(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通穴を有し該貫通穴の軸方向に着磁されている複数の永久磁石と、同一磁界方向に対してファラデー回転方向が同じである複数のファラデー素子と、可変磁界印加手段を具備し、各永久磁石は光路に沿って同じ着磁方向を向くように配列されており、一部のファラデー素子は永久磁石の貫通穴内に収容され、残りのファラデー素子は永久磁石の間に配置され、永久磁石は一部のファラデー素子と残りのファラデー素子に対して逆向きの磁界を印加し、可変磁界印加手段は残りのファラデー素子に対して光線方向とは異なる方向に磁界を印加するように構成され、永久磁石間に位置するファラデー素子による最大回転角をθ1max、最小回転角をθ1min、永久磁石に内蔵されたファラデー素子による回転角をθ2 としたとき、
｜θ1min｜≦｜θ2 ｜≦｜θ1max｜
なる関係を満たすようにしたことを特徴とするファラデー回転装置。
【請求項２】
２個の永久磁石と複数のファラデー素子を有し、一部のファラデー素子は一方の永久磁石の貫通穴内に収容され、残りのファラデー素子は両方の永久磁石の間に配置されている請求項１記載のファラデー回転装置。
【請求項３】
２個の永久磁石と３個以上のファラデー素子を有し、一部のファラデー素子は両方の永久磁石のそれぞれの貫通穴内に収容され、残りのファラデー素子は両方の永久磁石の間に配置されている請求項１記載のファラデー回転装置。
【請求項４】
永久磁石による磁界によって、各ファラデー素子が全て磁気飽和している請求項１乃至３のいずれかに記載のファラデー回転装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のファラデー回転装置を用い、その複数のファラデー素子の配列群の入力側に偏光子を、出力側に検光子を配置した光デバイス。
【請求項６】
偏光子及び検光子として楔形複屈折板を用い、偏光子の入力側に入力ファイバとコリメートレンズを有する入力ファイバコリメータを、検光子の出力側に出力ファイバとコリメートレンズを有する出力ファイバコリメータを配置した請求項５記載の光デバイス。
【請求項７】
貫通穴を有し該貫通穴の軸方向に着磁されている２個の永久磁石と、同一磁界方向に対してファラデー回転方向が同じである複数のファラデー素子と、可変磁界印加手段と、偏光子及び検光子を具備し、両方の永久磁石は光路に沿って同じ着磁方向を向くように配列されており、一部のファラデー素子は永久磁石の貫通穴内に収容され、残りのファラデー素子は永久磁石の間に配置され、永久磁石は一部のファラデー素子と残りのファラデー素子に対して逆向きに磁気飽和させる固定磁界を印加し、可変磁界印加手段は残りのファラデー素子に対して光線方向とは異なる方向に可変磁界を印加するようにし、全てのファラデー素子の配列群の入力側に偏光子を、出力側に検光子を配置するように構成し、永久磁石間に位置するファラデー素子による最大回転角をθ1max、最小回転角をθ1min、永久磁石に内蔵されたファラデー素子による回転角をθ2 としたとき、
｜θ1min｜≦｜θ2 ｜≦｜θ1max｜
なる関係を満たすようにしたことを特徴とする光アッテネータ。
【請求項８】
全てのファラデー素子が同一組成で同一特性の磁性ガーネット単結晶からなる請求項７記載の光アッテネータ。
【請求項９】
偏光子の入力側に入力ファイバとコリメートレンズを有する入力ファイバコリメータを、検光子の出力側に出力ファイバとコリメートレンズを有する出力ファイバコリメータを配置した請求項７又は８記載の光アッテネータ。
【請求項１０】
２個の永久磁石と２個のファラデー素子を有し、入力側から出力側に向かって、永久磁石、偏光子、ファラデー素子、永久磁石に内蔵されたファラデー素子、検光子の順に、光路に沿って配設した請求項７乃至９のいずれかに記載の光アッテネータ。
【請求項１１】
２個の永久磁石と２個のファラデー素子を有し、入力側から出力側に向かって、偏光子、永久磁石に内蔵されたファラデー素子、ファラデー素子、検光子、永久磁石の順に、光路に沿って配設した請求項７乃至９のいずれかに記載の光アッテネータ。
