CN100437213C - 磁光光部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于光通信系统的可变光衰减器及光调制器或者光开关等的磁光光部件，其目的在于，提供一种小型、低功耗并且高速的可变光衰减器、光调制器、光开关等的磁光光部件。该磁光光部件构成为具有由与光入射出射面垂直的方向的磁化构成的磁畴A、由与磁畴A的磁化方向相反的方向的磁化构成的磁畴B、成为上述磁畴A与磁畴B的边界的平面状的磁壁I、包括了行进方向相同的多条光分别透过、与磁壁I之间的距离大致相等的2个光透射区C1、C2的至少1个法拉第转子(20)；以及对法拉第转子(20)施加可变磁场使磁壁I的位置可变的磁场施加机构。

Description

磁光光部件

技术领域

本发明涉及用于光通信系统的可变光衰减器及光调制器或者光开关等的磁光光部件。

作为用于光通信系统的磁光光部件之一，有可变光衰减器。作为可变光衰减器，已知有通过所施加的磁场的强度改变法拉第旋转角以控制衰减量的所谓磁光型可变光衰减器。磁光型可变光衰减器因没有机械的可动部而具有可靠性高并且容易小型化的优点。磁光型可变光衰减器具有磁光元件(磁光晶体)和对磁光元件施加磁场的电磁铁。通过使流过电磁铁的线圈的电流量改变，控制施加于磁光元件的磁场强度，可使磁光元件的磁化强度改变以控制法拉第旋转角。

控制施加于磁光元件的磁场的方法例如在专利文献1中已予公开。现用图22说明该磁场控制方法。图22(a)表示可变光衰减器，该可变光衰减器包括法拉第转子(磁光元件)113和偏振镜112。另外，该可变光衰减器具有在对法拉第转子113相互正交的方向施加磁场的永久磁铁114和电磁铁115以及将驱动电流给予电磁铁115的可变电流源116。

利用永久磁铁114施加于法拉第转子113的磁场的方向平行于法拉第转子113中的光束117的透射方向，利用电磁铁115施加于法拉第转子113的磁场的方向垂直于法拉第转子113中的永久磁铁114的磁场施加方向和光束117的透射方向。

在图22(b)中，箭头102、105是表示法拉第转子113内的磁化方向及其大小的矢量，箭头101、104、103是表示从外部施加的施加磁场的方向和大小的矢量。图中，Z方向是法拉第转子113中的光的传播方向，X方向与Z方向正交。法拉第转子113在外部永久磁铁114的垂直磁场101的作用下成为饱和磁化102的状态。接着，如果由电磁铁115施加水平磁场103，则外部磁场成为合成磁场104，法拉第转子113成为磁化105的状态。该磁化105的大小与饱和磁化102的大小相同。因此，法拉第转子113处于饱和磁化的状态。

这样，在利用永久磁铁114将垂直磁场预先施加于法拉第转子113而使法拉第转子113成为饱和磁化的状态时，进而用在法拉第转子113的面内方向所配置的电磁铁115施加水平磁场。然后，利用2个磁场的合成磁场104使法拉第转子113的磁化的方向从磁化102至磁化105以角度θ旋转，以控制Z方向的磁化分量106的大小。法拉第旋转角依赖于该磁化分量106的大小而变化。在该方法的情况下，具有这样的特征：由于法拉第转子113总是在饱和磁化区被使用，所以不产生磁滞现象，能够以良好的再现性使法拉第旋转角改变。

但是，在专利文献1公开了的磁场施加方法中，为了在用永久磁铁114施加了垂直方向的磁场的状态下使磁化均匀地旋转，有必要增强利用电磁铁所施加的面内方向磁场。因此，或者使用大型的电磁铁115，或者必须以大电流流到电磁铁115的线圈中。因而，产生了磁光光部件难以实现小型化、低功耗化这样的问题。另外，由于难以实现磁光光部件的小型化，所以产生了将多个磁光光部件排列在一起的阵列化极为困难这样的问题。

[专利文献]特许第2815509号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种小型、低功耗并且高速的可变光衰减器、光调制器、光开关等的磁光光部件。

上述目的通过具有下述特征的磁光光部件得以实现：具有：包括了由与光入射出射面垂直的方向的磁化构成的磁畴A、由与上述磁畴A的磁化方向相反的方向的磁化构成的磁畴B、成为上述磁畴A与磁畴B的边界的平面状的磁壁、和行进方向相同的多条光束分别透过的多个光透射区的至少1个磁光元件；以及对上述磁光元件施加可变磁场，使上述磁壁的位置可变的磁场施加机构。

在上述本发明的磁光光部件中，其特征在于：上述多条光束与上述磁壁的距离相等。

在上述本发明的磁光光部件中，其特征在于：还至少具有第1双折射片和第2双折射片，上述双折射片的轴偏移方向与上述磁壁平行，并且，上述磁光元件被配置在上述第1双折射片与上述第2双折射片之间。

在上述本发明的磁光光部件中，其特征在于：还至少具有第1双折射片、第2双折射片、以及第3双折射片，上述磁光元件由第1磁光元件和第2磁光元件构成，上述第1磁光元件被配置在上述第1双折射片与上述第2双折射片之间，上述第2磁光元件被配置在上述第2双折射片与上述第3双折射片之间，上述第1和第2磁光元件的磁壁相互平行，上述第1至第3双折射片的轴偏移方向与上述第1和第2磁光元件的磁壁平行。

在上述本发明的磁光光部件中，其特征在于：上述第1双折射片的轴偏移量与上述第3双折射片的轴偏移量之和等于上述第2双折射片的轴偏移量。

另外，上述目的通过具有下述特征的磁光光部件得以实现：具有：包括了由与光入射出射面垂直的方向的磁化构成的磁畴A、由与上述磁畴A的磁化方向相反的方向的磁化构成的磁畴B、成为上述磁畴A与磁畴B的边界的平面状的磁壁、沿规定方向行进的多条第1光束分别透过的多个第1光透射区、和沿与上述规定方向相反的方向行进的多条第2光束分别透过的多个第2光透射区的至少1个磁光元件；以上述多条第1光束作为上述多条第2光束而分别反射的反射部；以及对上述磁光元件施加可变磁场，使上述磁壁的位置可变的磁场施加机构。

在上述本发明的磁光光部件中，其特征在于：上述多条第1光束与上述磁壁的距离相等，上述多条第2光束与上述磁壁的距离相等。

在上述本发明的磁光光部件中，其特征在于，还具有：将从外部入射的光分离成相互正交的偏振分量，作为上述多条第1光束而出射的第1双折射片；使上述多条第1光束的偏振方位一致，入射到上述磁光元件的至少1枚1/2波长片；以及将通过了上述磁光元件的上述多条第2光束合成并出射到外部的第2双折射片。

另外，上述目的通过具有下述特征的磁光光部件得以实现：具有：至少2个光导向机构；包括了由与来自上述光导向机构的光所入射的光入射出射面垂直的方向的磁化构成的磁畴A、由与上述磁畴A的磁化方向相反的方向的磁化构成的磁畴B、和成为上述磁畴A与磁畴B的边界的平面状的磁壁的至少1个磁光元件；以及对上述磁光元件施加可变磁场，使上述磁壁的位置可变的磁场施加机构。

在上述本发明的磁光光部件中，其特征在于：上述光导向机构具有光纤和直接固定在上述光纤的前端的透镜。

在上述本发明的磁光光部件中，其特征在于：上述光导向机构具有在前端附近包括芯扩展区的光纤。

此外，上述目的通过具有下述特征的磁光光部件得以实现：具有：至少2个光导向机构；包括了由与来自上述光导向机构的光所入射的光入射出射面垂直的方向的磁化构成的磁畴A、由与上述磁畴A的磁化方向相反的方向的磁化构成的磁畴B、和成为上述磁畴A与磁畴B的边界的平面状的磁壁的至少1个磁光元件；以及含有包括了沿上述光导向机构延伸的磁轭和卷绕在上述磁轭上的线圈的电磁铁，对上述磁光元件施加可变磁场，使上述磁壁的位置可变的磁场施加机构。

另外，上述目的通过具有下述特征的磁光光部件得以实现：具有：分别包括至少2个光导向机构的多个光导向机构对；包括了由与来自上述光导向机构的光所入射的光入射出射面垂直的方向的磁化构成的磁畴A、由与上述磁畴A的磁化方向相反的方向的磁化构成的磁畴B、和与上述光导向机构对相对应而形成，并成为上述磁畴A与磁畴B的边界的平面状的磁壁的至少1个磁光元件；以及含有包括了沿上述光导向机构延伸的磁轭和卷绕在上述磁轭上的线圈的电磁铁，对上述磁光元件施加可变磁场，使上述磁壁的位置可变的磁场施加机构。

