JP2006243039A - Magneto-optic optical component - Google Patents

Magneto-optic optical component Download PDF

Info

Publication number
JP2006243039A
JP2006243039A JP2005054881A JP2005054881A JP2006243039A JP 2006243039 A JP2006243039 A JP 2006243039A JP 2005054881 A JP2005054881 A JP 2005054881A JP 2005054881 A JP2005054881 A JP 2005054881A JP 2006243039 A JP2006243039 A JP 2006243039A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
magneto
optical
domain
magnetic domain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005054881A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Iwatsuka
信治 岩塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2005054881A priority Critical patent/JP2006243039A/en
Publication of JP2006243039A publication Critical patent/JP2006243039A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magneto-optic optical component such as a variable optical attenuator, the magneto-optic optical component being small-sized and low in power consumption. <P>SOLUTION: The magneto-optic optical component has optical fiber couples (31a, 32a) to (31d, 32d) which are arranged in parallel in ±X directions, a Faraday rotator 20 which has a plurality of light transmission regions transmitting lights from the optical fibers 31a to 31d respectively, a magnetic domain A constituted with magnetism in a direction not parallel to a light incidence/projection surface, a magnetic domain B constituted with magnetism in the opposite direction from the magnetization direction of the magnetic domain A, and a magnetic domain wall as a border between the magnetic domain A and magnetic domain B, one permanent magnet 55 which applies a designated magnetic field to the Faraday rotator 20, and electromagnets 51a to 51d arranged corresponding to the optical fiber couples (31a, 32a) to (31d, 32d) which apply variable magnetic fields to the Faraday rotator 20 to change the position of the magnetic domain wall nearby the plurality of light transmission regions. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光通信システムに用いられる可変光アッテネータなどの磁気光学光部品に関する。   The present invention relates to a magneto-optical component such as a variable optical attenuator used in an optical communication system.

可変光アッテネータとして、印加磁界の強度によりファラデー回転角を変化させて光の減衰量を制御するいわゆる磁気光学型可変光アッテネータが知られている。磁気光学型可変光アッテネータは、機械的な可動部がないため信頼性が高く、また小型化し易いという利点を有している。磁気光学型可変光アッテネータは、磁気光学結晶と、磁気光学結晶に磁界を印加する電磁石とを有している。電磁石に流す電流量を変化させて磁気光学結晶に印加する磁界の強度を制御することにより、磁気光学結晶の磁化の強さを変化させてファラデー回転角を制御できるようになっている。   As a variable optical attenuator, a so-called magneto-optical variable optical attenuator is known that controls the attenuation of light by changing the Faraday rotation angle according to the intensity of an applied magnetic field. The magneto-optic variable optical attenuator has the advantage that it has high mechanical reliability and is easy to miniaturize because there is no mechanical moving part. The magneto-optic variable optical attenuator has a magneto-optic crystal and an electromagnet that applies a magnetic field to the magneto-optic crystal. By controlling the intensity of the magnetic field applied to the magneto-optic crystal by changing the amount of current flowing through the electromagnet, the Faraday rotation angle can be controlled by changing the magnetization intensity of the magneto-optic crystal.

特許文献1には、複数の第1の光ファイバと、第1の光ファイバの各々に対して光ビームにより光学的に結合される複数の第2の光ファイバと、各光ビームが通過するように設けられる磁気光学結晶と、磁気光学結晶に所定の磁場を印加する磁場印加ユニットとを備えた磁化回転方式の光アッテネータが開示されている。磁場印加ユニットは、磁気光学結晶の磁化を飽和させる1つの永久磁石と、磁気光学結晶の各部分における磁化の方向を回転させる複数の電磁石とを有している。磁気光学結晶の各部分における磁化の方向を回転させることによって磁化ベクトルの光ビームと平行な成分の大きさが変化し、各光ビームに任意のファラデー回転角を与えることができる。この光アッテネータでは、複数チャンネルに対して共通の磁気光学結晶が用いられているため、装置構成を簡略化できるようになっている。   In Patent Document 1, a plurality of first optical fibers, a plurality of second optical fibers optically coupled to each of the first optical fibers by a light beam, and each light beam pass therethrough. Discloses a magnetization rotation type optical attenuator provided with a magneto-optical crystal provided on the magnetic field and a magnetic field application unit for applying a predetermined magnetic field to the magneto-optical crystal. The magnetic field application unit has one permanent magnet that saturates the magnetization of the magneto-optic crystal and a plurality of electromagnets that rotate the direction of magnetization in each part of the magneto-optic crystal. By rotating the direction of magnetization in each part of the magneto-optical crystal, the magnitude of the component parallel to the light beam of the magnetization vector changes, and an arbitrary Faraday rotation angle can be given to each light beam. In this optical attenuator, since a common magneto-optic crystal is used for a plurality of channels, the apparatus configuration can be simplified.

特開平11−119178号公報JP 11-119178 A 特開2004−133387号公報JP 2004-133387 A

しかしながら、特許文献1に開示された光アッテネータでは、飽和磁化の状態にある磁気光学結晶の磁化の方向を回転させるために、電磁石により強い磁場を印加する必要がある。このため、大型の電磁石を用いるか、あるいは電磁石のコイルに大電流を流す必要がある。したがって、光アッテネータの小型化及び低消費電力化が困難であるという問題が生じる。   However, in the optical attenuator disclosed in Patent Document 1, it is necessary to apply a strong magnetic field by an electromagnet in order to rotate the magnetization direction of the magneto-optical crystal in the saturation magnetization state. For this reason, it is necessary to use a large electromagnet or to pass a large current through the coil of the electromagnet. Therefore, there arises a problem that it is difficult to reduce the size and power consumption of the optical attenuator.

本発明の目的は、小型で低消費電力の可変光アッテネータ等の磁気光学光部品を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a magneto-optic optical component such as a variable optical attenuator having a small size and low power consumption.

上記目的は、互いに調芯された2つの光導波部をそれぞれ備え、所定の並列方向に並列配置された複数の光導波部対と、前記複数の光導波部対の一方の前記光導波部からの光がそれぞれ透過する複数の光透過領域と、光入出射面に平行でない方向の磁化により構成される磁区Aと、前記磁区Aの磁化方向とは逆向きの方向の磁化により構成される磁区Bと、前記磁区A及び磁区Bの境界となる磁壁とを備え、前記磁区A及び磁区Bの少なくとも一方が前記複数の光透過領域のそれぞれ近傍に亘って連続して存在する磁気光学結晶と、前記磁気光学結晶に所定の磁界を印加する第1の磁界印加系と、前記複数の光導波部対に対応してそれぞれ配置され、前記磁気光学結晶に可変磁界を印加して前記複数の光透過領域近傍での前記磁壁の位置を前記並列方向にほぼ垂直な方向にそれぞれ可変とする複数の第2の磁界印加系とを有することを特徴とする磁気光学光部品によって達成される。   The above object includes two optical waveguide portions that are aligned with each other, and a plurality of optical waveguide pairs arranged in parallel in a predetermined parallel direction, and one optical waveguide portion of the plurality of optical waveguide portion pairs. A plurality of light transmitting regions through which each of the light passes, a magnetic domain A configured by magnetization in a direction not parallel to the light incident / exit surface, and a magnetic domain configured by magnetization in a direction opposite to the magnetization direction of the magnetic domain A B and a domain wall that becomes a boundary between the magnetic domain A and the magnetic domain B, and at least one of the magnetic domain A and the magnetic domain B continuously exists in the vicinity of each of the plurality of light transmission regions; A first magnetic field application system that applies a predetermined magnetic field to the magneto-optic crystal and a plurality of optical waveguide pairs are respectively disposed, and a variable magnetic field is applied to the magneto-optic crystal to transmit the plurality of light beams. The position of the domain wall in the vicinity of the region It is achieved by the magneto-optical device characterized by having a plurality of second magnetic field application system to variably in a direction substantially perpendicular to the parallel direction.

上記本発明の磁気光学光部品であって、前記複数の光透過領域近傍の前記磁壁は、それぞれほぼ平面状であることを特徴とする。   In the magneto-optical component according to the present invention, each of the domain walls in the vicinity of the plurality of light transmission regions is substantially planar.

上記本発明の磁気光学光部品であって、前記複数の光透過領域近傍の前記磁壁は、前記並列方向と前記光の進行方向とを含む平面にそれぞれほぼ平行であることを特徴とする。   In the magneto-optical component according to the present invention, the domain walls in the vicinity of the plurality of light transmission regions are substantially parallel to a plane including the parallel direction and the light traveling direction.

本発明によれば、小型で低消費電力の可変光アッテネータ等の磁気光学光部品を実現できる。   According to the present invention, a magneto-optical component such as a variable optical attenuator with a small size and low power consumption can be realized.

