KR100304100B1 - 광가변감쇠기 - Google Patents
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Abstract
감쇠량의 온도의존성이나 파장의존성, 및 구동전류를 저감하고, 광전송장치에 용이하게 적용한 자기광학결정을 사용한 소형의 광가변감쇠기를 제공한다. 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서, 상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과, 상기 자기광학결정을 통과한 광빔을 그 편광방향에 따라 통과시키는 검광자를 갖고, 상기 검광자의 편광방향은 상기 자기광학결정에서의 편광방향의 회전이 없는 경우의 상기 광빔의 편광방향과 실질적으로 직교상태로 설정되어 있다.
Description
본 발명은 광가변감쇠기에 관한 것으로서, 특히 자기광학결정을 사용하고, 기계적인 가동부분이 없는 소형의 가변감쇠기에 관한 것이다.
광통신시스템에 있어서는, 광강도(파워)를 필요에 따파 조절할 필요가 있고, 그 때문에 광가변감쇠기가 사용되고 있다. 종래의 가변감쇠기에서는, 유리기판상에 물질을 투과광강도가 연속적으로 변화하도록 부착하고, 유리기판상의 투과위치를 기계적으로 이동하여 감쇠량이 변화된다. 종래의 가변 감쇠기는 기계적인 구조를 가지므로, 신뢰성이 낮고, 응답속도가 늦고, 형상이 대형인 것 등의 문제를 갖고 있었다. 이 때문에, 이와같은 광가변감쇠기를, 전송장치에 조립하는 것은 어렵고, 주로 측정기로서 사용되어 왔다.
근년, 광파이버증폭기의 기술이 진전되고, 광강도를 비교적 간단하게 증폭하는 것이 가능케 되고 있다. 이 때문에, 1개의 광파이버중에 파장이 다른 다수의 광을 전성시키는 파장다중통신방식의 검토가 행해지고 있다. 제 28도에, 전형적인 파장다중통신방식의 시스템구성도를 도시한다. 광파이버증폭기를 사용하면, 파장다증된 복수의 광신호를 일괄하여 증폭하는 것이 가능하고, 경제적인 광통신시스템의 구축이 가능케 된다.
광파이버증폭기를 사용한 파장다중통신시스템에서는, 전송신호의 품질은 광신호강도와 잡음강도와의 비 (광SNR)로 결정된다. 각 광신호의 광SNR을 소정의 값이상으로 보지하기 위하여는, 각 광신호의 광강도를 갖출 필요가 있다. 각 광신호의 레벨은 광원 (일반적으로는 레이저다이오드(LD)를 사용)의 출력파워의 편차, 광원마다 구비되는 각종 광부품의 삽이손실의 편차 등에 의하여 편차가 생긴다. 더우기, 광파이버증폭기도 이득의 파장의존성을 갖고, 광파이버증폭기를 통과하면, 각 파장마다 광신호의 파워가 변화한다. 이 때문에, 광신호의 파워편차를 조정하고 억압하기 위한 광가변감쇠기를 광전송장치내에 조립할 필요가 있다.
상기의 목적을 위한 광가변감쇠기로서, 특개평 6-51255 「광감쇠기」 가 제안되어 있다. 제 29도에 종래의 광가변감쇠기의 제 1의 구성예를 도시한다. 이 광가변감쇠기는 자기광학결정(magnetooptical crystal) 1, 편광자 (polarizer) 2, 자기광학결정 1에 광축과 평행으로 자계를 인가하는 제 1의 자계인가수단 3 (이 경우는 영구자석이 사용되어 있음), 자기광학결정 1에 광축과 수직으로 자계를 인가하는 제 2의 자계인가수단 4로서 구성되어 있다. 자기광학결정 1과, 제 1의 자계인가수단 3과, 제 2의 자계인가수단 4로서 패러데이회전자 9를 구성한다. 여기서는, 제 1의 자계인가수단 3에는, 영구자석이 사용되고, 제 2의 자계인가수단 4에는 인가전류에 의하여 발생자계의 강도를 조정할 수 있는 전자석이 사용되어 있다. 또, 도시하지 않은 다른 편 광자를 통과한 직선편광의 광빔 5는 자기광학결정 1 및 편광자 2를 그 순으로 통과한다.
이 광가변감쇠기에서는, 제 1의 자계인가수단 3에서 발생된 자계벡터와 제2의 자계인가수단 4에서 발생된 자계벡터와의 합성벡터(합성자계)가 자기광학결정 1에 가해진다. 이 때, 제 1의 자계인가수단 3에서 발생된 자계벡터가 포화자계보다 클 때, 합성벡터도 포화자계보다 커진다. 이 경우, 자기광학결정 1은 실질적으로 내부의 자구(磁區)를 갖는 경우에 발생하는 광빔 5의 손실은 저감된다.
제 2의 자계인가수단 4의 자계의 강도가 인가전류에 의하여 조정되면, 합성자계의 방향도 인가전류에 따라 변화한다. 합성자계의 광빔 5와 같은 방향의 성분(자화벡터)의 강도에 따라, 광빔 5의 편광방향이 패러데이효과에 의하여 회전된다. 이 패러데이회전각 θ은 일반적으로 다음식으로 표시된다.
θ =V·L·H (1)
V는 베르데트(Verdet)정수이고, 자기광학결정 1의 재질에 의하여 결정된다. L은 자기광학결정 1에서의 광로길이, H는 자계의 강도를 표시한다.
자기광학결정 1에 의하여 편광방향이 회전된 광빔 5는 편광자 2로 이동한다. 이때, 편광자 2에서의 편광방향과, 광빔 5의 편광방향이 일치하고 있는 경우, 모든 광빔 5는 편광자 2를 통과한다. 양자의 편광방향이 일치하지 않는 경우, 광빔 5의 편광자 2의 편광방향의 성분만이 통과한다. 양자의 편광 방향이 90도의 각도차를 가질 때, 광빔 5는 편광자 2를 통과하지 않고, 감쇠량이 최대로 된다.
또, 특개평 6-51255 「광감쇠기」 에는, 그 기타의 광가변감쇠기가 개시되어 있다. 제 30도에 종래의 광가변감쇠기의 제 2의 구성예를 도시한다. 본 광가변감쇠기는 광파이버 6a와, 렌즈 7a와, 웨지(wedge)형의 복굴절결정 8a와, 제 29도에 도시된 패러데이회전자 9와, 웨지형의 복굴절결정 8b와, 렌즈 7b와, 광파이버 6b로 구성되어 있다. 본 광가변감쇠기에서는, 광파이버 6a에서 공급된 광빔의 복굴절결정 8a, 8b에 의한 복굴절을 이용하여 광빔의 일부가 광파이버 6b로 인도된다. 광파이버 6b로 도입되는 량은 패러데이회전자 9에서의 광빔의 편광방향의 회전각으로 조정할 수 있으므로, 광빔의 파워를 가변케 감쇠할 수 있다.
본 광가변감쇠기는 제 29도에 도시한 광가변감쇠기와 다르고, 광파이버 6a에서 공급되는 광빔의 편광방향으로 관계없이 동작가능하다.
상기에 나타낸 광가변감쇠기는 기계적인 가동부분을 가지고 있지 않고, 소형화가 가능하다.
그러나, 상술한 자기광학결정을 사용한 종래의 광가변감쇠기에는 다음과 같은 문제점이 있다.
제 29도에 도시한 종래의 광가변감쇠기의 제 1의 구성예에서는, 광가변감쇠기에 사용하는 자기광학결정 (패러데이소자)으로서, 일반적으로 YIG나 패러데이효과를 갖는 가네트 두꺼운막(garnet thick fille) 두꺼운 막이 잘 쓰인다. 그러나, 이와같은 패러데이소자는 일반적으로 회전각도에 대한 파장의존성이나 온도의존성을 갖는다. 표1에 패러데이소자의 페러데이회전각의 파장의존성 및 온도의존성을 표시한다.
[표 1]
표1은 1550nm 밴드에서의 패러데이회전각이 45도일때의 파장과 온도의 변화에 대한 패러데이회전각의 변화를 표시하고 있다. 가네트 두꺼운막은 그 조성으로서 특성이 변화한다. 상기의 예는 비교적 큰 경우를 나타내고 있다. 상기 표1은 파장 또는 온도가 증가하였을 때, 패러데이회전각이 감소하는 것을 나타내고 있다.
또, 제 31도에 자계 H와 패러데이회전각과의 관계를 도시한다. 제 31도에서는 자계 H를 증가하면, 패러데이회전각은 기울기 V×L로 증가하고, 소정의 크기이상의 자계에서는 패러데이회전각은 포화한다. 이는 자기광학결정의 내부의 자구(磁區)가 단일자극으로 된 것을 나타낸다. 제 31도에서는 온도 또는 파장이 변화하면, 기울기 V×L이 변화한다. 이는 베르데트정수에 파장의존성, 온도의존성이 있는 것을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 종래의 자기광학결정을 사용한 광가변감쇠기에는 감쇠량의 온도의존성이나 파장의존성이 존재하는 문제가 있었다.
더우기, 광가변감쇠기를 광전송장치에 조립 하기 위하여는, 광가변감쇠기의 크기를 더 소형화하고, 구동전류를 저감할 필요가 있다.
또, 제 31도에 도시한 종래의 광가변감쇠기의 제 2의 구성예에서는 약간의 편광의존성에 의한 손실 (Polarization Dependent Lose : PDL)가 이미 생겨져 있다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 감안하여, 감쇠량의 온도의존성이나 파장의존성, 및 구동전류를 저감하고, 광전송장치에 용이하게 적용가능한 자기 광학결정을 사용한 소형의 광가변감쇠기를 제공한다.
본 발명의 그 기타의 목적은 웨지형 복굴절결정을 사용한 광가변감쇠기에서의 편광의존성에 의한 손실을 저감한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 하기의 수단을 강구한 것을 특징으로 한다.
청구항1 기재의 발명장치에서는, 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서, 상기 광빔의 편광방향을 가변으로 회전시키는 자기광학결정과, 상기 자기 광학결정을 통과한 광빔을 그 편광방향에 따라 통과시키는 검광자(檢光子)를 갖고, 상기 검광자의 편광방향은 전기 자기광학결정에서의 편광방향의 회전이 없는 경우의 상기 광빔의 편광방향과 실질적으로 직교상태로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항2 기재의 발명장치에서는, 청구항1 기재의 광가변감쇠기에 있어서, 상기 광빔을 발생하는 편광자를 더 갖고, 상기 검광자의 편광방향은 상기 편광자의 편광방향과 실질적으로 직교상태로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항3 기재의 발명장치에서는, 청구항1 또는 청구항2 기재의 광가변감쇠기에 있어서, 상기 검광자의 편광방향과, 상기 자기광학결정에서의 편광방향의 회전이 없는 경우의 상기 광빔의 편광방향은 80도±30도의 각도로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항4 기재의 발명장치에서는, 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서, 상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과, 상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 전기적으로 발생하는 자기회로와, 상기 자기 회로의 내부 및 근방의 어느 쪽에 설치되고, 상기 자기회로로 전기적으로 발생하는 자계와 실질적으로 평행하게 상기 자기광학결정에 인가되는 바이어스 자계를 발생하는 영구자석을 갖고, 상기 자기회로로 전기적으로 발생하는 자계를 상실한 경우에도, 상기 자기광학결정에 자계가 인가되고 상기 광빔의 적어도 일부는 투과되는 것을 특징으로 한다.
청구항5 기재의 발명장치에서는, 광빔의 파워를 감쇠하는 팡가변감쇠기로서, 상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과, 상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 전기적으로 발생하는 자기회로와, 상기 자기 회로의 내부 및 근방의 어느 쪽에 설치되고, 상기 자기회로로 전기적으로 발생하는 자계와 실질적으로 90도 보다 작은 각도로 상기 자기광학결정에 인가 되는 바이어스자계를 발생하는 영구자석을 갖고, 상기 자기회로로 전기적으로 발생하는 자계를 상실한 경우에도, 상기 자기광학결정에 자계가 인가되고 상기 광빔의 적어도 일부는 투과되는 것을 특징으로 한다.
청구항6 기재의 발명장치에서는, 청구항4 또는 5 기재의 광가변감쇠기에 있어서, 상기 자기광학결정을 통과한 광빔을 그 편광방향에 따라 통과시키는 검광자를 더 갖고, 상기 검광자의 편광방향은 상기 자기광학결정에서의 편광 방향의 회전이 없는 경우의 상기 광빔의 편광방향과 실질적으로 직교상태로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항7 기재의 발명장치에서는, 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서, 방기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과, 상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 발생하고, 내부의 갭에 상기 자기광학결정이 삽입된 요크를 갖는 자기회로를 갖고, 상기 자기회로의 요크에서 발생된 자계가 효율좋게 상기 자기광학결정에 인가되는 것을 특징으로 한다.
