(57)【要約】【課題】低電圧で駆動できるマルチチャンネル光アッテネータを提供する。【解決手段】筐体内に前方からタンデムレンズからなる第１テレセントリックレンズＴＬａ、偏光部１０ａと光学軸１１ｂの方位が偏光部と鏡像にある検光部１０ｂとの間に電気光学物質２１の上下で対面する電極（２２−２３）が左右に複数に分割されて上下左右に対して４５゜方向に振動して入射した直線偏光に電極間電圧に応じた位相差を与える電気光学素子２０が介在されてなる光減衰素子部２、第２の両側テレセントリックレンズＴＬｂが順に収納され、筐体の前端と後端に複数の光ファイバを左右に並べた第１と第２光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）が配置され、筐体は組み立てに際してタンデムレンズの二つのレンズを固定する構成（７０ａ、７０ｂ）とテレセントリックレンズを光ファイバアレイと光減衰素子部に対して前後移動させる構成（９０ａ、９０ｂ）を備えている。【選択図】図７
2016099591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後方向を光軸方向とするとともに、当該光軸に直交する２方向を左右および上下方向として、
複数チャンネルに対応する複数本の光ファイバが光軸を中心にして左右方向に所定のピッチで並列に配置されてなる第１および第２の光ファイバアレイが前後方向で対面しているとともに、前方に配置された前記第１の光ファイバアレイを構成する光ファイバのそれぞれから出射された光の強度を個別に減衰させて、後方に配置された前記第２の光ファイバアレイを構成する光ファイバのそれぞれに結合させるマルチチャンネル光アッテネータであって、  
筐体の前端および後端に前記第１の光ファイバアレイおよび前記第２の光ファイバアレイが配置され、当該筐体内に前記光軸に沿って前方から後方に向かって第１の両側テレセントリックレンズ、光減衰素子部、第２の両側テレセントリックレンズが位置決めされた状態で配置され、
前記第１の両側テレセントリックレンズは前方から後方に向かって第１のレンズと第２のレンズが配置されてなるタンデムレンズであり、
前記第２の両側テレセントリックレンズは、前方から後方に向かって前記第２のレンズと同じ焦点距離を有する第３のレンズと前記第２のレンズと同じ焦点距離を有する第４のレンズが配置されてなるタンデムレンズであり、
前記光減衰素子部は、前方から後方に向かって偏光部、電気光学素子、および検光部がこの順に配置されてなり、
前記偏光部と検光部は、複屈折素子を含んで構成され、前後方向で光学軸の方位が鏡像の関係にあり、
前記偏光部は前方から無偏光の光が入射されると前後方向から見て上下方向に対して４５゜方向に振動しつつ互いに離間する常光と異常光の二つの直線偏光に分離し、
前記電気光学素子は、電気光学効果を有するとともに光の入出射面を前後に備えた電気光学物質の上下両面に電極が配置されてなり、少なくとも上下一方の面の電極が前記複数のチャンネルのそれぞれに対応して左右方向に並ぶ複数のセル電極に分割され、外部の駆動回路により上下で対面する電極間に電圧が印加されると前記電気光学物質に複屈折効果が発現し、前方から入射した前記直線偏光に前記電圧に応じた所定の位相差を与えて後方から出射し、
前記筐体は、当該光アッテネータが組み立てられる際に、前記タンデムレンズを構成する二つのレンズ間を所定の間隔で離間させた状態で固定する構成と、前記第１および第２の両側テレセントリックレンズを前記光減衰素子部に対して相対的に前後に移動できる構成と、前記第１および第２の光ファイバアレイを前記第１および第２の両側テレセントリックレンズに対して相対的に前後に移動できる構成とを備えている、
ことを特徴とするマルチチャンネル光アッテネータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１および第２の両側テレセントリックレンズは、所定の外径を有しつつ光軸と同軸に配置された中空筒状の第１および第２のレンズ保持部材のそれぞれに前記タンデムレンズを構成する二つのレンズが収納されてなり、
前記第１および第２の光ファイバアレイは前記第１および第２のレンズ保持部材と同じ外径を有する第１および第２のアレイ保持部材内に固定され、
光軸と同軸に配置された中空筒状の第１および第２の内方スリーブ部材を備え、前記第１の内方スリーブ部材の前端側および後端側にそれぞれ前記第１のアレイ保持部材および第１のレンズ保持部材が同軸に収納され、前記第２の内方スリーブ部材の後端側および前端側にそれぞれ前記第２のアレイ保持部材および第２のレンズ保持部材が同軸に収納され、
前記第１および第２の内方スリーブ部材が中空筒状の第１および第２の外方スリーブ部材内に同軸に収納され、
前記第１の外方スリーブ部材の後端および第２の外方スリーブ部材の前端が、それぞれ前記光減衰素子部の前端および後端に同軸に接続され、