按照本发明，可实现小型、低功耗并且高速的可变光衰减器、光调制器、光开关等的磁光光部件。

附图说明

图1是说明本发明第1实施例的磁光光部件的工作原理的图。

图2是说明本发明第1实施例的磁光光部件的工作原理的图。

图3是说明本发明第1实施例的磁光光部件的工作原理的图。

图4是表示对本发明第1实施例的磁光光部件的比较例的图。

图5是表示对本发明第1实施例的磁光光部件的比较例的图。

图6是表示对本发明第1实施例的磁光光部件的比较例的图。

图7是作为本发明第1实施例的磁光光部件示出了透射型可变光衰减器的结构的图。

图8是说明双折射片的光学轴的图。

图9是作为本发明第2实施例的磁光光部件示出了透射型可变光衰减器的结构的图。

图10是表示本发明第3实施例的磁光光部件的结构的图。

图11是表示本发明第3实施例的磁光光部件的工作的图。

图12是表示本发明第3实施例的磁光光部件的工作的图。

图13是表示本发明第3实施例的磁光光部件的工作的图。

图14是表示测定了因光束直径不同引起的电流与衰减量的关系的可变光衰减器的结构的图。

图15是表示因光束直径不同引起的电流与衰减量的关系的曲线。

图16是表示配备了对减小光束的束直径有效且可小型化的微准直仪的光导向机构的结构例的图。

图17是示意性地表示配备了光导向机构的磁光光部件的结构的图。

图18是作为本发明第5实施例的磁光光部件示出了透射型可变光衰减器的结构的图。

图19是表示本发明第5实施例的磁光光部件的电磁铁和光纤的结构的图。

图20是作为本发明第6实施例的磁光光部件示出了阵列化了的可变光衰减器的结构的图。

图21是表示法拉第转子的磁畴结构的图。

图22是作为现有的磁光光部件说明可变光衰减器的概略结构和工作原理的图。

具体实施方式

[第1实施例]

用图1至图8说明本发明第1实施例的磁光光部件。首先，用图1至图3说明本实施例的磁光光部件的工作原理。图1至图3表示对作为磁光元件的法拉第转子20分别改变条件并施加磁场的状态。图1(a)、图2(a)和图3(a)表示在垂直于光入射出射面的方向看法拉第转子20的状态。在这里，在光学上往往将“光入射面”定义为包含入射光线和边界面的法线的面，但在本说明书中的“光入射出射面”却不是这种定义，而是意味着在法拉第转子20(或者其它的光学元件)中光入射/出射的面。用法拉第转子20的中央附近的2个圆分别包围的沿图中上下方向排列的2个区域是其行进方向相同的2条光束所透过的光透射区C1、C2。例如有相互正交的偏振方位、从纸面前向纸面后方行进的2条线偏振光的光分别入射到法拉第转子20的光透射区C1、C2，使偏振方位以规定角度旋转向纸面后方射出。法拉第转子20例如用液相外延(LPE)法培育成，用在垂直于膜生长面的方向包括了易磁化轴所显现的垂直磁化性的磁性柘榴石单晶膜形成。在法拉第转子20的两侧，配置与后述的电磁铁一起构成磁场施加机构的永久磁铁M1、M2。2个永久磁铁M1、M2例如有大致相同的磁力，磁极相互反向(磁化的方向恰好相反)配置。例如永久磁铁M1内部的磁通量从纸面后方指向纸面前，而永久磁铁M2内部的磁通量则从纸面前指向纸面后方。另外，永久磁铁M2比起永久磁铁M1被配置在远离法拉第转子20的光透射区C1、C2的位置。

图1(b)、图2(b)和图3(b)示意性地表示在图1(a)、图2(a)和图3(a)的各图中所示的沿X-X线剖断的法拉第转子20的剖面处的磁畴结构。在图1(b)、图2(b)和图3(b)中，永久磁铁M1内部的磁通量朝下，而永久磁铁M2内部的磁通量则朝上。

图1(c)、图2(c)和图3(c)用箭头的方向和长度示意性地表示沿平行于光轴的方向(垂直于法拉第转子20的光入射出射面的方向)施加的磁场的方向和强度。在图示中，横向与法拉第转子20的剖面的横向的位置对应，纵向表示平行于光轴的方向。

图1(a)～(c)表示仅用永久磁铁M1、M2对法拉第转子20施加磁场的状态。如图1(c)所示，在接近于法拉第转子20的永久磁铁M1的左侧部分，磁场在图中向上(也就是说，在图1(a)中，朝向纸面后方)施加。另一方面，在接近于永久磁铁M2的右侧部分，磁场在图中向下(也就是说，在图1(a)中，朝向纸面前)施加。施加于法拉第转子20的磁场分量在光入射出射面内的规定方向单调地变化。如用图1(b)的法拉第转子20内的箭头所示，法拉第转子20内的磁化方向与利用永久磁铁M1和永久磁铁M2施加于法拉第转子20的磁场方向变得相同。虽然永久磁铁M1、M2具有大致相等的磁力，但磁极却相互反向，由于距法拉第转子20的距离以永久磁铁M1的一方为近，故在法拉第转子20内部，如图1(c)所示，向上的磁场，也就是说与光的行进方向相同的方向的磁场起支配性的作用。在施加了饱和磁场以上的强度的磁场的区域，形成使磁化均匀地成为一个方向的磁畴。因此，如图1(b)所示，在法拉第转子20内部，使磁化均匀地向上(与光的行进方向相同的方向)的磁畴A的区域比起使磁化均匀地向下(与光的行进方向相反的方向)的磁畴B的区域起支配性的作用。由此，如图1(c)所示，在垂直于光入射出射面的方向的磁场为0的位置0处，如图1(a)、图1(b)所示，形成磁畴A与磁畴B的平面状的边界(以下，称为“磁壁I”)。

为了将磁壁I大致维持为平面状，对图1(c)、图2(c)和图3(c)所示的垂直于光入射出射面的方向的磁场为0的位置0附近的磁场强度的梯度只要充分大即可。另外，通过施加均匀的垂直方向磁场使位置0在光入射面内呈直线状，能够再现性良好且稳定地使磁壁I移动。由此，不发生以往成问题的磁畴结构的磁滞现象，可实现重复再现性优越的磁光光部件。

光透射区C1、C2共同地完全包含在磁畴A的区域内。另外，光透射区C1与磁壁I的距离(透过光透射区C1的光束的中心位置与磁壁I的距离)同光透射区C2与磁壁I的距离(透过光透射区C2的光束的中心位置与磁壁I的距离)变得大致相等。在这里，假定光透射区C1、C2位于磁畴A的区域内时的法拉第旋转角为+θfs(饱和的法拉第旋转角)。即，从纸面前入射到法拉第转子20、分别透过了光透射区C1、C2的2条线偏振光的光一起使偏振方位旋转+θfs，向纸面后方射出。

在这里，通过使永久磁铁M1比永久磁铁M2靠近法拉第转子20，使得光透射区C1、C2包括在磁畴A的区域内，而例如使永久磁铁M1的磁力比永久磁铁M2的磁力强，对于法拉第转子20，两者呈大致相等的距离配置，也可使光透射区C1、C2包括在磁畴A的区域内。或者，不用永久磁铁M2而仅用永久磁铁M1，也可使光透射区C1、C2包括在磁畴A的区域内。

接着，在图2(a)～(c)中，向未图示的电磁铁通电，除了永久磁铁M1、M2的磁场外，还施加了与光的行进方向相反的方向的磁场，使垂直于光入射出射面的方向的磁场为0的位置0向图的左面方向移动，使之位于法拉第转子20的大致中央处。由此，如图2(c)所示，法拉第转子20内部成为在图中左半被施加向上(与光的行进方向相同的方向)的磁场、在图中右半被施加向下(与光的行进方向相反的方向)的磁场的状态。因此，如图2(b)所示，磁壁I也向图的左面方向移动，位于法拉第转子20的大致中央处。在法拉第转子20内，使磁化均匀地向上(与光的行进方向相同的方向)的磁畴A的区域和使磁化均匀地向下(与光的行进方向相反的方向)的磁畴B的区域以中央的磁壁I为界，左右各半地形成。由此，如图2(b)所示，在光透射区C1、C2，使磁畴A的区域和磁畴B的区域大致各半地存在，由于均等地包含两方的磁畴，法拉第旋转角θf均为0°。即，从纸面前入射到法拉第转子20上，分别透过了光透射区C1、C2的2条线偏振光的光在不使偏振方位旋转时从纸面后方射出。