청구항8 기재의 발명장치에서는, 청구항7 기재의 장가변감쇠기에 있어서, 상기 자기회로는 상기 요크의 갭의 근방에 설치되고 상기 갭에 자계를 전기적으로 발생시키 위해 적어도 1개의 코일을 더 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항9 기재의 발명장치에서는, 청구항7 기재의 광가변감쇠기에 있어서, 상기 광빔을 수속하여 상기 자기광학결정에 입사하기 위한 제 1의 렌즈를 더 갖고, 상기 제 1의 렌즈에 의하여 수속된 광빔의 사이즈에 따라 상기 요크의 갭의 간격이 좁게 되고, 그 갭에 발생하는 자계를 상기 자기광학결정에 효율좋게 인가하는 것을 특징으로 한다.
청구항10 기재의 발명장치에서는, 청구항9 기재의 광가변감쇠기에 있어서, 상기 수속된 광빔이 상기 자기광학결정을 통과한 후, 상기 수속된 광빔을 소정의 크기로 설정하기 위한 제 2의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항11 기재의 발명장치에서는, 소정의 파장대역을 갖는 광신호를 증폭하는 증폭장치로서, 파장의존성이 있는 이득특성을 갖는 광증폭기와, 자기광학결정에서의 광신호의 편광방향의 회전을 사용하여 광신호를 가변적으로 감쇠하고, 감쇠특성은 상기 광증폭기에서의 이득의 상기 파장의존성과 실질적으로 역의 파장의존성을 갖는 광가변감쇠기를 갖고, 상기 가변감쇠기에 있어서, 상기 광신호가 감쇠됨과 동시에, 상기 광증폭기에서의 이득의 상기 파장 의존성이 저감되는 것을 특징으로 한다.
청구항12 기재의 발명장치에서는, 청구항11 기재의 광증폭장치에 있어서, 상기 광가변감쇠기는 상기 광신호의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학 결정과, 상기 자기광학결정을 통과한 광신호를 그 편광방향에 따라 통과시키는 검광자를 갖고, 상기 검광자의 편광방향, 상기 광신호의 편광방향, 및 상기 자기광학결정은 소정의 감쇠량에 있어서 상기 역의 파장의존성이 실질적으로 얻을 수 있도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항13 기재의 발명장치에서는, 광증폭기에 접속되고 상기 광증폭기에서의 이득의 파장의존성을 저감하고 또한 광신호를 감쇠하기 위한 광가변감쇠기로서, 상기 광신호의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과, 상기 자기광학결정을 통과한 광신호를 그 편광방향에 따라 통과시키는 검광자를 갖고, 상기 검광자의 편광방향, 상기 광신호의 편광방향, 및 상기 자기광학결정은 소정의 감쇠량에 있어서, 상기 광증폭기의 이득의 파장의존성과 실질적으로 역의 파장의존성을 얻을 수 있도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항14 기재의 발명장치에서는, 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서, 상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과, 상기 자기광학결정을 통과한 광빔의 적어도 일부를 상기 광가변감쇠기의 출력에 인도하는 검광자와, 상기 광가변감쇠기의 출력광을 일부 분기바여 출력파워를 모니터하는 출력측수광기를 갖고, 상기 출력측수광기로 모니터한 상기 광가변감쇠기의 출력의 파워가 소정의 값으로 되도록 상기 자기광학결정에서의 상기 광빔의 편광방향이 제어되는 것을 특징으로 한다.
청구항15 기재의 발명장치에서는, 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서, 상기 광임의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과, 상기 자기광학결정을 통과한 광빔의 적어도 일부를 상기 광가변감쇠기의 출력에 인도하는 검광자와, 상기 자기광학결정에 입력되는 광빔의 입력파워를 모니터하는 입력측수광기와, 상기 광가변감쇠기의 출력파워를 모니터하는 출력측수광기를 갖고, 상기 입력측수광기로 모니터한 상기 광빔의 입력파워와 상기 출력 측수광기로 모니터한 상기 광가변감쇠기의 출력파워와의 비가 소정의 값으로 되도록 상기 자기광학결정에서의 상기 광빔의 편광방향이 제어되는 것을 특징으로 한다.
청구항16 기재의 발명장치에서는, 청구항14 또는 15 기재의 광가변감쇠기에 있어서, 상기 검광자는 복굴절결정을 포함하고, 상기 검광자에 있어서 편광이 분리된 광빔의 일부를 상기 출력측수광기에 인도하는 개구를 더 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항17 기재의 발명장치에서는, 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서, 상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과, 상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 내부의 갭에 발생하는 자기회로와, 상기 자기광학결정 및 상기 자기회로를 수용하고 기판에 실장하기 위한 틀체를 갖고, 상기 자기회로는 상기 갭의 방향이 실질적으로 상기 틀체의 높이방향으로 되도록 틀체에 실장되는 것을 특징으로 한다.
청구항18 기재의 발명장치에서는, 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서, 상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과, 상기 자기광학결정에 근접하여 두고 상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 발생하는 자기회로로서, 선단부가 다른 부분보다 가늘게 되어 있는 말발굽형(horseshoe-shaped)의 형상의 요크(yoke)를 포함하고, 상기 선단부가 상기 자기광학결정을 끼우도록 근접하고 있는 상기 자기회로를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항19 기재의 발명장치에서는, 청구항18 기재의 가변감쇠기에 있어서, 상기 자기회로는 영구자석으로 구성되고, 또 상기 자기광학결정에 근접하여 두고 상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 전기적으로 발생하는 전자석을 더 갖고, 상기 영구자석의 요크의 선단부는 상기 전자석보다 상기 자기 광학결정에 의하여 근접하고 있는 것을 특징으로 한다.
청구항20 기재의 발명장치에서는, 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서, 상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과, 적어도 일부에 반경질자성체를 포함하는 요크를 갖고, 상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 구동전류에 의하여 전기적으로 발생하는 자기회로를 갖고, 상기 구동전류의 공급이 정지하여도 상기 자계는 유지되는 것을 특징으로 한다.
청구항21 기재의 발명장치에서는, 청구항20 기재의 광가변감쇠기에 있어서, 상기 요크는 포화상태에서의 자화가 다른 복수의 반경질자성체를 부분적으로 갖고, 상기 반경질자성체 마다 자화를 제어함으로써 상기 자기회로로 발생하는 자계의 크기를 단계적으로 변경할 수 있는 것을 특징으로 한다.
청구항22 기재의 발명장치에서는, 광빔의 파일를 감쇠하는 광가변감쇠기로서, 상기 광빔을 복굴절시키는 제 1의 웨지형 복굴절결정과, 상기 제 1의 웨지형 복굴절결정으로 편광을 분리시킨 상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과, 상기 자기광학결정에 상기 광빔과 실질적으로 수직으로 인가하기 위한 자계를 발생하는 자기회로와, 상기 자기광학결정에서 출력되는 광빔을 복굴절시키는 제 2의 웨지형 복굴절결정을 갖고, 상기 제 1의 웨지형 복굴절결정으로 편광을 분리시킨 상기 광빔으로 구성되는 평면에 실질적으로 수직으로, 상기 자기회로의 자계가 상기 자기광학결정에 인가되는 것을 특징으로 한다.
제 1 도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 구성예를 도시한 도.
제 2 도는 편광자(P), 패러데이소자(FR), 검광자(A)의 배치예를 도시한 도로서, (A)는 0도배치라 칭하고, 편광자의 편광방향과 검광자의 편광방향이 평행인 경우이고, (B)는 45도배치라 칭라고, 편광자의 편광방향과 검광자의 편광방향과의 각도차가 45인 경우이고, (C)는 90도배치라 칭하고, 편광자의 편광방향과 검광자의 편광방향이 직교하고 있는 경우를 나타낸 도.
제 3 도는 0도배치인 경우의 패러데이회전각에 대한 감쇠량의 계산결과를 나타낸 도.
제 4 도는 45도배치인 경우의 패러데이회전각에 대한 감쇠량의 계산결과를 나타낸 도.
제 5 도는 90도배치인 경우의 패러데이회전각에 대한 감쇠량의 계산결과를 나타낸 도.
제 6 도는 패러데이회전각과 파장 또는 온도의 변화에 대한 패러데이회전각의 변화량과의 모식적인 관계도.
제 7 도는 편광자와 검광자의 편광방향의 각도차가 0도인 경우의, 파장에 대한 감쇠특성을 나타낸 도로서, (A)는 파장에 대한 임의의 감쇠량의 변화, (B)는 파장에 대한 임의의 감쇠량의 편차를 나타낸 도.
제 8 도는 편광자와 검광자의 편광방향의 각도차가 450도인 경우의, 파장에 대한 감쇠특성을 나타낸 도로서, (A)는 파장에 대한 임의의 감쇠량의 변화, (B)는 파장에 대한 임의의 감쇠량의 편차를 나타낸 도.
제 9 도는 편광자와 검광자의 편광방향의 각도차가 70도인 경우의, 파장에 대한 감쇠특성을 나타낸 도로서, (A)는 파장에 대한 임의의 감쇠량의 변화, (B)는 파장에 대한 임의의 감쇠량의 편차를 나타낸 도.
제 10 도는 편광자와 검광자의 편광방향의 각도차가 90도인 경우의, 파장에 대한 감쇠특성을 나타낸 도로서, (A)는 파장에 대한 임의의 감쇠량의 변화, (B)는 파장에 대한 임의의 감쇠량의 편차를 나타낸 도.
제 12 도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 다른 구성예를 도시한 도.
제 13 도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 2의 원리를 설명하기 위한 도.
제 14 도는 제 13도에 도시한 광가변감쇠기의 변경예를 도시한 도.
제 15 도는 제 14도에 도시한 광가변감쇠기의 변경예를 도시한 도.
제 16 도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 자기회로의 구성예를 도시한 도.
제 17 도는 제 16도에 도시한 광가변감쇠기의 자기회로의 변경예를 도시한 도로서, (A)는 위에서 본 단면도, (B)는 횡에서 바라본 단면도.
제 18 도는 본 발명의 광가변감쇠기의 그밖의 구성예를 도시한 도.
제 19 도는 전형적인 EDFA의 증폭특성을 나타낸 도.
제 20 도는 광가변잠쇠기가 조립된 광전송장치의 구성예를 도시한 도.
제 21 도는 광파이버증폭기의 파장의존성을 삭제하기 위하여 조정된 광가변감쇠기의 감쇠특성을 도시한 도.
제 22 도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 5의 원리를 설명하기 위한 구성예를 도시한 도.
제 23 도는 제 22도에 도시한 광가변감쇠기의 변경예를 도시한 도.
제 24 도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 6의 원리를 설명하기 위한 구성예를 도시한 도로서, (A)는 외관도, (B)는 상면도, (C)는 정면도.
제 25 도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기에 사용되는 전자석의 구성을 도시한 도.
제 26 도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 7의 원리를 설명하기 위한 구성예를 도시한 도로서, (A)는 상면도, (B)는 측면도.
제 27 도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 7의 원리를 설명하기 위한 바이어스자계의 방향패턴을 도시한 도.
제 28 도는 전형적인 파장다중통신방식의 시스템구성도.
제 29 도는 종래의 광가변감쇠기의 제 1의 구성예를 도시한 도.
제 30 도는 종래의 광가변감쇠기의 제 2의 구성예를 도시한 도.
제 31 도는 자계 H와 패러데이회전각과의 관계를 나타낸 도.
상기 발명장치는 이하와 같이 작용한다.
청구항1 내지 3중 어느 한항 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 상기 검광자의 편광방향은 상기 자기광학결정에서의 편광방향의 회전이 없는 상기 광빔의 편광방향과 실질적으로 직교상태로 설정되어 있다.
이 경우, 패러데이회전각이 크면, 파장의 변화에 대한 패러데이회전각의 변화량도 크다. 그러나, 패러데이회전각의 변화에 대한 감쇠량의 변화량은 작으므로, 파장의 변화에 대한 감쇠량의 변화량을 저감시킬 수 있다.
또, 패러데이회전각이 작으면, 파장의 변화에 대한 패러데이회전각의 변화량도 작다. 따라서, 이 경우, 패러데이회전각의 변화에 대한 감쇠량의 변화량이 크지만, 파장의 변화에 대한 감쇠량의 변화량을 저감시킬 수 있다.
따라서, 본 광가변감쇠기에서는, 감쇠량의 파장의존성을 저감시킬 수 있다. 또, 마찬가지로, 감쇠량의 온도의존성도 저감된다.
