ(an optical isolator)を配置し、光ファイバから発光光源へ反射して戻ってくる光を遮断することが不可欠となる。
【０００５】
ここで、光モジュールは、ファラディ回転子と、ファラディ回転子の光透過方向（光軸方向）に磁界を印加するマグネットの２つの主要部品から構成される。この形態で光がファラディ回転子に入射するとファラディ回転子の中で偏光面が回転するという現象が生じる。これはファラディ効果と呼ばれる現象であり、偏光面が回転する角度をファラディ回転角と称し、その大きさθは次式で表される。
θ＝Ｖ×Ｈ×Ｌ
Ｖはベルデ定数でファラディ回転子の材料及び測定波長で決まる定数であり、Ｈは磁束密度、Ｌはファラディ回転子の長さである。この式から解るように、ある一定の大きさのベルデ定数を持つ回転子において、所望のファラディ回転角を得ようとすると、ファラディ回転子に印加する磁界が大きいほど回転子長を短くすることができ、回転子長が長いほど磁束密度を小さくすることできる。
ファラディ回転子用の材料として特定の組成を有する酸化物が開示されている（特許文献１）。
【０００６】
光アイソレータは上記の光モジュールの光入射側及び光出射側に一対の偏光子を配置することで構成され、一般的に光アイソレータの機能を有するためには、４５°程度のファラディ回転角が必要となる。具体的には、光アイソレータに入射された光は、その偏光面をファラディ回転子により４５°回転されて各々角度調整された入出射偏光子を透過する。一方、戻り光はファラディ回転子の非相反性を利用して、逆方向に偏光面を４５°回転され入射偏光子と９０°の直交偏光面となり、透過できなくなる。光アイソレータは、この現象を利用して光を単一方向にのみ透過させ、反射して戻ってくる光を阻止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２８５２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来から使用されている光アイソレータでは、例えばテルビウム・ガリウム・ガーネット（ＴＧＧ）結晶のようなファラディ回転子を使用している。ＴＧＧのベルデ定数は、波長１．０６μｍにおいて０．１３５ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）程度であるため、そのファラディ回転角４５°を満たすためには、少なくとも２．０ｃｍ程度の長さが必要であった。このため、ファラディ回転子に与える磁束密度を大きくするために、その周囲のマグネット形状を大きくする必要があり、光アイソレータ全体の大きさも大きくならざるを得なかった。その結果、光デバイス内における設計上の制限が生じたり、また光アイソレータ外部への漏洩磁場も大きくなり、取扱いが困難であった。なお、１分（ｍｉｎ）は１／６０度を表す。
【０００９】
また、ＴＧＧの消光比は波長１．０６μｍにおいて３０ｄＢ程度であったため、組み上げた光アイソレータのアイソレーション値が３０ｄＢほどであった。その結果、レーザへの戻り光が大きい場合は、その対策として光アイソレータを多段で使用するなど、装置全体のコスト及び空間的な自由度に制限があった。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、小型化した高消光比の光デバイスを提供することである。特に、レーザ加工用、光計測用、光通信用等の用途に使用される高出力レーザ、例えばファイバーレーザに使用される高いアイソレーション特性を持つ光アイソレータとして好適な高消光比の小型ファラディ光デバイスを提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、ファラディ効果が大きく高消光比のファラディ回転子を使用し、かつ、小さな外形のマグネットと組み合わせた光モジュールを提供することである。本発明の他の課題は、以下の説明から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の諸課題は、以下の手段＜１＞及び＜９＞により達成された。好ましい実施形態＜２＞〜＜８＞及び＜１０＞と共に列記する。
＜１＞波長１．０６μｍにおけるベルデ定数が０．２７ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）以上のファラディ回転子と、前記ファラディ回転子の外周に配置される第１の中空マグネット並びに第１の中空マグネットを光軸上で挟んで配置された第２及び第３の中空マグネットユニットと、を備え、第２及び第３の中空マグネットユニットは、光軸に対し９０度方向に等分割された２以上のマグネットから構成され、前記ファラディ回転子に印加される磁束密度Ｂ（Ｏｅ）は下記式（１）の範囲内にあり、前記ファラディ回転子が配置されるサンプル長Ｌ（ｃｍ）は下記式（２）の範囲内にあり、前記ファラディ回転子の外径Ｄ（ｃｍ）は下記式（３）の範囲内にあることを特徴とする光モジュール、
０．５×１０4≦Ｂ≦１．５×１０4        （１）
０．７０≦Ｌ≦１．１０                  （２）
０．２０≦Ｄ≦０．６０                  （３）
＜２＞前記ファラディ回転子が、下記式（Ｉ）で表される酸化物を９９重量％以上含有する、＜１＞に記載の光モジュール、
（ＴｂxＲ1-x）2Ｏ3      （Ｉ）
（式（Ｉ）中、ｘは、０．５≦ｘ≦１．０であり、Ｒは、スカンジウム、イットリウム、Ｔｂ以外のランタノイド元素群よりなる集合から選択された少なくとも１つの元素を含む。）
＜３＞前記酸化物が単結晶である、＜２＞に記載の光モジュール、
＜４＞前記酸化物がセラミックスである、＜２＞に記載の光モジュール、
＜５＞前記ファラディ回転子は円筒形状であり、１ｄＢ以下の挿入損失と２５ｄＢ以上の消光比を有する、＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載の光モジュール、
