JPH1090639A - ファラデー回転子及び該ファラデー回転子を用いた光デバイス - Google Patents

ファラデー回転子及び該ファラデー回転子を用いた光デバイス

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JPH1090639A
JPH1090639A JP8245952A JP24595296A JPH1090639A JP H1090639 A JPH1090639 A JP H1090639A JP 8245952 A JP8245952 A JP 8245952A JP 24595296 A JP24595296 A JP 24595296A JP H1090639 A JPH1090639 A JP H1090639A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は温度変動に係わらずファラデ
ー回転角を常に一定に維持できるファラデー回転子を提
供することである。 【解決手段】 ファラデー回転子は光の伝搬経路内に設
けられた磁気光学結晶と、光の伝搬方向に平行な磁界を
発生する永久磁石と、光の伝搬方向に直交する磁界を発
生する電磁石とを含んでいる。永久磁石と電磁石との合
成磁界の強さは磁気光学結晶を磁気飽和させるのに十分
な大きさに設定されている。電磁石は駆動回路により駆
動される。ファラデー回転子は更に、ファラデー回転子
に隣接して設けられた温度センサと、磁気光学結晶のフ
ァラデー回転角の温度依存性のデータを内蔵し、温度セ
ンサの検出温度に応じてファラデー回転角が一定となる
ように駆動回路を制御するコントローラを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファラデー回転子
及びファラデー回転子を使用した光デバイスに関する。
【０００２】ファラデー回転子は、光がその進行方向に
平行な磁界の中を通過する際、偏光面が回転するという
ファラデー効果を利用して光の偏光状態の制御を行うた
めのデバイスである。
【０００３】
【従来の技術】一般に、ファラデー回転子は、磁化を有
する磁気光学結晶と、この磁気光学結晶に磁化を生じさ
せるための永久磁石又は電磁石等から構成される磁界印
加手段とからなり、磁化の生じた磁気光学結晶内部に光
を通過させることにより、光の偏光面が回転される。磁
気光学結晶を通過したことにより偏光面が回転した角度
をファラデー回転角という。
【０００４】ファラデー回転子は、磁界印加手段によっ
て印加される磁界を制御することによって、磁気光学結
晶内部に生じる光の進行方向と平行な磁化成分を変化さ
せ、ファラデー回転角を制御できるため、偏光面の制御
素子として多く利用されている。
【０００５】ファラデー回転子を、波長板等の偏光変換
素子や偏光子、偏光ビームスプリッタ等と組み合わせる
ことにより、光アイソレータ、光アッテネータ、光スイ
ッチ、光サーキュレータ等を含んだ様々な光デバイスを
実現することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ファラデー回転子に
は、ファラデー回転角に温度依存性があり、室温を中心
に目標とする回転角を設定すると、高温又は低温では目
標回転角から回転角がずれ、その性能が劣化するという
問題がある。
【０００７】電磁石を用いてファラデー回転角を制御で
きるファラデー回転子も提案されているが、従来のファ
ラデー回転子は温度変動に対してファラデー回転角を一
定に制御することはできなかった。
【０００８】また、従来提案されているファラデー回転
子では、ファラデー回転角の制御は電流制御であった。
通常の電子回路では、電圧で制御できることが望ましい
が、電圧制御ファラデー回転子は提案されていない。
【０００９】よって、本発明の目的は、温度変動に係わ
らずファラデー回転角を一定に制御できるファラデー回
転子を提供することである。本発明の他の目的は、温度
変化に対してファラデー回転角を一定に制御することに
より、広い温度範囲に渡りファラデー回転角の変動に起
因した性能劣化のない光デバイスを提供することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によると、ファラ
デー回転子であって、光の伝搬経路内に設けられた磁気
光学結晶と、互いに異なる方向の第１及び第２磁界を、
合成磁界の強さが所定値を超えるように前記磁気光学結
晶に対して印加する、少なくとも前記第１及び第２磁界
の一方を発生する電磁石を含んだ磁界印加手段と、前記
電磁石を駆動する駆動手段と、前記ファラデー回転子に
隣接して設けられた温度センサと、前記磁気光学結晶の
ファラデー回転角の温度依存性のデータを内蔵し、前記
温度センサの検出温度に応じてファラデー回転角が一定
となるように前記駆動手段を制御する制御手段とを具備
したことを特徴とするファラデー回転子が提供される。
