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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024015879
(43)【公開日】2024-02-06
(54)【発明の名称】光アイソレータとその製造方法
(51)【国際特許分類】
G02B 27/28 20060101AFI20240130BHJP
G02B 5/30 20060101ALI20240130BHJP
【ＦＩ】
G02B27/28 A
G02B5/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022118245
(22)【出願日】2022-07-25
(71)【出願人】
【識別番号】508377532
【氏名又は名称】株式会社ＳＭＭプレシジョン
(74)【代理人】
【識別番号】100095223
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 章三
(74)【代理人】
【識別番号】100085040
【弁理士】
【氏名又は名称】小泉 雅裕
(74)【代理人】
【識別番号】100137752
【弁理士】
【氏名又は名称】亀井 岳行
(72)【発明者】
【氏名】山野辺 康徳
【テーマコード（参考）】
2H149
2H199
【Ｆターム（参考）】
2H149AA24
2H149AB01
2H149AB23
2H149BA02
2H149DB38
2H149EA02
2H199AA02
2H199AA04
2H199AA09
2H199AA13
2H199AA24
2H199AA53
2H199AA62
2H199AA65
2H199AA72
2H199AA90
2H199AA92
2H199AA96
(57)【要約】
【課題】広い波長域を必要とする仕様環境においても小型化が可能かつ簡単な組み立て技術で広い波長域で高いアイソレーションを維持できる光アイソレータを提供する。
【解決手段】偏光方向を４５度回転させるファラデー回転子と互いに４５度の偏光角差を持つ二枚の偏光子が偏光子1b／ファラデー回転子／偏光子1aの順で積層された積層構造体22により構成される光アイソレータで、ファラデー回転子が片面傾斜型ファラデー回転子2により構成され、波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて偏光方向を４５度回転させるファラデー回転子の波長λmの厚さをＴm、隣接する波長λm+1の厚さをＴm+1とし、波長間隔をΔλとした場合、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上であることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】偏光方向を４５度回転させるファラデー回転子と互いに４５度の偏光角差を持つ二枚の偏光子が偏光子1b／ファラデー回転子／偏光子1aの順で積層された積層構造体22により構成される光アイソレータで、ファラデー回転子が片面傾斜型ファラデー回転子2により構成され、波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて偏光方向を４５度回転させるファラデー回転子の波長λmの厚さをＴm、隣接する波長λm+1の厚さをＴm+1とし、波長間隔をΔλとした場合、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上であることを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光の偏光方向を予め決められた角度回転させるファラデー回転子と、互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ二枚の偏光子が、偏光子／ファラデー回転子／偏光子の順で積層された積層構造体、若しくは、上記偏光子／ファラデー回転子／偏光子に複数段のファラデー回転子／偏光子が重ねて積層された多段積層構造体により構成された光波長多重通信に対応する広波長帯域で動作可能な光アイソレータにおいて、
上記ファラデー回転子が、光軸と交わる一方の矩形状光学面が他方の矩形状光学面に対し斜めに形成されて一方の矩形状光学面と他方の矩形状光学面との間の光軸方向の厚さが矩形状光学面の幅方向一端側から他端側に向け連続的に増加する片面傾斜型ファラデー回転子により構成され、
かつ、波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を予め決められた角度回転させるファラデー回転子の波長λmの厚さをＴm、波長λm+1（但しλ1≦λm＜λm+1≦λn）の厚さをＴm+1とし、波長間隔［（λn－λ1）／（ｎ－１）］＝Δλとした場合、
ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上であることを特徴とする光アイソレータ。
上記ファラデー回転子が、光軸と交わる一方の矩形状光学面が他方の矩形状光学面に対し斜めに形成されて一方の矩形状光学面と他方の矩形状光学面との間の光軸方向の厚さが矩形状光学面の幅方向一端側から他端側に向け連続的に増加する片面傾斜型ファラデー回転子により構成され、
かつ、波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を予め決められた角度回転させるファラデー回転子の波長λmの厚さをＴm、波長λm+1（但しλ1≦λm＜λm+1≦λn）の厚さをＴm+1とし、波長間隔［（λn－λ1）／（ｎ－１）］＝Δλとした場合、
ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上であることを特徴とする光アイソレータ。
【請求項2】
上記予め決められた角度が４５度でありかつ上記ファラデー回転子が着磁されたビスマス系磁性ガーネット結晶膜で構成されている自己保磁型光アイソレータであ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】
上記積層構造体若しくは多段積層構造体における光軸と交わる矩形状光学面の高さ寸法が０．５ｍｍ以下であり、上記矩形状光学面の幅寸法が０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であ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】
波長域が１００ｎｍ以上に亘って３０ｄＢ以上のアイソレーションを有す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5】
上記波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子の波長λ1～λnにおける通過位置を表示する印が、上記積層構造体若しくは多段積層構造体の光軸と交わる矩形状光学面の有効径外でかつ積層構造体若しくは多段積層構造体の幅方向一端側から他端側に亘って波長λ1～λnごと順次形成されてい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6】
光の偏光方向を予め決められた角度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子と、互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ二枚の偏光子が、偏光子／片面傾斜型ファラデー回転子／偏光子の順で積層された積層構造体により構成された請求項１に記載の光アイソレータの製造方法において、
光軸と交わる一方の光学面が他方の光学面に対し平行に形成されている大面積ファラデー回転子用板材を用意し、この大面積ファラデー回転子用板材を短冊状に切断して短冊状ファラデー回転子用板材を得る大面積ファラデー回転子用板材切断工程と、
得られた短冊状ファラデー回転子用板材をテーパ付きの治具に固定し、該テーパ付きの治具に斜め配置された短冊状ファラデー回転子用板材を片面研磨して短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材を得る研磨工程と、
大面積ファラデー回転子用板材と同一寸法でかつ互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ２種類の大面積偏光子用板材を用意し、２種類の大面積偏光子用板材を短冊状に切断して上記短冊状ファラデー回転子用板材と同一寸法でかつ互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ２種類の短冊状偏光子用板材を得る大面積偏光子用板材切断工程と、
上記短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材に、互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ２種類の短冊状偏光子用板材を短冊状偏光子用板材／片面傾斜型ファラデー回転子用板材／短冊状偏光子用板材の順で積層して短冊状の積層構造基板を作製する作製工程と、
