(57)【要約】磁気光学効果を利用して入力光の偏光を回転させる可変偏光回転装置において、入力光を第１の集光手段（３）で集光した上で、その焦点位置付近に設置された磁気光学結晶（４１）に入射するようにすることで、同じ磁気光学効果によるファラデー回転量を得るのに磁界発生手段（４２，４３，４４，４５）に必要とされる磁界強度を従来よりも大幅に削減する。これにより、磁界発生手段（４２，４３，４４，４５）自体の大幅な小型化を図って、可変偏光回転装置の大幅な小型化を図ることが可能となる。
2004029698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光を集光する第１の集光手段（３）と、
該第１の集光手段（３）の焦点位置付近に設置された磁気光学結晶（４１）と、
該磁気光学結晶（４１）に磁界を印加する磁界発生手段（４２，４３，４４，４５）と、
該磁界発生手段（４２，４３，４４，４５）を制御して該磁界を変化させる制御手段（８）とをそなえたことを特徴とする、可変偏光回転装置。
【請求項２】
該第１の集光手段（３）が、該入力光を線状に集光する入力ラインフォーカスレンズにより構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項３】
該第１の集光手段（３）が、該入力光を点状に集光する入力点集光レンズ（３′）により構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項４】
該第１の集光手段（３）の前段に、該入力光をコリメートして該第１の集光手段（３）へコリメート光を入力する入力コリメータ（２）が設けられたことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項５】
該入力ラインフォーカスレンズ（３）の前段に、該入力光をコリメートして該入力ラインフォーカスレンズ（３）へコリメート光を入力する入力コリメータ（２）が設けられるとともに、該入力ラインフォーカスレンズ（３）と該磁気光学結晶（４１）との間に偏光子又は複屈折板（９）が設けられたことを特徴とする、請求の範囲第２項に記載の可変偏光回転装置を用いた可変光減衰器。
【請求項６】
該入力点集光レンズ（３′）の前段に、該入力光をコリメートして該入力点集光レンズ（３′）へコリメート光を入力する入力コリメータ（２）が設けられるとともに、該入力コリメータ（２）と該入力点集光レンズ（３′）との間に偏光子又は複屈折板（９）が設けられたことを特徴とする、請求の範囲第３項に記載の可変偏光回転装置を用いた可変光変減衰器。
【請求項７】
該磁気光学結晶（４１）の後段に、該磁気光学結晶（４１）を透過する光をコリメートする出力コリメータ（５）が設けられたことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項８】
該出力コリメータ（５）が、該磁気光学結晶（４１）から出射された光を線状に集光する出力ラインフォーカスレンズにより構成されたことを特徴とする、請求の範囲第７項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項９】
該出力コリメータ（５）が、該磁気光学結晶（４１）から出射された光を点状に集光する出力点集光レンズ（５′）により構成されたことを特徴とする、請求の範囲第７項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項１０】
該磁気光学結晶（４１）と該出力ラインフォーカスレンズ（５）との間に検光子又は複屈折板（１０）が設けられたことを特徴とする、請求の範囲第８項に記載の可変偏光回転装置を用いた可変光減衰器。
【請求項１１】
該出力点集光レンズ（５′）の後段に該出力点集光レンズ（５′）から出射された光を集光する第２の集光手段（６）が設けられるとともに、該出力点集光レンズ（５′）と該第２の集光手段（６）との間に検光子又は複屈折板（１０）が設けられたことを特徴とする、請求の範囲第９項に記載の可変偏光回転装置を用いた可変光減衰器。
【請求項１２】
入力光を伝播する入力光ファイバ（１）と、
該入力光ファイバ（１）からの入力光をコリメートする入力コリメータ（２）と、
該入力コリメータ（２）から出射されるコリメート光を線状に集光する入力ラインフォーカスレンズ（３）と、
該入力ラインフォーカスレンズ（３）の焦点位置付近に設置された磁気光学結晶（４１）と、
該磁気光学結晶（４１）を透過してくる光をコリメートする出力ラインフォーカスレンズ（５）と、
該出力ラインフォーカスレンズ（５）から出射されるコリメート光を集光する出力コリメートレンズ（６）と、
該出力コリメートレンズ（６）の焦点位置付近に設置された出力光ファイバ（７）と、
該磁気光学結晶（４１）に磁界を印加する磁界発生手段（４２，４３，４４，４５）と、
該磁界発生手段（４２，４３，４４，４５）を制御して該磁界を変化させる制御手段（８）とをそなえたことを特徴とする、可変偏光回転装置。
【請求項１３】
該入力ラインフォーカスレンズ（３）と該磁気光学結晶（４１）との間に偏光子又は第１の複屈折板（９）が設けられるとともに、該磁気光学結晶（４１）と該出力ラインフォーカスレンズ（５）との間に検光子又は第２の複屈折板（１０）が設けられたことを特徴とする、請求の範囲第１２項に記載の可変偏光回転装置を用いた可変光減衰器。
【請求項１４】
該偏光子又は第１の複屈折板（９）及び該検光子又は第２の複屈折板（１０）が、それぞれくさび形状を有する複屈折性結晶により構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１３項に記載の可変光減衰器。
【請求項１５】
入力光を集光する第１の集光手段（３）と、
該第１の集光手段（３）の焦点位置付近に設置された磁気光学結晶（４１）と
該磁気光学結晶（４１）に磁界を印加する磁界発生手段（４２，４３，４４，４５）と、
該磁界発生手段（４２，４３，４４，４５）を制御して該磁界を変化させる制御手段（８）と、
該磁気光学結晶（４１）を透過した光を反射して該磁気光学結晶（４１）に戻す反射素子（１１）とをそなえたことを特徴とする、可変偏光回転装置。
【請求項１６】
該第１の集光手段（３）が、該入力光を線状に集光する入力ラインフォーカスレンズにより構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項１７】
該第１の集光手段（３）の前段に、該入力光をコリメートして該第１の集光手段（３）に入射する入力コリメータ（２）が設けられたことを特徴とする、請求の範囲第１５項又は第１６項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項１８】
該反射素子（１１）により反射され該磁気光学結晶（４１）を透過してくる反射光をコリメートする出力コリメータ（５）が設けられたことを特徴とする、請求の範囲第１５〜１７項のいずれか１項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項１９】
