WO2005071470A1

WO2005071470A1 - 可変ファラデー回転子、可変光減衰器

Info

Publication number: WO2005071470A1
Application number: PCT/JP2005/000670
Authority: WO
Inventors: Masaharu Hoshikawa; Akitoshi Mesaki; Takashi Kato; Chiharu Nishida; Tsugio Tokumasu
Original assignee: Fdk Corporation
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】小型で温度特性に優れたファラデー回転子を実現する。【解決手段】磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して垂直にを磁界を印加する永久磁石と、前記光の進行方向に対して平行に可変磁界を印加する電磁石を備え、電磁石は筒状ヨークの内部を光路として外周にコイルを巻装した構造をなして磁気光学結晶の少なくとも一方の光透過面に対向するように位置し、磁気光学結晶を挟むように両側に一対の永久磁石を配置して、全体を細長棒状とし、電磁石への供給電流が一定である条件下で、電磁石の発生磁界強度に対し、永久磁石の残留磁界強度の比率が、高温になるほど小さくなるようにし、永久磁石による固定磁界と電磁石による可変磁界の温度特性と磁気光学結晶の温度特性によって、電磁石への供給電流に対するファラデー回転角の温度による角度ずれが打ち消されるようにした。

Description

明細書

可変ファラデー回転子、可変光減衰器

技術分野

[0001] 本発明は、磁気光学結晶と、当該磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して実質的に垂直に固定磁界が印加されるように配置した永久磁石と、磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して実質的に平行に可変磁界が印加されるように配置した電磁石を備えたファラデー回転子に関するものであり、ファラデー回転子は、例えば、光通信の分野で光強度を調整する可変光減衰器、光スィッチなどに利用される。背景技術

[0002] 光通信システムあるいは光計測システムなどでは、偏光面を回転させるファラデー回転子が組み込まれている。周知のように、ファラデー回転子は、磁気光学結晶（ファラデー効果を有する磁性ガーネット単結晶）に外部磁界を印加し、それによつて磁気光学結晶を透過する光のファラデー回転角を制御するように構成されている。その一例として、磁気光学結晶に可変磁界を印加してファラデー回転角を可変制御するタイプがある。その場合には、通常、永久磁石による固定磁界と電磁石による可変磁界との合成磁界を印加する。

[0003] ファラデー回転子において、ファラデー回転角を決めるのは磁気光学結晶の磁ィ匕方向である。具体的には、その磁ィ匕方向と光の伝搬方向とのなす角の余弦成分によつて決まる。そこで、磁気光学結晶に印加する磁界の直交 2成分の比を変えることで、この余弦成分を制御する。従って、光の進行方向に対して異なった 2方向の磁界発生源が必要であり、この方向として光の進行方向に対して平行な方向と垂直な方向を選ぶのがよい。

[0004] 普通、可変ファラデー回転子の磁界発生源は、 U型ヨークを有する電磁石と永久磁石とカゝらなる。この場合、磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して垂直に固定磁界を印加するように永久磁石を配置し、光の進行方向に対して平行に可変磁界を印加するように電磁石を配置する構成 (例えば特許文献 1参照）と、それとは逆に、磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して平行に固定磁界を印加するように永久磁石を配置し、光の進行方向に対して垂直に可変磁界を印加するように電磁石を配置する構成 (例えば特許文献 2参照）がある。両者を比べると、永久磁石の方が小さくできるため、一般に、後者の方が小型化に有利であるとされている。

[0005] また、磁気光学結晶は、そのファラデー回転角に温度特性を有する。一般に温度特性の方向は、温度が高くなるとファラデー回転角が小さくなり、温度が低くなるとファラデー回転角は大きくなる方向である。それと逆の特性を持つ材料は、現在のところ見出されていない。そのためファラデー回転子を用いる可変光減衰器では、この磁気光学結晶の温度特性が駆動電流対減衰量特性に影響を及ぼす。例えば、ファラデ一回転角 ldeg当たりの温度係数が 0. 001 [deg/°C/deg]の磁気光学結晶を用いた場合でも、最大減衰量付近では 10dB程度のずれが生じる。