接着，在图3(a)～(c)中，还在未图示的电磁铁的线圈中流过大电流，还施加与光的行进方向相反的方向的磁场，如图3(c)所示，还使垂直于光入射出射面的方向的磁场为0的位置0向图的左面方向移动。由此，如图3(c)所示，在法拉第转子20内部，图中向下(与光的行进方向相反的方向)的磁场起支配性作用。因此，如图3(b)所示，在法拉第转子20中，使磁化均匀地向下(与光的行进方向相反的方向)的磁畴B的区域比起使磁化均匀地向上(与光的行进方向相同的方向)的磁畴A的区域起支配性作用。由此，如图3(c)所示，光透射区C1、C2共同地被完全包含在磁畴B的区域内。光透射区C1、C2位于磁畴B的区域内时的法拉第旋转角为-θfs。即，从纸面前入射到法拉第转子20、分别透过了光透射区C1、C2的2条线偏振光的光一起使偏振方位旋转-θfs，向纸面后方射出。

图4至图6表示作为对本实施例的磁光光部件的比较例的对磁光光部件的法拉第转子20分别改变条件并施加磁场的状态。图4(a)～(c)分别与图1(a)～(c)对应，表示仅用永久磁铁M1、M2对法拉第转子20施加磁场的状态。另外，图5(a)～(c)分别与图2(a)～(c)对应，表示除了永久磁铁M1、M2的磁场外，还利用电磁铁施加了与光的行进方向相反的方向的磁场的状态。图6(a)～(c)分别与图3(a)～(c)对应，表示更强地施加了与光的行进方向相反的方向的磁场的状态。如图4至图6所示，法拉第转子20的光透射区C1、C2与磁壁I之间的距离互不相同，在图4(a)所示的状态中，光透射区C1与磁壁I的距离比光透射区C2与磁壁I的距离为近。在图4(a)～(c)所示的状态中，与图1(a)～(c)所示的状态同样地，在光透射区C1、C2中仅有磁畴A的区域存在。可是，在图5(a)～(c)所示的状态中，在光透射区C1中有磁畴A的区域和磁畴B的区域的双方存在，而在光透射区C2中仅有磁畴A的区域存在。另外，在图6(a)～(c)所示的状态中，在光透射区C1中仅有磁畴B的区域存在，而在光透射区C2中有磁畴A的区域和磁畴B的区域的双方存在。

这样，在光透射区C1、C2与磁壁I之间的距离互不相同时，对于分别透过光透射区C1、C2的2条光束的法拉第旋转角也互不相同。因此，存在磁光光部件与偏振的依赖性变大的问题。与此相对照，在图1至图3所示的本实施例中，对于分别透过光透射区C1、C2的2条光束的法拉第旋转角不管在何种状态下都是相同的，从而可实现磁光光部件与偏振无关。

图7作为应用了上述工作原理的本实施例的磁光光部件示意性地示出了透射型可变光衰减器1的结构。在图7(a)～(c)中，取Z轴为光的行进方向，并取Y轴使得法拉第转子20的磁壁I与YZ面平行。另外，取X轴为与YZ面正交的方向。图7(a)表示沿-Y方向看可变光衰减器1的结构，7(b)、(c)表示沿+X方向看可变光衰减器1的结构。图7(a)、(b)表示2个光透射区完全被包含在磁畴A的区域中的状态(第1状态)，7(c)表示2个光透射区完全被包含在磁畴B的区域中的状态(第2状态)。

如图7(a)～(c)所示，可变光衰减器1与配置在-Z方向侧的光纤41和配置在+Z方向侧的光纤42连接。光纤41的-Z侧的端部成为光从外部入射的光入射端口P1(在图中，示作(1))。光纤42的+Z侧的端部成为光出射到外部的光出射端口P2(在图中，示作(2))。

在光纤41的+Z方向，配置将从光纤41出射的发散光变换为平行光的透镜51。在透镜51的+Z方向，依次配置双折射片11、法拉第转子20、1/2波长片24和双折射片12。双折射片11、12、1/2波长片24和法拉第转子20是平行平板型的光学元件，具有与XY面

大致平行的的光入射出射面。在双折射片12的+Z方向，配置将从双折射片12出射的平行光变换为会聚光并使之入射到光纤42上的透镜52。

使平行于YZ面的法拉第转子20的磁壁I通过控制流过电磁铁(未图示)的电流沿±X方向移动。法拉第转子20的磁畴A的法拉第旋转角(+θfs)为+45°，磁畴B的法拉第旋转角(-θfs)为-45°。另外，1/2波长片24使所入射的光的偏振方位旋转+45°。即，入射到法拉第转子20的磁畴A的偏振光透过法拉第转子20和1/2波长片24，使偏振方位旋转90°，从1/2波长片24出射。另一方面，入射到法拉第转子20的磁畴B的偏振光透过法拉第转子20和1/2波长片24，不使偏振方位旋转，从1/2波长片24出射。再有，在本例中，1/2波长片24可被配置在法拉第转子20的+Z方向侧(在法拉第转子20与双折射片12之间)，而也可将1/2波长片24配置在法拉第转子20的-Z方向侧(在双折射片11与法拉第转子20之间)。

在这里，用图8说明双折射片11、12的光学轴。图8(a)表示在图7的XYZ坐标系中配置双折射片BP并在+Z方向看双折射片BP的状态，图8(b)表示在+X方向看双折射片BP的状态。如图8(a)、(b)所示，双折射片BP的光学轴OA与YZ面平行地配置。光学轴OA与Z轴的夹角在+X方向看时顺时针绕X轴旋转约45°。向+Z方向行进、垂直于双折射片BP的光入射出射面(在本例中，平行于XY面)BPa入射的光分离为寻常光线与异常光线，出射到互不相同的光路上。这时，寻常光线直进，异常光线相对于寻常光线例如在下方(-Y方向)以规定的轴偏移量发生轴偏移，如图8(b)所示。在图8(b)中，用箭头D的方向和长度表示异常光线的轴偏移方向和轴偏移量。另外，沿-Z方向行进的光在垂直于双折射片BP的光入射出射面BPb入射时，异常光线相对于寻常光线例如在上方(+Y方向)以与上述的轴偏移量相同的偏移量发生轴偏移。

以下，如图8(a)所示，在沿+Z方向看双折射片BP的图中，在+Z方向入射的光的异常光线用向下的单箭头C表示在下方(-Y方向)发生了轴偏移。

图7所示的双折射片11在与图8所示的双折射片BP相同的方向有光学轴(在图7中，用双箭头表示光学轴的方向)。因此，沿+Z方向入射到双折射片11的光分离为寻常光线与异常光线，出射到互不相同的光路上。这时，异常光线相对于寻常光线在-Y方向以规定的轴偏移量发生轴偏移。

双折射片12在与双折射片11相同的方向有光学轴。因此，双折射片12的轴偏移方向变为与双折射片11的轴偏移方向相同。另外，双折射片11、12是例如从同一晶体按同一形状切取的同一规格的元件。因此，双折射片12的轴偏移量变为与双折射片11的轴偏移量相同。作为构成双折射片11、12的晶体，采用金红石(TiO2)及钒酸钇(YVO4)等。再有，也可利用双折射性晶体的光学特性，在图8所示的光学轴OA的配置中，也可将在+Y方向发生轴偏移的双折射片11、12组合在一起而使沿+Z方向行进的光得到利用。

另外，双折射片11、12被配置成其轴偏移方向变得与法拉第转子20的磁壁I大致平行。由此，作为寻常光线透过了双折射片11的光透过法拉第转子20的光透射区与磁壁I的距离同作为异常光线透过双折射片11并发生了轴偏移的光透过法拉第转子20的光透射区与磁壁I的距离变得大致相等。

接着，说明本实施例的透射型可变光衰减器1的工作。首先，说明2个光透射区完全被包含在磁畴A的区域中的第1状态。第1状态是不向电磁铁通电、仅用永久磁铁M1、M2对法拉第转子20施加磁场的状态(参照图1)。如图7(a)、(b)所示，从光入射端口P1(1)入射的光作为光L10入射到双折射片11上。入射到双折射片11上的光L10分离为寻常光线L11a和异常光线L11b。即，寻常光线成分的光L11a直进双折射片11，异常光线成分的光L11b在双折射片11中沿-Y方向以规定的轴偏移量发生轴偏移。从双折射片11出射的2条光L11a、L11b入射到法拉第转子20上。在这里，作为寻常光线透过了双折射片11的光L11a透过法拉第转子20的光透射区与作为异常光线透过了双折射片11的光L11b透过法拉第转子20的光透射区被共同包含在磁畴A的区域中。因此，入射到法拉第转子20上的2条光L11a、L11b透过法拉第转子20和1/2波长片24，使偏振方位旋转90°，从1/2波长片24出射，入射到双折射片12上。由于双折射片12的光学轴的方向与双折射片11的光学轴的方向相同，作为寻常光线透过双折射片11且偏振方位旋转了90°的光L11a又作为异常光线透过双折射片12，作为异常光线透过双折射片11且偏振方位旋转了90°的光L11b又作为寻常光线透过双折射片12。因此，光L11a在双折射片12中沿-Y方向以规定的轴偏移量发生轴偏移，光L11b则直进双折射片12。由于双折射片11中的轴偏移量与双折射片12中的轴偏移量相等，2条光L11a、L11b合在一起作为光L12从双折射片12出射。光L12入射到光出射端口P2(2)并出射到外部。在第1状态下，入射到光入射端口P1(1)的光与偏振无关地全部从光出射端口P2(2)出射。因此，在第1状态下，光的衰减量变为最小(大致为0)。