＜６＞第１の中空マグネット、並びに、第２及び第３の中空マグネットユニットが、ネオジム−鉄−ボロン（ＮｄＦｅＢ）系磁石からなる、＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の光モジュール、
＜７＞第１の中空マグネットの磁界極性を光軸方向とし、第２及び第３の中空マグネットユニットの磁界極性を光軸法線方向において互いに反対とした、＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の光モジュール、
＜８＞第１の中空マグネット、第２の中空マグネットユニット及び第３の中空マグネットユニットが炭素鋼筐体の内部に搭載された、＜１＞〜＜７＞のいずれか１つに記載の光モジュール、
＜９＞粗加工のファラディ回転子の外周面に１．０ｍｍ以上の外周研削加工を施す工程を含むことを特徴とする、＜１＞〜＜８＞のいずれか１つに記載の光モジュールの製造方法、
＜１０＞粗加工のファラディ回転子の両端面に片面０．５ｍｍ以上の端面研磨加工を施す工程を含む、＜９＞に記載の光モジュールの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、ベルデ定数の大きいファラディ回転子と、磁束密度の大きいマグネット材及び磁気回路を用いることにより、光アイソレータ用の光モジュールの小型化が達成できた。
本発明に使用するファラディ回転子は、ＴＧＧ結晶のような従来の回転子と比べて、２倍以上のベルデ定数を有するので、サンプル長の短いファラディ回転子とすることができた。このファラディ回転子に磁束密度の大きいマグネット材及び磁気回路を用いることにより、光モジュールの小型化を可能とした。このために、ファラディ回転子を組み込むデバイス内の空間的寸法の自由度を大きくすることができた。また、ファラディ回転子のサンプル長を１／２程度に短くできるので、高出力レーザにより懸念されるファラディ回転子の光損傷を減少させることができる。
また、育成・成型した円筒形の粗加工ファラディ回転子に、外周研削加工することにより、外周の残留歪を除去し高消光比で低損失のファラディ回転子とすることができた。このファラディ回転子を上記マグネットに組み込むことにより、高消光比で低損失の光モジュールを構成することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の光モジュールの構成例を示す断面模式図である。
【図２】第２の中空マグネットユニット３及び第３の中空マグネットユニット４の断面模式図である。
【図３】実施例１〜３において使用するファラディ回転子の外径Ｄ（０．２〜０．６ｃｍ）を０．３５ｃｍに外周研削加工する前後の消光比を示した図である。
【図４】実施例１〜３及び比較例１において使用するファラディ回転子のサンプル長Ｌ（０．７〜１．１ｃｍ）に対する、ファラディ回転角が４５度となる磁束密度Ｔ（１０4Ｏｅ）の大きさを示した図である。
【図５】有限要素法に基づく、ＮｄＦｅＢ系マグネットの形状解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の光モジュールは、波長１．０６μｍにおけるベルデ定数が０．２７ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）以上のファラディ回転子と、前記ファラディ回転子の外周に配置される第１の中空マグネット並びに第１の中空マグネットを光軸上で挟んで配置された第２及び第３の中空マグネットユニットと、を備え、第２及び第３の中空マグネットユニットは、光軸に対し９０度方向に等分割された２以上のマグネットから構成され、前記ファラディ回転子に印加される磁束密度Ｂ（Ｏｅ）は下記式（１）の範囲内にあり、前記ファラディ回転子が配置されるサンプル長Ｌ（ｃｍ）と外径Ｄ（ｃｍ）は下記式（２）及び（３）の範囲内にある、ことを特徴とする。
０．５×１０4≦Ｂ≦１．５×１０4        （１）
０．７０≦Ｌ≦１．１０                  （２）
０．２０≦Ｄ≦０．６０                  （３）
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１５】
本発明の光モジュールは、０．９０〜１．１０μｍの波長帯域のレーザ光に好ましく使用される。このようなレーザには、ランプ励起式ＹＡＧレーザが含まれる。
なお、当業者は、本発明の光モジュールを上記以外の波長帯域のレーザ光に設計変更することができる。
【００１６】
本発明の光モジュールの基本的な構成例を、以下図面を参照して説明する。
図１は、本発明の光モジュールの構成例を示す断面模式図である。
図１において、ファラディ回転子１の形状は、外周研削加工が容易であることから、円筒状であることが好ましい。以下に円筒状のファラディ回転子を例にとり説明する。
このファラディ回転子１の外周には、第１の中空マグネット２並びに第１の中空マグネットを光軸上で挟んで、第２の中空マグネットユニット３及び第３の中空マグネットユニット４が配置されている。ファラディ回転子１が円筒状の場合、第１の中空マグネット２並びに第２の中空マグネットユニット３及び第３の中空マグネットユニット４はいずれも中空円筒状であることが好ましく、ファラディ回転子１の中心軸及び第１の中空マグネット２の中空部と二つの中空マグネットユニット３，４中空部の中心軸は同軸であることが好ましい。また、ファラディ回転子１の外径と、第１の中空マグネット２の中空部の内径と、二つの中空マグネットユニット３，４の中空部の内径はほぼ同じであり、光モジュールを組み立てた後にファラディ回転子１を第１の中空マグネット２の中心に配置する。
【００１７】
第１の中空マグネット２と、第２の中空マグネットユニット３及び第３の中空マグネットユニット４とは、これらの中空部が光軸と同軸になるように配置されている。これらの２つの中空マグネットユニット３，４は、いずれも、光軸に対し９０度方向に２以上に等分割された複数のマグネットの集合体である。
