(57)【要約】【課題】  温度依存性が小さく安定して動作することができる光アイソレータを提供することを目的とする。【解決手段】  一対の偏光子３１，３４と、一対の偏光子３１，３４の間に配置されるファラデー回転子３２と、ファラデー回転子３２に対して磁界を印加する磁気印加部４０と、を備える光アイソレータ１であって、ファラデー回転子３２に印加される磁界の強度は、ファラデー回転子３２の温度変化によるファラデー回転角の変化を抑制するように温度変化に応じて変化する。【選択図】    図１
2016024357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の偏光子と、前記一対の偏光子の間に配置されるファラデー回転子と、前記ファラデー回転子に対して磁界を印加する磁気印加部と、
を備える光アイソレータであって、
前記ファラデー回転子に印加される前記磁界の強度は、前記ファラデー回転子の温度変化によるファラデー回転角の変化を抑制するように前記温度変化に応じて変化する
ことを特徴とする光アイソレータ。
【請求項２】
前記ファラデー回転子と前記磁気印加部とを前記光路方向に沿って相対的に移動させる駆動部材をさらに備え、
前記磁気印加部は、前記ファラデー回転子を伝搬する光の光路方向に沿って、強度が変化する磁界を印加し、
前記駆動部材は、前記ファラデー回転子の温度変化によるファラデー回転角の変化を抑制するように前記温度変化に応じて前記ファラデー回転子と前記磁気印加部とを相対的に移動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の光アイソレータ。
【請求項３】
前記磁気印加部は位置が固定され、
前記駆動部材は、前記ファラデー回転子を移動させる
ことを特徴とする請求項２に記載の光アイソレータ。
【請求項４】
前記ファラデー回転子が固定される固定部材を更に備え、
前記駆動部材は、前記固定部材を移動させる
ことを特徴とする請求項３に記載の光アイソレータ。
【請求項５】
前記固定部材には前記一対の偏光子が前記ファラデー回転子と共に固定される
ことを特徴とする請求項４に記載の光アイソレータ。
【請求項６】
前記ファラデー回転子は位置が固定され、
前記駆動部材は、前記磁気印加部を移動させる
ことを特徴とする請求項２に記載の光アイソレータ。
【請求項７】
前記駆動部材は、一端の位置が固定されたバイメタルであり、
前記前記温度変化による前記バイメタルの他端の変位により、前記ファラデー回転子と前記磁気印加部とが相対的に移動する
ことを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の光アイソレータ。
【請求項８】
前記磁気印加部は電磁石から成り、
前記電磁石に電圧を印加する電圧印加部を更に備え、
前記電圧印加部は前記温度変化に応じて前記電圧を変化する
ことを特徴とする請求項１に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、光アイソレータの温度が変化する場合に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ装置は、加工分野、医療分野等の様々な分野において用いられている。しかし、加工対象物で反射した光が戻り光として再びレーザ装置に入射する場合がある。この戻り光によりレーザ装置が破壊することを防止するために、光アイソレータが用いられる場合がある。光アイソレータは、光が順方向に進む場合と逆方向に進む場合とで光の損失が大きく異なる光デバイスである。
【０００３】
しかし、光アイソレータのアイソレーションは、温度によって変化する特性を有している。従って、ある温度で、十分なアイソレーションを有している場合であっても、光アイソレータが置かれる環境温度の変化や自身の発熱等によりアイソレーションが低下する場合がある。この主な原因は、光アイソレータに用いられるファラデー回転子のファラデー回転角が温度によって変化することにある。
【０００４】
下記特許文献１，２には、アイソレーションの温度依存性を抑制する光アイソレータが記載されている。この光アイソレータは、ファラデー回転子を光路に沿って挟む一対の偏光子のうち、光の出射側の偏光子を周囲温度に応じて回転させるというものである。特許文献１に記載の光アイソレータでは、回転させる偏光子の側面における互いに対向する２カ所にバイメタルが固定され、温度変化によるバイメタルのそりにより偏光子が回転する。このため偏光子は光路中心に回転する。また、特許文献２に記載の光アイソレータでは、回転させる偏光子の側面における１カ所にバイメタルが固定され、温度変化によるバイメタルのそりにより偏光子が光路に垂直に移動しながら回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０２５２１号公報