청구항4 내지 6중 어느 한항기재의 광가변감쇠기에 있어서는 영구자석으로 발생된 자계 또는 그 일부가 자기광학결정에 광빔과 평행하게 항시 인가되어 있다. 따라서, 본 광가변감쇠기에서는 고장등으로 자기회로에 인가하는 전류가 흐르지 않게 되더라도, 광빔을 투과할 수 있다. 그 결과, 전송장치의 동작에 주는 영향을 저감시킬 수 있다. 더우기, 파장 ·온도의존성을 감쇠할 수도 있다.
특히, 청구항5 기재의 광가변감쇠기에서는, 보다 간이한 구성으로, 상술한 효과를 얻을 수가 있다.
청구항7 내지 10중 어느 한항 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 자기광학 결정(패러데이소자)는 요크의 갭중에 틈이 없이 삽입된다. 따라서, 요크에서 발생된 자계는 외부에 새는 일이 없이 효율좋게 자기광학결정에 공급되고, 그 결과, 자기광학결정에 강한 자장을 균일하게 인가할 수 있다. 이로써, 자기광학결정과 요크와의 사이에 틈이 있는 구성에 비하여, 자기회로에 공급하는 전류를 저감시킬 수 있고, 자기회로의 구동전류를 저감시킬 수 있다.
특히, 청구항8 기재의 광가변감쇠기에서는, 코일이 자기광학결정의 근방에 설치되어 있음으로써, 요크중의 자기저항의 영향이 저감되고, 효율좋게 요크에서 발생한 자계를 자기광학결정에 공급할 수가 있다. 따라서, 전자석의 구동전류를 보다 저감할 수 있다. 더우기, 요크의 루프측의 높이를 낮게할 수 있으므로, 광가변감쇠기의 높이도 낮게 되고, 그 결과, 실장의 용이성이 향상한다.
또, 청구항9 또는 10 기재의 광가변감쇠기에서는, 요크의 갭의 틈을 예를 들면, 2001m정도 까지 좁게 할수 있다. 따라서, 요크에서 발생한 자계를 효율좋게 패러데이소자에 인가할 수 있고, 구동전류를 일층 저감할 수가 있다.
청구항11 또는 12 기재의 광증폭장치, 및 청구항13 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 검광자의 편광방향, 광신호의 편광방향, 및 자기광학결정을 조절함으로써 감쇠량의 파장의존성을 임의로 설정할 수 있다. 따라서, 이득등화용의 광필터를 사용하지 않고, 광증폭기의 이득의 파장의존성을 저감할 수가 있다. 또, 본 광가변감쇠기에서는, 감쇠량이 클수록 파장의존성이 크게 할 수 있다. 따라서, 여기파워의 상한치가 작은 경우의 광증폭기의 이득의 파장의존성을 양호하게 삭제할 수 있다. 이로써, 광파이버증폭기의 여기광의 파워를 작게 설정할 수 있고, 광파이버증폭기의 소형화, 저소비전력화가 가능케 된다.
청구항14 내지 16중 어느 한항 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 출력측수광기로 모니터한 광가변감쇠기의 출력파워가 소정의 값으로 되도록 제어되거나, 입력측수광기로 모니터한 광빔의 파워와 출력측수광기로 모니터한 광가변감쇠기의 출력파워와의 비가 소정의 값으로 되도록 제어된다. 따라서, 광가변감쇠기의 감쇠량의 온도특성, 경시열화, 편파로스(polarization loss)의 변동 등의 보정이 가능케 된다.
청구항17 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 자기회로를 링상 요크에서 구성하면, 광빔의 상측과 하측에 각각 링상 요크의 반경에 상당하는 스페이스를 확보하는 것만으로서 좋다. 따라서, 광가변감쇠기의 높이를 낮게 할 수 있다.
청구항18 또는 19 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 자기회로의 자계를 효율적으로 자기광학결정에 인가된다. 따라서, 자기회로는 외부에 자장을 누설하는 것을 방지할 수 있고, 다른 자석에의 영향도 저감된다.
청구항20 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 요크는 적어도 일부에 반경질자성체를 포함한다. 따라서, 펄스전류의 인가로 요크가 자화되고, 전류의 공급을 정지하여도 그 자화는 보지된다. 따라서, 광가변감쇠기의 소비전력을 저감시킬 수 있다.
청구항21 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 자화가 다른 복수의 반경질자성체를 제어함으로써, 전자석에서 발생하는 자계를 안정하게 단계적으로 설정할 수 있다.
청구항22 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 자기광학결정의 자구를 단일화하기 위한 바이어스자계를 굴절평면에 실질적으로 수직으로 인가된다. 그에 의하여 편광의존성 손실을 저감할 수가 있다.
먼저, 본 발명의 제 1의 원리에 대하여 설명한다. 제 1도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 구성예이다. 이 광가변감쇠기는 편광자(P) 10, 자기광학결정인 패러데이소자(FR) 20, 및 검광자(analyzer) (A) 30 으로 구성된다 광빔 5는 편광자 10, 패러데이소자 20, 검광자 30의 순으로 공급된다.
또, 광가변감쇠기는 더우기 패러데이소자 20에 자계를 인가하기 위한 영구 자석 40과, 요크 52 및 코일 54로서 되는 전자석 50을 갖고 있다. 영구자석 40에 의한 자계는 패러데이소자 20에 광빔 5의 방향과 수직의 방향으로 인가 되고, 전자석 50에 의한 자계는 패러데이소자 20에 광빔 5의 방향과 동일한 방향으로 인가된다.
광빔 5가 편광자 10에 공급되면, 편광자 10의 편광방향과 같은 편광방향을 갖는 직선편광의 광이 출력된다. 이 직선편광의 광은 패러데이소자 20을 통과하고, 이때, 통과광의 편광방향은 광빔 5의 방향으로 발생한 자화벡터의 크기에 따라 패러데이효과에 의하여 회전된다. 편광방향이 회전된 광빔 5는 검광자 30에 공급된다.
영구자석 40에 의한 자계는 패러데이소자 20내의 자구를 단일로 할 정도로 충분히 크다. 따라서, 영구자석 40과 전자석 50과의 합성자계도 충분히 크고, 따라서 패러데이소자 20 내에서의 광빔 5의 손실은 매우 작게 된다.
전자석 50의 자계의 크기는 코일 54에 인가하는 전류에 의하여 변화되고 그에 의하여 합성자계의 방향도 변화된다. 이때, 합성자계중 광빔 5와 동일한 방향의 성분 (자화벡터)에 의하여 광빔 5의 편광방향이 패러데이효과에 의하여 회전시킨다. 패러데이효과에 의하여 회전된 광빔 5의 편광방향이 검광자 30의 편광방향과 일치하지 않는 경우, 광빔 5의 일부 또는 전부가 검광자 30에 의하여 차단되고 광빔 5는 감쇠한다.
이상의 동작은 종래의 자기광학결정을 사용한 광가변감쇠기의 동작과 실질적으로 같다.
본 발명에서는, 더우기 편광자 10 및 검광자 30은 패러데이소자 20에서의 패러데이회전이 없는 상태(광축방향의 자계가 0)의 광빔 5의 편광방향이 검광자 30의 편광방향과 거의 직교상태가 되도록 구성되어 있다. 이에 의하여, 광가변감쇠기의 감쇠량의 온도의존성 및 파장의존성을 저감할 수 있다. 또, 상기의 직교상태는 광로중에, 파장판(편광을 회전할 수 있음)을 삽입하여 편광자 및 검광자의 배치를 조정함으로써도 설정가능하다. 예를들면, 편광자와 검광자는 0도 배치로 설정하여도 파장판을 삽입하여 편광을 90도 회전시킴으로써 실질적으로 90도 배치를 설정할 수가 있다.
이하에 원리 및 동작에 대하여 설명한다.
종래의 광가변감쇠기에서는, 편광자 10의 편광방향과 검광자 30의 편광방향과의 각도차는 임의의 값으로 설정된다. 여기서는 설명을 간단히 하기 위하여, 3종류의 각도차(배치)에 대하여 검토한다. 제 2도에, 편광자(F), 패러데이소자(FR), 검광자(A)의 배치예를 나타낸다. 제 2도의 (A)는 0도 배치로 칭하고, 편광자의 편광방향과 검광자의 편광방향이 평행인 경우, 제 2도의 (B)는 45도 배치로 칭하고, 편광자의 편광방향과 검광자의 편광방향과의 각도차가 45도인 경우, 제 2도의 (C)는 90도배치로 칭하고, 편광자의 편광방향과 검광자의 편광방향이 직교하고 있는 경우이다. 제 2도의 (C)에 도시한 배치가 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기에 적용되어 있다.
광가변감쇠기의 감쇠량 A는 패러데이소자에 의하여 회전한 광의 편광방향과 검출자의 편광방향과의 상대각도를 θ로 하면, 이하의 식으로 표시된다.
A = 10 log (cos2(90-θ+E)) + Lo (2)
E : 소광비 (진수), Lo : 손실 (dB)
여기서, E는 광가변감쇠기를 구성하는 광학부품의 소거비, Lo는 광학부품의 내부손실이다. 이 식으로서, 광가변감쇠기의 감쇠량 A는 cos2θ에 따라 증가한다. 제 3도에 0도배치의 경우의 패러데이회전각에 대한 감쇠량의 계산결과를 나타낸다. 제 4도에 45도배치의 경우의 패러데이회전각에 대한 감쇠량의 계산결과를 나타낸다. 제 5도에 90도배치의 경우의 패러데이회전각에 대한 감쇠량의 계산결과를 나타낸다. 상기의 도면에서는, 패러데이회전각을 제어각(Control Angle : des)이라 칭하고 있다.
(A)의 0도배치에서는, 패러데이회전각이 0도(인가자장이 0)일 때, 감쇠량은 가장 작고, 패러데이회전각을 증가함에 따라, 감쇠량이 증대하고, 90도의 패러데이회전각에 있어서 감쇠량은 최대로 된다. 이 경우, 20도부근까지의 패러데이회전각에 대하여는 감쇠량의 변화는 완만하고, 90도부근의 패러데이 회전각으로는, 회전각도에 대한 감쇠량의 변화는 크다. 상기의 제어를 달성하기 위하여는, 패러데이소자의 길이 L은 90도이상 회전되는 길이가 필요하다.
(B)의 45도배치에서는, 패러데이회전각이 0도(인가자장이 0)일 때, 감쇠량은 3dB이다. 회전각을 -45도로 설정하면, 감쇠량은 최소로 되고, +45도로 설정하면 감쇠량은 최대로 된다. 이 경우, 45도부근의 패러페이회전각으로는, 회전각도에 대한 감쇠량의 변화가 크다. 상기한 제어에 있어서, 역방향의 전류를 인가함으로써, 역방향의 패러데이회전을 얻을 수 있다. 따라서, 패러데이소자의 길이 L은 45도이상 회전되는 길이이더라도 좋다. 이로써, (A)의 경우의 패러데이소자의 길이의 절반이더라도 좋다.
(C)의 90도배치에서는, 패러데이회전각이 0도(인가자장이 0)일 때, 감쇠량은 가장 크고, 패러데이회전각을 증가함에 따라, 감쇠량이 감소하고, 90도의 패러데이회전각에 있어서 감쇠량은 최소로 된다. 이 경우, 0도부근의 패러데이회전각에 대하여는, 회전각에 대한 감쇠량의 변화는 크고, 90도부근의 패러데이회전각으로는, 회전각도에 대한 감쇠량의 변화는 작다. 상기한 제어를 달성하기 위하여는, 패러데이소자의 길이 L은 90도이상 회전되는 길이가 필요하다.
이상의 설명으로 나타낸 바와 같이, 최대감쇠량 부근에서는 약간 패러데이회전각의 변화로 급격한 감쇠량의 변화가 생긴다.
그러나, 검토의 결과, 파장 또는 온도의 변화에 대한 패러데이회전각의 변화량은 패러데이회전각에 의존하는 것을 알았다. 제 6도는 패러데이회전각과 파장 또는 온도의 편화에 대한 패러데이회전각의 변화량과의 모식적인 관계도이다. 패러데이회전각의 변화량은 패러데이회전각에 비례하고 있다. 즉, 패러데이회전각이 0도인 경우(인가자계가 0), 파장 또는 온도의 변화에 의하여 패러데이회전각의 변화량은 0이고, 패러데이회전각이 증가함에 따라 패러데이회전각의 변화량도 증대한다.
