JP6291364B2 - 偏波制御素子 - Google Patents

Description

本発明は光の偏波制御技術に関する。例えば光通信において偏波依存性を有する光学素子を光が通過する際の偏波を制御する偏波制御素子に関する。

光は電磁波の一種で、直交する電界と磁界が振動しながら伝搬する。電磁波の電界についてある規定軸に対する水平成分をＥ_ｘ、垂直成分をＥ_ｙとすると、Ｅ_ｘ及びＥ_ｙは、振幅Ｅ_０ｘ及びＥ_０ｙ、波数ａ、角周波数ω、進行方向座標ｚ、時間ｔ、位相差εを用いて、以下の（式１）及び（式２）のように示される。
Ｅ_ｘ＝Ｅ_０ｘｃｏｓ(ａｚ−ωｔ) （式１）
Ｅ_ｙ＝Ｅ_０ｙｃｏｓ(ａｚ−ωｔ＋ε) （式２）

偏波とは、（式１）及び（式２）が合成された電界の振動状態であり、振幅Ｅ_０ｘ、Ｅ_０ｙと位相差εとによって決定される。電界を含む面を電界振動面とすると、電界振動面が一定の偏波は直線偏波と呼ばれる。電界振動面が螺旋軌道を描く偏波は楕円偏波と呼ばれ、電磁波の伝搬方向への電界振動面の射影が円となるものを特に円偏波と呼ぶ。このとき、電磁波の伝搬方向への電界振動面の射影が描く楕円の長軸が水平軸となす面を偏波面とする。偏波面は電磁波の電界振動面と一致し、偏波面が変化するとＥ_ｘ及びＥ_ｙの振幅比Ｅ_０ｘ／Ｅ_０ｙが変化する。直線偏波は、楕円偏波の短軸成分がないものと考えることができる。

光通信で用いる光ファイバはコアの真円からのずれや、外部応力などが原因でファイバ通過後の偏波面・位相差がランダムに時間変動するため、ファイバから出射される光の偏波はランダムに変化する。光通信で用いる光学素子は偏波依存性を持つ場合が多い。例えば、液晶素子やＳｉ細線導波路のように、特定の偏波面を持つ直線偏波でないと損失が発生する光学素子が多数存在する。これらの光学素子を機能させるためには、入射する光の偏波を特定の偏波面に制御することが必要であり、そのために波長板やファラデー回転子が用いられている。

図１は、従来の偏光子の構成を示す。図１（ａ）及び（ｂ）には、複数の金属細線１０１が周期的な配列で構成された偏光子１００が示されている。金属細線１０１は、使用する電磁波の波長の半分以下の周期で配列される。例えば光通信で使用する波長１．５５μｍの電磁波に対して、金属細線１０１の配列周期は７７５ｎｍ以下となる。

図１（ａ）に示されるように、電磁波の電界１０２が金属細線１０１の長手方向に平行に入射してきたときに当該電磁波を遮断する。また、図１（ｂ）に示されるように、偏光子１００は、電磁波の電界１０２が金属細線１０１の長手方向に垂直に入射してきたときに当該電磁波を透過させる。このため、電磁波が任意の偏波面で入射しても、常に金属細線１０１の長手方向に垂直な成分を取り出し、この方向に偏波面を持つ直線偏波を出射することができる。一方で、金属細線１０１の長手方向に垂直でない偏波面を持つ成分を遮断してしまうため、電磁波のパワー損失が生じる。

図２は、従来技術であるファラデー回転子の構成を示す。図２に示されるように、ファラデー回転子２００は、素子２０１に電磁波の進行方向と平行に一定の磁場２０２を印加することで、偏波面を回転させる素子である。ファラデー回転子２００における偏波面回転量θは、素子のヴェルデ定数ｖ、磁場強度Ｂ、素子の長さｌを用いて、θ＝ｖＢｌで表される。素子２０１は、使用する電磁波の周波数で電磁波を透過する磁性体であり、例えばイットリウム鉄ガーネット(ＹＩＧ：Yttrium Iron Garnet)などが使用される。偏波面を４５°回転させるためには、ＹＩＧの厚さは１ｍｍ程度となる。ファラデー回転子２００は、電磁波を遮断することなく偏波面を回転させることができる。一方で、回転角２０３は素子２０１の厚さや印加される磁場２０２により決定されるため、入射電磁波の偏波面に対し一定の回転角が加わって電磁波が出射されるのみであり、任意の偏波面を有する偏波を常に一定の偏波面を有する直線偏波に変換して出射することができない。

従来技術であるファラデー回転子による偏波面の変化を図３に示すポアンカレ球を用いて説明する。ポアンカレ球とは、図３（ａ）に示すように偏波を半径１の球上の点に対応させたものである。偏波を表現するストークスパラメータＳ_０、Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３について、振幅Ｅ_０ｘ、Ｅ_０ｙと位相差εの時間変化が十分小さいとき、電磁波の強度Ｓ_０＝Ｅ_０ｘ ^２＋Ｅ_０ｙ ^２は一定であり、ストークスパラメータＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３は以下の（式３）〜（式５）でそれぞれ示される。
Ｓ_１＝Ｅ_０ｘ ^２−Ｅ_０ｙ ^２ （式３）
Ｓ_２＝２Ｅ_０ｘＥ_０ｙｃｏｓε （式４）
Ｓ_３＝２Ｅ_０ｘＥ_０ｙｓｉｎε （式５）

