光アイソレータの放熱構造
【課題】 光アイソレータの機能を損なうことなくファラデー素子の温度上昇を抑制し、安定した光学特性を得る。
【解決手段】 外熱伝導カバー体３内にアイソレータホルダ２を収納し、アイソレータホルダ２内に磁気光学結晶膜１２、第１及び第２の熱伝導部６，７，８，９、偏光子１５，１６及び磁石１８をそれぞれ配置し、第２の熱伝導部８，９の一部に屈曲可能な放熱フィン１０，１１を設け、磁気光学結晶膜１２の両面に第１の熱伝導部６，７を装着し、第１の熱伝導部の外側に第２の熱伝導部８，９を配置し、放熱フィン１０，１１をアイソレータホルダ２のガイド開口部２ａ，２ｂを通過させ、外熱伝導カバー体の引き出し開口部３ｃから外熱伝導カバー体の外部に導き、外端部１０ａ，１１ａを外部溝４ｄ，５ｄに接触させる。
【解決手段】 外熱伝導カバー体３内にアイソレータホルダ２を収納し、アイソレータホルダ２内に磁気光学結晶膜１２、第１及び第２の熱伝導部６，７，８，９、偏光子１５，１６及び磁石１８をそれぞれ配置し、第２の熱伝導部８，９の一部に屈曲可能な放熱フィン１０，１１を設け、磁気光学結晶膜１２の両面に第１の熱伝導部６，７を装着し、第１の熱伝導部の外側に第２の熱伝導部８，９を配置し、放熱フィン１０，１１をアイソレータホルダ２のガイド開口部２ａ，２ｂを通過させ、外熱伝導カバー体の引き出し開口部３ｃから外熱伝導カバー体の外部に導き、外端部１０ａ，１１ａを外部溝４ｄ，５ｄに接触させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光アイソレータに用いられているファラデー回転子における光吸収に伴う温度上昇を抑制するための光アイソレータの放熱構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高出力のレーザーを用いる分析医療その他の技術分野では、光アイソレータのような偏光制御モジュールに対する高パワー対応が要請されている。特に、７３０ｎｍ〜８００ｎｍや１０００ｎｍ〜１２００ｎｍでは、偏光を回転させる機能を備えたファラデー回転子にガーネット結晶を用いた場合、ガーネット結晶の光吸収に伴う熱上昇の問題が発生する。この問題を解決するために例えば特開２００５−２５１３８号公報及び特開２００５−４３８５３号公報に記載の高パワー用光アイソレータ（以下、それぞれ「従来例１」及び「従来例２」という。）が提案されている。
従来例１の高パワー用光アイソレータにおける放熱構造は、ケース内に筒状のマグネットとリング状の放熱板をそれぞれの外周面がケース内周面に接するように収納し、マグネットの内部にはファラデー回転子を配置し、このファラデー回転子の片側面又は両側面に上記放熱板の片面を固定すると共に、放熱板の上記片面を上記マグネットの側面に固定する構成である（公報図２又は図５参照）。そして上記従来例１の高パワー用光アイソレータは、高パワーの入射光がファラデー回転子に入射されると、ファラデー回転子の光信号透過部分で光吸収により発熱し、発生した熱を放熱板を介してマグネットへ放熱して、ファラデー回転子の放熱効率の向上と温度上昇の抑制を図るものである。
従来例２の高パワー用光アイソレータにおける放熱構造は、筒状の外装ホルダ内に設けてある筒状のマグネットの内部にファラデー回転子を配置し、このファラデー回転子の両側面にサファイア結晶からなる伝熱材を接触させ、上記マグネットの内周面と上記ファラデー回転子及び伝熱材の外周面の空隙部に熱伝導性を有する充填材を充填する構成である（公報図５、図６及び図８参照）。そして上記従来例２の高パワー用光アイソレータは、高パワーの入射光がファラデー回転子に入射されると、ファラデー回転子の光信号透過部分で光吸収により発熱し、発生した熱は伝熱材から充填材を介してマグネットへ伝導され、さらにマグネットの外周面からこれに接触している外装ホルダの内周面へ放熱されるものである。
【特許文献１】特開２００５−２５１３８号公報
【特許文献２】特開２００５−４３８５３号公報
【特許文献３】特開平７−２８１１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の高パワー用光アイソレータにおいて、従来例１によれば放熱板がマグネットに直接接触されており、また従来例２の充填材はマグネットに直接接触されている。このために、ファラデー回転子の光信号透過部分で光吸収により発生した熱がマグネットに伝導され、特にこの熱が高い場合には、この高温がマグネットによる磁場を減少させ、光アイソレータの機能が損なわれる可能性がある。また光アイソレータ内で発生した熱を光アイソレータ内で放熱処理するために、素子が熱の影響を受け、安定した光学特性を得るための改良を必要としていた。
この発明の目的は、光アイソレータの機能を損なうことなくファラデー素子の温度上昇の抑制を図ると共に、安定した光学特性を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明の第１の特徴は、内部に光アイソレータの本体を構成している素子である磁気光学結晶膜、偏光子及び磁石をそれぞれ配置してあるアイソレータホルダと、このアイソレータホルダを被覆している外熱伝導カバー体と、上記アイソレータホルダ内に設けてある第１及び第２の熱伝導部と、この第２の熱伝導部の一部である屈曲可能な放熱フィンとを具備していることにある。上記アイソレータホルダは、上記外熱伝導カバー体に向けて開口している放熱フィン用のガイド開口部を形成してある。上記外熱伝導カバー体は、上記ガイド開口部側に開口している放熱フィン用の引き出し開口部を形成してある。上記第１の熱伝導部は、上記磁気光学結晶膜の少なくとも片面側に設けてある。上記第２の熱伝導部は、上記第１の熱伝導部を挟んで上記磁気光学結晶膜とは反対側に位置しかつ、上記第１の熱伝導部に隣接して設け、光路上に穴を開けてある。上記放熱フィンは、上記磁石内から間隙を空けてその側方に延伸し、上記ガイド開口部から引き出し開口部を経て上記外熱伝導カバー体の外部に導き出されていると共に外端部が上記外部に接触している。
この発明の第２の特徴は、上記第１の特徴を前提として、第１の熱伝導部は磁気光学結晶膜の両面にこれを挟むように設けてあり、第２の熱伝導部は上記各第１の熱伝導部に対応してそれぞれ設けてあり、各第２の熱伝導部における放熱フィンはガイド開口部及び引き出し開口部を経て上記外熱伝導カバー体の外部に導き出されていることにある。
この発明の第３の特徴は、上記第１の特徴又は第２の特徴を前提として、アイソレータホルダは、外熱伝導カバー体内のホルダ収納空間に空隙部をもって収納されていることにある。
この発明の第４の特徴は、上記第１の特徴、第２の特徴又は第３の特徴を前提として、アイソレータホルダ内には、ガイド開口部側が開口され、磁気光学結晶膜、第１の熱伝導部、第２の熱伝導部及び偏光子を保持している素子保持ケースを設けてあることにある。
この発明の第５の特徴は、上記第１乃至第３のいずれかの特徴を前提として、アイソレータホルダ内には、ガイド開口部側が開口され、磁気光学結晶膜、第１の熱伝導部、第２の熱伝導部及び偏光子を保持している素子保持ケースを設けてあり、この素子保持ケースの外周であって磁石の両側にリング状のスペーサを配置してあり、両スペーサには上記ガイド開口部側に開口しかつ放熱フィンが通過可能である開口溝を形成してあることにある。
この発明の第６の特徴は、上記第１乃至第５のいずれかの特徴を前提として、外熱伝導カバー体の外部に引き出し開口部に連続して外部溝を形成し、この外部溝の底面に放熱フィンの外端部が接触されていることにある。
この発明の第７の特徴は、上記第１乃至第６のいずれかの特徴を前提として、第１の熱伝導部の熱伝導率は、磁性ガーネット結晶膜の熱伝導率以上であって、第２の熱伝導部の熱伝導率以下であり、この第２の熱伝導部の熱伝導率は外熱伝導カバー体の熱伝導率以下であることにある。
この発明の第８の特徴は、上記第１乃至第７のいずれかの特徴を前提として、外熱伝導カバー体はいずれもキャップ状の第１の外熱伝導カバー部と第２の外熱伝導カバー部とからなり、互いに対向する第１及び第２の外熱伝導カバー部の開口部側端部に引き出し開口部を形成するための切込み穴部をそれぞれ切り込んであることにある。
この発明の第９の特徴は、上記第１乃至第８のいずれかの特徴を前提として、外熱伝導カバー体の外部には放熱フィンの外端部を押圧するための押え板を設けてあることにある。
この発明の第１０の特徴は、内部に光アイソレータの本体を構成している素子である磁気光学結晶膜及び偏光子をそれぞれ保持している断面溝形の素子保持ケースと、この素子保持ケース、筒状の磁石及びこの磁石を挟んで位置しているリング状のスペーサを収納しているパイプ状のアイソレータホルダと、このアイソレータホルダを被覆している外熱伝導カバー体と、上記素子保持ケース内に設けてある第１及び第２の熱伝導部と、この第２の熱伝導部の一部である屈曲可能な放熱フィンとを具備していることにある。上記アイソレータホルダは、上記外熱伝導カバー体に向けて開口している放熱フィン用のガイド開口部を形成してある。上記外熱伝導カバー体は、いずれもキャップ状の第１の外熱伝導カバー部と第２の外熱伝導カバー部とからなり、互いに対向する第１及び第２の外熱伝導カバー部の開口部側端部に放熱フィン用の引き出し開口部を形成するための切込み穴部をそれぞれ切り込んであり、上記引き出し開口部が上記ガイド開口部側に位置している。上記スペーサは素子保持ケースが貫通されており、上記ガイド開口部側が開口され、放熱フィンが通過可能である開口溝を形成してある。上記第１の熱伝導部は、上記磁気光学結晶膜の両面側に設けてあり、上記第２の熱伝導部は、上記両第１の熱伝導部を挟むように配置され、光路上に穴を開けてある。上記放熱フィンは、上記磁石内から間隙を空けてその側方に延伸し、上記開口溝及びガイド開口部から引き出し開口部を経て上記外熱伝導カバー体の外部に導き出されていると共に外端部が上記外部に接触している。
【発明の効果】
【０００５】
この発明によれば、磁気光学結晶膜から生じる熱を第１の熱伝導部から第２の熱伝導部へ熱伝導させて、さらに第２の熱伝導部の放熱フィンへ熱伝導させ、放熱フィンが外熱伝導カバー体の外部へ放熱させるために、簡単な構成により磁気光学結晶膜からの発熱を外部へ効率的に放熱することができ、温度上昇を抑制することができ、光アイソレータの機能を損なうことを防止することができ、安定した光学特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
この発明の光アイソレータの放熱構造について図面を参照して説明する。
