(57)【要約】【課題】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や光変調器などの磁気光学光部品に関し、小型、低消費電力でかつ高速な可変光アッテネータ、光変調器など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】光が入出射する光入出射面と所定方向の磁化容易軸とを備えるファラデー回転子２０と、ヨーク３４ａとヨーク３４ａに巻き回されたコイル３４ｂとを備え、光入出射面に垂直なＺ方向の可変の第１の磁界成分をファラデー回転子２０に印加する電磁石３４と、第１の磁界成分と逆方向の第２の磁界成分をファラデー回転子２０に印加する永久磁石３８とを有し、電磁石３４はファラデー回転子２０の一端側の第１の磁区近傍に配置され、永久磁石３８はファラデー回転子２０の他端側の第２の磁区近傍に配置され、ヨーク３４ａは永久磁石３６を一部に有するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入出射する光入出射面と所定方向の磁化容易軸とを備える少なくとも１個の磁気光学結晶と、
第１のヨークと前記第１のヨークに巻き回されたコイルとを備え、前記光入出射面に垂直な方向の可変の第１の磁界成分を前記磁気光学結晶に印加する第１の磁界印加機構と、
前記第１の磁界成分と逆方向の第２の磁界成分を前記磁気光学結晶に印加する第２の磁界印加機構とを有する磁気光学光部品であって、
前記磁気光学結晶は、前記磁化容易軸に平行な一方向に磁化を一様にした第１の磁区と、前記第１の磁区と逆方向に磁化を一様にした第２の磁区と、前記第１及び第２の磁区の境界となる磁壁とを有し、
前記第１の磁界印加機構は前記第１の磁区の近傍に配置され、
前記第２の磁界印加機構は前記第２の磁区の近傍に配置され、
前記第１のヨークは、永久磁石を一部に有すること
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、
前記第１の磁界印加機構は前記磁気光学結晶の一端側に配置され、
前記第２の磁界印加機構は前記磁気光学結晶の他端側に配置されていること
を特徴とする磁気光学光部品。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁気光学光部品であって、
前記磁化容易軸は、前記光入出射面に対してほぼ垂直であること
を特徴とする磁気光学光部品。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気光学光部品であって、
前記第２の磁界印加機構は永久磁石であること
を特徴とする磁気光学光部品。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気光学光部品であって、
前記第２の磁界印加機構は第２のヨークと前記第２のヨークに巻き回されたコイルとを有し、
前記第２の磁界成分は可変であり、
前記第２のヨークは、永久磁石を一部に有すること
を特徴とする磁気光学光部品。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気光学光部品であって、
前記光入出射面から出射した光を反射して前記光入出射面に再度入射させる反射部をさらに有していること
を特徴とする磁気光学光部品。
【請求項７】
２本の光導波機構をそれぞれ備える複数の光導波機構の組と、
前記複数の光導波機構の組からの光が入出射する光入出射面と、所定方向の磁化容易軸と、前記磁化容易軸に平行な一方向に磁化を一様にした第１の磁区と、前記第１の磁区と逆方向に磁化を一様にした第２の磁区と、前記複数の光導波機構の組に対応して形成され、前記第１及び第２の磁区の境界となる複数の磁壁とを備える少なくとも１個の磁気光学結晶と、
前記光入出射面に垂直な方向の可変磁界成分を前記磁気光学結晶に印加して前記複数の磁壁の位置をそれぞれ可変とする磁界印加機構とを有し、
前記磁界印加機構はヨークと前記ヨークに巻き回されたコイルとを有し、
前記ヨークは、永久磁石を一部に有すること
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や光変調器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、印加した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】
磁気光学結晶に印加する磁界を制御する方法は、例えば特許文献１に開示されている。図１９を用いて当該磁界制御方法について説明する。図１９（ａ）は可変光アッテネータを示しており、当該可変光アッテネータはファラデー回転子（磁気光学結晶）１１３と偏光子１１２とを備えている。また、当該可変光アッテネータは、ファラデー回転子１１３に対して互いに直交する方向に磁界を印加する永久磁石１１４及び電磁石１１５と、電磁石１１５に駆動電流を与える可変電流源１１６とを有している。
【０００４】
永久磁石１１４によりファラデー回転子１１３に印加される磁界の方向はファラデー回転子１１３における光ビーム１１７の透過方向と平行であり、電磁石１１５によりファラデー回転子１１３に印加される磁界の方向はファラデー回転子１１３における永久磁石１１４による磁界印加方向及び光ビーム１１７の透過方向に垂直である。
【０００５】
図１９（ｂ）において、矢印１０２、１０５はファラデー回転子１１３内の磁化方向とその強さを表すベクトルであり、矢印１０１、１０３は外部から印加される印加磁界の方向とその強さを表すベクトルであり、矢印１０４は、矢印１０１、１０３で表される２つの磁界の合成磁界の方向とその強さを表すベクトルである。図中Ｚ方向はファラデー回転子１１３中の光の伝播方向であり、Ｘ方向はＺ方向に直交している。ファラデー回転子１１３は、外部永久磁石１１４により予め印加される垂直磁界１０１によって飽和磁化１０２の状態となる。次に、電磁石１１５により水平磁界１０３を印加すると、外部磁界は合成磁界１０４となり、ファラデー回転子１１３は磁化１０５の状態になる。この磁化１０５の強さは飽和磁化１０２の強さと同じである。したがってファラデー回転子１１３は飽和磁化の状態にある。
【０００６】
このように、永久磁石１１４によりファラデー回転子１１３に垂直磁界を予め印加してファラデー回転子１１３を飽和磁化の状態にしておいて、さらにファラデー回転子１１３の面内方向に配置した電磁石１１５で水平磁界を印加する。そして、２つの磁界の合成磁界１０４によりファラデー回転子１１３の磁化の方向を磁化１０２から磁化１０５まで角度θだけ回転させてＺ方向の磁化成分１０６の大きさを制御している。この磁化成分１０６の大きさに依存してファラデー回転角は変化する。この方法の場合には、ファラデー回転子１１３は常に飽和磁化領域で使用されるためヒステリシスが生じることがなく、再現性良くファラデー回転角を変化させることができるという特徴を有する。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された磁界印加方法では、永久磁石１１４による垂直方向の磁界を印加した状態でファラデー回転子１１３の磁化を一様に回転させるために、電磁石１１５により印加する水平磁界を強くする必要がある。このため、大型の電磁石１１５を用いるか、あるいは電磁石１１５のコイルに大電流を流す必要がある。したがって、磁気光学光部品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ている。
【０００８】
特許文献２には、小型化及び低消費電力化が可能な磁気光学光部品が開示されている。図２０は、特許文献２で開示された磁気光学光部品の構成を示している。図２０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２０に示すように、磁気光学光部品である可変光アッテネータ１０１は、第１の偏光子１０、ファラデー回転子２０、及び第２の偏光子１２がこの順に並んで配置された光学素子を有している。ファラデー回転子２０の＋Ｙ方向には永久磁石３０が配置され、ファラデー回転子２０の−Ｙ方向には永久磁石３１が配置されている。永久磁石３０、３１の着磁方向は互いに逆向きになっている。例えば永久磁石３０の着磁方向は−Ｚ方向であり、永久磁石３１の着磁方向は＋Ｚ方向である。永久磁石３０は、永久磁石３１よりもファラデー回転子２０の光透過領域から近い位置に配置されている。
【０００９】
また、可変光アッテネータ１０１は、コの字状のヨーク３２ａとヨーク３２ａに巻き回されたコイル３２ｂとを備えた電磁石３２を有している。ヨーク３２ａの両端部には光を透過させるための光導入窓３２ｃが設けられている。光学素子はヨーク３２ａ両端部の間に位置している。ヨーク３２ａ一端部の光導入窓３２ｃから入射した光は、光学素子の光軸を通ってヨーク３２ａ他端部の光導入窓３２ｃから射出するようになっている。コイル３２ｂに電流を流すことによりヨーク３２ａとヨーク３２ａ両端部間の光学素子とを通る閉磁路が形成され、ファラデー回転子２０に所望の磁界を印加できるようになっている。
【００１０】
コイル３２ｂに通電していない状態、すなわち永久磁石３０、３１だけでファラデー回転子２０に磁界が印加されている状態では、永久磁石３０の磁界が支配的なファラデー回転子２０の＋Ｙ側の領域には、一様に磁化を＋Ｚ方向にした磁区Ａが形成される。永久磁石３１の磁界が支配的なファラデー回転子２０の−Ｙ側の領域には一様に磁化を−Ｚ方向にした磁区Ｂが形成される。磁区Ａと磁区Ｂとの境界にはＸＺ面にほぼ平行な平面状（直線状）の磁壁が形成される。ここで、永久磁石３０の位置は永久磁石３１の位置よりファラデー回転子２０の光透過領域に近いため、光透過領域は磁区Ａの領域内に包含される。
【００１１】
