(57)【要約】【課題】消費電力の増大や装置規模の増大を抑制しつつ高速動作を可能として、装置設計の自由度を向上させる。【解決手段】永久磁石２単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石と、発生する磁界の大きさを可変しうる電磁石３と、永久磁石２および電磁石３で発生する磁界の相互作用により生じる相互作用磁界が及ぶ位置に配置されて入力される光に対し前記相互作用磁界によりファラデー回転効果を生じさせるファラデー回転効果素子４と、をそなえ、電磁石３で発生させる磁界成分により、ファラデー回転効果素子４における前記相互作用磁界の大きさ及び方向を変化させて、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を変化させる。【選択図】図１
2007286367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石と、
発生する磁界の大きさを可変しうる電磁石と、
該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石および該電磁石で発生する磁界の相互作用により生じる相互作用磁界が及ぶ位置に配置されて、入力される光に対し前記相互作用磁界によりファラデー回転効果を生じさせるファラデー回転効果素子と、をそなえ、
該電磁石で発生させる磁界成分により、該ファラデー回転効果素子における前記相互作用磁界の大きさ及び方向を変化させて、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を変化させることを特徴とする、偏波制御装置。
【請求項２】
前記入力される光に生じさせるべきファラデー回転効果の量に応じて該電磁石で発生させる磁界成分を方向を含めて変化制御する制御部をそなえたことを特徴とする、請求項１記載の偏波制御装置。
【請求項３】
該ファラデー回転効果素子を通過した前記入力される光を反射させる反射部材が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の偏波制御装置。
【請求項４】
前記相互作用磁界とは直交する向きに、該ファラデー回転効果素子を飽和磁化させるバイアス磁場を印加するバイアス磁場印加部をそなえたことを特徴とする、請求項１記載の偏波制御装置。
【請求項５】
該電磁石が、磁極面となる面が該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石の一方の磁極面に対向するように配置されるとともに、
該ファラデー回転効果素子が、前記相互作用磁界として、該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石および該電磁石による当該対向する磁極面間に挟まれる面に実質的に平行な方向の磁界が及ぶ位置に配置されたことを特徴とする、請求項１記載の偏波制御装置。
【請求項６】
該電磁石における該永久磁石に対向する磁極の極性を当該永久磁石が該電磁石に対向する磁極と同一極性として前記相互作用磁界の大きさを増大させること及びその方向を変化させるにより、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を増大させることを特徴とする、請求項５記載の偏波制御装置。
【請求項７】
該電磁石が、該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石における一方の磁極側に一端が接触する第１コア部と、該第１コア部の他端が一端に接続されるとともに他端が該永久磁石の他方の磁極側に近接するように配置された第２コア部と、該第２コア部に設けられた巻線と、をそなえて構成され、
該ファラデー回転効果素子が、該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石の一方又は他方の磁極の近傍に配置され、
かつ、該巻線に流す電流により該電磁石で発生させる磁界成分を変化制御して、前記入力光が受けるファラデー回転効果の量を変化させることを特徴とする、請求項１記載の偏波制御装置。
【請求項８】
該電磁石で発生させる磁界成分を該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石で生じる磁界方向とは逆方向として前記相互作用磁界の大きさを増大させることにより、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を増大させることを特徴とする、請求項７記載の偏波制御装置。
【請求項９】
該電磁石が、磁極面となる面が該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石の一方の磁極面に対向するように配置されるとともに、
該ファラデー回転効果素子が、前記相互作用磁界として、該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石および該電磁石による当該対向する磁極面間に挟まれる面に実質的に直交する方向の磁界が及ぶ位置に配置されたことを特徴とする、請求項１記載の偏波制御装置。
【請求項１０】
該電磁石で発生させる磁界成分を該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石で生じる磁界方向と同一方向として前記相互作用磁界の大きさを増大させることにより、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を増大させることを特徴とする、請求項９記載の偏波制御装置。
【請求項１１】
光の偏波状態を回転制御させる偏波回転制御部と、該偏波回転制御部の前記光の伝搬方向における下流側に配置された波長板と、からなる偏波回転制御部・波長板対が、前記光の伝搬方向に沿って複数対タンデム配置されるとともに、該複数の偏波回転制御部・波長板対よりも前記光の伝搬方向の下流側にそなえられ、光の偏波状態を回転制御させる下流側偏波回転制御部をそなえたことを特徴とする、偏波操作装置。
【請求項１２】
該偏波回転制御部・波長板対をなす各偏波回転制御部又は該下流側偏波回転制御部が、入力される前記光に対し磁界によりファラデー回転効果を生じさせるファラデー回転効果素子と、該ファラデー回転効果素子における前記ファラデー回転効果を及ぼす前記磁界を発生させる電磁石と、をそなえたことを特徴とする、請求項１１記載の偏波操作装置。
【請求項１３】
該偏波回転制御部・波長板対をなす各偏波回転制御部および該下流側偏波回転制御部のうちの少なくとも一つが、請求項１〜１０のいずれか１項記載の偏波制御装置として構成されたことを特徴とする、請求項１１記載の偏波操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信，光信号処理，光計測等の分野において用いて偏波制御装置および偏波操作装置に関し、特に、光通信における高速の偏波スクランブラなどの構成要素として用いて好適の偏波制御装置および偏波操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファラデー回転子は、光の光軸方向に与えられる磁界によって、光の偏光状態が回転するファラデー効果を用いて、入力光の偏光状態を回転させる光デバイスであって、光アイソレータやサーキュレータのほか、偏波スクランブラなどに適用されている。偏波スクランブラとしては、偏波状態の回転量を変化させるように設定することが求められ、又、応答の高速化も求められている。
【０００３】
従来の偏波制御装置においては、単一磁区化による出力光の低損失化のためにバイアス用の一定の磁界を永久磁石で与える構成はあるが、ファラデー効果による偏光状態の回転量に直接関係がある光の光軸方向に与えられる磁界については、電磁石により発生される磁界を直接的に用いられるようになっている。
下記の特許文献１〜５に記載された技術においても、電磁石で発生する磁界によって、入力光に対して直接ファラデー効果を生じさせている。そして、電磁石をなすコイルへの電流を変化させることによって、電磁石で発生する磁界を変化させ、結果としてファラデー回転子を透過する光線に与えるファラデー効果の大きさを変化させるようになっている。
【０００４】
また、ファラデー回転効果を用いた偏波スクランブラとしては、２個または４個のファラデー回転子の間に１個の波長板を挟んだ構成のものが知られている（例えば上述の特許文献３又は特許文献４参照）。
【特許文献１】特公平６−９０８２号公報
【特許文献２】特許第２８１５５０９号公報
【特許文献３】特開平９−６１７７２号公報
【特許文献４】特開平９−２１１４０５号公報
【特許文献５】特開２００５−９９７３７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、上述のごとき電磁石によって、光の光軸方向に印加させる磁界を変化させるのみでは、光学系に対して磁界付与のための構成を追加して装置を設計する際に、電磁石の形状によって特定される磁界印加方向に沿って光軸を据える必要があるため、偏波制御装置としての設計の自由度に制約が生じる場合がある。
また、電磁石において磁界変化量を増大させるためには、電磁石の巻線（コイル）の巻き数を増大させるか、巻線に導通させる電流の値を増大させることが考えられるが、巻線の巻き数を増大させるとコイルのインダクタンスが増大するために高速動作させることが困難になるほか、装置規模の増大を避けることができない。一方、電流を増大させる場合には、巻線を多くする必要がなくなるためにインダクタンスの増大を抑制させることができるので高速動作が可能となるものの、消費電力の増大を避けることができない。
【０００６】
したがって、巻線の巻き数の増やすことでも巻線に導通させる電流を増大させることでも装置設計の支障となる要素があるために、この点からも、偏波制御装置としての設計の自由度に制約が生じる場合が想定される。
また、特許文献３又は４に記載されているような、２個又は４個のファラデー回転子の間に１個の波長板を挟んだ構成の偏波スクランブラでは、充分に多様な偏波状態を実現できなかった。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、消費電力の増大や装置規模の増大を抑制しつつ高速動作を可能として、装置設計の自由度を向上させることができるようにした、偏波制御装置を提供することを目的とする。
さらに、多様な偏波状態を実現する偏波操作装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明の偏波制御装置は、永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石と、発生する磁界の大きさを変化しうる電磁石と、該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石および該電磁石で発生する磁界の磁束分布の変化を含む相互作用により生じる相互作用磁界が及ぶ位置に配置されて、入力される光に対し前記相互作用磁界によりファラデー回転効果を生じさせるファラデー回転効果素子と、をそなえ、該電磁石で発生させる磁界成分により、該ファラデー回転効果素子における前記相互作用磁界の大きさ及び方向を変化させて、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を変化させることを特徴としている。
【０００９】
また、前記入力される光に生じさせるべきファラデー回転効果の量に応じて該電磁石で発生させる磁界成分を方向を含めて変化制御する制御部をそなえることとしてもよい。
