JP2003107420A - 可変光アッテネータ - Google Patents
可変光アッテネータInfo
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/264—Optical coupling means with optical elements between opposed fibre ends which perform a function other than beam splitting
- G02B6/266—Optical coupling means with optical elements between opposed fibre ends which perform a function other than beam splitting the optical element being an attenuator
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 部品点数が少なく、各光学部品の加工が容易
で組み立て易く、そのため安価に製作でき、小型化でき
るようにし、しかも偏波無依存型とする。入出力をデバ
イスの同じ側に設定することで、実装時の自由度が増す
ようにする。 【解決手段】 偏波方向が直交関係にある同じ光路の光
を分離し異なる光路の光を合成する平行平面型の分離合
成用複屈折素子１０と、光収束性のレンズ（凸レンズ１
２）と、該レンズの焦点位置に配置した反射鏡１８とを
その順序で配列する。そして、分離合成用複屈折素子と
反射鏡との間に、可変偏波回転手段（基本膜ファラデー
素子１４）及び固定偏波回転手段（補償膜ファラデー素
子１６）を設置し、分離合成用複屈折素子の側に入力ポ
ート（入力ファイバ２０）と出力ポート（出力ファイバ
２２）を設定する。可変偏波回転手段で偏波方向の回転
角度を制御することにより反射出力光量を制御する。
で組み立て易く、そのため安価に製作でき、小型化でき
るようにし、しかも偏波無依存型とする。入出力をデバ
イスの同じ側に設定することで、実装時の自由度が増す
ようにする。 【解決手段】 偏波方向が直交関係にある同じ光路の光
を分離し異なる光路の光を合成する平行平面型の分離合
成用複屈折素子１０と、光収束性のレンズ（凸レンズ１
２）と、該レンズの焦点位置に配置した反射鏡１８とを
その順序で配列する。そして、分離合成用複屈折素子と
反射鏡との間に、可変偏波回転手段（基本膜ファラデー
素子１４）及び固定偏波回転手段（補償膜ファラデー素
子１６）を設置し、分離合成用複屈折素子の側に入力ポ
ート（入力ファイバ２０）と出力ポート（出力ファイバ
２２）を設定する。可変偏波回転手段で偏波方向の回転
角度を制御することにより反射出力光量を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射型の可変光ア
ッテネータに関し、更に詳しく述べると、分離合成用複
屈折素子と、レンズと、反射鏡を配列し、入力ポートと
出力ポートを分離合成用複屈折素子の側に設定して、分
離合成用複屈折素子と反射鏡との間に設置した可変偏波
回転手段で偏波方向の回転角度を制御することにより入
射光の減衰量を調整可能とした可変光アッテネータに関
するものである。
ッテネータに関し、更に詳しく述べると、分離合成用複
屈折素子と、レンズと、反射鏡を配列し、入力ポートと
出力ポートを分離合成用複屈折素子の側に設定して、分
離合成用複屈折素子と反射鏡との間に設置した可変偏波
回転手段で偏波方向の回転角度を制御することにより入
射光の減衰量を調整可能とした可変光アッテネータに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムあるいは光計測システム
などでは、透過光量を制御するための光アッテネータが
必要である。この種の光アッテネータとしては、典型的
には、ファラデー回転角可変装置の光軸上の前後（入力
側と出力側）に偏光子と検光子とを設置する対向型の構
成が採用されている。組み込まれているファラデー回転
角可変装置は、ファラデー素子（ファラデー効果を有す
る磁性ガーネット単結晶膜など）に電磁石などにより外
部磁界を印加し、その外部印加磁界を変化させることに
より、ファラデー素子を透過する光線のファラデー回転
角を制御するものである。光アッテネータでは、このフ
ァラデー回転角の制御によって、光の減衰量を可変制御
する。
などでは、透過光量を制御するための光アッテネータが
必要である。この種の光アッテネータとしては、典型的
には、ファラデー回転角可変装置の光軸上の前後（入力
側と出力側）に偏光子と検光子とを設置する対向型の構
成が採用されている。組み込まれているファラデー回転
角可変装置は、ファラデー素子（ファラデー効果を有す
る磁性ガーネット単結晶膜など）に電磁石などにより外
部磁界を印加し、その外部印加磁界を変化させることに
より、ファラデー素子を透過する光線のファラデー回転
角を制御するものである。光アッテネータでは、このフ
ァラデー回転角の制御によって、光の減衰量を可変制御
する。
【０００３】このような光アッテネータにおいて、偏光
子及び検光子として、原理的には複合偏光プリズムを用
いてもよいが、複合偏光プリズムを用いると入射光量が
偏光子によってほぼ半減することになる。そこで、ファ
イバ結合型デバイスでは、通常、楔形複屈折結晶板（例
えばルチル結晶）を用いて偏波無依存型とする方が実際
的である。
子及び検光子として、原理的には複合偏光プリズムを用
いてもよいが、複合偏光プリズムを用いると入射光量が
偏光子によってほぼ半減することになる。そこで、ファ
イバ結合型デバイスでは、通常、楔形複屈折結晶板（例
えばルチル結晶）を用いて偏波無依存型とする方が実際
的である。
【０００４】入力ファイバからの入射光は、偏光子、フ
