JPS5890616A - 磁気光学回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、通過する偏光の偏光方向を回転する磁気光
学回転子に関し、特に、ファラデー効果を利用する磁気
光ファイバ回転子に関する。

ある種の物質は、それ自身、通過する光の偏光方向を回
転するような光学活性を示す。しかしながら、光ファイ
バの材料として最もあたり前に用いられているガラス（
シリカ）は、この光学活性を示さない。１８４５年に、
ファラデーは、この光学活性を有しないとされているガ
ラスおよびその他の物質が、強磁場に置かれたときに、
この性質を獲得することを発見した。磁力線に平行に物
質を通過する光は、この磁り纏によって影響され、その
ため光の偏光方向が回転される。この発見は、「ファラ
デー効果」としてよく知られている。７アラデー効果の
最も興味深い特徴は、任意の波長についての回転子の回
転が伝播の方向に関係なく定位置観察者の観察方向から
同一であることにある。したがって、各方向で一度磁場
を通過する光線は、２倍の回転角を有することになる（
この特徴は、自然の光学活性と興なるところである。）
。

このようなファラデー効果による回転の曇は、次の要素
に依存する。

１、　物質のベルデ定数（ファラデー効果に対する物質
の磁化率の示標） ２、　光の伝播方向に平行に物質に対して加えられる磁
場の部分強度 ３、　物質に対して印加される磁場の長さシリカは、比
較的小さなベルデ定数を有する。

したがって、シリカ光ファイバで適切なファラデー回転
を生み出すためには、磁場の強度を極めて強くしなけれ
ばならず、または磁場内に挿入したファイバの長さを極
めて長くしなければならず、あるいはこれらの双方を渦
だされなければならない。ガラス光ファイバ中でのファ
ラデー回転を大きくすることに含まれる困難な点を示す
ものとして、約１２センチメ−１・ルの長さの単一モー
ド光ファイバで、たったの　　度のファラデー回転を生
ずるのに約１０００ガウスのくファイバに平行な方向め
）磁場強度が必要であることを理解すべきであろう。こ
のように、シリカはそのベルデ定数が小さいため、ガラ
ス光ファイバ中での充分なファラデー回転を得ることは
極めて困難である。

この発明は、平行な側面および曲面状端部を有する楕円
形状のループを形成するために軸のまわりに巻回された
単一モード光ファイバ材料の単一の連続したストランド
を備える。（たとえば磁束密度のような）Ｂ場ベクトル
が、ループの直線方向に実質的に平行であるように磁石
が配置される。

ループのこの直線部分（１１面）を光が伝播するにつれ
て、偏光方向はファラデー効果により回転される。

ファイバを通過した光が任意のループの一方側（直線部
分）からこのループの他の側へ移動すると、その伝播方
向は逆転する。このように、ループの一方側でのＢ場と
同一方向に光が伝播し、ループの他方側でのＢ場から反
対方向に伝播するであろう。これらの状況のもとでは、
定位置−東者の視点からは、ループの一方側での偏光の
方向がループの他方側でのそれと鏡像の関係にあること
が予想され、したがって回転角は相殺し、回転角度の合
計はＯとなるであろう。しかしながら、この発明では、
ループの端部における曲論１部分が、１／２波長の偏光
モードすなわち１８０度の位相差で光の空間的な分離を
与えるのに充分な直線複屈折を生み出すように形成され
ている。このため、偏光面の回転を生み出し、ループの
各直線部分において偏光が観察者に対して同一に現われ
、それによってファラデー回転が相互に相殺するよりも
むしろ相互に加わることを許容するであろう。したがっ
て、たとえｉｕのループについてのファラデー回転が比
較的小さくても、一連のこれらのループを設けることに
より、大きなファラデー回転を得ることができる。

たとえば４メートルのようにかなりの長さを磁場にさら
すようにループ内にファイバを巻回することにより、弱
い磁場強度を与える磁石を用いても大きなファラデー回
転を得ることができる。また、このファイバループによ
り、この発明の磁気光学回転子は極めて小形にされ得る
。このことは、比較的小さな磁石を用い得ることを意味
し、効果的である。

任意の量のファラデー回転に必要な磁束密度は、ファイ
バループの数に依存する。１つの実施例においては、長
さ約１５センチの１６上個のファイλ バルーブに加えられる１０００ガウスの磁束密度（Ｂフ
ィールド）は、約４５度のファラデー回転を与える。こ
のような磁場は、たとえば電磁石または永久磁石などの
ような適当な手段により達成され得る。

この発明の磁気光学回転子は、そのいくつかが付加的な
光学機器を含む様々な用途に利用できる。

たとえば、この回転子は光学アイソレータとして用いる
ことができる。この用途では、回転子は偏光子と組合せ
て用いられるであろう。光源から偏光子を介して伝えら
れた光は、回転子により４５度回転され、かつ光が回転
子を出たときと同一の偏光で回転子に戻るならば、その
戻り光にさらに４５度の回転角が加えられる。この２個
の４５度の回転角が加えられ、そのため光源に戻る光は
光源から出てくる光に対して直交するように偏光される
であろう。このような戻り光が光源に達するのを防止す
るために、偏光子は、この直交するように偏光された光
を遮断するであろう。

他の用途では、この発明は逆方向に伝播する光波を結合
”することにより一力ｉｔとして用いられ得る。上述し
たような誘起された磁場と同様に磁場を光が通過するに
つれて、（地磁気のような）周囲の磁場がこの逆方向に
伝ｍする光の位相に影響し、したがってこの逆方向の伝
播光間の位相差を測定することにより、磁場の強度を決
定し得る。

さらに他の用途では、この発明は、ファイバのループに
加えられる磁場の磁束密度を調整することにより、偏光
の方向を変化させ得る振幅変調器として用い得る。この
偏光され、かつ振幅が変調された光を偏光子を通すこと
により、振幅が変調された光を得ることが可能である。

同様に、この発明は、磁場の強度を変化させることによ
り位相変調器として用いてもよい。好ましくは、ファラ
デー効果が磁場の強度に応じて光の位相を直接的に偏光
するように、円偏光が用いられる。

この発明の磁気光学回転子は、第１図ないし第１４図に
主として関連して説明される概念および原理に基づくも
のＣ６６す、他方この発明の構造に関しては主として第
１５図および第１６図に示す。

この磁気光学回転子の特定の用途は第１７図ないし第２
４図において説明する。

偏光分析の基本原理を知ることは、この発明を完全に理
解するのに有用である。したがって、最初に、任意の光
波の偏光を説明するために、この明細書において用いる
２個の座標系の簡単な説明を行なう。各座標系は通常の
モードの概念によるものであり、すなわちファイバを伝
播するこれらのモードは位相関係を除いては変化されて
いない。

第１の座標系は８複屈折のための通常の１組のモードを
含み、第２の座標系は直線複屈折のための１組の通常の
モードを含む、したがって、第１の座、標系は（ファラ
デー効果に基づく）８複屈折の効果を解析するのに特に
有益であり、他方第、２の座標系は（たとえばファイバ
の曲げ部分に基づく）直線の複屈折の偏光効果を分析す
るのにより適切である。

１羞ＯＦＦ 第１の座標系では、光波の偏光は、２１１の円偏光成分
の合成として表現され、それぞれの成分はファイバの２
個の円偏光モードの各一方で伝播し、通常等しい速度で
反対方向に回転する電気ベクトルを有する。一方の円偏
光は、「右手円偏光」として参照され、他方は「左手円
偏光Ｊとして参照される。光の円偏光成分の逆方向に回
転する場ベクトルは、８複屈折について通常のモード（
すなわち位相を除いては変化せずに伝播するこれらのモ
ード）を示し、かつベクトル１２．１４として第１図で
略図的に示される。光波の偏光を表わす、これらのベク
トル１２．１４の合成は、ベクトル１６により示される
。２個の円偏光成分の場ベクトルの大きさが等しいとき
、第１図に示すように、示された光波の偏光は直線であ
る。このことは、ベクトル１２．１４が空間を横切って
反対方向に回転するにつれて、ベクトル１２．１４の進
行を示す第１Ａ図、第１Ｂ図および第１ｃ図を比較する
ことにより完全に理解し得る。ベクトル１２゜１４の大
きさが等しいため、合成ベクトル１６は単一の線になり
、第１図では垂直な線である。飯た、第１八図ないし第
１Ｃ図の比較から明らかなように、合成ベクトル１６の
大きさはこの垂直線に沿って増加・減少するであろう。

垂直線の向きは、「偏光方向」として参照される。この
点に関し、第１図の線により示した直線偏光は、合成ベ
クトル１６が存在する直線の向きが垂直であるので、「
垂直方向」として参照する偏光方向を有する。

場ベクトル１２．１４の大きさが等しくない場合には、
場ベクトル１２．１４が逆方向に回転するにつれて第２
図に示すように合成ベクトル１６の先端が楕円１８に治
った軌跡を描くため、光波の偏光は１“楕円］と呼ばれ
ることになる。さらに、場ベクｌ−ル１２，１４の一方
の大きさが０であるときには、光波の偏光は、もちろん
円偏光である。

このことは第３図に例示されており、この第３図はたと
えばベクトル１２のような成分場ベクトルの一方に一致
する合成ベクトル１６を示しており、そのためこのベク
トル１６の先端は円１９に沿った軌跡を描く。

前述の説明から明らかなように９偏光された光は、楕円
の程度を変化させ、このｌ１５ＷＩは一方側で直線（楕
円度が０である状＊＞から、他方側で円（楕円度が１に
等しい状態）までにわたる。このことは、楕円の長軸の
向きに１ａｉｉする、用語「偏光の方向」と対照的であ
る。もちろ２、ん、円偏光は長軸を有せず、したがって
この偏光を有する光は（時計方向の）　「右手円偏光」
、あるいは（反時計方向の）「左千円偏光」として参照
される。

偏光に基づく直線複屈折の効果を分析するのに適切な第
２の座標系では、単純なカーテシアン座標系が用いられ
る。第１図ないし第３図を参照して議論した合成ベクト
ル１６は、第４図に示すようにＸＹ平面内にプロットさ
れており、Ｘ軸直線成分２０とＹ軸直線成分２１とに分
Ｗｌされ、これらの成分は直線複屈折のための通常の偏
光モードを表わす。これらの直交ベクトル２０．２１の
大きさはそれによって示される光波が進むにつれて、各
軸に沿ってプラスからマイナスへ増加・減少し、（のた
め対応して合成ベクトル１６がＤで示した斜線に沿って
プラスからマイナスに増加・減少する。ベクトル２０．
２１の振動が同時であれば、光波の偏光は直線であり、
他方これらが同時に起こらないならば、光波の偏光はあ
る程度の楕円性を有する。偏光の方向（すなわち楕円の
長軸）は、ベクトル２０．２１の相対的な大きさにより
決定される。たとえばベクトル２０．２１が同時に等し
い大きさで振動すると仮定すれば、偏光の方向は４５度
であり、偏光の状態は第４図に示すように直線であるだ
ろう。

