JPH11149065A - 光アッテネータモジュール - Google Patents
光アッテネータモジュールInfo
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- JPH11149065A JPH11149065A JP33111297A JP33111297A JPH11149065A JP H11149065 A JPH11149065 A JP H11149065A JP 33111297 A JP33111297 A JP 33111297A JP 33111297 A JP33111297 A JP 33111297A JP H11149065 A JPH11149065 A JP H11149065A
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- polarizer
- magnetic field
- faraday element
- faraday
- optical
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射戻り光に対して高アイソレーション特性
を呈し、且つ使用する部品点数を削減でき小型化できる
ようにする。 【解決手段】 第１の偏光子１０と第２の偏光子１２と
の間に第１のファラデー素子１４を配置し、第１のファ
ラデー素子に飽和磁界を印加する固定磁界印加手段を設
けると共に、第１のファラデー素子に前記飽和磁界と異
なる方向の可変磁界を印加する電磁石１６を設けて光ア
ッテネータを構成する。固定磁界印加手段は、第１の永
久磁石２０を有し、それは軸方向に２極着磁した筒状若
しくは環状であって第１の偏光子の入力側の光路上に位
置しており、第１の永久磁石の内部に磁気的に飽和され
る第２のファラデー素子２４を収容し、その第２のファ
ラデー素子の入力側に第３の偏光子２６を、出力側に第
４の偏光子を配置する。
を呈し、且つ使用する部品点数を削減でき小型化できる
ようにする。 【解決手段】 第１の偏光子１０と第２の偏光子１２と
の間に第１のファラデー素子１４を配置し、第１のファ
ラデー素子に飽和磁界を印加する固定磁界印加手段を設
けると共に、第１のファラデー素子に前記飽和磁界と異
なる方向の可変磁界を印加する電磁石１６を設けて光ア
ッテネータを構成する。固定磁界印加手段は、第１の永
久磁石２０を有し、それは軸方向に２極着磁した筒状若
しくは環状であって第１の偏光子の入力側の光路上に位
置しており、第１の永久磁石の内部に磁気的に飽和され
る第２のファラデー素子２４を収容し、その第２のファ
ラデー素子の入力側に第３の偏光子２６を、出力側に第
４の偏光子を配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気光学方式の光
アッテネータモジュールに関し、更に詳しく述べると、
光アッテネータ本体の部分と光アイソレータとして機能
する部分とを組み合わせて高性能化を図ると共に、光ア
イソレータ機能部のファラデー素子を光アッテネータ本
体部の筒状若しくは環状の永久磁石内に組み込むことに
より、全体として部品点数の削減と小型化を図った光ア
ッテネータモジュールに関するものである。この光アッ
テネータモジュールは、例えば光通信機器や光計測機器
などに有用である。
アッテネータモジュールに関し、更に詳しく述べると、
光アッテネータ本体の部分と光アイソレータとして機能
する部分とを組み合わせて高性能化を図ると共に、光ア
イソレータ機能部のファラデー素子を光アッテネータ本
体部の筒状若しくは環状の永久磁石内に組み込むことに
より、全体として部品点数の削減と小型化を図った光ア
ッテネータモジュールに関するものである。この光アッ
テネータモジュールは、例えば光通信機器や光計測機器
などに有用である。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムや光学測定装置などにお
いては、入力光の強度を任意の割合で減衰させて出力す
る光アッテネータが用いられることがある。例えば、光
増幅器の直後やレーザの後段などに設置される。光アッ
テネータの減衰率を変化させる方式には機械式のものも
あるが、近年ではシステム信頼性を高めるために、機械
的な可動部分が無い磁気光学方式の光アッテネータが実
用化されている。
いては、入力光の強度を任意の割合で減衰させて出力す
る光アッテネータが用いられることがある。例えば、光
増幅器の直後やレーザの後段などに設置される。光アッ
テネータの減衰率を変化させる方式には機械式のものも
あるが、近年ではシステム信頼性を高めるために、機械
的な可動部分が無い磁気光学方式の光アッテネータが実
用化されている。
【０００３】従来の磁気光学方式の光アッテネータの一
例としては、第１の偏光子と第２の偏光子との間にファ
ラデー素子を配置し、該ファラデー素子に飽和磁界を印
加する永久磁石を設けると共に、該ファラデー素子に前
記飽和磁界と異なる方向の可変磁界を印加する電磁石を
設ける構成がある（例えば特開平６−５１２５５号公報
参照）。典型的には、永久磁石によって光路（光の透過
方向）に平行な飽和磁界を印加し、電磁石によって光路
に直交する可変磁界を印加する。その場合の飽和磁界の
印加は、ファラデー素子の前後にそれぞれ磁極が位置し
且つ光路を避けるようにＣ型の永久磁石を設置すること
で行っているが、ファラデー素子の前後に光路を避ける
