JP2567697B2 - ファラデー回転装置 - Google Patents
ファラデー回転装置Info
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- JP2567697B2 JP2567697B2 JP1079068A JP7906889A JP2567697B2 JP 2567697 B2 JP2567697 B2 JP 2567697B2 JP 1079068 A JP1079068 A JP 1079068A JP 7906889 A JP7906889 A JP 7906889A JP 2567697 B2 JP2567697 B2 JP 2567697B2
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- rotation angle
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Description
【発明の詳細な説明】 イ．発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁場中で偏光方向を回転する、いわゆるフ
ァラデー回転子を用いた光アイソレータやサーキュレー
タ等のファラデー回転装置に関する。
ァラデー回転子を用いた光アイソレータやサーキュレー
タ等のファラデー回転装置に関する。
近年、光ファイバー通信技術の進歩は目覚ましく、低
損失ファイバーと長時間連続発振可能な半導体レーザの
開発により、光ファイバー通信技術は通信量の増加に対
応して安価で高品質の通信手段を提供するものとして期
待されている。しかし、半導体レーザからの出射光が光
スイッチや、光コネクタ部を通過する際の反射により戻
り光が発生し、この戻り光が光源である半導体レーザに
入ると発振を不安定にする。この半導体レーザの発振を
安定化するために光アイソレータが実用化されている。
本発明に係るファラデー回転子は光アイソレータの主要
構成要素である。
損失ファイバーと長時間連続発振可能な半導体レーザの
開発により、光ファイバー通信技術は通信量の増加に対
応して安価で高品質の通信手段を提供するものとして期
待されている。しかし、半導体レーザからの出射光が光
スイッチや、光コネクタ部を通過する際の反射により戻
り光が発生し、この戻り光が光源である半導体レーザに
入ると発振を不安定にする。この半導体レーザの発振を
安定化するために光アイソレータが実用化されている。
本発明に係るファラデー回転子は光アイソレータの主要
構成要素である。
光アイソレータの基本構成を第２図に模式図で示す。
光アイソレータは、偏光子８、磁気光学効果を用いたフ
ァラデー回転子９、検光子10、ファラデー回転子９に磁
場を印加するマグネットにより構成されている。半導体
レーザ６などの光源から出射された光アイソレータへの
入射光ｂが偏光子８を通過することにより偏光され、フ
ァラデー回転子９に入る。それにより偏光された光は、
入射面内において偏光面が45度回転する。（ファラデー
回転子は予め偏光した光が45度回転するように調整され
ている。）検光子10はあらかじめ偏光子８の偏光に対し
て45度偏光面が傾いて設定されているのでファラデー回
転子９を透過した出射光ｃは、光の損失を受けることな
く検光子10を通過する。これに対して光アイソレータの
先方にある光部品からの反射により入射する戻り光ｄ
は、検光子10を経てファラデー回転子９を通ることによ
り戻り光ｄの偏光が偏光子８の偏光面に対して90度傾く
ようになる。ファラデー回転子は、入射光の向きに関係
なく磁場の方向に対して偏光面を回転する特徴を持って
いるため、偏光子８には偏光面に対して90度の角度を持
った偏光された戻り光ｅが入射される。この偏光された
戻り光ｅは、偏光子８を通過しないため、戻り光はここ
で遮断される。この光アイソレータの特徴は、前述した
ようにファラデー回転子の特性を利用して偏光された戻
り光が入射側の偏光面に対して90度回転するために偏光
子８により戻り光が遮断されるものであるが、この特性
は、ファラデー回転子９の回転角度が常に45度であるこ
とを前提としている。従って、従来のファラデー回転子
では、回転角が種々の環境の変化により45度から変化し
てしまい、戻り光は偏光子８を通過し光源に入射される
ため、光源の発振を不安定にする欠点があった。
光アイソレータは、偏光子８、磁気光学効果を用いたフ
ァラデー回転子９、検光子10、ファラデー回転子９に磁