図１〜図５に示す光アイソレータＳは、内部に素子保持ケース１を配置してあるアイソレータホルダ２、このアイソレータホルダを被覆している外熱伝導カバー体３、第１の熱伝導部６，７、第２の熱伝導部８，９及び各第２の熱伝導部から伸びている放熱フィン１０，１１を具備している。
【０００７】
素子保持ケース１は、図１、図５〜図９に示すように上端開口である断面溝状に形成され、一端部（図８左端部）が蓋部１ａとなっている。素子保持ケース１内には、図１及び図５に示すように、磁気光学結晶膜である磁性ガーネット結晶膜１２、第１の熱伝導部である第１の熱伝導板６，７、第２の熱伝導部である第２の熱伝導板８，９、第１及び第２のレンズ１３，１４、偏光子である第１及び第２の複屈折結晶板１５，１６を収納し保持している。
光アイソレータＳに入射するビームにおけるビームパワー密度は１００Ｗ／ｃｍ２以上に設定されている。光アイソレータＳにおける各構成素子は、順方向のビームの光路に沿って配置されており、図１では、左側から右側に向けて第１のレンズ１３、第１の複屈折結晶板１５、一方の第２の熱伝導板８、一方の第１の熱伝導板６、磁性ガーネット結晶膜１２、他方の第１の熱伝導板７、他方の第２の熱伝導板９、第２の複屈折結晶板１６及び第２のレンズ１４の順に配列されている。各構成素子６，７，８，９，１２，１３，１４,１５，１６は、素子保持ケース１内の両端部に配置している透光性部材からなるストッパ１７によって安定的に保持されている。
図１及び図６に示すように、素子保持ケース１の外側の中間部分には、磁性ガーネット結晶膜１２を囲むように筒状の磁石１８が配置されている。
【０００８】
アイソレータホルダ２は、熱伝導率の低い部材、例えばステンレスなどによって図１及び図５〜図７に示すようにパイプ状に形成されている。アイソレータホルダ２は、図４及び図１０に示すように上部の２箇所に放熱フィン用のガイド開口部２ａ，２ｂが形成されている。各ガイド開口部２ａ，２ｂの形状は図４に示す例では円形である。アイソレータホルダ２内には、その中間部分に磁石１８を収納してあり、この磁石の両側にスペーサ１９を配置してある。両スペーサ１９は図１１に示すようにリング状に形成され、上部に開口溝１９ａを設けてある。開口溝１９ａは各スペーサ１９の全長に渡って形成されている割り溝となっている。割り溝１９ａはスペーサ１９の外周面から中心に向けて切り込まれスペーサ１９の外観を側面Ｃ形としており、後述する放熱フィン１０，１１が通過可能の溝幅を有している。両スペーサ１９は磁石１８の位置保持の安定に寄与している。
アイソレータホルダ２は、図１及び図７に示すように外熱伝導カバー体３のホルダ収納空間３ａに収納されている。収納状態に関して説明すると、アイソレータホルダ２の外周面は外熱伝導カバー体３の内周面から空隙部２０を空けられている。そして、図１に示すように、アイソレータホルダ２の側面側についても、外熱伝導カバー体３に対してアイソレータホルダの各側面の上下の２点で支持される以外は空隙部２１が空けられている。このような空隙部２０，２１を設けることにより、外熱伝導カバー体３の熱がアイソレータホルダ２に伝導することを抑制している。
【０００９】
外熱伝導カバー体３は、図１〜図５に示すようにいずれもキャップ状に形成されている第１の外熱伝導カバー部４と第２の外熱伝導カバー部５とを組み合わせたものである。第１及び第２の外熱伝導カバー部４，５には例えば銅、カーボン、アルミニウム、表面にアルマイト処理をしたものなどの熱伝導部材が用いられており、図示の例では銅が使用されている。
図２及び図４の左側に位置している第１の外熱伝導カバー部４の開口部の内周縁部に係合穴部４ａ（図１２）を設け、右側に位置している第２の外熱伝導カバー部５の開口部に上記係合穴部に差込可能であるパイプ状の係合突部５ａ（図１３）を設けてある。第１の外熱伝導カバー部４及び第２の外熱伝導カバー部５の開口部同士を嵌め込みによって結合させて、図１及び図５に示すように外熱伝導カバー体３が組み立てられ、その内部にアイソレータホルダ２全体を覆うホルダ収納空間３ａが形成される。第１の外熱伝導カバー部４と第２の外熱伝導カバー部５の結合はボルト２２によって固定されている。図２、図４及び図５に示すように第１の外熱伝導カバー部４の両側に雌ねじ付きのボルト挿入孔４ｂが図５左右方向に貫通され、両ボルト挿入孔に対向して第２の外熱伝導カバー部５の両側にボルト挿入孔５ｂが図５左右方向に貫通されている。ボルト２２は第２の外熱伝導カバー部５のボルト挿入孔５ｂから挿入され、ボルトの雄ねじ２２ａが第１の外熱伝導カバー部４のボルト挿入孔４ｂの雌ねじと噛み合って、第１の外熱伝導カバー部と第２の外熱伝導カバー部との連結を補強している。
外熱伝導カバー体３はその両側中央部分に図１及び図５に示すようにビーム案内孔３ｂが貫通されており、両ビーム案内孔は外熱伝導カバー体内部のホルダ収納空間３ａに達している。
外熱伝導カバー体３は、図１及び図３に示すように上部の中央部分に放熱フィン用の引き出し開口部３ｃが形成されている。引き出し開口部３ｃの形状は図３に示す例では長方形である。引き出し開口部３ｃは、図２、図４、図１２及び図１３に示す第１の外熱伝導カバー部４の上部に形成してある平面コ字形の切込み穴部４ｃと、第２の外熱伝導カバー部５の上部であって本体と係合突部５ａに切り込んである切込み穴部５ｃとからなる。
第１の外熱伝導カバー部４及び第２の外熱伝導カバー部５のそれぞれの上部には引き出し開口部３ｃの端部に連続して浅い外部溝４ｄ，５ｄが帯状に開口部とは反対側に延びている。
【００１０】
図１、図５及び図１４に示すように、磁性ガーネット結晶膜１２の両側面に第１の熱伝導板６，７をそれぞれ装着してある。
第１の熱伝導板６，７はいずれも下記の熱伝導部材（１）〜（９）から適宜選択される。
（１）ガドリニウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧＧ）
（２）酸化チタン（ＴｉＯ２）
（３）サファイア（Ａｌ２Ｏ３）
（４）ポリタイプＳＩＣ（３Ｃ−ＳｉＣ）
（５）ポリタイプＳＩＣ（４Ｈ−ＳｉＣ）
（６）ポリタイプＳＩＣ（６Ｈ−ＳｉＣ）
（７）六方晶窒化アルミニウム（ｈｅｘ．ＡＩＮ）
（８）六方晶窒化ガリウム（ｈｅｘ．ＧａＮ）
（９）ダイヤモンド（Ｃ）
一方の第１の熱伝導板６の熱伝導部材として、（１）ガドリニウム・ガリウム・ガーネット（以下「ＧＧＧ」という。）を選択した場合には、他方の第１の熱伝導板７の熱伝導部材としては、上記（２）酸化チタン（ＴｉＯ２）〜（９）ダイヤモンド（Ｃ）の中からいずれかを選択するのが望ましい。
また一方の第１の熱伝導板６の熱伝導部材として、上記（２）酸化チタン（ＴｉＯ２）〜（９）ダイヤモンド（Ｃ）の中からいずれかを選択した場合には、他方の第１の熱伝導板７の熱伝導部材も、上記（１）ＧＧＧ〜（９）ダイヤモンド（Ｃ）の中からいずれかを選択するのが望ましい。
上記それぞれの選択は、図１に示す放熱構造では、磁性ガーネット結晶膜１２を挟む第１の熱伝導板６，７がいずれもＧＧＧ基板を使用した場合と比較して、熱伝導率はかなり高められ、放熱効率が向上する利点がある。
図示の例では第１の熱伝導板６，７の双方にサファイアを使用している。
第１の熱伝導板６，７は、それぞれ磁性ガーネット結晶膜１２との境界面に光吸収のない状態で光学接着、圧着などの装着手段によって貼り付けるものである。
磁性ガーネット結晶膜１２と各第１の熱伝導板６，７とは、筒状の磁石１８内に配置されており、上記磁性ガーネット結晶膜はファラデー素子である。
第１の熱伝導板６，７と磁石１８とが素子放熱部を構成しており、磁性ガーネット結晶膜１２を挟んでいる第１の熱伝導板６，７が素子放熱部の本体を構成している。
【００１１】
第２の熱伝導部８，９及び放熱フィン１０，１１について説明する。
図１４及び図１５に示すように第１の熱伝導板６，７の外側に第２の熱伝導板８，９を設けてある。第２の熱伝導板８，９の熱伝導部材として、銅、銀、金、カーボン、アルミニウムなどから選択される。第２の熱伝導板８，９は、図示の例では銅からなり、第１の熱伝導板６，７の片側に装着されており、中央部にビームの通路である光路上に穴部８ａ，９ａを開けてあり、上部に放熱フィン１０，１１が延伸されている。
各放熱フィン１０，１１は第２の熱伝導板８，９の一部としてこれと一体に成形され、かつ屈曲可能である。各放熱フィン１０，１１はその材質が第２の熱伝導板８，９と同様に図示の例では銅であるために、熱伝導性が良く、加工がしやすくかつ任意の形状に折り曲げかつ変形形状の維持が可能である。各放熱フィン１０，１１は、図１４及び図１５に示すように、磁石１８内から磁石の内周面に接触することなく、間隙２３を空けて外側に水平に折り曲げられて、磁石の側方において磁石側面から離れた位置から次第にさらに離れるように斜め上方に伸びて、その外端部１０ａ，１１ａがアイソレータホルダ２を被覆している外熱伝導カバー体３の外面に接続されている（図１）。各放熱フィン１０，１１の外端部１０ａ，１１ａは、図１、図６及び図７に示すように、第１の外熱伝導カバー部４及び第２の外熱伝導カバー部５のそれぞれの外部溝４ｄ，５ｄの底面上に配置され、底面に接触されている。接触を確実にするために、熱伝導性の接着剤、溶接などの接触補強手段を用いている。
【００１２】
放熱フィン１０，１１と、第１の熱伝導板６，７、第２の熱伝導板８，９、磁石１８、スペーサ１９、アイソレータホルダ２及び外熱伝導カバー体３との関係について説明する。
図１及び図７に示すように各放熱フィン１０，１１と一体である第２の熱伝導板８，９は第１の熱伝導板６，７とそれぞれ接触している。
なお、第１の熱伝導板６，７は磁性ガーネット結晶膜１２と接触されている。
各放熱フィン１０，１１は磁石１８に対してこれに接触することなく磁石内から屈曲して側方に延伸されている（図１４）。各放熱フィン１０，１１は、図１及び図７に示すように各スペーサ１９に対してこれに接触することなく割り溝１９ａを通過し上方へ延伸されて、さらにアイソレータホルダ２に対して各ガイド開口部２ａ，２ｂを貫通してアイソレータホルダに接触せずにその外周面から上方へ延伸されている（図２）。上方へ延伸されている各放熱フィン１０，１１の上部は、図１及び図３に示すように外熱伝導カバー体３の内部からこれに接触することなく引き出し開口部３ｃを通って外熱伝導カバー体３の外方に引き出され、外端部１０ａ，１１ａが水平に折り曲げられ、外部溝４ｄ，５ｄの底面に接触されている。
