JP2008077113A - 磁気光学効果を利用した光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気光学効果を利用した光アッテネータ等の光デバイスに関し、その小型化及び低価格化を主な課題としている。
【解決手段】 入力ビームを反射させて反射ビームにするリフレクタ５６と、入力ビーム及び反射ビームが通過するように設けられる磁気光学結晶５８と、磁気光学結晶５８に磁界を印加するための磁界印加ユニット６０と、制御信号に基づき磁界を変化させるための調節ユニット６２とを備える。
【選択図】図６

Description

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

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

磁気光学結晶に１つの電磁石のみによって磁界を印加するようにしたファラデー回転子を含む可変光アッテネータが提案されている（例えば特開平１−２０４０２１号）。しかし、１つの電磁石のみを用いた場合、磁気光学結晶の磁化が常に飽和しているとは限らない。磁気光学結晶の磁化が飽和していないと、磁気光学結晶内に多数の磁区が生じる。このような多数の磁区の存在は、光アッテネータの減衰の再現性を悪化させるし、良好な再現性が確保されているとしても減衰の連続的な可変を困難にする。また、多数の磁区間の界面における光の散乱が制御困難な減衰を生じさせる。

電磁石及び永久磁石を組み合わせて用いることによって、磁気光学結晶の磁化が飽和したままでファラデー回転角を可変にした光デバイスが、発明者らによって提案されている（福島他、ＯＡＡ，ＦＤ９，ｐｐ１５４−１５７，１９９６）。この光デバイスは可変光アッテネータであり、駆動電流を０ｍＡ〜４０ｍＡに変化させることによって減衰が１．６ｄＢ〜２５ｄＢまで連続的に変化する特性が得られている。

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

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

本発明によると、入力ビームを反射させて反射ビームにするリフレクタと、上記入力ビーム及び上記反射ビームが通過するように設けられる磁気光学結晶と、該磁気光学結晶に磁界を印加するための磁石を含む第１の手段と、制御信号に基づき上記磁界を変化させるための第２の手段とを備え、上記リフレクタは上記磁気光学結晶の端面と上記磁石との間に設けられている光デバイスが提供される。

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

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

本発明によると、磁気光学効果を利用した光アッテネータ等の光デバイスの小型化及び低価格化が可能になるという効果が生じる他、後述するように種々の効果がある。

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

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

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

磁気光学結晶４としては、薄く切り出したＹＩＧやエピタキシャル結晶成長させた（ＧｄＢｉ）3 （ＦｅＡｌＧａ）5 Ｏ12等が用いられる。

永久磁石６により磁気光学結晶４に印加される磁界の方向は、磁気光学結晶４における光ビーム１２の伝搬方向（Ｚ軸）と平行であり、電磁石８により磁気光学結晶４に印加される磁界の方向は、Ｚ軸に垂直である（Ｘ軸）。また、Ｘ軸及びＺ軸に垂直なＹ軸が示されている。

永久磁石６及び電磁石８による合成磁界の強さは、磁気光学結晶４の磁化が常に飽和しているように設定される。

図２は図１のファラデー回転子２において磁気光学結晶４に与えられる磁界並びに磁気光学結晶４の磁化の方向及び強さを説明するための図である。

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

このときの印加磁界の強さ（磁界ベクトル１４の長さ）は、磁気光学結晶４の磁化の強さ（磁化ベクトル１６の長さ）が飽和するように設定される。

電磁石８による磁界が符号１８で示されるようにＸ軸に平行に印加されると、合成磁界は符号２０で示されるように磁界ベクトル１４及び１８の合成ベクトルとなる。

この合成磁界２０により磁気光学結晶４には符号２２で示されるような磁化が生じる。

磁化ベクトル２２と磁界ベクトル２０は平行であり、前述の飽和により、磁化ベクトル２２の長さは磁化ベクトル１６の長さに一致する。

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

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

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

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

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

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

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

ビーム４０の偏波面とビーム４２の偏波面とは互いに直交している。

ビーム４０及び４２はファラデー回転子２により偏波面をそれぞれ同じ角度だけ回転されそれぞれビーム４４及び４６になる。

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

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

ビーム４８及び５２のトータルパワーとビーム５０及び５４のトータルパワーとの比は、ファラデー回転子２におけるファラデー回転角に依存する。一方、ファラデー回転子２のファラデー回転角が一定である状態においては、ビーム４８及び５２のトータルパワーは光ファイバ２６の励振端から放射された光の偏波状態には依存しない。このように、図３の光アッテネータにおいては、減衰が電気的に且つ連続的に可変であり、しかも減衰が入力ビームの偏波状態に依存しない。