前述の説明に加えて、ファイバの複屈折が偏光の楕円性
および方向に影響し得ることを今や理解すべきである。

直線複屈折は、ある通常の偏光モードにおいての光の伝
播速度を増加させ、他方他の通常のモードでの光の伝播
速度を減少させ、それによって直交場ベクトル２０．２
１　（第５図）の位相の相互間の相対的な変化を引起こ
す。このように、直線複屈折が、偏光の楕円性に変化を
もたらす。しかしながら、ある種の状況のもとでは、偏
光の楕円性の変化に加えて、直線複屈折は、偏光の方向
における変化をももたらす。このことは、第５図を参照
することによりより一層理解され得る。このｉ１５図は
、垂直方向から反時計方向に傾斜された方向に直線的に
偏光された光波についての第４図に関連して議論するベ
クトル１６．２０゜２１を略図的に示すものである。ベ
クトル１６により表わす直線偏光波が直線複屈折に出会
うと、その偏光の楕円度は増加し始めるであろう。直線
複屈折がベクトル２０．２１　（第４図）により示す通
常のモード成分量に１／４波長に等しい位相差をあ、た
えると仮定すれば、偏光は最大となるまでその楕円性を
増加させるであろう。この点で、付加的な直線複屈折が
、偏光の楕円性における減少を引起こすであろう。仮に
複屈折が通常のモード成分２０．２１　（第４図）間に
１／４波長（すなわち１８０度）位相差を与えるのに充
分なものであるならば、偏光は、再び、直線となるであ
ろう（楕円度０）。しかしながら、偏光は、ベクトル１
６により第５図に想像線で示すように、垂直方向から反
対方向にすなわち反時計方向に３０度傾けられるように
再度方向が変わるであろう。このように、通常のモード
成分量に１８０度（すなわち１／２波長）に等しい位相
差を与えるのに充分な直線複屈折を導入することにより
、線形偏光波の方向は、同じ大きさだけＹ軸から反対方
向に傾けられるように変化され得る。

直線複屈折と同様に、同夜屈折は、ある通常の円偏光モ
ードで伝播速度の増加を引起こすが、他の通常の円偏光
モードでは伝播速度を減少させる。

これにより、２個の各通常の偏光モードの２個の逆方向
に回転する場ベクトル１２．１４（第１図ないし第３図
）が興なる速度で回転しくすなわち他方の位相を進める
のに対して一方の位相を引き戻す）、それによって偏光
の方向を回転させる。

このように、一般原則としては、同夜屈折は偏光の方向
を変化させ、他方直線複屈折は偏光の楕円度を変化させ
、かつ上述のようにある種の状況のもとでは偏光の方向
をも変化させ得る。

直線複屈折および同夜屈折の組合せが光ファイバのある
位置に存在するとき、この地点における複屈折は楕円複
屈折として示される。このような楕円複屈折は、上で議
論したようなモードの組のいずれかと興なる様々な通常
のモードの組を含む。

さらに、楕円複屈折は、同夜屈折の大きさに対する直線
複屈折の大きさに部分的に依存するより複雑な方法で光
の偏光に影響する。この目的のためには、楕円複屈折の
直線成分および同成分が実質的に等しいならば、犀に直
線複屈折部分のみが存在するならば起こるであろう状態
よりも実質的に大きな偏光状態に、かなり太き（影響す
るであろう。

多数の複屈折源が存在する。たとえば、現在入手可能な
すべての光ファイバは、製造過程においてファイバ内に
生じた歪に基づく一定量の残留直線複屈折を有する。ざ
らに、直線複屈折は、ファイバ内に歪を作るためにファ
イバを曲げることによっても作られ得る。他方、同夜屈
折は磁場にファイバを露出することにより）？イバ内に
作り得る。このようにして作られた複屈折の―は、ファ
イバに平行な方向のＢ場の関数である。このように、フ
ァラデー効果は８複屈折効果に必須である。

同夜屈折を作る他の方法は、ファイバをねじることであ
る。しかしながら、干渉計のような装置についてのねじ
りにより誘起した複屈折は、「相反効果」を与える。す
なわち、このねじりにより、光の偏光は、定位置の観察
者の視点からある伝播方向で時計回りにおよび他の伝播
方向で反時計回りに回転される。逆に、磁気光学（ファ
ラデー）回転は、任意の偏光された光を観察者により観
察されるように伝播６方自と無関係に同一の方向に回転
させる。このように、このようなファラデー効果は、「
非相反効果」を与えるものとして示される。この点に関
し、直線複屈折の効果が非相反効果よりもむしろ相反効
果を生み出すことをも理解し得るであろう。

光ファイバにおけるフンラブ−効 光ファイバにおけるファラデー効果を説明する。

第６図に示すように、矢印２４で示す方向にそこを伝播
する光波を有するある長さの光ファイバ２２が存在する
。この議論のために、光波が電場べクトル２６により表
わされているように直線偏光されていると仮定する。先
に示したように、ファラデー効果は、矢印２８で示す伝
播方向に平行に磁場（Ｂ欄）を印加することによ−り光
フアイバ内に発生される。このような磁場２８は、２個
の円偏光モードの一方に対しての光波の伝播速度を増加
させ、他方の円偏光モードに対してはこれを皆！ｌさせ
る。第１図に戻り、こ′のような伝播速陵における興な
る変化の効果は、たとえば場ベクトル１４の位相を進め
、欄ベクトル１２の位相を引き戻し、それによって合成
ベクトル１６の方向をベクトル１４の回転方向における
伝播速度の差の変化に等しい量だけ回転させる。したが
って、第６図に示すように、同様の方法でベクトル２６
が、磁場２８の影響により角度θだけ回転するであろう
。ベクトル１６により示される波が干渉計・ループ（Ｉ
Ｉ示せず）のような装置を通過するならば１．１　　　
　　波２６はファイバ２２に戻り、再び第７図に示すよ
うにそこを通過する。干渉計装置が波２６の偏光に影響
せずそのためこの波が装置から出たときと同一の偏光で
すなわち直線であり垂直方向から角度θだけ傾斜された
偏光でファイバ２２に入ると仮定すれば、披２６の伝播
方向３ｏがファイバ２２を通る第２の軽路を構成すると
き、この伝播方向３０は磁場２８の方向と逆になるであ
ろう。

このことは、これは、波２６が磁場２８と同一の方向に
伝播する場合に発生したのと反対の形態で、場ベクトル
１２．１４（第１図）に影響する。すなわち、合成ベク
トル１６（第１図）は、成分ベクトル１４の方向ではな
くむしろ成分ベクトル１２の方向に回転するであろう。

このように、光波２６の偏光方向が、光波の観測位置か
らある伝播方向に対して時計回りに、ならびに他の伝播
方向に対して反時計回りに回転するであろう。しかしな
がら、定位置の観測者の視点からは、波２６の偏光が、
伝播の方向に関係なく同一方向で回転するように見える
であろう。このように、波２６の偏光が７？イバ２２を
通って戻る場合に角度θだけ回転するならば、合計の回
転角は第７図に示すように２０に等しいであろう。

前述のように、代表的には、光ファイバは小さなベルデ
定数を有しており、それゆえに、巨大な磁場あるいは長
いファイバが用いられなければ、角度θは小さくなるで
あろう。結局、上述のように、光フアイバ中で大きなフ
ァラデー効果を実現することは困難であった。

ファイバループ内でのファラデ偏動 ループを形成するために第８図に示すようにファイバ３
２のようなファイバを曲げることにより、美印２Ｂで表
わす場のような任意の磁場に対してファイバのかなりの
部分をさらすことが可能である。このファイバループ３
２は、２個の直線部分３４．３６とその園に存在する曲
線部分３８とを有するように形成されている。直線部分
３４．３６は、これらの部分でファラデー効果が発生す
るように、磁場２８に対して平行な方向に向けられてい
る。この議論のために、（たとえば曲部３８により誘起
されるような）ファイバの直線複屈折は無視される。ま
た、電場ベクトル４ｏにより示す曲線偏光光波が矢印４
２の方向にファイバ３２を介して伝播し、かつ磁場２８
はファイバ３２の直線部分３４．３６の（れぞれで角度
θだけファラデー効果により光４０の偏光の方向を回転
させると考えられる。第６図および第７図を参照して行
なった議論から、伝播方向４２は磁場の方向と同一であ
る場合、磁場２８がたとえば時計回りのようなある方向
にベクトル４０を回転し、他方伝播方向４２が磁場２８
の方向と反対であるときには、（光波の観察位置から）
反時計方向のような反対の方向に回転する。さらに、第
７図に述べた状態とは逆に、（すなわち＃ｆ７図では、
ファイバ２２を介して戻る光は）？イバを出るときと定
位置の１１ｗ１者の視点からは同一であり、）定位置の
観ｌＩ者の視点から、直線部分３４を出る光が偏光を有
゛ジることすなわち直線部分３６に入る方向と反対の方
向に垂直方向から傾斜されていることが理解されるであ
ろう。これは、ベクトル４０が曲成部分３８を通過する
ときのベクトル４０を視覚化することにより理解され得
るように、ファイバの幾何学的形状に基づくものである
。このように、（光波４０により観察されるように）ｉ
！［線部分３４．３６内の時計回りおよび半時計回りの
回転は相互に相殺し、そのため光波４ｏが直線部分３６
に存在するとき、直線部分３４に導入したときと同一の
偏光すなわち垂直方向への直線偏光であるしたがって、
ファイバをループ３２に曲げることにより、全体のファ
ラデー回転は０となる。

前述の議論は、ファイバ３２を曲げることにより曲線部
分３８において生じた直線複屈折の影響を無視するとい
う点において非常に簡略化されたものであるということ
を注意すべきである。このような直線複屈折は、光の偏
光の非常に有利な方法での変形を可能にするであろう。

