(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される光信号のレベルを可変に制御する光可変減衰器において、
前記光信号の入射側に配置された偏光子と、
前記光信号の出射側に配置された検光子と、
合成磁界が飽和磁気強度を超える大きさであり、方向の異なる第１の磁界及び第２の磁界により前記光信号にファラデー回転角を与える磁気光学結晶と、
を備え、
前記第１の磁界及び前記第２の磁界は、前記第１の磁界の方向を除く、前記第１の磁界と前記第２の磁界による合成磁界の方向が、前記磁気光学結晶の磁化容易軸及び磁化困難軸を通過せず、かつ前記磁化容易軸及び前記磁化困難軸が対称に近い面内で変化し、
前記第１の磁界は固定磁石により与えられ、
前記第２の磁界は電気抵抗が正の温度係数を有するコイルにより構成された電磁石により与えられ、
前記磁気光学結晶の温度係数と、前記電気抵抗の温度係数とにより、印加電圧によってファラデー回転角の温度特性を相殺する、
ことを特徴とする光可変減衰器。
【請求項２】
前記磁気光学結晶に対し、コイルが巻かれた磁芯を含み前記第２の磁界を生成するための前記電磁石と、出力電圧に温度係数のない電圧源と、前記電圧源と直列に接続した直列抵抗とから構成され、または前記電磁石と、出力電流に温度係数がない電流源と、前記電流源と並列に接続した並列抵抗とから構成される駆動回路をさらに有することを特徴とする請求項１記載の光可変減衰器。
【請求項３】
入力される光信号のレベルを可変に制御する光可変減衰器において、
前記光信号の入射側に配置された偏光子と、
前記光信号の出射側に配置され、前記光信号を反射して出射する反射素子と、
合成磁界が飽和磁気強度を超える大きさであり、方向の異なる第１の磁界及び第２の磁界により前記光信号にファラデー回転角を与える磁気光学結晶と、
を備え、
前記第１の磁界及び前記第２の磁界は、前記第１の磁界の方向を除く、前記第１の磁界と前記第２の磁界による合成磁界の方向が、前記磁気光学結晶の磁化容易軸及び磁化困難軸を通過せず、かつ前記磁化容易軸及び前記磁化困難軸が対称に近い面内で変化し、
前記第１の磁界は固定磁石により与えられ、
前記第２の磁界は電気抵抗が正の温度係数を有するコイルにより構成された電磁石により与えられ、
前記磁気光学結晶の温度係数と、前記電気抵抗の温度係数とにより、印加電圧によってファラデー回転角の温度特性を相殺する、
ことを特徴とする光可変減衰器。
【請求項４】
前記磁気光学結晶に対し、コイルが巻かれた磁芯を含み前記第２の磁界を生成するための前記電磁石と、出力電圧に温度係数のない電圧源と、前記電圧源と直列に接続した直列抵抗とから構成され、または前記電磁石と、出力電流に温度係数がない電流源と、前記電流源と並列に接続した並列抵抗とから構成される駆動回路をさらに有することを特徴とする請求項３記載の光可変減衰器。
【請求項５】
光出力をシャットダウンする光シャッタにおいて、
光信号の入射側に配置された偏光子と、
前記光信号の出射側に配置された検光子と、
合成磁界が飽和磁気強度を超える大きさであり、方向の異なる第１の磁界及び第２の磁界により前記光信号にファラデー回転角を与える磁気光学結晶と、
前記第２の磁界を前記磁気光学結晶に与える電磁石に対し、前記電磁石に流す電流のスイッチング駆動制御を行う駆動回路と、
を備え、
前記第１の磁界及び前記第２の磁界は、前記第１の磁界の方向を除く、前記第１の磁界と前記第２の磁界による合成磁界の方向が、前記磁気光学結晶の磁化容易軸及び磁化困難軸を通過せず、かつ前記磁化容易軸及び前記磁化困難軸が対称に近い面内で変化し、
前記第１の磁界は固定磁石により与えられ、
前記第２の磁界は電気抵抗が正の温度係数を有するコイルにより構成された前記電磁石により与えられ、
前記磁気光学結晶の温度係数と、前記電気抵抗の温度係数とにより、印加電圧によってファラデー回転角の温度特性を相殺し、
前記駆動回路は、前記電磁石に与える電流を、光減衰量を最小にする電流値と最大にする電流値との間でスイッチングすることで、最小光減衰量と最大光減衰量とを切り替える、
ことを特徴とする光シャッタ。
【請求項６】
前記駆動回路は、コイルが巻かれた磁芯を含み前記第２の磁界を生成するための前記電磁石と、出力電圧に温度係数のない電圧源と、前記電圧源と直列に接続した直列抵抗とから構成され、または前記電磁石と、出力電流に温度係数がない電流源と、前記電流源と並列に接続した並列抵抗とから構成されることを特徴とする請求項５記載の光シャッタ。
【請求項７】
光出力をシャットダウンする光シャッタにおいて、
光信号の入射側に配置された偏光子と、
前記光信号の出射側に配置され、前記光信号を反射して出射する反射素子と、
合成磁界が飽和磁気強度を超える大きさであり、方向の異なる第１の磁界及び第２の磁界により前記光信号にファラデー回転角を与える磁気光学結晶と、
前記第２の磁界を前記磁気光学結晶に与える電磁石に対し、前記電磁石に流す電流のスイッチング駆動制御を行う駆動回路と、
を備え、
前記第１の磁界及び前記第２の磁界は、前記第１の磁界の方向を除く、前記第１の磁界と前記第２の磁界による合成磁界の方向が、前記磁気光学結晶の磁化容易軸及び磁化困難軸を通過せず、かつ前記磁化容易軸及び前記磁化困難軸が対称に近い面内で変化し、
前記第１の磁界は固定磁石により与えられ、
前記第２の磁界は電気抵抗が正の温度係数を有するコイルにより構成された前記電磁石により与えられ、
前記磁気光学結晶の温度係数と、前記電気抵抗の温度係数とにより、印加電圧によってファラデー回転角の温度特性を相殺し、
前記駆動回路は、前記電磁石に与える電流を、光減衰量を最小にする電流値と最大にする電流値との間でスイッチングすることで、最小光減衰量と最大光減衰量とを切り替える、
ことを特徴とする光シャッタ。
【請求項８】
前記駆動回路は、コイルが巻かれた磁芯を含み前記第２の磁界を生成するための前記電磁石と、出力電圧に温度係数のない電圧源と、前記電圧源と直列に接続した直列抵抗とから構成され、または前記電磁石と、出力電流に温度係数がない電流源と、前記電流源と並列に接続した並列抵抗とから構成されることを特徴とする請求項７記載の光シャッタ。
【請求項９】
利得等化を行う光可変等化器において、
入力光を常光と異常光とに分離する偏光分離素子と、
偏光分離された２条の光の偏光を一致させる偏光面一致制御素子と、
合成磁界が飽和磁気強度を超える大きさであり、方向の異なる第１の磁界及び第２の磁界により光信号に第１のファラデー回転角を与える第１の磁気光学結晶と、
前記回転に対応する透過率の波長特性を与える透過率波長特性可変素子と、
合成磁界が飽和磁気強度を超える大きさであり、方向の異なる第３の磁界及び第４の磁界により前記光信号に第２のファラデー回転角を与える第２の磁気光学結晶と、
前記透過率波長特性可変素子で生じるＰ偏光とＳ偏光の位相差を補償する位相差制御素子と、
常光と異常光を合成する偏光面復帰素子と、
を備え、
前記第１の磁気光学結晶に対して、
前記第１の磁界及び前記第２の磁界は、前記第１の磁界の方向を除く、前記第１の磁界と前記第２の磁界による合成磁界の方向が、前記第１の磁気光学結晶の磁化容易軸及び磁化困難軸を通過せず、かつ前記磁化容易軸及び前記磁化困難軸が対称に近い面内で変化し、
前記第１の磁界は固定磁石により与えられ、
前記第２の磁界は電気抵抗が正の温度係数を有するコイルにより構成された第１の電磁石により与えられ、
前記第１の磁気光学結晶の温度係数と、前記電気抵抗の温度係数とにより、印加電圧によって前記第１のファラデー回転角の温度特性を相殺し、
前記第１の磁気光学結晶によって与えられた偏光角の回転とは逆で絶対値が等しい偏光角の回転を与える前記第２の磁気光学結晶に対して、
前記第３の磁界及び前記第４の磁界は、前記第３の磁界の方向を除く、前記第３の磁界と前記第４の磁界による合成磁界の方向が、前記第２の磁気光学結晶の磁化容易軸及び磁化困難軸を通過せず、かつ前記磁化容易軸及び前記磁化困難軸が対称に近い面内で変化し、
前記第３の磁界は固定磁石により与えられ、
前記第４の磁界は電気抵抗が正の温度係数を有するコイルにより構成された第２の電磁石により与えられ、
前記第２の磁気光学結晶の温度係数と、前記電気抵抗の温度係数とにより、印加電圧によって前記第２のファラデー回転角の温度特性を相殺する、
ことを特徴とする光可変等化器。
【請求項１０】
前記第１の磁気光学結晶及び前記第２の磁気光学結晶に対し、コイルが巻かれた磁芯を含み前記第２の磁界を生成するための前記第１の電磁石と、コイルが巻かれた磁芯を含み前記第４の磁界を生成するための前記第２の電磁石と、出力電圧に温度係数のない電圧源と、前記電圧源と直列に接続した直列抵抗とから構成され、または前記第１、第２の電磁石と、出力電流に温度係数がない電流源と、前記電流源と並列に接続した並列抵抗とから構成される駆動回路をさらに有することを特徴とする請求項９記載の光可変等化器。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は光可変減衰器、光シャッタ及び光可変等化器に関し、特に入力される光信号のレベルを可変に制御する光可変減衰器、光出力をシャットダウンする光シャッタ及び利得等化を行う光可変等化器に関する。
背景技術
光通信技術は、マルチメディア通信の基盤形成の核となるもので、一層のサービスの高度化、広域化が望まれている。また、近年の爆発的なインターネットの普及に伴い、大容量伝送可能な光ネットワークの整備が望まれている。このため、複数の異なる波長の光信号を多重化して伝送するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分離多重）通信などが注目され、開発が進められている。
