(57)【要約】【課題】光軸に対して平行となる磁力線成分を光軸方向に拡大することによって、有効磁気エネルギーを増加して、ファラデー回転子の位置決め精度を緩やかなものとする。【解決手段】各光学素子と、マグネットとが基板上に設置されている光アイソレータにおいて、基板上に強磁性体からなるヨークを設置し、更にヨークに光アイソレータの光軸に向かって張り出す張出部を備えると共に、マグネットの着磁方向を光軸に対して垂直にすると共に、対向するマグネット磁極端面同士が同極となるように設定し、更に、光軸と平行な直線上に、前記磁極端面と、前記張出部の端部とを位置させる。【選択図】    図１
2004177810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光子およびファラデー回転子の各光学素子と、複数の直方体のマグネットとが基板上に設置されている光アイソレータにおいて、前記基板上には強磁性体からなるヨークが設置され、前記ヨークは前記マグネットが固定される本体部と、光アイソレータの光軸に向かって張り出した張出部とを有し、前記ファラデー回転子は２ｎ枚（ｎは１以上の自然数）であり、前記マグネットは前記基板に設置される際、その着磁方向が前記光軸に対して垂直であり、且つ、前記光軸を介して対向する複数の前記マグネットの磁極端面が同極となるように設定され、前記光軸と平行な直線上に、前記磁極端面と、前記張出部の端部とが位置し、更に、前記マグネットの着磁方向の寸法は、前記本体部における前記張出部との一体部から前記マグネットの側面までの寸法と、同等か或いは大きくなるように設定されることを特徴とする光アイソレータ。
【請求項２】
請求項１記載の光アイソレータにおいて、前記マグネットの着磁方向および前記光軸に対して垂直である高さ方向における前記張出部の端部の寸法が、前記ファラデー回転子の光通過領域の高さ方向の寸法と一致するように設定されることを特徴とする光アイソレータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の光アイソレータにおいて、前記本体部における前記張出部との一体部から前記マグネットの側面までの寸法を零とすることにより、前記ヨークの本体部と接触する前記マグネットの側面の位置と、前記本体部と前記張出部との一体部とを一致させることを特徴とする光アイソレータ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の光アイソレータを搭載すると共に、ＬＤと半導体光増幅器、及び光ファイバを回路基板の平面上に載置することによって形成されることを特徴とする光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光通信や光計測等に用いられる半導体レーザー素子用の反射戻り光防止のための光アイソレータと、光アイソレータを用いた光伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信や光計測等に用いられる半導体レーザー素子には、反射光が半導体レーザー素子に戻り、レーザー発振が不安定になることを防止するため光アイソレータが用いられている。このような光アイソレータは、基本的に偏光子、ファラデー回転子の各光学素子と、ファラデー回転子に磁気エネルギーを印加するためのマグネットとから構成されている。
【０００３】
従来の光アイソレータ用マグネットには、主に中空円筒形のマグネットが用いられており、且つ、その光アイソレータの構成は、前記各光学素子を中空円筒形マグネットの内径内部に配置するものであった。従って、光アイソレータ全体の寸法をマグネットの外径以下に小さくすることは不可能であり、その結果として、前記光アイソレータを搭載する回路基板の高さ寸法が大きくなり、回路基板を取り付ける装置の大型化を招いていた。
【０００４】
このような問題を解決するために、図１２に示すようにマグネットを直方体にして複数設けることで光アイソレータ１００を構成したものが考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２２７９９６号公報（第２−４頁、第１図）
【０００６】
図１２の構成に依れば、マグネット１０１、１０２の形状を中空円筒形から直方体に変更して複数に分割すると共に、光学素子１０３〜１０５の設置構造を変更して基板１０６上に設置することにより、厚み方向（図１２の上下方向）の寸法を減じた光アイソレータ１００を形成することが出来るとしている。
【０００７】