[0006] 特許文献 3では、光の進行方向と磁気光学結晶に印加される合成磁界とのなす角がー致する時に最大減衰量をとるような可変光減衰器が提案されている。しかし、この場合においても、原理的には 0. 7dB弱の温度変動が生じる。

[0007] 特許文献 4には、磁気光学結晶を通る光の進行方向に平行に固定磁界を印加し、垂直に可変磁界を印加するような構成において、電磁石ヨークに Ni— Fe合金あるいは Fe— Co— Ni合金を用いることで温度補正する技術が開示されている。しかし、このようなヨーク材料は高価であり、実用化は難しい。

[0008] また非特許文献 1には、電気抵抗の温度特性を利用し、定電圧駆動する方法によつて、温度変動を低減化する技術も開示されている。

特許文献 1：特開平 9— 236784号公報

特許文献 2 :特開 2002— 341302号公報

特許文献 3：特開平 9— 236784号公報

特許文献 4:特開 2002— 341302号公報

非特許文献 1 :「磁気光学型 VO Aの減衰量温度変動低減化」長枝、川幡 (2002年電子情報通信学会総合大会、 C - 3 - 132)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 本発明が対象とする構成のファラデー回転子には、より一層の小型化と、優れた温度特性とが望まれている。

課題を解決するための手段

[0010] 第 1の発明は、上記小型化に対する解であり、磁気光学結晶と、該磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して実質的に垂直に固定磁界が印加されるように配置した永久磁石と、前記磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して実質的に平行に可変磁界が印加されるように配置した電磁石を備えたファラデー回転子において、電磁石は筒状ヨークの外周にコイルを卷装した構造をなし、該筒状ヨークの内部が光路となるように、磁気光学結晶の少なくとも一方の光透過面に対向するように位置し、磁気光学結晶を挟むように両側に一対の永久磁石を配置して、全体を細長棒状とした可変ファラデー回転子としている。

[0011] また第 2の発明は、温度特性に優れたファラデー回転子であって、磁気光学結晶と、該磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して実質的に垂直に固定磁界が印加されるように配置した永久磁石と、前記磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して実質的に平行に可変磁界が印加されるように配置した電磁石を備えたファラデー回転子において、電磁石への供給電流が一定である条件下で、電磁石の発生磁界強度に対し、永久磁石の残留磁界強度の比率が、高温になるほど小さくなるようにし、永久磁石による固定磁界と電磁石による可変磁界の温度特性と磁気光学結晶の温度特性によって、電磁石への供給電流に対するファラデー回転角の温度による角度ずれが打ち消されるようにした可変ファラデー回転子として、る。

[0012] 第 3の発明は、電磁石への供給電流が一定である条件下で、電磁石の発生磁界強度に対し、永久磁石の残留磁界強度の比率が、高温になるほど小さくなるようにし、永久磁石による固定磁界と電磁石による可変磁界の温度特性と磁気光学結晶の温度特性によって、電磁石への供給電流に対するファラデー回転角の温度による角度ずれが打ち消されるようにした第 1の発明に記載の可変ファラデー回転子とした。

[0013] 第 4の発明は、一対の電磁石が、磁気光学結晶の両光透過面にそれぞれ対向するように位置して、る第 1の発明に記載の可変ファラデー回転子として、る。

[0014] 第 1の発明に記載の可変ファラデー回転子を用い、磁気光学結晶の入射側に偏光子を設置し、出射側に検光子を設置した透過型の可変光減衰器も本発明の範囲であり、これを第 5の発明とした。

[0015] 第 6の発明は、第 1の発明に記載の可変ファラデー回転子を用い、磁気光学結晶の一方の光透過面側に偏光子を設置し、他方の光透過面側に反射ミラーを設置した反射型の可変光減衰器としてヽる。

[0016] なお第 5の発明に記載の可変光減衰器は、筒状ヨークの端部に、レンズを介して光ファイバフエルールを装着した構成としてもよぐこの可変光減衰器を第 7の発明とし、またこの構成を第 6の発明に適用した可変光減衰器を第 8の発明とした。

[0017] 第 9の発明は、第 2の発明に記載の可変ファラデー回転子を用い、磁気光学結晶の入射側に偏光子を設置し、出射側に検光子を設置した透過型の可変光減衰器としている。

