JPH10161076A - 磁気光学効果を利用した光デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は磁気光学効果を利用した光アッテネ
ータ等の光デバイスに関し、その小型化及び低価格化を
主な課題としている。 【解決手段】 入力ビームを反射させて反射ビームにす
るリフレクタ５６と、入力ビーム及び反射ビームに交差
するように設けられる磁気光学結晶５８と、磁気光学結
晶５８に磁界を印加するための磁界印加ユニット６０
と、制御信号に基づき上記磁界を変化させるための調節
ユニット６２とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、磁気光
学効果を用いた光デバイスの小型化に関し、特に、磁気
光学結晶によるファラデー回転を用いた光アッテネータ
等の光デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁界中に置かれたＹＩＧ（イットリウム
・鉄・ガーネット）等の磁気光学結晶内を光ビームが通
過すると、磁気光学結晶の磁化ベクトルの大きさ及び方
向並びに磁気光学結晶の厚みに応じて、その光ビームに
磁気光学効果によりファラデー回転角が与えられる。こ
の原理に従う光デバイスはファラデー回転子と称され、
永久磁石により磁気光学結晶に磁界を印加するようにし
たファラデー回転子が実用化されている。永久磁石によ
り磁気光学結晶に与えられる磁化ベクトルの大きさ及び
方向は一定であるから、このファラデー回転子において
はファラデー回転角が不変である。

【０００３】磁気光学結晶に１つの電磁石のみによって
磁界を印加するようにしたファラデー回転子を含む可変
光アッテネータが提案されている（例えば特開平１−２
０４０２１号）。しかし、１つの電磁石のみを用いた場
合、磁気光学結晶の磁化が常に飽和しているとは限らな
い。磁気光学結晶の磁化が飽和していないと、磁気光学
結晶内に多数の磁区が生じる。このような多数の磁区の
存在は、光アッテネータの減衰の再現性を悪化させる
し、良好な再現性が確保されているとしても減衰の連続
的な可変を困難にする。また、多数の磁区間の界面にお
ける光の散乱が制御困難な減衰を生じさせる。

【０００４】電磁石及び永久磁石を組み合わせて用いる
ことによって、磁気光学結晶の磁化が飽和したままでフ
ァラデー回転角を可変にした光デバイスが、発明者らに
よって提案されている（福島他、ＯＡＡ，ＦＤ９，ｐｐ
１５４−１５７，１９９６）。この光デバイスは可変光
アッテネータであり、駆動電流を０ｍＡ〜４０ｍＡに変
化させることによって減衰が１．６ｄＢ〜２５ｄＢまで
連続的に変化する特性が得られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなファラデ
ー回転角が可変なファラデー回転子は、偏波状態を任意
に変化させるための偏波コントローラや減衰を変化させ
るための可変光アッテネータ等に適用することができ
る。前述した永久磁石及び電磁石を用いた光アッテネー
タは実用的なスケールで提供されているので（３０ｍｍ
×２５ｍｍ×１２ｍｍ）、そのままで光中継器等に組み
込むことはできる。しかし、多数の光アッテネータの使
用を考慮すると、更なる小型化、低価格化が要求され
る。

【０００６】よって、本発明の目的は、小型化及び低価
格化に適した光デバイスを提供することにある。本発明
の他の目的は以下の説明から明らかになる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によると、入力ビ
ームを反射させて反射ビームにするリフレクタと、上記
入力ビーム及び上記反射ビームが通過するように設けら
れる磁気光学結晶と、該磁気光学結晶に磁界を印加する
ための第１の手段と、制御信号に基づき上記磁界を変化
させるための第２の手段とを備えた光デバイスが提供さ
れる。

【０００８】本発明による光デバイスにおいては、リフ
レクタを用いることにより、磁気光学結晶が入力ビーム
及び反射ビームの双方に作用するようにしているので、
一定のファラデー回転角を与えるための磁気光学結晶の
厚み或いは磁界の強さを半減させることができる。

【０００９】一般に磁気光学結晶は高価であるので、磁
気光学結晶の厚みの減少は光デバイスの低価格化の上で
有効である。また、要求される磁界の強さの減少は、磁
気光学結晶に磁界を印加するための永久磁石若しくは電
磁石の小型化又は電磁石の駆動電力の低減のために有効
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の望ましい実施の形態を詳細に説明する。全図を通して
実質的に同一の部分には同一の符号が付されている。