【０００１】
一方、光ネットワークの大容量化の進展により、光デバイスの種類も急速に分化し、高い機能が求められている。光デバイスの代表的なものに、光可変減衰器、光シャッタ、光可変等化器がある。
【０００２】
光可変減衰器（ＶＯＡ：Variable Optical Attenuator）は、光レベル変動に対して、レベル・ダイアグラムを適正に設定するために、光信号のレベルを可変に制御するデバイスである。
【０００３】
光シャッタは、光通信の運用中に増幅された大きな光パワーに対し、コネクタ外れなどによる人体への損傷を防止するために、コネクタ外れの検出時に、送信光出力をシャット・ダウンするデバイスである。
【０００４】
光可変等化器は、ＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier）の利得の和を一定値に制御して、利得等化を行うことにより、利得波長特性を信号帯域内で平坦化させるデバイスである。なお、ＥＤＦＡとは、エルビウム（Ｅｒ3+）を添加した光ファイバを増幅用媒体とした光増幅器（増幅可能な波長範囲が広く、無視できない波長特性を持っている）のことであり、ＷＤＭ伝送の中継器等に広く用いられている。
【０００５】
これら光可変減衰器、光シャッタ、光可変等化器などの光デバイスの主要な構成部品として、ファラデー回転子が用いられている。ファラデー回転子は、透過光の偏光面を磁界によって回転（この回転をファラデー回転、回転角をファラデー回転角という）させる性質を有する磁気光学結晶を使用したもので、ファラデー回転角によって実質的に光の透過率を制御している。
【０００６】
ファラデー回転子の磁気光学結晶は、通常、イットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）などの結晶（以下、ガーネット単結晶と呼ぶ）からなっており、最近では液相エピタキシャル法によって形成したビスマス置換稀土類鉄ガーネット単結晶膜も用いられるようになっている。ビスマス置換稀土類鉄ガーネット単結晶膜の方が、ガーネット単結晶よりもファラデー回転係数が大きいという利点を有している。
【０００７】
ところが、ガーネット単結晶やビスマス置換稀土類鉄ガーネット単結晶膜のいずれに対しても、ファラデー回転角の温度依存性が大きいという共通の欠点がある（周辺の環境温度の変化によってファラデー回転角が変動してしまう）。
【０００８】
したがって、ファラデー回転子のファラデー回転角は、温度特性を持っていることになる。この温度特性は、ファラデー回転角自体の温度特性と磁気異方性の温度特性との和によって与えられる。
【０００９】
なお、磁気光学結晶は、結晶軸の方向により、磁化されやすい軸（磁化容易軸）とされにくい軸（磁化困難軸）があり、磁化しやすい方向があるこのような現象を磁気異方性と呼ぶ。また、磁気異方性の大きさ（磁化困難軸に磁化を向けるエネルギーの大きさ）は、低温ほど大きく（ファラデー回転しにくい）、高温ほど小さい（ファラデー回転しやすい）。
【００１０】
ファラデー回転子は温度特性があるため、光可変減衰器、光シャッタ及び光可変等化器の温度に対する安定性を阻害する原因になっている。このため、環境温度の変化に対して、これら光デバイスに対する動作の安定性を向上させるためには、ファラデー回転子の温度特性を改善する必要がある。
【００１１】
ファラデー回転子の温度特性の改善方法としては、従来では、磁気光学結晶自体の温度係数の符号と磁気異方性の温度係数の符号とが逆になるように、磁気光学結晶を設置することで、ファラデー回転角自体の温度特性と磁気異方性の温度特性とを相殺（キャンセル）させて、ファラデー回転角の温度特性を抑圧していた。
【００１２】
図３２はファラデー回転角自体の温度特性と磁気異方性の温度特性とをキャンセルした場合の従来のファラデー回転角を示す図である。縦軸にファラデー回転角、横軸に電流（ファラデー回転子を構成する電磁石に巻かれたコイルに流す駆動電流）をとる。温度が０℃の場合と６５℃の場合のファラデー回転角を示している。
【００１３】
温度特性が互いにキャンセルされた範囲Ｈでは、温度特性が小さくなっているため、ファラデー回転角は温度に依存していない（すなわち、範囲Ｈでは、０℃の場合と６５℃の場合とで、ファラデー回転角はそれぞれ同じような角度をとる）。このように、従来技術では、ファラデー回転角自体の温度特性と磁気異方性の温度特性とをキャンセルさせることで、ファラデー回転角の温度特性を抑圧し改善していた。
【００１４】
上記で示した図３２からわかるように、従来では、範囲Ｈに該当する特定のファラデー回転角に対してだけ、ファラデー回転子の温度特性が小さくなっている（なぜなら、磁気光学結晶のファラデー回転角自体の温度係数は、ファラデー回転角に依存せずほぼ一定であるのに対して、磁気異方性の温度係数は、特定のファラデー回転角近傍に限定された狭い方位だけで影響を及ぼすからである）。
【００１５】
このように、従来の技術では、範囲Ｈに該当する狭い範囲のファラデー回転角の温度特性は抑圧できるが、範囲Ｈ以外も含めた広い範囲のファラデー回転角にわたっては、温度特性を抑圧することができないといった問題があった。
【００１６】
次に従来のファラデー回転子の温度変動（温度によって変わるファラデー回転角の変動分）について具体的な数値を用いて説明する。図３３は従来のファラデー回転子のファラデー回転角の温度特性を示す図である。縦軸はファラデー回転角（ｄｅｇ）、横軸は電流（ｍＡ）であり、環境温度が０℃（実線）、２５℃（太実線）、６５℃（点線）のそれぞれの場合のファラデー回転角を示している。
【００１７】
図３４は従来のファラデー回転子のファラデー回転角の温度変動を示す図である。図３４は、図３３の電流２０ｍＡ〜１００ｍＡにおけるファラデー回転角の差角（０℃、２５℃、６５℃の３つの回転角における、最大値と最小値の差分値）を示している。縦軸は差角である回転角温度変動（ｄｅｇ）、横軸は電流（ｍＡ）である。
【００１８】
ファラデー回転子を光可変減衰器や光可変等化器に適用する場合、ファラデー回転角が４０度程度以下で温度特性が良好なことが必要である。ところが、図３３に示すように、温度範囲０℃から６５℃において、ファラデー回転角４０度程度でもファラデー回転角に温度特性があることが見えている（すなわち、ファラデー回転角４０度あたりでは、各温度のグラフには開きがあり、それぞれのグラフが１本の線として重なっていないということ）。
【００１９】
このことを図３４で見ると、ファラデー回転子を構成する電磁石の駆動電流の値が２０ｍＡから１００ｍＡの範囲で、ファラデー回転角が１．５度程度の温度変動があることがわかる。このことは、ファラデー回転角を構成部品として持つ光デバイスにとっては、許容しがたい温度変動である。
【００２０】
次に従来のファラデー回転子を用いた場合の各種光デバイスに生じる問題点について説明する。図３５は従来のファラデー回転子を適用した場合の光可変減衰器の温度変動を示す図である。縦軸は減衰量偏差（ｄＢ）、横軸は電流値（ｍＡ）であり、温度範囲は０℃から６５℃である。
【００２１】
図に示すように、駆動電流の値が０ｍＡから１００ｍＡの範囲で、３ｄＢ程度の変動がある。光通信の光レベルの設定に当たって、３ｄＢの温度変動は許容できるものではない。
【００２２】
図３６は従来のファラデー回転子を適用した場合の光シャッタの温度特性を示す図である。縦軸は減衰量（ｄＢ）、横軸は電流（ｍＡ）である。図に示すように、電流に対する減衰特性が、減衰量が大きいところで非常に大きな温度特性を有している。
【００２３】
例えば、駆動電流が５０ｍＡのところを見ると、６５℃のときは、４５ｄＢの減衰量が得られていても、温度が２５℃になると２８ｄＢ、温度が０℃になると２５ｄＢまで減衰量が低下してしまう。
【００２４】
このように、従来のファラデー回転子を用いた光シャッタでは、同じ電流値でも環境温度によって、シャットダウン時の減衰量が大きく異なってしまう。このため、従来では、環境温度を検出した後に適切な電流値を与えて、シャットダウンの減衰量を設定するといったフィードバック制御回路を別途設けなければならず、光シャッタのコストを引き上げる原因になっていた。
【００２５】
図３７は従来のファラデー回転子を適用した場合の光可変等化器の温度特性と等化度温度偏差を示す図である。左縦軸に減衰量（ｄＢ）、右縦軸に等化度温度偏差（ｄＢ）、横軸は波長（ｎｍ）である。
【００２６】
等化度温度偏差（温度変動に伴う利得等化レベル）のデータから、従来のファラデー回転子を適用した光可変等化器の等化度温度偏差は、入力光の波長１５２０ｎｍから１５６０ｎｍで、０．７ｄＢにも達していることがわかる。
【００２７】
ここで、ＷＤＭをはじめとする光通信システムに対して、ｎ段（ｎは正の整数）の中継が行なわれるものとし、各々の中継器の特性はランダムであると仮定した場合、１段で０．７ｄＢの等化度偏差が生ずると、ｎ段ではｎ1/2×０．７ｄＢの等化度偏差が生ずる計算（例えば、１０段で約２ｄＢ、１００段で７ｄＢ）になるので、このような特性の光可変等化器をＷＤＭシステムに適用することは困難である。
発明の開示
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、磁気異方性による温度特性の影響をなくし、ファラデー回転角の温度特性を良好に改善して高品質化を図った光可変減衰器、光シャッタ及び光可変等化器を提供することを目的とする。