任意のＥ_０ｘ、Ｅ_０ｙ、εに対して、Ｓ_１ ^２＋Ｓ_２ ^２＋Ｓ_３ ^２＝Ｓ_０ ^２が成り立つ。Ｓ_０＝１とすれば、Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３は−１〜１の値をとり、(Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３)を座標とする点は半径１のポアンカレ球上にあることがわかる。地球の北極・南極に対応する点がそれぞれ右回り・左回りの円偏波を表し、赤道上は直線偏波を表し、Ｓ_１軸と交わる点は、それぞれ水平・垂直な直線偏波を表す。任意の偏波面を有する偏波を特定の偏波面を有する偏波に変換して出射することは、ポアンカレ球上で偏波を任意の1点に集めることを意味する。

ファラデー回転子による偏波面回転は、位相差εは固定で振幅Ｅ_０ｘ及びＥ_０ｙを変化させることなので、図３（ｂ）に示されるように、ポアンカレ球のＳ_３を軸とした回転軌道で表される。

Thorlabs Inc、"Wire Grid Polarizers on Glass Substrates"、[on line]、２０１４年４月２２日検索、インターネット<http://www.thorlabs.com/newgrouppage9_pf.cfm?guide=10&category_id=133&objectgroup_id=5510> 尾崎義治、朝倉利光、"ヘクト 光学II −波動光学−"、第４版、丸善株式会社、平成１７年１０月５日、ｐ．１２４〜１２８

本発明は、任意の偏波面を有する偏波を常に一定の偏波面を有する直線偏波に変換して出射するとともに、外乱に対して高い耐性を有する偏波制御素子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の偏波制御素子は、入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、を含む複数の安定子と、前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、前記逆方向磁場発生部は、一対の永久磁石から構成され、当該一対の永久磁石は電磁波の進行方向に並んで配置された前記複数の安定子から成る安定子群を挟むように電磁波の進行方向に配置されていることを特徴とする。

請求項２に記載の偏波制御素子は、入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、を含む複数の安定子と、前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、前記逆方向磁場発生部は、円筒形状の永久磁石から構成され、当該永久磁石は円筒形状の内部に電磁波の進行方向に並んで配置された前記複数の安定子から成る安定子群を含むよう配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の偏波制御素子は、入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、を含む複数の安定子と、前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、前記逆方向磁場発生部は、電圧が印加されるコイルから構成され、当該コイルは内部に電磁波の進行方向に並んで配置された前記複数の安定子から成る安定子群を含むよう配置されていることを特徴とする。

請求項４に記載の偏波制御素子は、入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、を含む複数の安定子と、前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、前記センシング・電流発生部は、第１の平面上の第１の領域を囲む第１の配線を含み、前記磁場発生部は、前記第１の平面に略直交する第２の平面上の第２の領域を囲む第２の配線を含み、前記偏波制御素子は、前記第１の平面と前記第２の平面との交線の近傍に配置され、前記第１の配線と前記第２の配線とが１つのループを形成するように前記第１の配線と前記第２の配線とを接続し、前記電磁波が前記第１の領域に入射したことに起因して前記第１の配線に誘起される電流を前記第２の配線において一方向に流すための第１の整流機構をさらに備え、前記逆方向磁場発生部は、前記第１の平面及び前記第２の平面に略直交する第３の平面上の第３の領域を囲む第３の配線と、前記第２の平面に略平行な第４の平面上の第４の領域を囲む第４の配線と、前記第３の平面と前記第４の平面との交線の近傍に配置され、前記第３の配線と前記第４の配線とが１つのループを形成するように前記第３の配線と前記第４の配線とを接続し、前記電磁波が前記第３の領域に入射したことに起因して前記第３の配線に誘起される電流を前記第４の配線において一方向に流すための第２の整流機構と、を含み、前記第２の整流機構は、前記逆方向磁場を発生するように前記第２の配線で流れる電流と逆方向の電流を前記第４の配線に流すことを特徴とする。

請求項５に記載の偏波制御素子は、入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、を含む複数の安定子と、前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、前記センシング・電流発生部は、第１の平面上の第１の領域を囲む第１の配線を含み、前記磁場発生部は、前記第１の平面に略直交する第２の平面上の第２の領域を囲む第２の配線を含み、前記偏波制御素子は、前記第１の平面と前記第２の平面との交線の近傍に配置され、前記第１の配線と前記第２の配線とが１つのループを形成するように前記第１の配線と前記第２の配線とを接続し、前記電磁波が前記第１の領域に入射したことに起因して前記第１の配線に誘起される電流を前記第２の配線において一方向に流すための整流機構をさらに備え、前記逆方向磁場発生部は、第２の媒質と、前記第２の媒質の表面又は内部に設けられたフォトダイオードと、前記第２の媒質の表面又は内部に設けられ、前記フォトダイオードに接続され、前記フォトダイオードで発生した電流に比例した前記逆方向磁場を発生する導体リングと、を備え、前記導体リングは、前記第２の媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられていることを特徴とする。

本発明の偏波制御素子によると、逆方向磁場強度により決定される偏波面で偏波を固定することができる。このため、偏波制御素子を通過した任意の偏波面をもつ直線偏波を特定の偏波面に固定することができる。

また、本発明の偏波制御素子によると、安定点を境に偏波面の回転方向が切り替わるため、外乱などにより偏波面が変化しても、さらに安定点から離れることなく安定点に戻る。このため外乱への耐性が向上する。