ようにブロック状の永久磁石を設置する構成などでもよ
い。
例としては、第１の偏光子と第２の偏光子との間にファ
ラデー素子を配置し、該ファラデー素子に飽和磁界を印
加する永久磁石を設けると共に、該ファラデー素子に前
記飽和磁界と異なる方向の可変磁界を印加する電磁石を
設ける構成がある（例えば特開平６−５１２５５号公報
参照）。典型的には、永久磁石によって光路（光の透過
方向）に平行な飽和磁界を印加し、電磁石によって光路
に直交する可変磁界を印加する。その場合の飽和磁界の
印加は、ファラデー素子の前後にそれぞれ磁極が位置し
且つ光路を避けるようにＣ型の永久磁石を設置すること
で行っているが、ファラデー素子の前後に光路を避ける
ようにブロック状の永久磁石を設置する構成などでもよ
い。
【０００４】上記特開平６−５１２５５号公報には、図
５に示すように、光ファイバ８０、第１のレンズ８２、
楔形複屈折板からなる第１の偏光子８４、ファラデー回
転子８６、楔形複屈折板からなる第２の偏光子８８、第
２のレンズ９０、光ファイバ９２を、この順序で配列し
た光アッテネータが記載されている。ここでファラデー
回転子８６は、例えば図６に示すように、ファラデー素
子９４と、該ファラデー素子９４に対して光路と平行に
飽和磁界を印加する永久磁石９６と、光路と垂直方向に
可変磁界を印加する電磁石９８とからなる。
５に示すように、光ファイバ８０、第１のレンズ８２、
楔形複屈折板からなる第１の偏光子８４、ファラデー回
転子８６、楔形複屈折板からなる第２の偏光子８８、第
２のレンズ９０、光ファイバ９２を、この順序で配列し
た光アッテネータが記載されている。ここでファラデー
回転子８６は、例えば図６に示すように、ファラデー素
子９４と、該ファラデー素子９４に対して光路と平行に
飽和磁界を印加する永久磁石９６と、光路と垂直方向に
可変磁界を印加する電磁石９８とからなる。
【０００５】永久磁石９６によって飽和磁界を印加しつ
つ、その飽和磁界と垂直方向に電磁石９８で可変磁界を
印加すると、ファラデー素子９４には、それらの合成磁
界が印加され、その合成磁界の方向に磁化ベクトルが向
く。ファラデー素子９４を透過する光は、その磁化ベク
トルの光路に平行な成分に応じたファラデー回転角でフ
ァラデー回転する。従って、電磁石９８による可変磁界
の制御によりファラデー回転角を変化させることで、第
２の偏光子８８から出力する光の強度を調整でき、これ
によって磁気光学式の光アッテネータを実現できること
になる。
つ、その飽和磁界と垂直方向に電磁石９８で可変磁界を
印加すると、ファラデー素子９４には、それらの合成磁
界が印加され、その合成磁界の方向に磁化ベクトルが向
く。ファラデー素子９４を透過する光は、その磁化ベク
トルの光路に平行な成分に応じたファラデー回転角でフ
ァラデー回転する。従って、電磁石９８による可変磁界
の制御によりファラデー回転角を変化させることで、第
２の偏光子８８から出力する光の強度を調整でき、これ
によって磁気光学式の光アッテネータを実現できること
になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような磁気光学式
の光アッテネータでは、原理的には９０度ファラデー回
転子を用い、第１の偏光子と第２の偏光子を光学軸に９
０度の角度差をもたせて配置し、磁化ベクトルの向きを
光路と平行から垂直まで９０度の範囲で変化させればよ
い。しかし、この構成では、電磁石に十分大きな電流を
供給して可変磁界を大きくしても、永久磁石による固定
磁界の影響が残るために、ファラデー回転角を０度から
９０度まで完全に変化させることができず、減衰率を最
大の幅で変化させえない。
の光アッテネータでは、原理的には９０度ファラデー回
転子を用い、第１の偏光子と第２の偏光子を光学軸に９
０度の角度差をもたせて配置し、磁化ベクトルの向きを
光路と平行から垂直まで９０度の範囲で変化させればよ
い。しかし、この構成では、電磁石に十分大きな電流を
供給して可変磁界を大きくしても、永久磁石による固定
磁界の影響が残るために、ファラデー回転角を０度から
９０度まで完全に変化させることができず、減衰率を最
大の幅で変化させえない。
【０００７】そこで、光路に平行な飽和磁界を印加した
時に９０度を超えるファラデー回転角（例えば１００
度）をもつファラデー回転子を用い、第１の偏光子と第
２の偏光子の光学軸の角度差をファラデー回転角に一致
させて（この場合１００度に）配置することが考えられ
る。しかし、その配置では、逆方向の光が減衰し難い。
そのため特に順方向の減衰量が小さい時には、反射戻り
光に対してのアイソレーション値も低くなる。光通信シ
ステムなどでは、この種の光アッテネータは光増幅器の
直後、あるいはレーザの後段に設けられることが多く、
低アイソレーション時には反射戻り光が多くなるため、
それら光増幅器やレーザなどの動作に支障を来す問題が
生じる恐れがある。
時に９０度を超えるファラデー回転角（例えば１００
度）をもつファラデー回転子を用い、第１の偏光子と第
２の偏光子の光学軸の角度差をファラデー回転角に一致
させて（この場合１００度に）配置することが考えられ
る。しかし、その配置では、逆方向の光が減衰し難い。
そのため特に順方向の減衰量が小さい時には、反射戻り
光に対してのアイソレーション値も低くなる。光通信シ
ステムなどでは、この種の光アッテネータは光増幅器の
直後、あるいはレーザの後段に設けられることが多く、
低アイソレーション時には反射戻り光が多くなるため、