【００２８】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、透過光の偏光面を磁界によって回転させるファラデー回転子１０において、磁気光学結晶１１に印加する第１の磁界によりファラデー回転を行ない、かつ第２の磁界によりファラデー回転角の制御を第２の磁界の強度の全可変範囲で行う場合に、第１の磁界の方向を除く、第１の磁界と第２の磁界による合成磁界の方向が、磁気光学結晶１１の磁化容易軸及び磁化困難軸の間で可変するように、磁気光学結晶１１を配置することを特徴とするファラデー回転子１０が提供される。
【００２９】
ここで、ファラデー回転子１０に対し、磁気光学結晶１１に印加する第１の磁界によりファラデー回転を行ない、かつ第２の磁界によりファラデー回転角の制御を第２の磁界の強度の全可変範囲で行う場合に、第１の磁界の方向を除く、第１の磁界と第２の磁界による合成磁界の方向が、磁気光学結晶１１の磁化容易軸及び磁化困難軸の間で可変するように、磁気光学結晶１１を配置する。
【００３０】
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１はファラデー回転子の原理図である。ファラデー回転子１０は、磁気光学結晶１１に印加する第１の磁界（光と同方向または逆方向で一定強度な磁界）によりファラデー回転を行い、かつ第２の磁界（第１の磁界と垂直方向で可変強度な磁界）により、第２の磁界の強度の全可変範囲で、ファラデー回転角の制御を行う可変ファラデー回転子である。
【００３１】
そして、ファラデー回転子１０では、第１の磁界の方向を除く、第１の磁界と第２の磁界による合成磁界の方向が、磁気光学結晶１１の磁化容易軸及び磁化困難軸の間で可変するように（磁化容易軸及び磁化困難軸が存在しない範囲で可変に移動するように）、磁気光学結晶１１を配置する。
【００３２】
すなわち、合成磁界は、第２の磁界の強度を増していくと、第１の磁界方向から第２の磁界方向へ向いていくが、このときに、磁気異方性を与える軸である磁化困難軸及び磁化容易軸に、合成磁界がぶつからないように、磁気光学結晶１１を配置するものである。なお、図中に示す（ｈｋｌ）の数値については後述する。
【００３３】
図２はファラデー回転子１０の構成を示す図である。ファラデー回転子１０は、磁気光学結晶（ファラデー素子とも呼ぶ）１１と、一定磁界（第１の磁界に該当）をファラデー素子１１に印加する一対の永久磁石１３ａ、１３ｂと、可変磁界（第２の磁界に該当）をファラデー素子１１に印加する電磁石１２によって構成される。なお、コイルに電流を流して駆動させる駆動回路（電磁石１２も駆動回路の構成要素として含ませる）については後述するものとして、ここでは図示しない。
【００３４】
ここで、永久磁石１３ａ、１３ｂによる磁界の方向を入力光の光軸の方向に一致させ、永久磁石１３ａ、１３ｂによる磁界の方向に対して垂直な方向に電磁石１２によって可変磁界を印加している。そして、永久磁石１３ａ、１３ｂがファラデー素子１１に印加する一定磁界の強度は、ファラデー素子１１の磁化を飽和させる磁界強度に設定する。
【００３５】
永久磁石１３ａ、１３ｂによる磁界によって、ファラデー素子１１の磁化は飽和しているので、永久磁石１３ａ、１３ｂによる磁界と電磁石１２による磁界との合成磁界による磁気光学結晶の磁化強度は、永久磁石１３ａ、１３ｂのみによる磁界強度と等しく、また電磁石１２による磁界強度に応じて、合成磁界の方向が変化するため、ファラデー素子１１の磁化の方向も変化する。
【００３６】
したがって、ファラデー素子１１の磁化の光軸方向の成分（合成磁界）は、電磁石１２による磁界強度に応じて変化していき、これによって入力光に与えるファラデー回転角を制御できるようになっている。
【００３７】
図３は図２のファラデー回転子１０をＡ方向から見た図であり、図４は合成磁界のベクトルを示す図である。入射光方向に永久磁石１３ａ、１３ｂによる一定磁界を磁気光学結晶１１に印加し、電磁石１２による可変磁界を一定磁界に垂直となるように印加することで、一定磁界と可変磁界によって合成磁界ができる。
【００３８】
この合成磁界は、可変磁界の強度によって方向を変えるが、合成磁界が動きうる方向に対して、合成磁界がファラデー素子１１の磁化容易軸及び磁化困難軸を通過しないように（ただし、可変磁界が０のときの合成磁界となる一定磁界は除く）、ファラデー素子１１を配置している。
【００３９】
次にステレオ投影図を用いて詳しく説明する。図５はステレオ投影図である。磁気光学結晶１１として、ガーネット単結晶の（１１１）面を中心としたステレオ投影図を示している。
【００４０】
ここで、ステレオ投影図とは、結晶の格子面や方位の角度関係を記述する際に、結晶内の一点を中心にした球面を考え、球面上に表示した点や線を、さらに平面上に写した投影図のことである。
【００４１】
また、結晶の格子面はミラー指数によって表される。ミラー指数とは、空間格子の結晶軸を座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚに選び、ある格子面がこれらの軸と交わる点の座標をＡ、Ｂ、Ｃとしたとき、
Ｘ／|Ａ|：Ｙ／|Ｂ|：Ｚ／|Ｃ|＝１／ｈ：１／ｋ：１／ｌ        …（１）
と表される３つの整数ｈ、ｋ、ｌを格子面のミラー指数と呼ぶ。また、ある座標軸と平行な場合には整数０で表す。例えば、（０ｋｌ）はＸ軸に平行な格子面となる。なお、負の側で軸と交わる場合には、指数の上にバーをつけて表す（ただし、明細書ではこの記載ができないために、バーを“−”符号で表わす）。さらに、（ｈｋｌ）面に垂直の方向（法線）を方向指数と呼ぶ。図６に方向指数の例を示す。
【００４２】
図５のステレオ投影図に対し、中心は（１１１）面で、隣り合う同心円は互いに１０度ずつ異なる面を表わし、隣り合う径方向の直線は互いに１０度ずつ異なる面を表わしている。このようにして、ガーネット単結晶の任意の面は、ステレオ投影図内の点として表すことができる。
【００４３】
磁気異方性を有するガーネット単結晶は、（１１１）方位と対称等価な方位（例えば、（−１１１）、（１１−１）等）が磁化容易軸であり、（１００）方位と対称等価な方位（例えば、（００１）、（０１０）等）が磁化困難軸である（ガーネット単結晶の構造として、磁化容易軸と磁化困難軸が存在する方位は決まっている）。
【００４４】
図５に対し、（１１１）方位から（−１−１２）方位に電磁石による可変磁界を印加する場合には（すなわち、中心の点（１１１）から点（−１−１２）に向けて可変磁界を印加する場合には）、（１１１）方位から５５度に磁化困難軸（００１）ａがある。したがって、ガーネット単結晶の磁化は、磁化困難軸の（００１）方位ａには向き難く、この磁気異方性の影響により、ファラデー回転角に温度特性が生じることになる。
【００４５】
また、（１１１）方位から（−２１１）方位に電磁石による磁界を印加する場合には（すなわち、中心の点（１１１）から点（−２１１）に向けて可変磁界を印加する場合には）、（１１１）方位から７０度の方位に磁化容易軸（−１１１）ｂがある。したがって、ガーネット単結晶の磁化は、磁化容易軸の（−１１１）方位ｂには向き易く、この磁気異方性の影響により、ファラデー回転角に温度特性が生じることになる。
【００４６】
一方、（−１０１）方位に電磁石による可変磁界を印加する場合には（すなわち、中心の点（１１１）から点（−１０１）に向けて可変磁界を印加する場合には）、合成磁界の方向は、その途中で磁化困難軸にも磁化容易軸にも一致せず、かつ可変する合成磁界が形成する合成磁界面が、最も近い方向の磁化困難軸（００１）方位ａと磁化容易軸（−１１１）方位ｂが、この方位に関してほぼ対称に位置している（すなわち、（−１０１）方位は、磁化困難軸（００１）方位ａと磁化容易軸（−１１１）方位ｂから、最も離れている方位にある）。
【００４７】
したがって、（−１０１）方位に可変磁界を印加する場合には、ガーネット単結晶のファラデー回転角の温度特性に対して、磁気異方性の寄与がほとんどなくなることになる。
【００４８】
このため、ガーネット単結晶自体のファラデー回転角の温度特性だけによって、ファラデー回転子の温度特性が決定されるようになり、このとき、温度係数はほぼ一定な負の値になる。
【００４９】
同様にして、結晶の対称性から（−１−１２）方位から１２０度に位置する（−１２−１）方位と（２−１−１）方位にも、磁化困難軸（０１０）方位ｄと（１００）方位ｇとがあるので、これらの方位に可変磁界を印加してもファラデー回転角に温度特性が生じることになる。
【００５０】
また、（−２１１）方位から１２０度に位置する（１１−２）方位と（１−２１）方位にも、磁化容易軸（１１−１）方位ｅと（１−１１）ｉとがあるので、これらの方位に可変磁界を印加してもファラデー回転角に温度特性が生じることになる。
【００５１】
したがって、（−１０１）方位から６０度毎の位置にある（−１１０）方位、（０１−１）方位、（１０−１）方位、（１−１０）方位及び（０−１１）方位に対して、可変磁界を印加すれば磁気異方性の影響を受けない。そして、これらの方位は、合成磁界が磁気光学結晶１１の磁化容易軸及び磁化困難軸の方位の中間方向で変化する方位になっている。
【００５２】
このように、これらの方位のいずれか１つに対して、合成磁界が向くように磁気光学結晶１１を配置することにより、合成磁界が磁化容易軸及び磁化困難軸を通過せず、かつ磁化容易軸及び磁化困難軸が互いに対称に近くなる面内を回転させることができるので、磁気異方性による温度特性の影響をなくすことが可能になる。
【００５３】
