(57)【要約】【課題】光軸方向の寸法のみならず、光軸に直交する方向の寸法も短縮でき、全体として大幅な小型化を可能とする。【解決手段】少なくとも複屈折素子１４とファラデー素子１８を有する光素子群とミラー２０、及びファラデー素子への可変磁界印加手段を具備し、一端側から入力する光が光素子群を進行して他端側のミラーに達し、反射光が光素子群を逆行して一端側から出力し、その間にファラデー回転角に応じて光量が制御される反射型可変光アッテネータである。光素子群は更に、入力光をコリメートする第１のレンズ手段１２と、そのコリメート光を集光する第２のレンズ手段１６を備え、第２のレンズ手段の焦点近傍にミラーが位置し、ファラデー素子がミラーの直前の光路中に設置され、コリメート光を第２のレンズ手段で細く絞った状態でファラデー素子を往復させることで、その有効径を小さくする。【選択図】      図１
2004219482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも複屈折素子とファラデー素子を有する光素子群とミラー手段、及びファラデー素子に外部磁界を印加する可変磁界印加手段を具備し、ファラデー素子と可変磁界印加手段によって可変ファラデー回転子が構成され、一端側から入力する光が光素子群を進行して他端側のミラー手段に達し、該ミラー手段による反射光が光素子群を逆行して一端側から出力し、光が光素子群を往復する間でファラデー回転角に応じて光量が制御される可変光アッテネータにおいて、
光素子群は更に、入力光をコリメートする第１のレンズ手段と、そのコリメート光を集光する第２のレンズ手段を備え、該第２のレンズ手段の焦点近傍にミラー手段が位置し、ファラデー素子が前記ミラー手段の直前の光路中に設置され、コリメート光を第２のレンズ手段で細く絞った状態でファラデー素子を往復させることを特徴とする反射型可変光アッテネータ。
【請求項２】
光素子群は、２芯ファイバフェルールと、両方の光路に独立に挿入されたレンズを有する第１のレンズ手段と、透過する光の偏波状況に応じて光路を制御する複屈折素子と、両方の光路に共通に挿入されたレンズからなる第２のレンズ手段と、ファラデー素子を、その順序で且つ第１のレンズ手段の焦点近傍に２芯ファイバフェルールのファイバ端面が位置するように配列した請求項１記載の反射型可変光アッテネータ。
【請求項３】
複屈折素子と、第２のレンズ手段と、可変ファラデー回転子と、ミラー手段とが、同一基板上に位置決め接着されている請求項２記載の反射型可変光アッテネータ。
【請求項４】
光素子群は、２芯ファイバフェルールと、透過する光の偏波状況に応じて光路を制御する複屈折素子と、両方の光路に共通に挿入されたレンズからなる第１のレンズ手段と、光軸に対する光路の傾きを制御する光路補正用のプリズム手段と、両方の光路に共通に挿入されたレンズからなる第２のレンズ手段と、ファラデー素子を、その順序で且つ第１のレンズ手段の焦点近傍に２芯ファイバフェルールのファイバ端面が位置するように配列した請求項１記載の反射型可変光アッテネータ。
【請求項５】
可変ファラデー回転子は、ミラー手段の背後に設けた棒状もしくは板状の永久磁石と、Ｃ型ヨークにコイルを巻装した電磁石を備え、該Ｃ型ヨークはギャップ内にファラデー素子が挿入されるように構成され、永久磁石によってファラデー素子の面に垂直な方向に飽和磁界を印加し、電磁石によってファラデー素子の面に平行な方向に可変磁界を印加するようにした請求項１乃至４のいずれかに記載の反射型可変光アッテネータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一端側から入力する光が光素子群を進行して他端側のミラー手段に達し、該ミラー手段による反射光が光素子群を逆行して一端側から出力し、光が光素子群を往復する間に可変ファラデー回転子によって光量が制御されるようにした反射型可変光アッテネータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平１０−１６１０７６号公報