さらに、該ファラデー回転効果素子を通過した前記入力される光を反射させる反射部材を設けることもできる。
さらに、前記相互作用磁界とは直交する向きに、該ファラデー回転効果素子を飽和磁化させるバイアス磁場を印加するバイアス磁場印加部をそなえることとしてもよい。
【００１０】
また、該電磁石を、磁極面となる面が該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石の一方の磁極面に対向するように配置されるとともに、該ファラデー回転効果素子を、前記相互作用磁界として、該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石および該電磁石による当該対向する磁極面間に挟まれる面に実質的に平行な方向の磁界が及ぶ位置に配置することもできる。
【００１１】
この場合においては、該電磁石における該永久磁石に対向する磁極の極性を当該永久磁石が該電磁石に対向する磁極と同一極性として前記相互作用磁界の大きさを増大させること及びその方向を変化させるにより、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を増大させることとしてもよい。
また、該電磁石を、該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石における一方の磁極側に一端が接触する第１コア部と、該第１コア部の他端が一端に接続されるとともに他端が該永久磁石の他方の磁極側に近接するように配置された第２コア部と、該第２コア部に設けられた巻線と、をそなえて構成し、該ファラデー回転効果素子を、該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石の一方又は他方の磁極の近傍に配置し、かつ、該巻線に流す電流により該電磁石で発生させる磁界成分を変化制御して、前記入力光が受けるファラデー回転効果の量を変化させることもできる。
【００１２】
この場合においては、該電磁石で発生させる磁界成分を該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石で生じる磁界方向とは逆方向として前記相互作用磁界の大きさを増大させることにより、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を増大させることもできる。
さらに、該電磁石を、磁極面となる面が該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石の一方の磁極面に対向するように配置するとともに、該ファラデー回転効果素子を、前記相互作用磁界として、該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石および該電磁石による当該対向する磁極面間に挟まれる面に実質的に直交する方向の磁界が及ぶ位置に配置することもできる。
【００１３】
この場合においては、該電磁石で発生させる磁界成分を該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石で生じる磁界方向と同一方向として前記相互作用磁界の大きさを増大させることにより、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を増大させることとしてもよい。
また、本発明の偏波操作装置は、光の偏波状態を回転制御させる偏波回転制御部と、該偏波回転制御部の前記光の伝搬方向における下流側に配置された波長板と、からなる偏波回転制御部・波長板対が、前記光の伝搬方向に沿って複数対タンデム配置されるとともに、該複数の偏波回転制御部・波長板対よりも前記光の伝搬方向の下流側にそなえられ、光の偏波状態を回転制御させる下流側偏波回転制御部をそなえたことを特徴としている。
【００１４】
さらに、該偏波回転制御部・波長板対をなす各偏波回転制御部又は該下流側偏波回転制御部は、入力される前記光に対し磁界によりファラデー回転効果を生じさせるファラデー回転効果素子と、該ファラデー回転効果素子における前記ファラデー回転効果を及ぼす前記磁界を発生させる電磁石と、をそなえることとしてもよい。
また、該偏波回転制御部・波長板対をなす各偏波回転制御部および該下流側偏波回転制御部のうちの少なくとも一つが、上述の偏波制御装置として構成することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明によれば、電磁石で発生させる磁界成分により、ファラデー回転効果素子における相互作用磁界の大きさを変化させて、入力される光が受けるファラデー回転効果の量を変化させることで、消費電力の増大や装置規模の増大を抑制しつつ高速動作を可能とするとともに、永久磁石の磁力や種類、要素間の空間配置などの項目を設計パラメータにすることができるので、従来技術の場合よりも偏波制御装置としての設計にあたってより広い自由度を得ることが可能になる。
【００１６】
また、偏波回転制御部により、任意の偏波状態を電磁石に対する駆動電流の制御によって高速な応答特性をもって、従来技術よりも多様な偏波状態を実現することができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
なお、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題，その技術的課題を解決する手段及び作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなる。
〔Ａ１〕第１実施形態の説明
図１（ａ）は本発明の第１実施形態にかかる偏波制御装置の構成例を示す模式的斜視図である。この図１（ａ）に示す偏波制御装置１は、永久磁石２，Ｌ字型の電磁石３およびファラデー回転子４をそなえるとともに、バイアス用の一対の永久磁石５およびヨーク６をそなえている。永久磁石２としては、例えばＮｄ磁石，Ｓｍ−Ｃｏ磁石などの希土類の磁石や、フェライト磁石、アルニコ磁石、その他、これらの材質のいずれかからなる永久磁石粉末を含有する高分子材料を母体とするボンド系磁石を用いることができる。
【００１８】
電磁石３は、例えばフェライト部材からなるＬ字型のコア部材３ａをそなえるとともに、Ｌ字型をなす一辺のコア部材３ａの部分に導線が巻かれてなる巻線（コイル）３ｂが備えられている。そして、この巻線３ｂに流す電流を変化させることによって、巻線３ｂの開口面方向に発生する磁界の大きさを変化させることができるようになっている。
なお、上述の永久磁石２のために特に希土類磁石を適用する場合には、磁極に磁化しうる部品を付加したものを永久磁石２として構成することもできる。この場合には、図２（ａ），図２（ｂ）に示すように、永久磁石２は、永久磁石体２ａと磁極に磁化しうる部品としてのポールピース２ｂにより構成することができる。第１実施形態のみならず他の実施形態における永久磁石についても同様に構成することができる。
【００１９】
たとえば、希土類磁石等のごとき永久磁石体２ａに、ポールピース２ｂを付加することにより、上述の巻腺３ｂの開口面方向に発生する磁界の大きさの変化の度合いを永久磁石体２ａ単体で用いる場合に比べて大きくさせることができる場合がある。永久磁石単体で内部の磁化を回転させやすい性質を持つ材質も確かにあるが、ポールピースを付加し、ポールピースを永久磁石の一部と考えると、永久磁石内部（ポールピース内部）の磁化を回転させ易くすることができる材質もある。この場合には、このように磁化を回転させ易くすると、電磁石３で発生する磁界と永久磁石２で発生する磁界との相互作用により形成される相互作用磁界の変化を大きくすることができる場合もある。
【００２０】
なお、上述のポールピースの材料としては、鉄、鉄を含む合金、鉄や鉄を含む合金の微粒子を高分子やセラミックなどの絶縁体に分散させた材料、フェライトなどを利用することができる。
さらに、巻線３ｂの開口面（巻線３ｂに電流が流れると磁界が発生する面）は、永久磁石２における一方の磁極（第１実施形態においてはＮ極）をなす磁極面２ｎに対向するように配置されている。即ち、巻線３ｂに流す電流を変化することによって、電磁石３が永久磁石２と対向している磁極面３ｃは、永久磁石２の対向磁極面２ｎと同一の極（Ｎ極）としたり、反対の極（Ｓ極）としたりすることができるようになっている。
【００２１】
なお、第１実施形態においては、後述するように入力光Ｌ１をファラデー回転効果により偏波回転させるために、入力光Ｌ１の光軸ＬＡに沿って与えられる磁界を、電磁石３で発生する磁界と永久磁石２で発生する磁界との相互作用により形成される相互作用磁界としている。これにより、偏波回転角度のダイナミックレンジを確保するために電磁石３の巻線３ｂに流す電流を過度に増大させたり、巻線３ｂの巻き数を応答速度に支障が生ずるほど増やしたりする必要がなくなる。
【００２２】
また、ファラデー回転子４は、永久磁石２および電磁石３で発生する磁界の相互作用により生じる上述の相互作用磁界が及ぶ位置に配置されて、上述の相互作用磁界により入力光Ｌ１にファラデー回転効果を生じさせるファラデー回転効果素子であり、Ｙ（イットリウム）鉄ガーネット、Ｂｉ置換鉄ガーネットなどの鉄ガーネット材料を用いることができる。
【００２３】
ファラデー回転子４の配置位置としては、相互作用磁界として、永久磁石２および電磁石３による当該対向する磁極面２ｎ，３ｃ間に挟まれる面に実質的に平行な方向の磁界が及ぶ位置に配置されるようになっている。第１実施形態における偏波制御装置１においては、偏波制御対象となる入力光Ｌ１の光軸ＬＡは、上述の磁極面２ｎ，３ｃ間に挟まれる面を含むようになっており、ファラデー回転子４についても、この入力光Ｌ１の光軸ＬＡ上に配置される。
【００２４】
言い換えれば、ファラデー回転子４は、上述の磁極面２ｎ，３ｃ間の近傍に現れる電磁石コア部の磁気抵抗変化を含む相互作用により、光軸ＬＡに沿った方向（少なくとも入力光Ｌ１の伝搬方向と同じもしくは反対の方向）の磁界を受けることができるように、磁極面２ｎ，３ｃ近傍の光軸ＬＡ上の位置に配置される。第１実施形態においては、ファラデー回転子４は、磁極面２ｎ，３ｃの間の空間を通過する入力光Ｌ１の光軸ＬＡの延長上における磁極面２ｎ，３ｃ近傍位置に配置される。
【００２５】
これにより、偏波制御対象となる入力光Ｌ１が光軸ＬＡに沿ってファラデー回転子４に入射されると、このファラデー回転子４を透過し出力光Ｌ２として出射されるが、このとき、入力光Ｌ１の偏波状態を、永久磁石２と電磁石３との相互作用磁界によって、ファラデー回転効果によって所期の回転量だけ偏波回転させたものを上述の出力光Ｌ２とすることができる。
【００２６】
また、一対のバイアス用永久磁石５は、入力光Ｌ１についての偏波制御の際の損失を低減させるために、ファラデー回転子４に入射される入力光Ｌ１の光軸ＬＡに対して、そして光軸ＬＡに沿った永久磁石２および電磁石３との相互作用磁界に対して、実質的に垂直方向の磁界（望ましくはファラデー回転子の飽和磁化）を与えるものである。換言すれば、バイアス用永久磁石５により、上述の電磁石３の電流のオンオフにかかわらず、ファラデー回転効果をもたらす（光軸ＬＡに沿った）有効磁界成分に実質的に垂直となる方向に、ファラデー回転子４を飽和磁化するだけの磁界を与えるようになっている。
【００２７】
このために、バイアス用永久磁石５は、光軸ＬＡ方向からみたファラデー回転子４における両側に配置することができる。このバイアス用永久磁石５についても、上述の永久磁石２と同様の材質のものを適用することが可能である。尚、ヨーク６は、バイアス用永久磁石５が持つ磁界の低下を防ぐための軟鉄板やフェライトであり、このヨーク６により、入力光Ｌ１の光軸ＬＡに対して垂直方向の磁界成分の飽和化を支援する。
