(57)【要約】【課題】光の挿入損失の低減、および高い反射減衰量を有する良好な光学特性を備えたファラデー回転ミラーを得る。【解決手段】光ファイバ１と、該光ファイバ１からの出射光を反射させた反射光を光ファイバ１に入射する反射ミラー７と、反射ミラー７と光ファイバ１との間に、前記出射光および前記反射光の偏光面を回転させるファラデー回転子５とを備えたファラデー回転ミラーであって、反射ミラー７にファラデー回転子５と対向する反射部７ｂと、該反射部７ｂの後方に球状部とを設けた。【選択図】図１
2007004110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、該光ファイバからの出射光を反射させた反射光を前記光ファイバに入射させる反射ミラーと、該反射ミラーと前記光ファイバとの間に、前記出射光および前記反射光の偏光面を回転させるファラデー回転子とを備えたファラデー回転ミラーであって、
前記反射ミラーは、前記ファラデー回転子と対向する反射部と、該反射部を後方から支持する球状部と、を有することを特徴とするファラデー回転ミラー。
【請求項２】
前記反射ミラーは、該反射ミラーの球状部と当接するミラーホルダにて保持されていることを特徴とする請求項１に記載のファラデー回転ミラー。
【請求項３】
前記ミラーホルダは、前記反射ミラーを内周面で支持する貫通孔を有していることを特徴とする請求項２に記載のファラデー回転ミラー。
【請求項４】
前記ミラーホルダの貫通孔の内径が、前記ファラデー回転子側から後方に向かって、漸次大きくなっていることを特徴とする請求項３に記載のファラデー回転ミラー。
【請求項５】
前記反射ミラーは、前記反射部が誘電体膜もしくは金属膜を含んでなり、かつ前記球状部がガラス製の基体から構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のファラデー回転ミラー。
【請求項６】
前記反射ミラーは、前記反射部が誘電体膜もしくは金属膜を含んでなり、かつ前記球状部が金属製の基体から構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のファラデー回転ミラー。
【請求項７】
前記反射部は、金属製の基体の研磨面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のファラデー回転ミラー。
【請求項８】
前記反射部は、一方の主面に誘電体膜もしくは金属膜が形成され、他方の主面が前記球状部を構成する基体の表面に接着される平板状部材で構成されていることを特徴する請求項１〜４のいずれかに記載のファラデー回転ミラー。
【請求項９】
前記平板状部材は、その少なくとも一部が前記基体の表面に設けられた凹部に埋設され、かつ接着剤を介して前記凹部の底面と接着されることを特徴とする請求項８に記載のファラデー回転ミラー。
【請求項１０】
前記光ファイバは、グレーデッドインデックスファイバを備えてなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のファラデー回転ミラー。
【請求項１１】
前記光ファイバは、前記ファラデー回転子側の端部に、前記グレーデッドインデックスファイバに接合させるコアレスファイバを備えてなることを特徴とする請求項１０に記載のファラデー回転ミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバセンサシステムあるいは光増幅システム等に用いられ、これらのシステムを安定して動作させるために使用される光受動部品のファラデー回転ミラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバセンサは、系の経路が主として光ファイバで構成され、検知要素を光ファイバの光路のいずれかに持つもので、検知要素は測定したい量によって何らかの光学的な特性の変化を受けるものである。例えば、シングルモードファイバを検知要素として用いる場合には、振動、圧力、温度、電界、磁界、音波等の外力を検知する事ができ、これらの外力による光ファイバの光路長の変化をファイバ干渉計によって検出する。
【０００３】
しかし、このような光ファイバセンサにおいては、光ファイバ中の複屈折による光の偏波状態の偶発的な変化により、出力干渉縞のゆらぎ、信号の消滅が発生することが問題となる。
【０００４】
