(57)【要約】【課題】複数の光の出力を有する装置における光の出力数に対して、搭載される数を低減でき、装置全体を小型化できる光デバイスを提供する。【解決手段】本発明の光デバイスは、第１通過部を有するとともに、第１通過部の周囲で光を遮断する第１遮光部材と、第１光学軸を有し、順方向に入射する光を第１の光と第２の光とに分岐するとともに、第１の光を屈折させる第１光学素子と、順方向に入射された光を偏光方向が略９０°回転した状態で射出させ、順方向とは異なる逆方向に入射された光を、入射されたときの偏光方向と同一の偏光方向とした状態で射出させる偏光回転装置と、順方向に入射する光の進行方向に対して他方側に傾いた第２光学軸を有し、逆方向に入射された光を第３の光と第４の光とに分岐する第２光学素子と、第２通過部と、第３通過部と、を有し、第２通過部及び第３通過部の周囲で光を遮断する第２遮光部材と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2015094815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順方向に入射する光が通過する第１通過部を有するとともに、前記第１通過部の周囲で光を遮断する第１遮光部材と、
前記第１遮光部材の前記順方向側に設けられ、前記順方向に入射する光の進行方向に対して一方側に傾いた第１光学軸を有し、前記順方向に入射する光を第１の光と第２の光とに分岐するとともに、前記第１の光を屈折させ、前記第１の光と前記第２の光とを離間させて射出する第１光学素子と、
前記第１光学素子の前記順方向側に設けられ、前記順方向に入射された光を偏光方向が略９０°回転した状態で射出させ、前記順方向とは異なる逆方向に入射された光を、前記逆方向に入射されたときの偏光方向と同一の偏光方向とした状態で射出させる偏光回転装置と、
前記偏光回転装置の前記順方向側に設けられ、前記順方向に入射する光の進行方向に対して前記一方側とは逆側の他方側に傾いた第２光学軸を有し、前記逆方向に入射された光を第３の光と第４の光とに分岐するとともに、前記第３の光を屈折させ、前記第３の光と前記第４の光とを、前記第１光学素子が前記第１の光と前記第２の光とを離間させる距離と略同一の距離を離間させて射出する第２光学素子と、
前記第２光学素子の前記順方向側に設けられ、前記第１の光が通過する第２通過部と、前記第２の光が通過する第３通過部と、を有し、前記第２通過部及び前記第３通過部の周囲で光を遮断する第２遮光部材と、
を備えることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
順方向に入射する光が通過する第１通過部を有するとともに、前記第１通過部の周囲で光を遮断する第１遮光部材と、
前記第１遮光部材の前記順方向側に設けられ、前記順方向に入射する光の進行方向に対して一方側に傾いた第１光学軸を有し、前記順方向に入射する光を第１の光と第２の光とに分岐するとともに、前記第１の光を屈折させ、前記第１の光と前記第２の光とを離間させて射出する第１光学素子と、
前記第１光学素子の前記順方向側に設けられ、前記順方向とは異なる逆方向に入射された光を偏光方向が略９０°回転した状態で射出させ、前記順方向に入射された光を、前記順方向に入射されたときの偏光方向と同一の偏光方向とした状態で射出させる偏光回転装置と、
前記偏光回転装置の前記順方向側に設けられ、前記第１光学軸と同一方向の第２光学軸を有し、前記逆方向に入射された光を第３の光と第４の光とに分岐するとともに、前記第３の光を屈折させ、前記第３の光と前記第４の光とを、前記第１光学素子が前記第１の光と前記第２の光とを離間させる距離と略同一の距離を離間させて射出する第２光学素子と、
前記第２光学素子の前記順方向側に設けられ、前記第１の光が通過する第２通過部と、前記第２の光が通過する第３通過部と、を有し、前記第２通過部及び前記第３通過部の周囲で光を遮断する第２遮光部材と、
を備えることを特徴とする光デバイス。
【請求項３】
前記偏光回転装置は、ファラデー回転子と、旋光子と、を備え、
前記ファラデー回転子は、入射した光の偏光方向を前記順方向に視て第１方向に回転させ、
前記旋光子は、前記順方向に入射した光の偏光方向を前記順方向に視て前記第１方向に回転させ、前記逆方向に入射した光の偏光方向を前記逆方向に視て前記第１方向と逆の第２方向に回転させる、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記偏光回転装置は、ファラデー回転子と、旋光子と、を備え、
前記ファラデー回転子は、入射した光の偏光方向を前記順方向に視て第１方向に回転させ、
前記旋光子は、前記順方向に入射した光の偏光方向を前記順方向に視て前記第１方向と逆の第２方向に回転させ、前記逆方向に入射した光の偏光方向を前記逆方向に視て前記第１方向に回転させる、請求項２に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記第１光学素子が前記第１の光と前記第２の光とを離間させる距離は、１／ｅ２ビーム径の２倍以上である、請求項１から４のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記第２通過部と前記第３通過部とのうち少なくとも一方の前記順方向側には、入射した光の進行方向を変化させる第３光学素子が設けられている、請求項１から５のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記第３光学素子は、光を入射方向に対して略垂直な方向に反射する第１反射部と、前記第１反射部によって反射された光を入射方向に対して略垂直な方向で、かつ、前記順方向側に反射する第２反射部と、を備える、請求項６に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記第３光学素子は、前記第１反射部を有し、前記第２遮光部材から射出された光が入射する第１部材と、前記第１部材に対して相対移動可能に設けられ、前記第２反射部を有し、前記第１部材から射出された光が入射する第２部材と、を備える請求項７に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記第１の光と前記第２の光とを通過させるとともに、前記第３の光及び前記第４の光のうちの少なくとも一部が前記第１遮光部材に到達することを抑制する抑制部材を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記抑制部材は、前記第３の光及び前記第４の光のうちの少なくとも一部を、入射した方向と交差する方向に反射する抑制部を備える、請求項９に記載の光デバイス。
【請求項１１】
前記第１遮光部材の前記逆方向側には、入射する光の偏光成分を調整する偏光変換素子が設けられる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特定の方向からの光は通過させ、別の方向からの光は遮断する、例えば、光アイソレータ等の光デバイスが提案されている（例えば、特許文献１）。
このような光デバイスは、例えば、レーザ加工機に備えられ、戻り光によるレーザ加工機の破損を抑制するために用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３６１７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、例えば、複数の光が出力可能なレーザ加工機等、光の出力が複数あるような装置に対して上記のような光デバイスを用いる場合には、光の出力ごとに光デバイスを設置する必要があった。そのため、光の出力の数だけ光アイソレータを搭載する必要があり、装置全体が大型化してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、複数の光の出力を有する装置における光の出力数に対して、搭載される数を低減でき、装置全体を小型化できる光デバイスを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光デバイスは、順方向に入射する光が通過する第１通過部を有するとともに、前記第１通過部の周囲で光を遮断する第１遮光部材と、前記第１遮光部材の前記順方向側に設けられ、前記順方向に入射する光の進行方向に対して一方側に傾いた第１光学軸を有し、前記順方向に入射する光を第１の光と第２の光とに分岐するとともに、前記第１の光を屈折させ、前記第１の光と前記第２の光とを離間させて射出する第１光学素子と、前記第１光学素子の前記順方向側に設けられ、前記順方向に入射された光を偏光方向が略９０°回転した状態で射出させ、前記順方向とは異なる逆方向に入射された光を、前記逆方向に入射されたときの偏光方向と同一の偏光方向とした状態で射出させる偏光回転装置と、前記偏光回転装置の前記順方向側に設けられ、前記順方向に入射する光の進行方向に対して前記一方側とは逆側の他方側に傾いた第２光学軸を有し、前記逆方向に入射された光を第３の光と第４の光とに分岐するとともに、前記第３の光を屈折させ、前記第３の光と前記第４の光とを、前記第１光学素子が前記第１の光と前記第２の光とを離間させる距離と略同一の距離を離間させて射出する第２光学素子と、前記第２光学素子の前記順方向側に設けられ、前記第１の光が通過する第２通過部と、前記第２の光が通過する第３通過部と、を有し、前記第２通過部及び前記第３通過部の周囲で光を遮断する第２遮光部材と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、順方向に入射された光は、第１光学素子によって第１の光と第２の光とに分岐される。そして、分岐された第１の光及び第２の光は、偏光回転装置によって偏光方向が略９０°回転されて、第２光学素子に入射される。第２光学素子の光学軸は第１光学素子の光学軸と逆に傾いて配置されており、かつ、入射される第１の光及び第２の光は偏光方向が略９０°回転されている。そのため、第２光学素子においては、第２の光が、第１光学素子において第１の光が屈折された方向とは異なる方向に屈折される。すなわち、２つの光は合波されない。そして、第２光学素子の順方向側には、第２遮光部材が設けられ、第２遮光部材には、第２通過部と第３通過部とが設けられているため、２つの光は、第２通過部及び第３通過部を介して射出される。
【０００８】