ァラデー回転角可変装置のファラデー素子、検光子の順
に通過し、出力ファイバに結合する。ファラデー素子に
印加する可変磁界を制御することでファラデー回転角が
変化し、それによって検光子を通過できる光量が制御さ
れることになる。
ァラデー回転角可変装置のファラデー素子、検光子の順
に通過し、出力ファイバに結合する。ファラデー素子に
印加する可変磁界を制御することでファラデー回転角が
変化し、それによって検光子を通過できる光量が制御さ
れることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、偏光子と検光
子に楔形複屈折結晶板を使用する構造の光アッテネータ
では、対をなす楔形複屈折結晶板の寸法精度が極めて重
要であり、ペア精度が悪いとアイソレーション特性に悪
影響を及ぼす。そのため、加工が非常に難しく、コスト
と時間がかかる。更に、組み立て工程においては、楔形
複屈折結晶板の光軸に直交する方向の位置合わせの精度
が重要であり、その位置ずれもアイソレーション特性に
悪影響を及ぼす。そのため、組み立て調整にも多くのコ
ストがかかる。
子に楔形複屈折結晶板を使用する構造の光アッテネータ
では、対をなす楔形複屈折結晶板の寸法精度が極めて重
要であり、ペア精度が悪いとアイソレーション特性に悪
影響を及ぼす。そのため、加工が非常に難しく、コスト
と時間がかかる。更に、組み立て工程においては、楔形
複屈折結晶板の光軸に直交する方向の位置合わせの精度
が重要であり、その位置ずれもアイソレーション特性に
悪影響を及ぼす。そのため、組み立て調整にも多くのコ
ストがかかる。
【０００６】ところで近年、波長多重通信が実用化され
始めたことにより、挿入損失の均等化のために各波長毎
に光アッテネータを組み込むことが行われている。その
ような使用形態では、特に安価に製作でき、小型化でき
ることが重要である。楔形複屈折結晶板の使用は、この
ような点では不利である。
始めたことにより、挿入損失の均等化のために各波長毎
に光アッテネータを組み込むことが行われている。その
ような使用形態では、特に安価に製作でき、小型化でき
ることが重要である。楔形複屈折結晶板の使用は、この
ような点では不利である。
【０００７】また、このような従来の光アッテネータ
は、光がデバイスの一端側から他端側へと通過する対向
型（入力ファイバと出力ファイバが反対側の端部に位置
する構成）であるため、入出力を対向配置する場合以外
はファイバ引き回しのために広いスペースが必要となり
実装の自由度が低い問題もある。更に、ファラデー回転
角可変装置の構成部品である電磁石のために、光軸に垂
直な方向に大きな設置スペースが必要であり、薄型化し
難い問題もある。
は、光がデバイスの一端側から他端側へと通過する対向
型（入力ファイバと出力ファイバが反対側の端部に位置
する構成）であるため、入出力を対向配置する場合以外
はファイバ引き回しのために広いスペースが必要となり
実装の自由度が低い問題もある。更に、ファラデー回転
角可変装置の構成部品である電磁石のために、光軸に垂
直な方向に大きな設置スペースが必要であり、薄型化し
難い問題もある。
【０００８】本発明の目的は、必要な部品点数が少な
く、各光学部品の加工が容易で、組み立て易く、そのた
め安価に製作でき、また小型化でき、しかも偏波無依存
型にできる可変光アッテネータを提供することである。
本発明の他の目的は、入出力をデバイスの同じ側に設定
することで、実装時の自由度が増し、薄型化に適した可
変光アッテネータを提供することである。
く、各光学部品の加工が容易で、組み立て易く、そのた
め安価に製作でき、また小型化でき、しかも偏波無依存
型にできる可変光アッテネータを提供することである。
本発明の他の目的は、入出力をデバイスの同じ側に設定
することで、実装時の自由度が増し、薄型化に適した可
変光アッテネータを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、偏波方向が直
交関係にある同じ光路の光を分離し異なる光路の光を合
成する平行平面型の分離合成用複屈折素子と、光収束性
のレンズと、該レンズの焦点位置に配置した反射鏡とが
その順序で配列され、前記分離合成用複屈折素子と反射
鏡の間の任意の位置に可変偏波回転手段を設置し、前記
分離合成用複屈折素子の端部側に入力ポートと出力ポー
トを設定し、可変偏波回転手段で偏波方向の回転角度を
制御することにより反射出力光量を制御することを特徴
とする可変光アッテネータである。
交関係にある同じ光路の光を分離し異なる光路の光を合
成する平行平面型の分離合成用複屈折素子と、光収束性
のレンズと、該レンズの焦点位置に配置した反射鏡とが
その順序で配列され、前記分離合成用複屈折素子と反射
鏡の間の任意の位置に可変偏波回転手段を設置し、前記
分離合成用複屈折素子の端部側に入力ポートと出力ポー
トを設定し、可変偏波回転手段で偏波方向の回転角度を
制御することにより反射出力光量を制御することを特徴
とする可変光アッテネータである。
【００１０】また本発明は、偏波方向が直交関係にある
同じ光路の光を分離し異なる光路の光を合成する平行平
面型の分離合成用複屈折素子と、光収束性のレンズと、
該レンズの焦点位置に配置した反射鏡とがその順序で配
列され、前記分離合成用複屈折素子と反射鏡の間の任意
の位置に可変偏波回転手段と固定偏波回転手段を設置
し、前記分離合成用複屈折素子の端部側に入力ポートと
出力ポートを設定し、可変偏波回転手段で偏波方向の回
転角度を制御することにより反射出力光量を制御するこ
とを特徴とする可変光アッテネータである。
同じ光路の光を分離し異なる光路の光を合成する平行平
面型の分離合成用複屈折素子と、光収束性のレンズと、
該レンズの焦点位置に配置した反射鏡とがその順序で配
列され、前記分離合成用複屈折素子と反射鏡の間の任意
