(57)【要約】【課題】本発明は、可変光アッテネータなどの磁気光学光部品に関し、小型で低消費電力の磁気光学光部品を提供することを目的とする。【解決手段】±Ｘ方向に並列配置された光ファイバ対（３１ａ，３２ａ）〜（３１ｄ，３２ｄ）と、光ファイバ３１ａ〜３１ｄからの光がそれぞれ透過する複数の光透過領域と、光入出射面に平行でない方向の磁化により構成される磁区Ａと、磁区Ａの磁化方向とは逆向きの方向の磁化により構成される磁区Ｂと、磁区Ａ及び磁区Ｂの境界となる磁壁とを備えたファラデー回転子２０と、ファラデー回転子２０に所定の磁界を印加する１つの永久磁石５５と、光ファイバ対（３１ａ，３２ａ）〜（３１ｄ，３２ｄ）に対応してそれぞれ配置され、ファラデー回転子２０に可変磁界を印加して複数の光透過領域近傍での磁壁の位置をそれぞれ可変とする電磁石５１ａ〜５１ｄとを有するように構成する。【選択図】図４
2006243039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに調芯された２つの光導波部をそれぞれ備え、所定の並列方向に並列配置された複数の光導波部対と、
前記複数の光導波部対の一方の前記光導波部からの光がそれぞれ透過する複数の光透過領域と、光入出射面に平行でない方向の磁化により構成される磁区Ａと、前記磁区Ａの磁化方向とは逆向きの方向の磁化により構成される磁区Ｂと、前記磁区Ａ及び磁区Ｂの境界となる磁壁とを備え、前記磁区Ａ及び磁区Ｂの少なくとも一方が前記複数の光透過領域のそれぞれ近傍に亘って連続して存在する磁気光学結晶と、
前記磁気光学結晶に所定の磁界を印加する第１の磁界印加系と、
前記複数の光導波部対に対応してそれぞれ配置され、前記磁気光学結晶に可変磁界を印加して前記複数の光透過領域近傍での前記磁壁の位置を前記並列方向にほぼ垂直な方向にそれぞれ可変とする複数の第２の磁界印加系と
を有することを特徴とする磁気光学光部品。
【請求項２】
請求項１記載の磁気光学光部品であって、
前記複数の光透過領域近傍の前記磁壁は、それぞれほぼ平面状であること
を特徴とする磁気光学光部品。
【請求項３】
請求項２記載の磁気光学光部品であって、
前記複数の光透過領域近傍の前記磁壁は、前記並列方向と前記光の進行方向とを含む平面にそれぞれほぼ平行であること
を特徴とする磁気光学光部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムに用いられる可変光アッテネータなどの磁気光学光部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変光アッテネータとして、印加磁界の強度によりファラデー回転角を変化させて光の減衰量を制御するいわゆる磁気光学型可変光アッテネータが知られている。磁気光学型可変光アッテネータは、機械的な可動部がないため信頼性が高く、また小型化し易いという利点を有している。磁気光学型可変光アッテネータは、磁気光学結晶と、磁気光学結晶に磁界を印加する電磁石とを有している。電磁石に流す電流量を変化させて磁気光学結晶に印加する磁界の強度を制御することにより、磁気光学結晶の磁化の強さを変化させてファラデー回転角を制御できるようになっている。
【０００３】
特許文献１には、複数の第１の光ファイバと、第１の光ファイバの各々に対して光ビームにより光学的に結合される複数の第２の光ファイバと、各光ビームが通過するように設けられる磁気光学結晶と、磁気光学結晶に所定の磁場を印加する磁場印加ユニットとを備えた磁化回転方式の光アッテネータが開示されている。磁場印加ユニットは、磁気光学結晶の磁化を飽和させる１つの永久磁石と、磁気光学結晶の各部分における磁化の方向を回転させる複数の電磁石とを有している。磁気光学結晶の各部分における磁化の方向を回転させることによって磁化ベクトルの光ビームと平行な成分の大きさが変化し、各光ビームに任意のファラデー回転角を与えることができる。この光アッテネータでは、複数チャンネルに対して共通の磁気光学結晶が用いられているため、装置構成を簡略化できるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１９１７８号公報