一方、光アイソレータを搭載する光伝送装置には、光信号を増幅する必要性から半導体光増幅器（Ｓｅｍｉｃｏｎｄａｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｒｉｆｉｅｒ：以下、ＳＯＡと記す）が搭載されている。ＳＯＡを組み込んだ光伝送装置の構成の概要を、図１３に示す。
【０００８】
説明の都合上、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向を図１３に示す通りに決める。３方向は互いに直角であり、Ｚ方向は光アイソレータ１０９の光軸１１７と同方向である。図１３より、半導体レーザー素子であるＬＤ１０８から出力された光信号は、レンズ１１３を介して光アイソレータ１０９によって所定の回転角と偏光面に制御され、偏波保持光ファイバー１１０を経て偏光面が保持されたまま  ＳＯＡ１１１に入射される。ＳＯＡ１１１によって増幅された光信号はレンズ１１４を介して偏波保持光ファイバー１１２に出射され、偏光面が保持されたまま伝送されて行く。
【０００９】
以上のＬＤ１０８、光アイソレータ１０９、ＳＯＡ１１１、偏波保持光ファイバー１１０、１１２、及びレンズ１１３、１１４を回路基板１１５の平面上に一体に搭載することによって、光伝送装置１０７のモジュール化が可能となる。
【００１０】
このようなモジュール化の要求に伴い、ＳＯＡ１１１を回路基板１１５上に設置する際、ＳＯＡ１１１の入射端で受光される光信号（即ち、光アイソレータ１０９から出射される光信号）の偏光方向を、ＳＯＡ１１１の設置面である回路基板１１５の表面と平行（図中、矢印Ｙ方向）に設定することがＳＯＡ１１１の構造特性から見て最適であることが判明し、上記最適条件を満たすモジュール構造が要求されている。その理由は以下の通りである。
【００１１】
ＬＤ１０８から出射される光は楕円偏光であるが、長軸側と短軸側の偏光分の比率は数百：１の割合であり、又、光伝送では短軸側偏光分の位相遅れによる信号誤り率を減少させるために長軸側偏光分のみ使用するのが一般的である。従って、直線偏光された光を伝送信号に用いる。
【００１２】
また、図示しないＬＤ１０８出射口の形状がＸ軸方向よりもＹ軸方向に細長い長方形の形状である場合、出射光はＸ軸方向に偏平に広がる楕円光となるが、偏光方向別に観察すると長軸側偏光分は回路基板１１５の表面と平行なＹ軸方向となる。更に、ＳＯＡ１１１の構造はＬＤ１０８と同一な、両端面に無反射コートを施した構造を有する。従って、ＬＤ１０８出射光の長軸側偏光分を回路基板１１５表面と平行に保ったままＳＯＡ１１１に入射することが可能となれば、ＬＤ１０８と同一構造のＳＯＡ１１１を無調整で回路基板１１５上に載置することによって光信号の増幅を行うことができ、ＳＯＡ１１１の構造特性から見て最適であると共に、光伝送装置１０７の組み立てが容易になる。
【００１３】
よって、もしＳＯＡ１１１入射時点で長軸側偏光分が平行に保たれない場合はＳＯＡ１１１を回転調整する必要が生じるため、光伝送装置１０７の組み立てが複雑になる。
【００１４】
ＳＯＡ１１１で受光される光信号の偏光方向を回路基板１１５の表面と平行に設定するためには、光アイソレータ１０９から出射される時点で光信号の偏光面が、回路基板１１５の表面に対して水平であることが必要である。この条件を満たすために、光信号の偏光面、即ち長軸側偏光分を入射側と出射側とで同一にする光アイソレータが考案されている（特許文献２参照。）。その光アイソレータ１１６の構成を図１４に示すと共に、−Ｘ方向に見たマグネットの磁力線分布とマグネットに対するファラデー回転子の配置状態を図１５に示す。
【００１５】
【特許文献２】
特開平３−８７８１４号公報（第３頁、第９図）
【００１６】
説明の都合上、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向を図１４に示す通りに決める。３方向は互いに直角であり、Ｚ方向は光アイソレータ１１６の光軸１１７と同方向である。光アイソレータ１１６は２枚のファラデー回転子１２０、１２１を有する、いわゆる２段型光アイソレータであり、直方体マグネット１４０、１４１はその着磁方向が光軸１１７に対して垂直になるように、且つ、光軸１１７を介して対向する磁極端面１４０ａ、１４１ａが同極となるように配置される。また、説明の都合上、Ｎ極が光軸１１７側となるものと仮定する。なお、１１８はＧＲＩＮレンズである。
【００１７】