【００２８】
したがって、上述のバイアス用永久磁石５およびヨーク６により、永久磁石２および電磁石３による相互作用磁界とは直交する向きに、ファラデー回転子４を飽和磁化させるバイアス磁場を印加するバイアス磁場印加部を構成する。また、バイアス用磁石は、ヨーク６を用いずに図１２のギャップを有するドーナッツ形の磁石を用いても良い。
さらに、制御部７は、上述の巻線３ｂに流すべき電流の方向および大きさを制御するものであり、これにより、入力光Ｌ１に生じさせるべきファラデー回転効果の量（入力光Ｌ１の偏波回転量）に応じて電磁石３で発生させる磁界成分を変化制御することができるようになっている。
【００２９】
上述のごとく構成された第１実施形態にかかる偏波制御装置１においては、電磁石３をなす巻線３ｂに流す電流を制御することにより、ファラデー回転子４に入射される入力光Ｌ１の光軸ＬＡ方向の磁界の大きさと向きを変化させることができ、これにより、ファラデー回転効果による入力光Ｌ１についての偏波回転量を制御することができるようになる。
【００３０】
図１（ｂ）は、第１実施形態における偏波制御装置１において、上述の巻線３ｂに流す電流変化に応じた磁界変化を説明するための図であって、図１（ａ）の側面方向から見た図である。制御部７による巻線３ｂを流れる電流の向きおよび大きさの制御を通じて、電磁石３の電流によって形成される電磁石３が成す磁極の向きと、永久磁石２の発生する磁極の向きとが同じ向きの関係となる場合、又は、電磁石３に電流を流さない場合には、電磁石３と永久磁石２との間の磁気抵抗は比較的少なく、永久磁石２が発生する磁束の大きな部分が電磁石３における透磁率が大きいコア部材３ａを流れる。このため、この場合には、ファラデー回転子４には図１（ｂ）中点線の矢印Ａ１の向きの磁束分布が大きくなる。尚、図１（ｂ）中、ＢＢはバイアス用永久磁石２による磁界の向きを示す。
【００３１】
すなわち、この図１（ｂ）に示すように、永久磁石２の電磁石３との対向磁極面２ｎの極性はＮ極であり、永久磁石２の発生する磁束の大きな部分が電磁石３の対向磁極面３ｃを通じて流れるので、当該電磁石３の対向磁極面３ｃの極性はＳ極、対向磁極面３ｃではない他端の磁極３ｄはＮ極となるように誘導される。これにより、電磁石３における他端の磁極３ｄから永久磁石２の対向磁極面２ｎではない他端の磁極（Ｓ極）２ｓに向けた矢印Ａ１方向の磁束分布が大きくなるのである。
【００３２】
この場合にはファラデー回転子４には、入射する入力光Ｌ１の光軸ＬＡに沿った方向の磁界成分は比較的少なくなるため（ファラデー回転子４を通過する磁束方向Ａ１′参照）、ファラデー回転子４を透過する光Ｌ１，Ｌ２が受けるファラデー回転効果は比較的少ない。
また、制御部７による巻線３ｂを流れる電流の向きおよび大きさの制御を通じて、電磁石３の電流方向が電磁石３が成す磁極の向きと、永久磁石２の発生する磁極の向きとが反対の向きとなる関係である場合には、電磁石３と永久磁石２との間の磁気抵抗は大きくなり、電磁石３のコア部材３ａを通過する永久磁石２の磁束の割合は減少して、対向磁極面２ｎ，３ｃに挟まれた空間Ｇの外側へ向かう磁束が発生する。このため、この場合には、ファラデー回転子４には前述の場合とは異なる実線の矢印Ａ２の向きの磁界がかかる。
【００３３】
このとき、電磁石３と永久磁石２との磁気抵抗が大きくなることにより発生する、対向磁極面２ｎ，３ｃに挟まれた空間Ｇの外側へ向かう磁束は、偏波回転対象となる入力光Ｌ１の光軸ＬＡに沿った方向のものが多くなる（ファラデー回転子４を通過する磁束方向Ａ２′参照）。このような空間Ｇの外側に向かう磁束をなす磁界を、電磁石３と永久磁石２との相互作用による磁界（相互作用磁界）として、入力光Ｌ１の偏波状態を回転させるために用いることで、入力光Ｌ１の偏波状態を回転させることができるようになる。この場合においては、ファラデー回転子４に入射される入力光Ｌ１は、磁界方向Ａ２′の磁界の大きさによって偏波状態が回転制御されて、ファラデー回転子４を透過して出力される。
【００３４】
このように、本発明の第１実施形態にかかる偏波制御装置１によれば、電磁石３で発生させる磁界成分により、ファラデー回転子４における相互作用磁界の大きさと向きを変化させて、入力される光が受けるファラデー回転効果の量を変化させることができるので、消費電力の増大や装置規模の増大を抑制しつつ高速動作を可能とし、従来技術の場合よりも設計自由度を向上させることができる。即ち、永久磁石２の磁力や種類、要素間の空間配置などの項目を設計パラメータにすることができるので、偏波制御装置１としての設計にあたってより広い自由度を得ることが可能になる。
【００３５】
たとえば、ファラデー回転効果を生じさせる磁界変化を、電磁石３により与えられる磁界のみならず、永久磁石２により与えられる磁界成分との相互作用で変化する相互作用磁界としているので、電磁石３によって発生する磁界成分を直接ファラデー回転効果のために用いる従来技術の場合に比べて、光軸方向に据えるべき磁界変化方向の設計自由度が増し、ひいては、光学系に対して磁気成分印加設備を追加して偏波制御装置を構成する際の装置設計の自由度を向上させることができる。
【００３６】
また、永久磁石２の磁束ベクトル分布を電磁石３の磁界で変化させることで、入力光Ｌ１の光軸方向の磁界成分を変化させるために、永久磁石２の磁束ベクトル分布の変化を利用することができるという自由度を新たに加えることができる。これにより、従来技術のように、電磁石３の磁界変化単独で光の偏波回転量を制御する場合よりも、大きな磁界変化を得ることが期待できるので、偏波回転量のダイナミックレンジの拡大に寄与することができるようになる。
【００３７】
さらに、入力光Ｌ１をファラデー回転効果により偏波回転させるために、入力光Ｌ１の光軸ＬＡに沿って与えられる磁界を、電磁石３で発生する磁界と永久磁石２で発生する磁界との相互作用により形成される相互作用磁界としているので、従来技術の場合のように、偏波回転角度のダイナミックレンジを確保するために電磁石３の巻線３ｂに流す電流を過度に増大させたり、巻線３ｂの巻き数を応答速度に支障が生ずるほど増やしたりする必要もなくなり、この点からも、従来技術において生じていた装置の設計自由度の制約を解消させることができる。
【００３８】
なお、上述の第１実施形態においては、ファラデー回転子４の配置位置として、入力光Ｌ１の伝搬方向に関して永久磁石２および電磁石３の対向磁極面２ｎ，３ｃの位置の下流側となる位置に配置されるようになっているが、本発明によればこれに限定されるものではなく、永久磁石２および電磁石３による当該対向する磁極面２ｎ，３ｃ間に挟まれる面に実質的に平行な方向の磁界が及ぶ位置であれば、例えば図３に示すように、入力光Ｌ１の伝搬方向に関して永久磁石２および電磁石３の対向磁極面２ｎ，３ｃの位置の上流側となる位置に配置されることとしてもよい。尚、図３中、図１（ｂ）と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。
【００３９】
〔Ａ２〕第１実施形態の第１変形例の説明
図４は本発明の第１実施形態の第１変形例にかかる偏波制御装置１Ａを示す模式的斜視図であり、図５は、図４に示す偏波制御装置１Ａにおいて、巻線３ｂに流す電流変化に応じた磁界変化と入出力光の光軸との関係について説明するための図であって、図４の側面方向から見た図である。この図４に示す偏波制御装置１Ａは、偏波制御対象となる入力光の導入の態様と偏波制御された出力光の出力態様が前述の第１実施形態の場合と異なっているが、それ以外の構成については前述の第１実施形態の場合と基本的に同様である。尚、図４，図５中において図１（ａ），図１（ｂ）と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。
【００４０】
ここで、図４に示す偏波制御装置１Ａは、前述の第１実施形態の場合と異なり、ファラデー回転子４における入力光Ｌ１が入射される面４ａとは反対側の面４ｂに、入力光Ｌ１を反射させるための反射部材８が形成されている。そして、図４，図５に示すように、Ｌ字型のコア部材３ａにおける巻線３ｂが巻かれていない一辺がのびている側、即ち図４中奥行側から入力光Ｌ１がファラデー回転子４に入射されると、この入力光Ｌ１については、ファラデー回転子４における光入射面４ａとは反対側面４ｂに形成された反射部材８で反射されて、当該入射面４ａから出力光Ｌ２として出射されるようになっている。
【００４１】
このとき、永久磁石２および電磁石３においては、ファラデー回転子４に対して前述の第１実施形態の場合と同様の相互作用磁界を与えているので、ファラデー回転子４においては、入力光について光軸に沿った方向の相互作用磁界の大きさに応じて偏波回転されて、出力光として当該入射面４ａを通じて出射することができる。
したがって、第１実施形態の第１変形例にかかる偏波制御装置１Ａにおいても、永久磁石２と電磁石３との相互作用磁界によって偏波回転制御を行なうことができるので、前述の第１実施形態の場合と同様の利点を得ることができるほか、偏波回転されるファラデー回転子４内の光路長を、図１（ａ）の場合よりもほぼ２倍にすることができるので、偏波回転制御のダイナミックレンジの拡大や、効率的な電流供給による偏波回転制御が可能となることが期待できる。
【００４２】
なお、上述の図４，図５の場合においては、反射部材８が形成されたファラデー回転子４を、Ｌ字型のコア部材３ａにおける巻線３ｂが巻かれていない一辺がのびている側、即ち対向磁極面２ｎ，３ｃに対して図４中奥行側に設けているが、本発明によればこれに限定されるものではなく、例えば図６に示すように、図４，図５の場合の配置位置に対し、対向磁極面２ｎ，３ｃによって挟まれた空間Ｇについて反対側となる位置に配置することとしてもよい。この場合においては、入力光Ｌ１は図４中の奥行き側とは反対側である手前側となる入射面４ａを通じて入射されて、入射面４ａとは反対側面４ｂに設けられた反射部材８で反射され、偏波制御された出力光Ｌ２を当該入射面４ａを通じて出力するようになっている。尚、図６中、図４，図５と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。また、バイアス用磁石は、ヨーク６を用いずに図１２のギャップを有するドーナッツ形の磁石を用いても良い。
【００４３】
〔Ａ３〕第１実施形態の第２変形例の説明
上述の図１（ａ）に示す偏波制御装置１又は図４に示す偏波制御装置１Ａにおいては、それぞれ図７又は図８に示す偏波制御装置１Ｂ，１Ｃのように、バイアス用永久磁石５およびヨーク６を除いて構成することとしてもよい。このようにしても、少なくとも電磁石３で形成される磁界方向と永久磁石２による磁界方向との相互作用によって形成される磁界方向により、入力光Ｌ１の偏波状態をファラデー回転効果により回転させて、出力光Ｌ２として出力することができるので、前述の第１実施形態の場合と同様の利点を得ることができる。
【００４４】
〔Ａ４〕
上述の第１実施形態および各変形例においては、永久磁石２および電磁石３の対向磁極面２ｎ，３ｃに挟まれた領域については空間Ｇとしているが、この永久磁石２および電磁石３における対向する磁極面２ｎ，３ｃ間には、例えば未飽和時の透磁率が１０以下となる他の公知の物質が介装されることとしてもよい。
【００４５】
〔Ｂ１〕第２実施形態の説明
図９は本発明の第２実施形態にかかる偏波制御装置１０の構成例を示す模式的斜視図であり、図１０は、第２実施形態における偏波制御装置１０において、電磁石１３における巻線１３ｂに流す電流変化に応じた磁界変化を説明するための図であって、図９における上面方向からみた図である。
【００４６】