さらに、本発明の偏波制御素子によると、逆向きの磁場を印加することで同一位相差の楕円偏波にも安定点を作ることができる。

従来技術である波長板の構成を示す図である。 従来技術であるファラデー回転子の構成を示す図である。 従来技術であるファラデー回転子による偏波面の変化をポアンカレ球を用いて説明するための図である。 参考例に係る安定子の構成を示す図である。 安定子の構成例を示す図である。 安定子を複数個並べた安定子群を示す図である。 図６に示す安定子群を垂直偏波が通過する際の偏波の変化をポアンカレ球を用いて説明するための図である。 本発明の実施例１に係る偏波制御素子の構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る偏波制御素子の具体的な構成について説明するための図である。 本発明の実施例２に係る偏波制御素子の構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る偏波制御素子の構成を示す図である。 本発明の実施例４に係る偏波制御素子の構成を示す図である。 本発明の実施例５に係る偏波制御素子の構成を示す図である。 本発明に係る偏波制御素子に楕円偏波が入射する際の偏波の変化をポアンカレ球を用いて説明するための図である。

（参考例）
図４は、参考例に係る安定子の構成を示す。図４には、入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部４０２と、センシング・電流発生部４０２に接続され、センシング・電流発生部４０２に発生した電流に比例した磁場を発生させる磁場発生部４０３と、センシング・電流発生部４０２及び磁場発生部４０３が表面又は内部に設けられた媒質４０１と、を備えた安定子４００が示されている。

図４に示されるように、参考例に係る安定子４００では、磁場発生部４０３は媒体４０１内部において電磁波の入射方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成され、磁場発生部４０３を構成するループ状の導体の両端にセンシング・電流発生部４０２が接続されている。電磁波が磁場発生部４０３のループ内を通過することにより、電磁波の偏波に応じて電磁波の進行方向に対して平行な磁場を発生することができ、入射電磁波にその偏波面によって異なる回転角が加わる。

図５を用いて、安定子によって発生する磁場について説明する。図５は、安定子の具体的な構成例を示す。図５には、センシング・電流発生部５０２と、電磁波の進行方向と垂直な平面上に配置されたリング型導体で構成された磁場発生部５０３とを媒質５０１の表面又は内部に配置した安定子５００が例示されている。以下、図５に示すように、電磁波の伝搬方向にｚ軸をとり、伝播方向に垂直な面内にｘ軸、ｙ軸をとる。電磁波の電界成分のうち、電磁波の進行方向に対する水平成分Ｅ_ｘとし、水平成分Ｅ_ｘに対して垂直な成分を垂直成分Ｅ_ｙとする。

図５（ａ）に示されるように、磁場発生部５０３はリング型導体で構成されている。磁場発生部５０３を構成するループ状のリング型導体の一端にはセンシング・電流発生部５０２の正極が接続され、他端にはセンシング・電流発生部５０２の負極が接続されている。

図５（ｂ）は、電磁波が入射する側から見たセンシング・電流発生部５０２の平面図を示す。図５（ｂ）に示すように、センシング・電流発生部５０２としては、例えば、光電変換素子５０５の電磁波が入射する側の面を複数の金属細線で構成された偏光子５０４で覆ったものを用いることができる。偏光子５０４は垂直成分Ｅ_ｙを透過し水平成分Ｅ_ｘを遮断するため、光電変換素子５０５は電磁波を振幅Ｅ_0ｙ ²に比例した直流電流に変換する。光電変換素子５０５としては、例えばフォトダイオードを用いることができ、正極と負極が取り出される。

リング型導体と同径の電磁波が安定子５００に入射した場合を考える。図５（ｃ）に示されるように、安定子５００に入射した電磁波の一部は、センシング・電流発生部５０２に入射する。センシング・電流発生部５０２の光電変換素子５０５は、偏光子５０４を介して入射した電磁波の振幅Ｅ_0ｙ ²に比例した直流電流５０６を発生させる。図５（ｄ）に示されるように、直流電流５０６は、磁場発生部５０３において電磁波の進行方向に対して平行な磁場５０７を発生させる。安定子５００に入射した電磁波は、磁場５０７によるファラデー効果を受けて偏波面が回転する。このため、安定子５００は、比例係数をｋ、偏波面回転量をθとすると、θ＝ｋＥ_0ｙ ^２を発生する。

安定子５００による偏波の変化をポアンカレ球を用いて説明する。電界の振幅Ｅ_0ｙは、ポアンカレ球のＳ_０、Ｓ_１の値を用いて以下の（式７）で示される。
Ｅ_0ｙ ^２＝（Ｓ_０−Ｓ_１）／２＝（１−Ｓ_１）／２ （式７）
（式７）より、発生する偏波面回転量θは、以下の（式８）で示される。
θ（Ｓ_１）＝ｋ（１−Ｓ_１）／２ （式８）
（式８）より、垂直直線偏波であるＳ_１＝−１に近いほど大きな偏波面回転を発生させ、水平直線偏波であるＳ_１＝１に近いほど小さな偏波面回転を発生させることがわかる。偏波面回転は、ポアンカレ球のＳ_３を軸とした回転軌道で表される。

例えば図６に示すような複数個の安定子５００_１〜５００_ｎを電磁波の進行方向に並べた安定子群６００を垂直偏波（Ｓ_１＝−１）が通過する際の偏波の変化を、図７に示すポアンカレ球を用いて説明する。垂直偏波が安定子５００_１を通過した場合、Ｓ_１＝１に向かってポアンカレ球上をＳ_３軸回りに回転する。続けて偏波が安定子５００_２を通過すると、Ｓ_３軸回りの回転は小さくなるが、さらにＳ_１＝１に近づく。この変化を繰り返すことで、徐々にＳ_１＝１に近づき、Ｓ_１＝１となったところで電磁波の垂直成分がなくなるため、偏波状態が変化しない安定状態となる（以下、ポアンカレ球上で安定状態となる点を安定点とする）。このため、安定子群６００は、任意の偏波面を持つ直線偏波を水平偏波に変換することができる。