本発明の一実施の形態による磁気光学光部品について図1乃至図8を用いて説明する。まず、本実施の形態による磁気光学光部品の動作原理について図1乃至図3を用いて説明する。図1乃至図3は、磁気光学結晶であるファラデー回転子20にそれぞれ条件を変えて磁界を印加している状態を示している。図1(a)、図2(a)、及び図3(a)は、ファラデー回転子20を光入出射面に垂直な方向に見た状態を示している。ここで、光学では「光入射面」を入射光線と境界面の法線を含む面と定義する場合があるが、本明細書での「光入出射面」は、この定義ではなく、ファラデー回転子20(あるいは他の光学素子)において光が入射/出射する面のことを意味する。ファラデー回転子20の中央付近の2つの円でそれぞれ囲んだ図中上下方向に配列する2つの領域は、進行方向が同じ2つの光ビームが透過する光透過領域C1、C2である。例えば複屈折板等により分離されて互いに直交する偏光方位を有し、紙面手前から紙面後方に向かって進む2つの直線偏光の光は、ファラデー回転子20の光透過領域C1、C2にそれぞれ入射し、偏光方位を所定角度回転させられて紙面後方に射出する。ファラデー回転子20には、後述する永久磁石や電磁石等により、所定の分布の磁界が印加されている。   A magneto-optical component according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the operation principle of the magneto-optical component according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIGS. 1 to 3 show a state in which a magnetic field is applied to the Faraday rotator 20 that is a magneto-optic crystal under different conditions. FIG. 1A, FIG. 2A, and FIG. 3A show a state in which the Faraday rotator 20 is viewed in a direction perpendicular to the light incident / exit surface. Here, in optics, the “light incident surface” may be defined as a surface that includes the incident ray and the normal of the boundary surface, but the “light incident / exit surface” in this specification is not this definition, but Faraday rotation. It means a surface on which light is incident / exited in the child 20 (or other optical element). Two regions arranged in the vertical direction in the figure surrounded by two circles near the center of the Faraday rotator 20 are light transmission regions C1 and C2 through which two light beams having the same traveling direction pass. For example, two linearly polarized lights separated from each other by a birefringent plate and having orthogonal polarization directions and traveling from the front of the paper to the rear of the paper are incident on the light transmission regions C1 and C2 of the Faraday rotator 20, respectively. Then, the polarization azimuth is rotated by a predetermined angle and is emitted to the rear side of the paper. A magnetic field having a predetermined distribution is applied to the Faraday rotator 20 by a permanent magnet or an electromagnet described later.

図1(b)、図2(b)、及び図3(b)は、図1(a)、図2(a)、及び図3(a)のそれぞれに示したD−D線で切断したファラデー回転子20の断面での磁区構造を模式的に示している。図1(c)、図2(c)、及び図3(c)は、光軸に平行な方向(ファラデー回転子20の光入出射面に垂直な方向)に印加される磁界の向きと強さを矢印の向きと長さで模式的に表している。図1(c)、図2(c)、及び図3(c)において、横方向はファラデー回転子20の断面の横方向の位置に対応し、縦方向は光軸に平行な方向を表している。   1 (b), FIG. 2 (b), and FIG. 3 (b) were cut along the DD line shown in FIG. 1 (a), FIG. 2 (a), and FIG. 3 (a), respectively. The magnetic domain structure in the cross section of the Faraday rotator 20 is typically shown. 1 (c), 2 (c), and 3 (c) show the direction and strength of the magnetic field applied in a direction parallel to the optical axis (direction perpendicular to the light incident / exit surface of the Faraday rotator 20). This is schematically represented by the direction and length of the arrow. In FIG. 1C, FIG. 2C, and FIG. 3C, the horizontal direction corresponds to the horizontal position of the cross section of the Faraday rotator 20, and the vertical direction represents the direction parallel to the optical axis. Yes.

さて、図1(a)〜(c)は、例えば所定の位置に配置された永久磁石だけでファラデー回転子20に磁界を印加している状態を示している。図1(c)に示すように、ファラデー回転子20の図中左側部分には、図中上向き(つまり、図1(a)において紙面後方に向かう方向)の磁界が印加されている。一方、ファラデー回転子20の右側部分には、図中下向き(つまり、図1(a)において紙面手前に向かう方向)の磁界が印加されている。ファラデー回転子20に印加される磁界成分は、光入出射面内の所定方向で単調に変化している。図1(b)のファラデー回転子20内の矢印で示すように、ファラデー回転子20内の磁化の向きは、ファラデー回転子20に印加される磁界の向きと同じになる。ファラデー回転子20内部では、上向きの磁界、つまり光の進行方向と同方向の磁界が支配的になる。飽和磁界以上の強さの磁界が印加された領域には、磁化を一様に一方向にした磁区が形成される。したがって、図1(b)に示すように、ファラデー回転子20内部では、磁化を一様に上向き(光の進行方向と同方向)にした磁区Aの領域の方が、磁化を一様に下向き(光の進行方向と逆方向)にした磁区Bの領域より支配的になる。これにより、図1(c)に示すように光入出射面に垂直方向の磁界が0となる位置Oにおいて、図1(a)、(b)に示すように磁区Aと磁区Bとの平面状の境界(以下、「磁壁I」という)が形成される。   FIGS. 1A to 1C show a state in which a magnetic field is applied to the Faraday rotator 20 using only permanent magnets arranged at predetermined positions, for example. As shown in FIG. 1C, a magnetic field is applied to the left side of the Faraday rotator 20 in the drawing (in other words, in the direction toward the rear of the page in FIG. 1A). On the other hand, a magnetic field is applied to the right side portion of the Faraday rotator 20 in the downward direction in the figure (that is, the direction toward the front of the page in FIG. 1A). The magnetic field component applied to the Faraday rotator 20 changes monotonously in a predetermined direction within the light incident / exit surface. As shown by the arrow in the Faraday rotator 20 in FIG. 1B, the direction of magnetization in the Faraday rotator 20 is the same as the direction of the magnetic field applied to the Faraday rotator 20. Inside the Faraday rotator 20, an upward magnetic field, that is, a magnetic field in the same direction as the light traveling direction becomes dominant. In a region to which a magnetic field having a strength equal to or greater than the saturation magnetic field is applied, a magnetic domain in which magnetization is uniformly set in one direction is formed. Therefore, as shown in FIG. 1B, in the Faraday rotator 20, the region of the magnetic domain A in which the magnetization is uniformly upward (in the same direction as the light traveling direction) is uniformly downward in magnetization. It becomes more dominant than the region of the magnetic domain B (in the direction opposite to the light traveling direction). Thereby, as shown in FIG. 1 (c), the plane of the magnetic domain A and the magnetic domain B as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) at the position O where the magnetic field perpendicular to the light incident / exit surface becomes zero. A boundary (hereinafter referred to as “domain wall I”) is formed.

磁壁Iをほぼ平面状に維持するには、図1(c)、図2(c)、及び図3(c)に示した光入出射面に対する垂直方向磁界が0となる位置O近傍での磁界強度の勾配が、十分大きければよい。また、位置Oが光入射面内で直線状になるように一様な垂直方向磁界を印加することにより、磁壁Iを再現性良く安定して移動させることができる。これにより、磁区構造のヒステリシスが生じず、繰り返し再現性に優れた磁気光学光部品を実現できる。   In order to maintain the domain wall I in a substantially flat shape, the position near the position O where the perpendicular magnetic field with respect to the light incident / exit surface shown in FIGS. 1 (c), 2 (c), and 3 (c) becomes zero. It is sufficient that the gradient of the magnetic field strength is sufficiently large. Further, by applying a uniform vertical magnetic field so that the position O is linear in the light incident surface, the domain wall I can be stably moved with good reproducibility. As a result, a magneto-optical optical component having excellent reproducibility can be realized without causing hysteresis of the magnetic domain structure.

図1(a)〜(c)に示す状態では、光透過領域C1、C2が共に磁区Aの領域内に完全に包含される。また光透過領域C1と磁壁Iとの距離(光透過領域C1を透過する光ビームの中心位置と磁壁Iとの距離)と、光透過領域C2と磁壁Iとの距離(光透過領域C2を透過する光ビームの中心位置と磁壁Iとの距離)とはほぼ等しくなっている。ここで、光透過領域C1、C2が磁区A領域内にあるときのファラデー回転角を+θfs(飽和のファラデー回転角)とする。すなわち、紙面手前からファラデー回転子20に入射し、光透過領域C1、C2をそれぞれ透過した2つの直線偏光の光は、共に偏光方位を+θfsだけ回転させられて紙面後方に射出する。   In the state shown in FIGS. 1A to 1C, both the light transmission regions C1 and C2 are completely included in the region of the magnetic domain A. Further, the distance between the light transmission region C1 and the domain wall I (the distance between the center position of the light beam transmitted through the light transmission region C1 and the domain wall I) and the distance between the light transmission region C2 and the domain wall I (transmission through the light transmission region C2). The distance between the center position of the light beam and the domain wall I) is substantially equal. Here, the Faraday rotation angle when the light transmission regions C1 and C2 are in the magnetic domain A region is defined as + θfs (saturated Faraday rotation angle). That is, the two linearly polarized light beams that have entered the Faraday rotator 20 from the front side of the paper and transmitted through the light transmission regions C1 and C2 are both emitted from the paper surface with their polarization directions rotated by + θfs.