【００１１】本発明の特徴の理解を容易にするために、
本発明の実施形態の説明に先立ち、図１乃至図３により
従来の可変ファラデー回転子及びそれを有する可変光ア
ッテネータについて説明する。

【００１２】図１を参照すると、従来の可変ファラデー
回転子２の斜視図が示されている。ファラデー回転子２
は、磁気光学結晶４と、磁気光学結晶４に対して互いに
直交する方向に磁界を印加する永久磁石６及び電磁石８
と、電磁石８に駆動電流を供給する可変電流源１０とを
備えている。

【００１３】磁気光学結晶４としては、薄く切り出した
ＹＩＧやエピタキシャル結晶成長させた（ＧｄＢｉ）₃
（ＦｅＡｌＧａ）₅ Ｏ₁₂等が用いられる。永久磁石６に
より磁気光学結晶４に印加される磁界の方向は、磁気光
学結晶４における光ビーム１２の伝搬方向（Ｚ軸）と平
行であり、電磁石８により磁気光学結晶４に印加される
磁界の方向は、Ｚ軸に垂直である（Ｘ軸）。また、Ｘ軸
及びＺ軸に垂直なＹ軸が示されている。

【００１４】永久磁石６及び電磁石８による合成磁界の
強さは、磁気光学結晶４の磁化が常に飽和しているよう
に設定される。図２は図１のファラデー回転子２におい
て磁気光学結晶４に与えられる磁界並びに磁気光学結晶
４の磁化の方向及び強さを説明するための図である。

【００１５】今、永久磁石６のみによって磁気光学結晶
４に符号１４で示されるように磁界が印加されている場
合、磁気光学結晶４の磁化は符号１６で示すようにＺ軸
と平行になる。

【００１６】このときの印加磁界の強さ（磁界ベクトル
１４の長さ）は、磁気光学結晶４の磁化の強さ（磁化ベ
クトル１６の長さ）が飽和するように設定される。電磁
石８による磁界が符号１８で示されるようにＸ軸に平行
に印加されると、合成磁界は符号２０で示されるように
磁界ベクトル１４及び１８の合成ベクトルとなる。

【００１７】この合成磁界２０により磁気光学結晶４に
は符号２２で示されるような磁化が生じる。磁化ベクト
ル２２と磁界ベクトル２０は平行であり、前述の飽和に
より、磁化ベクトル２２の長さは磁化ベクトル１６の長
さに一致する。

【００１８】磁気光学結晶４の磁化の強さが一定である
からといって、磁化ベクトル１６及び２２のファラデー
回転角への寄与度が同じではない。なぜなら、ファラデ
ー回転角が磁化の方向と光ビームの伝搬方向とがなす角
にも依存するからである。

【００１９】即ち、磁化１６が生じている状態と磁化２
２が生じている状態とを比較すると、磁化１６のＺ成分
（磁化１６そのもの）に対して磁化２２のＺ成分２４が
減少している分だけ、後者のファラデー回転角が小さく
なるのである。磁化２２によるファラデー回転角と磁化
１６によるファラデー回転角との比は、これらの磁化ベ
クトルがなす角αを用いてｃｏｓαで与えられる。

【００２０】このように、図１の可変ファラデー回転子
２においては、可変電流源１０により磁界ベクトル１８
の長さを調整してそれにより角αを変化させることによ
って、光ビーム１２に与えられるファラデー回転角を任
意に設定することができる。磁気光学結晶４の磁化は常
に飽和しているので、多数の磁区の存在による上述した
不都合がなくなる。磁気光学結晶４の磁化が飽和した状
態は磁気光学結晶４の磁区が１つになった状態として理
解することができる。

【００２１】図３は従来の可変光アッテネータを示す図
である。光ファイバ２６と、レンズ２８と、複屈折くさ
び板３０と、図１のファラデー回転子２と、複屈折くさ
び板３２と、レンズ３４と、光ファイバ３６とが図示し
ない光源の側からこの順序で設けられている。

【００２２】くさび板３０及び３２の形状は同じであ
る。くさび板３０の頂部及び底部はそれぞれくさび板３
２の底部及び頂部に対向し、且つ、対応する面が互いに
平行になるようにされている。

【００２３】くさび板３０及び３２の光学軸は紙面に垂
直な平面内にあり、光学軸の位置関係はファラデー回転
子２の可変電流源１０へのゼロ入力時の損失の設定によ
る。以下の説明では、ゼロ入力時に損失が最小になるよ
うに定めることとし、くさび板３０の光学軸とくさび板
３２の光学軸とが互いに平行であるとする。