【請求項１２】
２個の永久磁石と３個のファラデー素子を有し、入力側から出力側に向かって、偏光子、永久磁石に内蔵されたファラデー素子、ファラデー素子、永久磁石に内蔵されたファラデー素子、検光子の順に、光路に沿って配設した請求項７乃至９のいずれかに記載の光アッテネータ。
【請求項１３】
クロスニコル状態における永久磁石間に位置するファラデー素子による回転角度をθ1kとしたとき、可変磁界印加手段による電磁石磁界方向からの偏光子光学軸角度θf を、
θf ≒−θ1k／２＋ｎπ／２（但し、ｎ＝０，１）
とした請求項１０記載の光アッテネータ。
【請求項１４】
クロスニコル状態における永久磁石間に位置するファラデー素子による回転角度をθ1kとし、偏光子とファラデー素子との間に配置されている永久磁石に内蔵されたファラデー素子による回転角をθ2 としたとき、可変磁界印加手段による電磁石磁界方向からの偏光子光学軸角度θf を、
θf ≒−θ1k／２−θ2 ＋ｎπ／２（但し、ｎ＝０，１）
とした請求項１１又は１２記載の光アッテネータ。
【請求項１５】
偏光子と検光子に楔型複屈折板を使用し、検光子の光学軸を偏光子の光学軸の方位から永久磁石間に位置するファラデー素子の回転方向に見て０度以上９０度以下とした請求項７乃至１４のいずれかに記載の光アッテネータ。
【請求項１６】
ファラデー回転装置により生じる波長依存性損失に対して符号が逆の波長依存性損失をもつ光学フィルタ機能部を付設した請求項７乃至１５のいずれかに記載の光アッテネータ。
【請求項１７】
光学フィルタ機能部無しの光アッテネータにおける最大波長依存性損失傾斜をWDL1、最小波長依存性損失傾斜をWDL2としたとき、光学フィルタ機能部の波長依存性損失傾斜Ｘが、
Ｘ≒−（WDL1＋WDL2）／２
である請求項１６記載の光アッテネータ。
【請求項１８】
光学フィルタ機能部無しの光アッテネータにおける任意の使用減衰域での最大波長依存性損失傾斜をWDL3、最小波長依存性損失傾斜をWDL4としたとき、光学フィルタ機能部の波長依存性損失傾斜Ｘが、
Ｘ≒−（WDL3＋WDL4）／２
である請求項１６記載の光アッテネータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状の永久磁石の内部と外部にファラデー素子を設けることによりファラデー素子に逆向きの磁界が印加されるようにしたファラデー回転装置及びそれを用いた光デバイスに関するものである。更に詳しく述べると本発明は、貫通穴を有する複数の永久磁石を光路に沿って同じ着磁方向を向くように配列し、同一磁界方向に対してファラデー回転方向が同じ複数のファラデー素子の一部を永久磁石の貫通穴内に収容し、残りを永久磁石の間に配置することにより、一部のファラデー素子と残りのファラデー素子に逆向きの磁界が印加されるようにしたファラデー回転装置に関するものである。この装置は、特に限定されるものではないが、光アッテネータに有用である。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムあるいは光計測システムなどでは、光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチ、光アッテネータなど、様々な光デバイスが用いられている。これらの光デバイスには、偏光面を回転させるファラデー回転装置が組み込まれている。ファラデー回転装置は、ファラデー素子（ファラデー効果を有する磁性ガーネット単結晶）に外部磁界を印加し、それによってファラデー素子を透過する光線のファラデー回転角を制御するように構成されている。その場合、ファラデー素子に固定磁界を印加してファラデー回転角を一定に保つタイプ（ファラデー回転子）と、ファラデー素子に可変磁界を印加してファラデー回転角を可変制御するタイプ（ファラデー回転角可変装置）がある。
【０００３】