この図９に示す偏波制御装置１０は、前述の第１実施形態の場合とは異なる配置を有する永久磁石１２，Ｌ字型の電磁石１３および制御部１７をそなえるとともに、反射部材８が一方の面４ｂに形成されたファラデー回転子４，バイアス用永久磁石５およびヨーク６をそなえている。永久磁石１２としては、前述の第１実施形態の場合と同様の材質のものを用いることができる。
【００４７】
ここで、第２実施形態にかかる偏波制御装置１０は、前述の図４における偏波制御装置１に比して、永久磁石１２，電磁石１３およびファラデー回転子４の配置関係が前述の第１実施形態の場合と異なっている。
そして、永久磁石１２および電磁石１３の配置関係の相違により、永久磁石１２および電磁石１３のそれぞれが発生する磁界の相互作用によって形成される（ファラデー回転子４が受ける）相互作用磁界の発生態様についても、前述の第１実施形態の場合と異なっている。但し、それ以外の構成については前述の第１実施形態の場合と基本的に同様である。尚、図９中において、図４と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。
【００４８】
ここで、電磁石１３はフェライト部材等からなるコア部材１３ａをそなえるとともに巻線１３ｂをそなえて構成され、巻線１３ｂに流す電流の向きおよび大きさを変化することによって、発生磁界の大きさと向きを変化しうるものである。又、コア部材１３ａは、前述の第１実施形態におけるもの（符号３ａ参照）と同様Ｌ字形状を有しており、このＬ字をなす各辺に対応する第１コア部１３ａ−１および第２コア部１３ａ−２をそなえている。
【００４９】
第１コア部１３ａ−１は、永久磁石１２における一方の磁極である例えばＮ極側に一端が接触するものであり、図９に示すものにおいては、第１コア部１３ａ−１の一端部１３ａａをなす端面が、Ｎ極における永久磁石端面１２ｎ近傍の側面端部１２ｎａに接着剤などを用いるか、たが状の冶具などを用いて当接するようになっている。又、第２コア部１３ａ−２は、第１コア部１３ａ−１をなす他端部１３ａｂが当該第２コア部１３ａ−２の一端部１３ａｃに接続されるとともに当該第２コア部１３ａ−２の他端部１３ａｄが永久磁石１２における他方の磁極である例えばＳ極側に近接するように配置されている。そして、巻線１３ｂについては第２コア部１３ａ−２に設けられている。なお、第１コア部１３ａ−１と第２コア部１３ａ−２は同一体である方が、この実施の形態では好適である。
【００５０】
上述の巻線１３ｂに電流が流れると、コア部材１３ａをなす両端部１３ａａ，１３ａｄをＮ又はＳの磁極として、Ｌ字型のコア部材１３ａに沿った方向に磁界が形成されるようになる。このとき、巻線１３ｂに流す電流（電流がゼロの場合を含む）を変化することによって、第１コア部１３ａ−１が永久磁石１２の一方の極（Ｎ極）側の一端と接触する端部１３ａａに着目すると、当該端部１３ａａが接触する側の磁極と同一の極（Ｎ極）としたり、反対の極（Ｓ極）としたりすることができるようになっている。このように電磁石１３で形成される磁極を反転させることにより、後述するように永久磁石１２と電磁石１３との相互作用によって形成される磁界を変化させることができるようになっている。
【００５１】
ところで、ファラデー回転子４は、永久磁石１２の一方又は他方の磁極（第２実施形態においては一方の磁極であるＮ極）の近傍に配置されている。これにより、巻線１３ｂに流す電流により電磁石１３で発生させる磁界成分を変化制御して、ファラデー回転子４に入射される入力光Ｌ１および反射された光Ｌ２にファラデー回転効果を及ぼす磁界、即ち永久磁石１２と電磁石１３との相互作用により形成される相互作用磁界の大きさを変化させるようにして、光Ｌ１，Ｌ２が受けるファラデー回転効果の量を変化させている。
【００５２】
また、ファラデー回転子４における永久磁石１２の磁極面１２ｎに対向する面には、反射部材８が形成されており、これにより、永久磁石１２の配置位置とは反対側から入力光Ｌ１１が入力されると、ファラデー回転子４の入射面４ａに入力されると、入射面４ａとは反対側面４ｂに形成された反射部材８で反射されて、出力光Ｌ１２として入射面４ａを通じて出射されるようになっている。
【００５３】
なお、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、ファラデー回転子４の入射面４ａに入射される入力光Ｌ１１とともに、反射部材８で反射されて入射面４ａを通じて出射される出力光Ｌ１２の光軸角度について、ファラデー回転効果のための有効磁界成分ＢＶおよびバイアス用永久磁石５によるバイアス磁界成分ＢＢの方向とともに示す図であって、図１１（ａ）は図９における側面方向から見た場合の図であり、図１１（ｂ）は図９と同様の斜め方向から見た場合の図であり、図１１（ｃ）は図９における上面方向から見た場合の図である。
【００５４】
この図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示すように、入力光Ｌ１１および出力光Ｌ１２の光軸は、永久磁石１２の磁極面１２ｎに垂直な一の面内に含まれるようになっており、これらの光Ｌ１１，Ｌ１２にファラデー回転効果を生じさせるべく、有効磁界成分ＢＶが作用するようになっている。換言すれば、偏波回転されるファラデー回転子４内の光路を、反射部材８を介した往復光路とすることができる。
【００５５】
さらに、図９に示す一対のバイアス用永久磁石５は、入力光Ｌ１についての偏波制御の際の損失を低減させるために、ファラデー回転子４に入射される入力光Ｌ１１および出力光Ｌ１２の光軸に対して、そして光軸に沿った永久磁石１２および電磁石１３との相互作用磁界に対して、この図９又は図１０，図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示すように、実質的に垂直方向の磁界（望ましくは飽和磁化）を与えるものである。
【００５６】
このために、バイアス用永久磁石５は、光軸方向からみたファラデー回転子４における両側に配置することができる。このバイアス用永久磁石５についても、上述の永久磁石２と同様の材質のものを適用することが可能である。尚、ヨーク６は、バイアス用永久磁石５が持つ磁界の低下を防ぐための軟鉄板やフェライトなどであり、このヨーク６により、光Ｌ１，Ｌ２の光軸に対して垂直方向の磁界成分の飽和化を支援する。
【００５７】
したがって、上述のバイアス用永久磁石５およびヨーク６により、永久磁石１２および電磁石１３による相互作用磁界とは直交する向きに、ファラデー回転子４を飽和磁化させるバイアス磁場を印加するバイアス磁場印加部を構成する。
さらに、制御部１７は、上述の巻線１３ｂに流すべき電流の方向および大きさを制御するものであり、これにより、光Ｌ１１，Ｌ１２に生じさせるべきファラデー回転効果の量（光Ｌ１１，Ｌ１２の偏波回転量）に応じて電磁石１３で発生させる磁界成分を変化制御することができるようになっている。
【００５８】
上述のごとく構成された第２実施形態にかかる偏波制御装置１０においては、電磁石１３をなす巻線１３ｂに流す電流を制御することにより、ファラデー回転子４に入射される入力光Ｌ１１および反射されて出力される出力光Ｌ１２の光軸方向の磁界の大きさと向きをファラデー回転効果で変化させることができ、これにより、光Ｌ１１，Ｌ１２についての偏波回転量を制御することができるようになる。
【００５９】
具体的には、制御部１７による巻線１３ｂを流れる電流の向きおよび大きさの制御を通じて、電磁石１３が成す磁極の向きと永久磁石１２の発生する磁極の向きとが同じ向きの関係となる場合（または、電磁石１３に電流を流さない場合）には、電磁石１３と永久磁石１２との間の磁気抵抗は少なく、永久磁石１２が発生する磁束の大きな部分が、電磁石１３における透磁率が大きいコア部材１３ａを流れる。この場合には、図１０に示すように、ファラデー回転子４には矢印Ａ１１（電磁石ＯＦＦ時）の向きの相互作用磁界がかかる。
【００６０】
すなわち、このような矢印Ａ１１の向きの相互作用磁界が形成されている場合には、ファラデー回転子４が受ける光Ｌ１１，Ｌ１２の光軸に沿った磁界成分は比較的少なくなるため、ファラデー回転子４を伝搬する光Ｌ１１，Ｌ１２が受けるファラデー回転効果による偏波状態の回転量は比較的少ない。
これに対し、制御部１７による巻線１３ｂを流れる電流の向きおよび大きさの制御を通じて、電磁石１３が成す磁極の向きと永久磁石１２の発生する磁極の向きとが反対向きの関係となる場合には、電磁石１３と永久磁石１２との間の磁気抵抗は大きくなり、電磁石１３のコア部材１３ａを通過する永久磁石１２の磁束の割合は減少して、永久磁石１２のＮ極をなす端部１２ｎから当該端部１２ｎに垂直な方向をもってファラデー回転子４に及ぶ磁束が増大する。この場合には、図１０に示すように、ファラデー回転子４には先ほどの向き（矢印Ａ１１参照）とは異なった矢印Ａ１２（電磁石ＯＮ時）の向きの相互作用磁界がかかる。
【００６１】
すなわち、このような矢印Ａ１２の向きの相互作用磁界が形成されている場合には、ファラデー回転子４が受ける光Ｌ１１，Ｌ１２の光軸に沿った磁界成分は比較的大きくなるため、ファラデー回転子４を伝搬する光Ｌ１１，Ｌ１２が受けるファラデー回転効果による偏波状態の回転量は比較的大きくなる。
このように、本発明の第２実施形態にかかる偏波制御装置１０においても、電磁石１３で発生させる磁界成分により、ファラデー回転子４における相互作用磁界の大きさを変化させて、入力される光が受けるファラデー回転効果の量を変化させることができるので、消費電力の増大や装置規模の増大を抑制しつつ高速動作を可能とし、従来技術の場合よりも設計自由度を向上させることができる。即ち、永久磁石１２の磁力や種類、要素間の空間配置などの項目を設計パラメータにすることができるので、偏波制御装置１０としての設計にあたってより広い自由度を得ることが可能になる。
【００６２】
たとえば、ファラデー回転効果を生じさせる磁界変化を、電磁石１３により与えられる磁界のみならず、永久磁石１２により与えられる磁界成分との相互作用で変化する相互作用磁界としているので、電磁石１３によって発生する磁界成分を直接ファラデー回転効果のために用いる従来技術の場合に比べて、光軸方向に据えるべき磁界変化方向の設計自由度が増し、ひいては、光学系に対して磁気成分印加設備を追加して偏波制御装置を構成する際の装置設計の自由度を向上させることができる。
【００６３】
また、永久磁石１２の磁束ベクトル分布を電磁石１３の磁界で変化させることで、偏波制御対象として入力される光Ｌ１１，Ｌ１２の光軸方向の磁界成分を変化させるために、永久磁石１２の磁束ベクトル分布の変化を利用することができるという自由度を新たに加えることができる。これにより、従来技術のように、電磁石１３の磁界変化単独で光の偏波回転量を制御する場合よりも、大きな磁界変化を得ることが期待できるので、偏波回転量のダイナミックレンジの拡大に寄与することができるようになる。
【００６４】
さらに、偏波制御対象として入力される光Ｌ１１，Ｌ１２をファラデー回転効果により偏波回転させるために、光Ｌ１１，Ｌ１２の光軸に沿って与えられる磁界を、電磁石１３で発生する磁界と永久磁石１２で発生する磁界との相互作用により形成される相互作用磁界としているので、従来技術の場合のように、偏波回転角度のダイナミックレンジを確保するために電磁石１３の巻線１３ｂに流す電流を過度に増大させたり、巻線１３ｂの巻き数を応答速度に支障が生ずるほど増やしたりする必要もなくなり、この点からも、従来技術において生じていた装置の設計自由度の制約を解消させることができる。
【００６５】
なお、上述の図９に示すものにおいては、バイアス用永久磁石５として一対のものを用いているが、本発明によればこれに限定されるものではなく、例えば図１２に示すように、ファラデー回転子４をＳ極およびＮ極の両極で挟むように構成されたＣ字型の永久磁石５Ｃを適用することとしてもよい。
