JPH07120711A - 光可変減衰器およびこれを用いた光出力制御ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気的制御により光の強度を可変する光可変
減衰器およびこれを用いた光出力制御ユニット装置を提
供する。 【構成】 光可変減衰器ＡＮ１は、光ファイバー１０の
光路上に設置されている。光可変減衰器ＡＮ１は光ファ
イバー１０の出力面に対向して設けられたレンズ１１
と、このレンズ１１のを通過する光の光路上に順次設け
られた複屈折結晶１２、磁気光学結晶１３、補償板１
４、複屈折結晶１５、レンズ１６と磁気光学結晶１３の
周囲に設けられた磁気コイル１７とから構成されてい
る。磁気コイル１７に供給する電流を可変することによ
り、この光可変減衰器ＡＮ１から出力される光の強度を
変調する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバー通信分野
などにおいて必要に応じて入力光を適当な強度まで減衰
調整して出力を調整する光可変減衰器およびこれを用い
た光出力制御ユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバー通信において、光可変減衰
器はレーザダイオードから出力された光パワーを調節す
るために用いられている。光可変減衰器は、これを透過
する光のパワーの一部を反射させるか散乱させるか吸収
させて光パワーの安定化を図っている。このような光可
変減衰器としては、従来、図６に示すようなものが用い
られている。光ファイバー２１０から光可変減衰器ＡＮ
４に入射した光は、光ファイバー２１０出力端の前面に
設けられたレンズ２１１を通過して平行光線にさせられ
る。そして、この光は、光路に対して斜めに設けられた
可変減衰板２００を通過することにより、吸収され、こ
の可変減衰板２００の透過光はレンズ２１６を通過し
て、光ファイバー２１０に出射される。ここで、円板状
の光可変減衰板２００の入力面には、表面に金属減衰膜
が蒸着してあり、これの回転方向に厚みが連続的に変え
てあるので、光可変減衰板２００をモーター２０１で回
転させることにより、光の減衰量を調節する構成となっ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
光可変減衰器にあっては、光可変減衰板２００をモータ
ー２０１で回転させる機械的機構により光の減衰量を調
整していたので、応答速度が非常に遅かった。また、こ
のような機械的機構で光の減衰量を調整することとする
と、繰り返し使用することにより、可動部が摩耗し、長
期の使用に対してはその信頼性に問題があった。

【０００４】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、電気的制御により光の強度を可変する光可
変減衰器およびこれを用いた光出力制御ユニットを提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
め、本発明の光可変減衰器は、入力される光の所定方向
の偏波光のみを通過させる第１の光ポーラライザーと、
第１の光ポーラライザーからの偏波光の光路上に配置さ
れた磁気光学部材と、磁気光学部材の周囲に設けらて偏
波光を回転させる磁界を磁気光学部材内に生じさせる可
変磁界印加手段と、第１の光ポーラライザーに対向して
磁気光学部材を介して設けられた第２のの光ポーラライ
ザーとを具備することとした。

【０００６】また、このような光可変減衰器を用いた光
出力制御ユニットは、光可変減衰器からの出力光の強度
を検出する光出力モニターと、光出力モニターでの検出
信号に基づいて、出力光の強度が変動したときには、光
可変減衰器に供給する電流を可変して逐次帰還制御し、
光出力の強度を安定化させる帰還制御回路とを具備する
こととした。

【０００７】

【作用】本発明の光可変減衰器によれば、まず、第１の
光ポーラライザーにより入力される光の所定方向のみの
偏波光を通過させる。そして、可変磁界印加手段によっ
て磁気光学部材内に生じさせる磁界の強度を調整するこ
とにより、これの偏波面を回転させる。この偏波光は、
偏波面の回転角に応じて第２の光ポーラライザーを透過
する強度が変調する。すなわち、例えば、第１の光ポー
ラライザーを通過した偏波面が４５度回転させられたと
して、第２の光ポーラライザーが第１の光ポーラライザ
ーに対して４５度傾けてあれば、略１００％これを通過
するが、このとき、偏波面が４５±Δ度回転させられた
とすると、第２の光ポーラライザーを通過する光の強度
は減少することになる。このように、本発明の光可変減
衰器は、電気的に光の強度を制御するので、高速に強度
変調を行うことが可能である。