接着，说明2个光透射区完全被包含在磁畴B的区域中的第2状态。第2状态是电磁铁的线圈中流过大电流，用电磁铁和永久磁铁M1、M2对法拉第转子20施加磁场的状态(参照图3)。如图7(c)所示，从光入射端口P1(1)入射的光作为光L13入射到双折射片11上。入射到双折射片11上的光L13分离为寻常光线L14a和异常光线L14b，从双折射片11出射。即，寻常光线成分的光L14a直进双折射片11，异常光线成分的光L14b在双折射片11中沿-Y方向以规定的轴偏移量发生轴偏移。从双折射片11出射的2条光L14a、L14b入射到法拉第转子20上。在这里，作为寻常光线透过了双折射片11的光L14a透过法拉第转子20的光透射区与作为异常光线透过双折射片11且发生了轴偏移的光L14b透过法拉第转子20的光透射区被共同包含在磁畴B的区域中。因此，入射到法拉第转子20上的2条光L14a、L14b透过法拉第转子20和1/2波长片24，不使偏振方位旋转，从1/2波长片24出射，入射到双折射片12上。由于双折射片12的光学轴的方向与双折射片11的光学轴的方向相同，作为寻常光线透过了双折射片11的光L14a又作为寻常光线透过双折射片12，作为异常光线透过了双折射片11的光L14b又作为异常光线透过双折射片12。因此，光L14a直进双折射片12，光L14b则在双折射片12中再沿-Y方向以规定的轴偏移量发生轴偏移。因此，2条光L14a、L14b未合在一起从双折射片12出射到不同的光路上。不使这些光L14a、L14b入射到光出射端口P2(2)，从而不出射到外部。在第2状态下，入射到光入射端口P1(1)的光与偏振无关地全部不从光出射端口P2(2)出射。因此，在第2状态下，光的衰减量变为最大。

这样，可变光衰减器1在第1状态下光的衰减量大致变为0，在第2状态下光的衰减量变为最大。另外，可变光衰减器1通过控制流过电磁铁的线圈中的电流，使磁壁I移动，使光透射区C1、C2内的磁畴结构在第1状态与第2状态之间缓慢变化，可使光的衰减量连续变化。

在本实施例那样的磁壁移动方式中，由于法拉第转子20的磁化的方向并不均匀，在面内方向其光学特性不同，也认为难以减小对偏振的依赖性。但是，在本实施例中，双折射片11、12中的轴偏移方向是Y方向，磁壁I与YZ面平行。如图7(a)所示，向垂直于磁壁I的XZ面投影的2条光L11a、L11b的光路一致。虽然未图示，但即使同样地投影第2状态下的2条光L14a、L14b，2条光路也一致。由于双折射片11、12中的轴偏移方向与磁壁I平行，所以分离后的2条光L11a、L11b(L14a、L14b)通过法拉第转子20的同一磁畴，接受同一光学效应。因此，按照本实施例，可实现对偏振依赖性小的可变光衰减器1。另外，由于光L11a与光L11b的光路长度变得相等，偏振模式色散非常小。

如以上说明过的那样，按照本实施例的可变光衰减器1，由于并非上述专利文献1中公开了的使磁光元件的磁化均匀地旋转的磁场施加方式，而是使光透射区C1、C2内的磁畴结构改变的方式，所以采用小型的电磁铁就可使法拉第旋转角改变，可实现小型的磁光光部件。另外，由于响应速度通常受电磁铁的L(电感)限制，如电磁铁可小型化则可减少L，从而可实现响应速度的高速化。

[第2实施例]

接着，用图9说明本发明第2实施例的磁光光部件。作为本实施例的磁光光部件，图9示意性地表示2级型的透射型可变光衰减器2的结构。在图9(a)～(c)中，取与图7相同的坐标系。图9(a)表示沿-Y方向看可变光衰减器2的结构，图9(b)、(c)表示沿+X方向看可变光衰减器2的结构。图9(a)、(b)表示光透射区完全被包含在磁畴A的区域中的状态(第1状态)，图9(c)表示光透射区完全被包含在磁畴B的区域中的状态(第2状态)。

如图9(a)～(c)所示，可变光衰减器2与配置在-Z方向侧的光纤41和配置在+Z方向侧的光纤42连接。光纤41的-Z侧的端部成为光从外部入射的光入射端口P1(1)。光纤42的+Z侧的端部成为光出射端口P2(2)。在光纤41的+Z方向，配置将从光纤41出射的发散光变换为平行光的透镜51。在透镜51的+Z方向，依次配置双折射片11、法拉第转子20、1/2波长片24、双折射片12、法拉第转子21、1/2波长片25和双折射片13。双折射片11、12、13、1/2波长片24、25和法拉第转子20、21是平行平板型的光学元件，有大致平行于XY面的光入射出射面。在双折射片13的+Z方向，配置将从双折射片13出射的平行光变换为会聚光并使之入射到光纤42的透镜52。

法拉第转子20的磁壁I和法拉第转子21的磁壁I均大致平行于YZ面，例如被配置在同一平面内。法拉第转子20的磁壁I和法拉第转子21的磁壁I通过控制流过电磁铁(未图示)的电流而沿±X方向移动。法拉第转子20、21的磁畴A的法拉第旋转角(+θfs)为45°，磁畴B的法拉第旋转角(-θfs)为-45°。另外，1/2波长片24、25使所入射的光的偏振方位旋转+45°。即，入射到法拉第转子20的磁畴A的偏振光透过法拉第转子20和1/2波长片24，使偏振方位旋转90°，从1/2波长片24出射。同样地，入射到法拉第转子21的磁畴A的偏振光透过法拉第转子21和1/2波长片25，使偏振方位旋转90°，从1/2波长片25出射。另一方面，入射到法拉第转子20的磁畴B的偏振光透过法拉第转子20和1/2波长片24，不使偏振方位旋转，从1/2波长片24出射。同样地，入射到法拉第转子21的磁畴B的偏振光透过法拉第转子21和1/2波长片25，不使偏振方位旋转，从1/2波长片25出射。再有，在本例中，1/2波长片24可被配置在法拉第转子20的+Z方向侧(法拉第转子20与双折射片12之间)，而也可将1/2波长片24配置在法拉第转子20的-Z方向侧(双折射片11与法拉第转子20之间)。另外，在本例中，1/2波长片25可被配置在法拉第转子21的+Z方向侧(法拉第转子21与双折射片13之间)，而也可将1/2波长片25配置在法拉第转子21的-Z方向侧(双折射片12与法拉第转子21之间)。

双折射片11、12、13具有如图8所示的与双折射片BP相同的光学轴的方向。因此，双折射片11、12、13的轴偏移方向变为完全相同。双折射片11的轴偏移量D1与双折射片13的轴偏移量D3变为相同。即，双折射片11、13具有同一轴偏移方向和同一轴偏移量，例如采用从同一晶体按同一形状切取的同一规格的元件。另外，双折射片12的轴偏移方向与双折射片11、13的轴偏移方向相同，双折射片12的轴偏移量D2为双折射片11、13的轴偏移量D1、D3的2倍(D1∶D2∶D3＝1∶2∶1)。再有，轴偏移量D1、D2、D3的关系不限于上述关系，只要轴偏移量D1、D3之和与轴偏移量D2大致相等即可(

)。

另外，双折射片11、12、13被配置成其轴偏移方向与法拉第转子20的磁壁I和法拉第转子21的磁壁I大致平行。由此，法拉第转子20的2个光透射区与法拉第转子20的磁壁I之间的距离变得互相大致相等。同样地，法拉第转子21的2个光透射区与法拉第转子21的磁壁I之间的距离变得互相大致相等。