図２は、２つの中空マグネットユニット３，４の一実施形態を示す断面模式図である。両中空マグネットユニット共に、円筒マグネットを９０度に４分割した４個のマグネットの集合体となっている。４分割したマグネットユニット（集合体）は、加工適性に優れるので好ましい。この４分割マグネットユニットの態様の他に、１８０度に２分割された２個のマグネットの集合体や、１２０度に３分割された３個のマグネットの集合体でもよい。
【００１８】
図２に示すように、第２の中空マグネットユニット３及び第３の中空マグネットユニット４は、それぞれ、筐体６の内部に収納されている。
図２に示す実施形態において、円筒マグネットを４分割したマグネットは、その磁界極性は外周方向となっている。この場合、各々のマグネットは相互に反磁力を持ち合わせるので、組み合わせたマグネットユニットの外周外径と筐体６の内径をマグネットユニットが挿入できるようにほぼ一致させると、各々の反磁力のみで筐体６の内部に固定することができる。この固定法を利用すれば、第２の中空マグネットユニット３と第３の中空マグネットユニット４を両側の押さえとして、第１の中空マグネット２を隙間無く固定することができるので、構成するマグネット全体の固定が接着剤等を必要としない信頼性の高い実装とすることができる。
【００１９】
本発明の光モジュールは、波長１．０６μｍにおけるベルデ定数が０．２７ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）以上のファラディ回転子を有する。このファラディ回転子について説明する。
【００２０】
本発明に用いることができるファラディ回転子は、波長１．０６μｍでのベルデ定数が０．２７ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）以上である。ベルデ定数は０．２７ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）以上であれば特に限定されないが、大きいベルデ定数を有することが好ましい。ベルデ定数が０．２７ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）未満であると、ファラディ回転角を４５度とするために必要なファラディ回転子の長さが長くなり、光モジュールを小型化することが困難である。
また、ファラディ回転子の波長１．０６μｍでのベルデ定数は、製造の容易性の観点から、０．３６ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明において、ベルデ定数は、定法に従い測定すればよく、特に限定されない。
具体的には、所定の厚さの酸化物を切り出し、鏡面研磨仕上げを行い、磁束密度の大きさが既知の永久磁石にファラディ回転子をセットし、波長１．０６μｍにおけるベルデを測定する。また、測定条件は２５±１０℃とし、大気中で測定を行う。
【００２２】
本発明の光モジュールにおいて、前記ファラディ回転子が配置されるサンプル長Ｌ（ｃｍ）と外径Ｄ（ｃｍ）は下記式（２）、（３）の範囲内にある。
０．７０≦Ｌ≦１．１０        （２）
０．２０≦Ｄ≦０．６０        （３）
サンプル長Ｌが１．１０ｃｍを超えると、光モジュールの小型化が難しくなり、０．７０ｃｍ未満であると所望のファラディ回転角を得るための磁束密度の大きさが大きくなり光モジュールの小型化が難しくなる。また、外径Ｄが０．６０ｃｍを超えると、マグネット外形を大きくする必要があり、同じく光モジュールの小型化が難しくなり、０．２０ｃｍ未満であると、外周研削等の加工に難があり実用に不適である。
ここで、サンプル長とは、ファラディ回転子の光軸長上の長さを意味し。図１中に符号Ｌで示す。
【００２３】
本発明の光モジュールに使用するファラディ回転子は、好ましくは、粗加工のファラディ回転子の両端面に片面０．５ｍｍ以上の端面研磨加工を施す工程、及び、外周面に１．０ｍｍ以上の外周研削加工を施す工程を含む製造方法により製造される。
ここで、両端面の研磨加工は、片面０．５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。研磨加工の方法は、当業者に公知の方法を使用することができ、例えば、平面研削加工機による粗研磨後、コロイダルシリカ等の研磨剤による片面研磨が含まれる。
また、外周面の外周研削加工は、外周面の半径について１．０ｍｍ以上１．６ｍｍ以下であることが好ましい。外周研削加工を施す方法も、当業者に公知の方法を使用することができ、例えば、センタレス加工機による砥石研削が含まれる。
【００２４】
本発明に用いるファラディ回転子は、下記式（Ｉ）で表される酸化物を９９重量％以上含有することが好ましい。
（ＴｂxＲ1-x）2Ｏ3      （Ｉ）
（式（Ｉ）中、ｘは、０．５≦ｘ≦１．０であり、Ｒは、スカンジウム、イットリウム、Ｔｂ以外のランタノイド元素群よりなる集合から選択された少なくとも１つの元素を含み、好ましくは、スカンジウム、イットリウム、Ｔｂ以外のランタノイド元素群よりなる集合から選択された元素よりなる。）
上記の酸化物の含有量は、９９．９重量％以上であることが好ましく、９９．９９重量％以上であることがより好ましい。
【００２５】
式（Ｉ）中、Ｒは、スカンジウム、イットリウム、ランタン、ユウロピウム、ガドリニウム及びルテチウムよりなる群から選ばれた少なくとも１つの元素を含むことが好ましい。
【００２６】
ここで、Ｒは一種単独であってもよいし、複数のＲが任意の比率で含まれていてもよく、特に限定されない。
これらの中でも、原料が入手容易であるという観点から、Ｒとしては、イットリウム、ガドリニウム及びルテチウムが好ましく、より好ましくはイットリウムである。
【００２７】