一方、逆方向に入射された光は、第２光学素子によって第３の光及び第４の光に分岐されて、偏光回転装置に入射される。偏光回転装置は、逆方向に入射された光を、逆方向に入射された光の偏光方向と同一の偏光方向として、射出するため、第３の光及び第４の光は、偏光方向が第２光学素子から射出された際と同一の状態で、第１光学素子に入射される。これにより、第２光学素子で屈折された第３の光が、第１光学素子によって、第２光学素子による屈折方向とは逆の方向に屈折される。加えて、第１光学素子によって第１の光と第２の光とが分離される距離は、第２光学素子によって第３の光と第４の光とが分離される距離と同一であるため、第３の光は、第２光学素子によって第４の光に対して離間したのと同一の距離だけ、第４の光に接近する。これにより、第３の光と第４の光とは、合波される。そして、第１遮光部材は、第１通過部の周囲で光を遮断するため、第３の光と第４の光とは、第１遮光部材によって遮断され、光デバイスから射出されない。
【０００９】
以上により、順方向に入射された光は２つの光に分岐されて射出され、逆方向に入射された光は、遮断される光デバイスが得られる。したがって、本発明の光デバイスを複数の光の出力を有する装置に用いることにより、装置の光の出力数に対して、光デバイスの搭載される数を低減でき、装置全体を小型化できる。
【００１０】
本発明の光デバイスは、順方向に入射する光が通過する第１通過部を有するとともに、前記第１通過部の周囲で光を遮断する第１遮光部材と、前記第１遮光部材の前記順方向側に設けられ、前記順方向に入射する光の進行方向に対して一方側に傾いた第１光学軸を有し、前記順方向に入射する光を第１の光と第２の光とに分岐するとともに、前記第１の光を屈折させ、前記第１の光と前記第２の光とを離間させて射出する第１光学素子と、前記第１光学素子の前記順方向側に設けられ、前記順方向とは異なる逆方向に入射された光を偏光方向が略９０°回転した状態で射出させ、前記順方向に入射された光を、前記順方向に入射されたときの偏光方向と同一の偏光方向とした状態で射出させる偏光回転装置と、前記偏光回転装置の前記順方向側に設けられ、前記第１光学軸と同一方向の第２光学軸を有し、前記逆方向に入射された光を第３の光と第４の光とに分岐するとともに、前記第３の光を屈折させ、前記第３の光と前記第４の光とを、前記第１光学素子が前記第１の光と前記第２の光とを離間させる距離と略同一の距離を離間させて射出する第２光学素子と、前記第２光学素子の前記順方向側に設けられ、前記第１の光が通過する第２通過部と、前記第２の光が通過する第３通過部と、を有し、前記第２通過部及び前記第３通過部の周囲で光を遮断する第２遮光部材と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、順方向に入射された光は、第１光学素子によって第１の光と第２の光とに分岐され、偏光回転装置に入射される。偏光回転装置は、順方向に入射された光を、順方向に入射された光の偏光方向と同一の偏光方向として、射出するため、第１の光及び第２の光は、偏光方向が第１光学素子から射出された際と同一の状態で、偏光回転装置から射出され、第２光学素子に入射される。第２光学素子の光学軸は第１光学素子の光学軸と同一方向であり、かつ、入射される第１の光及び第２の光は偏光方向が第１光学素子から射出された際と同一である。そのため、第２の光学素子においても、第１の光が、第１光学素子において屈折された方向と同一の方向に屈折される。すなわち、第１の光は、第２の光に対してさらに離間し、２つの光は合波されない。そして、第２光学素子の順方向側には、第２遮光部材が設けられ、第２遮光部材には、第２通過部と第３通過部とが設けられているため、２つの光は、第２通過部及び第３通過部を介して射出される。
【００１２】
一方、逆方向に入射された光は、第２光学素子によって第３の光及び第４の光に分岐される。そして、分岐された第３の光及び第４の光は、偏光回転装置によって偏光方向が略９０°回転されて、第１光学素子に入射される。第３の光及び第４の光の偏光方向が略９０°回転されている。そのため、第１光学素子においては、第４の光が、第２光学素子において第３の光が屈折された方向と同一の方向に屈折される。すなわち、第４の光は、第３の光に接近する方向に屈折される。加えて、第１光学素子によって第１の光と第２の光とが分離される距離は、第２光学素子によって第３の光と第４の光とが分離される距離と同一であるため、第４の光は、第２光学素子によって第３の光が第４の光に対して離間したのと同一の距離だけ、第３の光に接近する。これにより、第３の光と第４の光とは、合波される。そして、第１遮光部材は、第１通過部の周囲で光を遮断するため、第３の光と第４の光とは、第１遮光部材によって遮断され、光デバイスから射出されない。
【００１３】
以上により、順方向に入射された光は２つの光に分岐されて射出され、逆方向に入射された光は、遮断される光デバイスが得られる。したがって、本発明の光デバイスを複数の光の出力を有する装置に用いることにより、装置の光の出力数に対して、光デバイスの搭載される数を低減でき、装置全体を小型化できる。
【００１４】
前記偏光回転装置は、ファラデー回転子と、旋光子と、を備え、前記ファラデー回転子は、入射した光の偏光方向を前記順方向に視て第１方向に回転させ、前記旋光子は、前記順方向に入射した光の偏光方向を前記順方向に視て前記第１方向に回転させ、前記逆方向に入射した光の偏光方向を前記順方向に視て前記第１方向と逆の第２方向に回転させる構成としてもよい。
また、前記偏光回転装置は、ファラデー回転子と、旋光子と、を備え、前記ファラデー回転子は、入射した光の偏光方向を前記順方向に視て第１方向に回転させ、前記旋光子は、前記順方向に入射した光の偏光方向を前記順方向に視て前記第１方向と逆の第２方向に回転させ、前記逆方向に入射した光の偏光方向を前記順方向に視て前記第１方向に回転させる構成としてもよい。
この構成によれば、上記と同様に、順方向に入射された光は２つの光に分岐されて射出され、逆方向に入射された光は、遮断される光デバイスが得られる。
【００１５】
前記第１光学素子が前記第１の光と前記第２の光とを離間させる距離は、１／ｅ２ビーム径の２倍以上である構成としてもよい。
この構成によれば、第２光学素子が第３の光と第４の光とを離間させる距離は、第１光学素子が第１の光と第２の光とを離間させる距離と同一であるため、光デバイスから射出される２つの光の距離を１／ｅ２ビーム径の４倍以上とできる。そのため、好適に分岐された２つの光が光デバイスから射出される。
【００１６】
前記第２通過部と前記第３通過部とのうち少なくとも一方の前記順方向側には、入射した光の進行方向を変化させる第３光学素子が設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、第２通過部と第３通過部とのうち第３光学素子が設けられた側から射出された光は、第３光学素子によって進行方向が変化する。したがって、射出される光の進行方向を調整できる光デバイスが得られる。
【００１７】
前記第３光学素子は、光を入射方向に対して略垂直な方向に反射する第１反射部と、前記第１反射部によって反射された光を入射方向に対して略垂直な方向で、かつ、前記順方向側に反射する第２反射部と、を備える構成としてもよい。
この構成によれば、第３光学素子に入射された光を、第１反射部と第２反射部との距離に応じた箇所から射出できるため、光デバイスから射出される２つの光の距離を拡張することができる。
【００１８】
前記第３光学素子は、前記第１反射部を有し、前記第２遮光部材から射出された光が入射する第１部材と、前記第１部材に対して相対移動可能に設けられ、前記第２反射部を有し、前記第１部材から射出された光が入射する第２部材と、を備える構成としてもよい。
この構成によれば、第１反射部と第２反射部との距離を、第２部材を相対移動させることによって変化させられるため、光デバイスから射出される２つの光の距離を調整することができる。
【００１９】
前記第１の光と前記第２の光とを通過させるとともに、前記第３の光及び前記第４の光のうちの少なくとも一部が前記第１遮光部材に到達することを抑制する抑制部材を備える構成としてもよい。
前記抑制部材は、前記第３の光及び前記第４の光のうちの少なくとも一部を、入射した方向と交差する方向に反射する抑制部を備える構成としてもよい。
この構成によれば、第１遮光部材によって遮断される第３の光及び第４の光のうち少なくとも一部が、反射される等によって第１遮光部材に到達することが抑制されるため、第１遮光部材に加えられる遮断する光による熱が低減され、第１遮光部材が破損することを抑制できる。
【００２０】
前記第１遮光部材の前記逆方向側には、入射する光の偏光成分を調整する偏光変換素子が設けられる構成としてもよい。
この構成によれば、光の偏光成分を調整することにより、第１光学素子によって分岐される第１の光の強度と第２の光の強度とをそれぞれ変えることができる。したがって、射出される２つの光の強度をそれぞれ変えることができる光デバイスが得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数の光の出力を有する装置における光の出力数に対して、搭載される数を低減でき、装置全体を小型化できる光デバイスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態の光アイソレータを示す概略構成図である。
【図２】従来の光アイソレータを示す概略構成図である。
【図３】第２実施形態の光アイソレータを示す概略構成図である。
【図４】第３実施形態の光アイソレータを示す概略構成図である。
【図５】第４実施形態の光アイソレータを示す概略構成図である。
【図６】第５実施形態の光アイソレータを示す概略構成図である。
【図７】第６実施形態の光アイソレータを示す概略構成図である。
【図８】第３実施形態の光アイソレータの実施例の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図を参照しながら、本発明の実施形態に係る光デバイスについて説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
また、以下の説明においては、光デバイスとして、偏光無依存型の光アイソレータを例示して説明する。
【００２４】
図１（Ａ），（Ｂ）は、第１実施形態の光アイソレータ１を示す構成概略図である。図１（Ａ）は、光を順方向から光アイソレータ１に入射させた場合を示す図である。図１（Ｂ）は、光を逆方向から光アイソレータ１に入射させた場合を示す図である。図１（Ａ），（Ｂ）は、光アイソレータ１を平面視した図と、それぞれの構成部品に光が入射するときの光の入射面を光の進行元から進行先を視た図とが示されている。光の入射面を光の進行元から進行先を視た図には、光の偏光方向が矢印で示されている。図１（Ａ），（Ｂ）において、常光は実線で表されており、異常光は点線で表されている。