コイル３２ｂに通電し、電磁石３２により−Ｚ方向の磁界をファラデー回転子２０に印加すると、−Ｚ方向の磁化を有する磁区Ｂの領域が増加し、＋Ｚ方向の磁化を有する磁区Ａの領域が減少する。これにより磁壁が移動して光透過領域での磁区構造が変化し、ファラデー回転角が変化する。可変光アッテネータ１０１では、コイル３２ｂに流す電流を徐々に変化させて磁壁を移動させ、光透過領域での磁区構造を変化させることによって、偏光子１０、ファラデー回転子２０、及び偏光子１２を透過する光の減衰量を徐々に変化させることができる。
【００１２】
上記のような磁壁移動方式の磁気光学光部品では、磁化を一様に回転させるのではなく、磁壁を移動させることによって光透過領域内の磁区構造を変化させている。このため、小型の電磁石３２を用いることができ、又は、コイル３２ｂに流す電流を低電流にできる可変光アッテネータ等の磁気光学光部品を実現できる。特に、光のビーム径が小さい場合は、磁壁の移動距離を短くできるので、消費電力を大幅に低減できる。
【００１３】
しかしながら、図２０に示した可変光アッテネータ１０１は、電磁石３２によってファラデー回転子２０に効率良く磁界を印加するのが困難であるという問題を有している。一般に、電磁石により発生する単位電流当たりの磁界を強くするためには、ヨーク３２ａの両端部間の間隔Ｇを狭くすればよい。ところが可変光アッテネータ１０１の構成では、ヨーク３２ａの両端部間を近づけるとヨーク３２ａと永久磁石３０、３１との間の距離が近くなるため、永久磁石３０、３１によりファラデー回転子２０に印加すべき磁界がヨーク３２ａによってシールドされてしまう。このため可変光アッテネータ１０１では、永久磁石３０、３１による磁界がファラデー回転子２０に印加されるようにヨーク３２ａの両端部間の間隔Ｇを広くする必要があるため、電磁石３２による磁界の印加効率を高くするのが困難であった。
【００１４】
図２１は、特許文献２で開示された磁気光学光部品の他の構成を示している。図２１に示すように、可変光アッテネータ１０２は、図２０に示した可変光アッテネータ１０１から、ファラデー回転子２０の−Ｙ方向に配置される永久磁石３１を省いた構成を有している。可変光アッテネータ１０２においても、永久磁石３０による磁界がファラデー回転子２０に印加されるようにヨーク３２ａの両端部間の間隔Ｇを広くする必要があるため、電磁石３２による磁界の印加効率を高くするのが困難であった。それに加え、可変光アッテネータ１０２では直線状の磁壁を形成するために、可変光アッテネータ１０１よりも強い磁界をファラデー回転子２０に印加する必要があった。
【００１５】
このように、特許文献２で開示された磁気光学光部品１０１、１０２では、従来に比較して小型化及び低消費電力化が実現できるものの、電磁石３２による磁界の印加効率を高めることが困難であったため、小型化及び低消費電力化の程度が制限されていた。
【００１６】
【特許文献１】特許２８１５５０９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】
【００１７】
本発明の目的は、小型、低消費電力でかつ高速な可変光アッテネータ、光変調器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】
【００１８】
上記目的は、光が入出射する光入出射面と所定方向の磁化容易軸とを備える少なくとも１個の磁気光学結晶と、第１のヨークと前記第１のヨークに巻き回されたコイルとを備え、前記光入出射面に垂直な方向の可変の第１の磁界成分を前記磁気光学結晶に印加する第１の磁界印加機構と、前記第１の磁界成分と逆方向の第２の磁界成分を前記磁気光学結晶に印加する第２の磁界印加機構とを有する磁気光学光部品であって、前記磁気光学結晶は、前記磁化容易軸に平行な一方向に磁化を一様にした第１の磁区と、前記第１の磁区と逆方向に磁化を一様にした第２の磁区と、前記第１及び第２の磁区の境界となる磁壁とを有し、前記第１の磁界印加機構は前記第１の磁区の近傍に配置され、前記第２の磁界印加機構は前記第２の磁区の近傍に配置され、前記第１のヨークは、永久磁石を一部に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。
【００１９】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記第１の磁界印加機構は前記磁気光学結晶の一端側に配置され、前記第２の磁界印加機構は前記磁気光学結晶の他端側に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記磁化容易軸は、前記光入出射面に対してほぼ垂直であることを特徴とする。
【００２１】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記第２の磁界印加機構は永久磁石であることを特徴とする。
【００２２】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記第２の磁界印加機構は第２のヨークと前記第２のヨークに巻き回されたコイルとを有し、前記第２の磁界成分は可変であり、前記第２のヨークは、永久磁石を一部に有することを特徴とする。
【００２３】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記光入出射面から出射した光を反射して前記光入出射面に再度入射させる反射部をさらに有していることを特徴とする。
【００２４】
また上記目的は、２本の光導波機構をそれぞれ備える複数の光導波機構の組と、前記複数の光導波機構の組からの光が入出射する光入出射面と、所定方向の磁化容易軸と、前記磁化容易軸に平行な一方向に磁化を一様にした第１の磁区と、前記第１の磁区と逆方向に磁化を一様にした第２の磁区と、前記複数の光導波機構の組に対応して形成され、前記第１及び第２の磁区の境界となる複数の磁壁とを備える少なくとも１個の磁気光学結晶と、前記光入出射面に垂直な方向の可変磁界成分を前記磁気光学結晶に印加して前記複数の磁壁の位置をそれぞれ可変とする磁界印加機構とを有し、前記磁界印加機構はヨークと前記ヨークに巻き回されたコイルとを有し、前記ヨークは、永久磁石を一部に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。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、小型、低消費電力でかつ高速な可変光アッテネータ、光変調器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】
【００２６】
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による磁気光学光部品について図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本実施の形態による磁気光学光部品として透過型の可変光アッテネータ１の構成を模式的に示している。図１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１に示すように、可変光アッテネータ１は、第１の偏光子１０、ファラデー回転子（磁気光学結晶）２０、及び第２の偏光子１２が光の進行方向にこの順に並んで配置された光学素子を有している。偏光子１０、１２としては、例えば、偏光ガラス、くさび複屈折偏光子、複屈折板等を用いることができる。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。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。
【００２７】
ファラデー回転子２０の−Ｙ方向には、電磁石（第１の磁界印加機構）３４が配置されている。電磁石３４はＣ字状のヨーク３４ａと、ヨーク３４ａに巻き回されたコイル３４ｂとを有している。ヨーク３４ａ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３４ａ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。またヨーク３４ａは、＋Ｚ方向に着磁された永久磁石３６（図１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３６が設けられていることによって、コイル３４ｂに通電していない状態においても、ファラデー回転子２０の−Ｙ側の領域に＋Ｚ方向の磁界（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。
【００２８】
一方、ファラデー回転子２０の＋Ｙ方向には、＋Ｚ方向に着磁された永久磁石（第２の磁界印加機構）３８（図１では磁化の向きを矢印で示している）が配置されている。ファラデー回転子２０の＋Ｙ側の領域には、永久磁石３８により−Ｚ方向の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。ここで、永久磁石３６、３８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。
【００２９】
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。すなわち、ファラデー回転子２０の＋Ｙ側の領域には磁化を一様に−Ｚ方向にした磁区Ａが形成され、−Ｙ側の領域には磁化を一様に＋Ｚ方向にした磁区Ｂが形成される。磁区Ａと磁区Ｂとの境界には直線状の磁壁が形成される。また、コイル３４ｂに通電し、電磁石３４によりファラデー回転子２０に＋Ｚ方向の可変磁界をさらに印加することによって、磁壁が＋Ｙ方向に移動し、磁区Ｂの領域が増加するようになっている。電磁石３４のコイル３４ｂに流す電流を調整することによって、磁壁の±Ｙ方向での位置を調整できる。
【００３０】
