KR20020033083A - 광 신호 전송 시스템 및 광범위에 걸쳐 변조 가능하게설계된 광 신호 전송 시스템용 자기광학 변조기 - Google Patents

광 신호 전송 시스템 및 광범위에 걸쳐 변조 가능하게설계된 광 신호 전송 시스템용 자기광학 변조기 Download PDF

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Abstract

자기광학 변조기를 구비한 광 신호 전송 시스템이 제공되어 있는데, 이 자기광학 변조기는, 광원으로부터 방사된 광빔을 변조시키고, 편광기, 자기광학 소자, 분광기, dc 자계 발생기, 고주파 자계 발생기, 및 임피던스 조정기로 구성된다. dc 자계 발생기는 dc 바이어스 자계를 자기광학 소자에 인가한다. 고주파 자계 발생기는 상기 고주파 신호 발생기로부터의 고주파 신호에 반응하여 고주파 자계를 자기광학 소자에 인가한다. 임피던스 조정기는 고주파 자계 발생기의 임피던스를 조정하여 고주파 신호를 고주파 자계 발생기에 효과적으로 전송함으로써, 통상의 자기광학 변조기의 상한치보다 더 높은 주파수까지 변조 범위를 증가시킨다. dc 바이어스 자계의 인가 및 임피던스 조정기의 사용은 강자성의 공진주파수에 이르기까지 유용한 자기광학 변조기를 실현한다.

Description

광 신호 전송 시스템 및 광범위에 걸쳐 변조 가능하게 설계된 광 신호 전송 시스템용 자기광학 변조기{OPTICAL SIGNAL TRANSMISSION SYSTEM AND MAGNETO-OPTICAL MODULATOR DESIGNED TO ESTABLISH MODULATION OVER WIDE RANGE FOR IN THE SAME}
본 발명은 일반적으로 광 신호 전송 시스템 및 고주파에 이르기까지 광빔을변조하도록 설계된 페러데이 효과를 이용하는 상기 광 신호 전송 시스템에 사용을 위한 자기광학(magnetic-optical) 변조기의 개선된 구조에 관한 것이다.
통상의 광 신호 전송 시스템에 사용된 외부 광 변조기의 대부분은 전기광학 (electro-optical) 효과(즉, 포켈스 효과)를 이용한다. 특히, 광도파관 변조기를 사용하는 광통신용 광 신호 전송 시스템의 대부분은 LiNb03 결정의 전기광학 효과를 사용한다(예를 들면, 문헌「Nishihara et al., "Optical Integrated Circuit", published by Ohm Company, pp.298-304(1985)」). 그러나, 전기광학 결정을 사용하는 광 변조기는 dc 드리프트(drift)(예를 들면, 문헌「J.Appl. Phys. Vol.76, No.3, pp.1405-1408(1994)」) 또는 광학적 손실을 겪어서, 오랜 사용에 대하여 신뢰도를 유지하기 어렵다. 이러한 특징적인 열화를 완화하는 것은 제조 비용의 상승을 수반한다.
최근 수년 동안에, 안테나를 통해 전파를 수신하고 수신된 신호를 고주파 신호의 형태로 전기광학 변조기에 제공하는 광 신호 전송 시스템이 제안되어 왔다(예를 들면, 일본국 특허 제1 공개 Nos.4-172261 및 10-186189).
자기광학 효과를 이용한 자기광학 변조기들은 수년동안 연구되어 왔지만(예를 들면, 문헌「Appl. Phys. Lett. Vol.21 No.8, pp.394-396(1972)」), 이러한 변조기들은 응답주파수가 전기광학 변조기들의 응답 주파수들보다 낮아서 여전히 실용적이지 않기 때문에 이를 자기광학 자계 센서 또는 전류 센서로 사용하기 위한 연구가 진행중이다(예를 들면, 문헌「J.Appl. Phys. Vol.53 No.11, pp.8263-8264(1982) and National Technical Report, Vol.38 No.2, pp.127-133(1992)」).
일본국 공개 특허공보 제7-199137호에는 자기광학 변조기를 광 신호 전송 시스템의 편광 변조기로 사용하는 방법이 설명되어 있다. 그러나, 자기광학 변조기의 주파수 응답속도는 수 십 kHz정도이다. 미국특허원 제6,141,141호에는 광 아이솔레이터(isolator)를 자기광학 변조기로 사용하는 방법이 설명되어 있지만, 그 응답속도 또한 낮다. 이것은, 통상의 광학 아이솔레이터들이 일반적으로 금속부재로 싸여있거나 광학 아이솔레이터에 dc 자기장을 인가하기 위한 금속자석들을 사용하여, 고주파 자계가 인가되어 와류(eddy-current)를 생성할 것이고, 이 와류가 광학 아이솔레이터 외부로부터 수십 kHz 이상의 고주파 자계를 인가하기 어렵게 하기 때문이다. 광학 아이솔레이터는 실제로 광학 변조기로서 사용되며 외부 자기 자계를 사용하는 자기광학 효과(즉, 페러데이 효과)의 정도를 변화시키는 것은 광을 원치않는 방향(예를 들면, 광원쪽)으로 반사하는 단점을 갖는다.
최근 수년 동안에, dc 바이어스 자계가 자기광학 결정막에 인가되는 반도체 기판의 전류를 측정하기 위해 설계된 자기광학 변조기 또한 연구되고 있다(예를 들면, 문헌「Appl. Phys Lett. Vol.68 No.25, pp.3546-3548(1996) and Extended Abstract(61th Annual Meeting, 2000), The Japan Society of Applied Physics, University of Tokyo, 2000, 4p-Q-4).
대부분의 전형적인 광 신호 전송 시스템은 구동 전류를 변조하여 고주파로 반도체 레이저에 제공하거나 광전기 효과(즉, 포켈스 효과)를 나타내는 광도파관 변조기를 사용하도록 설계된다. 반도체 레이저에 제공된 구동 전류를 직접 변조하는 것은 특정 변조기를 필요로 하지 않기 때문에, 광 신호 전송 시스템이 구조적으로 단순해지는 장점을 제공한다. 그러나, 반도체 레이저에서 방사되는 광을 수 GHz이상의 고주파수들로 변조하기는 어렵다. 게다가, 고주파로 반도체 레이저 구동기를 가동시키면 원하는 변조 동작에 실패하거나 고속 변조로 인한 쳐프(chirp)때문에 출력을 보다 멀리 전송하기가 어려워질 수 있다.
또, 많은 광섬유로 이루어진 광 신호 전송 네트워크에서, 광 신호는 통상 각각의 전송선에 설치된 광학부품(opical part)들에서의 다중 반사로 인한 잡음을 포함한다. 이러한 문제를 피하기 위해, 가끔 와이드 스펙트럼을 갖는 LED와 같은 광원을 사용한다. 그러나, LED가 여기되는 주파수 대역이 대략 100MHz이므로(문헌「Hiroo Yonetsu, "Optical Communication Device Engineering" published by Kogaku Shoin, pp.135-141(1991)」참조) 100MHz보다 높은 주파수에서 LED의 출력을 변조하기 위한 특정 광 변조기가 필요하다.
광도파관 변조기들은 광전기 효과를 이용한다. 이 경우에, 포켈스 효과는 LED에 의해 만들어지는 레이저 빔 또는 광을 고속 변조할 수 있고, 쳐핑(chirping) 문제에 부딪치진 않지만, 상기한 바와 같이 dc 드래프트 및 광 손실의 문제에 직면한다. 이러한 문제들을 완화하는 것은 제조 비용의 상승을 수반한다. 안테나에 의해 수신된 전기 신호를 사용하여 광빔(즉, 광 반송파)은 변조하는 광 신호 전송 시스템에서, 변조기는 통상 외기(open air)에 장착되므로 dc 드래프트 및 광 손실의 문제를 가질 것이다. 또, 포켈스 효과를 사용하는 대부분의 광도파관 변조기들은 단일 모드용으로 설계된다. 직경이 수십 ㎛에서 수백 ㎛까지인 보다 큰 코어(core)를 가지는 도파관을 생산하기는 일반적으로 어렵다. 따라서, 광도파관 변조기는 충분한 양의 광을 전송하기 위해 보다 큰 코어 직경을 갖는 광섬유를 필요로 하는 LED의 출력, 전력면에서 크게 증가된 광 증폭기의 출력, 또는 섬유 레이저(코어 직경이 수십 ㎛보다 더 큼)의 출력을 고속으로 변조하기 어렵다는 문제에 직면한다.
반도체 기판 또는 마이크로스트립선로(microstrip line) 상에 조립된 전송선로에 설치된 자기광학 결정막에 평행하게 dc 바이어스 자계를 인가하고 전송선로를 통해 흐르는 전류의 파형을 모니터하는 페러데이 효과를 사용한 자기광학 변조기도 연구되고 있다. 그러나, 반도체 기판상의 전송선로를 통해 흐르는 전류의 파형을 모니터하는 구조(예를 들면, 문헌「Appl. Phys. Lett. Vol.68 No.25, pp.3546-3548(1996)」)는 기판상의 전송선로의 임피던스의 미조정으로 인해 웨이브 링잉(wave ringing)이 발생하는 문제에 직면한다. 이 구조는 광섬유를 광 전송선로로서 사용하지 않고 광 신호 전송 시스템에 사용에도 적당하지 않다. 마이크로스트립선로를 통해 흐르는 전류의 파형을 측정하는 다른 구조(예를 들면, 문헌「Extended Abstract (61th Annual Meeting, 2000), The Japan Sociaty of Applied Physics, University of Tokyo, 2000, 4p-Q-4」)는, 자기광학 소자의 출력에 연결된 광섬유 뒤에 배치된 분광기를 포함하고, 광섬유의 길이를 늘리면 선형편광이 광섬유에서 랜덤하게 편광되기 때문에, 분광기의 출력 강도를 변조하기 어렵다는 문제가 있다. 또, 상기 자기광학 변조기는 고주파 자계가 인가된 방향과 같은 방향으로 자기광학 결정막에 dc 바이어스 자계를 인가하도록 설계된다. 자기광학 결정막을 단점(mono-domain) 구조로 변경시킬만큼 큰 dc 바이어스 자계를 인가하면 자기광학 결정막이 자기적으로 포화되므로, 변조된 출력 신호의 크기가 감소되거나변조된 신호를 출력하지 못한다.