従来のファラデー回転子は、筒状の永久磁石内にファラデー素子を収容した構造が一般的である。ファラデー回転角可変装置の場合には、２個のリング状の永久磁石の間にファラデー素子を配置して光線方向に平行な固定磁界を印加すると共に、電磁石によって光線方向に直交する可変磁界を印加し、それらによる合成磁界を変えてファラデー素子の磁化方向を変えることでファラデー回転角を可変する構造が一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、波長多重通信が実用化され始めたことにより、光デバイスには波長依存性が小さいことが求められている。ファラデー回転角の波長依存性の低減に関しては、ガーネット単結晶基本膜と、それに対してファラデー回転方向が逆で且つファラデー回転角がほぼ一定のガーネット単結晶補償膜を組み合わせる構成が提案されている。
【０００５】
特に、光アッテネータなどに組み込まれるファラデー回転角可変装置においては、波長依存性の低減のみならず、波長依存性損失（波長が変わると減衰量が変化する）を低減する必要がある。そこで、合成磁界の可変によりファラデー回転角が変化するガーネット単結晶基本膜の他に、ファラデー回転角がほぼ一定のガーネット単結晶補償膜を配置し、基本膜と補償膜にはファラデー回転角の符号が異なるものを用い、補償膜により基本膜のファラデー回転角の波長変化分を減少させるようにした構成が提案されている（特開２０００−２４９９９７参照）。
【０００６】
これを実現するためには、基本膜に対応した補償膜が必要となるが、任意の基本膜に対応する適切な補償膜を作製することは必ずしも容易ではない。基本膜と補償膜の波長特性や温度特性をできるだけ相殺する必要があるが、両者の組成が全く異なるために材料設計が限られるからである。
【０００７】
本発明の目的は、ファラデー回転方向が同じである複数のファラデー素子を用いていながら、ファラデー回転角の波長係数及び温度係数が逆に作用するような構造とすることで、波長特性及び温度特性を向上させたファラデー回転装置を提供することである。本発明の他の目的は、ファラデー回転方向が同じである複数のファラデー素子を用いていながら、ファラデー回転角の波長係数及び温度係数が逆に作用するような構造とすることで、波長依存性及び温度依存性損失を低減した光アッテネータなど各種の光デバイスを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、貫通穴を有し且つ該貫通穴の軸方向に着磁されている複数の永久磁石と、同一磁界方向に対してファラデー回転方向が同じである複数のファラデー素子と、可変磁界印加手段を具備し、各永久磁石は光路に沿って同じ着磁方向を向くように配列されており、一部のファラデー素子は永久磁石の貫通穴内に収容され、残りのファラデー素子は永久磁石の間に配置され、永久磁石は一部のファラデー素子と残りのファラデー素子に対して逆向きの磁界を印加し、可変磁界印加手段は残りのファラデー素子に対して光線方向とは異なる方向に磁界を印加するように構成され、永久磁石間に位置するファラデー素子による最大回転角をθ1max、最小回転角をθ1min、永久磁石に内蔵されたファラデー素子による回転角をθ2 としたとき、
｜θ1min｜≦｜θ2 ｜≦｜θ1max｜
なる関係を満たすようにしたファラデー回転装置である。このファラデー回転装置は、光スイッチ、光アッテネータ、偏波スクランブラなどなどに利用できる。
【００１０】
このように一部のファラデー素子を永久磁石の貫通穴内に収容し、残りのファラデー素子を永久磁石の間に配置することにより、それらのファラデー素子には逆方向の磁界が印加され、それによって同じファラデー回転方向をもつファラデー素子を用いていながら、ファラデー回転角の波長及び温度係数を相殺する機能を持たせることができる。この点に本発明の特徴がある。例えば可変磁界印加手段を有する構成の場合、従来技術と対比すると、永久磁石の間に位置し可変磁界が印加されるファラデー素子が基本膜、永久磁石に内蔵されたファラデー素子が補償膜として機能することになる。
【００１１】