[0018] また第 10の発明は、第 2の発明に記載の可変ファラデー回転子を用い、磁気光学結晶の一方の光透過面側に偏光子を設置し、他方の光透過面側に反射ミラーを設置した反射型の可変光減衰器である。

[0019] 第 9の発明において、筒状ヨークの端部に、レンズを介して光ファイバフエルールを装着した可変光減衰器を第 11の発明とし、第 10の発明において、筒状ヨークの端部に、レンズを介して光ファイバフエルールを装着した可変光減衰器を第 12の発明とした。

[0020] 第 12の発明は、筒状ヨークの端部に、レンズを介して光ファイバフエルールを装着した第 9の発明に記載の可変光減衰器として、る。

[0021] 第 13の発明は、電磁石への供給電流が一定である条件下での電磁石の発生磁界強度の温度変動が、永久磁石の残留磁界強度の温度変動に比べて実質的に無視できるようにした第 2の発明に記載の可変ファラデー回転子とした。

[0022] 第 2の発明に記載のファラデー回転子を用い、磁気光学結晶の出射側に検光子を配置し、電磁石に電流を供給してヽな、時に減衰量が最大となるように検光子方位が設定されている可変光減衰器を第 14の発明とした。

[0023] 第 2の発明に記載のファラデー回転子を用い、磁気光学結晶の入射側に偏光子を

、出射側に検光子をそれぞれ配置し、電磁石に電流を供給していない時に減衰量が最大となるように偏光子と検光子の結晶軸方位が実質的に直交するように設定されている可変光減衰器を第 15の発明とした。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]あるべき合成磁界の温度特性のイメージ図。

[図 2A]ファラデー回転子におけるファラデー回転角の温度特性を計算したときの結果の一例を示すグラフ。

[図 2B]ファラデー回転子におけるファラデー回転角の温度特性を計算したときの結果の一例を示すグラフ。

[図 3]本発明に係るファラデー回転子の一実施例を示す説明図。

[図 4]上記実施例のファラデー回転子の温度特性を測定したときの結果を示すグラフ

[図 5A]上記ファラデー回転子を用いた可変光減衰器の特性を計算により求めたときの結果の一例を示すグラフ。

[図 5B]上記ファラデー回転子を用いた可変光減衰器の特性を計算により求めたときの結果の一例を示すグラフ。

[図 6]上記ファラデー回転子を用いた可変光減衰器の構造例を示す斜視図。

[図 7A]上記可変光減衰器の光路を示す図。

[図 7B]上記可変光減衰器の光路を示す図。

[図 8]上記可変光減衰器の温度特性を測定したときの結果を示すグラフ。

[図 9A]本発明に係る可変光減衰器の第²の実施例を示す説明図。

[図 9B]本発明に係る可変光減衰器の第 2の実施例を示す説明図。

[図 10]本発明に係る可変光減衰器の更に他の実施例を示す斜視図。

[図 11]本発明に係る可変光減衰器の変更例を示す斜視図。

符号の説明

[0025] 10 磁気光学結晶、 12a, 12b 電磁石、 14a, 14b 永久磁石、

16 円筒状ヨーク、 18 コイル

発明を実施するための最良の形態

[0026] ファラデー回転子において、磁気光学結晶の温度特性及び光の進行方向を含めたファラデー回転角は、 β：光の進行方向と磁気光学結晶に印加する合成磁界のなす角

θ (to )：温度 toにおける磁気光学結晶のファラデー回転角

a：磁気光学結晶の ldeg当たりの温度係数〔deg/°C/deg〕

A t=t— 10

として、

Θ F (t) = Θ (t0 ) X (l- α A t) X cos β = Θ (t) X cos β

で表せる。

[0027] 従って、 j8 = 90度でない限り、ファラデー回転角の温度特性は必ず発生する。 Θ ( t)は温度 tにおける磁気光学結晶のファラデー回転角（何度回転子か）ということで、ファラデー回転は室温を基準にして、高温側では回り難く低温側で回り易い。上式から、ファラデー回転角の温度特性を打ち消すには、 cos βが Θ (t)と逆の特性をもてばよいことが分かる。但し、 βは一般に 0— 90deg程度の広い範囲をとるので全範囲で打ち消すことは不可能であり、必要な限られた範囲内で打ち消すようにすればよい。図 1は、ファラデー回転角の温度特性を合成磁界の温度特性によって相殺するための概念図を示している。高温ほど cos βが大きく（合成磁界ベクトルが倒れ)、低温ほど cos βが小さく（合成磁界ベクトルが立つ）なればよい。