【特許文献２】特開２００４−１３３３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された光アッテネータでは、飽和磁化の状態にある磁気光学結晶の磁化の方向を回転させるために、電磁石により強い磁場を印加する必要がある。このため、大型の電磁石を用いるか、あるいは電磁石のコイルに大電流を流す必要がある。したがって、光アッテネータの小型化及び低消費電力化が困難であるという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、小型で低消費電力の可変光アッテネータ等の磁気光学光部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、互いに調芯された２つの光導波部をそれぞれ備え、所定の並列方向に並列配置された複数の光導波部対と、前記複数の光導波部対の一方の前記光導波部からの光がそれぞれ透過する複数の光透過領域と、光入出射面に平行でない方向の磁化により構成される磁区Ａと、前記磁区Ａの磁化方向とは逆向きの方向の磁化により構成される磁区Ｂと、前記磁区Ａ及び磁区Ｂの境界となる磁壁とを備え、前記磁区Ａ及び磁区Ｂの少なくとも一方が前記複数の光透過領域のそれぞれ近傍に亘って連続して存在する磁気光学結晶と、前記磁気光学結晶に所定の磁界を印加する第１の磁界印加系と、前記複数の光導波部対に対応してそれぞれ配置され、前記磁気光学結晶に可変磁界を印加して前記複数の光透過領域近傍での前記磁壁の位置を前記並列方向にほぼ垂直な方向にそれぞれ可変とする複数の第２の磁界印加系とを有することを特徴とする磁気光学光部品によって達成される。
【０００８】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記複数の光透過領域近傍の前記磁壁は、それぞれほぼ平面状であることを特徴とする。
【０００９】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記複数の光透過領域近傍の前記磁壁は、前記並列方向と前記光の進行方向とを含む平面にそれぞれほぼ平行であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、小型で低消費電力の可変光アッテネータ等の磁気光学光部品を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施の形態による磁気光学光部品について図１乃至図８を用いて説明する。まず、本実施の形態による磁気光学光部品の動作原理について図１乃至図３を用いて説明する。図１乃至図３は、磁気光学結晶であるファラデー回転子２０にそれぞれ条件を変えて磁界を印加している状態を示している。図１（ａ）、図２（ａ）、及び図３（ａ）は、ファラデー回転子２０を光入出射面に垂直な方向に見た状態を示している。ここで、光学では「光入射面」を入射光線と境界面の法線を含む面と定義する場合があるが、本明細書での「光入出射面」は、この定義ではなく、ファラデー回転子２０（あるいは他の光学素子）において光が入射／出射する面のことを意味する。ファラデー回転子２０の中央付近の２つの円でそれぞれ囲んだ図中上下方向に配列する２つの領域は、進行方向が同じ２つの光ビームが透過する光透過領域Ｃ１、Ｃ２である。例えば複屈折板等により分離されて互いに直交する偏光方位を有し、紙面手前から紙面後方に向かって進む２つの直線偏光の光は、ファラデー回転子２０の光透過領域Ｃ１、Ｃ２にそれぞれ入射し、偏光方位を所定角度回転させられて紙面後方に射出する。ファラデー回転子２０には、後述する永久磁石や電磁石等により、所定の分布の磁界が印加されている。
【００１２】
図１（ｂ）、図２（ｂ）、及び図３（ｂ）は、図１（ａ）、図２（ａ）、及び図３（ａ）のそれぞれに示したＤ−Ｄ線で切断したファラデー回転子２０の断面での磁区構造を模式的に示している。図１（ｃ）、図２（ｃ）、及び図３（ｃ）は、光軸に平行な方向（ファラデー回転子２０の光入出射面に垂直な方向）に印加される磁界の向きと強さを矢印の向きと長さで模式的に表している。図１（ｃ）、図２（ｃ）、及び図３（ｃ）において、横方向はファラデー回転子２０の断面の横方向の位置に対応し、縦方向は光軸に平行な方向を表している。
【００１３】
さて、図１（ａ）〜（ｃ）は、例えば所定の位置に配置された永久磁石だけでファラデー回転子２０に磁界を印加している状態を示している。図１（ｃ）に示すように、ファラデー回転子２０の図中左側部分には、図中上向き（つまり、図１（ａ）において紙面後方に向かう方向）の磁界が印加されている。一方、ファラデー回転子２０の右側部分には、図中下向き（つまり、図１（ａ）において紙面手前に向かう方向）の磁界が印加されている。ファラデー回転子２０に印加される磁界成分は、光入出射面内の所定方向で単調に変化している。図１（ｂ）のファラデー回転子２０内の矢印で示すように、ファラデー回転子２０内の磁化の向きは、ファラデー回転子２０に印加される磁界の向きと同じになる。ファラデー回転子２０内部では、上向きの磁界、つまり光の進行方向と同方向の磁界が支配的になる。飽和磁界以上の強さの磁界が印加された領域には、磁化を一様に一方向にした磁区が形成される。したがって、図１（ｂ）に示すように、ファラデー回転子２０内部では、磁化を一様に上向き（光の進行方向と同方向）にした磁区Ａの領域の方が、磁化を一様に下向き（光の進行方向と逆方向）にした磁区Ｂの領域より支配的になる。これにより、図１（ｃ）に示すように光入出射面に垂直方向の磁界が０となる位置Ｏにおいて、図１（ａ）、（ｂ）に示すように磁区Ａと磁区Ｂとの平面状の境界（以下、「磁壁Ｉ」という）が形成される。