該出力コリメータ（５）が、該磁気光学結晶（４１）からの該反射光を線状に集光する出力ラインフォーカスレンズにより構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１８項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項２０】
該出力コリメータ（５）の後段に、当該出力コリメータ（５）から出射された光を集光する第２の集光手段（６）が設けられたことを特徴とする、請求の範囲第１８項又は第１９項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項２１】
入力光を伝播する入力光ファイバ（１）と、
該入力光ファイバ（１）から出射される光をコリメートする入力コリメータ（２）と、
該入力コリメータ（２）から出射されるコリメート光を集光する第１の集光手段（３）と、
該第１の集光手段（３）の焦点位置付近に設置された磁気光学結晶（４１）と、
該磁気光学結晶（４１）を透過した光を反射して該磁気光学結晶（４１）に戻す反射素子（１１）と、
該反射素子（１１）により反射され該磁気光学結晶（４１）を透過してきた光をコリメートする出力コリメータ（５）と、
該出力コリメータ（５）から出射されたコリメート光を集光する第２の集光手段（６）と、
該第２の集光手段（６）の焦点位置付近に設置された出力光ファイバ（７）と、
該磁気光学結晶（４１）に磁界を印加する磁界発生手段（４２，４３，４４，４５）と、
該磁界発生手段（４２，４３，４４，４５）を制御して該磁界を変化させる制御手段（８）とをそなえたことを特徴とする、可変偏光回転装置。
【請求項２２】
該第１の集光手段（３）及び該出力コリメータ（５）が、それぞれ、入射光を線状に集光するラインフォーカスレンズにより構成されたことを特徴とする、請求の範囲第２１項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項２３】
該第１の集光手段（３）と該出力コリメータ（５）とが、入射光を線状に集光する１つのラインフォーカスレンズ（３５）により兼用されていることを特徴とする、請求の範囲第２１項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項２４】
該入力コリメータ（２）及び該第２の集光手段（６）が、それぞれ、入射光をコリメートするコリメートレンズにより構成されたことを特徴とする、請求の範囲第２１〜２３項のいずれか１項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項２５】
該入力コリメータ（２）と該第２の集光手段（６）とが、入射光をコリメートする１つのコリメートレンズ（２６）により兼用されていることを特徴とする、請求の範囲第２１〜２３項のいずれか１項に記載の可変偏光回転装置。
【請求項２６】
該第１の集光手段（３）と該磁気光学結晶（４１）との間に偏光子又は第１の複屈折板（９）が設けられるとともに、該磁気光学結晶（４１）と該出力コリメータ（５）との間に検光子又は第２の複屈折板（１０）が設けられたことを特徴とする、請求の範囲第２１〜２５項のいずれか１項に記載の可変偏光回転装置を用いた可変光減衰器。
【請求項２７】
該第１の複屈折板（９）と該第２の複屈折板（１０）とが偏光子兼検光子（９１）により兼用されていることを特徴とする、請求の範囲第２６項に記載の可変光減衰器。
【請求項２８】
該第１の複屈折板（９）及び該第２の複屈折板（１０）が、それぞれ、くさび形状を有する複屈折性結晶により構成されたことを特徴とする、請求の範囲第２６項に記載の可変光減衰器。
【請求項２９】
該偏光子兼検光子（９１）が、くさび形状を有する複屈折性結晶により構成されたことを特徴とする、請求の範囲第２７項に記載の可変光減衰器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、磁気光学効果（ファラデー効果）を利用して入力光の偏光状態を回転（変化）させる可変偏光回転装置及びそれを用いた可変光減衰器に関する。
【背景技術】  従来の可変ファラデー回転子を用いた可変偏光回転装置の一例を図２４に示す。この図２４に示す装置は、例えば入力光ファイバ１０１と出力光ファイバ１０５との間の光軸上に、入力コリメータ（コリメートレンズ）１０２，ファラデー回転子１０３，出力コリメータ（コリメートレンズ）１０４が配置されて構成されている。
そして、ファラデー回転子１０４は、この図２４に示すように、ファラデー素子（磁気光学結晶）１３１と、このファラデー素子１３１に対して光軸と平行な方向に磁界を印加するための永久磁石１３２，１３３と、光軸と略９０度交差する方向からファラデー素子１３１に磁界を印加するための電磁石（磁界発生手段）１３４，１３５との組み合わせで構成されている。なお、電磁石１３４，１３５が印加する磁界の強度は制御信号印加手段としての電流源１０６によって調整される。また、永久磁石１３２，１３３は、実用的なものは一般に不透明なので、それぞれ、光路を妨げない形状（例えば、中空構造）になっている。
かかる構成において、ファラデー素子１３１の磁化方向は、例えば特開平６−５１２５５号公報（以下、特許文献１という）にも記載されているように、永久磁石１３２，１３３による一定磁界と電磁石１３４，１３５による可変磁界との合成磁界の方向となる。ここで、永久磁石１３２，１３３の一定磁界により磁化が飽和するのに十分な磁界がかかっているとすると、電磁石１３４，１３５による印加電磁界を可変することにより、磁化ベクトルはその大きさが一定で方向だけを変えるような変化をする。
従って、光軸方向と平行な成分は合成磁界の方向、即ち、電磁石１３４，１３５の可変磁界の大きさに応じて変化することになり、光軸方向と平行な磁化成分により決まるファラデー回転角が電磁石１３４，１３５の磁界の大きさに応じて変化することになる。
そして、上記の特許文献１では、このような可変ファラデー回転子を用いて、可変光アッテネータ（可変光減衰器）を構成することが提案されている。即ち、例えば図２５に示すように、図２４により上述した構成において、ファラデー回転子１０３の磁気光学結晶１３１の前段に偏光子１３６を設けるとともに、磁気光学結晶１３１の後段に検光子１３７を設けて可変光アッテネータを構成している。
ここで、偏光子１３６及び検光子１３７は、それぞれ、テーパ状（くさび形状）の複屈折性結晶（例えば、ルチル等）により構成され、入射光のうち所定の偏波面を有する直線偏波を選択的に透過するもので、偏光子１３６の頂部及び底部がそれぞれ検光子１３７の底部及び頂部に対向し、且つ、これら両複屈折性結晶の光学軸（紙面に垂直な平面内に存在する）が互いに垂直となるように配置されている。この場合、図２５に示す可変光アッテネータは次のように動作する。