[0028] 普通、永久磁石の残留磁界の温度特性は負である。つまり高温ほど残留磁界強度が弱くなる。それに対して電磁石は磁ィ匕飽和点に至らない領域で使用しており、発生磁界は駆動電流に依存しているため、電磁石により発生する磁界の温度特性 (ヨーク材の温度特性）は殆ど無視できる。これらのことから、ファラデー回転子としては、磁気光学結晶と、該磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して垂直に固定磁界が印加されるように配置した永久磁石と、磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して平行に可変磁界が印加されるように配置した電磁石を備えて、る構成が適して、る。そしてこの構成は、固定磁界は比較的弱くてよいため、フェライト系磁石、ボンド磁石が使用可能であり、材料選択の幅が広がる。本発明が対象とする可変ファラデー回転子もこの構成を採用して、る。

[0029] そして、この構成の可変ファラデー回転子において、電磁石のコイルへの供給電流が一定である条件下で、電磁石の発生磁界強度に対し、永久磁石の残留磁界強度の比率が高温になるほど小さくなるようにし、永久磁石による固定磁界と電磁石による可変磁界の温度特性と磁気光学結晶の温度特性によって、電磁石への供給電流に対するファラデー回転角の温度による角度ずれが打ち消されるように構成する。

[0030] 図 2Aと図 2Bは、ファラデー回転角の温度依存性の計算例である。永久磁石の温度特性は、回転角が 0度付近での回転角ずれ Δ Θが小さくなるように選択した。条件は以下の通りとする。図 2Aは参考例であり図 2Bは本発明である。なお、温度カ 5°C (低温）、 25°C (室温）、 + 70°C (高温)での値を求めたが、図では曲線が重なって見難くなるため、 5°C (低温）と + 70°C (高温)での特性のみを表している。以下の各グラフでも同様としている。

[0031] ·磁気光学結晶のファラデー回転角の温度係数: 0. 045deg/°C (45度回転子での値）

'ヨークの磁界発生の温度特性： 0%/°C

•永久磁石の残留磁界の温度特性

Aの例： 0. 02%/°C (例えば Sm - Co磁石）

Bの例: 0. 098%/°C (例えばフェライト系磁石）

[0032] これらの結果から、コイル駆動電流一定条件下、回転角が 0度付近にぉ、て、環境温度の変化に対する回転角度ずれ Δ Θを 1度以下に抑えることが可能なことが分かる。特に、永久磁石の残留磁界の温度特性を適切な値に選定することによって、図 2 Bに示すように、回転角力 ^度から 50度程度までの広、範囲にわたって環境温度の変化に対する回転角度ずれ Δ Θを 1度以下に抑えることが可能となる。

[0033] 図 3に本発明における可変ファラデー回転子の一実施例を斜視図によって示した。

また、以下にこの可変ファラデー回転子の構成を示した。

(1)磁気光学結晶

•Bi置換希土類鉄ガーネット LPE膜 (波長 1550nmに対して 110度回転子に相当する結晶長）

(2)電磁石

'ヨーク材:飽和磁束密度の高いケィ素鋼 (温度特性がほぼ 0%Z°C)

'コイル：各々 800ターン (3)永久磁石

'フェライト系磁石 (残留磁界 Brの温度特性が 0. 12%/°C)

[0034] 磁気光学結晶 10の光路の前後に電磁石 12a, 12bを配置し、光路の左右 (あるいは上下）に永久磁石 14a, 14bを配置する。ここで両電磁石 12a, 12bは、ケィ素鋼など力もなる円筒状ヨーク 16の外周にコイル 18を卷装した構造をなし、該円筒状ヨーク 16の中心孔 20が光路となる。また永久磁石 14a, 14bは、厚み方向に着磁したフエライト系あるいはボンド磁石などの板状磁石である。