【００１１】好ましくは、磁界印加手段は第１及び第２
磁界の他方を印加する永久磁石を含んでおり、第１及び
第２磁界は光の伝搬方向を含む平面内の互いに直交する
方向に印加される。好ましくは、温度センサは温度変化
を電流変化に変換可能なサーミスタである。
【００１２】本発明の他の側面によると、ファラデー回
転子であって、光の伝搬経路内に設けられた磁気光学結
晶と、光の伝搬経路に対して発生する磁界方向が第１の
角度をなすように配置された、磁界強度の第１の温度係
数を有する第１の永久磁石と、光の伝搬経路に対して発
生する磁界方向が前記第１の角度より大きな第２の角度
をなすように配置された、前記第１の温度係数より大き
な磁界強度の第２の温度係数を有する第２の永久磁石と
を具備し、前記第１及び第２の永久磁石により発生され
た磁界の合成磁界によって前記磁気光学結晶を通過する
光に生じるファラデー回転角が、温度変化にかかわらず
ほぼ一定に保たれることを特徴とするファラデー回転子
が提供される。
【００１３】好ましくは、第１の永久磁石はその磁界方
向が光の伝搬方向と平行となるように配置されており、
第２の永久磁石はその磁界方向が第１の永久磁石の磁界
方向と直交するように配置されている。
【００１４】本発明の更に他の側面によると、光デバイ
スであって、光の伝搬経路内に設けられた磁気光学結晶
と、互いに異なる方向の第１及び第２磁界を、合成磁界
の強さが所定値を超えるように前記磁気光学結晶に対し
て印加する、少なくとも前記第１及び第２磁界の一方を
発生する電磁石を含んだ磁界印加手段と、前記電磁石を
駆動する駆動手段とを含んだファラデー回転子と、前記
ファラデー回転子に隣接して設けられた、温度変化を電
流変化に変換可能な温度センサと、前記磁気光学結晶の
ファラデー回転角の温度依存性のデータを内蔵し、前記
温度センサの検出温度に応じてファラデー回転角が一定
となるように前記駆動手段を制御する制御手段とを具備
したことを特徴とする光デバイスが提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明第１実
施形態のファラデー回転子の斜視図が示されている。
【００１６】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と電磁石８とを含んでいる。電磁
石８にはコイル９が巻回されており、可変電流源１０に
よりコイル９に駆動電流が供給される。
【００１７】光ビームが透過するのに十分な程度の厚さ
の比較的薄い磁気光学結晶４を用いることによって、飽
和磁界（磁気光学結晶の磁化を飽和させる磁界の強さ或
いはファラデー回転角を飽和させるのに必要とされる磁
界の強さ）を小さくすることができる。
【００１８】磁気光学結晶４としては、薄く切り出され
たＹＩＧ（イットリウム・鉄・ガーネット）やエピタキ
シャル結晶成長させた（ＧｄＢｉ）3 （ＦｅＡｌＧａ）
5 Ｏ 12等を用いることができる。
【００１９】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
の透過方向と平行であり、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磁気光学結晶４における永
久磁石６による磁界印加方向及び光ビーム１２の透過方
向に垂直である。
【００２０】磁気光学結晶４に入射する光ビーム１２は
直線偏光であり、その偏光方向はファラデー回転子２に
よりファラデー回転させられる。ファラデー回転角はフ
ァラデー回転子２を用いる目的によって異なり、光アイ
ソレータの場合にはファラデー回転角は４５°に設定さ
れる。
【００２１】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における飽和磁界よりも常に大
きくなるように設定される。その理由は磁気光学結晶４
の飽和磁界よりも小さな磁界が印加された場合には、磁
気光学結晶４内に多数の磁区が生じ、各磁区間の界面お
ける光の散乱等の不都合が生じるからである。
【００２２】以下の説明で用いるＸＹＺ直交三次元座標
系において、Ｚ軸は磁気光学結晶４の透過光の伝搬方向
と平行であり、Ｙ軸は磁気光学結晶４の厚み方向と平行
である。即ち、この実施形態では、永久磁石６による印
加磁界の方向はＺ軸に平行であり、電磁石８による印加
磁界の方向はＸ軸に平行である。
【００２３】図２は、図１に示されたファラデー回転子
２において、磁気光学結晶４に与えられる磁界及び磁気
光学結晶４の磁化の方向及び強さ（大きさ）を説明する
ための図である。
【００２４】今、永久磁石６のみによって磁気光学結晶
４に符号１０１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１０２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１０１の長さ）は、磁気光学結晶４の磁化の強さ