図１５に示す通り、各マグネット１４０、１４１のＮ極から放出される磁力線（図中、二点鎖線矢印）は、互いのＮ極が対向配置されているため光軸１１７付近で反発し合い、一方は−Ｚ方向、もう一方は＋Ｚ方向へと延びて行く。マグネット１４０、１４１の外側にはファラデー回転子１２０、１２１がそれぞれ配置される。ファラデー回転子１２０は−Ｚ方向の磁気エネルギーが印加されるため、マイナスの回転係数を持つ。偏光子１３０の偏光方向は、ＬＤ１０８出射光の長軸側偏光方向に予め選択されている。ここでは前述の光伝送装置１０７に基づいて、偏光子１３０の偏光方向がＹ軸方向に平行な水平方向に定められているものとする。偏光子１３０に入射した光信号は次にファラデー回転子１２０に入射する。前述の通り、ファラデー回転子１２０はマイナスの回転係数を有するため、入射光の長軸側偏光面は光軸方向（＋Ｚ方向）から見て時計回りに４５度回転する。偏光子１３１の偏光面はＬＤ１０８出射光の偏光面に対して、時計回りに４５度回転して予め設定されるため、ファラデー回転子１２０の出射光の偏光面は保持されたまま、偏光子１３１を通過し、偏光子１３２に入射する。
【００１８】
偏光子１３２は偏光子１３１と同一偏光面を有するように予め構成されている。従って、偏光子１３２を通過した光信号の偏光面は保持されたまま、２段目のファラデー回転子１２１に入射する。
【００１９】
ファラデー回転子１２１に印加される磁気エネルギーは、ファラデー回転子１２０に印加される磁気エネルギーと逆方向であり、更に、ファラデー回転子１２１はファラデー回転子１２０と同一材料で同一特性を有するように形成される。従って、偏光子１３２から入射した光信号の偏光面は前記光軸方向から見て反時計方向に４５度回転し、偏光子１３０への入射時の光信号の長軸側偏光面と同一方向である水平方向へと戻される。偏光子１３３の偏光面はファラデー回転子１２１を通過した光信号の偏光面と一致するように予め形成されているため、光信号は水平方向の偏光面を保持したまま、光アイソレータ１１６から出射される。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ファラデー回転子１２０、１２１の回転方向およびその回転角は、印加される磁気エネルギーの特に光軸１１７方向と平行な磁気エネルギー成分に依存する。従って、図１５の磁力線のうち、ファラデー回転子１２０、１２１の光通過領域においてファラデー特性に寄与する有効磁気エネルギーは、図１６で示す磁力線一部拡大図より、Ｍ・ｃｏｓ  θｒである。但し、Ｍ：磁力線を微少成分で見た時の各点における磁界の大きさである。
【００２１】
従って、マグネットそのものの磁気エネルギーが、ファラデー回転子の飽和量に十分足りるとしても、ファラデー回転子の光通過領域に飽和量として十分な有効磁気エネルギーが印加されなければ、ファラデー回転子は所望の回転角を得ることが出来ない。即ち、光アイソレータにおいては、マグネットそのものの絶対的な磁気エネルギーだけで無く、ファラデー回転子の光通過領域に印加される磁力線がどれほど光軸に対して平行であるかという、平行度も考慮されなければならない。
【００２２】
前記図１４の光アイソレータ１１６の構成では、図１５に示すようにＮ極から放出された磁力線はＳ極に向かう際、連続的にループを形成するため、光軸１１７に対し真に平行となる磁気エネルギー成分は殆ど無く、前記角度θｒが磁力線の各点において広がるほど、有効磁気エネルギーは小さくなる。
【００２３】
その有効磁気エネルギーの減少分を補うために、マグネットそのものの磁気エネルギーをファラデー回転子の飽和量以上に大きくする必要があった。
【００２４】
更に、マグネットの磁気エネルギーを大きくしたとしても、前記の通り、光軸に対し真に平行となる磁気エネルギー成分は殆ど無い。よって、ファラデー回転子をマグネットの近傍に配置する際、極めて正確に位置決めしないと、所望の磁気エネルギーの存在する場所がファラデー回転子から外れることとなり、結果的にファラデー回転子に必要十分な磁気エネルギーを印加できない事態を招く。従って、マグネットに対するファラデー回転子の位置決めに手間取り、光アイソレータの歩留り向上を阻害していた。
【００２５】
更に、磁力線は基本的に最短経路を通ってＮ極からＳ極に向かう性質があるため、図１５に示す通りマグネットの側面で閉ループを形成する磁力線１１９が現れる。この閉ループ成分１１９はファラデー回転子１２０、１２１に印加されないので、光アイソレータの特性に寄与しない無効磁気エネルギー成分となる。このような無効磁気エネルギー成分は、光軸１１７に垂直となるように着磁方向を配置する光アイソレータ１１６の構成では不可避であり、この分磁気効率の低下を招いていた。
【００２６】