このような問題に対し、ファイバ干渉計の一部にファラデー回転ミラーを使用することが提案されている。このファラデー回転ミラーは、光ファイバ中の複屈折により発生する偏波状態の変動を除去し、任意の入力偏波状態を保存する光部品である。
【０００５】
図６に従来のファラデー回転ミラー２０の構成を示す。ファラデー回転ミラー２０は、光ファイバ２１、結合用レンズ２２、ファラデー回転子２４、全反射ミラー２５、磁石２３で構成されている。
【０００６】
ファラデー回転子２４は、ビスマス置換ガーネット等で形成されており、磁石２３によって光軸方向に平行な方向にガーネットの飽和磁界強度以上の磁界が加えられている。また、その厚みは入射した光の偏波方向を４５°回転させるように調整されている。光ファイバ２１はシングルモードファイバである。
【０００７】
全反射ミラー２５は、光ファイバ２１から出射された光が全反射ミラー２５で反射されるように配設されている。また、結合用レンズ２２は、全反射ミラー２５で反射した光が再び光ファイバ２１に効率よく結合するように配設されている。
【０００８】
図７は、光ファイバ２１の方向から見た、ファラデー回転ミラー２６内の光の偏波の状態を説明する図である。以下、図７を用いて、ファラデー回転ミラー２６の動作原理について説明する。なお、便宜上、光ファイバ２１から出射した光を入射光とし、全反射ミラー２５で反射された光を反射光と呼び、入射光方向を順方向と呼び、反射光方向を逆方向と呼ぶ。なお、入射偏波方向を一直線偏波としたが、本説明はこれに限ることなく、任意の偏波方向にも適応される。
【０００９】
まず、光ファイバ２１から出射した入射光（図７−ａ）は、ファラデー回転子２４を透過し、その偏波方向が順方向から見て時計回りに４５°回転させられる（図７−ｂ）。その後、全反射ミラー２５で反射された反射光は、再び逆方向からファラデー回転子２４に入射する（図７−ｃ）。ファラデー回転子２４を逆方向に透過した反射光はさらにその偏波方向を順方向から見て時計回りに４５°回転させられ、光ファイバ２１に入射する（図７−ｄ）。
【００１０】
その結果、ファラデー回転ミラー２６の反射光は、入射光に対して直交する偏波方向となり、入射光が受けたのとちょうど逆の複屈折を受けるため、任意の入力偏波状態に対して出力偏波状態はそれと直交する状態に安定化される。
【００１１】
図６に示すような従来のファラデー回転ミラー２０は、光ファイバセンサシステムの他、光ファイバ増幅システムでも使用される。光ファイバ増幅システムは、一般にエルビウムをドープしたシングルモードファイバを数１０〜数１００ｍ用いているために、光ファイバ中の複屈折により偏波状態が変化するという問題、さらには長距離光ファイバ通信システムで信号波形劣化をもたらす偏波モード分散という問題があるが、ファラデー回転ミラー２０を用いることによりそれらが補償され、安定した出力を得ることができる。
【００１２】
特許文献１では、結合用レンズ２２の替わりに、光ファイバと外径の同じ、コア拡大ファイバを用いることとしている。また工程数の削減や組立の簡素化のため、ファラデー回転子の一面に全反射ミラー膜を形成させたり、コア拡大ファイバの端面とファラデー回転子とを光学接着剤を介して密着させたりする提案がされている。
【００１３】
図８（ａ）は、特許文献１のファラデー回転ミラー３０を示す構成概略図であり、ファラデー回転ミラー３０は、コア拡大ファイバ３１、ファラデー回転子２４、全反射ミラー膜２５、磁石２３よりなる。磁石２３はリング型の磁石で、内部のファラデー回転子２４に光軸と平行な飽和磁界を与える。ファラデー回転子２４は、ビスマス置換ガーネット結晶等が用いられ、その厚さは入射光の偏波方向が４５°回転するように調整されている。全反射ミラー膜２５は、多層誘電体からなり、ファラデー回転子２４の一面に直接形成されている。この多層誘電体からなる全反射ミラー膜２５は、光の損失が小さく、９９％以上の反射率を有する。ここではファラデー回転子２４に全反射ミラー膜２５を直接形成されており、部品点数の削減が実現されている。
【００１４】
図８（ｂ）は、コア拡大ファイバ３１の断面図である。コア拡大ファイバ３１は、コア３１ａとクラッド３１ｂよりなり、一般的なシングルモードファイバを局所的に加熱し、コア３１ａにドープされたＧｅ等を熱拡散することでコア部を拡大して作製される。また、光ファイバ３１からの放射ビームの発散角はコア径が大きくなるほど小さくなり、平行光に近づいていく。発散角が大きい場合、反射光は光ファイバ３１に結合し難くなるため、ここではコア径を３〜４倍に拡大することで結合効率の低下を抑制している。