の位置に可変偏波回転手段と固定偏波回転手段を設置
し、前記分離合成用複屈折素子の端部側に入力ポートと
出力ポートを設定し、可変偏波回転手段で偏波方向の回
転角度を制御することにより反射出力光量を制御するこ
とを特徴とする可変光アッテネータである。
【００１１】入射した光は、分離合成用複屈折素子、レ
ンズを通って反射鏡に集光して反射され、反射戻り光
は、再びレンズ、分離合成用複屈折素子を通って出射す
る。その過程で、光は、可変偏波回転手段、又は可変偏
波回転手段と固定偏波回転手段（実際にはそれらのファ
ラデー素子の部分）を往復する。本発明では反射型の構
成として、１個の複屈折素子がそれぞれ偏光子と検光子
の２つの機能を兼用するように構成しているのである。
ンズを通って反射鏡に集光して反射され、反射戻り光
は、再びレンズ、分離合成用複屈折素子を通って出射す
る。その過程で、光は、可変偏波回転手段、又は可変偏
波回転手段と固定偏波回転手段（実際にはそれらのファ
ラデー素子の部分）を往復する。本発明では反射型の構
成として、１個の複屈折素子がそれぞれ偏光子と検光子
の２つの機能を兼用するように構成しているのである。
【００１２】ここで、例えば入力ポートに入力ファイバ
が位置し、出力ポートに出力ファイバが位置するよう
に、２芯フェルールを設置する。勿論、光ファイバに代
えて光導波路などを用いてもよい。
が位置し、出力ポートに出力ファイバが位置するよう
に、２芯フェルールを設置する。勿論、光ファイバに代
えて光導波路などを用いてもよい。
【００１３】可変偏波回転手段は、典型的には、２方向
から磁界を印加しそれらの合成磁界を変化させることが
できる可変磁界印加手段と、その合成磁界に応じてファ
ラデー回転角が変化する基本膜ファラデー素子からな
る。また固定偏波回転手段は、典型的には、印加される
合成磁界によらずファラデー回転角が一定である補償膜
ファラデー素子を有する。基本膜ファラデー素子と補償
膜ファラデー素子のファラデー回転方向は逆向きとなる
ように材料を選択する。これら可変偏波回転手段と固定
偏波回転手段の磁界印加手段は、少なくとも一部を共用
するのが好ましいが、個別に構成してもよい。基本膜フ
ァラデー素子と補償膜ファラデー素子を組み合わせて配
置し、光が進む方向に永久磁石などにより固定磁界を印
加し、それに垂直な方向に電磁石などによって可変磁界
を印加する。このような構成とすることで高減衰量を実
現できる。
から磁界を印加しそれらの合成磁界を変化させることが
できる可変磁界印加手段と、その合成磁界に応じてファ
ラデー回転角が変化する基本膜ファラデー素子からな
る。また固定偏波回転手段は、典型的には、印加される
合成磁界によらずファラデー回転角が一定である補償膜
ファラデー素子を有する。基本膜ファラデー素子と補償
膜ファラデー素子のファラデー回転方向は逆向きとなる
ように材料を選択する。これら可変偏波回転手段と固定
偏波回転手段の磁界印加手段は、少なくとも一部を共用
するのが好ましいが、個別に構成してもよい。基本膜フ
ァラデー素子と補償膜ファラデー素子を組み合わせて配
置し、光が進む方向に永久磁石などにより固定磁界を印
加し、それに垂直な方向に電磁石などによって可変磁界
を印加する。このような構成とすることで高減衰量を実
現できる。
【００１４】ファラデー回転角が４５度の基本膜ファラ
デー素子を用いた場合、本発明は反射型であり光がファ
ラデー素子を往復するために、一方向のファラデー回転
角が４５度でも往復で９０度回転することになる。光軸
方向の固定磁界とそれに垂直方向の可変磁界との合成磁
界を印加する場合には、合成磁界方向は光が進む方向に
対して垂直にならないため、ファラデー回転角の可変幅
は５〜９０度程度となり、減衰量の可変幅も小さくなっ
てしまう。しかし、基本膜ファラデー素子と補償膜ファ
ラデー素子を組み合わせた場合には、ファラデー回転角
の可変幅が０〜９０度と大きくなるため、減衰量の可変
幅も大きくなる。
デー素子を用いた場合、本発明は反射型であり光がファ
ラデー素子を往復するために、一方向のファラデー回転
角が４５度でも往復で９０度回転することになる。光軸
方向の固定磁界とそれに垂直方向の可変磁界との合成磁
界を印加する場合には、合成磁界方向は光が進む方向に
対して垂直にならないため、ファラデー回転角の可変幅
は５〜９０度程度となり、減衰量の可変幅も小さくなっ
てしまう。しかし、基本膜ファラデー素子と補償膜ファ
ラデー素子を組み合わせた場合には、ファラデー回転角
の可変幅が０〜９０度と大きくなるため、減衰量の可変
幅も大きくなる。
【００１５】平行平面型の分離合成用複屈折素子として
は、例えばルチル結晶を用いる。ここで「平行平面型」
とは、入射面と出射面が平行である形状（入射面が入射
光に対して厳密に垂直である必要はない）をいい、平行
平板形状のみならず平行四辺形のブロック形状あるいは
直方体形状なども含まれる。
は、例えばルチル結晶を用いる。ここで「平行平面型」
とは、入射面と出射面が平行である形状（入射面が入射
光に対して厳密に垂直である必要はない）をいい、平行
平板形状のみならず平行四辺形のブロック形状あるいは
直方体形状なども含まれる。
【００１６】
【実施例】図１は本発明に係る可変光アッテネータの一
実施例を示す光路説明図であり、図２はその各光学部品
間での偏波状況の説明図である。説明を分かり易くする
ために、次のような座標軸を設定する。光学部品の配列
方向（入射光が進む方向）をｚ方向（図面では右方向）
とし、それに対して直交する２方向をｘ方向（水平方
向）、ｙ方向（垂直方向）とする。従って、図１のＡは
平面図、Ｂは正面図ということになる。図２のａ〜ｄで
示す偏波状況は、図１のＢのａ〜ｄで示す位置での光が
進む方向に見た図である。
実施例を示す光路説明図であり、図２はその各光学部品
間での偏波状況の説明図である。説明を分かり易くする