【００１４】
磁壁Ｉをほぼ平面状に維持するには、図１（ｃ）、図２（ｃ）、及び図３（ｃ）に示した光入出射面に対する垂直方向磁界が０となる位置Ｏ近傍での磁界強度の勾配が、十分大きければよい。また、位置Ｏが光入射面内で直線状になるように一様な垂直方向磁界を印加することにより、磁壁Ｉを再現性良く安定して移動させることができる。これにより、磁区構造のヒステリシスが生じず、繰り返し再現性に優れた磁気光学光部品を実現できる。
【００１５】
図１（ａ）〜（ｃ）に示す状態では、光透過領域Ｃ１、Ｃ２が共に磁区Ａの領域内に完全に包含される。また光透過領域Ｃ１と磁壁Ｉとの距離（光透過領域Ｃ１を透過する光ビームの中心位置と磁壁Ｉとの距離）と、光透過領域Ｃ２と磁壁Ｉとの距離（光透過領域Ｃ２を透過する光ビームの中心位置と磁壁Ｉとの距離）とはほぼ等しくなっている。ここで、光透過領域Ｃ１、Ｃ２が磁区Ａ領域内にあるときのファラデー回転角を＋θｆｓ（飽和のファラデー回転角）とする。すなわち、紙面手前からファラデー回転子２０に入射し、光透過領域Ｃ１、Ｃ２をそれぞれ透過した２つの直線偏光の光は、共に偏光方位を＋θｆｓだけ回転させられて紙面後方に射出する。
【００１６】
図２（ａ）〜（ｃ）は、電磁石のコイルに通電し、永久磁石による磁界に加えて光の進行方向と逆方向の磁界を印加した状態を示している。この状態では、図２（ｃ）に示すように、位置Ｏが図の左方向に移動し、ファラデー回転子２０のほぼ中央に位置する。これによりファラデー回転子２０内部は左半分に図中上向き（光の進行方向と同方向）の磁界が印加され、右半分に下向き（光の進行方向と逆方向）の磁界が印加される状態となる。したがって、図２（ｂ）に示すように、磁壁Ｉも図の左方向に移動してファラデー回転子２０のほぼ中央に位置する。ファラデー回転子２０には、磁化を一様に上向き（光の進行方向と同方向）にした磁区Ａの領域と、磁化を一様に下向き（光の進行方向と逆方向）にした磁区Ｂの領域とが、中央の磁壁Ｉを境界として左右半々に形成される。これにより図２（ａ）に示すように、光透過領域Ｃ１、Ｃ２には、磁区Ａの領域と磁区Ｂの領域とがほぼ半々に存在するようになり、両方の磁区が均等に含まれるためファラデー回転角θｆは共に０°となる。すなわち、紙面手前からファラデー回転子２０に入射し、光透過領域Ｃ１、Ｃ２をそれぞれ透過した２つの直線偏光の光は、偏光方位を回転させられずに紙面後方に射出する。
【００１７】
図３（ａ）〜（ｃ）は、電磁石のコイルにさらに大電流を流し、光の進行方向と逆方向の磁界をさらに印加した状態を示している。この状態では、図３（ｃ）に示すように、位置Ｏがさらに図の左方向に移動する。これにより、ファラデー回転子２０内部では図中下向き（光の進行方向と逆方向）の磁界が支配的になる。したがって、図３（ｂ）に示すように、ファラデー回転子２０には、磁化を一様に下向き（光の進行方向と逆方向）にした磁区Ｂの領域の方が、磁化を一様に上向き（光の進行方向と同方向）にした磁区Ａの領域より支配的になる。これにより図３（ａ）に示すように、光透過領域Ｃ１、Ｃ２は、共に磁区Ｂの領域内に完全に包含される。光透過領域Ｃ１、Ｃ２が磁区Ｂの領域内にあるときのファラデー回転角は−θｆｓとなる。すなわち、紙面手前からファラデー回転子２０に入射し、光透過領域Ｃ１、Ｃ２をそれぞれ透過した２つの直線偏光の光は、共に偏光方位を−θｆｓだけ回転させられて紙面後方に射出する。
【００１８】
このように、電磁石のコイルに流す電流を制御することによって、磁壁Ｉを移動させてファラデー回転子２０の光透過領域Ｃ１、Ｃ２内の磁区構造を図１に示した状態と図２に示した状態との間、あるいは図１に示した状態と図３に示した状態との間で徐々に変化させることができる。これにより、光透過領域Ｃ１、Ｃ２でのファラデー回転角を連続的に変化させることができるようになっている。
【００１９】
光透過領域Ｃ１と磁壁Ｉとの距離、及び光透過領域Ｃ２と磁壁Ｉとの距離が互いに異なる場合、光透過領域Ｃ１、Ｃ２内の磁区構造が互いに異なってしまう場合がある。このため光透過領域Ｃ１、Ｃ２でのファラデー回転角が互いに異なってしまい、磁気光学光部品の偏波依存性が大きくなってしまうという問題がある。これに対し、図１乃至図３に示したように、光透過領域Ｃ１と磁壁Ｉとの距離、及び光透過領域Ｃ２と磁壁Ｉとの距離がほぼ等しい場合には、光透過領域Ｃ１、Ｃ２内の磁区構造はどの状態でもほぼ同一であり、光透過領域Ｃ１、Ｃ２をそれぞれ透過する２つの光ビームに対するファラデー回転角はどの状態でも同一であるため、磁気光学光部品の偏波無依存化を実現できる。
【００２０】