しかし、上記安定子は、任意の偏波面を有する直線偏波を特定の偏波面を有する直線偏波に変換することができるが、垂直偏波と水平偏波との間に位相差がある楕円偏波を特定の偏波に変換することはできなかった。また、上記安定子では、直線偏波をポアンカレ球上で一方向に回転させて１点に集めることから、外乱により安定点を通過してしまうと偏波が再び回転を始めるため、外乱に対する耐性がなかった。

（実施例１）
図８を用いて、本発明の実施例１に係る偏波制御素子について説明する。図８には、入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部８０２、センシング・電流発生部８０２に接続され、センシング・電流発生部８０２に発生した電流に比例した磁場を発生させる磁場発生部８０３、並びにセンシング・電流発生部８０２及び磁場発生部８０３が表面又は内部に設けられた媒質８０１を含む複数の安定子からなる安定子群と、媒質８０１の内部あるいは近傍に設けられた磁場発生部８０３で生じる磁場と逆方向の磁場を発生させる逆方向磁場発生部８０４と、を備えた偏波制御素子８００が示されている。

本発明に係る偏波制御素子では、安定子を電磁波の進行方向に複数個並べた安定子群で発生する電磁波の伝搬方向の磁場と、逆方向磁場発生部で発生する伝播方向と逆向きの磁場の合成磁場がなくなるときの偏波面を安定点とすることができる。ファラデー効果の性質により、電磁波の進行方向と同一方向に磁場が発生している場合には、偏波は右回りに回転し、進行方向と逆向きの磁場が発生している場合には偏波は左回りに回転するため、外乱が発生した場合であっても安定点に偏波が戻るように作用し、外乱への耐性を向上させることができる。また、逆方向磁場を変化させることで安定点の操作も可能であるため、一定の位相差を有する楕円偏波が偏波制御素子に入射した場合も特定の偏波に変換することが可能となる。

本発明の実施例１に係る偏波制御素子の具体例について図９を用いて説明する。実施例１では、逆方向磁場発生部として永久磁石を用いた場合を例示し、ここでは、電磁波が図中ｚ軸正方向に進行している場合を考える。図９（ａ）は、本発明の実施例１に係る偏波制御素子の構成の一例を示す。図９（ａ）には、安定子を電磁波の進行方向に複数個並べた安定子群９１０と、２つの永久磁石からなる一対の逆方向磁場発生部９２０と、を備えた偏波制御素子９００が示されている。

入射電磁波９０１の偏波面のｘ軸からの傾きである偏波面角度をθとし、偏波面がθである入射電磁波９０１によって安定子群９１０によって発生する磁場をＢ(θ)、逆方向磁場発生部９２０によって発生する逆方向磁場９０３をＢ_ｍａｇとすると、Ｂ(θ)＝Ｂ_ｍａｇとなる偏波面角度θで磁場９０２と逆方向磁場９０３とによる合成磁場がなくなり、このときの偏波面が安定点となる。

ここで、安定子群９１０では、ファラデー効果の性質により、入射電磁波９０１の進行方向と同一方向に磁場が発生している場合には、偏波に右回りの回転が発生し、入射電磁波９０１の進行方向と逆向きの磁場が発生している場合には偏波に左回りの回転が発生する。そのため、外乱が生じて偏波状態がポアンカレ球に示した安定点からＢ(θ)が小さくなる方へ変化した場合、一時的にＢ(θ)＞Ｂ_ｍａｇとなって入射電磁波９０１の進行方向と同一方向に合成磁場が発生するためＢ(θ)＝Ｂ_ｍａｇとなる安定点に進むように偏波面の回転が発生する。また、偏波状態がポアンカレ球に示した安定点からＢ(θ)が大きくなる方へ変化した場合、一時的にＢ(θ)＜Ｂ_ｍａｇとなって入射電磁波９０１の進行方向と逆向きの合成磁場が発生するためＢ(θ)＝Ｂ_ｍａｇとなる安定点に戻るように偏波面の回転が発生する。これにより、逆方向磁場発生部９２０で生じる逆方向磁場９０３によって常にＢ(θ)＝Ｂ_ｍａｇとなるように偏波面の回転が発生するため、外乱が発生した場合であっても偏波面が安定点からさらに離れずに、偏波面が常に安定点に戻るようにすることができるため、外乱への耐性を向上させることができる。

図９（ｂ）は、本発明の実施例１に係る偏波制御素子の構成の他の例を示す。図９には、安定子群９１０と、円筒形状の永久磁石からなる逆方向磁場発生部９２１と、を備えた偏波制御素子９００が示されている。図９（ｂ）に示されるように、安定子群９１０は、逆方向磁場発生部９２１の円筒内部に設けられている。このような構成であっても、図９（ａ）に示す構成と同様の効果を得ることができる。