接着，说明本实施例的透射型可变光衰减器1的工作。首先，说明法拉第转子20的2个光透射区和法拉第转子21的2个光透射区完全被包含在磁畴A的区域中的第1状态。第1状态是不向电磁铁通电、仅用永久磁铁对法拉第转子20、21施加磁场的状态。如图9(a)、(b)所示，从光入射端口P1(1)入射的光作为光L20入射到双折射片11上。入射到双折射片11上的光L20分离为寻常光线L21a和异常光线L21b，从双折射片11出射。即，寻常光线成分的光L21a直进双折射片11，异常光线成分的光L21b在双折射片11中沿-Y方向以轴偏移量D1发生轴偏移。从双折射片11出射的2条光L21a、L21b入射到法拉第转子20上。在这里，作为寻常光线透过了双折射片11的光L21a透过法拉第转子20的光透射区与作为异常光线发生轴偏移并透过双折射片11的光L21b透过法拉第转子20的光透射区被共同包含在磁畴A的区域中。因此，入射到法拉第转子20上的2条光L21a、L21b透过法拉第转子20和1/2波长片24，使偏振方位旋转90°，从1/2波长片24出射，分别入射到双折射片12上。由于双折射片12的光学轴的方向与双折射片11的光学轴的方向相同，作为寻常光线透过双折射片11且偏振方位旋转了90°的光L21a又作为异常光线透过双折射片12，作为异常光线透过双折射片11且偏振方位旋转了90°的光L21b又作为寻常光线透过双折射片12。因此，光L21a在双折射片12中沿-Y方向以轴偏移量D2发生轴偏移，光L21b则直进双折射片12。

从双折射片12出射的2条光L21a、L21b入射到法拉第转子21上。在这里，作为异常光线透过了双折射片12的光L21a透过法拉第转子21的光透射区与作为寻常光线透过了双折射片12的光L21b透过法拉第转子21的光透射区被共同包含在磁畴A的区域中。因此，入射到法拉第转子21上的2条光L21a、L21b透过法拉第转子21和1/2波长片25，使偏振方位旋转90°，从1/2波长片25出射，入射到双折射片13上。由于双折射片13的光学轴的方向与双折射片11、12的光学轴的方向相同，作为异常光线透过双折射片12且偏振方位旋转了90°的光L21a又作为寻常光线透过双折射片13，作为寻常光线透过双折射片12且偏振方位旋转了90°的光L21b又作为异常光线透过双折射片13。因此，光L21a直进双折射片13，光L21b则在双折射片13中沿-Y方向以轴偏移量D3发生轴偏移。

光L21a在双折射片12中沿-Y方向以轴偏移量D2发生轴偏移，而光L21b在双折射片11中沿-Y方向以轴偏移量D1发生轴偏移，还在双折射片13中沿-Y方向以轴偏移量D3发生轴偏移。如上所述，由于D1+D2＝D3，2条光L21a、L21b合在一起作为光L22从双折射片13出射。光L22入射到光出射端口P2(2)并出射到外部。在第1状态下，入射到光入射端口P1(1)的光与偏振无关地全部从光出射端口P2(2)出射。因此，在第1状态下，光的衰减量变为最小(大致为0)。

接着，说明法拉第转子20的2个光透射区和法拉第转子21的2个光透射区完全被包含在磁畴B的区域中的第2状态。第2状态是电磁铁的线圈中流过大电流、用电磁铁和永久磁铁对法拉第转子20、21施加磁场的状态。如图9(c)所示，从光入射端口P1(1)入射的光作为光L23入射到双折射片11上。入射到双折射片11上的光L23分离为寻常光线L24a和异常光线L24b，从双折射片11出射。即，寻常光线成分的光L24a直进双折射片11，异常光线成分的光L24b在双折射片11中沿-Y方向以轴偏移量D1发生轴偏移。从双折射片11出射的2条光L24a、L24b入射到法拉第转子20上。在这里，作为寻常光线透过了双折射片11的光L24a透过法拉第转子20的光透射区与作为异常光线发生轴偏移且透过了双折射片11的光L24b透过法拉第转子20的光透射区被共同包含在磁畴B的区域中。因此，入射到法拉第转子20上的2条光L24a、L24b透过法拉第转子20和1/2波长片24，不使偏振方位旋转，从1/2波长片24出射，入射到双折射片12上。由于双折射片12的光学轴的方向与双折射片11的光学轴的方向相同，作为寻常光线透过了双折射片11的光L24a又作为寻常光线透过双折射片12，作为异常光线透过了双折射片11的光L24b又作为异常光线透过双折射片12。因此，光L24a直进双折射片12，光L24b则在双折射片12中沿-Y方向还以轴偏移量D2发生轴偏移。

从双折射片12出射的2条光L24a、L24b入射到法拉第转子21上。在这里，作为寻常光线透过了双折射片12的光L24a透过法拉第转子21的光透射区与作为异常光线透过了双折射片12的光L24b透过法拉第转子21的光透射区被共同包含在磁畴B的区域中。因此，入射到法拉第转子21上的2条光L24a、L24b透过法拉第转子21和1/2波长片25，不使偏振方位旋转，从1/2波长片25出射，入射到双折射片13上。由于双折射片13的光学轴的方向与双折射片11、12的光学轴的方向相同，作为寻常光线透过了双折射片12的光L24a又作为寻常光线透过双折射片13，作为异常光线透过了双折射片12的光L24b又作为异常光线透过双折射片13。因此，光L24a直进双折射片13，光L24b则在双折射片13中沿-Y方向还以轴偏移量D3发生轴偏移。

光L24a不发生轴偏移而透过双折射片11、12、13，而光L24b则通过透过双折射片11、12、13沿-Y方向以轴偏移量(D1+D2+D3)发生轴偏移。因此，2条光L24a、L24b未合在一起从双折射片13出射到不同的光路上。不使这些光L24a、L24b入射到光出射端口P2(2)，从而不出射到外部。在第2状态下，入射到光入射端口P1(1)的光与偏振无关地全部不从光出射端口P2(2)出射。因此，在第2状态下，光的衰减量变为最大。

这样，可变光衰减器2在第1状态下光的衰减量大致变为0，在第2状态下光的衰减量变为最大。另外，可变光衰减器2通过控制流过电磁铁的线圈中的电流，使磁壁I移动，使光透射区内的磁畴结构在第1状态与第2状态之间缓慢改变，可使光的衰减量连续改变。

按照本实施例的可变光衰减器2，由于与上述第1实施例同样地作为使光透射区内的磁畴结构改变的方式，可实现小型且高速的磁光光部件。

另外，在本实施例中，双折射片11、12、13中的轴偏移方向是Y方向，法拉第转子20的磁壁I和法拉第转子21的磁壁I与YZ面平行。如图9(a)所示，向垂直于磁壁I的XZ面投影的2条光L21a、L21b的光路一致。由于双折射片11、12、13中的轴偏移方向与磁壁I平行，所以分离后的2条光L21a、L21b通过法拉第转子20、21的同一磁畴，接受同一光学效应。因此，按照本实施例，可实现对偏振依赖性小的可变光衰减器2。另外，由于光L21a与光L21b的光路长度变得相等，还没有偏振模式色散。此外，由于图9的结构将图7的结构形成为2级，得到50dB以上的非常高的衰减量，所以也可作为光快门使用。按照第1实施例，入射偏振光旋转90°后出射，但按照本实施例，由于入射偏振光返回到原来的状态出射，所以入射光和出射光的偏振方向得以保持。

[第3实施例]

接着，用图10至图13说明本发明第3实施例的磁光光部件。作为本实施例的磁光光部件，图10示意性地表示反射型可变光衰减器4的结构。在图10中，取Z轴为光的行进方向，来自外部的光以朝向可变光衰减器4所配备的反射膜19的方向作为+Z方向。另外，取X轴和Y轴为在与Z轴正交的面内相互正交的2个方向。图10(a)表示沿-Y方向看可变光衰减器4的结构，图10(b)表示沿+X方向看可变光衰减器4的结构。如图10(a)、(b)所示，可变光衰减器4与2条光纤41、42连接。光纤41的-Z侧的端部成为光从外部入射的光入射端口P1。光纤42的-Z侧的端部成为光出射到外部的光出射端口P2。在各光纤41、42的+Z方向，分别配置将从光纤41、42出射的发散光变换为平行光的透镜51、52。