このように本実施の形態では、ファラデー回転子２０の一端側の磁区Ｂ近傍に電磁石３４が配置され、他端側の磁区Ａ近傍に永久磁石３８が配置されている。本実施の形態では、ヨーク３４ａの両端部間の間隔Ｇを狭くしても、ヨーク３４ａと永久磁石３８との間の距離が比較的遠いため、永久磁石３８により印加すべき磁界がヨーク３４ａによってシールドされてしまうことがない。したがって、図２０及び図２１に示した構成と比較して、ヨーク３４ａの両端部間の間隔Ｇを大幅に狭くすることができる。例えば厚さ０．４ｍｍのファラデー回転子２０を用いたとき、ヨーク３４ａの両端部間の間隔Ｇをほぼ０．４ｍｍとすることができた。また、ヨーク３４ａの両端部は、ファラデー回転子２０の光透過領域ではなくファラデー回転子２０の−Ｙ側端部を挟んで対向して配置されている。このため、ヨーク３４ａに光導入窓を設ける必要もない。
【００３１】
本実施の形態によれば、電磁石３４による磁界の印加効率を高めることができるため、小型の電磁石３４を用いることができ、又は電磁石３４のコイル３４ｂに流す電流を小さくできる。したがって、可変光アッテネータ１をさらに小型化及び低消費電力化できる。また、可変光アッテネータの応答速度は、一般に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３４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。
【００３２】
次に、本実施の形態による磁気光学光部品の動作について図２乃至図４を用いて説明する。図２乃至図４は、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２（ａ）、図３（ａ）、及び図４（ａ）は、ファラデー回転子２０を＋Ｚ方向に見た状態を示している。ファラデー回転子２０の中央付近の円で囲んだ領域は、光ビームが透過する光透過領域Ｃである。紙面手前から紙面後方に向かって進む光ビームは、ファラデー回転子２０の光透過領域Ｃに入射し、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。
【００３３】
図２（ｂ）、図３（ｂ）、及び図４（ｂ）は、図２（ａ）、図３（ａ）、及び図４（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２（ｃ）、図３（ｃ）、及び図４（ｃ）は、ファラデー回転子２０に印加される磁界の磁化容易軸に平行な成分（Ｚ方向成分）の向きと大きさを矢印の向きと長さで模式的に表している。
【００３４】
さて、図２（ａ）〜（ｃ）は、電磁石３４のコイル３４ｂに電流を流していない状態を示している。図２（ｃ）に示すように、ファラデー回転子２０の＋Ｙ側の領域には、永久磁石３８（図２（ａ）〜（ｃ）では図示せず）により−Ｚ方向の磁界成分が印加されている。一方、ファラデー回転子２０の−Ｙ側の領域には、ヨーク３４ａに挿入された永久磁石３６（図２（ａ）〜（ｃ）では図示せず）により＋Ｚ方向の磁界成分が印加されている。ファラデー回転子２０に印加される磁界成分は、±Ｙ方向で単調に変化している。図２（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、図２（ｃ）に示すように例えば−Ｚ方向の磁界が支配的になっている。したがって、図２（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−Ｚ方向にした磁区Ａの領域の方が、磁化を一様に＋Ｚ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２（ｃ）に示すように磁界のＺ方向成分が０となる位置Ｏにおいて、図２（ａ）、（ｂ）に示すように磁区Ａと磁区Ｂとの境界には、ＸＺ面に平行な直線状の磁壁Ｉが形成される。図２に示す状態では、磁壁Ｉが光透過領域Ｃより−Ｙ側に形成され、光透過領域Ｃは磁区Ａの領域内に完全に包含されている。
【００３５】
磁壁Ｉをほぼ直線状に維持するには、印加磁界のＺ方向成分が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が光入出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、従来から問題とされている磁区構造のヒステリシスが生じない、繰り返し再現性に優れた磁気光学光部品を実現できる。
【００３６】
ここで、光透過領域Ｃが磁区Ａの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Ｃを透過した直線偏光の光は、偏光方位を＋θｆｓだけ回転させられて紙面後方に射出する。なお、ファラデー回転子２０は非相反性を有しているため、ファラデー回転子２０の２つの光入出射面のいずれから光が入射しても上記ファラデー回転角の条件は保たれる。
【００３７】
本実施の形態では、ファラデー回転子２０の光入出射面が磁化容易軸に垂直であるため、磁区Ａ及び磁区Ｂの磁化の向きが光入出射面に垂直（光伝搬方向に平行）になっている。しかし、ファラデー回転子２０のファラデー回転角は磁化の光伝搬方向成分によって変化するため、磁化の向きは光入出射面に平行（光伝搬方向に垂直）でなければ他の方向であってもよい。
【００３８】
図３（ａ）〜（ｃ）は、電磁石３４のコイル３４ｂに通電して、永久磁石３６による磁界に加えて＋Ｚ方向の磁界を印加し、印加磁界のＺ方向成分が０となる位置Ｏを＋Ｙ方向に移動させた状態を示している。図３（ｃ）に示すように、位置Ｏはファラデー回転子２０のほぼ中央に位置し、ファラデー回転子２０の＋Ｙ側の半分の領域に−Ｚ方向の磁界成分が印加され、−Ｙ側の半分の領域に＋Ｚ方向の磁界成分が印加されている。したがって、図３（ｂ）に示すように、磁壁Ｉも＋Ｙ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、磁区Ａの領域と磁区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３（ａ）に示すように光透過領域Ｃの磁区構造が変化し、磁区Ａと磁区Ｂとがほぼ半分ずつ存在するようになる。この状態では、両方の磁区が光透過領域Ｃに均等に含まれるため、ファラデー回転角θｆは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Ｃを透過した直線偏光の光は、偏光方位を回転させられずに紙面後方に射出する。
【００３９】
図４（ａ）〜（ｃ）は、電磁石３４のコイル３４ｂにさらに大電流を流して＋Ｚ方向の強い磁界を印加し、位置Ｏを＋Ｙ方向にさらに移動させた状態を示している。これにより図４（ｃ）に示すように、ファラデー回転子２０内部では＋Ｚ方向の磁界成分が支配的になる。したがって、図４（ｂ）に示すように、ファラデー回転子２０内部では、磁区Ｂの領域の方が磁区Ａの領域より支配的になる。これにより、図４（ａ）に示すように、磁壁Ｉは光透過領域Ｃよりも＋Ｙ側に移動して、光透過領域Ｃは磁区Ｂの領域内に完全に包含される。光透過領域Ｃ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Ｃを透過した直線偏光の光は、偏光方位が−θｆｓだけ回転させられて紙面後方に射出する。
【００４０】
可変光アッテネータ１の偏光子１０、１２は、例えばファラデー回転角が＋４５°のときに減衰量が最小になり、ファラデー回転角が−４５°のときに減衰量が最大になるように配置されている。したがって、可変光アッテネータ１には偏光子１０、１２が配置されているので、電磁石３４により可変磁界を印加してファラデー回転子２０の磁壁Ｉを移動させ、ファラデー回転角を連続的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。
【００４１】
なお、上記の説明では、コイル３４ｂに電流を流していない状態を図２の状態としたが、これに限らず、電流を流していない状態を図３もしくは図４の状態としてもよい。例えば、電流を流していない状態を図３の状態とした場合には、正負の電流を流すことにより、図２と図４の状態にできる。この場合は、図２〜図４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図４の状態とした場合には、電流を前述の説明とは逆向きに流すことにより図３と図４の状態にできる。ヨーク３４ａは永久磁石３６により磁化されており、このヨーク３４ａの磁化が増大する方向に電流を流すとヨーク３４ａの磁化が飽和し易いという問題がある。そのため、ヨーク３４ａ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。
【００４２】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態による磁気光学光部品について図５乃至図７を用いて説明する。図５は、本実施の形態による磁気光学光部品として透過型の可変光アッテネータ２の構成を模式的に示している。図５では、図１と同様に座標系をとっている。図５に示すように、可変光アッテネータ２は、図１に示した可変光アッテネータ１と比較すると、ファラデー回転子２０の＋Ｙ方向に、永久磁石３８に代えて電磁石３５が配置されている点に特徴を有している。電磁石３５は、Ｃ字状のヨーク３５ａと、ヨーク３５ａに巻き回されたコイル３５ｂとを有している。ヨーク３５ａ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。またヨーク３５ａは、−Ｚ方向に着磁された永久磁石３７を一部に有している。永久磁石３７が設けられていることによって、コイル３５ｂに通電していない状態においても、ファラデー回転子２０の＋Ｙ側の領域の少なくとも一部に−Ｚ方向の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。
【００４３】
これにより、コイル３４ｂ、３５ｂに通電していない状態では、ファラデー回転子２０の＋Ｙ側の領域には磁化を一様に−Ｚ方向にした磁区Ａが形成され、−Ｙ側の領域には磁化を一様に＋Ｚ方向にした磁区Ｂが形成される。磁区Ａと磁区Ｂとの境界には直線状の磁壁が形成される。コイル３４ｂに通電し、電磁石３４によりファラデー回転子２０に＋Ｚ方向の可変磁界をさらに印加することによって、磁壁が＋Ｙ方向に移動し、磁区Ｂの領域が増加するようになっている。また、コイル３５ｂに通電し、電磁石３５によりファラデー回転子２０に−Ｚ方向の可変磁界を印加することによって、磁壁が−Ｙ方向に移動し、磁区Ａの領域が増加するようになっている。電磁石３４、３５のコイル３４ｂ、３５ｂに流す電流をそれぞれ調整することによって、磁壁の±Ｙ方向での位置を調整できる。