このように、本発明の実施例１に係る偏波制御素子によると、入射してきた任意の偏波面をもつ直線偏波を常に逆方向磁場Ｂ_ｍａｇによって決定される偏波面をもつ直線偏波に変換し出射することが可能となる。安定点を境に偏波面の回転方向が切り替わるため、外乱などにより偏波面が変化しても、さらに安定点から離れることなく安定点に戻ることにより、外乱への耐性を向上させることができる。また、磁石材料や距離等の設計変更により永久磁石で生じる磁場を変化させることで、ポアンカレ球のＳ_１−Ｓ_２平面とポアンカレ球とが交わる円上の任意の点において安定点を制御することができる。

実施例１において使用する逆方向磁場発生部は、図９に示す構成以外にも一方向に一定の磁場を発生するものであれば、種類・形状・個数を問わないことは言うまでもない。ここで、図９（ａ）の構成では、入射電磁波が出射させる方向に永久磁石が配置しているが、実際には、電磁波の偏波制御素子９００への入射は、磁石を避けるようにレンズ系を組んで行われる。

ただし、常にＢ(θ)＜Ｂ_ｍａｇとなるように逆方向磁場発生部が発生する磁場Ｂ_ｍａｇを決定された場合、合成磁場がなくならないため、偏波面の回転が止まらない。このため、Ｂ(θ)≧Ｂ_ｍａｇとなるように磁場Ｂ_ｍａｇを決定する必要がある。

（実施例２）
図１０を用いて、本発明の実施例２に係る偏波制御素子について説明する。図１０に示すように、実施例２に係る偏波制御素子１０００では、逆方向磁場発生部１０２０としてコイルを用いており、コイルの内部に安定子群１０１０が設けられている。

逆方向磁場発生部１０２０への印加電圧Ｖにおいて、逆方向磁場発生部１０２０に発生する磁場１００２をＢ_c(Ｖ)とすると、Ｂ(θ)＝Ｂ_c(Ｖ)となる偏波面角度θで合成磁場がなくなり、それにより偏波が変化しなくなる。

このように、実施例２に係る偏波制御素子では、実施例１に係る偏波制御素子と同様、入射してきた任意の直線偏波を合成磁場がなくなる偏波面角度の偏波面に変換し出射することが可能となる。安定点を境に偏波面の回転方向が切り替わることから、外乱などにより偏波面が変化しても、さらに安定点から離れることなく安定点に戻るため、外乱への耐性を向上させることができる。また、逆方向磁場発生部１０２０への印加電圧Ｖを変化させることでＢ_c(Ｖ)が制御できるため、安定点を容易に制御できる。

ただし、コイルによる磁場Ｂ_ｃ(Ｖ)は、Ｂ(θ)≧Ｂ_c(Ｖ)とする。コイルによる一方向磁場発生方法は、一方向に磁場を発生させるものであれば、種類・形状・個数を問わないことは言うまでもない。

（実施例３）
図１１を用いて、本発明の実施例３に係る偏波制御素子について説明する。実施例３に係る偏波制御素子では、安定子及び逆方向磁場発生部について、金属線から成る金属スプリットリング共振器（ＳＲＲ：Split Ring Resonator）を用いている。図１１には、立体リングを用いた安定子１１０２と、逆方向磁場発生部１１０３とが媒質１１０１に設けられた偏波制御素子１１００が示されている。図１１では、簡略化のため、１つの安定子１１０２及び逆方向磁場発生部１１０３によって構成された偏波制御素子１１００が示されているが、実際には複数の安定子１１０２及び逆方向磁場発生部１１０３を電磁波の進行方向に並べることによって偏波制御素子１１００が構成されている。

立体リングを用いた安定子１１０２は、センシング・電流発生部を構成する金属線から成る第１の金属ＳＲＲ１１０４と、磁場発生部を構成する金属線からなる第２の金属ＳＲＲ１１０５と、第１及び第２の金属ＳＲＲ１１０４及び１１０５が１つのループを形成するように接続する第１の整流機構１１０６とで構成される。逆方向磁場発生部１１０３は、第３及び第４の金属ＳＲＲ１１０７及び１１０８と、第３及び第４の金属ＳＲＲ１１０７及び１１０８が１つのループを形成するように接続する第２の整流機構１１０９とで構成されている。

また、第１の金属ＳＲＲ１１０４は媒質１１０１の表面又は内部の第１の平面に配置されており、第２の金属ＳＲＲ１１０５及び第４の金属ＳＲＲ１１０８は互いに導通しないように媒質１１０１の表面又は内部の互いに略平行な第２の平面及び第３の平面に配置されており、第３の金属ＳＲＲ１１０７は媒質１１０１の表面又は内部の第４の平面に配置されている。第１の平面と、第２の平面及び第３の平面と、第４の平面とは、それぞれ略直交している。

図１１に示すように、実施例３に係る偏波制御素子１１００では、立体リングを用いた安定子１１０２をｙｚ平面からｚ軸正方向に対して反時計回りに角度θ₁（例えばθ₁＝４５°）傾けて配置し、逆方向磁場発生部１１０３をｙｚ面に対して立体リングを用いた安定子１１０２と面対象に配置する。

第１の整流機構１１０６は、電磁波が第１の金属ＳＲＲ１１０４に囲まれた領域に入射したことに起因して第１の金属ＳＲＲ１１０４に誘起される電流を第２の金属ＳＲＲ１１０５において一方向に流すように構成されている。また、第２の整流機構１１０９は、電磁波が第３の金属ＳＲＲ１１０７に囲まれた領域に入射したことに起因して第３の金属ＳＲＲ１１０７に誘起される電流を第４の金属ＳＲＲ１１０８において一方向に流すように構成されている。第１及び第２の整流機構１１０６及び１１０９は、それぞれ、第２の金属ＳＲＲ１１０５と第４の金属ＳＲＲ１１０８に互いに逆向きの電流を流す整流方向をもつとする。