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

リフレクタ５６は、入力ビームＩＢを反射させて反射ビームＲＢにする。

磁気光学結晶５８は、入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢが通過するように設けられている。

磁界印加ユニット６０は、磁気光学結晶５８が入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢにファラデー回転角を与えるように磁気光学結晶５８に磁界を印加する。

調節ユニット６２は、与えられた制御信号に基づき、磁界印加ユニット６０が磁気光学結晶５８に印加する磁界を変化させる。

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

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

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

入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢをそれぞれ光ファイバに結合するために、複数のレンズを用いてもよい。

また、レンズを省略するために、リフレクタ５６を凹面鏡にしてもよい。

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

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

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

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

ここでは、リフレクタ５６は平坦な反射面を有しており、この反射面は入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢに対して僅かに傾斜している（傾斜角θ／２）。

各エレメントの相対的位置関係が適切な条件を満足するようにすることによって、反射ビームＲＢをレンズ７０により集束させて第２の光ファイバ６６の励振端６６Ａに入射させることができる。この条件は、例えば、入力ビームＩＢと反射ビームＲＢとがなす角をθ、レンズ７０の焦点距離をｆ、励振端６４Ａ及び６６Ａ間の距離をｄとするときに、
ｄ＝ｆ・ｔａｎθ
で与えられる。

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

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

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

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

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

また、リフレクタ５６は、磁気光学結晶５８のＸＹ平面に平行な面上に形成された誘電体多層膜等からなる反射膜により提供されている。反射膜は薄く形成することができるので、小型化に適しており、また、誘電体多層膜は製造が容易である。

磁界印加ユニット６０は、磁気光学結晶５８に一定の磁界をＺ軸方向に印加するための永久磁石７２と、磁気光学結晶５８に可変の磁界をＸ軸方向で印加するための電磁石７４とを含む。

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

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

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

リフレクタ５６からの反射ビームＲＢは光サーキュレータ７８のポート７８Ｂ及び７８Ｃをこの順に通って出力される。

このように入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢがリフレクタ５６に対して垂直である場合、光軸調整が容易である。

図６の実施形態では、永久磁石７２による一定の磁界を磁気光学結晶５８に効果的に印加することができる。これを図１の従来技術との対比により説明する。

実用的な永久磁石は不透明であるから、従来技術においては、図１に示されるように、永久磁石６の２つの極（Ｎ極及びＳ極）をビーム１２に対してずらしておくことが必要である。このため、永久磁石６及び磁気光学結晶４を含む磁気回路における磁気抵抗が大きくなり、永久磁石６による磁界を磁気光学結晶４に効果的に印加することができない。

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

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

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

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

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

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

図７の偏光子８０は、例えば、入力ビームＩＢのうち紙面に平行な偏波面を有する直線偏波成分を選択的に通過させる。

この直線偏波成分には磁気光学結晶５８によりファラデー回転角が２回与えられ、従って、反射ビームＲＢの偏波面と紙面とがなす角及びこの角により決定される減衰は制御信号に従って変化する。

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

このように、本実施形態によると、減衰を電気的に変化させることができる可変光アッテネータの提供が可能になる。

図７の実施形態では、偏光子８０が特定の偏波面を有する直線偏波成分を選択的に通過させるので、磁気光学結晶５８のファラデー回転角が固定されているとすると、入力ビームＩＢの偏波状態に依存して減衰が変化することになる。即ち、図７の光アッテネータは偏波依存性を有している。

本発明によると、偏波無依存の可変光アッテネータを提供することもできる。以下、偏波無依存の可変光アッテネータについて説明する。

図８は本発明による偏波無依存の可変光アッテネータの実施形態を示す図である。この実施形態は、図７の光アッテネータと対比して、偏光子として複屈折くさび板８２を用いている点で特徴付けられる。

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

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

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

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

このような想定により、第１の光ファイバ６４から第２の光ファイバ６６へ至る光路を容易に理解することができる。

第１の光ファイバ６４の励振端６４Ａから放射された光は、レンズ７０により実質的にコリメートされて平行光ビーム（入力ビーム）になる。このビームは太さを無視して符号８４で表されている。

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

ビーム８６及び８８は、磁気光学結晶５８及び５８′により偏波面をそれぞれ伝搬方向に向かって同じ角度だけ回転されそれぞれビーム９０及び９２になる。

ビーム９０はくさび板８２′においてその異常光線成分であるビーム９４と常光線成分であるビーム９６とに分離される。ビーム９２はくさび板８２′においてその常光線成分であるビーム９８と異常光線成分であるビーム１００とに分離される。