場を印加するマグネットにより構成されている。半導体
レーザ６などの光源から出射された光アイソレータへの
入射光ｂが偏光子８を通過することにより偏光され、フ
ァラデー回転子９に入る。それにより偏光された光は、
入射面内において偏光面が45度回転する。（ファラデー
回転子は予め偏光した光が45度回転するように調整され
ている。）検光子10はあらかじめ偏光子８の偏光に対し
て45度偏光面が傾いて設定されているのでファラデー回
転子９を透過した出射光ｃは、光の損失を受けることな
く検光子10を通過する。これに対して光アイソレータの
先方にある光部品からの反射により入射する戻り光ｄ
は、検光子10を経てファラデー回転子９を通ることによ
り戻り光ｄの偏光が偏光子８の偏光面に対して90度傾く
ようになる。ファラデー回転子は、入射光の向きに関係
なく磁場の方向に対して偏光面を回転する特徴を持って
いるため、偏光子８には偏光面に対して90度の角度を持
った偏光された戻り光ｅが入射される。この偏光された
戻り光ｅは、偏光子８を通過しないため、戻り光はここ
で遮断される。この光アイソレータの特徴は、前述した
ようにファラデー回転子の特性を利用して偏光された戻
り光が入射側の偏光面に対して90度回転するために偏光
子８により戻り光が遮断されるものであるが、この特性
は、ファラデー回転子９の回転角度が常に45度であるこ
とを前提としている。従って、従来のファラデー回転子
では、回転角が種々の環境の変化により45度から変化し
てしまい、戻り光は偏光子８を通過し光源に入射される
ため、光源の発振を不安定にする欠点があった。
ファラデー回転子の回転角を変化させる要因として使
用環境における温度変化、光源の波長変化などが考えら
れる。現在、光通信用として使われている光アイソレー
タ用のファラデー回転子としては、強磁性体であるR3Fe
5O12（Ｒは希土類、及びビスマスなど）で表される鉄ガ
ーネット単結晶が一般的である。鉄ガーネット単結晶
は、小型で低コストの光アイソレータを作製することを
可能にしたが、先にも述べたように波長変化や、温度変
化に対してファラデー回転角も変化してしまうため、使
用波長や使用温度を限定して用いらなければならないと
いう問題があった。
用環境における温度変化、光源の波長変化などが考えら
れる。現在、光通信用として使われている光アイソレー
タ用のファラデー回転子としては、強磁性体であるR3Fe
5O12（Ｒは希土類、及びビスマスなど）で表される鉄ガ
ーネット単結晶が一般的である。鉄ガーネット単結晶
は、小型で低コストの光アイソレータを作製することを
可能にしたが、先にも述べたように波長変化や、温度変
化に対してファラデー回転角も変化してしまうため、使
用波長や使用温度を限定して用いらなければならないと
いう問題があった。
第３図に光アイソレータの性能を示すアイソレーショ
ン特性とファラデー回転角のずれの関係を示す。即ち設
定した45度の偏光角に対し、１度ずれが生じた場合、ア
イソレーションは2/3に減少してしまい、アイソレータ
の効果が期待できなくなることがわかる。
ン特性とファラデー回転角のずれの関係を示す。即ち設
定した45度の偏光角に対し、１度ずれが生じた場合、ア
イソレーションは2/3に減少してしまい、アイソレータ
の効果が期待できなくなることがわかる。
本発明は、磁場中で透過光の偏光方向を回転する、い
わゆるファラデー回転子を用いたファラデー回転装置に
おいて、磁気補償温度を有する（RBi）３（FeXY）5O12
（Ｒは希土類、Ｘ・ＹはGa、Al、Mg…）で表せる鉄ガー
ネットを用いて、鉄ガーネットの磁化が反転する磁区反
転を利用したファラデー回転装置を提供することであ
る。この装置により、広波長帯化等を可能とする。
わゆるファラデー回転子を用いたファラデー回転装置に
おいて、磁気補償温度を有する（RBi）３（FeXY）5O12
（Ｒは希土類、Ｘ・ＹはGa、Al、Mg…）で表せる鉄ガー
ネットを用いて、鉄ガーネットの磁化が反転する磁区反
転を利用したファラデー回転装置を提供することであ
る。この装置により、広波長帯化等を可能とする。
ロ．発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、（RBi）３（FeXY）5O12（Ｒは希土類、Ｘ
・ＹはGa、Al、Mg）で表される鉄ガーネット単結晶の中
で、16aサイト、及び24dサイトのFe3+がGa、Alなどの非
磁性イオンに、ある程度置きかわると常温付近におい
て、磁化が反転する磁区反転温度領域があり、その磁区