【００２４】光ファイバ２６の励振端から放射された光
はレンズ２８によりコリメートされて平行光ビームにな
る。このビームはビーム太さを無視して符号３８で表さ
れている。ビーム３８はくさび板３０においてその常光
線（ｏ）に相当するビーム４０と異常光線（ｅ）に相当
するビーム４２とに分離される。

【００２５】ビーム４０の偏波面とビーム４２の偏波面
とは互いに直交している。ビーム４０及び４２はファラ
デー回転子２により偏波面をそれぞれ同じ角度だけ回転
されそれぞれビーム４４及び４６になる。

【００２６】ビーム４４はくさび板３２においてその常
光線成分であるビーム４８と異常光線成分であるビーム
５０とに分離される。また、ビーム４６は、くさび板３
２においてその異常光線成分であるビーム５２と常光線
成分であるビーム５４とに分離される。

【００２７】ビーム４８，５０，５２及び５４がそれぞ
れ受けてきた屈折の履歴とくさび板３０及び３２の形状
及び配置形態とを考慮すると、ビーム４８及び５２は互
いに平行であり、ビーム５０及び５４は互いに平行でな
い。従って、ビーム４８及び５２のみをレンズ３４によ
り絞り込んで光ファイバ３６に入射させることができ
る。

【００２８】ビーム４８及び５２のトータルパワーとビ
ーム５０及び５４のトータルパワーとの比は、ファラデ
ー回転子２におけるファラデー回転角に依存する。一
方、ファラデー回転子２のファラデー回転角が一定であ
る状態においては、ビーム４８及び５２のトータルパワ
ーは光ファイバ２６の励振端から放射された光の偏波状
態には依存しない。このように、図３の光アッテネータ
においては、減衰が電気的に且つ連続的に可変であり、
しかも減衰が入力ビームの偏波状態に依存しない。

【００２９】図４は、本発明による可変ファラデー回転
子の基本構成を示す図である。このファラデー回転子
は、リフレクタ５６と、磁気光学結晶５８と、磁界印加
ユニット６０と、調節ユニット６２とを備えている。

【００３０】リフレクタ５６は、入力ビームＩＢを反射
させて反射ビームＲＢにする。磁気光学結晶５８は、入
力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢが通過するように設け
られている。

【００３１】磁界印加ユニット６０は、磁気光学結晶５
８が入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢにファラデー回
転角を与えるように磁気光学結晶５８に磁界を印加す
る。調節ユニット６２は、与えられた制御信号に基づ
き、磁界印加ユニット６０が磁気光学結晶５８に印加す
る磁界を変化させる。

【００３２】この構成によると、入力ビームＩＢ及び反
射ビームＲＢが磁気光学結晶５８内を通過するので、入
力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢには、実質的に同じ量
のファラデー回転角が印加磁界の方向に向かって同じ回
転方向で与えられる。従って、与えられた磁界条件の下
で必要なファラデー回転角を得るための磁気光学結晶５
８の厚みを従来技術に比べて実質的に半分にすることが
できる。

【００３３】本発明は、入力ビームＩＢと反射ビームＲ
Ｂとがなす角θによっては限定されない。θ＝０°であ
る場合には、入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢは互い
に重なり合うので、この場合には、反射ビームＲＢを入
力ビームＩＢから空間的に分離するために、後述するよ
うな光サーキュレータが使用される。

【００３４】θが０°でなく且つ５°未満の小さな角度
である場合には、入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢを
それぞれ光ファイバに結合するために後述するような共
通の１つのレンズの使用が可能になる。

【００３５】入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢをそれ
ぞれ光ファイバに結合するために、複数のレンズを用い
てもよい。また、レンズを省略するために、リフレクタ
５６を凹面鏡にしてもよい。

【００３６】図４では、リフレクタ５６が磁気光学結晶
５８に密着して図示されているが、本発明はこれに限定
されない。リフレクタ５６と磁気光学結晶５８との間に
空気その他の光学媒質が介在していてもよい。

【００３７】図５は本発明による可変ファラデー回転子
の実施形態を示す図である。ここでは、入力ビームＩＢ
を与えるための第１の光ファイバ６４と、反射ビームＲ
Ｂを導入すべき第２の光ファイバ６６とが用いられる。