より特定的には、直線部分３８を形成することにより生
じた直線複屈折の量を正確にコントロールすることによ
り、相互に相殺するよりもむしろ相互に付加し合うよう
に、直線部分３４．３６でのファラデー回転を引起こす
のにこのような直線複屈折が用いられ得る。

論的なファラデー回転を与えるための直属ＪＢ以上」Ｌ 第８図を参照してＷＡｉ＆シたファイバーループ３２を
第９図においても示す。しかしながら、１８図と興なり
第９図は、ループ３２内の曲がった（曲線部分３８）に
より誘起された直線複屈折の効果をも表わす。曲線部分
３８は、２ｍの直交偏光モードにおける光の闇の１／２
波長の空間的分離すなわちｉｓｏ＊の位相差を与えるよ
うに、その曲率半径が選ばれている。この１８０麿の位
相差か引起こされる複屈折の効果は、光波の斜め方向か
ら偏光方向を変化することにあり、そのため垂直方向か
ら角度θだけ時計回りに傾斜することなしに、垂直軸か
ら角度θだけ反時計方向に傾斜される。他の観点から述
へると、定位置の観察者の視点から、波４０の偏光は、
直線部分３６に入る光と同様に直線部分３４を出る光に
ついての偏光と等しく見えるであろう。定位−の観察者
によりＩｌ寮されるとき、双方の直線部分３４．３６に
ついての、このファラデー回転は同一方向であるため、
部分３６を介してのファラデー回転は、部分３４からの
それに加わり、それゆえに直線部分３６上に存在する波
４０は、垂直方向から角度２θだけ傾斜された偏光方向
を有する。このような方法では、ファイバ３２の曲線部
分３Ｂに生じた直＊＊屈折は、直線部分３４．３６内で
ファラデー回転を相互に加わることを引起こすのに有利
に用いられる。さらに、ループ３２内での７アラデ一回
転に基づく角［２θがたとえ小さいものであっても、一
連のループを与えることにより、より大きなファラデー
回転を得ることが可能である。

波４０の偏光における上述の変化は、第１０Ａ図ないし
第１０Ｆ図を参照することにより、より完全に１！解さ
れ得る。このｌｌｌｏＡ図ないし第１０Ｆ図は、固定観
察者の視点からよりもむしろ、波の前方の視点から見た
波４０を表わす。第１０Ａ図は、光波が垂直な直線偏光
で直線部分３４（第９図）に入るときのベクトル４０に
より示される光波を示す。この直線部分３４内の磁場２
８（Ｉｌｌ−９図）により誘起される８複屈折の効果を
説明するのに適するように、このベクトルは、２個の反
対方向の回転ベクトル４６．４８の合成として示される
。波４０が直線部分３４を介して伝播するにつれて、た
とえばベクトル４６のような反対方向に回転するベクト
ルの一方の位相は侵透し、他方、他方のベクトル４８の
位相は進行する。ベクトル４６．４８の位相変化の差の
合成は、＃１１０Ｂ図に示すように、垂直方向からたと
えば時計方向に角度θだけ偏光の方向を傾斜する。波４
０が曲線部分３８に入るとき、波４０は直線複屈折に遭
遇し、したがって直線複屈折についての通常のモードに
関しベクトル４０を表現するのに適当である。したがっ
て、第１０８＠Ｉのベクトル４０が、２個の直線偏光さ
れた直交ベクトル５０．５２の合計として、第１０Ｃ図
に示される。波４０が曲線部分３８を通過す、るにつれ
て、一方の偏光モードの位相は進行し、他方、他方の偏
光モードの位相は倹退し、そのためこれらの閣の位相は
１８０度だけシフトする。このことは、第５図に関して
述べた形態で波４０の偏光に影響し、そのため曲線部分
３８の存在によって、第１０Ｄ図に示すようにたとえば
反時計方向のような波４０がループ内に入るときと反対
の方向に角度θだけ傾いた偏光方向を、波４０が有する
。今や、その内部に磁場２８により８複屈折が誘起され
ている直線部分を通って波４０がその横断を開始してい
るので、再度座標系を変更するのに好ましく、そのため
第１０Ｄ図のベクトル４０は、第１０Ｅ図に示すように
、逆方向に回転するベクトル４６．４８により再度示さ
れている。波４０が直線部分３６を横切るとき、波４０
の伝播方向は磁場２８に対して逆方向であるので、ベク
トル４６は後退するよりもむしろ進行し、ベクトル４８
の位相は進行するよりも後退するであろう。ベクトル４
６．４８のこの位相差の変化の効果は、第１０Ｆ図に示
すように、角度θだけ反時計方向に合成ベクトル４０を
回転することであり、そのためベクトル４０は今や垂直
方向から角度２θだけ傾けられてい、１　　　　る０ 差の　償を行なうために直交　面内で　接するループに
ファイバを　回すること一 第７図および第８因に関して議論したファイバループ３
２をｌｌ１１１図においても示す。しかし、第１１図で
は、ファイバ３２は、付加的な直線部分６０、およびこ
の直線部分６０を直線部分３６に結合する付加的な曲線
部分６２を備える付加的なループを有するものとしでて
示されている。このループは、直線部分３４．３６およ
び曲線部分３８により形成されたループがある水平平面
内に存在し、他方直線部分３６．６０および曲線部分６
２により形成されたループがある垂直平面内に存在する
ように方向付けられている。この方法によりファイバ３
２を巻回すること、すなわち直交平面内に隣接するルー
プを設けることは効果的である。なぜならば、このこと
は、曲線部分２８゜６２内での過剰のあるいは過少の複
屈折により誘起される偏光誤差を補償するからである。

第５図および第１０図に関して行なった議論より、通常
の偏光モードで光を伝播させるために、１７２波長の空
間的分離すなわち１８０度の位相差を与えるのに十分な
複屈折を引起こす曲率半径を曲線部分が有しなければな
らないことが思い出されるであろう。たとえば、曲線部
分３８の曲率半径を、この位相差が１８０度前後である
ように仮定すれば、光波４０の偏光の楕円度は、光波４
０が曲線部分３８を通過するにつれて、たとえば１１１
１図に示すように直線からやや楕円に近（なるように変
化するであろう。波４０が、直線部分３６を介して伝播
するときに、）？ラブ二回転が起こり、そのため楕円偏
光の長軸は、曲線部分６２に達すると、垂直方向から２
０だけ傾く。しかしながら、この点における波４０の偏
光は、（このときの残留ファイバ複屈折を無視すれば）
この同一の楕円状態であるだろう。なぜならば、ファラ
デー回転は優先の楕円度には影響しないからである。曲
線部分６２の曲率半径を、曲線部分３８の曲率半径に正
確に等しいと仮定すれば、波４０が曲線部分６２を横切
ると、その偏光は直線に戻るであろう。

このことは、曲線部分６２が曲線部分３８の存在する平
面に直交する平面内に存在するので、それゆえに、通常
の偏光モードが部分３８内と同様に、部分６２内で反対
の形態で影響されることになる。

たとえば、曲線部分３８がある一次モードの伝播速度を
増大させ、他方二次モードでの伝播速度を減少させると
仮定すれば、曲線部分３８に直交する曲線部分６２は、
−次モードで伝播速度を減少させ、二次モードで伝播速
度を増大させるであろう。このように、曲線部分６２の
直線複屈折は、通常のモードで光の位相を、曲線部分３
８内の位相から反対の方向に等量だけシフトさせる。そ
れゆえに、曲線部分６２の直線複屈折は、曲線部分３８
の複屈折を補償し、そのため波４０はほぼ直線に偏光さ
れた状態に戻る。結局、波４０は直線部分６０を介して
伝播し、この直線部分６０では他のファラデー回転が生
じ−（おり、そのため偏光の方向は直線部分６０の存在
によって、垂直方向から３θ１．１′番）傾番ノられて
いる。

曲線部分３８．６２および直線部分、３４．３６゜６０
は、適切な形態または軸のまわりにファイバ３２を巻回
することにより形成し得る。このような形態すなわち軸
の説明は、次に行なう。

上述した方法でのファイバ３２の巻回の効果は、実質的
に平行な平面内でループに巻回したファイバを考慮する
ことによって、より一層明らかとなるであろう。これが
事実であるならば、各曲線部分は、２個の偏光モードに
対して、同一の方法ですなわち各曲線部分があるモード
での伝播速度を増加させ、他方他のモードでの伝播速度
を減少させるような方法で、影響するであろう。ループ
の大きさがすべて等しく、曲率半径が１８０度の位相差
を与えるのに必要な位相差よりやや大きいかあるいは小
さいと仮定すれば、各ループは、直線偏光された入力波
の楕円度を漸増するように付加的な方法で偏光状態を変
化させるであろう。波の楕円性が考慮中の偏光の方向に
対して最大に達すると、偏光の方向は、＄５図に関して
上述した方法で、垂直方向から反対方向に頬（ように変
化するであろう。このことは、すべてのファラデー回転
が先に見積った）７ラデ一回転を相殺しようとするので
、特に有利であ−る。

ファイバを直交平面内で隣接するループに巻回すること
による他の効果は、上述のように、様々な波長の光を曲
線部分３８．６２の曲率半径を変更することなく用い得
ることにある。２個の偏光モードの光間に１８０度の位
相差を与えるのに必要な曲率半径は、用いる光の波長に
依存するので、この曲率半径に正しく適合しない波長の
光を用いると、過大のあるいは過少のファイバ屈曲部（
すなわち曲線部分３８．６２）を用いるため、偏光状態
に関して同一の誤差を与えることになるであろう。しか
しながら、ファイバを直交平面内で隣接するループに巻
回することは、これらの誤差を相殺し、そのためこの発
明は、曲線部分３８．６２の直線ＩＦＦ折に正確に適合
しない波長の光の使用をも許容し得る。

ファイバの残留直　　屈折の影響 第１図ないしＷｉ１１図について行なったこれまでの議
論は、ファイバ３２の残留直線複屈折の影響を無視して
いた。曲線部分３８．６２については、ファイバを屈曲
することにより誘起された直線ｍｇ折が残１ｉＲ１１屈
折の少なくとも１０倍位の大きさを有するので、このよ
うな複屈折は無視できる。直線部分３４．３６．６０で
は、しかしながら、この残留２ｍ屈折は必ずしも無視で
きない。上述の「偏光分析」の議論から、ｉｍ＊屈折お
よび同夜屈折の双方がファイバ中のある特定的な地点に
おいて存在するならば、この複屈折の組合せが、楕円複
屈折をもたらし、この楕円？！屈折は、特に同―のｌｌ
ｌ１ｍ複屈折および同夜屈折が存在するならば、偏光状
態（たとえば楕円度）に実質的に変化をもたらし得るこ
とを思い起こすであろう。同夜屈折が、ファラデー効果
に基づく各直線部分３４゜３６．６０に存在し、残留複
屈折がファイバ３２全体にわたり存在するならば、楕円
ＩＮ屈折が、直線部分３４．３６．６０内に存在するで
あろう。