【０００３】
光通信システムあるいは光計測システムなどにおいては、透過光量を制御するための可変光アッテネータが必要となる。可変光アッテネータは、通常、可変ファラデー回転子の入力側と出力側に偏光子と検光子を設置する構成であり、ファラデー素子に印加する磁界を可変することにより、検光子を透過する光量が制御されるようになっている。
【０００４】
光通信用の可変光アッテネータとしては、偏波無依存性であること、信頼性が高いこと、光ファイバとの整合性が良好なことなどが肝要である。そのような要求を満たしうるものとして、例えば偏波面に応じて光路を制御する複屈折素子と偏波面の回転角を制御する可変ファラデー回転子などの各種光素子を組み合わせ配列した光素子群によって必要な光機能部とする構成がある。
【０００５】
かつては、光素子群の一端側から光が入力し、光素子群を進行して、他端側から出力する透過型が一般的であった。しかし近年、光デバイスの小型化などの観点から、配列されている光素子群とミラー手段とを組み合わせ、一端側から入力する光が光素子群を進行して他端側のミラーに達し、該ミラーで反射した光が光素子群を逆行して一端側から出力し、光が光素子群を往復する間、光量の制御を行う反射型が開発されている。例えば特許文献１には、入力ファイバと出力ファイバを備えた２芯フェルールと、レンズと、複屈折板と、ファラデー素子（磁気光学結晶）と、ミラー（リフレクタ）とを配列し、ファラデー素子に磁界を印加することでファラデー回転角を変化させる構成の光デバイスが開示されている。
【０００６】
これらの光デバイスにおいて、光量の制御は、可変ファラデー回転子の電磁石への通電電流の制御によって行われる。フェルール端面から出射して可変ファラデー回転子のファラデー素子（磁気光学結晶）へ向かう往路光は、レンズでコリメートされ、ミラーで反射された復路光はレンズでフェルール端面に集光するように構成されている。また、光量制御のために用いられている電磁石は、通常、Ｃ型ヨークにコイルを巻装した構造であり、光路中に挿入されているファラデー素子をそのギャップで挟むように配置し、漏れ磁界により該ファラデー素子に必要な方向への可変磁界が印加できるように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような反射型の光デバイスは、反射光が光素子群を再度通過することで必要な機能をもたせることができるため、部品点数を削減でき光軸方向の長さを大幅に短縮できる利点を有する。しかし上記のような従来技術では、ファラデー素子を透過する際に光ビームはコリメートされているため、ファラデー素子の有効径を大きく設定する必要があった。それに伴って、コイルを巻装したＣ型ヨークの光軸に対して直交する方向（幅方向）の寸法も大きくなるために、光デバイス全体としての小型化（小径化）は不十分であった。特に、複数の光アッテネータを並設する場合には大型化が顕著となる欠点があった。
【０００８】
本発明の目的は、光軸方向の寸法のみならず、光軸に直交する方向の寸法も短縮でき、全体として大幅な小型化が可能な反射型可変光アッテネータを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも複屈折素子とファラデー素子を有する光素子群とミラー手段、及びファラデー素子に外部磁界を印加する可変磁界印加手段とを具備し、ファラデー素子と可変磁界印加手段によって可変ファラデー回転子が構成され、一端側から入力する光が光素子群を進行して他端側のミラー手段に達し、該ミラー手段による反射光が光素子群を逆行して一端側から出力し、光が光素子群を往復する間でファラデー回転角に応じて光量が制御される可変光アッテネータである。本発明に係る反射型可変光アッテネータでは、光素子群は更に、入力光をコリメートする第１のレンズ手段と、そのコリメート光を集光する第２のレンズ手段を備え、該第２のレンズ手段の焦点近傍にミラー手段が位置し、ファラデー素子が前記ミラー手段の直前の光路中に設置され、コリメート光を第２のレンズ手段で細く絞った状態でファラデー素子を往復させており、その点に特徴がある。
