JP3510205B2 - 光アッテネータ - Google Patents
光アッテネータInfo
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- JP3510205B2 JP3510205B2 JP2000380147A JP2000380147A JP3510205B2 JP 3510205 B2 JP3510205 B2 JP 3510205B2 JP 2000380147 A JP2000380147 A JP 2000380147A JP 2000380147 A JP2000380147 A JP 2000380147A JP 3510205 B2 JP3510205 B2 JP 3510205B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の光アッテネータは、
光伝送通信システムに使用される。
光伝送通信システムに使用される。
【０００２】
【従来の技術】伝送容量の飛躍的拡大のため、高密度波
長多重通信伝送システムの需要が拡大している。それに
伴い、光量をダイナミックに調整する可変光アッテネー
タの必要性がでてきている。使用用途として、チャンネ
ル毎の各波長の光量を調整したり、多重化された光を同
時に減衰することが挙げられる。光アッテネータの一つ
として、磁気光学効果を用いる方式がある。通常、偏光
子と検光子の問にファラデー回転角可変部品を配置する
構成がとられている。このファラデー回転角を可変する
部品では、ファラデー効果を有するガーネット単結晶に
異なる２方向以上から外部磁界を印加して、外部合成磁
界ベクトルを可変することにより、ガーネット単結晶を
透過する光のファラデー回転角を制御している（登録特
許２８１５５０９）。例えば、登録特許第２８１５５０
９号には、永久磁石によって光軸に平行な方向に、ガー
ネット単結晶の飽和磁界以上の固定磁界を印加する状態
にしておき、光軸に垂直な方向に電磁石により可変磁界
を印加して合成磁界ベクトルを変化させ、ガーネット単
結晶の磁化方向を変えてファラデー回転角を変化させ、
出射側ファイバに結合する光量を制御する光アッテネー
タが示されている。
長多重通信伝送システムの需要が拡大している。それに
伴い、光量をダイナミックに調整する可変光アッテネー
タの必要性がでてきている。使用用途として、チャンネ
ル毎の各波長の光量を調整したり、多重化された光を同
時に減衰することが挙げられる。光アッテネータの一つ
として、磁気光学効果を用いる方式がある。通常、偏光
子と検光子の問にファラデー回転角可変部品を配置する
構成がとられている。このファラデー回転角を可変する
部品では、ファラデー効果を有するガーネット単結晶に
異なる２方向以上から外部磁界を印加して、外部合成磁
界ベクトルを可変することにより、ガーネット単結晶を
透過する光のファラデー回転角を制御している（登録特
許２８１５５０９）。例えば、登録特許第２８１５５０
９号には、永久磁石によって光軸に平行な方向に、ガー
ネット単結晶の飽和磁界以上の固定磁界を印加する状態
にしておき、光軸に垂直な方向に電磁石により可変磁界
を印加して合成磁界ベクトルを変化させ、ガーネット単
結晶の磁化方向を変えてファラデー回転角を変化させ、
出射側ファイバに結合する光量を制御する光アッテネー
タが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なことを考慮して複数の光アッテネータを作製したとこ
ろ、減衰量の増加と共に偏波依存性損失（以下ＰＤＬと
略す：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃ
ｅ Ｌｏｓｓ）も増加し、ピーク値は１ｄＢ以上になっ
た。すでに幅広く光伝送システム内に採用されていて、
同じく磁気光学効果を利用した光デバイスである偏波無
依存光アイソレータなどに比べると格段に大きな値とな
った。ちなみに、偏波無依存型光アイソレータのＰＤＬ
の典型値は０．１ｄＢ程度である。この点を検討したと
ころ、複屈折素子を偏光子および検光子として利用した
場合、通常光と異常光がファラデー素子を通過する場所
が異なるため、ファラデー素子の各部分に印加される磁
界分布が異なるためであることが分かった。磁界分布に
影響する要因には、可変磁界の印加方向、可変磁界を発
生する電磁石のヨークの形状や寸法、ヨークとファラデ
ー素子の位置関係等が微妙に影響する。図１１は従来の
光アッテネータにおけるファラデー素子取付部材を例示
するもので、取付部材にはヨーク挿入溝２０とその中心
部に光線を通すための開口１５が設けられ、開口１５に
整列して溝２０の底にファラデー素子配置部２１が設け
られ、そこに１枚以上のガーネット結晶板よりなるファ
ラデー素子（図示せず）が収納される。ファラデー素子
は溝２０に開口している樹脂充填口１６，１７に熱又は
紫外線硬化性樹脂を充填することにより固定される。電
磁石のヨーク１０，１０は開口１５の両側で溝２０に挿
入され同様に硬化性樹脂で固定される。ここで、電磁石
のヨーク１０の先端の位置決め手段はなくファラデー素
子を基準にして固定されており、位置関係が一定になら
ず、またファラデー素子に対するヨークの面積も制限さ
