(57)【要約】【課題】  ファラデー回転子を光軸に対して傾けた光アイソレータを小型化することが可能で、かつ、低価格で製造することを可能とする磁石と、該磁石を用いた光アイソレータを提供する。【解決手段】  ファラデー回転膜と偏光膜とからなり、矩形の入出射面を有するファラデー回転子と、軸方向に貫通し、ファラデー回転子を光軸に対して傾けて収容する孔を有する磁石とから構成されており、該構成において、収容されるファラデー回転子の水平断面の対角線の長さよりも小さな内径を有する孔を磁石に貫通させ、該孔の中心部から半径方向で、前記ファラデー回転子の水平断面の対角線と交差する部分に、該磁石の孔の内壁に軸方向に逃げ溝を形成する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファラデー回転膜と偏光膜とからなり、矩形の入出射面を有するファラデー回転子と、軸方向に貫通し、ファラデー回転子を光軸に対して傾けて収容する孔を有する磁石とから構成される光アイソレータにおいて、該磁石の孔の内壁に軸方向に形成された逃げ溝に、収容されるファラデー回転子の角が配向されることを特徴とする光アイソレータ。
【請求項２】
ファラデー回転膜と偏光膜とからなり、矩形の入出斜面を有するファラデー回転子と、軸方向に貫通し、ファラデー回転子を光軸に対して傾けて収容する孔を有する磁石とから構成される光アイソレータにおいて、収容されるファラデー回転子の水平断面の対角線の長さよりも小さな内径を有する孔を磁石に貫通させ、該孔の中心部から半径方向で、前記ファラデー回転子の水平断面の対角線と交差する部分に、該磁石の孔の内壁に軸方向に逃げ溝を形成したことを特徴とする光アイソレータ。
【請求項３】
軸方向に貫通し、ファラデー回転子を収容する円筒孔を有する光アイソレータ用磁石において、該孔の内壁の約９０°ごとに、軸方向の逃げ溝を設けたことを特徴とする光アイソレータ用磁石。
【請求項４】
軸方向に貫通し、ファラデー回転子を収容する断面矩形の孔を有する光アイソレータ用磁石において、該孔の各角部に、軸方向の逃げ溝を設けたことを特徴とする光アイソレータ用磁石。
【請求項５】
矩形の入出射面を有するファラデー回転子と、該ファラデー回転子を収容する孔を有する磁石とから構成され、該孔の軸線が光軸と一致したとき、ファラデー回転子が、光軸に対し、入出射面の矩形の辺に垂直な方向に傾けられるようにした光アイソレータにおいて、ファラデー回転子の入出射面を光軸方向に投影したときに入出射面の投影図が重なって形成される投影矩形に関し、該矩形の長辺より大きく、該矩形の対角線より小さい寸法に、前記孔の断面がなるようにし、かつ、該孔の断面よりはみ出る前記矩形の角を収容する逃げ溝を磁石の軸線方向に延在させて形成したことを特徴とする光アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファラデー回転子を光軸に対して傾けた光アイソレータに関し、具体的には、光アイソレータに用いられる磁場印加用の磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信や光計測では多くの場合、信号源として半導体レーザが使用されている。しかし、半導体レーザには、光ファイバ端面などから反射し、再び半導体レーザ自身に戻るいわゆる反射戻り光があると、半導体レーザの発振が不安定になるという重大な欠点がある。そのため、半導体レーザの出射側に光アイソレータを設けて、反射戻り光を遮断し、半導体レーザの発振を安定化させている。
【０００３】
光アイソレータは、たとえば、特開平１０−１８６２８１号公報に示されているように、偏光子、検光子、ファラデー回転子、および、ファラデー回転子を磁気的に飽和させるための永久磁石からなる。かかる磁石は、一般には円筒形の形状を有し、該円筒形の軸線方向に延びる孔が設けられ、該孔の中にファラデー回転子を収容している。使用に際しては、磁石の円筒形の軸線が光軸に一致させられる。
【０００４】