【特許文献２】特許２７２１８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の光アイソレータのように、偏光子の側面２カ所にバイメタルを固定し、偏光子を回転させる構成にすると、構成が複雑となる。また、一般的に偏光子の光軸を変化させずに偏光子を回転させることは困難であり、偏光子の光軸が変化すると動作が不安定となる場合がある。同様に特許文献２に記載の光アイソレータは、偏光子が光路に垂直に移動しながら回転するため、偏光子を透過する光の位置が変化し、動作が不安定となる場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、温度依存性が小さく安定して動作することができる光アイソレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、一対の偏光子と、前記一対の偏光子の間に配置されるファラデー回転子と、前記ファラデー回転子に対して磁界を印加する磁気印加部と、を備える光アイソレータであって、前記ファラデー回転子に印加される前記磁界の強度は、前記ファラデー回転子の温度変化によるファラデー回転角の変化を抑制するように前記温度変化に応じて変化することを特徴とするものである。
【０００９】
この光アイソレータでは、ファラデー回転子に印加される磁界をファラデー回転子の温度変化に伴い変化させることで、ファラデー回転角の温度依存性を抑制している。つまり、特許文献１，２のようにファラデー回転角が温度変化により変化した状態で、偏光子の回転によりアイソレーションの補償を行うのではなく、アイソレーションの温度変化の原因となるファラデー回転角の温度による変化そのものを抑制している。このため、偏光子を回転させなくても良く、素子の回転動作に伴う動作の不安定性が防止される。こうして、本発明の光アイソレータによれば、アイソレーションの温度依存性が小さく安定して動作することができる。
【００１０】
また、前記ファラデー回転子と前記磁気印加部とを前記光路方向に沿って相対的に移動させる駆動部材をさらに備え、前記磁気印加部は、前記ファラデー回転子を伝搬する光の光路方向に沿って、強度が変化する磁界を印加し、前記駆動部材は、前記ファラデー回転子の温度変化によるファラデー回転角の変化を抑制するように前記温度変化に応じて前記ファラデー回転子と前記磁気印加部とを相対的に移動させることが好ましい。
【００１１】
このような磁気印加部としては、例えば、永久磁石を挙げることができる。従って、永久磁石とファラデー回転子とを相対的に動かすことで、電磁石を用いずともファラデー回転子に印加する磁界の強度を調整することができる。このように電磁石を用いないことにより、光アイソレータの製造に要するコストを低減することができる。
【００１２】
前記磁気印加部は位置が固定され、前記駆動部材は、前記ファラデー回転子を移動させることとしても良い。
【００１３】
ファラデー回転子は、一般的に磁石と比べて質量が小さい。従って、ファラデー回転子を移動させることで、容易にファラデー回転子と前記磁気印加部との相対的な移動を行うことができる。なお、この場合であっても素子を回転させる動作を伴わないため、光アイソレータの動作が不安定となることが抑制できる。
【００１４】
このようにファラデー回転子を動かす場合には、前記ファラデー回転子が固定される固定部材を更に備え、前記駆動部材は、前記固定部材を移動させることが好ましい。
【００１５】
従って、固定部材を介してファラデー回転子を動かすことで、駆動部から応力がかかるとしても、当該応力は固定部材に付与されファラデー回転子に応力が付与されることを抑制することができる。このため応力によるアイソレーションの劣化等を抑制することができる。
【００１６】
前記固定部材には前記一対の偏光子が前記ファラデー回転子と共に固定されることが好ましい。
【００１７】
ファラデー回転子と共にそれぞれの偏光子が移動することで、偏光子とファラデー回転子との相対的位置が変化しない。従って、光学的特性が変化することを抑制することができる。
【００１８】
或いは、前記ファラデー回転子は位置が固定され、前記駆動部材は、前記磁気印加部を移動させることが好ましい。
【００１９】
磁石を移動させることで、光が伝搬する素子の移動が不要となる。このため光路が安定し、光アイソレータの動作が不安定となることが抑制できる。