【特許文献１】特開平９−２１６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述のように従来のファラデー回転ミラーには、以下の問題点があった。
【００１６】
特許文献１ではファラデー回転ミラー３０の小型化とともに、工程数の削減と組立の簡素化を提案しているが、ファラデー回転子２４に光線がほぼ垂直に入射するため、ファラデー回転子２４の表面に反射防止コーティングの処理を施したとしても、不要反射を十分に抑制することができず、反射減衰量は３０ｄＢ程度にとどまる。これはコア拡大ファイバ３１を用いているためＮＡが小さいことと、ファラデー回転子２４と全反射ミラー２５を一体にしているために、ファラデー回転子２４に傾斜角度を付けられないことが原因である。また、反射減衰量を高くするためにファラデー回転子２４を傾けると、光の挿入損失が大きくなるという問題があった。さらに、ファラデー回転子２４と反射ミラー２５が接着された状態で配置されていたため、反射ミラー２５の角度の微調整ができなかった。
【００１７】
このように、特許文献１で提案するファラデー回転ミラー３１は小型化することを可能にしたが、高反射減衰量と低損失を両立できないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、光ファイバと、該光ファイバからの出射光を反射させた反射光を前記光ファイバに入射させる反射ミラーと、該反射ミラーと前記光ファイバとの間に、前記出射光および前記反射光の偏光面を回転させるファラデー回転子とを備えたファラデー回転ミラーであって、前記反射ミラーは、前記ファラデー回転子と対向する反射部と、該反射部を後方から支持する球状部と、を有することを特徴とする
また、前記反射ミラーが、該反射ミラーの球状部と当接するミラーホルダにて保持されていることを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記ミラーホルダは、前記反射ミラーを内周面で支持する貫通孔を有していることを特徴とする。
【００２０】
また、前記ミラーホルダの貫通孔の内径が、前記ファラデー回転子側から後方に向かって、漸次大きくなっていることを特徴とする。
【００２１】
また、前記反射ミラーは、前記反射部が誘電体膜もしくは金属膜を含んでなり、かつ前記球状部がガラス製の基体から構成されることを特徴とする。
【００２２】
また、前記反射ミラーは、前記反射部が誘電体膜もしくは金属膜を含んでなり、かつ前記球状部が金属製の基体から構成されることを特徴とする。
【００２３】
また、前記反射部は、金属製の基体の研磨面であることを特徴とする。
【００２４】
また、前記反射部は、一方の主面に誘電体膜もしくは金属膜が形成され、他方の主面が前記球状部を構成する基体の表面に接着される平板状部材で構成されていることを特徴する。
【００２５】
また、前記平板状部材は、その少なくとも一部が前記基体の表面に設けられた凹部に埋設され、かつ接着剤を介して前記凹部の底面と接着されることを特徴とする。
【００２６】
また、前記光ファイバは、グレーデッドインデックスファイバを備えてなることを特徴とする。
【００２７】
さらに、前記光ファイバは、前記ファラデー回転子側の端部に、前記グレーデッドインデックスファイバに接合させるコアレスファイバを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
以上、本発明によれば、光ファイバと、該光ファイバからの出射光を反射させた反射光を前記光ファイバに入射する反射ミラーと、前記反射ミラーと前記光ファイバとの間に、前記出射光および前記反射光の偏光面を回転させるファラデー回転子とを備えたファラデー回転ミラーであって、前記反射ミラーは、前記ファラデー回転子と対向する反射部と、該反射部の後方に、球状部と、を有することにより、前記球状部で前記反射ミラーの角度の微調整が可能となるため、反射部付近での光のけられを抑制し、光ファイバに導入される光の損失を低減できるとともに、高反射減衰量となるように反射ミラーを配置することができる。
【００２９】
また、前記反射ミラーが、該反射ミラーの球状部と当接するミラーホルダにて保持されていることにより、球状部全体でミラーホルダに接触するため、反射ミラーを安定した状態で固定することができる。
【００３０】