図2(a)〜(c)は、電磁石のコイルに通電し、永久磁石による磁界に加えて光の進行方向と逆方向の磁界を印加した状態を示している。この状態では、図2(c)に示すように、位置Oが図の左方向に移動し、ファラデー回転子20のほぼ中央に位置する。これによりファラデー回転子20内部は左半分に図中上向き(光の進行方向と同方向)の磁界が印加され、右半分に下向き(光の進行方向と逆方向)の磁界が印加される状態となる。したがって、図2(b)に示すように、磁壁Iも図の左方向に移動してファラデー回転子20のほぼ中央に位置する。ファラデー回転子20には、磁化を一様に上向き(光の進行方向と同方向)にした磁区Aの領域と、磁化を一様に下向き(光の進行方向と逆方向)にした磁区Bの領域とが、中央の磁壁Iを境界として左右半々に形成される。これにより図2(a)に示すように、光透過領域C1、C2には、磁区Aの領域と磁区Bの領域とがほぼ半々に存在するようになり、両方の磁区が均等に含まれるためファラデー回転角θfは共に0°となる。すなわち、紙面手前からファラデー回転子20に入射し、光透過領域C1、C2をそれぞれ透過した2つの直線偏光の光は、偏光方位を回転させられずに紙面後方に射出する。   2A to 2C show a state in which a coil of an electromagnet is energized and a magnetic field in the direction opposite to the light traveling direction is applied in addition to the magnetic field generated by the permanent magnet. In this state, as shown in FIG. 2 (c), the position O moves to the left in the figure, and is located approximately at the center of the Faraday rotator 20. As a result, in the Faraday rotator 20, an upward magnetic field (the same direction as the light traveling direction) is applied to the left half, and a downward magnetic field (opposite to the light traveling direction) is applied to the right half. Become. Therefore, as shown in FIG. 2B, the domain wall I also moves in the left direction in the figure and is positioned at the approximate center of the Faraday rotator 20. The Faraday rotator 20 includes a domain A in which the magnetization is uniformly upward (the same direction as the light traveling direction) and a magnetic domain B in which the magnetization is uniformly downward (opposite to the light traveling direction). A region is formed on the left and right halves with a central domain wall I as a boundary. As a result, as shown in FIG. 2A, in the light transmission regions C1 and C2, the domain of the magnetic domain A and the domain of the magnetic domain B exist almost in half, and both magnetic domains are included evenly. Both the Faraday rotation angles θf are 0 °. That is, the two linearly polarized light beams that have entered the Faraday rotator 20 from the front side of the paper and transmitted through the light transmission regions C1 and C2 are emitted to the rear side of the paper without being rotated in the polarization direction.

図3(a)〜(c)は、電磁石のコイルにさらに大電流を流し、光の進行方向と逆方向の磁界をさらに印加した状態を示している。この状態では、図3(c)に示すように、位置Oがさらに図の左方向に移動する。これにより、ファラデー回転子20内部では図中下向き(光の進行方向と逆方向)の磁界が支配的になる。したがって、図3(b)に示すように、ファラデー回転子20には、磁化を一様に下向き(光の進行方向と逆方向)にした磁区Bの領域の方が、磁化を一様に上向き(光の進行方向と同方向)にした磁区Aの領域より支配的になる。これにより図3(a)に示すように、光透過領域C1、C2は、共に磁区Bの領域内に完全に包含される。光透過領域C1、C2が磁区Bの領域内にあるときのファラデー回転角は−θfsとなる。すなわち、紙面手前からファラデー回転子20に入射し、光透過領域C1、C2をそれぞれ透過した2つの直線偏光の光は、共に偏光方位を−θfsだけ回転させられて紙面後方に射出する。   FIGS. 3A to 3C show a state where a larger current is passed through the coil of the electromagnet and a magnetic field in the direction opposite to the light traveling direction is further applied. In this state, as shown in FIG. 3C, the position O further moves to the left in the drawing. Thereby, in the Faraday rotator 20, a downward magnetic field (opposite to the light traveling direction) in the figure becomes dominant. Therefore, as shown in FIG. 3B, in the Faraday rotator 20, the region of the magnetic domain B in which the magnetization is uniformly directed downward (opposite to the traveling direction of light) is directed upward in the magnetization. It becomes dominant from the region of the magnetic domain A (in the same direction as the light traveling direction). Thereby, as shown in FIG. 3A, both the light transmission regions C1 and C2 are completely included in the region of the magnetic domain B. The Faraday rotation angle when the light transmission regions C1 and C2 are in the domain of the magnetic domain B is −θfs. That is, the two linearly polarized light beams that have entered the Faraday rotator 20 from the front side of the paper and transmitted through the light transmission regions C1 and C2 are both emitted from the back of the paper with the polarization azimuth rotated by −θfs.

このように、電磁石のコイルに流す電流を制御することによって、磁壁Iを移動させてファラデー回転子20の光透過領域C1、C2内の磁区構造を図1に示した状態と図2に示した状態との間、あるいは図1に示した状態と図3に示した状態との間で徐々に変化させることができる。これにより、光透過領域C1、C2でのファラデー回転角を連続的に変化させることができるようになっている。   Thus, by controlling the current flowing through the coil of the electromagnet, the magnetic domain structure in the light transmission regions C1 and C2 of the Faraday rotator 20 by moving the domain wall I is shown in FIG. 1 and in FIG. It can be gradually changed between the states or between the state shown in FIG. 1 and the state shown in FIG. Thereby, the Faraday rotation angle in the light transmission regions C1 and C2 can be continuously changed.

光透過領域C1と磁壁Iとの距離、及び光透過領域C2と磁壁Iとの距離が互いに異なる場合、光透過領域C1、C2内の磁区構造が互いに異なってしまう場合がある。このため光透過領域C1、C2でのファラデー回転角が互いに異なってしまい、磁気光学光部品の偏波依存性が大きくなってしまうという問題がある。これに対し、図1乃至図3に示したように、光透過領域C1と磁壁Iとの距離、及び光透過領域C2と磁壁Iとの距離がほぼ等しい場合には、光透過領域C1、C2内の磁区構造はどの状態でもほぼ同一であり、光透過領域C1、C2をそれぞれ透過する2つの光ビームに対するファラデー回転角はどの状態でも同一であるため、磁気光学光部品の偏波無依存化を実現できる。   When the distance between the light transmission region C1 and the domain wall I and the distance between the light transmission region C2 and the domain wall I are different from each other, the magnetic domain structures in the light transmission regions C1 and C2 may be different from each other. For this reason, the Faraday rotation angles in the light transmission regions C1 and C2 are different from each other, and there is a problem that the polarization dependency of the magneto-optical component is increased. On the other hand, as shown in FIGS. 1 to 3, when the distance between the light transmission region C1 and the domain wall I and the distance between the light transmission region C2 and the domain wall I are substantially equal, the light transmission regions C1, C2 The magnetic domain structure is almost the same in any state, and the Faraday rotation angles for the two light beams respectively transmitted through the light transmission regions C1 and C2 are the same in any state. Can be realized.

図4は、本実施の形態による磁気光学光部品として、4つの透過型可変光アッテネータ2a〜2dがアレイ化された可変光アッテネータアレイ1の概略構成を示している。図4では光の進行方向にZ軸をとり、Z軸に直交する面内で互いに直交する2方向にX軸及びY軸をとっている。図4(a)は可変光アッテネータアレイ1を−X方向に見た構成を示し、図4(b)は可変光アッテネータアレイ1を+Y方向に見た構成を示している。図4(a)、(b)に示すように、可変光アッテネータアレイ1は、−Z側に配置されて外部からの光が入力される入力側レンズ付き光ファイバ(光導波部)31a〜31dと、+Z側に配置されて外部に光が出力される出力側レンズ付き光ファイバ(光導波部)32a〜32dとを備えた4組の光ファイバ対(光導波部対)(31a,32a)〜(31d,32d)を4つのチャンネルCH1〜CH4に対応して有している。4組の光ファイバ対(31a,32a)〜(31d,32d)は、±X方向に並列配置されている。入力側レンズ付き光ファイバ31a〜31dは、例えばシングルモード光ファイバ41の先端部に光ファイバ41と同軸のグレーデッドインデックス(GI)ファイバ42が融着された構成を有している。出力側レンズ付き光ファイバ32a〜32dは、入力側レンズ付き光ファイバ31a〜31dと同様の構成を有し、入力側レンズ付き光ファイバ31a〜31dに対してそれぞれ調芯されて接続されている。   FIG. 4 shows a schematic configuration of a variable optical attenuator array 1 in which four transmissive variable optical attenuators 2a to 2d are arrayed as a magneto-optical optical component according to this embodiment. In FIG. 4, the Z axis is taken in the light traveling direction, and the X axis and the Y axis are taken in two directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the Z axis. 4A shows a configuration of the variable optical attenuator array 1 viewed in the −X direction, and FIG. 4B shows a configuration of the variable optical attenuator array 1 viewed in the + Y direction. As shown in FIGS. 4A and 4B, the variable optical attenuator array 1 is arranged on the −Z side and optical fibers (optical waveguide portions) 31a to 31d with input side lenses to which light from the outside is input. And four optical fiber pairs (optical waveguide pairs) (31a, 32a) provided with output side lens-attached optical fibers (optical waveguide portions) 32a to 32d that are arranged on the + Z side and output light to the outside. To (31d, 32d) corresponding to the four channels CH1 to CH4. Four optical fiber pairs (31a, 32a) to (31d, 32d) are arranged in parallel in the ± X directions. The optical fibers 31a to 31d with input side lenses have a configuration in which, for example, a graded index (GI) fiber 42 coaxial with the optical fiber 41 is fused to the tip of the single mode optical fiber 41. The optical fibers 32a to 32d with output side lenses have the same configuration as the optical fibers 31a to 31d with input side lenses, and are aligned and connected to the optical fibers 31a to 31d with input side lenses.