【００２０】
また、前記駆動部材は、一端の位置が固定されたバイメタルであり、前記前記温度変化による前記バイメタルの他端の変位により、前記ファラデー回転子と前記磁気印加部とが相対的に移動することが好ましい。
【００２１】
バイメタルは、簡単な構成で温度変化による変異量が大きい。このため安定してファラデー回転子と磁気印加部とを相対的に移動させることができる。
【００２２】
前記磁気印加部は電磁石から成り、前記電磁石に電圧を印加する電圧印加部を更に備え、前記電圧印加部は前記温度変化に応じて前記電圧を変化することが好ましい。
【００２３】
電圧印加部の電圧変化により電磁石がファラデー回転子に印加する磁界の強度を変化させることができる。この場合、ファラデー回転子及び磁気印加部の少なくとも一方の位置を変化させる必要がない。このように移動させる部位がないため、優れた耐久性を有する光アイソレータとすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、温度依存性が小さく安定して動作することができる光アイソレータが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光アイソレータを示す図である。
【図２】光を出射する様子を示す図である。
【図３】加工対象物からの反射戻り光の透過が抑制される様子を示す図である。
【図４】一般的なファラデー回転子の温度変化とファラデー回転角との関係を示す図である。
【図５】一般的なアイソレータにおけるアイソレーションの温度依存性を示す図である。
【図６】図１の光アイソレータにおける磁気印加部の中心からファラデー回転子の中心位置までの距離とファラデー回転角との設定温度における関係を示す図である。
【図７】図１の光アイソレータの温度変化による動作を示す図である。
【図８】図１に示す光アイソレータにおけるファラデー回転子の温度変化とファラデー回転角との関係を示す図である。
【図９】図１の光アイソレータのアイソレーションの温度依存性を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る光アイソレータを示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る光アイソレータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る光アイソレータの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る光アイソレータを示す図である。図１に示すように本実施形態の光アイソレータ１は、筐体１０と、チューブ２０と、第１ビームシフト板３１と、ファラデー回転子３２と、偏光ローテータ３３と、第２ビームシフト板３４と、磁気印加部４０と、駆動部５０とを主な構成として備える。
【００２８】
筐体１０は、互いに対向する一対の面を有する外形であり、例えば、外見が直方体や円柱の形状をしている。また、筐体１０の上記一対の面のそれぞれには、光が透過可能な開口が形成されており、一方が光の入射口１１とされ、他方が光の出射口１２とされる。この開口は、例えば、筐体１０がアルミニウムで形成されている場合にガラスであったり、物理的に何も配置されない空孔であったりする。
【００２９】
筐体１０の内側面には、入射口１１を取り囲むチューブ支持部１６と、出射口１２を取り囲むチューブ支持部１７とが設けられている。更に筐体１０の内側面には、入射口１１が形成される面及び出射口１２が形成される面と直交する面に駆動部固定部１８が設けられている。
【００３０】
磁気印加部４０は、本実施形態では円筒形の形状の永久磁石から構成されている。従って、磁気印加部４０は、貫通孔内及び貫通孔の近傍において、概ね、それぞれの光学素子が並んでいる方向に磁場をかける。この磁場の強度は、磁気印加部４０の貫通孔内の中心が最も大きい。磁気印加部４０、不図示の手段により筐体１０に固定されており、このお状態でチューブ２０が貫通孔内に挿入されている。
【００３１】
チューブ２０は、円筒形の形状をしており、切り欠き部２８が形成されている。また、チューブ２０には、チューブ２０の一方側の端部に位置して長手方向に垂直な平面状の部位である入射側面部２６と、チューブ２０の他方側の端部に位置して長手方向に垂直な平面状の部位である出射側面部２７とが、チューブ２０の貫通孔を塞ぐように接続されている。また、入射側面部２６には光が透過可能な開口である入射口２１が形成されおり、出射側面部２７には、光が透過可能な開口である出射口２２が形成されている。
【００３２】