また、上述の電磁石１３を構成する第１コア部１３ａ−１については、他の第２コア部１３ａ−２と同質の部材により構成しているが、本発明によれば、第１コア部１３ａ−１としては、未飽和時の透磁率が１０以上の物質であれば、第２コア部１３ａ−２と異なる材質のもので構成することもできる。
【００６６】
〔Ｂ２〕第２実施形態の第１変形例の説明
図１３は本発明の第２実施形態の第１変形例にかかる偏波制御装置１０Ａを示す模式的斜視図であり、図１４は、図１３に示す偏波制御装置１０Ａにおいて、巻線１３ｂに流す電流変化に応じた磁界変化と入出力光の光軸との関係について説明するための図であって、図１３における上面方向からみた図である。
【００６７】
この図１３に示す偏波制御装置１０Ａは、前述の図９に示すもの（符号１０参照）に比して、偏波制御対象となる入力光の導入の態様と偏波制御された出力光の出力態様が前述の図１（ａ）に示すものに対応するものである。即ち、反射部材８をそなえず、ファラデー回転子４に入射された入力光Ｌ１１がファラデー回転子４を透過して、偏波制御された出力光Ｌ１２として出力されるようになっている点が異なっており、それ以外の構成については前述の第２実施形態の場合と基本的に同様である。尚、図１３，図１４中において図９，図１０と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。
【００６８】
なお、入力光Ｌ１１および出力光Ｌ１２の光軸は、互いにバイアス磁界成分ＢＢと平行な面内に含まれるようになっており、この光Ｌ１１にファラデー回転効果を生じさせるべく、有効磁界成分ＢＶが作用するようになっている。
このように構成された偏波制御装置１０Ａにおいても、第２実施形態における偏波制御装置１０と同様、永久磁石１２と電磁石１３との相互作用磁界によって偏波回転制御を行なうことができるので、前述の第２実施形態の場合と同様の利点を得ることができる。
【００６９】
なお、このような偏波制御装置１０Ａにおいても、前述の図１２の場合に対応して、バイアス用永久磁石５に代えて、例えば図１５に示すように、ファラデー回転子４をＳ極およびＮ極の両極で挟むように構成されたＣ字型の永久磁石５Ｃを適用することとしてもよい。
〔Ｂ３〕第２実施形態の第２変形例の説明
図１６は本発明の第２実施形態の第２変形例にかかる偏波制御装置１０Ｂを示す図である。この図１６に示す偏波制御装置１０Ｂは、前述の第２実施形態におけるもの（符号１０参照）に比して、永久磁石１２における電磁石１３をなす第１コア部１３ａ−１が接触される側の磁極（Ｎ極）とは反対側の磁極（Ｓ極）となる磁極面１２ｓ側に、電磁石２１および制御回路２４−１が更に設けられている点が異なっている。尚、図１６中において、図９と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。
【００７０】
電磁石２１についても、コア部材２１ａをそなえるとともにコア部材２１ａに巻かれた巻線（コイル）２１ｂをそなえて構成され、制御回路２４−１を通じて巻線２１ｂに流す電流により永久磁石１２と同じ極性の磁界を発生させることができるようになっている。換言すれば、電磁石２１は、永久磁石１２における磁極面１２ｓに入る磁界の大きさを増幅することができる。これにより、例えば永久磁石１２が減磁した場合においても、電磁石２１による磁界の増幅作用により、ファラデー回転子４に対して偏波制御のために十分な大きさの相互作用磁界を与えることができるので、偏波制御装置１０Ｂとしての信頼性を高めることができる。
【００７１】
また、図１７に示すように、図１３，図１４に示す偏波制御装置１０Ａの構成に、図１６の場合と同様、磁極面１２ｓ側に電磁石２１および制御回路２４−１を追加する構成としてもよく、このようにしても、図１６に示す偏波制御装置１０Ｂと同様に信頼性を高めることができる。
〔Ｂ４〕第２実施形態の第３変形例の説明
図１８は本発明の第２実施形態の第３変形例にかかる偏波制御装置１０Ｃを示す図である。この図１８に示す偏波制御装置１０Ｃは、電磁石１３によって、永久磁石１２によって形成される磁界方向の反対方向の磁界が形成される場合において、永久磁石１２および電磁石１３の相互作用によって形成される相互作用磁界（矢印Ａ１２参照）の磁束分布の割合を増やすために、相互作用磁界Ａ１２による磁力線上に、更に、コア部材２２ａおよび巻線２２ｂからなる電磁石２２を追加するものである。
【００７２】
すなわち、この図１８に示す偏波制御装置１０Ｃのように、図１６に示す偏波制御装置１０Ｂの構成に上述の電磁石２２とともに制御回路２４−２を追加することができる。制御回路２４−２は、電磁石１３が永久磁石１２によって形成される磁界方向の反対方向の磁界が形成される場合に、相互作用磁界Ａ１２と同じ方向の磁界を形成するような電流を巻線２２ｂに供給するものである。
【００７３】
具体的には、電磁石１３が永久磁石１２と反対方向の磁界を形成するように駆動されて、ファラデー回転子４において偏波制御対象の光Ｌ１１，Ｌ１２について偏波回転させる場合には、制御回路２４−２では、制御部１７の巻線１３ｂへの電流供給に呼応して巻線２２ｂに電流を供給する。又、電磁石１３が永久磁石１２と同じ方向の磁界を形成するように駆動されている場合には、制御回路２４−２では、電磁石２２に対して電流を供給しない制御または矢印A１２と逆向きの磁界を発生させる制御を行なう。
【００７４】
このような電磁石２２による磁力の増幅作用により、ファラデー回転効果のために必要とされる十分な磁力をファラデー回転子４に与えることができるようになる。
〔Ｂ５〕第２実施形態の第４変形例の説明
図１９は本発明の第２実施形態の第４変形例にかかる偏波制御装置１０Ｄを示す図である。この図１９に示す偏波制御装置１０Ｄは、電磁石１３によって、永久磁石１２によって形成される磁界方向の反対方向の磁界が形成される場合において、永久磁石１２および電磁石１３の相互作用によって形成される相互作用磁界の磁力がファラデー回転子４に更に及ぼすようにするために、ファラデー回転子４を永久磁石１２で挟むように電磁石２３を追加するものである。
【００７５】
ここで、電磁石２３は、磁極面２３ｃとなる面が永久磁石１２の一方の磁極（この場合はＮ極）の磁極面１２ｎに対向するように配置される。又、ファラデー回転子４は、永久磁石１２と電磁石２３との相互作用磁界として、永久磁石１２および電磁石２３による当該対向する磁極面１２ｎ，２３ｃに実質的に直交する方向の磁界が及ぶ位置に配置される。
【００７６】
そして、この電磁石２３は、コア部材２３ａをそなえるとともにコア部材２３ａに巻かれた巻線（コイル）２３ｂをそなえて構成されて、制御回路２４−３を通じて巻線２３ｂに流す電流により永久磁石１２が形成する磁極面１２ｎから磁極面１２ｓに至る磁束のうちで、矢印Ａ２２に示すような、ファラデー回転子４を通過する磁束を増大させることができるようになっている。
【００７７】
すなわち、ファラデー回転子４において偏波制御対象の光Ｌ１１，Ｌ１２について偏波回転させる場合に、制御部１７の巻線１３ｂへの電流供給に呼応して、制御回路２４−２，２４−３では、それぞれ巻線２２ｂ，２３ｂに電流を供給する一方、電磁石１３が永久磁石１２と同じ方向の磁界を形成するように駆動されている場合には、巻線２２ｂに対して電流を供給しない制御または矢印Ａ１２と逆向きの磁界を発生させる制御が行なわれ、巻線２３bに対しては矢印Ａ１２と逆向きの磁界を発生させる制御が行なわれる。
【００７８】
このような電磁石２２，２３による磁力の増幅作用により、矢印Ａ１２，Ａ２２に示す磁束をファラデー回転子４に与えることができ、ファラデー回転効果のために必要とされる十分な磁力をファラデー回転子４に与えることができるようになる。
〔Ｂ６〕第２実施形態の第５変形例の説明
上述の図９に示す偏波制御装置１０又は図１３に示す偏波制御装置１０Ａにおいては、それぞれ図２０又は図２１に示す偏波制御装置１０Ｅ，１０Ｆのように、バイアス用永久磁石５およびヨーク６を除いて構成することとしてもよい。このようにしても、少なくとも電磁石１３で形成される磁界方向と永久磁石１２による磁界方向との相互作用によって形成される磁界方向により、偏波制御対象の光の偏波状態をファラデー回転効果により回転させて、出力光として出力することができるので、前述の第２実施形態の場合と同様の利点を得ることができる。
【００７９】
〔Ｂ７〕
上述の第２実施形態における各変形例の構成については適宜組み合わせて実施することも可能である。
〔Ｃ１〕第３実施形態の説明
図２２は本発明の第３実施形態にかかる偏波制御装置２０を示す図である。この図２１に示す偏波制御装置２０は、前述の第２実施形態における偏波制御装置１０（図９参照）と異なり、永久磁石１２におけるＮ極に接触するＬ字型の電磁石１３をそなえず、永久磁石１２による磁界を、光のファラデー回転効果を生じさせるための磁界をファラデー回転子４に及ぼす呼び水的な作用に用いるの電磁石２３をそなえている。
【００８０】
また、第３実施形態における偏波制御装置２０は、上述の電磁石２３および電磁石２３を駆動する制御部２７とともに、前述の図９に示すものと同様の永久磁石１２，ファラデー回転子４および反射部材８ならびに図示しないバイアス用永久磁石５およびヨーク６をそなえ、かつ、図１８に示す偏波制御装置１０Ｃと同様の電磁石２１，２２および電磁石２１，２２をそれぞれ駆動するための制御回路２４−１，２４−２をそなえている。尚、図２２中、図１８と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。
【００８１】
なお、バイアス用永久磁石５およびヨーク６に代えて図１２に示すような永久磁石５Ｃを設けることとしてもよいし、電磁石２１，２２および制御回路２４−１，２４−２については適宜省略することも可能である。
ここで、電磁石２３は、磁極面２３ｃとなる面が永久磁石１２の一方の磁極（この場合はＮ極）の磁極面１２ｎに対向するように配置される。又、ファラデー回転子４は、永久磁石１２と電磁石２３との相互作用磁界として、永久磁石１２および電磁石２３による当該対向する磁極面１２ｎ，２３ｃに実質的に直交する方向の磁界が及ぶ位置に配置される。第３実施形態においては、上述のごとく対向する配置関係にある電磁石２３の磁極面２３ｃと永久磁石１２の磁極面１２ｎとの間の位置に介装されている。
【００８２】
そして、この電磁石２３は、コア部材２３ａをそなえるとともにコア部材２３ａに巻かれた巻線（コイル）２３ｂをそなえて構成されて、制御部２７を通じて巻線２３ｂに流す電流により永久磁石１２が形成する磁極面１２ｎから磁極面１２ｓに至る磁束のうちで、ファラデー回転子４を通過する磁束を増大させることができるようになっている。
すなわち、このようにファラデー回転子４を通過する磁束を増大させることにより、偏波制御対象となる光Ｌ１１，Ｌ１２の偏波状態をファラデー回転効果により回転させることができるようになるのである。尚、ファラデー回転子４に入射される入力光Ｌ１１と反射されて出力される出力光Ｌ１２の光路としては、電磁石２３の配置位置に干渉しないように適宜設定される。
【００８３】
換言すれば、制御部２７は、入力される光に生じさせるべきファラデー回転効果の量に応じて電磁石２３で発生させる磁界成分を変化制御することができる。即ち、電磁石２３で発生させる磁界成分を永久磁石１２で生じる磁界方向と同一方向（または、電磁石での自発的な磁界発生が無い）として、永久磁石１２と電磁石２３との相互作用磁界の大きさを増大させることにより、入力される光が受けるファラデー回転効果の量を増大させることができる。
【００８４】