即ち、図２６に示すように、入力光ファイバ１０１から出射した光は、入力コリメータ１０２にてコリメートされたのち、偏光子１３６に入射し、そこで常光成分ｏと異常光成分ｅとに分離される。ここで、常光成分ｏと異常光成分ｅの偏光方向は互いに直交している。なお、図２６は図２５のＸ軸（矢印Ｂ）方向から見た場合の光路を示す側面図である。ただし、この図２６において、永久磁石１３２，１３３，電磁石１３４，１３５の図示は省略している。
そして、上記の常光成分ｏと異常光成分ｅは、それぞれファラデー回転子１０３を通過する際、光軸に平行な方向の磁化の大きさに応じて偏光方向が回転し、検光子１３７に入射する。検光子１３７は、常光成分ｏを更に常光成分ｏｏと異常光成分ｏｅとに分離し、異常光ｅを更に常光成分ｅｏと異常光成分ｅｅとに分離する。
ここで、検光子１３７から出射する常光成分ｏｏと異常光成分ｅｅは、それぞれが偏光子１３６及び検光子１３７で受けた屈折の履歴と偏光子１３６及び検光子１３７の形状及び配置とを考慮すると、互いに平行である。したがって、これらの常光成分ｏｏ及び異常光成分ｅｅは、コリメートレンズ１０４によって集光して出力光ファイバ１０５のコアに結合することができる（実線で示す）。一方、常光成分ｏの異常光成分ｏｅと異常光成分ｅの常光成分ｅｏは互いに平行でなく広がるために、コリメートレンズ１０４を通っても出力光ファイバ１０５のコアには結合しない（破線で示す）。
さて、常光成分ｏｏと異常光成分ｅｅのトータルパワーと異常光成分ｏｅと常光成分ｅｏのトータルパワーの比は、ファラデー回転子１０３の回転角に依存し、ファラデー回転角が一定である状態においては、常光成分ｏｏと異常光成分ｅｅのトータルパワーは入力光ファイバ１０１の出射光の偏光状態には依存しない。
例えば、電磁石１３４，１３５による印加電磁界が０の時、ファラデー回転角は９０度（磁化が光軸と平行）であり、偏光子１３６から出射した常光成分ｏは殆どそのまま検光子１３７から常光成分ｏｏとして出射し、偏光子１３６から出射した異常光成分ｅは殆どそのまま検光子１３７から異常光成分ｅｅとして出射するので、入力光ファイバ１０１の出射光の殆どが出力光ファイバ１０５に結合することになる。
これに対し、電磁石１３４，１３５による印加電磁界が十分大きいと、ファラデー回転角は０度に近づき、偏光子１３６から出射した常光成分ｏは殆どそのまま検光子１３７から異常光成分ｏｅとして出射し、偏光子１３６から出射した異常光成分ｅは殆どそのまま検光子１３７から常光成分ｅｏとして出射するので、入力光ファイバ１０１の出射光の殆どは出力光ファイバ１０５のコアには結合しないことになる。
このようにして電磁石１３４，１３５による印加電磁界の強さに応じて、ファラデー素子１３１の磁化が回転してファラデー回転角が約９０度から約０度までの範囲で変化し、それに応じて出力光ファイバ１０５のコアに結合する光量が変化するので、図２５に示す装置は可変光アッテネータとして機能することになる。
なお、ファラデー回転子１０３に組み込むファラデー素子１３１としては、近年、主にＬＰＥ法（液相エピタキシャル法）により作製したＢｉ（ビスマス）置換希土類鉄ガーネット単結晶膜（ＬＰＥ膜）が用いられている。その理由は、ＬＰＥ膜はＢｉの奇与によってＹＩＧ（イットリウム鉄ガーネット）単結晶に比べてファラデー回転係数が大きいという利点を有するからである。
また、従来の可変光アッテネータとしては、他に、例えば図２７に示すように、ファラデー回転子１０３（ファラデー素子１３１）の下流側に反射素子１０７を配置し、光線が往復でファラデー回転子１０３（ファラデー素子１３１）を２回透過する反射型の可変光アッテネータも提案されている（例えば、特開平１０−１６１０７６号公報（以下、特許文献２という）参照）。
なお、この図２７において、１１５は入力光ファイバ１０１と出力光ファイバ１０５とを固定している２芯フェルール、１２４は入力コリメータ１０２と出力コリメータ１０４とを兼用するコリメータ（コリメートレンズ）１２４、１３８は前記の偏光子１３６と検光子１３７とを兼用する偏光子兼検光子をそれぞれ示す。
そして、この図２７に示す可変光アッテネータでは、上記特許文献２の段落〔０００８〕及び〔０００９〕にも記載されているように、光線がファラデー回転子１０３を往復で２回透過するため、ファラデー回転子１０３（ファラデー素子１３１）の厚さや必要な磁界の強さを半減することができる。また、偏光子１３６と検光子１３７、入力コリメータ１０２と出力コリメータ１０４とをそれぞれ偏光子兼検光子１３８、コリメータ１２４で兼用できるため小型化及び部品点数の低減による低コスト化も図られている。
しかしながら、このような反射型の可変光アッテネータにおいてファラデー回転子１０３（ファラデー素子１３１）を小さくできたとしても、ファラデー回転子１０３のサイズの大部分を占める電磁石コイル（磁界発生手段）は小さくならないため、劇的な小型化は期待できない。コイル線の細線化で小型化を図ることも可能だが、電気抵抗上昇により発熱等の問題が生じるため電磁石コイル自体の小型化は困難なのが現状である。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、ファラデー回転子の磁界発生手段の大幅な小型化を図って、ファラデー回転子を用いる可変偏光回転装置及びそれを用いた可変光減衰器の大幅な小型化を図れるようにすることを目的とする。
なお、ファラデー回転子を用いた光学装置に関するその他の公知技術文献情報を以下に付記する。
（１）特開２００１−１４２０２４０号公報（ファラデー回転子を用いた可変光減衰器に関するもの）
（２）特開２０００−５６１８７号公報（ファラデー回転子を用いたレーザモジュールに関するもの）
（３）特開２００２−２３１０４号公報（ファラデー回転子を用いた光アイソレータに関するもの）
【発明の開示】
上記の目的を達成するために、本発明の可変偏光回転装置は、入力光を集光する第１の集光手段と、該第１の集光手段の焦点位置付近に設置された磁気光学結晶と、該磁気光学結晶に磁界を印加する磁界発生手段と、該磁界発生手段を制御して該磁界を変化させる制御手段とをそなえたことを特徴としている。
ここで、該第１の集光手段は、該入力光を線状に集光する入力ラインフォーカスレンズにより構成されていてもよいし、該入力光を点状に集光する入力点集光レンズにより構成されていてもよい。また、該第１の集光手段の前段に、該入力光をコリメートして該第１の集光手段へコリメート光を入力する入力コリメータを設けてもよい。
さらに、本発明の可変偏光回転装置を用いた可変光減衰器は、該入力ラインフォーカスレンズの前段に、該入力光をコリメートして該入力ラインフォーカスレンズへコリメート光を入力する入力コリメータが設けられるとともに、該入力ラインフォーカスレンズと該磁気光学結晶との間に偏光子又は複屈折板が設けられた可変偏光回転装置を用いたことを特徴としている。