また、前記ミラーホルダの貫通孔の内径が、前記ファラデー回転子側から後方に向かって、漸次大きくなっていることにより、このテーパー部と前記反射ミラーの球状部とを当接させれば、前記反射ミラーの回転角度を大きくできるため、作業性よく前記反射ミラーを配置できる。
【００３１】
さらに、前記反射ミラーの反射部は、ガラスから成る基体の表面に誘電体膜を形成されてなることにより、反射部の反射率を高めることができ、その結果、低損失なファラデー回転ミラーを構成できる。
【００３２】
また、前記反射ミラー反射部は、金属から成る基体の表面に誘電体膜もしくは金属膜を形成することにより、前記反射ミラーの角度を調整後、前記基体と前記ミラーホルダとをレーザ溶接により固定することができるため、作業性が良くなるとともに、安価な部品を使用することができる。
【００３３】
また、本発明では、前記反射部を一方の主面に誘電体膜もしくは金属膜が形成され、他方の主面が前記球状部を構成する基体の表面に接着される平板状部材で構成すれば、反射膜を形成する前記主面の平面度を高精度に加工しやすくなることにより容易に高い反射率を有する反射ミラーを作製することができるため、光の損失変動を小さくすることができる。さらに、反射膜を形成した大判平板状部材から使用に適した寸法に切り出すことにより前記平板状部材を作製することができるため、生産性が向上する。
【００３４】
また、前記平板状部材は、その少なくとも一部が前記基体の表面に設けられた凹部に埋設され、かつ接着剤を介して前記凹部の底面と接着されれば、例えば、樹脂、低融点ガラス、ロウ材等の接着剤を凹部内に配しても接着剤の流れ出しが防止されるとともに、凹部で形成されるメニスカスにより小さい接触面積でも強い接着力を得ることができる。さらに、前記基体に平板状部材を配置する際に凹部形状を目安にすれば容易に位置決めができるとともに、反射膜を形成した平板状部材の主面位置を凹部の深さで調整できるため、ビームウエストの最適位置に前記反射部を配置することが容易になる。
【００３５】
さらに、前記光ファイバは、前記ファラデー回転子側の端部が集光機能を有するグレードインデックスファイバであることにより、ファイバ外部にレンズを用いず集光が可能となるため小型のファラデー回転ミラーを構成できる。
【００３６】
さらに、前記光ファイバは、前記ファラデー回転子側の端部に、前記グレーデッドインデックスファイバに接合させるコアレスファイバを備えてれば、コアレスファイバの長さを調整することで前記光ファイバの出射端からビームウエストまでの距離を高精度に設定可能になり、光学部品の調心位置合わせが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明のファラデー回転ミラーの実施形態を示す断面図である。
【００３８】
ファラデー回転ミラーは、光ファイバ１を有するピグテイル２、そのピグテイル２の端面に接着されるファラデー回転子５、基体７ａの表面に光を反射させる反射部７ｂを備えた反射ミラー７、磁石８、金属スリーブ６、ミラーホルダ９、カバー１０等からなる。
【００３９】
光ファイバ１は、シングルモードファイバ１ａ、グレーデッドインデックスファイバ１ｂからなる構成でも良く、好ましくは、グレーデッドインデックスファイバ１ｂの端部にコアレスファイバ１ｃを有していてもよく、各ファイバ同士は融着により接合している。このとき、コアレスファイバ１ｃが接合される光ファイバ１の場合は、ファラデー回転子５側にコアレスファイバ１ｃが配置され、該コアレスファイバ１ｃとシングルモードファイバ１ａの間に、グレーデッドインデックスファイバ１ｂが介在している。一方、コアレスファイバ１ｃが接合されない光ファイバ１である場合は、ファラデー回転子５側にグレーデッドインデックスファイバ１ｂが配置されている。
【００４０】
グレーデッドインデックスファイバ１ｂは、軸対称にほぼ２乗の屈折率分布を備えるものであり、屈折率分布型レンズとして使用することができるため、光の集光機能を有する。そのため、使用波長に対して最適な長さで切断することにより、シングルモードファイバ１ａから放出された光線を発散させずに平行光もしくは集光することができ、ファラデー回転ミラーの結合を効率よくすることができる。
【００４１】
理論上は、グレーデッドインデックスファイバ１ｂを最適な長さとなるようキャピラリ３の先端部でカットできればコアレスファイバ１ｃは必要ないが、この最適な長さとなるようにキャピラリ３先端でカットすることは難しく、そのため最適な長さにあらかじめに切断されたグレーデッドインデックスファイバ１ｂを用意し、その先にコアレスファイバ１ｃを融着したものをキャピラリ３先端で切断することにより、組み立て時の切断長バラツキによる光の結合効率への影響を低減させている。