反転温度以下では、磁場を印加してもファラデー回転が
起こらない、またその磁区反転温度以上では磁場を印加
すると、磁区反転によりファラデー回転が起るという磁
気補償温度特性を利用するものである。
・ＹはGa、Al、Mg）で表される鉄ガーネット単結晶の中
で、16aサイト、及び24dサイトのFe3+がGa、Alなどの非
磁性イオンに、ある程度置きかわると常温付近におい
て、磁化が反転する磁区反転温度領域があり、その磁区
反転温度以下では、磁場を印加してもファラデー回転が
起こらない、またその磁区反転温度以上では磁場を印加
すると、磁区反転によりファラデー回転が起るという磁
気補償温度特性を利用するものである。
この鉄ガーネットのファラデー回転子と他のファラデ
ー回転子を組み合わせることにより、磁気補償温度以下
では、他のファラデー回転子にのみファラデー回転が起
こり、磁気補償温度以上では、前記鉄ガーネットのファ
ラデー回転子にもファラデー回転が発生する。このよう
な不連続なファラデー回転の変化を利用してファラデー
回転装置のファラデー回転角を調整するものである。
ー回転子を組み合わせることにより、磁気補償温度以下
では、他のファラデー回転子にのみファラデー回転が起
こり、磁気補償温度以上では、前記鉄ガーネットのファ
ラデー回転子にもファラデー回転が発生する。このよう
な不連続なファラデー回転の変化を利用してファラデー
回転装置のファラデー回転角を調整するものである。
即ち本発明は、少なくとも２個以上のファラデー回
転子を有するファラデー回転装置であって、前記一方の
ファラデー回転子に（RBi）３（FeXY）5O12（Ｒは希土
類、Ｘ・ＹはGa、Al、Mg…）で表せる鉄ガーネットを用
い、磁場中における前記鉄ガーネットの磁気補償温度で
の磁区反転によるファラデー回転角の不連続な変化を用
いてファラデー回転角を調整するように構成したことを
特徴とするファラデー回転装置である。
転子を有するファラデー回転装置であって、前記一方の
ファラデー回転子に（RBi）３（FeXY）5O12（Ｒは希土
類、Ｘ・ＹはGa、Al、Mg…）で表せる鉄ガーネットを用
い、磁場中における前記鉄ガーネットの磁気補償温度で
の磁区反転によるファラデー回転角の不連続な変化を用
いてファラデー回転角を調整するように構成したことを
特徴とするファラデー回転装置である。
また、本発明は、ファラデー回転角を制御できるよ
うに、前記鉄ガーネットの磁気補償温度の前後の温度に
制御することの可能な温度制御装置を備えたことを特徴
とする記載のファラデー回転装置である。
うに、前記鉄ガーネットの磁気補償温度の前後の温度に
制御することの可能な温度制御装置を備えたことを特徴
とする記載のファラデー回転装置である。
常温付近に磁気補償温度領域を持つ少なくとも１個の
鉄ガーネットのファラデー回転子と他のファラデー回転
子を組み合わせ、前記鉄ガーネットの磁気補償温度での
磁区反転により生ずる不連続なファラデー回転の変化を
利用し、この鉄ガーネットのファラデー回転角と他のフ
ァラデー回転角を所定の値になるように調整することに
より、磁気補償温度の前後において、組み合わせられた
ファラデー回転装置のファラデー回転角を使用波長の変
更等に対応するように調整できる。
鉄ガーネットのファラデー回転子と他のファラデー回転
子を組み合わせ、前記鉄ガーネットの磁気補償温度での
磁区反転により生ずる不連続なファラデー回転の変化を
利用し、この鉄ガーネットのファラデー回転角と他のフ
ァラデー回転角を所定の値になるように調整することに
より、磁気補償温度の前後において、組み合わせられた
ファラデー回転装置のファラデー回転角を使用波長の変
更等に対応するように調整できる。
本発明による実施例を以下に示す。
第１図に、本発明のファラデー回転子を示す。
第１図において、ファラデー回転子A4として（YBi）3
Fe5O12単結晶、ファラデー回転子B5として（GdBi）
３（FeGaAl）5O12単結晶を用いた。ファラデー回転子に
磁場を加えるマグネット３を用いたファラデー回転子B5
は、磁気補償温度が25℃である。その磁気補償温度状況
下にある時は、ファラデー効果が起こらないようになっ
ている。尚、このファラデー回転子B5は、磁気補償温度
以上の時は、波長1.55μｍにおいて15度回転する。また
ペルチェ素子７により磁気補償温度25℃以下に温度が保
持され、通常は、ファラデー効果が起こらないようにな
っている。一方、ファラデー回転子A4は、波長依存性を
持つため、光通信用に使用されている波長1.31μｍと1.