図７はファラデー素子の配置例を示す図である。図に示す例では、（１１１）方位に垂直な面と、（−１０１）方位に垂直な面と、（１−２１）方位に垂直な面で磁気光学結晶１１を切り出してファラデー素子１１を形成している。そして、（１１１）面から光を入射して光軸の方向と同じ方向に、永久磁石１３ａ、１３ｂの一定磁界を印加し、（−１０１）面から電磁石１２の可変磁界を印加している。
【００５４】
以上説明したように、ファラデー回転子１０は、一定磁界と可変磁界による合成磁界の方向が、磁気光学結晶１１の磁化容易軸及び磁化困難軸の間で可変するように、磁気光学結晶１１を配置することで、磁気異方性の影響をなくして、ファラデー素子のファラデー回転の温度特性だけを利用するものである。
【００５５】
そして、低ファラデー回転角領域、すなわち、０度から４０度において、ファラデー回転角１度当たり−０．００２５（度／℃）程度となって、ファラデー回転角の温度係数が、磁気異方性に依存しないファラデー素子１１を得ることができた。
【００５６】
なお、上記では一定磁界を印加するのが永久磁石１３ａ、１３ｂであり、可変磁界を印加するのが電磁石１２であるとしたが、一定磁界を電磁石１２で印加してもよいし、永久磁石１３ａ、１３ｂの一定磁界を一部遮蔽することによって、可変磁界とすることにしてもよい。また、上記の結晶を同一の配置で複数枚重ねて用いてもよい。
【００５７】
次にファラデー回転子１０を用いた光可変減衰器について説明する。図８は光可変減衰器の構成を示す図である。光可変減衰器２に対し、入力光ファイバＣ１は、入力光用の光ファイバである。コリメート系２０は、フェルール２１、コリメート・レンズ２３、レンズ・ホルダ２２から構成され、入力光信号を平行光にする。
【００５８】
フェルール２１は、入力光ファイバＣ１を接着固定する。コリメート・レンズ２３は、入力光ファイバＣ１から出射される光を平行光にする。レンズ・ホルダ２２には、コリメート・レンズ２３が固着される。ここで、レンズ・ホルダ２２は、入力光ファイバＣ１とコリメート・レンズ２３の距離をコリメート・レンズ２３の焦点距離に調整した後に、フェルール２１と溶接固定される。
【００５９】
偏光子２４は、例えば、ルチルなどの楔型の複屈折結晶より成り、入力光を偏光方向が互いに垂直な常光Ｏと異常光Ｅとに分離する。
ファラデー回転子１０は、図２の構成を持ち、上述したので説明は省略する（煩雑化をさけるために永久磁石は図示していない）。ファラデー回転子１０は、電磁石１２による磁界によって光の進行方向の磁界強度を変化させて、常光Ｏと異常光Ｅに対するファラデー回転角を変化させる。
【００６０】
検光子２５は、例えば、ルチルなどの楔型の複屈折結晶より成り、常光Ｏをさらに常光ＯＯと異常光ＯＥに分離し、異常光Ｅをさらに常光ＥＯと異常光ＥＥに分離する。
【００６１】
コリメート系２０ａは、フェルール２１ａ、コリメート・レンズ２３ａ、コリメート・レンズ２３ａが固着されるレンズ・ホルダ２２ａから構成され、検光子２５から出射される光を出力光ファイバＣ１ａに結合する。
【００６２】
なお、出力光ファイバＣ１ａとフェルール２１ａの関係、コリメート・レンズ２３ａを固着したレンズ・ホルダ２２ａとフェルール２１ａの関係は、コリメート系２０と同じである。
【００６３】
次に偏光子２４と検光子２５を構成する複屈折結晶の光学軸が互いに垂直になるように配置した場合の光可変減衰器２の動作について説明する。入力光ファイバＣ１から出射してコリメート・レンズ２３で平行光になった入力光は、偏光子２４によって常光Ｏと異常光Ｅに分離される。ここで、常光Ｏと異常光Ｅの偏光方向は互いに直交している。
【００６４】
常光Ｏと異常光Ｅは、ファラデー回転子１０を通過する際に、合成磁界の光の進行方向に平行な磁界強度に応じて、偏光方向が回転して出射される。偏光方向を回転させられた常光Ｏは、検光子２５において、さらに常光ＯＯと異常光ＯＥに分離され、偏光方向を回転させられた異常光Ｅは、検光子２５において、さらに常光ＥＯと異常光ＥＥに分離される。
【００６５】
そして、検光子２５から出射される常光ＯＯと異常光ＥＥは、互いに平行で、コリメート・レンズ２３ａによって出力光ファイバＣ１ａのコアに結合されるが、検光子２５から出射される常光ＥＯと異常光ＯＥは、平行にはならず広がるために、コリメート・レンズ２３ａを通っても、出力光ファイバＣ１ａのコアには結合されにくい。
【００６６】
ファラデー回転子１０の電磁石１２による磁界強度が０の時、ファラデー素子１１のファラデー回転角は９０度であり、ファラデー回転子１０から出射された常光Ｏは、検光子２５からはすべて常光ＯＯとして出射される。
【００６７】
また、ファラデー回転子１０から出射された異常光Ｅは、検光子２５からはすべて異常光ＥＥとして出射されるので、この場合には入力光はすべて出力光ファイバＣ１ａのコアに結合されて、理想的には損失が０である。
【００６８】
一方、ファラデー回転子１０の電磁石１２による磁界強度が十分に大きい時、ファラデー素子１１のファラデー回転角は０度に近づき、ファラデー回転子１０から出射された常光Ｏは、検光子２５からは異常光ＯＥとして出射される。
【００６９】
また、ファラデー回転子１０から出射された異常光Ｅは、検光子２５からは常光ＥＯとして出射されるので、この場合には入力光は出力光ファイバＣ１ａのコアに結合されにくく、損失が最大になる。ファラデー回転角が０度と９０度の中間の場合には損失は中間的な値になる。
【００７０】
上記のように、ファラデー回転子１０の電磁石１２による磁界の強度によってファラデー素子１１によるファラデー回転角が９０度から０度の範囲で変化し、ファラデー回転角に応じて出力光ファイバＣ１ａのコアに結合する光量が変化するために、図に示す構成によって光可変減衰機能を実現することができる。
【００７１】
なお、光シャッタは、光可変減衰器２を応用したものである。すなわち、電磁石１２の電流を光可変減衰器２の減衰量が最低になる電流と、減衰量が最大になる電流との間でスイッチングすれば、最小の減衰量と最大の減衰量とを切り替えることができるので光シャッタを得ることができる（通常は、最大減衰量と最小減衰量との差を３０ｄＢ程度にすることができる光可変減衰器を光シャッタとして用いる）。
【００７２】
なお、上記の説明では、光可変減衰器２及び光シャッタは、偏光子、ファラデー回転子、検光子を配置して構成したが、反射素子を用いた光可変減衰器及び光シャッタを構成することも可能である。
【００７３】
すなわち、磁気光学結晶１１からなるファラデー回転子１０の非相反性を利用して、光信号の入射側に偏光子、出射側に反射素子、偏光子と反射素子の間にファラデー回転子１０を配置することにより、反射型の光可変減衰器及び反射型の光シャッタを構成することができる。
【００７４】
図９は光可変減衰器２に適用するファラデー回転子１０の駆動回路を示す図である。駆動回路１２０は、コイル１２ａ、磁芯１２ｂ、可変電圧源１２ｃ（出力電圧に温度係数を持たない）によって構成される（なお、コイル１２ａ、磁芯１２ｂが電磁石１２に該当する）。
【００７５】
ここで、例えば、コイル１２ａにエナメル被覆の銅線を用いた場合、コイル１２ａの電気抵抗は約５０Ωとなり、電気抵抗の温度係数は＋０．２Ω／℃程度の正の温度係数となる。
【００７６】
正の温度係数を持つ電気抵抗は、低温時には低抵抗、高温時に高抵抗となる。したがって、ある温度のときの電圧値を電圧源１２ｃに設定しておけば、その温度から低温になったときには、電気抵抗は低抵抗に向かうので、コイル１２ａに流れる電流は自動的に大きくなる。また、高温になったときには、電気抵抗は高抵抗に向かうので、コイル１２ａに流れる電流は自動的に小さくなる。
【００７７】
図３６で上述した温度特性の図（光シャッタの温度特性の図として示したが光可変減衰器としても同じ）でこのことを見ると、０℃、２５℃、６５℃のそれぞれの減衰量のピークに対し、駆動回路１２０を用いることで、低温に向かえば電流は大きくなり、高温に向かえば電流は小さくなるので、ピークを追従するような形になることがわかる（したがって、減衰量温度変動が低減化されることになる）。
【００７８】
一方、コイル１２ａの電気抵抗の温度係数が正であるため、電磁石１２のコイル１２ａに供給される駆動電流の温度係数は負で、電磁石１２による磁界強度の温度係数も負になる。したがって、永久磁石１３ａ、１３ｂと電磁石１２の合成磁界の光軸方向の磁界強度の温度係数は正になるので、駆動回路１２０の抵抗の温度係数によるファラデー回転角の温度係数は正になる。
【００７９】
また、図１から図７で上述したように、ファラデー回転子１０は、ファラデー素子のファラデー回転角の温度係数は、ファラデー回転角１度当たり−０．００２５（度／℃）程度となって、ファラデー素子１１自体のファラデー回転角の温度係数は負である。
【００８０】
したがって、駆動回路１２０の抵抗の温度係数によるファラデー回転角の正の温度係数によって、ファラデー素子１１自体のファラデー回転角の負の温度係数をキャンセルすることができ、ファラデー回転子１０のファラデー回転角の温度特性をさらに改善することができる。
【００８１】
なお、ファラデー素子１１のファラデー回転角の温度係数が正であるならば、コイル１２ａには負の温度係数を有する抵抗体を適用すればよい。負の温度係数を有する抵抗体は、薄膜技術によって容易に得ることができるので、磁芯１２ｂに薄膜抵抗体を形成したセラミック筒をかぶせて、薄膜抵抗体に電圧源１２ｃによって、電流を供給すればよい（この技術は、以降で変形例として示す駆動回路においても同様に適用できる）。
【００８２】
また、上述の出力電圧に温度係数がない電圧源１２ｃは、ダイオードまたはサーミスタ等の温度特性を有する素子によって電圧源を構成するトランジスタの温度特性を補償するという手段によって得られる。