式（Ｉ）中、ｘは０．５以上１．０以下である。すなわち、式（Ｉ）で表される酸化物は、モル比換算でＴｂ2Ｏ3を５０モル％以上含有する。
ｘは、０．５以上１．０未満であることが好ましく、０．５以上０．８以下であることがより好ましく、０．５以上０．７５以下であることがさらに好ましい。ｘが上記範囲内であると高いベルデ定数が得られ、さらに、透明性に優れるので好ましい。特にｘが０．８以下であると、結晶育成後の冷却中のクラックの発生が抑制され、結晶の白濁が抑制されるので好ましい。
また、前記式（Ｉ）で表される酸化物は、固溶体であることが好ましい。
なお、本実施形態において、「固溶体」とは、原料粉末である酸化テルビウムの結晶層の格子点にあるテルビウムが、全く不規則に別種の元素（例えば、イットリウム等）と置換している状態を意味する。したがって、単結晶、多結晶、及び、焼結により作製された多結晶であるセラミックス等を包含するものである。
これらの中でも、前記式（Ｉ）で表される酸化物は、単結晶又はセラミックスであることが好ましく、単結晶であることがより好ましい。
【００２８】
本発明の光モジュールに用いることができるファラディ回転子が含有しうるその他の成分としては、アルカリ土類金属の酸化物、第１３族元素の酸化物、第１４族元素の酸化物、その他第４族元素、第５族元素（Ｖ，Ｎｂ，Ｔａなど）、第６族元素（Ｍｏ，Ｗなど）、及び第１７族元素（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒなど）の酸化物よりなる群から選択される金属酸化物が好ましい。
本発明の光モジュールに用いることができるファラディ回転子は、アルカリ土類金属、第１３族元素、第１４族元素、第４族元素、第５族元素（Ｖ，Ｎｂ，Ｔａなど）、第６族元素（Ｍｏ，Ｗなど）、第１７族元素（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒなど）のうち１つまたは２つ以上の元素の酸化物を０．０００１重量％以上１．０重量％未満含有することが好ましい。
これらの酸化物の含有量は、本発明の酸化物に対して、０．０００００１重量％以上１．０重量％未満であることが好ましく、０．００００１〜０．１重量％であることがより好ましく、０．０００１〜０．０１重量％であることがさらに好ましい。
アルカリ土類金属の酸化物として具体的には、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムが例示され、１３族元素の酸化物としては、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ガリウムが例示され、１４族元素の酸化物としては酸化ケイ素、酸化ゲルマニウム、酸化スズが例示され、４族元素の酸化物としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウムが例示される。
【００２９】
上記の金属酸化物は、例えば、単結晶作製の際に添加するドーパントや、セラミックス作製時に添加する焼結助剤の残留物として含有される。
単結晶作製の際に添加する、ドーパントとしては、アルカリ土類金属の酸化物が好適であり、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム等が好ましい。これらの酸化物は、ファラディ回転子全体に対して、０．０００００１重量％以上１．０重量％未満含有することが好ましく、０．００００１〜０．１重量％含有することがより好ましく、０．０００１〜０．０１重量％含有することがさらに好ましい。
【００３０】
焼結助剤としては、炭酸マグネシウムなどのアルカリ土類金属の炭酸塩、アルミナ、酸化ガリウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム等が例示できる。なお、例えばアルカリ土類金属の炭酸塩を焼結助剤として使用した場合、得られる酸化物においては、焼結によって酸化されており、アルカリ土類金属の酸化物として含有される。
アルカリ土類金属の酸化物の含有量は、ファラディ回転子全体の０．００００１〜１．０重量％であることが好ましく、０．０００１〜０．１重量％であることがより好ましく、０．０００１〜０．０１重量％であることがさらに好ましい。
【００３１】
酸化物単結晶及びセラミックス等のファラディ回転子又はその材料の製造時に、副成分が混入する場合があり、例えば、坩堝の構成成分が混入する場合が挙げられる。本発明の酸化物は、これらの意図しない副成分の混入を排除するものではないが、その混入量は、上記その他の成分と合計して、１重量％未満であることが好ましく、０．１重量％以下であることがより好ましく、０．０１重量％以下であることが特に好ましい。
【００３２】
−単結晶−
本発明に用いることができるファラディ回転子は、前記式（Ｉ）で表される酸化物の単結晶を用いることができる。
酸化物結晶を作製する方法しては、特に限定されないが、フローティングゾーンメルト法、マイクロ引下げ法、引上げ法、スカルメルト法、及び、ブリッジマン法が例示される。これらの各方法については、「バルク単結晶の最新技術と応用開発」（福田承生監修、シーエムシー出版、２００６年３月）、「結晶成長ハンドブック」（「日本結晶成長学会「結晶成長ハンドブック」編集委員会編、共立出版株式会社、１９９５年９月」に詳しい。
酸化物単結晶の作製においては、上述したように、安定に結晶化させる目的で、アルカリ土類金属の酸化物（例えば、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム）を０．００１〜０．０１重量％ドーピングすることも好ましい。
以下、代表的な製造方法について詳述する。
【００３３】
＜フローティングゾーンメルト法＞
フローティングゾーンメルト法にて酸化物単結晶を作製する一実施態様を記載する。
フローティングゾーンメルト法による単結晶の製造方法としては、例えば、特開昭６２−２７１３８５号公報及び特開２０１０−２８５２９９号公報を参照することができる。