れるなどの原因から上記のＰＤＬが大きくなる問題が生
じるものと考えられる。従って、本発明が解決しようと
する課題は、良好なＰＤＬ特性を有する光アッテネータ
を提供することである。
なことを考慮して複数の光アッテネータを作製したとこ
ろ、減衰量の増加と共に偏波依存性損失（以下ＰＤＬと
略す：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃ
ｅ Ｌｏｓｓ）も増加し、ピーク値は１ｄＢ以上になっ
た。すでに幅広く光伝送システム内に採用されていて、
同じく磁気光学効果を利用した光デバイスである偏波無
依存光アイソレータなどに比べると格段に大きな値とな
った。ちなみに、偏波無依存型光アイソレータのＰＤＬ
の典型値は０．１ｄＢ程度である。この点を検討したと
ころ、複屈折素子を偏光子および検光子として利用した
場合、通常光と異常光がファラデー素子を通過する場所
が異なるため、ファラデー素子の各部分に印加される磁
界分布が異なるためであることが分かった。磁界分布に
影響する要因には、可変磁界の印加方向、可変磁界を発
生する電磁石のヨークの形状や寸法、ヨークとファラデ
ー素子の位置関係等が微妙に影響する。図１１は従来の
光アッテネータにおけるファラデー素子取付部材を例示
するもので、取付部材にはヨーク挿入溝２０とその中心
部に光線を通すための開口１５が設けられ、開口１５に
整列して溝２０の底にファラデー素子配置部２１が設け
られ、そこに１枚以上のガーネット結晶板よりなるファ
ラデー素子（図示せず）が収納される。ファラデー素子
は溝２０に開口している樹脂充填口１６，１７に熱又は
紫外線硬化性樹脂を充填することにより固定される。電
磁石のヨーク１０，１０は開口１５の両側で溝２０に挿
入され同様に硬化性樹脂で固定される。ここで、電磁石
のヨーク１０の先端の位置決め手段はなくファラデー素
子を基準にして固定されており、位置関係が一定になら
ず、またファラデー素子に対するヨークの面積も制限さ
れるなどの原因から上記のＰＤＬが大きくなる問題が生
じるものと考えられる。従って、本発明が解決しようと
する課題は、良好なＰＤＬ特性を有する光アッテネータ
を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ファラデー効
果を有するガーネット単結晶に２方向から固定磁界と可
変磁界の外部磁界を印加することにより、上記ガーネッ
ト単結晶を透過する光線のファラデー回転角を制御する
光アッテネータにおいて、ファラデー効果を有するガー
ネット結晶を１個以上用いたファラデー素子を素子固定
部材に固定し、前記素子固定部材にファラデー素子の光
軸を横断する方向から前記ファラデー素子の両側面に近
接して位置決めストッパを設け、前記素子固定部材に前
記電磁石のヨーク先端部の光軸方向に対する位置決め溝
とを設け、前記可変磁界を印加する電磁石のヨーク先端
部の断面積が可変磁界の方向に対して垂直なファラデー
素子の断面積の１．７倍以上である前記電磁石の前記ヨ
ーク先端部を、前記位置決め溝に挿入し且つ前記位置決
めストッパに衝合させて可変磁界の方向に対する位置決
めをしたことを特徴とする光アッテネータを提供する。
本発明はまた、光軸を横断して延びた第１の溝と、前記
光軸に沿って前記第１の溝に開口した開口と、前記開口
の周りにおいて前記第１の溝に設けられた素子固定ステ
ージと、前記素子固定ステージの両側において前記第１
の溝を横断して前記光軸に対して直角な方向に延びた一
対の第２の溝とを有する素子固定部材、前記第１の溝に
前記光軸に整列して配置されたファラデー素子、及び前
記ファラデー素子を挟んで前記一対の第２の溝に嵌合さ
れた可変磁界を発生する電磁石のヨーク先端部とよりな
り、前記第２の溝の底面が、前記素子固定ステージに隣
接して配置されていて、前記ヨーク先端部の位置決めス
トッパを構成している光アッテネータを提供する。
果を有するガーネット単結晶に２方向から固定磁界と可
変磁界の外部磁界を印加することにより、上記ガーネッ
ト単結晶を透過する光線のファラデー回転角を制御する
光アッテネータにおいて、ファラデー効果を有するガー
ネット結晶を１個以上用いたファラデー素子を素子固定
部材に固定し、前記素子固定部材にファラデー素子の光
軸を横断する方向から前記ファラデー素子の両側面に近
接して位置決めストッパを設け、前記素子固定部材に前
記電磁石のヨーク先端部の光軸方向に対する位置決め溝
とを設け、前記可変磁界を印加する電磁石のヨーク先端
部の断面積が可変磁界の方向に対して垂直なファラデー
素子の断面積の１．７倍以上である前記電磁石の前記ヨ
ーク先端部を、前記位置決め溝に挿入し且つ前記位置決
めストッパに衝合させて可変磁界の方向に対する位置決
めをしたことを特徴とする光アッテネータを提供する。
本発明はまた、光軸を横断して延びた第１の溝と、前記
光軸に沿って前記第１の溝に開口した開口と、前記開口
の周りにおいて前記第１の溝に設けられた素子固定ステ
ージと、前記素子固定ステージの両側において前記第１
の溝を横断して前記光軸に対して直角な方向に延びた一
対の第２の溝とを有する素子固定部材、前記第１の溝に
前記光軸に整列して配置されたファラデー素子、及び前
記ファラデー素子を挟んで前記一対の第２の溝に嵌合さ