ために、次のような座標軸を設定する。光学部品の配列
方向（入射光が進む方向）をｚ方向（図面では右方向）
とし、それに対して直交する２方向をｘ方向（水平方
向）、ｙ方向（垂直方向）とする。従って、図１のＡは
平面図、Ｂは正面図ということになる。図２のａ〜ｄで
示す偏波状況は、図１のＢのａ〜ｄで示す位置での光が
進む方向に見た図である。
【００１７】この可変光アッテネータでは、ｚ方向に向
かう偏波方向が直交関係にある同じ光路の光をｙ方向に
分離し−ｚ方向に向かう異なる光路の光を−ｙ方向で合
成する平行平面型の分離合成用複屈折素子１０と、凸レ
ンズ１２と、基本膜ファラデー素子１４及び補償膜ファ
ラデー素子１６と、前記凸レンズ１２の焦点位置に配置
した反射鏡１８とが、その順序で配列されている。そし
て、前記分離合成用複屈折素子１０の側面（図面では左
端の側面）に入力ポートと出力ポートを設定する。この
実施例では、ｚ方向を見て下段右側光路の入力ポートに
入力ファイバ２０が位置し、下段左側光路の出力ポート
に出力ファイバ２２が位置するように、２芯フェルール
２４を設置している。
かう偏波方向が直交関係にある同じ光路の光をｙ方向に
分離し−ｚ方向に向かう異なる光路の光を−ｙ方向で合
成する平行平面型の分離合成用複屈折素子１０と、凸レ
ンズ１２と、基本膜ファラデー素子１４及び補償膜ファ
ラデー素子１６と、前記凸レンズ１２の焦点位置に配置
した反射鏡１８とが、その順序で配列されている。そし
て、前記分離合成用複屈折素子１０の側面（図面では左
端の側面）に入力ポートと出力ポートを設定する。この
実施例では、ｚ方向を見て下段右側光路の入力ポートに
入力ファイバ２０が位置し、下段左側光路の出力ポート
に出力ファイバ２２が位置するように、２芯フェルール
２４を設置している。
【００１８】分離合成用複屈折素子１０は、平行平板型
のルチル結晶からなる。基本膜ファラデー素子１４は、
２方向からの印加磁界による合成磁界に応じてファラデ
ー回転角が変化するものであり、補償膜ファラデー素子
１６は、合成磁界によらずファラデー回転角がほぼ一定
を保ち且つ基本膜ファラデー素子とはファラデー回転方
向が異なるものである。磁界印加手段は、図示するのを
省略するが、光が進む方向に永久磁石により固定磁界を
印加し、それに垂直な方向に電磁石によって可変磁界を
印加する構成である。ここでは、これら固定磁界と可変
磁界の両方が基本膜ファラデー素子と補償膜ファラデー
素子に印加されるような配置とする。
のルチル結晶からなる。基本膜ファラデー素子１４は、
２方向からの印加磁界による合成磁界に応じてファラデ
ー回転角が変化するものであり、補償膜ファラデー素子
１６は、合成磁界によらずファラデー回転角がほぼ一定
を保ち且つ基本膜ファラデー素子とはファラデー回転方
向が異なるものである。磁界印加手段は、図示するのを
省略するが、光が進む方向に永久磁石により固定磁界を
印加し、それに垂直な方向に電磁石によって可変磁界を
印加する構成である。ここでは、これら固定磁界と可変
磁界の両方が基本膜ファラデー素子と補償膜ファラデー
素子に印加されるような配置とする。
【００１９】次に、この可変光アッテネータの動作につ
いて説明する。
いて説明する。
【００２０】（ファラデー回転角：４５度）まず、基本
膜ファラデー素子１４と補償膜ファラデー素子１６とに
よる合計のファラデー回転角が４５度の場合を図２のＡ
に示す。入力ファイバ２０からｚ方向に入射する光は、
分離合成用複屈折素子１０で常光は直進し、異常光は屈
折してｙ方向に光分離する。そして凸レンズ１２で集光
し、その途中で補償膜ファラデー素子１６及び基本膜フ
ァラデー素子１４を通過する。ファラデー回転角が４５
度に設定されているので、偏波方向が４５度回転し、レ
ンズ焦点位置の反射鏡１８に達して反射する。−ｚ方向
に戻る反射光は、再び基本膜ファラデー素子１４及び補
償膜ファラデー素子１６を通過し、その際に偏波方向が
更に４５度（従って合計で９０度）回転し、凸レンズ１
２で平行光になる。分離合成用複屈折素子１０で下段光
路の常光は直進し、上段光路の異常光は−ｙ方向に屈折
するため、すべての光が偏波合成され出力ファイバ２２
に結合する。このようにして、ファラデー回転角が４５
度の場合は、入力ファイバ２０からの入射光量は、殆ど
減衰することなくほぼ全光量が出力ファイバ２２へと出
射することになる。
膜ファラデー素子１４と補償膜ファラデー素子１６とに
よる合計のファラデー回転角が４５度の場合を図２のＡ
に示す。入力ファイバ２０からｚ方向に入射する光は、
分離合成用複屈折素子１０で常光は直進し、異常光は屈
折してｙ方向に光分離する。そして凸レンズ１２で集光
し、その途中で補償膜ファラデー素子１６及び基本膜フ
ァラデー素子１４を通過する。ファラデー回転角が４５
度に設定されているので、偏波方向が４５度回転し、レ
ンズ焦点位置の反射鏡１８に達して反射する。−ｚ方向
に戻る反射光は、再び基本膜ファラデー素子１４及び補
償膜ファラデー素子１６を通過し、その際に偏波方向が
更に４５度（従って合計で９０度）回転し、凸レンズ１
２で平行光になる。分離合成用複屈折素子１０で下段光
路の常光は直進し、上段光路の異常光は−ｙ方向に屈折
するため、すべての光が偏波合成され出力ファイバ２２
に結合する。このようにして、ファラデー回転角が４５
度の場合は、入力ファイバ２０からの入射光量は、殆ど
減衰することなくほぼ全光量が出力ファイバ２２へと出
射することになる。
【００２１】（ファラデー回転角：０度）次に、基本膜
ファラデー素子１４と補償膜ファラデー素子１６とによ
る合計のファラデー回転角が０度の場合を図２のＣに示
す。入力ファイバ２０からｚ方向に入射する光は、分離
合成用複屈折素子１０で常光は直進し、異常光は屈折し
てｙ方向に光分離する。そして凸レンズ１２で集光し、