【００４２】
また、上記したシングルモードファイバ１ａは、主としてＳｉＯ2からなり、その中心付近にＧｅＯ2をドープして屈折率を高めたコアを備えている。また、グレーデッドインデックスファイバ１ｂは、同じくＳｉＯ2からなり、その中心付近にＧｅＯ2をドープして屈折率を高めたコアからなるが、中心付近にシングルモードファイバ１ａに比べてより多くのＧｅＯ2ドープされているため、上記のように軸対称にほぼ２乗の屈折率分布を備える。また、コアレスファイバ１ｃは、主としてＳｉＯ２で形成されている。
【００４３】
ピグテイル２は、円筒状のキャピラリ３の貫通孔に光ファイバ１を挿入して固定し、キャピラリ３を円筒状の金属フェルール４に圧入固定する。その後、キャピラリ３の一端を円筒状の金属スリーブ６の貫通孔内に挿入し、さらに、金属スリーブ６に挿入されたキャピラリ３の一端の先端面を光軸方向に対して傾斜するように研磨することにより形成される。
【００４４】
さらに、ピグテイル２の端面、即ち、キャピラリ３の先端面を６°以上の角度で斜め研磨すれば、この先端面で反射された光が光ファイバ１の方向に戻らないため、反射減衰量を５０ｄＢ以上することも可能である。そのため、ファラデー回転子を通過した光は屈折より３°程度傾いて出射するので反射部７ｂもその光に垂直になるように調整して傾ける。これにより、高反射減衰量でかつ低損失なファラデー回転ミラーが構成される。
【００４５】
ファラデー回転子５は、ビスマス置換ガーネット結晶等で構成されており、その厚さは入射光の偏波方向が４５°回転するように調整されている。また、ファラデー回転子５には光の反射を防止するために反射防止膜を施すことが望ましい。この反射防止膜により、ファラデー回転ミラー１００の端面での反射による損失が少なくなり、ファラデー回転ミラー全体の挿入損失を低く抑えられる。反射ミラー７以外での反射は、ファラデー回転ミラーのセンサーとしてのＳＮ比の低下を引き起こすが、この反射防止膜によりＳＮ比が向上する。この反射防止膜は、例えば、ＳｉＯ２やＴｉＯ２等の誘電体多層膜からなる。
【００４６】
反射ミラー７は、基体７ａの表面の一部に光を反射するための反射部を有している。ここで、基体７ａはガラスもしくは金属で作製することが好ましい。これは、基体７ａをガラスで作製すると、基体７ａによる光の吸収を防止することにより、高い反射効率を得ることができる。さらに、上記ガラスの主成分をＳｉＯ２とし、反射部７ｂをＳｉＯ２を含む誘電体膜で形成すれば、基体７ａへの反射部７ｂの密着強度が向上するとともに、９９．５％以上の高い反射率が得られるため好ましい。一方、基体７ａを金属で作製すると、反射ミラー７の位置決めをした後に、反射ミラー７を保持するミラーホルダ９と基体７ａとをレーザ溶接により固定することができ、強固に反射ミラーを固定することができる。そのため、ファラデー回転ミラーに対して外部から生じる力による反射ミラー７の位置ずれを防止できるので、光ファイバに導入する際に生じる光の損失を低減することができる。
【００４７】
さらに、基体７ａはその外周面に球状部を有していれば反射ミラー７の位置決めの調整が可能となるため、球体はもちろん、半円状、楕円形状、または側面が球状部となっている台形状であってもよく、内部に空洞を有するものであってもよい。また、基体７ａは、例えば、鋳造法により作製して研磨等を施すことにより、上記したような所望の形状に仕上げることができる。基体７ａが球体であれば、その大きさは、外径φ０．５〜３ｍｍである。
【００４８】
また、基体７ａの表面に形成されている反射部７ｂは、誘電体膜もしくは金属膜で構成することが好ましい。誘電体多層膜の場合は、ＴｉＯ2とＳｉＯ2の組み合わせ、やＴａ2Ｏ5とＳｉＯ2の組み合わせを用いることが可能であり、それぞれ反射率は９９．５％以上とすることができる。一方、金属膜では、ＡｇやＡｌを用いることが可能でありＡｇで９８．９％、Ａｌで９３．９％の反射率を得ることができる。そして、これらの誘電体多層膜や金属膜は、まず基体の端面を研磨した後、その研磨面に蒸着あるいはスパッタリングによって形成する。
【００４９】
さらに、誘電体多層膜や金属膜は、後述するように、予め別の平板状のガラスあるいは金属に蒸着あるいはスパッタリングによって形成し、所定の大きさに切断した後、基体７ａの表面に接着してもよい。