（磁化ベクトル１０２の長さ）が飽和するように設定さ
れる。
【００２５】電磁石８による磁界が符号１０３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１
０４で示されるように磁界ベクトル１０１及び１０３の
合成ベクトルとなる。
【００２６】この合成磁界１０４により磁気光学結晶４
には符号１０５で示されるような磁化が生じる。磁化ベ
クトル１０５と磁界ベクトル１０４は平行であり、磁化
ベクトル１０５の長さは磁化ベクトル１０２の長さに一
致する。
【００２７】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、磁気光学結晶４におけるファラデー回転
への寄与度が同じであるとは限らない。ファラデー回転
角が当該磁化の方向と光の伝搬方向の関係にも依存する
からである。
【００２８】即ち、磁化１０２が生じている状態と磁化
１０５が生じている状態を比較すると、磁化１０２のＺ
成分（磁化１０２そのもの）に対して磁化１０５のＺ成
分１０６が減少している分だけ、後者のファラデー回転
角は小さくなる。
【００２９】上述したように、ファラデー回転角には温
度依存性があり、室温でファラデー回転角を所定角度に
設定すると、高温又は低温ではこの所定角度からのずれ
が生じ、ファラデー回転子の性能が劣化する。
【００３０】例えば、磁気光学結晶４としてＹＩＧを採
用した場合には、高温になるほどファラデー回転角は小
さくなる。本実施形態のファラデー回転子２は、温度変
動に応じて電磁石８のコイル９に流す電流を制御して、
常に一定のファラデー回転角が得られるようにしたもの
である。
【００３１】再び図１を参照すると、符号１４はサーミ
スタ等の温度センサを示しており、特に図示しないが温
度センサ１２は熱伝導性のよい材料を介してファラデー
回転子２に取り付けられている。
【００３２】温度センサ１４で検出した検出温度はコン
トローラ１６に入力される。コントローラ１６は、例え
ばマイクロ・プロセッサ・ユニット（ＭＰＵ）から構成
される。
【００３３】コントローラ１６では温度変動による補正
値を算出して、この補正値に基づいて可変電流源１０を
制御する。コントローラ１６の機能を図３のフローチャ
ートを参照して説明する。
【００３４】まず、ステップ１１０においてファラデー
回転角指示信号をコントローラ１６に入力する。例え
ば、ファラデー回転子２を光アイソレータとして使用す
る場合には、４５°のファラデー回転角となるような指
示信号を入力する。
【００３５】次に、ステップ１１１で温度センサ１４の
電流値を取り込み、ステップ１１２でこの電流値を温度
データに変換する。ステップ１１３で温度センサ１４で
検出した検出温度から標準温度（室温）を引き、温度差
ΔＴを求める。ステップ１１４でΔＴにファラデー回転
子の温度係数を掛けて、補正値を算出する（ステップ１
１５）。
【００３６】このファラデー回転子の温度係数は磁気光
学結晶を構成する物質により定まるものであり、例えば
ＹＩＧは−０．０６°／°Ｃの温度係数を有している。
この温度係数はプログラムに予め組み込まれている。
【００３７】ステップ１１５で補正値を算出した後、ス
テップ１１６に進み駆動電流値を算出する。ファラデー
回転角と駆動電流の関係はプログラム中にテーブルとし
て予め記憶されている。
【００３８】この駆動電流値をステップ１１７で駆動回
路（可変電流源１０）に入力し、電磁石８のコイル９に
可変電流源１０からこの駆動電流を供給する。このよう
に、温度センサ１４で検出した温度変化に応じて、電磁
石８のコイル９に流す電流を変化させるようにしたの
で、本実施形態のファラデー回転子２は温度変動に係わ
らず常に一定の所望とするファラデー回転角を得ること
ができる。
【００３９】例えば、９０°回転子の場合、ファラデー
回転子２の温度係数は約０．１°／°Ｃとなる。故に温
度が２０°Ｃ変化すれば、ファラデー回転角は約２°変
化する。４５°ファラデー回転子の場合には、温度が２
０°Ｃ変化すればファラデー回転角は約１°変化する。
【００４０】図４のグラフから、ファラデー回転角を６
０°変化させるには約３６ｍＡの駆動電流が必要だか
ら、ファラデー回転角を約１°変化させるためには０．
６ｍＡの駆動電流の補正を必要とする。
【００４１】この補正はプログラム中に組み込むことが
できる。ステップ１１６で駆動電流を算出する前に、フ
ァラデー回転角を補正しておけば、補正動作を一回に減
らすことができる。
【００４２】図５を参照すると、上述したファラデー回
転子２を光アッテネータに使用した場合の実施形態が示
されている。光アッテネータ１７は光ファイバ１８と、
レンズ２０と、テーパー状の複屈折結晶２２と、図１に
示したファラデー回転子２とテーパー状の複屈折結晶２
４と、レンズ２６と、光ファイバ２８とが図示しない光
源の側からこの順序で配列して構成されている。
【００４３】複屈折結晶２２及び２４の材質は例えばル