なお、後述する図２（Ａ）から図６（Ｂ）も、上記の図の構成と同様にして示されている。
【００２５】
なお、以下の説明において、順方向とは、入射側アパーチャ１０（図１（Ａ）参照）から、射出側アパーチャ１１（図１（Ａ）参照）に向かう向き（図１（Ａ）の左から右に向かう向き）を意味するものとする。また、逆方向とは、射出側アパーチャ１１から、入射側アパーチャ１０に向かう向き（図１（Ａ）の右から左に向かう向き）を意味するものとする。
また、以下の説明において、光の進行方向とは、特に断りがない限り、順方向あるいは逆方向に入射された光が直進する方向を意味するものとする。
【００２６】
本実施形態の光アイソレータ１は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、入射側アパーチャ（第１遮光部材）１０と、検光子（第１光学素子）２０と、ファラデー回転子２１と、旋光子２２と、偏光子（第２光学素子）２３と、射出側アパーチャ（第２遮光部材）１１とをこの順に一列に並べた構成を備える。ファラデー回転子２１及び旋光子２２は、偏光回転装置２４を構成している。
【００２７】
入射側アパーチャ１０は、光を遮光する部材である。入射側アパーチャ１０には、順方向から入射される光Ｌ１を通過させる第１通過部１２が設けられている。第１通過部１２は、空隙であってもよいし、空隙に配置された透光性の部材を含んでいてもよい。入射側アパーチャ１０は、第１通過部１２の周囲で光を遮断する。
【００２８】
検光子２０は、入射した光を複屈折させる複屈折部材である。検光子２０の光学軸Ｃ１は、図１（Ａ）に示すように、検光子２０の一面２０ｃと平行な平面内に設定されている。光学軸Ｃ１は、順方向に入射する光Ｌ１の進行方向に対して上方側（一方側）に傾いた方向に設定されている。検光子２０は、入射した光を、光の偏光方向に応じて、常光と異常光とに分岐する。
【００２９】
ここで、常光とは、光の進行方向と光学軸とを含む面（以下、主断面と称する）に対して垂直な方向に振動する偏光である。一方、異常光とは、主断面に平行な方向に振動する光である。本実施形態において検光子２０の主断面は、検光子２０の一面２０ｃと平行な面である。検光子２０としては、例えば、イットリウムバナデート（ＹＶＯ４）結晶を用いることができる。
【００３０】
ファラデー回転子２１は、ファラデー効果を生じる結晶で構成される。ファラデー効果とは、印加磁界によって、光の偏光面が回転する現象のことである。ファラデー効果を生じる結晶としては、例えば、Ｔｂ３（Ｓｃ，Ｌｕ）２Ａｌ３Ｏ１２（ＴＳＬＡＧ：Ｔｅｒｂｉｕｍ  Ｓｃａｎｄｉｕｍ  Ｌｕｔｅｔｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）単結晶や、Ｔｂ３Ｇａ５Ｏ１２（ＴＧＧ：Ｔｅｒｂｉｕｍ  Ｇｌｌｉｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）単結晶、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２（ＹＩＧ：Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ｉｒｏｎ  Ｇａｒｎｅｔ）単結晶等が挙げられる。ファラデー回転子２１は、磁気回路から印加される磁界に応じて、光の偏光方向を回転させる方向及び角度が変化する。本実施形態においては、ファラデー回転子２１は、回転方向Ｒ１、すなわち、順方向に視て光の進行方向を軸として時計回り（第１方向）に、入射した光の偏光方向を回転させるように設定されている。より詳細には、ファラデー回転子２１は、入射した光の偏光方向を回転方向Ｒ１の方向に約４５°回転させるように設定されている。
【００３１】
旋光子２２は、入射された光の偏光方向を回転させる素子である。旋光子２２は、光が入射される方向によって光の偏光方向を回転させる方向が異なる。旋光子２２は、光が順方向に入射された際には、図１（Ａ）に示すように、回転方向Ｒ２ａ、すなわち、順方向に視て光の進行方向を軸として時計回りに光の偏光方向を回転させる。回転方向Ｒ２ａは、ファラデー回転子２１の回転方向Ｒ１と同一方向である。
【００３２】
旋光子２２は、光が逆方向から入射された際には、図１（Ｂ）に示すように、回転方向Ｒ２ｂ、すなわち、逆方向に視て光の進行方向を軸として反時計回り（第２方向）に光の偏光方向を回転させる。
本実施形態においては、旋光子２２は、順方向、逆方向ともに入射した光の偏光方向を約４５°回転させるように設定されている。旋光子２２の材質としては、例えば、水晶を用いることができる。
【００３３】
偏光子２３は、入射した光を複屈折させる複屈折材である。偏光子２３の光学軸Ｃ２は、図１（Ａ）に示すように、偏光子２３の一面２３ｃと平行な面内に設定されている。光学軸Ｃ２は、順方向に入射する光Ｌ１の進行方向に対して下方側（他方側）に傾いた方向に設定されている。光学軸Ｃ１及び光学軸Ｃ２は、検光子２０の屈折角度と、偏光子２３の屈折角度とが、同一となるようにそれぞれ設定されている。偏光子２３における主断面は、一面２３ｃと平行な面である。また、偏光子２３の長さ（直進する光の進行方向距離）は、検光子２０と同一に設定されている。偏光子２３としては、例えば、検光子２０と同様に、イットリウムバナデート（ＹＶＯ４）結晶を用いることができる。
【００３４】
射出側アパーチャ１１は、光を遮光する部材である。射出側アパーチャ１１には、順方向に入射され、分岐された光（第１の光）Ｌ２及び光（第２の光）Ｌ３をそれぞれ通過させる第２通過部１３ａ及び第３通過部１３ｂが設けられている。第２通過部１３ａと、第３通過部１３ｂとは、光の進行方向に視たときに第１通過部１２と重ならない位置に設けられている。第２通過部１３ａと第３通過部１３ｂとの距離は、検光子２０及び偏光子２３によって離間される光Ｌ２及び光Ｌ３の距離Ｗ１に応じて設定される。
【００３５】
次に、本実施形態の光アイソレータ１に光を入射した際の光の挙動について説明する。
まず、光アイソレータ１に順方向に光を入射した場合について説明する。
図１（Ａ）に示すように、光Ｌ１が入射側アパーチャ１０の第１通過部１２を介して、順方向入射面２０ａから検光子２０に入射される。ここで、入射される光Ｌ１には、検光子２０の主断面に対して平行な方向に振動する偏光成分と、検光子２０の主断面に対して垂直な方向に振動する偏光成分とが含まれている。
【００３６】
検光子２０に入射された光Ｌ１は、常光と異常光とに分岐される。すなわち、光Ｌ１は、検光子２０の主断面（一面２０ｃと平行な面）に対して平行な方向に振動する光Ｌ２（異常光，第１の光）と、検光子２０の主断面に対して垂直な方向に振動する光Ｌ３（常光，第２の光）とに分岐される。常光である光Ｌ３は、図１（Ａ）に示すように、順方向入射面２０ａにおいて屈折されず、検光子２０中を直進する。そして、検光子２０から光Ｌ１の入射方向と同一の方向に射出される。
【００３７】
一方、異常光である光Ｌ２は、図１（Ａ）に示すように、順方向入射面２０ａにおいて、光学軸Ｃ１の方向に応じた向き（図では、上方側）に屈折される。屈折された光Ｌ２は、検光子２０から射出される際に、再度屈折され、光Ｌ１の入射方向と同一の方向、すなわち、光Ｌ３と平行な方向に射出される。
【００３８】
検光子２０から射出された光Ｌ２と光Ｌ３との距離Ｗ１ａは、検光子２０における異常光の屈折する角度、すなわち、光学軸Ｃ１の配置角度と、検光子２０の長さとに応じて決定される。例えば、本実施形態においては、１／ｅ２ビーム径の２倍以上に設定されている。ここで、１／ｅ２ビーム径とは、光の強度が１／ｅ２（約０．１３５倍）まで低下する半径方向の距離である。
【００３９】
検光子２０から射出された光Ｌ２及び光Ｌ３は、ファラデー回転子２１に順方向入射面２１ａから入射される。光Ｌ２及び光Ｌ３は、ファラデー回転子２１によって、偏光方向が回転方向Ｒ１に約４５°回転されて、ファラデー回転子２１から射出される。そして、ファラデー回転子２１から射出された光Ｌ２及び光Ｌ３は、旋光子２２に順方向入射面２２ａから入射される。旋光子２２に入射された光Ｌ２及び光Ｌ３は、ファラデー回転子２１の回転方向Ｒ１と同一方向の回転方向Ｒ２ａに約４５°回転される。これにより、光Ｌ２及び光Ｌ３は、検光子２０から射出されたときの状態に対してそれぞれ偏光方向が約９０°回転した状態となって、旋光子２２から射出される。言い換えると、偏光回転装置２４は、順方向に入射した光Ｌ２及び光Ｌ３の偏光方向を約９０°回転させて、射出する。
【００４０】
旋光子２２から射出された光Ｌ２及び光Ｌ３は、偏光子２３に順方向入射面２３ａから入射される。ここで、光Ｌ２は、偏光回転装置２４によって偏光方向が約９０°回転されているため、偏光子２３の主断面（一面２３ｃに平行な面）に対して垂直な方向に振動する偏光となっている。これにより、検光子２０において異常光であった光Ｌ２は、偏光子２３においては常光となる。
【００４１】
一方、光Ｌ３は、同様に偏光回転装置２４によって偏光方向が約９０°回転されているため、偏光子２３の主断面に対して平行な方向に振動する偏光となっている。これにより、検光子２０において常光であった光Ｌ３は、偏光子２３においては異常光となる。
【００４２】
したがって、偏光子２３において常光である光Ｌ２は、順方向入射面２３ａにおいて屈折されず、偏光子２３中を直進する。そして、光Ｌ２は、偏光子２３から、偏光子２３に入射されたときと同一の方向に射出される。
一方、偏光子２３において異常光である光Ｌ３は、順方向入射面２３ａにおいて、光学軸Ｃ２の方向に応じた向き（図では、下方側）に屈折される。言い換えると、光Ｌ３は、光Ｌ２と離間する方向に屈折される。屈折された光Ｌ３は、偏光子２３から射出される際に、再度屈折され、光Ｌ２と平行な方向に射出される。
【００４３】
光Ｌ３は、偏光子２３によって距離Ｗ１ｂだけ光Ｌ２から離間する。本実施形態においては、検光子２０及び偏光子２３における異常光の屈折角度が同一で、かつ、検光子２０及び偏光子２３の光の進行方向距離が同一であるため、偏光子２３によって光Ｌ３が光Ｌ２から離間する距離Ｗ１ｂは、検光子２０によって光Ｌ２と光Ｌ３とが離間する距離Ｗ１ａと同一である。距離Ｗ１ａは、本実施形態においては、例えば、１／ｅ２ビーム径の２倍以上である。
【００４４】