ビーム９４は、くさび板８２において常光線としての屈折を受け、くさび板８２′において異常光線としての屈折を受けてきている。

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

ビーム９８は、くさび板８２において異常光線としての屈折を受け、くさび板８２′において常光線としての屈折を受けてきている。

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

くさび板８２及び８２′は同じ形状であることが想定されているから、ビーム９４及び９８は互いに平行である。従って、ビーム９４及び９８をレンズ７０′により絞り込んで第２の光ファイバ６６の励振端６６Ａに入射させることができる。このとき、ビーム９６及び１００は特定の条件の下で光ファイバ６６には結合しない。

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

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

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

尚、図９においては、磁界印加ユニット６０及び調節ユニット６２の図示は省略されている。

磁気光学結晶５８のファラデー回転角が０°である場合には、ビーム８６は全てビーム９６となり、ビーム８８は全てビーム１００となるので、減衰は最大となる。

磁気光学結晶５８のファラデー回転角が４５°である場合には、トータルのファラデー回転角は９０°となり、ビーム８６は全てビーム９４になり、ビーム８８は全てビーム９８となり、減衰は最小となる。

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

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

この実施形態によると、偏波分散の小さな可変光アッテネータの提供が可能になる。これを図３の従来技術との対比において説明する。

図３においては、光ファイバ３６に結合するビーム４８は、くさび板３０及び３２においてそれぞれ常光線としての屈折を受けてきている。

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

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

図１０を参照すると、磁界印加ユニット６０の他の実施形態が示されている。ここでは、図６の実施形態と対比して、２つの永久磁石７２Ａ及び７２Ｂが用いられている。

永久磁石７２Ａは板状のものであり、その一方の極（図ではＳ極）を与える平坦面と磁気光学結晶５８との間にリフレクタ５６が密着して介在している。

永久磁石７２Ｂは開口を有する円環状のものであり、その開口を入力ビームＩＢ及び反射ビームＲＢが貫通するようにされている。

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

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

可変ファラデー回転子（従来技術）の斜視図である。 図１の磁気光学結晶における磁界及び磁化の説明図である。 可変光アッテネータ（従来技術）を示す図である。 本発明による可変ファラデー回転子の基本構成を示す図である。 本発明による可変ファラデー回転子の実施形態を示す図である。 本発明による可変ファラデー回転子の他の実施形態を示す図である。 本発明による可変光アッテネータの実施形態を示す図である。 本発明による偏波無依存の可変光アッテネータの実施形態を示す図である。 図８の光アッテネータの動作を説明するための図である。 本発明に適用可能な磁界印加ユニットの他の実施形態を示す図である。

符号の説明

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

Claims (7)

1. 入力ビームを反射させて反射ビームにするリフレクタと、
   上記入力ビーム及び上記反射ビームが通過するように設けられる磁気光学結晶と、
   該磁気光学結晶に磁界を印加するための磁石を含む第１の手段と、
   制御信号に基づき上記磁界を変化させるための第２の手段とを備え、
   上記リフレクタは上記磁気光学結晶の端面と上記磁石との間に設けられている光デバイス。
2. 請求項１に記載の光デバイスであって、
   上記磁石のＮ極及びＳ極の何れか一方は上記リフレクタに密着している光デバイス。
3. 請求項１に記載の光デバイスであって、
   第１〜第３のポートを有し、上記第１のポートに入力された光ビームを第３のポートより出力し、上記第３のポートに入力された光ビームを第２のポートより出力する光サーキュレータを更に具備し、
   上記入力ビームと上記反射ビームは平行で重なっており、上記第３のポートからは上記入力ビームが出力されて上記磁気光学結晶を通過して上記リフレクタに入射され、上記第３のポートには上記磁気光学結晶を通過した上記反射ビームが入力される光デバイス。
4. 請求項１に記載の光デバイスであって、
   上記第１の手段の上記磁石は、第１の磁界を第１の方向で上記磁気光学結晶に印加するための第１の磁石と、第２の磁界を上記第１の方向とは異なる第２の方向で上記磁気光学結晶に印加するための第２の磁石とを含む光デバイス。
5. 請求項４に記載の光デバイスであって、
   上記第１及び第２の磁石はそれぞれ永久磁石及び電磁石であり、
   上記第２の手段は上記電磁石に接続される可変電流源を含む光デバイス。
6. 請求項４に記載の光デバイスであって、
   上記第１の方向は、上記入射ビーム及び上記反射ビームの方向に平行である光デバイス。
7. 請求項４に記載の光デバイスであって、
   上記第１及び第２の方向は実質的に直交する光デバイス。

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