【００３８】第１の光ファイバ６４の励振端６４Ａと第
２の光ファイバ６６の励振端６６Ａとが予め定められた
微小距離ｄ離間して位置するようにするために、光ファ
イバ６４及び６６はフェルール６８の互いに平行な挿入
孔６８Ａ及び６８Ｂにそれぞれ挿入固定されている。

【００３９】励振端６４Ａから放射された円錐ビームを
実質的にコリメートして入力ビームＩＢを得るために、
励振端６４Ａ及び６６Ａに対向して共通の１つのレンズ
７０が設けられている。

【００４０】ここでは、リフレクタ５６は平坦な反射面
を有しており、この反射面は入力ビームＩＢ及び反射ビ
ームＲＢに対して僅かに傾斜している（傾斜角θ／
２）。各エレメントの相対的位置関係が適切な条件を満
足するようにすることによって、反射ビームＲＢをレン
ズ７０により集束させて第２の光ファイバ６６の励振端
６６Ａに入射させることができる。この条件は、例え
ば、入力ビームＩＢと反射ビームＲＢとがなす角をθ、
レンズ７０の焦点距離をｆ、励振端６４Ａ及び６６Ａ間
の距離をｄとするときに、 ｄ＝ｆ・ｔａｎθ で与えられる。

【００４１】２つの挿入孔を有するフェルールの製造技
術は確立されているので、励振端６４Ａ及び６６Ａ間の
距離を正確に設定することができ、結合損失を小さくす
ることができる。また、フェルール６８、レンズ７０及
びリフレクタ５６の相対的位置関係を調整することによ
り、この可変ファラデー回転子を組み立てることができ
るので、従来技術に比べて製造作業が容易である。共通
のレンズ７０を用いたことにより、小型化及び低価格化
が可能になる。

【００４２】望ましくは、磁気印加ユニット６０は、第
１の磁界を第１の方向で磁気光学結晶５８に印加するた
めの第１の磁石と、第２の磁界を第１の方向と異なる第
２の方向で磁気光学結晶５８に印加するための第２の磁
石とを含む。

【００４３】この場合、磁気光学結晶５８の磁化が飽和
する条件の下で、調節ユニット６２が第１の磁界及び／
又は第２の磁界を変化させて、ファラデー回転角を変化
させることができる。磁気光学結晶５８の磁化の飽和に
伴って磁区が１つになるので、ファラデー回転角の再現
性が良好になると共に散乱による損失が小さくなる。

【００４４】望ましくは、第１及び第２の磁石はそれぞ
れ永久磁石及び電磁石である。この場合、調節ユニット
６２は電磁石に接続される可変電流源により提供され
る。望ましくは、第１及び第２の方向は実質的に直交し
ている。これにより、第１の磁界及び／又は第２の磁界
の単位変化に対するファラデー回転角の変化を大きくす
ることができる。

【００４５】図６は本発明による可変ファラデー回転子
の他の実施形態を示す図である。ここでは、磁気光学結
晶５８はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って配置される直方体
形状である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は直交３次元座標を与
える。

【００４６】また、リフレクタ５６は、磁気光学結晶５
８のＸＹ平面に平行な面上に形成された誘電体多層膜等
からなる反射膜により提供されている。反射膜は薄く形
成することができるので、小型化に適しており、また、
誘電体多層膜は製造が容易である。

【００４７】磁界印加ユニット６０は、磁気光学結晶５
８に一定の磁界をＺ軸方向に印加するための永久磁石７
２と、磁気光学結晶５８に可変の磁界をＸ軸方向で印加
するための電磁石７４とを含む。

【００４８】調節ユニット６２は、電磁石７４に接続さ
れる可変電流源７６を含む。可変電流源７６は、例えば
外部から与えられる制御信号に基づき、電磁石７４のコ
イルに流れる電流を調節する。

【００４９】特に図６の実施形態では、入力ビームＩＢ
及び反射ビームＲＢはＺ軸に対して平行であり、これら
は互いに重なり合っている。反射ビームＲＢを入力ビー
ムＩＢから分離するために、光サーキュレータ７８が用
いられる。

【００５０】光サーキュレータ７８は３つのポート７８
Ａ，７８Ｂ及び７８Ｃを有している。入力ビームＩＢは
ポート７８Ａ及び７８Ｂをこの順に通って磁気光学結晶
５８に入射する。

