JPWO2014091614A1 - 光デバイス - Google Patents

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Abstract

液晶部材（１３）は、第１ファイバ（１１）から出射された光を反射させる液晶ピクセル群を有する。第２ファイバ（１５）は、液晶部材（１３）の反射光のうちの一次光が結合するコアを有する。受光部（１６）は、液晶部材（１３）の反射光のうちの高次光を受光する。制御部（１７）は、受光部（１６）による受光結果に基づいて、液晶部材（１３）の反射光の角度を変化させることにより第２ファイバ（１５）のコアに対する一次光の結合効率を制御する。

Description

本発明は、光デバイスに関する。
従来、光の増幅に関しては、単に増幅を行うだけでなく、たとえば利得や出力の制御を行うために、光信号ごとに、減衰量を調整することが行われている。そのような調整のために、たとえば、光信号の一部を抽出する分岐カプラのような光部品（分岐器）が使用される。さらに、当該光信号の光の減衰量を調節することが可能な減衰器が使用される。
特開２００６−４９４０５号公報
しかしながら、上述した従来技術では、出力光のパワーを測定するために、出力光の一部を取り出すことになり、減衰量を効率よく制御することができないという問題がある。なお、ファイバがマルチコアファイバの場合は、光の一部を取り出す（抽出する）場所が複数近接するため、抽出の自由度が小さくなり、上記の問題はより顕著になる。
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、減衰量を効率よく制御することができる光デバイスを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、第１ファイバと、前記第１ファイバから出射された光を反射させる液晶ピクセル群を有する液晶部材と、前記液晶部材の反射光のうちの一次光が結合するコアを有する第２ファイバと、前記液晶部材の反射光のうちの高次光を受光する受光部と、前記受光部による受光結果に基づいて、前記液晶部材の反射光の角度を変化させることにより前記第２ファイバのコアに対する前記一次光の結合効率を制御する制御部と、を備える光デバイスが提案される。
また、本発明の別の側面によれば、第１ファイバと、前記第１ファイバから出射された光を透過させて出射する液晶ピクセル群を有する液晶部材と、前記液晶部材の出射光のうちの一次光が結合するコアを有する第２ファイバと、前記液晶部材の出射光のうちの高次光を受光する受光部と、前記受光部による受光結果に基づいて、前記液晶部材の出射光の角度を変化させることにより前記第２ファイバのコアに対する前記一次光の結合効率を制御する制御部と、を備える光デバイスが提案される。
本発明の一側面によれば、減衰量を効率よく制御することができるという効果を奏する。
図１は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例１を示す図である。 図２は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例２を示す図である。 図３は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例３を示す図である。 図４は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例４を示す図である。 図５は、第１ファイバの一例を示す図である。 図６は、第２ファイバの一例を示す図である。 図７は、液晶部材における光の入射面の一例を示す図である。 図８は、液晶部材の構成の一例を示す図である。 図９は、液晶部材の入射面における位置ごとの透過率の一例を示す図である。 図１０は、液晶部材における光の反射の一例を示す図である。 図１１は、偏波分離板の一例を示す図である。 図１２は、偏波合成板の一例を示す図である。 図１３は、偏波成分の分離および合成の一例を示す図である。 図１４は、液晶部材の入射面に対する各偏波成分の入射の一例を示す図である。 図１５は、液晶部材から出射される各光の角度とパワーとの関係の一例を示す図である。 図１６は、液晶部材の入射面における位置ごとの透過率の制御の一例を示す図である。 図１７は、受光部における光の入射面の一例を示す図である。 図１８は、受光素子の受光面の一例を示す図である。 図１９は、受光素子の受光面の他の例を示す図である。 図２０は、増幅媒体として用いる第１ファイバの一例を示す図である。 図２１は、第１ファイバにおける光パワーを測定する構成の一例を示す図である。 図２２は、第１ファイバにおける光パワーを測定する構成の他の例を示す図である。 図２３は、光減衰装置を適用した光増幅装置の構成の一例を示す図である。 図２４は、制御回路の構成の一例を示す図である。 図２５は、主信号光パワーと高次光モニタ値との関係の一例を示す図である。 図２６は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例５を示す図である。 図２７は、第１ファイバにおける光パワーをモニタする帯域の一例を示す図である。
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる光デバイスの実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態）
（実施の形態にかかる光減衰装置の構成例１）
図１は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例１を示す図である。図１に示すように、実施の形態にかかる光減衰装置１０は、たとえば、第１ファイバ１１と、マイクロレンズ１２と、液晶部材１３と、マイクロレンズ１４と、第２ファイバ１５と、受光部１６と、制御回路１７と、を備える光デバイスである。
第１ファイバ１１は、たとえば、複数のコアを有し、複数の光を同時に伝送可能なマルチコアファイバである。第１ファイバ１１は、各コアによって伝送した各光をマイクロレンズ１２へ出射する。
マイクロレンズ１２は、第１ファイバ１１の各コアから出射された各光を透過させて液晶部材１３へ出射する。たとえば、マイクロレンズ１２は、第１ファイバ１１の各コアから出射された各光をそれぞれ平行光にして液晶部材１３へ出射するコリメートレンズ群である。
液晶部材１３には、印加電圧によって屈折率が変化するピクセル群が形成されている。たとえば、液晶部材１３は、ピクセル群をワンチップで形成することによって実現される。図１に示す液晶部材１３は、マイクロレンズ１２から出射された各光を反射させる反射型の液晶セルである。たとえば、液晶部材１３は、ＬＣＯＳ等の駆動ＩＣ集積型液晶素子によって実現することができる。
たとえば、液晶部材１３には、非特許文献（Ｙａｓｕｋｉ Ｓａｋｕｒａｉ，Ｍａｓａｈｉｒｏ Ｋａｗａｓｕｇｉ，Ｙｕｊｉ Ｈｏｔｔａ，ＭＤ．Ｓａａｄ Ｋｈａｎ，Ｈｉｓａｓｈｉ Ｏｇｕｒｉ，Ｋａｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｔａｋｅｕｃｈｉ，Ｓａｃｈｉｋｏ Ｍｉｃｈｉｈａｔａ，ａｎｄ Ｎｏｂｏｒｕ Ｕｅｈａｒａ、「ＬＣＯＳ−Ｂａｓｅｄ ４ｘ４ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｃｒｏｓｓ−Ｃｏｎｎｅｃｔ Ｓｗｉｔｃｈ Ｆｏｒ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ＲＯＡＤＭｓ」、２０１１年６月）の技術を適用することができる。
液晶部材１３の反射光には、一次光および高次光（二次光、三次光、…）が含まれる。フーリエ結像光学上、高次光の反射角度は一次光の反射角度より大きくなるため、一次光および高次光は互いに異なる方向に出射される。液晶部材１３の反射光のうちの一次光はマイクロレンズ１４へ出射される。また、液晶部材１３の反射光のうちの高次光は受光部１６へ出射される。また、液晶部材１３のピクセル群の各印加電圧は制御回路１７によって制御される。制御回路１７による液晶部材１３の制御については後述する。
マイクロレンズ１４は、液晶部材１３から出射された各光（一次光）を透過させて第２ファイバ１５へ出射する。たとえば、マイクロレンズ１４は、液晶部材１３から出射された各光をそれぞれ集光して第２ファイバ１５の各コアに入射させる集光レンズ群である。
第２ファイバ１５は、たとえば、複数のコアを有し、複数の光を同時に伝送可能なマルチコアファイバである。マイクロレンズ１４から出射された各光は、それぞれ第２ファイバ１５の各コアに結合する。第２ファイバ１５は、各コアに結合した各光を出力する。これにより、第１ファイバ１１の各コアによって入力された各光をそれぞれ第２ファイバ１５の各コアによって出力することができる。また、第２ファイバ１５から出力される各光のパワーは、マイクロレンズ１４から出射された各光の第２ファイバ１５の各コアへの結合効率によって変化する。
受光部１６は、液晶部材１３から出射された各光（高次光）を受光する。たとえば、受光部１６は、第１ファイバ１１の各コアから出射され、液晶部材１３によって反射した各光に対応する各受光器を有する。受光部１６は、受光した各光のパワーに応じた各信号を制御回路１７へ出力する。
制御回路１７は、受光部１６から出力された信号に基づいて、液晶部材１３の各ピクセルの印加電圧を制御することにより、液晶部材１３における各光の反射角度を制御する。たとえば、制御回路１７は、マイクロレンズ１２から液晶部材１３へ入射される光のそれぞれについて、光ビームの等位相面が所定値になるように液晶部材１３のピクセル群の各印加電圧を制御する。
これにより、液晶部材１３における一次光および高次光の反射角度がともに変化する。このため、第２ファイバ１５におけるコアに対する一次光の結合効率が変化し、第２ファイバ１５から出力される光の減衰量を可変にすることができる。また、一次光の反射角度とともに高次光の反射角度も変化するため、受光部１６における高次光の結合効率が変化する。そして、第２ファイバ１５における一次光の結合効率と、受光部１６における高次光の結合効率と、の間には一定の関係があるため、受光部１６によって得られる信号に基づいて、第２ファイバ１５から出力される光のパワーをモニタすることができる。
このように、光減衰装置１０によれば、第１ファイバ１１からの各光を液晶部材１３で反射させて第２ファイバ１５への結合効率を可変にすることにより各光のパワーを個別制御することが可能になる。また、液晶部材１３から出射される高次光を受光することにより出力パワーのモニタも可能になる。
たとえば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ：微小電気機械素子）ミラーを用いる構成では、マルチコアファイバの各コアから出射される互いに近接した各光の出射角度を個別に制御することは困難である。これに対して、光減衰装置１０においては、たとえば微細液晶技術によりワンチップで実現可能な液晶部材１３を用いることにより、第１ファイバ１１の各コアから出射される互いに近接した各光の出射角度を個別に制御することが可能になる。
また、たとえばマルチコアファイバによって伝送された各光を複数のシングルコアファイバに分岐してそれぞれ減衰器によってパワーを制御する構成に比べて、構成を簡単にすることができる。
また、液晶部材１３から出射される高次光をモニタすることにより、第２ファイバ１５から出力される各光への影響を抑えつつ、第２ファイバ１５から出力される各光のパワーをモニタすることが可能になる。また、第２ファイバ１５から出力される各光の一部を取り出す構成を設けなくてもよいため、装置の小型化を図ることができる。
このように、光減衰装置１０によれば、光の減衰量を効率よく制御することができる。
（実施の形態にかかる光減衰装置の構成例２）
図２は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例２を示す図である。図２において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２に示すように、光減衰装置１０は、図１に示した構成に加えて偏波分離板２１および偏波合成板２２，２３を備えていてもよい。
偏波分離板２１（分離部）は、第１ファイバ１１から出射され液晶部材１３へ入射される光を、互いに異なる各偏波成分に分離する。具体的には、偏波分離板２１は、マイクロレンズ１２から出射された各光を、互いに直交する各偏波成分に分離して液晶部材１３へ出射する。これにより、第１ファイバ１１の各コアから出射された各光のそれぞれを、各偏波成分に分離した状態で液晶部材１３に入射させることができる。
偏波合成板２２（第１合波部）は、液晶部材１３によって反射し第２ファイバ１５へ入射される各偏波成分の一次光を合波する。具体的には、偏波合成板２２は、各偏波成分に分離した状態で液晶部材１３によって反射した各一次光について、各偏波成分を合成してマイクロレンズ１４へ出射する。
偏波合成板２３（第２合波部）は、液晶部材１３によって反射し受光部１６へ入射される各偏波成分の高次光を合波する。具体的には、偏波合成板２３は、各偏波成分に分離した状態で液晶部材１３によって反射した各高次光について、各偏波成分を合成して受光部１６へ出射する。なお、偏波合成板２３は省いた構成とすることも可能である。
このように、入力光を互いに直交する各偏波成分に分離し、各偏波成分を液晶部材１３の異なる位置に入射させることができる。これにより、液晶部材１３が分子構造上の異方性に起因する偏波依存性を有しており、光減衰装置１０へ入力される光の偏波状態が変動しても、液晶部材１３の各位置へ入射される光の偏波状態は変動しない。このため、偏波依存性に起因する液晶部材１３における損失の変動を抑えることができる。
（実施の形態にかかる光減衰装置の構成例３）
図３は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例３を示す図である。図３において、図１，図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図３に示すように、実施の形態にかかる光減衰装置１０は、図１または図２に示した構成に加えて、アイソレータ３１、光フィルタ３２およびプリズム３３の少なくともいずれかを備えていてもよい。
アイソレータ３１は、液晶部材１３から第２ファイバ１５へ出射される各光を透過させるとともに、第２ファイバ１５の側から出射された光を遮断する。これにより、第２ファイバ１５の側から第１ファイバ１１の側への戻り光を抑えることができる。アイソレータ３１が設けられる位置は、液晶部材１３と第２ファイバ１５との間にかぎらず、たとえば第１ファイバ１１と液晶部材１３との間などであってもよい。
光フィルタ３２は、液晶部材１３から出射された各光を透過させて第２ファイバ１５へ出射する。また、光フィルタ３２は、透過させる各光の利得を等化する損失波長特性を有する。たとえば第１ファイバ１１を増幅媒体として用いる場合に、光フィルタ３２を設けることにより、第１ファイバ１１の利得波長特性を等化することができる。