また可変光アッテネータアレイ1は、入力側レンズ付き光ファイバ31a〜31dと出力側レンズ付き光ファイバ32a〜32dとの間に、各チャンネルCH1〜CH4で共有される光学素子を有している。光学素子として、例えば1枚の複屈折板10、1枚の1/2波長板14、1枚のファラデー回転子20、及び1枚の複屈折板12が光の進行方向にこの順に並んで配置されている。複屈折板10、12は、入力側レンズ付き光ファイバ31a〜31d側からの光のうち常光成分を直進させ、異常光成分を例えば+X方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれさせるようになっている。1/2波長板14は、入射した光の偏光方位を所定方向に45°回転させるようになっている。ファラデー回転子20は、磁性ガーネット単結晶膜を用いて作製されている。磁性ガーネット単結晶膜は、例えば液相エピタキシャル(LPE)法により育成され、膜成長面に垂直な方向に磁化容易軸が現れる垂直磁化性を有している。ファラデー回転子20は、例えば膜成長面に平行であり磁化容易軸に垂直な光入出射面を有している。   The variable optical attenuator array 1 has optical elements shared by the channels CH1 to CH4 between the optical fibers 31a to 31d with input side lenses and the optical fibers 32a to 32d with output side lenses. As an optical element, for example, one birefringent plate 10, one half-wave plate 14, one Faraday rotator 20, and one birefringent plate 12 are arranged in this order in the light traveling direction. Has been. The birefringent plates 10 and 12 linearly move the ordinary light component of the light from the input side lens-attached optical fibers 31a to 31d and deviate the abnormal light component by, for example, a predetermined axis deviation amount in the + X direction. Yes. The half-wave plate 14 rotates the polarization direction of incident light by 45 ° in a predetermined direction. The Faraday rotator 20 is manufactured using a magnetic garnet single crystal film. The magnetic garnet single crystal film is grown by, for example, a liquid phase epitaxial (LPE) method, and has a perpendicular magnetic property in which an easy axis of magnetization appears in a direction perpendicular to the film growth surface. The Faraday rotator 20 has, for example, a light incident / exit surface parallel to the film growth surface and perpendicular to the easy magnetization axis.

さらに可変光アッテネータアレイ1は、光ファイバ対(31a,32a)〜(31d,32d)の組数(本例では4組)と同じ個数(4個)の電磁石(磁界印加系)51a〜51d(図4(b)では図示せず)を有している。電磁石51a〜51dは、光ファイバ対(31a,32a)〜(31d,32d)のそれぞれに対応して1つずつ配置されている。電磁石51a〜51dは、光ファイバ対(31a,32a)〜(31d,32d)にそれぞれ沿う方向に比較的長く延びるC字状のヨーク52a〜52dと、ヨーク52a〜52dに巻き回されたコイル53a〜53dとをそれぞれ備えている。ヨーク52a〜52dは、電磁軟鉄やパーマロイ等の材質を用いて作製されている。ヨーク52a〜52dの両端部は、例えばファラデー回転子20の−Y側端部を挟んで互いに対向している。コイル53a〜53dに流す電流をそれぞれ調整することによって、ファラデー回転子20には磁化容易軸に平行な±Z方向の可変磁界成分が印加されるようになっている。   Furthermore, the variable optical attenuator array 1 includes the same number (four) of electromagnets (magnetic field application systems) 51a to 51d (four sets in this example) as the number of optical fiber pairs (31a, 32a) to (31d, 32d). 4b) (not shown). One electromagnet 51a to 51d is arranged corresponding to each of the optical fiber pairs (31a, 32a) to (31d, 32d). The electromagnets 51a to 51d include C-shaped yokes 52a to 52d extending relatively long in the directions along the optical fiber pairs (31a, 32a) to (31d, 32d), and a coil 53a wound around the yokes 52a to 52d. To 53d. The yokes 52a to 52d are manufactured using a material such as electromagnetic soft iron or permalloy. Both end portions of the yokes 52a to 52d are opposed to each other with the −Y side end portion of the Faraday rotator 20, for example, interposed therebetween. A variable magnetic field component in the ± Z direction parallel to the easy magnetization axis is applied to the Faraday rotator 20 by adjusting the currents flowing through the coils 53a to 53d.

またヨーク52a〜52dは、−Z方向に着磁された永久磁石54a〜54d(図4(a)では磁化の向きを矢印で示している)を一部に有している。永久磁石54a〜54dが設けられていることによって、コイル53a〜53dに通電していない状態においてもヨーク52a〜52dは磁化されている。これにより、ファラデー回転子20の−Y側の領域には、コイル53a〜53dに通電していない状態においても、磁化容易軸に平行な−Z方向の磁界成分(バイアス磁界)が飽和磁界以上の強さで印加されるようになっている。   The yokes 52a to 52d have permanent magnets 54a to 54d magnetized in the −Z direction (the direction of magnetization is indicated by arrows in FIG. 4A) in part. By providing the permanent magnets 54a to 54d, the yokes 52a to 52d are magnetized even when the coils 53a to 53d are not energized. As a result, in the region on the −Y side of the Faraday rotator 20, the magnetic field component (bias magnetic field) in the −Z direction parallel to the easy magnetization axis is greater than or equal to the saturation magnetic field even when the coils 53 a to 53 d are not energized. It is designed to be applied with strength.

ファラデー回転子20の+Y方向には、光ファイバ対(31a,32a)〜(31d,32d)の組数(4組)より少ない個数(例えば1個)の永久磁石(磁界印加系)55が配置されている。永久磁石55は、−Z方向に着磁されている。永久磁石55によってファラデー回転子20の+Y側の領域には、磁化容易軸に平行な+Z方向の磁界成分が飽和磁界以上の強さで印加されるようになっている。ここで、永久磁石54a〜54d、55としては、サマリウムコバルト系磁石、ネオジウム鉄ボロン系磁石、フェライト磁石、ボンド磁石、半硬質磁石等を用いることができる。   In the + Y direction of the Faraday rotator 20, a smaller number (for example, one) of permanent magnets (magnetic field application systems) 55 than the number of optical fiber pairs (31a, 32a) to (31d, 32d) (4 groups) are arranged. Has been. The permanent magnet 55 is magnetized in the −Z direction. The permanent magnet 55 applies a magnetic field component in the + Z direction parallel to the easy magnetization axis to the + Y side region of the Faraday rotator 20 with a strength higher than the saturation magnetic field. Here, as the permanent magnets 54a to 54d, 55, a samarium cobalt magnet, a neodymium iron boron magnet, a ferrite magnet, a bond magnet, a semi-hard magnet, or the like can be used.

飽和磁界以上の強さの磁界が印加された領域には、磁化を一様に一方向にした磁区が形成されるため、ファラデー回転子20には2磁区構造が形成される。図5は、コイル53a〜53dに電流を流していない状態でのファラデー回転子20の一部(チャンネルCH1及びCH2)の磁区構造の例を示している。図5に示すように、永久磁石55により+Z方向の磁界が印加されるファラデー回転子20の+Y側の領域には、磁化容易軸に平行であって光入出射面に平行でない+Z方向の磁化により構成される磁区Aが形成される。一方、永久磁石54a〜54dをそれぞれ一部に含むヨーク52a〜52dにより−Z方向の磁界が印加されるファラデー回転子20の−Y側の領域には、磁区Aとは逆向きの−Z方向の磁化により構成される磁区Bが形成される。磁区Aと磁区Bとの境界には磁壁Iが形成される。磁壁Iは、大まかには光ファイバ対(31a,32a)〜(31d,32d)の並列方向と光の進行方向とを含む平面(XZ面)にほぼ平行に連続して延び、ヨーク52a〜52dの両端部に挟まれた各領域近傍で+Y側に凸になっている。ここで、ファラデー回転子20の磁区Aのファラデー回転角を+θfs(例えば+45°)とすると、磁区Bのファラデー回転角は−θfs(例えば−45°)となる。   In the region to which a magnetic field having a strength equal to or greater than the saturation magnetic field is applied, a magnetic domain in which the magnetization is uniformly set in one direction is formed. Therefore, the Faraday rotator 20 has a two-domain structure. FIG. 5 shows an example of the magnetic domain structure of a part (channels CH1 and CH2) of the Faraday rotator 20 in a state where no current is passed through the coils 53a to 53d. As shown in FIG. 5, in the + Y side region of the Faraday rotator 20 to which a magnetic field in the + Z direction is applied by the permanent magnet 55, the magnetization in the + Z direction is parallel to the easy magnetization axis and not parallel to the light incident / exit surface. Is formed. On the other hand, in the -Y side region of the Faraday rotator 20 to which a magnetic field in the -Z direction is applied by the yokes 52a to 52d partially including the permanent magnets 54a to 54d, the -Z direction opposite to the magnetic domain A is provided. A magnetic domain B constituted by the magnetization of is formed. A domain wall I is formed at the boundary between the magnetic domain A and the magnetic domain B. The domain wall I generally extends substantially parallel to a plane (XZ plane) including the parallel direction of the optical fiber pairs (31a, 32a) to (31d, 32d) and the light traveling direction, and the yokes 52a to 52d. It protrudes to the + Y side in the vicinity of each region sandwiched between both ends. Here, if the Faraday rotation angle of the magnetic domain A of the Faraday rotator 20 is + θfs (for example, + 45 °), the Faraday rotation angle of the magnetic domain B is −θfs (for example, −45 °).