このような直ｍ＊屈折の影響は、低残ｉ！１ｍ屈折を有
するファイバを用いることにより減少させることができ
、そのためフ７・ラブ−効果に基づく同夜屈折はファイ
バの残留直線複屈折よりも数倍大きくなるであろう。好
ましくは、ファイバ３２の残−直線複屈折は、直線部分
３４，３６．６０内での同夜屈折よりも少なくとも、た
とえば５倍ないし１０倍小さいものであるべきである。

同夜屈折の残留直線複屈折に対する好ましい比重を達成
することができない場合には、直ｌｌｌ５！１分３４．
３６．６′Ｏ内での同夜屈折の量は、巻回の間ファイバ
の直線部分をよじることにより増加し得る。そのため、
実際には、このよじりにより誘起された同夜屈折は残留
直線複屈折を凌駕するであろう。このことは、ファイバ
の残留２ｍ屈折の影響を効果的に減少させるであろう。

このようなよじりから得られた偏光方向の回転量は、フ
ァイバがよじりにより回転される鳳の約７パーセントに
等しい。このよじりにより誘起された回転は、非可逆的
であるファラデー回転とは陵対に、可逆であることを理
解するであろう。このように、ある偏光方向によじりに
より回転が引起こされるとき、他の偏光方向についての
よじりにより誘起された回転によって相殺されるであろ
う。それゆえに、光波がファイバを２回通過するならば
、このような光波の偏光の方向はファラデー回転の嫌に
等しくなるであろう。

部　　の　　率半径 第１２図に略図的に示すように、曲線部分３８゜６２は
、１組の直交するように方向付けられた円筒状形体６４
．６６のまわりにファイバ３２を巻回することにより形
成し得る。この形体６４，６６は、曲線部分３８．６２
の曲率半径を与えるように選ばれた゛−半径を有してお
り、この曲線部分３８．６２は２個の直交モード内での
光の間での１８０度の好ましい位相差（１／２波長）を
与える。

曲線部分３８．６２についてのこの曲率半径は、ファイ
バ３２が直線部分３４．３６．６０内でテンションを有
しあるいはテンションを有することなく巻回されるか否
かにいうことに依存している。

まず、テンションを与えずにファイバ３２を巻回するこ
とを考慮すると、曲線部分の曲率半径は。

次の式を用いて計算し得る。

Ｒ−４πａｒ”Ｎ／λ　　　　　　（１）式中、ａはフ
ァイバの光弾性係数に依・存する定数であり、「はファ
イバの半径であり、Ｎは（たとえば円筒体のまわりの）
回転数であり、ならびにλは光の波長である。シリカフ
ァイバおよび０゜６３３ミクロンの波長を用いると仮定
すれば、定数ｒａＪの値は０．１３３であろう。さらに
、このファイバが５５ミクロンの半径を有すると仮定す
れば、式１は Ｒ−０，８Ｎ　　　　　　　　（２） となる。

式２より、任意のファイバおよび任意の波長の光に対し
て、曲率半径ｒＲＪが回転数ｒＮＪの関数であることが
理解されるであろう。ファイバを第１２図に示すように
、円筒体のまわりに１／２回転巻回すると仮定すれば、
この曲率半径は０゜４センチメートルとなるであろう。

当業者は、これが案内されるモードが案内され得なくな
るような比較的小さな半径を有しており、それによって
光エネルギの損失がもたらされることを理解するであろ
う。この損失を避けるために、ファイバ３２は、第１３
図における曲線部分６２について示すように、円筒体６
４のまわりにさらに数回転、たとえば１ないし１／２回
転巻回されてもよい。

この方法での巻回数の増加は、式（２）とは別に、たと
えば１．２センチメートルのような曲率半径の増加を許
容する。

上述のようにテンションを有することなくファイバを巻
回するよりもむしろ、ファイバ３２をテンションを与え
つつ巻回するならば、好ましい分離λ／２（すなわち１
８０度の位相差）を与えるのに必要な曲率半径は、式（
２）により定義された値よりも大きくなるであろう。な
ぜならば、このようなテンションは、曲線部分に付加的
な圧力を与え、したがって曲線部分を形成するためにフ
ァイバを屈曲することにより生じる複屈折に対して直線
複屈折を加えることになるからである。

１／２波長（λ／２）に等しい２個の直交偏光モード内
での光の闇の空間的な分離を与えるためには、ファイバ
の屈曲に基づく空閤的分ａｌｌ（λ／ｋ）は、ファイバ
を屈曲することに基づ（空間分離（λ／ｌ　）に加わり
、そのためこの合計は１７２波長に等しくなる。すなわ
ち、 （λ／ｋ　　）　　＋　　（λ／ｌ　）−λ／２　　　
　＜３）たとえば、ｋ−３および■−６であるならば、
合計の空閲分鐘λ／２に対して、屈曲はλ／３の空間分
離を与え、他方テンションはλ／６の空間分離を与える
であろう。このように、ｋおよび■の値が、式（３）を
満足するように選ばれる。

ｋの任意の値について、必要な曲率半径（Ｒ）が、次の
式により定義される。

Ｒ−２πａｒ２ＮＫ／λ　　　（４） ざらに、Ｉの任意の値についての必要な張力は、Ｆ−λ
Ｅｒ　／２ｘＮａ　ａｍ　　　（５）により定義される
。式中、Ｅはヤングの母数であり、αはファイバの形状
に依存する係数であり、これは溶融シリカからなる丸い
ファイバについては約１．８である。これとは別に、式
（１）は、式（１）のより一般的な式であり、かつｋに
２を置換えることにより式（４）は式（１）となること
が理解されるであろう。

このように、式（３）９式（４）および式（５）を用い
て、１／２波長の空間分離（すなわち１８０度の位相！
りを与えるの′に必要な張力および曲率半径の組合せを
決定し得る。張力により誘起された複屈折を用いて、任
意の回転数についての曲率半径は、好ましい１／２波長
の空閤分鹸を生み出すのに必要な曲率半径よりも大きく
なるということが重要である。したがって、ファイバに
正しくテンションを与えることにより、ファイバを１／
２回転巻回することが可能であり、かつ屈曲に基づくエ
ネルギ損失を避けるのに充分な大きさの―率半径を利用
することも可能である。

テンションを有しつつファイバ３２を巻回することのさ
らに他の効果は、第１４図に示されており、ここでは円
筒体６６上で１７２回転巻回された曲線部分６２が示さ
れている。テンシコンを与えずに春目した場合のファイ
バ３２の位置を実線で示し、他方テンシコンを有しつつ
巻回したファイバ３２の位置はｍ像線で示す。ファイバ
のテンションを有する場合と有さない場合の相対的な位
置は、説明のためにこの図面上に示されていると理解し
得る。第１４図から、ファイバがテンションを有しない
ように巻回されたときには、ファイバの弾性に基づく曲
線部分６２に隣接する直線部分３６．６０のそれぞれに
緩かな屈曲部が存在することを理解し得るであろう。こ
のような緩かな屈曲部は、直線部分３６．６０の参照番
＠６９により示す端部に９最の直線複屈折を導入する。

先に示したように、このような直線複屈折は、好ましく
ない楕円複屈折を与えるための直線部分３６゜６２に同
夜屈折を組合わし得る。しかしながら、ファイバ３２に
テンションを与えることにより、想像線で示すように、
これらの緩かな屈曲および関連する直線複屈折は、実質
的に除去され、それによって楕円複屈折を減少すなわち
除去し得る。

これらの直線部分にこれらのテンションにより生じる張
力が伝播方向に直交する平面内で、ファイバ全体にわた
り等しく分散されているので、ファイバ３２にテンシコ
ンを与えることにより直線部分３６．６０内に複屈折を
導入しないことが理解され得る。

へのファイバの　回− 第１５図に示すように、ファイバ３２は、曲線部分３８
．６２および直線部分３４．３６．６０（第１２図）の
ような曲線部分および直線部分を有する一連のループを
与えるように、軸７０上で巻回され得る。この輪７０は
、アルミニウムのような非磁性材料により作られ、かつ
断面四角形の中央部分７２を備える。１対の円筒部分７
４，７６は中央部分７２の各端部に形成されており、こ
の中央部分に対して垂直である。円筒部分７４゜７６は
相互に垂直となるように方向付けられている。第１５図
から明らかなように、円筒部分７４は、右端部７５（ａ
）および左端部７５　（ｂ　）を有しており、中央部分
７２の各平行側部から突出している。ｖ４様に、円筒部
分７６は上端部７７＜ａ＞および下端部７７（ｂ）を有
しており、これらは中央部分７２の各平行端部から突出
している。さらに、円筒部分７４．７６は、中央部分７
２の側面に等しいあるいはそれよりも大きな直径を有す
る。

ファイバ３２は、まず、２個の直線部分８０゜８２を結
合するファイバの曲線部分７８を形成するために、円筒
部分７６の上端部７７（ａ）のまわりに巻回される。次
に、このファイバは、直線部分８２を直線部分８４と結
合する曲線部分８３を形成するために、水平円筒部分７
７の左端部７５ｂのまわりに巻回される。直線部分８４
を直線部分８８に連結するために垂直円筒部分７６の下
端部７７ｂのまわりに他の曲線部分８６を形成すること
により、この巻回が連続する。最後に、直線部分８８を
直線部分９２に連結するために、他の曲線部分９０が、
ファイバ３２を水平部分７４の右端部７５ｂの周囲に巻
回することにより形成される。この巻回は、直線部分８
０．８２．８４゜８８．９２を相互に平行とするように
行なわれることを理解し得るであろう。さらに、このフ
ァイバを上述のように巻回することにより、曲線部分７
８．８６は水平方向の平面内に存在し、他方曲線部分８
３．９０が垂直平面内に存在するであろう。このように
、隣接する曲線部分は直交平面内に存在し、それゆえに
この方法のｌ＃回は、第１１図に関し議論した誤差の補
償を与えるものである。