光フィルタ３２は、たとえば透過させる各光の利得等化をワンチップで実現できる誘電体多層膜によって実現することができる。光フィルタ３２が設けられる位置は、液晶部材１３と第２ファイバ１５との間にかぎらず、たとえば第１ファイバ１１と液晶部材１３との間などであってもよい。
たとえば、第１ファイバ１１においてマルチモード励起を用いたダブルクラッド励起等の高励起光パワーによるマルチコア一括励起を用いる場合は、第１ファイバ１１においては伝送条件に依存せずに各コアとも飽和状態で動作する（希土類イオンの反転分布が理想的に１）。そこで、入力信号の条件がコアごとに変動しても、第１ファイバ１１における各コアの利得は一定であり、利得波長特性も一定となる。このため、コアごとに対して利得等化を行わなくても、所定の損失波長特性を有する光フィルタ３２によって一括利得等化を行うことができる。
プリズム３３は、液晶部材１３から出射された各光を透過させて第２ファイバ１５へ出射する。また、プリズム３３は、透過させる各光の波長特性を補償する特性を有する。これにより、たとえば第１ファイバ１１のコアへの入力光が波長多重光であり、液晶部材１３の屈折率に波長特性があったとしても、第２ファイバ１５から出力される各光の波長特性を補償することができる。
（実施の形態にかかる光減衰装置の構成例４）
図４は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例４を示す図である。図４において、図１〜図３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４に示すように、液晶部材１３を透過型の液晶部材としてもよい。
具体的には、図４に示す液晶部材１３は、マイクロレンズ１２から出射された各光を透過させる透過型の液晶セルである。したがって、制御回路１７によって液晶部材１３の各ピクセルの印加電圧を制御することにより、液晶部材１３から出射される各光の出射角度を制御することができる。
このように、液晶部材１３は、反射型の液晶部材（たとえば図１〜図３参照）であっても透過型の液晶部材（たとえば図４参照）であってもよい。
（第１ファイバ）
図５は、第１ファイバの一例を示す図である。図５においては、第１ファイバ１１の光の出射面を示している。図５に示すように、第１ファイバ１１は、第１クラッド１１ａと、第２クラッド１１ｂと、を有する。そして、第１クラッド１１ａにはコア５１〜５７が形成されている。コア５１〜５７は、第１ファイバ１１の出射面に露出している。また、コア５１〜５７は、たとえば希土類元素がドープされたコアである。この場合は、第１ファイバ１１は、希土類元素がドープされたマルチコアを有するマルチコアＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ：エルビウム添加ファイバ）となる。
コア５１〜５７を通過する各光は、単一波長の信号光であってもよいし、波長多重された波長多重光であってもよい。第１ファイバ１１は、コア５１〜５７を通過した各光をマイクロレンズ１２（たとえば図１〜図４参照）へ出射する。
（第２ファイバ）
図６は、第２ファイバの一例を示す図である。図６においては、第２ファイバ１５の光の入射面を示している。図６に示すように、第２ファイバ１５は、第１クラッド１５ａと、第２クラッド１５ｂと、を有する。そして、第１クラッド１５ａにはコア６１〜６７が形成されている。コア６１〜６７は、第２ファイバ１５の入射面に露出している。コア６１〜６７には、第１ファイバ１１のコア５１〜５７（たとえば図５参照）から出射され、液晶部材１３において反射した各光（一次光）が結合する。第２ファイバ１５は、コア６１〜６７に結合した各光を出力する。
なお、図６においては第２ファイバ１５がダブルクラッド構造である場合について説明したが、たとえば第２ファイバ１５を増幅媒体として用いない場合は、第２ファイバ１５をシングルクラッド構造としてもよい。すなわち、第２ファイバ１５において、第１クラッド１５ａを省き、第２クラッド１５ｂのみを有するファイバとしてもよい。
（液晶部材における光の入射面）
図７は、液晶部材における光の入射面の一例を示す図である。図７に示すように、液晶部材１３における光の入射面には液晶ピクセル群７０が形成されている。入射光７１〜７７は、第１ファイバ１１のコア５１〜５７（たとえば図５参照）から出射された各光を示している。液晶ピクセル群７０は、入射光７１〜７７のそれぞれが複数のピクセルにまたがって入射されるように形成されている。
たとえば、入射光７１の反射角度は、液晶ピクセル群７０のうちの入射光７１が入射される液晶ピクセル群７０ａの各屈折率の勾配（屈折率差）を制御することによって調整することができる。同様に、入射光７２〜７７の反射角度についても、液晶ピクセル群７０のうちのそれぞれ入射光７２〜７７が入射されるピクセル群の各屈折率の勾配を制御することによって調整することができる。
たとえば、液晶部材１３の入斜面上の一方向にのみ液晶ピクセル群７０ａの各屈折率に勾配をつけ、液晶部材１３の入斜面上の他の方向においては液晶ピクセル群７０ａの各屈折率を一定にする。これにより、液晶部材１３へ入射した光を拡散させずに反射角度を制御することができる。
（液晶部材におけるピクセル）
図８は、液晶部材の構成の一例を示す図である。図８に示すように、液晶部材１３は、シリコン基板８１と、アクティブマトリクス回路８２と、アルミ電極８３ａ〜８３ｅと、配向層８４と、液晶分子層８５と、配向層８６と、透明電極８７と、透明基板８８と、を有する。液晶部材１３の入射面のうち、アルミ電極８３ａ〜８３ｅが形成される各部分がそれぞれ１つのピクセルとなる。
アクティブマトリクス回路８２は、アルミ電極８３ａ〜８３ｅに対してそれぞれ電圧を印加する。制御回路１７（たとえば図１〜図４参照）は、アクティブマトリクス回路８２を介して、アルミ電極８３ａ〜８３ｅに印加される各電圧を制御する。これにより、液晶分子層８５に含まれる各液晶分子の方向が変化し、液晶部材１３への入射光８０に対する屈折率が変化する。
（液晶部材の入射面における位置ごとの透過率）
図９は、液晶部材の入射面における位置ごとの透過率の一例を示す図である。図９において、横軸は液晶部材１３の入射面における位置を示し、縦軸は液晶部材１３の屈折率を示している。横軸の領域９１は、液晶部材１３の入射面において１つの光（たとえば図７に示した入射光７１）が入射される領域を示している。
図９に示すように、領域９１に含まれる各セルに印加する各電圧に勾配をつけ、領域９１に含まれる各セルの屈折率に勾配（屈折率差）をつけることにより、液晶部材１３からの光の反射角度を、液晶部材１３に対する光の入射角度と異なる角度にすることが可能になる。そして、領域９１に含まれる各セルの屈折率の勾配（屈折率差）を制御することにより、領域９１に入射した光の反射角度を制御することができる。
（液晶部材における光の反射）
図１０は、液晶部材における光の反射の一例を示す図である。図１０の入射光１０１〜１０３は、液晶部材１３への各入射光である。反射光１０１ａ〜１０３ａは、それぞれ入射光１０１〜１０３の反射光のうちの高次光である。反射光１０１ｂ〜１０３ｂは、それぞれ入射光１０１〜１０３の反射光のうちの一次光である。液晶部材１３の各ピクセルへの各印加電圧を制御することにより、図１０に示すように、液晶部材１３への入射光１０１〜１０３の反射角度をそれぞれ独立して制御することができる。
（偏波分離板）
図１１は、偏波分離板の一例を示す図である。図１１において、偏波分離板２１にランダム偏光の光が入射される場合について説明する。入射光１１１は、偏波分離板２１へ入射される光（１コア分）を示している。出射光１１２，１１３は、偏波分離板２１から出射される各光を示している。偏光方向１１１ａは、入射光１１１の偏光方向を示している。偏光方向１１１ａに示すように、入射光１１１はランダム偏光となっている。
偏光方向１１２ａは、出射光１１２の偏光方向を示している。偏光方向１１２ａに示すように、出射光１１２は、垂直方向の直線偏光となっている。偏光方向１１３ａは、出射光１１３の偏光方向を示している。偏光方向１１３ａに示すように、出射光１１３は、水平方向の直線偏光となっている。
図１１に示すように、偏波分離板２１は、入射光１１１を、互いに偏光方向が直交する出射光１１２，１１３に分離して出射する。なお、偏波分離板２１にはランダム偏光の光が入射される場合について説明したが、偏波分離板２１へ入射される光の偏光方向はランダム偏光に限らない。たとえば、偏波分離板２１に垂直方向の直線偏光の光が入射された場合は、出射光１１３は出射されず、出射光１１２のみが出射される。
（偏波合成板）
図１２は、偏波合成板の一例を示す図である。図１２において、入射光１２１，１２２は、偏波合成板２２へ入射される各光（１コア分）を示している。たとえば、入射光１２１，１２２は、図１１に示した出射光１１２，１１３が液晶部材１３によって反射した各光である。出射光１２３は、偏波合成板２２から出射される光を示している。
偏光方向１２１ａは、入射光１２１の偏光方向を示している。偏光方向１２１ａに示すように、入射光１２１は、垂直方向の直交偏光となっている。偏光方向１２２ａは、入射光１２２の偏光方向を示している。偏光方向１２２ａに示すように、入射光１２２は、水平方向の直交偏光となっている。偏光方向１２３ａは、出射光１２３の偏光方向を示している。偏光方向１２３ａに示すように、出射光１２３はランダム偏光となっている。
このように、偏波合成板２２は、互いに偏光方向が直交する入射光１２１，１２２を合成した出射光１２３を出射する。ここでは偏波合成板２２について説明したが、偏波合成板２３（たとえば図２〜図４参照）についても同様である。
（偏波成分の分離および合成）
図１３は、偏波成分の分離および合成の一例を示す図である。図１３においては、液晶部材１３が透過型（たとえば図４参照）である場合について説明するが、液晶部材１３が反射型（たとえば図１〜図３参照）である場合についても同様である。図１３に示すように、偏波分離板２１は、入射した光を、互いに偏光方向が直交するＰ成分とＳ成分に分離して液晶部材１３へ出射する。液晶部材１３は、それぞれ異なる位置に入射したＰ成分とＳ成分を透過させ、可変の方向へ出射する。偏波合成板２２は、液晶部材１３から出射されたＰ成分とＳ成分を合成して出射する。
（液晶部材の入射面に対する各偏波成分の入射）
図１４は、液晶部材の入射面に対する各偏波成分の入射の一例を示す図である。図１４においては、液晶部材１３の液晶ピクセル群７０のうち入射光７１が入射される液晶ピクセル群７０ａを示している。入射光７１Ｐは、入射光７１のうちのＰ成分を示している。入射光７１Ｓは、入射光７１のうちのＳ成分を示している。図１４に示すように、偏波分離板２１によって偏光分離することにより、入射光７１が入射光７１Ｐおよび入射光７１Ｓとしてそれぞれ液晶ピクセル群７０ａの異なる位置に入射される。
これにより、光減衰装置１０へ入力される光の偏波状態が変動しても、液晶部材１３の各位置へ入射される光の偏波状態は変動しないため、偏波依存性に起因する損失の変動を抑えることができる。
液晶ピクセル群７０の屈折率に偏波依存性がある場合は、たとえば液晶ピクセル群７０ａのうちの入射光７１Ｐが入射される液晶ピクセル群と入射光７１Ｓが入射される液晶ピクセル群とで屈折率を独立して制御してもよい。液晶ピクセル群７０の屈折率に偏波依存性があり、光減衰装置１０へ入力される光の偏波状態が変動しても、偏波依存性に起因する損失の変動を抑えることができる。
また、液晶ピクセル群７０の屈折率に偏波依存性がある場合は、液晶ピクセル群７０ａの各屈折率に勾配をつける方向を、入射光７１Ｐが入射される液晶ピクセル群と入射光７１Ｓが入射される液晶ピクセル群とで異なる方向にしてもよい。
（液晶部材から出射される各光の角度とパワーとの関係）
図１５は、液晶部材から出射される各光の角度とパワーとの関係の一例を示す図である。図１５において、横軸は液晶部材１３から出射される光の角度を示し、縦軸は液晶部材１３から出射される光のパワー（光パワー）を示している。
一次光１５１は、液晶部材１３から出射される光のうちの一次光である。二次光１５２は、液晶部材１３から出射される光のうちの二次光である。パワー比１５３は、一次光１５１と二次光１５２（高次光）とのパワー比である。
（液晶部材の入射面における位置ごとの透過率の制御）
図１６は、液晶部材の入射面における位置ごとの透過率の制御の一例を示す図である。図１６において、横軸は液晶部材１３の入射面の位置を示し、縦軸は液晶部材１３の屈折率を示している。領域１６０は、液晶部材１３の入射面において１つの光（たとえば図７に示した入射光７１）が入射される領域を示している。
屈折率１６１，１６２，…は、それぞれ領域１６０において互いに隣接する第１ピクセル、第２ピクセル、…の屈折率である。図１６に示すように、互いに隣接する第１ピクセル、第２ピクセル、…の屈折率は、全て異なっていなくてもよく、領域１６０において屈折率の勾配（屈折率差）が生じていればよい。図１６に示す例では、４ピクセルごとに屈折率差がΔＮずつ増加するように領域１６０の各ピクセルの印加電圧が制御されている。
図１５に示した一次光１５１と二次光１５２（高次光）とのパワー比１５３は、屈折率差ΔＮによって調整可能である。たとえば、受光部１６の精度に応じて屈折率差ΔＮを制御することにより、一次光１５１と二次光１５２（高次光）とのパワー比１５３を適切に調整することができる。
（受光部における光の入射面）
図１７は、受光部における光の入射面の一例を示す図である。受光部１６の受光面には、たとえば受光素子１７１〜１７７が設けられている。受光素子１７１〜１７７には、たとえば図７に示した入射光７１〜７７の高次の反射光がそれぞれ入射される。受光素子１７１〜１７７は、それぞれ入射した光のパワーに応じた信号を制御回路１７へ出力する。
（受光素子の受光面）
図１８は、受光素子の受光面の一例を示す図である。図１８においては受光素子１７１の受光面について説明するが、受光素子１７２〜１７７についても同様である。図１８に示すように、受光素子１７１の受光面には、光を遮るスリット１８１を設けてもよい。受光部１７１ａは、受光素子１７１の受光面のうちのスリット１８１から露出している部分である。
入射される高次光のビーム径より大きな受光素子１７１の受光径１８３に対して、スリット１８１を設け、受光素子１７１のうちの受光部１７１ａのみが受光するようにする。受光部１７１ａの受光径１８２は、たとえば、入射される高次光のビーム径程度の大きさとすることができる。
このように、受光素子１７１における高次光の受光径を縮小する遮蔽部を設けることにより、液晶部材１３から出射された一次光の第２ファイバ１５における結合効率と、液晶部材１３から出射された高次光の受光部１６における結合効率と、の相関が強くなる。このため、受光部１６からの出力信号に基づいて第２ファイバ１５からの出力パワーをより正確にモニタすることができる。