【００８３】
このように、駆動回路１２０では、正の温度係数を設けて、電圧で制御することにより、温度変動に伴って、コイル１２ａに流れる電流も変化させることができるので、減衰量温度変動を低減化することが可能になる。加えて、駆動回路１２０の抵抗の温度係数によるファラデー回転角の正の温度係数によって、ファラデー素子１１自体のファラデー回転角の負の温度係数をキャンセルすることができるので、ファラデー回転角の温度特性をさらに改善することが可能になる。
【００８４】
次に駆動回路１２０を用いた場合の効果を示す各種特性について、図１０〜図１３を用いて説明する。図１０はファラデー回転子１０のファラデー回転角の温度特性を示す図である。駆動回路１２０を適用した場合の温度依存性を示しており、縦軸はファラデー回転角（ｄｅｇ）、横軸は電圧（Ｖ）である。そして、温度２５℃、０℃及び６５℃について測定している。
【００８５】
図１０に示すように、ファラデー回転角が４０度以下の場合、ファラデー回転角の温度特性はほとんど認められないことがわかる（４０度以下の場合、各温度のグラフには開きがなく、それぞれのグラフが１本の線として重なっている）。
【００８６】
図１１はファラデー回転子１０のファラデー回転角の温度変動を示す図である。温度範囲０℃から６５℃における最大変動値をプロットしたもので、駆動回路１２０を適用した場合のデータである。縦軸はファラデー回転角の温度変動（ｄｅｇ）、横軸は電圧（Ｖ）である。
【００８７】
図１１に示すように、ファラデー回転角が４０度以下の範囲で温度範囲０℃から６５℃における最大変動値が０．５度以下であることがわかる。これを従来のファラデー回転子のファラデー回転角の温度変動値と比較すると大幅に改善されていることがわかる（図３４で上述した従来のファラデー回転子では１．５度の温度変動があった）。
【００８８】
図１２はファラデー回転子１０を適用した光可変減衰器２の温度特性を示す図である。光可変減衰器２のファラデー回転子１０に、駆動回路１２０を適用した場合の温度特性である。縦軸は光可変減衰器２の減衰量（ｄＢ）、横軸はファラデー回転子１０の電磁石１２を駆動する電圧（Ｖ）である。そして、２５℃、０℃及び６５℃について測定している。図１２に示すように、１ディビジョンを５ｄＢで減衰量を表示する場合には、減衰量の温度特性はほとんど認められない。
【００８９】
図１３はファラデー回転子１０を適用した光可変減衰器２の温度変動を示す図である。温度範囲０℃から６５℃における最大変動値をプロットしたもので、駆動回路１２０を適用した場合のデータである。縦軸は光可変減衰器２の減衰量の温度変動（ｄＢ）、横軸は電圧（Ｖ）である。
【００９０】
図１３に示すように、温度範囲０℃から６５℃における最大変動値は０．８ｄＢ以下となっている。これを従来のファラデー回転子を適用した光可変減衰器における最大変動値で比較すると大幅に改善されていることがわかる（図３５で上述した従来の光可変減衰器では３ｄＢの温度変動があった）。
【００９１】
次に駆動回路１２０の第１の変形例について説明する。図１４は光可変減衰器２に適用可能なファラデー回転子１０の駆動回路を示す図である。
第１の変形例である駆動回路１２０−１は、コイル１２ａ、磁芯１２ｂ、可変電圧源１２ｃ（出力電圧に温度特性を持たない）、電圧源１２ｃの出力端子に直列に接続される直列抵抗１２ｄから構成される。
【００９２】
ここで、設計時には、例えば、ファラデー回転角の温度係数がファラデー回転角１度当たり−０．００２５（度／℃）と比較的温度係数が小さいファラデー素子１１を適用し、コイル１２ａの電気抵抗が約５０Ω、電気抵抗の温度係数が＋０．２Ω／℃程度の場合に、直列抵抗１２ｄとして、ニクロムによる抵抗を直列接続して総抵抗を７０Ωとする。
【００９３】
ニクロムの抵抗の温度係数は銅に比較すると１／５０程度であるので、ニクロム抵抗を直列接続することによって、総抵抗の温度係数を小さくすることができ、これによってファラデー素子１１のファラデー回転角の温度係数と駆動回路１２０−１の温度係数を合わせることができる。なお、ファラデー素子１１のファラデー回転角の温度係数が大きい場合には、直列抵抗として銅より温度係数が大きい抵抗体を使用すればよい。
【００９４】
次に駆動回路１２０−１を用いた場合の効果を示す各種特性について、図１５〜図１８を用いて説明する。図１５はファラデー回転子１０のファラデー回転角の温度特性を示す図である。駆動回路１２０−１を適用した場合の温度依存性を示している。縦軸はファラデー回転角（ｄｅｇ）、横軸は電圧（Ｖ）である。そして、２５℃、０℃及び６５℃について測定している。図１５に示すように、ファラデー回転角が４０度以下で、ファラデー回転角の温度特性は、ほとんど認められないことがわかる。
【００９５】
図１６はファラデー回転子１０のファラデー回転角の温度変動を示す図である。温度範囲０℃から６５℃における最大変動値をプロットしたもので、駆動回路１２０−１を適用した場合のデータである。縦軸はファラデー回転角の温度変動（ｄｅｇ）、横軸は電圧（Ｖ）である。
【００９６】
図１６に示すように、ファラデー回転角が４０度以下の範囲で温度範囲０℃から６５℃における最大変動値が０．５度以下である。これを従来のファラデー回転子のファラデー回転角の温度変動値に比較すると大幅に改善されていることがわかる。
【００９７】
図１７はファラデー回転子１０を適用した光可変減衰器２の温度特性を示す図である。光可変減衰器２のファラデー回転子１０に駆動回路１２０−１を適用した場合の温度特性である。縦軸は光可変減衰器２の減衰量（ｄＢ）、横軸はファラデー回転子１０の電磁石１２を駆動する電圧源１２ｃの電圧（Ｖ）である。そして、２５℃、０℃及び６５℃について測定している。図１７に示すように、１ディビジョン５ｄＢで減衰量を表示する場合、減衰量の温度特性はほとんど認められない。
【００９８】
図１８はファラデー回転子１０を適用した光可変減衰器２の温度変動を示す図である。温度範囲０℃から６５℃における最大変動値をプロットしたもので、駆動回路１２０−１を適用した場合のデータである。縦軸は光可変減衰器２の減衰量の温度変動（ｄＢ）、横軸は電圧（Ｖ）である。
【００９９】
図１８に示すように、温度範囲０℃から６５℃における最大変動値が０．６ｄＢ以下となっている。これを従来のファラデー回転子を適用した光可変減衰器における最大変動値と比較すると大幅に改善されていることがわかる。
【０１００】
次に光シャッタの特性について説明する。図１９はファラデー回転子１０を適用した光シャッタの温度特性を示す図である。光シャッタのファラデー回転子１０の電磁石１２の駆動回路には、基本的に図９の構成を適用しており、減衰量が最小となる電圧と、減衰量が最大になる電圧とを切り替えるようにしている。縦軸は光シャッタの減衰量（ｄＢ）、横軸はファラデー回転子１０の電磁石１２の駆動回路の電圧源１２ｃの電圧（Ｖ）である。
【０１０１】
図１９の特性を、従来の図３６の特性と比較して見れば明らかなように、温度特性は大幅に改善されており、減衰量が最小となる電圧を０ボルト、減衰量が最大になる電圧を４．７ボルトに設定して電圧を切り替えれば、温度範囲０℃から６５℃にわたってシャットダウン減衰量４０ｄＢ程度を安定に得られる光シャッタが実現されている。
【０１０２】
このため、従来の光シャッタのような、シャットダウンの電流値を減衰量で検出した情報、または温度を検出した情報によって変動させて、シャットダウンの減衰量を一定に保つといった制御が不要となり、光シャッタのコストダウンを図ることが可能になる。
【０１０３】
ここで、駆動回路として、図９の構成を用いても、図１４の構成を用いてもファラデー回転角の温度特性、光可変減衰器２の温度特性、光シャッタの温度特性が大幅に改善できることがわかったが、両者を比較した場合、図９の駆動回路１２０は、図１４の駆動回路１２０−１の構成において直列抵抗１２ｄの抵抗値が０になった特殊ケースである。
【０１０４】
すなわち、直列抵抗１２ｄを有する電圧源１２ｃによってコイル１２ａに電流を供給する場合、直列抵抗１２ｄの値として０も許容できるということがわかる。そして、数学的には直列抵抗１２ｄの値には無限大も許容できるが、コイル１２ａに電流を流して、ファラデー回転を起こさせるという実用レベルの話になると、直列抵抗１２ｄの抵抗値が無限大では、コイル１２ａに電流を流すことができないので許容できない。
【０１０５】
また、駆動回路１２０−１の構成において、直列抵抗１２ｄは固定抵抗であることを想定しているが、可変抵抗であってもよい。そして、電圧源１２ｃに直列な抵抗１２ｄを可変抵抗にすることによって、設計時において、コイル１２ａの抵抗値及び直列抵抗１２ｄの抵抗値とそれらの温度係数では、ファラデー回転子１０のファラデー回転角の温度特性を正確に補償できない場合でも、直列抵抗１２ｄの抵抗値を可変調整することによって、ファラデー回転角の温度特性を正確に補償できるという利点が生ずる。
【０１０６】
次に駆動回路１２０の第２の変形例について説明する。図２０は光可変減衰器２に適用可能なファラデー回転子１０の駆動回路を示す図である。第２の変形例である駆動回路１２０−２は、コイル１２ａ、磁芯１２ｂ、電流源１２ｅ（出力電流に温度係数を持たない）、電流源１２ｅの出力端子に並列に接続される並列抵抗１２ｆから構成される。
【０１０７】
なお、出力電流に温度係数がない電流源１２ｅは、ダイオードまたはサーミスタ等の温度特性を有する素子によって電流源を構成するトランジスタの温度特性を補償するという手段によって得られる。
【０１０８】