【００１０】
光素子群としては、例えば２芯ファイバフェルールと、両方の光路に独立に挿入されたレンズを有する第１のレンズ手段と、透過する光の偏波状況に応じて光路を制御する複屈折素子と、両方の光路に共通に挿入されたレンズからなる第２のレンズ手段と、ファラデー素子を、その順序で且つ第１のレンズ手段の焦点近傍に２芯ファイバフェルールのファイバ端面が位置するように配列した構成がある。この場合、複屈折素子と、第２のレンズ手段と、可変ファラデー回転子と、ミラー手段を、同一基板上に位置決めし接着する構造が好ましい。複数の反射型可変光アッテネータを並設する場合には、全てを同一基板上に互いに近接した状態で搭載することができる。
【００１１】
また他の光素子群としては、例えば２芯ファイバフェルールと、透過する光の偏波状況に応じて光路を制御する複屈折素子と、両方の光路に共通に挿入されたレンズからなる第１のレンズ手段と、光軸に対する光路の傾きを制御する光路補正用のプリズム手段と、両方の光路に共通に挿入されたレンズからなる第２のレンズ手段と、ファラデー素子を、その順序で且つ第１のレンズ手段の焦点近傍に２芯ファイバフェルールのファイバ端面が位置するように配列した構成もある。
【００１２】
本発明において、可変ファラデー回転子は、例えばミラー手段の背後に設けた棒状もしくは板状の永久磁石と、Ｃ型ヨークにコイルを巻装した電磁石を備え、該Ｃ型ヨークはギャップ内にファラデー素子が設置されるように構成され、永久磁石によってファラデー素子の面に垂直な方向に飽和磁界を印加し、電磁石によってファラデー素子の面に平行な方向に可変磁界を印加するような構造とする。
【００１３】
ミラー手段は、単体のミラーであってもよいが、ファラデー素子の背面に形成したミラー膜、あるいは永久磁石の一方の端面（ファラデー素子対向面）に形成したミラー膜でもよい。このようにミラー膜を用いると、部品点数が少なくなるし、ファラデー素子と永久磁石の間隔を最小にできるため磁気効率が向上し、永久磁石をより一層小型化できる利点がある。
【００１４】
複屈折素子としては、例えばルチル単結晶あるいはニオブ酸リチウムなどを用いる。またファラデー素子としては、例えば磁性ガーネット単結晶、特にＬＰＥ（液相エピタキシャル）法により育成したビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜が好適である。両面を研磨し、光が透過する面にはＡＲ（無反射）コートを施す。
【００１５】
【実施例】
図１は、本発明に係る反射型可変光アッテネータの一実施例を示す説明図であり、部品の配列構造と各光素子の位置での光の偏波状態を示している。この可変光アッテネータは、２芯ファイバフェルール１０と、両方の光路に独立に挿入された２個のレンズ１２ａ，１２ｂからなる第１のレンズ手段１２と、透過する光の偏波状況に応じて光路を制御する複屈折素子１４と、両方の光路に共通に挿入されたレンズ（第２のレンズ手段）１６と、ファラデー素子１８と、ミラー２０とを、その順序で光軸に沿って配列した構成である。ファラデー素子１８の近傍に永久磁石２２と電磁石２４を設置して可変ファラデー回転子２６とする。
【００１６】
ここで説明を分かり易くするため、光素子群の配列方向（光軸）をｚ軸とし、該ｚ軸に直交する２方向をそれぞれｘ軸（横軸）、ｙ軸（縦軸）とする座標軸を設定する。また便宜的に、ｘ方向を右方向（往路光が進む方向に向かって右側）とし、ｙ方向を上方向（往路光が進む方向に向かって上側）とする。