その途中で補償膜ファラデー素子１６及び基本膜ファラ
デー素子１４を通過する。ファラデー回転角が０度に設
定されているので、偏波方向は回転せず、レンズ焦点位
置の反射鏡１８に達し反射する。−ｚ方向に戻る反射光
は、再び基本膜ファラデー素子１４及び補償膜ファラデ
ー素子１６を通過するが、その際も偏波方向は回転せ
ず、凸レンズ１２で平行光になる。そして、分離合成用
複屈折素子１０で、上段光路の常光は直進し、下段光路
の異常光は−ｙ方向に屈折する。従って、入力ファイバ
２０からの入射光は、殆ど出力ファイバ２２には結合し
ない。つまり、入力ファイバからの入射光量の殆ど全て
が減衰することになる。
ファラデー素子１４と補償膜ファラデー素子１６とによ
る合計のファラデー回転角が０度の場合を図２のＣに示
す。入力ファイバ２０からｚ方向に入射する光は、分離
合成用複屈折素子１０で常光は直進し、異常光は屈折し
てｙ方向に光分離する。そして凸レンズ１２で集光し、
その途中で補償膜ファラデー素子１６及び基本膜ファラ
デー素子１４を通過する。ファラデー回転角が０度に設
定されているので、偏波方向は回転せず、レンズ焦点位
置の反射鏡１８に達し反射する。−ｚ方向に戻る反射光
は、再び基本膜ファラデー素子１４及び補償膜ファラデ
ー素子１６を通過するが、その際も偏波方向は回転せ
ず、凸レンズ１２で平行光になる。そして、分離合成用
複屈折素子１０で、上段光路の常光は直進し、下段光路
の異常光は−ｙ方向に屈折する。従って、入力ファイバ
２０からの入射光は、殆ど出力ファイバ２２には結合し
ない。つまり、入力ファイバからの入射光量の殆ど全て
が減衰することになる。
【００２２】（ファラデー回転角：２２．５度）基本膜
ファラデー素子１４と補償膜ファラデー素子１６とによ
る合計のファラデー回転角が０〜４５度の間の任意の角
度の時は、次のようになる。例えば２２．５度の時を図
２のＢに示す。入力ファイバ２０からｚ方向に入射する
光は、分離合成用複屈折素子１０で常光は直進し、異常
光は屈折してｙ方向に光分離する。そして凸レンズ１２
で集光し、その途中で補償膜ファラデー素子１６及び基
本膜ファラデー素子１４を通過する。偏波方向は、補償
膜ファラデー素子１６及び基本膜ファラデー素子１４と
によって任意の角度（図２のＢでは２２．５度）回転
し、レンズ焦点位置の反射鏡１８に達して反射する。−
ｚ方向に戻る反射光は、再び基本膜ファラデー素子１４
及び補償膜ファラデー素子１６を通過し、その際にも偏
波方向が更に同じ角度（ここでは２２．５度：従って合
計で４５度）回転し、凸レンズ１２で平行光になる。そ
して分離合成用複屈折素子１０で下段光路の常光成分は
直進し、上段光路の異常光成分は−ｙ方向に屈折するた
め、それらの成分は偏波合成されて出力ファイバ２２に
結合する。しかし、上段光路の常光成分は直進し、下段
光路の異常光成分は−ｙ方向に屈折するため、これらの
成分は出力ファイバには結合しない。従って、入力ファ
イバ２０からの入射光は減衰して（ファラデー回転角を
２２．５度に設定した場合は、入射光量がほぼ半減し
て）出力ファイバ２２へと出射することになる。
ファラデー素子１４と補償膜ファラデー素子１６とによ
る合計のファラデー回転角が０〜４５度の間の任意の角
度の時は、次のようになる。例えば２２．５度の時を図
２のＢに示す。入力ファイバ２０からｚ方向に入射する
光は、分離合成用複屈折素子１０で常光は直進し、異常
光は屈折してｙ方向に光分離する。そして凸レンズ１２
で集光し、その途中で補償膜ファラデー素子１６及び基
本膜ファラデー素子１４を通過する。偏波方向は、補償
膜ファラデー素子１６及び基本膜ファラデー素子１４と
によって任意の角度（図２のＢでは２２．５度）回転
し、レンズ焦点位置の反射鏡１８に達して反射する。−
ｚ方向に戻る反射光は、再び基本膜ファラデー素子１４
及び補償膜ファラデー素子１６を通過し、その際にも偏
波方向が更に同じ角度（ここでは２２．５度：従って合
計で４５度）回転し、凸レンズ１２で平行光になる。そ
して分離合成用複屈折素子１０で下段光路の常光成分は
直進し、上段光路の異常光成分は−ｙ方向に屈折するた
め、それらの成分は偏波合成されて出力ファイバ２２に
結合する。しかし、上段光路の常光成分は直進し、下段
光路の異常光成分は−ｙ方向に屈折するため、これらの
成分は出力ファイバには結合しない。従って、入力ファ
イバ２０からの入射光は減衰して（ファラデー回転角を
２２．５度に設定した場合は、入射光量がほぼ半減し
て）出力ファイバ２２へと出射することになる。
【００２３】このようにして、基本膜ファラデー素子１
４で偏波方向の回転角度を制御することによって、入射
光の減衰量（言い換えれば反射出力光量）を自由に調整
できることになる。
４で偏波方向の回転角度を制御することによって、入射
光の減衰量（言い換えれば反射出力光量）を自由に調整
できることになる。
【００２４】４５度基本膜ファラデー素子のみを用いた
時の電磁石磁界強度とファラデー回転角の関係を図３
に、また電磁石磁界強度と減衰量特性の関係を図４に示
す。４５度基本膜ファラデー素子のみを用いた場合でも
可変光アッテネータとして機能するが、ファラデー回転
角の可変幅が、電磁石の能力上（合成磁界が完全に光軸
に垂直方向を向かないため）８〜９０度程度になるた
め、最大減衰量は１５ｄＢ程度になる。
時の電磁石磁界強度とファラデー回転角の関係を図３
に、また電磁石磁界強度と減衰量特性の関係を図４に示
す。４５度基本膜ファラデー素子のみを用いた場合でも
可変光アッテネータとして機能するが、ファラデー回転
角の可変幅が、電磁石の能力上（合成磁界が完全に光軸
に垂直方向を向かないため）８〜９０度程度になるた
め、最大減衰量は１５ｄＢ程度になる。
【００２５】それに対して５５度基本膜ファラデー素子
と−１０度補償膜ファラデー素子を組み合わせた時の電