このように、各放熱フィン１０，１１は磁石１８、スペーサ１９及びアイソレータホルダ２のいずれにも接触することなく、外熱伝導カバー体３の外部へ引き出されている。このために、磁性ガーネット結晶膜１２にて発生した熱は第１の熱伝導板６，７及び第２の熱伝導板８，９を経て放熱フィン１０，１１に熱伝導されるものの、直接外熱伝導カバー体３の外部溝４ｄ，５ｄに達して、磁石１８及びアイソレータホルダ２に伝導されず、簡単な構成によって外熱伝導カバー体３の外へ放熱することができる。
【００１３】
図１に示すように、光アイソレータＳにおいて、順方向のビームは第１のレンズ１３から入射し、入射光は第１の複屈折結晶板１５を経て第２の熱伝導板８の穴部８ａを通過して、第１の熱伝導板６、磁性ガーネット結晶膜１２、第１の熱伝導板７及び第２の熱伝導板９の穴部９ａを通過し、磁性ガーネット結晶膜１２は通過する光を吸収する際、発熱し、発生した熱は、第１の熱伝導板６，７を経て第２の熱伝導板８，９へ放散され、さらに熱が放熱フィン１０，１１を介して外熱伝導カバー体３の外部へ導かれ、しかも各放熱フィンが冷却素子として機能が発揮されるから、効率の良い放熱が可能となる。磁性ガーネット結晶膜１２で発生した熱は、第１段階では第１の熱伝導板６，７に伝えられ、第２段階では第２の熱伝導板８，９から放熱フィン１０，１１へ導かれ、最終的には外熱伝導カバー体３の外部溝４ｄ，５ｄへ導かれ、熱伝導経路を構成するのは実質的に第１の熱伝導板６，７と第２の熱伝導板８，９（第２の熱伝導板の一部を形成している放熱フィン１０，１１を含む。）である。このことから、熱伝導経路の単純化により外熱伝導カバー体３の外部への放熱がスムーズに行われる。
図１に示す放熱構造では、磁性ガーネット結晶膜１２からの熱を第１の熱伝導板６，７及び第２の熱伝導板８，９を介して放熱を図るために、熱容量と放熱面積を大きく確保することができ、磁石１８を回避した放熱構造を採用することが可能となるから、熱による磁石１８の機能低下の防止及び放熱を効率的・効果的に行える。
【００１４】
磁性ガーネット結晶膜１２で発生した熱は、これに接触していないが接近している磁石１８に及ぶものの、直接的には第１の熱伝導板６，７を経て第２の熱伝導板８，９へ、さらに放熱フィン１０，１１によって外熱伝導カバー体３の外部へ導かれる。そして、導かれた熱は、各放熱フィン１０，１１がアイソレータホルダ２や、第１及び第２の外熱伝導カバー部４，５の外部溝４ｄ，５ｄ以外の本体部分に接触していないので、効率的かつ確実な外部放熱がされることになり、この結果温度上昇が抑制されて、光学特性の劣化・熱破壊の防止に有効である。発熱体である磁性ガーネット結晶膜１２から外熱伝導カバー体３の外部溝４ｄ，５ｄに至る熱伝導経路中には、第１の熱伝導板６，７と第２の熱伝導板８，９（その一部としての放熱フィン１０，１１を含む。）以外の部材が存在していないので、熱伝導経路が短くかつ単純化され、熱応答性が高い。
アイソレータホルダ２は外熱伝導カバー体のホルダ収納空間３ａ内に空隙部２０，２１を置いて収納されると共に、両側面が２点支持され、さらに材質として例えば熱伝導率が低いステンレスを用いることにより、熱からの光アイソレータの光学特性の影響を少なくしている。
【００１５】
放熱フィン１０，１１は屈曲可能であるから、光アイソレータＳの組み立ての過程で、必要な方向に必要な箇所を折り曲げることができる。例えば図８に示すように素子保持ケース１から立ち上がっている状態にあっても、一時的に折り曲げることにより組み立ての障害とならない。また放熱フィン１０，１１は図２に示すようにアイソレータホルダ２から立ち上がっている状態にあっても、第１の外熱伝導カバー部４と第２の外熱伝導カバー部５とを結合させる過程で、折り曲げることにより組み立ての障害とならず、外端部１０ａ，１１ａの外部溝４ｄ，５ｄへの位置決めや接触操作が容易となる。
【００１６】
素子保持ケース１はガイド開口部２ａ，２ｂ側（図１上側）が開口されている限り、図１に示すように全長に渡って形成している溝形のものに限られない。素子保持ケース１は各構成素子６，７，８，９，１２，１３，１４，１５，１６を保持できれば、内部形状が溝形であっても良く、また図示する素子保持ケースの全長に渡る開口を蓋で覆い、この蓋に放熱フィン１０，１１が通過可能の開口部を設けるものであっても良い。各構成素子６，７，８，９，１２，１３，１４，１５，１６の全てを素子保持ケース１内に納めているので、組み立て時の取り扱いが容易となるが、必ずしも全ての素子を収納する必要はない。
図２に示す例では、外熱伝導カバー体３はキャップ状の第１の外熱伝導カバー部４と第２の外熱伝導カバー部５とを嵌め込み式に組み合わせているために、光アイソレータＳの組み立てが簡易となるが、複数の部材からなるものである必要はなく、単一の管体で構成したものであっても良い。また外部溝４ｄ，５ｄはこの発明に不可欠な構成ではないが、外部溝を設ければ、放熱フィン１０，１１の外端部１０ａ，１１ａの位置き決めがしやすくなると共に、納まりが良くなる利点がある。
第１の熱伝導板６，７にダイヤモンドを用い、そのダイヤモンド薄膜を磁性ガーネット結晶膜１２の両側面に蒸着などの方法によって形成しても良い。
第１の熱伝導板６，７にダイヤモンド薄膜を使用するものにあっては、第１の熱伝導板としてＧＧＧなどの結晶材料などを使用しているものと比較して、薄型化及び構造の簡素化が可能となり、また熱上昇が抑制され、安定した光学特性が得られる。
放熱フィン１０，１１の幅は、第２の熱伝導板８，９と同一幅であっても良い。
各放熱フィン１０，１１の外端部１０ａ，１１ａを第１の外熱伝導カバー部４及び第２の外熱伝導カバー部５のそれぞれの外部溝４ｄ，５ｄの底面に接触させ、この接触状態を確実にするための接触補強手段として、上述した熱伝導性の接着剤、溶接などに限られない。
各放熱フィン１０，１１の外端部１０ａ，１１ａは図１に示すように外熱伝導カバー体３の上面から突出されていることを利用して、例えば、次のように板材によって各外端部を押圧するようにしても良い。
図１６に示す例では、押え板２４で外熱伝導カバー体３の上面から突出している各放熱フィン１０，１１の外端部１０ａ，１１ａの上面を押圧し、この押え板をボルト２５によって外熱伝導カバー体３に固定している。ボルト２５は四角形の外熱伝導カバー体３の四隅に開けてあるボルトねじ孔３ｄにねじ込む。押え板２４は外熱伝導カバー体３の上面全面を覆っている。
押え板２４を用いることによって、簡単な構成によって各放熱フィン１０，１１の外端部１０ａ，１１ａを外部溝４ｄ，５ｄの底面に確実かつ強固に接触させることができる。
【００１７】
図１７〜図１９に示す光アイソレータＳ１において、放熱経路を短縮するために、外熱伝導カバー体１０３の第１の外熱伝導カバー部１０４及び第２の外熱伝導カバー部１０５の中心から上周面に至る距離ｄを、図１に示す外熱伝導カバー体３の第１の外熱伝導カバー部４及び第２の外熱伝導カバー部５のそれより短く設定するようにしても良い。
光アイソレータＳ１の構成は、距離ｄを短くした点を除いて、光アイソレータＳとは同一であるので、構成部分を示す符号を光アイソレータＳのそれと一致させて対応関係を明確にしている。
【００１８】
磁性ガーネット結晶膜１２で発生した熱をアイソレータホルダ２へ伝わりにくくするために、各放熱フィン１０，１１をアイソレータホルダとの接触を回避させているが、さらに熱伝導率の関係を以下に設定するのが望ましい。
第１の熱伝導板６，７の熱伝導率は、磁性ガーネット結晶膜１２の熱伝導率以上であって、第２の熱伝導板８，９の熱伝導率以下であり、この第２の熱伝導板８，９（放熱フィン１０，１１を含む。）の熱伝導率は外熱伝導カバー体３の熱伝導率以下である。
熱伝導部材の配置順として、発熱体である磁性ガーネット結晶膜１２からの熱を熱伝導率が次第に高くなるように熱伝導部材を並べ、低い方から高い方へ熱伝導させることによって熱抵抗を少なくすることができる。
図１に示す放熱構造において、磁性ガーネット結晶膜１２の熱はこの磁性ガーネット結晶膜の熱伝導率と同じ又は大きい第１の熱伝導板６，７に放熱され、第１の熱伝導板からこの第１の熱伝導板の熱伝導率と同じ又は大きい第２の熱伝導板８，９に放熱され、第２の熱伝導板の一部である各放熱フィン１０，１１に熱伝導され、各放熱フィンからこの放熱フィンの熱伝導率と同じ又は大きい外熱伝導カバー体３の外部溝４ｄ，５ｄに放熱される。
【００１９】
磁性ガーネット結晶膜１２を中心として放熱素子を構成している第１の熱伝導板６，７、第２の熱伝導板８，９及び放熱フィン１０，１１からなる放熱手段に関して、上記各放熱素子の組合せパターンを図２１に示す。
図２１の（ｉ）に示すパターンでは、回転角４５度の磁性ガーネット結晶膜１２を第１の熱伝導板７の片側面に成膜しているものであり、磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板７が一体化されているが、第１の熱伝導板６が独立しており、組み立て時に磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板６を接触させている。
第１の熱伝導板６はサファイア放熱板が使用され、第１の熱伝導板７はＧＧＧ基板が使用されて、磁性ガーネット結晶膜１２はＧＧＧ基板付きのガーネットである。放熱フィン１０，１１はフレキシブル放熱フィンである。
同図（ｉｉ）に示すパターンでは、第１の熱伝導板６及び第１の熱伝導板７が磁性ガーネット結晶膜１２に対してそれぞれ独立しているが、組み立て時に磁性ガーネット結晶膜に対向面を接触又は接合させて一体化されている。第１の熱伝導板６，７はサファイア放熱板が使用されている。放熱フィン１０，１１はフレキシブル放熱フィンである。
本例及び上記（ｉ）に示すパターンは図１に示す放熱構造の主要部のパターンの具体例である。
同図（ｉｉｉ）に示すパターンでは、磁性ガーネット結晶膜として２枚の回転角２２．５度の磁性ガーネット結晶膜１２１，１２２を用いており、各磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板６１，６２，７１，７２を組み合わせている。
すなわち、一方の磁性ガーネット結晶膜１２１を第１の熱伝導板７１の片側面に成膜しているものであり、磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板７１が一体化されているが、第１の熱伝導板６１が独立しており、組み立て時に磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板６１を接触させている。同様に、他方の磁性ガーネット結晶膜１２２を第１の熱伝導板７２の片側面に成膜しているものであり、磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板７２が一体化されているが、第１の熱伝導板６２が独立しており、組み立て時に磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板６２を接触させている。