次に駆動回路１２０−１、１２０−２それぞれに対する、コイル電流の温度係数及び消費電力について解析的に詳しく説明する。磁気光学結晶１１のファラデー回転角１度当たりの温度係数は典型的には−０．００２５度／℃程度であるが、市場で供給されている磁気光学結晶について調査すると−０．００１２度／℃から−０．００３０度／℃くらいの範囲でばらつきを持っている。
【０１０９】
今、−０．００１５度／℃程度の温度係数の磁気光学結晶を用いた場合、コイル１２ａの電流値の温度係数はほぼ−０．０７ｍＡ／℃となる。そして、コイル１２ａの抵抗値は２５℃で４８Ω、温度係数は０．１８Ω／℃である。
【０１１０】
この条件の時、図２０の構成の並列抵抗１２ｆを抵抗値が７７Ωで温度係数が０．０３Ω／℃のタンタル薄膜抵抗とし、出力電流に温度特性がない電流源１２ｅによってコイル１２ａに電流を供給するのが最適となる。
【０１１１】
なお、「最適」というのはファラデー回転角の温度係数を十分に抑圧できて、かつ、コイル１２ａと外部に接続される抵抗で消費される電力が小さいという条件で判定するものである。
【０１１２】
ここで、直列抵抗を有する電圧源によって電流供給する図１４の駆動回路１２０−１の構成において、コイル１２ａの抵抗値をＲ１とし、直列抵抗１２ｄの抵抗値をＲ２とし、電圧源１２ｃの出力電圧をＶとし、コイル１２ａに流れる電流をＩＣとおくと、
ＩＣ＝Ｖ／（Ｒ１＋Ｒ２）                                      …（２）
を得る。
【０１１３】
抵抗値Ｒ１及びＲ２には温度特性があって、出力電圧Ｖには温度特性がないという実際にありうるケースを考えると、電流ＩＣの温度係数（ｄＩＣ／ｄＴ）は、
ｄＩＣ／ｄＴ＝−Ｖ（ｄＲ１／ｄＴ＋ｄＲ２／ｄＴ）／（Ｒ１＋Ｒ２）2     …（３）
として得られる。
【０１１４】
さらに実用的なケース、すなわち、抵抗値Ｒ２の温度係数が抵抗値Ｒ１の温度係数より十分に小さいというケースを考えると、
ｄＩＣ／ｄＴ＝−Ｖ（ｄＲ１／ｄＴ）／（Ｒ１＋Ｒ２）2
＝−（ＩＣ／（Ｒ１＋Ｒ２））×（ｄＲ１／ｄＴ）    …（４）
を得る。
【０１１５】
そして、図１４の駆動回路１２０−１の構成の消費電力をＷとすると、
Ｗ＝ＩＣ2×（Ｒ１＋Ｒ２）                                    …（５）
となる。
【０１１６】
一方、出力電流に温度係数がない電流源１２ｅによって電流を供給する図２０の駆動回路１２０−２の構成において、コイル１２ａの抵抗値をＲ１とし、並列抵抗１２ｆの抵抗値をＲ２とし、電流源１２ｅの出力電流をＩとし、コイル１２ａに流れる電流をＩＣとおくと、
ＩＣ＝Ｉ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）                                …（６）
を得る。
【０１１７】
抵抗値Ｒ１及びＲ２には温度特性があって、出力電流Ｉには温度特性がないという実際にありうるケースを考えると、電流ＩＣの温度係数は
ｄＩＣ／ｄＴ＝（Ｉ／（Ｒ１＋Ｒ２）2）×〔（ｄＲ２／ｄｔ）（Ｒ１＋Ｒ２）−Ｒ２（ｄＲ１／ｄｔ＋ｄＲ２／ｄｔ）〕                              …（７）
となる。
【０１１８】
さらに実用的なケース、すなわち、抵抗値Ｒ２の温度係数が抵抗値Ｒ１の温度係数より十分に小さいというケースを考えると、先の直列抵抗１２ｄを有する電圧源１２ｃによる駆動の場合と同じ結果、すなわち、式（４）を得る。
【０１１９】
そして、図２０の駆動回路１２０−２の構成の消費電力Ｗは、
Ｗ＝ＩＣ2Ｒ１（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２                            …（８）
となる。
【０１２０】
図２１は駆動回路１２０−１の直列抵抗１２ｄ、または駆動回路１２０−２の並列抵抗１２ｆの変化に対するコイル電流の温度係数及び消費電力をまとめた図である。なお、直列抵抗１２ｄと並列抵抗１２ｆを区別しないで説明する時には「外部抵抗」ということにする。
【０１２１】
コイル電流の温度係数の絶対値は、上記のように外部抵抗の抵抗値Ｒ２の温度係数が、コイル抵抗の抵抗値Ｒ１の温度係数より十分に小さいとしているので、抵抗値Ｒ２の変化に対して、図１４に図示した電圧駆動でも図２０に図示した電流駆動でも同じ値になって、数学的にはＲ２が無限大の時に０になる。したがって、コイル電流の温度係数の絶対値については、電圧駆動でも電流駆動でも変わりがない。
【０１２２】
ここで、駆動回路１２０−１に対し、電圧駆動の時に単にＲ２が無限大であるとすれば、コイルに流れる電流が０になり、ファラデー回転が起きないので実用的には使えない状態である。したがって、電圧源１２ｃに直列に接続する抵抗１２ｄの抵抗値Ｒ２を大きくする必要がある時には、電圧源１２ｃの出力電圧Ｖを大きくしてやる必要があり、消費電力は増加し、Ｒ２が無限大という極限では消費電力は無限大になる。
【０１２３】
また、駆動回路１２０−２に対し、電流駆動の時にＲ２が０ということはコイルに電流が流れず、ファラデー回転が起きないので実用的には使えない状態である。したがって、電流源１２ｅに並列に接続する抵抗１２ｆの抵抗値Ｒ２を小さくする必要がある時には、電流源１２ｅの出力電流Ｉを大きくしてやる必要があり、Ｒ２が０という極限では消費電力は無限大になる。
【０１２４】
したがって、ファラデー回転が起きる範囲で、コイル電流の温度係数を所要の値にできて消費電力が小さいという条件で回路を設計するのが好ましい。この意味で、同じファラデー回転子を用いて図１４の構成または図２０の構成で温度補償をする場合、消費電力というパラメータを含めて設計するので、図１４の構成と図２０の構成に対する温度特性は微妙に異なったものになる。
【０１２５】
また、異なる温度係数のファラデー回転子を用いて図１４の構成と図２０の構成で温度補償をする場合、元来コイル電流に要求される温度係数が異なるので、図１４の構成と図２０の構成に対する温度特性は異なったものになるのが当然である。
【０１２６】
次に図２０の駆動回路１２０−２の構成を適用した場合のファラデー回転子１０のファラデー回転角の温度特性、光可変減衰器２の減衰量の温度係数及び光シャッタの減衰量の温度係数のデータについて図２２〜図２６を用いて説明する。
【０１２７】
図２２はファラデー回転子１０のファラデー回転角の温度特性を示す図である。縦軸はファラデー回転角（ｄｅｇ）、横軸は電流である。図２３はファラデー回転子１０のファラデー回転角の温度変動を示す図である。縦軸は回転角温度変動（ｄｅｇ）、横軸は電流である。
【０１２８】
図２２を見れば温度０℃から６５℃にわたって従来の温度特性より改善されていることがわかるが、電流値に対する温度変動値で表わした図２３を見ればそれがさらにはっきりする。
【０１２９】
図２４はファラデー回転子１０を適用した光可変減衰器２の温度特性を示す図である。縦軸は減衰量（ｄＢ）、横軸は電流である。図２５はファラデー回転子１０を適用した光可変減衰器２の温度変動を示す図である。縦軸は減衰量温度変動（ｄＢ）、横軸は電流である。駆動回路１２０−２の構成によってコイル電流の温度補償をした結果を示している。図２５と従来の図３５を比較すれば明らかなように、光可変減衰器２の減衰量の温度特性の方がはるかに良好であることがわかる。
【０１３０】
図２６はファラデー回転子１０を適用した光シャッタの温度特性を示す図である。縦軸は減衰量（ｄＢ）、横軸は電流である。駆動回路１２０−２の構成を用いることによってコイル電流の温度補償をした結果を示している。図２６と図３６を比較すれば明らかなように、光シャッタの減衰量の温度特性の方が、はるかに良好であることがわかる。
【０１３１】
以上説明したように、ファラデー回転子１０の電磁石１２のコイルに、並列抵抗１２ｆを有する電流源１２ｅによって電流を供給する構成によっても、コイル電流の温度係数を適切に制御することができ、ファラデー回転子１０、光可変減衰器２及び光シャッタの温度特性を大幅に改善することが可能になる。
【０１３２】
なお、図２０の構成は一般的なもので、図２０の構成において並列抵抗１２ｆが無限大というケースもありうることは、図１４の構成において直列抵抗１２ｄが０というケースがありうることと同じである。
【０１３３】
次に光可変等化器について説明する。図２７は光可変等化器の構成を示す図である。光可変等化器３に対し、入力光ファイバＣ１は、入力光信号用の光ファイバである。コリメート系３０は、入力光ファイバＣ１を接着固定するフェルール３１、入力光ファイバＣ１から出射される光を平行光にするコリメート・レンズ３３、コリメート・レンズ３３が固着されるレンズ・ホルダ３２を有して構成され、入力光信号を平行光にする。
【０１３４】
偏光分離素子３４は、直線偏光、円偏光、楕円偏光などの任意の偏光状態で入射される入力光信号の偏光を分離する。代表的な偏光分離素子３４としては平行ルチル板がある。
【０１３５】
偏光分離素子３４が紙面に平行な結晶軸Ｘ１を有する場合、任意の偏光状態の入力光信号が偏光分離素子３４に入射されると、結晶軸Ｘ１を含む面に対して任意偏光の振動方向が垂直な常光と、結晶軸Ｘ１を含む面に対して任意偏光の振動方向が平行な異常光とに分離される。
【０１３６】
ここで、常光は、偏光分離素子３４の入射面において屈折することなく直進し、入射面と平行な出射面においても屈折することなく直進する。一方、異常光は、偏光分離素子３４の入射面で屈折してから直進し、入射面と平行な出射面において再び屈折してから入射光と平行な方向に出射する。したがって、任意偏光の光を偏光分離素子３４に入射することによって、平行な常光と異常光を得ることができる。