【００４４】
このように本実施の形態では、ファラデー回転子２０の一端側の磁区Ｂ近傍に電磁石３４が配置され、他端側の磁区Ａ近傍に電磁石３５が配置されている。本実施の形態では、ヨーク３４ａの両端部間及びヨーク３５ａの両端部間の間隔Ｇを狭くしても、ヨーク３４ａとヨーク３５ａとの間の距離が比較的遠いため、電磁石３４、３５の一方により印加すべき磁界が他方のヨークによってシールドされてしまうことがない。したがって、図２０及び図２１に示した構成と比較して、ヨーク３４ａの両端部間の間隔Ｇ及びヨーク３５ａの両端部間の間隔Ｇを大幅に狭くすることができる。
【００４５】
本実施の形態によれば、電磁石３４、３５による磁界の印加効率を高めることができるため、小型の電磁石３４、３５を用いることができ、又は電磁石３４、３５のコイル３４ｂ、３５ｂに流す電流を小さくできる。したがって、第１の実施の形態と同様に、可変光アッテネータ２をさらに小型化及び低消費電力化でき、かつ応答速度を高速化できる。
【００４６】
本実施の形態の可変光アッテネータ２は、第１の実施の形態の可変光アッテネータ１と比較して構造が複雑になり多少大型化する。しかし、可変光アッテネータ２は２つのコイル３４ｂ、３５ｂを有するために低電流駆動が可能であり、消費電力をさらに低減できる。
【００４７】
ここで、２つの電磁石によってファラデー回転子２０に印加される磁界の分布について計算した。図６は、磁界分布を計算するために用いた磁気回路５の断面構成を示している。図６では、磁気光学光部品として用いるときにファラデー回転子２０が配置される位置（図６では破線で示している）の中心部に原点をとり、想定される光路上にＺ軸をとって、磁気回路５をＸＺ面（Ｙ＝０）で切断した断面を示している。図６に示すように、原点より＋Ｘ側には、永久磁石４４を一部に備えるＣ字状のヨーク４０ａとヨーク４０ａに巻き回されたコイル４０ｂとを有する電磁石４０が配置されている。ヨーク４０ａの両端部は、間隔Ｇ（０．８ｍｍ）を介して互いに対向して配置されている。原点より−Ｘ側には、永久磁石４６を一部に備えるＣ字状のヨーク４２ａとヨーク４２ａに巻き回されたコイル４２ｂとを有する電磁石４２が配置されている。ヨーク４２ａの両端部は、間隔Ｇ（０．８ｍｍ）を介して互いに対向して配置されている。ヨーク４０ａ、４２ａのＸＺ面内での幅を０．４ｍｍとし、Ｙ方向の高さを１．２ｍｍとした。また、ヨーク４０ａ、４２ａの材質はパーマロイとした。
【００４８】
電磁石４０のヨーク４０ａと電磁石４２のヨーク４２ａとの間隔Ｐは０．６ｍｍとし、ヨーク４０ａの端部と永久磁石４４との間、及びヨーク４２ａの端部と永久磁石４６との間の距離Ｌは１．３ｍｍとした。永久磁石４４、４６のＸＺ面内での幅及びＹ方向での高さはヨーク４０ａ、４２ａの幅及び高さとそれぞれ同じとし（幅０．４ｍｍ、高さ１．２ｍｍ）、長さ（Ｚ方向）は１．３ｍｍとした。永久磁石４４、４６は、磁化の強さが９２００Ｇ（＝９２０ｍＴ）の希土類磁石とした。永久磁石４４の磁化の向きは−Ｚ方向とし、永久磁石４６の磁化の向きは＋Ｚ方向とした。
【００４９】
図７は、磁気回路５により生じるＸ軸上での磁界のＺ方向成分を示すグラフである。図７の横軸はＸ軸上の位置（ｍｍ）を表し、縦軸は各位置での磁界のＺ方向成分Ｈｚ（Ｏｅ（１Ｏｅ≒７９．６Ａ／ｍ））を表している。コイル４０ｂには電流を流さず、コイル４２ｂに流す電流値を変化させて磁界のＺ方向成分を計算した。▲印を結ぶ線はコイル４２ｂに−２０ＡＴ（アンペアターン；１ＡＴ＝１Ａ）の電流を流したときの磁界分布を示し、■印を結ぶ線はコイル４２ｂに電流を流さなかったとき（０ＡＴ）の磁界分布を示し、●印を結ぶ線はコイル４２ｂに＋２０ＡＴの電流を流したときの磁界分布を示している。図７に示すように、コイル４２ｂに電流を流さなかったときには、ファラデー回転子２０の中心部（Ｘ＝０）で磁界のＺ方向成分が０になる。コイル４２ｂに−２０ＡＴの電流を流すと、磁界のＺ方向成分が０となる位置が−Ｘ方向に移動する。一方、コイル４２ｂに＋２０ＡＴの電流を流すと、磁界のＺ方向成分が０となる位置が＋Ｘ方向に移動する。このように、コイル４２ｂに流す電流を変化させることにより、磁界のＺ方向成分が０となる位置を移動させることができる。すなわち、コイル４２ｂに流す電流を制御することにより、光透過領域に対する磁壁の位置を制御できるので、このような磁気回路５を可変光アッテネータや光変調器等の磁気光学光部品に適用できることが分かる。同様に、コイル４０ｂに流す電流値によっても磁壁の位置を制御できる。一般に、コイル４０ｂ、４２ｂに流す電流値を制御することにより、磁界のＺ方向成分が０となる位置を制御できる。
【００５０】
永久磁石４４、４６は、設計により最適な配置位置を定める必要がある。例えば、距離Ｌを短くすると、ファラデー回転子２０に印加される磁界勾配が大きくなるため、２磁区構造は安定化するが磁壁を移動させるのに必要な電流が大きくなる。逆に距離Ｌを長くすると、ファラデー回転子２０に印加される磁界勾配が小さくなるため、磁壁を移動させるのに必要な電流を小さくできるが２磁区構造の安定性は低下する。このような条件を踏まえてファラデー回転子２０の特性や磁気光学光部品の必要特性などを考慮し、適切な距離Ｌを定める必要がある。
【００５１】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態による磁気光学光部品について図８乃至図１１を用いて説明する。図８は、本実施の形態による磁気光学光部品として可変光アッテネータアレイ３の構成を模式的に示している。図８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８に示すように、可変光アッテネータアレイ３は、４つの可変光アッテネータ３ａ〜３ｄをアレイ化した構成を有している。各可変光アッテネータ３ａ〜３ｄには、±Ｘ方向に並列して配置された４組の入力側光ファイバ５０ａ〜５０ｄ及び出力側光ファイバ５２ａ〜５２ｄ（光導波機構の組（５０ａ，５２ａ）〜（５０ｄ，５２ｄ））がそれぞれ接続されている。入力側光ファイバ５０ａ〜５０ｄの＋Ｚ側端部には、例えば球状のレンズ６０ａ〜６０ｄがそれぞれ融着されている。出力側光ファイバ５２ａ〜５２ｄの−Ｚ側端部には、例えば球状のレンズ６２ａ〜６２ｄがそれぞれ融着されている。
【００５２】
また、可変光アッテネータアレイ３は、レンズ６０ａ〜６０ｄとレンズ６２ａ〜６２ｄとの間に、１枚の１／２波長板２２及び１枚のファラデー回転子２０を有している。１／２波長板２２及びファラデー回転子２０は、各可変光アッテネータ３ａ〜３ｄで共有されるようになっている。レンズ６０ａ〜６０ｄと１／２波長板２２との間には複屈折板１４ａ〜１４ｄがそれぞれ配置され、ファラデー回転子２０とレンズ６２ａ〜６２ｄとの間には複屈折板１６ａ〜１６ｄがそれぞれ配置されている。複屈折板１４ａ（１４ｂ〜１４ｄ）の光学軸の方向と複屈折板１６ａ（１６ｂ〜１６ｄ）の光学軸の方向は同じである。複屈折板１４ａ（１４ｂ〜１４ｄ）、１６ａ（１６ｂ〜１６ｄ）は、例えば同一の結晶から同一形状に切り出した同一仕様の素子である。
【００５３】
ここで、図９を用いて複屈折板１４ａ〜１４ｄ、１６ａ〜１６ｄの光学軸について説明する。図９（ａ）は図８のＸＹＺ座標系に複屈折板ＢＰを配置して＋Ｚ方向に見た状態を示し、図９（ｂ）は複屈折板ＢＰを＋Ｘ方向に見た状態を示している。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、複屈折板ＢＰの光学軸ＯＡはＹＺ面に平行に配置され、＋Ｘ方向に見てＺ軸をＸ軸について時計回りに約４５°傾けた方向になっている。＋Ｚ方向に進み、複屈折板ＢＰの光入出射面（本例ではＸＹ面に平行）ＢＰａに垂直に入射した光は、常光と異常光とに分離して互いに異なる光路上に出射する。このとき、常光は直進し、異常光は常光に対して例えば図９（ｂ）に示すように下方（−Ｙ方向）に所定の軸ずれ量だけ軸ずれする。また−Ｚ方向に進む光が複屈折板ＢＰの光入出射面ＢＰｂに垂直に入射した場合には、異常光は常光に対して上方（＋Ｙ方向）に上記の軸ずれ量と同じだけ軸ずれする。以下、図９（ａ）のように複屈折板ＢＰを＋Ｚ方向に見た図では、＋Ｚ方向に入射した光の異常光が下方（−Ｙ方向）に軸ずれすることを下向きの片矢印Ｃで表すことにする。
【００５４】
図８に戻り、可変光アッテネータアレイ３は、ファラデー回転子２０に所定の分布の磁界を印加する５つの電磁石３９ａ〜３９ｅを有している（図８では電磁石３９ａ〜３９ｅのヨーク３９ａａ〜３９ａｅの一部を示している）。図１０（ａ）は電磁石３９ａ、３９ｃ、３９ｅを＋Ｘ方向に見た構成を示し、図１０（ｂ）は電磁石３９ｂ、３９ｄを＋Ｘ方向に見た構成を示している。図１０（ａ）、（ｂ）では、ファラデー回転子２０の配置位置を破線で示している。図１０（ａ）に示すように、電磁石３９ａ（３９ｃ、３９ｅ）は、Ｃ字状のヨーク３９ａａ（３９ａｃ、３９ａｅ）と、ヨーク３９ａａ（３９ａｃ、３９ａｅ）に巻き回されたコイル３９ｂａ（３９ｂｃ、３９ｂｅ）とを有している。ヨーク３９ａａ（３９ａｃ、３９ａｅ）の両端部は、ファラデー回転子２０を挟んで互いに対向している。またヨーク３９ａａ（３９ａｃ、３９ａｅ）は、＋Ｚ方向に着磁された永久磁石３６ａ（３６ｃ、３６ｅ）を一部に有している。永久磁石３６ａ（３６ｃ、３６ｅ）が設けられていることによって、コイル３９ｂａ（３９ｂｃ、３９ｂｅ）に通電していない状態においても、ファラデー回転子２０のヨーク３９ａａ（３９ａｃ、３９ａｅ）両端部に挟まれた領域近傍に＋Ｚ方向の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。
【００５５】