上述のごとく構成された第３実施形態にかかる偏波制御装置２０においても、電磁石２３をなす巻線２３ｂに流す電流を制御することにより、ファラデー回転子４に入射される入力光Ｌ１１および反射されて出力される出力光Ｌ１２の光軸方向の磁界の大きさをファラデー回転効果で変化させることができ、これにより、光Ｌ１１，Ｌ１２についての偏波回転量を制御することができるようになる。
【００８５】
具体的には、制御部２７による巻線２３ｂを流れる電流の向きおよび大きさの制御を通じて、電磁石２３が成す磁極の向きと永久磁石１２の発生する磁極の向きとが反対となる向きの関係となる場合には、電磁石２３と永久磁石１２との間の磁気抵抗は大きく、永久磁石１２の磁極面１２ｎから出る磁束の大きな部分は、ファラデー回転子４を経由せずに、永久磁石１２の磁界方向と同じ磁界方向で駆動される電磁石２２，２１を経由して永久磁石１２のＳ極に入る。この場合には、図２２に示すように、ファラデー回転子４には矢印Ａ２１の向きの相互作用磁界がかかる。
【００８６】
すなわち、このような矢印Ａ２１の向きの相互作用磁界が形成されている場合には、ファラデー回転子４が受ける光Ｌ１１，Ｌ１２の光軸に沿った磁界成分は比較的少なくなるため、ファラデー回転子４を伝搬する光Ｌ１１，Ｌ１２が受けるファラデー回転効果による偏波状態の回転量は比較的少ない。
これに対し、制御部２７による巻線２３ｂを流れる電流の向きおよび大きさの制御を通じて、電磁石２３が成す磁極の向きと永久磁石１２の発生する磁極の向きとが同じ向きの関係となる場合には、電磁石２３と永久磁石１２との間の磁気抵抗は小さくなり、電磁石２３のコア部材２３ａを通過する永久磁石１２の磁束の割合は減少して、永久磁石１２のＮ極をなす端部１２ｎから当該端部１２ｎに垂直な方向を持ってファラデー回転子４に及ぶ磁束が増大する。この場合には、図２２に示すように、ファラデー回転子４には先ほどの向き（矢印Ａ２１参照）とは異なった矢印Ａ２２の向きの相互作用磁界がかかる。
【００８７】
すなわち、このような矢印Ａ２２の向きの相互作用磁界が形成されている場合には、ファラデー回転子４が受ける光Ｌ１１，Ｌ１２の光軸に沿った磁界成分は比較的大きくなるため、ファラデー回転子４を伝搬する光Ｌ１１，Ｌ１２が受けるファラデー回転効果による偏波状態の回転量は比較的大きくなる。
このように、本発明の第３実施形態にかかる偏波制御装置２０においても、電磁石２３の電流の向き大きさを変えることで、ファラデー回転子４に加わる磁力が大きい永久磁石１２の磁束も含めて、磁界の向きと大きさを変化させられるので、消費電力の増大や装置規模の増大を抑制しつつ高速動作を可能とし、従来技術の場合よりも設計自由度を向上させることができる。即ち、永久磁石１２の磁力や種類、要素間の空間配置などの項目を設計パラメータにすることができるので、偏波制御装置２０としての設計にあたってより広い自由度を得ることが可能になる。
【００８８】
たとえば、ファラデー回転効果を生じさせる磁界変化を、電磁石２３により与えられる磁界と、永久磁石１２により与えられる磁界成分との相互作用で変化する相互作用磁界としているので、電磁石のみによって発生する磁界成分を直接ファラデー回転効果のために用いる従来技術の場合に比べて、光軸方向に据えるべき磁界変化方向の設計自由度が増し、ひいては、光学系に対して磁気成分印加設備を追加して偏波制御装置を構成する際の装置設計の自由度を向上させることができる。
【００８９】
また、永久磁石１２の磁束ベクトル分布を電磁石２３の磁界で変化させることで、偏波制御対象として入力される光Ｌ１１，Ｌ１２の光軸方向の磁界成分を変化させるために、永久磁石１２の磁束ベクトル分布の変化を利用することができるという自由度を新たに加えることができる。これにより、従来技術のように、電磁石２３の磁界変化単独で光の偏波回転量を制御する場合よりも、大きな磁界変化を得ることが期待できるので、偏波回転量のダイナミックレンジの拡大に寄与することができるようになる。
【００９０】
さらに、偏波制御対象として入力される光Ｌ１１，Ｌ１２をファラデー回転効果により偏波回転させるために、光Ｌ１１，Ｌ１２の光軸に沿って与えられる磁界を、電磁石２３で発生する磁界と永久磁石１２で発生する磁界との相互作用により形成される相互作用磁界としているので、従来技術の場合のように、偏波回転角度のダイナミックレンジを確保するために電磁石２３の巻線２３ｂに流す電流を過度に増大させたり、巻線２３ｂの巻き数を応答速度に支障が生ずるほど増やしたりする必要もなくなり、この点からも、従来技術において生じていた装置の設計自由度の制約を解消させることができる。
【００９１】
なお、上述の第３実施形態においては、永久磁石１２および電磁石２３の対向磁極面１２ｎ，２３ｃに挟まれた領域については空間としているが、この永久磁石１２および電磁石２３における対向する磁極面１２ｎ，２３ｃ間には、例えば未飽和時の透磁率が１０以下となる他の公知の物質が介装されることとしてもよい。
〔Ｃ２〕第３実施形態の変形例の説明
図２３は本発明の第３実施形態の変形例にかかる偏波制御装置２０Ａを示す図である。この図２３に示す偏波制御装置２０Ａは、電磁石２３により、永久磁石１２によって形成される磁界方向と同じ方向の磁界が形成される場合において、永久磁石１２および電磁石１３の相互作用によって形成される相互作用磁界（矢印Ａ２２参照）の磁力を増幅するために、更に、コア部材２５ａおよび巻線２５ｂからなる電磁石２５を、コア部材に相当するような透磁率の比較的大きな材質からなる連結体２６を介して電磁石２２に連結するものである。尚、図２３中、図２１と同一の符号はほぼ同様の部分を示す。
【００９２】
また、制御回路２４−４は、電磁石２３が永久磁石１２によって形成される磁界方向と同じ方向の磁界を形成する場合に、相互作用磁界Ａ２２と同じ方向の磁界を形成するような電流を巻線２５ｂに供給するものである。
具体的には、電磁石２３が永久磁石１２と同じ方向の磁界を形成するように駆動されて、ファラデー回転子４において偏波制御対象の光Ｌ１１，Ｌ１２について偏波回転させる場合に、制御回路２４−４では、制御部２７による巻線２３ｂへの電流供給に呼応して巻線２５ｂに電流を供給するようになっている。又、電磁石２３が永久磁石１２と反対方向の磁界または電流の供給を受けない場合には、電磁石２５に対して矢印Ａ２２と逆向きの磁界を発生させる電流を供給する制御を行なう。
【００９３】
前述したような電磁石２１，２２とともに、このような電磁石２５による磁力の増幅作用により、ファラデー回転効果のために必要とされる十分な磁力をファラデー回転子４に与えることができるようになる。
〔Ｄ１〕第４実施形態の説明
図２４は本発明の第４実施形態にかかる偏波操作装置１００を示すブロック図である。この図２４に示す偏波操作装置１００は、前述の各実施形態における偏波制御装置に比して、入力側光ファイバ２０１を通じて入力された光についての偏波状態を回転させうる回転軸について拡張性をもたせたものであって、複数（第４実施形態においては３つ）の偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０をそなえるとともに、偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０の下流側にそなえられた下流側偏波回転制御部１４１をそなえている。
【００９４】
ここで、３つの偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０は、入力側光ファイバ２０１を通じて入力された光の伝搬方向に沿ってタンデム配置されており、偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０はそれぞれ、偏波回転制御部１１１，１２１，１３１をそなえるとともに、偏波回転制御部１１１，１２１，１３１の光伝搬方向下流側に配置された波長板１１２，１２２，１３２をそなえている。
【００９５】
なお、２０３は入力側光ファイバ２０１からの光について偏波回転制御部１１０に導くためのレンズであり、２０４は下流側偏波回転制御部１４１から出力された光について出力側光ファイバ２０２に導くためのレンズである。
また、各偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０における３つの偏波回転制御部１１１，１２１，１３１とともに、下流側偏波回転制御部１４１は、それぞれ、前述の第１実施形態における偏波制御装置１［図１（ａ），図１（ｂ）参照］と同様に構成されている。尚、２１７，２２７，２３７，２４７はそれぞれ、偏波制御装置１における電磁石３に相当する、偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１をなす図示しない電磁石に対して駆動電流を供給する電磁石駆動回路であり、図１における制御部７に相当するものである。
【００９６】
また、制御回路２０５は、各電磁石駆動回路２１７，２２７，２３７，２４７における偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１への駆動電流について、その大きさを設定制御するものであり、この制御回路２０５を通じて駆動電流が設定制御された偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１においては、それぞれ所期の回転量だけ光の偏波の主軸を回転させることができるようになっている。
【００９７】
このとき、偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１においては、制御回路２０５で設定制御される駆動電流に基づいて、ファラデー回転子４における相互作用磁界の大きさと向きを変化させているので、前述の第１実施形態の場合と同様に、入力される光が受けるファラデー回転効果の量を変化させることができるので、消費電力の増大や装置規模の増大を抑制しつつ高速動作を可能とし、従来技術の場合よりも設計自由度を向上させることができる。
【００９８】
さらに、３つの偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０をなす波長板１１２，１２２，１３２は、それぞれ例えばλ／４板，λ／２，λ／４板により構成することができる。即ち、偏波回転制御部１１１，１２１，１３１は、入力された光が直線偏波であれば任意の直線偏波に変換（回転）するものであるが、次に、各偏波回転制御部１１１，１２１，１３１で偏波回転された光が後段の波長板１１０，１２０，１３０に入力されると、入力された光についての直交する偏波成分に位相差を与えることにより、偏波状態が変換されるようになっている。
【００９９】
そして、これら３つの偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０での偏波回転および直交偏波成分への位相差の付与とともに、下流側偏波回転制御部１４１での偏波回転の作用によって、入力側光ファイバ２０１を通じて入力された入力光の偏波状態について、任意の偏波状態に変換することができるようになっている。尚、例えば米国特許第４３８９０９０号に開示されているように、入力光についてλ／４板，λ／２およびλ／４板からなる３段構成の実質的に回転可能な波長板を通過させることによって、任意の偏波状態に変換できることはよく知られている。
【０１００】