【００５１】リフレクタ５６からの反射ビームＲＢは光
アイソレータ７８のポート７８Ｂ及び７８Ｃをこの順に
通って出力される。このように入力ビームＩＢ及び反射
ビームＲＢがリフレクタ５６に対して垂直である場合、
光軸調整が容易である。

【００５２】図６の実施形態では、永久磁石７２による
一定の磁界を磁気光学結晶５８に効果的に印加すること
ができる。これを図１の従来技術との対比により説明す
る。実用的な永久磁石は不透明であるから、従来技術に
おいては、図１に示されるように、永久磁石６の２つの
極（Ｎ極及びＳ極）をビーム１２に対してずらしておく
ことが必要である。このため、永久磁石６及び磁気光学
結晶４を含む磁気回路における磁気抵抗が大きくなり、
永久磁石６による磁界を磁気光学結晶４に効果的に印加
することができない。

【００５３】これに対して、図６の実施形態では、リフ
レクタ５６による往復ビーム経路が形成されているの
で、永久磁石７２の一方の極と磁気光学結晶５８の端面
との間にリフレクタ５６を介在させておくことによっ
て、永久磁石７２及び磁気光学結晶５８を含む磁気回路
の磁気抵抗を小さくすることができる。

【００５４】これにより、永久磁石７２による一定の磁
界を磁気光学結晶５８に効果的に印加することができ、
磁気光学結晶５８の小型化に伴う永久磁石７２の小型化
に加えて更に永久磁石７２を小型化することができる。
誘電体多層膜としてのリフレクタ５６の厚みは通常数μ
ｍであるので、その磁気抵抗は事実上無視し得る。

【００５５】一方、電磁石７４に関しては、Ｘ軸方向の
磁界を磁気光学結晶５８に印加するために用いられてい
るので、電磁石７４の２つの極を磁気光学結晶５８の２
つの端面にそれぞれ密着させることができ、電磁石７４
及び磁気光学結晶５８を含む磁気回路の磁気抵抗を小さ
くすることができる。図６においては、電磁石７４の２
つの極と磁気光学結晶５８との間にエアーギャップが形
成されているように示されているが、これは図面の明瞭
さを確保するための配慮である。

【００５６】このように電磁石７４による磁界の方向が
入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢに実質的に直交する
ようにしておくことによって、磁気抵抗が減少し、電磁
石７４の小型化又は消費電力の低減が可能になる。

【００５７】図７は本発明による可変光アッテネータの
実施形態を示す図である。この光アッテネータは、図５
の可変ファラデー回転子と対比して、レンズ７０と磁気
光学結晶５８との間に偏光子８０が設けられている点で
特徴付けられる。

【００５８】本願明細書においては、「偏光子」という
語は、供給された光ビームのうち予め定められた偏波面
を有する直線偏波を選択的に通過させるもの、或いは供
給されたビームを互いに直交する偏波面を有する２つの
直線偏波成分に分けるもの（偏波ビームスプリッタ）と
して用いられている。

【００５９】図７の偏光子８０は、例えば、入力ビーム
ＩＢのうち紙面に平行な偏波面を有する直線偏波成分を
選択的に通過させる。この直線偏波成分には磁気光学結
晶５８によりファラデー回転角が２回与えられ、従っ
て、反射ビームＲＢの偏波面と紙面とがなす角及びこの
角により決定される減衰は制御信号に従って変化する。

【００６０】反射ビームＲＢの偏波面が紙面に平行であ
る場合には最小の減衰が得られる。反射ビームＲＢの偏
波面が紙面に垂直である場合には最大の減衰が得られ、
原理的には反射ビームＲＢは偏光子８０を通過しない。

【００６１】このように、本実施形態によると、減衰を
電気的に変化させることができる可変光アッテネータの
提供が可能になる。図７の実施形態では、偏光子８０が
特定の偏波面を有する直線偏波成分を選択的に通過させ
るので、磁気光学結晶５８のファラデー回転角が固定さ
れているとすると、入力ビームＩＢの偏波状態に依存し
て減衰が変化することになる。即ち、図７の光アッテネ
ータは偏波依存性を有している。

【００６２】本発明によると、偏波無依存の可変光アッ
テネータを提供することもできる。以下、偏波無依存の
可変光アッテネータについて説明する。図８は本発明に
よる偏波無依存の可変光アッテネータの実施形態を示す
図である。この実施形態は、図７の光アッテネータと対
比して、偏光子として複屈折くさび板８２を用いている
点で特徴付けられる。