光Ｌ２と光Ｌ３とは、検光子２０によって距離Ｗ１ａだけ離間され、さらに偏光子２３によって距離Ｗ１ｂだけ離間される結果、距離Ｗ１だけ離間した状態で、偏光子２３から射出される。ここで、距離Ｗ１は、同一の値である距離Ｗ１ａと距離Ｗ１ｂとが足し合わされた距離であるため、本実施形態においては、例えば、１／ｅ２ビーム径の４倍以上である。
【００４５】
偏光子２３から射出された光Ｌ２及び光Ｌ３は、射出側アパーチャ１１から射出される。より詳細には、射出側アパーチャ１１の第２通過部１３ａから光Ｌ２が射出される。射出側アパーチャ１１の第３通過部１３ｂから光Ｌ３が射出される。
以上により、光アイソレータ１に順方向に入射された光Ｌ１は、光Ｌ２及び光Ｌ３の２つの光に分岐されて、光アイソレータ１から射出される。
【００４６】
次に、光アイソレータ１に逆方向に光を入射した場合について説明する。
図１（Ｂ）に示すように、光Ｌ４及び光Ｌ５が射出側アパーチャ１１の第２通過部１３ａ及び第３通過部１３ｂをそれぞれ介して、逆方向入射面２３ｂから偏光子２３に入射される。ここで、入射される光Ｌ４及び光Ｌ５は、偏光子２３の主断面に対して平行な方向に振動する偏光成分と、偏光子２３の主断面に対して垂直な方向に振動する偏光成分とが含まれている。光Ｌ４と光Ｌ５との距離は、光アイソレータ１に順方向に光Ｌ１を入射した際に分岐されて射出された光Ｌ２と光Ｌ３との距離と同様に、距離Ｗ１である。実際の光Ｌ４及び光Ｌ５としては、例えば、レーザ加工機等の戻り光である。
【００４７】
偏光子２３に入射された光Ｌ４及び光Ｌ５は、それぞれ常光（第４の光）と異常光（第３の光）とに分岐される。上述したのと同様に、異常光は、逆方向入射面２３ｂで屈折される。ここで、異常光が屈折される方向は、順方向に光が入射された場合における、光Ｌ３が屈折される方向と逆の上方側である。すなわち、それぞれ光の進行方向に向かって視た場合においては、偏光子２３における屈折方向は同一の方向となっている。
【００４８】
一方、常光は、屈折されず、直進する。これにより、常光と異常光とは、距離Ｗ１ｂだけ離間して互いに平行に射出される。偏光子２３から射出された光Ｌ４及び光Ｌ５の常光及び異常光は、旋光子２２に逆方向入射面２２ｂから入射される。
【００４９】
旋光子２２に入射された光は、上述したのと同様に、偏光方向が約４５°回転される。ここで、旋光子２２は、光が入射する方向に応じて、回転させる方向が異なるため、逆方向に入射された光Ｌ４及び光Ｌ５の常光及び異常光の偏光方向は、順方向における場合と逆の回転方向Ｒ２ｂに約４５°回転される。そして、旋光子２２から射出された光は、ファラデー回転子２１に逆方向入射面２１ｂから入射される。
【００５０】
ファラデー回転子２１に入射された光は、上述したのと同様に、偏光方向が回転方向Ｒ１に約４５°回転されて、ファラデー回転子２１から射出される。ここで、回転方向Ｒ１は、旋光子２２の回転方向Ｒ２ｂと逆方向であるため、ファラデー回転子２１から射出された光Ｌ４及び光Ｌ５の常光及び異常光の偏光方向は、旋光子２２に入射される前と同一の偏光方向となる。言い換えると、偏光回転装置２４（旋光子２２及びファラデー回転子２１）は、逆方向に入射された光を、逆方向に入射されたときの偏光方向と同一の偏光方向とした状態で射出させる。ファラデー回転子２１から射出された光は、検光子２０に逆方向入射面２０ｂから入射される。
【００５１】
検光子２０においては、上述したのと同様に、異常光は屈折され、常光は屈折されず直進する。異常光が屈折される方向は、順方向に入射された光が屈折される方向と逆の下方側である。すなわち、偏光子と同様に、それぞれ光の進行方向に向かって視た場合においては、偏光子２３における屈折方向は同一の方向となっている。
【００５２】
ここで、順方向に光を入射した場合においては、偏光回転装置２４によって、偏光方向が約９０°回転されるため、検光子２０と偏光子２３とで屈折される光が異なった。すなわち、検光子２０と偏光子２３とで、常光となる光と、異常光となる光とが入れ替わった。しかし、逆方向に光を入射する場合においては、偏光回転装置２４に入射された光の偏光方向と射出された光の偏光方向とは、同一である。したがって、逆方向に光を入射した場合においては、偏光子２３と検光子２０とで、常光となる光と、異常光となる光とは、それぞれ同じ光である。その結果、偏光子２３によって上方側に屈折された異常光は、さらに検光子２０によって下方側に屈折される。言い換えると、偏光子２３によって常光から離間する方向に屈折された異常光は、検光子２０によって、常光に接近する方向に屈折される。
【００５３】
異常光が屈折されることにより常光に接近する距離は、距離Ｗ１ａである。本実施形態においては、距離Ｗ１ｂと距離Ｗ１ａとは同一であるため、常光と異常光との距離はゼロとなり、常光と異常光とが合波され、１つの光となって、検光子２０から射出される。これにより、検光子２０から、それぞれ１つの光に戻った光Ｌ４及び光Ｌ５が射出される。
【００５４】
検光子２０から射出された光Ｌ４及び光Ｌ５の順方向入射面２０ａにおける位置は、常光が各光学部品を常に直進するため、偏光子２３の逆方向入射面２３ｂにおける面方向位置と同一である。言い換えると、検光子２０から射出された光Ｌ４及び光Ｌ５の順方向入射面２０ａにおける面方向位置は、射出側アパーチャ１１の内側面１１ａにおける、第２通過部１３ａ及び第３通過部１３ｂが設けられた面方向位置と同一である。これにより、入射側アパーチャ１０の第１通過部１２は、光の進行方向に視たときに、第２通過部１３ａ及び第３通過部１３ｂと重ならない位置に設けられているため、検光子２０から射出された光Ｌ４及び光Ｌ５は、入射側アパーチャ１０の内側面１０ａによって遮断され、入射側アパーチャ１０から射出されない。
【００５５】
以上に説明したように、本実施形態の光アイソレータ１は、順方向に入射された１つの光を２つの光に分岐して射出するとともに、逆方向に入射された光を、第１通過部１２を通過させることなく遮断する光学特性を有する。
【００５６】
本実施形態によれば、従来の光アイソレータに対して、複数の光を射出することができるため、複数出力を有する装置に用いるのに好適な光アイソレータが得られる。以下詳細に説明する。
【００５７】
まず、従来の光アイソレータに光を入射した際の光の挙動について説明する。
図２（Ａ），（Ｂ）は、従来の光アイソレータ２を示す構成概略図である。
図２（Ａ）は、光を順方向から光アイソレータ２に入射させた場合を示す図である。図２（Ｂ）は、光を逆方向から光アイソレータ２に入射させた場合を示す図である。
【００５８】
本実施形態の光アイソレータ２は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、入射側アパーチャ３０と、検光子４０と、ファラデー回転子４１と、旋光子４２と、偏光子４３と、射出側アパーチャ３１とをこの順に一列に並べた構成を備える。
入射側アパーチャ３０と、検光子４０と、ファラデー回転子４１と、旋光子４２とは、それぞれ、光アイソレータ１入射側アパーチャ１０と、検光子２０と、ファラデー回転子２１と、旋光子２２と同様である。
【００５９】
偏光子４３は、入射した光を複屈折させる複屈折材である。偏光子４３の光学軸Ｃｂは、検光子４０の光学軸Ｃａと同一の方向となるように設定されている。
射出側アパーチャ３１には、射出側通過部３３が設けられている。射出側アパーチャ３１は、射出側通過部３３の周囲で光を遮る。射出側通過部３３は、光の進行方向に視たときに、入射側アパーチャ３０の入射側通過部３２と平面視で重ならない位置に設けられている。
【００６０】
図２（Ａ）に示すように、光アイソレータ２に対して、順方向に光Ｌａを入射すると、光Ｌａは、入射側通過部３２を介して検光子４０に順方向入射面４０ａから入射される。そして、検光子４０に入射された光Ｌａは、常光と異常光とに分岐されて、検光子４０から射出される。検光子４０から射出された光Ｌａの常光と異常光とは、ファラデー回転子４１に順方向入射面４１ａから入射され、偏光方向が回転方向Ｒａに約４５°回転される。ここで、回転方向Ｒａは、光アイソレータ１のファラデー回転子２１の回転方向Ｒ１と同一である。
【００６１】
ファラデー回転子４１から射出された光は、旋光子４２に順方向入射面４２ａから入射する。そして、光Ｌａの常光及び異常光は、旋光子４２によって偏光方向が回転方向Ｒｂ１に約４５°回転され、旋光子４２から射出される。回転方向Ｒｂ１は、回転方向Ｒａと同一方向である。旋光子４２から射出された光は、偏光子４３に順方向入射面４３ａから入射する。
【００６２】
偏光子４３に入射された光のうち、異常光は屈折され、常光は直進する。ここで、検光子４０によって分岐された常光と異常光とは、ファラデー回転子４１及び旋光子４２によって偏光方向が約９０°回転されているため、偏光子４３においては、それぞれ常光と異常光とが逆となる。したがって、検光子４０を直進した光が、偏光子４３で屈折され、検光子４０で屈折された光が、偏光子４３を直進する。そして、偏光子４３の光学軸Ｃｂは、検光子４０の光学軸Ｃａと同一方向であるため、偏光子４３における異常光は、常光に接近する方向に屈折される。これにより、常光と異常光とは合波され、光Ｌａは１つの光に戻る。
【００６３】
１つの光となった光Ｌａは、射出側アパーチャ３１の内側面３１ａに設けられた射出側通過部３３を介して、光アイソレータ２から射出される。
【００６４】
一方、図２（Ｂ）に示すように、光アイソレータ２に対して、逆方向に光Ｌｂを入射すると、光Ｌｂは、射出側通過部３３を介して偏光子４３に逆方向入射面４３ｂから入射される。そして、偏光子４３に入射された光Ｌｂは、常光と異常光とに分岐されて、偏光子４３から射出される。偏光子４３から射出された光Ｌｂの常光と異常光とは、旋光子４２に逆方向入射面４２ｂから入射され、偏光方向が回転方向Ｒｂ２に約４５°回転される。ここで、回転方向Ｒｂ２は、旋光子４２に順方向に光を入射した際に回転される回転方向Ｒｂ１と逆の方向である。すなわち、回転方向Ｒｂ２は、ファラデー回転子４１の回転方向Ｒａと逆の方向である。
【００６５】
旋光子４２から射出された光は、ファラデー回転子４１に逆方向入射面４１ｂから入射する。そして、光Ｌｂの常光及び異常光は、ファラデー回転子４１によって偏光方向が回転方向Ｒａに約４５°回転され、ファラデー回転子４１から射出される。回転方向Ｒａは、回転方向Ｒｂ２と逆の方向である。そのため、ファラデー回転子４１から射出される光の偏光方向は、旋光子４２に逆方向に入射した光の偏光方向と同一である。ファラデー回転子４１から射出された光は、検光子４０に逆方向入射面４０ｂから入射する。