第１の熱伝導板６１は第２の熱伝導板８に、第１の熱伝導板６２は第２の熱伝導板９にそれぞれ接触されている。第１の熱伝導板７１，７２は第３の熱伝導板２６にそれぞれ接触されている。
２７は第３の熱伝導板２６に設けてある放熱フィンである。
第１の熱伝導板６１，６２はサファイア放熱板が使用され、第１の熱伝導板７１，７２はＧＧＧ基板が使用されて、磁性ガーネット結晶膜１２１，１２２はＧＧＧ基板付きのガーネットである。放熱フィン１０，１１，２７はフレキシブル放熱フィンである。
同図（ｉｖ）に示すパターンでは、磁性ガーネット結晶膜として２枚の回転角２２．５度の磁性ガーネット結晶膜１２１，１２２を用いており、各磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板６１，６２，７１，７２を組み合わせている。
すなわち、一方の磁性ガーネット結晶膜１２１に対して第１の熱伝導板６１，７１が独立されている。組み立て時に第１の熱伝導板６１，７１は磁性ガーネット結晶膜１２１と一体化される。他方の磁性ガーネット結晶膜１２２に対して第１の熱伝導板６２，７２が独立されている。組み立て時に第１の熱伝導板６２，７２は磁性ガーネット結晶膜１２２と一体化される。
第１の熱伝導板６１は第２の熱伝導板８に、第１の熱伝導板６２は第２の熱伝導板９にそれぞれ接触されている。第１の熱伝導板７１，７２は第３の熱伝導板２６にそれぞれ接触されている。
第１の熱伝導板６１，６２，７１，７２はサファイア放熱板が使用され、放熱フィン１０，１１，２７はフレキシブル放熱フィンである。
本例及び上記（ｉｉｉ）に示すパターンは図１に示す放熱構造を基礎にしたパターンの具体例である。
【００２０】
スペーサの開口溝は図１１に示す例では各スペーサ１９の全長に渡って形成されている割り溝となっているが、図２０に示すように切り欠き１１９ａとして切り欠き内を放熱フィンが通過できるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明に係る光アイソレータの放熱構造を示す正面図であって、外熱伝導カバー体を切欠して内部を示す図である。
【図２】この発明に係る光アイソレータの放熱構造を縮小して示す正面図であって、分解した状態を示す図である。
【図３】この発明に係る光アイソレータの放熱構造を示す平面図である。
【図４】この発明に係る光アイソレータの放熱構造を縮小して示す平面図であって、分解した状態を示す図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図１のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】この発明に係る構成素子を保持している素子保持ケースを示す正面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】この発明に係る光アイソレータの放熱構造に使用するアイソレータホルダの断面図である。
【図１１】この発明に係る光アイソレータの放熱構造に使用するスペーサの斜視図である。
【図１２】図２のＸＩＩ−ＸＩＩ線拡大断面図である。
【図１３】図２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線拡大断面図である。
【図１４】第２の熱伝導板の取付け状態を示す一部切欠拡大正面図である。
【図１５】図１４の左側面図である。
【図１６】この発明に係る光アイソレータの放熱構造を示す一部切欠正面図であって、放熱フィンの外端部を押え板で固定している状態を示す図である。
【図１７】この発明に係る光アイソレータの放熱構造の他の形態を示す正面図であって、外熱伝導カバー体を切欠して内部を示す図である。
【図１８】図１７における外熱伝導カバー体の第１の外熱伝導カバー部を示す側面図である。
【図１９】図１７における外熱伝導カバー体の第２の外熱伝導カバー部を示す側面図である。
【図２０】この発明に係る光アイソレータの放熱構造に使用する他のスペーサの斜視図である。
【図２１】この発明に係る光アイソレータの放熱構造の主要部を構成している素子の組合せパターンを示す構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ｓ，Ｓ１ 光アイソレータ
１ 素子保持ケース
２ アイソレータホルダ
２ａ，２ｂ ガイド開口部
３，１０３ 外熱伝導カバー体
３ａ ホルダ収納空間
３ｃ 引き出し開口部
３ｄ ボルトねじ孔
４，１０４ 第１の外熱伝導カバー部
４ｃ 切込み穴部
４ｄ 外部溝
５，１０５ 第２の外熱伝導カバー部
５ｃ 切込み穴部
５ｄ 外部溝
６，７ 第１の熱伝導板（第１の熱伝導部）
６１，７１ 第１の熱伝導板（第１の熱伝導部）
６２，７２ 第１の熱伝導板（第１の熱伝導部）
８，９ 第２の熱伝導板（第２の熱伝導部）
８ａ，９ａ 穴部
１０，１１ 放熱フィン
１０ａ，１１ａ 外端部
１２ 磁性ガーネット結晶膜（磁気光学結晶膜）
１２１，１２２ 磁性ガーネット結晶膜（磁気光学結晶膜）
１５ 第１の複屈折結晶板（偏光子）
１６ 第２の複屈折結晶板（偏光子）
１８ 磁石（素子）
１９，１１９ スペーサ
１９ａ 割り溝（開口溝）
１１９ａ 切り欠き（開口溝）
２０，２１ 空隙部
２２ ボルト
２３ 間隙
２４ 押え板
２５ ボルト
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光アイソレータに用いられているファラデー回転子における光吸収に伴う温度上昇を抑制するための光アイソレータの放熱構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高出力のレーザーを用いる分析医療その他の技術分野では、光アイソレータのような偏光制御モジュールに対する高パワー対応が要請されている。特に、７３０ｎｍ〜８００ｎｍや１０００ｎｍ〜１２００ｎｍでは、偏光を回転させる機能を備えたファラデー回転子にガーネット結晶を用いた場合、ガーネット結晶の光吸収に伴う熱上昇の問題が発生する。この問題を解決するために例えば特開２００５−２５１３８号公報及び特開２００５−４３８５３号公報に記載の高パワー用光アイソレータ（以下、それぞれ「従来例１」及び「従来例２」という。）が提案されている。
従来例１の高パワー用光アイソレータにおける放熱構造は、ケース内に筒状のマグネットとリング状の放熱板をそれぞれの外周面がケース内周面に接するように収納し、マグネットの内部にはファラデー回転子を配置し、このファラデー回転子の片側面又は両側面に上記放熱板の片面を固定すると共に、放熱板の上記片面を上記マグネットの側面に固定する構成である（公報図２又は図５参照）。そして上記従来例１の高パワー用光アイソレータは、高パワーの入射光がファラデー回転子に入射されると、ファラデー回転子の光信号透過部分で光吸収により発熱し、発生した熱を放熱板を介してマグネットへ放熱して、ファラデー回転子の放熱効率の向上と温度上昇の抑制を図るものである。
従来例２の高パワー用光アイソレータにおける放熱構造は、筒状の外装ホルダ内に設けてある筒状のマグネットの内部にファラデー回転子を配置し、このファラデー回転子の両側面にサファイア結晶からなる伝熱材を接触させ、上記マグネットの内周面と上記ファラデー回転子及び伝熱材の外周面の空隙部に熱伝導性を有する充填材を充填する構成である（公報図５、図６及び図８参照）。そして上記従来例２の高パワー用光アイソレータは、高パワーの入射光がファラデー回転子に入射されると、ファラデー回転子の光信号透過部分で光吸収により発熱し、発生した熱は伝熱材から充填材を介してマグネットへ伝導され、さらにマグネットの外周面からこれに接触している外装ホルダの内周面へ放熱されるものである。
【特許文献１】特開２００５−２５１３８号公報
【特許文献２】特開２００５−４３８５３号公報
【特許文献３】特開平７−２８１１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の高パワー用光アイソレータにおいて、従来例１によれば放熱板がマグネットに直接接触されており、また従来例２の充填材はマグネットに直接接触されている。このために、ファラデー回転子の光信号透過部分で光吸収により発生した熱がマグネットに伝導され、特にこの熱が高い場合には、この高温がマグネットによる磁場を減少させ、光アイソレータの機能が損なわれる可能性がある。また光アイソレータ内で発生した熱を光アイソレータ内で放熱処理するために、素子が熱の影響を受け、安定した光学特性を得るための改良を必要としていた。
この発明の目的は、光アイソレータの機能を損なうことなくファラデー素子の温度上昇の抑制を図ると共に、安定した光学特性を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明の第１の特徴は、内部に光アイソレータの本体を構成している素子である磁気光学結晶膜、偏光子及び磁石をそれぞれ配置してあるアイソレータホルダと、このアイソレータホルダを被覆している外熱伝導カバー体と、上記アイソレータホルダ内に設けてある第１及び第２の熱伝導部と、この第２の熱伝導部の一部である屈曲可能な放熱フィンとを具備していることにある。上記アイソレータホルダは、上記外熱伝導カバー体に向けて開口している放熱フィン用のガイド開口部を形成してある。上記外熱伝導カバー体は、上記ガイド開口部側に開口している放熱フィン用の引き出し開口部を形成してある。上記第１の熱伝導部は、上記磁気光学結晶膜の少なくとも片面側に設けてある。上記第２の熱伝導部は、上記第１の熱伝導部を挟んで上記磁気光学結晶膜とは反対側に位置しかつ、上記第１の熱伝導部に隣接して設け、光路上に穴を開けてある。上記放熱フィンは、上記磁石内から間隙を空けてその側方に延伸し、上記ガイド開口部から引き出し開口部を経て上記外熱伝導カバー体の外部に導き出されていると共に外端部が上記外部に接触している。
この発明の第２の特徴は、上記第１の特徴を前提として、第１の熱伝導部は磁気光学結晶膜の両面にこれを挟むように設けてあり、第２の熱伝導部は上記各第１の熱伝導部に対応してそれぞれ設けてあり、各第２の熱伝導部における放熱フィンはガイド開口部及び引き出し開口部を経て上記外熱伝導カバー体の外部に導き出されていることにある。
この発明の第３の特徴は、上記第１の特徴又は第２の特徴を前提として、アイソレータホルダは、外熱伝導カバー体内のホルダ収納空間に空隙部をもって収納されていることにある。