それら光増幅器やレーザなどの動作に支障を来す問題が
生じる恐れがある。
【０００８】そこで、光アッテネータと光アイソレータ
を組み合わせることが考えられる。光アイソレータによ
って反射戻り光を阻止すれば、それによって高いアイソ
レーション特性は得られるが、両者を単に組み合わせた
だけでは、小型化には限度がある。
を組み合わせることが考えられる。光アイソレータによ
って反射戻り光を阻止すれば、それによって高いアイソ
レーション特性は得られるが、両者を単に組み合わせた
だけでは、小型化には限度がある。
【０００９】本発明の目的は、反射戻り光に対して高ア
イソレーション特性を呈し、且つ使用する部品点数を削
減でき小型化できる構造の光アッテネータモジュールを
提供することである。
イソレーション特性を呈し、且つ使用する部品点数を削
減でき小型化できる構造の光アッテネータモジュールを
提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、基本的に、第
１の偏光子と第２の偏光子との間に第１のファラデー素
子を配置し、該第１のファラデー素子に飽和磁界を印加
する固定磁界印加手段を設けると共に、第１のファラデ
ー素子に前記飽和磁界と異なる方向の可変磁界を印加す
る電磁石を設けた構成の光アッテネータを前提としてい
る。ここで前記固定磁界印加手段は、１個以上の永久磁
石からなり、その少なくとも１つが軸方向に２極着磁し
た筒状若しくは環状であって前記第１の偏光子の入力側
の光路上に位置しており、その筒状若しくは環状の永久
磁石の内部に磁気的に飽和される第２のファラデー素子
を収容し、その第２のファラデー素子の入力側に第３の
偏光子を、出力側に第４の偏光子をそれぞれ配置してい
る。
１の偏光子と第２の偏光子との間に第１のファラデー素
子を配置し、該第１のファラデー素子に飽和磁界を印加
する固定磁界印加手段を設けると共に、第１のファラデ
ー素子に前記飽和磁界と異なる方向の可変磁界を印加す
る電磁石を設けた構成の光アッテネータを前提としてい
る。ここで前記固定磁界印加手段は、１個以上の永久磁
石からなり、その少なくとも１つが軸方向に２極着磁し
た筒状若しくは環状であって前記第１の偏光子の入力側
の光路上に位置しており、その筒状若しくは環状の永久
磁石の内部に磁気的に飽和される第２のファラデー素子
を収容し、その第２のファラデー素子の入力側に第３の
偏光子を、出力側に第４の偏光子をそれぞれ配置してい
る。
【００１１】第２のファラデー素子を用いて光アイソレ
ータとして機能する部分を構成し、反射戻り光に対する
高アイソレーション特性を発現させる。光アッテネータ
の筒状若しくは環状の永久磁石内に第２のファラデー素
子を収納させることで、部品点数の削減と小型化を図っ
ており、その点に本発明の特徴がある。
ータとして機能する部分を構成し、反射戻り光に対する
高アイソレーション特性を発現させる。光アッテネータ
の筒状若しくは環状の永久磁石内に第２のファラデー素
子を収納させることで、部品点数の削減と小型化を図っ
ており、その点に本発明の特徴がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、第１のファラデー素子
として、光路に平行な飽和磁界が印加された時に９０度
を超える（例えば９５〜１１５度、典型的には１１０度
の）ファラデー回転角を有する素子を用い、第１の偏光
子と第２の偏光子をそのファラデー回転角に一致する角
度差で配設する構成で特に有効である。固定磁界印加手
段としては、共に軸方向に２極着磁した第１及び第２の
２個の筒状若しくは環状の永久磁石を用い、第１の永久
磁石を第１の偏光子の入力側の光路上に、第２の永久磁
石を第１のファラデー素子の後方の光路上に、両方の永
久磁石の着磁の向きが同じになり且つその軸方向が光路
と平行になるように配設するのが好ましい。その時、前
記第１の永久磁石内に第２のファラデー素子を収容す
る。
として、光路に平行な飽和磁界が印加された時に９０度
を超える（例えば９５〜１１５度、典型的には１１０度
の）ファラデー回転角を有する素子を用い、第１の偏光
子と第２の偏光子をそのファラデー回転角に一致する角
度差で配設する構成で特に有効である。固定磁界印加手
段としては、共に軸方向に２極着磁した第１及び第２の
２個の筒状若しくは環状の永久磁石を用い、第１の永久
磁石を第１の偏光子の入力側の光路上に、第２の永久磁
石を第１のファラデー素子の後方の光路上に、両方の永
久磁石の着磁の向きが同じになり且つその軸方向が光路
と平行になるように配設するのが好ましい。その時、前
記第１の永久磁石内に第２のファラデー素子を収容す
る。
【００１３】典型的な例としては、第１のファラデー素
子が光路に平行な飽和磁界が印加さた時に９５〜１１５
度のファラデー回転角を有する素子であり、第１の偏光
子と第２の偏光子は共に楔形複屈折板からなり、それら
の光学軸が互いに上記ファラデー回転角と一致する角度
差となるように配設し固定磁界印加手段は、共に軸方向
に２極着磁した第１及び第２の２個の筒状若しくは環状
の永久磁石であって、第１の永久磁石を第１の偏光子の
入力側の光路上に、第２の永久磁石を第２の偏光子の出
力側の光路上に、両方の永久磁石の着磁の向きが同じに
なり且つその軸方向が光路と平行になるように配設し、
前記第１の永久磁石内に第２のファラデー素子を収容
し、その第２のファラデー素子の入力側に第３の偏光子
を配置し、前記第２のファラデー素子の出力側に第４の