典型的な例としては、２個の永久磁石と複数のファラデー素子を有し、一部のファラデー素子は一方の永久磁石の貫通穴内に収容され、残りのファラデー素子は両方の永久磁石の間に配置されている構成、２個の永久磁石と３個以上のファラデー素子を有し、一部のファラデー素子は両方の永久磁石のそれぞれの貫通穴内に収容され、残りのファラデー素子は両方の永久磁石の間に配置されている構成がある。これらにおいては、通常、永久磁石による磁界によって、各ファラデー素子が全て磁気飽和するような状態で用いられる。
【００１２】
本発明は、上記のようなファラデー回転装置を用い、その複数のファラデー素子の配列群の入力側に偏光子を、出力側に検光子を配置した光デバイスである。偏光子及び検光子として楔形複屈折板を用い、偏光子の入力側に入力ファイバとコリメートレンズを有する入力ファイバコリメータを、検光子の出力側に出力ファイバとコリメートレンズを有する出力ファイバコリメータを配置する構成がある。
【００１３】
また本発明は、貫通穴を有し且つ該貫通穴の軸方向に着磁されている２個の永久磁石と、同一磁界方向に対してファラデー回転方向が同じである複数のファラデー素子と、可変磁界印加手段と、偏光子及び検光子を具備し、両方の永久磁石は光路に沿って同じ着磁方向を向くように配列されており、一部のファラデー素子は永久磁石の貫通穴内に収容され、残りのファラデー素子は永久磁石の間に配置され、永久磁石は一部のファラデー素子と残りのファラデー素子に対して逆向きに磁気飽和させる固定磁界を印加し、可変磁界印加手段は残りのファラデー素子に対して光線方向とは異なる方向に可変磁界を印加するようにし、全てのファラデー素子の配列群の入力側に偏光子を、出力側に検光子を配置するように構成し、永久磁石間に位置するファラデー素子による最大回転角をθ1max、最小回転角をθ1min、永久磁石に内蔵されたファラデー素子による回転角をθ2 としたとき、
｜θ1min｜≦｜θ2 ｜≦｜θ1max｜
なる関係を満たすようにした光アッテネータである。
【００１４】
前記ファラデー回転装置の使用例としては、このような光アッテネータが最も有効である。その場合、全てのファラデー素子を同一組成・同一特性の磁性ガーネット単結晶で構成するのが好ましい。偏光子の入力側に入力ファイバとコリメートレンズを有する入力ファイバコリメータを、検光子の出力側に出力ファイバとコリメートレンズを有する出力ファイバコリメータを配置することでファイバ型の光アッテネータを構成できる。
【００１５】
具体的な例としては、２個の永久磁石と２個のファラデー素子を有し、入力側から出力側に向かって、永久磁石、偏光子、ファラデー素子、永久磁石に内蔵されたファラデー素子、検光子の順に、光路に沿って配設した構成がある。この場合、クロスニコル状態における永久磁石間に位置するファラデー素子による回転角度をθ1kとしたとき、可変磁界印加手段による電磁石磁界方向からの偏光子光学軸角度θf を、
θf ≒−θ1k／２＋ｎπ／２（但し、ｎ＝０，１）
とするのが好ましい。
【００１６】
具体的な他の例としては、２個の永久磁石と２個のファラデー素子を有し、入力側から出力側に向かって、偏光子、永久磁石に内蔵されたファラデー素子、ファラデー素子、検光子、永久磁石の順に、光路に沿って配設した構成、２個の永久磁石と３個のファラデー素子を有し、入力側から出力側に向かって、偏光子、永久磁石に内蔵されたファラデー素子、ファラデー素子、永久磁石に内蔵されたファラデー素子、検光子の順に、光路に沿って配設した構成がある。これらの場合、クロスニコル状態における永久磁石間に位置するファラデー素子による回転角度をθ1k、偏光子とファラデー素子との間に位置する永久磁石に内蔵されたファラデー素子による回転角をθ2 としたとき、可変磁界印加手段による電磁石磁界方向からの偏光子光学軸角度θf を、
θf ≒−θ1k／２−θ2 ＋ｎπ／２（但し、ｎ＝０，１）
とするのが好ましい。
【００１７】
また、これらの光アッテネータにおいて、偏光子と検光子に楔型複屈折板を使用し、検光子の光学軸を偏光子の光学軸の方位から永久磁石間に位置するファラデー素子の回転方向に見て０度以上９０度以下とするのがよい。