図１９は、受光素子の受光面の他の例を示す図である。図１９において、図１８に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。たとえば図２〜図４に示した構成において、偏波合成板２３を省いた構成にした場合は、受光素子１７１に対して光がＰ成分とＳ成分に分離した状態で入射される。このため、スリット１８１は、図１９に示すように、分離した状態で入射されるＰ成分とＳ成分が受光部１７１ａによって受光される形状にしてもよい。
（増幅媒体として用いる第１ファイバ）
図２０は、増幅媒体として用いる第１ファイバの一例を示す図である。図２０において、図５に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。ただし、図２０においてはコア５１〜５７の符号は省略している。
図２０に示すように、第１ファイバ１１の入力端にはマルチモード励起光源２０１が設けられていてもよい。マルチモード励起光源２０１は、マルチモードの励起光を生成して第１ファイバ１１の第１クラッド１１ａへ前方から入射される。これにより、励起光が第１クラッド１１ａの内部を信号光と同じ方向にマルチモード伝搬し、コア５１〜５７を伝搬する信号光を増幅することができる。
また、第１ファイバ１１の出力端にはマルチモード励起光源２０２が設けられていてもよい。マルチモード励起光源２０２は、マルチモードの励起光を生成して第１ファイバ１１の第１クラッド１１ａへ後方から入射される。これにより、励起光が第１クラッド１１ａの内部を信号光とは反対方向にマルチモード伝搬し、コア５１〜５７を伝搬する信号光を増幅することができる。
マルチモード励起光源２０１，２０２には、たとえば波長が０．９８［μｍ］の励起光を生成するＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：レーザダイオード）を用いることができる。また、第２ファイバ１５も第１ファイバ１１と同様に、ＥＤＦとして励起光を入射させる構成としてもよい。これにより、第１ファイバ１１および第２ファイバ１５のそれぞれをＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：エルビウム添加ファイバ増幅器）とし、２つのＥＤＦＡの間にＶＯＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ：光可変減衰器）を設けた構成とすることができる。
図２０においては双方向励起の構成について説明したが、前方励起や後方励起の構成としてもよい。すなわち、マルチモード励起光源２０１，２０２のいずれかを省いた構成としてもよい。
（第１ファイバにおける光パワーを測定する構成）
図２１は、第１ファイバにおける光パワーを測定する構成の一例を示す図である。図２１に示すように、たとえば第１ファイバ１１のコア５１〜５７の入力端付近には、それぞれ回折格子２１１〜２１７が設けられていてもよい。
回折格子２１１〜２１７は、たとえば、コア５１〜５７に対して紫外線を当てて、コア５１〜５７の長手方向に対して屈折率を周期的に変化させることによって形成することができる。そして、回折格子２１１〜２１７の面が信号光の進行方向に対して斜めになるように回折格子２１１〜２１７を形成することにより、信号光に含まれる特定波長の光を反射させ、所定の角度でコア外に出射させることができる。
たとえば回折格子２１１は、コア５１を伝搬する信号光の特定波長の光を分岐して第１ファイバ１１の側面から出射させる。同様に、回折格子２１２〜２１７は、それぞれコア５２〜５７を伝搬する信号光の特定波長の光を分岐して第１ファイバ１１の側面から出射させる。
そして、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射された各光を受光する位置に受光部２１０が設けられる。受光部２１０は、入射光１１１から出射された各光を受光し、受光パワーに応じた信号を出力する。これにより、第１ファイバ１１の入力端付近における各光のパワーをモニタすることが可能になる。
受光部２１０は、たとえば、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各光を受光する複数の受光素子を有する。
または、受光部２１０は、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各光をまとめて受光する１つの受光素子を有していてもよい。この場合は、たとえば、コア５１〜５７を伝搬する各光に対して、互いに異なる低周波ｆ１〜ｆ７で強度変調しておく。そして、受光部２１０が有する１つの受光素子によって得られた信号に対してデジタル変換およびＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）変換を行い、コア５１〜５７を伝搬する各光に含まれていた各低周波成分（ｆ１〜ｆ７）のパワーを検出する構成としてもよい。これにより、受光部２１０が１つの受光素子のみを有する構成であっても、第１ファイバ１１の入力端付近における各コアの光のパワーをモニタすることが可能になる。
デジタル変換は、たとえばＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：アナログ／デジタル変換器）によって行うことができる。ＦＦＴ変換は、たとえばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）などによって行うことができる。
または、受光部２１０が有する１つの受光素子によって得られた信号に対して、低周波ｆ１〜ｆ７によって同期検波する回路を備えることにより、コア５１〜５７を伝搬する各光に含まれていた各低周波成分（ｆ１〜ｆ７）のパワーを検出する構成としてもよい。これにより、受光部２１０が１つの受光素子のみを有する構成であっても、第１ファイバ１１の入力端付近における各コアの光のパワーをモニタすることが可能になる。
回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各光の波長は、それぞれ回折格子２１１〜２１７の間隔によって調整することができる。また、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各光の波長は、波長多重光の波長数変化などの伝送条件が変化しても利得が変化しにくい帯域の波長としてもよい。これにより、波長多重光の波長数変化などの伝送条件が変化しても利得を安定してモニタすることができる。
また、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各光は、コア５１〜５７を伝搬する波長多重光に含まれるＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：自然放出）成分であってもよい。これにより、コア５１〜５７を伝搬する波長多重光に含まれる主信号の伝送品質の劣化を抑えることができる。
または、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各光は、コア５１〜５７を伝搬する波長多重光に含まれる主信号であってもよい。この場合は、たとえば、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各主信号は狭帯域（たとえば０．１［ｎｍ］程度）の光としてもよい（たとえば図２７参照）。これにより、コア５１〜５７を伝搬する波長多重光に含まれる主信号の伝送品質の劣化を抑えることができる。
また、ここでは第１ファイバ１１の入力端付近に回折格子２１１〜２１７および受光部２１０を設ける構成としたが、第１ファイバ１１の出力端付近に回折格子２１１〜２１７および受光部２１０を設ける構成としてもよい。これにより、第１ファイバ１１の出力端付近における各コアの光のパワーをモニタすることが可能になる。また、第１ファイバ１１の入力端付近および出力端付近のそれぞれに回折格子２１１〜２１７および受光部２１０を設ける構成としてもよい。これにより、第１ファイバ１１の入力端付近および出力端付近における各コアの光のパワーをモニタすることが可能になり、第１ファイバ１１における各光の利得をモニタすることも可能になる。
このように、第１ファイバ１１のコア５１〜５７には、コア５１〜５７を伝搬する光のうちの特定波長の光を反射させて第１ファイバ１１の外部へ出射させる回折格子２１１〜２１７が設けられてもよい。そして、回折格子２１１〜２１７によって第１ファイバ１１の外部へ出射された光を受光する受光部２１０を備えることにより、第１ファイバ１１の各コアを伝搬する光のパワーをモニタ可能になる。たとえば、従来の融着型分岐カプラを用いて光を分岐する構成では互いに近接したコア５１〜５７のそれぞれを分岐することは困難であるが、回折格子２１１〜２１７を用いることによって第１ファイバ１１の各コアを伝搬する光のパワーをモニタ可能になる。
たとえば、受光部２１０は、受光パワーに応じた信号を制御回路１７へ出力する。これにより、制御回路１７が、第２ファイバ１５から出力される光のパワーに加えて、第１ファイバ１１を伝搬する光のパワーに基づいて液晶部材１３を制御することが可能になる。
図２２は、第１ファイバにおける光パワーを測定する構成の他の例を示す図である。図２２において、図２１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２２に示すように、回折格子２１１〜２１７は、第１ファイバ１１の光伝送方向に対してそれぞれ異なる位置に設けられていてもよい。
たとえば、エキシマレーザを用いてコア５１〜５７のそれぞれを狙い撃ちすることにより、回折格子２１１〜２１７をそれぞれ任意の位置に設けることが可能である。または、回折格子２１１〜２１７の面がそれぞれ異なる角度になるように回折格子２１１〜２１７を形成してもよい。
これにより、回折格子２１１〜２１７によって反射する各光を互いに近くすることが可能になり、受光部２１０の小型化を図ることができる。または、回折格子２１１〜２１７によって反射する各光を互いに離すことも可能になる。このため、受光部２１０が複数の受光素子によって各光を受光する構成において、受光素子を配置可能の間隔に応じて各光を互いに離すことが可能になる。
このように、第１ファイバ１１の光の伝搬方向における回折格子２１１〜２１７の位置や角度をそれぞれ調整することにより、第１ファイバ１１から出射される各モニタ光の光経路を調整することができる。
（光減衰装置を適用した光増幅装置の構成）
図２３は、光減衰装置を適用した光増幅装置の構成の一例を示す図である。図２３において、図４，図２０，図２１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図２３に示すように、光増幅装置２３０は、入射ファイバ２３１と、レンズ２３２と、アイソレータ２３３と、レンズ２３４と、第１ファイバ１１と、マルチモード励起光源２０１と、受光部２１０ａ，２１０ｂと、マイクロレンズ１２と、偏波分離板２１と、液晶部材１３と、偏波合成板２２と、アイソレータ３１と、光フィルタ３２（Ｆｉｌ）と、マイクロレンズ１４と、第２ファイバ１５と、偏波合成板２３と、受光部１６と、制御回路１７と、を備えている。
入射ファイバ２３１は、たとえば、複数のコアを有し、複数の光を同時に伝送可能なマルチコアファイバである。入射ファイバ２３１は、各コアによって伝送した各光をレンズ２３２へ出射する。レンズ２３２は、入射ファイバ２３１から出射された各光をアイソレータ２３３へ出射する。
アイソレータ２３３は、入射ファイバ２３１から出射された各光を透過させてレンズ２３４へ出射するとともに、レンズ２３４の側から出射された光を遮断する。レンズ２３４は、アイソレータ２３３から出射された各光を第１ファイバ１１へ出射する。
第１ファイバ１１は、入力端付近にマルチモード励起光源２０１が設けられており、増幅媒体として用いられる（たとえば図２０参照）。また、第１ファイバ１１の入力端付近には回折格子（たとえば図２１，図２２参照）が設けられ、回折格子によって第１ファイバ１１から出射する光を受光する位置に受光部２１０ａが設けられている。また、第１ファイバ１１の出力端付近には回折格子（たとえば図２１，図２２参照）が設けられ、回折格子によって第１ファイバ１１から出射する光を受光する位置に受光部２１０ｂが設けられている。
受光部２１０ａ，２１０ｂのそれぞれは、たとえば図２１，図２２に示した受光部２１０と同様の構成である。受光部２１０ａ，２１０ｂのそれぞれは、受光した光のパワーを示す信号を制御回路１７へ出力する。これにより、制御回路１７において、第１ファイバ１１への入力パワーおよび出力パワーをモニタすることができる。
マイクロレンズ１２、偏波分離板２１、液晶部材１３、偏波合成板２２、アイソレータ３１、光フィルタ３２、マイクロレンズ１４、第２ファイバ１５、偏波合成板２３、受光部１６および制御回路１７は、たとえば図４に示した構成と同様である。ただし、光増幅装置２３０の構成はこれに限らず、たとえば図１〜図３に示した反射型の液晶部材１３を備える光減衰装置１０を適用することも可能である。
また、図２３においては第１ファイバ１１を用いた増幅媒体の後段に光減衰装置１０を適用する構成について説明したが、光減衰装置１０は、第１ファイバ１１を用いた増幅媒体の前段や段間に適用することも可能である。
光増幅装置２３０によれば、入射ファイバ２３１から入力された各光を第１ファイバ１１において一括増幅するとともに、液晶部材１３の制御によって各光の減衰量を個別に制御することができる。また、液晶部材１３からの高次の反射光を受光部１６によって受光することにより、たとえば、第２ファイバ１５から出力される各光の一部を取り出す構成に比べて、第２ファイバ１５から出力される各光のパワーの低下を抑えることができる。このため、たとえばマルチモード励起光源２０１によって生成する励起光のパワーを低減し、消費電力の低減を図ることができる。
また、制御回路１７によってマルチモード励起光源２０１を制御可能にしてもよい。一例としては、制御回路１７は、受光部２１０ａの入力モニタの結果から、入力光が入力していないことを感知した場合に、マルチモード励起光源２０１による励起光の出力を停止させるようにしてもよい。
（制御回路の構成）
図２４は、制御回路の構成の一例を示す図である。図２４に示すように、制御回路１７は、高次光パワーモニタ２４１と、光パワー算出部２４２と、波長数モニタ２４３と、入力パワーモニタ２４４と、出力パワーモニタ２４５と、利得モニタ２４６と、液晶制御部２４７と、対応情報記憶部２４８と、を備えている。
高次光パワーモニタ２４１は、受光部１６から出力される信号に基づいて、液晶部材１３から出射された、各コアに対応する各光の高次光のパワーをモニタする。高次光パワーモニタ２４１は、モニタした各コアに対応する各光の高次光のパワーを光パワー算出部２４２へ通知する。
光パワー算出部２４２は、高次光パワーモニタ２４１から通知された各コアに対応する各光の高次光のパワーに基づいて、第２ファイバ１５から出力される各光のパワーをそれぞれ算出する。光パワー算出部２４２は、算出した各光のパワーを液晶制御部２４７へ出力する。