【００１７】
２芯ファイバフェルール１０の一端側には、入力ファイバ３０と出力ファイバ３２が接続されている。入力ファイバ３０は中段右側に設けられ、出力ファイバ３２は中段左側に設けられている。つまり、入力ファイバ３０と出力ファイバ３２は、ｙ方向の位置は一致しているが、ｘ方向ではずれて配置されている。
【００１８】
第１のレンズ手段１２は、両方の光路にそれぞれ挿入されたレンズ１２ａ，１２ｂからなり、両レンズ１２ａ，１２ｂは、例えば均質の透明材料からなる平凸レンズである。２芯ファイバフェルール１０のファイバ端面と両レンズ１２ａ，１２ｂとの距離がレンズの焦点距離にほぼ一致するように設定されている。従って、ファイバ端面からの出射光は一方のレンズ１２ａでコリメート光となり、逆に入射したコリメート光は他方のレンズ１２ｂでファイバ端面に集光することになる。
【００１９】
複屈折素子１４は、ルチルやニオブ酸リチウムなどの複屈折結晶からなる直方体であり、その光学軸はｙ−ｚ面内にあり且つｚ軸から傾いて設定されている。常光は直進し異常光は屈折するために、この複屈折素子１４は、偏波方向が直交関係にある同じ光路の光を上下に異なる光路の光に分離し、上下で異なる光路の光を同じ光路の光に合成する機能を果たす。
【００２０】
レンズ（第２のレンズ手段）１６は、例えば均質の透明材料からなる単一の平凸レンズである。該レンズ１８の焦点近傍にミラー２０が位置し、ファラデー素子１８は前記ミラー２０の直前の光路中に設置される。従って、レンズ１２ａによるコリメート光は、複屈折素子１４を通過し、レンズ１６で絞られてファラデー素子１８を透過し、ミラー２０で焦点を結ぶように入射し反射する。そして、細いビームの間にファラデー素子１８を透過してレンズ１２ｂでコリメート光に戻る。
【００２１】
ミラー２０の背後には棒状の永久磁石２２が位置する。永久磁石２２は、長手方向に着磁されており、永久磁石によってファラデー素子１８の面に垂直な方向に飽和磁界が印加される。また、永久磁石２２を囲むと共にギャップ内にファラデー素子１８が挿入されるようにＣ型ヨーク３４が設けられ、該Ｃ型ヨーク３４にコイル３６を巻装することで電磁石２４となる。この電磁石２４によってファラデー素子１８の面に平行な方向に可変磁界が印加される。可変ファラデー回転子２６では、電磁石２４による可変磁界と永久磁石２２による固定磁界とが合成され、これらの合成磁界がファラデー素子１８に印加されることで、入射光のファラデー回転角を０〜４５度の範囲で自由に可変できるようになっている。
【００２２】
次に、この可変光アッテネータの動作について説明する。入力ファイバ３０から中段右側光路に入力する光は、レンズ（第１のレンズ手段）１２ａでコリメート光となり、複屈折素子１４で常光は中段右側光路を直進し、異常光は＋ｙ方向（上向き）に屈折して上段右側光路を進行する。このように分離した光はレンズ（第２のレンズ手段）１６で絞られて、ファラデー素子１８を透過してミラー２０に達する。
【００２３】
（４５度ファラデー回転時：減衰率≒０％）
往路では、分離光はレンズ（第２のレンズ手段）１６の集光作用によって絞られて、可変ファラデー回転子２６で（ファラデー素子１８を透過する際に）それぞれ光の偏波面が４５度回転し、ミラー２０の一点に入射し反射する。次に復路では、反射光は光路が上下左右で入れ替わると共に絞られた状態のまま可変ファラデー回転子２６で（ファラデー素子１８を透過する際に）それぞれ光の偏波面が更に４５度（従って、往路と復路で合計９０度）回転する。レンズ（第２のレンズ手段）１６を通ってコリメート光とされ、複屈折素子１４で常光は直進し、異常光は−ｙ方向（下向き）に屈折して、光が合成される。合成した光は全て中段左側光路を通るため、レンズ（第１のレンズ手段）１２ｂで集光され、出力ファイバ３２に結合する。従って、入力ファイバ３０からの入力光は減衰することなく出力ファイバに出力する。