在透镜51的+Z方向，配置双折射片14，在透镜52的+Z方向，配置双折射片16。双折射片14、16在±X方向相邻地配置，分别有垂直于Z轴的光入射出射面。双折射片14的光学轴OA14(未图示)的方向和异常光线的轴偏移方向与图8所示的双折射片BP的那些方向相同。另外，双折射片16的光学轴OA16(未图示)的方向和异常光线的轴偏移方向等于使双折射片14绕Z轴旋转了180°的状态。在双折射片14、16的+Z方向，将1/2波长片36配置在与透镜51对应的位置(+Y侧)，将1/2波长片37配置在与透镜52对应的位置(-Y侧)。在1/2波长片36、37的+Z方向，配置法拉第转子20。在法拉第转子20中，由配置在法拉第转子20周围的电磁铁46和永久磁铁48施加规定分布的磁场，形成磁畴结构。在法拉第转子20的+Z方向，配置楔形双折射晶片49。楔形双折射晶片49的光学轴OA49(未图示)平行于X方向。也可用偏振片等来代替楔形双折射晶片49。在楔形双折射晶片49的+Z侧表面，例如直接形成反射膜(反射部)19。反射膜19的反射面例如与其它的光学元件的光入射出射面非平行。

电磁铁46在法拉第转子20的+X方向配置，有磁轭46a和卷绕在磁轭46a上的线圈46b。磁轭46a的两端部夹持法拉第转子20和楔形双折射晶片49的+X侧端部而互相相向。另外，磁轭46a局部有永久磁铁47。通过设置永久磁铁47，即使在未向线圈46b通电的状态下，也会在法拉第转子20的+X侧的区域以饱和磁场以上的强度施加+Z方向的偏置磁场。永久磁铁48在法拉第转子20的-X方向配置。在法拉第转子20的-X侧的区域由永久磁铁48以饱和磁场以上的强度施加-Z方向的磁场。由此，在法拉第转子20的-X侧的区域形成在-Z方向均匀地进行了磁化的磁畴A，在+X侧的区域形成在+Z方向均匀地进行了磁化的磁畴B。在磁畴A与磁畴B的边界处，形成平行于YZ面的直线状的磁壁I。在未向线圈46b通电的状态下，磁壁I比法拉第转子20的光透射区位于更靠+X侧，光透射区被包含在磁畴A的区域内。另外，通过向线圈46b通电，由电磁铁46对法拉第转子20还施加+Z方向的可变磁场，磁壁I沿-X方向移动，在光透射区内磁畴B的区域增加。通过调整流过电磁铁46的线圈46b的电流，可调整在磁壁I的±X方向上的位置。在图10中，一并示出后面将要说明的第1状态中的从光入射端口P1入射的光的光路。

这样，在本实施例中，电磁铁46被配置在法拉第转子20的一端，永久磁铁48被配置在另一端。在本实施例中，即使收窄磁轭46a的两端部之间的间隔G，由于与永久磁铁48的距离较远，应由永久磁铁48施加的磁场也不会被磁轭46a屏蔽。因此，可大幅度收窄磁轭46a的两端部之间的间隔G。

在图9所示的透射型可变光衰减器2中使用了2个法拉第转子20、21，而在本实施例中仅使用了1个法拉第转子20，可实现2级型的可变光衰减器4。另外，光纤41、42仅配置在可变光衰减器4的一侧。因此，可变光衰减器4容易实现小型和低价格。另外，按照本实施例，由于通过收窄间隔G可提高电磁铁的磁场的施加效率，所以可使用小型的电磁铁46，并且可减小流过电磁铁46的线圈46b的电流。因此，可使可变光衰减器4进一步小型化和低功耗化，并且可使响应速度高速化。

接着，说明本实施例的可变光衰减器4的工作。图11至图13是在+Z方向看通过构成可变光衰减器4的各光学元件的光的偏振状态的图。图11至图13的(a)表示在双折射片14、16的-Z侧的光入射出射面Z1上的光的偏振状态，如图10所示。图11至图13的(b)表示在双折射片14、16的+Z侧的光入射出射面Z2上的光的偏振状态。图11至图13的(c)表示在法拉第转子20的-Z侧的光入射出射面Z3上的光的偏振状态。图11至图13的(d)表示在法拉第转子20的+Z侧的光入射出射面Z4上的光的偏振状态。在图11至图13中，为了容易理解起见，一并示意性地图示了在+Z方向看双折射片14、16、1/2波长片36、37、法拉第转子20、楔形双折射晶片49和反射膜19。另外，在各图(a)～(d)中为了表示各光的位置而示出了假想方的眼睛。另外，用双箭头表示各光的偏振方位。

首先，用图11说明在法拉第转子20的几乎全体形成磁畴A的状态(第1状态)中的从光入射端口P1(1)入射的光的状态。如图11(a)的右侧所示，从光入射端口P1入射的光L11入射到双折射片14上。如图11(b)的右侧所示，入射到双折射片14上的光L11分离为寻常光线L12a和朝向箭头C3方向发生了轴偏移的异常光线L12b，从双折射片14出射。接着，寻常光线成分的光L12a入射到1/2波长片36上，异常光线成分的光L12b入射到1/2波长片37上。如图11(c)的右侧所示，光L12a作为其偏振方位为在+Z方向看时绕Z轴顺时针旋转了45°的光L13a，从1/2波长片36出射。光L12b作为其偏振方位为在+Z方向看时绕Z轴逆时针旋转了45°的光L13b，从1/2波长片37出射。光L13a、L13b的偏振方位变为相同。接着，光L13a、L13b入射到法拉第转子20的磁畴A的区域。如图11(d)的右侧所示，光L13a、L13b作为各自偏振方位为在+Z方向看时绕Z轴顺时针旋转了45°的光L14a、L14b，从法拉第转子20出射。由此，光L14a、L14b的偏振方位同平行于光L14a、L14b的行进方向的直线与平行于楔形双折射晶片49的光学轴的直线交叉而形成的平面垂直。光L14a、L14b作为寻常光线入射到楔形双折射晶片49上，用反射膜19的反射面反射，如图11(d)的左侧所示，作为光L15a、L15b，从楔形双折射晶片49出射。

光L15a、L15b入射到法拉第转子20的磁畴A的区域。如图11(c)的左侧所示，光L15a、L15b作为其偏振方位为在+Z方向看时绕Z轴顺时针旋转了45°的光L16a、L16b，从法拉第转子20出射。光L16a入射到1/2波长片36上，光L16b入射到1/2波长片37上。如图11(b)的左侧所示，光L16a作为其偏振方位为在+Z方向看时绕Z轴逆时针旋转了45°的光L17a，从1/2波长片36出射。光L16b作为其偏振方位为在+Z方向看时绕Z轴顺时针旋转了45°的光L17b，从1/2波长片37出射。光L17a作为异常光线入射到双折射片16上，光L17b作为寻常光线入射到双折射片16上。如图11(a)的左侧所示，光L17a沿箭头C1的反方向发生轴偏移，与光L17b合成，作为光L18从双折射片16出射。光L18入射到光出射端口P2，出射到外部。因此，在第1状态下，入射到光入射端口P1的光与偏振无关地全部从光出射端口P2出射。再有，图示虽已省略，但在第1状态下，入射到光出射端口P2的光不从光入射端口P1出射。

接着，用图12说明在法拉第转子20的-X侧的区域形成磁畴A、在+X侧的区域形成磁畴B的状态(第2状态)中的从光入射端口P1入射的光的状态。在第2状态下，与第1状态不同，图12(d)的左侧所示的光L25a、L25b入射到法拉第转子20的磁畴B的区域。如图12(c)的左侧所示，从法拉第转子20出射的光L26a、L26b的偏振方位垂直于图11(c)的左侧所示的光L16a、L16b的偏振方位。由此，如图12(a)的左侧所示，光L28a与光L28b不进行合成，均不入射到光出射端口P2。。因此，在第2状态下，入射到光入射端口P1的光与偏振无关地不从光出射端口P2出射。再有，图示虽已省略，但在第2状态下，入射到光出射端口P2的光不从光入射端口P1出射。

接着，用图13说明在法拉第转子20的几乎全体形成磁畴B的状态(第3状态)中的从光入射端口P1入射的光的状态。在第3状态下，与第1和第2状态不同，图13(c)的右侧所示的光L33a、L33b入射到法拉第转子20的磁畴B的区域。如图13(d)的右侧所示，从法拉第转子20出射的光L34a、L34b的偏振方位同平行于光L34a、L34b的行进方向的直线与平行于楔形双折射晶片49的光学轴的直线交叉而形成的平面平行。光L34a、L34b作为异常光线入射到楔形双折射晶片49上，以与寻常光线的情况不同的角度受反射膜19的反射面反射，如图13(d)的左侧所示，作为光L35a、L35b，从楔形双折射晶片49出射。光L35a、L35b行进到与光L15a(L25a)、L15b(L25b)各不相同的光路上。由此，如图13(a)的左侧所示，虽然光L37a与光L37b进行了合成，但合成后的光L38不入射到光出射端口P2。因此，在第3状态下，入射到光入射端口P1的光与偏振无关地不从光出射端口P2出射。