図４は、本実施の形態による磁気光学光部品として、４つの透過型可変光アッテネータ２ａ〜２ｄがアレイ化された可変光アッテネータアレイ１の概略構成を示している。図４では光の進行方向にＺ軸をとり、Ｚ軸に直交する面内で互いに直交する２方向にＸ軸及びＹ軸をとっている。図４（ａ）は可変光アッテネータアレイ１を−Ｘ方向に見た構成を示し、図４（ｂ）は可変光アッテネータアレイ１を＋Ｙ方向に見た構成を示している。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、可変光アッテネータアレイ１は、−Ｚ側に配置されて外部からの光が入力される入力側レンズ付き光ファイバ（光導波部）３１ａ〜３１ｄと、＋Ｚ側に配置されて外部に光が出力される出力側レンズ付き光ファイバ（光導波部）３２ａ〜３２ｄとを備えた４組の光ファイバ対（光導波部対）（３１ａ，３２ａ）〜（３１ｄ，３２ｄ）を４つのチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４に対応して有している。４組の光ファイバ対（３１ａ，３２ａ）〜（３１ｄ，３２ｄ）は、±Ｘ方向に並列配置されている。入力側レンズ付き光ファイバ３１ａ〜３１ｄは、例えばシングルモード光ファイバ４１の先端部に光ファイバ４１と同軸のグレーデッドインデックス（ＧＩ）ファイバ４２が融着された構成を有している。出力側レンズ付き光ファイバ３２ａ〜３２ｄは、入力側レンズ付き光ファイバ３１ａ〜３１ｄと同様の構成を有し、入力側レンズ付き光ファイバ３１ａ〜３１ｄに対してそれぞれ調芯されて接続されている。
【００２１】
また可変光アッテネータアレイ１は、入力側レンズ付き光ファイバ３１ａ〜３１ｄと出力側レンズ付き光ファイバ３２ａ〜３２ｄとの間に、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ４で共有される光学素子を有している。光学素子として、例えば１枚の複屈折板１０、１枚の１／２波長板１４、１枚のファラデー回転子２０、及び１枚の複屈折板１２が光の進行方向にこの順に並んで配置されている。複屈折板１０、１２は、入力側レンズ付き光ファイバ３１ａ〜３１ｄ側からの光のうち常光成分を直進させ、異常光成分を例えば＋Ｘ方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれさせるようになっている。１／２波長板１４は、入射した光の偏光方位を所定方向に４５°回転させるようになっている。ファラデー回転子２０は、磁性ガーネット単結晶膜を用いて作製されている。磁性ガーネット単結晶膜は、例えば液相エピタキシャル（ＬＰＥ）法により育成され、膜成長面に垂直な方向に磁化容易軸が現れる垂直磁化性を有している。ファラデー回転子２０は、例えば膜成長面に平行であり磁化容易軸に垂直な光入出射面を有している。
【００２２】
さらに可変光アッテネータアレイ１は、光ファイバ対（３１ａ，３２ａ）〜（３１ｄ，３２ｄ）の組数（本例では４組）と同じ個数（４個）の電磁石（磁界印加系）５１ａ〜５１ｄ（図４（ｂ）では図示せず）を有している。電磁石５１ａ〜５１ｄは、光ファイバ対（３１ａ，３２ａ）〜（３１ｄ，３２ｄ）のそれぞれに対応して１つずつ配置されている。電磁石５１ａ〜５１ｄは、光ファイバ対（３１ａ，３２ａ）〜（３１ｄ，３２ｄ）にそれぞれ沿う方向に比較的長く延びるＣ字状のヨーク５２ａ〜５２ｄと、ヨーク５２ａ〜５２ｄに巻き回されたコイル５３ａ〜５３ｄとをそれぞれ備えている。ヨーク５２ａ〜５２ｄは、電磁軟鉄やパーマロイ等の材質を用いて作製されている。ヨーク５２ａ〜５２ｄの両端部は、例えばファラデー回転子２０の−Ｙ側端部を挟んで互いに対向している。コイル５３ａ〜５３ｄに流す電流をそれぞれ調整することによって、ファラデー回転子２０には磁化容易軸に平行な±Ｚ方向の可変磁界成分が印加されるようになっている。
【００２３】
またヨーク５２ａ〜５２ｄは、−Ｚ方向に着磁された永久磁石５４ａ〜５４ｄ（図４（ａ）では磁化の向きを矢印で示している）を一部に有している。永久磁石５４ａ〜５４ｄが設けられていることによって、コイル５３ａ〜５３ｄに通電していない状態においてもヨーク５２ａ〜５２ｄは磁化されている。これにより、ファラデー回転子２０の−Ｙ側の領域には、コイル５３ａ〜５３ｄに通電していない状態においても、磁化容易軸に平行な−Ｚ方向の磁界成分（バイアス磁界）が飽和磁界以上の強さで印加されるようになっている。
【００２４】
ファラデー回転子２０の＋Ｙ方向には、光ファイバ対（３１ａ，３２ａ）〜（３１ｄ，３２ｄ）の組数（４組）より少ない個数（例えば１個）の永久磁石（磁界印加系）５５が配置されている。永久磁石５５は、−Ｚ方向に着磁されている。永久磁石５５によってファラデー回転子２０の＋Ｙ側の領域には、磁化容易軸に平行な＋Ｚ方向の磁界成分が飽和磁界以上の強さで印加されるようになっている。ここで、永久磁石５４ａ〜５４ｄ、５５としては、サマリウムコバルト系磁石、ネオジウム鉄ボロン系磁石、フェライト磁石、ボンド磁石、半硬質磁石等を用いることができる。