更に、磁極から放出される磁力線は、大きなループを描くように外側に向かって発散する成分もあるため、この磁気エネルギー成分が光アイソレータからの漏れ磁束となり、光アイソレータ外部の他の光学部品に悪影響を及ぼす恐れもあった。
【００２７】
又、図１２の光アイソレータ１００のように、基板１０６上に直方体のマグネット１０１、１０２を固定する構造では、マグネット１０１、１０２そのものが非常に小さいため基板１０６に対する接触面積を十分に確保することが出来ず、マグネット１０１、１０２の固定強度を十分に確保することが困難であった。従って基板１０６上のマグネット１０１、１０２は外れ易く、この結果、図１２に示すような基板設置型光アイソレータ１０９を組み込んだ光伝送装置１０７は歩留まりが低下したり、信頼性が低下するなどの問題を発生していた。
【００２８】
本発明は上記各課題に鑑みてなされたものであり、第１の目的は磁力線の平行度を高めてファラデー回転子の位置決め精度を緩やかなものとすることにより、光アイソレータの歩留り向上を図ることである。
【００２９】
更に、本発明の第２の目的は、上記閉ループによる無効磁気エネルギー成分を解消することにより、光アイソレータの磁気効率を向上させることである。
【００３０】
更に、本発明の第３の目的は、光アイソレータ外部への漏れ磁束を解消することにより、他の光学部品への悪影響を解消することである。
【００３１】
更に、本発明の第４の目的は、基板に対するマグネットの固定強度を引き上げて、光アイソレータとその光アイソレータを組み込んだ光伝送装置の歩留りと信頼性を向上させることである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の発明は、偏光子およびファラデー回転子の各光学素子と、複数の直方体のマグネットとが基板上に設置されている光アイソレータにおいて、前記基板上には強磁性体からなるヨークが設置され、前記ヨークは前記マグネットが固定される本体部と、光アイソレータの光軸に向かって張り出した張出部とを有し、前記ファラデー回転子は２ｎ枚（ｎは１以上の自然数）であり、前記マグネットは前記基板に設置される際、その着磁方向が前記光軸に対して垂直であり、且つ、前記光軸を介して対向する複数の前記マグネットの磁極端面が同極となるように設定され、前記光軸と平行な直線上に、前記磁極端面と、前記張出部の端部とが位置し、更に、前記マグネットの着磁方向の寸法は、前記本体部における前記張出部との一体部から前記マグネットの側面までの寸法と、同等か或いは大きくなるように設定されることを特徴とする光アイソレータを提供するものである。
【００３３】
更に、請求項２記載の発明は、前記マグネットの着磁方向および前記光軸に対して垂直である高さ方向における前記張出部の端部の寸法が、前記ファラデー回転子の光通過領域の高さ方向の寸法と一致するように設定されることを特徴とする光アイソレータを提供するものである。
【００３４】
更に、請求項３記載の発明は、前記本体部における前記張出部との一体部から前記マグネットの側面までの寸法を零とすることにより、前記ヨークの本体部と接触する前記マグネットの側面の位置と、前記本体部と前記張出部との一体部とを一致させることを特徴とする光アイソレータを提供するものである。
【００３５】
更に、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３の光アイソレータを搭載すると共に、ＬＤと半導体光増幅器、及び光ファイバを回路基板の平面上に載置することによって形成されることを特徴とする光伝送装置を提供するものである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明に係る光アイソレータの第１の実施形態を、図１〜４を参照しながら説明する。本発明の光アイソレータ１は、３枚の偏光子２１、２２、２３及び２枚のファラデー回転子３１、３２の各光学素子と、２個の直方体のマグネット４１、４２と、マグネット４１、４２を囲むようにコの字状に形成されたヨーク７と、前記光学素子を載置する基台５及び基板６とを有する、いわゆる２段型光アイソレータである。
【００３７】
図１及び図２より、偏光子２１と２２の偏光方向はファラデー回転子３１を挟んで、光軸８と平行な＋Ｚ方向に見たときに、正確に時計回りに４５度に設定されている。一方、偏光子２２と２３の偏光方向はファラデー回転子３２を挟んで、＋Ｚ方向に見たときに正確に反時計回りに４５度に設定される。光信号の入射側に配置される偏光子２１の偏光方向は、図示しないＬＤの長軸側偏光方向に選択される。本実施例では偏光子２１の偏光方向を、Ｙ方向に平行な水平方向と設定する。
【００３８】