偏光子を配置する構成がある。ここで第１〜第４の偏光
子としては楔形複屈折板を用いる。
子が光路に平行な飽和磁界が印加さた時に９５〜１１５
度のファラデー回転角を有する素子であり、第１の偏光
子と第２の偏光子は共に楔形複屈折板からなり、それら
の光学軸が互いに上記ファラデー回転角と一致する角度
差となるように配設し固定磁界印加手段は、共に軸方向
に２極着磁した第１及び第２の２個の筒状若しくは環状
の永久磁石であって、第１の永久磁石を第１の偏光子の
入力側の光路上に、第２の永久磁石を第２の偏光子の出
力側の光路上に、両方の永久磁石の着磁の向きが同じに
なり且つその軸方向が光路と平行になるように配設し、
前記第１の永久磁石内に第２のファラデー素子を収容
し、その第２のファラデー素子の入力側に第３の偏光子
を配置し、前記第２のファラデー素子の出力側に第４の
偏光子を配置する構成がある。ここで第１〜第４の偏光
子としては楔形複屈折板を用いる。
【００１４】第１のファラデー素子のファラデー回転角
を９５〜１１５度としているのは、９５度未満では最大
の減衰率の変化を実現するために電磁石による可変磁界
を非常に大きくする必要が生じるし、１１５度を超える
と、その分だけ厚いファラデー素子が必要となるからで
ある。このファラデー回転角は１００度程度が最適であ
る。
を９５〜１１５度としているのは、９５度未満では最大
の減衰率の変化を実現するために電磁石による可変磁界
を非常に大きくする必要が生じるし、１１５度を超える
と、その分だけ厚いファラデー素子が必要となるからで
ある。このファラデー回転角は１００度程度が最適であ
る。
【００１５】偏光子としては、楔形や平行平板形の複屈
折板、あるいはプリズム（例えばグラン・トムソンプリ
ズム）が使用可能である。第２の偏光子が小さい場合に
は、それを第２の永久磁石内に収容することも可能であ
る。偏光子として平行平板形の複屈折板やプリズムを用
いる構成では、第１の偏光子を第４の偏光子と兼用させ
ることも可能であり、それによって部品点数は更に削減
できる。しかし、光アイソレータ機能部と光アッテネー
タ本体部のそれぞれの調整を効率的に行うには、このよ
うな４個の偏光子を用いる構成の方が有利である。楔形
の複屈折板のみを用いる場合には、直線的の光路を形成
する関係上、４個の偏光子を組み合わせる必要がある。
複屈折板を用いると偏光無依存の光アイソレータモジュ
ールを実現できるが、プリズムを用いた場合には偏光に
依存した光アイソレータモジュールとなる。
折板、あるいはプリズム（例えばグラン・トムソンプリ
ズム）が使用可能である。第２の偏光子が小さい場合に
は、それを第２の永久磁石内に収容することも可能であ
る。偏光子として平行平板形の複屈折板やプリズムを用
いる構成では、第１の偏光子を第４の偏光子と兼用させ
ることも可能であり、それによって部品点数は更に削減
できる。しかし、光アイソレータ機能部と光アッテネー
タ本体部のそれぞれの調整を効率的に行うには、このよ
うな４個の偏光子を用いる構成の方が有利である。楔形
の複屈折板のみを用いる場合には、直線的の光路を形成
する関係上、４個の偏光子を組み合わせる必要がある。
複屈折板を用いると偏光無依存の光アイソレータモジュ
ールを実現できるが、プリズムを用いた場合には偏光に
依存した光アイソレータモジュールとなる。
【００１６】
【実施例】図１は、本発明に係る光アッテネータモジュ
ールの一実施例を示す説明図である。この光アッテネー
タモジュールは、４個の偏光子に楔形複屈折板を用いた
偏光無依存の例である。光アッテネータモジュールは、
基本的には光アッテネータ本体の部分と光アイソレータ
として機能する部分との組み合わせからなる。
ールの一実施例を示す説明図である。この光アッテネー
タモジュールは、４個の偏光子に楔形複屈折板を用いた
偏光無依存の例である。光アッテネータモジュールは、
基本的には光アッテネータ本体の部分と光アイソレータ
として機能する部分との組み合わせからなる。
【００１７】光アッテネータ本体の部分は、第１の偏光
子１０と第２の偏光子１２との間に第１のファラデー素
子１４を配置し、該第１のファラデー素子１４に光路と
平行な方向の飽和磁界を印加する固定磁界印加手段を設
けると共に、第１のファラデー素子１４に光路に直交す
る方向の可変磁界を印加する電磁石１６を設けた構成で
ある。
子１０と第２の偏光子１２との間に第１のファラデー素
子１４を配置し、該第１のファラデー素子１４に光路と
平行な方向の飽和磁界を印加する固定磁界印加手段を設
けると共に、第１のファラデー素子１４に光路に直交す
る方向の可変磁界を印加する電磁石１６を設けた構成で
ある。
【００１８】ここで第１の偏光子１０及び第２の偏光子
１２は、ルチル単結晶などの複屈折材料からなる楔形複
屈折板からなり、そのテーパ角度は同一で且つテーパ方
向が１８０度異なり、対向する面が互いに平行で、それ
らの各光学軸は平行で且つ光軸から見て１００度の角度
差を有する関係で配置されている。第１のファラデー素
子１４は、例えばＬＰＥ法によるビスマス置換希土類鉄
ガーネット単結晶膜からなる１００度回転子である。Ｌ
ＰＥ法による単結晶膜は、ファラデー回転係数が大き
く、そのため比較的薄い膜構造にできるし、更にＬＰＥ
法は生産性が高い利点がある。勿論、ＹＩＧ（イットリ
ウム鉄ガーネット）単結晶等でもよい。
１２は、ルチル単結晶などの複屈折材料からなる楔形複
屈折板からなり、そのテーパ角度は同一で且つテーパ方
向が１８０度異なり、対向する面が互いに平行で、それ