得られた積層構造基板を上記積層構造体に相当する個別積層基板となるように切断する積層構造基板切断工程、
を備えることを特徴とする光アイソレータの製造方法。
光軸と交わる一方の光学面が他方の光学面に対し平行に形成されている大面積ファラデー回転子用板材を用意し、この大面積ファラデー回転子用板材を短冊状に切断して短冊状ファラデー回転子用板材を得る大面積ファラデー回転子用板材切断工程と、
得られた短冊状ファラデー回転子用板材をテーパ付きの治具に固定し、該テーパ付きの治具に斜め配置された短冊状ファラデー回転子用板材を片面研磨して短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材を得る研磨工程と、
大面積ファラデー回転子用板材と同一寸法でかつ互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ２種類の大面積偏光子用板材を用意し、２種類の大面積偏光子用板材を短冊状に切断して上記短冊状ファラデー回転子用板材と同一寸法でかつ互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ２種類の短冊状偏光子用板材を得る大面積偏光子用板材切断工程と、
上記短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材に、互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ２種類の短冊状偏光子用板材を短冊状偏光子用板材／片面傾斜型ファラデー回転子用板材／短冊状偏光子用板材の順で積層して短冊状の積層構造基板を作製する作製工程と、
得られた積層構造基板を上記積層構造体に相当する個別積層基板となるように切断する積層構造基板切断工程、
を備えることを特徴とする光アイソレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、偏光子／ファラデー回転子／偏光子の順で積層された積層構造体、若しくは、偏光子／ファラデー回転子／偏光子に複数段のファラデー回転子／偏光子が重ねて積層された多段積層構造体により構成された光アイソレータに係り、特に、光波長多重通信に対応する広波長帯域で動作可能な光アイソレータの改良に関するものである。
【背景技術】
【0002】
光アイソレータは、レーザ光源から出た光が光ファイバに導かれる順方向の損失が１ｄＢ以下と小さく、かつ、光ファイバからレーザ光源に導かれる逆方向の損失が２０ｄＢ以上と大きい特徴を持っている。このような特性を実現するため、光アイソレータには、少なくとも入出力側に各一枚の偏光子とファラデー回転子が不可欠である。また、高信頼性を要求される長距離伝送などの光信号の純度が高いエリアでは、レーザ光源への戻り光が更に抑えられている必要があり、４０ｄＢを超える要求がある。このような要求に対応するには、ファラデー回転子と偏光子を更に一対追加した２段構成とすることがある。
【0003】
現在標準的に使用されている偏光子はガラスである。また、一般のファラデー回転子は外部磁場による励磁が必要で、外部に磁場を印加するための磁石を伴うことが多い。例えば、特許文献１のように、円形磁石の内部にアイソレータを配置して使用する。
【0004】
他方で、光信号の中継や増幅器に使用される光アイソレータには、偏波無依存型が求められる。通常の偏波無依存型光アイソレータは、例えば複屈折結晶を楔形に加工した偏光子二枚とファラデー回転子一枚とで構成される。ところが、このような光アイソレータは、一つ一つの光学部品を個別の金属ホルダに固定して、相互の回転方向を調整して組み立てる必要があり、通信用アイソレータに比べ高価なものとなる。また、偏波無依存型光アイソレータとしては、エルビウムドープファイバンプ（ＥＤＦＡ）のような増幅器に使われる他に、半導体光増幅器用に求められることがある。この場合は、コスト的に一層安価なものが求められると同時に、実装密度の高い製品が必要となる。
【0005】
このような用途に有用な偏波無依存型光アイソレータとしては、例えば特許文献２に示されるように、少なくとも二枚の複屈折結晶板の間に一枚のファラデー回転子、一枚の半波長板を並列配置したものが既に知られている。
【0006】
ところで、近年、一本の光ファイバで通す信号を複数波長にすることで、伝送密度を高める技術が主流となっており、その中でもＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplex：波長分割多重）技術を用いることが多い。ＣＷＤＭ用デバイスでは、例えば、波長が１３１０ｎｍや１５５０ｎｍを基準として、一定の帯域幅をもたせる方法がみられる。この場合、多重波長光はプリズムレンズのような波長分散素子で各波長に分離され、光アイソレータは、各波長に対して必要となるが、波長によりファラデー回転子の回転角が異なるため、一般にはそれぞれの波長ごとにアイソレータチップを配する方法が採られている。この結果、波長ごとにアイソレータチップを配する非常に精密な組み立て技術が必要となり、光アイソレータは非常に高価にならざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開昭６３－１４２３２０号公報
【特許文献2】特開２００４－０２９３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、ＣＷＤＭ等の広い波長域を必要とする仕様環境においても、小型化が可能で、かつ、簡単な組み立て技術で、広い波長域で高いアイソレーションを維持できる光アイソレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
そこで、本発明者は、波長ごとにアイソレータチップを配する従来の手法に代えて幅方向一端側から他端側に向け光軸方向の厚さが連続的に増加する片面傾斜型ファラデー回転子を適用し、かつ、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上である材質のファラデー回転子を採用したところ上記課題が解決されることを見出すに至った。
【0010】
すなわち、本発明に係る第１の発明は、
光の偏光方向を予め決められた角度回転させるファラデー回転子と、互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ二枚の偏光子が、偏光子／ファラデー回転子／偏光子の順で積層された積層構造体、若しくは、上記偏光子／ファラデー回転子／偏光子に複数段のファラデー回転子／偏光子が重ねて積層された多段積層構造体により構成された光波長多重通信に対応する広波長帯域で動作可能な光アイソレータにおいて、
上記ファラデー回転子が、光軸と交わる一方の矩形状光学面が他方の矩形状光学面に対し斜めに形成されて一方の矩形状光学面と他方の矩形状光学面との間の光軸方向の厚さが矩形状光学面の幅方向一端側から他端側に向け連続的に増加する片面傾斜型ファラデー回転子により構成され、
かつ、波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を予め決められた角度回転させるファラデー回転子の波長λmの厚さをＴm、波長λm+1（但しλ1≦λm＜λm+1≦λn）の厚さをＴm+1とし、波長間隔［（λn－λ1）／（ｎ－１）］＝Δλとした場合、
ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上であることを特徴とする。
光の偏光方向を予め決められた角度回転させるファラデー回転子と、互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ二枚の偏光子が、偏光子／ファラデー回転子／偏光子の順で積層された積層構造体、若しくは、上記偏光子／ファラデー回転子／偏光子に複数段のファラデー回転子／偏光子が重ねて積層された多段積層構造体により構成された光波長多重通信に対応する広波長帯域で動作可能な光アイソレータにおいて、
上記ファラデー回転子が、光軸と交わる一方の矩形状光学面が他方の矩形状光学面に対し斜めに形成されて一方の矩形状光学面と他方の矩形状光学面との間の光軸方向の厚さが矩形状光学面の幅方向一端側から他端側に向け連続的に増加する片面傾斜型ファラデー回転子により構成され、
かつ、波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を予め決められた角度回転させるファラデー回転子の波長λmの厚さをＴm、波長λm+1（但しλ1≦λm＜λm+1≦λn）の厚さをＴm+1とし、波長間隔［（λn－λ1）／（ｎ－１）］＝Δλとした場合、
ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上であることを特徴とする。
【0011】
第２の発明は、
第１の発明に記載の光アイソレータにおいて、
上記予め決められた角度が４５度でありかつ上記ファラデー回転子が着磁されたビスマス系磁性ガーネット結晶膜で構成されている自己保磁型光アイソレータであることを特徴とする。
第１の発明に記載の光アイソレータにおいて、