【００６３】くさび板８２は、入射ビームを互いに異な
る方向に伝搬する常光線と異常光線とに分ける。くさび
板８２の材質としてはルチルを用いることができ、この
場合、くさび角を例えば４°に設定しておくことによっ
て、常光線と異常光線との分離角として約１°を得るこ
とができる。ルチルにおいては、異常光線に対する屈折
率は常光線に対する屈折率よりも大きい。

【００６４】尚、図８においては、フェルール６８が図
７等の図示に対して９０°回転していることに留意され
たい。即ち、図７においては光ファイバ６４及び６６が
フェルール６８内において紙面に平行な方向に配列して
いるのに対して、図８においては、光ファイバ６４及び
６６はフェルール６８内において紙面と垂直な方向に配
列されている。

【００６５】図９を参照して、図８の可変光アッテネー
タの動作を説明する。リフレクタ５６を用いていること
により、図８の光アッテネータの動作は、図９に示され
るように、リフレクタ５６の反射面ＲＰに関して折り返
された構成を想定すると理解しやすい。

【００６６】図９においては、磁気光学結晶５８、くさ
び板８２及びレンズ７０について、反射面ＲＰに関して
対称な位置にそれぞれ磁気光学結晶５８′、くさび板８
２′及びレンズ７０′が示されている。

【００６７】このような想定により、第１の光ファイバ
６４から第２の光ファイバ６６へ至る光路を容易に理解
することができる。第１の光ファイバ６４の励振端６４
Ａから放射された光は、レンズ７０により実質的にコリ
メートされて平行光ビーム（入力ビーム）になる。この
ビームは太さを無視して符号８４で表されている。

【００６８】ビーム８４は、くさび板８２においてその
常光線（ｏ）に相当するビーム８６と、異常光線（ｅ）
に相当するビーム８８とに分離される。ビーム８６の偏
波面とビーム８８の偏波面とは互いに直交している。

【００６９】ビーム８６及び８８は、磁気光学結晶５８
及び５８′により偏波面をそれぞれ伝搬方向に向かって
同じ角度だけ回転されそれぞれビーム９０及び９２にな
る。ビーム９０はくさび板８２′においてその異常光線
成分であるビーム９４と常光線成分であるビーム９６と
に分離される。ビーム９２はくさび板８２′においてそ
の常光線成分であるビーム９８と異常光線成分であるビ
ーム１００とに分離される。

【００７０】ビーム９４は、くさび板８２において常光
線としての屈折を受け、くさび板８２′において異常光
線としての屈折を受けてきている。ビーム９６は、くさ
び板８２及び８２′においてそれぞれ常光線としての屈
折を受けてきている。

【００７１】ビーム９８は、くさび板８２において異常
光線としての屈折を受け、くさび板８２′において常光
線としての屈折を受けてきている。ビーム１００は、く
さび板８２及び８２′においてそれぞれ異常光線として
の屈折を受けてきている。

【００７２】くさび板８２及び８２′は同じ形状である
ことが想定されているから、ビーム９４及び９８は互い
に平行である。従って、ビーム９４及び９８をレンズ７
０′により絞り込んで第２の光ファイバ６６の励振端６
６Ａに入射させることができる。このとき、ビーム９６
及び１００は特定の条件の下で光ファイバ６６には結合
しない。

【００７３】この条件は、例えば、くさび板８２の分離
角をφ、第２の光ファイバ６６のコアの直径をａ、レン
ズ７０の焦点距離をｆとするときに、 ａ／ｆ＜ｔａｎφ で与えられる。

【００７４】さて、ビーム９４及び９８のトータルパワ
ーとビーム９６及び１００のトータルパワーとの比は、
磁気光学結晶５８及び５８′により与えられるファラデ
ー回転角に依存する。一方、ファラデー回転角が一定で
ある場合には、ビーム９４及び９８のトータルパワー
は、第１の光ファイバ６４から放射された光の偏波状態
には依存しない。

【００７５】従って、この実施形態によると、減衰を電
気的に変化させることができ、しかも減衰が入力ビーム
の偏波状態に依存しない光アッテネータの提供が可能に
なる。

【００７６】尚、図９においては、磁界印加ユニット６
０及び調節ユニット６２の図示は省略されている。磁気
光学結晶５８のファラデー回転角が０°である場合に
は、ビーム８６は全てビーム９６となり、ビーム８８は
全てビーム１００となるので、減衰は最大となる。