【０１３７】
偏光面一致制御素子３４ａは、偏光分離素子３４で偏光分離された常光と異常光の振動方向を同一にする１／２波長板である。ここで、偏光面一致制御素子３４ａは、常光側、異常光側のいずれかに挿入すればよいが、図２７では、偏光面一致制御素子３４ａを常光側に挿入する例を図示している。
【０１３８】
一方、波長板中に直交する２つの偏光成分を持つ光が入射されると、波長板の厚さによって２つの偏光間の相対位相を変化させることができる。このうち、１／２波長板は、２つの偏光間の相対位相を１／２波長変化させるものである。一方の偏光を基準にして、もう一方の偏光の位相が１／２波長シフトするから、１／２波長板を通さない場合と比較して、２つの偏光を合成した光の振動方向は９０度回転する。
【０１３９】
したがって、偏光分離素子３４が出射する常光を１／２波長板に通せば、偏光分離素子３４が出射する異常光と同一の偏光面の光を得ることができる。また、偏光分離素子３４が出射する異常光を１／２波長板に通せば、常光と同じ偏光面の光を得ることができる（このため、偏光面一致制御素子３４ａは常光側、異常光側のいずれかに挿入すればよい）。
【０１４０】
ファラデー回転子１０−１は、偏光分離素子３４が出射する異常光と、偏光分離素子３４が出射する常光の偏光を、異常光の偏光と一致させられた光の偏光角を可変に制御する（なお、図面の煩雑化をさけるために永久磁石は省略している）。
【０１４１】
永久磁石でファラデー素子１１−１中に示されている光の進行方向に平行な飽和磁界Ｈ１を形成し、電磁石１２−１でファラデー素子１１−１中に示されている光の進行方向に垂直な磁界Ｈ２を形成する。
【０１４２】
上記の状態で電磁石１２−１によって永久磁石の磁界Ｈ１と垂直方向の磁界Ｈ２をかけると、合成磁界の方向は、磁界Ｈ１と磁界Ｈ２によって形成される矩形の対角線の方向になる。しかし、ファラデー素子１１−１の飽和磁界強度は、磁界の方向にはよらず一定であるので、合成磁界強度は、永久磁石の磁界Ｈ１の強度に等しくなる。したがって、合成磁界の磁界Ｈ１方向の成分は、永久磁石で与えられている飽和磁界Ｈ１より小さくなる。
【０１４３】
ところで、ファラデー素子１１−１中における偏光の回転角は、光の進行方向の磁界強度によって決まる。上記のように、磁界Ｈ２をかけることによって実際の合成磁界強度の磁界Ｈ１方向の成分は、飽和磁界Ｈ１より小さくなるので、偏光の回転角が変化する。磁界Ｈ２は、電磁石１２−１のコイルに流す電流によって制御されるので、偏光の回転角も電磁石１２−１のコイルに流す電流によって制御される。
【０１４４】
透過率波長特性可変素子３５は、ガラスなどの透明物質による基板３５ａと、基板３５ａ上に異なる屈折率を有する誘電体薄膜を多層に形成した多層誘電体薄膜３５ｂとによって構成される。
【０１４５】
異なる屈折率を有する誘電体薄膜の代表的なものとしては、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）がある。因みに、二酸化チタンの方が二酸化シリコンより屈折率が高い。
【０１４６】
多層誘電体薄膜３５ｂに光が入射される場合、そのＰ偏光成分とＳ偏光成分の大きさ、つまり、偏光角によって多層誘電体薄膜における光の透過率が異なる。したがって、偏光角によって光の透過率すなわち光に対する利得または損失が異なることになる。
【０１４７】
ここで、Ｐ偏光とＳ偏光について若干説明する。さきの常光と異常光は、平行ルチル板の結晶軸Ｘ１を含む平面を基準にして、平面に垂直な方向に振動する光を常光、平面に平行な方向に振動する光を異常光と定義したが、Ｐ偏光とＳ偏光は多層誘電体薄膜３５ｂの面を基準に定義される。
【０１４８】
すなわち、光の進行方向（光軸）を含むように多層誘電体薄膜３５ｂの表面に垂直に立てた面に平行な偏光をＰ偏光、光軸を含むように多層誘電体薄膜３５ｂの表面に垂直に立てた面に垂直な偏光をＳ偏光と定義する。
【０１４９】
そして、多層誘電体薄膜３５ｂ中の透過率は、Ｐ偏光とＳ偏光では異なり、かつ、Ｐ偏光の透過率もＳ偏光の透過率も広い波長領域においてかなり顕著な波長特性を持っている。つまり、偏光分離素子３４が出射する光と、偏光面一致制御素子３４ａによって偏光分離素子３４が出射する光と同一偏光にさせられた光の偏光角をファラデー回転子１０−１によって可変に制御することによって、多層誘電体薄膜３５ｂに対するＰ偏光とＳ偏光の成分を可変に制御することができ、これによって多層誘電体薄膜３５ｂ中における光の透過率を可変に制御できるのである。
【０１５０】
ファラデー回転子１０−２は、偏光分離素子３４が出射する異常光と、偏光分離素子が出射する常光の偏光を、異常光の偏光と一致させられた光の偏光角をファラデー回転子１０−１が回転したのとは反対に同じ偏光角だけ回転させるファラデー回転子である（永久磁石は図中省略）。
【０１５１】
そして、永久磁石によってファラデー素子１１−２中に示されている光の進行方向に平行な磁界Ｈ１とは反対方向で、磁界強度は磁界Ｈ１と等しい磁界Ｈ１ｒを形成し、電磁石１２−２によって図２７のファラデー素子１１−２中に示されている磁界Ｈ２とは反対方向で、磁界強度は磁界Ｈ２と等しい磁界Ｈ２ｒを形成する。
【０１５２】
この状態で電磁石１２−２によって磁界Ｈ１ｒと垂直方向の磁界Ｈ２ｒをかけると、合成磁界の方向は磁界Ｈ１ｒと磁界Ｈ２ｒによって形成される矩形の対角線の方向になる。
【０１５３】
しかし、ファラデー素子１１−２の飽和磁界強度は磁界の方向にはよらず一定であるので、実際の合成磁界強度は対角線の長さに相当する磁界強度より小さく、磁界Ｈ１ｒの強度に等しくなる。したがって、合成磁界の磁界Ｈ１ｒ方向の成分は、永久磁石で与えられている飽和磁界Ｈ１ｒより小さくなる。
【０１５４】
ところで、ファラデー素子中における偏光の回転角は光の進行方向の磁界強度によって決まる。上記のように、磁界Ｈ２ｒをかけることによって実際の合成磁界強度の磁界Ｈ１ｒ方向の成分は飽和磁界Ｈ１ｒより小さくなって偏光の回転角が変化する。
【０１５５】
上記によって明らかなように、ファラデー回転子１０−２において磁界Ｈ２ｒをかけることによって生ずる光の進行方向の磁界強度の変化は、ファラデー回転子１０−２において磁界Ｈ２をかけることによって生ずる光の進行方向の磁界強度の変化とは逆方向に生ずる。
【０１５６】
したがって、ファラデー回転子１０−２によって、ファラデー回転子１０−１において２条の光に与えられた偏光の回転とは反対方向で、同一の回転角だけ偏光を回転でき、ファラデー素子の入射光の偏光状態に戻すことができる。
【０１５７】
偏光面復帰素子３６は、偏光面一致制御素子３４ａと同一のものである。ただ、図２７の例では、偏光面一致制御素子３４ａによって、偏光分離素子３４が出射する常光の偏光を異常光の偏光に一致させているので、偏光面復帰素子３６は偏光分離素子３４が出射する異常光側に挿入して、偏光面復帰素子３６を通る光と偏光面復帰素子３６を通らない光の偏光が９０度異なるようにしている。
【０１５８】
なお、単純に偏光面復帰素子３６を通る光と偏光面復帰素子３６を通らない光の偏光が９０度異なるようにするのであれば、偏光面復帰素子３６を偏光分離素子３４が出射する常光側に挿入してもよいが、２条の光の偏波モード分散を同一にする、すなわち、２条の光に対する光路長を一致させるために、偏光分離素子３４の出射側で偏光面一致制御素子３４ａを挿入しなかった光の方に偏光面復帰素子３６を挿入することが好ましい。
【０１５９】
位相差制御素子３７は、透過率波長特性可変素子３５におけるＰ偏光とＳ偏光の位相差を補償する。偏光合成素子３８は、偏光分離素子３４と同一のものである。偏光合成素子３８中では、偏光面復帰素子３６から入射される、偏光合成素子３８の常光と同じ偏光の光は直進し、偏光面復帰素子３６を通らずに入射される、偏光合成素子３８の異常光と同じ偏光の光は屈折してから直進するので、偏光合成素子３８と偏光分離素子３４が同一材質で同一寸法であれば、偏光合成素子３８の常光と同じ偏光の光と偏光合成素子３８の異常光と同じ偏光の光は、偏光合成素子３８の入射面と反対側の面において同一の点に到達する。つまり、偏光分離素子３４で偏光分離された光が偏光合成素子３８で元の偏光状態に合成される。
【０１６０】
ここで、位相差制御素子３７を適用するのは、透過率波長特性可変素子３５中ではＰ偏光とＳ偏光との間に無視しえない位相差が生ずることが多く、偏光面復帰素子３６において２条の光の一方の偏光を９０度回転させただけでは、異常光が混入した常光と常光が混入した異常光が出射されるので、これをそのまま偏光合成すると損失が生ずる上に該損失に波長依存性が生ずるのを避けるためである。なお、位相差制御素子３７の挿入位置は図２７の位置には限定されない。
【０１６１】
コリメート系３０ａは、フェルール３１ａ、コリメート・レンズ３３ａ、コリメート・レンズ３３ａが固着されるレンズ・ホルダ３２ａを有して構成され、偏光合成素子３８から出射される平行光を出力光ファイバＣ１ａに結合する。
【０１６２】
出力光ファイバＣ１ａは、光可変等化器３の出力用の光ファイバである。
すなわち、動作についてまとめると、偏光分離素子３４によって常光と異常光に分離し、偏光面一致制御素子３４ａにおいて常光と異常光の偏光面を一致させてからファラデー回転子１０−１によって偏光を回転させて透過率波長特性可変素子３５に供給し、透過率波長特性可変素子３５から出射される２条の光の位相差を補償し、光の偏光状態を元に戻した上で、常光と異常光を合成する。
【０１６３】