【００２４】
（０度ファラデー回転時：減衰率≒１００％）
往路では、分離光はレンズ１６の集光作用によって絞られ、可変ファラデー回転子２６では偏波面は回転せず、ミラー２０の一点に入射し、反射する。復路では、反射光は光路が上下左右で入れ替わると共に絞られたまま可変ファラデー回転子２６では偏波面は回転せず、レンズ１６によってコリメート光となる。複屈折素子１４で上段光路の常光は直進し、中段光路の異常光は−ｙ方向（下向き）に屈折するため、光は上段左側光路と下段左側光路を通過するように更に分離されることになり、レンズ１２ｂを通らず出力ファイバ３２には全く結合しない。
【００２５】
（２２．５度ファラデー回転時：減衰率≒５０％）
ファラデー回転角が４５度と０度の間の場合は次のようになる。代表的な例として中間の２２．５度の場合を説明する。往路では、分離光はレンズ１６の集光作用によって絞られ、可変ファラデー回転子２６でそれぞれ光の偏波面が２２．５度回転し、ミラー２０の一点に入射し反射する。復路では、反射光は光路が上下左右で入れ替わると共に絞られた状態のまま可変ファラデー回転子２６でそれぞれ光の偏波面が更に２２．５度回転（従って、往路と復路で合計４５度回転）し、レンズ１６によってコリメート光となる。上段光路の光は、複屈折素子１４で常光は直進し、異常光は−ｙ方向（下向き）に屈折する。中段光路の光も、複屈折素子１４で常光は直進し、異常光は−ｙ方向（下向き）に屈折する。従って上段光路の異常光と中段光路の常光は合成され、残りの光は分離されたままとなる。つまり、合成した中段左側光路の光だけがレンズ１２ｂで集光されて出力ファイバ３２に結合し、残りの光（上段光路の常光と下段光路の異常光）は出力ファイバ３２には結合しない。このようにして入力ファイバ３０からの入力光は、ファラデー回転角に応じて出力ファイバ３２に結合することになり、結果的に出力ファイバへの出力が減衰することになる。
【００２６】
このようにして、可変ファラデー回転子１６のファラデー回転角を０度から４５度の範囲で自由に可変することで、制御したファラデー回転角に応じて出力ファイバ３２への光の結合割合が得られ、出力光量を制御できるのである。
【００２７】
本発明に係る反射型可変光アッテネータでは、コリメート光が第２のレンズ手段（レンズ１６）によって絞られ、絞られた状態でファラデー素子１８を往復透過するため、ファラデー素子１８の有効径は極めて小さくてよい。従って、ファラデー素子自体の寸法（縦横寸法）も非常に小さなものでよいことになる。例えば焦点距離の等しいレンズを用いると、ミラー位置におけるビームサイズはファイバ径と同等となり、単一モードファイバの場合約φ１０μｍ程度となる。よって、ファラデー素子１８は一辺が０．１ｍｍ程度の大きさで十分な光学的有効面積を確保できる。図示のように、電磁石２４による可変磁界は、ファラデー素子１８の面に平行な方向に印加するため、一辺の長さを小さくできることでＣ型ヨーク３４の光軸に垂直方向の長さを小さくできるし、ギャップが小さくなるために小型の電磁石で十分な磁界が印加でき、これらの相乗効果によって、電磁石を著しく小型化できるようになる。例えば上記の数値例では、Ｃ型ヨーク３４の幅は５ｍｍ以下にまで小型化できる。
【００２８】
反射型の光デバイスでは、光はミラーで反射されるために、該ミラーの背後には光は到達せず、ミラーの背後に非光学部品を配置しても光路の妨げとはならない。本発明は、このことを利用して、ミラーの背後に棒状の永久磁石を設置し、更に、電磁石のＣ型ヨークがミラーと永久磁石を取り囲むように設けることにより、内部の空間の有効利用を図っている。それらの結果として、可変光アッテネータの光軸方向の短縮及び細径化を実現できる。