前記筐体は、当該マルチチャンネル光アッテネータが組み立てられる際に、前記第１の内方スリーブ部材内で前記第１のアレイ保持部材および第１のレンズ保持部材を前後に摺動可能にする構成と、当該第１の内方リーブ部材を前記第１の外方スリーブ部材内で前後に摺動可能にする構成と、前記第２の内方スリーブ部材内で前記第２のアレイ保持部材および第２のレンズ保持部材を前後に摺動可能する構成と、当該第２のスリーブ部材を前記第２の外方スリーブ部材内で前後に摺動可能にする構成とを備えている、
ことを特徴とするマルチチャンネル光アッテネータ。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１の光ファイバアレイおよび前記第２の光ファイバアレイのそれぞれが備える光ファイバの端面は前後方向に対して所定の角度となるように左右対象に斜めに研磨されているとともに、前記第１および第２の光ファイバアレイは、それぞれの光ファイバの端面が互いに平行となるように対面し、
前記電気光学素子は、左右方向から見たときに前後対称に傾斜する斜面を前端と後端に有し、当該斜面の角度は前記電気光学物質を通過する光が光軸と平行となる光路を辿るように設定されている、
ことを特徴とするマルチチャンネル光アッテネータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記第１および第４のレンズの焦点距離よりも前記第２および第３のレンズの焦点距離が長いことを特徴とするマルチチャンネル光アッテネータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記偏光部は、前後方向から見たときの光学軸の方位が互いに前記光軸周りに９０゜回転させた関係にある第１の複屈折素子と第２の複屈折素子が前方から後方に向かってこの順に並んで配置された構成を含み、
前記検光部は、前後方向から見たときの光学軸の方位が前記光軸周りに９０゜回転させた関係にある第３の複屈折素子と第４の複屈折素子が前方から後方に向かってこの順に並んで配置された構成を含み、
前記偏光部は、前方から無偏光状態のコリメート光が入射されると前記常光と前記異常光を左右方向に離間して出射するように構成されていることを特徴とするマルチチャンネル光アッテネータ。
【請求項６】
請求項５において、
前記偏光部は、前記第１の複屈折素子と前記第２の複屈折素子との間に第１の１／２波長板が配置されてなり、当該第１の１／２波長板は光学軸の方位が左右方向あるいは上下方向と平行となるように設定され、
前記検光部は、前記第３の複屈折素子と前記第４の複屈折素子との間に第２の１／２波長板が配置されてなり、当該第２の１／２波長板は光学軸の方位が左右方向あるいは上下方向と平行となるように設定され、
前記電気光学素子が光軸に対して上下対称となるように配置されている、
ことを特徴とする光アッテネータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数本の光ファイバのそれぞれの中を伝播する光の減衰量を個別に制御するマルチチャンネル光アッテネータに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを光信号の伝送路とした光通信網では、データ伝送媒体となる光がその伝搬中に減衰する。そのため光信号の伝送路には一定の間隔で光を増幅させるための光アンプを介在させている。光アンプとしては、エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）を用いた自己増幅型の光アンプ（ＥＤＦＡ）がよく知られている。しかし、ＥＤＦはそれ自体の励起準位寿命が長いため、ランダムバースト信号の発生、あるいは光伝送路の各ノードにおける信号の分岐（ドロップ）や合流（アド）に伴う光伝送システムの自動再構築などによる利得の変動といった問題がある。光アッテネータはその変動する利得を減衰させて光信号の強度が一定になるように調整する。また光通信網における光伝送路は、複数本の光ファイバを用いた「マルチチャンネル」で構成されているのが普通であり、光アッテネータも複数本の光ファイバのそれぞれを伝播する光信号の強度を個別かつ同時に減衰させるマルチチャンネル光アッテネータとすることが好ましい。
【０００３】
なお以下の特許文献１や非特許文献１にはＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）などの電気光学効果を有する物質（以下、電気光学物質あるいはＥＯ物質と言う）を用いた光アッテネータについて記載されている。このＥＯ物質を用いた光アッテネータは、一般に、対向配置された一対のコリメータと、平板状のＥＯ物質を互いに対面する二つの電極で狭持した構成の電気光学素子（以下、ＥＯ素子とも言う）、偏光子、検光子から構成され、光が入力される側の一方のコリメータから光が出力される側の他方のコリメータに向かう光軸に沿って、偏光子、ＥＯ素子、検光子がこの順に光路に沿って配置された構造となっている。偏光子と検光子は、光学軸が互いに直交あるいは平行となるように対面して配置されている。また光軸方向から見ると、ＥＯ物質を狭持する二つの電極間にできる電界の方向が偏光子を透過してきた直線偏光の振動方向に対して４５゜傾いている。