また、本発明の可変偏光回転装置を用いた可変光減衰器は、該入力点集光レンズの前段に、該入力光をコリメートして該入力点集光レンズへコリメート光を入力する入力コリメータが設けられるとともに、該入力コリメータと該入力点集光レンズとの間に偏光子又は複屈折板が設けられた可変偏光回転装置を用いたことを特徴としている。
なお、上記の可変偏光回転装置は、該磁気光学結晶の後段に、該磁気光学結晶を透過する光をコリメートする出力コリメータを設けてもよい。この出力コリメータは、該磁気光学結晶から出射された光を線状に集光する出力ラインフォーカスレンズにより構成してもよいし、該磁気光学結晶から出射された光を点状に集光する出力点集光レンズにより構成してもよい。
さらに、本発明の可変偏光回転装置を用いた可変光減衰器は、該磁気光学結晶と該出力ラインフォーカスレンズとの間に検光子又は複屈折板が設けられた可変偏光回転装置を用いたことを特徴としている。
また、本発明の可変偏光回転装置を用いた可変光減衰器は、該出力点集光レンズの後段に該出力点集光レンズから出射された光を集光する第２の集光手段が設けられるとともに、該出力点集光レンズと該第２の集光手段との間に検光子又は複屈折板が設けられた可変偏光回転装置を用いたことを特徴としている。
さらに、本発明の可変偏光回転装置は、入力光を伝播する入力光ファイバと、該入力光ファイバからの入力光をコリメートする入力コリメータと、該入力コリメータから出射されるコリメート光を線状に集光する入力ラインフォーカスレンズと、該入力ラインフォーカスレンズの焦点位置付近に設置された磁気光学結晶と、該磁気光学結晶を透過してくる光をコリメートする出力ラインフォーカスレンズと、該出力ラインフォーカスレンズから出射されるコリメート光を集光する出力コリメートレンズと、該出力コリメートレンズの焦点位置付近に設置された出力光ファイバと、該磁気光学結晶に磁界を印加する磁界発生手段と、該磁界発生手段を制御して該磁界を変化させる制御手段とをそなえたことを特徴としている。
また、本発明の可変偏光回転装置を用いた可変光減衰器は、該入力ラインフォーカスレンズと該磁気光学結晶との間に偏光子又は第１の複屈折板が設けられるとともに、該磁気光学結晶と該出力ラインフォーカスレンズとの間に検光子又は第２の複屈折板が設けられた可変偏光回転装置を用いたことを特徴としている。
ここで、上記の偏光子又は第１の複屈折板及び検光子又は第２の複屈折板は、それぞれくさび形状を有する複屈折性結晶により構成してもよい。
さらに、本発明の可変偏光回転装置は、入力光を集光する第１の集光手段と、該第１の集光手段の焦点位置付近に設置された磁気光学結晶と、該磁気光学結晶に磁界を印加する磁界発生手段と、該磁界発生手段を制御して該磁界を変化させる制御手段と、該磁気光学結晶を透過した光を反射して該磁気光学結晶に戻す反射素子とをそなえたことを特徴としている。
ここで、上記の第１の集光手段は、該入力光を線状に集光する入力ラインフォーカスレンズにより構成してもよい。また、上記の第１の集光手段の前段には、該入力光をコリメートして該第１の集光手段に入射する入力コリメータを設けてもよい。
さらに、上記の反射素子により反射され該磁気光学結晶を透過してくる反射光をコリメートする出力コリメータを設けてもよく、この出力コリメータは、該磁気光学結晶からの該反射光を線状に集光する出力ラインフォーカスレンズにより構成してもよい。
また、該出力コリメータの後段には、当該出力コリメータから出射された光を集光する第２の集光手段を設けてもよい。
さらに、本発明の可変偏光回転装置は、入力光を伝播する入力光ファイバと、該入力光ファイバから出射される光をコリメートする入力コリメータと、該入力コリメータから出射されるコリメート光を集光する第１の集光手段と、該第１の集光手段の焦点位置付近に設置された磁気光学結晶と、該磁気光学結晶を透過した光を反射して該磁気光学結晶に戻す反射素子と、該反射素子により反射され該磁気光学結晶を透過してきた光をコリメートする出力コリメータと、該出力コリメータから出射されたコリメート光を集光する第２の集光手段と、該第２の集光手段の焦点位置付近に設置された出力光ファイバと、該磁気光学結晶に磁界を印加する磁界発生手段と、該磁界発生手段を制御して該磁界を変化させる制御手段とをそなえたことを特徴としている。
ここで、上記の第１の集光手段及び出力コリメータは、それぞれ、入射光を線状に集光するラインフォーカスレンズにより構成してもよいし、入射光を線状に集光する１つのラインフォーカスレンズにより兼用してもよい。
また、上記の入力コリメータ及び第２の集光手段は、それぞれ、入射光をコリメートするコリメートレンズにより構成してもよいし、入射光をコリメートする１つのコリメートレンズにより兼用してもよい。
さらに、本発明の可変偏光回転装置を用いた可変光減衰器は、上記の第１の集光手段と磁気光学結晶との間に偏光子又は第１の複屈折板を設けるとともに、上記の磁気光学結晶と出力コリメータとの間に検光子又は第２の複屈折板を設けた可変偏光回転装置を用いたことを特徴としている。
ここで、上記の第１の複屈折板と第２の複屈折板とは偏光子兼検光子により兼用してもよい。また、上記の第１の複屈折板及び第２の複屈折板は、それぞれ、くさび形状を有する複屈折性結晶により構成してもよい。さらに、上記の偏光子兼検光子は、くさび形状を有する複屈折性結晶により構成してもよい。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の一実施形態としての可変偏光回転装置の構成を示す模式的斜視図である。
図２は図１に示す可変偏光回転装置の要部に着目した構成を示す模式的斜視図である。
図３は図２に示す構成を矢印Ａ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的上面図である。
図４は図２に示す構成を矢印Ｂ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的側面図である。
図５は図１に示す可変偏光回転装置の変形例を示す模式的斜視図である。
図６は本発明の一実施形態としての可変ファラデー回転子を利用した可変光減衰器の構成を光路も併せて示す模式的斜視図である。
図７は図６に示す可変光減衰器を矢印Ａ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的上面図である。
図８は図６に示す可変光減衰器を矢印Ｂ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的側面図である。
図９は図６に示す可変光減衰器の変形例を示す模式的斜視図である。
図１０は図９に示す可変光減衰器を矢印Ａ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的上面図である。
図１１は図９に示す可変光減衰器を矢印Ｂ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的側面図である。