따라서 본 발명의 주요 목적은 종래 기술의 단점을 피하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 광범위에 걸친 광빔 또는 반송파의 변조가 가능한 자기광학 변조기의 개선된 구조를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 보다 오랜 기간동안 보다 높은 신뢰도로 존재하는 자기광학 변조기를 장착하고 광 DC 드래프트 및 광 손실없이 광 신호를 전송할 수 있는 광 신호 전송 시스템을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 자기광학 변조기를 설비한 광 신호 전송 시스템을 나타내는 블록선도이고,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 자기광학 변조기를 설비한 광 신호 전송 시스템을 나타내는 블록선도이고,
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 의한 자기광학 변조기를 설비한 광 신호 전송 시스템을 나타내는 블록선도이고,
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 의한 자기광학 변조기를 설비한 광 신호 전송 시스템을 나타내는 블록선도이고,
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 의한 자기광학 변조기를 설비한 광 신호 전송 시스템을 나타내는 블록선도이고,
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 의한 자기광학 변조기를 설비한 광 신호 전송 시스템을 나타내는 블록선도이고,
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 의한 자기광학 변조기를 설비한 광 신호 전송 시스템을 나타내는 블록선도이고,
도 8은 도 1의 제1 실시예에 사용된 자기광학 소자에 dc 바이어스 자계와 고주파 자계를 인가하는 방향을 나타낸 투시도이고,
도 9는 도 1의 제1 실시예에 사용된 자기광학 소자에 인가된 dc 바이어스 자계의 존재 유무에 따른 주파수 응답 특성을 나타낸 그래프이고,
도 10은 임피던스 조정기의 존재 유무에 따른 제1 실시예의 자기광학 소자의 주파수 응답 특성을 나타낸 그래프이고,
도 11은 본 발명의 제8 실시예에 의한 자기광학 변조기를 나타낸 블록선도이고,
도 12는 본 발명의 제9 실시예에 의한 자기광학 변조기의 주파수 특성의 한 예를 나타낸 그래프이고,
도 13은 본 발명의 제9 실시예에 의한 자기광학 변조기의 주파수 응답 특성의 다른 예를 나타낸 그래프이고,
도 14는 본 발명의 제10 실시예에 의한 자기광학 변조기를 나타낸 블록선도이고,
도 15(a)는 dc 자계 발생기가 제거된 본 발명의 제11 실시예에 의한 자기광학 변조기를 나타낸 투시도이고,
도 15(b)는 제11 실시예의 자기광학 변조기를 나타낸 투시도이고,
도 16은 본 발명의 제12 실시예에 의한 자기광학 변조기를 나타낸 블록선도이고,
도 17(a)은 본 발명의 제13 실시예에 의한 자기광학 변조기에 설치된 고주파 자계 발생기의 구조를 나타낸 정면도이고,
도 17(b)은 본 발명이 제13 실시예에 의한 자기광학 변조기를 나타낸 투시도이고,
도 18은 본 발명의 제14 실시예에 의한 자기광학 변조기를 나타낸 블록선도이고,
도 19(a)는 본 발명의 제15 실시예에 의한 광 변조 장치를 나타낸 평면도이고,
도 19(b)는 제15 실시예의 자기광학 변조기를 나타낸 투시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 광원 1 : 광자기 소자
2 : 편광기 3 : 분광기
4 : dc 자계 발생기 5 : 고주파 자계 발생기
6 : 임피던스 조정기 7 : 고주파 신호 발생기
8, 9 : 광섬유 150 : 자기광학 변조기
1946 : TEM 셀 1950 : 종료기
본 발명의 제1 특징에 따른, 광 신호 전송 시스템이 제공되는데 이 광 신호 전송 시스템은, (a) 광빔을 방사하는 광원과, (b) 고주파 신호를 생성하는 고주파 신호 발생기와, (c) 광원으로부터 방출된 광빔을 변조하는 자기광학 변조기와, (d) 자기광학 변조기에 의해 변조된 광빔을 전송하는 광섬유와, (e) 광섬유를 통해 전송되는 변조된 광빔을 수신하는 광 수신기를 포함한다. 자기광학 변조기는 편광기(polarizer), 자기광학 소자(magneto-optical element), 분광기(analyzer), dc 자계 발생기, 고주파 자계 발생기, 및 임피던스 조정기를 포함한다. dc 자계 발생기는 자기광학 소자에 dc 바이어스 자계를 인가한다. 고주파 발생기는 고주파 신호 발생기로부터의 고주파 신호에 반응하여 자기광학 소자에 고주파 자계를 인가한다. 임피던스 조정기는 고주파 자계 발생기의 임피던스를 조정하여, 고주파 자계 발생기에 고주파 신호를 효율적으로 전송하는 일을 한다.
dc 바이어스 자계의 자기광학 소자로의 인가 및 고주파 신호 발생기와 고주파 자계 발생기 사이의 임피던스 조정기의 사용은 종래의 자기광학 변조기에 의해서는 이루어질 수 없는 자기광학 변조기의 고속 변조를 가능하게 한다. 이와 같은 고속 변조의 실현은, 임피던스 조정기를 통해 고주파 자계 발생기의 임피던스 조정이 고주파 신호를 고주파 자계 발생기로 효과적으로 전송하는 것을 지원하고 고주파 자계의 인가는 자기광학 변조기의 다점(multi-domain) 구조를 단점 구조로 변환되도록 한다는 사실에서 기인한다. 통상적으로, 자기광학 소자의 도메인들 사이에서의 도메인 벽들의 운동의 주파수 응답 한계는 수십 내지 수백 MHz의 범위 내에 있으므로, 도메인 벽은 그 범위보다 높은 주파수들에 대하여는 응답하지 않는다. 따라서, 고속 응답에 필요한 광 신호 전송 시스템용 자기광학 변조기의 그와 같은 자기광학 소자를 사용하는 것이 불가능하다. 이 문제는 상기한 바와 같은 본 발명의 구조에 의해 해결될 수 있다. 특히, dc 바이어스 자계를 자기광학 소자에 인가하여 다점 구조를 단점 구조로 변환하면, 도메인 벽이 사라지므로, 변조의 상한 주파수의 결정 요인인 도메인 벽의 운동이 사라지고, 이로 인하여 변조의 속도가 빨라진다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 자기광학 소자는 다점 자기광학 재료로 만들어진다. dc 자계 발생기는 자기광학 소자의 포화영역보다 더 큰 dc 바이어스를 생성한다.
자기광학 소자에 dc 바이어스 자계를 인가하는 방향은 자기광학 소자에 고주파 자계를 인가하는 방향에 대하여 90°±30°를 향하게 한다.
고주파 자계의 자기광학 소자로의 인가 방향이 자기광학 소자의 자화용이축의 방향을 향하도록 할 수 있다. 자기광학 소자가 길이를 가지는 경우에, 고주파 자계의 자기광학소자로의 인가 방향을 자기광학 소자의 길이에 사실상 평행하게 하여, 자기광학 소자의 자기소거율을 최소화할 수 있다.
광섬유는 경사형 광섬유 또는 편광유지섬유로 구현된다.
광빔은 자기광학 변조기에 있는 자기광학 소자의 입력면에 대하여 90°±15°로 입력된다.
광원은 LED와 섬유 레이저 중 하나로 구현된다.
광 증폭기는 광원과 자기광학 변조기 사이에 배치할 수 있다.
렌즈는 광원과 자기광학 변조기 사이에 배치할 수 있다.
연결기는 광섬유를 통해 자기광학 변조기에 연결되게 제공할 수 있다. 거울을 자기광학 소자의 입력면 반대쪽 종단면에 배치하여 자기광학 소자에 의해 변조된 광빔을 반환할 수 있다. 연결기는 또한 광 수신기에 연결되어 변조된 광빔을 광 수신기로 직접 반환한다.
고주파 신호 발생기는 전파(electric wave)의 형태로 고주파 신호를 수신하고 이 고주파 신호를 고주파 자계 발생기로 전송하도록 설계된 안테나에 의해 구현될 수 있다. 안테나는 야기 안테나, 루프 안테나, 및 파라볼라 안테나 중 하나일 수 있다.