【００６６】
検光子４０に入射された光のうち、異常光は屈折され、常光は直進する。ここで、偏光子４３によって分岐された常光と異常光とは、検光子４０に入射する際において偏光方向が変化していないため、偏光子４３において常光であった光は検光子４０においても常光のままであり、偏光子４３において異常光であった光は検光子４０においても異常光のままである。したがって、偏光子４３を直進した光が、検光子４０においても直進し、偏光子４３で屈折された光が、検光子４０においても屈折される。検光子４０によって屈折される方向は、順方向のときと同様に、偏光子４３で屈折される方向と同一である。そのため、異常光は、常光から離間する方向に屈折される。その結果、光Ｌｂは常光と異常光とに分岐された状態で、検光子４０から射出される。
【００６７】
検光子４０から射出された常光と異常光とは、入射側アパーチャ３０の内側面３０ａによって遮られる。その結果、逆方向に入射された光Ｌｂは、光アイソレータ２から射出されない。
【００６８】
以上に説明したように、従来の光アイソレータ２では、順方向に入射された光Ｌａは、１つの光Ｌａとして光アイソレータ２から射出され、逆方向に入射された光Ｌｂは遮断される。このような従来の光アイソレータ２では、１つの光しか射出できないため、例えば、複数の出力を有するようなレーザ加工機等に用いる場合には、光の出力の数だけ光アイソレータを配置する必要があり、装置全体が大型化するといった問題があった。
【００６９】
これに対して、本実施形態の光アイソレータ１によれば、偏光子２３の光学軸Ｃ２が検光子２０の光学軸Ｃ１に対して逆側に傾いた方向に設定されているため、偏光子２３によって屈折される異常光は、常光に対して離間する方向に屈折される。これにより、常光と異常光とが合波されない。そして、射出側アパーチャ１１には、２つの通過部、第２通過部１３ａと第３通過部１３ｂとが設けられているため、分岐された常光と異常光とは、それぞれ、第２通過部１３ａと第３通過部１３ｂとを介して光アイソレータ１から射出される。したがって、１つの入射した光が２つの光に分岐されて射出される光アイソレータが得られる。
【００７０】
このような光アイソレータ１を用いて複数の光の出力を有する装置を製造すれば、必要な光アイソレータの数を出力する光の数の半分とすることができるため、装置全体を小型化することができる。また、それに伴って、装置を製造するコストを低減することもできる。
また、複数の光の出力を有する装置に設置される光アイソレータの数を低減できるため、設置される複数の光アイソレータが互いに受ける光アイソレータの漏洩磁場の影響による光学特性の低下を抑制することができる。これにより、信頼性に優れた複数の光の出力を有する装置が得られる。
【００７１】
また、本実施形態によれば、光アイソレータ１から射出される２つの光の距離Ｗ１は、１／ｅ２ビーム径の４倍以上と設定されている。言い換えると、検光子２０及び偏光子２３によって屈折することにより変動する２つの光の距離Ｗ１ａ，Ｗ１ｂが１／ｅ２ビーム径の２倍以上となるように設定されている。そのため、分岐される２つの光が好適に分離された状態で、光アイソレータ１から射出される。
【００７２】
旋光子２２は、入射される光の波長によって回転角度が異なるため、入射される光の波長が変化するとその変化に応じて、回転される光の偏光方向がずれてしまう。これに対して、本実施形態においては、順方向に光が入射する際に、ファラデー回転子２１の回転方向Ｒ１と旋光子２２の回転方向Ｒ２ａとの回転方向が同一で、逆方向に光が入射される際に、ファラデー回転子２１の回転方向Ｒ１と旋光子２２の回転方向Ｒ２ｂとの回転方向が逆である。そのため、逆方向に入射された戻り光の波長の変化によって、旋光子２２で回転される偏光方向が所望の偏光方向に対してずれた場合であっても、ファラデー回転子２１によって旋光子２２と逆の方向に回転されることで、偏光方向のずれが解消される。したがって、光の波長変化に対して光アイソレーション特性が低下しにくい光アイソレータが得られる。
【００７３】
なお、本実施形態においては、下記の構成を採用することもできる。
【００７４】
本実施形態の光アイソレータ１は、入射する光Ｌ１を、検光子２０及び偏光子２３の主断面に対して垂直に振動している直線偏光、または検光子２０及び偏光子２３の主断面に対して平行に振動している直線偏光とすることにより、偏光依存型の光アイソレータとして用いることもできる。この場合には、射出側アパーチャ１１の第２通過部１３ａ及び第３通過部１３ｂのうちいずれか一方から光が射出される。
【００７５】
また、例えば、入射する光Ｌ１の振動方向を、主断面に対して垂直な方向と平行な方向とに、時間によって切り替えることで、第２通過部１３ａと第３通過部１３ｂとから交互に光を射出させることもできる。
【００７６】
旋光子２２は、例えば、λ／２板を用いてもよい。この場合には、λ／２板における使用可能となる波長範囲において、上述した旋光子２２とファラデー回転子２１との偏光方向の回転方向の関係による、光の波長変化に対する光アイソレーション特性の低下抑制効果をより効果的に得られる。
【００７７】
旋光子２２の材質は、例えば、二酸化テルル（ＴｅＯ２）であってもよい。この場合には、温度変化に対して光アイソレーション特性が低下しにくい光アイソレータが得られる。また、二酸化テルル（ＴｅＯ２）を使用した旋光子２２の場合には、大きな旋光度が得られるため、旋光子２２を小型化できるという効果も得られる。
【００７８】
次に、第２実施形態について説明する。
第２実施形態は、第１実施形態に対して、旋光子及び偏光子の光学特性及び射出側アパーチャの構成が異なる。
なお、上記の実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付ける等により説明を省略する。
【００７９】
図３（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態の光アイソレータ１Ａを示す図である。
図３（Ａ）は、光を順方向から光アイソレータ１Ａに入射させた場合を示す図である。図３（Ｂ）は、光を逆方向から光アイソレータ１Ａに入射させた場合を示す図である。
【００８０】
本実施形態の光アイソレータ１Ａは、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、入射側アパーチャ１０と、検光子２０と、ファラデー回転子２１と、旋光子２２Ａと、偏光子（第２光学素子）２３Ａと、射出側アパーチャ（第２遮光部材）１１Ａとをこの順に備える。ファラデー回転子２１及び旋光子２２Ａは、偏光回転装置２４Ａを構成している。
【００８１】
旋光子２２Ａは、入射された光の偏光方向を回転させる素子である。旋光子２２Ａは、光が入射される方向によって光の偏光方向を回転させる方向が異なる。旋光子２２Ａは、光が順方向に入射された際には、図３（Ａ）に示すように、回転方向Ｒ２Ａａ、すなわち、順方向に視て光の進行方向を軸として反時計回りに光の偏光方向を回転させる。回転方向Ｒ２Ａａは、ファラデー回転子２１の回転方向Ｒ１と逆の方向である。
【００８２】
旋光子２２Ａは、光が逆方向から入射された際には、図３（Ｂ）に示すように、回転方向Ｒ２Ａｂ、すなわち、逆方向に視て光の進行方向を軸として時計回りに光の偏光方向を回転させる。
【００８３】
偏光子２３Ａは、入射した光を複屈折させる複屈折材である。偏光子２３Ａの光学軸Ｃ３は、検光子２０の光学軸Ｃ１と同一の方向となるように設定されている。
射出側アパーチャ１１Ａには、第２通過部１３Ａａ及び第３通過部１３Ａｂが設けられている。射出側アパーチャ１１Ａは、第２通過部１３Ａａ及び第３通過部１３Ａｂの周囲で光を遮る。第２通過部１３Ａａは、光の進行方向に視たときに、入射側アパーチャ１０の第１通過部１２と平面視で重ならない位置に設けられている。一方、第３通過部１３Ａｂは、光の進行方向に視たときに、入射側アパーチャ１０の第１通過部１２と平面視で重なる位置に設けられている。
【００８４】
光アイソレータ１Ａに順方向に光Ｌ１Ａを入射すると、検光子２０によって光Ｌ１Ａが常光（光Ｌ３Ａ，第２の光）と異常光（光Ｌ２Ａ，第１の光）とに分岐され、ファラデー回転子２１を介して、旋光子２２Ａに順方向入射面２２Ａａから入射される。旋光子２２Ａは、順方向に入射された光の偏光方向をファラデー回転子２１の回転方向Ｒ１と逆の回転方向Ｒ２Ａａに回転させるため、旋光子２２Ａから射出される光Ｌ２Ａ及び光Ｌ３Ａの偏光方向は、ファラデー回転子２１に入射されたときと同一の偏光方向となる。言い換えると、偏光回転装置２４Ａは、順方向に入射された光を、偏光回転装置２４Ａに順方向に入射されたときの偏光方向と同一の偏光方向とした状態で射出させる。
【００８５】
旋光子２２Ａから射出された光Ｌ２Ａ及び光Ｌ３Ａは、偏光子２３Ａに順方向入射面２３Ａａから入射される。光Ｌ２Ａ及び光Ｌ３Ａの偏光方向は、検光子２０から射出されたときと同一であるため、検光子２０において異常光であった光Ｌ２Ａは、同様に偏光子２３Ａにおいても異常光である。また、検光子２０において常光であった光Ｌ３Ａは、同様に偏光子２３Ａにおいても常光である。これにより、光Ｌ３Ａは偏光子２３Ａを直進し、光Ｌ２Ａは、偏光子２３Ａの順方向入射面２３Ａａにおいて屈折される。光Ｌ２Ａが屈折される方向は、偏光子２３Ａの光学軸Ｃ３が検光子２０の光学軸Ｃ１と同一の方向であるため、検光子２０において屈折した方向と同様の上方側となる。すなわち、光Ｌ２Ａは、光Ｌ３Ａから離間する方向に屈折する。
【００８６】
偏光子２３Ａから射出された光Ｌ２Ａ及び光Ｌ３Ａは、それぞれ、射出側アパーチャ１１Ａの内側面１１Ａａに設けられた第２通過部１３ａ及び第３通過部１３ｂを通過して、光アイソレータ１Ａから射出される。
【００８７】
一方、光アイソレータ１Ａに逆方向に光を入射する場合においては、図３（Ｂ）に示すように、光Ｌ４Ａ及び光Ｌ５Ａが、第２通過部１３Ａａ及び第３通過部１３Ａｂを介して、偏光子２３Ａに逆方向入射面２３Ａｂから入射される。そして、光Ｌ４Ａ及び光Ｌ５Ａは、常光（第４の光）と異常光（第３の光）とに分岐され、偏光子２３Ａから射出される。
【００８８】
偏光子２３Ａから射出された光は、旋光子２２Ａに逆方向入射面２２Ａｂから入射される。そして、光Ｌ４Ａ及び光Ｌ５Ａの常光及び異常光の偏光方向は、回転方向Ｒ２Ａｂに約４５°回転される。そして、旋光子２２Ａから射出された光は、ファラデー回転子２１を介して、検光子２０に入射される。
【００８９】