らの各光学軸は平行で且つ光軸から見て１００度の角度
差を有する関係で配置されている。第１のファラデー素
子１４は、例えばＬＰＥ法によるビスマス置換希土類鉄
ガーネット単結晶膜からなる１００度回転子である。Ｌ
ＰＥ法による単結晶膜は、ファラデー回転係数が大き
く、そのため比較的薄い膜構造にできるし、更にＬＰＥ
法は生産性が高い利点がある。勿論、ＹＩＧ（イットリ
ウム鉄ガーネット）単結晶等でもよい。
【００１９】固定磁界印加手段は、第１及び第２の円環
状の永久磁石２０，２２の組み合わせであり、例えばサ
マリウム−コバルト（Ｓｍ−Ｃｏ）系磁石からなる。第
１の永久磁石２０は前記第１の偏光子１０の入力側の光
路上に、第２の永久磁石２２は前記第２の偏光子１２の
出力側の光路上に配設されている。これらの永久磁石２
０，２２は共に軸方向（厚み方向）に２極着磁されてい
て、両方の永久磁石２０，２２の着磁の向きが同じにな
り且つそれらの軸方向が光路と平行に位置している。電
磁石１６は、例えばＣ型形状の磁気ヨークにコイル１８
を巻装したものであり、その磁気ギャップ内に第１のフ
ァラデー素子１４が置かれ、光路に対して垂直方向に可
変磁界が印加されるように構成されている。
状の永久磁石２０，２２の組み合わせであり、例えばサ
マリウム−コバルト（Ｓｍ−Ｃｏ）系磁石からなる。第
１の永久磁石２０は前記第１の偏光子１０の入力側の光
路上に、第２の永久磁石２２は前記第２の偏光子１２の
出力側の光路上に配設されている。これらの永久磁石２
０，２２は共に軸方向（厚み方向）に２極着磁されてい
て、両方の永久磁石２０，２２の着磁の向きが同じにな
り且つそれらの軸方向が光路と平行に位置している。電
磁石１６は、例えばＣ型形状の磁気ヨークにコイル１８
を巻装したものであり、その磁気ギャップ内に第１のフ
ァラデー素子１４が置かれ、光路に対して垂直方向に可
変磁界が印加されるように構成されている。
【００２０】本発明では、上記の円環状の第１の永久磁
石２０の内部に第２のファラデー素子２４を収容する。
この第２のファラデー素子２４は、第１のファラデー素
子１４と同様、例えばＬＰＥ法によるビスマス置換希土
類鉄ガーネット単結晶膜からなる。但し、この第２のフ
ァラデー素子２４は４５度回転子であり、外側の第１の
永久磁石２０によって磁気的に飽和される。第２のファ
ラデー素子２４の入力側に第３の偏光子２６を配置し、
第２のファラデー素子２４の出力側に第４の偏光子２８
を配置して光アイソレータとして機能する部分を構成す
る。第３及び第４の偏光子２６，２８は、前記第１及び
第２の偏光子１０，１２と同様、ルチル単結晶などの楔
形複屈折板からなり、そのテーパ角度が同一で且つテー
パ方向が１８０度異なり、対向する面が互いに平行で、
それらの光学軸は平行で且つ光軸から見て４５度の角度
差を有する関係で配置する。
石２０の内部に第２のファラデー素子２４を収容する。
この第２のファラデー素子２４は、第１のファラデー素
子１４と同様、例えばＬＰＥ法によるビスマス置換希土
類鉄ガーネット単結晶膜からなる。但し、この第２のフ
ァラデー素子２４は４５度回転子であり、外側の第１の
永久磁石２０によって磁気的に飽和される。第２のファ
ラデー素子２４の入力側に第３の偏光子２６を配置し、
第２のファラデー素子２４の出力側に第４の偏光子２８
を配置して光アイソレータとして機能する部分を構成す
る。第３及び第４の偏光子２６，２８は、前記第１及び
第２の偏光子１０，１２と同様、ルチル単結晶などの楔
形複屈折板からなり、そのテーパ角度が同一で且つテー
パ方向が１８０度異なり、対向する面が互いに平行で、
それらの光学軸は平行で且つ光軸から見て４５度の角度
差を有する関係で配置する。
【００２１】なお図示していないが、光路の入力側には
光ファイバとコリメータレンズが設けられ、光路の出力
側にもコリメータレンズと光ファイバとが設けられる。
例えば、光アッテネータモジュールを筐体内に収納し、
それらファイバコリメータはその筐体壁に取り付けるこ
とで組み立てる。
光ファイバとコリメータレンズが設けられ、光路の出力
側にもコリメータレンズと光ファイバとが設けられる。
例えば、光アッテネータモジュールを筐体内に収納し、
それらファイバコリメータはその筐体壁に取り付けるこ
とで組み立てる。
【００２２】光アッテネータ本体部及び光アイソレータ
機能部の動作は、基本的にはそれぞれ公知の光アッテネ
ータ及び光アイソレータと同様である。光アッテネータ
本体部では、永久磁石２０，２２による固定磁界と電磁
石１６による可変磁界との合成磁界が第１のファラデー
素子１４に作用する。この合成磁界の方向は電磁石１６
による可変磁界の大きさによって変わり、それに伴い第
１のファラデー素子１４における磁化ベクトルの向きも
変わる。その結果、第１のファラデー素子１４の磁化の
強さは一定（常に飽和しているため）であるにもかかわ
らず、磁化ベクトルの光伝搬方向の成分が変わり、その
成分に応じて第１のファラデー素子１４におけるファラ
デー回転角が変化することになる。ここではファラデー
回転角が１００度から１０度まで変化するように構成し
ている。ファラデー回転角が１００度の時に最大透過量
（最小減衰量）が得られ、ファラデー回転角が１０度の
時に最小透過量（最大減衰量）が得られる。原理的には
９０度から０度に変化すればよいのであるが、固定磁界
を印加している関係上、可変磁界の向きを固定磁界に対
して直交させたのでは可変磁界をいくら大きくしても、
固定磁界に対して直交する合成磁界は実現できないから