図１２は図９に示す可変光減衰器の動作を説明すべく図９の矢印Ｂ方向から見たときの常光成分及び異常光成分に着目した光路を示す図である。
図１３は本発明の一実施形態としての反射型の可変偏光回転装置の構成を光路も併せて示す模式的斜視図である。
図１４は図１３に示す可変偏光回転装置の反射素子の動作を説明すべく反射素子の側面を示す模式図である。
図１５は図１３に示す反射型の可変偏光回転装置の変形例を示す模式的斜視図である。
図１６は図１３に示す反射型の可変偏光回転装置の要部構成を光路も併せて示す模式的斜視図である。
図１７は本発明の一実施形態としての反射型の可変光減衰器の構成を光路も併せて示す模式的斜視図である。
図１８は図１７に示す反射型の可変光減衰器を矢印Ａ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的上面図である。
図１９は図１７に示す反射型の可変光減衰器を矢印Ｂ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的側面図である。
図２０は図１７〜図１９に示す反射型の可変光減衰器の動作を説明すべく常光成分及び異常光成分の光路をそれぞれ示す模式的側面図である。
図２１は図２０の要部を拡大して示す図である。
図２２及び図２３は反射型の可変光減衰器においてシリンドリカルレンズを用いることの有用性を説明すべく構成要素の配置関係を示す模式的上面図である。
図２４は従来の可変偏光回転装置の構成を光路も併せて示す模式的斜視図である。
図２５は従来の可変光減衰器の構成を光路も併せて示す模式的斜視図である。
図２６は図２５に示す可変光減衰器の動作を説明すべく常光成分及び異常光成分の光路を示す模式的側面図である。
図２７は従来の反射型の可変光減衰器の構成を示す模式的斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】  （Ａ）可変偏光回転装置の説明
図１は本発明の一実施形態としての可変偏光回転装置の構成を示す模式的斜視図で、この図１に示す可変偏光回転装置は、入力光ファイバ１，入力コリメートレンズ２，入力シリンドリカルレンズ（ラインフォーカスレンズ）３，可変ファラデー回転子４，出力シリンドリカルレンズ（ラインフォーカスレンズ）５，出力コリメートレンズ６，出力光ファイバ７及び可変電流源８をそなえて構成され、上記可変ファラデー回転子（以下、単に「ファラデー回転子」ともいう）４が、さらにファラデー素子（磁気光学結晶）４１，磁界発生手段としての永久磁石４２，４３，電磁石４４，４５をそなえて構成されている。
ここで、上記の入力光ファイバ１は、入力光を伝播するものであり、入力コリメートレンズ（入力コリメータ）２は、この入力光ファイバ１から出射された光をコリメートするものであり、入力シリンドリカルレンズ（第１の集光手段）３は、この入力コリメートレンズ２から出射されるコリメート光を線状に（光波面の一方向のみを）集光するもので、ここでは、図１中に示すＸ軸方向にコリメート光が集光されるようになっている。
また、ファラデー回転子４は、上記入力シリンドリカルレンズ３から出射される光の偏光状態を前述した原理に従って回転させるもので、ガーネット単結晶などの磁気光学結晶４１の中心が入力シリンドリカルレンズ３の焦点位置付近に位置するように配置され、この磁気光学結晶４１に対して、永久磁石４２，４２により光線と平行に永久磁界が、電磁石４４，４５により光線とほぼ垂直且つ入力シリンドリカルレンズ３の集光方向（図１におけるＸ軸方向）に電磁界がそれぞれ印加されるようになっている。
なお、この場合も、永久磁界は磁気光学結晶４１の磁化を飽和させるに足る磁界強度とし、電磁石４４，４５による印加電磁界強度は、制御手段としての可変電流源８が外部からの制御信号に基づいて電磁石４４，４５のコイルに流れる電流を調整することで制御される。また、永久磁石４２，４３も、実用的なものは一般に不透明なので、それぞれ、光路を妨げない形状（例えば、中空構造）になっている。
これにより、永久磁界によってファラデー回転子４（磁気光学結晶４１）の磁化は飽和しているので、電磁石４４，４５による電磁界印加によって磁化ベクトルの方向は変わるが大きさは変わらない。この結果、ファラデー回転量は光線と平行な磁化ベクトルの成分で決定されるため、電磁界印加によりファラデー回転量を制御することが可能となる。
さらに、出力シリンドリカルレンズ（出力コリメータ）５は、その配置位置（ファラデー回転子４からの距離）によって、入射光を集光したり、コリメートしたりすることが可能なもので、この場合は、ファラデー回転子４から出射される光（磁気光学結晶４１を透過し発散する光）がコリメートされるように配置されている。
また、出力コリメートレンズ（第２の集光手段）６は、この出力シリンドリカルレンズ５から出射される光を集光して出力光ファイバ７に結合させるものであり、出力光ファイバ７は、出力コリメートレンズ６から集光した出力光を伝播するものである。なお、シリンドリカルレンズ３，５のレンズ材料は、一般に使用されているＳＦＳ０１，ＢＫ７等のガラス材料でよい。また、その焦点距離ｆは自由に設定できるが、ここでは、例えばｆ＝１．８ｍｍのレンズを使用している。
以上のような構成により、この図１に示す可変偏光回転装置では、入力光ファイバ１から出射された光が、入力コリメートレンズ２によってコリメートされ、入力シリンドリカルレンズ３によって集光されたのち、ファラデー回転子４の磁気光学結晶４１に入射し、そこで電磁石４４，４５による電磁界に応じた偏光回転を受けてから、出力シリンドリカルレンズ５によってコリメートされ、出力コリメートレンズ６によって集光されて出力光ファイバ７に結合される。
ここで、従来はファラデー回転子４の電磁石４４，４５間の距離が最低でも入射光のビーム径以上必要であるため、例えば４００μｍのビーム径の光線に対してはファラデー回転子幅（図１のＸ軸方向）を４４０μｍ程度、電磁石４４，４５間の距離を４６０μｍ程度にする必要があったが、本実施形態では、図２，図３及び図４に模式的に示すように、入力シリンドリカルレンズ３によりファラデー回転子４への入射光を一方向だけ（上記Ｘ軸方向に）線状に集光しているので、大幅にビーム径が小さくなり、例えば、ファラデー回転子幅を３５μｍ、電磁石４４，４５間の距離を４５μｍ程度にすることができ、従来の約１／１０にすることができる。
その結果、磁場抵抗が小さくなり、同じファラデー回転角を与えるのに印加磁界強度が従来よりも小さくて済むため、例えば、電磁石４４，４５のコイル巻線数を大幅に削減する等して、従来、ファラデー回転子４の容積の多くを占めていた電磁石４４，４５（コイル）を大幅に小型化することが可能となる。したがって、電磁石４４，４５自体の大幅な小型化を図って、ファラデー回転子４の大幅な小型化を実現することができる。