たとえば、対応情報記憶部２４８には、高次光パワーモニタ２４１によってモニタされる高次光のパワーと、第２ファイバ１５から出力される光のパワーと、の対応情報が記憶されている。たとえば、液晶部材１３に対する印加電圧を変化させながら、高次光パワーモニタ２４１によってモニタされる高次光のパワーと、第２ファイバ１５から出力される光のパワーと、を測定することによって対応情報を事前に作成することができる。
対応情報は、たとえば、高次光パワーモニタ２４１によってモニタされる高次光のパワーから、第２ファイバ１５から出力される光のパワーを算出可能な関数である。または、対応情報は、高次光パワーモニタ２４１によってモニタされる高次光のパワーと、第２ファイバ１５から出力される光のパワーと、の各組み合わせを示すテーブルなどであってもよい。光パワー算出部２４２は、対応情報記憶部２４８に記憶された対応情報に基づいて、高次光パワーモニタ２４１から通知された各コアに対応する各光の高次光のパワーに基づいて、第２ファイバ１５から出力される各光のパワーをそれぞれ導出する。
波長数モニタ２４３は、第１ファイバ１１のコアごとに、入射される信号光に含まれる波長数（波長多重数）をモニタする。たとえば、光パワー算出部２４２は、たとえば前段の光通信装置などから受信するＳＶ信号（ＳｕｐｅｒＶｉｓｏｒｙ ｓｉｇｎａｌ：監視制御信号）などに基づいて波長数をモニタする。波長数モニタ２４３は、モニタした波長数を液晶制御部２４７へ通知する。
入力パワーモニタ２４４は、図２３に示した受光部２１０ａから出力される信号に基づいて、第１ファイバ１１のコアごとに、第１ファイバ１１へ入力される信号光のパワー（入力パワー）をモニタする。入力パワーモニタ２４４は、モニタした入力パワーを利得モニタ２４６へ通知する。出力パワーモニタ２４５は、図２３に示した受光部２１０ｂから出力される信号に基づいて、第１ファイバ１１のコアごとに、第１ファイバ１１から出力される信号光のパワー（出力パワー）をモニタする。出力パワーモニタ２４５は、モニタした出力パワーを利得モニタ２４６へ通知する。
利得モニタ２４６は、入力パワーモニタ２４４から通知された入力パワーと、出力パワーモニタ２４５から通知された出力パワーと、に基づいて、第１ファイバ１１のコアごとに、第１ファイバ１１における信号光の利得をモニタする。利得モニタ２４６は、モニタした利得を液晶制御部２４７へ通知する。
液晶制御部２４７は、コアごとに、光パワー算出部２４２から通知される光パワーに基づいて、液晶部材１３の各ピクセルへの印加電圧を制御する。これにより、コアごとに、第２ファイバ１５から出力される信号光のパワーと相関を有する高次光のパワーのモニタ結果に基づいて、第２ファイバ１５から出力される信号光のパワーを制御する出力一定制御を行うことができる。
たとえば、液晶制御部２４７は、コアごとに、光パワー算出部２４２から通知されるパワーが、波長数モニタ２４３から通知される波長数に応じた目標値となるように液晶部材１３の印加電圧を制御する。これにより、コアを伝搬する信号光の波長数が変化しても、１波長あたりの出力パワーを所定値に制御することができる。
また、液晶制御部２４７は、コアごとに、利得モニタ２４６から通知される利得に基づいて、液晶部材１３の各ピクセルへの印加電圧を制御する。これにより、コアごとに、第２ファイバ１５から出力される信号光のパワーと連動する高次光のパワーのモニタ結果に基づいて、第２ファイバ１５から出力される信号光の利得を制御する利得一定制御を行うことができる。
また、液晶制御部２４７は、出力一定制御および利得一定制御を組み合わせて行ってもよい。たとえば、第１ファイバ１１には、ダブルクラッド励起により励起光が過剰に入力され、ＥＤＦの反転分布が完全に形成されて利得が最大に固定される。利得が最大に固定された状態は、たとえば利得モニタ２４６によって確認することができる。そして、光増幅装置２３０への入力条件が変化しても利得の波長特性は一定に保ちつつ、波長数モニタ２４３によるモニタ結果に基づいて液晶制御部２４７により液晶部材１３を制御することによって、コアごとに所定の出力値に制御することができる。
制御回路１７は、たとえばＦＰＧＡやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などの演算回路によって実現することができる。
また、入力パワーモニタ２４４によってモニタされる入力パワーや、出力パワーモニタ２４５によってモニタされる出力パワーを、光増幅装置２３０の立ち上げ（たとえばＡＳＥ立ち上げ）や入力光の監視アラームに利用することもできる。
また、たとえば、受光部２１０ａの入力モニタの結果に基づいてマルチモード励起光源２０１を制御する制御部を制御回路１７に設けてもよい。
（主信号光パワーと高次光モニタ値との関係）
図２５は、主信号光パワーと高次光モニタ値との関係の一例を示す図である。図２５において、横軸は、第２ファイバ１５から出力される信号光の光パワー（主信号光パワー）［ｍＷ］を示している。また、縦軸は、高次光パワーモニタ２４１によって得られるモニタ値（高次光モニタ値）［ｍＷ］を示している。
特性２５１〜２５ｎは、それぞれ第１コア、第２コア、…第ｎコアに対応する、第２ファイバ１５から出力される信号光の光パワーと、高次光パワーモニタ２４１によって得られるモニタ値と、の関係を示している。図２４に示した対応情報記憶部２４８に記憶される対応情報は、たとえば特性２５１〜２５ｎを示す対応情報である。
光パワー算出部２４２は、特性２５１〜２５ｎを示す対応情報を参照することにより、高次光パワーモニタ２４１によって得られるモニタ値に基づいて、第２ファイバ１５から出力される信号光の光パワーを導出することができる。
また、液晶部材１３において、一次光の方向がθ変化すると高次光の方向はｎθ変化すると考えることができる。このため、特性２５１〜２５ｎに示すように、第２ファイバ１５から出力される信号光の光パワーと、高次光パワーモニタ２４１によって得られるモニタ値と、は比例関係にはならず、指数関数の関係となる。
これに対して、制御回路１７は、第２ファイバ１５から出力される信号光の光パワーと、高次光パワーモニタ２４１によって得られるモニタ値（受光部１６の受光結果）と、の実測値に基づく対応情報を記憶しておいて参照する。これにより、高次光パワーモニタ２４１によって得られるモニタ値に基づいて、第２ファイバ１５から出力される信号光の光パワーをより正確に導出することができる。
（実施の形態にかかる光減衰装置の構成例５）
図２６は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例５を示す図である。図２６において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。第１ファイバ１１および第２ファイバ１５のそれぞれはシングルコアファイバであってもよい。
この場合も、第１ファイバ１１からの光を液晶部材１３で反射させて第２ファイバ１５への結合効率を可変にすることにより光のパワーを個別制御することが可能になる。また、液晶部材１３から出射される高次光を受光することにより出力パワーのモニタも可能になる。また、液晶部材１３から出射される高次光をモニタすることにより、第２ファイバ１５から出力される光への影響を抑えつつ、第２ファイバ１５から出力される光のパワーをモニタすることが可能になる。また、第２ファイバ１５から出力される光の一部を取り出す構成を設けなくてもよいため、装置の小型化を図ることができる。
このように、光減衰装置１０によれば、第１ファイバ１１および第２ファイバ１５のそれぞれがシングルコアファイバであっても光の減衰量を効率よく制御することができる。たとえば図２〜図４に示した光減衰装置１０や図２３に示した光増幅装置２３０においても同様に、マルチコアファイバに代えてシングルコアファイバを適用してもよい。
（第１ファイバにおける光パワーをモニタする帯域）
図２７は、第１ファイバにおける光パワーをモニタする帯域の一例を示す図である。図２７において、横軸は光の波長［ｎｍ］を示し、縦軸は光のパワー（光パワー）［ｄＢｍ］を示している。信号光Ｐｓ１〜Ｐｓ９は、第１ファイバ１１の１コアを伝搬する波長多重光に含まれる各主信号である。また、第１ファイバ１１の１コアを伝搬する波長多重光にはＡＳＥ成分２７１が含まれている。
たとえば、図２１，図２２に示した回折格子２１１〜２１７により、信号光Ｐｓ１〜Ｐｓ９のうちの波長が最も短い信号光Ｐｓ１の短波長側の帯域２７２の成分を反射させて受光部２１０によってモニタすることができる。または、図２１，図２２に示した回折格子２１１〜２１７により、信号光Ｐｓ１〜Ｐｓ９のうちの波長が最も長い信号光Ｐｓ９の長波長側の帯域２７３の成分を反射させて受光部２１０によってモニタしてもよい。
帯域２７２，２７３は、たとえば０．１［ｎｍ］程度の狭帯域である。これにより、信号光Ｐｓ１〜Ｐｓ９への影響を抑えつつ、第１ファイバ１１の１コアを伝搬する波長多重光のパワーをモニタすることができる。
以上説明したように、光デバイスによれば、減衰量を効率よく制御することができる。
１０ 光減衰装置
１１ 第１ファイバ
１１ａ，１５ａ 第１クラッド
１１ｂ，１５ｂ 第２クラッド
１２，１４ マイクロレンズ
１３ 液晶部材
１５ 第２ファイバ
１６，１７１ａ，２１０，２１０ａ，２１０ｂ 受光部
１７ 制御回路
２１ 偏波分離板
２２，２３ 偏波合成板
３１，２３３ アイソレータ
３２ 光フィルタ
３３ プリズム
５１〜５７，６１〜６７ コア
７０，７０ａ 液晶ピクセル群
７１，７１Ｐ，７１Ｓ，７２〜７７，８０，１０１〜１０３，１１１，１２１，１２２ 入射光
８１ シリコン基板
８２ アクティブマトリクス回路
８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅ アルミ電極
８４，８６ 配向層
８５ 液晶分子層
８７ 透明電極
８８ 透明基板
９１，１６０ 領域
１０１ａ〜１０３ａ，１０１ｂ〜１０３ｂ 反射光
１１１ａ，１１２ａ，１１３ａ，１２１ａ，１２２ａ，１２３ａ 偏光方向
１１２，１１３，１２３ 出射光
１５１ 一次光
１５２ 二次光
１５３ パワー比
１７１〜１７７ 受光素子
１８１ スリット
１８２，１８３ 受光径
２０１，２０２ マルチモード励起光源
２１１〜２１７ 回折格子
２３０ 光増幅装置
２３１ 入射ファイバ
２３２，２３４ レンズ
２４１ 高次光パワーモニタ
２４２ 光パワー算出部
２４３ 波長数モニタ
２４４ 入力パワーモニタ
２４５ 出力パワーモニタ
２４６ 利得モニタ
２４７ 液晶制御部
２４８ 対応情報記憶部
２５１〜２５ｎ 特性
本発明は、光デバイスに関する。
従来、光の増幅に関しては、単に増幅を行うだけでなく、たとえば利得や出力の制御を行うために、光信号ごとに、減衰量を調整することが行われている。そのような調整のために、たとえば、光信号の一部を抽出する分岐カプラのような光部品（分岐器）が使用される。さらに、当該光信号の光の減衰量を調節することが可能な減衰器が使用される。
特開２００６−４９４０５号公報
しかしながら、上述した従来技術では、出力光のパワーを測定するために、出力光の一部を取り出すことになり、減衰量を効率よく制御することができないという問題がある。なお、ファイバがマルチコアファイバの場合は、光の一部を取り出す（抽出する）場所が複数近接するため、抽出の自由度が小さくなり、上記の問題はより顕著になる。
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、減衰量を効率よく制御することができる光デバイスを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、第１ファイバと、前記第１ファイバから出射された光を反射させる液晶ピクセル群を有する液晶部材と、前記液晶部材の反射光のうちの一次光が結合するコアを有する第２ファイバと、前記液晶部材の反射光のうちの高次光を受光する受光部と、前記受光部による受光結果に基づいて、前記液晶部材の反射光の角度を変化させることにより前記第２ファイバのコアに対する前記一次光の結合効率を制御する制御部と、を備える光デバイスが提案される。
また、本発明の別の側面によれば、第１ファイバと、前記第１ファイバから出射された光を透過させて出射する液晶ピクセル群を有する液晶部材と、前記液晶部材の出射光のうちの一次光が結合するコアを有する第２ファイバと、前記液晶部材の出射光のうちの高次光を受光する受光部と、前記受光部による受光結果に基づいて、前記液晶部材の出射光の角度を変化させることにより前記第２ファイバのコアに対する前記一次光の結合効率を制御する制御部と、を備える光デバイスが提案される。
本発明の一側面によれば、減衰量を効率よく制御することができるという効果を奏する。
図１は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例１を示す図である。 図２は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例２を示す図である。 図３は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例３を示す図である。 図４は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例４を示す図である。 図５は、第１ファイバの一例を示す図である。 図６は、第２ファイバの一例を示す図である。 図７は、液晶部材における光の入射面の一例を示す図である。 図８は、液晶部材の構成の一例を示す図である。 図９は、液晶部材の入射面における位置ごとの透過率の一例を示す図である。 図１０は、液晶部材における光の反射の一例を示す図である。 図１１は、偏波分離板の一例を示す図である。 図１２は、偏波合成板の一例を示す図である。 図１３は、偏波成分の分離および合成の一例を示す図である。 図１４は、液晶部材の入射面に対する各偏波成分の入射の一例を示す図である。 図１５は、液晶部材から出射される各光の角度とパワーとの関係の一例を示す図である。 図１６は、液晶部材の入射面における位置ごとの透過率の制御の一例を示す図である。 図１７は、受光部における光の入射面の一例を示す図である。 図１８は、受光素子の受光面の一例を示す図である。 図１９は、受光素子の受光面の他の例を示す図である。 図２０は、増幅媒体として用いる第１ファイバの一例を示す図である。 図２１は、第１ファイバにおける光パワーを測定する構成の一例を示す図である。 図２２は、第１ファイバにおける光パワーを測定する構成の他の例を示す図である。 図２３は、光減衰装置を適用した光増幅装置の構成の一例を示す図である。 図２４は、制御回路の構成の一例を示す図である。 図２５は、主信号光パワーと高次光モニタ値との関係の一例を示す図である。 図２６は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例５を示す図である。 図２７は、第１ファイバにおける光パワーをモニタする帯域の一例を示す図である。