この発明の第４の特徴は、上記第１の特徴、第２の特徴又は第３の特徴を前提として、アイソレータホルダ内には、ガイド開口部側が開口され、磁気光学結晶膜、第１の熱伝導部、第２の熱伝導部及び偏光子を保持している素子保持ケースを設けてあることにある。
この発明の第５の特徴は、上記第１乃至第３のいずれかの特徴を前提として、アイソレータホルダ内には、ガイド開口部側が開口され、磁気光学結晶膜、第１の熱伝導部、第２の熱伝導部及び偏光子を保持している素子保持ケースを設けてあり、この素子保持ケースの外周であって磁石の両側にリング状のスペーサを配置してあり、両スペーサには上記ガイド開口部側に開口しかつ放熱フィンが通過可能である開口溝を形成してあることにある。
この発明の第６の特徴は、上記第１乃至第５のいずれかの特徴を前提として、外熱伝導カバー体の外部に引き出し開口部に連続して外部溝を形成し、この外部溝の底面に放熱フィンの外端部が接触されていることにある。
この発明の第７の特徴は、上記第１乃至第６のいずれかの特徴を前提として、第１の熱伝導部の熱伝導率は、磁性ガーネット結晶膜の熱伝導率以上であって、第２の熱伝導部の熱伝導率以下であり、この第２の熱伝導部の熱伝導率は外熱伝導カバー体の熱伝導率以下であることにある。
この発明の第８の特徴は、上記第１乃至第７のいずれかの特徴を前提として、外熱伝導カバー体はいずれもキャップ状の第１の外熱伝導カバー部と第２の外熱伝導カバー部とからなり、互いに対向する第１及び第２の外熱伝導カバー部の開口部側端部に引き出し開口部を形成するための切込み穴部をそれぞれ切り込んであることにある。
この発明の第９の特徴は、上記第１乃至第８のいずれかの特徴を前提として、外熱伝導カバー体の外部には放熱フィンの外端部を押圧するための押え板を設けてあることにある。
この発明の第１０の特徴は、内部に光アイソレータの本体を構成している素子である磁気光学結晶膜及び偏光子をそれぞれ保持している断面溝形の素子保持ケースと、この素子保持ケース、筒状の磁石及びこの磁石を挟んで位置しているリング状のスペーサを収納しているパイプ状のアイソレータホルダと、このアイソレータホルダを被覆している外熱伝導カバー体と、上記素子保持ケース内に設けてある第１及び第２の熱伝導部と、この第２の熱伝導部の一部である屈曲可能な放熱フィンとを具備していることにある。上記アイソレータホルダは、上記外熱伝導カバー体に向けて開口している放熱フィン用のガイド開口部を形成してある。上記外熱伝導カバー体は、いずれもキャップ状の第１の外熱伝導カバー部と第２の外熱伝導カバー部とからなり、互いに対向する第１及び第２の外熱伝導カバー部の開口部側端部に放熱フィン用の引き出し開口部を形成するための切込み穴部をそれぞれ切り込んであり、上記引き出し開口部が上記ガイド開口部側に位置している。上記スペーサは素子保持ケースが貫通されており、上記ガイド開口部側が開口され、放熱フィンが通過可能である開口溝を形成してある。上記第１の熱伝導部は、上記磁気光学結晶膜の両面側に設けてあり、上記第２の熱伝導部は、上記両第１の熱伝導部を挟むように配置され、光路上に穴を開けてある。上記放熱フィンは、上記磁石内から間隙を空けてその側方に延伸し、上記開口溝及びガイド開口部から引き出し開口部を経て上記外熱伝導カバー体の外部に導き出されていると共に外端部が上記外部に接触している。
【発明の効果】
【０００５】
この発明によれば、磁気光学結晶膜から生じる熱を第１の熱伝導部から第２の熱伝導部へ熱伝導させて、さらに第２の熱伝導部の放熱フィンへ熱伝導させ、放熱フィンが外熱伝導カバー体の外部へ放熱させるために、簡単な構成により磁気光学結晶膜からの発熱を外部へ効率的に放熱することができ、温度上昇を抑制することができ、光アイソレータの機能を損なうことを防止することができ、安定した光学特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
この発明の光アイソレータの放熱構造について図面を参照して説明する。
図１〜図５に示す光アイソレータＳは、内部に素子保持ケース１を配置してあるアイソレータホルダ２、このアイソレータホルダを被覆している外熱伝導カバー体３、第１の熱伝導部６，７、第２の熱伝導部８，９及び各第２の熱伝導部から伸びている放熱フィン１０，１１を具備している。
【０００７】
素子保持ケース１は、図１、図５〜図９に示すように上端開口である断面溝状に形成され、一端部（図８左端部）が蓋部１ａとなっている。素子保持ケース１内には、図１及び図５に示すように、磁気光学結晶膜である磁性ガーネット結晶膜１２、第１の熱伝導部である第１の熱伝導板６，７、第２の熱伝導部である第２の熱伝導板８，９、第１及び第２のレンズ１３，１４、偏光子である第１及び第２の複屈折結晶板１５，１６を収納し保持している。
光アイソレータＳに入射するビームにおけるビームパワー密度は１００Ｗ／ｃｍ２以上に設定されている。光アイソレータＳにおける各構成素子は、順方向のビームの光路に沿って配置されており、図１では、左側から右側に向けて第１のレンズ１３、第１の複屈折結晶板１５、一方の第２の熱伝導板８、一方の第１の熱伝導板６、磁性ガーネット結晶膜１２、他方の第１の熱伝導板７、他方の第２の熱伝導板９、第２の複屈折結晶板１６及び第２のレンズ１４の順に配列されている。各構成素子６，７，８，９，１２，１３，１４,１５，１６は、素子保持ケース１内の両端部に配置している透光性部材からなるストッパ１７によって安定的に保持されている。
図１及び図６に示すように、素子保持ケース１の外側の中間部分には、磁性ガーネット結晶膜１２を囲むように筒状の磁石１８が配置されている。
【０００８】
アイソレータホルダ２は、熱伝導率の低い部材、例えばステンレスなどによって図１及び図５〜図７に示すようにパイプ状に形成されている。アイソレータホルダ２は、図４及び図１０に示すように上部の２箇所に放熱フィン用のガイド開口部２ａ，２ｂが形成されている。各ガイド開口部２ａ，２ｂの形状は図４に示す例では円形である。アイソレータホルダ２内には、その中間部分に磁石１８を収納してあり、この磁石の両側にスペーサ１９を配置してある。両スペーサ１９は図１１に示すようにリング状に形成され、上部に開口溝１９ａを設けてある。開口溝１９ａは各スペーサ１９の全長に渡って形成されている割り溝となっている。割り溝１９ａはスペーサ１９の外周面から中心に向けて切り込まれスペーサ１９の外観を側面Ｃ形としており、後述する放熱フィン１０，１１が通過可能の溝幅を有している。両スペーサ１９は磁石１８の位置保持の安定に寄与している。
アイソレータホルダ２は、図１及び図７に示すように外熱伝導カバー体３のホルダ収納空間３ａに収納されている。収納状態に関して説明すると、アイソレータホルダ２の外周面は外熱伝導カバー体３の内周面から空隙部２０を空けられている。そして、図１に示すように、アイソレータホルダ２の側面側についても、外熱伝導カバー体３に対してアイソレータホルダの各側面の上下の２点で支持される以外は空隙部２１が空けられている。このような空隙部２０，２１を設けることにより、外熱伝導カバー体３の熱がアイソレータホルダ２に伝導することを抑制している。
【０００９】
外熱伝導カバー体３は、図１〜図５に示すようにいずれもキャップ状に形成されている第１の外熱伝導カバー部４と第２の外熱伝導カバー部５とを組み合わせたものである。第１及び第２の外熱伝導カバー部４，５には例えば銅、カーボン、アルミニウム、表面にアルマイト処理をしたものなどの熱伝導部材が用いられており、図示の例では銅が使用されている。
図２及び図４の左側に位置している第１の外熱伝導カバー部４の開口部の内周縁部に係合穴部４ａ（図１２）を設け、右側に位置している第２の外熱伝導カバー部５の開口部に上記係合穴部に差込可能であるパイプ状の係合突部５ａ（図１３）を設けてある。第１の外熱伝導カバー部４及び第２の外熱伝導カバー部５の開口部同士を嵌め込みによって結合させて、図１及び図５に示すように外熱伝導カバー体３が組み立てられ、その内部にアイソレータホルダ２全体を覆うホルダ収納空間３ａが形成される。第１の外熱伝導カバー部４と第２の外熱伝導カバー部５の結合はボルト２２によって固定されている。図２、図４及び図５に示すように第１の外熱伝導カバー部４の両側に雌ねじ付きのボルト挿入孔４ｂが図５左右方向に貫通され、両ボルト挿入孔に対向して第２の外熱伝導カバー部５の両側にボルト挿入孔５ｂが図５左右方向に貫通されている。ボルト２２は第２の外熱伝導カバー部５のボルト挿入孔５ｂから挿入され、ボルトの雄ねじ２２ａが第１の外熱伝導カバー部４のボルト挿入孔４ｂの雌ねじと噛み合って、第１の外熱伝導カバー部と第２の外熱伝導カバー部との連結を補強している。
外熱伝導カバー体３はその両側中央部分に図１及び図５に示すようにビーム案内孔３ｂが貫通されており、両ビーム案内孔は外熱伝導カバー体内部のホルダ収納空間３ａに達している。
外熱伝導カバー体３は、図１及び図３に示すように上部の中央部分に放熱フィン用の引き出し開口部３ｃが形成されている。引き出し開口部３ｃの形状は図３に示す例では長方形である。引き出し開口部３ｃは、図２、図４、図１２及び図１３に示す第１の外熱伝導カバー部４の上部に形成してある平面コ字形の切込み穴部４ｃと、第２の外熱伝導カバー部５の上部であって本体と係合突部５ａに切り込んである切込み穴部５ｃとからなる。
第１の外熱伝導カバー部４及び第２の外熱伝導カバー部５のそれぞれの上部には引き出し開口部３ｃの端部に連続して浅い外部溝４ｄ，５ｄが帯状に開口部とは反対側に延びている。
【００１０】
図１、図５及び図１４に示すように、磁性ガーネット結晶膜１２の両側面に第１の熱伝導板６，７をそれぞれ装着してある。
第１の熱伝導板６，７はいずれも下記の熱伝導部材（１）〜（９）から適宜選択される。
（１）ガドリニウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧＧ）
（２）酸化チタン（ＴｉＯ２）
（３）サファイア（Ａｌ２Ｏ３）
（４）ポリタイプＳＩＣ（３Ｃ−ＳｉＣ）
（５）ポリタイプＳＩＣ（４Ｈ−ＳｉＣ）
（６）ポリタイプＳＩＣ（６Ｈ−ＳｉＣ）
（７）六方晶窒化アルミニウム（ｈｅｘ．ＡＩＮ）
（８）六方晶窒化ガリウム（ｈｅｘ．ＧａＮ）
（９）ダイヤモンド（Ｃ）
一方の第１の熱伝導板６の熱伝導部材として、（１）ガドリニウム・ガリウム・ガーネット（以下「ＧＧＧ」という。）を選択した場合には、他方の第１の熱伝導板７の熱伝導部材としては、上記（２）酸化チタン（ＴｉＯ２）〜（９）ダイヤモンド（Ｃ）の中からいずれかを選択するのが望ましい。