説明を明確にするために、単に４回転（の曲線部分）が
、第１２図のファイバ３２内に形成されているが、ファ
イバ３２は、さらに多くの回転を備えるように同一の方
法で巻回されてもよいことを理解するであろう。たとえ
ば、構成された得る実施例では、合計３２の回転が用い
られている。

この実施例につ、いての説明は以下のとおりである。

曲線部分の数：３２ 直線部分の数：３３ 直線部分の長さ：　　　　　　　　　　１２ｃｍ円筒体
の直径：　　　　　　　　　　２．５ｃ−円筒体の周囲
の巻回数＝１．５ （第１３図） ファイバの外１！：　　　　　　ｉｉｏミクロン光の波
長：　　　　　　　０．６３３ミクロンファイバの全長
＝　　　　（約）４メートル１　　　　　張カニ　　　
　　張力なしに巻回されている。

よじり：　　　よじりなしに巻回されている。

その上にファイバ３２が巻回されている軸７ｏは、磁気
センサ９８として−まとめに参照され得る。

第１６図に示すように、磁石１００の極間に、磁気セン
サ９８を起重することにより、磁場がファイバ３２に与
えられ、そのためこの磁石の８場はファイバ３２の直線
部分に平行である。磁石１００は、いかなる形式あるい
は形状のものでもよい。たとえば、磁石１００は電磁石
あるいは永久磁石のいずれであってもよい。さらに、こ
の磁石は、たとえばトロイド形あるいは馬蹄形の形状を
していてもよい。この磁場の強度がほぼ１０００ガウス
であるならば、上述の説明により巻回されたファイバは
、各方向にファイバを伝播する光に対して合計４５度の
ファラデー回転を与えるであろう。このように、光波が
ある方向にファイバ３２全体を伝播しかつ他の方向では
このファイバ３２を通って戻るならば、合計の７７ラデ
一回転は９０度である。次に、このファラデー回転の大
きざが特に、光学分離器としてこの発明を用いるときに
有効であることが明らかとなる。磁気センサおよび磁石
１００は、磁気光学回転子１０２としてその全体が参照
されるであろう。

光学分離器としてのこの発明の利用 第１７図を参照して、この発明磁気回転子１゜２は、光
学発振器１０６を形成するために偏光子１０４と組合せ
て用いられてもよい。好ましくは、ド１０８に沿って配
置される。光は、光ｌ１１１゜より光フアイバ１０８内
に導入される。

好ましくは、偏光子１０４は、偏光子１０４を通過する
光の偏光が光１１１１０により生み出された光の偏光に
適合するように方向付けられており、そのためファイバ
１０８内に導入されたほとんど全ての光源の光が、偏光
子１０４を通プて回転子１０２まで通過する。この議論
のために、光源１１０により生み出された光は垂直方向
で直線偏光にされており、かつ偏光子１０４がこの偏光
を通し、他方直交する偏光は拒絶すると仮定する。この
直線偏光は、ベクトル１１２で、第１６図において示さ
れている。

第１７図から明らかなように、九ｌ１ｉ１１０により生
み出された光源光１１２は、偏光子１０４を通過すると
きその偏光を変化されない。しかしながら、光波１１２
が回転子１０２を通過するとき、その偏光方向は４５度
回転される。ベクトル１１２により示す光波が、干渉計
ループ（図示せず）のような装置を伝播するならば、波
１１２はファイバ１０８に戻り、かつ第１８図に示すよ
うに再度この装置を伝播するであろう。干渉計が、波１
１２の偏光に影響せず、そのためこの波はファイバ１０
８を出たときと同一の偏光、すなわち垂直方向から４５
度傾いた直線偏光で、ファイバ１０８に入ると考えられ
る。したがって、第１８図に示すように、光波１１２は
、観察者の視点からは、゛回転子１０２を出たときの波
１１２（第１６図）の偏光と等しい偏光で、回転子１０
２に入るように示されている。波１１２が回転子１０２
を通過すると、その偏光方向はさらに４５度回転される
であろう。回転子１０２が、定位置のｗｅ者の視点から
、伝播方向に関係なく同一方向に偏光を回転するので、
波１１２の最初の４５１の回転が第２の４５度の回転に
加わり、そのために波１１２は、回転子１０２を出たと
き水平方向の偏光を有する。偏光子１０４は、偏光子１
０４を通過する偏光に垂直である偏光を遮断するので、
波１１２が、偏光子１０４４ｒ：通って光８１１０に伝
播することが防止される。−光子１０４は、ファイバ１
０８からの光を結合し、そのためある方向の分散光線内
で偏光子１０４がら除去される。

様々な形式の偏光子を用い得るが、この発明の分１１１
１Ｗ１０６において用いるのに特に好ましい偏光子を、
１１１９図に示す。この偏光子は、ファイバ１０８によ
り伝達される光のエバネセントフィールド＜　ｅｖａｎ
ｅｓｃｅｎｔ　ｆｉｅｌｄ）内に配置される複屈折結晶
１１３を含む。このファイバ１０Ｂは、略直方体ＥＩＡ
ブロック１１６の上部表面１１５に対して開いているス
ロット１１４内に取付けられている。スロット１１４は
、弧状曲面底壁を有しており、このファイバはこの底壁
の外形に適合するようにスロット１１４内に取付番ブら
れている。ブロック１１６゛の上部表面１１５は、領域
１１７内のファイバ１０８から一部のクラッド部を除去
するために重ねられている。結晶１１３は、ブロック１
１６内に取付けられており、この結晶１１３をファイバ
１０８のエバネセントフィールド内に位置決めするため
に、結晶の下部表面１１８はブロック１１６の上部表面
１１５に対向している。

ファイバ１０８および複屈折材料１１３の相対屈折率は
、所望の偏光モードの波の速度がファイバ１０８内でよ
りも複屈折結晶１１３内でより大きくなり、他方好まし
くない偏光モードの波の速度が複屈折結晶１１３内より
もファイバ１０８内でより大きくなるように、選択され
ている。所望の偏光モード（たとえば直線−垂直方向）
の光は、ファイバ１０８のコア部により案内され統げ、
これに対し不所望の偏光モード（たとえば直線−垂直方
向）の光は、ファイバ１０８から複屈折結晶１１３に結
合される。゛このように、この偏光子は、ある偏光モー
ドの光の通過を許容し、他方他の直交偏光モードでの光
の通過を防止する。この偏光子ｕ、オプティクスレタ−
（Ｑｐｔｉ（ｊｓ　１−ｅｔｔｅｒｓ）第５巻第１１号
（１９８０年１１月）第４７９頁ないし第４８１頁に記
載されている。

変調器としてのこの発明の利用 この発明は、第１８図の回転子１０２と偏光子１０４と
の配置を置換えることにより、振幅変調器として用いる
ことができ、そのため回転子１０２は第２０図に示すよ
うに、光１１１１０と偏光子１０４との間にある。この
ように、光源１１０からの光源光１１２が、ファイバに
沿って、まず回転子１０２まで伝播し、次に偏光子１０
４まで伝播する。この用途では、回転子１０２の磁石１
００（第１６図）は、ライン１０９により信号発生器１
１９に接続された電磁石である。回転子１０２により与
えられるファラデー回転は磁石１００の磁場の強度の関
数であるため、信号発生器１１９は、磁場を、したがっ
てファラデー回転を変化させるのに用い得る。さらに、
偏光子１０４はたとえば直線−垂直のある偏光の通過を
許容し、他方たとえば直線−水平のようなそれに直交す
る偏光を拒絶するので、ファラデー回転における変化は
、第１９図に示すように振幅の変化に対応する偏光子１
０４を介しての光の通過を引起こす。このような方法で
、この発明の回転子１０２は、振幅変調器として用いる
ことができる。

第２０図の実施例もまた、−光子１０４を除去し、かつ
光源光１１２のような直線光ではなく円偏光を用いるこ
とにより、位相変調器として用いることができる。上述
の「偏光分析Ｊの議論から、ファラデー効果を与えるよ
うに方向付けられた磁場の存在が円偏光の位相を変化さ
せることに気付くであろう。このように、信号発生器１
１９により磁場の強度を変化させることにより、円偏光
の位相はそれに応じて変化するであろう。この方法で、
この発明の回転子は位相変ｍＷとしても用いることがで
きる。

磁力計としてのこの発明の利 この発明の回転子１０２は、さらに地磁気のような周囲
の磁場を検知するための磁力計としても用い得る。この
用途では、−磁石１００（第１６図）が回転子１０２か
ら除去されており、かつ磁気センサ（第１５図）のみが
用いられる。この発明の磁力計は、サグナック（Ｓａｏ
ｎａｃ　）干渉計に幾分類似するものであり、その回転
検知ループが磁気センサ９８により置換えられているも
のである。

この発明の磁力計の動作を実行する原理を、第２１図を
参照して説明する。第２１図で示すように、この磁力計
は光フアイバ結合器１２０および磁気センサ９８を含む
。磁気センサ９８は二次元的に略図的に示しているが、
それぞれ１２４Ａないし１２４Ｅにより示す５個の直線
部分を形成するために巻回されたファイバ１２２を備え
ているので、ファイバ１２２が第１５図に関連して議論
した方法で珊実に巻回され、好ましくは磁場に対するセ
ンサ９８の感度を増大するために付加的な直線部分を形
成する付加的な巻回部を備えていることをＷＷＩするで
あろう。直線部分１２４のうち、ｉ　　　　　隣接する
部分は、各曲線部１２５により、すなわち直線部分１２
４　（ａ　）　、　１２４−（ｂ　）ＩＩＩの曲線部分
１２５　（ａ　）　、直１１１ｒ部分１２４−（ｂ）、
１２４（Ｃ）間の曲線部分１２５（ｂ）、直線部分１２
４　（ｃ　）、　１２４　（ｄ　）閣の曲線部分１２５
（ｃ　）および直線部分１２４　（ｄ　＞、　１２４　
（ｅ　）閣の曲線部分１２５（ｄ）で結合されている。

このファイバ１２２の部分１２６．１２８は、それぞれ
磁気センサ９８の両端部から突出しており、結合１８１
２０の一方側で、それぞれ、ボートＢ。

Ｄを通過する。ファイバの部分１２６．１２８は、それ
ぞれボートＡ、ボートＣを介してこの結合器の他方側か
ら突出している。

矢印ＷＳにより示す光源の光波が、結合器１２０のボー
トＡを介して伝播のためにファイバ１２６に結合されて
いる。好ましくは、この結合器１２０は５０％の結合効
率を有しており、そのため波ＷＳの光パワーの１７２が
、ファイバ１２８に結合されており、他方結合されてい
ない１／２がファイバ部分１２６を通り伝播する。この
ように、結合器１２０は光源光ＷＳを２個の波Ｗ１．Ｗ
２に分能し、この２１の波は磁気センサ９８を介して反
対方向に伝播する。磁気センサ９８の効率が利用する円
偏光の程度に依存するため、波Ｗ１゜Ｗ２は高度の円偏
光を有することが重要である。