以下に図面を参照して、本発明にかかる光デバイスの実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態）
（実施の形態にかかる光減衰装置の構成例１）
図１は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例１を示す図である。図１に示すように、実施の形態にかかる光減衰装置１０は、たとえば、第１ファイバ１１と、マイクロレンズ１２と、液晶部材１３と、マイクロレンズ１４と、第２ファイバ１５と、受光部１６と、制御回路１７と、を備える光デバイスである。
第１ファイバ１１は、たとえば、複数のコアを有し、複数の光を同時に伝送可能なマルチコアファイバである。第１ファイバ１１は、各コアによって伝送した各光をマイクロレンズ１２へ出射する。
マイクロレンズ１２は、第１ファイバ１１の各コアから出射された各光を透過させて液晶部材１３へ出射する。たとえば、マイクロレンズ１２は、第１ファイバ１１の各コアから出射された各光をそれぞれ平行光にして液晶部材１３へ出射するコリメートレンズ群である。
液晶部材１３には、印加電圧によって屈折率が変化するピクセル群が形成されている。たとえば、液晶部材１３は、ピクセル群をワンチップで形成することによって実現される。図１に示す液晶部材１３は、マイクロレンズ１２から出射された各光を反射させる反射型の液晶セルである。たとえば、液晶部材１３は、ＬＣＯＳ等の駆動ＩＣ集積型液晶素子によって実現することができる。
たとえば、液晶部材１３には、非特許文献（Ｙａｓｕｋｉ Ｓａｋｕｒａｉ，Ｍａｓａｈｉｒｏ Ｋａｗａｓｕｇｉ，Ｙｕｊｉ Ｈｏｔｔａ，ＭＤ．Ｓａａｄ Ｋｈａｎ，Ｈｉｓａｓｈｉ Ｏｇｕｒｉ，Ｋａｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｔａｋｅｕｃｈｉ，Ｓａｃｈｉｋｏ Ｍｉｃｈｉｈａｔａ，ａｎｄ Ｎｏｂｏｒｕ Ｕｅｈａｒａ、「ＬＣＯＳ−Ｂａｓｅｄ ４ｘ４ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｃｒｏｓｓ−Ｃｏｎｎｅｃｔ Ｓｗｉｔｃｈ Ｆｏｒ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ＲＯＡＤＭｓ」、２０１１年６月）の技術を適用することができる。
液晶部材１３の反射光には、一次光および高次光（二次光、三次光、…）が含まれる。フーリエ結像光学上、高次光の反射角度は一次光の反射角度より大きくなるため、一次光および高次光は互いに異なる方向に出射される。液晶部材１３の反射光のうちの一次光はマイクロレンズ１４へ出射される。また、液晶部材１３の反射光のうちの高次光は受光部１６へ出射される。また、液晶部材１３のピクセル群の各印加電圧は制御回路１７によって制御される。制御回路１７による液晶部材１３の制御については後述する。
マイクロレンズ１４は、液晶部材１３から出射された各光（一次光）を透過させて第２ファイバ１５へ出射する。たとえば、マイクロレンズ１４は、液晶部材１３から出射された各光をそれぞれ集光して第２ファイバ１５の各コアに入射させる集光レンズ群である。
第２ファイバ１５は、たとえば、複数のコアを有し、複数の光を同時に伝送可能なマルチコアファイバである。マイクロレンズ１４から出射された各光は、それぞれ第２ファイバ１５の各コアに結合する。第２ファイバ１５は、各コアに結合した各光を出力する。これにより、第１ファイバ１１の各コアによって入力された各光をそれぞれ第２ファイバ１５の各コアによって出力することができる。また、第２ファイバ１５から出力される各光のパワーは、マイクロレンズ１４から出射された各光の第２ファイバ１５の各コアへの結合効率によって変化する。
受光部１６は、液晶部材１３から出射された各光（高次光）を受光する。たとえば、受光部１６は、第１ファイバ１１の各コアから出射され、液晶部材１３によって反射した各光に対応する各受光器を有する。受光部１６は、受光した各光のパワーに応じた各信号を制御回路１７へ出力する。
制御回路１７は、受光部１６から出力された信号に基づいて、液晶部材１３の各ピクセルの印加電圧を制御することにより、液晶部材１３における各光の反射角度を制御する。たとえば、制御回路１７は、マイクロレンズ１２から液晶部材１３へ入射される光のそれぞれについて、光ビームの等位相面が所定値になるように液晶部材１３のピクセル群の各印加電圧を制御する。
これにより、液晶部材１３における一次光および高次光の反射角度がともに変化する。このため、第２ファイバ１５におけるコアに対する一次光の結合効率が変化し、第２ファイバ１５から出力される光の減衰量を可変にすることができる。また、一次光の反射角度とともに高次光の反射角度も変化するため、受光部１６における高次光の結合効率が変化する。そして、第２ファイバ１５における一次光の結合効率と、受光部１６における高次光の結合効率と、の間には一定の関係があるため、受光部１６によって得られる信号に基づいて、第２ファイバ１５から出力される光のパワーをモニタすることができる。
このように、光減衰装置１０によれば、第１ファイバ１１からの各光を液晶部材１３で反射させて第２ファイバ１５への結合効率を可変にすることにより各光のパワーを個別制御することが可能になる。また、液晶部材１３から出射される高次光を受光することにより出力パワーのモニタも可能になる。
たとえば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ：微小電気機械素子）ミラーを用いる構成では、マルチコアファイバの各コアから出射される互いに近接した各光の出射角度を個別に制御することは困難である。これに対して、光減衰装置１０においては、たとえば微細液晶技術によりワンチップで実現可能な液晶部材１３を用いることにより、第１ファイバ１１の各コアから出射される互いに近接した各光の出射角度を個別に制御することが可能になる。
また、たとえばマルチコアファイバによって伝送された各光を複数のシングルコアファイバに分岐してそれぞれ減衰器によってパワーを制御する構成に比べて、構成を簡単にすることができる。
また、液晶部材１３から出射される高次光をモニタすることにより、第２ファイバ１５から出力される各光への影響を抑えつつ、第２ファイバ１５から出力される各光のパワーをモニタすることが可能になる。また、第２ファイバ１５から出力される各光の一部を取り出す構成を設けなくてもよいため、装置の小型化を図ることができる。
このように、光減衰装置１０によれば、光の減衰量を効率よく制御することができる。
（実施の形態にかかる光減衰装置の構成例２）
図２は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例２を示す図である。図２において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２に示すように、光減衰装置１０は、図１に示した構成に加えて偏波分離板２１および偏波合成板２２，２３を備えていてもよい。
偏波分離板２１（分離部）は、第１ファイバ１１から出射され液晶部材１３へ入射される光を、互いに異なる各偏波成分に分離する。具体的には、偏波分離板２１は、マイクロレンズ１２から出射された各光を、互いに直交する各偏波成分に分離して液晶部材１３へ出射する。これにより、第１ファイバ１１の各コアから出射された各光のそれぞれを、各偏波成分に分離した状態で液晶部材１３に入射させることができる。
偏波合成板２２（第１合波部）は、液晶部材１３によって反射し第２ファイバ１５へ入射される各偏波成分の一次光を合波する。具体的には、偏波合成板２２は、各偏波成分に分離した状態で液晶部材１３によって反射した各一次光について、各偏波成分を合成してマイクロレンズ１４へ出射する。
偏波合成板２３（第２合波部）は、液晶部材１３によって反射し受光部１６へ入射される各偏波成分の高次光を合波する。具体的には、偏波合成板２３は、各偏波成分に分離した状態で液晶部材１３によって反射した各高次光について、各偏波成分を合成して受光部１６へ出射する。なお、偏波合成板２３は省いた構成とすることも可能である。
このように、入力光を互いに直交する各偏波成分に分離し、各偏波成分を液晶部材１３の異なる位置に入射させることができる。これにより、液晶部材１３が分子構造上の異方性に起因する偏波依存性を有しており、光減衰装置１０へ入力される光の偏波状態が変動しても、液晶部材１３の各位置へ入射される光の偏波状態は変動しない。このため、偏波依存性に起因する液晶部材１３における損失の変動を抑えることができる。
（実施の形態にかかる光減衰装置の構成例３）
図３は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例３を示す図である。図３において、図１，図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図３に示すように、実施の形態にかかる光減衰装置１０は、図１または図２に示した構成に加えて、アイソレータ３１、光フィルタ３２およびプリズム３３の少なくともいずれかを備えていてもよい。
アイソレータ３１は、液晶部材１３から第２ファイバ１５へ出射される各光を透過させるとともに、第２ファイバ１５の側から出射された光を遮断する。これにより、第２ファイバ１５の側から第１ファイバ１１の側への戻り光を抑えることができる。アイソレータ３１が設けられる位置は、液晶部材１３と第２ファイバ１５との間にかぎらず、たとえば第１ファイバ１１と液晶部材１３との間などであってもよい。
光フィルタ３２は、液晶部材１３から出射された各光を透過させて第２ファイバ１５へ出射する。また、光フィルタ３２は、透過させる各光の利得を等化する損失波長特性を有する。たとえば第１ファイバ１１を増幅媒体として用いる場合に、光フィルタ３２を設けることにより、第１ファイバ１１の利得波長特性を等化することができる。
光フィルタ３２は、たとえば透過させる各光の利得等化をワンチップで実現できる誘電体多層膜によって実現することができる。光フィルタ３２が設けられる位置は、液晶部材１３と第２ファイバ１５との間にかぎらず、たとえば第１ファイバ１１と液晶部材１３との間などであってもよい。
たとえば、第１ファイバ１１においてマルチモード励起を用いたダブルクラッド励起等の高励起光パワーによるマルチコア一括励起を用いる場合は、第１ファイバ１１においては伝送条件に依存せずに各コアとも飽和状態で動作する（希土類イオンの反転分布が理想的に１）。そこで、入力信号の条件がコアごとに変動しても、第１ファイバ１１における各コアの利得は一定であり、利得波長特性も一定となる。このため、コアごとに対して利得等化を行わなくても、所定の損失波長特性を有する光フィルタ３２によって一括利得等化を行うことができる。
プリズム３３は、液晶部材１３から出射された各光を透過させて第２ファイバ１５へ出射する。また、プリズム３３は、透過させる各光の波長特性を補償する特性を有する。これにより、たとえば第１ファイバ１１のコアへの入力光が波長多重光であり、液晶部材１３の屈折率に波長特性があったとしても、第２ファイバ１５から出力される各光の波長特性を補償することができる。
（実施の形態にかかる光減衰装置の構成例４）
図４は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例４を示す図である。図４において、図１〜図３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４に示すように、液晶部材１３を透過型の液晶部材としてもよい。
具体的には、図４に示す液晶部材１３は、マイクロレンズ１２から出射された各光を透過させる透過型の液晶セルである。したがって、制御回路１７によって液晶部材１３の各ピクセルの印加電圧を制御することにより、液晶部材１３から出射される各光の出射角度を制御することができる。
このように、液晶部材１３は、反射型の液晶部材（たとえば図１〜図３参照）であっても透過型の液晶部材（たとえば図４参照）であってもよい。
（第１ファイバ）
図５は、第１ファイバの一例を示す図である。図５においては、第１ファイバ１１の光の出射面を示している。図５に示すように、第１ファイバ１１は、第１クラッド１１ａと、第２クラッド１１ｂと、を有する。そして、第１クラッド１１ａにはコア５１〜５７が形成されている。コア５１〜５７は、第１ファイバ１１の出射面に露出している。また、コア５１〜５７は、たとえば希土類元素がドープされたコアである。この場合は、第１ファイバ１１は、希土類元素がドープされたマルチコアを有するマルチコアＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ：エルビウム添加ファイバ）となる。
コア５１〜５７を通過する各光は、単一波長の信号光であってもよいし、波長多重された波長多重光であってもよい。第１ファイバ１１は、コア５１〜５７を通過した各光をマイクロレンズ１２（たとえば図１〜図４参照）へ出射する。
（第２ファイバ）
図６は、第２ファイバの一例を示す図である。図６においては、第２ファイバ１５の光の入射面を示している。図６に示すように、第２ファイバ１５は、第１クラッド１５ａと、第２クラッド１５ｂと、を有する。そして、第１クラッド１５ａにはコア６１〜６７が形成されている。コア６１〜６７は、第２ファイバ１５の入射面に露出している。コア６１〜６７には、第１ファイバ１１のコア５１〜５７（たとえば図５参照）から出射され、液晶部材１３において反射した各光（一次光）が結合する。第２ファイバ１５は、コア６１〜６７に結合した各光を出力する。
なお、図６においては第２ファイバ１５がダブルクラッド構造である場合について説明したが、たとえば第２ファイバ１５を増幅媒体として用いない場合は、第２ファイバ１５をシングルクラッド構造としてもよい。すなわち、第２ファイバ１５において、第１クラッド１５ａを省き、第２クラッド１５ｂのみを有するファイバとしてもよい。
（液晶部材における光の入射面）
図７は、液晶部材における光の入射面の一例を示す図である。図７に示すように、液晶部材１３における光の入射面には液晶ピクセル群７０が形成されている。入射光７１〜７７は、第１ファイバ１１のコア５１〜５７（たとえば図５参照）から出射された各光を示している。液晶ピクセル群７０は、入射光７１〜７７のそれぞれが複数のピクセルにまたがって入射されるように形成されている。
たとえば、入射光７１の反射角度は、液晶ピクセル群７０のうちの入射光７１が入射される液晶ピクセル群７０ａの各屈折率の勾配（屈折率差）を制御することによって調整することができる。同様に、入射光７２〜７７の反射角度についても、液晶ピクセル群７０のうちのそれぞれ入射光７２〜７７が入射されるピクセル群の各屈折率の勾配を制御することによって調整することができる。
たとえば、液晶部材１３の入斜面上の一方向にのみ液晶ピクセル群７０ａの各屈折率に勾配をつけ、液晶部材１３の入斜面上の他の方向においては液晶ピクセル群７０ａの各屈折率を一定にする。これにより、液晶部材１３へ入射した光を拡散させずに反射角度を制御することができる。
（液晶部材におけるピクセル）