ファラデー回転子３１及び３２は同一材料および同一工法で製作されるため、同一特性を有する。以上５枚の各光学素子は、偏光子２１を入射側にして、偏光子とファラデー回転子とが交互に並ぶように基台５上に固定、設置される。設置の際、各光学素子の光入射面と光出射面とが、光軸８に対して所定角度θだけ傾くように配置する。このような配置とすることにより、ＬＤからの入射光が各光学素子の光入射面または光出射面で反射、散乱されても、その光が戻り光としてＬＤ側へ戻ることを防止できる。
【００３９】
基台５上に固定された各光学素子は、その基台５を基板６上に固定することによって、基板６上に設置される。基台５及び基板６には、非磁性体で且つ前記各光学素子の熱膨張係数に合わせた材料を用いるものとする。このような材料を使用することにより、ファラデー回転子３１または３２に印加される磁気エネルギー強度の低下および印加方向の変動等を防止して、所望のファラデー効果の発揮を図るものである。更に、各光学素子と基台５との固定、及び基台５と基板６との固定の際の熱処理時に各光学素子に発生する熱応力を抑制して、各光学素子に発生するクラック等の不具合防止を図るものでもある。
【００４０】
更に、基板６上に直方体状のマグネット４１及び４２が固定、設置される。各マグネット４１、４２の大きさ、及び基板６上におけるマグネット４１、４２の固定位置は、図２に示すように光アイソレータ１を平面方向（−Ｘ方向）から見たときに、ファラデー回転子３１または３２の少なくとも一部が、マグネット４１または４２の各側面４１ａ、４１ｂまたは４２ａ、４２ｂと重なるように設定されることが好ましい。又、設置の際、各マグネット４１及び４２の着磁方向が光アイソレータの光軸８に対して垂直になるようにし、且つ、各マグネット４１、４２の同極同士が光軸８を介して対向するように設定する。図２には一例として、Ｎ極が対向する構成を示す。
【００４１】
更に、基板６上には各マグネット４１、４２を囲むようにコの字状に形成されたヨーク７が固定、設置される。ヨーク７、７は強磁性体からなり、高さ（＋Ｘ方向）寸法はマグネット４１、４２の高さ寸法と同一に設定される。各ヨーク７、７は前記マグネット４１、４２が固定される本体部７ａと、前記光軸８に向かって張り出した張出部７ｂとを有し、各ヨーク７、７における張出部７ｂの端部７１ｂは、光アイソレータ１を平面方向（−Ｘ方向）に見たときに、マグネット４１、４２の光軸側の磁極端面４１ｃ、４２ｃと共に光軸８と平行な直線上に位置するように設定される。マグネット４１、４２とヨーク７、７とは、非対向側磁極端面（図２の場合はＳ極）と、光軸８と平行な内側側面７１ａ、７１ａとで互いに固定された後、各々基板６の表面に固定される。
【００４２】
続いて図３を参照しながら、本実施例の光アイソレータ１における磁気エネルギーの分布状態と、ファラデー回転子３１、３２に対する磁気エネルギーの印加状態について説明する。
【００４３】
各マグネット４１、４２のＮ極から放出される磁力線（図中、二点鎖線矢印）は、互いのＮ極が対向配置されているため光軸８付近で反発し合い、一方は−Ｚ方向、もう一方は＋Ｚ方向へと更に延びて行く。図３より、マグネット４１、４２の着磁方向の寸法をｔ１、前記本体部７ａにおける張出部７ｂとの一体部からマグネット４１、４２の各側面４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂまでの寸法をｔ２としたとき、常にｔ１≧ｔ２の関係を満たすように形成する。ｔ１≧ｔ２の関係を満たすように各マグネット４１、４２とヨーク７、７を形成することにより、磁極端面４１ｃ、４２ｃから最短距離にある強磁性体を、常に前記端部７１ｂとすることが可能となり、磁極端面４１ｃ、４２ｃから放出される磁力線を確実に前記端部７１ｂへと導くことが可能となる。
【００４４】
２方向へと延びて行った磁力線は、図３に模式的に示すように、前記の通りマグネット４１、４２の光軸側の磁極端面４１ｃ、４２ｃと端部７１ｂとが光軸８と平行な直線上に位置しているため、端部７１ｂ、７１ｂに引きつけられると光軸８と平行になる。この平行状態を保ったまま、各端部７１ｂ、７１ｂに吸収され、張出部７ｂから本体部７ａを通ってＳ極へと戻る。
【００４５】
磁力線は、端部７１ｂ、７１ｂによって真っ直ぐに引きつけられるため、各端部７１ｂ、７１ｂ付近まで光軸８に対する平行度が保たれる。従って、従来に比べ、平行となる磁力線成分が光軸８方向に拡大され、その磁力線成分内であれば、どこにファラデー回転子３１、３２を設置しても所望のファラデー効果を得ることが出来るため、光軸方向に対するファラデー回転子の配置位置の精度が従来に比べ、さほど高く要求されない。よって、ファラデー回転子の位置決めを速やかに完了させることができ、光アイソレータの歩留りの向上を図ることが可能となる。