また一方の第１の熱伝導板６の熱伝導部材として、上記（２）酸化チタン（ＴｉＯ２）〜（９）ダイヤモンド（Ｃ）の中からいずれかを選択した場合には、他方の第１の熱伝導板７の熱伝導部材も、上記（１）ＧＧＧ〜（９）ダイヤモンド（Ｃ）の中からいずれかを選択するのが望ましい。
上記それぞれの選択は、図１に示す放熱構造では、磁性ガーネット結晶膜１２を挟む第１の熱伝導板６，７がいずれもＧＧＧ基板を使用した場合と比較して、熱伝導率はかなり高められ、放熱効率が向上する利点がある。
図示の例では第１の熱伝導板６，７の双方にサファイアを使用している。
第１の熱伝導板６，７は、それぞれ磁性ガーネット結晶膜１２との境界面に光吸収のない状態で光学接着、圧着などの装着手段によって貼り付けるものである。
磁性ガーネット結晶膜１２と各第１の熱伝導板６，７とは、筒状の磁石１８内に配置されており、上記磁性ガーネット結晶膜はファラデー素子である。
第１の熱伝導板６，７と磁石１８とが素子放熱部を構成しており、磁性ガーネット結晶膜１２を挟んでいる第１の熱伝導板６，７が素子放熱部の本体を構成している。
【００１１】
第２の熱伝導部８，９及び放熱フィン１０，１１について説明する。
図１４及び図１５に示すように第１の熱伝導板６，７の外側に第２の熱伝導板８，９を設けてある。第２の熱伝導板８，９の熱伝導部材として、銅、銀、金、カーボン、アルミニウムなどから選択される。第２の熱伝導板８，９は、図示の例では銅からなり、第１の熱伝導板６，７の片側に装着されており、中央部にビームの通路である光路上に穴部８ａ，９ａを開けてあり、上部に放熱フィン１０，１１が延伸されている。
各放熱フィン１０，１１は第２の熱伝導板８，９の一部としてこれと一体に成形され、かつ屈曲可能である。各放熱フィン１０，１１はその材質が第２の熱伝導板８，９と同様に図示の例では銅であるために、熱伝導性が良く、加工がしやすくかつ任意の形状に折り曲げかつ変形形状の維持が可能である。各放熱フィン１０，１１は、図１４及び図１５に示すように、磁石１８内から磁石の内周面に接触することなく、間隙２３を空けて外側に水平に折り曲げられて、磁石の側方において磁石側面から離れた位置から次第にさらに離れるように斜め上方に伸びて、その外端部１０ａ，１１ａがアイソレータホルダ２を被覆している外熱伝導カバー体３の外面に接続されている（図１）。各放熱フィン１０，１１の外端部１０ａ，１１ａは、図１、図６及び図７に示すように、第１の外熱伝導カバー部４及び第２の外熱伝導カバー部５のそれぞれの外部溝４ｄ，５ｄの底面上に配置され、底面に接触されている。接触を確実にするために、熱伝導性の接着剤、溶接などの接触補強手段を用いている。
【００１２】
放熱フィン１０，１１と、第１の熱伝導板６，７、第２の熱伝導板８，９、磁石１８、スペーサ１９、アイソレータホルダ２及び外熱伝導カバー体３との関係について説明する。
図１及び図７に示すように各放熱フィン１０，１１と一体である第２の熱伝導板８，９は第１の熱伝導板６，７とそれぞれ接触している。
なお、第１の熱伝導板６，７は磁性ガーネット結晶膜１２と接触されている。
各放熱フィン１０，１１は磁石１８に対してこれに接触することなく磁石内から屈曲して側方に延伸されている（図１４）。各放熱フィン１０，１１は、図１及び図７に示すように各スペーサ１９に対してこれに接触することなく割り溝１９ａを通過し上方へ延伸されて、さらにアイソレータホルダ２に対して各ガイド開口部２ａ，２ｂを貫通してアイソレータホルダに接触せずにその外周面から上方へ延伸されている（図２）。上方へ延伸されている各放熱フィン１０，１１の上部は、図１及び図３に示すように外熱伝導カバー体３の内部からこれに接触することなく引き出し開口部３ｃを通って外熱伝導カバー体３の外方に引き出され、外端部１０ａ，１１ａが水平に折り曲げられ、外部溝４ｄ，５ｄの底面に接触されている。
このように、各放熱フィン１０，１１は磁石１８、スペーサ１９及びアイソレータホルダ２のいずれにも接触することなく、外熱伝導カバー体３の外部へ引き出されている。このために、磁性ガーネット結晶膜１２にて発生した熱は第１の熱伝導板６，７及び第２の熱伝導板８，９を経て放熱フィン１０，１１に熱伝導されるものの、直接外熱伝導カバー体３の外部溝４ｄ，５ｄに達して、磁石１８及びアイソレータホルダ２に伝導されず、簡単な構成によって外熱伝導カバー体３の外へ放熱することができる。
【００１３】
図１に示すように、光アイソレータＳにおいて、順方向のビームは第１のレンズ１３から入射し、入射光は第１の複屈折結晶板１５を経て第２の熱伝導板８の穴部８ａを通過して、第１の熱伝導板６、磁性ガーネット結晶膜１２、第１の熱伝導板７及び第２の熱伝導板９の穴部９ａを通過し、磁性ガーネット結晶膜１２は通過する光を吸収する際、発熱し、発生した熱は、第１の熱伝導板６，７を経て第２の熱伝導板８，９へ放散され、さらに熱が放熱フィン１０，１１を介して外熱伝導カバー体３の外部へ導かれ、しかも各放熱フィンが冷却素子として機能が発揮されるから、効率の良い放熱が可能となる。磁性ガーネット結晶膜１２で発生した熱は、第１段階では第１の熱伝導板６，７に伝えられ、第２段階では第２の熱伝導板８，９から放熱フィン１０，１１へ導かれ、最終的には外熱伝導カバー体３の外部溝４ｄ，５ｄへ導かれ、熱伝導経路を構成するのは実質的に第１の熱伝導板６，７と第２の熱伝導板８，９（第２の熱伝導板の一部を形成している放熱フィン１０，１１を含む。）である。このことから、熱伝導経路の単純化により外熱伝導カバー体３の外部への放熱がスムーズに行われる。
図１に示す放熱構造では、磁性ガーネット結晶膜１２からの熱を第１の熱伝導板６，７及び第２の熱伝導板８，９を介して放熱を図るために、熱容量と放熱面積を大きく確保することができ、磁石１８を回避した放熱構造を採用することが可能となるから、熱による磁石１８の機能低下の防止及び放熱を効率的・効果的に行える。
【００１４】
磁性ガーネット結晶膜１２で発生した熱は、これに接触していないが接近している磁石１８に及ぶものの、直接的には第１の熱伝導板６，７を経て第２の熱伝導板８，９へ、さらに放熱フィン１０，１１によって外熱伝導カバー体３の外部へ導かれる。そして、導かれた熱は、各放熱フィン１０，１１がアイソレータホルダ２や、第１及び第２の外熱伝導カバー部４，５の外部溝４ｄ，５ｄ以外の本体部分に接触していないので、効率的かつ確実な外部放熱がされることになり、この結果温度上昇が抑制されて、光学特性の劣化・熱破壊の防止に有効である。発熱体である磁性ガーネット結晶膜１２から外熱伝導カバー体３の外部溝４ｄ，５ｄに至る熱伝導経路中には、第１の熱伝導板６，７と第２の熱伝導板８，９（その一部としての放熱フィン１０，１１を含む。）以外の部材が存在していないので、熱伝導経路が短くかつ単純化され、熱応答性が高い。
アイソレータホルダ２は外熱伝導カバー体のホルダ収納空間３ａ内に空隙部２０，２１を置いて収納されると共に、両側面が２点支持され、さらに材質として例えば熱伝導率が低いステンレスを用いることにより、熱からの光アイソレータの光学特性の影響を少なくしている。
【００１５】
放熱フィン１０，１１は屈曲可能であるから、光アイソレータＳの組み立ての過程で、必要な方向に必要な箇所を折り曲げることができる。例えば図８に示すように素子保持ケース１から立ち上がっている状態にあっても、一時的に折り曲げることにより組み立ての障害とならない。また放熱フィン１０，１１は図２に示すようにアイソレータホルダ２から立ち上がっている状態にあっても、第１の外熱伝導カバー部４と第２の外熱伝導カバー部５とを結合させる過程で、折り曲げることにより組み立ての障害とならず、外端部１０ａ，１１ａの外部溝４ｄ，５ｄへの位置決めや接触操作が容易となる。
【００１６】
素子保持ケース１はガイド開口部２ａ，２ｂ側（図１上側）が開口されている限り、図１に示すように全長に渡って形成している溝形のものに限られない。素子保持ケース１は各構成素子６，７，８，９，１２，１３，１４，１５，１６を保持できれば、内部形状が溝形であっても良く、また図示する素子保持ケースの全長に渡る開口を蓋で覆い、この蓋に放熱フィン１０，１１が通過可能の開口部を設けるものであっても良い。各構成素子６，７，８，９，１２，１３，１４，１５，１６の全てを素子保持ケース１内に納めているので、組み立て時の取り扱いが容易となるが、必ずしも全ての素子を収納する必要はない。
図２に示す例では、外熱伝導カバー体３はキャップ状の第１の外熱伝導カバー部４と第２の外熱伝導カバー部５とを嵌め込み式に組み合わせているために、光アイソレータＳの組み立てが簡易となるが、複数の部材からなるものである必要はなく、単一の管体で構成したものであっても良い。また外部溝４ｄ，５ｄはこの発明に不可欠な構成ではないが、外部溝を設ければ、放熱フィン１０，１１の外端部１０ａ，１１ａの位置き決めがしやすくなると共に、納まりが良くなる利点がある。
第１の熱伝導板６，７にダイヤモンドを用い、そのダイヤモンド薄膜を磁性ガーネット結晶膜１２の両側面に蒸着などの方法によって形成しても良い。
第１の熱伝導板６，７にダイヤモンド薄膜を使用するものにあっては、第１の熱伝導板としてＧＧＧなどの結晶材料などを使用しているものと比較して、薄型化及び構造の簡素化が可能となり、また熱上昇が抑制され、安定した光学特性が得られる。
放熱フィン１０，１１の幅は、第２の熱伝導板８，９と同一幅であっても良い。
各放熱フィン１０，１１の外端部１０ａ，１１ａを第１の外熱伝導カバー部４及び第２の外熱伝導カバー部５のそれぞれの外部溝４ｄ，５ｄの底面に接触させ、この接触状態を確実にするための接触補強手段として、上述した熱伝導性の接着剤、溶接などに限られない。
各放熱フィン１０，１１の外端部１０ａ，１１ａは図１に示すように外熱伝導カバー体３の上面から突出されていることを利用して、例えば、次のように板材によって各外端部を押圧するようにしても良い。
図１６に示す例では、押え板２４で外熱伝導カバー体３の上面から突出している各放熱フィン１０，１１の外端部１０ａ，１１ａの上面を押圧し、この押え板をボルト２５によって外熱伝導カバー体３に固定している。ボルト２５は四角形の外熱伝導カバー体３の四隅に開けてあるボルトねじ孔３ｄにねじ込む。押え板２４は外熱伝導カバー体３の上面全面を覆っている。
押え板２４を用いることによって、簡単な構成によって各放熱フィン１０，１１の外端部１０ａ，１１ａを外部溝４ｄ，５ｄの底面に確実かつ強固に接触させることができる。
【００１７】
図１７〜図１９に示す光アイソレータＳ１において、放熱経路を短縮するために、外熱伝導カバー体１０３の第１の外熱伝導カバー部１０４及び第２の外熱伝導カバー部１０５の中心から上周面に至る距離ｄを、図１に示す外熱伝導カバー体３の第１の外熱伝導カバー部４及び第２の外熱伝導カバー部５のそれより短く設定するようにしても良い。