【００２９】
ミラー手段及び可変ファラデー回転子の構造例を図２に示す。図２のＡは、図１の実施例で示したものと同様のものであり、別個の部材であるミラー２０をファラデー素子１８と棒状の永久磁石２２の間に設置した構造である。例えば、基板４０上に、ファラデー素子１８、ミラー２０、永久磁石２２、Ｃ型ヨーク３４を、位置決めして接着することで作製する。コイル３６の巻装部分を避けるためには、図示のように基板４０の横方向長さを短くしたり、逃げ穴（あるいは逃げ凹部など）を設ければよい。この構造は、最も単純である。
【００３０】
図２のＢは、ファラデー素子４２の背面にミラー膜４４を形成した例である。ファラデー素子４２を両面研磨した後、一方の面はＡＲコートを施し、他方の面にはミラー膜４４を形成する加工を施す。この構造は、作業も比較的容易で最適である。図２のＣは、棒状の永久磁石４６の一方の端面にミラー膜４８を形成した例である。永久磁石４６の一方の端面を研磨した後、ミラー膜４８を形成する加工を施す。永久磁石の材質によっては、このような構成も可能である。図２のＢ及びＣの例は、いずれも永久磁石の端面とファラデー素子との間隔を最小にできるため、光軸方向の長さを短縮でき、磁気効率も良好である。これらにおいても、図２のＡと同様に、基板上に組み立てることで、取り扱い易くなる。
【００３１】
より好ましくは、図３に示すように、複屈折素子１４、レンズ（第２のレンズ手段）１６、ファラデー素子１８、ミラー２０、永久磁石２２、Ｃ型ヨーク３４を、単一基板６０上に位置決めして接着する構成とする。これによって、レンズ（第１のレンズ手段）１２ａ，１２ｂを取り付けた２芯ファイバフェルール１０と調心するだけで、光アッテネータが容易に作製できる。更に、同一基板上に、複屈折素子、レンズ、ファラデー素子、ミラー、永久磁石、Ｃ型ヨークを複数個並べて組み立てることも有効である。本発明ではＣ型ヨークの幅寸法を小さくできるために、高密度実装が可能となる。図２のＢあるいはＣの構成でも、同様に基板に搭載可能なことはいうまでもない。
【００３２】
図４は、本発明に係る反射型可変光アッテネータの他の実施例を示す説明図であり、部品の配列構造と各光素子の位置での偏波状態を示している。ここでも説明を分かり易くするため、光素子群の配列方向（光軸）をｚ軸とし、該ｚ軸に直交する２方向をそれぞれｘ軸（横軸）、ｙ軸（縦軸）とする座標軸を設定する。また便宜的に、ｘ方向を右方向とし、ｙ方向を上方向とする。
【００３３】
この可変光アッテネータは、２芯ファイバフェルール７０と、透過する光の偏波状況に応じて光路を制御する複屈折素子７４と、両方の光路に共通に挿入されたレンズ（第１のレンズ手段）７２と、光軸に対する光路の傾きを制御する光路補正用のプリズム手段７５と、両方の光路に共通に挿入されたレンズ（第２のレンズ手段）７６と、ファラデー素子７８と、ミラー８０を、その順序で配列した構成である。ファラデー素子７８の近傍に永久磁石８２と電磁石８４を設置して可変ファラデー回転子８６とする。
【００３４】
ここでも複屈折素子７２は、ルチルやニオブ酸リチウムなどの複屈折結晶からなる直方体であり、その光学軸はｙ−ｚ面内にあり且つｚ軸から傾くように設定されている。この複屈折素子７２も、偏波方向が直交関係にある同じ光路の光を上下に異なる光路の光に分離し、上下で異なる光路の光を同じ光路の光に合成する機能を果たすものである。
【００３５】
第１のレンズ手段は、両方の光路に共通に挿入されたレンズ７２からなり、例えば均質の透明材料からなる平凸レンズである。２芯ファイバフェルール７０のファイバ端面とレンズとの距離がレンズ焦点距離にほぼ一致するように設定されている。従って、ファイバ端面からの出射光は複屈折素子７４を通り、レンズ７２でコリメート光となる。逆にコリメート光は該レンズ７２でファイバ端面に集光することになる。但し、光路はレンズ中心を通らないためレンズの屈折作用により、該レンズの複屈折素子７４に対向する側の光路は光軸に平行であるが、プリズム手段７５に対向する側の光路は光軸に対して傾いている。