【００４６】
更に、従来では無効磁気エネルギー成分であったマグネット側面の磁力線１１は、ｔ１≧ｔ２の関係より各マグネット４１、４２の異極間の距離よりも、磁極端面４１ｃ、４２ｃから端部７１ｂ、７１ｂまでの距離の方が常に短くなるため、最短距離にある端部７１ｂ、７１ｂに引っ張られて、ファラデー回転子に印加される。従って、ファラデー回転子への印加磁気エネルギーが増加するため、従来に比べ磁気効率の向上が図れる。
【００４７】
更に、従来では光アイソレータからの漏れ磁束となっていた発散磁気エネルギー成分も、上記のように端部７１ｂ、７１ｂに引っ張られて、光アイソレータ１内部に導かれるため、光アイソレータ外部の他の光学部品に対する漏れ磁束の悪影響を解消することができる。
【００４８】
又、マグネット４１、４２はヨーク７、７に固定された後、そのヨーク７、７と共に基板６上に固定される。よって、従来に比べヨーク７、７の固定面積分、基板６に対するマグネット４１、４２の固定面積を拡大することができる。またヨーク７、７は細長い形状であるが故に、基板６の横方向（Ｙ方向）及び縦方向（Ｚ方向）の２方向にわたって固定部を設けることが可能となる。このため、基板６に対するマグネット４１、４２の固定強度を十分に確保することが可能となり、結果的に光アイソレータ１の歩留りと、信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００４９】
また、図４に示すように各マグネット４１、４２の磁力中心部１３、１３をファラデー回転子３１（３２は省略）の水平方向の中心線１２よりも下方に設定する。このような構成とすることにより、ファラデー回転子３１が磁力中心部１３、１３に向かって引きつけられて基台５に押さえつけられるため、ファラデー回転子をより強固に基台５に固定することが出来る。
【００５０】
＜第２の実施形態＞
次に、図５〜６及び前記図３を参照しながら、本発明に係る光アイソレータの第２の実施形態を説明する。なお、第２の実施形態の説明は、前記第１の実施形態と異なる点について重点的に行い、第１の実施形態と同一または重複する箇所は同一番号を付し、説明を省略、または簡略化して行う。
【００５１】
図５及び図６より、第２の実施形態の光アイソレータ１０は、端部９１ｂの高さ方向（Ｘ軸方向）における寸法が第１の実施形態とは異なる。端部９１ｂの高さ方向の上下部を斜めにカットすることにより、光軸８に面した端部９１ｂの高さ寸法ｈを、ファラデー回転子３１又は３２の光通過領域（図６の一点鎖線円内）の高さ方向の寸法Ｐｈと一致した範囲のみに設定する。高さ方向は、光軸８およびマグネット４１、４２の着磁方向に対して垂直である。そして光軸８と平行な内側側面９１ａ、９１ａの上下端面に向かって、端部９１ｂの上下端面を直線状に結んで張出部９ｂを形成する。
【００５２】
続いて図３及び図６を参照しながら、本実施例の光アイソレータ１０における磁気エネルギーの分布状態と、ファラデー回転子３１、３２に対する磁気エネルギーの印加状態について説明する。
【００５３】
光軸８方向（Ｚ軸方向）における磁力線の分布状態は、図３及び前記第１の実施形態と同じく、磁力線が各端部９１ｂ、９１ｂ（図３の７１ｂに相当）に引きつけられることにより、光軸８に対して平行状態を保ったまま、各端部９１ｂ、９１ｂに吸収され、張出部９ｂから本体部９ａ（それぞれ図３の７ｂと７ａに相当）を通ってＳ極へと戻る。
【００５４】
次に、高さ方向（Ｘ軸方向）における磁力線分布状態を説明する。図３に示すように、各マグネット４１、４２のＮ極から放出された磁力線は光軸８付近で反発し合い、一方は−Ｚ方向、もう一方は＋Ｚ方向へと更に延びて行く。図６では、そのうちの−Ｚ方向に延びて行く磁力線（図中、二点鎖線）を例にとって図示してある。図６において端部９１ｂ、９１ｂに引きつけられた磁力線は光軸と平行にまっすぐに、図６手前側に延長してくる。
【００５５】
この時、端部９１ｂ、９１ｂの上下部は斜めにカットされているため、延びて来た磁力線は、端部９１ｂ、９１ｂの残っている寸法範囲ｈに集中するように延びてくる。上記の通り、端部９１ｂ、９１ｂの寸法範囲ｈは、ファラデー回転子３１及び３２の光通過領域の高さ寸法Ｐｈに一致しているため、寸法範囲ｈに集中するということは、ファラデー回転子３１又は３２の光通過領域に磁力線を集めて通過させることを意味する。つまり、張出部９ｂの端部９１ｂ、９１ｂの形状を本実施形態のように変更することにより、光軸に対して平行な磁力線をファラデー回転子の光通過領域に集中させて印加させることが可能となるのである。