【００２５】
飽和磁界以上の強さの磁界が印加された領域には、磁化を一様に一方向にした磁区が形成されるため、ファラデー回転子２０には２磁区構造が形成される。図５は、コイル５３ａ〜５３ｄに電流を流していない状態でのファラデー回転子２０の一部（チャンネルＣＨ１及びＣＨ２）の磁区構造の例を示している。図５に示すように、永久磁石５５により＋Ｚ方向の磁界が印加されるファラデー回転子２０の＋Ｙ側の領域には、磁化容易軸に平行であって光入出射面に平行でない＋Ｚ方向の磁化により構成される磁区Ａが形成される。一方、永久磁石５４ａ〜５４ｄをそれぞれ一部に含むヨーク５２ａ〜５２ｄにより−Ｚ方向の磁界が印加されるファラデー回転子２０の−Ｙ側の領域には、磁区Ａとは逆向きの−Ｚ方向の磁化により構成される磁区Ｂが形成される。磁区Ａと磁区Ｂとの境界には磁壁Ｉが形成される。磁壁Ｉは、大まかには光ファイバ対（３１ａ，３２ａ）〜（３１ｄ，３２ｄ）の並列方向と光の進行方向とを含む平面（ＸＺ面）にほぼ平行に連続して延び、ヨーク５２ａ〜５２ｄの両端部に挟まれた各領域近傍で＋Ｙ側に凸になっている。ここで、ファラデー回転子２０の磁区Ａのファラデー回転角を＋θｆｓ（例えば＋４５°）とすると、磁区Ｂのファラデー回転角は−θｆｓ（例えば−４５°）となる。
【００２６】
複屈折板１０により分離されたチャンネルＣＨ１の２つの光がファラデー回転子２０内をそれぞれ透過する２つの光透過領域Ｃ１、Ｃ２（Ｃｃｈ１）の近傍では、ヨーク５２ａ（永久磁石５４ａ）によって−Ｚ方向の磁界が支配的になっている。すなわち磁壁Ｉは各光透過領域Ｃ１、Ｃ２（Ｃｃｈ１）よりも＋Ｙ側にあり、各光透過領域Ｃ１、Ｃ２（Ｃｃｈ１）のそれぞれほぼ全域は磁区Ｂの領域に包含される。また、チャンネルＣＨ２の２つの光がファラデー回転子２０内をそれぞれ透過する２つの光透過領域Ｃ１、Ｃ２（Ｃｃｈ２）の近傍では、ヨーク５２ｂ（永久磁石５４ｂ）によって−Ｚ方向の磁界が支配的になっている。すなわち磁壁Ｉは各光透過領域Ｃ１、Ｃ２（Ｃｃｈ２）よりも＋Ｙ側にあり、各光透過領域Ｃ１、Ｃ２（Ｃｃｈ２）のそれぞれほぼ全域は磁区Ｂの領域に包含される。磁区Ａ及び磁区Ｂは、複数チャンネル（図５ではチャンネルＣＨ１、ＣＨ２）の光透過領域Ｃｃｈ１、Ｃｃｈ２のそれぞれ近傍に亘って連続して存在している。磁壁Ｉは、光透過領域Ｃ１、Ｃ２の近傍ではそれぞれほぼ平面状であり、ＸＺ面にほぼ平行になっている。また、同一の入力側レンズ付き光ファイバから出射した光の光透過領域Ｃ１、Ｃ２においては、光透過領域Ｃ１と磁壁Ｉとの距離（光透過領域Ｃ１を透過する光ビームの中心位置と磁壁Ｉとの距離）と、光透過領域Ｃ２と磁壁Ｉとの距離（光透過領域Ｃ２を透過する光ビームの中心位置と磁壁Ｉとの距離）とがほぼ等しくなっている。
【００２７】
ヨーク５２ａ〜５２ｄの磁化を減少させる方向の電流をコイル５３ａ〜５３ｄに流し、ファラデー回転子２０の−Ｙ側の領域に印加される−Ｚ方向の磁界の強度を弱めることによって、磁壁Ｉが−Ｙ方向に移動して磁区Ｂの領域が減少する。図５では、コイル５３ａ、５３ｂにそれぞれ所定の電流を流すことにより、各光透過領域Ｃ１、Ｃ２よりも−Ｙ側に移動した磁壁Ｉ’を破線で示している。この状態では、各光透過領域Ｃ１、Ｃ２のそれぞれほぼ全域が磁区Ａの領域に包含される。コイル５３ａ〜５３ｄに流す電流をそれぞれ調整することによって、光透過領域Ｃ１、Ｃ２近傍の磁壁Ｉの位置は、チャンネルＣＨ１〜ＣＨ４毎に独立して、光ファイバ対（３１ａ，３２ａ）〜（３１ｄ，３２ｄ）の並列方向にほぼ垂直な±Ｙ方向に可変となっている。これにより、光透過領域Ｃ１、Ｃ２内の磁区構造をチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４毎に独立して調整できるようになっている。
【００２８】
図６は、ファラデー回転子２０の磁区構造の他の例を示している。図６に示すように、ファラデー回転子２０に印加される磁界の分布によっては、一方の磁区（磁区Ａ）だけが複数チャンネルの光透過領域Ｃｃｈ１、Ｃｃｈ２のそれぞれ近傍に亘って連続して存在し、他方の磁区（磁区Ｂ）がチャンネル毎に独立に形成される場合もある。このとき磁壁Ｉはチャンネル毎に分離される。このような場合であっても、コイル５３ａ〜５３ｄに流す電流をそれぞれ調整することによって、光透過領域Ｃ１、Ｃ２近傍の磁壁Ｉの位置はチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４毎に独立して±Ｙ方向に可変となり、光透過領域Ｃ１、Ｃ２内の磁区構造をチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４毎に独立して調整できるようになっている。