図８は、液晶部材の構成の一例を示す図である。図８に示すように、液晶部材１３は、シリコン基板８１と、アクティブマトリクス回路８２と、アルミ電極８３ａ〜８３ｅと、配向層８４と、液晶分子層８５と、配向層８６と、透明電極８７と、透明基板８８と、を有する。液晶部材１３の入射面のうち、アルミ電極８３ａ〜８３ｅが形成される各部分がそれぞれ１つのピクセルとなる。
アクティブマトリクス回路８２は、アルミ電極８３ａ〜８３ｅに対してそれぞれ電圧を印加する。制御回路１７（たとえば図１〜図４参照）は、アクティブマトリクス回路８２を介して、アルミ電極８３ａ〜８３ｅに印加される各電圧を制御する。これにより、液晶分子層８５に含まれる各液晶分子の方向が変化し、液晶部材１３への入射光８０に対する屈折率が変化する。
（液晶部材の入射面における位置ごとの透過率）
図９は、液晶部材の入射面における位置ごとの透過率の一例を示す図である。図９において、横軸は液晶部材１３の入射面における位置を示し、縦軸は液晶部材１３の屈折率を示している。横軸の領域９１は、液晶部材１３の入射面において１つの光（たとえば図７に示した入射光７１）が入射される領域を示している。
図９に示すように、領域９１に含まれる各セルに印加する各電圧に勾配をつけ、領域９１に含まれる各セルの屈折率に勾配（屈折率差）をつけることにより、液晶部材１３からの光の反射角度を、液晶部材１３に対する光の入射角度と異なる角度にすることが可能になる。そして、領域９１に含まれる各セルの屈折率の勾配（屈折率差）を制御することにより、領域９１に入射した光の反射角度を制御することができる。
（液晶部材における光の反射）
図１０は、液晶部材における光の反射の一例を示す図である。図１０の入射光１０１〜１０３は、液晶部材１３への各入射光である。反射光１０１ａ〜１０３ａは、それぞれ入射光１０１〜１０３の反射光のうちの高次光である。反射光１０１ｂ〜１０３ｂは、それぞれ入射光１０１〜１０３の反射光のうちの一次光である。液晶部材１３の各ピクセルへの各印加電圧を制御することにより、図１０に示すように、液晶部材１３への入射光１０１〜１０３の反射角度をそれぞれ独立して制御することができる。
（偏波分離板）
図１１は、偏波分離板の一例を示す図である。図１１において、偏波分離板２１にランダム偏光の光が入射される場合について説明する。入射光１１１は、偏波分離板２１へ入射される光（１コア分）を示している。出射光１１２，１１３は、偏波分離板２１から出射される各光を示している。偏光方向１１１ａは、入射光１１１の偏光方向を示している。偏光方向１１１ａに示すように、入射光１１１はランダム偏光となっている。
偏光方向１１２ａは、出射光１１２の偏光方向を示している。偏光方向１１２ａに示すように、出射光１１２は、垂直方向の直線偏光となっている。偏光方向１１３ａは、出射光１１３の偏光方向を示している。偏光方向１１３ａに示すように、出射光１１３は、水平方向の直線偏光となっている。
図１１に示すように、偏波分離板２１は、入射光１１１を、互いに偏光方向が直交する出射光１１２，１１３に分離して出射する。なお、偏波分離板２１にはランダム偏光の光が入射される場合について説明したが、偏波分離板２１へ入射される光の偏光方向はランダム偏光に限らない。たとえば、偏波分離板２１に垂直方向の直線偏光の光が入射された場合は、出射光１１３は出射されず、出射光１１２のみが出射される。
（偏波合成板）
図１２は、偏波合成板の一例を示す図である。図１２において、入射光１２１，１２２は、偏波合成板２２へ入射される各光（１コア分）を示している。たとえば、入射光１２１，１２２は、図１１に示した出射光１１２，１１３が液晶部材１３によって反射した各光である。出射光１２３は、偏波合成板２２から出射される光を示している。
偏光方向１２１ａは、入射光１２１の偏光方向を示している。偏光方向１２１ａに示すように、入射光１２１は、垂直方向の直交偏光となっている。偏光方向１２２ａは、入射光１２２の偏光方向を示している。偏光方向１２２ａに示すように、入射光１２２は、水平方向の直交偏光となっている。偏光方向１２３ａは、出射光１２３の偏光方向を示している。偏光方向１２３ａに示すように、出射光１２３はランダム偏光となっている。
このように、偏波合成板２２は、互いに偏光方向が直交する入射光１２１，１２２を合成した出射光１２３を出射する。ここでは偏波合成板２２について説明したが、偏波合成板２３（たとえば図２〜図４参照）についても同様である。
（偏波成分の分離および合成）
図１３は、偏波成分の分離および合成の一例を示す図である。図１３においては、液晶部材１３が透過型（たとえば図４参照）である場合について説明するが、液晶部材１３が反射型（たとえば図１〜図３参照）である場合についても同様である。図１３に示すように、偏波分離板２１は、入射した光を、互いに偏光方向が直交するＰ成分とＳ成分に分離して液晶部材１３へ出射する。液晶部材１３は、それぞれ異なる位置に入射したＰ成分とＳ成分を透過させ、可変の方向へ出射する。偏波合成板２２は、液晶部材１３から出射されたＰ成分とＳ成分を合成して出射する。
（液晶部材の入射面に対する各偏波成分の入射）
図１４は、液晶部材の入射面に対する各偏波成分の入射の一例を示す図である。図１４においては、液晶部材１３の液晶ピクセル群７０のうち入射光７１が入射される液晶ピクセル群７０ａを示している。入射光７１Ｐは、入射光７１のうちのＰ成分を示している。入射光７１Ｓは、入射光７１のうちのＳ成分を示している。図１４に示すように、偏波分離板２１によって偏光分離することにより、入射光７１が入射光７１Ｐおよび入射光７１Ｓとしてそれぞれ液晶ピクセル群７０ａの異なる位置に入射される。
これにより、光減衰装置１０へ入力される光の偏波状態が変動しても、液晶部材１３の各位置へ入射される光の偏波状態は変動しないため、偏波依存性に起因する損失の変動を抑えることができる。
液晶ピクセル群７０の屈折率に偏波依存性がある場合は、たとえば液晶ピクセル群７０ａのうちの入射光７１Ｐが入射される液晶ピクセル群と入射光７１Ｓが入射される液晶ピクセル群とで屈折率を独立して制御してもよい。液晶ピクセル群７０の屈折率に偏波依存性があり、光減衰装置１０へ入力される光の偏波状態が変動しても、偏波依存性に起因する損失の変動を抑えることができる。
また、液晶ピクセル群７０の屈折率に偏波依存性がある場合は、液晶ピクセル群７０ａの各屈折率に勾配をつける方向を、入射光７１Ｐが入射される液晶ピクセル群と入射光７１Ｓが入射される液晶ピクセル群とで異なる方向にしてもよい。
（液晶部材から出射される各光の角度とパワーとの関係）
図１５は、液晶部材から出射される各光の角度とパワーとの関係の一例を示す図である。図１５において、横軸は液晶部材１３から出射される光の角度を示し、縦軸は液晶部材１３から出射される光のパワー（光パワー）を示している。
一次光１５１は、液晶部材１３から出射される光のうちの一次光である。二次光１５２は、液晶部材１３から出射される光のうちの二次光である。パワー比１５３は、一次光１５１と二次光１５２（高次光）とのパワー比である。
（液晶部材の入射面における位置ごとの透過率の制御）
図１６は、液晶部材の入射面における位置ごとの透過率の制御の一例を示す図である。図１６において、横軸は液晶部材１３の入射面の位置を示し、縦軸は液晶部材１３の屈折率を示している。領域１６０は、液晶部材１３の入射面において１つの光（たとえば図７に示した入射光７１）が入射される領域を示している。
屈折率１６１，１６２，…は、それぞれ領域１６０において互いに隣接する第１ピクセル、第２ピクセル、…の屈折率である。図１６に示すように、互いに隣接する第１ピクセル、第２ピクセル、…の屈折率は、全て異なっていなくてもよく、領域１６０において屈折率の勾配（屈折率差）が生じていればよい。図１６に示す例では、４ピクセルごとに屈折率差がΔＮずつ増加するように領域１６０の各ピクセルの印加電圧が制御されている。
図１５に示した一次光１５１と二次光１５２（高次光）とのパワー比１５３は、屈折率差ΔＮによって調整可能である。たとえば、受光部１６の精度に応じて屈折率差ΔＮを制御することにより、一次光１５１と二次光１５２（高次光）とのパワー比１５３を適切に調整することができる。
（受光部における光の入射面）
図１７は、受光部における光の入射面の一例を示す図である。受光部１６の受光面には、たとえば受光素子１７１〜１７７が設けられている。受光素子１７１〜１７７には、たとえば図７に示した入射光７１〜７７の高次の反射光がそれぞれ入射される。受光素子１７１〜１７７は、それぞれ入射した光のパワーに応じた信号を制御回路１７へ出力する。
（受光素子の受光面）
図１８は、受光素子の受光面の一例を示す図である。図１８においては受光素子１７１の受光面について説明するが、受光素子１７２〜１７７についても同様である。図１８に示すように、受光素子１７１の受光面には、光を遮るスリット１８１を設けてもよい。受光部１７１ａは、受光素子１７１の受光面のうちのスリット１８１から露出している部分である。
入射される高次光のビーム径より大きな受光素子１７１の受光径１８３に対して、スリット１８１を設け、受光素子１７１のうちの受光部１７１ａのみが受光するようにする。受光部１７１ａの受光径１８２は、たとえば、入射される高次光のビーム径程度の大きさとすることができる。
このように、受光素子１７１における高次光の受光径を縮小する遮蔽部を設けることにより、液晶部材１３から出射された一次光の第２ファイバ１５における結合効率と、液晶部材１３から出射された高次光の受光部１６における結合効率と、の相関が強くなる。このため、受光部１６からの出力信号に基づいて第２ファイバ１５からの出力パワーをより正確にモニタすることができる。
図１９は、受光素子の受光面の他の例を示す図である。図１９において、図１８に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。たとえば図２〜図４に示した構成において、偏波合成板２３を省いた構成にした場合は、受光素子１７１に対して光がＰ成分とＳ成分に分離した状態で入射される。このため、スリット１８１は、図１９に示すように、分離した状態で入射されるＰ成分とＳ成分が受光部１７１ａによって受光される形状にしてもよい。
（増幅媒体として用いる第１ファイバ）
図２０は、増幅媒体として用いる第１ファイバの一例を示す図である。図２０において、図５に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。ただし、図２０においてはコア５１〜５７の符号は省略している。
図２０に示すように、第１ファイバ１１の入力端にはマルチモード励起光源２０１が設けられていてもよい。マルチモード励起光源２０１は、マルチモードの励起光を生成して第１ファイバ１１の第１クラッド１１ａへ前方から入射される。これにより、励起光が第１クラッド１１ａの内部を信号光と同じ方向にマルチモード伝搬し、コア５１〜５７を伝搬する信号光を増幅することができる。
また、第１ファイバ１１の出力端にはマルチモード励起光源２０２が設けられていてもよい。マルチモード励起光源２０２は、マルチモードの励起光を生成して第１ファイバ１１の第１クラッド１１ａへ後方から入射される。これにより、励起光が第１クラッド１１ａの内部を信号光とは反対方向にマルチモード伝搬し、コア５１〜５７を伝搬する信号光を増幅することができる。
マルチモード励起光源２０１，２０２には、たとえば波長が０．９８［μｍ］の励起光を生成するＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：レーザダイオード）を用いることができる。また、第２ファイバ１５も第１ファイバ１１と同様に、ＥＤＦとして励起光を入射させる構成としてもよい。これにより、第１ファイバ１１および第２ファイバ１５のそれぞれをＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：エルビウム添加ファイバ増幅器）とし、２つのＥＤＦＡの間にＶＯＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ：光可変減衰器）を設けた構成とすることができる。
図２０においては双方向励起の構成について説明したが、前方励起や後方励起の構成としてもよい。すなわち、マルチモード励起光源２０１，２０２のいずれかを省いた構成としてもよい。
（第１ファイバにおける光パワーを測定する構成）
図２１は、第１ファイバにおける光パワーを測定する構成の一例を示す図である。図２１に示すように、たとえば第１ファイバ１１のコア５１〜５７の入力端付近には、それぞれ回折格子２１１〜２１７が設けられていてもよい。
回折格子２１１〜２１７は、たとえば、コア５１〜５７に対して紫外線を当てて、コア５１〜５７の長手方向に対して屈折率を周期的に変化させることによって形成することができる。そして、回折格子２１１〜２１７の面が信号光の進行方向に対して斜めになるように回折格子２１１〜２１７を形成することにより、信号光に含まれる特定波長の光を反射させ、所定の角度でコア外に出射させることができる。
たとえば回折格子２１１は、コア５１を伝搬する信号光の特定波長の光を分岐して第１ファイバ１１の側面から出射させる。同様に、回折格子２１２〜２１７は、それぞれコア５２〜５７を伝搬する信号光の特定波長の光を分岐して第１ファイバ１１の側面から出射させる。
そして、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射された各光を受光する位置に受光部２１０が設けられる。受光部２１０は、入射光１１１から出射された各光を受光し、受光パワーに応じた信号を出力する。これにより、第１ファイバ１１の入力端付近における各光のパワーをモニタすることが可能になる。
受光部２１０は、たとえば、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各光を受光する複数の受光素子を有する。
または、受光部２１０は、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各光をまとめて受光する１つの受光素子を有していてもよい。この場合は、たとえば、コア５１〜５７を伝搬する各光に対して、互いに異なる低周波ｆ１〜ｆ７で強度変調しておく。そして、受光部２１０が有する１つの受光素子によって得られた信号に対してデジタル変換およびＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）変換を行い、コア５１〜５７を伝搬する各光に含まれていた各低周波成分（ｆ１〜ｆ７）のパワーを検出する構成としてもよい。これにより、受光部２１０が１つの受光素子のみを有する構成であっても、第１ファイバ１１の入力端付近における各コアの光のパワーをモニタすることが可能になる。
デジタル変換は、たとえばＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：アナログ／デジタル変換器）によって行うことができる。ＦＦＴ変換は、たとえばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）などによって行うことができる。