れた可変磁界を発生する電磁石のヨーク先端部とよりな
り、前記第２の溝の底面が、前記素子固定ステージに隣
接して配置されていて、前記ヨーク先端部の位置決めス
トッパを構成している光アッテネータを提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明は、ファラデー効果を有す
るガーネット単結晶に２方向から固定磁界と可変磁界の
外部磁界を印加することにより、上記ガーネット単結晶
を透過する光線のファラデー回転角を可変して、透過光
量を制御する光アッテネータに関するものである。例と
して図１に光アッテネータの基本構成図を示す。光ビー
ム６が偏光子２、ガーネット結晶からなる複数のファラ
デー素子１、検光子２’、位相補償プリズム３の順に通
過し、減衰された光ビーム６’を出射するように構成す
る。外部磁界印加手段は、ファラデー素子１の両側に配
置した永久磁石４，４’によって光軸に平行な磁界を印
加すると共に電磁石５（図にはヨークの両先端部のみが
図示されている）によって光軸に垂直な可変磁界を印加
するものである。また、偏波無依存性を得るために、偏
光子２と検光子２’にはウェッジ状偏光分離素子を用い
ている。そのウェッジ状偏光分離素子には複屈折結晶を
用いている。そのため、ファラデー素子（ガーネット結
晶）に対して入射側に配置される偏光子２において、光
線６は常光と異常光に分離し、偏光分離状態でガーネッ
ト結晶に入射する。そして、ガーネット結晶の通過時に
ファラデー効果により偏光方向がそれぞれ回転する。こ
の動作については登録特許２８１５５０９に開示されて
いる。つまり、光線がガーネット結晶を通過する際に
は、常光と異常光に偏光分離しガーネット結晶内の異な
る位置を通過している。これより、原理的には、両偏光
分離光のファラデー回転角が互いに異なるとＰＤＬが生
じることとなる。
るガーネット単結晶に２方向から固定磁界と可変磁界の
外部磁界を印加することにより、上記ガーネット単結晶
を透過する光線のファラデー回転角を可変して、透過光
量を制御する光アッテネータに関するものである。例と
して図１に光アッテネータの基本構成図を示す。光ビー
ム６が偏光子２、ガーネット結晶からなる複数のファラ
デー素子１、検光子２’、位相補償プリズム３の順に通
過し、減衰された光ビーム６’を出射するように構成す
る。外部磁界印加手段は、ファラデー素子１の両側に配
置した永久磁石４，４’によって光軸に平行な磁界を印
加すると共に電磁石５（図にはヨークの両先端部のみが
図示されている）によって光軸に垂直な可変磁界を印加
するものである。また、偏波無依存性を得るために、偏
光子２と検光子２’にはウェッジ状偏光分離素子を用い
ている。そのウェッジ状偏光分離素子には複屈折結晶を
用いている。そのため、ファラデー素子（ガーネット結
晶）に対して入射側に配置される偏光子２において、光
線６は常光と異常光に分離し、偏光分離状態でガーネッ
ト結晶に入射する。そして、ガーネット結晶の通過時に
ファラデー効果により偏光方向がそれぞれ回転する。こ
の動作については登録特許２８１５５０９に開示されて
いる。つまり、光線がガーネット結晶を通過する際に
は、常光と異常光に偏光分離しガーネット結晶内の異な
る位置を通過している。これより、原理的には、両偏光
分離光のファラデー回転角が互いに異なるとＰＤＬが生
じることとなる。
【０００６】図２に減衰量１８．５ｄＢにおける分離光
間のファラデー回転角ズレとＰＤＬの関係を計算した結
果を示す。関係式は式１に示す。ここで、φはウェッジ
状偏光分離素子の光学軸相対角度、Δθは常光と異常光
間のファラデー回転角のズレ、Ａｔｔは減衰量、θｆＡ
ｔｔは所定の減衰量が得られる際のファラデー回転角を
示している。これより、
間のファラデー回転角ズレとＰＤＬの関係を計算した結
果を示す。関係式は式１に示す。ここで、φはウェッジ
状偏光分離素子の光学軸相対角度、Δθは常光と異常光
間のファラデー回転角のズレ、Ａｔｔは減衰量、θｆＡ
ｔｔは所定の減衰量が得られる際のファラデー回転角を
示している。これより、
【数１】
ファラデー回転角のズレの増加と共にＰＤＬが大きくな
ることが分かる。また、ファラデー回転角はガーネット
単結晶に印加される外部磁界に依存し変化する。そのた
め、偏光分離光間のファラデー回転角ズレの低減には、
結晶になるべく均一な磁界を印加する必要がある。しか
し、電磁石により印加される可変磁界の強度は電磁石の
ヨーク寸法、形状、ガーネット結晶に対する相対位置等
に依存するので、その制御が困難である。
ることが分かる。また、ファラデー回転角はガーネット
単結晶に印加される外部磁界に依存し変化する。そのた
め、偏光分離光間のファラデー回転角ズレの低減には、
結晶になるべく均一な磁界を印加する必要がある。しか
し、電磁石により印加される可変磁界の強度は電磁石の
ヨーク寸法、形状、ガーネット結晶に対する相対位置等
に依存するので、その制御が困難である。
【０００７】可変磁界を印加する電磁石の磁界印加領域
（ファラデー素子配置部）を図３に示す。両ヨーク１０
には導線コイル１１が巻回され、それに可変電流を流す
ことにより両ヨーク間に可変磁界を発生させ、ヨーク間
の領域に配置された１個以上のガーネット結晶からなる
ファラデー素子に可変磁界を印加して光の減衰量を調整