【００１８】
光アッテネータにおいては、ファラデー回転装置により生じる波長依存性損失に対して符号が逆の波長依存性損失をもつ光学フィルタ機能部を付設する構成も有効である。その場合、光学フィルタ機能部無しの光アッテネータにおける最大波長依存性損失傾斜をWDL1、最小波長依存性損失傾斜をWDL2としたとき、光学フィルタ機能部の波長依存性損失傾斜Ｘが、
Ｘ≒−（WDL1＋WDL2）／２
とするか、あるいは光学フィルタ機能部無しの光アッテネータにおける任意の使用減衰域での最大波長依存性損失傾斜をWDL3、最小波長依存性損失傾斜をWDL4としたとき、光学フィルタ機能部の波長依存性損失傾斜Ｘが、
Ｘ≒−（WDL3＋WDL4）／２
とするのがよい。
【００１９】
【実施例】
図１は、本発明に係る光アッテネータの一実施例を示す説明図である。フェルール１０に装着された入力ファイバ１１とコリメートレンズ１１を有する入力ファイバコリメータ１４と、フェルール１６に装着された出力ファイバ１７とコリメートレンズ１８を有する出力ファイバコリメータ２０との間に、ファラデー回転装置２２を配置する。ファラデー回転装置２２は、２個の永久磁石と２個のファラデー素子を有し、入力側から出力側に向かって、永久磁石２４、楔形複屈折板（例えばルチル結晶）からなる偏光子２６、第１のファラデー素子２８、永久磁石３０に内蔵された第２のファラデー素子３２、楔形複屈折板（例えばルチル結晶）からなる検光子３４の順に、光路に沿って配設し、両永久磁石２４，３０の間に位置するファラデー素子２８に対して光線方向とは異なる方向に磁界を印加する電磁石（可変磁界印加手段）３６を設けた構造である。２個の永久磁石２４，３０は、共に円環状をなし、その貫通穴の軸方向に２極着磁されていて、同じ着磁方向を向くように配置されている。また２個のファラデー素子２８，３２は、同一磁界方向に対してファラデー回転方向が同じものであり、ここでは同一特性・同一組成のものを用いている。
【００２０】
両方の永久磁石２４，３０による磁界は、両方のファラデー素子２８，３２を逆向きに磁気飽和する大きさである。永久磁石３０に内蔵されている第２のファラデー素子３２には、該永久磁石３０による磁界のみが印加され、両方の永久磁石２４，３０の間に位置する第１のファラデー素子２８には、両永久磁石２４，３０による光線方向の固定磁界と電磁石３６による光線方向とは異なる方向の可変磁界が合成されて印加される。合成磁界の可変により第１のファラデー素子２８のファラデー回転角が変化し、第２のファラデー素子３２のファラデー回転角はほぼ一定であるので、それらの合計ファラデー回転角が変化することになり、且つ両方のファラデー素子２８，３２によって波長及び温度係数が相殺されることになる。
【００２１】
この光アッテネータの動作原理は、基本的には複屈折結晶板を偏光子、検光子とする従来の光アッテネータと同様である。例えば、偏光子２６と検光子３４をそれら両複屈折結晶板の光学軸が互いに平行となるように配置した場合、次のように動作する。入力ファイバ１１から出射しレンズ１２で平行ビームとなった光は、偏光子２４により常光と異常光に分離する。常光と異常光の偏光方向は互いに直交している。そして、各々の光はファラデー回転角可変装置２２を通過する際、光路に平行方向の磁化の大きさに応じて偏光方向が回転し、それぞれ検光子３４により、更に常光と異常光とに分離する。検光子３４から出射する一部の常光と異常光は互いに平行であり、レンズ１８によって出力ファイバ１７に結合するが、検光子３４から出射する残りの異常光と常光は互いに平行ではなく広がるために、レンズ１８を通っても出力ファイバ１７には結合しない。
【００２２】