光アイソレータＳ１の構成は、距離ｄを短くした点を除いて、光アイソレータＳとは同一であるので、構成部分を示す符号を光アイソレータＳのそれと一致させて対応関係を明確にしている。
【００１８】
磁性ガーネット結晶膜１２で発生した熱をアイソレータホルダ２へ伝わりにくくするために、各放熱フィン１０，１１をアイソレータホルダとの接触を回避させているが、さらに熱伝導率の関係を以下に設定するのが望ましい。
第１の熱伝導板６，７の熱伝導率は、磁性ガーネット結晶膜１２の熱伝導率以上であって、第２の熱伝導板８，９の熱伝導率以下であり、この第２の熱伝導板８，９（放熱フィン１０，１１を含む。）の熱伝導率は外熱伝導カバー体３の熱伝導率以下である。
熱伝導部材の配置順として、発熱体である磁性ガーネット結晶膜１２からの熱を熱伝導率が次第に高くなるように熱伝導部材を並べ、低い方から高い方へ熱伝導させることによって熱抵抗を少なくすることができる。
図１に示す放熱構造において、磁性ガーネット結晶膜１２の熱はこの磁性ガーネット結晶膜の熱伝導率と同じ又は大きい第１の熱伝導板６，７に放熱され、第１の熱伝導板からこの第１の熱伝導板の熱伝導率と同じ又は大きい第２の熱伝導板８，９に放熱され、第２の熱伝導板の一部である各放熱フィン１０，１１に熱伝導され、各放熱フィンからこの放熱フィンの熱伝導率と同じ又は大きい外熱伝導カバー体３の外部溝４ｄ，５ｄに放熱される。
【００１９】
磁性ガーネット結晶膜１２を中心として放熱素子を構成している第１の熱伝導板６，７、第２の熱伝導板８，９及び放熱フィン１０，１１からなる放熱手段に関して、上記各放熱素子の組合せパターンを図２１に示す。
図２１の（ｉ）に示すパターンでは、回転角４５度の磁性ガーネット結晶膜１２を第１の熱伝導板７の片側面に成膜しているものであり、磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板７が一体化されているが、第１の熱伝導板６が独立しており、組み立て時に磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板６を接触させている。
第１の熱伝導板６はサファイア放熱板が使用され、第１の熱伝導板７はＧＧＧ基板が使用されて、磁性ガーネット結晶膜１２はＧＧＧ基板付きのガーネットである。放熱フィン１０，１１はフレキシブル放熱フィンである。
同図（ｉｉ）に示すパターンでは、第１の熱伝導板６及び第１の熱伝導板７が磁性ガーネット結晶膜１２に対してそれぞれ独立しているが、組み立て時に磁性ガーネット結晶膜に対向面を接触又は接合させて一体化されている。第１の熱伝導板６，７はサファイア放熱板が使用されている。放熱フィン１０，１１はフレキシブル放熱フィンである。
本例及び上記（ｉ）に示すパターンは図１に示す放熱構造の主要部のパターンの具体例である。
同図（ｉｉｉ）に示すパターンでは、磁性ガーネット結晶膜として２枚の回転角２２．５度の磁性ガーネット結晶膜１２１，１２２を用いており、各磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板６１，６２，７１，７２を組み合わせている。
すなわち、一方の磁性ガーネット結晶膜１２１を第１の熱伝導板７１の片側面に成膜しているものであり、磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板７１が一体化されているが、第１の熱伝導板６１が独立しており、組み立て時に磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板６１を接触させている。同様に、他方の磁性ガーネット結晶膜１２２を第１の熱伝導板７２の片側面に成膜しているものであり、磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板７２が一体化されているが、第１の熱伝導板６２が独立しており、組み立て時に磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板６２を接触させている。
第１の熱伝導板６１は第２の熱伝導板８に、第１の熱伝導板６２は第２の熱伝導板９にそれぞれ接触されている。第１の熱伝導板７１，７２は第３の熱伝導板２６にそれぞれ接触されている。
２７は第３の熱伝導板２６に設けてある放熱フィンである。
第１の熱伝導板６１，６２はサファイア放熱板が使用され、第１の熱伝導板７１，７２はＧＧＧ基板が使用されて、磁性ガーネット結晶膜１２１，１２２はＧＧＧ基板付きのガーネットである。放熱フィン１０，１１，２７はフレキシブル放熱フィンである。
同図（ｉｖ）に示すパターンでは、磁性ガーネット結晶膜として２枚の回転角２２．５度の磁性ガーネット結晶膜１２１，１２２を用いており、各磁性ガーネット結晶膜に対して第１の熱伝導板６１，６２，７１，７２を組み合わせている。
すなわち、一方の磁性ガーネット結晶膜１２１に対して第１の熱伝導板６１，７１が独立されている。組み立て時に第１の熱伝導板６１，７１は磁性ガーネット結晶膜１２１と一体化される。他方の磁性ガーネット結晶膜１２２に対して第１の熱伝導板６２，７２が独立されている。組み立て時に第１の熱伝導板６２，７２は磁性ガーネット結晶膜１２２と一体化される。
第１の熱伝導板６１は第２の熱伝導板８に、第１の熱伝導板６２は第２の熱伝導板９にそれぞれ接触されている。第１の熱伝導板７１，７２は第３の熱伝導板２６にそれぞれ接触されている。
第１の熱伝導板６１，６２，７１，７２はサファイア放熱板が使用され、放熱フィン１０，１１，２７はフレキシブル放熱フィンである。
本例及び上記（ｉｉｉ）に示すパターンは図１に示す放熱構造を基礎にしたパターンの具体例である。
【００２０】
スペーサの開口溝は図１１に示す例では各スペーサ１９の全長に渡って形成されている割り溝となっているが、図２０に示すように切り欠き１１９ａとして切り欠き内を放熱フィンが通過できるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明に係る光アイソレータの放熱構造を示す正面図であって、外熱伝導カバー体を切欠して内部を示す図である。
【図２】この発明に係る光アイソレータの放熱構造を縮小して示す正面図であって、分解した状態を示す図である。
【図３】この発明に係る光アイソレータの放熱構造を示す平面図である。
【図４】この発明に係る光アイソレータの放熱構造を縮小して示す平面図であって、分解した状態を示す図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図１のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】この発明に係る構成素子を保持している素子保持ケースを示す正面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】この発明に係る光アイソレータの放熱構造に使用するアイソレータホルダの断面図である。
【図１１】この発明に係る光アイソレータの放熱構造に使用するスペーサの斜視図である。
【図１２】図２のＸＩＩ−ＸＩＩ線拡大断面図である。
【図１３】図２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線拡大断面図である。
【図１４】第２の熱伝導板の取付け状態を示す一部切欠拡大正面図である。
【図１５】図１４の左側面図である。
【図１６】この発明に係る光アイソレータの放熱構造を示す一部切欠正面図であって、放熱フィンの外端部を押え板で固定している状態を示す図である。
【図１７】この発明に係る光アイソレータの放熱構造の他の形態を示す正面図であって、外熱伝導カバー体を切欠して内部を示す図である。
【図１８】図１７における外熱伝導カバー体の第１の外熱伝導カバー部を示す側面図である。
【図１９】図１７における外熱伝導カバー体の第２の外熱伝導カバー部を示す側面図である。
【図２０】この発明に係る光アイソレータの放熱構造に使用する他のスペーサの斜視図である。
【図２１】この発明に係る光アイソレータの放熱構造の主要部を構成している素子の組合せパターンを示す構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ｓ，Ｓ１ 光アイソレータ
１ 素子保持ケース
２ アイソレータホルダ
２ａ，２ｂ ガイド開口部
３，１０３ 外熱伝導カバー体
３ａ ホルダ収納空間
３ｃ 引き出し開口部
３ｄ ボルトねじ孔
４，１０４ 第１の外熱伝導カバー部
４ｃ 切込み穴部
４ｄ 外部溝
５，１０５ 第２の外熱伝導カバー部
５ｃ 切込み穴部
５ｄ 外部溝
６，７ 第１の熱伝導板（第１の熱伝導部）
６１，７１ 第１の熱伝導板（第１の熱伝導部）
６２，７２ 第１の熱伝導板（第１の熱伝導部）
８，９ 第２の熱伝導板（第２の熱伝導部）
８ａ，９ａ 穴部
１０，１１ 放熱フィン
１０ａ，１１ａ 外端部
１２ 磁性ガーネット結晶膜（磁気光学結晶膜）
１２１，１２２ 磁性ガーネット結晶膜（磁気光学結晶膜）
１５ 第１の複屈折結晶板（偏光子）
１６ 第２の複屈折結晶板（偏光子）
１８ 磁石（素子）
１９，１１９ スペーサ
１９ａ 割り溝（開口溝）
１１９ａ 切り欠き（開口溝）
２０，２１ 空隙部
２２ ボルト
２３ 間隙
２４ 押え板
２５ ボルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に光アイソレータの本体を構成している素子である磁気光学結晶膜、偏光子及び磁石をそれぞれ配置してあるアイソレータホルダと、このアイソレータホルダを被覆している外熱伝導カバー体と、上記アイソレータホルダ内に設けてある第１及び第２の熱伝導部と、この第２の熱伝導部の一部である屈曲可能な放熱フィンとを具備しており、
上記アイソレータホルダは、上記外熱伝導カバー体に向けて開口している放熱フィン用のガイド開口部を形成してあり、
上記外熱伝導カバー体は、上記ガイド開口部側に開口している放熱フィン用の引き出し開口部を形成してあり、
上記第１の熱伝導部は、上記磁気光学結晶膜の少なくとも片面側に設けてあり、
上記第２の熱伝導部は、上記第１の熱伝導部を挟んで上記磁気光学結晶膜とは反対側に位置しかつ、上記第１の熱伝導部に隣接して設け、光路上に穴を開けてあり、
上記放熱フィンは、上記磁石内から間隙を空けてその側方に延伸し、上記ガイド開口部から引き出し開口部を経て上記外熱伝導カバー体の外部に導き出されていると共に外端部が上記外部に接触している