【００２９】
次に、本実施の形態による可変光アッテネータアレイ１の動作について説明する。図７及び図８は、可変光アッテネータアレイ１のうち可変光アッテネータ２ａの動作の一例を示している。図７（ａ）、（ｂ）は、光透過領域が磁区Ｂの領域に完全に包含された第１の状態を示している。第１の状態は、例えばコイル５３ａに電流を流していない状態である。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、入力側レンズ付き光ファイバ３１ａの光射出端から射出した光は、光Ｌ１として複屈折板１０に入射する。図７（ｂ）では、複屈折板１０の光学軸の向きを両矢印で示している。複屈折板１０に入射した光Ｌ１は、常光Ｌ２ａと異常光Ｌ２ｂとに分離する。すなわち常光成分の光Ｌ２ａは複屈折板１０を直進し、異常光成分の光Ｌ２ｂは複屈折板１０で＋Ｘ方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれする。複屈折板１０から出射した２つの光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、１／２波長板１４に入射して偏光方位を所定方向に４５°回転させられて１／２波長板１４から出射する。
【００３０】
１／２波長板１４から出射した２つの光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、ファラデー回転子２０に入射する。ここで、複屈折板１０を常光として透過した光Ｌ２ａがファラデー回転子２０を透過する光透過領域と、複屈折板１０を異常光として透過した光Ｌ２ｂがファラデー回転子２０を透過する光透過領域とは、共に磁区Ｂの領域に包含されている。このため、ファラデー回転子２０に入射した２つの光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、共に偏光方位を所定方向にさらに４５°回転させられてファラデー回転子２０から出射する。すなわち、光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、１／２波長板１４及びファラデー回転子２０を透過することにより偏光方位が共に９０°回転する。ファラデー回転子２０から出射した２つの光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、複屈折板１２に入射する。複屈折板１２の光学軸の方向は複屈折板１０の光学軸の方向と同じであるため、複屈折板１０を常光として透過して偏光方位が９０°回転した光Ｌ２ａは複屈折板１２を異常光として透過し、複屈折板１０を異常光として透過して偏光方位が９０°回転した光Ｌ２ｂは複屈折板１２を常光として透過することになる。したがって、光Ｌ２ａは複屈折板１２で＋Ｘ方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれし、光Ｌ２ｂは複屈折板１２を直進する。複屈折板１０での軸ずれ量と複屈折板１２での軸ずれ量とは等しいため、２つの光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは合波して光Ｌ３として複屈折板１２から出射する。光Ｌ３は、出力側レンズ付き光ファイバ３２ａの光入射端に結合して外部に出力される。第１の状態で外部から入力側レンズ付き光ファイバ３１ａに入力された光は、偏光に依存せずに全て出力側レンズ付き光ファイバ３２ａから外部に出力されることになる。したがって、第１の状態では光の減衰量は最小（ほぼ０）になる。
【００３１】
図８は、光透過領域が完全に磁区Ａの領域に包含された第２の状態を示している。第２の状態は、例えばコイル５３ａに所定の電流を流している状態である。図８に示すように、外部から入力されて入力側レンズ付き光ファイバ３１ａの光射出端から射出した光は、光Ｌ４として複屈折板１０に入射する。複屈折板１０に入射した光Ｌ４は、常光Ｌ５ａと異常光Ｌ５ｂとに分離して複屈折板１０から出射する。すなわち常光成分の光Ｌ５ａは複屈折板１０を直進し、異常光成分の光Ｌ５ｂは複屈折板１０で＋Ｘ方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれする。複屈折板１０から出射した２つの光Ｌ５ａ、Ｌ５ｂは、１／２波長板１４に入射して偏光方位を所定方向に４５°回転させられて１／２波長板１４から出射する。
【００３２】