チルであり、これらの形状は同じである。複屈折結晶２
２の頂部及び底部はそれぞれ複屈折結晶２４の底部及び
頂部に対向し、且つ対応する面は互いに平行である。
【００４４】また、複屈折結晶２２及び２４の光学軸は
紙面に垂直な平面内にあり、各光学軸の位置関係はアッ
テネータの零入力時の損失の設定による。以下の説明で
は零入力時に損失が最小になるように定めることとし、
複屈折結晶２２の光学軸と複屈折結晶２４の光学軸が互
いに平行であるとする。
【００４５】符号３０はサーミスタ等の温度センサであ
り、温度センサ３０の検出温度はコントローラ３２に入
力され、コントローラ３２で温度変動による駆動電流の
変化を演算し、駆動回路３４を制御する。この制御方法
は、上述したファラデー回転子２の制御方法と概略同様
である。
【００４６】光ファイバ１８の出射光はレンズ２０によ
りコリメートビームに変換され、このコリメートビーム
はビーム太さを無視して符号３６で示されている。ビー
ム３６は複屈折結晶２２において、その常光線に相当す
るビーム３８と異常光線に相当するビーム４０に分離さ
れる。ビーム３８の偏光方向とビーム４０の偏光方向は
互いに直交している。
【００４７】ビーム３８及び４０はファラデー回転子２
で偏光方向をそれぞれ同じ角度だけ回転され、それぞれ
ビーム３９及び４１になる。ビーム３９は複屈折結晶２
４においてその常光線成分であるビーム４２と異常光線
成分であるビーム４３に分離される。また、ビーム４１
は複屈折結晶２４において、その異常光線成分であるビ
ーム４４と常光成分であるビーム４５に分離される。
【００４８】ビーム４２乃至４５がそれぞれ受けてきた
屈折の履歴と複屈折結晶２２及び２４の形状及び配置形
態とを考慮すると、ビーム４２とビーム４４は互いに平
行であり、ビーム４３とビーム４５は互いに平行ではな
い。従って、ビーム４２乃至４５のうちビーム４２及び
４４のみをレンズ２６により絞り込んで光ファイバ２８
に入射させることができる。
【００４９】さて、ビーム４２及び４４のトータルパワ
ーとビーム４３及び４５のトータルパワーの比はファラ
デー回転子におけるファラデー回転角に依存する。よっ
て、目標とするアッテネーション値に応じてファラデー
回転子２のファラデー回転角を制御することにより、光
ファイバ１８から出射された光ビームを所望の減衰率で
減衰させて光ファイバ２８に入力することができる。減
衰率の制御は、ファラデー回転子２の電磁石のコイルに
流す電流を駆動回路３４により調整することにより行
う。
【００５０】ところで、所望の減衰率を得たい場合にも
温度変動が生じると、ファラデー回転子２のファラデー
回転角は変化し、所望の減衰率を得ることができない。
よって、本実施形態の光アッテネータでは温度センサ３
０によりファラデー回転子２の周囲温度を検出し、この
検出温度に応じて予めプログラムされたソフトウェアに
より電磁石のコイルに流す駆動電流を制御する。
【００５１】図６を参照して、温度変動に応じたファラ
デー回転角の制御方法について説明する。まず、ステッ
プ２１０でアッテネーション値をコントローラ３２に入
力すると、ステップ２１１でコントローラ３２はファラ
デー回転角指示信号を算出する。
【００５２】次いでステップ２１２に進み、サーミスタ
等の温度センサ３０で検出した電流値をコントローラ３
２に取り込む。本フローチャートのステップ２１２から
ステップ２１８は図３に示したフローチャートのステッ
プ１１１からステップ１１７に対応しているので、その
説明を省略する。このように、ファラデー回転子２の電
磁石の駆動電流を温度変動に応じて調整することによ
り、温度変動に係わらず所望とする減衰率を常に得るこ
とができる。
【００５３】次に図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照し
て、ファラデー回転子２を光アイソレータに採用した場
合について説明する。本実施形態の構成は、図５に示し
た光アッテネータの構成と実質上同一である。しかし、
ファラデー回転子２のファラデー回転角は４５°に設定
されており、このため駆動回路６４による駆動電流の調
整幅は小さいものでよい。
【００５４】光アイソレータ４６は、図７（Ａ）に示さ
れるように、順方向の光の伝搬方向上流側にある光ファ
イバ４８と、光ファイバ４８から出射した光をコリメー
トビームにするレンズ５０と、ウェッジ状の複屈折結晶
からなる偏光子５２と、回転角が４５°に設定されたフ
ァラデー回転子２と、ウェッジ状の複屈折結晶からなる
偏光子５４と、レンズ５６と、光ファイバ５８とを備え
ており、これらの構成要素は光の進行方向にこの順序で
配置されている。
【００５５】偏光子５２及び５４は、偏光子５２の頂部
及び底部がそれぞれ偏光子５４の底部及び頂部に対向
し、且つ対応する面が互いに平行となるように設けられ
ている。偏光子５２及び５４の配置関係は図５に示した
光アッテネータの複屈折結晶２２及び２４の配置関係と
逆であるが、どちらの配置関係も採用可能である。