【００７７】磁気光学結晶５８のファラデー回転角が４
５°である場合には、トータルのファラデー回転角は９
０°となり、ビーム８６は全てビーム９４になり、ビー
ム８８は全てビーム９８となり、減衰は最小となる。

【００７８】この実施形態において、図６に示されるよ
うな磁界印加ユニット６０及び調節ユニット６２が用い
られている場合には、電磁石７４により印加される磁界
がゼロのときに磁気光学結晶５８が実質的に４５°に等
しいファラデー回転角を与えるようにしておくことによ
って、ゼロ電流に対応して最小の減衰が得られるので、
実用上便利である。

【００７９】電磁石７４による磁界がゼロのときに磁気
光学結晶５８によるファラデー回転角が４５°よりも大
きい値、例えば５０°になるようにすることによって、
より大きなダイナミックレンジをより少ない電流で得る
ことができる。

【００８０】この実施形態によると、偏波分散の小さな
可変光アッテネータの提供が可能になる。これを図３の
従来技術との対比において説明する。図３においては、
光ファイバ３６に結合するビーム４８は、くさび板３０
及び３２においてそれぞれ常光線としての屈折を受けて
きている。

【００８１】また、光ファイバ３６に結合するビーム５
２は、くさび板３０及び３２においてそれぞれ異常光線
としての屈折を受けてきている。従って、ビーム４８と
ビーム５２との間で遅延時間が生じ、偏波分散が生じる
可能性がある。

【００８２】これに対して、本実施形態では、光ファイ
バ６６に結合するビーム９４及び９８の屈折の履歴は前
述した通りであるから、屈折による遅延が相殺されて、
偏波分散が解消される。また、本実施形態では、くさび
板８２が１枚で済むので、小型化、低価格化及び製造作
業の簡略化が可能になる。

【００８３】図１０を参照すると、磁界印加ユニット６
０の他の実施形態が示されている。ここでは、図６の実
施形態と対比して、２つの永久磁石７２Ａ及び７２Ｂが
用いられている。

【００８４】永久磁石７２Ａは板状のものであり、その
一方の極（図ではＳ極）を与える平坦面と磁気光学結晶
５８との間にリフレクタ５６が密着して介在している。
永久磁石７２Ｂは開口を有する円環状のものであり、そ
の開口を入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢが貫通する
ようにされている。

【００８５】永久磁石７２Ａ及び７２Ｂにより磁気光学
結晶５８に入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢと実質的
に平行な一定の磁界を与えるために、永久磁石７２Ｂの
Ｎ極に対応する端面が磁気光学結晶５８の永久磁石７２
Ａと反対側の端面に固着されている。

【００８６】この実施形態によると、磁気光学結晶５８
に磁界を効果的に印加することができるので、この磁界
印加ユニットは小型化に適している。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
磁気光学効果を利用した光アッテネータ等の光デバイス
の小型化及び低価格化が可能になるという効果が生じる
他、前述したような種々の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】可変ファラデー回転子（従来技術）の斜視図で
ある。