这样，如采用本实施例的可变光衰减器4，则通过控制流过电磁铁46的线圈46b中的电流，使磁壁I移动，使法拉第转子20的磁畴结构在第1状态、第2状态与第3状态之间缓慢变化，可使入射到光入射端口P1的光的衰减量连续变化。另外，可变光衰减器4由于在第1和第2状态下入射到光出射端口P2的光不从光入射端口P1出射，所以也具有作为光隔离器的功能。进而，可变光衰减器4由于在第3状态下得到非常高的衰减量，所以也具有作为光快门的功能。

[第4实施例]

接着，用图14至图16说明本发明第4实施例的磁光光部件。一般，具有可变的光学特性的磁光光部件通过控制流过电磁铁的线圈中的电流，对法拉第转子施加可变磁场。因此，产生磁光光部件的功耗增大的问题。为了解决这一问题，在本实施例中，其特征在于：通过在法拉第转子中形成磁壁I，施加可变磁场，使磁壁I移动，在可改变光学特性的磁壁移动方式的可变光衰减器中，减小了透过法拉第转子的光束的束直径。

现说明使光束的束直径不同时的可变光衰减器的衰减量与流过线圈中的电流的关系。图14示出了衰减量与电流的关系的测定用的可变光衰减器。如图14所示，可变光衰减器具有依次排列配置了偏振镜61、法拉第转子20、偏振镜63的光学元件。

另外，可变光衰减器具有在平行于光轴的方向对法拉第转子20施加饱和磁场的永久磁铁66、67、68、69和在平行于光轴的方向对法拉第转子20施加可变磁场的电磁铁70。电磁铁70具有コ字状的磁轭71和卷绕在磁轭71上的线圈72。在磁轭71的一个端部(图中左方)之中在图中上方埋入永久磁铁66，在图中下方埋入永久磁铁67。在磁轭71的另一端部(图中右方)之中在图中上方埋入永久磁铁68，在图中下方埋入永久磁铁69。永久磁铁66、68的磁极的方向为图中右向，永久磁铁67、69的磁极的方向为图中左向。

在电磁铁70的磁轭71的两个端部分别设置使光透过用的光导入窗73。偏振镜61、法拉第转子20、偏振镜63位于磁轭71的两个端部之间。从磁轭71的一个端部的光导入窗73入射的光通过各光学元件的光轴，从磁轭71的另一端部的光导入窗73射出。通过对电磁铁70的线圈72通电，形成通过磁轭71和磁轭71两端部之间的光学元件的闭合磁路，对平行于光轴预先施加饱和磁场的法拉第转子20，可施加平行于光轴的所希望的磁场。因此，可使法拉第转子20的磁壁I移动。

图15是表示因束直径的不同而造成的电流与衰减量的关系的曲线。横轴表示流过线圈72中的电流(mA)，纵轴表示透过了可变光衰减器的光的衰减量(dB)。线E表示束直径为62μm时的电流与衰减量的关系，线F表示束直径为340μm时的电流与衰减量的关系。如图15的线F所示，束直径为340μm时衰减量30dB中的电流为75mA，功耗为118mW。另一方面，如线E所示，束直径为62μm时衰减量30dB中的电流为21mA，功耗为9mW。如减小光束的束直径(例如100μm以下)，则可减小磁壁I的移动量，从而可大幅度降低可变光衰减器的功耗。

图16表示配备了对减小光束的束直径有效且可小型化的微准直仪的光导向机构的结构例。如图16(a)所示，在备有芯40a的单模的光纤40的前端部，熔融后直接固定与光纤40的具有圆柱形状的折射率分布透镜(GI(梯度指数)透镜)50。GI透镜50具有从单模光纤40的直径的1倍(例如125μm)至4倍左右的范围的直径。光纤40和GI透镜50被相互一体化而具有作为带透镜的光纤的功能。GI透镜50具有垂直于其圆柱轴的端面50a。从光纤40入射到GI透镜50的光被变换为平行光或会聚光，从端面50a沿垂直于端面50a的方向(平行于光纤40和GI透镜50的圆柱轴的方向)出射。GI透镜50与球面透镜等相比，可减小外径)。

图16(b)表示配备了微准直仪的光导向机构的结构的变例。如图16(b)所示，GI透镜50’的端面50a’对圆柱轴倾斜地被研磨。在该结构中，从光纤40入射到GI透镜50’的光被变换为平行光，从端面50a’沿对光纤40和GI透镜50’的圆柱轴倾斜的方向出射。因此，在使光对光学元件的光入射出射面倾斜地入射时，与GI透镜50相比，GI透镜50’更为合适。即，如果采用GI透镜50’，则即使垂直于光学元件的光入射出射面来配置光纤40，也可从端面50a’沿所希望的倾斜方向使光出射。

图16(c)表示配备了微准直仪的光导向机构的结构的另一变例。如图16(c)所示，采用将小型的球透镜50粘附于光纤40上的带透镜的光纤以代替GI透镜50也适用于本实施例。

图16(d)表示配备了微准直仪的光导向机构的结构的又一变例。如图16(d)所示，也可采用在前端附近配备了将芯40a扩展使之具有与透镜同样的功能的芯扩展区40b的芯扩展(TEC：热膨胀芯)光纤40’。

图17示意性地表示配备了上述以外的变例的光导向机构的磁光光部件的结构。如图17所示，光导向路基板80具有在图的中央部形成了的沟槽部84和隔着沟槽部84而相向、配备了使导向光的点尺寸扩展的一对点尺寸扩展部82a的光导向路(SSC：点尺寸变换器)82。在沟槽部84，埋入配置在点尺寸扩展部82a之间的偏振镜61、法拉第转子20、偏振镜63等的光学元件。在这里，图17中的点尺寸扩展部82a并不表示物理学上的芯，而表示光的点尺寸(电磁场分布)。点尺寸扩展部82a的物理学上的芯的宽度与其它区域中的芯的宽度相比既可以变粗，也可以变细。另外，在图17中，省略了磁场施加机构的图示。就这样，可用SSC作为光导向机构。

按照本实施例的可变光衰减器，与上述第1实施例同样地，由于采取了使光透射区内的磁畴结构变化的方式，所以可实现小型且高速的磁光光部件。

另外，按照本实施例，由于通过减小光束的束直径可减小磁壁的移动量，所以得到了低功耗的磁光光部件。再有，在现有的磁化旋转方式的磁光光部件中，由于使法拉第转子的磁化均匀地旋转而与光束的束直径无关，所以即使减小直径也不能实现低功耗。

[第5实施例]

接着，用图18和图19说明本发明第5实施例的磁光光部件。图18作为本实施例的磁光光部件示出了可变光衰减器7的结构。图19示出了可变光衰减器7的电磁铁和光纤的结构。在图18和图19中，取Z轴为光的行进方向，取X轴和Y轴为在与Z轴正交的面内相互正交的2个方向。如图18和图19所示，可变光衰减器7具有依次排列配置了偏振镜61、法拉第转子20、偏振镜62、法拉第转子21和偏振镜63且固定在玻璃基板45上的光学元件。在本例中，各光学元件被配置成各自的光入射出射面对光轴倾斜。偏振镜61、法拉第转子20和偏振镜62被配置成各自的光入射出射面相互平行。法拉第转子21和偏振镜63被配置成各自的光入射出射面相互平行，而与偏振镜61、法拉第转子20和偏振镜62的光入射出射面非平行。各光学元件被配置在将微准直仪配备在前端部的输入光纤43和输出光纤44(光导向机构)的两前端部之间。再有，光学元件的结构是一个例子，除上述以外，还可应用各种结构。

另外，可变光衰减器7具有对法拉第转子20、21沿与光轴平行的方向施加饱和磁场的长方体状的永久磁铁66、67、68、69和对法拉第转子20、21沿与光轴平行的方向施加可变磁场的电磁铁70(在图18中，仅示出磁轭71的端部71b、71c)。永久磁铁66、69的磁极的方向(磁化方向)例如是图中的右向，永久磁铁67、68的磁极的方向是图中的左向。永久磁铁66与光轴的距离比永久磁铁68近，永久磁铁69与光轴的距离比永久磁铁67近。通过调整各永久磁铁66、67、68、69的位置，可分别调整2个法拉第转子20、21的磁壁I的位置。电磁铁70具有コ字形的磁轭71和卷绕在磁轭71上的线圈72。磁轭71具有卷绕了线圈72的中央部71a和夹着光学元件而相向的两端部71b、71c。磁轭71的一个端部71b沿着输入光纤43大致平行地延伸，另一端部71c沿着输出光纤44大致平行地延伸。另外，磁轭71的中央部71a和线圈72也沿着输入光纤43和输出光纤44大致平行地延伸。通过对电磁铁70的线圈72通电，形成通过磁轭71和磁轭71两端部71b、71c之间的光学元件的闭合磁路，对与光轴平行地预先施加了饱和磁场的法拉第转子20、21，可施加与光轴平行的所希望的磁场。由此，可使法拉第转子20、21的磁壁I移动。