電磁波が偏波制御素子１１００に入射すると、入射電磁波の磁界がｙ軸に平行な磁界振動面（偏波面はｘ軸に平行）を有する場合、第１の金属ＳＲＲ１１０４及び第３の金属ＳＲＲ１１０７に囲まれた各領域を貫く入射磁場が存在する。そのため、第１の金属ＳＲＲ１１０４及び第３の金属ＳＲＲ１１０７の各々においては、入射磁場を打ち消そうとして、ファラデーの電磁誘導の法則により交流電流が発生する。第１及び第２の整流機構１１０６及び１１０９が互いに逆向きの整流方向をもつことから、この交流電流により、第２の金属ＳＲＲ１１０５及び第４の金属ＳＲＲ１１０８に互いに逆向きの直流電流が流れ、ビオサバールの法則より、第２の金属ＳＲＲ１１０５及び第４の金属ＳＲＲ１１０８で囲まれた各領域を貫くｚ軸方向に平行な互いに逆向きの磁場１１３０及び１１４０が発生する。角度θ₁を調整することにより、第１の金属ＳＲＲ１１０４及び第３の金属ＳＲＲ１１０７とで各領域を貫く入射磁場の量を調整できるため、磁場１１３０及び１１４０の強度を調整することができる。

実施例３に係る偏波制御素子では、電磁波の磁界成分の振動面を磁界振動面とすると、磁界振動面は偏波面と垂直な関係となる。磁界振動面がｙｚ平面からｚ軸正方向に対して反時計回りに角度θ₂傾いているとすると、磁界振動面のｙｚ平面に対する角度θ₂が−９０°＜θ₂＜０°の場合、第１の金属ＳＲＲ１１０４を貫く磁界が第３の金属ＳＲＲ１１０７を貫く磁界より大きいため、２つの金属ＳＲＲで発生する磁場１１３０及び１１４０の合成磁場１１５０は、進行方向と同一方向となる。０°＜θ₂＜９０°の場合はその逆となる。つまり、入射電磁波の磁界振動面のｙｚ平面に対する角度θ₂が−９０°＜θ₂＜０°のとき、偏波面は右回りに回転し、０°＜θ₂＜９０°のとき、偏波面は左回りに回転する。

θ₁＝４５°として、進行方向がｚ軸に平行な一定の偏波面を持つ直線偏波が複数個の安定子１１０２及び逆方向磁場発生部１１０３を備えた偏波制御素子１１００に入射する場合を考える。入射電磁波の磁界振動面のｙｚ平面に対する角度θ₂≠０のとき、偏波面は合成磁場１１５０の向きと強度に応じてθ₂＝０に近づく方向に回転する。θ₂＝０のとき、磁場１１３０及び１１４０による合成磁場１１５０がなくなるため、偏波面は変化しなくなる。

このように、実施例３に係る偏波制御素子でも同様に、入射してきた任意の直線偏波を合成磁場がなくなる偏波面をもつ直線偏波に変換し出射することが可能となる。安定点を境に偏波面の回転方向が切り替わることから、外乱などにより偏波面が変化しても、さらに安定点から離れることなく安定点に戻るため、外乱への耐性を向上させることができる。さらに、実施例３に係る偏波制御素子では、第１の金属ＳＲＲ１１０４または第３の金属ＳＲＲ１１０７のリング径を変化させることや金属ＳＲＲ対称面をz軸を中心に回転させることで安定点を制御できる。

（実施例４）
図１２を用いて、本発明の実施例４に係る偏波制御素子について説明する。実施例３に係る偏波制御素子では、逆方向磁場発生部として立体リングを用いたが、実施例４に係る偏波制御素子では、逆方向磁場発生部としてＰＤを用いる。図１２には、ＰＤを用いた安定子１２０２と、ＰＤを用いた逆方向磁場発生部１２０３とが媒質１２０１に設けられた偏波制御素子１２００が示されている。図１２では、簡略化のため、１つの安定子１２０２及び逆方向磁場発生部１２０３によって構成された偏波制御素子１２００が示されているが、実際には複数の安定子１２０２及び逆方向磁場発生部１２０３を電磁波の進行方向に並べることによって偏波制御素子１２００が構成されている。

ＰＤを用いた安定子１２０２は、導体リングで構成された第１の磁場発生部１２０４と、ＰＤと偏光子で構成された第１のセンシング・電流発生部１２０５とで構成され、ＰＤを用いた逆方向磁場発生部１２０３は、導体リングで構成された第２の磁場発生部１２０６と、ＰＤで構成された第２のセンシング・電流発生部１２０７とで構成されている。ここで、第２のセンシング・電流発生部１２０７が発生する逆方向磁場を一定とするため、第２のセンシング・電流発生部１２０７には偏光子が設けられていない。

図１２に示すように、実施例４に係る偏波制御素子１２００では、ＰＤを用いた安定子１２０２をｙｚ平面からｚ軸正方向に対して反時計回りに角度θ₁（例えばθ₁＝４５°）傾けて配置し、逆方向磁場発生部１２０３をｙｚ平面に対してＰＤを用いた安定子と面対称に配置する。第１及び第２のセンシング・電流発生部１２０５及び１２０７は、互いに逆向きの直流電流を発生させるように構成されている。そのため、第１の磁場発生部１２０１は磁場１２３０を発生し、第２の磁場発生部１２０２は逆方向磁場１２４０を発生する。