する。
（ファラデー素子配置部）を図３に示す。両ヨーク１０
には導線コイル１１が巻回され、それに可変電流を流す
ことにより両ヨーク間に可変磁界を発生させ、ヨーク間
の領域に配置された１個以上のガーネット結晶からなる
ファラデー素子に可変磁界を印加して光の減衰量を調整
する。
【０００８】この領域内に印加される外部磁界ベクトル
の角度分布を計算した結果を図４に示す。計算条件とし
ては電磁石の両ヨーク１０、１０の間隔を１ｍｍ、ヨー
ク先端部の断面寸法を１×１ｍｍ、コイル巻数を両側コ
イルで１５００ｔｕｒｎ、ワイヤー径をφ０．１ｍｍ、
電磁石電流を７０ｍＡに設定した。また、光軸に対して
平行な磁界印加用としてヨーク前後に２個の永久磁石
４，４’（図１を参照）を配置したモデルを設定した。
永久磁石４，４’の寸法は外径×内径×長さ＝３．５×
ｌ．３×ｌ．０で、ヨーク中心から永久磁石中心までの
距離はそれぞれ３．５ｍｍとした。これより最も分布の
良好な箇所は中心付近であることがわかる。そのため、
ＰＤＬ特性の低減には素子をなるべく電磁石ヨーク中心
に配置する必要があると推測される。
の角度分布を計算した結果を図４に示す。計算条件とし
ては電磁石の両ヨーク１０、１０の間隔を１ｍｍ、ヨー
ク先端部の断面寸法を１×１ｍｍ、コイル巻数を両側コ
イルで１５００ｔｕｒｎ、ワイヤー径をφ０．１ｍｍ、
電磁石電流を７０ｍＡに設定した。また、光軸に対して
平行な磁界印加用としてヨーク前後に２個の永久磁石
４，４’（図１を参照）を配置したモデルを設定した。
永久磁石４，４’の寸法は外径×内径×長さ＝３．５×
ｌ．３×ｌ．０で、ヨーク中心から永久磁石中心までの
距離はそれぞれ３．５ｍｍとした。これより最も分布の
良好な箇所は中心付近であることがわかる。そのため、
ＰＤＬ特性の低減には素子をなるべく電磁石ヨーク中心
に配置する必要があると推測される。
【０００９】これを実験的に確認した。均一磁場中にお
いてＰＤＬ特性が向上するか確認する実験を行った。図
５に示す対称電磁石ヨークと非対称電磁石ヨークを有す
る光アッテネータを試作し、各サンプルにおけるＰＤＬ
とアッテネーションの入射位置面内分布を評価した。対
称電磁石ヨークサンプルは左右ヨークを対称に配置、非
対称電磁石ヨークサンプルは片側ヨークを約１００μｍ
ずらして配置したものである。
いてＰＤＬ特性が向上するか確認する実験を行った。図
５に示す対称電磁石ヨークと非対称電磁石ヨークを有す
る光アッテネータを試作し、各サンプルにおけるＰＤＬ
とアッテネーションの入射位置面内分布を評価した。対
称電磁石ヨークサンプルは左右ヨークを対称に配置、非
対称電磁石ヨークサンプルは片側ヨークを約１００μｍ
ずらして配置したものである。
【００１０】評価結果を図６に示す。その結果をまとめ
ると、アッテネーションはヨーク間の中心ほど小さな値
となった。また非対称ヨークサンプルは最小ピーク位置
が中心より約１００μｍずれていた。これらは中心ほど
磁界の絶対値が小さくなる磁場解析結果と一致する。ま
た、ＰＤＬの分布も電磁石ヨーク間の中心ほど小さな値
となり、最小ピーク位置はアッテネーションとほぼ同じ
く中心より約１００μｍずれていた。つまり磁界分布が
良好な電磁石ヨーク間の中心ではＰＤＬも良好になるこ
とがわかる。
ると、アッテネーションはヨーク間の中心ほど小さな値
となった。また非対称ヨークサンプルは最小ピーク位置
が中心より約１００μｍずれていた。これらは中心ほど
磁界の絶対値が小さくなる磁場解析結果と一致する。ま
た、ＰＤＬの分布も電磁石ヨーク間の中心ほど小さな値
となり、最小ピーク位置はアッテネーションとほぼ同じ
く中心より約１００μｍずれていた。つまり磁界分布が
良好な電磁石ヨーク間の中心ではＰＤＬも良好になるこ
とがわかる。
【００１１】以上より、ＰＤＬ特性の向上には、ファラ
デー素子への外部印加磁界の分布を良好にすることが必
要である。また、磁界分布を良好にするためには素子を
なるべく電磁石ヨーク間の中心に配置し、なおかつ電磁
石ヨーク先端部の断面積をファラデー素子部面積より大
きくすることが有効である。その際に、ファラデー素子
固定部材およびその周辺にヨーク挿入時のストッパを設
けることにより電磁石ヨークの対称性が向上し、ＰＤＬ
特性は良好な値となる。また、素子固定部材およびその
周辺に電磁石ヨークの光軸に対する位置決め溝を設ける
ことによりファラデー素子を光軸方向に対して電磁石中
心に配置できることとなる。また、可変磁界を印加する
電磁石ヨークにおいて、可変磁界の方向に対して垂直な
面のヨーク先端部の断面積が、可変磁界の方向に対して
垂直な面のファラデー素子の断面積よりも大きいほどフ
ァラデー素子が感じる磁界の均一性は向上することとな
る。さらに、素子固定部材のストッパがあると、ヨーク
が素子に触れないため、温度変化に対する熱膨張や経時
変化に対する信頼性が向上する。
デー素子への外部印加磁界の分布を良好にすることが必
要である。また、磁界分布を良好にするためには素子を
なるべく電磁石ヨーク間の中心に配置し、なおかつ電磁
石ヨーク先端部の断面積をファラデー素子部面積より大
きくすることが有効である。その際に、ファラデー素子
固定部材およびその周辺にヨーク挿入時のストッパを設
けることにより電磁石ヨークの対称性が向上し、ＰＤＬ