すなわち、光の進行方向に垂直な複数の面内で、波長板１１０，１２０，１３０の結晶軸を全て同一の向きにして、偏波回転制御部１１１における偏波主軸の回転作用を（α）、偏波回転制御部１２１における偏波主軸の回転作用を（β―α）、偏波回転制御部１３１における偏波主軸の回転作用を（γ―β）、偏波回転制御部１４１における偏波主軸の回転作用を（―γ）、とすれば、入力から出力に向けて、光の進行方向に垂直な面内で角度（α）回転させたλ／４波長板−光の進行方向に垂直な面内で角度（β）回転させたλ／２波長板−光の進行方向に垂直な面内で角度（γ）回転させたλ／４波長板の順に配置した光学系と等価な作用を実現することができる。
【０１０１】
なお、第４実施形態にかかる偏波操作装置１００は、各偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１に供給される駆動電流の電流波形を交流波形とすることにより、偏波スクランブラとして構成することができる。更には、各偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１に供給される駆動電流として、互いに異なる周波数を基本とする電流波形とすることで、偏波スクランブルの態様を更に多様化させることができるようになる。このとき、各偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１に供給される駆動電流波形の組合せに関しては、各駆動電流波形の組み合わせにかかる繰り返す周期が、出来るだけ長くなる周波数の組合せにする。
【０１０２】
上述のごとく構成された第４実施形態にかかる偏波操作装置１００においては、電磁石駆動回路２１７，２２７，２３７，２４７がそれぞれ、前述の第１実施形態における偏波制御装置１と同様に構成された偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１をなす図示しない電磁石［図１（ａ），図１（ｂ）の符号３参照］に対して駆動電流を供給するが、それぞれの駆動電流については制御回路２０５で変化させることができるので、各偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０および下流側偏波回転制御部１４１では、入力される光の偏波状態についての回転量を変化させることができる。
【０１０３】
そして、波長板１１２，１２２，１３２によるそれぞれの波長板の結晶軸を基準とする直交偏波成分間への位相差付与と、各偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０および下流側偏波回転制御部１４１での偏波主軸の回転との組合せにより、任意の偏波状態を実現することができる。
このように、本発明の第４実施形態にかかる偏波操作装置１００によれば、偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１により、任意の偏波状態を電磁石に対する駆動電流の制御によって高速な応答特性をもって、従来技術よりも多様な偏波状態を実現することができる利点がある。
【０１０４】
また、偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１として前述の第１実施形態における偏波制御装置１（図１参照）と同様の構成を有しているので、前述の第１実施形態の場合と同様の利点についても得ることができる。
〔Ｄ２〕第４実施形態の変形例の説明
なお、上述の第４実施形態においては、偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１として第１実施形態における偏波制御装置１と同様の構成のものを適用したが、本発明によればこれに限定されず、例えば第１実施形態の変形例や第２実施形態またはその変形例のうちでファラデー回転子４が光を透過する透過型構成［図２（ａ），図３，図７，図１３〜図１５，図１７，図２１等］のものを適用することも、もちろん可能である。
【０１０５】
さらに、これらの多段にタンデム配置される偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１としては、異なる構成のものを採用することを妨げるものではなく、また偏波回転制御部・波長板対のタンデム配置の段数についても、少なくとも複数であれば、上述の第４実施形態以外の配置数とすることができる。複数の偏波回転制御部・波長板対の中の複数の波長板は、光の進行方向に垂直な複数の面内で、波長板の結晶軸を全て同一の向きにした配置が設計し易い。
【０１０６】
更には、各偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０をなす波長板１１２，１２２，１３２は、それぞれλ／４波長板、λ／２波長板、λ／４波長板とする組み合わせであるが、本発明によればこれ以外の波長板、即ち、上記以外の波長板における直交偏波間の位相差を生じさせる波長板の組み合わせとすることを妨げるものではない。なお、これらの波長板は、光の進行方向に垂直な複数の面内で、波長板の結晶軸を全て同一の向きにした配置が設計し易い。
【０１０７】
また、上述の第４実施形態にかかる偏波操作装置１００においては、偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１としては、前述の第１実施形態における偏波制御装置１（図１参照）に相当する構成のものを採用し、偏波回転制御される対象となる光がファラデー回転子（図１の符号４参照）を透過する透過型構成を有しているが、本発明によれば、図４〜図６，図８〜図１０，図１２，図１６，図１８〜図２０，図２２および図２３に示すような、偏波回転制御される対象となる光がファラデー回転子（例えば図４の符号４参照）に入射されて偏波回転制御がなされた後に反射部材（図４の符号８参照）で反射されてもとの入射面を通じて出射される、反射型構成の偏波制御装置に相当する構成を採用することとしてもよく、このようにしても前述の第４実施形態の場合と同様の利点を得ることができる。
【０１０８】
たとえば、図２５に示す偏波操作装置１００′のように、反射型構成の偏波制御装置としての構成を持つ偏波回転制御部１５１，１６１，１７１を含む偏波回転制御部・波長板対１５０，１６０，１７０が光伝搬方路上に上流側から順次配置されるとともに、偏波回転制御部・波長板対１７０の下流側に、偏波回転制御部１８１をそなえて構成する。これらの偏波回転制御部・波長板対１５０，１６０，１７０は、機能的には第４実施形態における偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０に相当し、同様の波長板１５２，１６２，１７２をそなえている。尚、図２５中、図２４と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。
【０１０９】
ただし、偏波回転制御部１５１，１６１，１７１，１８１においては、反射型構成の偏波制御装置としての構成を持っているので、入力側および出力側の光ファイバ２０１′，２０２′おける光の入出射角度ならびにレンズ２０３′，２０４′の配置を、前述の図２４の場合から変位させるとともに、これらの偏波回転制御部１５１，１６１，１７１，１８１および波長板１５２，１６２，１７２を、光ファイバ２０１′，２０２′間が光学的に結合され、かつ、偏波状態の変換が図２４の場合と同様に行われるように配置する。
【０１１０】
なお、図２５中、符号１５４，１６４，１７４，１８４は、光の入射面とは反対側面に反射部材がそなえられたファラデー回転子（例えば図４，図６，図８に示す符号４参照）であり、符号１５３，１６３，１７３，１８３はそれぞれ、電磁石駆動回路２１７，２２７，２３７，２４７からの駆動電流により駆動される電磁石（例えば図４，図６，図８に示す符号３参照）である。又、図２５中においては、偏波回転制御部１５１，１６１，１７１，１８１としての構成中において、電磁石１５３，１６３，１７３，１８３およびファラデー回転子１５４，１６４，１７４，１８４以外の構成については図示を省略している。
【０１１１】
さらに、図２６に示す偏波制御装置３００のように、図２４における各偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０をなす偏波回転制御部１１１，１２１，１３１および下流側偏波回転制御部１４１に代えて、ファラデー回転効果のための磁界を電磁石で直接発生させる構成をそなえる偏波回転制御部３１１，３２１，３３１，３４１をそなえることとしてもよく、このようにしても、少なくとも従来技術よりも多様な偏波状態を実現することができる。
【０１１２】
すなわち、図２４における各偏波回転制御部・波長板対１１０，１２０，１３０をなす偏波回転制御部１１１，１２１，１３１に相当する構成として、図２６に示すような偏波回転制御部３１１，３２１，３３１をそなえる。同様に、偏波回転制御部１４１に相当する構成として、図２６に示す偏波回転制御部３４１をそなえる。又、波長板３１２，３２２，３３２はそれぞれ図２４における波長板１１２，１２２，１３２に相当し、同様の構成を有する。
【０１１３】
これにより、それぞれ、上述の偏波回転制御部３１１，３２１，３３１および波長板３１２，３２２，３３２により、偏波回転制御部・波長板対３１０，３２０，３３０を構成する。尚、図２６中、図２４と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。
ここで、偏波回転制御部３１１，３２１，３３１，３４１は、それぞれ、ファラデー回転子（ファラデー回転効果素子）３１４，３２４，３３４，３４４をそなえるとともに、ファラデー回転子を囲む筒状の断面で示した電磁石３１３，３２３，３３３，３４３をそなえている。なお、図２６に示していない磁石を用いて、ファラデー回転子（ファラデー回転効果素子）３１４，３２４，３３４，３４４に対して図中BBで示されるように図面に垂直な向きにバイアス磁場を印加させることで、ファラデー回転子を常に単一磁区になるようにして低損失化を図ることが可能である。
【０１１４】
ファラデー回転子３１４，３２４，３３４，３４４は、それぞれ入力される光に対し磁界によりファラデー回転効果を生じさせるものである。又、電磁石３１３，３２３，３３３，３４３は、それぞれ対応するファラデー回転子３１４，３２４，３３４，３４４におけるファラデー回転効果を及ぼす磁界（即ち光の伝搬方向に平行な磁界成分を含む磁界）を直接に発生させるものであり、この磁界の大きさについては可変させることができるようになっている。
【０１１５】
すなわち、電磁石駆動回路２１７，２２７，２３７，２４７から供給される駆動電流をもとに、電磁石３１３，３２３，３３３，３４３が与える磁界により、それぞれ、ファラデー回転子３１４，３２４，３３４，３４４に及ぼす磁界の大きさを変化させることで、ファラデー回転子３１４，３２４，３３４，３４４で生じるファラデー回転効果の大きさを変化させることができ、これにより、入力される光についての偏波状態を任意量だけ回転させることができるようになっている。
【０１１６】
なお、上述の第４実施形態にかかる偏波回転制御部１１１，１２１，１３１，１４１としての構成については、上述のごとき各変形を適宜組み合わせて構成することもできる。
〔Ｅ〕その他
上述した実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【０１１７】
その他、上述した実施形態の開示により、当業者は本発明の装置を製造することは可能である。
〔Ｆ〕付記
（付記１）
永久磁石と、
発生する磁界の大きさを変化しうる電磁石と、
該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石および該電磁石で発生する磁界の相互作用により生じる相互作用磁界が及ぶ位置に配置されて、入力される光に対し前記相互作用磁界によりファラデー回転効果を生じさせるファラデー回転効果素子と、をそなえ、