【００５６】偏光子５４の光学軸は偏光子５２の光学軸
に対してファラデー回転子２における旋光の方向と同じ
方向に４５°回転されている。そして、光ファイバ４８
からの順方向の光がレンズ５０、偏光子５２、ファラデ
ー回転子２及び偏光子５４をこの順序で通過してレンズ
５６により焦点を結んだとき、この焦点が光ファイバ５
８のコア端面内に位置するように設定されている。
【００５７】更に、光ファイバ５８からの逆方向の光が
レンズ５６、偏光子５４、ファラデー回転子２及び偏光
子５２をこの順序で通過してレンズ５０により焦点を結
んだとき、この焦点が光ファイバ４８のコア端面外に位
置するようにされている。
【００５８】しかして、光ファイバ４８から出射してレ
ンズ５０でコリメートされたビームが偏光子５２に順方
向で入射すると、偏光成分によって偏光子５２における
屈折率が異なるので、入射光は常光線及び異常光線に分
かれて別方向に屈折してファラデー回転子２に入射す
る。
【００５９】偏光子５４の光学軸は偏光子５２の光学軸
に対してファラデー回転子２における旋光の方向と同じ
方向に４５°回転されているので、偏光子５２における
常光線及び異常光線は、ファラデー回転子２でそれぞれ
４５°旋光されて、偏光子５４においてもそれぞれ常光
線及び異常光線となる。
【００６０】従って、偏光子５４を透過した常光線及び
異常光線は互いに平行となって出射される。この常光線
及び異常光線のコリメートビームは、レンズ５６により
収束されて光ファイバ５８に入射する。
【００６１】一方、図示しない光コネクタ端面等で反射
してきた反射帰還光は、図７（Ｂ）に示すように、偏光
子５４に入射したあと、常光線及び異常光線に分かれて
別方向に屈折され、ファラデー回転子２に入射して偏光
面を４５°回転させられて出射する。
【００６２】偏光面が４５°回転した偏光子５４におけ
る常光線は、偏光子５２において異常光線としての屈折
をうける。また、偏光面が４５°回転した偏光子５４に
おける異常光線は、偏光子５２において異常光線として
の屈折を受ける。
【００６３】従って、偏光子５２から逆方向に出射する
光の進行方向は、順方向の光の進行方向とは異なる。そ
のため、逆方向の光をレンズ５０を通過させても、この
光は光ファイバ４８には結合されない。
【００６４】ところで、上述したようにファラデー回転
子２のファラデー回転角は温度により変動し、室温にお
いてファラデー回転子２の回転角を４５°に設定した場
合にも、温度が変動するとこの回転角が変化し、十分な
消光比の光アイソレータを実現することができない。
【００６５】よって、本実施形態の光アイソレータ４６
では、温度センサ６０によりファラデー回転子２の周囲
温度を検出し、この検出温度をコントローラ６２に入力
する。
【００６６】コントローラ６２では上述したように検出
温度に応じて駆動電流の補正値を算出し、この補正値に
基づいて駆動回路６４を制御し、温度が変化してもファ
ラデー回転角が常に４５°となるように電磁石のコイル
に流す駆動電流を調整する。
【００６７】次に、図８及び図９を参照してファラデー
回転子２を光スイッチ７５に使用した場合の実施形態に
ついて説明する。図８において、符号７６，７８は水晶
から形成された１／２波長板、８０，８２は方解石又は
ルチル等の平板状複屈折板である。
【００６８】複屈折板８０は偏光分離膜８４を有する偏
光プリズム８６とファラデー回転子２との間に挿入され
ている。１／２波長板７６は、偏光プリズム８６と複屈
折板８０の間に複屈折板８０の下方部分に対向するよう
に挿入されている。
【００６９】複屈折板８２は、ファラデー回転子２と偏
光分離膜８８を有する偏光プリズム９０の間に挿入され
ている。１／２波長板７８は、偏光プリズム９０と複屈
折板８２の間に複屈折板８２の上方部分に対向するよう
に挿入されている。
【００７０】ファラデー回転子２は印加される磁界が光
の進行方向と同一の場合には、偏光面を時計廻り方向に
４５°回転し、逆方向の場合は偏光面を反時計廻りに４
５°回転する。また、１／２波長板９２は偏光面を常に
反時計廻り方向に４５°回転する。
【００７１】今、ファラデー回転子２に印加される磁界
を矢印方向にして、光ファイバ９４から偏光プリズム８
６に光ビーム１２６を入射させると、光ビーム１２６は
偏光プリズム８６によりＰ偏光１２８とＳ偏光１３２に
分離される。
【００７２】Ｐ偏光１２８は、１／２波長板７６を通過
する際に偏光面が９０°回転されてＳ偏光となり、更に
複屈折板８０，８２を通過する際に偏光分離膜８４に起
因する漏話成分が点線で示すように屈折され並進ずれを
生じる。
【００７３】一方、Ｓ偏光１３０は、複屈折板８０，８
２を通過する際に偏光分離膜８４に起因する漏話成分が
点線で示すように屈折され並進ずれを起こす。更に、１
／２波長板７８を通過する際に偏光面が９０°回転され
てＰ偏光となる。
【００７４】よって、Ｐ偏光は偏光分離膜８８を通過
し、Ｓ偏光は偏光分離膜８８で反射されるので、ほとん