チューブ２０は、上記のように磁気印加部４０の貫通穴に挿通された状態で、入射口２１と筐体１０の入射口１１とが重なり、出射口２２と筐体１０の出射口２２とが重なるようにして、それぞれのチューブ支持部１６，１７に支持されている。この状態で、チューブ２０は、長手方向に移動可能とされる。
【００３３】
チューブ２０の貫通孔内には、第１ビームシフト板３１と、ファラデー回転子３２と、偏光ローテータ３３と、第２ビームシフト板３４とが固定されている。つまりチューブ２０は、光路上に配置され光のアイソレーションに必要な光学素子を固定する固定部材と解することができる。
【００３４】
第１ビームシフト板３１は、チューブ２０の貫通孔内における入射側面部２６に隣接する位置に配置されている。第１ビームシフト板３１は、複屈折素子であり、ランダム偏光が入射する場合に、光が互いに偏光が９０度異なる常光と異常光とに分離する。このように第１ビームシフト板は光の偏光を用いる素子であり、偏光子と呼ばれる。
【００３５】
第１ビームシフト板３１を構成する材料としては、イットリウム・オルトバナデート（ＹＶＯ４）、カルサイト（ＣａＣＯ３）、ルチル（ＴＩＯ２）等を挙げることができる。
【００３６】
ファラデー回転子３２は、チューブ２０の貫通孔内における第１ビームシフト板３１と隣接する位置に配置されている。具体的には、本実施形態では、ファラデー回転子３２は、設計上定められる設定温度でファラデー回転子３２の中心ＣＦが、磁気印加部４０の貫通孔の軸方向の中心ＣＭよりも入射側面部２６側に偏在して配置されている。なお、図１では、貫通孔の軸方向の中心ＣＭを当該軸方向に垂直な線で示している。ファラデー回転子３２は、入射する光の偏光方向を＋４５度回転させて出射する。
【００３７】
ファラデー回転子３２を構成する材料としては、テルビウム・ガリウム・ガーネット型単結晶（ＴＧＧ：Ｔｂ３Ｇａ５Ｏ１２）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶（ＴＡＧ：Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２）、テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶（ＴＳＡＧ：Ｔｂ３Ｓｃ２Ａｌ３Ｏ１２）等を挙げることができる。
【００３８】
偏光ローテータ３３は、チューブ２０の貫通孔内におけるファラデー回転子３２と隣接する位置に配置されている。偏光ローテータ３３は、入射口１１側から入射する光の偏光方向を＋４５度回転させて出射し、出射口１２側から入射する光の偏光方向を−４５度回転させて出射する。
【００３９】
偏光ローテータ３３を構成する材料としては、水晶等を挙げることができる。
【００４０】
第２ビームシフト板３４は、チューブ２０の貫通孔内における偏光ローテータ３３に隣接する位置に配置されている。また第２ビームシフト板３４の偏光ローテータ３３側と反対側は出射側面部２７と隣接している。第２ビームシフト板３１は、第１ビームシフト板３１と同様の素子とされる。従って、第２ビームシフト板も偏光子と呼ばれる。
【００４１】
駆動部５０は、本実施形態ではバイメタルから構成される。バイメタルは熱膨張係数の異なる２つの金属が積層された板状部材であり、温度上昇に伴い、熱膨張係数の小さな部材側にそる性質がある。本実施形態では、駆動部５０であるバイメタルの熱膨張係数が大きな金属側が入射側面部２６側を向き、熱膨張係数が小さな金属側が出射側面部２７側を向いて配置され、バイメタルの一端が駆動部固定部１８に固定されている。従って、バイメタルの他端は、温度上昇に伴い入射側面部２６側から出射側面部２７側に移動する。また、バイメタルの他端は、チューブ２０の切り欠き２８に嵌合されている。上記のようにチューブ２０は、チューブ支持部１６，１７に支持された状態で長手方向に移動可能なため、バイメタルの他端の移動に伴い移動する。
【００４２】
次に図１に示す光アイソレータ１の光学的な動作について説明する。
【００４３】
図２は、光を出射する様子を示す図であり、図３は、反射光の透過が抑制される様子を示す図である。なお、図２、図３は、チューブ２０の切り欠き２８、筐体１０、磁気印加部４０及び駆動部５０を省略している。また、図２，図３では、常光の伝搬の様子を実線で示し、常光とは偏光方向が９０度異なる異常光の伝搬の様子を破線で示す。また、常光の偏光方向を実線両矢印で形式的に示し、異常光の偏光方向を破線両矢印で形式的に示す。
【００４４】