按照本实施例的可变光衰减器7，与上述第1实施例同样地，由于采取了使光透射区内的磁畴结构变化的方式，所以可实现小型且高速的磁光光部件。

另外，本实施例的可变光衰减器7具有沿着输入光纤43和输出光纤44延伸的磁轭71和线圈72。在本实施例那样的带光纤的光部件的情况下，由于一定需要有容纳输入光纤43和输出光纤44的空间，沿着输入光纤43和输出光纤44配置磁轭71和线圈72对于作为光部件整体的小型化是极为有效的。在本实施例中，可变光衰减器7的Z方向的长度为40mm，Y方向的宽度为3.8mm。另外，本实施例也适合于例如在Y方向排列多个可变光衰减器7的阵列化。

[第6实施例]

接着，用图20和图21说明本发明第6实施例的磁光光部件。图20作为本实施例的磁光光部件示意性地示出了阵列化了的可变光衰减器8的结构。取Z轴为光的行进方向，取X轴和Y轴为在与Z轴正交的面内相互正交的2个方向。如图20所示，可变光衰减器8具有使具有与第5实施例的可变光衰减器7同样的磁场施加机构的4个可变光衰减器8a～8d阵列化了的结构。沿Y方向排列的4组输入光纤43a～43d和输出光纤44a～44d(光纤对(43a、44a)～(43d、44d))与可变光衰减器8连接。可变光衰减器8具有在输入光纤43a～43d的端部与输出光纤44a～44d的端部之间依次配置了1枚偏振镜61、1个法拉第转子20和1枚偏振镜62的光学元件。各光学元件被4个可变光衰减器8a～8d所共有。再有，光学元件的结构是一个例子，除上述以外，还可应用各种结构。

图21示出了法拉第转子20的磁畴结构。如图21所示，利用具有规定方向的磁极的多个永久磁铁66、67、68、69和电磁铁70(未图示)，对法拉第转子20施加规定分布的磁场。由此，在法拉第转子20中，磁畴A、磁畴B和形成多个磁壁I(Ia～Id)的多磁畴结构(在图21中，用粗箭头表示磁化的方向)得以形成。在这里，磁壁Ia～Id与4个可变光衰减器8a～8d对应地分别形成。通过控制流过各可变光衰减器8a～8d的电磁铁70的线圈72的电流，可使各磁壁Ia～Id沿±Y方向移动。另外，永久磁铁66、67、68、69在相邻的可变光衰减器8a～8d之间被共有。例如，+Y侧的永久磁铁69就被可变光衰减器8a、8b所共有。

按照本实施例的可变光衰减器8，与上述第1实施例同样地，由于采取了使光透射区内的磁畴结构变化的方式，所以可实现小型且高速的磁光光部件。

另外，按照本实施例，如果与仅仅组合了多个可变光衰减器的结构相比，则由于由多个可变光衰减器8a～8d共有各光学元件及永久磁铁，所以部件件数减少，可实现可变光衰减器的小型化和低价格化。

本发明不限于上述实施例，可进行各种变形。

例如，在上述实施例中，用永久磁铁作为对磁光元件施加与光入射出射面垂直的方向的磁场的磁场施加机构，但本发明不限于此。例如，不言而喻，也可用比永久磁铁的矫顽力小、可使磁化反转的半硬质磁铁来代替永久磁铁。

另外，在上述实施例中，例举了可变光衰减器，但本发明不限于此，也可应用于光调制器、光开关等其它磁光光部件。

Claims (13)

1.一种磁光光部件，其特征在于，

具有：

包括了由与光入射出射面垂直的方向的磁化构成的磁畴A、由与上述磁畴A的磁化方向相反的方向的磁化构成的磁畴B、成为上述磁畴A与磁畴B的边界的平面状的磁壁、和行进方向相同的多条光束分别透过的多个光透射区的至少1个磁光元件；以及

对上述磁光元件施加可变磁场，使上述磁壁的位置可变的磁场施加机构。

2.如权利要求1所述的磁光光部件，其特征在于，

上述多条光束与上述磁壁的距离相等。

3.如权利要求2所述的磁光光部件，其特征在于，

还至少具有第1双折射片和第2双折射片，

上述双折射片的轴偏移方向与上述磁壁平行，并且，

上述磁光元件被配置在上述第1双折射片与上述第2双折射片之间。

4.如权利要求2所述的磁光光部件，其特征在于，

还至少具有第1双折射片、第2双折射片、以及第3双折射片，

上述磁光元件由第1磁光元件和第2磁光元件构成，

上述第1磁光元件被配置在上述第1双折射片与上述第2双折射片之间，

上述第2磁光元件被配置在上述第2双折射片与上述第3双折射片之间，

上述第1和第2磁光元件的磁壁相互平行，

上述第1至第3双折射片的轴偏移方向与上述第1和第2磁光元件的磁壁平行。

5.如权利要求4所述的磁光光部件，其特征在于，

上述第1双折射片的轴偏移量与上述第3双折射片的轴偏移量之和等于上述第2双折射片的轴偏移量。

6.一种磁光光部件，其特征在于，

具有：

包括了由与光入射出射面垂直的方向的磁化构成的磁畴A、由与上述磁畴A的磁化方向相反的方向的磁化构成的磁畴B、成为上述磁畴A与磁畴B的边界的平面状的磁壁、沿规定方向行进的多条第1光束分别透过的多个第1光透射区、和沿与上述规定方向相反的方向行进的多条第2光束分别透过的多个第2光透射区的至少1个磁光元件；

以上述多条第1光束作为上述多条第2光束而分别反射的反射部；以及

对上述磁光元件施加可变磁场，使上述磁壁的位置可变的磁场施加机构。

7.如权利要求6所述的磁光光部件，其特征在于，

上述多条第1光束与上述磁壁的距离相等，

上述多条第2光束与上述磁壁的距离相等。

8.如权利要求6所述的磁光光部件，其特征在于，

还具有：

将从外部入射的光分离成相互正交的偏振分量，作为上述多条第1光束而出射的第1双折射片；

使上述多条第1光束的偏振方位一致，入射到上述磁光元件的至少1枚1/2波长片；以及

将通过了上述磁光元件的上述多条第2光束合成并出射到外部的第2双折射片。

9.一种磁光光部件，其特征在于，

具有：

至少2个光导向机构；

包括了由与来自上述光导向机构的光所入射的光入射出射面垂直的方向的磁化构成的磁畴A、由与上述磁畴A的磁化方向相反的方向的磁化构成的磁畴B、和成为上述磁畴A与磁畴B的边界的平面状的磁壁的至少1个磁光元件；以及

对上述磁光元件施加可变磁场，使上述磁壁的位置可变的磁场施加机构。

10.如权利要求9所述的磁光光部件，其特征在于，

上述光导向机构具有光纤和直接固定在上述光纤的前端的透镜。

11.如权利要求9所述的磁光光部件，其特征在于，

上述光导向机构具有在前端附近包括芯扩展区的光纤。

12.一种磁光光部件，其特征在于，

具有：

至少2个光导向机构；

包括了由与来自上述光导向机构的光所入射的光入射出射面垂直的方向的磁化构成的磁畴A、由与上述磁畴A的磁化方向相反的方向的磁化构成的磁畴B、和成为上述磁畴A与磁畴B的边界的平面状的磁壁的至少1个磁光元件；以及

含有包括了沿上述光导向机构延伸的磁轭和卷绕在上述磁轭上的线圈的电磁铁，对上述磁光元件施加可变磁场，使上述磁壁的位置可变的磁场施加机构。

13.一种磁光光部件，其特征在于，

具有：

分别包括至少2个光导向机构的多个光导向机构对；

包括了由与来自上述光导向机构的光所入射的光入射出射面垂直的方向的磁化构成的磁畴A、由与上述磁畴A的磁化方向相反的方向的磁化构成的磁畴B、和与上述光导向机构对相对应而形成，并成为上述磁畴A与磁畴B的边界的平面状的磁壁的至少1个磁光元件；以及

含有包括了沿上述光导向机构延伸的磁轭和卷绕在上述磁轭上的线圈的电磁铁，对上述磁光元件施加可变磁场，使上述磁壁的位置可变的磁场施加机构。

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