【００３６】
光路補正用のプリズム手段７５は、例えば方錐形状（ピラミッド形状）あるいは方錐形状部分を有する単一プリズムであり、光軸に対して傾いている光路を光軸に平行に、逆に光軸に平行な光路を光軸に対して傾ける機能を果たすものである。このプリズム手段７５は、楔形の４個のプリズムを組み合わせた構成でもよい。
【００３７】
第２のレンズ手段は、例えば均質の透明材料からなる平凸レンズである。該レンズの焦点近傍にミラー８０が位置し、可変ファラデー回転子８６のファラデー素子７８は前記ミラー８０の直前の光路中に設置される。従って、複屈折素子７４を通ったコリメート光は、レンズ（第２のレンズ手段）７６で細く絞られてファラデー素子７８を透過し、ミラー８０で反射し、細いビームのまま再びファラデー素子７８を透過してレンズ７６でコリメート光に戻る。
【００３８】
ミラー８０の背後には棒状の永久磁石８２が位置し、ファラデー素子７８の対向端面間を挟み前記永久磁石８２を取り囲むようにＣ型ヨークが設けられ、該Ｃ型ヨークにコイルを巻装することで電磁石８４となる。これらファラデー素子７８と、永久磁石８２と、電磁石８４で可変ファラデー回転子８６が構成される。永久磁石８２によってファラデー素子７８の面に垂直な方向に飽和磁界が印加され、電磁石８４によってファラデー素子７８の面に平行な方向に可変磁界が印加される。つまり、これらの合成磁界がファラデー素子７８に印加されることで、入射光のファラデー回転角を０〜４５度の範囲で自由に可変できるようになっている。
【００３９】
この可変光アッテネータの動作について説明する。入力ファイバ９０から中段右側光路に入力する光は、複屈折素子７２で常光は中段右側光路を直進し、異常光は＋ｙ方向（上向き）に屈折して上段右側光路を進行する。このように分離した光はレンズ７２でコリメート光となるが、光軸に対しては傾く。光軸に対して傾いている光は、光路補正用のプリズム手段７５によって光軸に平行になる。そのため、中段右側光路の光は上段左側光路を通り、上段右側光路の光は中段左側を通る。これらの光はレンズ７６で集光され、ファラデー素子７８を通過してミラー８０に達する。
【００４０】
（４５度ファラデー回転時：減衰率≒０％）
往路では、分離光はレンズ７６の集光作用によって細く絞られてファラデー素子７８を透過し、その際に可変ファラデー回転子８６でそれぞれ光の偏波面が４５度回転し、ミラー８０の一点に入射し反射する。復路では、反射光は光路が上下左右で入れ替わると共に細く絞られた状態のまま可変ファラデー回転子８６でそれぞれ光の偏波面が更に４５度回転（従って、往路と復路で合計９０度回転）する。その光はレンズ７６によってコリメートされ、光路補正用のプリズム手段７５で屈折して光軸に対して傾いた光路を通り、光路が上下左右で入れ替わってレンズ７２で集光される。複屈折素子７４で常光は直進し、異常光は−ｙ方向（下向き）に屈折して、光が合成される。合成した光は全て中段左側光路を通るため、出力ファイバ９２に結合する。従って、入力ファイバ９０からの入力光は減衰することなく出力ファイバ９２に出力する。
【００４１】
（０度ファラデー回転時：減衰率≒１００％）
往路では、分離光はレンズ７６の集光作用によって絞られてファラデー素子７８を透過し、その際に可変ファラデー回転子８６では偏波面は回転せず、ミラー８０の一点に入射し、反射する。復路では、反射光は光路が上下左右で入れ替わると共に絞られたまま可変ファラデー回転子８６では偏波面は回転せず、レンズ７６によってコリメート光となる。光路補正用のプリズム手段７５で屈折されて光路が光軸に対して傾いた状態となり、光路が上下左右で入れ替わってレンズ７２で集光される。複屈折素子７４で上段光路の常光は直進し、中段光路の異常光は−ｙ方向（下向き）に屈折するため、光は上段左側光路と下段左側光路を通過するように更に分離されることになり、出力ファイバ９２には全く結合しない。