본 발명의 제2 관점에 의해, 자기광학 변조기가 제공되어 있다. 자기광학 변조기는, (a) 광빔이 입력되는 편광기와, (b) 자기광학 소자와, (c) 자기광학 소자로부터 광빔을 출력하는 분광기와, (d) dc 바이어스 자계를 자기광학 소자에 인가하는 dc 자계 발생기와, (e) 고주파 자계를 자기광학 소자에 인가하는 고주파 자계 발생기와, (f) 고주파 자계 발생기의 임피던스를 조정하는 임피던스 조정기를 포함한다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, dc 바이어스 자계의 인가가 없을 때 자기광학 소자는 다점 구조를 가지는 자기광학 재료로 만들어진다. dc 자계 발생기는 자기광학 소자의 포화영역보다 큰 dc 바이어스 자계를 만든다.
dc 바이어스 자계는 고주파 자계를 자기광학 소자에 인가하는 방향에 대하여 90°±30°로 자기광학 소자에 인가된다.
고주파 자계의 자기광학 소자로의 인가 방향이 자기광학 소자의 자화용이축의 방향을 향하도록 할 수 있다. 자기광학 소자가 길이를 가지는 경우에, 고주파 자계의 자기광학 소자로의 인가 방향은 자기광학 소자의 길이에 사실상 평행하게 할 수 있고, 이에 의해서 자기광학 소자의 자기소거율을 최소화할 수 있다.
자기광학 소자는 벌크(bulk) 결정, 다결정 소결체, 결정막, 수지와 수지에 분산된 자기광학 재료를 포함하는 합성물 중 하나로 만들어질 수 있다.
자기광학 소자는 Bi-치환된 가닛(garnet) 결정막으로 만들어질 수 있다.
고주파 자계의 주파수는 200MHz이상이다.
임피던스 조정기는, 기정된 주파수를 갖는 고주파 신호를 통과시켜 이 고주파 신호가 고주파 자계 발생기에 제공되도록 설계된 전기 필터나, 기정된 주파수를 갖는 고주파 신호를 공진시키도록 설계된 공진기에 의해 구현될 수 있다.
임피던스 조정기는 대안으로, 적어도 두 개의 상이한 주파수를 갖는 고주파 신호들을 통과시켜 이 고주파 신호들이 고주파 자계 발생기에 제공되도록 설계된 전기 필터나, 상이한 주파수를 갖는 고주파 신호들을 공진시키도록 설계된 공진기에 의해 구현될 수 있다.
dc 자계 발생기는 영구자석들로 구현될 수 있다. 영구자석들은 각각 아철산염, Sm-Co를 기초로 한 재료, 및 Nd-Fe-B를 기초로 한 재료 중 하나로 만들어진다.
dc 자계 발생기는 대안으로 전자석 및, 전자석에 전류를 공급하는 dc 발생기로 구성될 수 있다.
dc 자계 발생기는 사실상 폐쇄된 자기 회로를 형성하도록 기하학적으로 설계될 수 있다.
편광기, 자기광학 소자, 및 분광기는 단일 재료로 만들어질 수 있다.
편광기, 자기광학 소자, 및 분광기는 일직선으로 정렬된 나무막대기들 사이에 삽입될 수 있다.
고주파 자계 발생기는 자기광학 소자의 종단면에 설치될 수 있다.
자기광학 소자는, 광신호가 자기광학 소자의 입력면에 대하여 90°±15°로 입력되도록 방향지워진다.
고주파 자계 발생기는 최소 내경이 10㎛내지 1000㎛의 범위 내에 있는 코일에 의해 구현될 수 있다.
자기광학 소자는 대안적으로 가닛 결정막으로 이루어진 광도파관으로 만들어질 수 있다.
임피던스 조정기는 TEM 셀과 비반사 종료기로 구성될 수 있다.
임피던스 조정기는 소정 주파수로 공진하도록 설계될 수 있다.
편광기, 자기광학 소자, 분광기, 및 고주파 자계 발생기를 차폐하는 자기광학파 차폐 케이싱도 제공될 수 있다.
본 발명은 아래에 나타낸 상세한 설명과 본 발명의 바람직한 실시예의 첨부도면으로부터 보다 충분하게 이해될 것이지만, 이 실시예들은 본 발명을 특정 실시예로 제한하기 위해 선택된 것이 아니라, 설명과 이해만을 목적으로 한 것이다.
도면에 있어서, 동일한 용어로 나타낸 부분들은 특히 본 발명의 제1 실시예에 의한 자기광학 변조기(150)를 구비한 광 신호 전송 시스템이 도시되어 있는 도 1과 다르게 지정하지 않는다면 몇 가지 관점에서 동일한 구조를 가진다.
광원(101)으로부터 방사된 광학 반송파 또는 광은 광섬유(8)를 통해 전도되어 자기광학 소자(1)의 페러데이 효과를 사용하는 자기광학 변조기(150)로 들어간다. 자기광학 변조기(150)는 편광기(2), 자기광학 소자(1), 분광기(3), 고주파 자계 발생기(5), 임피던스 조정기(6), 및 dc 자계 발생기(4)로 구성된다. 자기광학 소자(1)는, 예를 들어, 벌크 결정, 다결정 소결체, 예를 들어 기상 에피텍시(vapor phase epitaxy)에 의해 형성된 결정막, 또는 수지와 수지에 분산된 강자성 광 재료를 포함하는 합성물로 만들어진다. 고주파 자계 발생기(5)는 고주파 자계를 자기광학 소자(1)에 인가한다. 임피던스 조정기(6)는 고주파 자계 발생기(5)의 전기 임피던스를 조정한다. 자기광학 변조기(150)는 고주파 발생기로부터 입력된 전기 신호(즉, 고주파 변조를 하는 신호)에 반응하여, 광섬유(8)를 통해 전송된 광을 고주파변조를 하는 신호의 작용에 따라 변조시킨다. 변조된 광은 광섬유(9)를 통해 출력되어 광 수신기(102)에서 전기 신호로 변환되고, 이 전기 신호는 증폭기와 신호 처리 회로(도시 안함)를 통해 차례로 복조된다.
임피던스 조정기(6)는 고주파 자계 발생기(5)의 임피던스를 조정하여 고주파 발생기(7)로부터의 신호를 고주파 자계 발생기(5)로 효과적으로 전송한다. 도 10은 임피던스 조정기(6)의 존재 유무간의 비교를 나타낸다. 도시된 경우들에서, 고주파 자계 발생기(5)는 자기광학 소자(1) 주위에 수십 바퀴 감겨진 전선 16개로 이루어져 있다. 임피던스 조정기(6)가 없는 상태에서, 자기광학 변조기(150)는 약 1MHz 이하의 저주파에서만 입력 신호를 변조하기 때문에 수 MHz 이상의 고주파에서는 광 변조기로서 기능하지 못한다. 이는 고주파 자계 발생기(5)가 통상 큰 인덕턴스를 구비하여 고주파 전류가 고주파 자계 발생기를 통해 흐르는 것을 막기 때문이다. 임피던스 조정기(6)가 없는 상태에서는, 아래에 논한 dc 바이어스 자계가 자기광학 소자(1)에 인가된다하더라도, 주파수 특성이 향상되지 않는다.
dc 바이어스 자계를 자기광학 소자(1)에 인가하는 것의 효과는 도 8과 도 9를 참조하여 설명할 것이다. 통상, dc 바이어스 자계가 없는 상태에서, 아철산염, 가닛, 또는 전이금속 등의 페리자성체 및 강자성체는 다중 도메인 구조를 유지한다. 특히, 아철산염과 가닛 같은 자기광학 재료는, 수십 내지 수백 MHz 사이에 있으며 전형적인 광 신호 전송 시스템에 이용된 변조시키는 주파수에 가까운 주파수에서 도메인 벽들의 운동으로 인한 공진을 나타낸다. 이 기술에서는 광 신호 전송 시스템에 사용되는 자기광학 변조기에 이와 같은 자기광학 재료를 사용하는 것이불가능하다고 믿어진다. 그러나, 우리는 자기광학 재료에 dc 바이어스 자계를 인가하여 재료의 자기 도메인의 수를 감소시키고, 재료의 포화영역까지 dc 바이어스 자계를 인가하는 것이 단점 구조를 형성함으로써, 변조시의 도메인 벽의 운동을 사용하여 공진의 역효과를 감소시키거나 제거한다.
dc 바이어스 자계가, 도 8에 도시한 바와 같이, 자기광학 소자(81)에 소정의 각(예를 들어 직각)으로 인가되는 경우에 대하여 아래에 논한다. dc 바이어스 자계는 도면에 도시된 바와 같이 dc 자계 인가 방향 A, dc 자계 인가 방향 B, 또는 dc 자계 인가 방향 A와 B를 포함하는 평면상의 소정 방향으로 방향지워질 수 있다.
dc 바이어스 자계가 고주파 자계에 대하여 수직으로 방향지워진 경우에, 보다 고도의 변조를 획득할 수 있지만, 고도의 변조는, dc 바이어스 자계의 방향이 고주파 자계의 인가 방향에 대하여 90°±30°내에 위치하는 경우에는 크게 감소하지 않는다. 특히, dc 바이어스 자계의 바람직한 효과는 dc 바이어스 자계의 방향이 상기 범위 내에 놓인 경우에 얻어진다.
dc 바이어스 자계의 인가는 자기광학 소자(81)가 단점 구조를 갖도록 한다. 따라서, 고주파 자계를 자기광학 소자(81)에 인가하면, 공진주파수가 수십 내지 수백 MHz의 범위 내에 있는, 도메인 벽들의 운동으로 인한 공진은 일어나지 않을 것이다. 또, 자기광학 효과(즉, 페러데이 효과에 의한 광 변조)는 자기광학 소자(81)의 강자성 공진 주파수(바이어스 자계의 강도에 따라 수 GHz에서 100GHz까지)에 도달할 때까지 적절하게 유지될 수 있다. 특히, 자기광학 변조기(150)는 강자성 공진 주파수 미만에서 적절하게 작동한다. 게다가, 광의 전파 방향이 고주파 자계가 자기광학 소자(81)에 인가되는 방향에 평행할 때, dc 바이어스 자계과 광에 평행하게 확장되는 고주파 자계의 벡터합의 성분이 자기광학 효과 또는 변조에 기여하도록 할 것이다.