ことを特徴とする光アイソレータの放熱構造。
【請求項２】
第１の熱伝導部は磁気光学結晶膜の両面にこれを挟むように設けてあり、第２の熱伝導部は上記各第１の熱伝導部に対応してそれぞれ設けてあり、各第２の熱伝導部における放熱フィンはガイド開口部及び引き出し開口部を経て上記外熱伝導カバー体の外部に導き出されていることを特徴とする請求項１記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項３】
アイソレータホルダは、外熱伝導カバー体内のホルダ収納空間に空隙部をもって収納されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項４】
アイソレータホルダ内には、ガイド開口部側が開口され、磁気光学結晶膜、第１の熱伝導部、第２の熱伝導部及び偏光子を保持している素子保持ケースを設けてあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項５】
アイソレータホルダ内には、ガイド開口部側が開口され、磁気光学結晶膜、第１の熱伝導部、第２の熱伝導部及び偏光子を保持している素子保持ケースを設けてあり、この素子保持ケースの外周であって磁石の両側にリング状のスペーサを配置してあり、両スペーサには上記ガイド開口部側に開口しかつ放熱フィンが通過可能である開口溝を形成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項６】
外熱伝導カバー体の外部に引き出し開口部に連続して外部溝を形成し、この外部溝の底面に放熱フィンの外端部が接触されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項７】
第１の熱伝導部の熱伝導率は、磁性ガーネット結晶膜の熱伝導率以上であって、第２の熱伝導部の熱伝導率以下であり、この第２の熱伝導部の熱伝導率は外熱伝導カバー体の熱伝導率以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項８】
外熱伝導カバー体はいずれもキャップ状の第１の外熱伝導カバー部と第２の外熱伝導カバー部とからなり、互いに対向する第１及び第２の外熱伝導カバー部の開口部側端部に引き出し開口部を形成するための切込み穴部をそれぞれ切り込んであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項９】
外熱伝導カバー体の外部には放熱フィンの外端部を押圧するための押え板を設けてあることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項１０】
内部に光アイソレータの本体を構成している素子である磁気光学結晶膜及び偏光子をそれぞれ保持しかつ内部断面が溝形となっている素子保持ケースと、この素子保持ケース、筒状の磁石及びこの磁石を挟んで位置しているリング状のスペーサを収納しているパイプ状のアイソレータホルダと、このアイソレータホルダを被覆している外熱伝導カバー体と、上記素子保持ケース内に設けてある第１及び第２の熱伝導部と、この第２の熱伝導部の一部である屈曲可能な放熱フィンとを具備しており、
上記アイソレータホルダは、上記外熱伝導カバー体に向けて開口している放熱フィン用のガイド開口部を形成してあり、
上記外熱伝導カバー体は、いずれもキャップ状の第１の外熱伝導カバー部と第２の外熱伝導カバー部とからなり、互いに対向する第１及び第２の外熱伝導カバー部の開口部側端部に放熱フィン用の引き出し開口部を形成するための切込み穴部をそれぞれ切り込んであり、上記引き出し開口部が上記ガイド開口部側に位置しており、
上記スペーサは素子保持ケースが貫通されており、上記ガイド開口部側が開口され、放熱フィンが通過可能である開口溝を形成してあり、
上記第１の熱伝導部は、上記磁気光学結晶膜の両面側に設けてあり、
上記第２の熱伝導部は、上記両第１の熱伝導部を挟むように配置され、光路上に穴を開けてあり、
上記放熱フィンは、上記磁石内から間隙を空けてその側方に延伸し、上記開口溝及びガイド開口部から引き出し開口部を経て上記外熱伝導カバー体の外部に導き出されていると共に外端部が上記外部に接触している
ことを特徴とする光アイソレータの放熱構造。
【請求項１】
内部に光アイソレータの本体を構成している素子である磁気光学結晶膜、偏光子及び磁石をそれぞれ配置してあるアイソレータホルダと、このアイソレータホルダを被覆している外熱伝導カバー体と、上記アイソレータホルダ内に設けてある第１及び第２の熱伝導部と、この第２の熱伝導部の一部である屈曲可能な放熱フィンとを具備しており、
上記アイソレータホルダは、上記外熱伝導カバー体に向けて開口している放熱フィン用のガイド開口部を形成してあり、
上記外熱伝導カバー体は、上記ガイド開口部側に開口している放熱フィン用の引き出し開口部を形成してあり、
上記第１の熱伝導部は、上記磁気光学結晶膜の少なくとも片面側に設けてあり、
上記第２の熱伝導部は、上記第１の熱伝導部を挟んで上記磁気光学結晶膜とは反対側に位置しかつ、上記第１の熱伝導部に隣接して設け、光路上に穴を開けてあり、
上記放熱フィンは、上記磁石内から間隙を空けてその側方に延伸し、上記ガイド開口部から引き出し開口部を経て上記外熱伝導カバー体の外部に導き出されていると共に外端部が上記外部に接触している
ことを特徴とする光アイソレータの放熱構造。
【請求項２】
第１の熱伝導部は磁気光学結晶膜の両面にこれを挟むように設けてあり、第２の熱伝導部は上記各第１の熱伝導部に対応してそれぞれ設けてあり、各第２の熱伝導部における放熱フィンはガイド開口部及び引き出し開口部を経て上記外熱伝導カバー体の外部に導き出されていることを特徴とする請求項１記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項３】
アイソレータホルダは、外熱伝導カバー体内のホルダ収納空間に空隙部をもって収納されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項４】
アイソレータホルダ内には、ガイド開口部側が開口され、磁気光学結晶膜、第１の熱伝導部、第２の熱伝導部及び偏光子を保持している素子保持ケースを設けてあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項５】
アイソレータホルダ内には、ガイド開口部側が開口され、磁気光学結晶膜、第１の熱伝導部、第２の熱伝導部及び偏光子を保持している素子保持ケースを設けてあり、この素子保持ケースの外周であって磁石の両側にリング状のスペーサを配置してあり、両スペーサには上記ガイド開口部側に開口しかつ放熱フィンが通過可能である開口溝を形成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項６】
外熱伝導カバー体の外部に引き出し開口部に連続して外部溝を形成し、この外部溝の底面に放熱フィンの外端部が接触されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項７】
第１の熱伝導部の熱伝導率は、磁性ガーネット結晶膜の熱伝導率以上であって、第２の熱伝導部の熱伝導率以下であり、この第２の熱伝導部の熱伝導率は外熱伝導カバー体の熱伝導率以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項８】
外熱伝導カバー体はいずれもキャップ状の第１の外熱伝導カバー部と第２の外熱伝導カバー部とからなり、互いに対向する第１及び第２の外熱伝導カバー部の開口部側端部に引き出し開口部を形成するための切込み穴部をそれぞれ切り込んであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項９】
外熱伝導カバー体の外部には放熱フィンの外端部を押圧するための押え板を設けてあることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の光アイソレータの放熱構造。
【請求項１０】
内部に光アイソレータの本体を構成している素子である磁気光学結晶膜及び偏光子をそれぞれ保持しかつ内部断面が溝形となっている素子保持ケースと、この素子保持ケース、筒状の磁石及びこの磁石を挟んで位置しているリング状のスペーサを収納しているパイプ状のアイソレータホルダと、このアイソレータホルダを被覆している外熱伝導カバー体と、上記素子保持ケース内に設けてある第１及び第２の熱伝導部と、この第２の熱伝導部の一部である屈曲可能な放熱フィンとを具備しており、
上記アイソレータホルダは、上記外熱伝導カバー体に向けて開口している放熱フィン用のガイド開口部を形成してあり、
上記外熱伝導カバー体は、いずれもキャップ状の第１の外熱伝導カバー部と第２の外熱伝導カバー部とからなり、互いに対向する第１及び第２の外熱伝導カバー部の開口部側端部に放熱フィン用の引き出し開口部を形成するための切込み穴部をそれぞれ切り込んであり、上記引き出し開口部が上記ガイド開口部側に位置しており、
上記スペーサは素子保持ケースが貫通されており、上記ガイド開口部側が開口され、放熱フィンが通過可能である開口溝を形成してあり、
上記第１の熱伝導部は、上記磁気光学結晶膜の両面側に設けてあり、
上記第２の熱伝導部は、上記両第１の熱伝導部を挟むように配置され、光路上に穴を開けてあり、
上記放熱フィンは、上記磁石内から間隙を空けてその側方に延伸し、上記開口溝及びガイド開口部から引き出し開口部を経て上記外熱伝導カバー体の外部に導き出されていると共に外端部が上記外部に接触している
ことを特徴とする光アイソレータの放熱構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００７−６５２８９（Ｐ２００７−６５２８９Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５１２７１（Ｐ２００５−２５１２７１）
【出願日】平成１７年８月３１日（２００５．８．３１）
【出願人】（３９１０４９５３０）株式会社信光社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月３１日（２００５．８．３１）
【出願人】（３９１０４９５３０）株式会社信光社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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