この議論のために、波Ｗ１．Ｗ２が結合１１１２０を去
るとき右手円偏光にされていると仮定する。

検出されるべき周囲の磁場のＢ場は、ベクトル１３０に
より第２１図に示される。波Ｗ１．Ｗ２が磁気センサ９
８を介して伝播するときの波Ｗ１゜Ｗ２における最大の
効率のために、センサ９８の方向付けは、曲線部分１２
４が磁場１２０に平行となるようにすべきである。波Ｗ
１．Ｗ２への磁気センサ９８の効果を述べると、右手円
偏光波が、その伝播方向が磁場のベクトル１３０と反対
方向にあるとき同位相で交替し、かつその伝播方向が磁
場１３０の方向と同一であるとき同位相で進行すること
が推測されるであろう。さらに、左手円偏光が、その伝
播方向が磁場１３０の方向と同一であるときに同位相で
後退し、かつその伝播方向が磁場１３０の方向と反対で
あるときにその位相が進行することが推測される。

波Ｗ１を最初に考慮すると、この右手円偏光波Ｗ１はセ
ンサ９８の直線部分１２４Ａを介してファイバの部分１
２６から伝播するので、その伝播方向は磁場１３０の方
向と反対となり、したがってこの波Ｗ１の位相はたとえ
ば角度θだけ後退するであろう。位相シフトの量、した
がってθの値は、場１−３０の強度に依存する。波ｗ１
が曲線部分１２５Ａを横切るとき、この曲線部分の直翰
襖屈折は、波Ｗ１の偏光を変形し、そのためこの波が直
線部分１２４Ｂに入ると、左手円偏光にされる。この直
線部分１２４Ｂでは、左手円偏光波Ｗ１の伝播方向は磁
場１３０と同一の方向であるので、波Ｗ１の位相は再び
角度θだけ後退し、そのため波Ｗ１は今ヤ２θだけ位相
が後退する。この波Ｗ１は、次に、その偏光が再び右手
円偏光に変換される曲線部分１２５Ｂを横切り、直線部
分１２４０に入るときその伝播方向は逆転される。した
がって、直線部分１２４ｃを介しての波ｗ１の伝播はθ
に等しい位相の遅延をもたらし、４θの蓄積した位相欠
陥をもたらすであろう。同様に、曲線部分１２５Ｄは伝
播方向を逆転し、かつ波Ｗ１の偏光を右手円偏光に変換
し、したがって波Ｗ１の位相は直線部分１２４Ｅ内でさ
らにθだけ後退し、波Ｗ１に対して合計５θの位相の遅
れをもたらすであろう。

右手円−光波Ｗ２は、波Ｗ１についてまさに述べたと同
様の形態で磁気センサ９８を介して伝播する。また、偶
数の曲論部分１２５が存在するので、波Ｗ２の偏光は直
線部分１２４の任意の位置において波Ｗ１と同様である
だろう。すなわち、直線部分１２４Ｅ、１２４Ｇ、１２
４Ａでは右手円偏光に偏光され、かつ直線部分１２４ｄ
、１２４ｂでは左手円偏光に変換されるであろう。しか
しながら、波Ｗ２は波Ｗ１と反対の方向に伝播するので
、磁場１３０に関連するその方向は任意の直線部分１２
４内での波Ｗ１の方向と反対となるであろう。それゆえ
に、後退する代わりに、波Ｗ２の位相は、波Ｗ２が各１
糠部分１２４を横切るとき角度θだけ前進し、したがっ
て５個の全直線部分１２４についての合計の位相の進み
は５θであるだろう。波Ｗ２が同位相で５θだけ前進し
、他方Ｗ１が同位相で同様の量だけ後退するので、この
出力に対する波Ｗ１．Ｗ２１１の合計の位相差は１０θ
に等しいであるだろう。

波Ｗ１．Ｗ２が磁気センサ９８を介して反対方向に伝播
された後、これらの波は矢印ＷＯにより示す光学出力信
号を形成するように結合器１２０において再結合される
であろう。この光学出力信号ＷＯの強度は、波Ｗ１．Ｗ
２の干渉の（たとえば強め合いまたは相殺のような）形
式および強さに依存し、このとき波Ｗ１．Ｗ２は結合器
１２０で再結合され、他方この結合ａ１２０は波Ｗ１゜
Ｗｌｆｉの位相差に依存する。この位相差は、磁場１３
０の強度の関数であるため、光学出力信号ＷＯの強度は
同様に磁場の強度の関数となるであろう。したがって、
この信号ＷＯの光学強度を検出することにより、磁場１
３０の強度が決定され得る。センサ９８を導電体の磁場
におけるセンサ９８の位置決めを行なうことにより、好
ましくは直線部分１２４を導電体を介しての電流により
発生したＢ場に平行にすることにより、この磁力計を電
流センサとしても利用することができる。

光学出力信号ＷＯの強度を検出するための光ファイバ装
置が、磁気センサ９８．結合Ｗ１２０および第２１図の
ファイバ１２２を備えるものとして第２２図に示されて
いる。また、ＰＺＴ■変調５１４０が、結合Ｉｌｌ　２
０のボートＤと磁気センサ９８との閣のファイバの部分
１２８に含まれている。各ファイバの部分１２６．１２
８は、それぞれ、逆方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２の偏光
７を強制するために、結合器１２０とセンサ９８との間
に配置された偏光ＩＩ御器１４２．１４４を有する。

結合１１１２０のボートＣから突出するファイバ１２８
の部分は、ＮＣで示す点において非反射的に終了してお
り、他方結合器１２０のボートＡから突出するファイバ
１２６の部分は偏光子１４６、次に結合器１４８のボー
トＡ、Ｂを通っている。

ボートＡから突出するこのファイバ部分１２６は、光１
１１５０で終了しており、この光源１５０はファイバ部
分１２６に光源光波ＷＳを供、給する。特定的な例によ
れば、光源１５０は、ニューシャーシー州すウスプレー
ンフィールド、ノ入ドリーロード３００５のジエネラル
オプトロニクスコーポレーションから商業的に入手可能
なＧｏ−Ｄ　Ｉ　Ｐガリウムヒ素レーザーダイオードの
ような０．８２ミクロンの波長を有する光を発生する発
光ダイオードを備えていてもよい。偏光１ｉ１１１１１
５２は、光源光ＷＳＳ’ｌＡ光子１４６を効率的に通過
するように、光源光ＷＳの偏光を１整するために、光源
１５０と偏光子１４６との圃に備えられる。第２のファ
イバ１５４は結合ａ１４８のボートＣ，Ｄを通る。ボー
トＣから突出するこのファイバ１５４の部分は、光検出
１！１５６に光学的に結合されており、他方ボートＤか
ら突出する部分はｒＮＣＪで記された点で非反射性で終
了しくいる。特定的な例によれば、この光検出器１５６
は、標準的な逆バイアスのンリ」ンＰＩＮ形式のフォト
ダイオードであってもよい。この検出器゛１５６からの
出力が、ライン１５８上でロックインアン７（ｌｏｃｋ
−ｉｒ＋）１６０まで供給され、このアンプは信号発生
器１６４からの基準信号をライン１６２を介して受取る
。基準信号周波数でＰＺＴ層変調器１４０を駆動するた
めに、信号発生！ＩＩ　６４が、ライン１６６により接
続されている。ロックインアンプ１６０は、この基準信
号を用いて、変調周波数での検出器出力信号を同期検出
する。このように、アンプ４６は、変調器１４０の一次
周波数（すなわち第１次調波）でのバントパスフィルタ
を与え、この周波数の他のすべての調波をブロックする
。

アンプ１６０は、ディスプレイパネル１７０上で視覚デ
ィスプレイのために、ライン１６８上に信号を出力し、
この信号はこの第１次調波に比例する。

第２２図の磁力針の動作の藺、光１１１５０からの光Ｗ
３が、ファイバの部分１２６に投入される。

波ＷＳは光の一部がボートＤを介して失われる結合器１
４８を介して伝播する。残りの光ＷＳは偏光子１４６を
通り、この−光子１４６はたとえば垂直方向の直線偏光
を通過させる。この点に関し、偏光−一部１５２が、偏
光子１４６を通る光の通過を効率化するために調整され
る。このように、結合器１２０に入る光は、垂直方向の
直線偏光を有するであろう。結合器１２０は、光を２個
の逆方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２に分離する。波Ｗ１は
、最初に、ファイバ１２２の部分１２６を通って伝播し
、他方波Ｗ２は最初にファイバ１２２の部分１２８を通
って伝播する。偏光制御器１４２が、波Ｗ１の偏光の状
態を変換するために調整され、そのため波Ｗ１が磁気セ
ンサ９８に入ると、たとえば右手円偏光のように円偏光
に変換されるであろう。同様に、偏光制御器１４４が、
波Ｗ２がセンサ９８に入るときたとえば右手円偏光のよ
うな同一の偏光を有するように調整される。ＰＺＴ変講
変調４０がファイバ１２８内にさらに付加的な直線複屈
折を導入し、したがって制御器１４４が変調器１４０の
このような直線複屈折を補償するために調整され、その
ため波Ｗ１．Ｗ２がセンサ９８に入ると、波Ｗ２は波Ｗ
１と同一の円偏光を有することを理解するであろう。波
Ｗ１．Ｗ２がセンサ９８を通って逆方向に伝播するので
、第２１図に関して議論したように、周囲の磁場の影響
により、一方の波は同位相で前進し、他方の波は優遇す
る。さらに、センサ９８が、偶数の曲線部分１２５（第
２１図）を備えているので、センサ９８に存在する任意
の波の偏光がセンサ９８に入ったときと同一であること
が、第２１図より思い起こされるであろう。このように
、双方の波Ｗ１．Ｗ２は、センサ９８を通過した後に、
右手円偏光に変換されるであろう。波Ｗ１．Ｗ２が、セ
ンサ９８から結合器１２０に伝播するので、波Ｗ１．Ｗ
２はそれぞれ結合器１４４．１４２を通過するであろう
。これらの結合器は、可逆装置（すなわち伝播方向と無
関係に同一の形態で波に影響するもの）であるため、波
Ｗ１．Ｗ２は結合１１１２２に達したとき、右手円偏光
から垂直直線偏光に変換されるであろう。この波Ｗ１．
Ｗ２は、次に、光学信号を形成するために結合器１２０
で再結合され、その一部がボートＣで失われ、他方残り
の部分は偏光子１４６を伝播する。光学出力信号が垂直
直線偏光を有するので、この光学Ｉ！＠は偏光子１４６
を介して結合器１４８まで達し、そこでは信号ＷＯの一
部が光検出器１５６への伝播のためにファイバ１５４に
結合されて（する。