複屈折板10により分離されたチャンネルCH1の2つの光がファラデー回転子20内をそれぞれ透過する2つの光透過領域C1、C2(Cch1)の近傍では、ヨーク52a(永久磁石54a)によって−Z方向の磁界が支配的になっている。すなわち磁壁Iは各光透過領域C1、C2(Cch1)よりも+Y側にあり、各光透過領域C1、C2(Cch1)のそれぞれほぼ全域は磁区Bの領域に包含される。また、チャンネルCH2の2つの光がファラデー回転子20内をそれぞれ透過する2つの光透過領域C1、C2(Cch2)の近傍では、ヨーク52b(永久磁石54b)によって−Z方向の磁界が支配的になっている。すなわち磁壁Iは各光透過領域C1、C2(Cch2)よりも+Y側にあり、各光透過領域C1、C2(Cch2)のそれぞれほぼ全域は磁区Bの領域に包含される。磁区A及び磁区Bは、複数チャンネル(図5ではチャンネルCH1、CH2)の光透過領域Cch1、Cch2のそれぞれ近傍に亘って連続して存在している。磁壁Iは、光透過領域C1、C2の近傍ではそれぞれほぼ平面状であり、XZ面にほぼ平行になっている。また、同一の入力側レンズ付き光ファイバから出射した光の光透過領域C1、C2においては、光透過領域C1と磁壁Iとの距離(光透過領域C1を透過する光ビームの中心位置と磁壁Iとの距離)と、光透過領域C2と磁壁Iとの距離(光透過領域C2を透過する光ビームの中心位置と磁壁Iとの距離)とがほぼ等しくなっている。   In the vicinity of the two light transmission regions C1 and C2 (Cch1) through which the two lights of the channel CH1 separated by the birefringent plate 10 are transmitted through the Faraday rotator 20, respectively, the yoke 52a (permanent magnet 54a) is used in the −Z direction. The magnetic field is dominant. That is, the domain wall I is located on the + Y side of the light transmission regions C1 and C2 (Cch1), and almost all of the light transmission regions C1 and C2 (Cch1) are included in the domain of the magnetic domain B. Further, in the vicinity of the two light transmission regions C1 and C2 (Cch2) through which the two lights of the channel CH2 are transmitted through the Faraday rotator 20, a magnetic field in the −Z direction is dominant by the yoke 52b (permanent magnet 54b). It has become. In other words, the domain wall I is located on the + Y side of the light transmission regions C1 and C2 (Cch2), and almost all of the light transmission regions C1 and C2 (Cch2) are included in the domain of the magnetic domain B. The magnetic domain A and the magnetic domain B are continuously present in the vicinity of the light transmission regions Cch1 and Cch2 of a plurality of channels (channels CH1 and CH2 in FIG. 5). The domain wall I is substantially planar in the vicinity of the light transmission regions C1 and C2, and is substantially parallel to the XZ plane. Further, in the light transmission regions C1 and C2 of the light emitted from the same optical fiber with the input side lens, the distance between the light transmission region C1 and the domain wall I (the center position of the light beam transmitted through the light transmission region C1 and the domain wall I). And the distance between the light transmission region C2 and the domain wall I (the distance between the center position of the light beam transmitted through the light transmission region C2 and the domain wall I) are substantially equal.

ヨーク52a〜52dの磁化を減少させる方向の電流をコイル53a〜53dに流し、ファラデー回転子20の−Y側の領域に印加される−Z方向の磁界の強度を弱めることによって、磁壁Iが−Y方向に移動して磁区Bの領域が減少する。図5では、コイル53a、53bにそれぞれ所定の電流を流すことにより、各光透過領域C1、C2よりも−Y側に移動した磁壁I’を破線で示している。この状態では、各光透過領域C1、C2のそれぞれほぼ全域が磁区Aの領域に包含される。コイル53a〜53dに流す電流をそれぞれ調整することによって、光透過領域C1、C2近傍の磁壁Iの位置は、チャンネルCH1〜CH4毎に独立して、光ファイバ対(31a,32a)〜(31d,32d)の並列方向にほぼ垂直な±Y方向に可変となっている。これにより、光透過領域C1、C2内の磁区構造をチャンネルCH1〜CH4毎に独立して調整できるようになっている。   By causing a current in the direction of decreasing the magnetization of the yokes 52a to 52d to flow through the coils 53a to 53d and applying to the −Y side region of the Faraday rotator 20 −the magnetic field intensity in the −Z direction is weakened, the domain wall I becomes − Moving in the Y direction, the domain B domain decreases. In FIG. 5, the domain wall I ′ moved to the −Y side from the light transmission regions C <b> 1 and C <b> 2 by flowing predetermined currents through the coils 53 a and 53 b is indicated by broken lines. In this state, almost the entire area of each of the light transmission regions C1 and C2 is included in the region of the magnetic domain A. By adjusting the currents flowing through the coils 53a to 53d, the positions of the domain walls I in the vicinity of the light transmission regions C1 and C2 are independently determined for the channels CH1 to CH4, and the optical fiber pairs (31a, 32a) to (31d, 32d) is variable in the ± Y direction substantially perpendicular to the parallel direction. Thereby, the magnetic domain structure in the light transmission regions C1 and C2 can be adjusted independently for each of the channels CH1 to CH4.

図6は、ファラデー回転子20の磁区構造の他の例を示している。図6に示すように、ファラデー回転子20に印加される磁界の分布によっては、一方の磁区(磁区A)だけが複数チャンネルの光透過領域Cch1、Cch2のそれぞれ近傍に亘って連続して存在し、他方の磁区(磁区B)がチャンネル毎に独立に形成される場合もある。このとき磁壁Iはチャンネル毎に分離される。このような場合であっても、コイル53a〜53dに流す電流をそれぞれ調整することによって、光透過領域C1、C2近傍の磁壁Iの位置はチャンネルCH1〜CH4毎に独立して±Y方向に可変となり、光透過領域C1、C2内の磁区構造をチャンネルCH1〜CH4毎に独立して調整できるようになっている。   FIG. 6 shows another example of the magnetic domain structure of the Faraday rotator 20. As shown in FIG. 6, depending on the distribution of the magnetic field applied to the Faraday rotator 20, only one magnetic domain (magnetic domain A) exists continuously in the vicinity of the light transmission regions Cch1 and Cch2 of the plurality of channels. The other magnetic domain (magnetic domain B) may be formed independently for each channel. At this time, the domain wall I is separated for each channel. Even in such a case, the position of the domain wall I in the vicinity of the light transmission regions C1 and C2 can be varied independently in the ± Y direction for each of the channels CH1 to CH4 by adjusting the currents flowing through the coils 53a to 53d. Thus, the magnetic domain structure in the light transmission regions C1 and C2 can be adjusted independently for each of the channels CH1 to CH4.

次に、本実施の形態による可変光アッテネータアレイ1の動作について説明する。図7及び図8は、可変光アッテネータアレイ1のうち可変光アッテネータ2aの動作の一例を示している。図7(a)、(b)は、光透過領域が磁区Bの領域に完全に包含された第1の状態を示している。第1の状態は、例えばコイル53aに電流を流していない状態である。図7(a)、(b)に示すように、入力側レンズ付き光ファイバ31aの光射出端から射出した光は、光L1として複屈折板10に入射する。図7(b)では、複屈折板10の光学軸の向きを両矢印で示している。複屈折板10に入射した光L1は、常光L2aと異常光L2bとに分離する。すなわち常光成分の光L2aは複屈折板10を直進し、異常光成分の光L2bは複屈折板10で+X方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれする。複屈折板10から出射した2つの光L2a、L2bは、1/2波長板14に入射して偏光方位を所定方向に45°回転させられて1/2波長板14から出射する。   Next, the operation of the variable optical attenuator array 1 according to this embodiment will be described. 7 and 8 show an example of the operation of the variable optical attenuator 2a in the variable optical attenuator array 1. FIG. 7A and 7B show a first state in which the light transmission region is completely included in the magnetic domain B region. The first state is a state where no current is passed through the coil 53a, for example. As shown in FIGS. 7A and 7B, the light emitted from the light exit end of the input-side lens-attached optical fiber 31a enters the birefringent plate 10 as light L1. In FIG. 7B, the direction of the optical axis of the birefringent plate 10 is indicated by a double arrow. The light L1 incident on the birefringent plate 10 is separated into ordinary light L2a and extraordinary light L2b. That is, the ordinary light component light L2a travels straight through the birefringent plate 10, and the extraordinary light component light L2b deviates from the birefringent plate 10 by a predetermined amount in the + X direction. The two lights L2a and L2b emitted from the birefringent plate 10 are incident on the half-wave plate 14 and the polarization direction is rotated by 45 ° in a predetermined direction and emitted from the half-wave plate 14.