図１０（ｂ）に示すように、電磁石３９ｂ（３９ｄ）は、Ｃ字状のヨーク３９ａｂ（３９ａｄ）と、ヨーク３９ａｂ（３９ａｄ）に巻き回されたコイル３９ｂｂ（３９ｂｄ）とを有している。ヨーク３９ａｂ（３９ａｄ）の両端部は、ファラデー回転子２０を挟んで互いに対向している。またヨーク３９ａｂ（３９ａｄ）は、−Ｚ方向に着磁された永久磁石３６ｂ（３６ｄ）を一部に有している。永久磁石３６ｂ（３６ｄ）が設けられていることによって、コイル３９ｂｂ（３９ｂｄ）に通電していない状態においても、ファラデー回転子２０のヨーク３９ａｂ（３９ａｄ）両端部に挟まれた領域近傍に−Ｚ方向の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。
【００５６】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、電磁石３９ａ（３９ｃ、３９ｅ）のコイル３９ｂａ（３９ｂｃ、３９ｂｅ）はファラデー回転子２０より＋Ｚ側に配置されているのに対し、電磁石３９ｂ（３９ｄ）のコイル３９ｂｂ（３９ｂｄ）はファラデー回転子２０より−Ｚ側に配置されている。仮に、隣接する電磁石（例えば３９ａ、３９ｂ）のコイル（３９ｂａ、３９ｂｂ）が共にファラデー回転子２０より＋Ｚ側に並列して配置されているとすると、電磁石（３９ａ、３９ｂ）の配置間隔をコイル（３９ｂａ、３９ｂｂ）の外径より狭くすることができない。したがって、隣接する電磁石のコイル同士が並列しないように配置されることによって、スペースを効率良く使用でき、可変光アッテネータアレイ３を小型化できる。
【００５７】
５つの電磁石３９ａ〜３９ｅによって、ファラデー回転子２０には磁区Ａ及び磁区Ｂの領域がそれぞれ複数形成され、４つの磁壁Ｉａ〜Ｉｄが形成される。磁壁Ｉａ〜Ｉｄは、４つの可変光アッテネータ３ａ〜３ｄにそれぞれ対応して形成されている。磁壁Ｉａの位置は、電磁石３９ａ、３９ｂのコイル３９ｂａ、３９ｂｂに流す電流を調整することにより調整できる。同様に、磁壁Ｉｂ〜Ｉｄの位置は、電磁石３９ｂ〜３９ｅのコイル３９ｂｂ〜３９ｂｅに流す電流をそれぞれ調整することにより調整できる。なお、本例では５つの磁界印加機構を全て電磁石としているが、磁界印加機構の１つは永久磁石でもよい。ここで、５つの電磁石３９ａ〜３９ｅは、５つの磁区にそれぞれ対応しており、対応する磁区の近傍に配置されている。
【００５８】
このように本実施の形態では、各可変光アッテネータ３ａ〜３ｄ毎に見ると、ファラデー回転子２０の一端側に電磁石３９ａ〜３９ｄが配置され、他端側に電磁石３９ｂ〜３９ｅが配置されている。本実施の形態では、ヨーク３９ａａ〜３９ａｅの両端部間の間隔Ｇを狭くしても、隣接するヨーク３９ａａ〜３９ａｅの間の距離が比較的遠いため、隣接する電磁石３９ａ〜３９ｅの一方により印加すべき磁界が他方のヨークによってシールドされてしまうことがない。したがって、図２０及び図２１に示した構成と比較して、ヨーク３９ａａ〜３９ａｅの両端部間の間隔Ｇを大幅に狭くすることができる。
【００５９】
本実施の形態によれば、電磁石３９ａ〜３９ｅによる磁界の印加効率を高めることができるため、小型の電磁石３９ａ〜３９ｅを用いることができ、又は電磁石３９ａ〜３９ｅのコイル３９ｂａ〜３９ｂｅに流す電流を小さくできる。したがって、可変光アッテネータ２をさらに小型化及び低消費電力化でき、かつ応答速度を高速化できる。
【００６０】
また本実施の形態によれば、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、ファラデー回転子２０、１／２波長板２２及び電磁石３９ａ〜３９ｅを４つの可変光アッテネータ３ａ〜３ｄで共有できる。このため部品点数が減少し、可変光アッテネータアレイ３の小型化及び低価格化が実現できる。なお、複屈折板１４ａ〜１４ｄ、及び複屈折板１６ａ〜１６ｄについても、それぞれ１枚の素子で共有することもできる。複屈折板を挿入できるよう間隔Ｇを広げるか、ヨーク３９ａｂ〜３９ａｄを配置できるように溝部を形成した複屈折板を用いることにより、この共有化を実現できる。全ての光学素子を共有すると、入力側ファイバと出力側ファイバの光軸合わせも一体で行うことができるので、組立ても簡略化できる。
【００６１】
図１１は、可変光アッテネータアレイ３のうち可変光アッテネータ３ａの動作を示している。図１１（ａ）、（ｂ）は、光透過領域が磁区Ａ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、例えば電磁石３９ａのコイル３９ｂａには電流を流さず、電磁石３９ｂのコイル３９ｂｂに電流を流している状態である。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、光入射ポートＰ１（図では（１）と示している）から入射した光は、光Ｌ１として複屈折板１４ａに入射する。図１１（ｂ）では、複屈折板１４ａの光学軸の向きを両矢印で示している。複屈折板１４ａ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１４ａを直進し、異常光成分の光Ｌ２ｂは複屈折板１４ａで−Ｙ方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれする。複屈折板１４ａから出射した２つの光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、１／２波長板２２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２２から出射する。
【００６２】
１／２波長板２２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１４ａ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１４ａ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２２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１６ａに入射する。複屈折板１６ａの光学軸の方向は複屈折板１４ａの光学軸の方向と同じであるため、複屈折板１４ａ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１６ａを異常光として透過し、複屈折板１１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１６ａ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１６ａで−Ｙ方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれし、光Ｌ２ｂは複屈折板１６ａを直進する。複屈折板１４ａでの軸ずれ量と複屈折板１６ａ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１６ａから出射する。光Ｌ３は光出射ポートＰ２（図では（２）と示している）に入射して外部に出射する。第１の状態で光入射ポートＰ１に入射した光は、偏光に依存せずに全て光出射ポートＰ２から出射することになる。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。
【００６３】
図１１（ｃ）は、光透過領域が完全に磁区Ｂ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、例えば電磁石３９ｂのコイル３９ｂｂに流す電流より大きい電流を電磁石３９ａのコイル３９ｂａに流している状態である。図１１（ｃ）に示すように、光入射ポートＰ１から入射した光は、光Ｌ４として複屈折板１４ａに入射する。複屈折板１４ａ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１４ａから出射する。すなわち常光成分の光Ｌ５ａは複屈折板１４ａを直進し、異常光成分の光Ｌ５ｂは複屈折板１４ａで−Ｙ方向に所定の軸ずれ量だけ軸ずれする。複屈折板１４ａから出射した２つの光Ｌ５ａ、Ｌ５ｂは、１／２波長板２２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２２から出射する。
【００６４】
１／２波長板２２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１４ａ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１４ａ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、偏光方位を回転させられずに１／２波長板２２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１６ａに入射する。複屈折板１６ａの光学軸の方向は複屈折板１４ａの光学軸の方向と同じであるため、複屈折板１４ａを常光として透過した光Ｌ５ａは複屈折板１６ａも常光として透過し、複屈折板１４ａを異常光として透過した光Ｌ５ｂは複屈折板１６ａ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１６ａを直進し、光Ｌ５ｂは複屈折板１６ａで再び−Ｙ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１６ａから異なる光路上に出射する。これらの光Ｌ５ａ、Ｌ５ｂは光出射ポートＰ２に入射せず、外部に出射しない。第２の状態で光入射ポートＰ１に入射した光は、偏光に依存せず光出射ポートＰ２から全く出射しないことになる。したがって、第２の状態では光の減衰量は最大になる。
【００６５】