である。
機能部の動作は、基本的にはそれぞれ公知の光アッテネ
ータ及び光アイソレータと同様である。光アッテネータ
本体部では、永久磁石２０，２２による固定磁界と電磁
石１６による可変磁界との合成磁界が第１のファラデー
素子１４に作用する。この合成磁界の方向は電磁石１６
による可変磁界の大きさによって変わり、それに伴い第
１のファラデー素子１４における磁化ベクトルの向きも
変わる。その結果、第１のファラデー素子１４の磁化の
強さは一定（常に飽和しているため）であるにもかかわ
らず、磁化ベクトルの光伝搬方向の成分が変わり、その
成分に応じて第１のファラデー素子１４におけるファラ
デー回転角が変化することになる。ここではファラデー
回転角が１００度から１０度まで変化するように構成し
ている。ファラデー回転角が１００度の時に最大透過量
（最小減衰量）が得られ、ファラデー回転角が１０度の
時に最小透過量（最大減衰量）が得られる。原理的には
９０度から０度に変化すればよいのであるが、固定磁界
を印加している関係上、可変磁界の向きを固定磁界に対
して直交させたのでは可変磁界をいくら大きくしても、
固定磁界に対して直交する合成磁界は実現できないから
である。
【００２３】図２は光アッテネータ本体部の動作を説明
図である。図面を分かりやすくするために、第２のファ
ラデー素子は図示を省略している。電磁石１６による印
加磁界が０の時、ファラデー回転角は１００度であり、
第１の偏光子１０から出射した常光ｏはそのまま第２の
偏光子１２から常光ｏ1 として出射し、第１の偏光子１
０から出射した異常光ｅはそのまま第２の偏光子１２か
ら異常光ｅ2 として出射するため、両光は平行に出力す
る。それに対して電磁石１６による印加磁界を十分大き
くすると、ファラデー回転角を１０度にでき、第１の偏
光子１０から出射した常光ｏは殆ど全て第２の偏光子１
２から異常光ｅ1 として出射し、第１の偏光子１０から
出射した異常光ｅは殆ど全て第２の偏光子１２から常光
ｏ2 として出射するため、拡散してしまう。
図である。図面を分かりやすくするために、第２のファ
ラデー素子は図示を省略している。電磁石１６による印
加磁界が０の時、ファラデー回転角は１００度であり、
第１の偏光子１０から出射した常光ｏはそのまま第２の
偏光子１２から常光ｏ1 として出射し、第１の偏光子１
０から出射した異常光ｅはそのまま第２の偏光子１２か
ら異常光ｅ2 として出射するため、両光は平行に出力す
る。それに対して電磁石１６による印加磁界を十分大き
くすると、ファラデー回転角を１０度にでき、第１の偏
光子１０から出射した常光ｏは殆ど全て第２の偏光子１
２から異常光ｅ1 として出射し、第１の偏光子１０から
出射した異常光ｅは殆ど全て第２の偏光子１２から常光
ｏ2 として出射するため、拡散してしまう。
【００２４】第１のファラデー素子１４に作用する各磁
界の関係を図３のＡに、そのときの磁化ベクトルを図３
のＢに示す。図３のＡに示すように、第１のファラデー
素子１４には、光路に平行な方向の固定飽和磁界Ｈ1 と
光路に垂直な方向の可変磁界Ｈ2 が加わる。勿論、固定
飽和磁界Ｈ1 は第１及び第２の永久磁石２０，２２によ
るものであり、可変磁界Ｈ2 は電磁石１６によるもので
ある。合成磁界Ｈ3 はそれらのベクトル和である。図３
のＢに示すように、第１のファラデー素子１４には、そ
の合成磁界Ｈ3 と同じ向きの磁化ベクトルＭ3 が生じ
る。磁気的な飽和状態にあるために、その磁化ベクトル
Ｍ3 の大きさは、固定磁界Ｈ1 のみによる磁化ベクトル
Ｍ1 と同じである。ファラデー回転に寄与する部分は、
磁化ベクトルＭ3 の光路と平行な成分Ｍ（即ち、Ｍ3 co
s θ）である。可変磁界Ｈ2 の大きさが変わると合成磁
界Ｈ3 が変化し、磁化ベクトルＭ3 の向きが変わって磁
化ベクトルの光路と平行な成分Ｍが増減し、ファラデー
回転角が変化するのである。このようにして電磁石１６
による印加磁界の強さに応じて、磁化ベクトルは回転
し、ファラデー回転角は１００度から１０度までの範囲
で変化し、それに応じて平行に出力する光量が異なり、
光アッテネータとして機能することになる。
界の関係を図３のＡに、そのときの磁化ベクトルを図３
のＢに示す。図３のＡに示すように、第１のファラデー
素子１４には、光路に平行な方向の固定飽和磁界Ｈ1 と
光路に垂直な方向の可変磁界Ｈ2 が加わる。勿論、固定
飽和磁界Ｈ1 は第１及び第２の永久磁石２０，２２によ
るものであり、可変磁界Ｈ2 は電磁石１６によるもので
ある。合成磁界Ｈ3 はそれらのベクトル和である。図３
のＢに示すように、第１のファラデー素子１４には、そ
の合成磁界Ｈ3 と同じ向きの磁化ベクトルＭ3 が生じ
る。磁気的な飽和状態にあるために、その磁化ベクトル
Ｍ3 の大きさは、固定磁界Ｈ1 のみによる磁化ベクトル
Ｍ1 と同じである。ファラデー回転に寄与する部分は、
磁化ベクトルＭ3 の光路と平行な成分Ｍ（即ち、Ｍ3 co
s θ）である。可変磁界Ｈ2 の大きさが変わると合成磁
界Ｈ3 が変化し、磁化ベクトルＭ3 の向きが変わって磁
化ベクトルの光路と平行な成分Ｍが増減し、ファラデー
回転角が変化するのである。このようにして電磁石１６
による印加磁界の強さに応じて、磁化ベクトルは回転
し、ファラデー回転角は１００度から１０度までの範囲
で変化し、それに応じて平行に出力する光量が異なり、
光アッテネータとして機能することになる。
【００２５】光アイソレータとして機能する部分は、次