上記予め決められた角度が４５度でありかつ上記ファラデー回転子が着磁されたビスマス系磁性ガーネット結晶膜で構成されている自己保磁型光アイソレータであることを特徴とする。
【0012】
第３の発明は、
第２の発明に記載の光アイソレータにおいて、
上記積層構造体若しくは多段積層構造体における光軸と交わる矩形状光学面の高さ寸法が０．５ｍｍ以下であり、上記矩形状光学面の幅寸法が０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であることを特徴とする。
第２の発明に記載の光アイソレータにおいて、
上記積層構造体若しくは多段積層構造体における光軸と交わる矩形状光学面の高さ寸法が０．５ｍｍ以下であり、上記矩形状光学面の幅寸法が０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【0013】
第４の発明は、
第２の発明に記載の光アイソレータにおいて、
波長域が１００ｎｍ以上に亘って３０ｄＢ以上のアイソレーションを有することを特徴とする。
第２の発明に記載の光アイソレータにおいて、
波長域が１００ｎｍ以上に亘って３０ｄＢ以上のアイソレーションを有することを特徴とする。
【0014】
第５の発明は、
第２の発明に記載の光アイソレータにおいて、
上記波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子の波長λ1～λnにおける通過位置を表示する印が、上記積層構造体若しくは多段積層構造体の光軸と交わる矩形状光学面の有効径外でかつ積層構造体若しくは多段積層構造体の幅方向一端側から他端側に亘って波長λ1～λnごと順次形成されていることを特徴とする。
第２の発明に記載の光アイソレータにおいて、
上記波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子の波長λ1～λnにおける通過位置を表示する印が、上記積層構造体若しくは多段積層構造体の光軸と交わる矩形状光学面の有効径外でかつ積層構造体若しくは多段積層構造体の幅方向一端側から他端側に亘って波長λ1～λnごと順次形成されていることを特徴とする。
【0015】
また、第６の発明は、
光の偏光方向を予め決められた角度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子と、互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ二枚の偏光子が、偏光子／片面傾斜型ファラデー回転子／偏光子の順で積層された積層構造体により構成された第１の発明に記載の光アイソレータの製造方法において、
光軸と交わる一方の光学面が他方の光学面に対し平行に形成されている大面積ファラデー回転子用板材を用意し、この大面積ファラデー回転子用板材を短冊状に切断して短冊状ファラデー回転子用板材を得る大面積ファラデー回転子用板材切断工程と、
得られた短冊状ファラデー回転子用板材をテーパ付きの治具に固定し、該テーパ付きの治具に斜め配置された短冊状ファラデー回転子用板材を片面研磨して短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材を得る研磨工程と、
大面積ファラデー回転子用板材と同一寸法でかつ互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ２種類の大面積偏光子用板材を用意し、２種類の大面積偏光子用板材を短冊状に切断して上記短冊状ファラデー回転子用板材と同一寸法でかつ互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ２種類の短冊状偏光子用板材を得る大面積偏光子用板材切断工程と、
上記短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材に、互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ２種類の短冊状偏光子用板材を短冊状偏光子用板材／片面傾斜型ファラデー回転子用板材／短冊状偏光子用板材の順で積層して短冊状の積層構造基板を作製する作製工程と、
得られた積層構造基板を上記積層構造体に相当する個別積層基板となるように切断する積層構造基板切断工程、
を備えることを特徴とする。
光の偏光方向を予め決められた角度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子と、互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ二枚の偏光子が、偏光子／片面傾斜型ファラデー回転子／偏光子の順で積層された積層構造体により構成された第１の発明に記載の光アイソレータの製造方法において、
光軸と交わる一方の光学面が他方の光学面に対し平行に形成されている大面積ファラデー回転子用板材を用意し、この大面積ファラデー回転子用板材を短冊状に切断して短冊状ファラデー回転子用板材を得る大面積ファラデー回転子用板材切断工程と、
得られた短冊状ファラデー回転子用板材をテーパ付きの治具に固定し、該テーパ付きの治具に斜め配置された短冊状ファラデー回転子用板材を片面研磨して短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材を得る研磨工程と、
大面積ファラデー回転子用板材と同一寸法でかつ互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ２種類の大面積偏光子用板材を用意し、２種類の大面積偏光子用板材を短冊状に切断して上記短冊状ファラデー回転子用板材と同一寸法でかつ互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ２種類の短冊状偏光子用板材を得る大面積偏光子用板材切断工程と、
上記短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材に、互いに予め決められた角度の偏光角差を持つ２種類の短冊状偏光子用板材を短冊状偏光子用板材／片面傾斜型ファラデー回転子用板材／短冊状偏光子用板材の順で積層して短冊状の積層構造基板を作製する作製工程と、
得られた積層構造基板を上記積層構造体に相当する個別積層基板となるように切断する積層構造基板切断工程、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
第１の発明に記載の光アイソレータによれば、
波長ごとにアイソレータチップを配する従来の手法に代えて片面傾斜型ファラデー回転子が適用されるため、複数のアイソレータチップを使用する従来構造に較べて専有面積の縮小が図れると共に、複数のアイソレータチップの精密かつ煩雑な組み立て作業をも省略することが可能となり、
かつ、波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を予め決められた角度回転させるファラデー回転子の波長λmの厚さをＴm、波長λm+1（但しλ1≦λm＜λm+1≦λn）の厚さをＴm+1とし、波長間隔［（λn－λ1）／（ｎ－１）］＝Δλとした場合、
ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上であることから、ファラデー回転子の十分な厚み差を確保することができるため、隣接波長（λmとλm+1）間における勾配加工が容易になって片面傾斜型ファラデー回転子を製造することが可能となる。
波長ごとにアイソレータチップを配する従来の手法に代えて片面傾斜型ファラデー回転子が適用されるため、複数のアイソレータチップを使用する従来構造に較べて専有面積の縮小が図れると共に、複数のアイソレータチップの精密かつ煩雑な組み立て作業をも省略することが可能となり、
かつ、波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を予め決められた角度回転させるファラデー回転子の波長λmの厚さをＴm、波長λm+1（但しλ1≦λm＜λm+1≦λn）の厚さをＴm+1とし、波長間隔［（λn－λ1）／（ｎ－１）］＝Δλとした場合、
ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上であることから、ファラデー回転子の十分な厚み差を確保することができるため、隣接波長（λmとλm+1）間における勾配加工が容易になって片面傾斜型ファラデー回転子を製造することが可能となる。
【0017】
また、第２の発明に記載の光アイソレータによれば、
片面傾斜型ファラデー回転子が着磁されたビスマス系磁性ガーネット結晶膜で構成されている自己保磁型光アイソレータであるため、特許文献１に記載された円筒磁石を不要にできることから光アイソレータの更なる小型化を図ることが可能となる。
片面傾斜型ファラデー回転子が着磁されたビスマス系磁性ガーネット結晶膜で構成されている自己保磁型光アイソレータであるため、特許文献１に記載された円筒磁石を不要にできることから光アイソレータの更なる小型化を図ることが可能となる。
【0018】
更に、第５の発明に記載の光アイソレータによれば、