特性は良好な値となる。また、素子固定部材およびその
周辺に電磁石ヨークの光軸に対する位置決め溝を設ける
ことによりファラデー素子を光軸方向に対して電磁石中
心に配置できることとなる。また、可変磁界を印加する
電磁石ヨークにおいて、可変磁界の方向に対して垂直な
面のヨーク先端部の断面積が、可変磁界の方向に対して
垂直な面のファラデー素子の断面積よりも大きいほどフ
ァラデー素子が感じる磁界の均一性は向上することとな
る。さらに、素子固定部材のストッパがあると、ヨーク
が素子に触れないため、温度変化に対する熱膨張や経時
変化に対する信頼性が向上する。
【００１２】図１に示す基本構成の光アッテネータを作
製した。光ビーム６が偏光子２、３枚のガーネット結晶
よりなるファラデー素子１、検光子２’、位相補償プリ
ズム３を通過して減衰した光ビーム６’を得るように構
成する。また、光ビームがファラデー素子１の（１１
１）面に垂直に入射するようにファラデー素子１を配置
した。ファラデー素子１には、２個の永久磁石４，４’
により光ビームと並行方向に磁界が印加され、電磁石５
により光ビームと垂直方向に磁界が印加されている。永
久磁石４、４’によりファラデー素子１を磁気飽和状態
にしておき、電磁石５に供給する電流を変化すること
で、透過光ビームのファラデー回転角を連続的に変化さ
せ、出射光ビームの光量を変化させる。また、偏光子２
と検光子２’のそれぞれを通過する偏光面のなす相対角
度は１０５度とした。
製した。光ビーム６が偏光子２、３枚のガーネット結晶
よりなるファラデー素子１、検光子２’、位相補償プリ
ズム３を通過して減衰した光ビーム６’を得るように構
成する。また、光ビームがファラデー素子１の（１１
１）面に垂直に入射するようにファラデー素子１を配置
した。ファラデー素子１には、２個の永久磁石４，４’
により光ビームと並行方向に磁界が印加され、電磁石５
により光ビームと垂直方向に磁界が印加されている。永
久磁石４、４’によりファラデー素子１を磁気飽和状態
にしておき、電磁石５に供給する電流を変化すること
で、透過光ビームのファラデー回転角を連続的に変化さ
せ、出射光ビームの光量を変化させる。また、偏光子２
と検光子２’のそれぞれを通過する偏光面のなす相対角
度は１０５度とした。
【００１３】また、ファラデー素子は、図７に示す素子
固定部材１２に接着固定した。より詳しく述べると、素
子固定部材１２は、光軸を横断して延びる第１の溝２０
と、溝２０の中央部分に設けられたファラデ素子配置ス
テージ１８と、前記光軸に沿って溝２０内のファラデ素
子配置ステージ１８に開口した開口１５と、前記ファラ
デー素子配置ステージ１８の両側に近接して前記第１の
溝を横断して前記光軸に対して直角な方向に延びた一対
のヨーク位置決め溝１４とからなる。又、ファラデ素子
配置ステージ１８の位置において、第１の溝２０の壁面
には樹脂注入口１６，１７が整列し開口している。ヨー
ク位置決め溝１４のうち第１の溝２０に隣接する部分
（図７（ａ）において２点鎖線で記した部分はヨークの
ストッパ部１３を形成する。図１１に示した従来技術と
は違い、第１の溝２０はファラデー素子の位置決め溝で
あって、ヨーク位置決めはヨーク位置決め溝１４とスト
ッパ部１３を利用して行われる。第１の溝２０とヨーク
位置決め溝１４の一方の面の間に図示のように段差部を
設ければ、ヨークストッパ部１３の面積を拡大できると
共に、ファラデー素子を光軸方向のヨーク中心に配置す
ることができ、ファラデー素子に印加される磁界を均一
化できる。
固定部材１２に接着固定した。より詳しく述べると、素
子固定部材１２は、光軸を横断して延びる第１の溝２０
と、溝２０の中央部分に設けられたファラデ素子配置ス
テージ１８と、前記光軸に沿って溝２０内のファラデ素
子配置ステージ１８に開口した開口１５と、前記ファラ
デー素子配置ステージ１８の両側に近接して前記第１の
溝を横断して前記光軸に対して直角な方向に延びた一対
のヨーク位置決め溝１４とからなる。又、ファラデ素子
配置ステージ１８の位置において、第１の溝２０の壁面
には樹脂注入口１６，１７が整列し開口している。ヨー
ク位置決め溝１４のうち第１の溝２０に隣接する部分
（図７（ａ）において２点鎖線で記した部分はヨークの
ストッパ部１３を形成する。図１１に示した従来技術と
は違い、第１の溝２０はファラデー素子の位置決め溝で
あって、ヨーク位置決めはヨーク位置決め溝１４とスト
ッパ部１３を利用して行われる。第１の溝２０とヨーク
位置決め溝１４の一方の面の間に図示のように段差部を
設ければ、ヨークストッパ部１３の面積を拡大できると
共に、ファラデー素子を光軸方向のヨーク中心に配置す
ることができ、ファラデー素子に印加される磁界を均一
化できる。
【００１４】図８に示すように、第１の溝１９のファラ
デー素子配置ステージ１３にファラデー素子１を装入
し、光軸に整列してファラデー素子を配置し、樹脂注入
口１６，１７から硬化性樹脂を注入してファラデー素子
を固定する。次いで一対のヨーク位置決め溝１４に電磁
石のヨーク１０を前記ファラデー素子を挟むようにして
嵌合し、ヨーク先端を溝の底面のヨーク位置決めストッ
パ部１３に押し当て、硬化性樹脂を溝１４に注入してこ
れらを固定する。これにより、ヨーク先端が正確に位置