【０００８】また、可変磁界印加手段と磁気光学部材と
の間に強磁性部材を配置することにより、磁気光学部材
内に生じる磁界の強度を増加させることが可能である。
さらに、磁気光学部材と第２の光ポーラライザーとの間
に補償板を挿入することによって、偏波光の２つの固有
偏光の間に生ずる位相のずれを補償することが可能であ
る。

【０００９】また、このような可変磁界印加手段は、コ
イルや偏波光の光路方向に移動可能な永久磁石と電流の
供給によりこの永久磁石を移動させる移動用コイルとか
ら構成することが可能である。可変磁界印加手段をコイ
ルで構成した場合には、このコイルに供給する電流を可
変することにより偏波光の偏波面を回転させることがで
き、また、永久磁石と移動用コイルとから構成した場合
には、移動用コイルに供給する電流を可変することによ
り永久磁石を移動させて偏波光（偏波面）の回転を調整
することができる。

【００１０】また、本発明の光出力制御ユニットによれ
ば、光出力モニターで上記光可変減衰器からの出力光の
強度を検出して、この検出信号に基づいて前記光可変減
衰器に搭載された可変磁界印加手段に供給する電流を可
変して逐次帰還制御することとしたので、この光出力制
御ユニットを通過する光の出力強度を安定化させること
が可能である。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例に係る光可変減衰器を
添付図面を基づいて説明する。なお、説明において、同
一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

【００１２】図１は、本発明の第１実施例に係る光可変
減衰器（アッテネータ）の構成を説明するための説明図
である。この光可変減衰器ＡＮ１は、光ファイバー１０
の光路上に設置されている。光可変減衰器ＡＮ１は光フ
ァイバー１０の出力面に対向して設けられたレンズ１１
と、このレンズ１１のを通過する光の光路上に順次設け
られた複屈折結晶１２、磁気光学結晶１３、補償板１
４、複屈折結晶１５、レンズ１６と磁気光学結晶１３の
周囲に設けられた磁気コイル１７（可変磁界印加手段）
とから構成されている。このような構成の光可変減衰器
ＡＮ１に入射した光は、以下のようにしてその光出力を
減衰させられる。

【００１３】まず、光ファイバー１０から光可変減衰器
ＡＮ１に入射した光は、レンズ１１を介して複屈折結晶
１２に入射される。複屈折結晶１２は、光ポーラライザ
であり、方解石などの結晶から構成されている。すなわ
ち、この複屈折結晶１２に入射した光は、ある方向の偏
波光のみが透過させられ、これに垂直な偏波光は透過さ
せられない。

【００１４】次に、この複屈折結晶１２を透過した偏波
光は、磁気コイル１７内に配置された磁気光学結晶１３
（ファラデー素子）に入射されてその偏波面が回転させ
られる。

【００１５】例えば、この偏波光（偏波面）が４５度回
転させられたとすると、この偏波光は、磁気光学結晶１
３を介して複屈折結晶１２の対向位置に４５度傾いて設
置された複屈折結晶１３を通過することが可能である。
なお、磁気光学結晶１３としては、短波長用には各種の
ガラス（ファラデーガラス；例えば、ガドリウム・鉄・
ガーネット）が、長波長用には各種のガーネット形フェ
ライト（例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネ
ットやイットリウム・鉄・ガーネット）を用いることが
できる。そして、この偏波光の回転角は、磁気コイル１
７によって磁気光学結晶１３に印加される磁界の大きさ
と磁気光学結晶１３の長さに磁気光学結晶１３のベルデ
定数を乗じた値に略比例するので、磁気コイル１７に供
給する電流を可変することにより偏波光（偏波面）の回
転角を制御することができる。このように、偏波光が回
転させられることにより、磁気光学結晶１３を通過する
光の強度を可変することができる。しかる後、磁気光学
結晶１３を通過した光は、レンズ１６を介して光ファイ
バー１０に入射される。なお、補償板１４（例えば、水
晶）は、この偏波光の２つの固有偏光の位相のずれを補
償している。

【００１６】このように本発明の第１実施例によれば、
光可変減衰器ＡＮ１に入射された光を磁気光学結晶１２
である一定の方向の偏波成分のみを透過させ、磁気コイ
ル１７に供給する電流を可変することにより、偏波光の
偏波面を適当に回転させて磁気光学結晶１３を通過する
光の強度を可変することができる。そして、上記のよう
に本実施例の光可変減衰器ＡＮ１は、磁気コイル１７に
供給する電流を可変するという電気的制御方法により光
の強度を可変するので、光出力変調の際の応答速度が極
めて速く、しかも従来のような機械的駆動部を有しない
ので、長期間の使用により、光可変減衰器ＡＮ１の一部
が摩耗することがない。