のように動作する。順方向の光については、第３の偏光
子２６から出射した常光はそのまま第４の偏光子２８か
ら常光として出射し、第３の偏光子２６から出射した異
常光はそのまま第４の偏光子２８から異常光として出射
し、それらは平行光である。逆方向の光の場合は、第４
の偏光子２８から出射した常光は殆ど全て第３の偏光子
２６から異常光として出射し、第４の偏光子２８から出
射した異常光は殆ど全て第３の偏光子２６から常光とし
て出射するため広がって、入力側には戻らない。
のように動作する。順方向の光については、第３の偏光
子２６から出射した常光はそのまま第４の偏光子２８か
ら常光として出射し、第３の偏光子２６から出射した異
常光はそのまま第４の偏光子２８から異常光として出射
し、それらは平行光である。逆方向の光の場合は、第４
の偏光子２８から出射した常光は殆ど全て第３の偏光子
２６から異常光として出射し、第４の偏光子２８から出
射した異常光は殆ど全て第３の偏光子２６から常光とし
て出射するため広がって、入力側には戻らない。
【００２６】光アッテネータ本体の部分は、ファラデー
回転角が１００度の時に最大の透過量が得られる。しか
し、逆方向のアイソレーションは、第１の偏光子１０と
第２の偏光子１２の光学軸の角度差が８０度であるた
め、ファラデー回転角０度でも１５ｄＢ程度しか得られ
ない。そこで、アイソレーションを高めるために上記の
ように光アイソレータとして機能する部分を挿入してい
る。上記の構成で、第３の偏光子２６、第２のファラデ
ー素子２４、第１の永久磁石２０、及び第４の偏光子２
８からなる光アイソレータ機能部のアイソレーションを
約３０ｄＢと見積もると、本発明の光アッテネータモジ
ュールのアイソレーションは、図４の実線で示すように
なる。他方、光アイソレータ機能部が無い場合のアイソ
レーションは図４の破線で示すようになる。一点鎖線は
アッテネーション（減衰量）を示している。なお、横軸
は実験に用いた電磁石の巻線に流す駆動電流であるが、
第１のファラデー素子に印加される直流磁界はこの駆動
電流に比例する量である。
回転角が１００度の時に最大の透過量が得られる。しか
し、逆方向のアイソレーションは、第１の偏光子１０と
第２の偏光子１２の光学軸の角度差が８０度であるた
め、ファラデー回転角０度でも１５ｄＢ程度しか得られ
ない。そこで、アイソレーションを高めるために上記の
ように光アイソレータとして機能する部分を挿入してい
る。上記の構成で、第３の偏光子２６、第２のファラデ
ー素子２４、第１の永久磁石２０、及び第４の偏光子２
８からなる光アイソレータ機能部のアイソレーションを
約３０ｄＢと見積もると、本発明の光アッテネータモジ
ュールのアイソレーションは、図４の実線で示すように
なる。他方、光アイソレータ機能部が無い場合のアイソ
レーションは図４の破線で示すようになる。一点鎖線は
アッテネーション（減衰量）を示している。なお、横軸
は実験に用いた電磁石の巻線に流す駆動電流であるが、
第１のファラデー素子に印加される直流磁界はこの駆動
電流に比例する量である。
【００２７】上記の実施例では偏光子としてルチル単結
晶などからなる楔形複屈折板を用いており、偏光無依存
の光アッテネータモジュールが得られる。楔形の複屈折
板に代えて平行平板形の複屈折板を用いることもでき
る。なお、偏光依存性があってもかまわない場合には、
楔形複屈折板に代えてプリズムを偏光子として用いるこ
ともできる。
晶などからなる楔形複屈折板を用いており、偏光無依存
の光アッテネータモジュールが得られる。楔形の複屈折
板に代えて平行平板形の複屈折板を用いることもでき
る。なお、偏光依存性があってもかまわない場合には、
楔形複屈折板に代えてプリズムを偏光子として用いるこ
ともできる。
【００２８】
【発明の効果】本発明では上記のように、光アッテネー
タ本体部に用いている永久磁石の少なくとも１つを筒状
もしくは環状とし、その内部にファラデー素子を組み込
むことで光アイソレータ機能部分を付加する構成してい
るために、反射戻り光に対して高アイソレーション特性
を呈し、且つ使用する部品点数が少なく小型化できる効
果がある。特に光アッテネータに９０度を超えるファラ
デー回転角をもつファラデー素子を用いる場合、低アッ
テネータ時に低アイソレーションとなる欠点を解消で
き、反射戻り光による前段の光増幅器やレーザなどの動
作に支障が生じるのを防止できる。
タ本体部に用いている永久磁石の少なくとも１つを筒状
もしくは環状とし、その内部にファラデー素子を組み込
むことで光アイソレータ機能部分を付加する構成してい
るために、反射戻り光に対して高アイソレーション特性
を呈し、且つ使用する部品点数が少なく小型化できる効
果がある。特に光アッテネータに９０度を超えるファラ
デー回転角をもつファラデー素子を用いる場合、低アッ
テネータ時に低アイソレーションとなる欠点を解消で
き、反射戻り光による前段の光増幅器やレーザなどの動
作に支障が生じるのを防止できる。
【図１】本発明に係る光アッテネータモジュールの一実
施例を示す説明図。
施例を示す説明図。
【図２】その光アッテネータ本体部分の動作説明図。
【図３】第１のファラデー素子に加わる磁界とそれによ
る磁化の説明図。
る磁化の説明図。
【図４】電磁石の駆動電流とアッテネーション、アイソ
レーションの関係を示す図。
レーションの関係を示す図。
【図５】従来の光アッテネータの一例を示す説明図。
【図６】それに用いるファラデー回転子の一例を示す説
明図。
明図。