このように可変光アッテネータ３ａ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。可変光アッテネータ３ａでは、電磁石３９ａのコイル３９ｂａに流す電流を制御して磁壁Ｉａを移動させ、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）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３ａを実現できる。また、光Ｌ２ａと光Ｌ２ｂの光路長が等しくなっているので、偏波モード分散も非常に小さい。なお、他の可変光アッテネータ３ｂ〜３ｄの動作は可変光アッテネータ３ａの動作と同様であるので説明を省略する。
【００６６】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施の形態による磁気光学光部品について図１２乃至図１８を用いて説明する。図１２は、本実施の形態による磁気光学光部品として反射型の可変光アッテネータ４の構成を模式的に示している。図１２では、光の進行方向にＺ軸をとり、外部からの光が可変光アッテネータ４の備える反射膜１９に向かう方向を＋Ｚ方向としている。また、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１２（ａ）は可変光アッテネータ４を−Ｙ方向に見た構成を示し、図１２（ｂ）は可変光アッテネータ４を＋Ｘ方向に見た構成を示している。図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、可変光アッテネータ４は２本の光ファイバ５０、５２に接続されている。光ファイバ５０の−Ｚ側の端部は、外部から光が入射する光入射ポートＰ１になっている。光ファイバ５２の−Ｚ側の端部は、外部に光を出射する光出射ポートＰ２になっている。各光ファイバ５０、５２の＋Ｚ方向には、光ファイバ５０、５２から出射した発散光を平行光に変換するレンズ６０、６２がそれぞれ配置されている。
【００６７】
レンズ６０の＋Ｚ方向には複屈折板１４が配置され、レンズ６２の＋Ｚ方向には複屈折板１６が配置されている。複屈折板１４、１６は、±Ｘ方向に隣接して配置され、それぞれＺ軸に垂直な光入出射面を有している。複屈折板１４の光学軸ＯＡ１４（不図示）の向き及び異常光の軸ずれ方向は、図９に示した複屈折板ＢＰのそれらと同じである。また、複屈折板１６の光学軸ＯＡ１６（不図示）の向き及び異常光の軸ずれ方向は、複屈折板１４をＺ軸回りに１８０°回転した状態に等しい。複屈折板１４、１６の＋Ｚ方向であってレンズ６０に対応する位置（＋Ｙ側）には１／２波長板２３が配置され、レンズ６２に対応する位置（−Ｙ側）には１／２波長板２４が配置されている。１／２波長板２３、２４の＋Ｚ方向には、ファラデー回転子２０が配置されている。ファラデー回転子２０には、ファラデー回転子２０の周囲に配置された電磁石３４及び永久磁石３８により所定の分布の磁界が印加され、磁区構造が形成されている。ファラデー回転子２０の＋Ｚ方向には、くさび複屈折結晶１８が配置されている。くさび複屈折結晶１８の光学軸ＯＡ１８（不図示）はＸ軸方向に平行である。くさび複屈折結晶１８に代えて、偏光板等を用いることもできる。くさび複屈折結晶１８の＋Ｚ側表面には、反射膜（反射部）１９が例えば直接成膜されている。反射膜１９の反射面は、例えば他の光学素子の光入出射面に対して非平行になっている。
【００６８】
電磁石３４は、ファラデー回転子２０の＋Ｘ方向に配置され、ヨーク３４ａとヨーク３４ａに巻き回されたコイル３４ｂとを有している。ヨーク３４ａの両端部は、ファラデー回転子２０及びくさび複屈折結晶１８の＋Ｘ側端部を挟んで互いに対向している。またヨーク３４ａは、永久磁石３６を一部に有している。永久磁石３６が設けられていることによって、コイル３４ｂに通電していない状態においても、ファラデー回転子２０の＋Ｘ側の領域に＋Ｚ方向の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。永久磁石３８は、ファラデー回転子２０の−Ｘ方向に配置されている。ファラデー回転子２０の−Ｘ側の領域には、永久磁石３８により−Ｚ方向の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。これにより、ファラデー回転子２０の−Ｘ側の領域には磁化を一様に−Ｚ方向にした磁区Ａが形成され、＋Ｘ側の領域には磁化を一様に＋Ｚ方向にした磁区Ｂが形成される。磁区Ａと磁区Ｂとの境界には、ＹＺ面に平行な直線状の磁壁Ｉが形成される。コイル３４ｂに通電していない状態では磁壁Ｉがファラデー回転子の光透過領域より＋Ｘ側に位置し、光透過領域は磁区Ａの領域内に包含される。また、コイル３４ｂに通電し、電磁石３４によりファラデー回転子２０に＋Ｚ方向の可変磁界をさらに印加することによって、磁壁Ｉが−Ｘ方向に移動し、光透過領域内で磁区Ｂの領域が増加するようになっている。電磁石３４のコイル３４ｂに流す電流を調整することによって、磁壁Ｉの±Ｘ方向での位置を調整できる。図１２では、後に説明する第１の状態における光入射ポートＰ１から入射した光の光路を併せて示している。
【００６９】
このように本実施の形態では、ファラデー回転子２０の一端側に電磁石３４が配置され、他端側に永久磁石３８が配置されている。本実施の形態では、ヨーク３４ａの両端部間の間隔Ｇを狭くしても、永久磁石３８との距離が比較的遠いため、永久磁石３８により印加すべき磁界がヨーク３４ａによってシールドされてしまうことがない。したがって、図２０及び図２１に示した構成と比較して、ヨーク３４ａの両端部間の間隔Ｇを大幅に狭くすることができる。
【００７０】
本実施の形態によれば、電磁石３４による磁界の印加効率を高めることができるため、小型の電磁石３４を用いることができ、又は電磁石３４のコイル３４ｂに流す電流を小さくできる。したがって、可変光アッテネータ４をさらに小型化及び低消費電力化でき、かつ応答速度を高速化できる。
【００７１】
次に、本実施の形態による可変光アッテネータ４の動作について説明する。図１３乃至図１８は、可変光アッテネータ４を構成する各光学素子を通過する光の偏光状態を＋Ｚ方向に見た図である。図１３乃至図１８の（ａ）は、図１２に示すように、複屈折板１４、１６の−Ｚ側の光入出射面Ｚ１での光の偏光状態を示している。図１３乃至図１８の（ｂ）は、複屈折板１４、１６の＋Ｚ側の光入出射面Ｚ２での光の偏光状態を示している。図１３乃至図１８の（ｃ）は、ファラデー回転子２０の−Ｚ側の光入出射面Ｚ３での光の偏光状態を示している。図１３乃至図１８の（ｄ）は、ファラデー回転子２０の＋Ｚ側の光入出射面Ｚ４での光の偏光状態を示している。図１３乃至図１８では、理解を容易にするために、複屈折板１４、１６、１／２波長板２３、２４、ファラデー回転子２０、くさび複屈折結晶１８、及び反射膜１９を＋Ｚ方向に見た状態を併せて模式的に図示している。また、各（ａ）〜（ｄ）には各光の位置を示すために仮想方眼を示している。また、各光の偏光方位は両矢印で示している。
【００７２】
まず、図１３を用いて、ファラデー回転子２０のほぼ全体に磁区Ａが形成されている状態（第１の状態）における光入射ポートＰ１（１）から入射した光の状態について説明する。図１３（ａ）の右側に示すように、光入射ポートＰ１から入射した光Ｌ１１は、複屈折板１４に入射する。図１３（ｂ）の右側に示すように、複屈折板１４に入射した光Ｌ１１は、常光Ｌ１２ａと矢印Ｃ３方向へ軸ずれした異常光Ｌ１２ｂとに分離し、複屈折板１４から出射する。次いで、常光成分の光Ｌ１２ａは１／２波長板２３に入射し、異常光成分の光Ｌ１２ｂは１／２波長板２４に入射する。図１３（ｃ）の右側に示すように、光Ｌ１２ａは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ１３ａとして１／２波長板２３から出射する。光Ｌ１２ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ１３ｂとして１／２波長板２４から出射する。光Ｌ１３ａ、Ｌ１３ｂの偏光方位は同一になる。次に、光Ｌ１３ａ、Ｌ１３ｂはファラデー回転子２０の磁区Ａの領域に入射する。図１３（ｄ）の右側に示すように、光Ｌ１３ａ、Ｌ１３ｂは、それぞれ偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ１４ａ、Ｌ１４ｂとなってファラデー回転子２０から出射する。これにより、光Ｌ１４ａ、Ｌ１４ｂの偏光方位は、光Ｌ１４ａ、Ｌ１４ｂの進行方向に平行な直線とくさび複屈折結晶１８の光学軸に平行な直線とが交差して形成される平面に垂直になる。光Ｌ１４ａ、Ｌ１４ｂは、くさび複屈折結晶１８に常光として入射して反射膜１９の反射面で反射し、図１３（ｄ）の左側に示すように光Ｌ１５ａ、Ｌ１５ｂとしてくさび複屈折結晶１８から出射する。
【００７３】
光Ｌ１５ａ、Ｌ１５ｂは、ファラデー回転子２０の磁区Ａの領域に入射する。図１３（ｃ）の左側に示すように、光Ｌ１５ａ、Ｌ１５ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ１６ａ、Ｌ１６ｂとしてファラデー回転子２０から出射する。光Ｌ１６ａは１／２波長板２３に入射し、光Ｌ１６ｂは１／２波長板２４に入射する。図１３（ｂ）の左側に示すように、光Ｌ１６ａは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ１７ａとして１／２波長板２３から出射する。光Ｌ１６ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ１７ｂとして１／２波長板２４から出射する。光Ｌ１７ａは複屈折板１６に異常光として入射し、光Ｌ１７ｂは複屈折板１６に常光として入射する。図１３（ａ）の左側に示すように、光Ｌ１７ａは矢印Ｃ１の逆方向に軸ずれして光Ｌ１７ｂと合波し、光Ｌ１８として複屈折板１６から出射する。光Ｌ１８は、光出射ポートＰ２に入射して外部に出射する。したがって、第１の状態で光入射ポートＰ１に入射した光は、偏光に依存せずに全て光出射ポートＰ２から出射することになる。
【００７４】