【００５０】
磁石８は、ファラデー回転子を挟み込んで、ファラデー回転子５に光軸と平行な飽和磁界を与えるものであり、その形状はリング型、Ｕ字型等で形成される。
【００５１】
ミラーホルダ９は、反射ミラー７を保持して固定するものであり、例えば、貫通孔を有する形状であれば、該貫通孔の一端側の内周面で反射ミラー７を保持することができ、一方、他端側の貫通孔の開放端から反射ミラー７を操作する治具を挿入して、ミラーホルダ９に反射ミラー７を接着する前に、反射ミラー７を高精度に位置決めすることができる。
【００５２】
ミラーホルダ９の材質は、ミラーホルダをスリーブ６にレーザ溶接で固定する場合は、溶接部の強度劣化の原因となるクラックを避けるため、ＳＵＳ３０４あるいはＮｉ−Ｆｅ合金が望ましい。また、樹脂等の接合剤で固定する場合は、ＳＵＳ３０３あるいはＡｌ等も使用できる。なお、このミラーホルダ９は、切削で加工することができるが、他に金属粉末射出成形でも作製することができる。
【００５３】
本発明の実施形態では、反射ミラー７が、ファラデー回転子５と対向する面に反射部７ａを備え、その反射部７ｂの後方に、球状部を有している。この球状部は、反射ミラー７の基体７ａに設けられており、この球状部で反射ミラー７の反射部７ｂを自在に方向づけすることができるため、反射部７ｂで反射される光を光ファイバ１に導入する際に生じる光の損失が少ない位置に反射部７ｂを配置した後に、基体７ａを固定することができるので、光の低損失化が実現できる。以下に、反射ミラーの操作方法を詳述する。
【００５４】
図２は、反射ミラー７の位置調整方法を説明する断面図である。
【００５５】
本発明の実施形態では、図２（ａ）に示すように、まず、貫通孔を有するミラーホルダ９の内周面に基体７ａの球状部が当接するように配置するとともに、中空チューブ１２を用いて基体７ａの球状部を吸引して保持する。
【００５６】
次に、中空チューブ１２を上下方向等に操作し、光ファイバ１から導出され、ファラデー回転子５を通過し、反射ミラー７の反射部７ｂで反射される光がファラデー回転子５を通過して光ファイバ１に導入される光において、その光の損失が最も小さくなるように反射ミラー７を動かす。このとき、位置決めをする部分が球状部であるため、微小な角度の位置合わせが可能となり、上記した光の損失が少ない位置となるように、反射ミラー７を配置することができる。このような位置合わせは、効率よく光を光ファイバ１に戻すために必要であり、基体７ａの反射部７ｂの角度、即ち、反射ミラー７の角度を調整することにより、光の反射角度を設定することができる。
【００５７】
反射ミラー７の角度を調整した後に、ミラーホルダ９の内周面に接合剤１１を塗布して反射ミラー７を固定し、ミラーホルダ９に反射ミラー７を保護するカバーを設けることにより、光の損失を防止可能なファラデー回転ミラー１００を作製することができる。
【００５８】
また、図２（ｂ）に示すように、柱状体１３に基体７ａをワックス１４等で仮固定し、上記したように反射ミラー７の角度を調整後に接合剤１１で固定し、その後、ワックス１４を熱処理等により除去してもよい。
【００５９】
なお、反射ミラー７とミラーホルダ９との固定は、上述したような接合剤、例えば、モノマー系、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、またはポリエステルアクリレート系からなる紫外線硬化型樹脂や可視光硬化型樹脂を用いてもよいが、レーザ溶接により接合固定してもよい。
【００６０】
さらに、ミラーホルダ９の貫通孔が有する内径は、ファラデー回転子５に対して後方、即ち、カバー１０に向かって、漸次大きくなるようなテーパー形状であることが好ましい。これにより、反射ミラー７の基体７ａの球状部と上記テーパー部と当接させて反射ミラー７を操作するようにすれば、反射ミラー７の駆動角度が大きくなるため、光の損失を防止するとともに、高反射減衰量となるような角度に位置決めすることが容易になる。
【００６１】
ミラーホルダ９の形状は、反射ミラー７の反射部７ｂの位置調整が可能であれば、その形状は特に限定されるものではない。例えば、図３（ａ）に示すように、すり鉢状であれば、基体７ａの角度を安定して調整でき、固定後もミラーホルダ９の内周面と反射ミラー７の基体７ｂとが面全体で接しているため信頼性よく固定することが可能となる。また、図３（ｂ）に示すように、円筒状のミラーホルダ９であれば、ミラーホルダ９を容易に、かつ安価に製造することができる。
【００６２】