１０ 第１の偏光子 １２ 第２の偏光子 １４ 第１のファラデー素子 １６ 電磁石 ２０ 第１の永久磁石 ２２ 第２の永久磁石 ２４ 第２のファラデー素子 ２６ 第３の偏光子 ２８ 第４の偏光子
Claims (4)
- 【請求項１】 第１の偏光子と第２の偏光子との間に第
１のファラデー素子を配置し、該第１のファラデー素子
に飽和磁界を印加する固定磁界印加手段を設けると共
に、第１のファラデー素子に前記飽和磁界と異なる方向
の可変磁界を印加する電磁石を設けた光アッテネータに
おいて、 前記固定磁界印加手段は、１個以上の永久磁石からな
り、その少なくとも１つが軸方向に２極着磁した筒状若
しくは環状であって前記第１の偏光子の入力側の光路上
に位置しており、その筒状若しくは環状の永久磁石の内
部に磁気的に飽和される第２のファラデー素子を収容
し、その第２のファラデー素子の入力側に第３の偏光子
を、出力側に第４の偏光子をそれぞれ配置したことを特
徴とする光アッテネータモジュール。 - 【請求項２】 第１のファラデー素子は、光路に平行な
飽和磁界が印加された時に９０度を超えるファラデー回
転角を有する素子であり、第１の偏光子と第２の偏光子
はそのファラデー回転角に一致する角度差で配設されて
いる請求項１記載の光アッテネータモジュール。 - 【請求項３】 固定磁界印加手段は、共に軸方向に２極
着磁した第１及び第２の２個の筒状若しくは環状の永久
磁石であって、第１の永久磁石を第１の偏光子の入力側
の光路上に、第２の永久磁石を第１のファラデー素子の
後方の光路上に、両方の永久磁石の着磁の向きが同じに
なり且つその軸方向が光路と平行になるように配設し、
前記第１の永久磁石内に第２のファラデー素子を収容し
た請求項１又は２記載の光アッテネータモジュール。 - 【請求項４】 第１の偏光子と第２の偏光子との間に第
１のファラデー素子を配置し、該第１のファラデー素子
に飽和磁界を印加する固定磁界印加手段を設けると共
に、第１のファラデー素子に前記飽和磁界と異なる方向
の可変磁界を印加する電磁石を設けた光アッテネータに
おいて、 前記第１のファラデー素子は光路に平行な飽和磁界が印
加された時に９５〜１１５度のファラデー回転角を有す
る素子であり、第１の偏光子と第２の偏光子は共に楔形
複屈折板からなりそれらの光学軸が互いに上記ファラデ
ー回転角と一致する角度差で配設され、 前記固定磁界印加手段は、共に軸方向に２極着磁した第
１及び第２の２個の筒状若しくは環状の永久磁石であっ
て、第１の永久磁石を第１の偏光子の入力側の光路上
に、第２の永久磁石を第２の偏光子の出力側の光路上
に、両方の永久磁石の着磁の向きが同じになり且つその
軸方向が光路と平行になるように配設し、 前記第１の永久磁石内に第２のファラデー素子を収容
し、その第２のファラデー素子の入力側に第３の偏光子
を配置し、前記第２のファラデー素子の出力側に第４の
偏光子を配置して光アイソレータを構成したことを特徴
とする光アッテネータモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33111297A JP3936451B2 (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 光アッテネータモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33111297A JP3936451B2 (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 光アッテネータモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11149065A true JPH11149065A (ja) | 1999-06-02 |
| JP3936451B2 JP3936451B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=18240000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33111297A Expired - Fee Related JP3936451B2 (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 光アッテネータモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3936451B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101900892A (zh) * | 2010-06-23 | 2010-12-01 | 福建福晶科技股份有限公司 | 一种波长可调的光隔离器 |
-
1997
- 1997-11-14 JP JP33111297A patent/JP3936451B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101900892A (zh) * | 2010-06-23 | 2010-12-01 | 福建福晶科技股份有限公司 | 一种波长可调的光隔离器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3936451B2 (ja) | 2007-06-27 |
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