(57)【要約】 【課題】  マグネットの加工が容易で、かつ基板から光学素子迄の距離を精密に決めることが出来る光アイソレータを提供すること。【解決手段】  円筒型のマグネットである永久磁石２に挿入固定した光アイソレータ１の円筒型のマグネットの少なくとも１辺を平面に加工すること。【選択図】  図１
2006300973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒型のマグネットに１枚以上の偏光子と１枚以上の磁性ガーネット厚膜とを組み合わせた光学部品を挿入固定した光アイソレータにおいて、前記円筒型のマグネットの外周面の少なくとも１箇所が平面に加工されたことを特徴とする光アイソレータ。
【請求項２】
前記円筒型のマグネットの外周に４箇所の平面加工を施し、外形の断面形状を正方形又は長方形の形状にしたことを特徴とする請求項１記載の光アイソレータ。
【請求項３】
溝を有するマグネットに第一の偏光子、磁性ガーネット厚膜および第二の偏光子を組み合わせて一体化した光学部品を挿入固定した光アイソレータにおいて、前記マグネットは、円筒形状のマグネットの外周面に平面加工を施し、外周断面形状を矩形とし、前記円筒形状の中心線を含む面で２分割してなり、前記円筒形状のマグネットの内周面は円弧断面を有する溝となり、前記溝に、前記光学部品を配置し、固定したことを特徴とする光アイソレータ。
【請求項４】
前記偏光子のいずれかに屈折力を付与したことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の光アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アイソレータに関し、特に、半導体レーザー（ＬＤ）の発振を安定化するのに好適な光アイソレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、伝送路の途中等から戻った光がＬＤチップに戻り、レーザー内部の共振に影響を与えることを防止するためにＬＤの発振を安定化する光アイソレータが用いられる。
【０００３】
このような用途で用いられる光アイソレータに関する技術は、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された光アイソレータを図８に示す。この光アイソレータは、偏光子、ファラデー回転子、検光子で構成した光アイソレータ素子２４をマグネット２３の中に挿入した構造の光アイソレータである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０９８７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１の光アイソレータは、磁石を加工する工程が多く、複雑な構造になる。また、基板上に実装する場合には、基板から光学素子迄の距離を精密に決めることが要求される。しかしながら、磁石を加工する工程が多いので、加工精度の点からこの要求に対応できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたもので、その技術課題は、マグネットの加工が容易で、かつ基板から光学素子迄の距離を精密に決めることが出来る光アイソレータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための第１の発明は、円筒型のマグネットに１枚以上の偏光子と１枚以上の磁性ガーネット厚膜とを組み合わせた光学部品を挿入固定した光アイソレータにおいて、前記円筒型のマグネットの外周面の少なくとも１箇所が平面に加工された光アイソレータである。
【０００８】
上記目的を達成するための第２の発明は、前記円筒型のマグネットの外周に４箇所の平面加工を施し、外形の断面形状を正方形又は長方形の形状にした光アイソレータである。
【０００９】
上記目的を達成するための第３の発明は、溝を有するマグネットに第一の偏光子、磁性ガーネット厚膜および第二の偏光子を組み合わせて一体化した光学部品を挿入固定した光アイソレータにおいて、前記マグネットは、円筒形状のマグネットの外周面に平面加工を施し、外周断面形状を矩形とし、前記円筒形状の中心線を含む面で２分割してなり、前記円筒形状のマグネットの内周面は円弧断面を有する溝となり、前記溝に、前記光学部品を配置し、固定した光アイソレータである。