先ず原料として、高純度（好ましくは９９．９重量％以上）の粉末原料（Ｔｂ2Ｏ3及びＲ2Ｏ3並びにその他の成分）を用意し、これを混合して、混合粉末を調製する。Ｒは、スカンジウム、イットリウム、ランタン、ユウロピウム、ガドリニウム、及び、ルテチウムよりなる群から選択されることが好ましい。
製造に供する混合粉末及びその成形体の調製については後述する。
【００３４】
＜マイクロ引下げ法＞
酸化物単結晶の作製方法として、別の方法である、マイクロ引下げ法にて単結晶を作製する場合について以下に説明する。なお、マイクロ引下げ法については、特開２００１−２２６１９６号公報及び特開２０１０−２８５２９９号公報を参照することができる。
先ず原料粉末を所望のモル比となるように、秤量する。装置に仕込む際に、上記粉末原料は十分に混合され、また、乾燥又は焼結されていればよく、公知の方法を適宜採用すればよい。混合粉末の調製方法については後述する。
【００３５】
−セラミックス（透明セラミックス）−
前記式（Ｉ）で表される酸化物は、波長１．０６μｍにおいて透明性が高く、かつ熱歪などの異方性が無ければ、多結晶であるセラミックス（本発明において、透明セラミックスともいう。）でもよい。なお、本発明において透明セラミックスとは、波長１．０６μｍ、サンプル長０．３ｃｍでの透過率が７０％以上であるセラミックスを意味する。
単結晶を製造する場合は、融液状態になるよう、高温まで昇温しなくてはならず、酸化テルビウムは融点が約２，６００℃、酸化イットリウムでは融点が約２，３００℃であり、それら２つの固溶体の場合は、それらの中間温度まで昇温する必要があり、非常に高温まで昇温する必要がある。したがって、坩堝の中で溶融して単結晶を作製する場合は、坩堝の選定が、レニウム、タングステン、又はそれらの合金等と、非常に限られてしまう。
一方、透明セラミックスの場合は、その融点まで昇温する必要がなく、加圧焼結すれば、融点以下で、透明化することができる。焼結時に、焼結助剤を入れて、焼結密度を上げて、緻密化させることも可能である。
【００３６】
透明セラミックスの作製方法としては、従来公知の製造方法を適宜選択して使用することができ、特に限定されない。透明セラミックスの製造方法としては、熱間等方圧加圧処理する方法、固相法とプレス成形法とを組み合わせる方法、鋳型成形等を利用して真空焼結する方法等が例示され、池末明生著「光学単結晶から光学多結晶へ」応用物理、第７５巻、第５号、５７９−５８３（２００６）、柳谷高公、八木秀喜著「セラミックレーザー材料の現状と将来」レーザー研究、第３６巻、第９号、５４４−５４８（２００８年）等に記載されている。
以下、透明セラミックスの作製方法として、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ（Hot Isostatic  Pressing）法を使用して透明セラミックスを作製する場合の一例について説明する。
先ず原料粉末（Ｔｂ2Ｏ3、Ｒ2Ｏ3及びその他の成分）の混合粉末を調製する。なお、混合粉末の調製方法については後述する。得られた混合粉末に、溶媒、結合剤、可塑剤、潤滑剤等を添加し、湿式混合してスラリー状とする。なお、このとき上述した焼結助剤を所定量、好ましくは原料全体の０．００００１〜１．０重量％、より好ましくは０．０００１〜０．１重量％、さらに好ましくは０．００１〜０．０１重量％添加することも好ましい。得られたスラリーをスプレードライヤーで処理して、乾燥させ、その後、成形する。成形は一段階で行ってもよく、多段階で行ってもよい。また、成形後、加熱（好ましくは４００〜６００℃）により脱脂処理を行うことも好ましい。
【００３７】
その後、真空炉で焼成を行うことが好ましい。焼成条件としては、１，６００〜２，０００℃であることが好ましく、１，７００〜１，９００℃であることがより好ましく、１，７５０〜１，８５０℃であることがさらに好ましい。焼成時間は１〜５０時間であることが好ましく、２〜２５時間であることがより好ましく、５〜２０時間であることがさらに好ましい。このとき、好ましくは１，２００℃程度までは昇温速度を１００〜５００℃／ｈｒ、より好ましくは２００〜４００℃／ｈｒ、さらに好ましくは２５０〜３５０℃／ｈｒとし、それ以上の温度では、昇温速度を遅くすることが好ましく、２５〜７５℃／ｈｒとすることがより好ましい。また、焼成時真空度は、１Ｐａ以下であることが好ましく、１×１０-1Ｐａ以下であることがより好ましい。
また、上記の焼成の後、さらに透明性を上げるため、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）法で処理を行う。処理温度は、前記焼成温度よりも高いことが好ましく、１，６００〜２，０００℃であることが好ましく、１，７００〜１，９００℃であることがより好ましく、１，７５０〜１，８５０℃であることがさらに好ましい。処理圧力は、１０〜１，０００ＭＰａであることが好ましく、２０〜５００ＭＰａであることがより好ましく、４０〜２００ＭＰａであることがさらに好ましい。処理時間は特に限定されないが、５０時間以下が好ましく、２５時間以下がより好ましく、１０時間以下がさらに好ましい。また、１５分以上が好ましく、３０分以上がより好ましく、１時間以上がさらに好ましい。
【００３８】
＜混合粉末及び成形体の調製＞
例えば、混合粉末及びその成形体（焼結体を含む）について所望のモル比となるように秤量し、前記の方法等により前記式（Ｉ）で表される酸化物の単結晶及び透明セラミックスを製造することができる。
粉末材料（Ｔｂ2Ｏ3、Ｒ2Ｏ3、及び、その他の成分）は、高純度のものを使用することが好ましく、純度９９．９重量％以上であることが好ましく、９９．９９重量％以上であることがより好ましく、９９．９９９重量％以上であることがさらに好ましい。なお、前記Ｒ2Ｏ3中のＲは式（Ｉ）におけるＲと同義であり、好ましい範囲も同様である。