1/2波長板14から出射した2つの光L2a、L2bは、ファラデー回転子20に入射する。ここで、複屈折板10を常光として透過した光L2aがファラデー回転子20を透過する光透過領域と、複屈折板10を異常光として透過した光L2bがファラデー回転子20を透過する光透過領域とは、共に磁区Bの領域に包含されている。このため、ファラデー回転子20に入射した2つの光L2a、L2bは、共に偏光方位を所定方向にさらに45°回転させられてファラデー回転子20から出射する。すなわち、光L2a、L2bは、1/2波長板14及びファラデー回転子20を透過することにより偏光方位が共に90°回転する。ファラデー回転子20から出射した2つの光L2a、L2bは、複屈折板12に入射する。複屈折板12の光学軸の方向は複屈折板10の光学軸の方向と同じであるため、複屈折板10を常光として透過して偏光方位が90°回転した光L2aは複屈折板12を異常光として透過し、複屈折板10を異常光として透過して偏光方位が90°回転した光L2bは複屈折板12を常光として透過することになる。したがって、光L2aは複屈折板12で+X方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれし、光L2bは複屈折板12を直進する。複屈折板10での軸ずれ量と複屈折板12での軸ずれ量とは等しいため、2つの光L2a、L2bは合波して光L3として複屈折板12から出射する。光L3は、出力側レンズ付き光ファイバ32aの光入射端に結合して外部に出力される。第1の状態で外部から入力側レンズ付き光ファイバ31aに入力された光は、偏光に依存せずに全て出力側レンズ付き光ファイバ32aから外部に出力されることになる。したがって、第1の状態では光の減衰量は最小(ほぼ0)になる。   The two lights L2a and L2b emitted from the half-wave plate 14 enter the Faraday rotator 20. Here, the light transmission region where the light L2a transmitted through the birefringent plate 10 as ordinary light passes through the Faraday rotator 20, and the light transmission region where the light L2b transmitted through the birefringent plate 10 as abnormal light passes through the Faraday rotator 20. Are both included in the domain B. For this reason, the two lights L2a and L2b incident on the Faraday rotator 20 are both emitted from the Faraday rotator 20 with the polarization direction rotated by 45 ° in a predetermined direction. That is, the light L2a and the light L2b are transmitted through the half-wave plate 14 and the Faraday rotator 20, so that both polarization directions are rotated by 90 °. The two lights L2a and L2b emitted from the Faraday rotator 20 enter the birefringent plate 12. Since the direction of the optical axis of the birefringent plate 12 is the same as the direction of the optical axis of the birefringent plate 10, the light L2a transmitted through the birefringent plate 10 as ordinary light and rotated by 90 ° in the polarization direction passes through the birefringent plate 12. The light L2b that is transmitted as extraordinary light, transmitted through the birefringent plate 10 as extraordinary light, and whose polarization orientation is rotated by 90 ° is transmitted through the birefringent plate 12 as ordinary light. Therefore, the light L2a is offset by a predetermined amount of offset in the + X direction at the birefringent plate 12, and the light L2b travels straight through the birefringent plate 12. Since the amount of axial deviation at the birefringent plate 10 is equal to the amount of axial deviation at the birefringent plate 12, the two lights L2a and L2b are combined and emitted from the birefringent plate 12 as light L3. The light L3 is coupled to the light incident end of the output-side lens-attached optical fiber 32a and output to the outside. In the first state, all the light input from the outside to the optical fiber 31a with the input side lens is output to the outside from the optical fiber 32a with the output side lens without depending on the polarization. Therefore, in the first state, the amount of light attenuation is minimum (almost 0).

図8は、光透過領域が完全に磁区Aの領域に包含された第2の状態を示している。第2の状態は、例えばコイル53aに所定の電流を流している状態である。図8に示すように、外部から入力されて入力側レンズ付き光ファイバ31aの光射出端から射出した光は、光L4として複屈折板10に入射する。複屈折板10に入射した光L4は、常光L5aと異常光L5bとに分離して複屈折板10から出射する。すなわち常光成分の光L5aは複屈折板10を直進し、異常光成分の光L5bは複屈折板10で+X方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれする。複屈折板10から出射した2つの光L5a、L5bは、1/2波長板14に入射して偏光方位を所定方向に45°回転させられて1/2波長板14から出射する。   FIG. 8 shows a second state in which the light transmission region is completely included in the region of the magnetic domain A. The second state is a state in which a predetermined current is passed through the coil 53a, for example. As shown in FIG. 8, the light input from the outside and emitted from the light exit end of the optical fiber 31a with the input side lens enters the birefringent plate 10 as light L4. The light L4 incident on the birefringent plate 10 is separated into ordinary light L5a and extraordinary light L5b and emitted from the birefringent plate 10. That is, the ordinary light component light L5a travels straight through the birefringent plate 10, and the extraordinary light component light L5b deviates from the birefringent plate 10 by a predetermined amount in the + X direction. The two lights L5a and L5b emitted from the birefringent plate 10 are incident on the half-wave plate 14 and rotated from the half-wave plate 14 by rotating the polarization direction by 45 ° in a predetermined direction.

1/2波長板14から出射した2つの光L5a、L5bは、ファラデー回転子20に入射する。ここで、複屈折板10を常光として透過した光L5aがファラデー回転子20を透過する光透過領域と、複屈折板10を異常光として透過して軸ずれした光L5bがファラデー回転子20を透過する光透過領域とは、共に磁区Aの領域に包含されている。このため、ファラデー回転子20に入射した2つの光L5a、L5bは、共に偏光方位を逆方向に45°回転させられてファラデー回転子20から出射する。すなわち、光L5a、L5bは、結果的に偏光方位を回転させられずに1/2波長板14及びファラデー回転子20を透過する。ファラデー回転子20から出射した2つの光L5a、L5bは、複屈折板12に入射する。複屈折板12の光学軸の方向は複屈折板10の光学軸の方向と同じであるため、複屈折板10を常光として透過した光L5aは複屈折板12も常光として透過し、複屈折板10を異常光として透過した光L5bは複屈折板12も異常光として透過することになる。したがって、光L5aは複屈折板12を直進し、光L5bは複屈折板12で再び+X方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれする。このため、2つの光L5a、L5bは合波せずに複屈折板12から異なる光路上に出射する。これらの光L5a、L5bは、出力側レンズ付き光ファイバ32aの光入射端に結合せず、外部には出力されない。第2の状態で外部から入力側レンズ付き光ファイバ31aに入力された光は、偏光に依存せず出力側レンズ付き光ファイバ32aから全く出力されないことになる。したがって、第2の状態では光の減衰量は最大になる。   The two lights L5a and L5b emitted from the half-wave plate 14 enter the Faraday rotator 20. Here, the light transmission region where the light L5a transmitted through the birefringent plate 10 as ordinary light passes through the Faraday rotator 20 and the light L5b transmitted through the birefringent plate 10 as extraordinary light and misaligned through the Faraday rotator 20 are transmitted. Both of the light transmission regions are included in the domain of the magnetic domain A. For this reason, the two lights L5a and L5b incident on the Faraday rotator 20 are both emitted from the Faraday rotator 20 with their polarization directions rotated by 45 ° in the opposite directions. That is, the lights L5a and L5b are transmitted through the half-wave plate 14 and the Faraday rotator 20 without being rotated as a result. The two lights L5a and L5b emitted from the Faraday rotator 20 enter the birefringent plate 12. Since the direction of the optical axis of the birefringent plate 12 is the same as the direction of the optical axis of the birefringent plate 10, the light L5a transmitted through the birefringent plate 10 as ordinary light also transmits through the birefringent plate 12 as ordinary light. The light L5b that has passed through 10 as extraordinary light also passes through the birefringent plate 12 as extraordinary light. Therefore, the light L5a travels straight through the birefringent plate 12, and the light L5b is off-axis by a predetermined amount of off-axis in the + X direction again at the birefringent plate 12. Therefore, the two lights L5a and L5b are emitted from the birefringent plate 12 onto different optical paths without being combined. These lights L5a and L5b are not coupled to the light incident end of the optical fiber 32a with an output side lens and are not output to the outside. The light input from the outside to the optical fiber 31a with the input side lens in the second state does not depend on the polarization and is not output at all from the optical fiber 32a with the output side lens. Therefore, in the second state, the amount of light attenuation is maximized.