【００１０】
上記目的を達成するための第４の発明は、前記偏光子のいずれかに屈折力を付与した光アイソレータである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、円筒型のマグネットの一部を加工し、実装する平面を形成することで、加工が容易で、かつ、基板から光学素子迄の距離を精密に決めることが出来る光アイソレータの提供を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を実施するための最良の形態に係る光アイソレータの概念を示す斜視図である。図１に示すように、第一の偏光子、ファラデー回転子を構成する磁性ガーネット厚膜および第二の偏光子を積層した本発明の光アイソレータ１で、磁性ガーネット厚膜に磁界を印加するための永久磁石２である。３は、永久磁石の外周の一部に形成された平面である。
【００１３】
平面と対向して本発明の光アイソレータを平面上に実装し、永久磁石２の外周の一部に形成した平面３に固定される。平面３は円筒型のマグネットの外周の一部を追加工して形成されるので、加工が容易である。また、円筒形状のマグネットの加工を従来設備で容易に出来るので、永久磁石２は光アイソレータのコストを下げるのに有効である。
【実施例】
【００１４】
本発明について、実施例を挙げ、図面を参照して具体的に説明する。
【００１５】
（実施例１）
図２は、本発明の第一の実施例を示す断面図である。図２に示すように、４は第一の偏光子であるポーラコアである。５はファラデー回転子を構成する磁性ガーネット厚膜である。６は第二の偏光子であるポーラコアである。７は磁性ガーネット厚膜５に磁界を印加するためのサマリウムコバルト系磁石である。サマリウムコバルト系磁石７は、図１の永久磁石２と同様に円筒形磁石の一部に平面８を形成した構造にした。平面８を円筒形磁石の一部に形成した構造なので、平面への実装が容易になる。また、ポーラコア４、磁性ガーネット厚膜５、ポーラコア６からなる光アイソレータ素子のアパーチャの中心と平面８との距離を正確に決定するために、円筒型のマグネットの内部に光アイソレータ素子を挿入後に光アイソレータ素子の中心を検出し、平面８の有るべき位置を決定した上で平面８を形成した。また、予め平面８を円筒形のマグネット上に形成した上で、光アイソレータ素子を永久磁石２の内部に形成する際に光アイソレータ素子の位置を調整しながら、紫外線硬化型の接着剤で固定してもよい。
【００１６】
（実施例２）
図３は、本発明の第二の実施例を示す斜視図である。図４は、本発明の光アイソレータの第二の実施例に用いられる第一偏光子の光学軸の方位を示す斜視図である。図５は、本発明の光アイソレータの第二の実施例に用いられる第二偏光子の光学軸の方位を示す斜視図である。
【００１７】
図３に示すように、９は第一の偏光子であるＴｉＯ2（ルチル）、ファラデー回転子を構成する磁性ガーネット厚膜、第二の偏光子であるＴｉＯ2（ルチル）を積層した光アイソレータ素子である。光アイソレータ素子９の断面は直径２ｍｍの円形状で、表裏面のルチルの外側に面した光学面を曲率半径１ｍｍの球面に加工した。１０は磁性ガーネット厚膜５に磁界を印加するためのフェライト磁石である。フェライト磁石１０の外周は４辺を平面加工し、外形は正方形状にした。
【００１８】
また、図４に示すように、第一の偏光子であるルチル１１の光学軸１２は、平面１３にあり、光アイソレータ素子の基準光軸１４に対して４７度となる方向にある。図５に示すように、第二の偏光子であるルチル１５の光学軸１６は、平面１７にあり、光アイソレータ素子の基準光軸１４に対して４７度となる方向にある。平面１３と平面１７とのなす角度は、基準光軸１４を回転軸とし、光アイソレータ素子の入射側から見て反時計回りの方向に４５度にある。この方向は、磁性ガーネット厚膜とフェライト磁石１０で構成されるファラデー回転子の偏波旋回方向と同一である。
【００１９】
第二の実施例の光アイソレータは、第一の偏光子であるルチル１１側よりレーザービームを入射させるように配置し、入射レーザービームの偏光方向が、平面１３と直交するように光アイソレータとＬＤの位置関係を調整した。或いは、ＬＤチップと光アイソレータがそのような位置関係になるように予め両者の位置を調整した。
【００２０】