または、受光部２１０が有する１つの受光素子によって得られた信号に対して、低周波ｆ１〜ｆ７によって同期検波する回路を備えることにより、コア５１〜５７を伝搬する各光に含まれていた各低周波成分（ｆ１〜ｆ７）のパワーを検出する構成としてもよい。これにより、受光部２１０が１つの受光素子のみを有する構成であっても、第１ファイバ１１の入力端付近における各コアの光のパワーをモニタすることが可能になる。
回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各光の波長は、それぞれ回折格子２１１〜２１７の間隔によって調整することができる。また、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各光の波長は、波長多重光の波長数変化などの伝送条件が変化しても利得が変化しにくい帯域の波長としてもよい。これにより、波長多重光の波長数変化などの伝送条件が変化しても利得を安定してモニタすることができる。
また、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各光は、コア５１〜５７を伝搬する波長多重光に含まれるＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：自然放出）成分であってもよい。これにより、コア５１〜５７を伝搬する波長多重光に含まれる主信号の伝送品質の劣化を抑えることができる。
または、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各光は、コア５１〜５７を伝搬する波長多重光に含まれる主信号であってもよい。この場合は、たとえば、回折格子２１１〜２１７によって反射して第１ファイバ１１の外部へ出射される各主信号は狭帯域（たとえば０．１［ｎｍ］程度）の光としてもよい（たとえば図２７参照）。これにより、コア５１〜５７を伝搬する波長多重光に含まれる主信号の伝送品質の劣化を抑えることができる。
また、ここでは第１ファイバ１１の入力端付近に回折格子２１１〜２１７および受光部２１０を設ける構成としたが、第１ファイバ１１の出力端付近に回折格子２１１〜２１７および受光部２１０を設ける構成としてもよい。これにより、第１ファイバ１１の出力端付近における各コアの光のパワーをモニタすることが可能になる。また、第１ファイバ１１の入力端付近および出力端付近のそれぞれに回折格子２１１〜２１７および受光部２１０を設ける構成としてもよい。これにより、第１ファイバ１１の入力端付近および出力端付近における各コアの光のパワーをモニタすることが可能になり、第１ファイバ１１における各光の利得をモニタすることも可能になる。
このように、第１ファイバ１１のコア５１〜５７には、コア５１〜５７を伝搬する光のうちの特定波長の光を反射させて第１ファイバ１１の外部へ出射させる回折格子２１１〜２１７が設けられてもよい。そして、回折格子２１１〜２１７によって第１ファイバ１１の外部へ出射された光を受光する受光部２１０を備えることにより、第１ファイバ１１の各コアを伝搬する光のパワーをモニタ可能になる。たとえば、従来の融着型分岐カプラを用いて光を分岐する構成では互いに近接したコア５１〜５７のそれぞれを分岐することは困難であるが、回折格子２１１〜２１７を用いることによって第１ファイバ１１の各コアを伝搬する光のパワーをモニタ可能になる。
たとえば、受光部２１０は、受光パワーに応じた信号を制御回路１７へ出力する。これにより、制御回路１７が、第２ファイバ１５から出力される光のパワーに加えて、第１ファイバ１１を伝搬する光のパワーに基づいて液晶部材１３を制御することが可能になる。
図２２は、第１ファイバにおける光パワーを測定する構成の他の例を示す図である。図２２において、図２１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２２に示すように、回折格子２１１〜２１７は、第１ファイバ１１の光伝送方向に対してそれぞれ異なる位置に設けられていてもよい。
たとえば、エキシマレーザを用いてコア５１〜５７のそれぞれを狙い撃ちすることにより、回折格子２１１〜２１７をそれぞれ任意の位置に設けることが可能である。または、回折格子２１１〜２１７の面がそれぞれ異なる角度になるように回折格子２１１〜２１７を形成してもよい。
これにより、回折格子２１１〜２１７によって反射する各光を互いに近くすることが可能になり、受光部２１０の小型化を図ることができる。または、回折格子２１１〜２１７によって反射する各光を互いに離すことも可能になる。このため、受光部２１０が複数の受光素子によって各光を受光する構成において、受光素子を配置可能の間隔に応じて各光を互いに離すことが可能になる。
このように、第１ファイバ１１の光の伝搬方向における回折格子２１１〜２１７の位置や角度をそれぞれ調整することにより、第１ファイバ１１から出射される各モニタ光の光経路を調整することができる。
（光減衰装置を適用した光増幅装置の構成）
図２３は、光減衰装置を適用した光増幅装置の構成の一例を示す図である。図２３において、図４，図２０，図２１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図２３に示すように、光増幅装置２３０は、入射ファイバ２３１と、レンズ２３２と、アイソレータ２３３と、レンズ２３４と、第１ファイバ１１と、マルチモード励起光源２０１と、受光部２１０ａ，２１０ｂと、マイクロレンズ１２と、偏波分離板２１と、液晶部材１３と、偏波合成板２２と、アイソレータ３１と、光フィルタ３２（Ｆｉｌ）と、マイクロレンズ１４と、第２ファイバ１５と、偏波合成板２３と、受光部１６と、制御回路１７と、を備えている。
入射ファイバ２３１は、たとえば、複数のコアを有し、複数の光を同時に伝送可能なマルチコアファイバである。入射ファイバ２３１は、各コアによって伝送した各光をレンズ２３２へ出射する。レンズ２３２は、入射ファイバ２３１から出射された各光をアイソレータ２３３へ出射する。
アイソレータ２３３は、入射ファイバ２３１から出射された各光を透過させてレンズ２３４へ出射するとともに、レンズ２３４の側から出射された光を遮断する。レンズ２３４は、アイソレータ２３３から出射された各光を第１ファイバ１１へ出射する。
第１ファイバ１１は、入力端付近にマルチモード励起光源２０１が設けられており、増幅媒体として用いられる（たとえば図２０参照）。また、第１ファイバ１１の入力端付近には回折格子（たとえば図２１，図２２参照）が設けられ、回折格子によって第１ファイバ１１から出射する光を受光する位置に受光部２１０ａが設けられている。また、第１ファイバ１１の出力端付近には回折格子（たとえば図２１，図２２参照）が設けられ、回折格子によって第１ファイバ１１から出射する光を受光する位置に受光部２１０ｂが設けられている。
受光部２１０ａ，２１０ｂのそれぞれは、たとえば図２１，図２２に示した受光部２１０と同様の構成である。受光部２１０ａ，２１０ｂのそれぞれは、受光した光のパワーを示す信号を制御回路１７へ出力する。これにより、制御回路１７において、第１ファイバ１１への入力パワーおよび出力パワーをモニタすることができる。
マイクロレンズ１２、偏波分離板２１、液晶部材１３、偏波合成板２２、アイソレータ３１、光フィルタ３２、マイクロレンズ１４、第２ファイバ１５、偏波合成板２３、受光部１６および制御回路１７は、たとえば図４に示した構成と同様である。ただし、光増幅装置２３０の構成はこれに限らず、たとえば図１〜図３に示した反射型の液晶部材１３を備える光減衰装置１０を適用することも可能である。
また、図２３においては第１ファイバ１１を用いた増幅媒体の後段に光減衰装置１０を適用する構成について説明したが、光減衰装置１０は、第１ファイバ１１を用いた増幅媒体の前段や段間に適用することも可能である。
光増幅装置２３０によれば、入射ファイバ２３１から入力された各光を第１ファイバ１１において一括増幅するとともに、液晶部材１３の制御によって各光の減衰量を個別に制御することができる。また、液晶部材１３からの高次の反射光を受光部１６によって受光することにより、たとえば、第２ファイバ１５から出力される各光の一部を取り出す構成に比べて、第２ファイバ１５から出力される各光のパワーの低下を抑えることができる。このため、たとえばマルチモード励起光源２０１によって生成する励起光のパワーを低減し、消費電力の低減を図ることができる。
また、制御回路１７によってマルチモード励起光源２０１を制御可能にしてもよい。一例としては、制御回路１７は、受光部２１０ａの入力モニタの結果から、入力光が入力していないことを感知した場合に、マルチモード励起光源２０１による励起光の出力を停止させるようにしてもよい。
（制御回路の構成）
図２４は、制御回路の構成の一例を示す図である。図２４に示すように、制御回路１７は、高次光パワーモニタ２４１と、光パワー算出部２４２と、波長数モニタ２４３と、入力パワーモニタ２４４と、出力パワーモニタ２４５と、利得モニタ２４６と、液晶制御部２４７と、対応情報記憶部２４８と、を備えている。
高次光パワーモニタ２４１は、受光部１６から出力される信号に基づいて、液晶部材１３から出射された、各コアに対応する各光の高次光のパワーをモニタする。高次光パワーモニタ２４１は、モニタした各コアに対応する各光の高次光のパワーを光パワー算出部２４２へ通知する。
光パワー算出部２４２は、高次光パワーモニタ２４１から通知された各コアに対応する各光の高次光のパワーに基づいて、第２ファイバ１５から出力される各光のパワーをそれぞれ算出する。光パワー算出部２４２は、算出した各光のパワーを液晶制御部２４７へ出力する。
たとえば、対応情報記憶部２４８には、高次光パワーモニタ２４１によってモニタされる高次光のパワーと、第２ファイバ１５から出力される光のパワーと、の対応情報が記憶されている。たとえば、液晶部材１３に対する印加電圧を変化させながら、高次光パワーモニタ２４１によってモニタされる高次光のパワーと、第２ファイバ１５から出力される光のパワーと、を測定することによって対応情報を事前に作成することができる。
対応情報は、たとえば、高次光パワーモニタ２４１によってモニタされる高次光のパワーから、第２ファイバ１５から出力される光のパワーを算出可能な関数である。または、対応情報は、高次光パワーモニタ２４１によってモニタされる高次光のパワーと、第２ファイバ１５から出力される光のパワーと、の各組み合わせを示すテーブルなどであってもよい。光パワー算出部２４２は、対応情報記憶部２４８に記憶された対応情報に基づいて、高次光パワーモニタ２４１から通知された各コアに対応する各光の高次光のパワーに基づいて、第２ファイバ１５から出力される各光のパワーをそれぞれ導出する。
波長数モニタ２４３は、第１ファイバ１１のコアごとに、入射される信号光に含まれる波長数（波長多重数）をモニタする。たとえば、光パワー算出部２４２は、たとえば前段の光通信装置などから受信するＳＶ信号（ＳｕｐｅｒＶｉｓｏｒｙ ｓｉｇｎａｌ：監視制御信号）などに基づいて波長数をモニタする。波長数モニタ２４３は、モニタした波長数を液晶制御部２４７へ通知する。
入力パワーモニタ２４４は、図２３に示した受光部２１０ａから出力される信号に基づいて、第１ファイバ１１のコアごとに、第１ファイバ１１へ入力される信号光のパワー（入力パワー）をモニタする。入力パワーモニタ２４４は、モニタした入力パワーを利得モニタ２４６へ通知する。出力パワーモニタ２４５は、図２３に示した受光部２１０ｂから出力される信号に基づいて、第１ファイバ１１のコアごとに、第１ファイバ１１から出力される信号光のパワー（出力パワー）をモニタする。出力パワーモニタ２４５は、モニタした出力パワーを利得モニタ２４６へ通知する。
利得モニタ２４６は、入力パワーモニタ２４４から通知された入力パワーと、出力パワーモニタ２４５から通知された出力パワーと、に基づいて、第１ファイバ１１のコアごとに、第１ファイバ１１における信号光の利得をモニタする。利得モニタ２４６は、モニタした利得を液晶制御部２４７へ通知する。
液晶制御部２４７は、コアごとに、光パワー算出部２４２から通知される光パワーに基づいて、液晶部材１３の各ピクセルへの印加電圧を制御する。これにより、コアごとに、第２ファイバ１５から出力される信号光のパワーと相関を有する高次光のパワーのモニタ結果に基づいて、第２ファイバ１５から出力される信号光のパワーを制御する出力一定制御を行うことができる。
たとえば、液晶制御部２４７は、コアごとに、光パワー算出部２４２から通知されるパワーが、波長数モニタ２４３から通知される波長数に応じた目標値となるように液晶部材１３の印加電圧を制御する。これにより、コアを伝搬する信号光の波長数が変化しても、１波長あたりの出力パワーを所定値に制御することができる。
また、液晶制御部２４７は、コアごとに、利得モニタ２４６から通知される利得に基づいて、液晶部材１３の各ピクセルへの印加電圧を制御する。これにより、コアごとに、第２ファイバ１５から出力される信号光のパワーと連動する高次光のパワーのモニタ結果に基づいて、第２ファイバ１５から出力される信号光の利得を制御する利得一定制御を行うことができる。
また、液晶制御部２４７は、出力一定制御および利得一定制御を組み合わせて行ってもよい。たとえば、第１ファイバ１１には、ダブルクラッド励起により励起光が過剰に入力され、ＥＤＦの反転分布が完全に形成されて利得が最大に固定される。利得が最大に固定された状態は、たとえば利得モニタ２４６によって確認することができる。そして、光増幅装置２３０への入力条件が変化しても利得の波長特性は一定に保ちつつ、波長数モニタ２４３によるモニタ結果に基づいて液晶制御部２４７により液晶部材１３を制御することによって、コアごとに所定の出力値に制御することができる。
制御回路１７は、たとえばＦＰＧＡやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などの演算回路によって実現することができる。
また、入力パワーモニタ２４４によってモニタされる入力パワーや、出力パワーモニタ２４５によってモニタされる出力パワーを、光増幅装置２３０の立ち上げ（たとえばＡＳＥ立ち上げ）や入力光の監視アラームに利用することもできる。
また、たとえば、受光部２１０ａの入力モニタの結果に基づいてマルチモード励起光源２０１を制御する制御部を制御回路１７に設けてもよい。
（主信号光パワーと高次光モニタ値との関係）
図２５は、主信号光パワーと高次光モニタ値との関係の一例を示す図である。図２５において、横軸は、第２ファイバ１５から出力される信号光の光パワー（主信号光パワー）［ｍＷ］を示している。また、縦軸は、高次光パワーモニタ２４１によって得られるモニタ値（高次光モニタ値）［ｍＷ］を示している。
特性２５１〜２５ｎは、それぞれ第１コア、第２コア、…第ｎコアに対応する、第２ファイバ１５から出力される信号光の光パワーと、高次光パワーモニタ２４１によって得られるモニタ値と、の関係を示している。図２４に示した対応情報記憶部２４８に記憶される対応情報は、たとえば特性２５１〜２５ｎを示す対応情報である。