該電磁石で発生させる磁界成分により、該ファラデー回転効果素子における前記相互作用磁界の大きさを変化させて、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を変化させることを特徴とする、偏波制御装置。
【０１１８】
（付記２）
前記入力される光に生じさせるべきファラデー回転効果の量に応じて該電磁石で発生させる磁界成分を変化制御する制御部をそなえたことを特徴とする、付記１記載の偏波制御装置。
（付記３）
前記入力される光には、前記相互作用磁界の方向と同一または反対の向きの光路が設けられていることを特徴とする、付記１記載の偏波制御装置。
【０１１９】
（付記４）
該ファラデー回転効果素子を通過した前記入力される光を反射させる反射部材が設けられていることを特徴とする、付記１記載の偏波制御装置。
（付記５）
前記相互作用磁界とは直交する向きに、該ファラデー回転効果素子を飽和磁化させるバイアス磁場を印加するバイアス磁場印加部をそなえたことを特徴とする、付記１記載の偏波制御装置。
【０１２０】
（付記６）
該電磁石が、フェライト材料からなるコア部材と、該コア部に設けられる巻線と、をそなえたことを特徴とする、付記１記載の偏波制御装置。
（付記７）
該電磁石が、磁極面となる面が該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石の一方の磁極面に対向するように配置されるとともに、
該ファラデー回転効果素子が、前記相互作用磁界として、該永久磁石および該電磁石による当該対向する磁極面間に挟まれる面に実質的に平行な方向の磁界が及ぶ位置に配置されたことを特徴とする、付記１記載の偏波制御装置。
【０１２１】
（付記８）
該電磁石における該永久磁石に対向する磁極の極性を当該永久磁石が該電磁石に対向する磁極と同一極性として前記相互作用磁界の大きさを増大させることにより、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を増大させることを特徴とする、付記７記載の偏波制御装置。
【０１２２】
（付記９）
該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石および該電磁石における前記対向する磁極面間に、未飽和時の透磁率が１０以下となる物質が介装されたことを特徴とする、付記７記載の偏波制御装置。
（付記１０）
該電磁石が、該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石における一方の磁極側に一端が接触する第１コア部と、該第１コア部の他端が一端に接続されるとともに他端が該永久磁石単体または磁極に磁化しうる部品を付加した永久磁石の他方の磁極側に近接するように配置された第２コア部と、該第２コア部に設けられた巻線と、をそなえて構成され、
該ファラデー回転効果素子が、該永久磁石の一方又は他方の磁極の近傍に配置され、
かつ、該巻線に流す電流により該電磁石で発生させる磁界成分を変化制御して、前記入力光が受けるファラデー回転効果の量を変化させることを特徴とする、付記１記載の偏波制御装置。
【０１２３】
（付記１１）
該電磁石で発生させる磁界成分を該永久磁石で生じる磁界方向とは逆方向として前記相互作用磁界の大きさを増大させることにより、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を増大させることを特徴とする、付記１０記載の偏波制御装置。
（付記１２）
該第１コア部が、未飽和時の透磁率が１０以上の物質により構成されたことを特徴とする、付記１０記載の偏波制御装置。
【０１２４】
（付記１３）
該電磁石が、磁極面となる面が該永久磁石の一方の磁極面に対向するように配置されるとともに、
該ファラデー回転効果素子が、前記相互作用磁界として、該永久磁石および該電磁石による当該対向する磁極面間に挟まれる面に実質的に直交する方向の磁界が及ぶ位置に配置されたことを特徴とする、付記１記載の偏波制御装置。
【０１２５】
（付記１４）
該電磁石で発生させる磁界成分を該永久磁石で生じる磁界方向と同一方向として前記相互作用磁界の大きさを増大させることにより、前記入力される光が受けるファラデー回転効果の量を増大させることを特徴とする、付記１３記載の偏波制御装置。
（付記１５）
該永久磁石および該電磁石における前記対向する磁極面間に、未飽和時の透磁率が１０以下となる物質が介装されたことを特徴とする、付記１３記載の偏波制御装置。
【０１２６】
（付記１６）
光の偏波状態を回転制御させる偏波回転制御部と、該偏波回転制御部の前記光の伝搬方向における下流側に配置された波長板と、からなる偏波回転制御部・波長板対が、前記光の伝搬方向に沿って複数対タンデム配置されるとともに、該複数の偏波回転制御部・波長板対よりも前記光の伝搬方向の下流側にそなえられ、光の偏波状態を回転制御させる下流側偏波回転制御部をそなえたことを特徴とする、偏波操作装置。
【０１２７】
（付記１７）
該偏波回転制御部・波長板対は、３対が前記光の伝搬方向に沿ってタンデム配置されたことを特徴とする、付記１６記載の偏波操作装置。
（付記１８）
該偏波回転制御部・波長板対をなす各偏波回転制御部又は該下流側偏波回転制御部が、入力される前記光に対し磁界によりファラデー回転効果を生じさせるファラデー回転効果素子と、該ファラデー回転効果素子における前記ファラデー回転効果を及ぼす前記磁界を発生させる電磁石と、をそなえたことを特徴とする、付記１６記載の偏波操作装置。
【０１２８】
（付記１９）
該偏波回転制御部・波長板対をなす各偏波回転制御部および該下流側偏波回転制御部のうちの少なくとも一つが、付記１〜１５のいずれか１項記載の偏波制御装置として構成されたことを特徴とする、付記１６記載の偏波操作装置。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態にかかる偏波制御装置の構成例を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は第１実施形態における偏波制御装置において巻線に流す電流変化に応じた磁界変化を説明するための図である。
【図２】（ａ），（ｂ）はともに本発明の第１実施形態の変形例を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例を説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態の変形例を説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる偏波制御装置の構成例を示す模式的斜視図である。
【図１０】第２実施形態における偏波制御装置において巻線に流す電流変化に応じた磁界変化を説明するための図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）はいずれも、入力光とともに出力光の光軸角度について、ファラデー回転効果のための有効磁界成分およびバイアス磁界成分の方向とともに示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の変形例を説明するための図である。
【図１３】本発明の第２実施形態の変形例を説明するための図である。
【図１４】本発明の第２実施形態の変形例を説明するための図である。
【図１５】本発明の第２実施形態の変形例を説明するための図である。
【図１６】本発明の第２実施形態の変形例を説明するための図である。
【図１７】本発明の第２実施形態の変形例を説明するための図である。
【図１８】本発明の第２実施形態の変形例を説明するための図である。
【図１９】本発明の第２実施形態の変形例を説明するための図である。
【図２０】本発明の第２実施形態の変形例を説明するための図である。
【図２１】本発明の第２実施形態の変形例を説明するための図である。
【図２２】本発明の第３実施形態にかかる偏波制御装置を示す図である。
【図２３】本発明の第３実施形態の変形例にかかる偏波制御装置を示す図である。
【図２４】本発明の偏波スクランブラ機能を有する偏波制御装置を示す図である。
【図２５】本発明の反射型の偏波制御装置を利用した、本発明の偏波スクランブラ機能を有する偏波制御装置を示す図である。
【図２６】本発明の透過型の偏波制御装置を利用した、本発明の偏波スクランブラ機能を有する偏波制御装置を示す図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１，１Ａ〜１Ｃ，１０，１０Ａ〜１０Ｆ，２０    偏波制御装置
２，１２    永久磁石
２ａ    永久磁石体
２ｂ    ポールピース
２ｎ，２ｓ，１２ｎ，１２ｓ    磁極面
３，１３，２１〜２３    電磁石
３ａ，１３ａ，２１ａ〜２３ａ    コア部材
３ｂ，１３ｂ，２１ｂ〜２３ｂ    巻線
３ｃ，３ｄ    磁極面
４    ファラデー回転子
４ａ    入射面
４ｂ    反対側面
５，５Ｃ    バイアス用永久磁石
６    ヨーク
７，１７，２７    制御部
８    反射部材
１３ａ−１    第１コア部
１３ａ−２    第２コア部
１２ｎａ，１３ａａ〜１３ａｄ    端部
２４−１〜２４−４    制御回路
１００，１００′，３００    偏波操作装置
１１０，１２０，１３０，１５０，１６０，１７０，３１０，３２０，３３０    偏波回転制御部・波長板対
１１１，１２１，１３１，１５１，１６１，１７１，３１１，３２１，３３１，３４１    偏波回転制御部
１１２，１２２，１３２，１５２，１６２，１７２，３１２，３２２，３３２，３４２    波長板
１５３，１６３，１７３，３１３，３２３，３３３，３４３    電磁石
１５４，１６４，１７４，３１４，３２４，３３４，３４４    ファラデー回転子
２０１，２０２，２０１′，２０２′    光ファイバ
２０３，２０４，２０３′，２０４′    レンズ
２０５    制御回路
２１７，２２７，２３７，２４７    電磁石駆動回路
【図１】
2007286367.tif 000003
【図２】
2007286367.tif 000004
【図３】
2007286367.tif 000005
【図４】
2007286367.tif 000006
【図５】
2007286367.tif 000007
【図６】
2007286367.tif 000008
【図７】
2007286367.tif 000009
【図８】
2007286367.tif 000010
【図９】
2007286367.tif 000011
【図１０】
2007286367.tif 000012
【図１１】
2007286367.tif 000013
【図１２】
2007286367.tif 000014
【図１３】
2007286367.tif 000015
【図１４】
2007286367.tif 000016
【図１５】
2007286367.tif 000017
【図１６】
2007286367.tif 000018
【図１７】
2007286367.tif 000019
【図１８】
2007286367.tif 000020
【図１９】
2007286367.tif 000021
【図２０】
2007286367.tif 000022
【図２１】
2007286367.tif 000023
【図２２】
2007286367.tif 000024
【図２３】
2007286367.tif 000025
【図２４】
2007286367.tif 000026
【図２５】
2007286367.tif 000027
【図２６】
2007286367.tif 000028