１／２波長板１４から出射した２つの光Ｌ５ａ、Ｌ５ｂは、ファラデー回転子２０に入射する。ここで、複屈折板１０を常光として透過した光Ｌ５ａがファラデー回転子２０を透過する光透過領域と、複屈折板１０を異常光として透過して軸ずれした光Ｌ５ｂがファラデー回転子２０を透過する光透過領域とは、共に磁区Ａの領域に包含されている。このため、ファラデー回転子２０に入射した２つの光Ｌ５ａ、Ｌ５ｂは、共に偏光方位を逆方向に４５°回転させられてファラデー回転子２０から出射する。すなわち、光Ｌ５ａ、Ｌ５ｂは、結果的に偏光方位を回転させられずに１／２波長板１４及びファラデー回転子２０を透過する。ファラデー回転子２０から出射した２つの光Ｌ５ａ、Ｌ５ｂは、複屈折板１２に入射する。複屈折板１２の光学軸の方向は複屈折板１０の光学軸の方向と同じであるため、複屈折板１０を常光として透過した光Ｌ５ａは複屈折板１２も常光として透過し、複屈折板１０を異常光として透過した光Ｌ５ｂは複屈折板１２も異常光として透過することになる。したがって、光Ｌ５ａは複屈折板１２を直進し、光Ｌ５ｂは複屈折板１２で再び＋Ｘ方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれする。このため、２つの光Ｌ５ａ、Ｌ５ｂは合波せずに複屈折板１２から異なる光路上に出射する。これらの光Ｌ５ａ、Ｌ５ｂは、出力側レンズ付き光ファイバ３２ａの光入射端に結合せず、外部には出力されない。第２の状態で外部から入力側レンズ付き光ファイバ３１ａに入力された光は、偏光に依存せず出力側レンズ付き光ファイバ３２ａから全く出力されないことになる。したがって、第２の状態では光の減衰量は最大になる。
【００３３】
本実施の形態のような磁壁移動方式では、ファラデー回転子２０の磁化の方向が一様でなく面内方向で光学特性が異なるため、偏波依存性を小さくするのは困難とも考えられる。しかし、本実施の形態では複屈折板１０での軸ずれ方向は＋Ｘ方向であり、磁壁ＩはＸＺ面に平行である。また図７（ａ）に示すように、磁壁Ｉに垂直なＹＺ面に射影した２つの光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光路は一致している。図示していないが、第２の状態における２つの光Ｌ５ａ、Ｌ５ｂを同様にＹＺ面に射影しても２つの光路は一致している。複屈折板１０での軸ずれ方向と磁壁Ｉとは平行であるため、分離された２つの光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ（Ｌ５ａ、Ｌ５ｂ）はファラデー回転子２０の同一の磁区を通り、同一の光学効果を受けるようになっている。したがって、本実施の形態によれば偏波依存性の小さい可変光アッテネータを実現できる。
【００３４】
このように可変光アッテネータ２ａは、第１の状態では光の減衰量がほぼ０になり、第２の状態では光の減衰量が最大になる。電磁石５１ａのコイル５３ａに流す電流を制御して磁壁Ｉを±Ｙ方向に移動させ、光透過領域内の磁区構造を第１の状態と第２の状態との間で徐々に変化させることによって光の減衰量を連続的に変化させることができる。本実施の形態では、分離された２つの光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ（Ｌ５ａ、Ｌ５ｂ）がファラデー回転子２０を透過する２つの光透過領域近傍の磁壁Ｉは平面状であり、２つの光透過領域は磁壁Ｉとの距離が互いにほぼ等しいため、どの状態においても２つの光透過領域は互いにほぼ同一の磁区構造を有している。このため、２つの光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ（Ｌ５ａ、Ｌ５ｂ）は、同一の光学効果を受けるようになっている。したがって、本実施の形態によれば偏波依存性の小さい可変光アッテネータを実現できる。なお、コイル５３ａに流す電流を変化させたときに２つの光透過領域の磁区構造がほぼ一様に変化するようにすれば、磁壁Ｉは平面状でなく曲面状であってもよい。実際に可変光アッテネータアレイ１を作製する際には、例えば、可変光アッテネータ２ａに対するヨーク５２ａの位置をそれぞれＸＹ面内で調整し、偏波依存性の最も小さい位置でヨーク５２ａを固定すればよい。また本実施の形態では、光Ｌ２ａと光Ｌ２ｂの光路長が等しくなっているので、偏波モード分散も極めて小さい。なお、他の可変光アッテネータ２ｂ〜２ｄの動作は可変光アッテネータ２ａの動作と同様であるので説明を省略する。
【００３５】
なお、上記の説明では、コイル５３ａに電流を流していない状態を第１の状態としたが、これに限らず、コイル５３ａに電流を流していない状態を第２の状態としてもよいし、各光透過領域に磁区Ａと磁区Ｂとがほぼ半分ずつ存在する第３の状態（ファラデー回転角θｆが０°）としてもよい。例えば、コイル５３ａに電流を流していない状態を第３の状態とした場合には、正負の電流を流すことにより、第１及び第２の状態にできる。この場合には、第１及び第２の状態における電流の絶対値の最大値を半分にできるので、消費電力を１／４に低減できる。また、電流を流していない状態を第２の状態とした場合には、上記の説明とは逆向きの電流を流すことにより第１の状態にできる。ただし、ヨーク５２ａは永久磁石５４ａにより磁化されているため、ヨーク５２ａの磁化が増大する方向に電流を流すとヨーク５２ａの磁化が飽和し易いという問題がある。そのため、上記の説明のようにヨーク５２ａの磁化を減少させる方向に電流を流した方が可変幅を広く確保できるという利点がある。