図２に示すように、ランダム偏光が筐体１０の入射口１１を介して入射口２１から入射する。それぞれの光は第１ビームシフト板３１で互いに異なる方向に屈折して、第１ビームシフト板３１の互いに異なる位置から出射する。出射したそれぞれの光は、ファラデー回転子３２に入射して、偏光方向が＋４５度回転してファラデー回転子３２から出射する。ファラデー回転子３２から出射したそれぞれの光は、偏光ローテータ３３に入射して、偏光方向が更に＋４５度回転する。偏光ローテータ３３から出射したそれぞれの光は、第２ビームシフト板３４に入射する。それぞれの光は、第２ビームシフト板３４で互いに異なる方向に屈折して、第２ビームシフト板３４の同じ位置から出射する。これは、次の理由による。すなわち、第１ビームシフト板３１において、例えば、常光が特定方向に屈折し、異常光が常光と異なる他の特定方向に屈折したとする。偏光ローテータ３３から出射したそれぞれの光は、偏光方向が第１ビームシフト板３１に入射する状態から＋９０度ずつ回転した状態となる。従って、第１ビームシフト板３１と同じ構成の第２ビームシフト板では、異常光が第１ビームシフト板３１で常光が屈折した特定方向に屈折し、常光が第１ビームシフト板３１で異常光が屈折した他の特定方向に屈折する。こうして、図２に示すように常光と異常光とが第２ビームシフト板３４の同じ場所から出射する。第２ビームシフト板３４のから出射したそれぞれの光は、出射口２２から出射し、筐体１０の出射口１２から出射する。
【００４５】
光が筐体１０の出射口１２を介して出射口２２から入射する場合がある。このような場合としては、例えば、光アイソレータ１がファイバレーザ装置に配置され、ファイバレーザ装置から出射する光が被加工体等で反射して、再びファイバレーザ装置に入射する例を挙げることができる。図３に示すように出射口２２から入射するランダム偏光は、第２ビームシフト板３４で互いに異なる方向に屈折して、第２ビームシフト板３４の互いに異なる位置から出射する。第２ビームシフト板３４を出射したそれぞれの光は、偏光ローテータ３３で−４５度回転される。偏光ローテータ３３から出射したそれぞれの光は、ファラデー回転子３２に入射して、偏光方向が＋４５度回転してファラデー回転子３２から出射する。つまり、第１ビームシフト板３１で分離した２つの光の偏光状態は、第２ビームシフト板３４における偏光方向と同じになる。従って、ファラデー回転子３２から出射したそれぞれの光は、第１ビームシフト板３１において、第２ビームシフト板３４と同様に屈折する。このため、それぞれの光は第１ビームシフト板３１の同じ場所から出射することができず、さらに、図３に示すように入射口２１から出射することができない。こうして光がアイソレーションされる。
【００４６】
次に光アイソレータのアイソレーションの温度依存性とその抑制について説明する。
【００４７】
図４は、一般的なファラデー回転子の温度変化とファラデー回転角との関係の一例を示す図である。図４に示すように、光アイソレータに備えられているファラデー回転子は、ファラデー回転角に温度依存性を有する。すなわち、設計上の設定温度では、ファラデー回転子は上記のように光の偏光方向を＋４５度回転させるが、ファラデー回転子に温度変化が生じるとファラデー回転角が変化する。一般的なファラデー回転子は、設定温度よりも高くなるとファラデー回転角が小さくなる。この場合、例えば、反射光が光アイソレータに入射する場合に、常光と異常光との間の偏光方向を有する光がファラデー回転子３２から第１ビームシフト板３１に入射することになる。そうすると、第１ビームシフト板で設計通りの屈折がなされず、図３において点線で示すように、一部の光が入射口２１から出射する場合がある。
【００４８】
図５は、一般的な光アイソレータのアイソレーションの温度依存性を示す図である。上記のように温度変化に伴いファラデー回転角が変化することにより、図５に示すように一般的な光アイソレータはアイソレーションに温度依存性を有する。すなわち設定温度から温度が上昇しても下降してもアイソレーションは悪化する傾向がある。
【００４９】
そこで本実施形態の光アイソレータは、以下に説明するようにアイソレーションの温度依存性が抑制される。
【００５０】
図６は、図１の光アイソレータ１における磁気印加部４０の中心からファラデー回転子３２の中心位置までの距離とファラデー回転角との設定温度における関係を示す図である。ファラデー回転子３２のファラデー回転角は、印加される磁界の強度により変化する。本実施形態の光アイソレータ１では、ファラデー回転子３２全体に印加される磁界の強度が最も大きくなる磁気印加部４０の中心にファラデー回転子３２の中心が位置する状態では、ファラデー回転角が約５３度となる。図５から明らかなように本実施形態の光アイソレータ１では、設定温度においてファラデー回転角の大きさが４５度となるには、ファラデー回転子３２の中心が磁気印加部４０の中心から約３．５ｍｍずれた位置となる状態とされる。このため、上記のように、ファラデー回転子３２は、設定温度でファラデー回転子３２の中心が、磁気印加部４０の中心よりも入射側面部２６側に偏在して配置されており、設定温度では、この偏在の大きさが約３．５ｍｍとされる。こうして、光アイソレータ１のファラデー回転子３２は、設定温度で入射する光の偏光方向を＋４５度回転させる。