【００１７】図２は、本発明の第２実施例に係る光可変
減衰器ＡＮ２の構成を説明するための説明図であり、第
１実施例における磁気コイル１７と磁気光学結晶１３と
の間に強磁性部材２８を配置したものである。この強磁
性部材２８の構成材料としては、例えば、フェライト等
が挙げられる。本実施例によれば、強磁性部材２８を用
いることとしたので、磁気コイル１７に供給する電力が
小さい場合においても、磁気光学結晶１３に印加される
磁界強度を十分強くすることができ、かかる光可変減衰
器ＡＮ２での消費電力を低減させることができる。

【００１８】図３は、本発明の第３実施例に係る光可変
減衰器ＡＮ３の構成を説明するための説明図である。本
実施例の光可変減衰器ＡＮ３には、円環状の磁石３９が
磁気光学結晶１３の周囲に設置されている。そして、磁
石３９は、ガイド部３８によって磁気光学結晶１３に入
射する光の光軸に対して平行方向のみに摺動（移動）す
るように規制されている。また、ガイド部３８の磁石３
９の摺動方向の両端面には、磁石３９の摺動を規制する
ストッパーが立設している。なお、磁石３９は、ガイド
部３８の長手方向の延長線上に端面が近接して設けられ
た筒状の磁気コイルに流す電流の大きさや方向を可変す
ることにより、ガイド部３８内を摺動することができ
る。このような構成とすることによっても、磁気光学結
晶１３に印加される磁界の強度を可変することが可能で
あるので、かかる光可変減衰器ＡＮ３に入力される光の
強度を変調することが可能である。特に、このような構
成の光可変減衰器ＡＮ３は、磁石３９の摺動がストッパ
ーの存在により２値的に制御されるので、透過光を２値
的にオンオフさせることもできる。

【００１９】図４は、上記第１〜３実施例のような光可
変減衰器ＡＮを用いた光出力制御ユニットの構成を説明
するための説明図である。レーザーダイオード１００か
ら出力された光は、光ファイバーなどの伝送線を通過し
て光可変減衰器ＡＮに入力され、適当な減衰量が与えら
れる。そして、この光可変減衰器ＡＮからの出力光は、
光出力モニタ１０１でその強度が検出されて、この検出
信号がフィードバック回路１０２に入力される。フィー
ドバック回路１０２は、検出信号に基づいて光可変減衰
器ＡＮに供給する電力を制御して光可変減衰器ＡＮを透
過する光強度を一定化させる。

【００２０】このような光出力制御ユニットとしては、
例えば、図５に示す構造のものが挙げられる。図５に示
した光出力制御ユニットは、本発明の第１実施例に係る
光可変減衰器ＡＮ１にこれからの出力光を分岐する分岐
器１０１ａが接続されるとともに、分岐した光の強度の
一部を検出するフォトダイオード１０１ｂが設けられて
いる。このフォトダイオード１０１ｂで検出した光信号
は、積分回路１０２ａ、中間ドライバー１０２ｂ、定電
流回路１０２ｃで構成される光出力自動制御回路で逐次
帰還制御されて、磁気コイル１７に供給する電流を制御
する。磁気コイル１７に供給される電流は、フォトダイ
オード１０１ｂで検出する光の強度が増加すると減少
し、検出する光の強度が減少すると増加する構成とされ
ている。そして、このように磁気コイル１７に供給され
る電流が増加すると、磁気光学結晶１３に印加される磁
界の強度が減少して、この光可変減衰器ＡＮ１での減衰
量が増加し、光可変減衰器ＡＮ１から出力される光の強
度を安定化させることができる。なお、本実施例では第
１実施例の光可変減衰器ＡＮ１を用いたが、これは、第
２〜３実施例の光可変減衰器ＡＮ２〜３を用いても同様
の作用を奏することができる。