[0035] コイル 18に通電することにより、円筒状ヨーク 16を磁束が通り、外部に磁界が発生する。両方の電磁石 12a, 12bのコイル 18に同じ向きに通電することで、間に位置する磁気光学結晶 10には、光の進行方向に対して実質的に平行方向に磁界が印加され、電流値を制御することにより磁界の強さを可変できる。 2個の永久磁石 14a, 14b は同じ向きに着磁されており、それによつて磁気光学結晶 10には、光の進行方向に対して実質的に垂直方向に固定磁界が印加される。従って、磁気光学結晶 10には、光の進行方向に対して実質的に垂直方向の固定磁界と光の進行方向に対して実質的に平行方向の可変磁界が同時に印加され、それらによる合成磁界方向と光の進行方向との余弦 (cos)成分に応じて入射光にファラデー回転が生じる。この実施例では、図示のように、 U型ヨークを使用していないため、光の進行方向に対して垂直方向への部材の張り出しが無ぐ小型化 ·細径ィ匕することができる。

[0036] 図 4は図 3に示した構造のファラデー回転子についての測定結果を示している。図 8から分力るように、回転角力 ^度力約 60度までの広い範囲で、回転角度ずれ Δ Θ を 1度以下に抑えることができ、極めて良好な結果が得られた。特に、 0度から 4度の範囲では、温度による角度ずれは 0. 1度以下であった。

[0037] このようなファラデー回転デバイスを用いて可変光減衰器を構成するには、原理的には図 3に示すファラデー回転デバイスの磁気光学結晶の入射側に偏光子を、出射側に検光子をそれぞれ配置し、偏光子と検光子の結晶軸方位が直交するように設定すればよい。磁気光学結晶には 90度以上のファラデー回転が生じるような結晶長のものを使用する。図 5A、図 5Bに計算結果の例をグラフにして示した。

[0038] この計算において、条件は以下の通りである。 (a)磁気光学結晶のファラデー回転角の温度係数

•0. 045deg/°C (45度回転子での値）

(b)ヨークの磁界発生の温度特性

•0%/°C

(c)偏光子と検光子：

•直交配置

[0039] 図 5Aは、永久磁石の残留磁界の温度特性を 0%Z°Cとした場合 (参考例）である。

一定電流駆動時における減衰量の温度ばらつき（最大最小)である Δ ATTは 0. 7 dB弱である。この ΔΑΤΤ曲線は、使用する永久磁石の残留磁界の温度特性に依存して図 5Bに示したグラフのように変化する。つまり、永久磁石として、その残留磁界の温度特性が適当な値のものを選択することで、この減衰量の温度ばらつき ΔΑΤΤが制御可能である。本発明では、永久磁石の残留磁界の温度特性は - 0. 05一- 0. 2 5%Z°C程度から選定する。特に、図 5Bに示す結果から、 0. 08一一 0. 12%/°C とするのが好ましいことが分かる。これによつて、減衰量の温度ばらつき ΔΑΤΤを 0. 2dB以下に低減することができる。

[0040] 図 6は本発明における可変光減衰器の一実施例を示す斜視図である。この可変光減衰器における可変ファラデー回転子の構成は、図 3に示したものと同じであり、対応する部材には同一符号が付してある。偏光子と検光子には楔形ルチルを用、てヽる。磁気光学結晶 10の入射側に偏光子 22を設置し、出射側に検光子 24を設置し可変光減衰器としてヽる。偏光子 22及び検光子 24の種類及び設置位置は任意である力図 6に示すように磁気光学結晶 10と電磁石 12a, 12bの間にそれぞれ設けることが好ましい。これは両方の電磁石 12a, 12bの間にはある程度の距離が必要であり、その空間を利用して偏光子 22及び検光子 24を挿入できるからである。

[0041] また、偏光子と検光子の結晶軸配置は直交して!/、る。すなわち、偏光軸が直交し、入射光は偏光子 22で常光 ·異常光に分離し、それらの偏光面が磁気光学結晶 10で合成磁界方向に応じて回転し、それぞれ検光子 24を通り更に光路分離して互ヽの平行光成分が出射側と結合することになる。両電磁石 12a, 12bの駆動電流がゼロの時は、偏光面は回転しないため殆ど出射側に結合できず、減衰量は最大となる。それに対して電磁石の駆動電流が十分大き!/ヽ時は、偏光面はほぼ 90度回転するため大部分が出射側と結合し、減衰量は最小となる。