【００５１】
図７は、光アイソレータ１の温度変化による動作の様子を示す図である。光アイソレータ１が、例えば、ファイバレーザ装置等の部品として使用される場合、ファイバレーザ装置の使用によるファイバレーザ装置内の温度上昇に伴い、光アイソレータ１の温度が上昇する場合がある。この場合、ファラデー回転子３２の温度が上昇し、ファラデー回転角の温度依存性により、上記のようにファラデー回転角が小さくなる。しかし、図７に示すように、光アイソレータ１の駆動部５０であるバイメタルの他端が、上記のように温度上昇に伴い入射側面部２６側から出射側面部２７側に移動する。この移動に伴い、チューブ２０と共にファラデー回転子３２の中心は、磁気印加部４０の中心に向かって移動する。このファラデー回転子３２の移動に伴い、ファラデー回転子３２に印加される磁界の強さが強くなりファラデー回転角が大きくなる。このファラデー回転子３２の温度上昇によるファラデー回転角の低下と、ファラデー回転子３２に印加される磁界の強さの増加によるファラデー回転角の増加とが互いに相殺し合うことで、ファラデー回転子３２のファラデー回転角の温度依存性が抑制される。
【００５２】
図８は、本実施形態のファラデー回転角の温度依存性を示す図である。参考のため、図４で示した一般的なファラデー回転子のファラデー回転角の温度依存性を示す線を破線で示す。図８に示すように本実施形態のファラデー回転子３２は、上記のように温度変化に伴い磁気印加部４０と相対的に移動することで、ファラデー回転角の温度依存性が抑制される。また、光アイソレータ１の環境温度が設定温度より低くなるとファラデー回転角が大きくなるが、このときバイメタルが上記の温度上昇時とは逆側にそる。従って、磁気印加部４０からファラデー回転子３２に印加される磁界の強度が小さくなる。このため、温度低下する場合であっても、温度低下によるファラデー回転角の増加と、印加される磁界の強度の低下とが互いに相殺し合い、図８に示すように、ファラデー回転子３２のファラデー回転角の温度依存性が抑制される。
【００５３】
図９は、光アイソレータ１のアイソレーションの温度依存性を示す図である。図９では、図４で示した一般的な光アイソレータのアイソレーションを破線で示す。図９で実線で示すように光アイソレータ１によれば、温度変化する場合であっても、アイソレーションが変化することが一般的な光アイソレータよりも抑制することができる。これは、上記のようにファラデー回転子３２のファラデー回転角の温度依存性が抑制されるためである。
【００５４】
ところで、図６から明らかなように本実施形態の光アイソレータ１では、ファラデー回転子３２の中心の磁気印加部４０の中心からのずれが１．５ｍｍ〜４．５ｍｍであれば、当該ずれの量とファラデー回転角との関係を示す線が略直線となる。すなわち、当該ずれの量に範囲であればファラデー回転子の移動量とファラデー回転角とが一次の関係にある。また、駆動部５０として一端が固定されたバイメタルが用いられている場合、バイメタルの他端の変位量はをＤ［ｍｍ］として、バイメタルの湾曲係数をｋ［Ｋ−１］として、変化する温度をΔＴ［Ｋ］として、バイメタルの変位可能な部分の長さをＬ［ｍｍ］として、バイメタルの厚さをｔ［ｍｍ］とすると、他端の変位量Ｄは、次の式（１）で示される。
【数１】
2016024357.tif 000003
つまり、バイメタルの他端の変位量は温度変化と一次の関係となる。
【００５５】
このようにバイメタルによるファラデー回転子３２の移動量が温度の変化量に対して一次の関係であり、上記のようにファラデー回転角がファラデー回転子の移動量に一次の関係となる範囲であれば、ファラデー回転角の変化の大きさが温度の変化量に対して一次の関係になる。従って、これらの光アイソレータの温度変化の範囲が、これらの関係となる範囲内であれば、光アイソレータの温度変化によるアイソレーションの変化をより正確に抑制することができる。
【００５６】