また、反射ミラー７の反射部７ｂは、ミラーホルダ９からファラデー回転子５側に向かって突出して保持されていることが好ましい。これにより、ミラーホルダ９の内周面で光のけられを防止することができ、効率よく光ファイバ１に光を導入することができる。
【００６３】
また、反射ミラー７は、図４に示すように、反射部７ｂが平板状部材で構成されており、反射部７ｂの一方の主面には誘電体膜もしくは金属膜が形成され、他方の主面が球状部を構成する基体７ａの表面に接着する形態であることが好ましい。このように、反射部７ｂが平板状部材で構成されていれば、反射膜を形成する前記主面の平面度を高精度に加工しやすくなることにより容易に高反射率の反射ミラーを製造できるため、光の損失変動を小さくすることができる。
【００６４】
この反射部７ｂを構成する平板状部材は、以下のようにして作製することができる。まず、厚さが０．２〜０．５ｍｍ、数１０ｍｍ角のガラス、たとえば、ＢＫ７からなる平板の一面を鏡面状態に研磨し、該鏡面部に高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電体膜とを所定の厚みで交互に積層させるように蒸着する。次にこの平板を実際に使用するサイズにカットする。この切断には、高精度なダイシングソー装置を用いれば±０．０２ｍｍの公差で切り出しが可能である。なお、平板状部材の材質としては、たとえば、ガラス、石英、金属などが使用でき、光の反射面を形成する蒸着膜の材質としては、たとえば、アルミニウムや銀を使うこともできる。
【００６５】
また、この反射部７ｂを有する平板状部材は、ビームウエスト位置におけるスポットサイズよりも大きければよく、光のケラレを防止する目的で０．３ｍｍ角以上が望ましく、またファラデー回転ミラーの小型化の観点からは１ｍｍ角以下であれば外径３ｍｍ以下の小型なファラデー回転ミラーを作製することができる。
【００６６】
さらに、反射ミラー７は、基体７ｂの球状部の後方を平坦面にすれば、たとえば、反射ミラー７を保護するためのカバー（図示なし）の表面が平坦面であれば、反射ミラー７の平坦面とカバーの平坦面とを容易に接着固定することができる。
【００６７】
また、平板状部材で構成される反射部７ｂは、図５に示すように、基体７ａの表面に設けられた凹部１６に接着剤１５を配し、平板状部材で構成される反射部７ｂの少なくとも一部が凹部１６の底面１６ａに接着される形態であることが好ましい。その結果、接着剤１５の流れ出しが凹部１６で防止されるとともに、凹部で形成されるメニスカスにより小さい接触面積でも反射部１６を基体７ａに対して強固に接着することができる。
【００６８】
平板状部材を接着する凹部の底面１６ａの大きさは、平板状部材の外周部に５０〜５００μｍの幅で接着剤の回り込みができるくらいが望ましく、たとえば平板状部材が０．５ｍｍ角であれば、凹部の底面１６ａにおける最小の幅は０．８〜１．７ｍｍ、平板状部材が１ｍｍ角ならば凹部の底面１６ａにおける最小の幅は１．５〜２．４ｍｍが好適である。
【００６９】
なお、接着剤１５としては、たとえば、モノマー系、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、またはポリエステルアクリレート系からなる紫外線硬化型樹脂や可視光硬化型樹脂を使うこともできるが、一方で、低融点ガラス、ロウ材などを用いれば、より強固に接合できるため、高い信頼を有するファラデー回転ミラーを得ることができる。
【実施例】
【００７０】
本発明の実施例として図１に示したファラデー回転ミラーを作製し、光学特性の評価および信頼性試験を行った。各部品と構成について以下に説明する。
【００７１】
ピグテイル２は、ＳＵＳ３０４製の外径φ２ｍｍフェルールに外径φ１．２５ｍｍのジルコニア製のキャピラリ３を圧入した後、シングルモードファイバ１ａ、グレーデッドインデックスファイバ１ｂ、コアレスファイバ１ｃからなる光ファイバ１をキャピラリに挿入後、熱硬化型の接合剤にて固定した。さらに、ピグテイル２の端面を光軸方向の垂直方向に対して６度の角度を有する傾斜面となるように研磨した。
【００７２】
光ファイバ１は１５５０ｎｍ用のシングルモードファイバであって、モードフィールド径が８μｍのものを用いた。
【００７３】
反射ミラー７は、外径φ１．０ｍｍのガラス製球体からなる基体７ａの一部の表面を研磨し、その研磨面に誘電体多層膜のＳｉＯ２とＴｉＯ２を蒸着して反射部７ｂを形成した。その反射部７ｂは光反射率９９．５％以上であった。