検出器１５６は光出力信号ＷＯの強度に比例する信号を
出力し、かつこの信号５をロックインアンプへのライン
１５８に送る。先に示したように、アンプ１６０は、変
調器１４０の変調周波数で検出器出力信号を同期検出し
、そのためこのアンプ１６０は変調器３８の一次周波数
でバンドパスフィルタを与え、この周波数の他のすべて
の調波をブロックする。検出器出力信号のこの一次調波
は、波Ｗ１．Ｗ２閣の位相差に比例する量を有するシヌ
ソイダル（５ｌｎｕｓｏｉｄａｌ　）関数であり、それ
ゆえにこのような位相差を示す磁場の強度の関数でもあ
る。アンプ１４０は、この−次調波成分に比例する信号
を出力し、かつ磁場の強度を直接示し、そしてこの信号
はディスプレイパネル１７０上で視覚的にディスプレイ
され得る。この検出装置の他の詳細な事項は、１９８２
年３月３１日付で出願された国際用１１ＰｃＴ／ＵＳ　
　８２１００４００号において議論されている。

その特許出願において述べているように、次の式により
定義された周波数（ｆｍ）でのＰＺＴ変講変調４０を動
作することが好ましい。なぜならば、この変調周波数使
用は、検出器１５６により測定された光学信号における
変調器により誘起された振幅変調を除去するからである
。

ての結合Ｗ１２０と変Ｉｌ器１４０とのファイバの２２
についての等価屈折率を示し、かっＣはファイバ１２２
に与えられる光の自由空間での速度を示す。ファイバ長
の差であるＬが、たとえば約６メートルと仮定すれば、
この変ｍＷ４波数丁　、１゜４５に等しい等価屈折率を
有するシリカファイバに対して、約１７．５メガヘルツ
であるだろう。

当業者は、現在のところ入手可能なファイバの位相賓調
器が、これらの高周波数では充分応答しないことをｉ＋
ｉｍｂでいるであろう。のみならず、高周波での光信号
の検出はより難しい。したがって、光検出器１５６の動
作範囲内のより低周波で動作するために第２２図の＠置
を適合させることが好ましい。このことは、第２２図で
想像線で示すように、たとえば遅延線１７２を形成して
、ファイバ長の差（Ｌ）を大きくすることにより達成さ
れ得る。この遅延線１７２は、結合１ｉ１２０とセンサ
９８との闇のファイバの部分１２６から形成されてもよ
く、あるいは変調器１４０とセンサ９８との間のファイ
バの部分１２８から形成されてもよい。たとえば、遅延
線１７２が約１００メートルまでファイバ長の差しを増
加させると仮定すれば、式（６）により定義される変調
周波数ｒｒｒ１は約１メガヘルツとなり、これは位相変
１１Ｗ１４０の動作範囲内である。この遅延線１７２は
、ループ内に巻回されていてもよ（、そのためたとえば
サグナックの干渉計ループの形体で比較的小形となる。

しかしながら、周囲の磁場が、干渉計ループを逆方向に
通る光波に対して非可逆性の挙動を引起こす。遅延線１
７２が干渉計ループと幾分類似するので、磁場から遅延
線１７２を分離するためにたとえばμｍメタルｌＪｔら
なるハウジング（図示せず）内にライン１７２を包みこ
むことが好ましい。

Ｊｉ１図に関連した議論から、磁気センサ９８が偶数の
曲線部分１２５を有しているため、波Ｗ１゜Ｗ２の偏光
がセンサ９８を通過する際に変化されないこと、すなわ
ち波Ｗ１．Ｗ２がセンサ９８に入るとき右手円偏光であ
るならば、ごのセンサを離れるときに右手円偏光である
ことを想起するであろう。しかしながら、奇数個の曲線
部分１２５が設番プられているならば、波Ｗ１．Ｗ２の
偏光はセンサ９８を通過するとき直交状態に変換される
であろう、すなわちこれらの波が右手円偏光でセンサ９
８に入るならば、これらは左手円偏光でセンサ９８から
出ていくであろう。このように、偶数個の曲線部分１２
５を有するセンサに対して、第２２図の偏光制御器１４
２．１４４は、上述したのと興なる方法で調整されねば
ならない。特定的には、制御器１４２．１４４は、逆方
向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２がセンサ９８に入るとき相互
に直交する円偏光を有するように調整されるべきである
。すなわち、波Ｗ１．Ｗ２の一方が右手円偏光、他方が
左手円偏光となるべきである。

今、第２２図のセンサ９８が偶数個の曲線部分１２５（
第２１図）を有すると仮定すれば、制御器１４２は、結
合器１２０から出る際に直線偏光である波Ｗ１がセンサ
９８に入るときたとえば右手円偏光に変換されているよ
うに調整されるであろう。同様に、制御器１４４は、結
合１１１２０を離れる際に垂直直線偏光でもある波Ｗ２
が、センサ９８に入る際にたとえば左手円偏光に変換さ
れるように強制される。その後、偏光はたとえば波Ｗ２
については右手円偏光および波Ｗ１につむＸでは左手円
偏光の直交状態に変換される。制御器１４２．１４４が
可逆装置（すなわち、伝播方向と無関係に同一の形態で
波に影響するもの）であるので、制御器１４２は右手内
鍋光波Ｗ２を垂直直線偏光に変換し、かつ制御器１４４
が左手円偏光波Ｗ１を垂直直線偏光に変換するであろう
。このように、波Ｗ１．Ｗ２が、結合器１２２に入った
ときと同一の偏光で結合１１１２０により再結合され、
そのためこれらの波Ｗ１．Ｗ２により形成された光学出
力信号ＷＯは偏光子１４６を効果的に通過するであろう
。

１８２２図の磁力計において用いるために好ましい偏光
ｗＪｌｌｌ器の形式は、エレクトロニクス・レター　（
Ｅ　１ｅｃｔｒｏｎｌｃｓ　　Ｌ　ｅｔｔｅｒｓ）の第
１６１第２５（１９８０年９月２５日）１７７８頁ない
し第７８０頁に記載されている。′ａ２３図に示すよう
に、制御器は複数個の直立ブロック１８２Ａないし１８
２Ｄが取付けられたベース１８０を有する。隣接するブ
ロック１８２の間に、スプール１８４Ａないし１８４Ｃ
が、それぞれシャフト１８６Ａないし１８６Ｃ上に接輪
的に取付けられている。このシャフト１８６は、相互に
軸方向に整列されており、かつブロック１８２ｗＪに回
転可能に取付けられている。スプール１８４は、略円筒
形状をし１　　　　ており、かつシャフト１８６に接線
的に配ｌｌ！！されており、スプール１８４の軸はシャ
フト１８６の軸と垂直にされている。ファイバ・ストラ
ンド１２２がシャフト１８６内の軸方向の孔を通り延び
ており、かつ３個のコイル１８８Ａないし１８８Ｃを形
成するために各スプール１８４のまわりに巻回されてい
る。コイル１８８の半径は、７？イバ１２２が各コイル
１８８において複屈折媒体を形成するために圧力を加え
られているようにされている。３１のコイル１８８Ａな
いし１８８Ｃは、ファイバ１２２の複屈折を調節するた
めに、それぞれ、シャフト１８４Ａないし１８４Ｃの軸
のまわりに相互に独立に回転することができ、したがっ
てファイバ１２２を通過する光の偏光を制御し得る。コ
イル１８８の直径および旋四数は、外側のコイル１８８
Ａおよび１８８Ｃが１／４波艮の空間的遅延を与え、他
方中央のコイル１８８Ｂが１／２波艮の空間的遅延を与
えるようにされている。１７４波長の゛コイル１８８Ａ
および１８８Ｃは、偏光の楕円度をｉｌｌ　ｌｌ１ｌ　
ｂ、かつ１／２波長コイル１８８Ｂが偏光の方向を制御
する。このことは、ファイバ１２２を通り伝播する光の
全ａｍ範囲を与えるものである。しかしながら、偏光の
方向（さもなければ中央コイル１８８Ｂにより与えられ
る）は２ｍの１／４波長コイル１８８Ａ、１８８Ｃによ
り偏光の楕円度の正確なｍ！１を通じｃＩＩ接灼に鯛Ｗ
され得るので、纏光！ｌｌ１ｌ器が単に１／２波長コイ
ル１８８Ａ、１８８Ｇのみを与えるように変形されてい
【もよいことがＭｌｉｌされるであろう。したがプて、
偏光制御器１４２，１４４゜１５２が単に１７′２波長
コイル１８８Ａ、’１８８Ｇを含むようｊｃ！２２図に
示されている。この配置は、閾ＩＩｌ器１４２，１４４
．−１５２の全体の大きさを小さくするものであるため
、スペース的制限を有するこの発明のめる種の用途にお
いてはｈ゛効である。

このように、偏光ｌｌｌ１ｌＩ＆Ｉｌ器１４２，１４４
．１５２は与えられた光および逆方向に伝播する波の双
方の偏光を確立・櫂持・＠御する手段を与える。

この発明の磁力計において結合器１２０．１４０として
用いるための好ましい九ノ？イバ方向性結合器は、第２
４図に示すように、公告番号第００３８０２３ｔ４とし
て１９８１年ｌＯ月２１日に第８１／４２で公告された
、ヨーロッパ特許出願第８１．１０２６７７．３号にお
いて開示されている。この結合器は、その一方側から除
去されたクラッド部の一部を有する単一モード光ファイ
バ材料からなる２本の光フアイバストランド１９０＾、
１９０Ｂを備える。、２本のストランド１９０Ａ、１９
０Ｂは、それぞれブロック１９３Ａ、１９３Ｂに形成さ
れた各弧状の溝１９２Ａ、１９２Ｂ内に取付けられてい
る。ストランド１９０Ａ。