[0042] すなわち、ファラデー回転角の中心値が大きくなるほど、温度による角度ずれは大きくなるので、回転角の中心値が大きいところ (例えば 90度付近)で回転角度ずれをゼロにしょうとした場合、ファラデー回転角の温度ずれを完全にキャンセルするような値の永久磁石材料を組み合わせる必要がある。しかし、磁気光学結晶や永久磁石の特性には個体ばらつきがあり、また回転角度ずれが中心値に比例することを勘案すると、このような方式は現実的ではない。一方、回転角がゼロの近傍では、この角度ずれは原理的に完全にゼロであり、回転中心値自体が小さいことから、この近傍でゼ口に近い値をとることの方が容易である。そこで本実施例では、回転角が 0度付近でのずれを小さく抑えるように、偏光子と検光子の偏光軸を直交させる構成とした。

[0043] ここで、磁気光学結晶のファラデー回転角の温度係数力一般に、 0. 04-0. 08 deg/°C (45度回転子での値)であり、電磁石により発生する磁界の温度特性 (ヨーク材の温度特性）は、安価で飽和磁束密度の高いケィ素鋼では殆どゼロであるので、永久磁石の残留磁界の温度特性は、 0. 05一一 0. 25%Z°C程度から選定すればよぐより好ましくは一 0. 08一一 0. 12%/°Cとするのが好ましい。ここでは、一 0. 12 %Z°Cのものを採用した。

[0044] なお、磁気光学結晶の磁気異方性にも温度特性があり、磁気異方性が温度により変化すると、固定磁界に加え、駆動電流による磁界に対するファラデー回転角にも温度特性を持たせる原因となる。そのため、異方性のでる軸方位を考慮し、温度特性の影響の出な、結晶軸配置にすることが望ま、。

[0045] 図 7A、図 7Bに結晶部品の詳細と光路の例を示した。なお、図 7A、図 7Bに示す光路内の偏光方向は、磁気光学結晶 10で偏光面が 90度回転したものとして描いている。入射光は 2つの光路に分離する力互いに平行光となったものが出射側と結合する。

[0046] 図 7Aに示す構成が基本形である。磁気光学結晶 10は、例えば Bi置換希土類鉄ガーネットの LPE単結晶膜である。偏光子 22及び検光子 24は、楔形の複屈折結晶であり、例えばルチルカゝらなる。偏光子 22及び検光子 24は、磁気光学結晶 10に対向する面は該磁気光学結晶 10の面と平行で、反対側の傾斜面は互いに平行となるように配置され、偏光子 22と検光子 24の結晶軸方位は互いに垂直で且つ光の進行方向に垂直な面内となるように定められて、る。

[0047] 図 7Bに変形例を示した。基本的な部分は図 7Aと同様であるので、対応する部材には同一符号を付し、それらについての説明は省略する。検光子 24の後段に平行平面の複屈折結晶 26を配置している。この複屈折結晶 26は、偏光子 22ゃ検光子 2 4と同じ材料 (ルチルなど)力もなり、丁度楔形の偏光子 22と検光子 24を組み合わせた寸法の平行四辺形状である。図示のように、検光子 24からの出射光は、光路間隔が広く（従ってビーム径が大きく）、偏光子 22と検光子 24により偏波モードによって光路長に差が生じる。しかし、平行平面の複屈折結晶 26を配置すると、偏波モード分散を補償でき、し力もビーム径を小さくすることができる。図 8に本実施例の可変光減衰器の温度特性を示した。この図カゝら分力ゝるように、コイル駆動電流一定条件下、環境温度の変化に対する減衰量変化を 0. ldB以下に抑えることができた。