磁石磁界強度とファラデー回転角の関係を図５に、また
電磁石磁界強度と減衰量特性の関係を図６に示す。ここ
で基本膜ファラデー素子は例えばＴｂ1.00Ｙ0.65Ｂｉ
1.35Ｆｅ4.05Ｇａ0.95Ｏ12なる組成の磁性ガーネットＬ
ＰＥ膜であり、補償膜ファラデー素子は例えばＧｄ1.00
Ｙ0.75Ｂｉ1.25Ｆｅ4.00Ｇａ1.00Ｏ12なる組成の磁性ガ
ーネットＬＰＥ膜である。このような組み合わせにする
と、ファラデー回転角の可変幅が、−１０〜９０度と大
きくなり、最大減衰量も４０ｄＢ程度まで大きくでき
る。
と−１０度補償膜ファラデー素子を組み合わせた時の電
磁石磁界強度とファラデー回転角の関係を図５に、また
電磁石磁界強度と減衰量特性の関係を図６に示す。ここ
で基本膜ファラデー素子は例えばＴｂ1.00Ｙ0.65Ｂｉ
1.35Ｆｅ4.05Ｇａ0.95Ｏ12なる組成の磁性ガーネットＬ
ＰＥ膜であり、補償膜ファラデー素子は例えばＧｄ1.00
Ｙ0.75Ｂｉ1.25Ｆｅ4.00Ｇａ1.00Ｏ12なる組成の磁性ガ
ーネットＬＰＥ膜である。このような組み合わせにする
と、ファラデー回転角の可変幅が、−１０〜９０度と大
きくなり、最大減衰量も４０ｄＢ程度まで大きくでき
る。
【００２６】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明はかかる構成のみに限定されるものではな
い。基本膜ファラデー素子と補償膜ファラデー素子の挿
入位置は、図１の例に限られるものではない。図７は、
他の実施例を示している。説明を簡略化するために、図
１と対応する光学部品については同一符号を付す。
が、本発明はかかる構成のみに限定されるものではな
い。基本膜ファラデー素子と補償膜ファラデー素子の挿
入位置は、図１の例に限られるものではない。図７は、
他の実施例を示している。説明を簡略化するために、図
１と対応する光学部品については同一符号を付す。
【００２７】図７のＡに示す例では、基本膜ファラデー
素子１４と補償膜ファラデー素子１６を、分離合成用複
屈折素子１０とレンズ１２との間に配置している。図１
の場合も同様であるが、基本膜ファラデー素子１４と補
償膜ファラデー素子１６の順序は逆でもよい。図７のＢ
に示す例では、基本膜ファラデー素子１４をレンズ１２
と反射鏡１８との間に、補償膜ファラデー素子１６を分
離合成用複屈折素子１０とレンズ１２との間に配置して
いる。図７のＣに示す例では、逆に、基本膜ファラデー
素子１４を分離合成用複屈折素子１０とレンズ１２との
間に、補償膜ファラデー素子１６をレンズ１２と反射鏡
１８との間に配置している。
素子１４と補償膜ファラデー素子１６を、分離合成用複
屈折素子１０とレンズ１２との間に配置している。図１
の場合も同様であるが、基本膜ファラデー素子１４と補
償膜ファラデー素子１６の順序は逆でもよい。図７のＢ
に示す例では、基本膜ファラデー素子１４をレンズ１２
と反射鏡１８との間に、補償膜ファラデー素子１６を分
離合成用複屈折素子１０とレンズ１２との間に配置して
いる。図７のＣに示す例では、逆に、基本膜ファラデー
素子１４を分離合成用複屈折素子１０とレンズ１２との
間に、補償膜ファラデー素子１６をレンズ１２と反射鏡
１８との間に配置している。
【００２８】基本膜ファラデー素子及び補償膜ファラデ
ー素子が複数に及んだ場合でも、分離合成用複屈折素子
１０と反射鏡１８との間であれば、どの位置に配置して
もよい。例えば図７のＤに示す例では、２枚の基本膜フ
ァラデー素子と１枚の補償膜ファラデー素子を、基本膜
ファラデー素子１４、補償膜ファラデー素子１６、基本
膜ファラデー素子１４の順に重ねて、レンズ１２と反射
鏡１８との間に配置している。
ー素子が複数に及んだ場合でも、分離合成用複屈折素子
１０と反射鏡１８との間であれば、どの位置に配置して
もよい。例えば図７のＤに示す例では、２枚の基本膜フ
ァラデー素子と１枚の補償膜ファラデー素子を、基本膜
ファラデー素子１４、補償膜ファラデー素子１６、基本
膜ファラデー素子１４の順に重ねて、レンズ１２と反射
鏡１８との間に配置している。
【００２９】電磁石磁界強度０での挿入損失が１ｄＢ以
下になる基本膜回転角と補償膜回転角の関係を調査した
結果を表１に示す。また基本膜回転角が６１度以下の場
合は補償膜回転角が−３度以下、基本膜回転角が６１度
以上の場合は表１に示した範囲内であれば２５ｄＢ以上
の高減衰量を得ることができる。
下になる基本膜回転角と補償膜回転角の関係を調査した
結果を表１に示す。また基本膜回転角が６１度以下の場
合は補償膜回転角が−３度以下、基本膜回転角が６１度
以上の場合は表１に示した範囲内であれば２５ｄＢ以上
の高減衰量を得ることができる。
【００３０】
【表１】
【００３１】電磁石磁界強度０での挿入損失が小さく、
且つ高減衰量を得ることができる基本膜ファラデー素子
と補償膜ファラデー素子のファラデー回転角の関係を示
したのが図８の斜線で示す領域である。数式で示すと、
基本膜ファラデー素子による最大回転角をθ1 、補償膜
ファラデー素子による最大回転角をθ2 としたとき、 θ1 ≦６１度の場合、 ３２−θ1 ≦θ2 ≦−３ θ1 ≧６１度の場合、 ３２−θ1 ≦θ2 ≦５８−θ1 なる関係を満たすようにすることが望ましい。
且つ高減衰量を得ることができる基本膜ファラデー素子
と補償膜ファラデー素子のファラデー回転角の関係を示
したのが図８の斜線で示す領域である。数式で示すと、
基本膜ファラデー素子による最大回転角をθ1 、補償膜
ファラデー素子による最大回転角をθ2 としたとき、 θ1 ≦６１度の場合、 ３２−θ1 ≦θ2 ≦−３ θ1 ≧６１度の場合、 ３２−θ1 ≦θ2 ≦５８−θ1 なる関係を満たすようにすることが望ましい。
【００３２】具体的には、固定磁界印加手段は、軸方向
に着磁した円環状の永久磁石を光軸上に配置することで