ＬＤチップから射出したレーザービームは、第一の偏光子であるルチル１１に入射する。入射したビームの偏光方向は、第一の偏光子であるルチル１１にある光学軸１２の方向と直交するので、直進して磁性ガーネット厚膜に入射する。磁性ガーネット厚膜では、ファラデー効果により入射ビームの偏光方向は、入射側から見て反時計回りの方向に４５度回転する。磁性ガーネット厚膜から射出したレーザービームは、第二の偏光子であるルチル１５に入射する。第二の偏光子であるルチル１５の内部でも、入射ビームの偏光方向は、第二の偏光子１５にある光学軸１６の方向と直交するので、入射ビームは第二の偏光子１５の内部を直進して射出面より射出する。
【００２１】
反射戻り光が第二の偏光子であるルチル１５側より光ビームが入射した場合には、第二の偏光子であるルチル１５で光学軸１６に平行な偏波成分は、異常光として第二の偏光子であるルチル１５の内部でウォークオフを起こし、また光学軸１６に直交する偏波成分は、常光として第二の偏光子であるルチル１５の内部を直進する。２つに分割されたビームは、磁性ガーネット厚膜に入射する。ここでの入射ビームの偏光方向は、第二の偏光子であるルチル１５側から見て反時計回りの方向に４５度回転する。従って、第二の偏光子であるルチル１５の内部を分割された２つのレーザービームの異常光として伝搬した成分は、磁性ガーネット厚膜を射出して第一の偏光子であるルチル１１に入射した際に第一の偏光子であるルチル１１の内部を常光として伝搬する。また、第二の偏光子であるルチル１５の内部を常光として伝搬した成分は、磁性ガーネット厚膜を射出して第一の偏光子であるルチル１１に入射した際に第一の偏光子であるルチル１１の内部を異常光として伝搬する。よって、第二の偏光子であるルチル１５側から入射し、ＬＤ側に戻るレーザービームは、第二の実施例の光アイソレータ内部で光路のシフトが生じ、ＬＤチップには入射しないように第一の偏光子であるルチル１１を射出することとなり、光アイソレータとして動作する。
【００２２】
更に、第二の実施例では、第一の偏光子であるルチル１１及び第二の偏光子であるルチル１５の光学面に球面加工が施されているので、光アイソレータ素子自体がビームを収束させるレンズの効果を有することになる。その結果、光アイソレータ単独で光結合系を構成出来るようになった。
【００２３】
第二の実施例の固有の効果は、永久磁石２の四辺に平面の加工を施し、外形を正方形の形状にすることで、上方から俯瞰した時にマグネットのエッジを検出でき、実装の位置調整が容易となった点である。
【００２４】
（実施例３）
図６は、本発明の第三の実施例を示す斜視図である。図６に示すように、１８は第一の偏光子であるＹＶＯ4（バナジウム酸イットリウム）である。１９はファラデー回転子を構成する磁性ガーネット厚膜である。２０は第二の偏光子であるＹＶＯ4（バナジウム酸イットリウム）である。２１は磁性ガーネット厚膜に磁界を印加するための鉄クロムコバルト系磁石で、板状の基材の表面に円弧状の断面形状の溝２２を形成した。マグネット２３は、円筒型のマグネットの外周４辺を平面に加工した上で、中心部より２つに分割した。また、第一の偏光子であるＹＶＯ4の光学軸の方位および第二の偏光子であるＹＶＯ4の光学軸の方位は、図４および図５と同様である。
【００２５】
第三の実施例も、第二の実施例と同様に、第一の偏光子であるＹＶＯ4（符号１８）側から入射して第二の偏光子であるＹＶＯ4（符号２０）より射出するレーザービームと第二の偏光子であるＹＶＯ4（符号２０）の側から入射して第一の偏光子であるＹＶＯ4（符号１８）側より射出するレーザービームは、磁性ガーネット厚膜と鉄クロムコバルト系磁石で構成されるファラデー回転子の非相反作用により異なる光路を通過することとなり、光アイソレータとして動作する。
【００２６】
第三の実施例の固有の効果は、マグネット基材上に形成された溝に光アイソレータ素子を挿入固定する構造なので、組立が容易となった点である。
【００２７】
（実施例４）