ここで、旋光子２２Ａの回転方向Ｒ２Ａｂは、ファラデー回転子２１の回転方向Ｒ１と同一であるため、ファラデー回転子２１から射出される光の偏光方向は、偏光子２３Ａから射出された際の光の偏光方向に対して約９０°回転されている。言い換えると、偏光回転装置２４Ａは、逆方向に入射した光を、偏光方向を約９０°回転させて射出する。したがって、偏光子２３Ａにおいて常光であった光が、検光子２０においては異常光となる。また、偏光子２３Ａにおいて異常光であった光が、検光子２０においては常光となる。
【００９０】
検光子２０において、異常光は、偏光子２３Ａにおける屈折方向と同一の方向に屈折される。本実施形態においては、異常光が常光に接近する方向（下方側）に屈折される。その結果、常光と異常光とが合波される。合波されそれぞれ１つの光となった光Ｌ４Ａ及び光Ｌ５Ａは、検光子２０から射出される。そして、光Ｌ４Ａ及び光Ｌ５Ａは、入射側アパーチャ１０の内側面１０ａによって遮断される。したがって、光アイソレータ１Ａに逆方向に入射された光は、光アイソレータ１Ａから射出されない。
【００９１】
以上により、順方向に入射された１つの光は２つに分岐して射出し、逆方向に入射された光は第１通過部１２を通過させることなく遮断する光学特性を有する光アイソレータが得られる。
【００９２】
本実施形態の光アイソレータ１Ａは、図２（Ａ），（Ｂ）に示した従来の光アイソレータ２に比べて、旋光子２２Ａの光学特性が異なっている。すなわち、従来の光アイソレータ２では、旋光子４２は、順方向に光が入射された際には、ファラデー回転子４１の回転方向Ｒａと同一の回転方向Ｒｂ１に偏光方向を回転させる。そして、逆方向に光が入射された際には、旋光子４２は、ファラデー回転子４１の回転方向Ｒａと逆の回転方向Ｒｂ２に偏光方向を回転させる。
【００９３】
これに対して本実施形態の光アイソレータ１Ａの旋光子２２Ａは、順方向に光が入射された際には、ファラデー回転子２１の回転方向Ｒ１と逆の回転方向Ｒ２Ａａに偏光方向を回転させる。そして、逆方向に光が入射された際には、旋光子２２Ａは、ファラデー回転子２１の回転方向Ｒ１と同一の回転方向Ｒ２Ａｂに偏光方向を回転させる。
【００９４】
そのため、本実施形態の光アイソレータ１Ａによれば、順方向に光を入射した際に、偏光回転装置２４Ａに入射する前の光の偏光方向と、偏光回転装置２４Ａから射出された後の光の偏光方向とが同一となる。これにより、検光子２０で分岐された異常光が、偏光子２３Ａにおいても異常光となる。そして、検光子２０の光学軸Ｃ１と偏光子２３Ａの光学軸Ｃ３との方向は同一であるため、異常光は、同一の方向、すなわち、常光から離間する方向に屈折される。その結果、分岐された常光と異常光とは合波することなく、光アイソレータ１Ａから射出される。したがって、１つの入射した光が２つの光に分岐されて射出される光アイソレータが得られる。
【００９５】
また、本実施形態によれば、順方向に光を入射した際に、屈折されるのは、検光子２０で分岐された２つの光のうちの光Ｌ２Ａだけであり、光Ｌ３Ａは、直進して光アイソレータ１Ａから射出される。そのため、入射した光Ｌ１Ａと、射出された光Ｌ３Ａとは、同一光線上にある。したがって、入射した光と射出された光のうち一方の光とが、光の進行方向に視て同一の位置から射出されるため、他の装置、例えば、レーザ加工機等に、組み込む際に、設計が簡便である。
【００９６】
また、入射した光と射出された光のうち一方の光とが、光の進行方向に視て同一の位置から射出されるため、入射側アパーチャ１０の第１通過部１２と射出側アパーチャ１１Ａの第３通過部１３Ａｂとは、それぞれの内側面１０ａ，１３Ａａ上において、同一の面方向位置に設けられている。したがって、入射側アパーチャ１０に、第２通過部１３Ａａを追加して設けることにより、射出側アパーチャ１１Ａを製造することができるため、光アイソレータの製造が簡便である。
【００９７】
また、本実施形態によれば、順方向に光が入射する際に、ファラデー回転子２１の回転方向Ｒ１と旋光子２２の回転方向Ｒ２ａとの回転方向が逆であり、逆方向に光が入射される際に、ファラデー回転子２１の回転方向Ｒ１と旋光子２２の回転方向Ｒ２ｂとの回転方向が同一である。そのため、光の波長変化に対する挿入損失を低減できる光アイソレータが得られる。
【００９８】
次に、第３実施形態について説明する。
第３実施形態は、第１実施形態に対して、抑制部材５０が設けられている点において異なる。
なお、上記の実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付ける等により説明を省略する。
【００９９】
図４（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態の光アイソレータ１Ｂを示す構成概略図である。
図４（Ａ）は、光を順方向から光アイソレータ１Ｂに入射させた場合を示す図である。図４（Ｂ）は、光を逆方向から光アイソレータ１Ｂに入射させた場合を示す図である。
【０１００】
本実施形態の光アイソレータ１Ｂは、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、入射側アパーチャ１０と、検光子２０と、ファラデー回転子２１と、旋光子２２と、抑制部材５０と、偏光子２３と、射出側アパーチャ１１とをこの順に一列に並べた構成を備える。
【０１０１】
抑制部材５０は、断面視台形状の部材である。抑制部材５０は、通過部５１と、第１反射ミラー（抑制部）５２と、第２反射ミラー（抑制部）５３とを備える。
通過部５１は、空隙で形成されている。通過部５１は、第１反射ミラー５２と第２反射ミラー５３との間に設けられている。通過部５１は、順方向に入射された光Ｌ１Ｂが分岐された光（第１の光）Ｌ２Ｂ及び光（第２の光）Ｌ３Ｂが通過する位置に設けられている。通過部５１は、光を透過させる材質で構成された部材であってもよい。
【０１０２】
第１反射ミラー５２は、通過部５１の上方側に設けられている。第１反射ミラー５２は、順方向側（右側）に第１反射面５２ａを有している。第１反射面５２ａは、光アイソレータ１Ｂの外側（上方側）に面するように、光の進行方向に対して、例えば、約４５°傾いて設けられている。
第２反射ミラー５３は、通過部５１の下方側に設けられている。第２反射ミラー５３は、順方向側（右側）に第２反射面５３ａを有している。第２反射面５３ａは、光アイソレータ１Ｂの外側（下方側）に面するように、光の進行方向に対して、例えば、約４５°傾いて設けられている。
【０１０３】
光アイソレータ１Ｂに順方向に入射された光Ｌ１Ｂは、図４（Ａ）に示すように、第１実施形態と同様にして、２つの光Ｌ２Ｂ及び光Ｌ３Ｂに分岐される。そして、光Ｌ２Ｂ及び光Ｌ３Ｂは、ファラデー回転子２１及び旋光子２２を介して、抑制部材５０に入射される。ここで、抑制部材５０は、順方向に光を入射した際に分岐された２つの光が通過部５１を通過するようにして設置されているため、光Ｌ２Ｂ及び光Ｌ３Ｂは、通過部５１を介して抑制部材５０から射出される。そして、抑制部材５０から射出された光Ｌ２Ｂ及び光Ｌ３Ｂは、第１実施形態と同様に、偏光子２３及び射出側アパーチャ１１を介して、光アイソレータ１Ｂから射出される。
【０１０４】
一方、光アイソレータ１Ｂに逆方向に入射された光４Ｂ及び光５Ｂは、図４（Ｂ）に示すように、偏光子２３で２つの光に分岐されて抑制部材５０に入射する。抑制部材５０に入射した光のうち、光Ｌ４Ｂの常光（光Ｌ４Ｂｂ，第４の光）と光Ｌ５Ｂの異常光（光Ｌ５Ｂｂ，第３の光）とは、抑制部材５０の通過部５１を通過する。通過部５１を通過した光Ｌ４Ｂｂ及び光Ｌ５Ｂｂは、第１実施形態と同様に、旋光子２２と、ファラデー回転子２１と、検光子２０とを通過して、入射側アパーチャ１０の内側面１０ａによって遮断される。
【０１０５】
これに対して、光Ｌ４Ｂの異常光（光Ｌ４Ｂａ，第３の光）と光Ｌ５Ｂの常光（光Ｌ５Ｂａ，第４の光）とは、それぞれ、第１反射ミラー５２と第２反射ミラー５３とによって反射される。より詳細には、光Ｌ４Ｂａは、第１反射ミラー５２の第１反射面５２ａによって、入射方向に対して略垂直な方向の上方側に反射される。光Ｌ５Ｂａは、第２反射ミラー５３の第２反射面５３ａによって、入射方向に対して略垂直な方向の下方側に反射される。これは、光Ｌ４Ｂａ及び光Ｌ５Ｂａが、抑制部材５０の通過部５１より外側から抑制部材５０に入射するためである。反射された光Ｌ４Ｂａ及び光Ｌ５Ｂａは、図示しない光アイソレータ１Ｂの筐体によって遮断される。
【０１０６】
本実施形態によれば、逆方向に入射した光の常光と異常光とのうちどちらか一方が、抑制部材５０によって反射され、入射側アパーチャ１０に到達しない。言い換えると、抑制部材５０は、逆方向に入射した光の常光と異常光とのうちの少なくとも一部を入射した方向と交差する方向に反射し、入射側アパーチャ１０に到達することを抑制する。これにより、逆方向に入射された光を、入射側アパーチャ１０と筐体とで遮断できるため、光を遮ることによって発生する熱を分散することができる。したがって、遮断する光の熱による光アイソレータの破損を抑制することができる。
【０１０７】
また、通過部５１よりも外側から抑制部材５０に入射された逆方向の光を第１反射ミラー５２及び第２反射ミラー５３によって反射できるため、旋光子２２及びファラデー回転子２１の幅（光の進行方向に垂直な方向距離）は、通過部５１を通過する光Ｌ４Ｂｂ及び光Ｌ５Ｂｂが入射できる幅、すなわち通過部５１の幅以上に設定されていればよい。すなわち、旋光子２２及びファラデー回転子２１を小型化することができる。
【０１０８】
なお、本実施形態においては、下記の構成を採用することもできる。
【０１０９】
抑制部材５０の設置される位置は、偏光子２３と旋光子２２との間に限られない。例えば、旋光子２２とファラデー回転子２１との間でもよく、ファラデー回転子２１と検光子２０との間でもよい。
【０１１０】
また、本実施形態においては、抑制部材５０の第１反射ミラー５２及び第２反射ミラー５３は、光の進行方向に対して約４５°傾いて設置されているが、これに限られない。第１反射ミラー５２及び第２反射ミラー５３の配置角度は、反射された光が入射側アパーチャ１０に到達しない範囲において、どのような角度でもよい。
【０１１１】
抑制部材５０は、第１反射ミラー５２及び第２反射ミラー５３によって光を反射する構成としたが、これに限られない。例えば、抑制部材５０は、逆方向に入射された光の少なくとも一部を吸収するような吸収部を備える構成としてもよい。
【０１１２】
また、例えば、第１反射ミラー５２及び第２反射ミラー５３によって反射された光をさらに反射させ、順方向に入射される光Ｌ１Ｂと合波させるような構成としてもよい。この構成によれば、光の利用効率を向上することができる。