【図２】図１の磁気光学結晶における磁界及び磁化の説
明図である。

【図３】可変光アッテネータ（従来技術）を示す図であ
る。

【図４】本発明による可変ファラデー回転子の基本構成
を示す図である。

【図５】本発明による可変ファラデー回転子の実施形態
を示す図である。

【図６】本発明による可変ファラデー回転子の他の実施
形態を示す図である。

【図７】本発明による可変光アッテネータの実施形態を
示す図である。

【図８】本発明による偏波無依存の可変光アッテネータ
の実施形態を示す図である。

【図９】図８の光アッテネータの動作を説明するための
図である。

【図１０】本発明に適用可能な磁界印加ユニットの他の
実施形態を示す図である。

【符号の説明】

５６ リフレクタ ５８ 磁気光学結晶 ６０ 磁界印加ユニット ６２ 調節ユニット ＩＢ 入力ビーム ＲＢ 反射ビーム

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ビームを反射させて反射ビームにす
   るリフレクタと、 上記入力ビーム及び上記反射ビームが通過するように設
   けられる磁気光学結晶と、 該磁気光学結晶に磁界を印加するための第１の手段と、 制御信号に基づき上記磁界を変化させるための第２の手
   段とを備えた光デバイス。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光デバイスであって、 上記入力ビームを与えるための第１の光ファイバと、 上記反射ビームを導入するための第２の光ファイバとを
   更に備えた光デバイス。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光デバイスであって、 上記第１及び第２の光ファイバはそれぞれ第１及び第２
   の励振端を有し、 該第１及び第２の励振端は予め定められた微小距離離間
   して位置し、 上記第１の励振端から放射されたビームを実質的にコリ
   メートすることにより上記入力ビームを与えるためのレ
   ンズを更に備え、 上記リフレクタは上記入力ビーム及び上記反射ビームに
   対して僅かに傾斜しており、それにより上記反射ビーム
   が上記レンズにより集束させられて上記第２の励振端に
   入射する光デバイス。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の光デバイスであって、 上記入力ビームと上記反射ビームとがなす角をθ、上記
   レンズの焦点距離をｆ、上記第１及び第２の励振端間の
   距離をｄとするときに、 ｄ＝ｆ・ｔａｎθ が実質的に満足される光デバイス。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の光デバイスであって、 上記第１及び第２の光ファイバをそれぞれ挿入するため
   の２つの挿入孔を有するフェルールを更に備えた光デバ
   イス。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の光デバイスであって、 上記入力ビームと上記反射ビームとがなす角は実質的に
   ゼロであり、 上記反射ビームを上記入力ビームから分離するための光
   サーキュレータを更に備えた光デバイス。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の光デバイスであって、 上記リフレクタは上記磁気光学結晶上に形成された反射
   膜からなる光デバイス。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の光デバイスであって、 上記第１の手段は磁石を含み、 該磁石のＮ極及びＳ極の何れか一方は上記反射膜に密着
   している光デバイス。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の光デバイスであって、 上記反射膜は誘電体多層膜からなる光デバイス。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第１の手段は、第１の磁界を第１の方向で上記磁気
    光学結晶に印加するための第１の磁石と、第２の磁界を
    上記第１の方向とは異なる第２の方向で上記磁気光学結
    晶に印加するための第２の磁石とを含む光デバイス。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第１及び第２の磁界の強さは上記第１及び第２の磁
    界による上記磁気光学結晶の磁化が飽和するように設定
    される光デバイス。
12. 【請求項１２】 請求項１０に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第１及び第２の磁石はそれぞれ永久磁石及び電磁石
    であり、 上記第２の手段は上記電磁石に接続される可変電流源を
    含む光デバイス。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第１及び第２の方向は実質的に直交する光デバイ
    ス。
14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第２の方向は上記第１及び第２のビームに実質的に
    直交する光デバイス。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第２の磁界がゼロのときに上記磁気光学結晶が実質
    的に４５°に等しいファラデー回転角を上記入力ビーム
    及び上記反射ビームにそれぞれ与える光デバイス。
16. 【請求項１６】 請求項１４に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第２の磁界が実質的にゼロのときに上記磁気光学結
    晶が４５°よりも大きいファラデー回転角を上記入力ビ
    ーム及び上記反射ビームにそれぞれ与える光デバイス。
17. 【請求項１７】 請求項１４に記載の光デバイスであっ
    て、 上記永久磁石は、平坦面を有する第１の永久磁石と、開
    口を有する第２の永久磁石とからなり、 上記リフレクタは上記平坦面と上記磁気光学結晶との間
    に密着して介在し、 上記入力ビーム及び上記反射ビームは上記開口を貫通す
    る光デバイス。
18. 【請求項１８】 請求項１に記載の光デバイスであっ
    て、 第１の励振端を有し上記入力ビームを与えるための第１
    の光ファイバと、 第２の励振端を有し上記出力ビームを導入するための第
    ２の光ファイバと、 上記第１及び第２の励振端に対向して設けられるレンズ
    と、 該レンズ及び上記磁気光学結晶間に設けられる偏光子と
    を更に備え、それにより上記反射ビームの上記入力ビー
    ムに対する減衰が上記制御信号に従って変化させられる
    光デバイス。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の光デバイスであっ
    て、 上記偏光子は入射ビームを互いに異なる方向に伝搬する
    常光線と異常光線とに分ける複屈折くさび板からなり、
    それにより上記減衰が上記入力ビームの偏波状態に依存
    しなくなる光デバイス。
20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の光デバイスであっ
    て、 上記常光線と上記異常光線とがなす角をφ、上記第２の
    光ファイバのコアの直径をａ、上記レンズの焦点距離を
    ｆとするときに、 ａ／ｆ＜ｔａｎφ が満足される光デバイス。