構成し、可変磁界印加手段は、Ｃ型の磁心にコイルを巻
装した電磁石として、そのギャップ内に基本膜ファラデ
ー素子が位置するような構成とする。本発明は反射型で
あり、反射鏡の裏面側には光路が存在しないので、その
反射鏡の裏側のスペースを利用して電磁石を配置するこ
とで、平面的な部品配置が可能となり、可変光アッテネ
ータの薄型化に有効である。
に着磁した円環状の永久磁石を光軸上に配置することで
構成し、可変磁界印加手段は、Ｃ型の磁心にコイルを巻
装した電磁石として、そのギャップ内に基本膜ファラデ
ー素子が位置するような構成とする。本発明は反射型で
あり、反射鏡の裏面側には光路が存在しないので、その
反射鏡の裏側のスペースを利用して電磁石を配置するこ
とで、平面的な部品配置が可能となり、可変光アッテネ
ータの薄型化に有効である。
【００３３】
【発明の効果】本発明は上記のように構成した反射型の
可変光アッテネータであるので、従来の対向型の光アッ
テネータと比較して、部品点数が少なく省スペースであ
りながら同等の性能を発現しうる。また本発明に係る可
変光アッテネータは、入力ポートと出力ポートが同一方
向となるため、実装の自由度が増し、薄型化にも適した
構造が得られる。更に部品点数が少ないため、低価格で
製造することが可能となる。
可変光アッテネータであるので、従来の対向型の光アッ
テネータと比較して、部品点数が少なく省スペースであ
りながら同等の性能を発現しうる。また本発明に係る可
変光アッテネータは、入力ポートと出力ポートが同一方
向となるため、実装の自由度が増し、薄型化にも適した
構造が得られる。更に部品点数が少ないため、低価格で
製造することが可能となる。
【００３４】また本発明では、光が往復で通過するため
にファラデー素子の厚みを従来の対向型の場合に比し半
減でき、その点でも低コスト化できる。更に、基本膜フ
ァラデー素子と補償膜ファラデー素子とを組み合わせる
構成とすると、ファラデー回転角の可変幅が大きくな
り、最大減衰量を４０ｄＢ程度まで大きくでき、良好な
特性が得られる。
にファラデー素子の厚みを従来の対向型の場合に比し半
減でき、その点でも低コスト化できる。更に、基本膜フ
ァラデー素子と補償膜ファラデー素子とを組み合わせる
構成とすると、ファラデー回転角の可変幅が大きくな
り、最大減衰量を４０ｄＢ程度まで大きくでき、良好な
特性が得られる。
【図１】本発明に係る可変光アッテネータの一実施例を
示す光路説明図。
示す光路説明図。
【図２】その各光学部品間での偏波状況の説明図。
【図３】４５度基本膜ファラデー素子のみを用いた時の
電磁石磁界強度とファラデー回転角の関係を示すグラ
フ。
電磁石磁界強度とファラデー回転角の関係を示すグラ
フ。
【図４】４５度基本膜ファラデー素子のみを用いた時の
電磁石磁界強度と減衰特性の関係を示すグラフ。
電磁石磁界強度と減衰特性の関係を示すグラフ。
【図５】５５度基本膜ファラデー素子と−１０度補償膜
ファラデー素子を組み合わせた時の電磁石磁界強度とフ
ァラデー回転角の関係を示すグラフ。
ファラデー素子を組み合わせた時の電磁石磁界強度とフ
ァラデー回転角の関係を示すグラフ。
【図６】５５度基本膜ファラデー素子と−１０度補償膜
ファラデー素子を組み合わせた時の電磁石磁界強度と減
衰特性の関係を示すグラフ。
ファラデー素子を組み合わせた時の電磁石磁界強度と減
衰特性の関係を示すグラフ。
【図７】本発明に係る可変光アッテネータの他の実施例
を示す光路説明図。
を示す光路説明図。
【図８】電磁石磁界強度０での挿入損失が小さく且つ高
減衰量を得ることができる基本膜ファラデー素子と補償
膜ファラデー素子のファラデー回転角の関係を示す説明
図。
減衰量を得ることができる基本膜ファラデー素子と補償
膜ファラデー素子のファラデー回転角の関係を示す説明
図。
１０ 分離合成用複屈折素子
１２ 凸レンズ
１４ 基本膜ファラデー素子
１６ 補償膜ファラデー素子
１８ 反射鏡
２０ 入力ファイバ
２２ 出力ファイバ
２４ ２芯フェルール
フロントページの続き
(72)発明者 児島 功
東京都港区新橋５丁目36番11号 エフ・デ
ィー・ケイ株式会社内
(72)発明者 大田 猶子
東京都港区新橋５丁目36番11号 エフ・デ
ィー・ケイ株式会社内
(72)発明者 前田 育生
東京都港区新橋５丁目36番11号 エフ・デ
ィー・ケイ株式会社内
Ｆターム(参考） 2H079 AA03 BA02 DA12 EA13 EA28
KA01 KA14 KA20
2H099 AA01 BA17 CA05 CA07 CA08
CA11 DA09
Claims (9)
- 【請求項１】 偏波方向が直交関係にある同じ光路の光
を分離し異なる光路の光を合成する平行平面型の分離合
成用複屈折素子と、光収束性のレンズと、該レンズの焦
点位置に配置した反射鏡とがその順序で配列され、前記
分離合成用複屈折素子と反射鏡の間の任意の位置に可変
偏波回転手段を設置し、前記分離合成用複屈折素子の端
部側に入力ポートと出力ポートを設定し、前記可変偏波
回転手段で偏波方向の回転角度を制御することにより反
射出力光量を制御することを特徴とする可変光アッテネ
ータ。 - 【請求項２】 入力ポートに入力ファイバが位置し、出
力ポートに出力ファイバが位置するように、２芯フェル
ールを設置した請求項１記載の可変光アッテネータ。 - 【請求項３】 偏波方向が直交関係にある同じ光路の光
を分離し異なる光路の光を合成する平行平面型の分離合
成用複屈折素子と、光収束性のレンズと、該レンズの焦
点位置に配置した反射鏡とがその順序で配列され、前記
分離合成用複屈折素子と反射鏡の間の任意の位置に可変
偏波回転手段と固定偏波回転手段を設置し、前記分離合
成用複屈折素子の端部側に入力ポートと出力ポートを設
定し、前記可変偏波回転手段で偏波方向の回転角度を制
御することにより反射出力光量を制御することを特徴と