【０１１３】
本実施形態においては、第１実施形態の光アイソレータ１に抑制部材５０を追加する構成としたがこれに限られない。例えば、第２実施形態の光アイソレータ１Ａに抑制部材５０を追加する構成としてもよい。
【０１１４】
次に、第４実施形態について説明する。
第４実施形態は、第３実施形態に対して、拡張部材６０を備えている点において異なる。
なお、上記の実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付ける等により説明を省略する。
【０１１５】
図５（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態の光アイソレータ１Ｃを示す構成概略図である。
図５（Ａ）は、光を順方向から光アイソレータ１Ｃに入射させた場合を示す図である。図５（Ｂ）は、光を逆方向から光アイソレータ１Ｃに入射させた場合を示す図である。
【０１１６】
本実施形態の光アイソレータ１Ｃは、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、入射側アパーチャ１０と、検光子２０と、ファラデー回転子２１と、旋光子２２と、抑制部材５０と、偏光子２３と、射出側アパーチャ１１と、拡張部材（第３光学素子）６０とをこの順に一列に並べた構成を備える。
【０１１７】
拡張部材６０は、射出側アパーチャ１１の第２通過部１３ａの順方向側に設けられた第１拡張部材６１と、射出側アパーチャ１１の第３通過部１３ｂの順方向側に設けられた第２拡張部材６２とを備える。
第１拡張部材６１は、第２通過部１３ａを介して射出側アパーチャ１１から射出された光を、第１拡張部材６１に入射した方向に対して略垂直な方向の上方側に反射する第１反射面（第１反射部）６１ａと、第１反射面６１ａによって反射された光を第１拡張部材６１に入射した方向と同一の方向に反射する第２反射面（第２反射部）６１ｂとを備える。
【０１１８】
第２拡張部材６２は、第３通過部１３ｂを介して射出側アパーチャ１１から射出された光を、第２拡張部材６２に入射した方向に対して略垂直な方向の下方側に反射する第１反射面（第１反射部）６２ａと、第１反射面６２ａによって反射された光を第２拡張部材６２に入射した方向と同一の方向に反射する第２反射面（第２反射部）６２ｂとを備える。
第１拡張部材６１及び第２拡張部材６２は、例えば、プリズムである。
【０１１９】
光アイソレータ１Ｃに順方向に光Ｌ１Ｃを入射すると、図５（Ａ）に示すように、第３実施形態と同様にして、２つの光（第１の光）Ｌ２Ｃ及び光（第２の光）Ｌ３Ｃが射出側アパーチャ１１から射出される。そして、第２通過部１３ａを介して射出側アパーチャ１１から射出された光Ｌ２Ｃは、第１拡張部材６１に入射され、第１反射面６１ａ及び第２反射面６１ｂに反射される。その結果、射出側アパーチャ１１から射出された位置よりも、上方側から射出される。一方、第３通過部１３ｂを介して射出側アパーチャ１１から射出された光Ｌ３Ｃは、第２拡張部材６２に入射され、第１反射面６２ａ及び第２反射面６２ｂに反射される。その結果、射出側アパーチャ１１から射出された位置よりも、下方側から射出される。
【０１２０】
これにより、検光子２０及び偏光子２３によって距離Ｗ１だけ離間した光Ｌ２Ｃ及び光Ｌ３Ｃが、拡張部材６０によって、距離Ｗ１より大きい距離Ｗ２だけ離間して、光アイソレータ１Ｃからそれぞれ射出される。距離Ｗ２は、第１拡張部材６１における第１反射面６１ａと第２反射面６１ｂとの距離、及び第２拡張部材６２における第１反射面６２ａと第２反射面６２ｂとの距離に応じて設定される。
【０１２１】
光アイソレータ１Ｃに逆方向に光Ｌ４Ｃ及び光Ｌ５Ｃを入射すると、距離Ｗ２だけ離間した光Ｌ４Ｃ及び光Ｌ５Ｃが、上述したのと逆に、拡張部材６０によってそれぞれ接近し、互いの距離が距離Ｗ１となって射出側アパーチャ１１に入射する。そして、第３実施形態と同様に、光Ｌ４Ｃ及び光Ｌ５Ｃはそれぞれ分岐される。分岐された光のうちの光（第３の光）Ｌ４Ｃａ及び光（第４の光）Ｌ５Ｃａは、抑制部材５０によって筐体側に反射される。分岐された光のうちの光（第４の光）Ｌ４Ｃｂ及び光（第３の光）Ｌ５Ｃｂは、抑制部材５０を通過し、第３実施形態と同様に、入射側アパーチャ１０によって遮断される。
【０１２２】
本実施形態によれば、拡張部材６０が設けられていることにより、光アイソレータから射出される２つの光の距離をより離間させることができる。
【０１２３】
なお、本実施形態においては、下記の構成を採用することもできる。
【０１２４】
本実施形態においては、拡張部材６０は、入射された光をそれぞれ離間させて、射出側アパーチャ１１から射出された方向と同一の方向に射出する構成としたが、これに限られない。例えば、入射された光の方向を変化させるような構成であってもよい。
【０１２５】
第１拡張部材６１及び第２拡張部材６２は、どちらか一方のみが設けられていてもよい。
【０１２６】
本実施形態においては、第３実施形態の光アイソレータ１Ｂに拡張部材６０を追加する構成としたが、第１実施形態及び第２実施形態の光アイソレータに拡張部材６０を追加する構成としてもよい。
【０１２７】
次に、第５実施形態について説明する。
第５実施形態は、第４実施形態に対して、第１拡張部材及び第２拡張部材がそれぞれ相対移動可能な２つの部材で構成されている点において異なる。
なお、上記の実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付ける等により説明を省略する。
【０１２８】
図６（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態の光アイソレータ１Ｄを示す構成概略図である。
図６（Ａ）は、光を順方向から光アイソレータ１Ｄに入射させた場合を示す図である。図６（Ｂ）は、光を逆方向から光アイソレータ１Ｄに入射させた場合を示す図である。
【０１２９】
本実施形態の光アイソレータ１Ｄは、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、入射側アパーチャ１０と、検光子２０と、ファラデー回転子２１と、旋光子２２と、抑制部材５０と、偏光子２３と、射出側アパーチャ１１と、拡張部材（第３光学素子）７０とをこの順に一列に並べた構成を備える。
【０１３０】
拡張部材７０は、第１拡張部材７１と、第２拡張部材７２とを備える。
第１拡張部材７１は、第１部材７３と、第２部材７４とを備える。
第１部材７３は、第２通過部１３ａを介して射出側アパーチャ１１から射出された光を、第１拡張部材７１に入射した方向に対して略垂直な方向の上方側に反射する第１反射面（第１反射部）７３ａを有する部材である。
第２部材７４は、第１反射面７３ａによって反射された光を第１拡張部材７１に入射した方向と同一の方向に反射する第２反射面（第２反射部）７４ａを有する部材である。第２部材７４は、第１部材７３との相対位置を移動可能に設置されている。すなわち、第２部材７４の位置を変化させることにより、第１部材７３と第２部材７４との上下方向の距離Ｗ３を変化させることができる。
【０１３１】
第２拡張部材７２は、第１部材７５と、第２部材７６とを備える。
第１部材７５は、第３通過部１３ｂを介して射出側アパーチャ１１から射出された光を、第２拡張部材７２に入射した方向に対して略垂直な方向の下方側に反射する第１反射面（第１反射部）７５ａを有する部材である。
第２部材７６は、第１反射面７５ａによって反射された光を第２拡張部材７２に入射した方向と同一の方向に反射する第２反射面（第２反射部）７６ａを有する部材である。第２部材７６は、第１部材７５との相対位置を移動可能に設置されている。すなわち、第２部材７６の位置を変化させることにより、第１部材７５と第２部材７６との上下方向の距離Ｗ４を変化させることができる。
【０１３２】
光アイソレータ１Ｄに順方向に入射された光Ｌ１Ｄは、第４実施形態と同様にして、光（第１の光）Ｌ２Ｄ及び光（第２の光）Ｌ３Ｄに分岐され、射出側アパーチャ１１から射出される。射出された光Ｌ２Ｄは、第１拡張部材７１の第１部材７３に入射される。そして、光Ｌ２Ｄは、第１反射面７３ａによって上方側に反射され、第２部材７４に入射される。第２部材７４に入射された光Ｌ２Ｄは、第２反射面７４ａによって、第１部材７３に入射したときと同一の方向に反射される。
【０１３３】
射出側アパーチャ１１から射出された光Ｌ３Ｄは、第２拡張部材７２の第１部材７５に入射される。そして、光Ｌ３Ｄは、第１反射面７５ａによって下方側に反射され、第２部材７６に入射される。第２部材７６に入射された光Ｌ３Ｄは、第２反射面７６ａによって、第１部材７５に入射したときと同一の方向に反射される。
【０１３４】
拡張部材７０から射出された光Ｌ２Ｄ及び光Ｌ３Ｄの距離Ｗ５は、第１拡張部材７１における第１部材７３と第２部材７４との距離Ｗ３と、第２拡張部材７２における第１部材７５と第２部材７６との距離Ｗ４とに応じて決定される。すなわち、距離Ｗ３及び距離Ｗ４が大きくなるに従って距離Ｗ５は大きくなる。また、距離Ｗ３及び距離Ｗ４が小さくなるに従って距離Ｗ５は小さくなる。
【０１３５】
光アイソレータ１Ｄに逆方向に光Ｌ４Ｄ及び光Ｌ５Ｄを入射すると、距離Ｗ５だけ離間した光Ｌ４Ｄ及び光Ｌ５Ｄが、上述したのと逆に、拡張部材７０によってそれぞれ接近し、互いの距離が距離Ｗ１となって射出側アパーチャ１１に入射する。そして、第３実施形態と同様に、光Ｌ４Ｄ及び光Ｌ５Ｄはそれぞれ分岐される。分岐された光のうちの光（第３の光）Ｌ４Ｄａ及び光（第４の光）Ｌ５Ｄａは、抑制部材５０によって筐体側に反射される。分岐された光のうちの光（第４の光）Ｌ４Ｄｂ及び光（第３の光）Ｌ５Ｄｂは、抑制部材５０を通過し、第３実施形態と同様に、入射側アパーチャ１０によって遮断される。
【０１３６】
本実施形態によれば、第１拡張部材７１の第２部材７４と、第２拡張部材７２の第２部材７６とが、それぞれ、第１部材７３と第１部材７５とに対して相対移動可能に設けられているため、第２部材７４及び第２部材７６を移動させることにより、光アイソレータ１Ｄから射出される２つの光の位置をそれぞれ調節可能であり、これらの間の距離Ｗ５を調節することができる。
【０１３７】
次に、第６実施形態について説明する。
第６実施形態は、第１実施形態に対して、偏光変換素子が設けられている点において異なる。
なお、上記の実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付ける等により説明を省略する。
【０１３８】