決めされる。又、ヨーク位置決め溝１４の両壁面により
ヨーク１０の光軸方向の位置決めが可能となる。更に、
ヨーク位置決め溝１４のストッパ部１３の断面は図７
（ａ）及び図８（ｂ）に示したように、第１の溝２０よ
りも大きいので、ファラデー素子１に印加される磁界の
分布が一層均一化する。以上のように本発明による素子
固定部材を利用して電磁石ヨークを固定したので、電磁
石ヨークの対称性が向上し、さらにヨークが素子に触れ
ないため、品質信頼性が向上する。また、電磁石ヨーク
先端部の寸法が１．３×１．２ｍｍの電磁石ヨークを用
いた。電磁石ヨークの断面積は素子断面の面積より約
１．７倍の大きさに設定した。
デー素子配置ステージ１３にファラデー素子１を装入
し、光軸に整列してファラデー素子を配置し、樹脂注入
口１６，１７から硬化性樹脂を注入してファラデー素子
を固定する。次いで一対のヨーク位置決め溝１４に電磁
石のヨーク１０を前記ファラデー素子を挟むようにして
嵌合し、ヨーク先端を溝の底面のヨーク位置決めストッ
パ部１３に押し当て、硬化性樹脂を溝１４に注入してこ
れらを固定する。これにより、ヨーク先端が正確に位置
決めされる。又、ヨーク位置決め溝１４の両壁面により
ヨーク１０の光軸方向の位置決めが可能となる。更に、
ヨーク位置決め溝１４のストッパ部１３の断面は図７
（ａ）及び図８（ｂ）に示したように、第１の溝２０よ
りも大きいので、ファラデー素子１に印加される磁界の
分布が一層均一化する。以上のように本発明による素子
固定部材を利用して電磁石ヨークを固定したので、電磁
石ヨークの対称性が向上し、さらにヨークが素子に触れ
ないため、品質信頼性が向上する。また、電磁石ヨーク
先端部の寸法が１．３×１．２ｍｍの電磁石ヨークを用
いた。電磁石ヨークの断面積は素子断面の面積より約
１．７倍の大きさに設定した。
【００１５】ファラデー素子は次のように作製した。非
磁性ガーネット基板上に液相エピタキシャル法によりガ
ーネット単結晶を育成した。非磁性ガーネット基板に付
けられているオリエンテーションフラット面を参照し、
＜−１−１２＞方向に対して並行垂直に１１ｍｍ間隔に
切断し、＜−１−１２＞方向に対して垂直な辺の右上に
角取りを行なった。次に研磨により基板を除去した後、
大気中で１０３０℃、２０時間熱処理した。熱処理する
のは成長誘導磁気異方性を低減するためである。次にフ
ァラデー回転角が約３２°となる仕上げ厚み寸法（約
０．３ｍｍ）まで鏡面研磨し、その後両面に反射防止膜
を形成する。次に、反射防止膜を形成した１１ｍｍ角ガ
ーネット単結晶の４辺に対して平行垂直方向へ１ｍｍ角
に切断し、＜−１−１２＞方向に対して垂直な辺の右上
に角取りを行なった（図９）。角取りを行なうのは切断
後のチップ状態でも結晶方位を明確にするためである。
この１ｍｍ角ガーネット単結晶を３個用いてファラデー
素子とした。
磁性ガーネット基板上に液相エピタキシャル法によりガ
ーネット単結晶を育成した。非磁性ガーネット基板に付
けられているオリエンテーションフラット面を参照し、
＜−１−１２＞方向に対して並行垂直に１１ｍｍ間隔に
切断し、＜−１−１２＞方向に対して垂直な辺の右上に
角取りを行なった。次に研磨により基板を除去した後、
大気中で１０３０℃、２０時間熱処理した。熱処理する
のは成長誘導磁気異方性を低減するためである。次にフ
ァラデー回転角が約３２°となる仕上げ厚み寸法（約
０．３ｍｍ）まで鏡面研磨し、その後両面に反射防止膜
を形成する。次に、反射防止膜を形成した１１ｍｍ角ガ
ーネット単結晶の４辺に対して平行垂直方向へ１ｍｍ角
に切断し、＜−１−１２＞方向に対して垂直な辺の右上
に角取りを行なった（図９）。角取りを行なうのは切断
後のチップ状態でも結晶方位を明確にするためである。
この１ｍｍ角ガーネット単結晶を３個用いてファラデー
素子とした。
【００１６】図７に示すヨークストッパを有する素子固
定部材に３枚のファラデー素子を配置し、上下のφ０．
７ｍｍの穴から紫外線硬化樹脂を注入し、接着固定し
た。その際にファラデー素子が素子配置ステージからは
み出さないよう位置決めをしてから固定した。電磁石部
の固定では、電磁石ヨーク先端部を素子固定部材のヨー
クストッパ部に押し付けた状態で接着固定した。これに
より左右の電磁石ヨークの対称性が向上し、ヨーク間隔
も安定することとなる。
定部材に３枚のファラデー素子を配置し、上下のφ０．
７ｍｍの穴から紫外線硬化樹脂を注入し、接着固定し
た。その際にファラデー素子が素子配置ステージからは
み出さないよう位置決めをしてから固定した。電磁石部
の固定では、電磁石ヨーク先端部を素子固定部材のヨー
クストッパ部に押し付けた状態で接着固定した。これに
より左右の電磁石ヨークの対称性が向上し、ヨーク間隔
も安定することとなる。
【００１７】このようにヨークストッパを有する素子固
定部材を用いて試作した光アッテネータにおいて、ＰＤ
Ｌとアッテネーションの電流特性および、アッテネーシ
ョン１８．５ｄＢにおけるＰＤＬ値を評価した結果を図
１０に示す。ＰＤＬの電流特性は、アッテネーションピ
ークが得られる電流値における最大ＰＤＬ値は０．５ｄ
Ｂ程度であった。また、アッテネーション１８．５ｄＢ
におけるＰＤＬ値は、試作１４個中の平均値０．２５ｄ
Ｂであり、良好な特性であった。