片面傾斜型ファラデー回転子の波長λ1～λnにおける通過位置を表示する印が、光アイソレータを構成する積層構造体若しくは多段積層構造体の光軸と交わる矩形状光学面の有効径外でかつ積層構造体若しくは多段積層構造体の幅方向一端側から他端側に亘って波長λ1～λnごと順次形成されているため、ユーザーの用途により細かな波長調整がなされる場合、波長λ1～λnの通過位置を表示する上記印に合わせて位置調整することにより簡易に最大のアイソレーション（ＩＳＯ）を得ることが可能になる。
片面傾斜型ファラデー回転子の波長λ1～λnにおける通過位置を表示する印が、光アイソレータを構成する積層構造体若しくは多段積層構造体の光軸と交わる矩形状光学面の有効径外でかつ積層構造体若しくは多段積層構造体の幅方向一端側から他端側に亘って波長λ1～λnごと順次形成されているため、ユーザーの用途により細かな波長調整がなされる場合、波長λ1～λnの通過位置を表示する上記印に合わせて位置調整することにより簡易に最大のアイソレーション（ＩＳＯ）を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】図１（Ａ）は偏光子／片面傾斜型ファラデー回転子／偏光子から成る本発明に係る１段構成の自己保磁型光アイソレータの構成説明図、図１（Ｂ）は本発明に係る１段構成の自己保磁型光アイソレータの概略斜視図。
【図2】図２（Ａ）は偏光子／片面傾斜型ファラデー回転子／偏光子／片面傾斜型ファラデー回転子／偏光子から成る本発明に係る２段構成の自己保磁型光アイソレータの構成説明図、図２（Ｂ）は本発明に係る２段構成の自己保磁型光アイソレータの概略斜視図。
【図5】偏光子／ファラデー回転子／偏光子から成る１段構成の自己保磁型アイソレータチップを４個配した従来例に係る光アイソレータの概略斜視図。
【図6】偏光子／ファラデー回転子／偏光子から成る１段構成の自己保磁型アイソレータチップを６個配した比較例に係る光アイソレータの概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明に係る実施の形態について従来技術も挙げて具体的に説明する。
【0021】
１．従来技術
（１）ＣＷＤＭ等の広い波長域を必要とする従来の光アイソレータは、上述したように波長ごとに回転角を、例えば４５度に調整されたファラデー回転子が必要となる。
（１）ＣＷＤＭ等の広い波長域を必要とする従来の光アイソレータは、上述したように波長ごとに回転角を、例えば４５度に調整されたファラデー回転子が必要となる。
【0022】
例えば、４波長（波長λ1＜λ2＜λ3＜λ4）のＣＷＤＭ方式光トランシーバの場合、図５に示すように、第一偏光子１００ａ／厚さｔ1のファラデー回転子２０１／第二偏光子１００ｂから成る１段構成の自己保磁型アイソレータチップ３０１と、第一偏光子１００ａ／厚さｔ2のファラデー回転子２０２／第二偏光子１００ｂから成る１段構成の自己保磁型アイソレータチップ３０２と、第一偏光子１００ａ／厚さｔ3のファラデー回転子２０３／第二偏光子１００ｂから成る１段構成の自己保磁型アイソレータチップ３０３、および、第一偏光子１００ａ／厚さｔ4のファラデー回転子２０４／第二偏光子１００ｂから成る１段構成の自己保磁型アイソレータチップ３０４を基板４００上に配した光アイソレータが必要となる。尚、上記波長λ1＜λ2＜λ3＜λ4に対応して、アイソレータチップ３０１～３０４におけるファラデー回転子の厚さはｔ1＜ｔ2＜ｔ3＜ｔ4となっている。
【0023】
また、自己保磁型アイソレータチップ３０１～３０４は、磁気光学結晶膜である磁性ガーネット結晶膜から成るファラデー回転子２０１～２０４と、第一偏光子１００ａおよび第二偏光子１００ｂをエポキシ系接着材で接合している。上記ファラデー回転子２０１～２０４の両面には、第一偏光子１００ａと第二偏光子１００ｂとの接合面での反射を防止するため、対接着剤用に屈折率を調整した反射防止膜が形成される。また、第一偏光子１００ａと第二偏光子１００ｂの接着面にも対接着剤用の反射防止膜が形成される。更に、第一偏光子１００ａと第二偏光子１００ｂのレーザ光入射面および出射面には、接合先の材料に合わせて、対空気、あるいは対接着剤の反射防止膜が形成される。
【0024】
（２）そして、４波長の上記ＣＷＤＭ方式光トランシーバの場合、自己保磁型アイソレータチップ３０１～３０４を４種類用意する必要があるため、非常に精密な組み立て技術が必要となり、その結果、非常に高価にならざるを得なかった。
【0025】
２．本発明
（１）本発明に係る１段構成の光アイソレータ
本発明に係る１段構成の光アイソレータは、図１（Ａ）に示すように、光の偏光方向を予め決められた角度、例えば４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２と、互いに予め決められた角度、例えば４５度の偏光角差を持つ二枚の偏光子１ａ、１ｂが、偏光子１ａ／片面傾斜型ファラデー回転子２／偏光子１ｂの順で積層された積層構造体で構成され、かつ、着磁された磁性ガーネット結晶膜で片面傾斜型ファラデー回転子２が構成されて成る１段構成の自己保磁型光アイソレータに関する。
（１）本発明に係る１段構成の光アイソレータ
本発明に係る１段構成の光アイソレータは、図１（Ａ）に示すように、光の偏光方向を予め決められた角度、例えば４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２と、互いに予め決められた角度、例えば４５度の偏光角差を持つ二枚の偏光子１ａ、１ｂが、偏光子１ａ／片面傾斜型ファラデー回転子２／偏光子１ｂの順で積層された積層構造体で構成され、かつ、着磁された磁性ガーネット結晶膜で片面傾斜型ファラデー回転子２が構成されて成る１段構成の自己保磁型光アイソレータに関する。
【0026】
そして、片面傾斜型ファラデー回転子２は、図１（Ａ）に示すように、光軸と交わる一方の矩形状光学面２ａが他方の矩形状光学面２ｂに対し斜めに形成されて一方の矩形状光学面２ａと他方の矩形状光学面２ｂとの間の光軸方向の厚さが矩形状光学面の幅方向一端側２ｃから他端側２ｄに向け連続的に増加するように構成されている。
【0027】
更に、図１（Ａ）に示すように波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を予め決められた角度、例えば４５度回転させるファラデー回転子の波長λmの厚さをＴm、波長λm+1（但しλ1≦λm＜λm+1≦λn）の厚さをＴm+1とし、波長間隔［（λn－λ1）／（ｎ－１）］＝Δλとした場合、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上であることを特徴とする。
【0028】
（２）ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比
ＣＷＤＭ等の広い波長域を必要とする仕様において、一般に波長が１．２μｍ～１．６μｍの範囲であり、中心波長は１．３１μｍ、１．４８μｍ、１．５５μｍである。
ＣＷＤＭ等の広い波長域を必要とする仕様において、一般に波長が１．２μｍ～１．６μｍの範囲であり、中心波長は１．３１μｍ、１．４８μｍ、１．５５μｍである。
【0029】
この中心波長を基準に±０．０５μｍを２０ｎｍ～４０ｎｍの間隔（波長間隔）で動作するように設定れている。
【0030】
そして、本発明に係る光アイソレータにおいては、波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を予め決められた角度、例えば４５度回転させるファラデー回転子の波長λmの厚さをＴm、波長λm+1（但しλ1≦λm＜λm+1≦λn）の厚さをＴm+1とし、波長間隔［（λn－λ1）／（ｎ－１）］＝Δλとした場合、
ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上であることを特徴としている。
ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上であることを特徴としている。
【0031】
（2-1）ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上（表１では０．７５）であると、例えば、使用波長が中心波長１．３１μｍを含む最小波長λ1＝１．２５μｍ～最大波長λ6＝１．３５μｍ（λ1＝１２５０ｎｍ～λ6＝１３５０ｎｍ）の６波長の場合、最大波長λ6の偏光方向を４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２の厚さがＴ6＝５６０μｍ、最小波長λ1の偏光方向を４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２の厚さがＴ1＝４８５μｍとなる（表１参照）ため、最大波長λ6と最小波長λ1の通過位置における片面傾斜型ファラデー回転子２の厚み差は０．０７５ｍｍ（５６０μｍ－４８５μｍ＝７５μｍ）［実施例１参照］となる。
【0032】
このため、片面傾斜型ファラデー回転子の十分な厚み差を確保できることから、隣接波長（λmとλm+1）間における勾配加工が容易になって片面傾斜型ファラデー回転子の加工が困難になることはない。
【0033】