最近、光ファイバ通信システムの普及および低コスト化に伴い、光アイソレータの低コスト化が要求されているが、光アイソレータに用いる偏光子材料やファラデー回転子は高価である。そのため、光アイソレータの低コスト化を達成するためには、これらの部品の小型化が必須である。まず、磁石を小型化することが考えられるが、磁石を小型化すると磁力が小さくなり、ファラデー回転子に十分な磁界が印加できなくなるという問題が発生する。そのため、その孔に収容されるファラデー回転子の有効径（ビームが透過できる面積）も小さくなるという問題が生じる。
【０００５】
また、光アイソレータは、光ファイバ端面などからの反射戻り光を遮断するが、ファラデー回転子自身による反射戻り光もある。かかる反射戻り光を防止するため、ファラデー回転膜と偏光膜とが接着され、矩形の入出射面を有する一体型のファラデー回転子を、磁石の孔に、磁石の軸と一致する光軸に対してファラデー回転子の入出射面が入出射面の矩形の辺に対し垂直な方向に所定角だけ傾いた状態で、収容することにより、光アイソレータを構成している（例えば、特開平４−３３８９１６号公報、参照）。
【０００６】
このような光アイソレータにおいて、磁石の内径は、光軸方向に投影されるファラデー回転子の輪郭を囲むことが可能な最も小さな円の直径よりも、ファラデー回転子を傾けて挿入するのに支障のない程度の大きさまで拡大させる必要がある。このため、光アイソレータ自体の外径が大きくなり、その小型化が阻害される要因となっている。
【特許文献１】特開平１０−１８６２８１号公報
【特許文献２】特開平４−３３８９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、矩形の入出射面を有するファイラデー回転子を、光軸に対して、入出射面の矩形の辺に垂直な方向に傾けた状態で収容する光アイソレータに対し、小型化を可能とし、かつ、低価格で製造するために、磁石の小型化を図ることを目的とする。
【０００８】
光アイソレータを小型化するために、ファラデー回転子を収容する磁石の孔を、磁石の軸に対して斜めに傾けて加工することが考えられる。しかし、一般に小型の磁石を大量生産する際に用いられる成型方法では、磁石の軸に対して斜めの孔の抜きを加えることは難しく、実現するにはコストがかさむ。さらに、組立て工程の際にも、磁石の軸に対して斜めに加工された孔に、微小な光学部品を斜めに挿入することになるため、作業に困難を伴う。
【０００９】
一方、光軸に対してファラデー回転子の入出射面を傾けさせなければ、最も小型化を図れるが、光軸に対して垂直な面を作ることは、光軸方向への光の反射を招くため、別途、何らかの対策を採る必要が生じる。そのため、光アイソレータの前後に何らかの光学素子を配置する必要が生じ、結局、光アイソレータの小型化が阻害されてしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これに対して、本発明の光アイソレータは、ファラデー回転膜と偏光膜とからなり、矩形の入出射面を有するファラデー回転子と、該ファラデー回転子を収容する孔を有する磁石とから構成されており、該孔は該磁石を軸方向に貫通し、ファラデー回転子が、光軸に対して、入出射面の矩形の辺に垂直な方向に傾けられている。該構成において、該磁石の孔の内壁に軸方向に延在する逃げ溝を設けて、該孔の中に収容されるファラデー回転子の角が該逃げ溝内に配向されることを特徴とする。
【００１１】
具体的には、収容されるファラデー回転子の水平断面の対角線の長さよりも小さな内径を有する孔を磁石に貫通させ、該孔の中心部から半径方向で、前記ファラデー回転子の水平断面の対角線と交差する部分に、該磁石の孔の内壁に軸方向に逃げ溝を形成する。
【００１２】