電磁石３６による印加磁界がゼロの時、ファラデー回転角は９０度（磁化が光線方向と平行）であり、偏光子２６から出射した常光は検光子３４から異常光として出射し、偏光子２６から出射した異常光は検光子３４から常光として出射するために、レンズ１８を通っても出力ファイバ１７には結合しない。それに対して、電磁石３６による印加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２６から出射した常光は殆どそのまま検光子３４から常光として出射し偏光子２６から出射した異常光は殆どそのまま検光子３４から異常光として出射するため、両光は平行で全てレンズ１８０によって出力ファイバ１７に結合する。このようにして電磁石３６による印加磁界の強さに応じて、第１のファラデー素子２８の磁化が回転してファラデー回転角は約９０度から約０度までの範囲で変化し、それに応じて出力ファイバ１７に結合する光量が異なることになり、可変式の光アッテネータとして機能することになる。
【００２３】
但し、実際には電磁石に加えるパワーの都合上、ファラデー回転角は、第１のファラデー素子２８の磁化が光線方向を向いているとき９０度以上になるようにし、且つ９０度よりも小さな角度範囲で変化させる。例えば、磁化が光線方向を向いたときファラデー回転角が９６度となり、電磁石の磁界を印加して１５度まで低減させる。その場合、偏光子、検光子である両複屈折結晶の光学軸のなす角度を１０５度に設定すれば、ファラデー回転角１５度の時、クロスニコル状態になり、大きな減衰量が得られる。従って、このような場合でも、動作原理は上記と同様である。
【００２４】
図２は本発明に係る光アッテネータの他の実施例を示す説明図である。基本的な構成は、上記図１と同様であるので、説明を簡略化するために対応する部材には同一符号を付し、それらについての記載は省略する。この実施例では、ファラデー回転装置により生じる波長依存性損失に対して符号が逆の波長依存性損失をもつ光学フィルタ機能部３８を付設している。この光学フィルタ機能３８は、例えばガラス基板上に誘電体多層膜からなる所望の特性の光学フィルタ膜を形成した光学フィルタである。
【００２５】
光学フィルタ機能部の特性は、例えば光学フィルタ機能部無しの光アッテネータにおける最大波長依存性損失傾斜をWDL1、最小波長依存性損失傾斜をWDL2としたとき、光学フィルタ機能部の波長依存性損失傾斜Ｘが、
Ｘ≒−（WDL1＋WDL2）／２
となるか、あるいは光学フィルタ機能部無しの光アッテネータにおける任意の使用減衰域での最大波長依存性損失傾斜をWDL3、最小波長依存性損失傾斜をWDL4としたとき、光学フィルタ機能部の波長依存性損失傾斜Ｘが、
Ｘ≒−（WDL3＋WDL4）／２
となるように設定する。それによって波長依存性損失を低減することができる。
【００２６】
ここでは、ファラデー素子２８，３２として、組成がＴｂ1.00Ｙ0.65Ｂｉ1.35Ｆｅ4.05Ｇａ0.95Ｏ12で表され、ＬＰＥ（液相エピタキシャル）法により非磁性ガーネット単結晶基板上に育成した磁性ガーネット単結晶膜を用いた。なお、磁性ガーネット単結晶膜は非磁性ガーネット単結晶基板を除去し、所定の厚みとなるように両面研磨している。
【００２７】
両方の永久磁石２４，３０の間に位置する第１のファラデー素子２８による最大回転角をθ1max、永久磁石３０に内蔵された第２のファラデー素子３２による回転角をθ2 とし、θ1max＝−θ2 の場合、電磁石磁界がゼロの時の第１のファラデー素子２８の回転角を９６度、第２のファラデー素子３２の回転角を−９６度、偏光子２６と検光子３４のなす角を９０度、光学フィルタ特性を上記Ｘ≒−（WDL1＋WDL2）／２又はＸ≒−（WDL3＋WDL4）／２とした時、第１のファラデー素子２８と第２のファラデー素子３２のファラデー回転角波長係数と温度係数の符号が逆であれば、電磁石磁界ゼロ（電流０ｍＡ）において、高減衰域で温度・波長依存特性がゼロの光アッテネータが実現可能となり、更に光学フィルタ特性により波長依存性は任意の使用減衰域で減少させることが可能となる。
【００２８】
図３にその温度特性を示し、図４にその波長依存性を示す。これらは、光学フィルタ機能部無しの光アッテネータにおける波長依存性損失傾斜が−０．４ｄＢの場合である。減衰量２ｄＢから３０ｄＢ間の波長依存性損失は±０．１ｄＢとなる。
【００２９】