本実施の形態のような磁壁移動方式では、ファラデー回転子20の磁化の方向が一様でなく面内方向で光学特性が異なるため、偏波依存性を小さくするのは困難とも考えられる。しかし、本実施の形態では複屈折板10での軸ずれ方向は+X方向であり、磁壁IはXZ面に平行である。また図7(a)に示すように、磁壁Iに垂直なYZ面に射影した2つの光L2a、L2bの光路は一致している。図示していないが、第2の状態における2つの光L5a、L5bを同様にYZ面に射影しても2つの光路は一致している。複屈折板10での軸ずれ方向と磁壁Iとは平行であるため、分離された2つの光L2a、L2b(L5a、L5b)はファラデー回転子20の同一の磁区を通り、同一の光学効果を受けるようになっている。したがって、本実施の形態によれば偏波依存性の小さい可変光アッテネータを実現できる。   In the domain wall motion system as in the present embodiment, the direction of magnetization of the Faraday rotator 20 is not uniform, and the optical characteristics are different in the in-plane direction. Therefore, it may be difficult to reduce the polarization dependence. However, in the present embodiment, the axis deviation direction in the birefringent plate 10 is the + X direction, and the domain wall I is parallel to the XZ plane. Further, as shown in FIG. 7A, the optical paths of the two lights L2a and L2b projected onto the YZ plane perpendicular to the domain wall I are the same. Although not shown, even if the two lights L5a and L5b in the second state are similarly projected onto the YZ plane, the two optical paths match. Since the off-axis direction of the birefringent plate 10 and the domain wall I are parallel, the two separated lights L2a and L2b (L5a and L5b) pass through the same magnetic domain of the Faraday rotator 20 and have the same optical effect. To receive. Therefore, according to this embodiment, a variable optical attenuator with small polarization dependence can be realized.

このように可変光アッテネータ2aは、第1の状態では光の減衰量がほぼ0になり、第2の状態では光の減衰量が最大になる。電磁石51aのコイル53aに流す電流を制御して磁壁Iを±Y方向に移動させ、光透過領域内の磁区構造を第1の状態と第2の状態との間で徐々に変化させることによって光の減衰量を連続的に変化させることができる。本実施の形態では、分離された2つの光L2a、L2b(L5a、L5b)がファラデー回転子20を透過する2つの光透過領域近傍の磁壁Iは平面状であり、2つの光透過領域は磁壁Iとの距離が互いにほぼ等しいため、どの状態においても2つの光透過領域は互いにほぼ同一の磁区構造を有している。このため、2つの光L2a、L2b(L5a、L5b)は、同一の光学効果を受けるようになっている。したがって、本実施の形態によれば偏波依存性の小さい可変光アッテネータを実現できる。なお、コイル53aに流す電流を変化させたときに2つの光透過領域の磁区構造がほぼ一様に変化するようにすれば、磁壁Iは平面状でなく曲面状であってもよい。実際に可変光アッテネータアレイ1を作製する際には、例えば、可変光アッテネータ2aに対するヨーク52aの位置をそれぞれXY面内で調整し、偏波依存性の最も小さい位置でヨーク52aを固定すればよい。また本実施の形態では、光L2aと光L2bの光路長が等しくなっているので、偏波モード分散も極めて小さい。なお、他の可変光アッテネータ2b〜2dの動作は可変光アッテネータ2aの動作と同様であるので説明を省略する。   As described above, the variable optical attenuator 2a has a light attenuation amount of approximately 0 in the first state and a maximum light attenuation amount in the second state. By controlling the current flowing through the coil 53a of the electromagnet 51a to move the domain wall I in the ± Y direction, the magnetic domain structure in the light transmission region is gradually changed between the first state and the second state. Can be continuously changed. In the present embodiment, the domain walls I in the vicinity of the two light transmission regions through which the two separated lights L2a and L2b (L5a and L5b) pass through the Faraday rotator 20 are planar, and the two light transmission regions are domain walls. Since the distance to I is substantially equal to each other, the two light transmission regions have substantially the same magnetic domain structure in any state. For this reason, the two lights L2a and L2b (L5a and L5b) are subjected to the same optical effect. Therefore, according to this embodiment, a variable optical attenuator with small polarization dependence can be realized. If the magnetic domain structure of the two light transmission regions changes substantially uniformly when the current passed through the coil 53a is changed, the domain wall I may be a curved surface instead of a flat surface. When the variable optical attenuator array 1 is actually manufactured, for example, the position of the yoke 52a with respect to the variable optical attenuator 2a is adjusted in the XY plane, and the yoke 52a is fixed at the position having the least polarization dependence. . In the present embodiment, since the optical path lengths of the light L2a and the light L2b are equal, the polarization mode dispersion is extremely small. Since the operations of the other variable optical attenuators 2b to 2d are the same as the operation of the variable optical attenuator 2a, description thereof is omitted.

なお、上記の説明では、コイル53aに電流を流していない状態を第1の状態としたが、これに限らず、コイル53aに電流を流していない状態を第2の状態としてもよいし、各光透過領域に磁区Aと磁区Bとがほぼ半分ずつ存在する第3の状態(ファラデー回転角θfが0°)としてもよい。例えば、コイル53aに電流を流していない状態を第3の状態とした場合には、正負の電流を流すことにより、第1及び第2の状態にできる。この場合には、第1及び第2の状態における電流の絶対値の最大値を半分にできるので、消費電力を1/4に低減できる。また、電流を流していない状態を第2の状態とした場合には、上記の説明とは逆向きの電流を流すことにより第1の状態にできる。ただし、ヨーク52aは永久磁石54aにより磁化されているため、ヨーク52aの磁化が増大する方向に電流を流すとヨーク52aの磁化が飽和し易いという問題がある。そのため、上記の説明のようにヨーク52aの磁化を減少させる方向に電流を流した方が可変幅を広く確保できるという利点がある。   In the above description, the state in which no current is passed through the coil 53a is the first state. However, the present invention is not limited to this, and the state in which no current is passed through the coil 53a may be the second state. A third state (Faraday rotation angle θf is 0 °) in which the magnetic domain A and the magnetic domain B are approximately half each in the light transmission region may be employed. For example, when the state in which no current flows through the coil 53a is the third state, the first and second states can be obtained by flowing positive and negative currents. In this case, since the maximum value of the absolute value of the current in the first and second states can be halved, the power consumption can be reduced to ¼. Further, when the second state is a state in which no current is flowing, the first state can be achieved by flowing a current in a direction opposite to that described above. However, since the yoke 52a is magnetized by the permanent magnet 54a, there is a problem that the magnetization of the yoke 52a is likely to be saturated when a current is passed in the direction in which the magnetization of the yoke 52a increases. Therefore, as described above, there is an advantage that a wider variable width can be ensured by passing a current in the direction of decreasing the magnetization of the yoke 52a.

本実施の形態では、磁化を一様に回転させる磁化回転方式ではなく、磁壁Iを移動させることによって光透過領域C1、C2内の磁区構造を変化させる磁壁移動方式が用いられている。このため、小型の電磁石51a〜51dを用いることができ、又は、コイル53a〜53dに流す電流を小さくできる。したがって本実施の形態によれば、小型で低消費電力の可変光アッテネータアレイ1を実現できる。また、一般に可変光アッテネータの応答速度は電磁石のインダクタンスにより制限されている。本実施の形態では、電磁石51a〜51dを小型化できるためインダクタンスを低減でき、応答速度の高速化も実現できる。   In the present embodiment, a domain wall movement method is used in which the domain structure in the light transmission regions C1 and C2 is changed by moving the domain wall I instead of the magnetization rotation method in which the magnetization is uniformly rotated. For this reason, the small electromagnets 51a-51d can be used, or the electric current sent through the coils 53a-53d can be made small. Therefore, according to this embodiment, it is possible to realize a variable optical attenuator array 1 that is small and consumes low power. In general, the response speed of the variable optical attenuator is limited by the inductance of the electromagnet. In the present embodiment, since the electromagnets 51a to 51d can be reduced in size, the inductance can be reduced and the response speed can be increased.

さらに本実施の形態では、4つの可変光アッテネータを単に組み合わせた構成と比較すると、永久磁石55及び光学素子(複屈折板10、12、1/2波長板14、ファラデー回転子20)を可変光アッテネータ2a〜2dで共有できる。このため部品点数を削減でき、可変光アッテネータアレイ1の小型化及び低価格化が実現できる。また、全ての光学素子を共有することにより、入力側レンズ付き光ファイバ31a〜31dと出力側レンズ付き光ファイバ32a〜32dとの光軸合わせも一体で行うことができるので、可変光アッテネータアレイ1の組立ても簡略化できる。   Furthermore, in the present embodiment, the permanent magnet 55 and the optical elements (birefringent plates 10, 12, 1/2 wavelength plate 14, Faraday rotator 20) are made to be variable light as compared with a configuration in which four variable optical attenuators are simply combined. It can be shared by the attenuators 2a to 2d. Therefore, the number of parts can be reduced, and the variable optical attenuator array 1 can be reduced in size and price. Further, by sharing all the optical elements, the optical axes of the optical fibers 31a to 31d with input side lenses and the optical fibers 32a to 32d with output side lenses can be integrated, so that the variable optical attenuator array 1 The assembly can be simplified.