１９０Ｂは、光がストランドのコア部間で移動される相
互作用領域１９４を形成するために、クラッド部が並列
して除去されるストランドの部分に配置されている。除
去された材料の量は、各ストランド１９０のコア部が他
のストランドのエバネセントフィールド内にあるように
選ばれている。

結合器の中心のストランド１９０１１の中心閤空閤は、
典型的にはコア部の直径の約２倍ないし３倍以下である
。

相互作用領域１９４でストランド１９０１１を移動され
る光は方向性を有することを注意することが重要である
。すなわち、入力ボートＡに与えられたほとんどすべて
の光が、ボートＣに対して逆方向の結合を与えることな
く、出カポ−）−Ｂ、　Ｄに与えられる。同様に、入力
ボートＣに与えられたほとんどすべての光が、出力ボー
トＢ、Ｄに与えられる。さらに、この方向性は対称であ
る。このように、入力ポートＢまたは入力ボートＤのい
ずれかに与えられた光は、出力ボートＤ、Ｃに与えられ
る。ざらに、この結合器が偏光に関し必然的に区別でき
ないものであり、したがって結合光の偏光を保持する。

このように、たとえば、垂直方向の偏光を有する光がボ
ートＡに入力されたならば、ポート八からボートＤに直
通する光と同様に、ボートＡからボートＤに結合された
光は、垂直方向の偏光のままとなる。

前述の説明から、結合器は、与えられた光を２本の反対
方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２に分離する光分離器として
機能し得ることが理解されるであろう。さらに、この結
合器は、逆方向叫伝播する波Ｗ１．Ｗ２が磁気センサ９
８を横切つ゛た＊＊に結合するようにも機能し得る。

第２２図に示した実施例では、各結合器１２ｏ。

１４８は、５０％の結合効率を有しており、この結合効
率は光検出器１５６での最大先出りを与える。この明細
書中で用いたように、用語「結合効率」は、結合された
出りの総出力に対する比率をパーセントで表わしたもの
として定義される。たとえば、第２４図を参照して、光
がボートＡに与えられるならば、結合効率はボートＤに
おける出力のボートＢ、Ｄにおける総出力に対する比に
等しい。さらに１、結合器１２０についての５０％の結
合効率が、逆方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２が量的に等し
いことを確保する。

【図面の簡単な説明】

第１　Ａ！ｉ！１１９いし第１Ｃ図は、２個の逆方向に
回転する電場ベクトルからなる直線偏光光波の略図であ
り、かつ９聞を介して逆方向に回転するときのベクトル
の信号を示す。第２図は、大きさが等しくない２個の逆
方向に回転する電場ベクトルからなる楕円偏光光波を略
図的に示す図である。第３図は、単一の回転電場ベクト
ルの円偏光光波を示す略図である。第４図は、光波が伝
播するにつれて、その各軸に沿ってプラスからマイナス
へと大きさが増減する２個の直交伝播ベクトルからなる
直線偏光光波を示す略図である。第５図は、第４図の直
線偏光光波の略図であり、光波の偏光方向による効果を
示し、１８０度（１／２波長）の直交偏光モードでの光
間の相対的な位相シフトを与えるのに充分な直線複屈折
をもたらすものを示す。第６図は、ある長さの光ファイ
バに沿って伝播する光波の略図であり、磁場の存在によ
りファラデー効果によって回転される光波の偏光を示す
。 第７図は、第６図の光波および光ファイバを示す略図で
あり、光波がファイバを介して逆方向に伝播するとき（
すな′わち第６図に示すのと逆方向に伝播する状態で）
第６図に示すのと同一方向に回転される光波の偏光を示
す。第８図は、光ファイバのループを介して伝播する光
波の略図であり、ファラデー効果により回転される偏光
を示し、かつファイバの曲線部分における複屈折の正し
い量が存在しない状態を示す。第９図は、第８図の光波
とファイバループの略図であり、第９図のファイバの曲
線部分が偏光方向を変換するのに充分な直線複屈折率を
有している点において興なり、そのため定位置の観察者
の視点からの直論部分における偏光が同一であり、それ
によってファラデー効果が相殺するよりもむしろ相互に
重畳する状態を示す。第１０Ａ図ないし第１０Ｆ図は、
直線偏光光波を略図的に示す図であり、この光波が第９
図のファイバループを伝播するときにこの光波に対する
複屈折率の影響を示す。第１１図は、２１１のファイバ
ループを示す略図であり、このループは相互に直交する
平面内に存在しており、かつ直交平面内でファイバルー
プを方向付けることにより形成される偏光誤差補償を示
す。第１２図は、ループの曲線部分に対して所望の曲率
半径を与えるような大きさの円筒体のまわりに巻回され
た第１１図のファイバループを示す略図である。第１回
巻回されたファイバを示す略図である。第１４図は、テ
ンシコンが与えられた第１２図のファイバを巻回するこ
との効果を表わす略図である。第１５図は、第１１図お
よび第１２図の技術により、軸のまわりに巻回されたフ
ァイバの斜視図である。 第１Ｌ図は、磁石の極間に配Ｗされた第１５図の軸およ
びファイバを示す略図である。第１７図および第１８図
は、光学分離器として用いるこの発明の磁気光学回転子
を示す略図である。第１９図は、たとえば第１７図およ
び第１８図の光学分離器中で、この発明の磁気光学回転
子に用いるための適切な光フアイバ偏光子の偏形式を示
す部分断面図である。第２０図は、変調器として用いる
この発明の磁気光学回転子を示す略図である。第２１図
は、磁力計として用いられるこの発明の磁気光学回転子
を示す略図である。第２２図は、光学出力信号の強度を
同期検出するための１つの好ましい検出装置を示す、第
２１図の磁力計の略図である。第２３図は、第２２図の
磁力計に用いるのに好ましい偏光制御器の斜視図である
。１２４図は、第２１図および第２２図の磁力計に用い
るのに好ましい、光フアイバ方向性結合器の部分断面平
面図である。 図において、２８は磁場、３２はファイバループ、３４
．３６は直線部分、３８は曲線部分、６０は付加的な直
線部分、６２は付加的な曲Ｉ１１部分、７０は軸、７４
．７６は円筒部分、７８は曲線部分、８０．８２は直線
部分、８４．８８はａｍ部分、８６．９０は曲線部分、
１００は磁石、１０２は回転子、１０４は偏光子、１０
８は光ファイバ、１１０は光源、１２２はファイバ、１
２４Ａないし１２４ＥＧよ直線部分、１２５は曲線部分
、１２６はファイバを示す。 特許出願人　ザ・ボード・オプ・ トラスティーズ・オプ・ザ・ レランド・スタンフォード・ 図面のｔ）雷内容に変更なし） イ２り７ イラク５ （ヤ１０ｅ　　　　　　６７０′ ９−ＩＪ （夕１６ 手続補正書（方式） １、事件の表示 ＦＩＢｍ５７年特許願第　１９５１９９　　号２、発明
の名称 磁気光学１１転子 ３、補正をする暑 事件との関係　特許出願人 住　所　　アメリカ合衆国、カリフォルニア州、スタン
フォード（番地なし） 名　称　　ザ・ボードφオプ・トラスティーズ・オプ・
ザ・レランド・スタンフォード・ジュニア・ユニバーシ
ティ代表１　　ローランス・ダプリュ・オズポーン４、
代理人 住　所　大飯市を区天神橋２丁目３番９号　八千代第一
ピル自発補正 ６、ＩＩ正の対象 願書の３．＊野田願人の代表者の−、！ｌｌ１Ｉｉなら
びに委任状および訳文 ７、補正の内容 （１）　願書の３．特許出願人の代表者の−に「ローラ
ンス・ダプリュ・オズポーン」を補充致します、その目
的で新たに調製した訂正願書を添付致します。 （２）　部層で鵬いた図面を１４＠のとおり補充致しま
す。なお内容についての変更はありません。 （３）　委任状および訳文を別紙のとおり補充致します
。 以上

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）　磁場のＢ場にさらすための光ファイバからなる
   ループを備え、前記ループは前記Ｂ場の成分に平行な第
   １の部分および第２の部分を有しており、それによって
   前記第１および第２の部分を通過する光の偏光を回転さ
   せ、前記光波の前記第１の部分におけるＢ場成分に対す
   る相対的な伝播方向がファイバの前記第２の部分におけ
   る方向と反対となるように、前記第１の部分および第２
   の部分が方向付けられており、前記第１の部分および前
   記第２の部分での偏光回転が加わるように前記光波の偏
   光方向を変換するために、前記ファイバは前記第１の部
   分および第２の部分間の前記ループの第３の部分に十分
   な直線複屈折を有することを特徴とする、光学偏光回転
   子。
2. （２）　前記第１の部分および第２の部分における前記
   光波の偏光回転方向は、前記ファイバを通る前記光波の
   伝播方向とは無関係に同一である、特許請求の範囲第１
   項記載の光学偏光回転子。
3. （３）　前記ループの前記第１の部分および前記第２の
   部分は直線であり、前記第３の部分が曲線である、特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の光学偏光回転子。
4. （４）　前記第３の部分での前記直線複屈折は、はぼ１
   ８０度に等しい前記ファイバの２個の直交偏光モードに
   おける光間に位相差を与える、特許請求の範囲第１項な
   いし第３項のいずれかに記載の光学偏光回転子。
5. （５）　前記光波は円偏光であり、かつ前記磁場が誘起
   した偏光回転は、前記円偏光光波の位相シフトとして表
   わされる、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   かに記載の光学偏光回転子。
6. （６）　前記ループに光学的に結合された光フアイバ材
   料からなる第２のループを備え、前記各ループは相互に
   直交する平面内にそれぞれ存在する、特許請求の範囲第
   １項ないし第５項のいずれかに記載の光学偏光回転子。
7. （７）　前記ファイバの前記第３の部分の少なくとも一
   部の複屈折は、前記ファイバにテンションを与えること
   により誘起される、特許請求の範囲１１項ないし第６項
   のいずれかに記載の光学偏光回転子。
8. （８）　ファイバの前記第１および第２の部分がよじら
   れている、特許請求の範囲第１項ないし第７１１のいず
   れかに記載の磁気光学回転子。
9. （９）　前記ファイバの前記第１の部分および第２の部
   分における前記光波の偏光が、実質的に直轄である、特
   許請求の範囲第１項ないし第４項記載の磁気光学回転子
   。
10. （１０）　軸をさらに備え、前記光ファイバは前記ルー
    プを形成するために前記軸に巻回されている、特許請求
    の範囲第１項ないし第９項記載の光学分１Ｌ