따라서, 광빔의 고주파 변조를 확립할 수 있는 광 신호 전송 시스템은, 자기광학 소자(1)에 dc 바이어스 자계를 인가하고 변조시키는 주파수에서 고주파 자계 발생기(5)에 고주파 신호를 입력하도록 설계된 자기광학 변조기(150)를 사용함으로써 구현될 수 있다.
광의 전파 방향은 고주파 자계를 자기광학 소자(81)에 인가하는 방향에 항상 평행할 필요는 없다. 자기광학 소자(81)의 종단면 또는 광섬유(8) 및 광섬유(9)의 종단으로부터의 광반사의 영향은 광의 전파 방향과 고주파 자계를 인가하는 방향이 서로로부터 ±15° 이내로 방향을 바꿈으로써 제거된다.
도 9는 도 1에 도시된 바와 같은 광 신호 전송 시스템의 주파수 특성을 나타낸다. 자기광학 소자(1)는 Bi-치환된 가닛 결정막으로 만들어진다. dc 자계 발생기(4)에 의해 만들어진 dc 바이어스 자계가 없는 상태에서, 변조된 광 신호는 도메인 벽들의 운동으로 약 200MHz에서 공진한다. 특히, 200MHz이상의 변조 주파수에서, 자기광학 변조기(150)는 적절하게 작동하지 않는다. 대안으로, dc 자계 발생기(4)에 의해 dc 바이어스 자계가 자기광학 소자(1)에 인가되면, 주파수 특성이 향상된다. 특히, 자기광학 소자(1)의 포화영역보다 크거나 같은 dc 바이어스 자계가 자기광학 소자(1)에 인가된 경우에도, 자기광학 변조기(150)는 약 3GHz까지 변조를 성립시키는 일을 한다. Hdc는 도면에서 시종일관 dc 바이어스 자계의 인가 방향을나타냄을 유념한다.
고주파 자계의 자기광학 소자(81)로의 인가 방향이 자기광학 소자의 자화용이축의 방향을 향하도록 할 수 있다. 또한, 자기광학 소자(81)가 길이를 갖는 경우에, 고주파 자계의 인가를 자기광학 소자(81)의 길이에 사실상 평행하게 하여, 자기소거율을 최소화할 수 있다. 이것이 보다 고도의 광신호 변조가 보다 낮은 정도의 고주파 자계의 인가하에서도 쉽게 이루어질 수 있도록 한다.
광원(101)은 반도체 레이저, LED(광방사 다이오드), 또는 섬유 레이저로 만들어질 수 있다. 광섬유(8)와 광섬유(9)는 단일 모드 섬유, 편광유지 섬유, 경사형 섬유, 또는 큰 직경의 광섬유로 만들어질 수 있다. 광섬유(8)가 편광유지 섬유로 구현되고 광원(101)이 선형 편광을 방사하는 반도체 레이저와 같은 광원으로 구현된 경우에, 광원(101)으로부터 방사된 광의 편광 방향은 광이 자기광학 소자(1)에 도달할 때까지 일정하게 유지되기 때문에, 편광기(2)를 생략하는 것을 허용한다.
도 2를 참조하여 제2 실시예를 아래에 설명한다.
광원(201)으로부터 방사된 광은 렌즈(28)에 직접 들어가서 편광기(22)에 도달한다. 렌즈(28)는 평행한 광선들을 생성하도록 설계되기 때문에, 광섬유(9)에 광선을 모으기가 용이하지만, 렌즈(28)로부터 출력된 광선들이 항상 평행할 필요는 없다.
편광기(22)에 입력된 광은 선형 편광된 후, 편광기의 편광면이 고주파 자계 발생기(25)에 의해 인가된 고주파 자계에 의해 회전되어 있는 자기광학 소자(21)로 들어간다. 이어서, 광은 분광기(23)로 들어가서 회전된 편광면에 의해 정의된 바와같은 강도로 변경되거나 변조된다. 변조된 광은 렌즈(29)를 통해 광섬유(9)로 들어가서 광 수신기로 전송되고, 광 수신기에서 전기 신호로 변환되고, 이 전기 신호는 증폭기와 신호 처리 회로(도시 안함)를 통하여 차례로 복조된다. dc 자계 발생기(24), 고주파 자계 발생기(25), 임피던스 조정기(26), 및 고주파 신호 발생기(27)는 도 1의 dc 자계 발생기(4), 고주파 자계 발생기(5), 임피던스 조정기(6), 및 고주파 신호 발생기(7)와 동일하며, 그에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다.
통상, LED에 의해 생성된 광은 LED용 구동 전류를 직접 변조시킴으로써 100MHz까지만 변조될 수 있다. 그러나, 이 실시예에서의 자기광학 변조기의 사용은 LED에 의해 생성된 광이 수 GHz 이상에서 변조될 수 있도록 한다. 따라서, 자기광학 변조기(250)는 복수의 광섬유가 얽혀있는 광 신호 전송 시스템에 사용될 수 있기 때문에, 광섬유 종단으로부터의 광의 다중 반사로 인하여 광 신호 전송선로에 광 잡음들이 발생한다.
광원(201)은 선형 편광된 광빔을 생성하는 반도체 레이저로 구현될 수 있다. 이 경우에, 광원(201)에 의해 생성된 광의 편광면의 방향과 편광기(22)의 편광면 방향을 일치시키는 것은 편광기(22)의 필요성을 없앤다.
제3 실시예를 도 3을 참조로 하여 아래에 설명한다.
광원(301)에서 방사된 광은 광섬유(320)를 통해 진행하여 광 증폭기(380)에서 증폭된다. 증폭된 광은 광섬유(321)를 통해 진행하여 자기광학 변조기(350)로 들어간다. 광 증폭기(380)는 광섬유 증폭기 또는 반도체 레이저 증폭기로 구현될 수 있다. 이 실시예에서, 광섬유 증폭기는 강도 출력(intensity output)을 생성하는데 사용된다. 변조 신호는 고주파 신호 발생기(37)와 임피던스 조정기(36)에 의해 자기광학 소자(31)에 제공되어 입력 광을 변조시킨다. 자기광학 변조기(350)에서 변조된 광은 광섬유(322)를 통해 광 수신기(302)로 전송되어 전기 신호로 변환되고, 이 전기 신호는 증폭기와 신호 처리 회로(도시 안함)를 통해 차례로 복조된다. 다른 장치들은 도 1에 있는 것과 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다.
이 실시예에서, 광원(301)은, 그 출력광이 LED의 구동전류 또는 광섬유의 펌핑광원(light pumping source)을 변조함으로써 고속으로 변조하기가 일반적으로 어려운 LED 또는 섬유 레이저로 만들어질 수 있다. 이 실시예의 자기광학 변조기(350)는 수 GHz보다 고속으로 입력광을 변조하는 것이 가능하다. 광 증폭기(380)의 사용은 고출력 고속 변조된 광의 전송을 가능하게 하므로, 광섬유(9)로부터 출력된 광 신호는 분지(branch) 섬유들을 통해 복수의 광 수신기에 소정 출력으로 분배될 수 있다. 분지 섬유들의 가능한 수가 광 신호의 변조 주파수와 광섬유가 전송되는 거리에 달려있는 한, 도 3의 광 신호 전송 시스템의 사용은 광 신호가 자기광학 변조기(350)로부터 약 1km 떨어진 곳에 위치한 100개의 광 수신기들로 분배되는 것을 허용한다.
도 3에서, 광 자기 변조기(350)는 광 증폭기(380) 뒤에 위치하지만, S/N 비의 관점에서 광원(310) 바로 뒤에 배치될 수 있다.
제4 내지 제7 실시예들을 도 4 내지 도 7을 참조하여 아래에 논한다.
도 4는 안테나(430)가 고주파 신호 발생기로서 사용된다는 점만 도 1의 제1실시예와 다른 제4 실시예에 의한 광 신호 전송 시스템을 도시한다. 다른 장치들은 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다.
안테나(430)는, 예를 들어, 이동전화의 무선 기지국 또는 휴대용 원격단말기로부터 출력된 신호를 수신하여, 수신된 신호를 임피던스 조정기(46)를 통해 고주파 자계 발생기(45)로 출력한다. 고주파 자계 발생기(45)는 200MHz이상에서 고주파 자계를 생성한다. 이는 안테나(430)에 의해 수신된 신호가 자기광학 변조기(450)로 입력된 광 신호상에서 광 수신기(402)로 전달될 수 있도록 한다. 통상의 전원이 유효할 때, 고주파 증폭기는 안테나(430)와 임피던스 조정기(46) 뒤에 설치될 수 있다.
도 5는, 제1 내지 제4 실시예 각각에 사용된 것과 같은 전송 자기광학 변조기 대신에 자기광학 변조기(550)를 사용한 제5 실시예에 의한 광 신호 전송 시스템을 나타낸다. 반사형 자기광학 변조기(550)의 사용은 안테나로 만들어진 고주파 신호 발생기(57)에 의해 수신된 신호가 하나의 광섬유(58)를 통해 광 수신기(502)로 전달될 수 있게 한다. 이는 시스템의 제조비용을 감소시킨다.