定部材を用いて試作した光アッテネータにおいて、ＰＤ
Ｌとアッテネーションの電流特性および、アッテネーシ
ョン１８．５ｄＢにおけるＰＤＬ値を評価した結果を図
１０に示す。ＰＤＬの電流特性は、アッテネーションピ
ークが得られる電流値における最大ＰＤＬ値は０．５ｄ
Ｂ程度であった。また、アッテネーション１８．５ｄＢ
におけるＰＤＬ値は、試作１４個中の平均値０．２５ｄ
Ｂであり、良好な特性であった。
【００１８】比較例として、図１１に示すヨークストッ
パを有さない素子固定部材を用い、および電磁石ヨーク
先端部の寸法が１．０×１．２ｍｍのヨークを用いて試
作した光アッテネータにおいて、ＰＤＬとアッテネーシ
ョンの電流特性および、アッテネーション１８．５ｄＢ
におけるＰＤＬ値を評価した結果を図１２に示す。ＰＤ
Ｌの電流特性は、アッテネーションピークが得られる電
流値における最大ＰＤＬ値は１．２ｄＢを越えている。
またアッテネーション１８．５ｄＢにおけるＰＤＬ値
は、試作９個中の平均値０．５３ｄＢであった。本発明
に基づき作製したサンプルより約２倍大きなＰＤＬ値と
なっており、本発明がＰＤＬ特性の向上に有効であるこ
とがわかる。
パを有さない素子固定部材を用い、および電磁石ヨーク
先端部の寸法が１．０×１．２ｍｍのヨークを用いて試
作した光アッテネータにおいて、ＰＤＬとアッテネーシ
ョンの電流特性および、アッテネーション１８．５ｄＢ
におけるＰＤＬ値を評価した結果を図１２に示す。ＰＤ
Ｌの電流特性は、アッテネーションピークが得られる電
流値における最大ＰＤＬ値は１．２ｄＢを越えている。
またアッテネーション１８．５ｄＢにおけるＰＤＬ値
は、試作９個中の平均値０．５３ｄＢであった。本発明
に基づき作製したサンプルより約２倍大きなＰＤＬ値と
なっており、本発明がＰＤＬ特性の向上に有効であるこ
とがわかる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明によると、ファラ
デー素子に印加される可変磁界が均一化するために、Ｐ
ＤＬ特性が向上する。
デー素子に印加される可変磁界が均一化するために、Ｐ
ＤＬ特性が向上する。
【図１】光アッテネータの構成図である。
【図２】分離光間のファラデー回転角ズレとＰＤＬの関
係を計算した結果である。
係を計算した結果である。
【図３】可変磁界を印加する電磁石の磁界印加領域内で
ある。
ある。
【図４】磁界印加領域内の磁界分布の計算結果である。
【図５】対称電磁石ヨークと非対称電磁石ヨークサンプ
ルである。
ルである。
【図６】対称電磁石ヨークと非対称電磁石ヨークサンプ
ルにおけるＰＤＬとアッテネーションの入射位置面内分
布特性の評価結果である。
ルにおけるＰＤＬとアッテネーションの入射位置面内分
布特性の評価結果である。
【図７】ヨークストッパおよびヨーク位置決め溝を有す
る素子固定部材であり、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正
面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は平面図、及び（ｅ）は
底面図である。
る素子固定部材であり、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正
面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は平面図、及び（ｅ）は
底面図である。
【図８】素子固定部材への素子接着、およびヨークの押
し付け接着を示す概略図であり、（ａ）は左側面図、
（ｂ）は背面図、及び（ｃ）は背面下側より見た斜視図
である。
し付け接着を示す概略図であり、（ａ）は左側面図、
（ｂ）は背面図、及び（ｃ）は背面下側より見た斜視図
である。
【図９】角取りを行なった１ｍｍ角ガーネット単結晶を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図１０】実施例におけるＰＤＬとアッテネーションの
電流特性、およびアッテネーション１８．５ｄＢにおけ
るＰＤＬ値のサンプル毎特性である。
電流特性、およびアッテネーション１８．５ｄＢにおけ
るＰＤＬ値のサンプル毎特性である。
【図１１】ヨークストッパを有さない素子固定部材であ
り、（ａ）は右側面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は平面
図、及び（ｄ）は底面図である。
り、（ａ）は右側面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は平面
図、及び（ｄ）は底面図である。
【図１２】比較例におけるＰＤＬとアッテネーションの
電流特性、およびアッテネーション１８．５ｄＢにおけ
るＰＤＬ値のサンプル毎特性である。
電流特性、およびアッテネーション１８．５ｄＢにおけ
るＰＤＬ値のサンプル毎特性である。
１ ファラデー素子
２ 偏光子
２’ 検光子
３ 位相補償プリズム
４、４’ 永久磁石
５ 電磁石
１０ 電磁石のヨーク
１１ 電磁石のコイル
２０ 素子固定部材
１３ ヨーク固定ストッパ
１４ ヨーク位置決め溝
１５ 開口
１６、１７ 樹脂充填用の開口
１８ 素子配置ステージ
２０ 第１の溝