どの光は光ビーム１３２として合成され、光ファイバ９
６に結合される。
【００７５】一方、偏光プリズム９０から上方に出射さ
れる点線で示した漏話成分は上述したように並進ずれを
起こしているため、光ファイバ９８に結合されることは
ない。
【００７６】ファラデー回転子２の印加磁界方向が図示
矢印方向の場合には、ファラデー回転子２の旋光方向と
１／２波長板９２の旋光方向は互いに逆方向となり旋光
が相殺されるため、図８の場合には光ビームがファラデ
ー回転子２及び１／２波長板９２を通過することにより
その偏光面は何ら影響を受けることはない。
【００７７】次に、図９に示すようにファラデー回転子
２に印加する磁界方向を図８の印加方向と逆方向にし
て、光ファイバ９４から偏光プリズム８６に光ビーム１
２６を入射させると、偏光プリズム８６により分離され
たＰ偏光１２８及びＳ偏光１３０は、複屈折板８０を通
過するまでは図８の状態と同様であるが、ファラデー回
転子２及び１／２波長板９２を通過する際にその偏光面
が９０°回転される。
【００７８】よって、１／２波長板９２から出射すると
Ｐ偏光１２８はＰ偏光のままであるが、Ｓ偏光１３０は
Ｐ偏光となる。１／２波長板９２から出射した光は複屈
折板８２を通過する際に屈折して点線で示す漏話成分と
光路が一致する。
【００７９】その後、１／２波長板７８を通過するＰ偏
光は偏光面が９０°回転されてＳ偏光となり、偏光プリ
ズム９０の偏光分離膜８８で反射される。一方、Ｐ偏光
は偏光分離膜８８を通過し、合成ビーム１３４が光ファ
イバ９８に結合される。一方、偏光プリズム９０から右
方向に出射する点線で示す漏話成分は並進ずれを起こし
ているため、光ファイバ９６に結合されることはない。
【００８０】以上説明したように、偏光分離膜８４，８
８の漏話が大きくても、漏話成分が光ファイバ９６，９
８に結合されることはなく、光スイッチの漏話を低減す
ることができる。
【００８１】しかし、上述したようにファラデー回転子
２の回転角は温度変動により変化する。よって、温度が
変化したときにはファラデー回転角の変動に起因する漏
話成分が発生することになる。
【００８２】よって、本実施形態の光スイッチ７５で
は、温度センサ１２０でファラデー回転子２の温度を検
出し、この検出温度をコントローラ１２２に入力する。
コントローラ１２２では上述したように温度変動に起因
する補正値を求め、この補正値に基づいた駆動電流を算
出する。
【００８３】駆動回路１２４がファラデー回転子２のコ
イルにこのようにして算出した駆動電流を供給すること
により、温度変動に係わらず常に一定のファラデー回転
角を得ることができる。これにより、ファラデー回転角
の変動に起因する漏話を低減することができる。
【００８４】次に図１０を参照して、本発明第２実施形
態のファラデー回転子６６について説明する。ファラデ
ー回転子６６は、例えばＹＩＧ等の磁気光学結晶６８
と、光ビーム７４の伝搬経路に対して発生する磁界方向
が第１の角度をなすように配置された第１の永久磁石７
０と、光ビーム７４の伝搬経路に対して発生する磁界方
向が第１の角度より大きな第２の角度をなすように配置
された第２の永久磁石７２とから構成される。
【００８５】本実施形態では、第１の永久磁石７０はそ
の磁界方向が光ビーム７４の伝搬方向と平行となるよう
に配置されており、第２の永久磁石７２はその磁界方向
が第１の永久磁石７０の磁界方向と直交するように配置
されている。
【００８６】本実施形態のファラデー回転子６６では、
２個の永久磁石７０，７２によって磁気光学結晶６８に
磁界が印加され、合成磁界の方向が光ビーム７４の伝搬
方向となす角度に応じてファラデー回転角が異なる。一
般的に永久磁石の磁力は温度によって変動する。
【００８７】本実施形態のファラデー回転子６６では、
２個の永久磁石７０，７２を使用しているため、ファラ
デー回転角が変わる要因は、永久磁石７０，７２による
合成磁界方向の変化と、温度変動に応じて変化する磁気
光学結晶の物性である。この２つの要因のうち、物性に
よって定まるほうは通常は調整できない。
【００８８】しかし、合成磁界方向の変化は２つの永久
磁石７０，７２の組み合わせ方、永久磁石７０，７２で
発生される磁界を磁気光学結晶６８に導くヨークの材質
及び構造によって調整することが可能である。例えば、
一般的に永久磁石は高温になると磁力が弱くなるものが
多く、磁界強度の温度係数は磁石の組成により決定され
る。
【００８９】また、磁気光学結晶は高温になるとファラ
デー回転角が小さくなるものが多く、ファラデー回転角
の温度係数は磁気光学結晶の物性によって異なる。実用
的な磁気光学結晶は選択の幅が狭いため、磁気光学結晶
単体で所望のファラデー回転角の温度係数を達成するこ
とはほとんど不可能である。しかし、異なる特性を有す
る永久磁石７０，７２を用いることにより、所望のファ
ラデー回転角の温度係数を達成することができる。
【００９０】図１０に示したファラデー回転子６６にお