자기광학 변조기(550)는 자기광학 소자(51) 뒤에 설치된 거울(508)을 포함한다. 자기광학 소자(51)로부터 나온 광 신호는 거울(508)에 의해 반사되어 다시 편광기(52)로 들어가서, 강도로 변조된 후 연결기(505)를 통해 광 수신기(502)로 출력된다. 특히, 편광기(52)는 또한 분광기로서도 기능하는데, 이는 변조된 광 신호가 수백 m에서 수십 km까지에 걸쳐 광섬유(58)를 통해 전송될 수 있도록 한다. 연결기(505)는 기지의 타입일 수 있고, 그에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다.
도 6은, 야기 안테나(630)가 고주파 변조 신호를 자기광학 소자에 제공하는 고주파 신호 발생기로서 사용되는, 도 5의 제5 실시예와 다른 제6 실시예에 의한 광 신호 전송 시스템을 나타낸다. 다른 장치는 도 5의 것들과 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다.
도 7은 루프 안테나(730)를 고주파 신호 발생기로서 사용하는 광 신호 전송 시스템을 나타낸다. 다른 장치는 도 6의 것들과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다. 루프 안테나(730)의 사용은 안테나 임피던스를 감소시키고, 이는 현재 구동중인 자기광학 변조 소자에 임피던스를 부합시키는 것을 용이하게 한다. 파라볼라 안테나 또는 호온(horn) 안테나가 대안으로 사용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제8 실시예에 의한 자기광학 변조기를 구비한 광 신호 전송 시스템을 나타낸다.
광원으로부터 방사된 광은 광섬유(1108)를 통과하여 렌즈(1120)에서 평행 광빔으로 변환된다. 렌즈(1120)에서 나온 광은 편광기(1102)를 통과하여 선형 편광된다. 선형 편광된 광은 자기광학 소자(1101)로 들어가서, 편광면이 고주파 자계 발생기(1105)에 의해 생성된 고주파 자계에 의해 회전되고, 이어서 광은 분광기(1103)를 통과한 다음 편광면의 회전 기능으로서 강도로 변조된다. 강도 변조된 광은 렌즈(1121)에 의해 광섬유(1109)의 끝에 집중된 후 광 수신기(도시 안함)로 전송된다.
렌즈(1120)는 광섬유(1108)를 통해 전송된 광을 편광기(1102)로 효과적으로 인도한다. 렌즈(1121)는 분광기(1103)의 출력을 광섬유(1109)로 효과적으로 인도한다. 그러나, 편광기(1102), 자기광학 소자(1101), 및 분광기(1103)의 두께를 좁게 만들어, 광 손실을 감소시키면, 렌즈(1120)와 렌즈(1121)를 생략할 수 있다. 편광기(1102)를 얇게 하는 것은, 편광기를, 편광시키는 유리, 얇은 판으로 된 금속과 유전체막, 보다 높은 복굴절을 갖는 소정의 결정, 또는 보다 높은 굴절력을 가진 재료로 만들어진 복수의 막으로 구성된 편광 스플리터(splitter)와 같은 편광된 광을 분리시키는 소자로 만듦으로써 얻어질 수 있다. 자기광학 소자(1101)를 얇게 하는 것은 자기광학 소자를 Bi-치환된 가닛 결정막으로 만듦으로써 얻어질 수 있다.
dc 자계 발생기(1104)는 상기 실시예들에 있는 것과 구조면에서나 작용면에서 동일하다. 특히, dc 자계 발생기(1104)는 dc 바이어스 자계를 자기광학 소자(1104)에 인가하여 자기광학 소자(1101)의 다점 구조가 변조에 영향을 끼치는 것을 완화하거나 제거하는 일을 한다. 도면에서 Hdc로 나타낸 바와 같은, dc 바이어스 자계를 자기광학 소자(1101)에 인가하는 방향은 원칙적으로 제한되어 있지 않지만, 그 방향이 고주파 자계 발생기(1105)에 의해 자기광학 소자(1101)에 고주파 자계가 인가되는 방향과 일치하면, 이는 변조를 무력하게 하거나 소정 정도의 변조를 야기하는데 실패할 수 있다. 따라서, dc 바이어스 자계가 고주파 자계의 인가 방향에 대하여 90°±30°범위 내로 향하게 하는 것이 현명하다. 이 dc 바이어스 자계의 크기는 자기광학 소자(1101)의 도메인 벽들의 수를 감소시키기에 충분하지만, 본 실시예의 dc 자계 발생기(1104)는 dc 바이어스 자계를 자기광학 소자의 포화영역보다 약간 크게 인가하여 단점 구조를 갖도록 한다.
임피던스 조정기(1106)를, 상기 실시예들에서와 같이, 고주파 자계발생기(1105)의 임피던스를 변경하도록 설계하여, 고주파 신호 발생기(도시 안함)로부터의 고주파 신호를 고주파 자계로 변환시키는 것을 강화하여 소정 주파수에서의 변조를 이룰 수 있도록 한다.
자기광학 소자(1101)에 고주파 자계를 인가하는 방향이 자화용이축의 방향, 즉, 자기광학 소자(1101)의 Bi-치환된 가닛 결정막에 사실상 수직인 방향으로 향하게 함으로써, 보다 낮은 고주파 자계의 인가하에서도 보다 고도의 광신호 변조가 이루어질 수 있게 하는 것이 바람직하다.
상기 실시예들과 같이, dc 바이어스 자계과 임피던스 조정기(1106)의 사용은 광신호가 200MHz 이상의 고주파수들에서 변조되도록 한다.
고주파 자계 발생기(1105)는 코일로 구현된다. 예를 들어, 코일을 50회, 15회, 5회 이하, 및 1회 회전시킨 경우에, 본 실시예의 자기광학 변조기는 각각 200MHz, 1GHz, 3GHz, 및 10 GHz까지 광신호를 변조한다.
도 11에 도시된 것과 임피던스 조정기(1106)의 내부 구조만 다른, 제9 실시예에 의한 광 신호 전송 시스템을 아래에 논한다. 다른 장치들은 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다.
임피던스 조정기(1106)를 공진시키는 기능 또는 필터링 기능을 실행하도록 설계하여 소정 주파수들에서 보다 고도의 변조를 수립하는 것을 지원한다. 임피던스 조정기(1106)는, 회로가 소정 주파수들에서 공진할 수 있게 배치된 인덕턴스와 캐패시턴스를 포함하는 공진 회로 또는 소정 주파수들의 신호를 통과시키는 필터로 구현될 수 있다. 도 12는 공진 주파수가 0.8GHz와 1.2GHz인 경우에 대하여 나타낸것이다. 도 13은 공진 주파수들이 0.8GHz, 1.6GHz, 2.4GHz인 경우에 대하여 나타낸 것이다. 임피던스 조정기(1106)의 사용은 변조 대역의 한계를 정하지만, 변조 대역의 중앙 주파수에서 보다 고도의 변조를 야기한다. 본 실시예에서, 변조의 정도는 임피던스 조정기(1106)가 공진하기 어렵게 설계된 때에 비해 약 5내지 10 dB이상 증가된다.
도 14는, 도 11의 제9 실시예와는 dc 자계 발생기의 구조만이 다른 본 발명의 제10 실시예에 의한 광 신호 전송 시스템을 나타낸다. 다른 장치들은 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다.
dc 자계 발생기는, dc 발생기(1450), dc 자계 발생 코일(1451), 및 자기회로를 폐쇄하는 형태로 만들어진 연성의 자기 코일(1452)로 구성된다. dc 자계 발생 코일(1451)은 대략 500회 감은 전선으로 만들어진다. dc 발생기(1450)는, dc 자계 발생 코일(1451)에 공급된 전류의 값을 필요에 따라 변화시키도록 설계되며, dc 자계 생성 코일(1451)에 의해 생성된 dc 바이어스 자계의 크기를 0내지 1 테슬러(즉, 0내지 10000 가우스)의 범위 내에서 조정함으로써, dc 바이어스 자계의 크기가 자기광학 소자(1401) 재료의 종류에 부합되도록 한다. 특히, dc 발생기(1450)에 의해 공급된 전류의 값을 dc 자계 발생 코일(1451)로 조정하여, 주변 온도의 변화로 인해 발생하는 dc 바이어스 자계의 크기 변화를 보상함으로써, dc 바이어스 자계를 제어할 수 있다.
도 15(a)와 도 15(b)는, 두 개의 나무막대기(1570, 1571)가 편광기(1502), 자기광학 소자(1501), 및 분광기(1503)의 바깥쪽에 배치된, 본 발명의 제11 실시예에 의한 자기광학 변조기를 나타낸다. 도 15(a)는 dc 자계 발생기(1540)가 제거된 자기광학 변조기를 나타낸다.
광섬유(1521)를 통해 전송된 광이, 나무막대기들(1570, 1571), 편광기(1502), 자기광학 소자(1501), 및 분광기(1503)로 구성된 자기광학 변조기 어셈블리로 들어간다. 편광기(1502), 자기광학 소자(1501), 및 분광기(1503)는 렌즈들없이 부착성의 칩(chip)의 형태를 사용하여 결합된다. 칩은 나무막대기(1570)의 종단면과 나무막대기(1571)의 종단면 사이에 삽입되어 그 둘에 결합되거나 접착된 후, 스플릿 슬리브(split sleeve)(1580)의 내부를 가시적으로 용이하게 하기 위하여 점선으로 표시한 스플릿 슬리브(1580)에 의해 단단하게 죄어진다.