なお、酸化テルビウムとしてはＴｂ2Ｏ3に限定されるものではなく、Ｔｂ4Ｏ7を使用することもできるが、得られる酸化物の結晶性に優れることから、Ｔｂ2Ｏ3を使用することが好ましい。
【００３９】
粉末材料を所望のモル比で秤量した後、乾式で混合してもよく、湿式で混合してもよく、特に限定されない。また、湿式又は乾式で混合した後、焼成処理を行ってもよく、焼成処理の後、さらに粉砕処理を行ってもよい。
具体的には、ボールミル等で乾式混合した後、混合粉末を不活性ガス雰囲気下で焼成する方法が例示できる。焼成温度及び焼成時間は特に限定されないが、焼成温度は６００〜２，０００℃であることが好ましく、８００〜１，８００℃であることがより好ましく、１，０００〜１，８００℃であることがさらに好ましい。不活性ガス雰囲気としては、希ガス雰囲気、窒素ガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気下が挙げられるが、アルゴン雰囲気下で焼成することが好ましい。また、焼成時間は特に限定されず、混合粉末の含水量や焼成温度に応じて適宜選択すればよいが、１〜１００時間であることが好ましく、より好ましくは５〜５０時間であり、さらに好ましくは１０〜３０時間である。また、焼成を行う場合には、焼成後にさらにボールミル等で粉砕混合することも好ましい。
【００４０】
また、混合粉末の平均粒子径の分布をシャープにし、さらに、高純度とする目的で、粉末材料を溶解して、再結晶化及び粉砕した後、原料粉末として使用してもよい。
具体的には、高純度（例えば９９．９重量％以上）の原料粉末を用意し、Ｔｂ2Ｏ3：Ｒ2Ｏ3が所望のモル比になるように、秤量する。これらの原料粉末を濃度１ｍｏｌ／ｌ硝酸水溶液として溶解し、それに濃度１ｍｏｌ／ｌの硫酸アンモニウム水溶液を混合し、さらに超純水を加えて、濃度を調整し、得られた水溶液を撹拌しながら、濃度０．５ｍｏｌ／ｌの炭酸水素アンモニウム水溶液を、一定の滴下速度でｐＨ８になるまで滴下し、撹拌しながら室温で数日間放置し、その後、ろ過と超純水での洗浄を行って、１５０℃で数日間乾燥する方法が例示できる。得られた混合粉末を、アルミナ坩堝に入れて、窒素雰囲気もしくはアルゴン雰囲気などの不活性雰囲気で、好ましくは８００〜１，５００℃、より好ましくは１，０００〜１，４００℃、さらに好ましくは１，１００〜１，２００℃にて、好ましくは０．５〜１０時間、より好ましくは１〜７時間、さらに好ましくは２〜４時間仮焼きを行う。ここで、不活性雰囲気にするのは、酸化テルビウムの価数が変化しないようにするためである。
【００４１】
粉末材料をよく混合した後、混合物を成形機を用いて所望の形状及び大きさに成形してもよい。成形する形状は特に限定されず、使用する装置等に応じて適宜選択すればよく、例えば、円柱状に成形することが例示される。
粉末材料の成形方法としては、例えば、十分に乾式混合した粉末原料を、成形器により加圧成形する方法が例示できる。
また、粉末材料に有機バインダーを加えて、スラリー状にし、これを成形した後、焼成して焼結体とし、これを原料成形体として使用することもできる。焼結温度は、６００〜２，０００℃であることが好ましく、８００〜１，８００℃であることがより好ましく、１，０００〜１，８００℃であることがさらに好ましい。焼結雰囲気は、希ガス又は不活性ガス雰囲気であることが好ましく、アルゴン雰囲気であることがさらに好ましい。焼結時間は特に限定されないが、１〜１００時間であることが好ましく、５〜５０時間であることがより好ましく、１０〜３０時間であることがさらに好ましい。
【００４２】
また、ＨＩＰ法にて透明セラミックスを製造する場合には、成形体を製造後、これをＨＩＰ法にて処理する。
具体的な成形体の製造方法としては、原料粉末に溶媒、結合剤（バインダー）、可塑剤、潤滑剤等を加えて湿式混合してスラリー状とする方法が例示できる。このとき、焼結助剤を所定量添加してもよい。成形体の製造方法としては特に限定されないが、例えば得られたスラリーをスプレードライヤーで処理して乾燥球状体を得る方法が例示される。
前記スラリーに使用する溶媒としては特に限定されないが、取扱いの容易さから、水又は低級アルコールが好ましく、水、メタノール、エタノールが好ましく例示され、特にメタノールが好ましい。また、結合剤として公知の結合剤から適宜選択すればよく特に限定されないが、ポリビニルアルコールが例示される。
可塑剤、潤滑剤についても特に限定されず、公知の可塑剤、潤滑剤から適宜選択すればよい。可塑剤の具体例としては、ポリエチレングリコールが例示され、潤滑剤の具体例としては、ステアリン酸が例示される。
前記乾燥球状体を、成形後、脱脂を行うことが好ましい。成形方法としては特に限定されず、公知の成形方法から適宜選択すればよい。また、成形は一段階で行ってもよく、多段階で行ってもよい。
脱脂は、加熱により行うことが好ましい。加熱温度は４００〜６００℃であることが好ましい。また、脱脂を行う際には、４００℃までの加熱は大気中で行い、それより高い温度は、不活性雰囲気下で加熱を行うことが好ましい。
【００４３】
本発明に用いることができるファラディ回転子は、本発明の光アイソレータにおける前記サンプル長Ｌ（ｃｍ）において、１ｄＢ以下の挿入損失と２５ｄＢ以上の消光比とを有することが好ましく、光アイソレータへの搭載及びその組み立てエラーを考慮すると０．５ｄＢ以下の挿入損失と３５ｄＢ以上の消光比とを有することがより好ましく、０．０１ｄＢ以上０．３ｄＢ以下の挿入損失と３５ｄＢ以上５０ｄＢ以下の消光比とを有することがより好ましい。上記の範囲内であると、低損失かつ高アイソレーションの光学特性を有する光アイソレータの作製を可能にするという観点で好ましい。
なお、挿入損失及び消光比等の光学特性は、定法に従い、波長１．０６μｍにおいて測定する。なお、測定条件は２５±１０℃とし、大気中で測定を行う。
【００４４】