なお、図２は図１における要部（入力シリンドリカルレンズ３及びファラデー回転子４から成る部分）に着目した構成を光路も併せて示す模式的斜視図であり、図３はこの図２に示す構成を矢印Ａ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的上面図、図４は図２に示す構成を矢印Ｂ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的側面図である。
また、上述した入力シリンドリカルレンズ３及び出力シリンドリカルレンズ５は、例えば図５に模式的に示すように、それぞれ入射光を点状に集光する入力点集光レンズ３′及び出力点集光レンズ５′に代えても、上記と同様の作用効果を得ることができる。ただし、この場合は、点集光レンズ３′で点状に集光した光がファラデー回転子４（磁気光学結晶４１）を通過するため、電磁石４４，４５間の距離を小さくできるだけでなく、電磁石４４，４５の磁気光学結晶４１と対向する面の断面積も小さくできるので、ファラデー回転子４のさらなる小型化を図ることが可能である。
（Ｂ）可変光減衰器の説明
次に、以下では、上述した可変ファラデー回転子４を利用した可変偏光回転装置の応用である可変光減衰器の実施形態について説明する。
図６は上述した可変ファラデー回転子４を利用した可変光減衰器の構成を光路も併せて示す模式的斜視図、図７はこの図６に示す可変光減衰器を矢印Ａ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的上面図、図８は図６に示す可変光減衰器を矢印Ｂ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的側面図である。
これらの図６，図７及び図８に示すように、本実施形態の可変光減衰器も、入力光ファイバ１，入力コリメートレンズ２，入力シリンドリカルレンズ３，ファラデー回転子４，出力シリンドリカルレンズ５，出力コリメートレンズ６，出力光ファイバ７及び可変電流源８をそなえて構成されるが、ここでは、入力側の永久磁石４２と磁気光学結晶４１との間に偏光子（又は第１の複屈折板）９が設けられるとともに、磁気光学結晶４１と出力側の永久磁石４３との間に検光子（又は第２の複屈折板）１０が設けられている。なお、以下において、既述の符号と同一符号を付して示すのはそれぞれ特に断らない限り既述のものと同一もしくは同様のものである。
ここで、上記の偏光子９及び検光子１０は、それぞれ、図６中のＹＺ平面においてテーパ状（くさび形状）の複屈折性結晶（例えば、ルチル等）により構成され、入射光のうち所定の偏波面を有する直線偏波を選択的に透過するもので、偏光子９の頂部及び底部がそれぞれ検光子１０の底部及び頂部に対向し（図６では偏光子９がくさび形状の長辺側を下にして設置され、検光子１０が短辺側を下にして設置されている）、且つ、これら両複屈折性結晶の光学軸（紙面に垂直な平面内に存在する）が互いに垂直となるように配置されている。
なお、本例では、コリメートレンズ２，６，シリンドリカルレンズ３，５のいずれも焦点距離ｆ＝４．０ｍｍのレンズを使用している。従って、この場合、入力光ファイバ１（出力光ファイバ７）から入力コリメートレンズ２（出力コリメートレンズ６）までの距離およびシリンドリカルレンズ３，５からファラデー回転子４（磁気光学結晶４１）の中心位置までの距離はそれぞれ約４ｍｍとなる。
上述のごとく構成された本実施形態の可変光減衰器では、入力光ファイバ１から出射された光がまず入力コリメートレンズ２にてコリメートされた後、磁気光学結晶４１の前段において予め入力シリンドリカルレンズ３で集光（図６のＸ軸方向に線状に集光）される（特に、図７参照）。これにより、本例の場合も、ファラデー回転子幅及び電磁石４４，４５間の距離を従来よりも大幅に削減することができる。
そして、入力シリンドリカルレンズ３を出射した光は、偏光子９及び検光子１０により、図２６を用いて前述した原理と同様にして、常光成分と異常光成分とに分離し、それぞれファラデー回転子４により電磁石４４，４５の印加電磁界に応じた偏波面の回転を受け、これにより、当該印加電圧に応じて出力光ファイバ７のコアに結合する光量が変化する。
このように、本実施形態によれば、ファラデー回転子４を利用して可変光減衰機能を実現する可変光減衰器において、磁気光学結晶４１の前段にシリンドリカルレンズ３を設けることにより、入射光を磁気光学結晶４１の前段において予めシリンドリカルレンズ３で集光するので、ファラデー回転子幅及び電磁石４４，４５間の距離を従来よりも大幅に削減することができ、可変光減衰器の小型化を図ることができる。
なお、図６により上述した構成において、シリンドリカルレンズ３，５の代わりに例えば図９に示すようにそれぞれ点集光レンズ３′，５′を適用することも可能である。この場合の可変光減衰器を矢印Ａ方向から見たときの構成を光路も併せて図１０（模式的上面図）に、矢印Ｂ方向から見たときの構成を光路も併せて図１１（模式的側面図）に、矢印Ｂ方向から見たときの常光成分及び異常光成分に着目した光路を図１２に示す。
ただし、この場合、（入力）点集光レンズ３′は、偏光子９の後段（磁気光学結晶４１の前段）に配置され、（出力）点集光レンズ５′は、検光子１０の前段（磁気光学結晶の後段）に配置される。また、偏光子９及び検光子１０は、この場合は共にくさび形状の長辺側を下（図９の矢印Ａ方向）に設置する。
なお、このように、点集光レンズ３′，５′を適用する場合に偏光子９及び検光子１０との配置関係が変わるのは次のような理由による。即ち、シリンドリカルレンズ３，５を適用する場合と同位置に点集光レンズ３′，５′を配置すると、入射光に角度変化を生じさせる偏光子９及び検光子１０を透過する光が全方向において集光過程となり、点集光ビームは、角度が多少変わっても出力光ファイバ７に集光される位置はほとんど変わらない（角度トレランスが緩い）ため、減衰させることができないからである。
そこで、点集光ビームではなくコリメート光の段階で偏光子９及び検光子１０で角度変化が生じるよう、点集光レンズ３′の前段に偏光子９、点集光レンズ５′の後段に検光子１０が配置されるのである。
以上のような構成により、図９に示す可変光減衰器では、図１２に模式的に示すような光路を辿って常光成分と異常光成分とが進むことになり、この場合も、電磁石４４，４５による印加電磁界の変化に応じて、出力光ファイバ７のコアに結合する光量が変化する。そして、ファラデー回転子４（磁気光学結晶４１）の前段に点集光レンズ３′を設けて、磁気光学結晶４１への入射光を予め点状に集光する（図１０及び図１１参照）ので、本例の場合も、ファラデー回転子幅及び電磁石４４，４５間の距離を従来よりも大幅に削減して、可変光減衰器の大幅な小型化を図ることができる。
（Ｃ）反射型の可変偏光回転装置の説明
次に、以下では、反射型の可変偏光回転装置の実施形態について説明する。