実施例４に係る偏波制御素子では、電磁波の偏波面がｙｚ平面から反時計回りに角度θ₃傾いているとすると、０°＜θ₃＜９０°の場合、第２のセンシング・電流発生部１２０７で発生する直流電流が第１のセンシング・電流発生部１２０５で発生する直流電流より大きくなるため、第１及び第２の磁場発生部１２０１及び１２０２でそれぞれ発生する磁場１２３０及び１２４０の合成磁場は、進行方向と逆方向となる。磁界振動面が−９０°＜θ₃＜０°の場合その逆となる。つまり、入射電磁波の偏波面が角度０°＜θ₃＜９０°のとき、偏波面は左回りに回転し、−９０°＜θ₃＜０°のとき、偏波面は右回りに回転する。

θ₁＝４５°として、進行方向がｚ軸に平行な一定の偏波面を持つ直線偏波が複数個の安定子１２０２及び逆方向磁場発生部１２０３を備えた偏波制御素子１２００に入射する場合を考える。入射電磁波の偏波面がθ₃≠０のとき、偏波面は合成磁場の向きと強度に応じてθ₃＝０に近づく方へ回転する。θ₃＝０のとき磁場１２３０及び１２４０による合成磁場がなくなるため、偏波面は変化しなくなる。

このように、実施例４に係る偏波制御素子１２００でも同様に、入射してきた任意の直線偏波を常に合成磁場がなくなる偏波面をもつ直線偏波に変換し出射することが可能となる。安定点を境に偏波面の回転方向が切り替わることから、外乱などにより偏波面が変化しても、さらに安定点から離れることなく安定点に戻るため、外乱への耐性を向上させることができる。第２のセンシング・電流発生部１２０７のＰＤで生じる電流は、第１のセンシング・電流発生部１２０５のＰＤで発生する電流より小さいものとし、第２のセンシング・電流発生部１２０７のＰＤを受光感度の異なるＰＤに変更することで安定点を制御できる。

（実施例５）
図１３を用いて、本発明の実施例５に係る偏波制御素子について説明する。図１３に示す実施例５に係る偏波制御素子１３００では、金属ＳＲＲ１３０３及び整流機構１３０４を含む立体リングを用いた安定子１３０１が進行方向と同一方向の磁場１３４０を発生し、磁場発生部１３０５及びセンシング・電流発生部１３０６を含むＰＤを用いた逆方向磁場発生部１３０２が進行方向と逆方向の磁場１３５０をそれぞれ発生するようにそれぞれ構成されている。ここで、センシング・電流発生部１３０６が発生する逆方向磁場を一定とするため、センシング・電流発生部１３０６には偏光子が設けられていない。図１３では、簡略化のため、１つの安定子１３０１及び逆方向磁場発生部１３０２によって構成された偏波制御素子１３００が示されているが、実際には複数の安定子１３０１及び逆方向磁場発生部１３０２を電磁波の進行方向に並べることによって偏波制御素子１３００が構成されている。

電磁波の偏波面のｘ軸からの傾きをθとし、立体リングを用いた安定子１３０１で生じる磁場１３４０をＢ_ring(θ)、ＰＤを用いた逆方向磁場発生部１３０２で生じる磁場１３５０をＢ_pd(θ)として、進行方向がｚ軸に平行な電磁波が偏波制御素子１３００を複数個通過する場合を考える。複数の偏波制御素子１３００を通過した電磁波は、実施例３及び４と同様に、Ｂ_ring(θ)＝Ｂ_pd(θ)となる偏波面で合成磁場がなくなるため、偏波が変化しなくなる。このため、入射してきた任意の直線偏波を常に特定の偏波面を持つ直線偏波に変換し出射することが可能となる。

このように、実施例５に係る偏波制御素子でも同様に、入射してきた任意の直線偏波を常に合成磁場がなくなるときの偏波面をもつ直線偏波に変換し出射することが可能となる。安定点を境に偏波面の回転方向が切り替わることから、外乱などにより偏波面が変化しても、さらに安定点から離れることなく安定点に戻るため、外乱への耐性を向上させることができる。金属ＳＲＲ１３０３の半径や、センシング・電流発生部１３０６のＰＤを変更することで安定点を制御できる。

ただし、Ｂ_pd(θ)が、Ｂ_ring(θ)に対して常にＢ_ring(θ)＜Ｂ_pd(θ)の場合、合成磁場はなくならないため、偏波の変化は止まらない。このため、Ｂ_ring(θ)≧Ｂ_pd(θ)とする。

（楕円偏波が入射する場合）
上記実施例１〜５では、本発明に係る偏波制御素子に直線偏波が入射する場合を説明してきたが、本発明に係る偏波制御素子に一定の位相差を有する楕円偏波が入射する場合を図１４に示されるポアンカレ球を用いて説明する。

図１４に示すように、一定の位相差を有する楕円偏波は、Ｓ_１−Ｓ_２平面とポアンカレ球とが交わる円で表される。入射電磁波が楕円偏波の場合、安定子単体では、偏波面を回転させてもＳ_１＜１のため、(式７)より発生する偏波面回転がなくならない。

磁場発生部で生じる磁場をＢ(θ)、逆方向磁場発生部で生じる逆方向磁場をＢ_revとすると、Ｂ(θ)＝Ｂ_revとなる偏波面の角度θで合成磁場がなくなり、偏波が変化しなくなる。