【００５６】
従って、第２の実施形態の光アイソレータは、第１の実施形態の光アイソレータが有する効果に加えて、マグネットの磁気エネルギーを、ファラデー回転子の実働部分である光通過領域に集中させて印加することにより、第１の実施形態に比べてより効率的に磁気エネルギーを利用することが可能となる。
【００５７】
＜第３の実施形態＞
次に、図７〜９を参照しながら、本発明に係る光アイソレータの第３の実施形態を説明する。なお、第３の実施形態の説明は、前記第１および第２の実施形態と異なる点について重点的に行い、前記各実施形態と同一または重複する箇所は同一番号を付し、説明を省略、または簡略化して行う。
【００５８】
図７及び図８より、第３の実施形態の光アイソレータ１４は、ヨーク９’、９’の本体部９’ａ、９’ａの長さ方向（Ｚ軸方向）における寸法と基板６’の形状が前記各実施形態とは異なる。光アイソレータ１４では、前記図３で示した寸法ｔ２（本体部における張出部との一体部から、マグネットの各側面までの寸法）を零とし、本体部９’ａ、９’ａと接触、固定されるマグネット４１、４２の各側面４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂの位置と、本体部９’ａ、９’ａと張出部９ｂとの一体部を一致させる構造としている。
【００５９】
このようにヨーク９’の形状を変更することにより、図９において、端部９１ｂに吸収された磁力線がＳ極に戻るまでの、張出部９ｂおよび本体部９’ａ、９’ａを経由する磁路の総経路を短縮することが可能となる。
【００６０】
更に、図８に示すように、本体部９’ａが長さ方向に短縮され、本体部９’ａと張出部９ｂの一体部がマグネット４１、４２側に移動した分、基板６’の四隅が不要空間となり削除することが出来る。よって、光アイソレータを光伝送装置等の回路基板に設置する際の設置面積が縮小されるので、その分、前記回路基板上の実装密度を高めることが可能となる。
【００６１】
なお、本発明の光アイソレータは、ファラデー回転子の設置枚数が２枚の２段型を例に取り説明したが、本発明はこの枚数に限定されるものでは無く、２ｎ（ｎは１以上の自然数）枚の多段型光アイソレータにも適用可能であることは云うまでも無い。
【００６２】
又、本発明の光アイソレータに、図１０に示すような非磁性材からなる補強板１５を用いて複数のマグネット４１、４２を連結することにより、マグネットの固定強度の向上を図っても良い。
【００６３】
＜第４の実施形態＞
次に図１１を参照しながら、本発明の第４の実施形態について説明する。図１１は本発明に係る光アイソレータを用いた光伝導装置を表す平面図である。なお、図１３に示す従来の光伝送装置に使用される各光学部品と同一部品に関しては、同一番号を付して重複する説明は省略する。
【００６４】
図１１に示す通り、光伝導装置に本発明に係る光アイソレータ１を用いることにより、長軸側偏光方向を光学部品の設置面である回路基板１１５の表面と平行に設定するというモジュール化のための最適条件を満たす光伝送装置１０７の構成を実現すると共に、光伝送装置１０７の歩留りと、信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００６５】
【発明の効果】
以上、説明してきたように、請求項１記載の光アイソレータに依れば、ヨークを設置することによって、光軸に対して平行となる磁力線成分を光軸方向に拡大することが可能となる。従って、平行な磁力線成分内であれば、どこにファラデー回転子を設置しても所望のファラデー効果を得ることが出来るため、光軸方向に対するファラデー回転子の配置位置の精度が、従来に比べさほど高く要求されなくなり緩やかとなる。よって、ファラデー回転子の位置決めを速やかに完了させることができ、結果的に光アイソレータの歩留りの向上を図ることが可能となる。
【００６６】
更に、従来は無効磁気エネルギー成分であったマグネット側面の磁力線が、最短距離にあるヨーク端部に引っ張られることによってファラデー回転子に印加されるため、ファラデー回転子への印加磁気エネルギーが増加して、従来に比べ磁気効率の向上が図れる。
【００６７】
更に、従来は光アイソレータからの漏れ磁束となっていた発散磁気エネルギー成分を、ヨークによって光アイソレータ内部に導くことにより、光アイソレータ外部の他の光学部品に対する漏れ磁束の悪影響を解消することができる。
【００６８】