また、本発明の光アイソレータ用磁石は、軸方向に貫通し、ファラデー回転子を収容する円筒孔を有し、該構成において、該孔の内壁の約９０°ごとに、軸方向の逃げ溝を設けたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の光アイソレータ用磁石は、軸方向に貫通し、ファラデー回転子を収容する断面矩形の孔を有し、該構成において、該孔の各角部に、軸方向の逃げ溝を設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の光アイソレータは、矩形の入出射面を有するファラデー回転子と、該ファラデー回転子を収容する孔を有する磁石とから構成され、該孔の軸線が光軸と一致したとき、ファラデー回転子が、光軸に対し、入出射面の矩形の辺に垂直な方向に傾けられるようにした光アイソレータにおいて、ファラデー回転子の入出射面を光軸方向に投影したときに入出射面の投影図が重なって形成される投影矩形に関し、該矩形の長辺より大きく、該矩形の対角線より小さい寸法に、前記孔の断面がなるようにし、かつ、該孔の断面よりはみ出る前記矩形の角を収容する逃げ溝を磁石の軸線方向に延在させて形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の構成により、ファラデー回転子を光軸に対して傾けた状態で収容する光アイソレータにおいて、磁石の外径を小型化でき、かつ、容易に光アイソレータを該磁石の孔に収容することが可能となる。もって、光アイソレータの小型化と低価格での製造が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１および図２に示すように、本発明に係る光アイソレータは、軸方向に貫通する孔（１ａ）を有する磁石（１）とファラデー回転子（２）からなる。ファラデー回転子（２）を孔内の所定の角度に傾いた台座（５）に載置することで、ファラデー回転子（２）は磁石（１）の孔（１ａ）内に光軸（図１の上下方向）に対して、ファラデー回転子の入出射面の矩形の辺に垂直な方向に傾いた状態（光軸に対して６°〜８°）で収容される。ファラデー回転子（２）は、ファラデー回転膜（３）と偏光膜（４）とが接着されて一体となっており、矩形の入出射面を有する。なお、ファラデー回転子（２）は、さらに反射防止膜（５）を有することが好ましい。
【００１７】
ファラデー回転子（４）は、各面が矩形の直方体形状である。一方、磁石（１）は、一般的には円筒形であり、軸方向に貫通する円形の孔（１ａ）を有する。磁石（１）の内径は、ファラデー回転子（２）を傾けない状態では、ファラデー回転子（２）の水平断面の対角線の長さより少しだけ大きくすればよい。しかしながら、ファラデー回転子（２）を傾けるためには、磁石（１）の内径を、ファラデー回転子（２）を傾けた状態で平面視（光軸方向における入出射面の投影図）した場合にできる長方形の対角線の長さよりも少しだけ大きくする必要がある。この場合、ファラデー回転子（２）は、その多くの表面が磁石（１）の内壁から離れて、その間に磁化に寄与しない隙間が生じ、その結果、ファラデー回転子（２）に対する磁化が弱くなる。これを防止するためには、磁石自体の外径を大きくするか、ファラデー回転子自体を小さくする必要が生ずる。
【００１８】
これに対して、本発明では、磁石（１）の内径を、ファラデー回転子（２）を傾けた状態で平面視（光軸方向における入出射面の投影図）した場合の長方形の長い方の辺よりも少しだけ大きくなるように孔（１ａ）を軸方向に貫通させるとともに、ファラデー回転子（２）の水平断面の対角線方向の４箇所において、磁石（１）の内壁に軸方向に延在する逃げ溝（１ｂ）を形成する。すなわち、逃げ溝は、孔の断面の寸法がファラデー回転子の入出射面の矩形の対角線より小さく、かつ、該矩形の角を収容するために設けられたスペースをいう。これにより、単に円形の孔をファラデー回転子を収容できるように形成した場合よりも、ファラデー回転子（２）の表面は、磁石の内壁（１ａ）により接近することになる。そのため、ファラデー回転子（２）と磁石の内壁（１ａ）の間に生ずる隙間を可能な限り小さくすることができ、より小さな外径の磁石（１）にファラデー回転子（２）を収容し、かつ、ファラデー回転子を磁気的に飽和させることが可能となる。
【００１９】
これは、ファラデー回転子（２）を傾けないで収容する場合にも適用でき、この場合にも、逃げ溝（１ｂ）を設けることで、ファラデー回転子（２）の断面の対角線よりも小さな内径の孔（１ａ）で、ファラデー回転子（２）を収容でき、磁石の内壁（１ａ）との間に生ずる隙間を従来のものより小さくすることができる。
【００２０】