いて、第１の永久磁石７０は磁界強度の温度係数が小さ
く無視できる材料で作られているものとする。例えば、
第１の永久磁石７０は、Ｓｍ−Ｃｏ系材料から形成され
ている。
【００９１】第２の永久磁石７２は磁界強度の温度係数
が大きく、高温になると磁界強度が落ちる材料から作ら
れているものとする。例えば、第２の永久磁石７２は、
ＮｄＦｅＢ系材料から形成されている。
【００９２】一方、磁気光学結晶６８は一般的に高温に
なるとファラデー回転角は小さくなる。例えばＹＩＧで
は、温度が１°Ｃ上昇する毎にファラデー回転角は約
０．０６°減少する。本実施形態のファラデー回転子６
６は温度変動があってもファラデー回転角をほぼ一定に
維持できるものである。
【００９３】図１１を参照して、本実施形態のファラデ
ー回転子６６の作用を説明する。第１の永久磁石７０の
磁界強度はＡであり、温度変動があってもその磁界強度
はほぼ一定である。また、第１の永久磁石７０の磁界方
向は光ビーム７４の伝搬方向に平行である。
【００９４】一方、常温の状態では第２の永久磁石７２
の磁界強度はＢ2 であり、合成磁界の方向と第１の永久
磁石７０の磁界方向とのなす角はθ２である。この場合
のファラデー回転角は、もし磁界方向が光の進行方向に
一致した場合のファラデー回転角をθＦとしたときに、
θＦ cosθ２となる。
【００９５】高温になると、第２の永久磁石７２の磁界
強度はＢ1 に減少する。よって、合成磁界の方向と第１
の永久磁石７０の磁界方向とがなす角はθ２より小さい
θ１となる。よって、このときのファラデー回転角はθ
Ｆ cosθ１となり、θＦが一定とすればθＦ cosθ２よ
り大きくなる。
【００９６】しかし、高温になるとファラデー回転角が
小さくなる磁気光学結晶６８を使用しているため、θＦ
は高温になると小さくなる。よって、２つの永久磁石７
０，７２の合成磁界の方向がファラデー回転に与える効
果と、磁気光学結晶６８の温度係数の効果は反対方向に
働く。
【００９７】従って、適切なθ１とθ２を与える永久磁
石を採用することにより、温度変動が磁気光学結晶６８
のファラデー回転に与える影響を、２つの永久磁石７
０，７２の合成磁界の方向の変化がファラデー回転に与
える影響で相殺することができる。
【００９８】永久磁石７０，７２と磁気光学結晶６８の
間に軟磁性体のヨークを配置すると、軟磁性体の材質を
適当に選択することにより、ファラデー回転の温度係数
の調整が可能である。
【００９９】磁気光学結晶６８及び永久磁石７０，７２
の材質を適当に選択することにより、所望の大きさにフ
ァラデー回転角の温度係数を設定することが可能であ
り、温度に応じてファラデー回転角を変える必要がある
光デバイスに適用できる。
【０１００】図１２を参照すると、光アッテネータの第
２実施形態のブロック図が示されている。電流駆動光ア
ッテネータ１４０のハウジング１４２内には電圧−電流
変換回路１４４が設けられている。この電圧−電流変換
回路１４４で光アッテネータ１４０を駆動する。
【０１０１】光アッテネータは光増幅器の内部などで光
量の調整に用いられるが、調整のための制御信号は多く
は電圧信号である。そこで、光アッテネータの制御は電
圧信号で制御できることが望ましい。ハウジング１４２
には制御信号端子１４６、電源端子１４８及びアース端
子１５０が設けられている。符号１５２は光ビームを示
している。
【０１０２】図１３を参照して、電圧−電流変換回路１
４４の実施形態について説明する。オペアンプ１６０の
正相入力端１６４には制御信号入力端子１４６が接続さ
れている。
【０１０３】オペアンプ１６０の逆相入力端１６６とオ
ペアンプ１６０の出力端との間には抵抗１６８が挿入さ
れており、更にオペアンプ１６０の逆相入力端１６６は
抵抗１７０を介して接地電位にプルダウンされている。
【０１０４】オペアンプ１６０の出力はトランジスタ１
７２のベースに供給され、ベース電圧の大きさに応じて
ファラデー回転子の電磁石１７４のコイル１７６に供給
する駆動電流を制御する。
【０１０５】以上の説明では、図１に示したファラデー
回転子２を光アッテネータ、光アイソレータ及び光スイ
ッチに適用した例について説明したが、本発明の応用例
はこれに限定されるものではなく、ファラデー回転子を
使用する光サーキュレータ、偏波コントローラ等の他の
光デバイスにも同様に適用可能である。
【０１０６】
【発明の効果】本発明によれば、温度変動に係わらずフ
ァラデー回転角を常に一定に制御できるファラデー回転
子を提供することができる。これにより、ファラデー回
転子を用いた光デバイスの性能向上を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態に係るファラデー回転子の
斜視図である。
【図２】図１における磁界及び磁化の説明図である。
【図３】ファラデー回転子の制御フローチャートであ
る。
【図４】駆動電流とファラデー回転角との関係を示すグ