図１３は本発明の一実施形態としての反射型の可変偏光回転装置の構成を光路も併せて示す模式的斜視図で、この図１３に示す可変偏光回転装置は、入力光ファイバ１と、入力コリメートレンズ２と、入力シリンドリカルレンズ３と、磁気光学結晶４１，永久磁石４２，４３及び電磁石４４，４５をそなえて成る可変ファラデー回転子４と、磁気光学結晶４１の後段（永久磁石４３の前段）に設けられた反射素子１１と、出力シリンドリカルレンズ５と、出力コリメートレンズ６と、出力光ファイバ７と、可変電流源８とをそなえて構成されている。
ここで、この場合も、入力光ファイバ１は、入力光を伝播するものであり、入力コリメートレンズ（入力コリメータ）２は、この入力光ファイバ１から出射される光をコリメートするものであり、入力シリンドリカルレンズ３は、この入力コリメートレンズ２から出射される光を線状に集光して可変ファラデー回転子４（磁気光学結晶４１）に入射させるもので、この場合も、その焦点距離に磁気光学結晶４１の中心が位置するよう配置されている。
また、ファラデー回転子４は、前述したものと同様に、入力シリンドリカルレンズ３から出射される光の偏光状態を電磁石４４，４５による印加電磁界強度に応じて回転（変化）させるものであり、反射素子１１は、磁気光学結晶４１の出力側に設けられ、この磁気光学結晶４１を透過してくる光を反射して磁気光学結晶４１に戻すもので、ここでは、磁気光学結晶４１からの光を入力光路とは異なる方向〔例えば図１４に模式的に示すように、反射角度θをもって図１３のＺ軸（矢印Ａ）方向〕へ反射するようになっている。
なお、図１４に示すように、反射素子１１を磁気光学結晶４１に密着させる場合は磁気光学結晶４１の出力面に誘電体多層膜等から成る反射膜を形成することで実現できる。勿論、密着させずに反射素子１１と磁気光学結晶４１との間に空気その他の光学媒質が介在していてもよい。
さらに、出力シリンドリカルレンズ（出力コリメータ）５は、反射素子１１により反射され磁気光学結晶４１を再び透過した反射光をコリメートするものであり、出力コリメートレンズ６は、この出力シリンドリカルレンズ５から出射される光を集光するもので、その焦点距離が出力光ファイバ７のコアに位置するよう配置されている。なお、コリメートレンズ２，６の焦点距離ｆはそれぞれ例えば４ｍｍ，シリンドリカルレンズ３，５の焦点距離ｆはそれぞれ例えば１．８ｍｍである。
上述のごとく構成された本実施形態の反射型の可変偏光回転装置では、入力光ファイバ１から出射された光が入力コリメートレンズ２に入射し、コリメートレンズ２でコリメートされた後、入力シリンドリカルレンズ３に入射して、入力シリンドリカルレンズ３で予め図１３のＸ軸方向に線状に集光されて、ファラデー回転子４（磁気光学結晶４１）に入射する。
そして、ファラデー回転子４に入射した光は、磁気光学結晶４１において電磁石４４，４５による印加電磁界強度に応じてその偏波面が回転して、磁気光学結晶４１を透過した後、反射素子１１で反射して再度磁気光学結晶４１に入射する。この反射光は、磁気光学結晶４１において、入射光と実質的に同じ量のファラデー回転角が同じ回転方向で与えられることになる。
したがって、磁気光学結晶４１自体の厚み（図１３のＸ軸方向）を従来よりも実質的に半減することができ、しかも、この場合は、磁気光学結晶４１に入射する光をシリンドリカルレンズ３で予め図１３のＸ軸方向に線状に集光しているので、ファラデー回転子幅及び電磁石４４，４５間の距離をさらに削減して、ファラデー回転子４の小型化を図ることができる。
そして、磁気光学結晶４１を透過した反射光は、出力シリンドリカルレンズ５でコリメートされた後、出力コリメートレンズ６で集光されて、出力光ファイバ７のコアに結合する。
なお、磁気光学結晶４１から反射素子１１への入射光と反射素子１１から磁気光学結晶４１への反射光とが成す角度（反射角度；図１４参照）θは、０度であってもよい。この場合は、入射光から反射光を空間的に分離するために例えば光サーキュレータを用いればよい。
また、さらなる可変偏光回転装置の小型化，部品点数の削減化を図る手段として、例えば図１５に模式的に示すように、上述した入力コリメートレンズ２と出力コリメートレンズ６を１つのコリメートレンズ２６により共有化し、入力シリンドリカルレンズ３と出力シリンドリカルレンズ５を１つのシリンドリカルレンズ３５により共有化してもよい（かかる共用化は上記反射角度θが小さい（例えば５°程度）ほど容易である）。勿論、いずれか一方の組のレンズのみを共用化することも可能である。そして、いずれの場合も、入力光ファイバ１及び出力光ファイバ７付きの２芯フェルール１７を用いることができる。
さらに、本発明の原理としては、例えば図１６に模式的に示すように、入力シリンドリカルレンズ３，ファラデー回転子４（磁気光学結晶４１，永久磁石４２，４３，電磁石４４，４５）及び反射素子１１から成る部分を含んでいれば、反射型の可変偏光回転装置は実現される（図１３の構成において、コリメートレンズ２，６を不要にしてよいし、出力シリンドリカルレンズ５を不要にしてもよい）。
（Ｄ）反射型の可変光減衰器の説明
次に、以下では、上述した反射型の可変偏光回転装置の応用である反射型の可変光減衰器の実施形態について説明する。
図１７は本発明の一実施形態としての反射型の可変光減衰器の構成を光路も併せて示す模式的斜視図、図１８はこの図１７に示す可変光減衰器を矢印Ａ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的上面図、図１９は同じく矢印Ｂ方向から見たときの構成を光路も併せて示す模式的側面図である。
これらの図１７〜図１９に示すように、本実施形態の反射型の可変光減衰器は、２芯フェルール１７，コリメートレンズ２６，シリンドリカルレンズ３５，ファラデー回転子４（磁気光学結晶４１，永久磁石４２，４３，電磁石４４，４５），偏光子兼検光子９１，反射素子１１及び可変電流源８をそなえて構成されている。つまり、本可変光減衰器は、これらの図１７〜図１９から分かるように、図１５により上述した反射型の可変偏光回転装置の構成を基本として、シリンドリカルレンズ３５と磁気光学結晶４１との間に、前述の偏光子（第１の複屈折板）９と検光子（第２の複屈折板）１０の機能を兼用する偏光子兼検光子９１を配置した構成になっているのである。
なお、この偏光子兼検光子９１も、図１７中のＹＺ平面においてテーパ（くさび）形状を有する複屈折性結晶（例えば、ルチル等）を使用している。
このような構成を採ることにより、本装置では、シリンドリカルレンズ３５で予めファラデー回転子４（磁気光学結晶４１）に入射する光を線状に集光することにより、ファラデー回転子幅及び電磁石４４，４５間距離を従来よりも大幅に削減しつつ、反射型の可変光減衰器を実現することができる。
即ち、図２０に示すように、図１７の矢印Ｂ方向から見た光路の場合、入力光ファイバ１を出射して、コリメートレンズ２６でコリメートされた光線はシリンドリカルレンズ３５を透過した後も、コリメート光のままであり、この光線が偏光子兼検光子９１に入射すると、常光成分ｏと異常光成分ｅとに偏光分離される。このように偏光分離した２本の光線ｏ，ｅはそれぞれファラデー回転子４（磁気光学結晶４１）で偏光回転され、反射素子１１で反射された後、再びファラデー回転子４（磁気光学結晶４１）を通過して偏光回転を受ける。