（2-2）他方、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７未満である場合、最大波長λ6の偏光方向を４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２の厚さＴ6と、最小波長λ1の偏光方向を４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２の厚さＴ1との厚み差は小さくなるため、片面傾斜型ファラデー回転子の十分な厚み差を確保できなくなることから、隣接波長（λmとλm+1）間における勾配加工が難しくなる結果、片面傾斜型ファラデー回転子の加工が困難となる。また、隣接波長（λmとλm+1）間の勾配加工が可能となるように片面傾斜型ファラデー回転子の幅方向寸法を短くした場合、隣接波長（λmとλm+1）が近接してしまう結果、隣接波長（λmとλm+1）間の回転角度を微調整する機構等が必要になる等の別な問題を生ずる。
【0034】
（2-3）ところで、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比に関しては、ファラデー回転子の材質やファラデー回転子周囲の磁場環境等の影響を受けて変動する。このため、本発明に係る光アイソレータのファラデー回転子としては、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上になるビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜（ＲＩＧ）を適用することが好ましい。
【0035】
（３）アイソレーション（ＩＳＯ）等
実施例において説明するが、本発明に係る光アイソレータの製造方法においては、短冊状に切断されたファラデー回転子用部材をテーパ付きの治具に固定し、該テーパ付きの治具に斜め配置されたファラデー回転子用部材を片面研磨してその勾配加工を行うため、直線度（平面度）が高くかつ高精度でこの勾配を加工することが可能となる。
実施例において説明するが、本発明に係る光アイソレータの製造方法においては、短冊状に切断されたファラデー回転子用部材をテーパ付きの治具に固定し、該テーパ付きの治具に斜め配置されたファラデー回転子用部材を片面研磨してその勾配加工を行うため、直線度（平面度）が高くかつ高精度でこの勾配を加工することが可能となる。
【0036】
また、本発明に係る光アイソレータにおいては、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が０．７以上の一定値を維持し、かつ、片面傾斜型ファラデー回転子の勾配が直線的に高精度で加工されているため、片面傾斜型ファラデー回転子の所定位置で各波長における光の回転角度を４５°±０．２°以内に抑えることができることから、各波長でのアイソレーション（ＩＳＯ）について３０ｄＢ以上を確保することが可能となる。
【0037】
また、光アイソレータの構成を、後述する偏光子／片面傾斜型ファラデー回転子／偏光子／片面傾斜型ファラデー回転子／偏光子の２段構成とし、２枚の片面傾斜型ファラデー回転子で光の偏光方向を９０度回転させることにより各波長でのアイソレーションについて４０ｄＢ以上を確保することが可能となるため、高信頼性が要求される長距離伝送装置等に用いられるデバイスに利用することができる。
【0038】
（４）自己保磁型光アイソレータ
本発明に係る光アイソレータは、着磁されたビスマス系磁性ガーネット結晶膜（ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜）により片面傾斜型ファラデー回転子を構成した自己保磁型光アイソレータであることが好ましい。自己保磁型の光アイソレータは、ファラデー回転子が自己保磁力を有することで磁石が不要となり、光アイソレータの大きさを更に小型化することが可能となる。
本発明に係る光アイソレータは、着磁されたビスマス系磁性ガーネット結晶膜（ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜）により片面傾斜型ファラデー回転子を構成した自己保磁型光アイソレータであることが好ましい。自己保磁型の光アイソレータは、ファラデー回転子が自己保磁力を有することで磁石が不要となり、光アイソレータの大きさを更に小型化することが可能となる。
【0039】
尚、ファラデー回転子に自己保磁力を持たせるため、ファラデー回転子の光が通過する方向に対して平行に磁界２，０００～５，０００ Ｏｅを加えて着磁する。
【0040】
（５）ファラデー回転子の光軸と交わる光学面の面積
本発明に係る自己保磁型光アイソレータにおいて、ファラデー回転子の光軸と交わる光学面の面積は２．０ｍｍ2以下が好ましい。光学面の面積が２．０ｍｍ2を超えた場合、磁化方向が反転するデラッチと呼ばれる現象が発生し易くなるからである。このため、ファラデー回転子の光軸と交わる光学面の面積は上記範囲内に設定することが好ましい。
本発明に係る自己保磁型光アイソレータにおいて、ファラデー回転子の光軸と交わる光学面の面積は２．０ｍｍ2以下が好ましい。光学面の面積が２．０ｍｍ2を超えた場合、磁化方向が反転するデラッチと呼ばれる現象が発生し易くなるからである。このため、ファラデー回転子の光軸と交わる光学面の面積は上記範囲内に設定することが好ましい。
【0041】
また、ファラデー回転子の光軸と交わる光学面に対し波長が異なるレーザ光を一列に並べて入射させ、レーザ光が入射される光学面の幅方向を長くしてもよい。例えば、レーザ光径（半値幅）は一般的にφ０．２ｍｍであり、レーザ光の大きさはこの２倍程度必要である。このため、光学面の高さは０．４ｍｍ以上であり、幅方向のピッチは０．４ｍｍ以上となる。また、ピッチは品質等に影響がなければ自由に設定できる。尚、光学面の面積が２．０ｍｍ2以下の条件から、光学面の高さが０．５ｍｍの場合、光学面における幅の上限は４ｍｍ以下となる。
【0042】
（６）通過位置を表示する印
本発明に係る光アイソレータにおいては、波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を、例えば４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子の波長λ1～λnにおける通過位置を表示する印２１（図１Ｂ参照）が、光アイソレータを構成する積層構造体２２の光軸と交わる矩形状光学面の有効径外でかつ積層構造体２２の幅方向一端側２ｃから他端側２ｄに亘って波長λ1～λnごとレーザマーカー等により順次刻印されていてもよい。
本発明に係る光アイソレータにおいては、波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を、例えば４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子の波長λ1～λnにおける通過位置を表示する印２１（図１Ｂ参照）が、光アイソレータを構成する積層構造体２２の光軸と交わる矩形状光学面の有効径外でかつ積層構造体２２の幅方向一端側２ｃから他端側２ｄに亘って波長λ1～λnごとレーザマーカー等により順次刻印されていてもよい。
【0043】
消光率を計測することができないユーザーにおいて、波長に相当する座標を直読できるため、本発明に係る光アイソレータを簡単に設置することが可能となる。
【0044】
尚、図１（Ｂ）において、符号２３は積層構造体２２の幅方向一端側２ｃを「０ｍｍ」とする座標始点位置を示しており、積層構造体２２の幅方向一端側２ｃから他端側２ｄに向かって座標間隔「０．４ｍｍ」の位置に波長λ1～λnの通過位置を表示する印２１がそれぞれ設けられており、座標終点位置は「２．８ｍｍ」となっている（表１参照）。
【0045】
（７）本発明に係る２段構成の光アイソレータ
本発明に係る２段構成の光アイソレータは、図２（Ａ）に示すように、光の偏光方向を予め決められた角度、例えば４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２と、互いに予め決められた角度、例えば４５度の偏光角差を持つ二枚の偏光子１ａ、１ｂが、偏光子１ａ／片面傾斜型ファラデー回転子２／偏光子１ｂの順で積層された積層構造体に、光の偏光方向を予め決められた角度、例えば４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２’／偏光子１ｃが重ねて積層された多段積層構造体２４で構成され、かつ、着磁された磁性ガーネット結晶膜により片面傾斜型ファラデー回転子２と片面傾斜型ファラデー回転子２’がそれぞれ構成されて成る２段構成の自己保磁型光アイソレータに関する。
本発明に係る２段構成の光アイソレータは、図２（Ａ）に示すように、光の偏光方向を予め決められた角度、例えば４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２と、互いに予め決められた角度、例えば４５度の偏光角差を持つ二枚の偏光子１ａ、１ｂが、偏光子１ａ／片面傾斜型ファラデー回転子２／偏光子１ｂの順で積層された積層構造体に、光の偏光方向を予め決められた角度、例えば４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２’／偏光子１ｃが重ねて積層された多段積層構造体２４で構成され、かつ、着磁された磁性ガーネット結晶膜により片面傾斜型ファラデー回転子２と片面傾斜型ファラデー回転子２’がそれぞれ構成されて成る２段構成の自己保磁型光アイソレータに関する。