ここで、本願出願人による日本国特許出願(特願2004−15851号及び特願2004−161413号)では、ファラデー回転子の多磁区構造を利用した可変光アッテネータアレイが提案されている。上記特許出願で提案された可変光アッテネータアレイでは、複数の可変光アッテネータの並列方向と光の進行方向とを含む平面にほぼ垂直な複数の磁壁が、各可変光アッテネータに対応して形成されている。しかしながら、上記特許出願で提案された可変光アッテネータアレイでは比較的多数の永久磁石や光学素子が必要になるため、小型化及び低価格化が困難になる場合が生じ得る。これに対して本実施の形態による可変光アッテネータアレイ1は、上記特許出願で提案された可変光アッテネータアレイと比較して永久磁石や光学素子の個数が少ないため、小型化及び低価格化が容易に実現できる。   Here, a variable optical attenuator array using a multi-domain structure of a Faraday rotator has been proposed in Japanese patent applications (Japanese Patent Application Nos. 2004-15851 and 2004-161413) filed by the present applicant. In the variable optical attenuator array proposed in the above patent application, a plurality of domain walls substantially perpendicular to a plane including the parallel direction of the plurality of variable optical attenuators and the light traveling direction are formed corresponding to each variable optical attenuator. Yes. However, since the variable optical attenuator array proposed in the above patent application requires a relatively large number of permanent magnets and optical elements, it may be difficult to reduce the size and the cost. On the other hand, the variable optical attenuator array 1 according to the present embodiment has a smaller number of permanent magnets and optical elements than the variable optical attenuator array proposed in the above patent application, and thus can be easily reduced in size and price. Can be realized.

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、GIファイバ42を備えたレンズ付き光ファイバ31a〜31d、32a〜32dを光導波部の例に挙げたが、本発明はこれに限らず、光ファイバとレンズとを別に設けてもよいし、光ファイバに代えて光導波路を用いることもできる。また、光ファイバの先端部に球レンズが融着されたレンズ付き光ファイバ等を用いることもできる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, in the above-described embodiment, the optical fibers with a lens 31a to 31d and 32a to 32d including the GI fiber 42 are given as examples of the optical waveguide unit. However, the present invention is not limited to this, and the optical fiber and the lens are used. It may be provided separately, or an optical waveguide may be used instead of the optical fiber. Also, an optical fiber with a lens in which a spherical lens is fused to the tip of the optical fiber can be used.

本発明の第1の実施の形態による磁気光学光部品の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of operation of the magneto-optic optical component by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態による磁気光学光部品の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of operation of the magneto-optic optical component by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態による磁気光学光部品の動作原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of operation of the magneto-optic optical component by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による磁気光学光部品の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the magneto-optical optical component by one embodiment of this invention. ファラデー回転子の一部の磁区構造を示す図である。It is a figure which shows the magnetic domain structure of a part of Faraday rotator. ファラデー回転子の一部の磁区構造の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the one part magnetic domain structure of a Faraday rotator. 本発明の一実施の形態による磁気光学光部品の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the magneto-optical optical component by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による磁気光学光部品の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the magneto-optical optical component by one embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 可変光アッテネータアレイ
2a〜2d 可変光アッテネータ
10、12 複屈折板
14 1/2波長板
20 ファラデー回転子
31a〜31d 入力側レンズ付き光ファイバ
32a〜32d 出力側レンズ付き光ファイバ
41 シングルモード光ファイバ
42 GIファイバ
51a〜51d 電磁石
52a〜52d ヨーク
53a〜53d コイル
54a〜54d、55 永久磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Variable optical attenuator array 2a-2d Variable optical attenuator 10, 12 Birefringence plate 14 1/2 wavelength plate 20 Faraday rotator 31a-31d Optical fiber 32a-32d with input side lens Optical fiber 41 with output side lens 41 Single mode optical fiber 42 GI fibers 51a to 51d Electromagnets 52a to 52d Yokes 53a to 53d Coils 54a to 54d, 55 Permanent magnets

Claims (3)

互いに調芯された2つの光導波部をそれぞれ備え、所定の並列方向に並列配置された複数の光導波部対と、
前記複数の光導波部対の一方の前記光導波部からの光がそれぞれ透過する複数の光透過領域と、光入出射面に平行でない方向の磁化により構成される磁区Aと、前記磁区Aの磁化方向とは逆向きの方向の磁化により構成される磁区Bと、前記磁区A及び磁区Bの境界となる磁壁とを備え、前記磁区A及び磁区Bの少なくとも一方が前記複数の光透過領域のそれぞれ近傍に亘って連続して存在する磁気光学結晶と、
前記磁気光学結晶に所定の磁界を印加する第1の磁界印加系と、
前記複数の光導波部対に対応してそれぞれ配置され、前記磁気光学結晶に可変磁界を印加して前記複数の光透過領域近傍での前記磁壁の位置を前記並列方向にほぼ垂直な方向にそれぞれ可変とする複数の第2の磁界印加系と
を有することを特徴とする磁気光学光部品。
A plurality of optical waveguide pairs each provided with two optical waveguides aligned with each other and arranged in parallel in a predetermined parallel direction;
A plurality of light transmission regions through which light from one of the plurality of optical waveguide portions is transmitted, a magnetic domain A configured by magnetization in a direction not parallel to the light incident / exit surface, and the magnetic domain A A magnetic domain B formed by magnetization in a direction opposite to the magnetization direction, and a domain wall that is a boundary between the magnetic domain A and the magnetic domain B, wherein at least one of the magnetic domain A and the magnetic domain B is a plurality of light transmission regions. A magneto-optic crystal that continuously exists in the vicinity of each, and
A first magnetic field application system for applying a predetermined magnetic field to the magneto-optical crystal;
The magnetic wall is disposed corresponding to the plurality of optical waveguide pairs, and a variable magnetic field is applied to the magneto-optic crystal to position the domain walls in the vicinity of the plurality of light transmission regions in a direction substantially perpendicular to the parallel direction. And a plurality of second magnetic field application systems that are variable.
請求項1記載の磁気光学光部品であって、
前記複数の光透過領域近傍の前記磁壁は、それぞれほぼ平面状であること
を特徴とする磁気光学光部品。
The magneto-optic optical component according to claim 1,
The magneto-optical component according to claim 1, wherein the domain walls in the vicinity of the plurality of light transmission regions are each substantially planar.
請求項2記載の磁気光学光部品であって、
前記複数の光透過領域近傍の前記磁壁は、前記並列方向と前記光の進行方向とを含む平面にそれぞれほぼ平行であること
を特徴とする磁気光学光部品。
The magneto-optic optical component according to claim 2,
The magneto-optical component according to claim 1, wherein the domain walls in the vicinity of the plurality of light transmission regions are substantially parallel to a plane including the parallel direction and the traveling direction of the light.
JP2005054881A 2005-02-28 2005-02-28 Magneto-optic optical component Withdrawn JP2006243039A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005054881A JP2006243039A (en) 2005-02-28 2005-02-28 Magneto-optic optical component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005054881A JP2006243039A (en) 2005-02-28 2005-02-28 Magneto-optic optical component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006243039A true JP2006243039A (en) 2006-09-14

Family

ID=37049554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005054881A Withdrawn JP2006243039A (en) 2005-02-28 2005-02-28 Magneto-optic optical component

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006243039A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022107431A1 (en) * 2020-11-19 2022-05-27 シチズンファインデバイス株式会社 Magnetic field sensor head and method for manufacturing same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022107431A1 (en) * 2020-11-19 2022-05-27 シチズンファインデバイス株式会社 Magnetic field sensor head and method for manufacturing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH10161076A (en) Optical device using magnetooptical effect
JP3771228B2 (en) Magneto-optical components
US8854716B2 (en) Reflection type variable optical attenuator
US7444040B2 (en) Magneto-optical component
JP2005099737A (en) Magnetooptic optical component
JP2006243039A (en) Magneto-optic optical component
JP4572834B2 (en) Magneto-optic device
JP2004133387A5 (en)
JP4863371B2 (en) Faraday rotation angle variable device and variable optical attenuator using the same
JP2002258229A (en) Optical attenuator
JP6340176B2 (en) Optical device
JPH04128715A (en) Optical modulator
US7062119B2 (en) Optical device
JP2005345491A (en) Magneto-optical component
JP2005208295A (en) Variable faraday rotator, and variable optical attenuator using the same
JP2005221644A (en) Magnetooptic optical component
JP2005049610A (en) Optical component
US7535616B2 (en) Polarization controlling apparatus and polarization operation apparatus
JP2005208402A (en) Magneto-optical optic component
JP2004355037A (en) Optical device using magneto-optical effect
WO2005071470A1 (en) Variable faraday rotor and variable optical attenuator
JP2008077113A (en) Optical device using magneto-optical effect
JPH08171075A (en) Optical switch
JP2007047359A (en) Optical device
JP2006065027A (en) Variable optical attenuator

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080513