図７（Ａ）は、本実施形態の光アイソレータ１Ｅを示す構成概略図であって、光を順方向から光アイソレータ１Ｅに入射させた場合を示す図である。
本実施形態の光アイソレータ１Ｅは、図７（Ａ）に示すように、偏光変換素子８０と、入射側アパーチャ１０と、検光子２０と、ファラデー回転子２１と、旋光子２２と、偏光子２３と、射出側アパーチャ１１とをこの順に一例に並べた構成を備える。
【０１３９】
偏光変換素子８０は、偏光成分を変化させる部材である。
図７（Ｂ）は、偏光変換素子８０に光Ｌ１Ｅを入射させた場合を示した図である。図７（Ｂ）において、偏光成分Ｌ１Ｅａ及び偏光成分Ｌ１Ｅｂに記載された両矢印及び黒丸は、光の偏光方向を示している。すなわち、偏光変換素子８０の一面８０ａに対して平行な偏光方向が両矢印で示されている。偏光変換素子８０の一面８０ａに対して垂直な偏光方向が黒丸で示されている。
【０１４０】
図７（Ｂ）に示すように、光Ｌ１Ｅは、偏光変換素子８０の一面８０ａ、すなわち、本実施形態においては、検光子２０及び偏光子２３の主断面と垂直な方向に振動する偏光成分Ｌ１Ｅａと、偏光変換素子８０の一面８０ａと平行な方向に振動する偏光成分Ｌ１Ｅｂと、を有する。図７（Ｂ）においては、光Ｌ１Ｅにおける偏光成分Ｌ１Ｅａと偏光成分Ｌ１Ｅｂとの割合は、同一である。
【０１４１】
偏光変換素子８０から射出された光Ｌ１Ｅは、偏光成分が変化されることによって、偏光成分Ｌ１Ｅａと偏光成分Ｌ１Ｅｂとの割合が変化される。例えば、図７（Ｂ）で示す例では、光Ｌ１Ｅに含まれる偏光成分Ｌ１Ｅａの割合が、偏光成分Ｌ１Ｅｂに対して少なくなった場合を示している。このように、偏光変換素子８０は、入射される光の偏光成分を調整することができる。偏光変換素子８０としては、例えば、偏光板等を用いることができる。
【０１４２】
偏光成分Ｌ１Ｅａと偏光成分Ｌ１Ｅｂとの割合が変化されることによって、図７（Ａ）に示すように、検光子２０によって分岐される光の割合も変化する。すなわち、図７（Ａ），（Ｂ）の例では、光Ｌ１Ｅにおける検光子２０の主断面に平行な方向に振動する偏光成分Ｌ１Ｅａの含まれる割合が、光Ｌ１Ｅにおける検光子２０の主断面に垂直な方向に振動する偏光成分Ｌ１Ｅｂの含まれる割合よりも小さくなっているため、異常光として分岐される光（第１の光）Ｌ２Ｅの強度は、常光として分岐される光（第２の光）Ｌ３Ｅの強度よりも小さい。その結果、光アイソレータ１Ｅからは、それぞれ強度の異なる２つの光Ｌ２Ｅ及び光Ｌ３Ｅが射出されることとなる。
【０１４３】
本実施形態によれば、偏光変換素子８０が設けられているため、光の偏光成分を調整することができ、光アイソレータから射出される２つの光の強度を変化させることができる。
【０１４４】
なお、本実施形態においては、下記の構成を採用することもできる。
【０１４５】
本実施形態においては、偏光変換素子８０が入射側アパーチャ１０よりも順方向手前側（逆方向側）に設けられている例を示したが、これに限られない。例えば、偏光変換素子８０は、入射側アパーチャ１０と検光子２０との間に設けられてもよい。
【０１４６】
また、例えば、偏光変換素子８０は、検光子２０と偏光子２３との間のいずれかの位置に設けられてもよい。この場合には、検光子２０によって分岐された常光と異常光とのうち少なくともいずれか一方の偏光方向を調整することで、偏光子２３における常光と異常光との光の割合を調整することができる。
【０１４７】
また、本実施形態においては、偏光変換素子８０によって射出される２つの光の強度を異ならせる場合について例示したが、これに限られない。例えば、入射される光の常光成分と異常光成分とが異なる場合や、分岐された際に常光と異常光との強度が異なってしまった場合等において、偏光変換素子８０を用いることで、光アイソレータから射出される２つの光の強度が同一となるように調整することもできる。
【０１４８】
本実施形態においては、第１実施形態の光アイソレータ１に偏光変換素子８０を設けた場合を例示したが、これに限られない。例えば、第２実施形態から第５実施形態のうちのいずれかの光アイソレータに偏光変換素子８０を設けてもよい。
【０１４９】
次に、上述した光アイソレータの実施例について説明する。ここでは、一例として第３実施形態の光アイソレータ１Ｂの実施例について説明する。
図８は、第３実施形態の光アイソレータ１Ｂの実施例の一例として作成した光アイソレータ１００を示す図である。
光アイソレータ１００は、図８に示すように、筐体１０１内に、検光子１２０と、ファラデー回転子１２１と、磁石体１３０と、旋光子１２２と、抑制部材１５０と、偏光子１２３とを備えている。
【０１５０】
筐体１０１は、光の入射側に設けられた入射側アパーチャ１１０と、光の射出側に設けられた射出側アパーチャ１１１とを備えている。
入射側アパーチャ１１０は、第１通過部１１２を備えている。
射出側アパーチャ１１１は、第２通過部１１３ａと、第３通過部１１３ｂとを備えている。
第１通過部１１２、第２通過部１１３ａ及び第３通過部１１３ｂの直径は、光の１／ｅ２ビーム径の２倍となるように設定した。本実施例においては、入射する光Ｌ６の１／ｅ２ビーム径を０．７５ｍｍとし、第１通過部１１２、第２通過部１１３ａ及び第３通過部１１３ｂの直径を１．５ｍｍとした。
【０１５１】
検光子１２０及び偏光子１２３は、ＹＶＯ４結晶とした。
検光子１２０の光学軸Ｃ４及び偏光子１２３の光学軸Ｃ５は、光Ｌ６の入射方向に対して約４５°傾くように設定した。検光子１２０及び偏光子１２３による常光と異常光との分離距離は、１／ｅ２ビーム径の２倍となるように設定した。すなわち、検光子１２０及び偏光子１２３による常光と異常光との分離距離は、本実施例において、１．５ｍｍである。検光子１２０及び偏光子１２３の常光と異常光との分離距離がそれぞれ１．５ｍｍであるため、光アイソレータ１００によって２つに分岐される光Ｌ７と光Ｌ８との分離距離は、３．０ｍｍとなる。これは、入射する光Ｌ６の１／ｅ２ビーム径の４倍となる値である。
【０１５２】
常光と異常光との分離距離は、検光子１２０及び偏光子１２３の長さに依存する。光学軸が入射する光の方向に対して４５°傾いている場合においては、常光と異常光との分離距離は、検光子１２０及び偏光子１２３の長さの約１／１０となる。これより、検光子１２０及び偏光子１２３の長さ（光の進行方向距離）は、検光子１２０及び偏光子１２３による常光と異常光との分離距離が１．５ｍｍとなるように、１５ｍｍとした。
【０１５３】
ファラデー回転子１２１は、磁気光学素子としてＴｂ３（Ｓｃ，Ｌｕ）２Ａｌ３Ｏ１２単結晶とした。ファラデー回転子１２１の長さ（光の進行方向距離）は２０ｍｍとした。ファラデー回転子１２１の偏光方向回転角度は約４５°とし、中心波長は１０８０ｎｍとした。
旋光子１２２の材質は、水晶とした。
ファラデー回転子１２１及び旋光子１２２の幅（光の進行方向に垂直な方向距離）は、検光子１２０及び偏光子１２３の幅よりも小さく設定されている。これは、後述する抑制部材１５０の第１反射ミラー１５０ａと第２反射ミラー１５０ｂとによって、偏光子１２３の光学面における中央付近を通過する光以外が反射されることで、ファラデー回転子１２１及び旋光子１２２を、偏光子１２３の光学面における中央付近を通過する光が通過できるような幅に設定すればよいためである。
【０１５４】
磁石体１３０は、ネオジム磁石を複数組み合わせた中空の柱状磁石体とした。磁石体１３０の中空部内には、ファラデー回転子１２１及び旋光子１２２が設けられている。
抑制部材１５０は、第１反射ミラー１５０ａと、第２反射ミラー１５０ｂとを備えている。第１反射ミラー１５０ａと、第２反射ミラー１５０ｂとは、戻り光、すなわち、逆方向に入射される光の一部を筐体１０１に向けて反射する。
【０１５５】
本実施例において光アイソレータ１００に入射する光Ｌ６は、偏波保持ファイバを用いたコリメータからの平行光とした。光Ｌ６の１／ｅ２ビーム径は、上述したように０．７５ｍｍとした。
【０１５６】
本実施例の光アイソレータ１００に順方向に光Ｌ６を入射すると、２つの光に分岐され、光Ｌ７及び光Ｌ８が射出される。一方、光アイソレータ１００に逆方向に光を入射すると、光は遮断され、光アイソレータ１００から射出されない。
以上により、順方向に入射した光を２つの光に分岐して射出し、逆方向に入射した光は遮断する光アイソレータが得られた。
【０１５７】
なお、上記の実施形態及び実施例においては、光デバイスの一例として光アイソレータを示しているがこれに限られない。例えば、本発明を光サーキュレータ等に用いることもできる。
【０１５８】
なお、本実施形態において、光デバイスは、レーザ加工装置に用いられる例で説明したが、光デバイスの用途はこれに限られない。例えば、光デバイスは、光ディスクにデータを読み書きする光学装置、光通信などにおいて光の伝播経路に配置される装置などにも利用でき、光デバイスの外部からの戻り光を効果的に遮ることができる。
【符号の説明】
【０１５９】
１０…入射側アパーチャ（第１遮光部材）、１１，１１Ａ…射出側アパーチャ（第２遮光部材）、１２，１１２…第１通過部、１３ａ，１１３ａ，１３Ａａ…第２通過部、１３ｂ，１１３ｂ，１３Ａｂ…第３通過部、２０…検光子（第１光学素子）、２１，４１，１２１…ファラデー回転子、２２，２２Ａ，１２２…旋光子、２３，２３Ａ，１２３…偏光子（第２光学素子）、２４，２４Ａ…偏光回転装置、５０，１５０…抑制部材、５２…第１反射ミラー（抑制部）、５３…第２反射ミラー（抑制部）、６０，７０…拡張部材（第３光学素子）、６１ａ，６２ａ，７３ａ，７５ａ…第１反射面（第１反射部）、６１ｂ，６２ｂ，７４ａ，７６ａ…第２反射面（第２反射部）、７３，７５…第１部材、７４，７６…第２部材、８０…偏光変換素子、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５…光学軸、Ｌ２，Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂ，Ｌ２Ｃ，Ｌ２Ｄ，Ｌ２Ｅ…光（第１の光）、Ｌ３，Ｌ３Ａ，Ｌ３Ｂ，Ｌ３Ｃ，Ｌ３Ｄ，Ｌ３Ｅ…光（第２の光）、Ｌ４Ｂａ，Ｌ４Ｃａ，Ｌ４Ｄａ，Ｌ５Ｂｂ，Ｌ５Ｃｂ，Ｌ５Ｄｂ…光（第３の光）、Ｌ４Ｂｂ，Ｌ４Ｃｂ，Ｌ４Ｄｂ，Ｌ５Ｂａ，Ｌ５Ｃａ，Ｌ５Ｄａ…光（第４の光）、Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ…距離
【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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