次に、図１４を用いて、ファラデー回転子２０の−Ｘ側の領域に磁区Ａが形成され、＋Ｘ側の領域に磁区Ｂが形成されている状態（第２の状態）における光入射ポートＰ１から入射した光の状態について説明する。図１４（ａ）の右側に示すように、光入射ポートＰ１から入射した光Ｌ２１は、複屈折板１４に入射する。図１４（ｂ）の右側に示すように、複屈折板１４に入射した光Ｌ２１は、常光Ｌ２２ａと矢印Ｃ３方向へ軸ずれした異常光Ｌ２２ｂとに分離し、複屈折板１４から出射する。次いで、常光成分の光Ｌ２２ａは１／２波長板２３に入射し、異常光成分の光Ｌ２２ｂは１／２波長板２４に入射する。図１４（ｃ）の右側に示すように、光Ｌ２２ａは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ２３ａとして１／２波長板２３から出射する。光Ｌ２２ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ２３ｂとして１／２波長板２４から出射する。光Ｌ２３ａ、Ｌ２３ｂの偏光方位は同一になる。次に、光Ｌ２３ａ、Ｌ２３ｂはファラデー回転子２０の磁区Ａの領域に入射する。図１４（ｄ）の右側に示すように、光Ｌ２３ａ、Ｌ２３ｂは、それぞれ偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ２４ａ、Ｌ２４ｂとなってファラデー回転子２０から出射する。これにより、光Ｌ２４ａ、Ｌ２４ｂの偏光方位は、光Ｌ２４ａ、Ｌ２４ｂの進行方向に平行な直線とくさび複屈折結晶１８の光学軸に平行な直線とが交差して形成される平面に垂直になる。光Ｌ２４ａ、Ｌ２４ｂは、くさび複屈折結晶１８に常光として入射して反射膜１９の反射面で反射し、図１４（ｄ）の左側に示すように光Ｌ２５ａ、Ｌ２５ｂとしてくさび複屈折結晶１８から出射する。
【００７５】
光Ｌ２５ａ、Ｌ２５ｂは、ファラデー回転子２０の磁区Ｂの領域に入射する。図１４（ｃ）の左側に示すように、光Ｌ２５ａ、Ｌ２５ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ２６ａ、Ｌ２６ｂとしてファラデー回転子２０から出射する。光Ｌ２６ａは１／２波長板２３に入射し、光Ｌ２６ｂは１／２波長板２４に入射する。図１４（ｂ）の左側に示すように、光Ｌ２６ａは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ２７ａとして１／２波長板２３から出射する。光Ｌ２６ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ２７ｂとして１／２波長板２４から出射する。光Ｌ２７ａは複屈折板１６に常光として入射し、光Ｌ２７ｂは複屈折板１６に異常光として入射する。図１４（ａ）の左側に示すように、光Ｌ２７ａは軸ずれせずに光Ｌ２８ａとして複屈折板１６から出射し、光Ｌ２７ｂは矢印Ｃ１の逆方向に軸ずれして光Ｌ２８ｂとして複屈折板１６から出射する。光Ｌ２８ａ、Ｌ２８ｂは合波せず、いずれも光出射ポートＰ２に入射しない。したがって、第２の状態で光入射ポートＰ１に入射した光は、偏光に依存せずに光出射ポートＰ２から出射しないことになる。
【００７６】
次に、図１５を用いて、ファラデー回転子２０のほぼ全体に磁区Ｂが形成されている状態（第３の状態）における光入射ポートＰ１から入射した光の状態について説明する。図１５（ａ）の右側に示すように、光入射ポートＰ１から入射した光Ｌ３１は、複屈折板１４に入射する。図１５（ｂ）の右側に示すように、複屈折板１４に入射した光Ｌ３１は、常光Ｌ３２ａと矢印Ｃ３方向へ軸ずれした異常光Ｌ３２ｂとに分離し、複屈折板１４から出射する。次いで、常光成分の光Ｌ３２ａは１／２波長板２３に入射し、異常光成分の光Ｌ３２ｂは１／２波長板２４に入射する。図１５（ｃ）の右側に示すように、光Ｌ３２ａは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ３３ａとして１／２波長板２３から出射する。光Ｌ３２ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ３３ｂとして１／２波長板２４から出射する。光Ｌ３３ａ、Ｌ３３ｂの偏光方位は同一になる。次に、光Ｌ３３ａ、Ｌ３３ｂはファラデー回転子２０の磁区Ｂの領域に入射する。図１５（ｄ）の右側に示すように、光Ｌ３３ａ、Ｌ３３ｂは、それぞれ偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ３４ａ、Ｌ３４ｂとなってファラデー回転子２０から出射する。これにより、光Ｌ３４ａ、Ｌ３４ｂの偏光方位は、光Ｌ３４ａ、Ｌ３４ｂの進行方向に平行な直線とくさび複屈折結晶１８の光学軸に平行な直線とが交差して形成される平面に平行になる。光Ｌ３４ａ、Ｌ３４ｂは、くさび複屈折結晶１８に異常光として入射して、常光の場合とは異なる角度で反射膜１９の反射面で反射し、図１５（ｄ）の左側に示すように光Ｌ３５ａ、Ｌ３５ｂとしてくさび複屈折結晶１８から出射する。
【００７７】
光Ｌ３５ａ、Ｌ３５ｂは、ファラデー回転子２０の磁区Ｂの領域に入射する。図１５（ｃ）の左側に示すように、光Ｌ３５ａ、Ｌ３５ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ３６ａ、Ｌ３６ｂとしてファラデー回転子２０から出射する。光Ｌ３６ａは１／２波長板２３に入射し、光Ｌ３６ｂは１／２波長板２４に入射する。図１５（ｂ）の左側に示すように、光Ｌ３６ａは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ３７ａとして１／２波長板２３から出射する。光Ｌ３６ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ３７ｂとして１／２波長板２４から出射する。光Ｌ３７ａは複屈折板１６に異常光として入射し、光Ｌ３７ｂは複屈折板１６に常光として入射する。図１５（ａ）の左側に示すように、光Ｌ３７ａは矢印Ｃ１の逆方向に軸ずれして光Ｌ３７ｂと合波し、光Ｌ３８として複屈折板１６を出射する。光Ｌ３８は、光出射ポートＰ２には入射しない。したがって、第３の状態で光入射ポートＰ１に入射した光は、偏光に依存せずに光出射ポートＰ２から出射しないことになる。
【００７８】
次に、図１６を用いて、第１の状態における光出射ポートＰ２から入射した光の状態について説明する。図１６（ａ）の左側に示すように、光出射ポートＰ２から入射した光Ｌ４１は、複屈折板１６に入射する。図１６（ｂ）の左側に示すように、複屈折板１６に入射した光Ｌ４１は、常光Ｌ４２ａと矢印Ｃ１方向へ軸ずれした異常光Ｌ４２ｂとに分離し、複屈折板１６から出射する。次いで、常光成分の光Ｌ４２ａは１／２波長板２４に入射し、異常光成分の光Ｌ４２ｂは１／２波長板２３に入射する。図１６（ｃ）の左側に示すように、光Ｌ４２ａは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ４３ａとして１／２波長板２４から出射する。光Ｌ４２ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ４３ｂとして１／２波長板２３から出射する。光Ｌ４３ａ、Ｌ４３ｂの偏光方位は同一になる。次に、光Ｌ４３ａ、Ｌ４３ｂはファラデー回転子２０の磁区Ａの領域に入射する。図１６（ｄ）の左側に示すように、光Ｌ４３ａ、Ｌ４３ｂは、それぞれ偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ４４ａ、Ｌ４４ｂとなってファラデー回転子２０から出射する。これにより、光Ｌ４４ａ、Ｌ４４ｂの偏光方位は、光Ｌ４４ａ、Ｌ４４ｂの進行方向に平行な直線とくさび複屈折結晶１８の光学軸に平行な直線とが交差して形成される平面に平行になる。光Ｌ４４ａ、Ｌ４４ｂは、くさび複屈折結晶１８に異常光として入射して、常光の場合とは異なる角度で反射膜１９の反射面で反射し、図１６（ｄ）の右側に示すように光Ｌ４５ａ、Ｌ４５ｂとしてくさび複屈折結晶１８から出射する。
【００７９】
光Ｌ４５ａ、Ｌ４５ｂは、ファラデー回転子２０の磁区Ａの領域に入射する。図１６（ｃ）の右側に示すように、光Ｌ４５ａ、Ｌ４５ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ４６ａ、Ｌ４６ｂとしてファラデー回転子２０から出射する。光Ｌ４６ａは１／２波長板２４に入射し、光Ｌ４６ｂは１／２波長板２３に入射する。図１６（ｂ）の右側に示すように、光Ｌ４６ａは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ４７ａとして１／２波長板２４から出射する。光Ｌ４６ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ４７ｂとして１／２波長板２３から出射する。光Ｌ４７ａは複屈折板１４に異常光として入射し、光Ｌ４７ｂは複屈折板１４に常光として入射する。図１６（ａ）の右側に示すように、光Ｌ４７ａは矢印Ｃ３の逆方向に軸ずれして光Ｌ４７ｂと合波し、光Ｌ４８として複屈折板１４を出射する。光Ｌ４８は、光入射ポートＰ１には入射しない。したがって、第１の状態で光出射ポートＰ２に入射した光は、偏光に依存せずに光入射ポートＰ１から出射しないことになる。
【００８０】