55μｍにおいては、各々ファラデー回転角は異なる。1.
31μｍにおいて45度回転するよう調整した。また、1.55
μｍにおいてファラデー回転子A4のファラデー回転角は
30度であった。1.55μｍの波長で使用する場合、光アイ
ソレータなどに用いられるファラデー回転子は、45度が
最適の回転角である。したがって、本発明では、例えば
温度制御装置としてペルチェ素子を用い、ファラデー回
転子B5をそのペルチェ素子により磁気補償温度の25℃よ
り若干高い温度（約30℃程度）までに上昇させる。それ
により、ファラデー回転素子B5は、磁化の反転が起こ
り、ファラデー回転角15度を発生する。その結果、ファ
ラデー回転子A4の回転角は30度であるから、ファラデー
回転子A4及びファラデー回転子B5を合わせて1.55μｍの
波長において45度の回転角が得られる。本実施例では波
長が1.31μｍから1.55μｍへと大幅に変化する場合を示
したが、環境条件によるわずかな温度変化の対応も同様
な方法でファラデー回転子Ｂの回転角設定により改善す
ることが出来る。
Fe5O12単結晶、ファラデー回転子B5として（GdBi）
３（FeGaAl）5O12単結晶を用いた。ファラデー回転子に
磁場を加えるマグネット３を用いたファラデー回転子B5
は、磁気補償温度が25℃である。その磁気補償温度状況
下にある時は、ファラデー効果が起こらないようになっ
ている。尚、このファラデー回転子B5は、磁気補償温度
以上の時は、波長1.55μｍにおいて15度回転する。また
ペルチェ素子７により磁気補償温度25℃以下に温度が保
持され、通常は、ファラデー効果が起こらないようにな
っている。一方、ファラデー回転子A4は、波長依存性を
持つため、光通信用に使用されている波長1.31μｍと1.
55μｍにおいては、各々ファラデー回転角は異なる。1.
31μｍにおいて45度回転するよう調整した。また、1.55
μｍにおいてファラデー回転子A4のファラデー回転角は
30度であった。1.55μｍの波長で使用する場合、光アイ
ソレータなどに用いられるファラデー回転子は、45度が
最適の回転角である。したがって、本発明では、例えば
温度制御装置としてペルチェ素子を用い、ファラデー回
転子B5をそのペルチェ素子により磁気補償温度の25℃よ
り若干高い温度（約30℃程度）までに上昇させる。それ
により、ファラデー回転素子B5は、磁化の反転が起こ
り、ファラデー回転角15度を発生する。その結果、ファ
ラデー回転子A4の回転角は30度であるから、ファラデー
回転子A4及びファラデー回転子B5を合わせて1.55μｍの
波長において45度の回転角が得られる。本実施例では波
長が1.31μｍから1.55μｍへと大幅に変化する場合を示
したが、環境条件によるわずかな温度変化の対応も同様
な方法でファラデー回転子Ｂの回転角設定により改善す
ることが出来る。
ハ．発明の効果 以上、説明したごとく、本発明によれば、（RBi）３
（FeXY）5O12（Ｒは希土類、Ｘ・ＹはGa、Al、Mg）で表
される鉄ガーネット単結晶の中で、16aサイト、24dサイ
トのFe3+がGa、Alなどの非磁性イオンに、ある程度置き
かわると常温付近において磁化が反転する磁区反転温度
（磁気補償温度）の領域がある。この場合、常温におい
てはファラデー回転が起こらず、常温から±５℃以上の
変化が起こった時、磁気の補償が起こり、ファラデー回
転が発生する。このような磁気補償温度を利用し、他の
ファラデー回転子と組み合わせ、ファラデー回転装置と
してのファラデー回転角を調節することにより、光の波
長変化等に対して高精度に機能できるようなアイレータ
等のファラデー回転装置を提供出来る。
（FeXY）5O12（Ｒは希土類、Ｘ・ＹはGa、Al、Mg）で表
される鉄ガーネット単結晶の中で、16aサイト、24dサイ
トのFe3+がGa、Alなどの非磁性イオンに、ある程度置き
かわると常温付近において磁化が反転する磁区反転温度
（磁気補償温度）の領域がある。この場合、常温におい
てはファラデー回転が起こらず、常温から±５℃以上の
変化が起こった時、磁気の補償が起こり、ファラデー回
転が発生する。このような磁気補償温度を利用し、他の
ファラデー回転子と組み合わせ、ファラデー回転装置と
してのファラデー回転角を調節することにより、光の波
長変化等に対して高精度に機能できるようなアイレータ
等のファラデー回転装置を提供出来る。
第１図は、本発明の一実施例を示し、波長によるファラ
デー回転角の変化を補正するための組み合わせたファラ
デー回転子の断面図。 第２図は、光アイソレータの原理を示す構成斜視図。 第３図は、光アイソレータのアイソレーションとファラ
デー回転角45゜からのずれとの関係を示す図。 ３……マグネット、４……ファラデー回転子Ａ、５……
ファラデー回転子Ｂ、６……半導体レーザ、７……ペル
チェ素子、８……偏光子、９……ファラデー回転子、10
……検光子、ａ……入射光の方向、ｂ……入射光、ｃ…
…出射光、ｄ……戻り光、ｅ……偏光された戻り光、Ｈ
……磁界の方向。