ここで、往復で受けた偏光回転量が９０°のとき、復路にて偏光子兼検光子９１に入射する際の偏光状態は、図２１において、往路における常光成分ｏが異常光成分ｏｅ、往路における異常光成分ｅが常光成分ｅｏとなる。この場合、光線ｏｅと光線ｅｏとは略平行となるため、これらの２本の光線を同時にコリメートレンズ２６で集光して出力光ファイバ７に結合させることが可能となる。
一方、往復で受けた偏光回転量が０°のとき、復路にて偏光子兼検光子９１に入射する際の偏光状態は、図２１において、往路における常光成分ｏが再び常光成分ｏｏ、往路における異常光ｅは再び異常光成分ｅｅとなる。この場合、光線ｏｏと光線ｅｅとは、互いに平行とならず、さらに光線ｏｅ，ｅｏ共に平行とならないため、光線ｏｅおよび光線ｅｏが出力光ファイバ７のコアに結合される光学系では、両者共に出力光ファイバ７のコアに結合されず、出力光ファイバ７のクラッドから放射される。
したがって、往復で受けた偏光回転量が０〜９０°の間のときは、回転量に応じて、０°回転時の光路分離と９０°回転時の光路分離が生じるため、電磁界強度の制御（可変電流源８の制御）により出力光ファイバ７への結合率を制御することが可能になる。
なお、上述した構成において、例えば図２２に示すように、コリメートレンズ２６の焦点距離をｆ１、シリンドリカルレンズ３５の焦点距離をｆ２、コリメートレンズ２６とシリンドリカルレンズ３５との間の距離をαとすると、ｆ１＝ｆ２＋αとなる。
ここで、各素子の配置は、上記のようにシリンドリカルレンズ３５を使用する場合、上述した構成、即ち、入力側から順に、２芯フェルール１７，コリメートレンズ２６，シリンドリカルレンズ３５，偏光子兼検光子９１，ファラデー回転子４，反射素子１１という配置の他に、例えば図２３に示すように、シリンドリカルレンズ３５と偏光子兼検光子９１の位置を入れ替えても可変減衰が可能である。
しかし、上記のようにｆ１＝ｆ２＋αであることから、シリンドリカルレンズ３５として同じ焦点距離のレンズを使用した場合でも、図２３に示す配置ではコリメートレンズ２６とシリンドリカルレンズ３５との間に偏光子兼検光子９１を配置しなければならないため、α＜α′となる。従って、ｆ１＜ｆ１′となる。
このようにコリメートレンズ２６の焦点距離が大きくなるとコリメートビーム径φも大きくなり（図２３のφ′参照）、ビーム径φが大きくなるとファラデー回転子４（磁気光学結晶４１）に入射する光の開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）が大きくなる。その結果、ファラデー回転子幅（電磁石４４，４５間の距離）を大きくしなければならなくなるので、電磁石４４，４５の小型化が図りにくくなり、ファラデー回転子４の小型化が図りにくくなる。従って、図２２に示す配置がより有利である。
なお、上記のシリンドリカルレンズ３５の代わりに、図５や図９により前述したような点集光レンズ３′を用いる場合、可変減衰機能を付加するためには図２３に示す配置しか採り得ない。なぜなら、シリンドリカルレンズ３５を使用する場合は、図２２及び図２３のいずれの配置でも、コリメートレンズ２６と反射素子１１との間はコリメート光が伝播するので、くさび形状の偏光子兼検光子９１により光路の角度が変わるが、点集光レンズ３′を用いて図２２に示す配置を採ると、角度変化を生じさせる偏光子兼検光子９１を透過する光が全方向において集光過程であるため、角度が多少変わっても集光位置は殆ど変わらない（角度トレランスが緩い）からである。
しかしながら、図２３に示す配置は、上述したように好ましくないため、反射型の可変光減衰器を実現する場合は、シリンドリカルレンズ３５を用いて図２２に示す配置を採ることが非常に有利であるということになる。
また、上述した例では、図１５により上述した反射型の可変偏光回転装置の構成を基本とした場合について説明したが、例えば図１３に示す構成を基本構成として、シリンドリカルレンズ３，５の組と磁気光学結晶４１との間に、前述の偏光子９と検光子１０の機能を兼用する偏光子兼検光子９１を配置しても、上記と同様に可変光減衰器を実現できることはいうまでもない。
そして、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、本発明の可変偏光回転装置を光アイソレータやレーザモジュール等の他の光学装置を構成するために用いることもでき、その場合にも、光学装置の大幅な小型化を実現できる。
【産業上の利用可能性】  以上のように、本発明によれば、ファラデー回転子を構成する磁気光学結晶に入射する光を予めシリンドリカルレンズ等の集光手段を用いて集光するので、ファラデー回転子幅（電磁石間距離）を従来よりも大幅に削減して、電磁石自体の小型化を図り、ひいてはファラデー回転子の大幅な小型化を図ることができる。したがって、ファラデー回転子を用いる可変偏光回転装置や可変光減衰器等の光学装置の大幅な小型化を図ることができ、その有用性は極めて高いものと考えられる。
【図１】
2004029698.tif 000003
【図２】
2004029698.tif 000004
【図３】
2004029698.tif 000005
【図４】
2004029698.tif 000006
【図５】
2004029698.tif 000007
【図６】
2004029698.tif 000008
【図７】
2004029698.tif 000009
【図８】
2004029698.tif 000010
【図９】
2004029698.tif 000011
【図１０】
2004029698.tif 000012
【図１１】
2004029698.tif 000013
【図１２】
2004029698.tif 000014
【図１３】
2004029698.tif 000015
【図１４】
2004029698.tif 000016
【図１５】
2004029698.tif 000017
【図１６】
2004029698.tif 000018
【図１７】
2004029698.tif 000019
【図１８】
2004029698.tif 000020
【図１９】
2004029698.tif 000021
【図２０】
2004029698.tif 000022
【図２１】
2004029698.tif 000023
【図２２】
2004029698.tif 000024
【図２３】
2004029698.tif 000025
【図２４】
2004029698.tif 000026
【図２５】
2004029698.tif 000027
【図２６】
2004029698.tif 000028
【図２７】
2004029698.tif 000029
【国際調査報告】
2004029698.tif 000030
2004029698.tif 000031
2004029698.tif 000032