[0048] 本発明に係る可変光減衰器の他の実施例を図 9Aと図 9Bに示す。図 9Aは側断面を表し、図 9Bはその X— X断面を表している。ここでは電磁石 32a, 32bのヨーク 36を、両端にフランジを有するボビン構造とし、直接絶縁被覆導線を巻き付けてコイル 38 を形成できるようにしている。磁気光学結晶 30は、筒状ホルダ 31の内部に挿入して保持し、偏光子 42及び検光子 44も該筒状ホルダ 31内に組み込む。板状の永久磁石 34a, 34bは、筒状ホルダ 31の外面に相対向するように貼着する。図示していない力これらは外側ケースで囲まれ、全体が位置決め保持される。両端にはレンズ (例えば非球面レンズなど）が装着される。そして、光ファイバのフエルールが接続される。このようにして、細径 (例えば 3. 5mm φ程度以下）のファイバ接続型の可変光減衰器が実現できる。長さは、例えば両端のレンズを含めて 25mm程度以下、両端のフエルールを含めても 37mm程度以下にできる。

[0049] このような可変光減衰器は、図面からも分力るように細径構造であるので、複数を並設するのが容易であり、それによつて小型の可変光減衰器アレイが構成できる。

[0050] 図 10は本発明に係る可変光減衰器の更に他の実施例を示す斜視図である。磁気光学結晶 50の光路の前方に電磁石 52を、後方に反射ミラー 53を配置し、光路の左右（あるいは上下）に永久磁石 54a, 54bを配置する。電磁石 52は、ケィ素鋼などからなる円筒状ヨーク 56の外周にコイル 58を卷装した構造をなし、該円筒状ヨーク 56 の中心孔 60が光路となる。また永久磁石 54a, 54bは、厚み方向に着磁したフェライト系などの板状磁石である。電磁石 52と磁気光学結晶 50との間に偏光子 62を挿入する。磁気光学結晶 50は、 45度以上のファラデー回転が生じるような長さとする。電磁石を磁

気光学結晶と反射ミラーの間に設けてもよい。

[0051] コイル 58に通電することにより、円筒状ヨーク 56を磁束が通り、外部に磁界が発生し、磁気光学結晶 50には、光の進行方向に対して実質的に平行方向に磁界が印加され、電流値を制御することにより磁界の強さを可変できる。 2個の永久磁石 54a, 54 bは同じ向きに着磁されており、それによつて磁気光学結晶 50には、光の進行方向に対して実質的に垂直方向に固定磁界が印加される。従って、磁気光学結晶 50には、光の進行方向に対して実質的に垂直方向の固定磁界と光の進行方向に対して実質的に平行方向の可変磁界が同時に印加され、それらによる合成磁界方向と光の進行方向の余弦成分に応じて透過光にファラデー回転が生じる。

[0052] 入射光は偏光子で常光 '異常光に分離し、それらの偏光面が磁気光学結晶 50で合成磁界方向に応じて回転し、反射ミラー 53で反射し、再び磁気光学結晶 50を通つて偏波面が回転し、それぞれ偏光子 62を通り光路分離し平行光成分が出射する。この反射型の場合、電磁石 52の駆動電流が十分大きい時は、往復で偏光面がほぼ 90度回転するため殆ど出射側に結合できず、減衰量は最大となる。それに対して電磁石の駆動電流がゼロの時は、反射光の偏光面は回転しないため大部分が出射側と結合し、減衰量は最小となる。

[0053] 以上、本発明の好ましい実施例について詳述した力本発明はかかる構成のみに限定されるものではない。透過型の場合でも電磁石を 1個とすることができるし、逆に反射型の場合に電磁石を 2個対として配置することもできる。永久磁石は磁気光学結晶を挟むように 2個一対の形で配置するのが好ま、が、場合によっては一方のみとすることも可能である。偏光子ゃ検光子は、磁気光学結晶と電磁石の間に挿入するのが好ましいが、電磁石の外側 (磁気光学結晶から離れた位置）に設けることもできる。

また、上述したファラデー回転角の温度特性を補償する技術は、図 3に示した構造のファラデー回転子に限らず、図 11に例示したファラデー回転子にも適用可能である。このファラデー回転子は、磁気光学結晶 70を通る光の進行方向に対して平行に可変磁界を印加するように電磁石 72を配置し、光の進行方向に対して垂直に固定磁界を印加するように永久磁石 74a、 74bを配置した構成である。電磁石 72は、 U形ヨーク 76にコイル 78を卷装する構造とし、ヨーク 76には貫通孔 80を形成して光の通過を妨げな、ようになって、る。