【００３６】
本実施の形態では、磁化を一様に回転させる磁化回転方式ではなく、磁壁Ｉを移動させることによって光透過領域Ｃ１、Ｃ２内の磁区構造を変化させる磁壁移動方式が用いられている。このため、小型の電磁石５１ａ〜５１ｄを用いることができ、又は、コイル５３ａ〜５３ｄに流す電流を小さくできる。したがって本実施の形態によれば、小型で低消費電力の可変光アッテネータアレイ１を実現できる。また、一般に可変光アッテネータの応答速度は電磁石のインダクタンスにより制限されている。本実施の形態では、電磁石５１ａ〜５１ｄを小型化できるためインダクタンスを低減でき、応答速度の高速化も実現できる。
【００３７】
さらに本実施の形態では、４つの可変光アッテネータを単に組み合わせた構成と比較すると、永久磁石５５及び光学素子（複屈折板１０、１２、１／２波長板１４、ファラデー回転子２０）を可変光アッテネータ２ａ〜２ｄで共有できる。このため部品点数を削減でき、可変光アッテネータアレイ１の小型化及び低価格化が実現できる。また、全ての光学素子を共有することにより、入力側レンズ付き光ファイバ３１ａ〜３１ｄと出力側レンズ付き光ファイバ３２ａ〜３２ｄとの光軸合わせも一体で行うことができるので、可変光アッテネータアレイ１の組立ても簡略化できる。
【００３８】
ここで、本願出願人による日本国特許出願（特願２００４−１５８５１号及び特願２００４−１６１４１３号）では、ファラデー回転子の多磁区構造を利用した可変光アッテネータアレイが提案されている。上記特許出願で提案された可変光アッテネータアレイでは、複数の可変光アッテネータの並列方向と光の進行方向とを含む平面にほぼ垂直な複数の磁壁が、各可変光アッテネータに対応して形成されている。しかしながら、上記特許出願で提案された可変光アッテネータアレイでは比較的多数の永久磁石や光学素子が必要になるため、小型化及び低価格化が困難になる場合が生じ得る。これに対して本実施の形態による可変光アッテネータアレイ１は、上記特許出願で提案された可変光アッテネータアレイと比較して永久磁石や光学素子の個数が少ないため、小型化及び低価格化が容易に実現できる。
【００３９】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、ＧＩファイバ４２を備えたレンズ付き光ファイバ３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄを光導波部の例に挙げたが、本発明はこれに限らず、光ファイバとレンズとを別に設けてもよいし、光ファイバに代えて光導波路を用いることもできる。また、光ファイバの先端部に球レンズが融着されたレンズ付き光ファイバ等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による磁気光学光部品の動作原理を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による磁気光学光部品の動作原理を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による磁気光学光部品の動作原理を説明する図である。
【図４】本発明の一実施の形態による磁気光学光部品の概略構成を示す図である。
【図５】ファラデー回転子の一部の磁区構造を示す図である。
【図６】ファラデー回転子の一部の磁区構造の他の例を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態による磁気光学光部品の動作を示す図である。
【図８】本発明の一実施の形態による磁気光学光部品の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  可変光アッテネータアレイ
２ａ〜２ｄ  可変光アッテネータ
１０、１２  複屈折板
１４  １／２波長板
２０  ファラデー回転子
３１ａ〜３１ｄ  入力側レンズ付き光ファイバ
３２ａ〜３２ｄ  出力側レンズ付き光ファイバ
４１  シングルモード光ファイバ
４２  ＧＩファイバ
５１ａ〜５１ｄ  電磁石
５２ａ〜５２ｄ  ヨーク
５３ａ〜５３ｄ  コイル
５４ａ〜５４ｄ、５５  永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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