따라서, 패러데이회전이 발생하지 않은 상태 (2개의 자석의 합성자계의 광빔과 평행한 성분이 실질적으로 0으로 되는 상태) 일때에, 파장 또는 온도의 변화에 의한 패러데이회전각의 변화량은 최소(실질적으로 0)이고, 이 상태에서, 최대감쇠량이 얻게 되도록 편광자, 검광자를 배치하면, 패러데이회전각의 변화에 대한 감쇠량의 변화도 작아진다. 따라서, 감쇠량의 온도의존성이나 파장의존성을 경감할 수 있다. 이와같은 배치는 상기의 (C)의 90도배치에 상당한다.
즉, 파장 또는 온도의 변화에 의한 패러데이회전각의 변화량이 최소로 되는 패러데이회전각이 0도 일때에, 패러데이회전각에 대한 감쇠량의 변화량이 큰 최대감쇠량이 얻게 되도록 하고, 패러데이회전각의 변화량이 커지는 큰 패러데이회전각일 때는, 완만한 감쇠량의 변화를 작은 감쇠량이 얻게 되도록 한다.
구체적으로는, 패러데이회전각이 0도인 경우, 최대감쇠를 얻게 되도록 편광자의 편광방향, 검광자의 편광방향의 배치를 90도로 설정한다. 이 경우, 패러데이회전각이 90도로 되는 최대투과시에는 온도 또는 파장의 변화에 의하여 패러데이회전각이 크게 변화하나, 최대투과시는 패러데이 회전각의 변화에 대하여 감쇠량의 변화가 매우 완만하므로, 감쇠량의 변동은 매우 작게 된다.
표2에, 편광자 및 검광자의 0도배치, 45도배치, 90도배치의 경우의 특징을 표시한다.
[표 2]
0도배치 및 90도배치의 경우, 입출력포트의 구별은 없다. 어디에서 부터 하여도, 마찬가지의 감쇠특성을 얻을 수가 있다. 이에 대하여, 45도배치의 경우는 입출력포트를 바꾸어넣으면, 비상반적인 동작을 한다. 전류가 0인 경우는 어디에서 부터 입력하여도 3dB의 감쇠로 되지만, 한쪽에서 무감쇠로 광빔을 투과시키고 있는 경우는, 반대방향으로 부터는 최대감쇠로 된다. 즉, 아이솔레이터로써 동작한다.
또, 제 7도에서 제 11도에, 편광자와 검광자의 편광방향의 각도차가 각각 0도, 45도, 70도, 80도, 90도인 경우의, 파장에 대한 감쇠특성을 나타낸다. 각 도면의 (A)는 파장에 대한 임의의 감쇠량의 변화를 나타내고, 각 도면의 (B)는 파장에 대한 임의의 감쇠량의 편차를 나타내고 있다. (B)에서는 편차는 파장 1545nm로 정규화되어 있다.
제 7도의 0도배치에서는, 20dB이상의 감쇠량을 얻는 경우, 파장에 대한 감쇠량의 편차가 크다. 이에 대하여, 제 11도의 90도배치에서는, 35dB이상의 감쇠량에 대하여도, 파장에 대한 감쇠량의 편차는 매우 작다. 또, 감쇠량이 1dB인 경우, 패러데이회전각은 크고, 예를들면 ±15nm의 파장변동에 대하여 패러데이회전각의 변화는 약 ±2.5도로 된다. 그러나, 제 11도의 (B)에서 도시된 바와 같이, 그 때의 감쇠량의 편차는 ±0.01dB이하이고, 광전송의 동작에 영향을 주지 않는다.
광가변감쇠기를 광전송장치에 적용하는 경우, 일반적으로 0∼20dB의 감쇠량이 잘 사용된다. 따라서, 0∼20dB의 감쇠량에 대한 편차를 계산하면, 제 10도에 도시한 50도배치의 경우의 편차가 가장 작은 것을 알았다. 더우기, 일반적인 사용조건을 고려하면, 검광자, 편광자의 편광방향의 각도차는 80도 ±30도정도의 범위내에 배치하면, 실용상 충분히 파장의존성을 저감할 수가 있다.
따라서, 제 1도에서의 본 발명의 광가변감쇠기에서는, 편광자 및 검광자는 패러데이소자 20에서의 패러데이회전이 없는 상태의 광빔 5의 편광방향이 검광자의 편광방향과 거의 직교상태로 되도록 구성된다. 더우기, 편광자 및 검광자의 편광방향의 각도차는 80도±30도인 것이 바람직하다.
본 발명은 제 1도에 도시한 구성예외에, 광가변감쇠기의 다른 구성예에도 적용가능하다. 제 12도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 다른 구성예이다. 이 광가변감쇠기는 제 1도의 광가변감쇠기와 마찬가지로, 편광자 10, 패러데이소자 20, 및 검광자 30으로 구성된다. 더우기, 편광자 10 및 검광자 30은 각각 편광방향이 거의 직교상태로 되도록 배치되어 있다. 여기서는, 설명을 간략히 하기 위하여 편팡방향의 차는 90도로 한다.
제 12도에 도시한 광가변감쇠기는 더우기 패러데이소자 20에 자계를 인가하기 위한 영구자석 42와, 요크 57 및 코일 59로서 되는 전자석 55를 갖고 있다. 영구자석 42는 도넛형의 구멍을 갖는 2개의 자석으로 구성되어 있고, 광빔 5는 구멍을 통과한다. 영구자석 42에 의한 자계는 패러데이소자 20에, 광빔 5의 방향과 평행한 방항으로 인가되고, 전자석 55에 의한 자계는 패러데이소자 20에, 광빔 5의 방향과 수직의 방향으로 인가된다.
편광자 10에서 출력된 직선편광을 갖는 광빔 5는 영구자석 42의 구멍을 통하여 패러데이소자 20을 통과한다. 편광방향이 패러데이회전된 광빔 5는 더우기 다른 영구자석 42의 구멍을 통하여 검광자 30에 공급된다. 영구자석 42에 의한 자계는 패러데이소자 20내의 자구를 단일로 할 정도로 충분히 크다. 따라서, 영구자석 41와 전자석 55와의 합성자계도 충분히 크고, 따라서 패러데이소자 20 내에서의 광빔 5의 손실은 매우 작게 된다.
이 광가변감쇠기에서는 코일 59에 인가하는 전류를 0으로 하면, 광빔 5의 방향만에 영구자석 42의 자계가 걸린다. 이 때, 광빔 5의 편광방향은 크게 패러데이회전하고, 패러데이회전각이 90도인 경우, 감쇠량은 최소로 된다. 한편, 코일 59에 인가하는 전류를 증대하면, 장빔 5의 방향의 자화벡터는 감소하고, 패러데이회전각도 감소한다. 패러데이회전각이 실질적으로 0도일 때 (영구자석 42와 전자석 55와의 합성자계의 방향이 광빔 5의 방향과 실질적으로 수직으로 된 경우), 감쇠량은 최대로 된다. 패러데이회전각과 감쇠량과의 관계는 제 5도에 도시한 관계와 같다.
패러데이회전각이 크면, 파장의 변화에 대한 패러데이회전각의 변화량도 크다. 그러나, 이 경우, 제 5도에 도시한 바와 같이, 패러데이회전각의 변화에 대한 감쇠량의 변화량은 작다. 이로써, 파장의 변화에 대한 감쇠량의 변화량도 저감된다.
또, 패러데이회전각이 작으면, 파장의 변화에 대한 패러데이회전각의 변화량도 작다. 따라서, 패러데이회전각의 변화에 대한 감쇠량의 변화량이 크지만, 파장의 변화에 대한 감쇠량의 변화량을 저감할 수 있다.
본 광가변감쇠기에서는, 온도변화에 대하여도 마찬가지로 감쇠량의 변화량을 저감할 수 있다. 또, 이 광가변감쇠기를 광전송장치에 적용하는 경우, 제 1도에 도시한 광가변감쇠기와 마찬가지로, 편광자와 검광자의 편광방향의 각도차는 80도±30도가 바람직하다.
더우기, 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기에서의 편광자 및 검광자의 편광 방향의 배치는 자기회로의 배치에 관계없이, 각각의 자기회로의 구성에 적용 가능하다.
다음에, 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 2의 원리에 대하여 설명한다. 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기에서는, 전자석에 인가하는 전류가 0 일때에, 항시 광가변감쇠기는 투과상태로 된다.
상술한 편광자와 검광자의 90도배치는 파장의존성, 온도의존성을 매우 작게할 수 있지만, 제 1도에 도시한 광가변감쇠기의 자기회로(영구자석 40 및 전자석 50)의 구성의 경우, 전자석 50의 코일 54에 인가하는 전류(구동전류)가 0 일때, 감쇠량은 최대로 된다. 제어회로의 고장등으로 구동전류가 끊어진 경우에 자동적으로 감쇠량이 최대로 되고, 이는 페일세이프기능으로 된다. 그러나, 역으로 광이 투과하지 않으므로, 장치어셈블리에 영향을 줄 염려가 있다. 실용적으로는 후자의 결점인 쪽이 많다.
제 13도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 2의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 제 13도에 도시한 광가변감쇠기는 제 1도에 도시한 광가변감쇠기와 비교하여, 전자석 50 대신에 전자석 60이 설치되어 있다. 전자석 60은 영구자석 66을 내장하는 요크 62와 코일 64로서 구성되어 있다. 또, 설명의 형편상, 영구자석 40은 생략되어 있다. 기타의 구성은 제 1도의 광가변감쇠기와 같다. 따라서, 편광자 10 및 검광자 30은 그들의 편광방향의 각도차가 90도이도록 설치되어 있다. 제 1도의 광가변감쇠기와 같은 기능을 갖는 요소에는 같은 참조번호가 붙여져 있다.
제 13도의 광가변감쇠기에서는, 전자석 60내의 영구자석 66에 의하여, 광빔 5의 방향으로 바이어스자계가 인가된다. 이 바이어스자계의 강도는 패러데이소자 20에서의 패러데이회전각이 90도이도록 설정되어 있다. 더우기, 코일 6B에 전류를 인가하였을때에, 발생하는 전자석 60의 자계는 영구자석 66의 바이어스자계를 지우도록 동작한다. 이 광가변감쇠기에 있어서, 코일 64에 인가되는 전류가 0일때, 영구자석 66에 의하여, 광빔 5의 방향에 바이어스자계만이 인가되고, 광빔 5의 편광방향은 패러데이소자 20에 있어서 90도회전시키게 된다. 이로써, 회전된 광빔 5의 편광방향은 검광자 30의 편광방향과 일치하고, 광가변감쇠기의 투과율은 최대로 된다. 한편, 코일 64에 인가되는 전류가 증가하면, 바이어스자계는 지워지고, 패러데이회전은 감소하여, 그 결과, 감쇠량이 증가한다.
따라서, 본 광가변감쇠기에서는, 고장등으로 전자석 60에 인가하는 전류가 흐르지 않게 되더라도, 광빔을 투과할 수 있고, 또한 파장 ·온도의존성을 저감할 수도 있다.
제 14도에 제 13도에 도시한 광가변감쇠기의 변경예를 도시한다. 제 14도에 도시한 광가변감쇠에서는, 제 13도에 도시한 광가변감쇠기와 비교하여, 패러데이소자 20 대신에 그 절반의 길이를 갖는 패러데이소자 22가 설치되어 있다. 패러데이소자 22의 길이는 전자석 60내의 영구자석 66의 바이어스자계에 의하여, -45도의 패러데이회전이 행해지도록 선택되어 있다. 기타의 구성은 제 13도의 광가변감쇠기와 같다. 따라서, 편광자 10 및 검광자 30은 그들의 편팡방향의 각도차가 90도이도록 설치되어 있다. 제 13도의 광가변감쇠기와 같은 기능을 갖는 요소에는 같은 참조번호가 붙여져 있다.
이 광가변감쇠기에서는, 전자석 60에 인가되는 전류가 0일때, 영구자석 66에 의한 바이어스자계만 패러데이소자 22에 인가되고, -45도의 패러데이회전이 행해진다. 이때, 투과율은 약 50%이다.
+방향으로 전류가 전자석 60에 인가되면, 바이어스자계는 전자석 60에 의한 자계로서 감소하고, 패러데이회전각도 감소한다. 패러데이회전각이 0도 일 때, 감쇠량은 최대로 된다.
한편, -방향으로 전류가 전자석 60에 인가되면, 바이어스자계에, 전자석 60에 의한 자계가 가해지고, 패러데이회전각은 -방향으로 증가한다. 패러데이회전각이 -90도로 되었을 때, 투과율은 최대로 된다. 따라서, 본 광가변감쇠기에 있어서도, 고장등으로 전자석 60에 인가하는 전류가 흐르지 않게 되더라도, 광빔을 약 50%투과할 수 있고, 또한 파장 ·온도의존성을 저감할 수도 있다. 더우기, 패러데이회전각이 45로 작게 할수 있으므로, 전자석에 공급하는 전력이 저감되고, 광가변감쇠기의 저소비전력화도 달성 된다.