デー回転角の変化を補正するための組み合わせたファラ
デー回転子の断面図。 第２図は、光アイソレータの原理を示す構成斜視図。 第３図は、光アイソレータのアイソレーションとファラ
デー回転角45゜からのずれとの関係を示す図。 ３……マグネット、４……ファラデー回転子Ａ、５……
ファラデー回転子Ｂ、６……半導体レーザ、７……ペル
チェ素子、８……偏光子、９……ファラデー回転子、10
……検光子、ａ……入射光の方向、ｂ……入射光、ｃ…
…出射光、ｄ……戻り光、ｅ……偏光された戻り光、Ｈ
……磁界の方向。
Claims (2)
- 【請求項１】少なくとも２個以上のファラデー回転子を
有するファラデー回転装置であって、前記一方のファラ
デー回転子に（RBi）３（FeXY）5O12（Ｒは希土類、Ｘ
・ＹはGa、Al、Mg…）で表せる鉄ガーネットを用い、磁
場中における前記鉄ガーネットの磁気補償温度での磁区
反転によるファラデー回転角の不連続な変化を用いてフ
ァラデー回転角を調整するように構成したことを特徴と
するファラデー回転装置。 - 【請求項２】ファラデー回転角を制御できるように、前
記鉄ガーネットの磁気補償温度の前後の温度に制御する
ことの可能な温度制御装置を備えたことを特徴とする請
求項１記載のファラデー回転装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1079068A JP2567697B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | ファラデー回転装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1079068A JP2567697B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | ファラデー回転装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02256018A JPH02256018A (ja) | 1990-10-16 |
| JP2567697B2 true JP2567697B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=13679571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1079068A Expired - Lifetime JP2567697B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | ファラデー回転装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2567697B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3829962B2 (ja) | 1998-01-22 | 2006-10-04 | 富士通株式会社 | 光アッテネータ並びに該光アッテネータを備えたシステム、光増幅器及び端局装置 |
| JP3720616B2 (ja) * | 1999-02-24 | 2005-11-30 | Ｆｄｋ株式会社 | ファラデー回転角可変装置 |
| JP2020201415A (ja) * | 2019-06-11 | 2020-12-17 | 株式会社フジクラ | 光アイソレータ |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55138711A (en) * | 1979-04-18 | 1980-10-29 | Fujitsu Ltd | Light isolator |
| JPS61292613A (ja) * | 1985-06-21 | 1986-12-23 | Tohoku Metal Ind Ltd | フアラデ−回転子及びその製造方法 |
| JPS63110417A (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-14 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 磁気光学素子 |
| JPH0688876B2 (ja) * | 1986-12-16 | 1994-11-09 | 松下電器産業株式会社 | 磁気光学結晶 |
-
1989
- 1989-03-29 JP JP1079068A patent/JP2567697B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．６３Ｎｏ．８Ｐ．３１１３〜３１１５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02256018A (ja) | 1990-10-16 |
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