このように、入射してきた一定の位相差を有する楕円偏波を常に特定の偏波面を合成磁場がなくなるときの偏波面をもつ楕円偏波に変換し出射することが可能となる。安定点を境に偏波面の回転方向が切り替わるため、外乱などにより偏波面が変化しても、さらに安定点から離れることなく安定点に戻る。このため外乱への耐性が向上する。また、逆方向磁場Ｂ_revを変化させることで、安定点を制御することができる。

ここで、合成磁場がなくなるような逆方向磁場Ｂ_revが存在しない場合にはＢ(θ)＝Ｂ_revとならないため、この場合、Ｂ(θ)の最大値、最小値をそれぞれＢ_max、Ｂ_minとすると、Ｂ_min≦Ｂ_rev≦Ｂ_maxとすることが好ましい。

本発明に係る偏波制御素子で使用する媒質としては、電磁波を透過し、ヴェルデ定数が大きい、例えばＹＩＧ（ヴェルデ定数νが１．９ｄｅｇ／Ａ）などの材料が好ましいが、材料は限定されない。

偏光子 １００、５０４
金属細線 １０１
ファラデー回転子 ２００
偏波制御素子 ８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００
媒質 ４０１、５０１、８０１、１１０１、１２０１
センシング・電流発生部 ４０２、５０２、８０２、１２０５、１２０７、１３０６
磁場発生部 ４０３、５０３、８０３、１２０４、１２０６、１３０５
光電変換素子 ５０５
安定子群 ６００、９１０、１０１０
逆方向磁場発生部 ８０４、９２０、９２１、１０２０、１１０３、１２０３、１３０２
安定子 ４００、５００、１１０２、１２０２、１３０１
金属ＳＲＲ １１０４、１１０５、１１０７、１１０８、１３０３
整流機構 １１０６、１１０９、１３０４

Claims (5)

1. 入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、
   前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、
   前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、
   を含む複数の安定子と、
   前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、
   前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、
   前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、
   前記逆方向磁場発生部は、一対の永久磁石から構成され、当該一対の永久磁石は電磁波の進行方向に並んで配置された前記複数の安定子から成る安定子群を挟むように電磁波の進行方向に配置されていることを特徴とする偏波制御素子。
2. 入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、
   前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、
   前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、
   を含む複数の安定子と、
   前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、
   前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、
   前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、
   前記逆方向磁場発生部は、円筒形状の永久磁石から構成され、当該永久磁石は円筒形状の内部に電磁波の進行方向に並んで配置された前記複数の安定子から成る安定子群を含むよう配置されていることを特徴とする偏波制御素子。
3. 入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、
   前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、
   前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、
   を含む複数の安定子と、
   前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、
   前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、
   前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、
   前記逆方向磁場発生部は、電圧が印加されるコイルから構成され、当該コイルは内部に電磁波の進行方向に並んで配置された前記複数の安定子から成る安定子群を含むよう配置されていることを特徴とする偏波制御素子。
4. 入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、
   前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、
   前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、
   を含む複数の安定子と、
   前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、
   前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、
   前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、
   前記センシング・電流発生部は、第１の平面上の第１の領域を囲む第１の配線を含み、
   前記磁場発生部は、前記第１の平面に略直交する第２の平面上の第２の領域を囲む第２の配線を含み、
   前記偏波制御素子は、前記第１の平面と前記第２の平面との交線の近傍に配置され、前記第１の配線と前記第２の配線とが１つのループを形成するように前記第１の配線と前記第２の配線とを接続し、前記電磁波が前記第１の領域に入射したことに起因して前記第１の配線に誘起される電流を前記第２の配線において一方向に流すための第１の整流機構をさらに備え、
   前記逆方向磁場発生部は、
   前記第１の平面及び前記第２の平面に略直交する第３の平面上の第３の領域を囲む第３の配線と、
   前記第２の平面に略平行な第４の平面上の第４の領域を囲む第４の配線と、
   前記第３の平面と前記第４の平面との交線の近傍に配置され、前記第３の配線と前記第４の配線とが１つのループを形成するように前記第３の配線と前記第４の配線とを接続し、前記電磁波が前記第３の領域に入射したことに起因して前記第３の配線に誘起される電流を前記第４の配線において一方向に流すための第２の整流機構と、
   を含み、
   前記第２の整流機構は、前記逆方向磁場を発生するように前記第２の配線で流れる電流と逆方向の電流を前記第４の配線に流すことを特徴とする偏波制御素子。
5. 入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、
   前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、
   前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、
   を含む複数の安定子と、
   前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、
   前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、
   前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、
   前記センシング・電流発生部は、第１の平面上の第１の領域を囲む第１の配線を含み、
   前記磁場発生部は、前記第１の平面に略直交する第２の平面上の第２の領域を囲む第２の配線を含み、
   前記偏波制御素子は、前記第１の平面と前記第２の平面との交線の近傍に配置され、前記第１の配線と前記第２の配線とが１つのループを形成するように前記第１の配線と前記第２の配線とを接続し、前記電磁波が前記第１の領域に入射したことに起因して前記第１の配線に誘起される電流を前記第２の配線において一方向に流すための整流機構をさらに備え、
   前記逆方向磁場発生部は、
   第２の媒質と、
   前記第２の媒質の表面又は内部に設けられたフォトダイオードと、
   前記第２の媒質の表面又は内部に設けられ、前記フォトダイオードに接続され、前記フォトダイオードで発生した電流に比例した前記逆方向磁場を発生する導体リングと、
   を備え、
   前記導体リングは、前記第２の媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられていることを特徴とする偏波制御素子。

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