상기의 제 13도 및 제 14도의 광가변감쇠기에서는, 영구자석을 요크중에 매립하는 구조를 도시하고 있다. 그러나, 요크의 재료의 투자율은 매우 높기 때문에, 영구자석을 요크에 근접시키는 것만으로, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
제 15도에, 제 14도에 도시한 광가변감쇠기의 변경예를 도시한다. 제 15도에 도시한 광가변감쇠기에서는, 제 14도에 도시한 광가변감쇠기와 비교하여, 전자석 60 대신에 영구자석을 포함하지 않는 전자석 50이 설치되고, 더우기 패러데이소자 22에 경사방향에서 바이어스자계를 가하기 위한 영구자석 70이 설치되어 있다. 기타의 구성은 제 14도의 광가변감쇠기와 같다. 제 14도의 광가변감쇠기와 같은 기능을 갖는 요소에는 같은 참조번호가 붙여져 있다.
전술한 제 14도의 광가변감쇠기에서는, 요크 62내에 설치된 영구자석 66에 의한 바이어스자계가 광빔 5와 평행으로 가해져 있다. 이 경우, 패러데이소자 22내의 자구를 단일로 하기 위해서는 제 1도의 광가변감쇠기와 같도록 다른 영구자석으로서 광빔 5와 수직방향으로 바이어스자계를 더 가할 수가 있다. 이때, 패러데이소자 22에는 이들의 바이어스자계가 벡터합성된 합성자계가 가해진다. 제 15도에 도시한 광가변감쇠기에서는, 이 합성자계를 1개의 영구자석 70으로서 형성할 수가 있다.
따라서, 본 광가변감쇠기는 보다 간이한 구성으로, 제 14도에 도시한 광가변감쇠기와 같은 효과를 가질 수가 있다. 또, 본 발명은 제 14도에 도시한 광가변감쇠기뿐만 아니라 제 13도의 광가변감쇠기를 포함하는 다른 구성예에도 적용가능하다.
다음에, 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 3의 원리에 대하여 설명한다. 광가변감쇠기를 장치에 조립한 경우, 장치의 저소비전력화를 도모하기 위하여, 광가변감쇠기의 감쇠량을 제어하는 자기회로의 코일에 인가하는 구동전력을 저감할 필요가 있다. 그렇기 위해서는, 자기회로에서 발생한 자계를 효율좋게 패러데이소자에 인가할 필요가 있다.
제 16도에, 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 자기회로의 구성예이다. 제16도에서는, 요크 82와 코일 84로 구성되는 전자석 80과, 패러데이소자 20이 도시되어 있다. 패러데이소자 20은 요크 82의 갭중에 틈이 없이 삽입되어 있다. 따라서, 요크 82에서 발생한 자계는 외부로 새는 일이 없이 효율좋게 패러데이소자 20에 공급되고, 그 결과, 패러데이소자에 강한 자장을 균일하게 인가할 수가 있다. 따라서, 패러데이소자와 요크와의 사이에 틈이 있는 구성에 비하여, 코일에 공급하는 전류가 저감되고, 전자석의 구동전력을 저감할 수 있다.
제 17도는 제 16도에 도시 한 광가변감쇠기의 자기회로의 변경예이다. (A)는 위에서 본 단면도, (B)는 횡에서 본 단면도를 도시한다. 제 17도의광가변감쇠기의 자기회로에서는, 제 6도에 도시한 전자석 80과 비교하여 코일 84 대신에, 분할된 2개의 코일 86-1, 86-2가 패러데이소자 20의 근방에 설치 되어 있다.
코일이 패러데이소자 20의 근방에 설치됨으로써, 요크중의 자기저항의 영향이 저감되고, 효율좋게 요크에서 발생한 자계를 패러데이소자 20에 공급할 수가 있다. 이 구성에 의해서도, 전자석의 구동전력을 저감할 수 있다. 더우기, 요크 82의 루프측의 높이를 낮게 할수 있으므로, 광가변감쇠기의 높이도 낮게 할수 있고, 그 결과, 실장의 용이성이 향상한다.
더우기, 제 17도에 도시한 광가변감쇠기에서는, 편광자, 검광자로서 웨지형 복굴절결정을 사용하고 있고, 이에 의하여, 편광의존성이 제거된다. 이 동작은 특개평 6-51255 「광감쇠기」 에 개시되어 있다.
요크에서 발생한 자계를 효율좋게 패러데이소자에 인가하는 방법으로서, 이하의 방법도 생각할 수 있다. 제16도 및 제17도의 자기회로에 있어서, 패러데이소자를 삽입하는 요크의 갭은 좁을수록, 효율좋게 자장을 패러데이소자에 인가할 수 있다. 패러데이소자의 비투자율은 요크의 그것에 비하여 크지 않으므로, 패러데이소자를 통하여 공간중에 누설자장이 발생할 염려가 있다.
이 때문에, 요크의 갭을 될 수 있는 한 좁게 유지할 필요가 있다. 갭을 좁게 하면, 광빔이 투과하는 면적이 감소하므로, 콜리메이트(collimate)된 광빔계를 작게 할 필요가 있다. 이 요구는 렌즈의 초점거리를 짧게 함으로써 실현가능한다. 예를들면, 렌즈의 초점거리를 0.7mm로 하면, 콜리메이트된 빔직경은 약 140㎛정도로 작게 할수 있다. 이 때문에, 조립공차(assembling tolerance)를 고려하여도 요크의 갭을 그 약 2배의 300㎛정도 이하로 설정하는 것은 비교적 용이하다.
제 18도는 본 발명의 광가변감쇠기의 기타의 구성예이다. 설명을 간단화 하기 위하여 자기회로는 생략되어 있다. 제 18도에 도시한 광가변감쇠기에서는, 입사측의 렌즈에 의행 광빔이 패러데이소자에 있어서 수속된다. 따라서, 패러데이소자에 있어서, 요크의 갭을 더 좁게 할수 있다. 광빔은 100㎛ 정도까지 조일 수 있다. 이 광학계를 광가변감쇠기에 적용하면, 요크의 갭의 간격을 200㎛정도 까지 좁게할 수가 있다. 이로써, 요크에서 발생한 자계를 효율좋게 패러데이소자에 인가되고, 구동전력을 일층 저감할 수가 있다.
다음에, 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 4의 원리에 대하여 설명한다. 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기로는, 감쇠량의 파장의존성을 이용함으로써, 광파이버증폭기의 이득의 파장의존성을 보상할 수가 있다.
먼저, 광파이버증폭기의 문제점에 대하여 설명한다. 광파이버증폭비는 Er(Erbium) 첨가광파이버증폭기(Eribium-Doped Fiber Amplifier : EDFA)가 잘 사용되고 있다. 이 EDFA는 외부에서 여기(펌핑(pumping))광을 공급함으로써, 입력광을 증폭하는 구성을 갖고 있다.
제 19도에 전형적인 EDFA의 증폭특성을 나타낸다. 제 19도에 1550nm부근에 있어서, 4개의 광신호가 다중화된 다중화신호가 증폭되어 있는 경우를 도시하고 있다. 이 도면에서 이해되는 바와 같이, EDFA는 1535nm근변에 이득의 피크를 갖고, 증폭특성은 평탄하지는 않는다. 따라서, 통상은 비교적 이득이 평탄한 1540-1560nm부근의 파장대역이 광신호로서 이용되고 있다.
그러나, 이 파장대역에 있어서도, 광파이버증폭기의 동작상태로서, 파장의존성이 중대할 염려가 있다. 제 19도에 도시한 바와 같이, 출력파워를 일정 제어하고 있는 상태에서 입력파워를 증대하거나, 또는 입력파워를 일정하게 하여 출력파워를 증대하면 (제 19도의 그래프에서는 하측의 그래프에 상당), 1560nm측보다 1540nm측의 단파장측의 이득이 저하한다.
광통신시스템에서는, 광 파이버의 길이가 부설하는 장소마다 다르므로 광파이버증폭기에 입력되는 파워가 다르다. 따라서, 입력파워가 매설장소마다 다른 경우, 출력파워의 이득의 파장의존성이 발생한다. 이 파장의존성을 방지하기 위해서는 광파이버증폭기의 이득을 일정하게 유지할 필요가 있다. 이득이 일정하게 제어되면, EDFA내의 Er 이온의 반전분포상태의 이온의 비율이 일정하게 되어, 파장의존성의 변화를 저감할 수가 있다. 이 경우 다시금 이하의 2개의 문제가 생긴다.
제1의 문제는, 항시 광파이버증폭기에서의 이득이 일정하게 제어되면 입력파워에 따라 출력 파워가 변화한다. 이 경우, 광파이버에서는 매우 작은 부분에 광을 안에 가두어서 광의 장거리 전반이 행해지므로, 비선형 광학효과의 영향이 증대한다. 따라서, 비선형광학효과의 영향을 피하기 위하여 광파이버의 입력파워를 저감하도록 제어할 필요가 있다. 이 때문에 종래의 제1의 방법에서는 제 20도와 같이 광출력을 일정하게 유지하기 위하여 광가변감쇠기가 광파이버증폭기에 접속되고, 더우기 파장의존성의 변화를 저감하기 위하여, 광파이버증폭기의 이득이 일정하게 제어 되어 있다. 이 경우, 이득의 파장의존성을 경감시키기 위해서는 충분한 여기광 파워를 입력 시킬 필요가 있고, 소비전력의 증대, 장치의 대형화 등의 문제가 있다.
제2의 문제는, 광파이버증폭기의 이득을 일정하게 제어하고, 이득의 파장의존성을 저감하는 경우, 파워를 크게할 필요가 있는 것이다. 반전 분포상태를 소정의 상태로 설정하면, 1540 nm-1560nm의 파장역의 이득을 거의 평탄하게 할 수 있다. 그러나 그를 위해서는 파워를 크게 할 필요가 있다. 만약 여기 파워가 낮으면 전술한 바와같이 반전분포가 불완전한 상태로 되고 장파장측의 이득이 상승한다. 그리하여 종래의 제2의 방법에서는 장파장측의 손실이 큰 특성을 가지는 광 필터가 삽입되고, 적은 여기파워로 이득의 파장의존성을 저감 할 수 있다. 그러나 이 방법에서는 광필터를 필요로하여 장치의 구성이 복잡하게 된다.
이상의 문제점을 해결 하기위하여 전술한 본발명에 관계되는 광가변감쇠기를 적용할 수 있다. 구체적으로는 제20도에 표시한 구성에서의 광가변감쇠기 ATT로서, 본명에 관계되는 광가변감쇠기로 된다. 이 경우 광기파이버증폭기가(출력파워가 큰 경우의 파장의존성 : 제 19도의 하측의 그래프)과 역의 파장의존성을 갖도록, 광가변감쇠기의 편광자, 검광자의 각도배치, Fr소자길디드이의 파라미터가 조정된다. 이와같은 광가변감쇠기의 감쇠특성을 제 21도에 도시한다. 장파장측에 있어서, 감쇠량이 증가하고 있다.
본 광가변감쇠기를 전송장치에 적용함으로써, 파장의존성을 삭제하기 위한 광필터를 제거할 수가 있다. 또한, 본 광가변감쇠기에서는, 감쇠량이 클수록 파장의존성이 크므로, 광파이버증폭기의 이득의 파장의존성을 양호하게 삭제할 수가 있다.
후자의 이점에 대하여 더 상세히 설명한다. 만약, 입력파워에 관계없이 이득을 일정하게 제어할 수 있는 이상적인 광파이버증폭기가 존재하면, 후자의 이점은 불필요할 것이다. 그러나, 실제의 광파이버증폭기의 여기광파워는 유한(有限)하다. 입력파워가 증대한 경우, 이득을 일정하게 제어하기 위하여, 여기광파워를 올릴 필요가 있다. 이때, 광출력을 일정하게 보지하므로, 광가변감쇠기의 감쇠량이 증대된다.
그러나, 입력파워가 더 증대하여 여기광파워가 상한치에 도달하면, 반전분포상태를 일정하게 유지하는 것이 불가능케 되고, 광파이버증폭기의 장파장측의 이득이 증대한다. 여기광파워의 상한치가 작으면, 그 경향은 더 커진다. 따라서, 광가변감쇠기가 감쇠량이 큰 정도의 파장의존성이 처지는 특성을 가지고 있으면, 여기광파워의 상한치가 작아도 이득의 파장의존성을 효과적으로 삭제할 수 있다. 이로써, 광파이버증폭기의 여기광의 파워를 작게 설정할 수 있고, 광파이버증폭기의 소형화, 저소비전력화가 가능케 된다.