本発明に用いることができるファラディ回転子は、波長１．０６μｍ、サンプル長Ｌｃｍ（０．７０≦Ｌ≦１．１０）での透過率（光の透過率）が７０％以上であることが好ましく、７２％以上であることがより好ましく、７５％以上であることがさらに好ましい。透過率は高いことが好ましく、その上限は特に限定されず、１００％以下であればよい。
透過率は、波長１．０６μｍの光を厚さＬｃｍのファラディ回転子に透過させた時の光の強度により測定される。すなわち、透過率は以下の式で表される。
透過率＝Ｉ／Ｉｏ×１００
（上記式中、Ｉは透過光強度（厚さＬｃｍの試料を透過した光の強度）、Ｉｏは入射光強度を表す。）
なお、得られる酸化物の透過率が均一ではなく、測定箇所によって透過率に変動がある場合には、任意の１０点の平均透過率をもって、該酸化物の透過率とする。
【００４５】
本発明の光モジュールにおいて、第１の中空マグネット並びに第２の中空マグネットユニット及び第３の中空マグネットユニットを含む中空マグネットユニット群について説明を追加する。
第１の中空マグネット並びに第２及び第３の中空マグネットユニットは、いずれも、可能な限り小型な永久磁石とすることが好ましく、かつ大きな磁場強度を得るために、ネオジム−鉄−ボロン（ＮｄＦｅＢ）系磁石を使用することが好ましい。
【００４６】
本発明の光デバイスにおいて、図１に示すように、第１の中空マグネット２の磁界極性を光軸方向とし、第２の中空マグネットユニット３の磁界極性と第３の中空マグネットユニット４の磁界極性を光軸法線方向において互いに反対とすることが好ましい。この構成を採ることにより、ファラディ回転子に与える印加磁束密度を最大とすることができる。
【００４７】
本発明の光デバイスの基本設計において、ファラディ回転子の長さを短くすることが小型化のために重要であり、このためにファラディ効果が大きいファラディ回転子と磁束密度の大きいマグネット材（磁石）及び磁気回路を組み合わせて用いることにより小型化を実現したものである。また、レーザ加工機で問題となるハイパワー光によるファラディ回転子の光損傷は、ファラディ回転子の透過率と長さで決まるため、透過率が高く長さが短いファラディ回転子ほど好都合である。
【００４８】
本発明の光デバイスは、さらに２枚以上の平板複屈折結晶及び１枚以上の４５度旋光子を光軸上に具備して光アイソレータとすることが好ましい。この構成により、偏光無依存のアイソレータとすることができる。
この場合、前記平板複屈折結晶の光学軸は光軸に対しほぼ４５度方向であり、厚みが１．０ｃｍ以上であることが好ましい。この場合厚みの１／１０であるφ１．０ｍｍのビーム径にまで対応することができる。
【００４９】
ファイバーレーザの高出力化に伴い、搭載される光アイソレータに対する要求事項としては、各々の部品がハイパワー光に対して耐性を持ち、伝搬する光の偏光状態に影響されない偏光無依存型であることが挙げられる。この要求に応えるべく、使用される偏光子としては、その屈折率差を利用して光ビームを分離する複屈折結晶が最適である。代表的な複屈折結晶としては、波長０．９〜１．１μｍで透明であるイットリウム・バナデート（ＹＶＯ4）、ルチル単結晶（ＴｉＯ2）、方解石単結晶（ＣａＣＯ3）、α−ＢＢＯ結晶（ＢａＢ2Ｏ4）があり、そのいずれかを使用すればよい。また、前述した偏光無依存化を図るために、複屈折結晶の光学軸は光軸に対しておよそ４５度になるように平板加工を施すことが好ましい。また、その厚みは異常光の分離距離と比例関係にあるため所望のビームシフト量を満足する厚みに各々精度良く加工すればよい。この平板型複屈折偏光子を入出射偏光子として２枚配置し、その間に波長０．９〜１．１μｍのいずれかにおいてファラディ回転角が４５度となるファラディ回転子と同一波長で偏光面を４５度回転する４５度旋光子とその周囲にファラディ回転子の光軸方向に磁界を与えるマグネットを配置することにより、偏光無依存型光アイソレータが構成される。
本発明の光モジュールを有する光アイソレータは、産業用レーザの分野で加工或いはマーキング用途等に用いられ、高出力レーザと共に好適に使用される。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
図１に示す構成の光モジュールを製作した。
ファラディ回転子としては、波長１．０６μｍにおいてベルデ定数が０．２７ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）以上となる、テルビウム・イットリウム酸化物をサンプル長０．７〜１．１ｃｍとして使用した。ファラディ回転子の外周には、ネオジム−鉄−ボロン（ＮｄＦｅＢ）系マグネットからなる中空マグネットを配置した。その中空マグネット両側には、磁界極性が反対であり、且つ光軸に対し９０度方向に４つに等分割された中空マグネットユニットを配置し、分割された各々のマグネットの磁界極性は光軸法線方向とした磁気回路を構成した。また、マグネット及びマグネットユニットの外側には、炭素鋼筐体を配置した。
【００５１】
次に、本実施例１において使用したファラディ回転子１の詳細を説明する。材料としてはテルビウム・イットリウム酸化物を９９．９９重量％含むセラミックスであり、その組成は、前出式（Ｉ）において、ｘ＝０．６とする（Ｔｂ0.6Ｙ0.4）2Ｏ3セラミックスを用いた。の試料形状は外径φ６．１ｍｍ、長さ１１．７ｍｍの円筒形状であり、波長１．０６μｍにおいて光学特性を測定したところ、挿入損失０．４ｄＢ、消光比３９ｄＢであった。その後、このセラミックスを外径φ３．５ｍｍになるように外周を１．３ｍｍ研削加工し、長さ１０．５ｍｍになるように片側端面を透過波面精度λ／４以下、直角度ズレ０．０２度以下、両端面の平行度１０秒以下になるよう０．６ｍｍ研磨加工し、波長１．０６μｍにおいて測定したところ、挿入損失０．１ｄＢ、消光比４３ｄＢ、ベルデ定数０．３０ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）の光学特性を有していることがわかった。なお、このときのファラディ回転子両端面には波長１．０６μｍ用対空気の反射防止膜を施している。