나무막대기(1570)와 나무막대기(1571)와 스플릿 슬리브(1580) 각각은, 고주파 자계의 인가에 의해 와류를 생성하지 않는, 세라믹, 유리, 수지, 또는 다양한 필러(filler)와 수지의 혼합물과 같은 비자성 비금속 재료로 만들어진다. 고주파 자계 발생기(1505)는, 상기 실시예들과 같이, 임피던스 조정기(1506)를 통해, 상기 실시예들 각각에 있는 것과 구조적으로 동일한 고주파 신호 발생기(도시 안함)에 연결된다.
도 15(b)에 도시한 바와 같은, dc 자계 발생기(1540)는, 자기광학 변조기 어셈블리가 그 사이에 설치되는 자극면들을 정의하는 슬릿(slit)을 내부에 포함하는 중공원통형 영구자석으로 만들어진다. 특히, dc 자계 발생기(1540)는 슬릿 이외에는 사실상 폐쇄된 자기 회로를 만들도록 설계된다. 본 실시예의 dc 자계 발생기(1540)는 도11에 도시된 영구자석들로 만들어진 dc 자계 발생기(1104)와 비교해서 자기광학 소자(1501)에 인가될 상대적으로 강한 dc 바이어스 자계를 생성할 수 있다. dc 바이어스 자계의 크기를 도 11의 dc 자계 발생기(1104)에 있어서의 dc 자계의 크기와 사실상 동일한 수준으로 유지하면서 dc 자계 발생기(1540)의 규모를 축소시킬 수도 있다. 또한, 폐쇄된 자기회로의 사용은 자기소거율을 감소시키고, 이는 dc 바이어스 자계의 내열성을 보장하고 dc 바이어스 자계의 크기를 오랜 기간동안 일정하게 유지한다. 이는 자기광학 변조기의 신뢰도를 향상시킨다.
본 실시예의 자기광학 변조기는 광 신호를 5GHz까지 변조한다. 나무막대기들(1570, 1571)의 종단면으로부터의 광 반사를 최소화하거나 제거할 필요가 있을 때, 나무막대기들(1570, 1571)의 종단면은 그것들의 길이방향 중심선에 약 15°이하의 각으로 연마될 수 있고/있거나, 편광기(1502), 자기광학 소자(1501), 및 분광기(1503)의 끝은 편광기(1502), 자기광학 소자(1501), 및 분광기(1503) 서로 결합시키는데 사용된 접착제에 어울리는 비반사 피복제로 코팅될 수 있다. 경사져있고 연마된 종단면들을 갖는 나무막대기들(1570, 1571) 편광기(1502), 자기광학 소자(1501), 및 비반사적으로 코팅된 종단을 갖는 분광기(1503)의 사용은 광원으로 반환되는 광의 크기를 -40dB 이하로 감소시킨다. 직접 변조에 의한 고속 변조가 어려운 레이저빔을 출력하도록 구성된 저렴한 가격의 반도체 레이저원의 경우에, 우리는, 자기광학 변조기 어셈블리로부터의 레이저빔 반사로 인해 발생하는 광 요동이 없고 더욱이 레이저빔은 5GHz까지 변조될 수 있음을 관찰할 수 있다.
다른 장치들은 상기 실시예들에 있는 것들과 동일하다. 본 실시예의 자기광학 변조기는 상기한 바와 같이 어떠한 광 신호 전송 시스템들과도 함께 사용될 수 있다.
도 16은, 편광기(1602), 자기광학 소자(1601), 분광기(1603), 및 dc 자계 발생기(1604)가 단일 기판(1690)에 조립되는, 본 발명의 제12 실시예에 의한 자기광학 변조기를 나타낸다.
기판(1690)은, 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 수지, 수지-필러 합성물, 세라믹 물질, 또는 유리와 같은 비자성 재료로 이루어진 사각판으로 만들어진다. 본 실시예에서, 기판(1690)은, 정밀 다이아몬드톱[다이싱(dicing) 톱이라고도 함]으로 절단하기 쉬운 수지-필러 합성물들 중 하나인 유리 에폭시드로 만들어진다. 기판(1690)은, dc 자계 발생기(1604)의 자석들을 설치하기 위해 기판 표면의 중앙부에 형성된 두 개의 홈 또는 챔버와, 도면에서 보는 바와 같이, 광섬유들(1608 및 1609)을 설치하기 위해 수평으로 연장된 그루브를 가진다. 편광기(1602), 자기광학 소자(1601), 분광기(1603), 및 광 섬유들(1608 및 1609)의 기판(190)에의 설치는, 자석 설치 챔버와 광섬유 설치 그루브를 형성한 후에, 하나의 광섬유를 광섬유 설치 그루브에 설치하고, 기판(1690)의 표면에 정밀 다이아몬드톱을 사용하여 설치된 광섬유를 가로지르는 방향으로 세 개의 그루브를 만들어 광섬유를 네 부분, 즉, 광섬유(1602), (1610), 및 (1609)으로 분할하고, 편광기(1602), 자기광학 소자(1601), 분광기(1603) 및 dc 자계 발생기의 자석들을 세 개의 그루브의 중앙부 및 자석 설치 챔버들에 각각 설치한다. 따라서, 이 실시예의 자기광학 변조기는 광축을 조정하지 않고도 대량 생산될 수 있다.
dc 자계 발생기(1604)의 자석들은, 예를 들어, 고주파 자계 발생기(1605)에 의해 생성된 고주파 자계내에 와류를 만들지 않는 아철산염 영구자석들이다.
임피던스 조정기(1606)는 상기 실시예의 것들과 구조적으로 동일하고, 기판(1690)의 바깥쪽에 배치되어 있지만, 기판(1690)에 설치될 수 있다.
dc 자계 발생기(1604)는 대안으로 고주파 자계 발생기(1605)의 바깥쪽에 배치될 수 있기 때문에, 고주파 자계의 인가에 의해 발생되는 와류의 생성을 피할 수 있다. 따라서, dc 자계 발생기(1604)는 Sm-Co를 기초로 한 금속 또는 Nd-Fe-B를 기초로 한 금속으로 만들어진 영구자석으로 구현될 수 있다.
이 실시예의 자기광학 변조기는 상기한 바와 같은 어떠한 광 신호 전송 시스템들과도 함께 사용될 수 있다.
도 17(a)과 도 17(b)은 본 발명의 제13 실시예에 의한 자기광학 변조기를 나타낸다.
고주파 자계 발생기(1705)는 자기광학 소자(1701)상에 설치된다. 특히, 고주파 자계 발생기(1705)는 노출(exposure) 및 에칭 기술들을 사용하여 자기광학 소자(1701) 표면상에 형성된 코일로 만들어진다. 광섬유(1708)가 단일 모드 섬유로 구현되면 광섬유(1708)로부터 나온 광을 집중시키기 위해 코일의 내경을 10㎛내지 100㎛의 범위내로 하는 것이 바람직하다. 광섬유(1708)가 다중 모드 섬유(예를 들면, 경사형 광섬유) 또는 직경이 큰 광섬유로 구현되면, 코일의 내경은 100㎛내지 1000㎛로 하는 것이 바람직하다. 자기광학 소자(1701)는 (BiGdYLa)3(FeGa)5O12결정막으로 이루어진다. 이 가닛 결정막의 자화용이축은 낮은 수준의 고주파수 자계의 자기광학 소자에의 인가에 대한 반응을 보장하기 위해 자기광학 소자의 종단면들에 대하여 수직으로 방향지워진다. 광섬유(1709)는, 광섬유(1708)와 같이, 단일 모드 섬유, 경사형 광섬유와 같은 다중 모드 섬유, 또는 직경이 큰 광섬유로 만들어질 수 있다.
편광기(1702)와 분광기(1703)는, 도 17(b)에 분명하게 보이는 바와 같이, 자기광학 소자(1701)의 반대면에 부착된다. 자기광학 소자(1701) 상에 최소의 가능한 광빔을 형성하도록, 광섬유(1708)를 통해 전송된 광은 렌즈(1720)에 의해 모아진다. 편광기(1702)는 렌즈(1720)로부터 입력된 광을 선형 편광시킨다. 선형 편광시킨 광은 자기광학 소자(1701)와 고주파 자계 발생기(1705)의 중심부를 통과한다. 고주파 자계 발생기(1705)의 중심부의 최소 내경, 즉, 코일의 가장 안쪽 회전의 보다 짧은 쪽의 길이가 10㎛내지 100㎛이면, 이는 단일 모드 광섬유로 만들어진 광섬유들(1708, 1709)을 통과하는 빔의 직경이 최소 내경보다 작게 하는 것을 허용하고, 이에 의하여 광의 효과적인 변조를 이룬다.
고주파 자계 발생기(1705)의 중심에 나타나는 자계의 강도는 고주파 자계 발생기(1705)의 내경에 반비례한다. 따라서, 고주파 자계 발생기(1705)를 통해 흐르는 전류의 값이 일정하면, 자기광학 소자(1701)에 의해 야기된 변조의 정도는 고주파 자계 발생기(1705)의 내경이 감소함에 따라 증가한다.
자기광학 소자(1701)를 통과한 후에, 광은 광의 편광면을 회전시키는 기능을 하는 분광기(1703)에 의해 강도로 변조된 후 수렴 렌즈(1721)를 통해 광섬유(1709)로 들어간다.
dc 자계 발생기(1740)는, 자기광학 소자의 종단면들에 평행하게 dc 바이어스 자계를 자기광학 소자(1701)에 인가하는 일을 하는 Nd-Fe-B 영구 자석들로 구현된다.