더우기, 이와같은 큰 파장의존성을 갖는 광가변감쇠기에서는, 감쇠량의 온도의존성도 크게 예상된다. 따라서, 이 경우, 패러데이소자의 온도를 일정하게 유지하는 제어회로가 부가되어 있는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 5의 원리에 대하여 설명한다. 자기광학효과를 이용한 광가변감쇠기에서는, 동일한 감쇠량으로 제어할 때, 감쇠량을 중가시키는 제어의 경우와, 감쇠량을 감소시키는 제어의 경우에서, 전자석에 인가하는 구동전류가 다른 경우가 있다. 이는 패러데이소자의 회전각이나 자기회로의 히스테리시스특성에 기인한다.
제 22도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 5의 원리를 설명하기 위한 구성예이다. 본 구성에서는, 광가변감쇠기에의 입력파워변동을 억압하고, 출력파워를 일정하게 보지하도록 제어된다.
제 22도에 도시한 구성예에서는, 제 30도에 도시한 광가변감쇠기가 사용되어 있다. 이 광가변감쇠기에서는, 편광자 및 검광자로서, 감쇠량의 편광의존성을 저감하므로, 루틸(rutil : 이산화티탄 TiO2)나 방해석등의 복굴절을 갖는 광학재료를 웨지상으로 가공한 것을 사용하고 있다. 입출력에 파이버를 설치하지 않고 공간빔을 감쇠하는 경우나, 편파보지파이버를 입출력파이버로서 사용하는 경우, 직선편광이 광가변감쇠기에 입력된다. 이 경우, 편광자, 검광자로서, 통상의 프리즘이나 유전체다층막을 사용한 편광불리기를 사용할 수가 있다. 또, 제 22도에서는, 설명을 간단화하기 위하여, 바이어스자장을 주는 영구자석은 생략되어 있다.
제 22도의 광가변감쇠기에서는 광가변감쇠기의 출력측에, 복굴적한 2개의 광빔의 일부를 분지하는 광커플러 100고, 렌즈 102와, 복굴절한 2개의 광빔의 한쪽을 통하는 개구 104와, 개구 104를 통과한 광파워를 모니터하는 수광기 106이 설치되고, 광파인가 소정의 값으로 되도록 광가변감쇠기의 감쇠량이 제어된다. 출력측의 검광자 8b(복굴절결정)을 통과한 광빔은 광커플러 100에 의해, 광빔의 일부를 분리한다. 분리된 광빔은 렌즈 102 및 개구 104를 통하여 수광기 106에 입력된다.
광커플러(Photocoupler) 100의 분지비는 파이버 6b에 공급되는 주신호의 감쇠량이 약간이고, 또한 분지된 광빔이 수광기 106에서 충분히 모니터할 수 있도록 설정된다. 예를들면, 분지비는 10:1∼20:1정도로 설정된다.
제 22도의 광가변감쇠기에서는 광커플러로 분리한 광빔이 렌즈 102 및 개구 104를 통하여 수광기 106에 입력된다. 복굴절테이퍼판을 편광자, 검광자로서 사용한 광가변감쇠기에서는, 패러데이회전자 9에 있어서 광빔의 편광방향이 회전하고, 광빔의 출력광파이버 6b에서의 결합위치에 편차가 생긴다.
따라서, 광빔의 일부는 광파이버 6b에 공급되어, 감쇠동작이 행해진다.
감쇠량이 0인 경우, 출력파이버 6b의 코어의 중앙에 광빔이 결합된다. 감쇠를 생기도록 하기 위하여 광빔의 편광방향에 패러데이회전이 주어지면, 코어에서 벗겨진 위치에 광빔이 결합하고, 광파워가 감쇠된다.
따라서, 분리된 광빔을 수광기 106에서 수신하는 경우에 있어서도, 광파이버와 마찬가지로 수광면적을 충분히 작게 조이지 않으면, 모든 광빔이 수광기 106에 공급되고, 광빔의 파워를 정확하게 측정할 수 없다. 즉, 결합하는 위치를 변화시켜도 수광직경이 그 위치편차보다 넓어지면, 감쇠량을 측정할 수 없다. 더우기, 모니터측의 렌즈의 초점거리등을 적당하게 설정하면, 광파이버의 코어보다도 큰 면적의 수광면을 확보할 수 있다. 따라서, 수광기 106의 직면에, 개구 104가 설치되어 있다. 수광면이 충분히 작은 경우는 개구는 불필요하다.
다음에, 제 22도의 광가변감쇠기의 외부에 설치된 제어회로의 동작에 대하여 설명한다. 수광기 106에서 광전변환한 전기신호는 증폭기 108로서 적당한 레벨의 전기신호로 증폭된다. 증폭된 전기신호는 오차검출회로 110에 입력된다. 제어전압발생회로 112는 소망의 광파워에 대응하는 전압을 출력 한다. 리니어라이저(linearizer) 114는 광가변감쇠기의 코일에의 인가전력과 감쇠량과의 관계를 보정하기 위하여 설치되어 있다. 패러데이회전각은 인가전력에 대하여 비례하지만, 감쇠량은 패러데이회전각의 cos2에 비례한다.
따라서, 설정전압과 출력광파워와의 관계를 선형 또는 대수의 관계로 되도록 설정전압이 보정된다. 이 설정전압은 전술한 전기신호와 함께 오차검출회로 110에 입력되고, 그들의 차만큼의 신호가 제어할 오차신호로서 출력된다. 오차검출회로 110에서 출력된 오차신호에서는, 위상보상회로 116으로서 전기회로의 시정수의 조정이 행해진다. 패러데이회전을 생기게 하는 전자석의 코일은 인덕턴스를 가지고 있으므로, 응답특성이 열화하고 링깅(ringing)을 발생할 염려가 있다. 따라서, 위상보상회로 116에서는, 그들을 방지하기 위하여 제어회로의 주파수특성이 조정된다. 구동회로 118은 코일을 구동하기 위한 전력증폭회로이다.
상술한 제어를 사용함으로써, 제어전압발생회로 112에서 발생한 설정전압에 상당하는 출력파워를 항시 얻을 수가 있다. 더우기, 제어전압발생회로 112는 외부로 부터의 제어전압을 줌으로써 리모트제어가 가능케 된다. 본 구성예에서는 광가변감쇠기의 온도특성, 경시열화, 편파로스의 변동 등의 보정도 가능케 된다.
제 23도는 제 22도에 도시한 광가변감쇠기의 변형예이다. 본 광가변감쇠기에서는 제 22도에 도시한 광가변감쇠기와 비교하여, 광빔의 분지수단과 수광수단이 광가변감쇠기의 입력측에 더 부가되어 있다. 이 구성예에서는 입력광파워에 관계없이 소정의 감쇠량을 얻도록 제어할 수 있다. 제22도와 같은 기능을 갖는 구성요소에는 같은 참조번호를 붙이고 있다.
본 광가변감쇠기에서는 입력측에 출력측과 마찬가지로 광 ++ 100a와 수광기 106a가 설치되어 있다. 입력광파워의 일부 (예를들면 1/10∼1/20)이 분기되고, 수광기(Photoreceptor) 106a에서 모니터된다. 입력측은 복굴절테이퍼판으로서 되는 편광자를 통과하기 전에 광파워의 일부가 분기되어 있으므로, 출력측에 설치되어 있는 수광직경(light sensing diameter)을 제한하기 위한 개구 104는 불필요하다.
제 23도의 광가변감쇠기에서는 입력측과 출력측의 수광기 106a, 106b로 수광한 신호는 증폭기 108a, 108b로 적절한 레벨까지 증폭되고, 할산(割算)회로 120에 입력된다. 이 할산회로 120에서는 출력파워와 입력파워의 비가 계산된다. 이 연산결과는 오차검출회로 110에 입력된다. 그와 동시에, 감쇠량에 대응하는 설정전압도 오차검출회로 110에 입력된다. 오차검출회로 110은 제어오차신호를 발생하고, 그 신호는 위상보상되고, 구동회로 118을 통하여 코일을 구동한다. 상기의 제어회로에 의하여, 입력부와 출력부의 광파워의 비가 일정하게 되도록 제어되고, 광가변감쇠기의 감쇠량이 일정하게 제어할 수 있다.
다음에, 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 6의 원리에 대하여 설명한다. 광가변감쇠기를 광전송장치에 실장하는 경우, 광가변감쇠기는 소형화할 필요가 있다. 특히, 프린트판상에 실장하고, 그 프린트판을 겹쳐서 전송장치를 구성하는 경우가 있으므로, 광가변감쇠기의 높이를 낮게 할 필요가 있다. 더우기, 광전송장치의 소비전력의 저감을 위하여, 광가변감쇠기의 소비 전력을 저감하는 것은 중요하다.
제 24도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제6의 원리를 설명하기 위한 구성예이다. (A)는 외관도, (B)는 a 방향에서 본 도면, (C)는 b방향에서 본 도면이다. 다만, 제 24도에서는 설명을 간단히 하기 위하여, 패러데이회전자만 기재하고 있고, 편광자, 검광자는 생략되어 있다.
제 2B도에 도시한 패러데이회전자는 패러데이소자 130과, 요크 134 및 코일 136을 갖는 전자석 132와, 영구자석 138로서 구성된다. 전자석 132의 요크 134와 영구자석 138은 갭을 갖는 링형상 (예를들면, 말발굽형)을 이루고 있다. 패러데이소자 130은 요크 134의 갭중에 설치되어 있다. 전자석 132는 패러데이소자 130에 광빔 140과 수직방향으로 자계를 인가하고, 영구자석 138은 패러데이소자 130에 광빔 140의 방향으로 자계를 인가하고 있다.
제 24도의 (C)에서는, 특히 광가변감쇠기가 틀체 142에 수납되어 있는 모양을 나타내고 있다. 이 도면에서는 전자석 132의 갭의 방향이 틀체 142의 높이방향에 배치되어 있다. 따라서, 광빔 140이 틀체 142의 높이의 거의 중간에 위치할 수가 있다.
전술한 바와 같이, 실장상의 이유에 의하여 광디바이스의 높이는 낮은 것이 바람직하다. 광가변감쇠기의 경우, 전자석의 요크가 링상의 형상을 하고 있으므로, 이 직경이 광가변감쇠기의 높이로 크게 영향한다. 구체적으로는 광빔의 위치가 광가변감쇠기의 높이의 중간에 설정되지만, 외부와의 인터페이스상 바람직하다. 제 29도에 도시한 종래의 광가변감쇠기에서는 광빔의 상측과 하측에 각각 링상 요크의 직경에 상당하는 스페이스 필요하고, 광가변감쇠기의 높이가 커진다. 그러나, 제 24도에 도시한 광가변감쇠기의 구성 예에서는, 광빔 140의 상측과 하측에 각각 링상 요크의 반경에 상당하는 스페이스를 확보하는 것만으로서 좋다. 따라서, 광가변감쇠기의 높이를 낮게 할수 가 있다.
제 24도의 (B)에서는, 영구자석 138이 말발굽형의 형상을 갖고, 광빔 140을 차단하지 않는 범위에서, 패러데이소자 130에 그를 끼우도록 근접설치되어 있다. 또, 영구자석 138의 요크의 선단은 가늘게 되어 있는 것이 표시되어 있다. 상기의 구성에 의하여 제 29도에 도시한 종래의 광가변감쇠기와 비교하여 영구자석 138의 자계를 효율적으로 패러데이소자 130에 인가할 수 가 있다. 따라서, 영구자석 138은 외부에 자장을 누설하는 것을 방지할 수 있고, 전자석에의 영향도 저감할 수 있다. 이에 의하여, 전자석의 제어가 복잡하게 되는 것을 방지할 수가 있다. 더우기, 이 경우, 영구자석 138의 자력을 저감할 수 있다.
더우기, 제 24도 (A)에 도시한 바와 같이, 전자석 132의 요크 134는 갭에 가까운 부분에 반경질자성체 144를 포함하고 있다. 제 29도에 도시한 종래의 광가변감쇠기에서는 요크가 모두 연질자성체로 형성되어 있으므로, 자계를 공급하기 위하여 전자석에 항시 전류를 공급할 필요가 있다. 제 24도에 도시한 바와 같이, 전자석의 요크에 반경질자성체를 사용하면, 펄스전류의 인가로 요크가 자화되고, 전류의 공급을 정지하여도 그 자화는 보지된다. 따라서, 광가변감쇠기의 소비전력을 저감할 수 있다. 이 경우, 요크전체를 반경질자성체로 구성할 필요는 없고, 제 24도 (A)에 도시한 바와 같이 요크중에 부분적으로 반경질자성체를 설치함으로써도 그 효과를 얻게 된다.