以上説明したように本実施形態の光アイソレータ１によれば、ファラデー回転子３２に印加される磁界を温度変化に伴い変化させることにより、ファラデー回転角の温度依存性を抑制している。このためアイソレーションの温度依存性が抑制できる。このため、偏光子である第１ビームシフト板３１や第２ビームシフト板３４を回転させる必要が無い。従って本発明の光アイソレータ１は安定して動作することができる。
【００５７】
また、本実施形態の光アイソレータ１では、温度変化に伴って、ファラデー回転子３２と磁気印加部４０とが相対的に移動され、この移動に伴いファラデー回転角の変化が抑制されている。このため、ファラデー回転子３２に印加する磁界の変化を電磁石を用いずに行うことができ、磁気印加部として永久磁石を用いることができる。このため光アイソレータの製造に要するコストを低減することができる。
【００５８】
また、本実施形態の光アイソレータ１では、磁気印加部４０の位置は固定され、駆動部５０は、ファラデー回転子３２を移動させている。ファラデー回転子は、一般的に磁石と比べて質量が小さいので、ファラデー回転子を移動させることで、容易にファラデー回転子３２と磁気印加部４０との相対的な移動を行うことができる。
【００５９】
また、駆動部５０は、チューブ２０を移動させることでファラデー回転子３２を移動させているため、駆動部５０からファラデー回転子３２に応力が付与されることを抑制することができる。このため応力によるアイソレーションの劣化等を抑制することができる。
【００６０】
そして、チューブ２０には、一対の偏光子である第１ビームシフト板３１、第２ビームシフト板３４がファラデー回転子３２と共に固定されているため、ファラデー回転子３２の移動に伴い、第１ビームシフト板３１及び第２ビームシフト板３４とファラデー回転子３２との相対的位置が変化しない。従って、ファラデー回転子３２が移動しても、光アイソレータ１の光学的特性が変化することを抑制することができる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１０を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【００６２】
図１０は、本実施形態に係る光アイソレータを示す図である。図１０に示すように本実施形態の光アイソレータ２では、チューブ２０がチューブ支持部１６，１７に固定され、磁気印加部４０が筐体に固定されずチューブ２０の長手方向に沿って移動可能とされ、駆動部５０の他端が磁気印加部４０に固定される点が、第１実施形態の光アイソレータ１と主に異なる構成である。
【００６３】
設定温度におけるファラデー回転子３２と磁気印加部４０との相対的位置は第１実施形態の光アイソレータ１におけるそれぞれの相対的位置と同じとされる。駆動部５０を構成するバイメタルは、駆動固定部１８に固定されていない側である他端が光アイソレータ２の温度が上昇すると光のチューブ２０の出射側面部２７側から入射側面部２６側に移動する構成とされる。すなわち、駆動部５０であるバイメタルの熱膨張係数が大きな金属側が出射側面部２７側を向き、熱膨張係数が小さな金属側が入射側面部２６側を向いて配置され、バイメタルの一端が駆動部固定部１８に固定されている。
【００６４】
この光アイソレータ２では、環境温度が設定温度から上昇すると、磁気印加部４０が入射側面部２６側に移動することで、ファラデー回転子３２と磁気印加部４０との相対的位置が図７に示す第１実施形態の光アイソレータ１でのこれらの相対的位置と同様となる。従って、ファラデー回転子３２の温度依存性によるファラデー回転角の変化と、ファラデー回転子に印加される磁界の変化によるファラデー回転角の変化とが互いに相殺し合い、光アイソレータ２はアイソレーションの温度依存性が抑制される。また、光アイソレータ２の環境温度が設定温度より低くなる場合、磁気印加部４０が出射側面部２７側に移動することで、温度低下によるファラデー回転角の増加と、印加される磁界の強度の低下とが互いに相殺し合い、光アイソレータ２のアイソレーションの温度依存性が抑制される。
【００６５】
本実施形態の光アイソレータ２によれば、光を伝搬する素子の移動が不要となる。このため光路が安定し、光アイソレータ２の動作が不安定となることが抑制できる。
【００６６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図１１を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【００６７】
図１１は、本実施形態に係る光アイソレータを示す図である。図１１に示すように本実施形態の光アイソレータ３は、チューブ２０がチューブ支持部１６，１７に固定され、磁気印加部４０が電磁石とされ、駆動部５０を備えず、温度センサ４２及び電圧付与部４５を備える点において、第１実施形態の光アイソレータ１と主に異なる。