【0046】
そして、片面傾斜型ファラデー回転子２は、図１（Ａ）に示した片面傾斜型ファラデー回転子２と同様、光軸と交わる一方の矩形状光学面が他方の矩形状光学面に対し斜めに形成されて一方の矩形状光学面と他方の矩形状光学面との間の光軸方向の厚さが矩形状光学面の幅方向一端側２ｃから他端側２ｄに向け連続的に増加するように構成されており、上記片面傾斜型ファラデー回転子２’も図１（Ａ）に示した片面傾斜型ファラデー回転子２と同一である。
【0047】
また、図２（Ａ）に示すように波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を予め決められた角度、例えば４５度回転させるファラデー回転子の波長λmの厚さをＴm、波長λm+1（但しλ1≦λm＜λm+1≦λn）の厚さをＴm+1とし、波長間隔［（λn－λ1）／（ｎ－１）］＝Δλとした場合、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比がそれぞれのファラデー回転子において０．７以上であることを特徴としている。
【0048】
更に、この光アイソレータにおいても、波長λ1～λn（λ1＜λn）の光が入射されて各光の偏光方向を、例えば４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２と片面傾斜型ファラデー回転子２’の波長λ1～λnにおける通過位置を表示する印２１（図２Ｂ参照）が、光アイソレータを構成する多段積層構造体２４の光軸と交わる矩形状光学面の有効径外でかつ多段積層構造体２４の幅方向一端側２ｃから他端側２ｄに亘って波長λ1～λnごとレーザマーカー等により順次刻印されていてもよい。
【0049】
そして、各ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比がそれぞれ０．７以上（表３では０．７５）であるため、片面傾斜型ファラデー回転子２および片面傾斜型ファラデー回転子２’の十分な厚み差を確保できることから、隣接波長（λmとλm+1）間における勾配加工が容易になって片面傾斜型ファラデー回転子２および片面傾斜型ファラデー回転子２’の加工が困難になることもない。
【実施例0050】
以下、本発明の実施例について比較例も挙げて具体的に説明する。
【0051】
［実施例１］
１．光アイソレータ
実施例１に係る光アイソレータは、６波長のＣＷＤＭ方式光トランシーバに用いる、自己保磁型光アイソレータとした。このときの使用波長は、（λ1＝１２５０ｎｍ）～（λ6＝１３５０ｎｍ）であり、波長間隔が２０ｎｍの６波長とした。レーザ光径（半値幅）φ０．２ｍｍ用であり、光学面のサイズは、高さ０．５ｍｍ、幅方向のピッチを０．４ｍｍとし、幅を２．８ｍｍとした。
１．光アイソレータ
実施例１に係る光アイソレータは、６波長のＣＷＤＭ方式光トランシーバに用いる、自己保磁型光アイソレータとした。このときの使用波長は、（λ1＝１２５０ｎｍ）～（λ6＝１３５０ｎｍ）であり、波長間隔が２０ｎｍの６波長とした。レーザ光径（半値幅）φ０．２ｍｍ用であり、光学面のサイズは、高さ０．５ｍｍ、幅方向のピッチを０．４ｍｍとし、幅を２．８ｍｍとした。
【0052】
そして、実施例１に係る光アイソレータは、図１（Ａ）に示した偏光子１ａ／片面傾斜型ファラデー回転子２／偏光子１ｂの積層構造体で構成される１段構成の自己保磁型光アイソレータと同一である。
【0053】
上記偏光子１ａ、１ｂやファラデー回転子２等の光学素子は、透光性のエポキシ接着剤や常温接合で積層構造体２２とするが、偏光子１ａ、１ｂとファラデー回転子２の界面での光の反射を防止するため、反射防止膜を形成してから接合している。
【0054】
上記片面傾斜型ファラデー回転子２は、ビスマス系の磁性ガーネット結晶膜により構成され、その屈折率は２．２～２．４（波長１２００～１６００ｎｍ）のものを使用した。
【0055】
上記偏光子１ａ、１ｂは、ガラスを母材とする互いに４５度の偏光角差を持つ吸収型偏光子（Corning社製 PolarCor）を２枚用いた。偏光子１ａ、１ｂの屈折率は、母材であるガラスや石英の屈折率と同じ１．５である。
【0056】
偏光子１ａ、１ｂやファラデー回転子２等光学素子の接合には光学用エポキシ接着材を用いた。このエポキシ接着材から合成されるエポキシ樹脂の屈折率は１．４～１．５近辺である。
【0057】
また、上記反射防止膜は、高屈折率層（Ｔａ2Ｏ5）と低屈折率層（ＳｉＯ2）を５層積層して構成し、それぞれの光学素子間で反射率が０．３％以下になるようにマッチングをとっている。
【0058】
【0059】
（１）大面積ファラデー回転子用板材の切断工程
光軸と交わる一方の光学面が他方の光学面に対し平行に形成されている図３（Ａ）に示す大面積ファラデー回転子用板材１０を用意し、この大面積ファラデー回転子用板材１０を短冊状に切断して図３（Ｂ）に示す３枚の短冊状ファラデー回転子用板材１１、１２、１３を得た。
光軸と交わる一方の光学面が他方の光学面に対し平行に形成されている図３（Ａ）に示す大面積ファラデー回転子用板材１０を用意し、この大面積ファラデー回転子用板材１０を短冊状に切断して図３（Ｂ）に示す３枚の短冊状ファラデー回転子用板材１１、１２、１３を得た。
【0060】
（２）研磨工程
そして、得られた短冊状ファラデー回転子用板材１１、１２、１３を図３（Ｃ）に示すテーパ付きの治具２０に固定し、かつ、該テーパ付きの治具２０に斜め配置された短冊状ファラデー回転子用板材１１、１２、１３を、図４（Ａ）に示す砥石３０により片面研磨して、一定の勾配を持った短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材１１’、１２’、１３’を得た。
そして、得られた短冊状ファラデー回転子用板材１１、１２、１３を図３（Ｃ）に示すテーパ付きの治具２０に固定し、かつ、該テーパ付きの治具２０に斜め配置された短冊状ファラデー回転子用板材１１、１２、１３を、図４（Ａ）に示す砥石３０により片面研磨して、一定の勾配を持った短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材１１’、１２’、１３’を得た。
【0061】
尚、片面傾斜型ファラデー回転子用板材１１’、１２’、１３’の勾配は、図１（Ａ）に示した波長λ1～波長λn（λ1＜λn、λn＝λ6）の光がビスマス系磁性ガーネット結晶膜から成る片面傾斜型ファラデー回転子２に入射され、各光の偏光方向が４５度回転される片面傾斜型ファラデー回転子２の厚みの関係から必要となる勾配を算定して決定している。
【0062】
（３）大面積偏光子用板材の切断工程
次いで、上記大面積ファラデー回転子用板材１０と同一寸法でかつ互いに４５度の偏光角差を持つ２種類の大面積偏光子用板材（図示せず）を用意し、２種類の大面積偏光子用板材を短冊状に切断して上記短冊状ファラデー回転子用板材１１、１２、１３と同一寸法でかつ互いに４５度の偏光角差を持つ２種類の短冊状偏光子用板材をそれぞれ得た。
次いで、上記大面積ファラデー回転子用板材１０と同一寸法でかつ互いに４５度の偏光角差を持つ２種類の大面積偏光子用板材（図示せず）を用意し、２種類の大面積偏光子用板材を短冊状に切断して上記短冊状ファラデー回転子用板材１１、１２、１３と同一寸法でかつ互いに４５度の偏光角差を持つ２種類の短冊状偏光子用板材をそれぞれ得た。
【0063】
（４）積層構造基板の作製工程
次いで、図４（Ｂ）に示す短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材１１’に、互いに４５度の偏光角差を持つ２種類の短冊状偏光子用板材４０ａ、４０ｂを、短冊状偏光子用板材４０ａ／片面傾斜型ファラデー回転子用板材１１’／短冊状偏光子用板材４０ｂの順で片面傾斜型ファラデー回転子用板材１１’を押さえるように貼付け（積層し）て短冊状の積層構造基板５０を作製した。
次いで、図４（Ｂ）に示す短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材１１’に、互いに４５度の偏光角差を持つ２種類の短冊状偏光子用板材４０ａ、４０ｂを、短冊状偏光子用板材４０ａ／片面傾斜型ファラデー回転子用板材１１’／短冊状偏光子用板材４０ｂの順で片面傾斜型ファラデー回転子用板材１１’を押さえるように貼付け（積層し）て短冊状の積層構造基板５０を作製した。
【0064】
（５）積層構造基板の切断工程
そして、図４（Ｃ）に示すように短冊状の積層構造基板５０を、上記積層構造体に相当する個別積層基板となるように切断して実施例１に係る光アイソレータのチップ外観が完成した。
そして、図４（Ｃ）に示すように短冊状の積層構造基板５０を、上記積層構造体に相当する個別積層基板となるように切断して実施例１に係る光アイソレータのチップ外観が完成した。
【0065】
尚、本実施例では、チップ高さが０．５ｍｍとなるように実施しているが、これを超えると、自己保磁型光アイソレータがデラッチして設計の光回転角が得られない割合が増加していくことが分かっている。このため、０．５ｍｍを指針として共有化した。