【００４２】
（２２．５度ファラデー回転時：減衰率≒５０％）
ファラデー回転角が４５度と０度の間の場合は次のようになる。代表的な例として中間の２２．５度の場合を説明する。往路では、分離光はレンズ７６の集光作用によって絞られ、可変ファラデー回転子８６でそれぞれ光の偏波面が２２．５度回転し、ミラー８０の一点に入射し反射する。復路では、反射光は光路が上下左右で入れ替わると共に絞られた状態のまま可変ファラデー回転子８６でそれぞれ光の偏波面が更に２２．５度回転（従って、往路と復路で合計４５度回転）し、レンズ７６によってコリメート光となる。光路補正用のプリズム手段７５で屈折されて光路が光軸に対して傾いた状態となり、光路が上下左右で入れ替わってレンズ７２で集光される。上段光路の光は、複屈折素子７４で常光は直進し、異常光は−ｙ方向（下向き）に屈折する。中段光路の光も、複屈折素子１２で常光は直進し、異常光は−ｙ方向（下向き）に屈折する。つまり、上段光路の異常光と中段光路の常光は合成され、残りの光は分離されたままとなる。従って、合成した中段左側光路の光だけが出力ファイバ９２に結合し、残りの光（上段光路の常光と下段光路の異常光）は出力ファイバには結合しない。このようにして、入力ファイバ９０からの入力光は、ファラデー回転角に応じて一部が出力ファイバ９２に結合することになり、結果的に出力ファイバへの出力が減衰することになる。
【００４３】
このようにして、可変ファラデー回転子のファラデー回転角を０度から４５度の範囲で自由に可変することで、制御したファラデー回転角に応じて出力ファイバへの光の結合割合が得られ、出力光量を制御できるのである。
【００４４】
【発明の効果】
上記のように、本発明に係る反射型可変光アッテネータでは、コリメート光が第２のレンズ手段によって絞られ、細く絞られた状態でファラデー素子を往復透過するように構成しているため、ファラデー素子としては極めて小さな有効径があればよい。従って、ファラデー素子自体の寸法（縦横寸法）を非常に小さくでき、該ファラデー素子に可変磁界を印加する電磁石の光軸に垂直方向の長さを小さくできるし、ギャップが小さくなるために小型の電磁石で十分な磁界が印加でき、これらの相乗効果によって、電磁石を著しく小型化できる。
【００４５】
また光はミラーで反射されるために、ミラーの背後に非光学部品を配置しても光路の妨げとはならない。このことを利用して、ミラーの背後に棒状の永久磁石を設置し、更に、電磁石のＣ型ヨークがミラーと永久磁石を取り囲むように設けることにより、省スペース化を図ることができ、それらの結果として、光軸方向の短縮及び細径化を実現できる。また、複数の可変光アッテネータを並設する場合には、全体を小型化できる効果は一層顕著となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反射型可変光アッテネータの一実施例を示す説明図。
【図２】ミラー手段の例を示す説明図。
【図３】組立構造の一例を示す説明図。
【図４】本発明に係る反射型可変光アッテネータの他の実施例を示す説明図。
【符号の説明】
１０  ２芯ファイバフェルール
１２  第１のレンズ手段
１４  複屈折素子
１６  レンズ（第２のレンズ手段）
１８  ファラデー素子
２０  ミラー
２２  永久磁石
２４  電磁石
２６  可変ファラデー回転子
３０  入力ファイバ
３２  出力ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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