また、−θ2 ＝θ1 （θ1 ：永久磁石間に位置する第１のファラデー素子２８による回転角、θ2 ：永久磁石３０に内蔵された第２のファラデー素子３２による回転角）の場合には、お互いの波長係数（度／nm）の符号が逆であるため、ファラデー回転角波長依存性が相殺され、波長依存性がゼロとなるポイントが得られる。このゼロとなるポイントは、θ2 を、
｜θ1min｜≦｜θ2 ｜≦｜θ1max｜
なる関係を満たす範囲内とし、偏光子と検光子光学軸のなす角を調整することにより、任意の減衰量で決定できる。
【００３０】
例えば、電磁石磁界ゼロの時の第１のファラデー素子２８の回転角が９６度、第２のファラデー素子３２の回転角が−１５度、偏光子と検光子光学軸のなす角を９０度とした場合、第１のファラデー素子の回転角が１５度の時にクロスニコル状態となり減衰量が最大となり（減衰量２５ｄＢ）、第２のファラデー素子により波長依存性は相殺される（図５のＡ参照）。同条件で、偏光子と検光子光学軸のなす角を８０度とした場合、波長依存性が相殺されるポイントは、第２のファラデー素子の回転角が１５度の時（クロスニコル状態には達しない）減衰量１５ｄＢ付近となる（図５のＢ参照）。第２のファラデー素子のファラデー回転角θ2 と偏光子と検光子光学軸のなす角を調整することによって、波長依存性損失がフラットな領域を設けることが可能となり、光学フィルタ特性が利用できる。
【００３１】
更に、コットンムートン効果の影響を受けない方位、即ち、第１のファラデー素子へ入射する偏波面の方位（電磁石磁界方向からの偏光子光学軸角度）θf を次式のように設定することにより、高減衰特性が得られる。
θf ≒−θ1k／２＋ｎπ／２（但し、ｎ＝０，１）
（θ1kは、クロスニコル状態における第１のファラデー素子による回転角）
例えば、第１のファラデー素子によるファラデー回転角９６度、第２のファラデー素子によるファラデー回転角−１５度、偏光子と検光子光学軸のなす角９０度とした場合、θ1k＝１５度であり、θf ＝−７．５度＋ｎπ／２となる。この構成での減衰特性（１５４５nm、２５℃の例）を図６に、温度特性（１５４５nmの例）を図７に示す。
【００３２】
図８は、本発明に係る光アッテネータの他の実施例を示す説明図である。入力ファイバ１１とコリメートレンズ１２を有する入力ファイバコリメータ１４と、出力ファイバ１７とコリメートレンズ１８を有する出力ファイバコリメータ２０との間に、ファラデー回転装置４２を配置する。ここでファラデー回転装置は、２個の永久磁石と２個のファラデー素子を有し、入力側から出力側に向かって、楔形複屈折板（例えばルチル結晶）からなる偏光子４４、永久磁石４６に内蔵されたファラデー素子４８、ファラデー素子５０、楔形複屈折板（例えばルチル結晶）からなる検光子５２、永久磁石５４の順に、光路に沿って配設し、両永久磁石４６，５４の間に位置するファラデー素子５０に対して光線方向とは異なる方向に磁界を印加する電磁石（可変磁界印加手段）５６を設けた構造である。２個の永久磁石４６，５４は、円環状をなし、その貫通穴の軸方向に２極着磁されていて、同じ着磁方向を向くように配置されている。
【００３３】
図９は、本発明に係る光アッテネータの更に他の実施例を示す説明図である。入力ファイバ１１とコリメートレンズ１２を有する入力ファイバコリメータ１４と、出力ファイバ１７とコリメートレンズ１８を有する出力ファイバコリメータ２０との間に、ファラデー回転装置６２を配置する。ここでファラデー回転装置は、２個の永久磁石と３個のファラデー素子を有し、入力側から出力側に向かって、楔形複屈折板（例えばルチル結晶）からなる偏光子６４、永久磁石６６に内蔵されたファラデー素子６８、ファラデー素子７０、永久磁石７２に内蔵されたファラデー素子７４、楔形複屈折板（例えばルチル結晶）からなる検光子７６の順に、光路に沿って配設し、両永久磁石６６，７２の間に位置するファラデー素子７０に対して光線方向とは異なる方向に磁界を印加する電磁石（可変磁界印加手段）７８を設けた構造である。２個の永久磁石は、共に円環状をなし、その貫通穴の軸方向に着磁されていて、同じ着磁方向を向くように配置されている。本実施例では、永久磁石に内蔵するファラデー素子の厚みを考慮して、２つに分けて設置している。