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−61770（ＪＰ，Ａ)
登録実用新案3009560（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/09
Claims (2)
- 【請求項１】 ファラデー効果を有するガーネット単結
晶に２方向から固定磁界と可変磁界の外部磁界を印加す
ることにより、上記ガーネット単結晶を透過する光線の
ファラデー回転角を制御する光アッテネータにおいて、 ファラデー効果を有するガーネット結晶を１個以上用い
たファラデー素子を素子固定部材に固定し、前記素子固
定部材にファラデー素子の光軸を横断する方向から前記
ファラデー素子の両側面に近接して位置決めストッパを
設け、前記素子固定部材に前記電磁石のヨーク先端部の
光軸方向に対する位置決め溝とを設け、前記可変磁界を
印加する電磁石のヨーク先端部の断面積が可変磁界の方
向に対して垂直なファラデー素子の断面積の１．７倍以
上である前記電磁石の前記ヨーク先端部を、前記位置決
め溝に挿入し且つ前記位置決めストッパに衝合させて可
変磁界の方向に対する位置決めをしたことを特徴とする
光アッテネータ。 - 【請求項２】 光軸を横断して延びた第１の溝と、前記
光軸に沿って前記第１の溝に開口した開口と、前記開口
の周りにおいて前記第１の溝に設けられた素子固定ステ
ージと、前記素子固定ステージの両側において前記第１
の溝を横断して前記光軸に対して直角な方向に延びた一
対の第２の溝とを有する素子固定部材、前記第１の溝に
前記光軸に整列して配置されたファラデー素子、及び前
記ファラデー素子を挟んで前記一対の第２の溝に嵌合さ
れた可変磁界を発生する電磁石のヨーク先端部とよりな
り、前記第２の溝の底面が、前記素子固定ステージに隣
接して配置されていて、前記ヨーク先端部の位置決めス
トッパを構成している光アッテネータ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000380147A JP3510205B2 (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 光アッテネータ |
| US10/130,740 US6747782B2 (en) | 2000-11-30 | 2001-11-30 | Faraday rotator and optical attenuator |
| EP01987610A EP1343043A1 (en) | 2000-11-30 | 2001-11-30 | Faraday rotator and optical attenuator |
| PCT/JP2001/010508 WO2002044798A1 (en) | 2000-11-30 | 2001-11-30 | Faraday rotator and optical attenuator |
| CNB018043224A CN1222812C (zh) | 2000-11-30 | 2001-11-30 | 法拉第旋转器和光衰减器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000380147A JP3510205B2 (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 光アッテネータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002182175A JP2002182175A (ja) | 2002-06-26 |
| JP3510205B2 true JP3510205B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=18848385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000380147A Expired - Fee Related JP3510205B2 (ja) | 2000-11-30 | 2000-12-14 | 光アッテネータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3510205B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3009560U (ja) | 1994-09-28 | 1995-04-04 | 富士電気化学株式会社 | 電磁駆動式磁気光学装置 |
-
2000
- 2000-12-14 JP JP2000380147A patent/JP3510205B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3009560U (ja) | 1994-09-28 | 1995-04-04 | 富士電気化学株式会社 | 電磁駆動式磁気光学装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002182175A (ja) | 2002-06-26 |
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