そして、偏光分離素子３４によって常光と異常光に分離するのは、透過率波長特性可変素子３５におけるＰ偏光、Ｓ偏光との関係を規定して、透過率波長特性の基準を定めるためである。もし、偏光分離素子３４を使用しないで、透過率波長特性可変素子３５に入力光信号を入射すれば、入射光の偏光と透過率波長特性可変素子３５におけるＰ偏光、Ｓ偏光との関係が不明なために透過率の波長特性の制御が困難になるし、入射光の偏波が変わると透過率の波長特性の制御が不可能になるからである。
【０１６４】
また、透過率波長特性可変素子３５におけるＰ偏光とＳ偏光の位相差を補償するので、透過率波長特性可変素子３５の透過率の波長特性は光ファイバ増幅器の利得偏差と逆の特性になる。しかも、図２７の構成の光可変等化器３は、透過率波長特性可変素子３５によって光可変等化器３の透過率を可変に制御できるという特徴を持っている。これにより、光ファイバ増幅器の入力レベルが変動したり、励起レーザ・ダイオードの出力パワーの変動によって光ファイバ増幅器の利得が変動することがあっても、これらをアダプティブに等化する光可変等化器が得られる。
【０１６５】
次に光可変等化器３に適用する駆動回路について説明する。図２８は光可変等化器３に適用するファラデー回転子１０の駆動回路を示す図である。駆動回路１２０ａは、電磁石１２−１に対して、コイル１２ａ−１、磁芯１２ｂ−１、電磁石１２−２に対して、コイル１２ａ−２、磁芯１２ｂ−２を含み、さらに可変電圧源１２ｃ（出力電圧に温度係数を持たない）で構成される。
【０１６６】
なお、上記と同様に、図２７の光可変等化器３において、第１のファラデー回転子１０−１と第２のファラデー回転子１０−２において透過光に与える回転角は絶対値が同じで逆方向でなければならないので、コイル１２ａ−１とコイル１２ａ−２に流れる電流の向きを逆にしている。なお、駆動回路１２０ａの構成によるファラデー回転子１０のファラデー回転角の温度特性の改善の原理は、図９の駆動回路１２０の構成と同じであるので詳細な説明は省略する。
【０１６７】
図２９は光可変等化器３に適用するファラデー回転子１０の駆動回路を示す図である。駆動回路１２０ａ−１は、電磁石１２−１に対して、コイル１２ａ−１、磁芯１２ｂ−１、電磁石１２−２に対して、コイル１２ａ−２、磁芯１２ｂ−２を含み、さらに直列抵抗１２ｄ−１、１２ｄ−２と可変電圧源１２ｃ（出力電圧に温度係数を持たない）で構成される。
【０１６８】
ここで注意を要するのは、図２７の光可変等化器３において第１のファラデー回転子１０−１と第２のファラデー回転子１０−２において透過光に与える回転角は絶対値が同じで逆方向でなければならないので、コイル１２ａ−１とコイル１２ａ−２に流れる電流の向きを逆にしていることである。なお、駆動回路１２０ａ−１の構成によるファラデー回転子１０のファラデー回転角の温度特性の改善の原理は、図１４の駆動回路１２０−１の構成と同じであるので詳細な説明は省略する。
【０１６９】
図３０はファラデー回転子１０を適用した光可変等化器３の透過強度特性を示す図である。縦軸は光の透過強度（ｄＢ）、横軸は波長（ｎｍ）であり、パラメータは電圧源の電圧（Ｖ）である。駆動回路１２０ａを用いた場合のデータを示している。
【０１７０】
図３０に示すように、電圧源１２ｃの電圧を０ボルトから４ボルトまで変化させると、波長１５３０ｎｍから１５６０ｎｍ強において０ｄＢから約１０ｄＢの範囲で透過強度を可変にすることができる。
【０１７１】
図３１はファラデー回転子１０を適用した光可変等化器３の温度特性と等化度温度偏差を示す図である。左側の縦軸は光の透過強度で単位はｄＢ、右側の縦軸は等化度温度偏差で単位はｄＢ、横軸は光の波長で単位はｎｍである。駆動回路１２０ａを用いた場合のデータを示している。
【０１７２】
そして、透過強度のデータは、図３０における電圧４ボルトに対応する透過強度で、温度範囲０℃、２５℃及び６５℃のデータが重なっている。また、等化度温度偏差は電圧４ボルトに対応する透過強度の温度範囲０℃から６５℃における透過強度の変動値を求めたものである。
【０１７３】
図３１に示すように、ファラデー回転子１０を適用した光可変等化器３の等化度温度偏差は０．１ｄＢ以下であり、従来の光可変等化器に比較して温度特性が大幅に改善されていることがわかる。
【０１７４】
すなわち、図２８の駆動回路１２０ａの構成を適用することにより、ファラデー回転角の温度特性が良好なファラデー素子及び光可変等化器３を得ることができた。そして、上では図２９の構成を適用した結果を示していないが、図２８及び図２９の構成は図９及び図１４の構成を単に組み合わせたものであるから、図２９の構成によっても同じ効果が得られる。
【０１７５】
また、上記の説明では図２０の構成を基本とするコイル電流補償の技術を適用した駆動回路１２０−２を、光可変等化器３に適用する例を説明していないが、図１４の構成でも図２０の構成でも同様な効果が得られているので、図２０の構成を基本とするコイル電流補償の技術を適用した場合にも同じ効果が得られる。
【０１７６】
以上説明したように、ファラデー回転角の温度特性が良好なファラデー回転子１０と、ファラデー回転子１０を適用した結果、温度特性が良好になった光可変減衰器２、光シャッタ及び光可変等化器３を実現することが可能になる。
【０１７７】
以上説明したように、ファラデー回転子は、磁気光学結晶に印加する第１の磁界によりファラデー回転を行ない、かつ第２の磁界によりファラデー回転角の制御を第２の磁界の強度の全可変範囲で行う場合に、第１の磁界の方向を除く、第１の磁界と第２の磁界による合成磁界の方向が、磁気光学結晶の磁化容易軸及び磁化困難軸の間で可変するように、磁気光学結晶を配置する構成とした。これにより、広い範囲のファラデー回転角にわたって、温度特性を抑圧することができるので、ファラデー回転角の温度特性が良好に改善され、高品質化を図ることが可能になる。
【０１７８】
また、本発明の光可変減衰器、光シャッタ及び光可変等化器によれば、磁気異方性に基づく温度特性の影響を除いた磁気光学結晶のファラデー回転角の温度特性を相殺することができるので、温度に対する動作の安定性を向上させることが可能になる。
【０１７９】
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求の範囲およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
【図面の簡単な説明】
図１は、ファラデー回転子の原理図である。
図２は、ファラデー回転子の構成を示す図である。
図３は、図２のファラデー回転子をＡ方向から見た図である。
図４は、合成磁界のベクトルを示す図である。
図５は、ステレオ投影図である。
図６は、方向指数の例を示す図である。
図７は、ファラデー素子の配置例を示す図である。
図８は、光可変減衰器の構成を示す図である。
図９は、光可変減衰器に適用するファラデー回転子の電磁石の駆動回路を示す図である。
図１０は、ファラデー回転子のファラデー回転角の温度特性を示す図である。
図１１は、ファラデー回転子のファラデー回転角の温度変動を示す図である。
図１２は、ファラデー回転子を適用した光可変減衰器の温度特性を示す図である。
図１３は、ファラデー回転子を適用した光可変減衰器の温度変動を示す図である。
図１４は、光可変減衰器に適用可能なファラデー回転子の駆動回路を示す図である。
図１５は、ファラデー回転子のファラデー回転角の温度特性を示す図である。
図１６は、ファラデー回転子のファラデー回転角の温度変動を示す図である。
図１７は、ファラデー回転子を適用した光可変減衰器の温度特性を示す図である。
図１８は、ファラデー回転子を適用した光可変減衰器の温度変動を示す図である。
図１９は、ファラデー回転子を適用した光シャッタの温度特性を示す図である。
図２０は、光可変減衰器に適用可能なファラデー回転子の電磁石の駆動回路を示す図である。
図２１は、駆動回路の直列抵抗、または駆動回路の並列抵抗の変化に対するコイル電流の温度係数及び消費電力をまとめた図である。
図２２は、ファラデー回転子のファラデー回転角の温度特性を示す図である。
図２３は、ファラデー回転子のファラデー回転角の温度変動を示す図である。
図２４は、ファラデー回転子を適用した光可変減衰器の温度特性を示す図である。
図２５は、ファラデー回転子を適用した光可変減衰器の温度変動を示す図である。
図２６は、ファラデー回転子を適用した光シャッタの温度特性を示す図である。
図２７は、光可変等化器の構成を示す図である。
図２８は、光可変等化器に適用するファラデー回転子の電磁石の駆動回路を示す図である。
図２９は、光可変等化器に適用するファラデー回転子の電磁石の駆動回路を示す図である。
図３０は、ファラデー回転子を適用した光可変等化器の透過強度特性を示す図である。
図３１は、ファラデー回転子を適用した光可変等化器の温度特性と等化度温度偏差を示す図である。
図３２は、ファラデー回転角自体の温度特性と磁気異方性の温度特性とをキャンセルした場合の従来のファラデー回転角を示す図である。
図３３は、従来のファラデー回転子のファラデー回転角の温度特性を示す図である。
図３４は、従来のファラデー回転子のファラデー回転角の温度変動を示す図である。
図３５は、従来のファラデー回転子を適用した場合の光可変減衰器の温度変動を示す図である。
図３６は、従来のファラデー回転子を適用した場合の光シャッタの温度特性を示す図である。
図３７は、従来のファラデー回転子を適用した場合の光可変等化器の温度特性と等化度温度偏差を示す図である。
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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