する可変光アッテネータ。 - 【請求項４】 入力ポートに入力ファイバが位置し、出
力ポートに出力ファイバが位置するように、２芯フェル
ールを設置した請求項３記載の可変光アッテネータ。 - 【請求項５】 可変偏波回転手段は、可変合成磁界に応
じてファラデー回転角が変化するファラデー素子と、該
ファラデー素子に２方向以上から外部磁界を印加してそ
れらの合成磁界を可変する可変磁界印加手段とを具備し
ている請求項１又は２に記載の可変光アッテネータ。 - 【請求項６】 可変偏波回転手段は、可変合成磁界に応
じてファラデー回転角が変化する基本膜ファラデー素子
と、該基本膜ファラデー素子に２方向以上から外部磁界
を印加してそれらの合成磁界を可変する磁界印加手段を
具備し、固定偏波回転手段は、前記基本膜ファラデー素
子とはファラデー回転方向が異なる補償膜ファラデー素
子と、該補償膜ファラデー素子に１方向以上から外部磁
界を印加する磁界印加手段を具備している請求項３又は
４記載の可変光アッテネータ。 - 【請求項７】 補償膜ファラデー素子は、可変合成磁界
に対して殆どファラデー回転角が変化しない特性を呈す
るものである請求項６記載の可変光アッテネータ。 - 【請求項８】 基本膜ファラデー素子による最大回転角
をθ1 、補償膜ファラデー素子による最大回転角をθ2
としたとき、θ1 ≦６１度の場合、 ３２−θ1 ≦θ2 ≦−３ θ1 ≧６１度の場合、 ３２−θ1 ≦θ2 ≦５８−θ1 なる関係を満たす請求項６又は７記載の可変光アッテネ
ータ。 - 【請求項９】 平行平面型の分離合成用複屈折素子がル
チル結晶からなる請求項１乃至８のいずれかに記載の可
変光アッテネータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001298007A JP3718152B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 可変光アッテネータ |
| US10/256,427 US6870675B2 (en) | 2001-09-27 | 2002-09-27 | Variable optical attenuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001298007A JP3718152B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 可変光アッテネータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003107420A true JP2003107420A (ja) | 2003-04-09 |
| JP3718152B2 JP3718152B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=19118977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001298007A Expired - Lifetime JP3718152B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 可変光アッテネータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6870675B2 (ja) |
| JP (1) | JP3718152B2 (ja) |
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| WO2005001560A1 (ja) * | 2003-06-25 | 2005-01-06 | Fujitsu Limited | 光増幅装置 |
| WO2006080496A1 (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-03 | Fdk Corporation | 可変光アッテネータ |
| US7142362B2 (en) | 2004-09-17 | 2006-11-28 | Fdk Corporation | Optical attenuator |
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| JP2009042521A (ja) * | 2007-08-09 | 2009-02-26 | Fdk Corp | 反射型可変光アッテネータ |
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| JP2011075826A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fdk Corp | 反射型光デバイス |
| JP5106849B2 (ja) * | 2004-05-28 | 2012-12-26 | 株式会社トリマティス | 偏光可変素子を用いた光デバイス |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH10161076A (ja) * | 1996-11-29 | 1998-06-19 | Fujitsu Ltd | 磁気光学効果を利用した光デバイス |
| JP3493119B2 (ja) * | 1997-08-25 | 2004-02-03 | Ｆｄｋ株式会社 | ファラデー回転角可変装置 |
| JP3829962B2 (ja) * | 1998-01-22 | 2006-10-04 | 富士通株式会社 | 光アッテネータ並びに該光アッテネータを備えたシステム、光増幅器及び端局装置 |
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