【0066】
（６）着磁
最終的に自己保磁型光アイソレータとするため、積層構造体に相当する個別積層基板に対して光が通過する方向に３，０００ Ｏｅの磁界を平行に加え、片面傾斜型ファラデー回転子２を構成するビスマス系磁性ガーネット結晶膜を着磁することで実施例１に係る光アイソレータを完成させた（図４Ｄ参照）。
最終的に自己保磁型光アイソレータとするため、積層構造体に相当する個別積層基板に対して光が通過する方向に３，０００ Ｏｅの磁界を平行に加え、片面傾斜型ファラデー回転子２を構成するビスマス系磁性ガーネット結晶膜を着磁することで実施例１に係る光アイソレータを完成させた（図４Ｄ参照）。
【0067】
（７）通過位置を表示する印
波長λ1～λ6の光が入射されて各光の偏光方向を４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２の波長λ1～λn（λ1＜λn、λn＝λ6）における通過位置を表示する印２１（図１Ｂ参照）が、光アイソレータを構成する積層構造体２２の光軸と交わる矩形状光学面の有効径外でかつ積層構造体２２の幅方向一端側２ｃから他端側２ｄに亘って波長λ1～λ6ごとレーザマーカー等により順次刻印した。
波長λ1～λ6の光が入射されて各光の偏光方向を４５度回転させる片面傾斜型ファラデー回転子２の波長λ1～λn（λ1＜λn、λn＝λ6）における通過位置を表示する印２１（図１Ｂ参照）が、光アイソレータを構成する積層構造体２２の光軸と交わる矩形状光学面の有効径外でかつ積層構造体２２の幅方向一端側２ｃから他端側２ｄに亘って波長λ1～λ6ごとレーザマーカー等により順次刻印した。
【0068】
【表1】
【0069】
３．ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比
（１）光アイソレータの使用波長（λ1～λ6）については上記表１の「波長（ｎｍ）λ1～λ6」欄に、波長λ1～λ6の光が入射されて各光の偏光方向を４５度回転させるファラデー回転子の各波長λ1～λ6における厚さについては表１の「ＦＲ厚（μｍ）Ｔ1～Ｔ6」欄に、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比については表１の「（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／Δλμｍ」欄にそれぞれ記載した。
（１）光アイソレータの使用波長（λ1～λ6）については上記表１の「波長（ｎｍ）λ1～λ6」欄に、波長λ1～λ6の光が入射されて各光の偏光方向を４５度回転させるファラデー回転子の各波長λ1～λ6における厚さについては表１の「ＦＲ厚（μｍ）Ｔ1～Ｔ6」欄に、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比については表１の「（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／Δλμｍ」欄にそれぞれ記載した。
【0070】
（２）表１の「（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／Δλμｍ」欄から確認されるように、実施例１に係る光アイソレータにおいてはファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が「０．７５」と０．７以上であるため、片面傾斜型ファラデー回転子の十分な厚み差を確保できることから、隣接波長（λmとλm+1）間における勾配加工が容易になって片面傾斜型ファラデー回転子の加工が困難でないことを確認した。
【0071】
因みに、実施例１に係る光アイソレータのチップサイズ（すなわち、図１Ｂに示す積層構造体２２のサイズ）は、高さが０．５ｍｍ、幅が２．８ｍｍ（表１の座標欄参照）であり、ＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplex：波長分割多重）の広い波長域を必要とする仕様環境においてその小型化が達成されていることを確認した。
【0072】
４．光アイソレータの特性
表１の「ＩＬ（ｄＢ）」（挿入損失）欄、および、「ＩＳＯ（ｄＢ）」（アイソレーション）欄から確認されるように、実施例１に係る光アイソレータにおいては、１２５０ｎｍ～１３５０ｎｍの波長帯域において、挿入損失０．３ｄＢ、および、３０ｄＢ以上のアイソレーションが確保されており、ＣＷＤＭの広い波長域を必要とする仕様環境において高いアイソレーションを維持できることを確認した。
表１の「ＩＬ（ｄＢ）」（挿入損失）欄、および、「ＩＳＯ（ｄＢ）」（アイソレーション）欄から確認されるように、実施例１に係る光アイソレータにおいては、１２５０ｎｍ～１３５０ｎｍの波長帯域において、挿入損失０．３ｄＢ、および、３０ｄＢ以上のアイソレーションが確保されており、ＣＷＤＭの広い波長域を必要とする仕様環境において高いアイソレーションを維持できることを確認した。
【0073】
［実施例２］
１．光アイソレータ
実施例２に係る光アイソレータは、使用波長（λ1＝１４９０ｎｍ）～（λ6＝１５９０ｎｍ）が相違する点を除き実施例１に係る光アイソレータと同一である。
１．光アイソレータ
実施例２に係る光アイソレータは、使用波長（λ1＝１４９０ｎｍ）～（λ6＝１５９０ｎｍ）が相違する点を除き実施例１に係る光アイソレータと同一である。
【0074】
但し、実施例１とは使用波長が相違するため、波長λ1～λ6の光が入射されて各光の偏光方向を４５度回転させるファラデー回転子の各波長λ1～λ6における厚さも実施例１とは相違し、かつ、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比も相違する（下記表２参照）。
【0075】
【表2】
【0076】
２．ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比
（１）光アイソレータの使用波長（λ1～λ6）については上記表２の「波長（ｎｍ）λ1～λ6」欄に、波長λ1～λ6の光が入射されて各光の偏光方向を４５度回転させるファラデー回転子の各波長λ1～λ6における厚さについては表２の「ＦＲ厚（μｍ）Ｔ1～Ｔ6」欄に、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比については表２の「（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／Δλμｍ」欄にそれぞれ記載した。
（１）光アイソレータの使用波長（λ1～λ6）については上記表２の「波長（ｎｍ）λ1～λ6」欄に、波長λ1～λ6の光が入射されて各光の偏光方向を４５度回転させるファラデー回転子の各波長λ1～λ6における厚さについては表２の「ＦＲ厚（μｍ）Ｔ1～Ｔ6」欄に、ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比については表２の「（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／Δλμｍ」欄にそれぞれ記載した。
【0077】
（２）表２の「（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／Δλμｍ」欄から確認されるように、実施例２に係る光アイソレータにおいてもファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が「１．００」と０．７以上であるため、片面傾斜型ファラデー回転子の十分な厚み差を確保できることから、隣接波長（λmとλm+1）間における勾配加工が容易になって片面傾斜型ファラデー回転子の加工が困難でないことを確認した。
【0078】
因みに、実施例２に係る光アイソレータのチップサイズ（すなわち、図１Ｂに示す積層構造体２２のサイズ）は、高さが０．５ｍｍ、幅が２．８ｍｍ（表２の座標欄参照）であり、ＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplex：波長分割多重）の広い波長域を必要とする仕様環境においてその小型化が達成されていることを確認した。
【0079】
３．光アイソレータの特性
表２の「ＩＬ（ｄＢ）」（挿入損失）欄、および、「ＩＳＯ（ｄＢ）」（アイソレーション）欄から確認されるように、実施例２に係る光アイソレータにおいても、１４９０ｎｍ～１５９０ｎｍの波長帯域において、挿入損失０．３ｄＢ、および、３０ｄＢ以上のアイソレーションが確保されており、ＣＷＤＭの広い波長域を必要とする仕様環境において高いアイソレーションを維持できることを確認した。
表２の「ＩＬ（ｄＢ）」（挿入損失）欄、および、「ＩＳＯ（ｄＢ）」（アイソレーション）欄から確認されるように、実施例２に係る光アイソレータにおいても、１４９０ｎｍ～１５９０ｎｍの波長帯域において、挿入損失０．３ｄＢ、および、３０ｄＢ以上のアイソレーションが確保されており、ＣＷＤＭの広い波長域を必要とする仕様環境において高いアイソレーションを維持できることを確認した。
【0080】
［比較例１］