光パワー算出部２４２は、特性２５１〜２５ｎを示す対応情報を参照することにより、高次光パワーモニタ２４１によって得られるモニタ値に基づいて、第２ファイバ１５から出力される信号光の光パワーを導出することができる。
また、液晶部材１３において、一次光の方向がθ変化すると高次光の方向はｎθ変化すると考えることができる。このため、特性２５１〜２５ｎに示すように、第２ファイバ１５から出力される信号光の光パワーと、高次光パワーモニタ２４１によって得られるモニタ値と、は比例関係にはならず、指数関数の関係となる。
これに対して、制御回路１７は、第２ファイバ１５から出力される信号光の光パワーと、高次光パワーモニタ２４１によって得られるモニタ値（受光部１６の受光結果）と、の実測値に基づく対応情報を記憶しておいて参照する。これにより、高次光パワーモニタ２４１によって得られるモニタ値に基づいて、第２ファイバ１５から出力される信号光の光パワーをより正確に導出することができる。
（実施の形態にかかる光減衰装置の構成例５）
図２６は、実施の形態にかかる光減衰装置の構成例５を示す図である。図２６において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。第１ファイバ１１および第２ファイバ１５のそれぞれはシングルコアファイバであってもよい。
この場合も、第１ファイバ１１からの光を液晶部材１３で反射させて第２ファイバ１５への結合効率を可変にすることにより光のパワーを個別制御することが可能になる。また、液晶部材１３から出射される高次光を受光することにより出力パワーのモニタも可能になる。また、液晶部材１３から出射される高次光をモニタすることにより、第２ファイバ１５から出力される光への影響を抑えつつ、第２ファイバ１５から出力される光のパワーをモニタすることが可能になる。また、第２ファイバ１５から出力される光の一部を取り出す構成を設けなくてもよいため、装置の小型化を図ることができる。
このように、光減衰装置１０によれば、第１ファイバ１１および第２ファイバ１５のそれぞれがシングルコアファイバであっても光の減衰量を効率よく制御することができる。たとえば図２〜図４に示した光減衰装置１０や図２３に示した光増幅装置２３０においても同様に、マルチコアファイバに代えてシングルコアファイバを適用してもよい。
（第１ファイバにおける光パワーをモニタする帯域）
図２７は、第１ファイバにおける光パワーをモニタする帯域の一例を示す図である。図２７において、横軸は光の波長［ｎｍ］を示し、縦軸は光のパワー（光パワー）［ｄＢｍ］を示している。信号光Ｐｓ１〜Ｐｓ９は、第１ファイバ１１の１コアを伝搬する波長多重光に含まれる各主信号である。また、第１ファイバ１１の１コアを伝搬する波長多重光にはＡＳＥ成分２７１が含まれている。
たとえば、図２１，図２２に示した回折格子２１１〜２１７により、信号光Ｐｓ１〜Ｐｓ９のうちの波長が最も短い信号光Ｐｓ１の短波長側の帯域２７２の成分を反射させて受光部２１０によってモニタすることができる。または、図２１，図２２に示した回折格子２１１〜２１７により、信号光Ｐｓ１〜Ｐｓ９のうちの波長が最も長い信号光Ｐｓ９の長波長側の帯域２７３の成分を反射させて受光部２１０によってモニタしてもよい。
帯域２７２，２７３は、たとえば０．１［ｎｍ］程度の狭帯域である。これにより、信号光Ｐｓ１〜Ｐｓ９への影響を抑えつつ、第１ファイバ１１の１コアを伝搬する波長多重光のパワーをモニタすることができる。
以上説明したように、光デバイスによれば、減衰量を効率よく制御することができる。
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）第１ファイバと、
前記第１ファイバから出射された光を反射させる液晶ピクセル群を有する液晶部材と、
前記液晶部材の反射光のうちの一次光が結合するコアを有する第２ファイバと、
前記液晶部材の反射光のうちの高次光を受光する受光部と、
前記受光部による受光結果に基づいて、前記液晶部材の反射光の角度を変化させることにより前記第２ファイバのコアに対する前記一次光の結合効率を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光デバイス。
（付記２）前記制御部は、前記液晶ピクセル群のうちの前記第１ファイバから出射された光が入射される複数の液晶ピクセルの間の屈折率差を変化させることにより、前記液晶部材の反射光の角度を変化させることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。
（付記３）前記受光部における前記高次光の受光径を縮小する遮蔽部を備えることを特徴とする付記１または２に記載の光デバイス。
（付記４）前記第１ファイバは、複数のコアを有するマルチコアファイバであり、
前記液晶部材は、前記第１ファイバの複数のコアから出射された各光を反射させ、
前記第２ファイバは、前記液晶部材の各反射光のうちの各一次光がそれぞれ結合する複数のコアを有するマルチコアファイバであり、
前記受光部は、前記液晶部材の各反射光のうちの各高次光を受光し、
前記制御部は、前記受光部による前記各高次光の受光結果に基づいて、前記液晶部材の各反射光の角度を変化させることにより前記第２ファイバの複数のコアに対する前記各一次光の結合効率をそれぞれ制御することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の光デバイス。
（付記５）前記第１ファイバは、コアにエルビウムが添加され、クラッドに励起光が入力される増幅媒体であることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の光デバイス。
（付記６）前記第１ファイバから出射された光を互いに異なる各偏波成分に分離し、分離した各偏波成分をそれぞれ前記液晶部材の異なる位置へ入射させる分離部と、
前記液晶部材によって反射した前記各偏波成分の一次光を合波し、合波した一次光を前記第２ファイバへ入射させる合波部と、
を備えることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の光デバイス。
（付記７）前記液晶部材によって反射した前記各偏波成分の高次光を合波し、合波した高次光を前記受光部へ入射させる合波部を備えることを特徴とする付記６に記載の光デバイス。
（付記８）前記第１ファイバのコアに設けられ、前記コアを伝搬する光のうちの特定波長の光を反射させて前記第１ファイバの外部へ出射させる回折格子と、
前記回折格子によって前記第１ファイバから出射された光を受光する第２受光部と、
を備え、前記制御部は、前記第２受光部による受光結果に基づいて、前記第２ファイバのコアに対する前記一次光の結合効率を制御することを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光デバイス。
（付記９）前記回折格子および前記第２受光部は、前記第１ファイバの入力端付近および出力端付近の少なくとも一方に設けられることを特徴とする付記８に記載の光デバイス。
（付記１０）前記制御部は、前記受光部による受光結果と、前記第２ファイバから出力される光のパワーと、の対応情報に基づいて、前記第２ファイバのコアに対する前記一次光の結合効率を制御することを特徴とする付記１〜９のいずれか一つに記載の光デバイス。
（付記１１）前記第１ファイバからは、波長多重された波長多重光が出射されることを特徴とする付記１〜１０のいずれか一つに記載の光デバイス。
（付記１２）前記第１ファイバと前記液晶部材の間または前記液晶部材と前記第２ファイバとの間に設けられ、前記第１ファイバにおける利得波長特性を等化する損失波長特性を有するフィルタを備えることを特徴とする付記１〜１１のいずれか一つに記載の光デバイス。
（付記１３）第１ファイバと、
前記第１ファイバから出射された光を透過させて出射する液晶ピクセル群を有する液晶部材と、
前記液晶部材の出射光のうちの一次光が結合するコアを有する第２ファイバと、
前記液晶部材の出射光のうちの高次光を受光する受光部と、
前記受光部による受光結果に基づいて、前記液晶部材の出射光の角度を変化させることにより前記第２ファイバのコアに対する前記一次光の結合効率を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光デバイス。
１０ 光減衰装置
１１ 第１ファイバ
１１ａ，１５ａ 第１クラッド
１１ｂ，１５ｂ 第２クラッド
１２，１４ マイクロレンズ
１３ 液晶部材
１５ 第２ファイバ
１６，１７１ａ，２１０，２１０ａ，２１０ｂ 受光部
１７ 制御回路
２１ 偏波分離板
２２，２３ 偏波合成板
３１，２３３ アイソレータ
３２ 光フィルタ
３３ プリズム
５１〜５７，６１〜６７ コア
７０，７０ａ 液晶ピクセル群
７１，７１Ｐ，７１Ｓ，７２〜７７，８０，１０１〜１０３，１１１，１２１，１２２ 入射光
８１ シリコン基板
８２ アクティブマトリクス回路
８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅ アルミ電極
８４，８６ 配向層
８５ 液晶分子層
８７ 透明電極
８８ 透明基板
９１，１６０ 領域
１０１ａ〜１０３ａ，１０１ｂ〜１０３ｂ 反射光
１１１ａ，１１２ａ，１１３ａ，１２１ａ，１２２ａ，１２３ａ 偏光方向
１１２，１１３，１２３ 出射光
１５１ 一次光
１５２ 二次光
１５３ パワー比
１７１〜１７７ 受光素子
１８１ スリット
１８２，１８３ 受光径
２０１，２０２ マルチモード励起光源
２１１〜２１７ 回折格子
２３０ 光増幅装置
２３１ 入射ファイバ
２３２，２３４ レンズ
２４１ 高次光パワーモニタ
２４２ 光パワー算出部
２４３ 波長数モニタ
２４４ 入力パワーモニタ
２４５ 出力パワーモニタ
２４６ 利得モニタ
２４７ 液晶制御部
２４８ 対応情報記憶部
２５１〜２５ｎ 特性

Claims (13)

  1. 第１ファイバと、
    前記第１ファイバから出射された光を反射させる液晶ピクセル群を有する液晶部材と、
    前記液晶部材の反射光のうちの一次光が結合するコアを有する第２ファイバと、
    前記液晶部材の反射光のうちの高次光を受光する受光部と、
    前記受光部による受光結果に基づいて、前記液晶部材の反射光の角度を変化させることにより前記第２ファイバのコアに対する前記一次光の結合効率を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする光デバイス。
  2. 前記制御部は、前記液晶ピクセル群のうちの前記第１ファイバから出射された光が入射される複数の液晶ピクセルの間の屈折率差を変化させることにより、前記液晶部材の反射光の角度を変化させることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
  3. 前記受光部における前記高次光の受光径を縮小する遮蔽部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光デバイス。
  4. 前記第１ファイバは、複数のコアを有するマルチコアファイバであり、
    前記液晶部材は、前記第１ファイバの複数のコアから出射された各光を反射させ、
    前記第２ファイバは、前記液晶部材の各反射光のうちの各一次光がそれぞれ結合する複数のコアを有するマルチコアファイバであり、
    前記受光部は、前記液晶部材の各反射光のうちの各高次光を受光し、
    前記制御部は、前記受光部による前記各高次光の受光結果に基づいて、前記液晶部材の各反射光の角度を変化させることにより前記第２ファイバの複数のコアに対する前記各一次光の結合効率をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光デバイス。
  5. 前記第１ファイバは、コアにエルビウムが添加され、クラッドに励起光が入力される増幅媒体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光デバイス。
  6. 前記第１ファイバから出射された光を互いに異なる各偏波成分に分離し、分離した各偏波成分をそれぞれ前記液晶部材の異なる位置へ入射させる分離部と、
    前記液晶部材によって反射した前記各偏波成分の一次光を合波し、合波した一次光を前記第２ファイバへ入射させる合波部と、
    を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光デバイス。
  7. 前記液晶部材によって反射した前記各偏波成分の高次光を合波し、合波した高次光を前記受光部へ入射させる合波部を備えることを特徴とする請求項６に記載の光デバイス。
  8. 前記第１ファイバのコアに設けられ、前記コアを伝搬する光のうちの特定波長の光を反射させて前記第１ファイバの外部へ出射させる回折格子と、
    前記回折格子によって前記第１ファイバから出射された光を受光する第２受光部と、
    を備え、前記制御部は、前記第２受光部による受光結果に基づいて、前記第２ファイバのコアに対する前記一次光の結合効率を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光デバイス。
  9. 前記回折格子および前記第２受光部は、前記第１ファイバの入力端付近および出力端付近の少なくとも一方に設けられることを特徴とする請求項８に記載の光デバイス。
  10. 前記制御部は、前記受光部による受光結果と、前記第２ファイバから出力される光のパワーと、の対応情報に基づいて、前記第２ファイバのコアに対する前記一次光の結合効率を制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の光デバイス。
  11. 前記第１ファイバからは、波長多重された波長多重光が出射されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光デバイス。
  12. 前記第１ファイバと前記液晶部材の間または前記液晶部材と前記第２ファイバとの間に設けられ、前記第１ファイバにおける利得波長特性を等化する損失波長特性を有するフィルタを備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の光デバイス。
  13. 第１ファイバと、
    前記第１ファイバから出射された光を透過させて出射する液晶ピクセル群を有する液晶部材と、
    前記液晶部材の出射光のうちの一次光が結合するコアを有する第２ファイバと、
    前記液晶部材の出射光のうちの高次光を受光する受光部と、
    前記受光部による受光結果に基づいて、前記液晶部材の出射光の角度を変化させることにより前記第２ファイバのコアに対する前記一次光の結合効率を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする光デバイス。
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