【００２１】以上、本実施例の光出力制御ユニットによ
れば、光可変減衰器ＡＮからの出力光の強度を光出力モ
ニター１０１で検出し、この検出信号に基づいフィード
バック回路１０２で光可変減衰器ＡＮに供給する電流を
変調して光可変減衰器ＡＮでの光の強度の減衰量を制御
してこの光可変減衰器ＡＮからの光出力の強度を一定化
させることとしたので、レーザーダイオード１００の出
力を高レベルに保持したまま、この光出力を高速に補償
して安定化させることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上の通り、本発明の光可変減衰器によ
れば、第１の光ポーラライザーにより入力される光の所
定方向のみの偏波光を回転させ、可変磁界印加手段に供
給する電流を可変することにより磁気光学部材内に生じ
させる磁界の強度を調整することにより、第２の光ポー
ラライザーを透過する光の強度を変調することとしたの
で、光出力の制御を電気的に行い、以て光強度の高速変
調を行うことが可能である。また、本発明の光可変減衰
器は、従来のような機械的駆動部を有しないので、摩耗
等による装置の寿命の低下や信頼性の劣化を防止するこ
とができる。さらに、モータ等の駆動装置を有さないの
で、装置全体を小型化することができる。

【００２３】また、本発明の光出力制御ユニットによれ
ば、光出力モニターで上記光可変減衰器からの出力光の
強度を検出して、この検出信号に基づいて可変磁界印加
手段に供給する電流を可変して逐次帰還制御することと
したので、これを通過する光の強度を安定化することが
可能である。これにより、光出力制御ユニットに入力さ
れるレーザー光をその出力飽和領域で用いることが可能
となるので、高出力の光の伝送を行うことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る光可変減衰器を説明
するための説明図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る光可変減衰器を説明
するための説明図である。

【図３】本発明の第３実施例に係る光可変減衰器を説明
するための説明図である。

【図４】本発明の一実施例に係る光出力制御ユニットを
説明するための説明図である。

【図５】図４に示した光出力制御ユニットの一例を説明
するための説明図である。

【図６】従来の光可変減衰器を説明するための説明図で
ある。

【符号の説明】

１０，２１０…光ファイバ、１１，１６，２１１，２１
６…レンズ、１２…複屈折結晶、１３…磁気光学結晶、
１４…補償板、１５…複屈折結晶、１７，３７…磁気コ
イル、２８…強磁性部材、３８…ガイド部、３９…磁
石、１００…レーザダイオード、１０１…光出力モニ
タ、１０１ａ…分岐器、１０１ｂ…フォトダイオード、
１０２…フィードバック回路、ＡＮ，ＡＮ１〜４…光可
変減衰器、１０２ａ…積分回路、１０２ｂ…中間ドライ
バー、１０２ｃ…定電流回路、２００…光可変減衰板、
２０１…モーター。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 油井 大 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 西村 正幸 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力される光の所定方向の偏波光のみを
   通過させる第１の光ポーラライザーと、 前記第１の光ポーラライザーからの偏波光の光路上に配
   置された磁気光学部材と、 前記磁気光学部材の周囲に設けらて前記偏波光を回転さ
   せる磁界を前記磁気光学部材内に生じさせる可変磁界印
   加手段と、 前記第１の光ポーラライザーに対向して前記磁気光学部
   材を介して設けられた第２の光ポーラライザーと、 を備えたことを特徴とする光可変減衰器。
2. 【請求項２】 前記可変磁界印加手段と前記磁気光学部
   材との間に強磁性部材を配置したことを特徴とする請求
   項１に記載の光可変減衰器。
3. 【請求項３】 前記磁気光学部材と前記第２の光ポーラ
   ライザーとの間に前記偏波光の位相差を補償する補償板
   を挿入したことを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載の光可変減衰器。
4. 【請求項４】 前記可変磁界印加手段がコイルから構成
   されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   １項に記載の光可変減衰器。
5. 【請求項５】 前記可変磁界印加手段が前記磁気光学部
   材の前記偏波光の光路方向に移動可能な永久磁石と、前
   記永久磁石の近傍に設けられて電流を供給することによ
   り、前記永久磁石を移動させる移動用コイルから構成さ
   れていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１
   項に記載の光可変減衰器。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
   光可変減衰器と、 前記光可変減衰器からの出力光の強度を検出する光出力
   モニターと、 前記光出力モニターでの検出信号に基づいて、前記出力
   光の強度が変動したときには、前記光可変減衰器に供給
   する電流を可変して逐次帰還制御し、前記光出力の強度
   を安定化させる帰還制御回路と、を備えることを特徴と
   する光出力制御ユニット。