임피던스 조정기(1706)는 상기 실시예들에서의 것들과 구조적으로 동일하고, 고주파 자계 발생기(1705)의 임피던스를 조정하여 고주파 신호 발생기(도시 안함)로부터의 고주파 신호를 고주파 자계 발생기(1705)로 효율적으로 전송한다. 고주파 신호 발생기는 상기 실시예들에서의 것들과 구조적으로 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다.
이 실시예의 자기광학 변조기는 파장이 1.31㎛ 또는 1.55㎛내지 1GHz인 반송파를 변조시킬 수 있다. 자기광학 소자(1701)는 두께가 60㎛인 (BiGdYLa)3(FeGa)5O12가닛 결정막으로 만들어지는 경우에, 광 손실이 수 dB를 초과하게 증가하지만, 0.7 내지 0.9㎛에서 1GHz까지의 대역에 있는 광을 변조시킬 수 있게 되었다.
이 실시예의 자기광학 변조기는, 제12 실시예와 같이, 렌즈들(1720, 1721)의 사용없이 단일 기판에 조립될 수 있다. 이 경우에, 렌즈들(1720, 1721)의 방사 때문에, 이것이 고주파 자계 발생기(1705)의 내경에 필요하게 되었다. 편광기(1702), 자기광학 소자(1701), 및 분광기(1703)의 총 두께가 대략 0.6mm보다 얇을 때, 고주파 자계 발생기(1705)의 최소 내경은 100㎛내지 1000㎛의 범위내에 있을 수 있다.
도 18은, 자기광학 소자(1801)가 광도파관으로서 설계된, 본 발명의 제14 실시예에 의한 자기광학 변조기를 나타낸다.
자기광학 소자(1801)(즉, 광도파관)는 광 신호의 전파 방향으로 확장된 길이를 가지고, 단일 모드 구조와 다중 모드 구조 중 어느 한 쪽으로 만들어질 수 있다. 통상, 자기광학 효과 또는 변조의 정도는 광이 통과하는 자기광학 소자의 길이에 비례한다. 따라서, 고주파 자계 발생기(1805)에 의해 생성된 고주파 자계의 수준이 일정할 때, 자기광학 소자(1801)가 길면 길수록, 자기광학 효과의 정도는 더 커진다. 광빔이 가닛 결정막으로 만들어진 자기광학 소자(1801)의 입력면에 대하여 직각으로 입력되는 경우에, 자기광학 소자(1801)의 길이는 수 ㎛이하인 것이 타당하다. 유사하게, YIG(Y3Fe5O12) 벌크 결정의 경우에는, 자기광학 소자(1801)의 길이는 5내지 10mm인 것이 타당하다. 또, 액상 애피택시(epitaxy)를 사용하여, 예를 들어, Gd3Ga5O12로 만들어진 비자성 가닛 기판에 예를 들어, Y3Fe5O12, (YGd)3Fe5O12, 또는 (TbY)3Fe5O12로 만들어진 자기광학 소자(1801)를 형성하는 것은, 자기광학 소자(1801)가 비자성 가닛 기판의 표면에 평행하게 연장된 10 내지 30 mm의 길이를 가지는 것을 허용한다.
자기광학 소자(1801)를 통과해온 광의 편광면의 회전각은 자기광학 소자(1801)의 길이에 비례한다. 이 실시예의 구조는 통상보다 수십배 큰 정도의 변조를 가능하게 하고 자기광학 소자(1801)가 광도파관의 길이를 따라 가늘고 길게 되는 것을 허용한다. 고주파 자계의 자기광학 소자(1801)로의 인가 방향이 자기광학 소자의 길이에 사실상 평행하게 방향지워지면, 자기광학 소자(1801)의 자기소거율이 감소되는데, 이는 고주파 자계의 정도가 상기 실시예에 비교될 만큼 감소되는 것을 허용한다. 유사하게, 자기광학 소자가 길이를 갖는 상기 실시예들에서, 자기광학 소자의 자기소거율 감소는 고주파 자계를 자기광학 소자의 길이에 사실상 평행하게 인가함으로써 얻어질 수 있다.
이 실시예의 구조는 10% 정도의 변조를 1GHz까지 할 수 있는 자기광학 변조기 생산을 가능하게 한다.
고주파 자계 발생기(1804)는, 상기 실시예들과 같이, 자기광학 소자(1801) 주위를 감고 있는 코일로 구현된다. 편광기(1802)와 분광기(1803)는 자기광학 소자(1801)의 끝 또는 주평면들에 설치된다. 집광 렌즈(1820)와 집광 렌즈(1821)는 편광기(1802)와 분광기(1803)의 바깥쪽에 각각 배치된다. 다른 장치들은 상기 실시예들의 것들과 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다. 이 실시예의 자기광학 변조기는 상기한 바와 같은 어떠한 광 신호 전송 시스템들과도 함께 사용될 수 있다.
도 19(a)와 도 19(b)는, 고주파 자계 발생기와 임피던스 조정기가, 상기 실시예들에서 사용된 바와 같이, TEM 셀로 구현되어 있는, 본 발명의 제15 실시예에 의한 자기광학 변조기를 나타낸다.
이 실시예에 사용된 TEM 셀은, 도 19(b)에 도시한 바와 같이, 도체(1952)[예를 들면, 도선(lead wire)]이, 도면에서 점선으로 지시한 바와 같이, 그 길이 방향으로 연장되어 통과하는 중공원통체를 가지는 동축 TEM 셀이다. 중공원통형체내에서 고주파 자계가 반사 또는 감쇠를 피하기 위해서 중공원통형체는 점점 가늘어지는 끝 벽들을 가지고, 그 내부에 광 변조 장치(1910)를 보유한다.
광 변조 장치(1910)는, 도 19(a)에 명백히 보이는 바와 같이, 렌즈들(1920, 1921), 편광기(1902), 자기광학 소자(1901), 및 분광기(1903)로 이루어진다.
작동시에, 광섬유(1908)로부터 흡수되는 광은 렌즈(1920)에서 평행한 광빔으로 변환된 후 편광기(1902)를 통과하면서 선형 편광된다. 선형 편광은, 고주파 자계를 인가하는 기능을 하는 자기광학 소자(1901)에 의해 편광면이 회전된 후 편광면의 회전시키는 기능을 하는 분광기에 의해 강도로 변조된다. 분광기(1903)에서 나오는 광은 렌즈(1921)로 들어가서 광섬유(1909)의 끝에 모인다. 광손실을 보상할 필요를 없앨 만큼 편광기(1902), 자기광학 소자(1901), 및 분광기가 충분히 얇은 경우에, 렌즈들(1920, 1921)은 생략될 수 있다.
TEM 셀(1946)에는, 예를 들어, TEM 셀의 원통형체의 벽을 뚫어서 만든 두 개의 구멍(1954)이 있다. 이 구멍들(1954)은, 도면에 보이는 바와 같이, 소정의 수직 오프셋을 갖는 중앙의 컨덕터(1952)의 길이에 사실상 수직인 방향으로 정렬된다. 광섬유들(1908, 1909)은, 예를 들어, TEM 셀(1946) 내부에 광 변조 장치(1910)를 유지하도록 접착시킴으로써 구멍들(1954)에 감금된다. 자기광학 소자(1901)가 TEM 셀(1946)의 중심부에 위치하는 경우에, 광 변조 장치(1910)의 렌즈들(1920, 1921)은 대안으로 구멍들(1954)에 감금될 수 있다.
상기 실시예들에서의 것들과 구조적으로 동일한 고주파 발생기(도시 안함)로부터 고주파 신호가 입력되면, 중앙의 컨덕터(1952)는 컨덕터(즉, TEM 셀(1946)의 길이방향의 중앙선)와 동축적으로 고주파 자계를 만든다. 따라서, 자기광학소자(1901)에 인가된 고주파 자계의 방향은 사실상 광 변조 장치(191)의 세로방향(즉, 광 신호의 전파 방향)과 일치한다. 고주파 자계의 자기광학 소자(1901)로의 인가 방향이 광 신호의 전파 방향에 정확하게 일치할 때, 최고도의 변조를 야기할 것이지만, 고주파 자계의 인가 방향이 광 신호의 전파 방향을 ±15°의 범위 내에서 가로지르는 한 변조의 정도는 크게 감소하지 않는다. 특히, 고주파 자계의 인가 방향은 자기광학 소자(1901)의 종단면의 수직과 ±15° 이내로 방향지워질 수 있다.
dc 자계 발생기는 dc 발생기(1930), dc 자계 발생 코일(1931), 및 자기광학 소자(1901)에 dc 바이어스 자계를 인가하는 것의 효율을 향상시키기 위한 연자성 코일(1932)로 구성된다. 광 변조 장치(1910)(즉, 자기광학 소자(1901))에 인가된 dc 바이어스 자계는 고주파 자계의 인가 방향에 수직으로 연장시킨 선에 대하여 ±30°내의 소정 방향에서 광 변조 장치(1910)의 측벽을 가로지른다.
TEM 셀(1946)의 끝에서 고주파 신호가 반사되는 것을 막기 위해 TEM 셀(1946)의 끝은 통상 레지스트로 만들어진 종료기(1950)로 이루어진다. 고주파 신호 발생기의 출력 임피던스, TEM 셀(1946)의 임피던스, 및 종료기(1950)의 임피던스가 서로 조화롭게 설정되면, 이 실시예의 자기광학 변조기는 저주파에서 고주파까지의 넓은 범위, 예를 들어, 0.1MHz에서 2GHz까지에 걸쳐 변조를 이룰 수 있을 것이다.