次に、図１７を用いて、第２の状態における光出射ポートＰ２から入射した光の状態について説明する。図１７（ａ）の左側に示すように、光出射ポートＰ２から入射した光Ｌ５１は、複屈折板１６に入射する。図１７（ｂ）の左側に示すように、複屈折板１６に入射した光Ｌ５１は、常光Ｌ５２ａと矢印Ｃ１方向へ軸ずれした異常光Ｌ５２ｂとに分離し、複屈折板１６から出射する。次いで、常光成分の光Ｌ５２ａは１／２波長板２４に入射し、異常光成分の光Ｌ５２ｂは１／２波長板２３に入射する。図１７（ｃ）の左側に示すように、光Ｌ５２ａは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ５３ａとして１／２波長板２４から出射する。光Ｌ５２ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ５３ｂとして１／２波長板２３から出射する。光Ｌ５３ａ、Ｌ５３ｂの偏光方位は同一になる。次に、光Ｌ５３ａ、Ｌ５３ｂはファラデー回転子２０の磁区Ｂの領域に入射する。図１７（ｄ）の左側に示すように、光Ｌ５３ａ、Ｌ５３ｂは、それぞれ偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ５４ａ、Ｌ５４ｂとなってファラデー回転子２０から出射する。これにより、光Ｌ５４ａ、Ｌ５４ｂの偏光方位は、光Ｌ５４ａ、Ｌ５４ｂの進行方向に平行な直線とくさび複屈折結晶１８の光学軸に平行な直線とが交差して形成される平面に垂直になる。光Ｌ５４ａ、Ｌ５４ｂは、くさび複屈折結晶１８に常光として入射して反射膜１９の反射面で反射し、図１７（ｄ）の右側に示すように光Ｌ５５ａ、Ｌ５５ｂとしてくさび複屈折結晶１８から出射する。
【００８１】
光Ｌ５５ａ、Ｌ５５ｂは、ファラデー回転子２０の磁区Ａの領域に入射する。図１７（ｃ）の右側に示すように、光Ｌ５５ａ、Ｌ５５ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ５６ａ、Ｌ５６ｂとしてファラデー回転子２０から出射する。光Ｌ５６ａは１／２波長板２４に入射し、光Ｌ５６ｂは１／２波長板２３に入射する。図１７（ｂ）の右側に示すように、光Ｌ５６ａは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ５７ａとして１／２波長板２４から出射する。光Ｌ５６ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ５７ｂとして１／２波長板２３から出射する。光Ｌ５７ａは複屈折板１４に常光として入射し、光Ｌ５７ｂは複屈折板１４に異常光として入射する。図１７（ａ）の右側に示すように、光Ｌ５７ａは軸ずれせずに光Ｌ５８ａとして複屈折板１４から出射し、光Ｌ５７ｂは矢印Ｃ３の逆方向に軸ずれして光Ｌ５８ｂとして複屈折板１４から出射する。光Ｌ５８ａ、Ｌ５８ｂは合波せず、いずれも光出射ポートＰ２に入射しない。したがって、第２の状態で光出射ポートＰ２に入射した光は、偏光に依存せずに光入射ポートＰ１から出射しないことになる。
【００８２】
次に、図１８を用いて、第３の状態における光出射ポートＰ２から入射した光の状態について説明する。図１８（ａ）の左側に示すように、光出射ポートＰ２から入射した光Ｌ６１は、複屈折板１６に入射する。図１８（ｂ）の左側に示すように、複屈折板１６に入射した光Ｌ６１は、常光Ｌ６２ａと矢印Ｃ１方向へ軸ずれした異常光Ｌ６２ｂとに分離し、複屈折板１６から出射する。次いで、常光成分の光Ｌ６２ａは１／２波長板２４に入射し、異常光成分の光Ｌ６２ｂは１／２波長板２３に入射する。図１８（ｃ）の左側に示すように、光Ｌ６２ａは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ６３ａとして１／２波長板２４から出射する。光Ｌ６２ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ６３ｂとして１／２波長板２３から出射する。光Ｌ６３ａ、Ｌ６３ｂの偏光方位は同一になる。次に、光Ｌ６３ａ、Ｌ６３ｂはファラデー回転子２０の磁区Ｂの領域に入射する。図１８（ｄ）の左側に示すように、光Ｌ６３ａ、Ｌ６３ｂは、それぞれ偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ６４ａ、Ｌ６４ｂとなってファラデー回転子２０から出射する。これにより、光Ｌ６４ａ、Ｌ６４ｂの偏光方位は、光Ｌ６４ａ、Ｌ６４ｂの進行方向に平行な直線とくさび複屈折結晶１８の光学軸に平行な直線とが交差して形成される平面に垂直になる。光Ｌ６４ａ、Ｌ６４ｂは、くさび複屈折結晶１８に常光として入射して反射膜１９の反射面で反射し、図１８（ｄ）の右側に示すように光Ｌ６５ａ、Ｌ６５ｂとしてくさび複屈折結晶１８から出射する。
【００８３】
光Ｌ６５ａ、Ｌ６５ｂは、ファラデー回転子２０の磁区Ｂの領域に入射する。図１８（ｃ）の右側に示すように、光Ｌ６５ａ、Ｌ６５ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ６６ａ、Ｌ６６ｂとしてファラデー回転子２０から出射する。光Ｌ６６ａは１／２波長板２４に入射し、光Ｌ６６ｂは１／２波長板２３に入射する。図１８（ｂ）の右側に示すように、光Ｌ６６ａは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について時計回りに４５°回転した光Ｌ６７ａとして１／２波長板２４から出射する。光Ｌ６６ｂは偏光方位が＋Ｚ方向に見てＺ軸について反時計回りに４５°回転した光Ｌ６７ｂとして１／２波長板２３から出射する。光Ｌ６７ａは複屈折板１４に異常光として入射し、光Ｌ６７ｂは複屈折板１４に常光として入射する。図１８（ａ）の右側に示すように、光Ｌ６７ａは矢印Ｃ３の逆方向に軸ずれして光Ｌ６７ｂと合波し、光Ｌ６８として複屈折板１４から出射する。光Ｌ６８は、光入射ポートＰ１に入射して外部に出射する。したがって、第３の状態で光出射ポートＰ２に入射した光は、偏光に依存せずに全て光入射ポートＰ１から出射することになる。
【００８４】
このように、本実施の形態による可変光アッテネータ４によれば、電磁石３４のコイル３４ｂに流す電流を制御することにより磁壁Ｉを移動させ、ファラデー回転子２０の磁区構造を第１の状態、第２の状態と第３の状態との間で徐々に変化させることによって、光入射ポートＰ１に入射した光の減衰量を連続的に変化させることができる。また可変光アッテネータ４は、第１及び第２の状態では光出射ポートＰ２に入射した光は光入射ポートＰ１から出射しないため、光アイソレータとしての機能も有する。さらに可変光アッテネータ４は、第３の状態では非常に高い減衰量が得られるので、光シャッタとしての機能も有する。
【００８５】
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可変光アッテネータを例に挙げたが、本発明はこれに限らず、光変調器などの他の磁気光学光部品にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【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構成を示す図である。
【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を説明する図である。
【図４】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を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による磁気光学光部品の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による磁気光学光部品の磁界の分布を計算するために用いた磁気回路の構成を示す断面図である。
【図７】Ｘ方向の位置と磁界のＺ方向成分との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第３の実施の形態による磁気光学光部品の構成を示す図である。
【図９】複屈折板の光学軸について説明する図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による磁気光学光部品の電磁石の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第３の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１２】本発明の第４の実施の形態による磁気光学光部品の構成を示す図である。
【図１３】本発明の第４の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１４】本発明の第４の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１５】本発明の第４の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１６】本発明の第４の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１７】本発明の第４の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１８】本発明の第４の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１９】従来の可変光アッテネータの概略構造及び動作原理を説明する図である。
【図２０】特許文献２で開示された可変光アッテネータの構成を示す図である。
【図２１】特許文献２で開示された可変光アッテネータの他の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１、２、３ａ〜３ｄ、４  可変光アッテネータ
３  可変光アッテネータアレイ
５  磁気回路
１０、１２  偏光子
１４、１４ａ〜１４ｄ、１６、１６ａ〜１６ｄ  複屈折板
１８  くさび複屈折結晶
１９  反射膜
２０  ファラデー回転子
２２、２３、２４  １／２波長板
３４、３５、３９ａ〜３９ｅ、４０、４２  電磁石
３４ａ、３５ａ、３９ａａ〜３９ａｅ、４０ａ、４２ａ  ヨーク
３４ｂ、３５ｂ、３９ｂａ〜３９ｂｅ、４０ｂ、４２ｂ  コイル
３６、３７、３８、４４、４６  永久磁石
５０、５０ａ〜５０ｄ、５２、５２ａ〜５２ｄ  光ファイバ
６０、６０ａ〜６０ｄ、６２、６２ａ〜６２ｄ  レンズ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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