なお、逃げ溝（１ｂ）を設ける位置およびその形状や大きさは、ファラデー回転子（２）の大きさ、傾き、形状により規定される。図２では、水平断面が半円状の逃げ溝を内壁面に沿って孔の軸方向にわたって形成しているが、前記内壁から、平面視した場合に該内壁から磁石の半径方向にファラデー回転子（２）が突出する部分の形状に沿って形成してもよい。また、孔（１ａ）の断面形状を楕円形とすることも可能である。さらには、ファラデー回転子（２）を傾けた状態で平面視した場合の長方形の辺に沿って矩形断面となるように、孔（１ａ）を形成し、かつ、矩形断面の角部のそれぞれに逃げ溝（１ｂ）を形成してもよい。
【００２１】
加工の容易性を鑑みて、一般には、ファラデー回転子（２）を傾けた状態で平面視した場合の長方形の長い方の辺よりも少しだけ大きくなるように孔（１ａ）が形成され、磁石の内径の９０°ごとに、ファラデー回転子（２）を傾けた状態で収容可能な程度の逃げ溝（１ｂ）が形成されるように、磁石の軸方向に孔（１ａ）を貫通させるか、前記孔（１ａ）を貫通させた後、所定の位置に逃げ溝（１ｂ）を形成するとよい。
【００２２】
このように、磁石にファラデー回転子の入出射面の矩形の角に対する逃げ溝を形成することにより、ファラデー回転子には何ら追加工を施すことなく、光アイソレータの組立てが容易となり、かつ、ファラデー回転子と磁石との間でファラデー回転子の磁化に寄与しない隙間を、可能な限り小さくすることができる。したがって、ファラデー回転子を磁気的に飽和させるまで磁界を印加することが可能となり、磁石の孔に収容される各光学部品の有効径も小さくさせることなく、もって、磁石の小型化が達成される。
【実施例】
【００２３】
図１は、本発明の一実施例を示す断面図および平面図である。ファラデー回転子（２）は、ファラデー回転膜（３）を光軸方向（図の上下方向）から２枚の偏光膜（４）で挟み、さらにその光軸外方から２枚の反射防止膜（５）が蒸着され、一体的に形成する。ファラデー回転子（２）は、矩形の入出射面を有する。光アイソレータ（９）は、ファラデー回転子（２）と、ファラデー回転子（２）を光軸に対して傾けて、孔（１ａ）に収容する磁石（１）とから構成される。
【００２４】
ファラデー回転子（２）は、１．２ｍｍ□とした。
【００２５】
磁石（１）は、外径を２．５ｍｍ、内径を１．５ｍｍとして押し型で成型して作製した。逃げ溝（１ｂ）は、軸に直交する断面上の孔の輪郭において、１．２×１．４ｍｍの長方形が入る形状となるように、逃げ加工により形成した。
【００２６】
光アイソレータの組立ては、軸と金属接合板（７）とが直角となるように磁石（１）を、磁石（１）の軸である光軸から法線が７°傾き、四隅が逃げ溝（１ｂ）に向くようにファラデー回転子（２）を、それぞれ接着剤で固定した。
【００２７】
得られた光アイソレータについて、光学特性を測定したところ、十分な光アイソレーションを示し、用いた磁石（１）は、ファラデー回転子（２）を完全に飽和磁化させていた。
【００２８】
なお、比較例として、逃げ溝（１ｂ）を形成しないで、断面が円形の孔を設けた磁石を用いて、実施例と同じような、十分な光アイソレーションを示す光アイソレータを作成したところ、磁石の外径は３．５ｍｍ以上が必要であった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例に係る光アイソレータを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る光アイソレータを示す平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  磁石
１ａ  孔（磁石の内径）
１ｂ  逃げ溝
２  ファラデー回転子
３  ファラデー回転膜
４  偏光膜
５  反射防止膜
６  台座
７  金属接合板
８  光透過孔
９  光アイソレータ
【図１】
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【図２】
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