図７は、本発明の第四の実施例を示す斜視図および断面図である。図７（ａ）は、本発明の第四の実施例を示す斜視図であり、図７（ｂ）は、本発明の第四の実施例を示す断面図である。図７に示すように、１８は第一の偏光子であるＹＶＯ4（バナジウム酸イットリウム）である。１９はファラデー回転子を構成する磁性ガーネット厚膜である。２０は第二の偏光子であるＹＶＯ4（バナジウム酸イットリウム）である。ここで、第一の偏光子および第二の偏光子は、片面を球状に研磨加工を施すことで、屈折力を付与している。２１は磁性ガーネット厚膜に磁界を印加するための鉄クロムコバルト系磁石で、板状の基材の表面に円弧上の溝２２を形成した。マグネット２３は、円筒型のマグネットの外周４辺を平面に加工した上で、中心部より２つに分割した。また、第一の偏光子であるＹＶＯ4の光学軸の方位および第二の偏光子であるＹＶＯ4の光学軸の方位は、図４および図５と同様である。このような構成にすることで、ＬＤ素子のパッケージ等内蔵するレンズを省略しても光アイソレータとしての機能の劣化がないことを確認した。
【００２８】
第四の実施例の固有の効果は、マグネット基材上に形成された溝に光アイソレータ素子を挿入固定する構造で、偏光子に屈折力を付与したレンズ機能を有する光アイソレータの組立が容易となった点である。
【００２９】
以上に示したように、いずれの実施例でも、光アイソレータ素子は、２枚の偏光子と１枚の磁性ガーネット厚膜とからなる１段型の光アイソレータであるが、１段型のアイソレータを２つ直列に組み合わせた２段型の光アイソレータ、あるいは３枚の偏光子と２枚の磁性ガーネット厚膜とを組み合わせた１．５段型の光アイソレータ、更には、１枚の偏光子と１枚の磁性ガーネット厚膜とを組み合わせた光アイソレータのいずれを光アイソレータとして用いても同様の効果を得ることができる。
【００３０】
また、いずれの実施例でも、光アイソレータ素子への入射偏光方向が定められている偏光依存型光アイソレータを例示したが、光アイソレータ素子への入射偏光方向を限定しない偏光無依存型光アイソレータとして用いても、同様の効果を得ることができる。
【００３１】
更に、第一の実施例においては、偏光子として吸収型偏光子であるポーラコアを例示したが、ポーラコアと同様の作用をもたらす他の吸収型偏光子を用いても構わない。また、第二の実施例および第三の実施例においては、偏光分離型偏光子として複屈折結晶であるＴｉＯ2（ルチル）およびＹＶＯ4（バナジウム酸イットリウム）を例示したが、同様の作用をもたらす他の複屈折結晶（例えば、方解石、ＧｄＶＯ4（バナジウム酸ガドリニウム）等を用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の光アイソレータの概念を示す斜視図。
【図２】本発明の光アイソレータの第一の実施例を示す断面図。
【図３】本発明の光アイソレータの第二の実施例を示す斜視図。
【図４】本発明の光アイソレータの第二の実施例に用いられる偏光子の光学軸の方位を示す斜視図。
【図５】本発明の光アイソレータの第二の実施例に用いられる偏光子の光学軸の方位を示す斜視図。
【図６】本発明の光アイソレータの第三の実施例を示す斜視図。
【図７】本発明の光アイソレータの第四の実施例を示す斜視図および断面図。図７（ａ）は、本発明の第四の実施例を示す斜視図、図７（ｂ）は、本発明の第四の実施例を示す断面図。
【図８】従来技術における光アイソレータを示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１    光アイソレータ
２    永久磁石
３    （永久磁石の外周の一部に形成された）平面
４    （第一の偏光子である）ポーラコア
５    磁性ガーネット厚膜
６    （第二の偏光子である）ポーラコア
７    サマリウムコバルト系磁石
８    平面
９    光アイソレータ素子
１０    フェライト磁石
１１    （第一の偏光子である）ルチル
１２    （第一の偏光子の）光学軸
１３    （第一の偏光子の光学軸の方位を示す為の）平面
１４    （光アイソレータ素子の）基準光軸
１５    （第二の偏光子である）ルチル
１６    （第二の偏光子の）光学軸
１７    （第二の偏光子の光学軸の方位を示す為の）平面
１８    第一の偏光子であるＹＶＯ4（バナジウム酸バナジウム）
１９    磁性ガーネット厚膜
２０    第二の偏光子であるＹＶＯ4（バナジウム酸イットリウム）
２１    鉄クロムコバルト系磁石
２２    溝
２３    マグネット
２４    光アイソレータ素子
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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