Claims

請求の範囲

[1] 磁気光学結晶と、該磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して実質的に垂直に固定磁界が印加されるように配置した永久磁石と、前記磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して実質的に平行に可変磁界が印加されるように配置した電磁石を備えたファラデー回転子において、

電磁石は筒状ヨークの外周にコイルを卷装した構造をなし、該筒状ヨークの内部が光路となるように、磁気光学結晶の少なくとも一方の光透過面に対向するように位置し、磁気光学結晶を挟むように両側に一対の永久磁石を配置して、全体を細長棒状とした可変ファラデー回転子。

[2] 磁気光学結晶と、該磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して実質的に垂直に固定磁界が印加されるように配置した永久磁石と、前記磁気光学結晶を通る光の進行方向に対して実質的に平行に可変磁界が印加されるように配置した電磁石を備えたファラデー回転子において、

電磁石への供給電流が一定である条件下で、電磁石の発生磁界強度に対し、永久磁石の残留磁界強度の比率が、高温になるほど小さくなるようにし、永久磁石による固定磁界と電磁石による可変磁界の温度特性と磁気光学結晶の温度特性によつて、電磁石への供給電流に対するファラデー回転角の温度による角度ずれが打ち消されるようにした可変ファラデー回転子。

[3] 電磁石への供給電流が一定である条件下で、電磁石の発生磁界強度に対し、永久磁石の残留磁界強度の比率が、高温になるほど小さくなるようにし、永久磁石による固定磁界と電磁石による可変磁界の温度特性と磁気光学結晶の温度特性によつて、電磁石への供給電流に対するファラデー回転角の温度による角度ずれが打ち消されるようにした請求項 1に記載の可変ファラデー回転子。

[4] 一対の電磁石が、磁気光学結晶の両光透過面にそれぞれ対向するように位置して V、る請求項 1に記載の可変ファラデー回転子。

[5] 請求項 1に記載の可変ファラデー回転子を用い、磁気光学結晶の入射側に偏光子を設置し、出射側に検光子を設置した透過型の可変光減衰器。

[6] 請求項 1に記載の可変ファラデー回転子を用い、磁気光学結晶の一方の光透過面側に偏光子を設置し、他方の光透過面側に反射ミラーを設置した反射型の可変光減衰器。

[7] 筒状ヨークの端部に、レンズを介して光ファイバフエルールを装着した請求項 5 に記載の可変光減衰器。

[8] 筒状ヨークの端部に、レンズを介して光ファイバフエルールを装着した請求項 6 に記載の可変光減衰器。

[9] 請求項 2に記載の可変ファラデー回転子を用い、磁気光学結晶の入射側に偏光子を設置し、出射側に検光子を設置した透過型の可変光減衰器。

[10] 請求項 2に記載の可変ファラデー回転子を用い、磁気光学結晶の一方の光透過面側に偏光子を設置し、他方の光透過面側に反射ミラーを設置した反射型の可変光減衰器。

[11] 筒状ヨークの端部に、レンズを介して光ファイバフエルールを装着した請求項 9 に記載の可変光減衰器。

[12] 筒状ヨークの端部に、レンズを介して光ファイバフエルールを装着した請求項 9 に記載の可変光減衰器。

[13] 電磁石への供給電流が一定である条件下での電磁石の発生磁界強度の温度変動が、永久磁石の残留磁界強度の温度変動に比べて実質的に無視できるようにした請求項 2に記載の可変ファラデー回転子。

[14] 請求項 2に記載のファラデー回転子を用い、磁気光学結晶の出射側に検光子を配置し、電磁石に電流を供給してヽな、時に減衰量が最大となるように検光子方位が設定されて!ゝる可変光減衰器。

[15] 請求項 2に記載のファラデー回転子を用い、磁気光学結晶の入射側に偏光子を、出射側に検光子をそれぞれ配置し、電磁石に電流を供給していない時に減衰量が最大となるように偏光子と検光子の結晶軸方位が実質的に直交するように設定されている可変光減衰器。