그러나, 반경질자성체는 포화영역에서도 안정된 자화를 얻게 되지만, 미포화영역에서는 큰 히스테리시스특성을 나타내고, 안정된 자화를 얻는 것은 어렵다. 따라서, 자계의 중간단계에서의 제어는 어렵다. 이 문제를 해결하기 위하여, 제 25도에 도시한 구성이 고려될 수 있다. 제 25도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기에 사용하는 전자석의 구성을 도시한 도면이다.
본 전자석에서는, 전자석의 요크중에 부분적으로 각각 포화영역에서의 자력이 다른 복수의 반경질자성체 144a∼144e가 설치되어 있다. 또, 각각의 반경질자성체에는 개별로 코일이 설치되어 있고, 각 반경질자성체를 독립적으로 포화영역에서 구동할 수가 있다. 따라서, 이들의 코일에 공급하는 전류를 온/오프제어함으로써 소망의 반경질자성체만을 동작시켜, 단계적으로 전자석으로 발생하는 자계를 안정되게 설정할 수가 있다.
다음에, 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 7의 원리에 대하여 설명한다. 웨지형 복굴절결정을 이용한 광가변감쇠기에서는, 제 30도의 종래의 광가변감쇠기에서 설명한 바와 같이, 약간의 편광의존성 손실 (PDL)이 발생한다. 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기는 이 편광의존성손실을 더 저감한다.
제 26도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 7의 원리를 설명하기 위한 구성예이다. (A)는 상면도, (B)는 측면도이다. 제 27도는 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기의 제 7의 원리를 설명하기 위한 바이어스자계의 방향 패턴을 도시한 도면이다. (A)는 바이어스자계를 굴절평면에 수직으로 인가 하는 경우, (B)는 바이어스자계를 굴절평면과 평행으로 인가하는 경우이다.
제 26도에 도시한 광가변감쇠기는 제 30도에 도시한 광가변감쇠기와 비교 하여, 패러데이소자 150의 자구를 단일로 하기 위한 바이어스자계 154가 도시되어 있다. 이 바이어스자계 154는 광빔에 대하여 수직으로 패러데이소자 150에 인가된다. 바이어스자계 154를 발생하기 위한 자석 152는 제 26도의 (B)만에 도시되어 있고, (A)에서는 생략되어 있다 또, 실제로는 패러데이회전을 발생시키기 위하여, 광빔과 평행의 자계도 패러데이소자 150에 인가된다. 그러나, 이들의 도면에서는, 설명을 간단히 하기 위하여, 광빔과 평행한 자계의 도시는 생략되어 있다. 그 밖의 구성은 제 30도에 도시한 광가변감쇠기와 같고, 같은 기능을 갖는 구성요소에는 같은 참조번호를 붙이고 있다.
제 26도의 광가변감쇠기에서는, 광빔은 복굴절결정 8a에 있어서 복굴절되고, 굴절각도가 다른 통상의 광(ordinary ray)과 이상광(extraordinary ray)의 성분을 맞는 광빔으로 변환된다. 통상의 광과 이상광은 패러데이소자 150에 있어서 바이어스자계 154를 공급한다. 이 바이어스자계 154는 통상의 광 156과 이상광 158로 구성되는 평면 (굴절평면이라고 함)에 대하여 수직으로 인가되어 있다. 이 모양은 제 27도의 (A)에 도시되어 있다. 따라서, 통상의 광 156과 이상광 158 함께, 같은 크기의 바이어스자계 154가 인가된다.
이에 대하여, 제 27도의 (B)에 도시한 바와 같이, 바이어스자계는 굴절평면에 대하여 평행으로 인가할 수도 있다. 다만, 바이어스자계는 광빔에 대하여 실질적으로 수직으로 인가된다. 이 경우, 통상의 광 156 및 이상광 158은 다른 굴절각을 가지고 있으므로, 각 광에 인가되는 바이어스자계는 약간 다르다. 이 자계의 크기의 차에 의하여, 편광의존성손실이 발생한다고 고려될 수 있다.
따라서, 제 26도 나 제 27도 (A)에 도시한 바와 같이, 바이어스자계를 굴절평면에 실질적으로 수직으로 인가함으로써, 평광의존성손실을 저감할 수가 있다.
이 명세서에서 상술한 본 발명에 관계되는 광가변감쇠기에서는, 2종류의 자기회로를 이용하여 감쇠량의 제어가 행해지므로, 광가변감쇠기의 외부에 자기회로의 자장이 누설할 염려가 있다. 특히, 영구자석의 자장은 강하고, 외부에의 영향이 크다. 이 영향을 경감시키기 위해서는, 영구자석에도 전자석과 마찬가지로 요크를 설치하거나, 틀체를 자기차폐(magnetic shield)하는 방법이 유효하다.
이상, 본 발명의 실시예에 의해 설명하였으나, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위내에서 개량과 변형이 가능하다는 것은 말할 나위도 없다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하에 나타내는 효과를 갖는다.
청구항1 내지 3중 어느 한항 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 상기 검광자의 편광방향은 상기 자기광학결정에서의 편광방향의 회전이 없는 상기 광빔의 편광방향과 실질적으로 직교상태로 설정되어 있다.
이 경우, 패러데이회전각이 크면, 파장의 변화에 대한 패러데이회전각의 변화량도 크다. 그러나, 패러데이회전각의 변화에 대한 감쇠량의 변화량은 작으므로, 파장의 변화에 대한 감쇠량의 변화량을 저감시킬 수 있다.
또, 패러데이회전각이 작으면, 파장의 변화에 대한 패러데이회전각의 변화량도 작다. 따라서, 이 경우, 패러데이회전각의 변화에 대한 감쇠량의 변화
량이 크지만, 파장의 변화에 대한 감쇠량의 변화량을 저감시킬 수 있다.
따라서, 본 광가변감쇠기에서는, 감쇠량의 파장의존성을 저감시킬 수 있다. 또, 마찬가지로, 감쇠량의 온도의존성도 저감된다.
청구항4 내지 6중 어느 한항기재의 광가변감쇠기에 있어서는 영구자석으로 발생된 자계 또는 그 일부가 자기광학결정에 광빔과 평행하게 항시 인가 되어 있다. 따라서, 본 광가변감쇠기에서는 고장등으로 자기회로에 인가하는 전류가 흐르지 않게 되더라도, 광빔을 투과할 수 있다. 그 결과, 전송장치의 동작에 주는 영향을 저감시킬 수 있다. 더우기, 파장 ·온도의존성을 감쇠할 수도 있다.
특히, 청구항5 기재의 광가변감쇠기에서는, 보다 간이한 구성으로, 상술한 효과를 얻을 수가 있다.
청구항7 내지 10중 어느 한항 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 자기광학 결정(패러데이소자)는 요크의 갭중에 틈이 없이 삽입된다. 따라서, 요크에서 발생된 자계는 외부에 새는 일이 없이 효율좋게 자기광학결정에 공급 되고, 그 결과, 자기광학결정에 강한 자장을 균일하게 인가할 수 있다. 이로써, 자기광학결정과 요크와의 사이에 틈이 있는 구성에 비하여, 자기회로에 공급하는 전류를 저감시킬 수 있고, 자기회로의 구동전류를 저감시킬 수 있다.
특히, 청구항8 기재의 광가변감쇠기에서는, 코일이 자기광학결정의 근방에 설치되어 있음으로써, 요크중의 자기저항의 영향이 저감되고, 효율좋게 요크 에서 발생한 자계를 자기광학결정에 공급할 수가 있다. 따라서, 전자석의 구동전류를 보다 저감할 수 있다. 더우기, 요크의 루프측의 높이를 낮게할 수 있으므로, 광가변감쇠기의 높이도 낮게 되고, 그 결과, 실장의 용이성이 향상한다.
또, 청구항9 또는 10 기재의 광가변감쇠기에서는, 요크의 갭의 틈을 예를 들면, 200㎛정도 까지 좁게 할수 있다. 따라서, 요크에서 발생한 자계를 효율좋게 패러데이소자에 인가할 수 있고, 구동전류를 일층 저감할 수가 있다.
청구항11 또는 12 기재의 광증폭장치, 및 청구항13 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 검광자의 편광방향, 광신호의 편광방향, 및 자기광학결정을 조절함으로써 감쇠량의 파장의존성을 임의로 설정할 수 있다. 따라서, 이득등화용의 광필터를 사용하지 않고, 광증폭기의 이득의 파장의존성을 저감할 수가 있다. 또, 본 광가변감쇠기에서는, 감쇠량이 클수록 자장의존성이 크게 할 수 있다. 따라서, 여기파워의 상한치가 작은 경우의 광증폭기의 이득의 파장의존성을 양호하게 삭제할 수 있다. 이로써, 광파이버증폭기의 여기광의 파워를 작게 설정할 수 있고, 광파이버증폭기의 소형화, 저소비전력화가 가능케 된다.
청구항14 내지 16중 어느 한항 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 출력측수광기로 모니터한 광가변감쇠기의 출력파워가 소정의 값으로 되도록 제어되거나, 입력측수광기로 모니터한 광빔의 파워와 출력측수광기로 모니터한 광가변감쇠기의 출력파워와의 비가 소정의 값으로 되도록 제어된다. 따라서, 광가변감쇠기의 감쇠량의 온도특성, 경시열화, 편파로스의 변동 등의 보정이 가능케 된다.
청구항17 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 자기회로를 링상 요크에서 구성하면, 광빔의 상측과 하측에 각각 링상 요크의 반경에 상당하는 스페이스를 확보하는 것만으로서 좋다. 따라서, 광가변감쇠기의 높이를 낮게 할수 있다.
청구항18 또는 19 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 자기회로의 자계를 효율적으로 자기광학결정에 인가된다. 따라서, 자기회로는 외부에 자장을 누설하는 것을 방지할 수 있고, 다른 자석에의 영향도 저감된다.
청구항20 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 요크는 적어도 일부에 반경질 자성체를 포함한다. 따라서, 펄스전류의 인가로 요크가 자화되고, 전류의 공급을 정지하여도 그 자화는 소지된다. 따라서, 광가변감쇠기의 소비전력을 저감시킬 수 있다.
청구항21 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 자화가 다른 복수의 반경질자성체를 제어함으로써, 전자석에서 발생하는 자계를 안정하게 단계적으로 설정할 수 있다.
청구항22 기재의 광가변감쇠기에 있어서는, 자기광학결정의 자구를 단일화
하기 위한 바이어스자계를 굴절평면에 실질적으로 수직으로 인가된다. 그에 의하여 편광의존성 손실을 저감할 수가 있다.