又、マグネットはヨークに固定された後、ヨークと共に基板上に固定されるので、ヨークの固定面積分、基板に対するマグネットの固定面積を拡大することが可能となる。従って、基板に対するマグネットの固定強度を十分に確保することが可能となり、結果的に光アイソレータの歩留りと、信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００６９】
又、請求項２の光アイソレータに依れば、上記請求項１記載の光アイソレータが有する効果に加えて、ヨーク端部の上下部を斜めにカットすることにより、延びて来た磁力線を、端部の残っている上下方向の寸法範囲内に集中させることが可能となる。更に、前記端部の寸法範囲を、ファラデー回転子の光通過領域の高さ寸法に一致させることにより、ファラデー回転子の光通過領域に磁力線を集めて通過させることが出来る。従って、光軸に対して平行な磁力線をファラデー回転子の光通過領域に集中させて印加することが可能となるので、請求項１の光アイソレータに比べ、より効率的に磁気エネルギーを利用することが可能となる。
【００７０】
又、請求項３の光アイソレータに依れば、上記請求項１または請求項２記載の光アイソレータが有する効果に加えて、ヨークにおける磁路の総経路を短縮することが出来る。
【００７１】
更に、請求項４の光伝送装置に依れば、長軸側偏光方向を光学部品の設置面である回路基板の表面と平行に設定するというモジュール化のための最適条件を満たす光伝送装置の構成を実現すると共に、光伝送装置の歩留りと、信頼性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光アイソレータを示す斜視図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光アイソレータを示す平面図。
【図３】図２の光アイソレータのファラデー回転子を通過する磁力線の状
態を示す概略平面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光アイソレータを示す正面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る光アイソレータを示す斜視図。
【図６】図５に示す光アイソレータのファラデー回転子の光通過領域を通
過する磁力線の状態を示す概略正面図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る光アイソレータを示す斜視図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る光アイソレータを示す平面図。
【図９】図８の光アイソレータのファラデー回転子を通過する磁力線の状態を示す概略平面図。
【図１０】本発明に係る光アイソレータの別形態を示す斜視図。
【図１１】本発明に係る光アイソレータを用いた光伝導装置を表す平面図。
【図１２】従来の光アイソレータを示す斜視図。
【図１３】従来の光アイソレータとＳＯＡを組み込んだ光伝送装置を示す
概要図。
【図１４】ＬＤとＧＲＩＮレンズ及び別形態の従来の光アイソレータを示
す斜視図。
【図１５】図１４に示す光アイソレータのファラデー回転子を通過する磁
力線の状態を示す概略平面図。
【図１６】図１５に示す磁力線の一部拡大図。
【符号の説明】
１、１０、１４      光アイソレータ
２１、２２、２３      偏光子
３１、３２          ファラデー回転子
４１、４２          マグネット
５              基台
６、６’            基板
７、９、９’        ヨーク
８              光軸
【図１】
2004177810.tif 000003
【図２】
2004177810.tif 000004
【図３】
2004177810.tif 000005
【図４】
2004177810.tif 000006
【図５】
2004177810.tif 000007
【図６】
2004177810.tif 000008
【図７】
2004177810.tif 000009
【図８】
2004177810.tif 000010
【図９】
2004177810.tif 000011
【図１０】
2004177810.tif 000012
【図１１】
2004177810.tif 000013
【図１２】
2004177810.tif 000014
【図１３】
2004177810.tif 000015
【図１４】
2004177810.tif 000016
【図１５】
2004177810.tif 000017
【図１６】
2004177810.tif 000018