実施例１に係る光アイソレータに代えて、第一偏光子／ファラデー回転子／第二偏光子から成る１段構成の自己保磁型アイソレータチップ（高さ０．５ｍｍ、幅０．５ｍｍ）を６波長分（λ1＝１２５０ｎｍ、λ2＝１２７０ｎｍ、λ3＝１２９０ｎｍ、λ4＝１３１０ｎｍ、λ5＝１３３０ｎｍ、および、λ6＝１３５０ｎｍ）用意した。
実施例１に係る光アイソレータに代えて、第一偏光子／ファラデー回転子／第二偏光子から成る１段構成の自己保磁型アイソレータチップ（高さ０．５ｍｍ、幅０．５ｍｍ）を６波長分（λ1＝１２５０ｎｍ、λ2＝１２７０ｎｍ、λ3＝１２９０ｎｍ、λ4＝１３１０ｎｍ、λ5＝１３３０ｎｍ、および、λ6＝１３５０ｎｍ）用意した。
【0081】
そして、図６に示すように、第一偏光子１００ａ／厚さＴ1＝４８５μｍのファラデー回転子４０１／第二偏光子１００ｂから成るアイソレータチップ５０１と、第一偏光子１００ａ／厚さＴ2＝５００μｍのファラデー回転子４０２／第二偏光子１００ｂから成るアイソレータチップ５０２と、第一偏光子１００ａ／厚さＴ3＝５１５μｍのファラデー回転子４０３／第二偏光子１００ｂから成るアイソレータチップ５０３と、第一偏光子１００ａ／厚さＴ4＝５３０μｍのファラデー回転子４０４／第二偏光子１００ｂから成るアイソレータチップ５０４と、第一偏光子１００ａ／厚さＴ5＝５４５μｍのファラデー回転子４０５／第二偏光子１００ｂから成るアイソレータチップ５０５、および、第一偏光子１００ａ／厚さＴ6＝５６０μｍのファラデー回転子４０６／第二偏光子１００ｂから成るアイソレータチップ５０６を基板４００上に配置して比較例１に係る光アイソレータを組み立てた。
【0082】
尚、各アイソレータチップ間は、最近接距離０．５ｍｍの間隔を空ける必要があることから、比較例１に係る光アイソレータの光軸と交わる光学面は高さ０．５ｍｍ、幅５．５ｍｍとなり、実施例１に係る光アイソレータのチップサイズ（高さ０．５ｍｍ、幅２．８ｍｍ）より著しく大きくなった。
【0083】
そして、６枚のアイソレータチップ５０１～５０６を同時に組み立てるため、非常に精密な組み立て技術が必要となった。
【0084】
［実施例３］
１．光アイソレータ
実施例３に係る光アイソレータは、図２（Ａ）に示した偏光子１ａ／片面傾斜型ファラデー回転子２／偏光子１ｂ／片面傾斜型ファラデー回転子２’／偏光子１ｃの多段積層構造体で構成された２段構成の自己保磁型光アイソレータと同一である。
１．光アイソレータ
実施例３に係る光アイソレータは、図２（Ａ）に示した偏光子１ａ／片面傾斜型ファラデー回転子２／偏光子１ｂ／片面傾斜型ファラデー回転子２’／偏光子１ｃの多段積層構造体で構成された２段構成の自己保磁型光アイソレータと同一である。
【0085】
そして、下記表３の「各ＦＲ厚（μｍ）Ｔ1～Ｔ6」欄、「各（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／Δλμｍ」欄、および、「各回転角（ｄｅｇ．）」欄は、片面傾斜型ファラデー回転子２と片面傾斜型ファラデー回転子２’の各１枚における数値（同一）を示している。
【0086】
また、実施例３に係る光アイソレータの回転角度は、片面傾斜型ファラデー回転子２と片面傾斜型ファラデー回転子２’の各ファラデー回転子を作用させて９０度とし、かつ、表３の「ＩＬ（ｄＢ）」と「ＩＳＯ（ｄＢ）」は片面傾斜型ファラデー回転子２と片面傾斜型ファラデー回転子２’それぞれ合わせたときの特性値とした。
【0087】
【表3】
【0088】
２．ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比
（１）光アイソレータの使用波長（λ1～λ6）は表３「波長（ｎｍ）λ1～λ6」欄に、波長λ1～λ6の光が入射されて偏光方向を４５度回転させる各ファラデー回転子の波長λ1～λ6における厚さは表３「各ＦＲ厚（μｍ）Ｔ1～Ｔ6」欄に、各ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比は表３「各（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／Δλμｍ」欄にそれぞれ記載した。
（１）光アイソレータの使用波長（λ1～λ6）は表３「波長（ｎｍ）λ1～λ6」欄に、波長λ1～λ6の光が入射されて偏光方向を４５度回転させる各ファラデー回転子の波長λ1～λ6における厚さは表３「各ＦＲ厚（μｍ）Ｔ1～Ｔ6」欄に、各ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比は表３「各（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／Δλμｍ」欄にそれぞれ記載した。
【0089】
（２）表３の「各（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／Δλμｍ」欄から確認されるように、実施例３に係る光アイソレータにおいては各ファラデー回転子の厚み差（Ｔm+1－Ｔm）ｍｍ／波長間隔Δλμｍの比が「０．７５」と０．７以上であるため、各片面傾斜型ファラデー回転子の十分な厚み差を確保できることから、隣接波長（λmとλm+1）間における勾配加工が容易になって片面傾斜型ファラデー回転子の加工が困難でないことを確認した。
【0090】
因みに、実施例３に係る光アイソレータのチップサイズ（すなわち、図２Ｂに示す多段積層構造体２４のサイズ）は、高さが０．５ｍｍ、幅が２．８ｍｍ（表３の座標欄参照）であり、ＣＷＤＭの広い波長域を必要とする仕様環境においてその小型化が達成されていることを確認した。
【0091】
３．光アイソレータの特性
表３の「ＩＬ（ｄＢ）」欄、および、「ＩＳＯ（ｄＢ）欄から確認されるように、実施例３に係る光アイソレータにおいては、１２５０ｎｍ～１３５０ｎｍの波長帯域において、挿入損失が０．６ｄＢと若干増加したが、４０ｄＢを上回るアイソレーションが確保されており、ＣＷＤＭの広い波長域を必要とする仕様環境において高いアイソレーションを維持できることを確認した。
表３の「ＩＬ（ｄＢ）」欄、および、「ＩＳＯ（ｄＢ）欄から確認されるように、実施例３に係る光アイソレータにおいては、１２５０ｎｍ～１３５０ｎｍの波長帯域において、挿入損失が０．６ｄＢと若干増加したが、４０ｄＢを上回るアイソレーションが確保されており、ＣＷＤＭの広い波長域を必要とする仕様環境において高いアイソレーションを維持できることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【0092】
本発明に係る光アイソレータによれば、複数のアイソレータチップを使用する従来構造に較べて専有面積の縮小が図れ、かつ、複数のアイソレータチップの精密で煩雑な組み立て作業をも省略できるため、光波長多重通信に対応する広波長帯域で動作可能な光アイソレータとして利用される産業上の利用可能性を有している。
【符号の説明】
【0093】
１ａ、１ｂ、１ｃ 偏光子
２ 片面傾斜型ファラデー回転子
２’ 片面傾斜型ファラデー回転子
２ａ 一方の矩形状光学面
２ｂ 他方の矩形状光学面
２ｃ 幅方向一端側
２ｄ 幅方向他端側
１０ 大面積ファラデー回転子用板材
１１、１２、１３ 短冊状ファラデー回転子用板材
１１’、１２’、１３’ 短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材
２０ テーパ付きの治具
２１ 印
２２ 積層構造体
２３ 幅方向一端側２ｃを０とする座標始点位置
２４ 多段積層構造体
３０ 砥石
４０ａ、４０ｂ 短冊状偏光子用板材
５０ 積層構造基板
１００ａ 第一偏光子
１００ｂ 第二偏光子
２０１、２０２、２０３、２０４ ファラデー回転子
３０１、３０２、３０３、３０４ 自己保磁型アイソレータチップ
４００ 基板
４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６ ファラデー回転子
５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６ 自己保磁型アイソレータチップ
２ 片面傾斜型ファラデー回転子
２’ 片面傾斜型ファラデー回転子
２ａ 一方の矩形状光学面
２ｂ 他方の矩形状光学面
２ｃ 幅方向一端側
２ｄ 幅方向他端側
１０ 大面積ファラデー回転子用板材
１１、１２、１３ 短冊状ファラデー回転子用板材
１１’、１２’、１３’ 短冊状の片面傾斜型ファラデー回転子用板材
２０ テーパ付きの治具
２１ 印
２２ 積層構造体
２３ 幅方向一端側２ｃを０とする座標始点位置
２４ 多段積層構造体
３０ 砥石
４０ａ、４０ｂ 短冊状偏光子用板材
５０ 積層構造基板
１００ａ 第一偏光子
１００ｂ 第二偏光子
２０１、２０２、２０３、２０４ ファラデー回転子
３０１、３０２、３０３、３０４ 自己保磁型アイソレータチップ
４００ 基板
４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６ ファラデー回転子
５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６ 自己保磁型アイソレータチップ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】