Claims (32)
- 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서,상기 광빔의 편광방향을 가변으로 회전시키는 자기광학결정과,상기 자기광학결정을 통과한 광빔을 그 편광방향에 따라 통과시키는 검광자(檢光子)를 갖고, 상기 검광자의 편광방향은 상기 자기광학결정에서의 편광방향의 회전애 없는 경우의 상기 광빔의 편광방향과 직교상태로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 제 1항에 있어서,상기 광빔을 발생하는 편광자를 더 갖고, 상기 검광자의 편광방향은 상기 편광자의 편광방향과 직교상태로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광가변 감쇠기.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 검광자의 편광방향과, 상기 자기광학결정에서의 편광방향의 회전이 없는 경우의 상기 광빔웨 편광방향은 80도±30도의 각도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서,상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과,상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 전기적으로 발생하는 자기회로와,상기 자기회로의 내부 및 근방의 어느 쪽에 설치되고, 상기 자기회로로 전기적으로 발생하는 자계와 평행하게 상기 자기광학결정에 인가되는 바이어스자계를 발생하는 영구자석을 갖고,상기 자기회로로 전기적으로 발생하는 자계를 상실한 경우에도, 상기 자기광할결정에 자계가 인가되고 상기 광빔의 적어도 일부는 투과되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서,상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과,상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 전기적으로 발생하는 자기회로와,상기 자기회로의 내부 및 근방의 어느 쪽에 설치되고, 상기 자기회로로 전기적으로 발생하는 자계와 90도 보다 작은 각도로 상기 자기광학결정에 인가되는 바이어스자계를 발생하는 영구자석을 갖고,상기 자기회로로 전기적으로 발생하는 자계를 상실한 경우에도, 상기 자기광학결정에 자계가 인가되고 상기 광빔의 적어도 일부는 투과되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 제 4항 또는 제 5항에 있어서,상기 자기광학결정을 통과한 광빔을 그 편광방향에 따라 통과시키는 검광자를 더 갖고, 상기 검광자의 편광방향은 상기 자기광학결정에서의 편광방향의 회전이 없는 경우의 상기 광빔의 편광방향과 직교상태로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서,상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과,상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 발생하고, 내부의 갭에 상기 자기광학결정이 삽입된 요크를 갖는 자기회로를 갖고,상기 자기회로의 요크에서 발생된 자계가 상기 자기광학결정에 인가되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 제 7항에 있어서,상기 자기회로는 상기 요크의 갭의 근방에 설치되고 상기 갭에 자계를 전기적으로 발생시키 위해 적어도 1개의 코일을 더 갖는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 제 7항에 있어서,상기 광빔을 수속하여 상기 자기광학결정에 입사하기 위한 제 1의 렌즈를 더 갖고, 상기 제 1의 렌즈에 의하여 수속된 광빔의 사이즈에 따라 상기 요크의 갭의 간격이 좁게 되고, 그 갭에 발생하는 자계를 상기 자기광학결정에 인가하는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 제 9항에 있어서,상기 수속된 광빔이 상기 자기광학결정을 통과한 후, 상기 수속된 광빔을 소정의 크기로 설정하기 위한 제 2의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서,상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과,상기 자기광학결정을 통과한 광빔의 적어도 일부를 상기 광가변감쇠기의 출력에 유도하는 검광자와,상기 광가변감쇠기의 출력광을 일부 분기하여 출력파워를 모니터하는 출력 측수광기를 갖고,상기 출력측수광기로 모니터한 상기 광가변감쇠기의 출력의 파워가 소정의 값으로 되도록 상기 자기광학결정에서의 상기 광빔의 편광방향이 제어되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서,상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과,상기 자기광학결정을 통과한 광빔의 적어도 일부를 상기 광가변감쇠기의 출력에 인도하는 검광자와,상기 자기광학결정에 입력되는 광빔의 입력파워를 모니터하는 입력측수광기와,상기 광가변감쇠기의 출력파워를 모니터하는 출력측수광기를 갖고, 상기 입력측수광기로 모니터한 상기 광빔의 입력파워와 상기 출력측수광기로 모니터한 상기 광가변감쇠기의 출력파워와의 비가 소정의 값으로 되도록 상기 자기광학결정에서의 상기 광빔의 편광방향이 제어되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 제11항 제12항에 있어서,상기 검광자는 복굴절결정을 포함하고, 상기 검광자에 있어서 편광이 분리된 광빔의 일부를 상기 출력측수광기에 인도하는 개구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서,상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과,상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 내부의 갭에 발생하는 자기회로와,상기 자기광학결정 및 상기 자기회로를 수용하고 기판에 실장하기 위한 틀체를 갖고,상기 자기회로는 상기 갭의 방향이 상기 틀체의 높이방향으로 되도록 틀체에 실장되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서,상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과,상기 자기광학결정에 근접하여 두고 상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 발생하는 자기회로로서, 선단부가 다른 부분보다 미세하게 되어 있는 말발굽형의 형상의 요크를 포함하고, 상기 선단부가 상기 자기광학결정을 끼우도록 근접하고 있는 상기 자기회로를 갖는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 제15항에 있어서,상기 자기회로는 영구자석으로 구성되고, 또 상기 자기광학결정에 근접하여 두고 상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 전기적으로 발생하는 전자석을 더 갖고, 상기 영구자석의 요크의 선단부는 상기 전자석보다 상기 자기광학결정에 의하여 근접하고 있는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서,상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과,적어도 일부에 반경질자성체를 포함하는 요크를 갖고, 상기 자기광학결정에 인가하기 위한 자계를 구동전류에 의하여 전기적으로 발생하는 자기회로를 갖고,상기 구동전류의 공급이 정지하여도 상기 자계는 유지되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 제17항에 있어서,상기 요크는 포화상태에서의 자화가 다른 복수의 반경질자성체를 부분적으로 갖고, 상기 반경질자성체 마다 자화를 제어함으로써 상기 자기회로로 발생하는 자계의 크기를 단계적으로 변경할 수 있는 있을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광빔의 파워를 감쇠하는 광가변감쇠기로서,상기 광빔을 복굴절시키는 제 1의 웨지형 복굴절결정과,상기 제 1의 웨지형 복굴절결정으로 편광을 분리시킨 상기 광빔의 편광방향을 가변케 회전시키는 자기광학결정과,상기 자기광학결정에 상기 광빔과 수직으로 인가하기 위한 자계를 발생하는 자기회로와,상기 자개광학결정에서 출력되는 광빔을 복굴절시키는 제 2의 웨지형 복굴절 결정을 갖고,상기 제 1의 웨지형 복굴절결정으로 편광을 분리시킨 상기 광빔으로 구성되는 평면에 수직으로, 상기 자기회로의 자계가 상기 자기광학결정에 인가되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 제1방향으로 편광된 광을 감쇠하는 광가변감쇠기에 있어서,광의 편광을 회전시켜서 회전된 편광이 제1방향의 편광성분과, 제1방향의 편광성분에 대하여 80도±30도의 각도로 설정되어 있는 제2방향의 편광성분을 갖게 하는 편광회전장치와,회전된 편광의 제2방향의 편광성분을 통과시키고, 제1방향의 편광성분을 차단하는 출력장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광을 수신하고, 광의 편광을 회전시켜서 회전된 편광을 생성하는 편광 회전장치와,출력신호로서 회전된 편광의 적어도 일부를 통과시키는 출력장치와,출력신호의 파워레벨을 결정하고 편광회전장치의 회전양을 제어하여 출력 신호의 파워레벨을 일정한 값으로 유지하기 위한 제어장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광을 수신하고, 광의 편광을 회전시켜서 회전된 편광을 생성하는 편광 회전장치와,출력신호로서 회전된 편광의 적어도 일부를 통과시키는 출력장치와,수광의 파워레벨과 출력신호의 파워레벨을 결정하고 편광회전장치의 회전 양을 제어하여 수광의 파워레벨에 대한 출력신호의 파워레벨의 비를 일정한 값으로 유지하기 위한 제어장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광이 통과되는 자기광학소자와,자기장을 자기광학소자에 인가하여 자기광학소자를 통과하는 광의 편광을 회전시키는 자기회로로서, 제1단부와 제2단부를 갖되 그 사이에 갭을 가지고, 제1단부에서 제2단부로 자기장이 통과되고, 상기 갭에 자기광학소자를 배치하도록 한 요크를 포함하는 자기회로로 구성되어 있고,상기 자기광학소자는 자기광학소자와 요크의 제1단부 사이에 공간이 존재 하지 않고, 자기광학소자와 요크의 제2단부 사이에도 공간이 존재하지 않도록 갭을 채우고 있고,상기 자기회로는 자기장을 형성하도록 전류를 통과시키는 코일로 더 구성 되어, 코일에 흐르는 전류를 제어함으로써 상기 자기장을 제어할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광이 통과되는 자기 광학소자와,자기장을 자기광학소자에 인가하여 자기광학소자를 통과하는 광의 편광을 회전시키는 자기회로로서, 제1단부와 제2단부를 갖되 그 사이에 갭을 가지고, 제1단부에서 제2단부로 자기장이 통과되고, 상기 갭에 자기광학소자를 배치하도록 한 요크를 포함하는 자기회로로 구성되어 있고,상기 자기광학소자는 자기광학소자와 요크의 제1단부 사이에 공간이 존재 하지 않고, 자기광학소자와 요크의 제2단부 사이에도 공간이 존재하지 않도록 갭을 채우고있고,상기 자기회로는 요크의 제1단부 주위에 감긴 제1 코일과, 요크의 제2 단부 주위에 감긴 제2 코일로 더 구성되어, 제1전류가 제1코일을 통과하고, 제 2전류가 제2코일을 통과하여 자기장을 형성하고, 제1전류와 제2전류를 제어 함으로써 상기 자기장을 제어할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광이 통과되는 자기광학소자와,자기장을 자기광학소자에 인가하여 자기광학소자를 통과하는 광의 편광을 회전시키는 자기회로로서, 제1단분와 제2단부를 갖되, 그 사이에 갭을 가지고, 제1단부에서 제2단부로 자기장이 통과되고, 상기 갭에 자기광학소자를 배치하도록 한 요크를 포함하는 자기회로와,자기광학소자에 광을 집속시키는 렌즈로 구성되어 있되, 상기 갭의 크기는 자기광학소자에 집속된 광의 지름에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광이 통과되는 자기광학소자와,자기장을 자기광학소자에 인가하여 자기광학소자를 통과하는 광의 편광을 회전시키는 자기회로로서, 제1단부와 제2단부를 갖되, 그 사이에 갭을 가지고, 제1단부에서 제2단부로 자기장이 통과되고, 상기 갭에 자기광학소자를 배치하도록 한 요크를 포함하는 자기회로로 구성되어 있고,상기 자기광학소자는 자기광학소자와 요크의 제1단부 사이에 공간이 존재하지 않고, 자기광학소자와 요크의 제2단부 사이에도 공간이 존재하지 않도록 갭을 채우고있고,자기광학소자에 광을 집속시키는 렌즈를 더 구비하고, 상기 갭의 크기는 자기광학소자에 집속된 광의 지름에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광이 통과되는 자기광학소자와,자기장을 자기광학소자에 인가하여 자기광학소자를 통과하는 광의 편광을 회전시키는 자기회로로서, 제1단부와 제2단부를 갖되, 그 사이에 갭을 가지고, 제1단부에서 제2단부로 자기장이 통과되고, 상기 갭에 자기광학소자를 배치하도록 한 요크를 포함하는 자기회로와,갭의 전체 길이를 실장판에 인접하여 연장되도록 요크를 실장하기 위한 실장판으로 구성되어 있는 있을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광이 통과되는 자기광학소자와,자기장을 자기광학소자에 인가하여 자기광학소자를 통과하는 광의 편광을 회전시키는 자기회로로서, 제1단부와 제2단부를 갖되, 그 사이에 갭을 가지고, 제1단부에서 제2단부로 자기장이 통과되고, 상기 갭에 자기광학소자를 배치하도록 한 요드를 포함하는 자기회로로 구성되어 있고,상기 요크는 자기광학소자에 가변자기장을 인가하기 위한 전자기의 요크이고,상기 자기회로는 요크를 갖는 영구자석으로 더 구성되어 있고, 영구자석의 요크는 제1단부와 제2단부를 갖되, 그 사이에 갭을 가지고, 이 갭에 자기 광학소자를 배치하고, 영구자석은 영구자기장을 자기광학소자에 인가하도록 제1단부와 제2단부 사이에서 영구 자기장을 형성하고, 영구자석의 요크의 제 1단부와 제2단부는 전자석의 요크의 제1단부와 제2단부보다 자기광학소자에 접하도록 한 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광이 통과되는 자기광학소자와,자기장을 자기광학소자에 인가하여 자기광학소자를 통과하는 광의 편광을 회전시키는 자기회로로서, 제1단부와 제2단부를 갖되, 그 사이에 갭을 가지고, 제1단부에서 제2단부로 자기장이 통과되고, 상기 갭에 자기광학소자를 배치하도록 한 요크를 포함하는 자기회로로 구성되고,상기 요크는 자기광학소자에 가변자기장을 인가하기 위한 전자기의 요크 이고, 요크의 일부가 반경질자성체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 광이 통과되는 자기광학소자와,자기장을 자기광학소자에 인가하여 자기광학소자를 통과하는 광의 편광을 혼전시키는 자기회로로서, 제1단부와 제2단부를 갖되, 그 사이에 갭을 가지고, 제1단부에서 제2단부로 자기장이 통과되고, 상기 갭에 자기광학소자를 배치하도록 한 요크를 포함하는 자기회로로 구성되어 있고,상기 요크는 자기광학소자에 가변자기장을 인가하기 위한 전자기의 요크이고, 복수의 반경질자성체를 부분적으로 가지는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 제1 편광면을 갖도록 광을 편광시키는 입력부와,입력부로부터 나오는 광을 다양하게 회전시킬 수 있는 패러데이 회전자와,패러데이 회전자에 일정한 방향으로 자기장을 인가하기 위한 영구자석과,패러데이 회전자에 인가된 자기장의 방향을 다양하게 변화시키기 위한 전자석을 가지는 자기회로와,패러데이 회전자에 의해 회전된 광을 수신하고, 제1 편광면과는 다른 제2 편광면을 가지는 편광성분을 투과시키는 출력부로 구성되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
- 제1 편광면을 갖도록 광을 편광시키는 입력장치와,입력장치와 광학적으로 연결되어 있고, 입력장치로부터의 광의 편광을 다양하게 회전시킬 수 있는 편광회전장치와,편광회전장치와 광학적으로 연결되어 있고, 제1 편광면을 가지는 편광회전장치로부터 발산되는 광의 편광성분을 투과시키는 출력장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 광가변감쇠기.
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