【００５２】
（実施例２及び３）
前出式（Ｉ）において、Ｔｂ含有率ｘ（０．５〜１．０）とベルデ定数の対応を検討した。実施例２として、ｘ＝０．５である（Ｔｂ0.5Ｙ0.5）2Ｏ3なる組成の酸化物を同重量％含むセラミックスを使用する以外は、実施例１と全く同様に実施した。
また、実施例３として、ｘ＝１．０であるＴｂ2Ｏ3酸化物を同重量％含むセラミックスを使用する以外は、実施例１と全く同様に実施した。
これらの組成を有するセラミックスのベルデ定数を測定した。その結果、ｘ＝０．５で０．２７ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）、ｘ＝１．０で０．４３ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ）の大きさのベルデ定数であることがわかった。また、実施例２及び３において消光比はいずれも４３ｄＢであった。
【００５３】
図４に、実施例１〜３において使用するセラミックスのサンプル長を０．７〜１．１ｃｍに０．１ｃｍずつ変化させた場合に、ファラディ回転角が４５度となる磁束密度Ｔ（１０4Ｏｅ）をサンプル長Ｌ（ｃｍ）の関数として示す。
ここで、前述したサンプル長が１．０５ｃｍである場合に、実施例１のベルデ定数（０．３０ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ））値よりファラディ回転角が４５度となる磁束密度を算出すると、必要とする磁束密度は約８，５００Ｏｅ（＝０．８５［Ｔ］）となることがわかる。
【００５４】
（比較例１）
図４に示すように、比較例１としてＴＧＧ結晶（ベルデ定数０．１３５ｍｉｎ／（Ｏｅ・ｃｍ））をファラディ回転子とした光アイソレータを作製した。
このＴＧＧ結晶に印加する磁束密度を算出すると、サンプル長１．０５ｃｍにおいて必要とする磁束密度は約１９，０００Ｏｅ（＝１．９Ｔ）、同様に磁束密度の下限値を示すサンプル長２．００ｃｍにおいては約１０，０００Ｏｅ（＝１．０Ｔ）となることがわかる。
よって、本発明の光アイソレータにおいては、サンプル長に対する磁束密度の関係が、実施例１〜３で示される関係にあり、いずれも前出＜１＞中の式（１）及び式（２）を満たす範囲内にある（図４の斜線部参照）。
ＴＧＧ結晶に使用するマグネットと比較して、本発明の光モジュールでは、ファラディ回転子のサンプル長及び印加する磁束密度を小さくできるので、マグネットの外径を小さくすることができ、この結果光モジュールの小型化が実現できる。光モジュールの製品形状の小型化の他に、光モジュールから外部に漏洩する磁場の低減も図ることができる。
【００５５】
これを具現化するため、各々マグネット外径をパラメータとして、得られる磁束密度分布を磁場解析により求めた。解析手法としては有限要素法（ＪＭＡＧ−Ｄｅｓｉｇｎｅｒ）を選択し、マグネット材質は信越化学工業（株）製ネオジム−鉄−ボロン（ＮｄＦｅＢ）マグネット、筐体６の材質は炭素鋼とした。シミュレーション結果を図５に示す。
図５中、Ｚ（ｃｍ）は、ファラディ回転子が配置される中心軸からの距離を示しており、０ｃｍは中心軸上の中央（配置されるファラディ回転子の真ん中）を示している。すなわち、ファラディ回転子のサンプル長が１．０ｃｍの場合には、ファラディ回転子の端点は、Ｚ＝±０．５ｃｍにあたり、同様に、ファラディ回転子のサンプル長が０．７０ｃｍの場合には、ファラディ回転子の端点はＺ＝±０．３５ｃｍにあたる。
図５のシミュレーションの結果、光軸方向（Ｚ）に対し、安定した磁束密度が得られることが分かった。
式（１）、式（２）を満たす上限の磁束密度は実施例２におけるサンプル長０．７０ｃｍの磁束密度分布、下限の磁束密度は実施例３におけるサンプル長１．１０ｃｍの磁束密度分布を示しており、各々マグネット形状は内径φ０．４ｃｍ、外径φ１．４（下限値）〜φ２．４ｃｍ（上限値）となった。
【００５６】
また、実施例１において使用したファラディ回転子１（サンプル長１．０５ｃｍ、外径φ３．５ｍｍ）に与える磁束密度８，５００Ｏｅ（＝０．８５Ｔ）を満足するには、図５中の実施例１として示す磁束密度分布が最適であった。この結果から、実施例１の構成を採用する場合に使用するマグネット形状は、第１、第２、及び第３の中空マグネットを組み合わせて実際に製作したところ内径φ０．４ｃｍ、外径φ１．８ｃｍ、長さ３．２ｃｍとなった。この組立て構成品のファラディ回転角を波長１．０６μｍで実測したところ、ファラディ回転角４５．０度となりシミュレーション結果と合致していた。また、比較例１で示した従来構成の下限値であるサンプル長２．００ｃｍにおけるＴＧＧ結晶を使用したマグネット形状は、内径φ０．４ｃｍ、外径φ２．８ｃｍ、長さ３．８ｃｍであるから、両者を比較すると、本発明においては従来品に比べて、体積比６５％のサイズダウンを実現することがわかった。
【００５７】
さらに、前記比較例１にて作製した光モジュールの挿入損失及び消光比を波長１．０６μｍで実測したところ、挿入損失０．１ｄＢ、消光比３４ｄＢという光学特性であった。
以上の内容より、本発明の光モジュールは、使用する各々の部品及びその構成が１μｍ帯のハイパワー光に対して耐性を持ち、十分に小型化された高消光比の光モジュールとして作用することを示している。
【符号の説明】
【００５８】
１        ファラディ回転子
２        第１の中空マグネット
３        第２の中空マグネットユニット
４        第３の中空マグネットユニット
５        外部ホルダ
６        筐体
Ｌ        サンプル長
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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