ラフである。
【図５】光アッテネータの実施形態を示す図である。
【図６】光アッテネータの制御フローチャートを示す図
である。
【図７】光アイソレータの実施形態を示す図である。
【図８】光スイッチの実施形態を示す図である。
【図９】光スイッチの実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るファラデー回転
子の斜視図である。
【図１１】温度変化と合成磁界の関係を示す図である。
【図１２】光アッテネータの第２実施形態を示すブロッ
ク図である。
【図１３】電圧−電流変換回路を示す図である。
【符号の説明】
２，６６ ファラデー回転子 ４，６８ 磁気光学結晶 ６，７０，７２ 永久磁石 ８ 電磁石 １０ 可変電流源 １４，３０，６０，１２０ 温度センサ １６，３２，６２，１２２ コントローラ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ファラデー回転子であって、 光の伝搬経路内に設けられた磁気光学結晶と；互いに異
    なる方向の第１及び第２磁界を、合成磁界の強さが所定
    値を超えるように前記磁気光学結晶に対して印加する、
    少なくとも前記第１及び第２磁界の一方を発生する電磁
    石を含んだ磁界印加手段と；前記電磁石を駆動する駆動
    手段と；前記ファラデー回転子に隣接して設けられた温
    度センサと；前記磁気光学結晶のファラデー回転角の温
    度依存性のデータを内蔵し、前記温度センサの検出温度
    に応じてファラデー回転角が一定となるように前記駆動
    手段を制御する制御手段と；を具備したことを特徴とす
    るファラデー回転子。
  2. 【請求項２】 前記磁界印加手段は前記第１及び第２磁
    界の他方を発生する永久磁石を含んでいる請求項１記載
    のファラデー回転子。
  3. 【請求項３】 前記第１及び第２磁界は前記光の伝搬方
    向を含む平面内の互いに直交する方向に印加される請求
    項２記載のファラデー回転子。
  4. 【請求項４】 前記永久磁石による磁界は前記光の伝搬
    方向と平行に印加される請求項３記載のファラデー回転
    子。
  5. 【請求項５】 前記温度センサは温度変化を電流変化に
    変換可能なサーミスタから構成される請求項１記載のフ
    ァラデー回転子。
  6. 【請求項６】 ファラデー回転子であって、 光の伝搬経路内に設けられた磁気光学結晶と；光の伝搬
    経路に対して発生する磁界方向が第１の角度をなすよう
    に配置された、磁界強度の第１の温度係数を有する第１
    の永久磁石と；光の伝搬経路に対して発生する磁界方向
    が前記第１の角度より大きな第２の角度をなすように配
    置された、前記第１の温度係数より大きな磁界強度の第
    ２の温度係数を有する第２の永久磁石とを具備し；前記
    第１及び第２の永久磁石により発生された磁界の合成磁
    界によって前記磁気光学結晶を通過する光に生じるファ
    ラデー回転角が、温度変化にかかわらずほぼ一定に保た
    れることを特徴とするファラデー回転子。
  7. 【請求項７】 前記第１の角度は０°であり、前記第１
    の永久磁石は光の伝搬方向と平行に配置されている請求
    項６記載のファラデー回転子。
  8. 【請求項８】 前記第１及び第２の永久磁石は実質上互
    いに直交するように配置されている請求項７記載のファ
    ラデー回転子。
  9. 【請求項９】 光デバイスであって、 光の伝搬経路内に設けられた磁気光学結晶と、互いに異
    なる方向の第１及び第２磁界を、合成磁界の強さが所定
    値を超えるように前記磁気光学結晶に対して印加する、
    少なくとも前記第１及び第２磁界の一方を発生する電磁
    石を含んだ磁界印加手段と、前記電磁石を駆動する駆動
    手段とを含んだファラデー回転子と；前記ファラデー回
    転子に隣接して設けられた、温度変化を電流変化に変換
    可能な温度センサと；前記磁気光学結晶のファラデー回
    転角の温度依存性のデータを内蔵し、前記温度センサの
    検出温度に応じてファラデー回転角が一定となるように
    前記駆動手段を制御する制御手段と；を具備したことを
    特徴とする光デバイス。
  10. 【請求項１０】 前記光デバイスは、光アイソレータ、
    光アッテネータ、光スイッチ、光サーキュレータ及び偏
    波コントローラのいずれかから構成される請求項９記載
    の光デバイス。
  11. 【請求項１１】 前記磁界印加手段は前記第１及び第２
    磁界の他方を発生する永久磁石を更に含んでおり、前記
    永久磁石の磁界方向は前記光の伝搬方向と平行である請
    求項９記載の光デバイス。
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