【００６８】
電圧付与部４５は、磁気印加部４０に電圧を付与し、電磁石である磁気印加部４０は電圧が与えられるとファラデー回転子に印加される磁界を発生する。
【００６９】
温度センサ４２は、筐体１０内の温度を検知して、当該温度に関する情報を電圧付与部４５に入力する。電圧付与部４５は、設定温度において、ファラデー回転角の大きさが４５度となるようにファラデー回転子３２に磁界が印加されるように、電磁石である磁気印加部４０に所定の電圧を付与する。
【００７０】
このような光アイソレータ３では、筐体１０内の温度が上昇する場合、電圧付与部４５は、温度センサ４２から温度に関する情報を受けて、ファラデー回転子３２に印加される磁界の強度が大きくなるように、磁気印加部４０に付与する電圧を大きくする。上記のように、ファラデー回転子３２の温度が上昇すると、ファラデー回転角が小さくなる。従って、ファラデー回転子３２の温度依存性によるファラデー回転角の低下と、電磁石からファラデー回転子に印加される磁界の強さの増加によるファラデー回転角の増加とが互いに相殺し合うことで、光アイソレータ３のアイソレーションの温度依存性が抑制される。また、光アイソレータ３の環境温度が設定温度より低くなると、電圧付与部４５は、温度センサ４２から温度に関する情報を受けて、ファラデー回転子３２に印加される磁界の強度が小さくなるように、磁気印加部４０に付与する電圧を小さくする。従って、温度低下によるファラデー回転角の増加と、電磁石から印加される磁界の強度の低下によるファラデー回転角の低下とが互いに相殺し合い、光アイソレータ３のアイソレーションの温度依存性が抑制される。
【００７１】
本実施形態の光アイソレータ３によれば、ファラデー回転子及び磁気印加部の位置を変化させる必要がない。このように移動させる部位がないため、優れた耐久性を有する光アイソレータとすることができる。また、光学素子が移動しないことにより、光路が安定し、光アイソレータ３の動作が不安定となることが抑制できる。
【００７２】
以上、本発明について、第１、第２実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７３】
例えば、上記実施形態では、偏光子として第１，第２ビームシフト板３１，３４を用いた。しかし、例えば、偏光子として、特定方向に偏波した偏光のみを透過させる偏光板が用いられて、光アイソレータは、ファラデー回転子が一対の当該偏光板の間に配置される構成とされても良い。この場合、それぞれの偏光板は、一方の偏光板を透過する光と他方の偏光板を透過する光とが互いに９０度異なる方向に偏波するよう配置される。
【００７４】
また、第１実施形態や第２実施形態において、駆動部５０としてバイメタルを用いた。しかし、本発明は、これに限らない。例えば、入射口２１側と出射口２２側とを結ぶ方向に熱膨張や熱収縮する部材を用いて、当該熱膨張や熱収縮によりチューブ２０や磁気印加部４０を移動させても良い。
【００７５】
また、第１実施形態では、ファラデー回転子３２を移動させるためにチューブ２０を移動させた。しかし、本発明の光アイソレータは、例えば、チューブ２０を備えず、ファラデー回転子３２が駆動部５０により直接移動される構成であっても良い。またファラデー回転子３２がチューブに固定されてチューブごと移動される場合であっても、他の光学素子がチューブに固定されていなくても良い。
【００７６】
また、ファラデー回転子３２のファラデー回転角が所定の回転角となる限りにおいて永久磁石や電磁石の形状はとくに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上説明したように、本発明によれば温度依存性が小さく安定して動作することができる光アイソレータを提供することができ、ファイバレーザ装置や光通信等の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１，２，３・・・光アイソレータ
１０・・・筐体
１１・・・入射口
１２・・・出射口
１６，１７・・・チューブ支持部
１８・・・駆動部固定部
２０・・・チューブ
３１・・・第１ビームシフト板
３２・・・ファラデー回転子
３３・・・偏光ローテータ
３４・・・第２ビームシフト板
４０・・・磁気印加部
４２・・・温度センサ
４５・・・電圧付与部
５０・・・駆動部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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