이 실시예에서, 고주파 자계 발생기의 임피던스를 조정하는 임피던스 조정기는, 상기에서 명백한 바와 같이, TEM 셀(1946)과 종료기(1950)로 구현된다.
종료기(1950) 대신에, TEM 셀(1946)의 끝은, 동축 공진기와 같이, 단락 회로가 되거나, 특정 주파수를 갖는 신호 성분을 반사하기 위해 그 위에 설치된 필터 회로를 가질 수 있기 때문에, 강한 또는 고출력의 광 신호가 특정 주파수에서 변조될 수 있다.
이 실시예의 구조에 있어서, 고주파 자계는 전자기파로부터 차폐된 공간 내에 만들어지므로, 외부의 고주파 잡음들로부터 자유롭다.
통상의 전자기 금속 차폐물이 고주파 자계의 불필요한 방사를 피하기 위해서 상기 실시예들 각각에 사용될 수 있다. 이 실시예의 자기광학 변조기는 상기한 바와 같이 어떠한 광 신호 전송 시스템들과도 함께 사용될 수 있다.
본 발명은 본 발명에 대한 이해를 용이하게 하기 위하여 바람직한 실시예들에 관해 설명하였지만, 본 발명은 본 발명의 원리에서 벗어나지 않고도 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 청구 범위에서 앞으로 보여지는 바와 같은 본 발명의 원리에서 벗어나지 않고도 구현될 수 있는, 도시한 실시예들에 대한 모든 가능한 구현물과 변형물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
고주파 자계 발생기의 임피던스를 조정하여 고주파 신호를 고주파 자계 발생기에 효과적으로 전송함으로써, 통상의 자기광학 변조기의 상한치보다 더 높은 주파수까지 변조 범위를 증가시킨다. dc 바이어스 자계의 인가 및 임피던스 조정기의 사용은 강자성의 공진주파수에 이르기까지 유용한 자기광학 변조기를 실현한다.

Claims (37)

  1. 광빔을 방사하는 광원과;
    고주파 신호를 발생시키는 고주파 신호 발생기와;
    상기 광원으로부터 방사된 광빔을 변조하고, 편광기, 자기광학 소자, 분광기, dc 자계 발생기, 고주파 자계 발생기, 및 임피던스 조정기를 포함하는 자기광학 변조기와;
    상기 자기광학 변조기에 의해 변조된 광빔을 전송하는 광섬유; 및
    상기 광섬유를 통해 전송된 변조된 광빔을 수신하는 광 수신기를 포함하는 광 신호 전송 시스템에 있어서,
    상기 dc 자계 발생기가 상기 자기광학 소자에 dc 바이어스 자계를 인가하고,
    상기 고주파 발생기가 상기 고주파 신호 발생기로부터의 고주파 신호에 응답하여, 고주파 자계를 상기 자기광학 소자에 인가하고,
    상기 임피던스 조정기가 상기 고주파 자계 발생기의 임피던스를 조정하는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기광학 소자가 다점 구조의 자기광학 재료로 만들어지고, 상기 dc 자계 발생기가 상기 자기광학 소자의 포화영역보다 큰 dc 바이어스 자계를 발생시키는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 dc 바이어스 자계의 상기 자기광학 소자로의 인가 방향이, 상기 고주파 자계의 상기 자기광학 소자로의 인가 방향에 대하여 90°±30°로 방향지워지는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고주파 자계의 상기 자기광학 소자로의 인가 방향이 상기 자기광학 소자의 자화용이축의 방향을 향하는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자기광학 소자가 길이를 가지고, 상기 고주파 자계의 상기 자기광학 소자로의 인가 방향이 상기 자기광학 소자의 길이에 사실상 평행한 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광섬유가 경사형 광섬유로 구현되는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광섬유가 편광유지 섬유로 구현되는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 광빔이, 상기 자기광학 변조기의 자기광학 소자의 입력면에 대하여 90°±15°로 입력되는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광원이 LED와 섬유 레이저 중 하나로 구현되는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 광원과 상기 자기광학 변조기 사이에 배치된 광 증폭기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 광원과 상기 자기광학 변조기 사이에 배치된 렌즈를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광섬유를 통해 상기 자기광학 변조기에 연결된 연결기와, 상기 자기광학 소자의 광빔 입력면의 반대쪽 종단면에 배치된 거울을 추가로 포함하여,
    상기 거울이 자기광학 소자에 의해 변조된 광빔을 반환하고, 상기 연결기가 또한 상기 광 수신기에 연결되어 변조된 광 신호를 상기 광 수신기로 직접 반환하는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 고주파 신호 발생기가, 상기 고주파 신호를 전파 형태로 수신하도록 설계된 안테나로 구현되고, 상기 고주파 신호를 상기 고주파 자계 발생기로 전송하는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 안테나가 야기 안테나, 루프 안테나, 및 파라볼라 안테나 중 하나인 것을 특징으로 하는 광 신호 전송 시스템.
  15. 광빔이 입력되는 편광기와;
    자기광학 소자와;
    상기 자기광학 소자로부터 광빔을 출력하는 분광기와;
    dc 바이어스 자계를 상기 자기광학 소자에 인가하는 dc 자계 발생기와;
    고주파 자계를 상기 자기광학 소자에 인가하는 고주파 자계 발생기; 및
    상기 고주파 자계 발생기의 임피던스를 조정하는 임피던스 조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 자기광학 소자가 dc 바이어스 자계가 인가되지 않은 다점 구조를 갖는 자기광학 재료로 만들어지고, 상기 dc 자계 발생기는 상기 자기광학 소자의 포화영역보다 큰 dc 바이어스 자계를 생성하는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  17. 제15항에 있어서, dc 바이어스 자계의 상기 자기광학 소자로의 인가는 고주파 자계의 상기 자기광학 소자로의 인가 방향에 대하여 90°±15°로 방향지워지는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  18. 제15항에 있어서, 상기 고주파 자계의 상기 자기광학 소자로의 인가 방향이 상기 자기광학 소자의 자화용이축의 방향을 향하는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  19. 제15항에 있어서, 상기 자기광학 소자가 길이를 가지고, 상기 고주파 자계의 상기 자기광학 소자로의 인가 방향이 상기 자기광학 소자의 길이에 사실상 평행한 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  20. 제15항에 있어서, 상기 자기광학 소자가 벌크 결정, 다결정 소결체, 결정막, 및 수지와 수지에 분산된 자기광학 물질의 합성물 중 하나로 만들어지는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  21. 제15항에 있어서, 상기 자기광학 소자가 Bi-치환된 가닛 결정막으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  22. 제15항에 있어서, 상기 고주파 자계의 주파수가 200MHz 이상인 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  23. 제15항에 있어서, 상기 임피던스 조정기가, 사전 선택된 주파수의 고주파 신호가 통과하여 상기 고주파 자계 발생기에 제공될 수 있도록 설계된 전기 필터, 또는 사전 선택된 주파수의 고주파 신호를 공진시키도록 설계된 공진기로 구현되는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기
  24. 제15항에 있어서, 상기 임피던스 조정기가, 적어도 두 개의 상이한 주파수를 갖는 고주파 신호들이 통과하여 상기 고주파 자계 발생기에 제공될 수 있도록 설계된 전기 필터, 또는 상이한 주파수들의 고주파 신호들을 공진시키도록 설계된 공진기로 구현되는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  25. 제15항에 있어서, 상기 dc 자계 발생기가 영구 자석들로 구현되는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  26. 제25항에 있어서, 상기 영구자석들 각각이 아철산염, Sm-Co에 기초한 재료, 및 Nd-Fe-B에 기초한 재료 중 하나로 만들어지는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기
  27. 제15항에 있어서, 상기 dc 자계 발생기가 전자석과 전자석에 전류를 공급하는 dc 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  28. 제15항에 있어서, 상기 dc 자계 발생기가, 사실상 폐쇄된 자기회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  29. 제15항에 있어서, 상기 편광기, 상기 자기광학 소자, 및 상기 분광기가 단일 기판에 조립되는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  30. 제15항에 있어서, 상기 편광기, 상기 자기광학 소자, 및 상기 분광기가 일렬로 정렬되어 나무막대기 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  31. 제15항에 있어서, 상기 고주파 자계 발생기가 상기 자기광학 소자의 종단면에 설치되는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  32. 제15항에 있어서, 상기 광빔이 상기 자기광학 소자의 입력면에 대하여 90°±15°로 입력되도록 상기 자기광학 소자가 방향지워진 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  33. 제15항에 있어서, 상기 고주파 자계 발생기가 최소 내경이 10㎛내지 1000㎛의 범위 내에 있는 코일로 구현되는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  34. 제15항에 있어서, 상기 자기광학 소자가 가닛 결정막으로 이루어진 광도파관으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  35. 제15항에 있어서, 상기 임피던스 조정기가 TEM 셀과 종료기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  36. 제35항에 있어서, 상기 임피던스 조정기가 소정의 주파수로 공진하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
  37. 제15항에 있어서, 상기 편광기, 상기 자기광학 소자, 상기 분광기, 및 상기 고주파 자계 발생기가 내부에 배치되어 있는 전자기파 차폐 케이싱을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기광학 변조기.
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