【００７４】
次に、研磨されたピグテイル２の端面にファラデー回転子５を接着した。ファラデー回転子５は、１５５０ｎｍで入射光の偏波方向が４５°回転するように調整され、縦０．５ｍｍ、横０．５ｍｍ、厚さ約０．４ｍｍビスマス置換ガーネットを用いた。さらに、ファラデー回転子５には、ピグテイル２に対向する表面および反射ミラー７に対向する表面にＳｉＯ２とＴｉＯ２から成る反射防止膜を施した。
【００７５】
磁石８は、外径が２．５ｍｍφのリング型で内部のファラデー回転子５に光軸と平行な飽和磁界を与えるように、ファラデー回転子５と一定の間隙を設けて配置するとともに、フェルール４の端面に接着した。
【００７６】
次に、ピグテイル２のファラデー回転子５が接着された一端側をＳＵＳ３０４製のスリーブ６の貫通孔の一端の開放端に挿入しレーザ溶接にて固定し、該貫通孔の他方の開放端に、テーパー状の貫通孔を有するＳＵＳ３０４製のミラーホルダ９を挿入後レーザ溶接にて固定した。そして、ミラーホルダ９の内周面と反射ミラー７の基体７ａの球状部が当接するように反射ミラー７をミラーホルダ９の貫通孔内に配置した。
【００７７】
そして、基体７ａを中空チューブ１２で吸引して保持しながら、反射ミラー７を調心した後に、可視光硬化型の接合剤１１で反射ミラー７をミラーホルダ９の貫通孔と接合し、該ミラーホルダ９にＳＵＳ３０４製のカバー１０をレーザ溶接してファラデー回転ミラー１００を作製した。この本発明の実施例のファラデー回転ミラーについて、光源に各５０％に光を分岐する入力側２端子、出力側２端子のカプラの入力側の１端子を接続し、また出力側の１端子にファラデー回転ミラーを接続して入力側の光源に接続していない端子からの光の出力を入力側の１端子に設けたディテクタで測定し、光の挿入損失を測定した。一方、反射減衰量は、プレシジョンリフレクトメータを用いて、反射ミラー以外での反射点の反射量を加算し測定した。その結果、光の挿入損失が０．５ｄＢ、反射減衰量５５ｄＢの光学特性が得られた。
【００７８】
これに対し、本発明と同じの材質で作製した図８に示す従来のファラデー回転ミラーでは、ファラデー回転子と反射ミラーとが接合された状態で光学系に配置されたため、反射ミラー７の微調心ができなかったため、光の挿入損失が１．０ｄＢ、反射減衰量が２８ｄＢであった。以上の結果より、本発明のファラデー回転ミラーは、従来のファラデー回転ミラーに比べて光学特性が良好なものであった。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明のファラデー回転ミラーを示す断面図である。
【図２】本発明のファラデー回転ミラーの反射ミラーを調整する方法を示す断面図である。
【図３】本発明のファラデー回転ミラーの他の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明のファラデー回転ミラーの他の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明のファラデー回転ミラーの他の実施形態を示す断面図である。
【図６】従来のファラデー回転ミラーの構成を示す断面図である。
【図７】ファラデー回転ミラーの機能を示す説明図である。
【図８】従来のファラデー回転ミラーの別の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１・・・光ファイバ
１ａ・・・シングルモードファイバ
１ｂ・・・グレーデッドインデックスファイバ
１ｃ・・・コアレスファイバ
２・・・ピグテイル
３・・・キャピラリ
４・・・フェルール
５・・・ファラデー回転子
６・・・スリーブ
７・・・反射ミラー
７ａ・・・基体
７ｂ・・・反射部
８・・・磁石
９・・・ミラーホルダ
１０・・・カバー
１１・・・接合剤
１２・・・中空チューブ
１３・・・柱状体
１４・・・ワックス
１５・・・接着剤
１６・・・凹部
１６ａ・・・底面
２０、２６、３０、１００・・・ファラデー回転ミラー
２１・・・光ファイバ
２２・・・結合用レンズ
２３・・・磁石
２４・・・ファラデー回転子
２５・・・全反射ミラー
２７・・・光学素子ブロック
３１・・・コア拡大ファイバ
３１ａ・・・コア
３１ｂ・・・クラッド
【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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