【００３４】
永久磁石に内蔵されたファラデー素子は、従来技術における補償膜の機能を果たしているが、上記図８及び図９に示す実施例のように、これが入力側に位置していると、それに対応した分だけ偏光子の光学軸を変える必要がある。クロスニコル状態における永久磁石間に位置するファラデー素子による回転角をθ1kとしたとき、電磁石磁界方向からの偏光子光学軸角度θf を、
θf ≒−θ1k／２−θ2 ＋ｎπ／２（但し、ｎ＝０，１）
とするのが好ましい。永久磁石間に位置するファラデー素子と偏光子との間に、永久磁石に内蔵されたファラデー素子が有る場合と無い場合とでは、永久磁石間に位置するファラデー素子へ入射する偏波面が異なるからである。例えば、永久磁石間に位置するファラデー素子のファラデー回転角が９６度、入力側に位置している永久磁石に内蔵されたファラデー素子のファラデー回転角が−１５度、偏光子と検光子光学軸のなす角を９０度とした場合、θ1k＝１５度であり、θf ＝７．５度＋ｎπ／２となる。
【００３５】
また図８及び図９に示す実施例では光学フィルタ機能部を設けていないが、図２に示すのと同様、ファラデー回転装置により生じる波長依存性損失に対して符号が逆の波長依存性損失をもつ光学フィルタ機能部を任意の位置に付設することもできる。それによって波長依存性損失を低減できる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は上記のように、複数の永久磁石が光路に沿って同じ着磁方向を向くように配列されており、一部のファラデー素子は永久磁石の貫通穴内に収容され、残りのファラデー素子は永久磁石の間に配置されているため、一部のファラデー素子と残りのファラデー素子に逆向きの磁界を印加することができ、同一磁界方向に対してファラデー回転方向が同じであるファラデー素子を用いていながらファラデー回転角の波長及び温度係数を相殺する機能を持たせることができる。そして、波長依存性損失の低減効果に加え、温度依存性損失の低減効果もある。つまり、各ファラデー素子は同一組成・同一特性でよく、主となるファラデー素子の特性に適合した特性を持つ補償膜となる新たな組成のガーネット単結晶を開発する必要が無くなる利点が生じ、経済的効果は極めて大きい。
【００３７】
本発明では、ファラデー回転角の波長及び温度係数を相殺する効果は、特に減衰を大きくとる領域で有効なため、光アッテネータとしての応用の際の特性改善効果が大である。更に、光学フィルタ機能部を設けることで、任意の光減衰域での波長依存性損失を大幅に低減させることが可能となる。
【００３８】
これらのことから、本発明の光アッテネータは、ＥＤＦＡ（エルビウム添加光ファイバ増幅器）を多段に用いたＷＤＭ（波長多重）伝送システムに特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光アッテネータの一実施例を示す説明図。
【図２】光フィルタ機能部を組み込んだ光アッテネータの他の実施例を示す説明図。
【図３】温度特性を示すグラフ。
【図４】波長依存性を示すグラフ。
【図５】波長依存性を示すグラフ。
【図６】減衰特性を示すグラフ。
【図７】温度特性を示すグラフ。
【図８】本発明に係る光アッテネータの他の実施例を示す説明図。
【図９】本発明に係る光アッテネータの更に他の実施例を示す説明図。
【符号の説明】
１１  入力ファイバ
１２  コリメートレンズ
１４  入力ファイバコリメータ
１７  出力ファイバ
１８  コリメートレンズ
２０  出力ファイバコリメータ
２２  ファラデー回転装置
２４，３０  永久磁石
２６  偏光子
２８，３２  ファラデー素子
３４  検光子
【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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