【０００４】
そしてＥＯ素子は、電極間に電界を印加していないときは、偏光子を透過してきた直線偏光がその振動方向を維持したまま検光子に入射する。このとき検光子の光学軸が偏光子の光学軸に対して直交しているときは光が遮断され、平行であるときは光が透過する。一方外部の駆動回路により電極間に電界を印加すると、ＥＯ物質を透過する光に位相差（リタデーション）が生じ、入射した直線偏光の振動方向が最大で９０゜回転する。その結果、入射光が検光子を透過、あるいは遮断される。また、電界強度に応じて振動方向の傾きを制御することで検光子を透過する光強度を変化させることができる。なお以下の特許文献２には本発明に関連して複数の光ファイバが二次元配置されてなるマルチコアファイバを用いた光伝送路の途上に挿入されるテレセントリックレンズについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／１２１８７６号
【特許文献２】特開２０１３−１０５１５２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】フルウチ科学株式会社、”PLZT高速光シャッター”、[online]、[平成２６年１０月１日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.furuchi.co.jp/measurement/shutter.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光アッテネータとしては、ＥＯ物質の電気光学効果（以下、ＥＯ効果とも言う）に基づくリタデーションを利用した形態に限らず、種々の原理や物質を利用した形態が存在する。例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ファラデー素子、液晶などの光学素子を用いたものである。ここで、光アッテネータの主要な利用分野である光通信での用途を考えると、ＭＥＭＳや液晶を光学素子として用いた方式では応答速度が遅く、採用し難い。ファラデー素子を用いた方式では、磁界を印加するための構造が複雑であり、素子以外の周辺構成を含めると小型化が難しくなる。また、磁界を可変制御するために電磁石を用いており、その電磁石を駆動するために比較的大きな電流が必要となり省電力化が難しい。一方、ＥＯ素子を用いた光アッテネータは、高速応答性に優れ、電界を印加するだけで駆動できるため、小型化し易い。電界強度によって制御するため、電流がほとんど流れず、省電力でもある。したがって、ＥＯ素子を用いた光アッテネータは他の素子を用いた光アッテネータよりも省電力化と小型化に有利であると言える。
【０００８】
しかしＥＯ素子を用いてマルチチャンネル光アッテネータを構成すると、複数本の光ファイバから出射される光の全てに対して同時に電界を印加する必要があることから、例えば、上記特許文献２などに記載されているマルチコア光ファイバを用いると、二次元配置されている光ファイバの全てから出射される光を一つのＥＯ物質に入射させることになる。そのためＥＯ物質は自ずと厚くなり、ＥＯ物質に印加される電界強度が低下する。すなわちＥＯ素子を駆動するための電圧が高くなる。
【０００９】
また光信号の入力側と出力側の光ファイバ間の光学特性が各チャンネルで均一になるようにする必要もある。光学特性を均一にしたり所望の光学特性が得られたりするために光学系の配置関係を精密に調整できる構成とすることも必要であるが、その構成によって製造コストが嵩めば光アッテネータを実用に供することが難しくなる。さらには仕様変更などにも柔軟に対応できる構成や構造も必要となる。
【００１０】
そこで本発明は、製造コストの上昇を抑えつつ、高精度な光学系の調整や柔軟な構成変更が可能で、かつ低電圧で優れた光減衰特性を達成できるマルチチャンネル光アッテネータ、およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明は、前後方向を光軸方向とするとともに、当該光軸に直交する２方向を左右および上下方向として、
複数チャンネルに対応する複数本の光ファイバが光軸を中心にして左右方向に所定のピッチで並列に配置されてなる第１および第２の光ファイバアレイが前後方向で対面しているとともに、前方に配置された前記第１の光ファイバアレイを構成する光ファイバのそれぞれから出射された光の強度を個別に減衰させて、後方に配置された前記第２の光ファイバアレイを構成する光ファイバのそれぞれに結合させるマルチチャンネル光アッテネータであって、  
筐体の前端および後端に前記第１の光ファイバアレイおよび前記第２の光ファイバアレイが配置され、当該筐体内に前記光軸に沿って前方から後方に向かって第１の両側テレセントリックレンズ、光減衰素子部、第２の両側テレセントリックレンズが位置決めされた状態で配置され、
前記第１の両側テレセントリックレンズは前方から後方に向かって第１のレンズと第２のレンズが配置されてなるタンデムレンズであり、
前記第２の両側テレセントリックレンズは、前方から後方に向かって前記第２のレンズと同じ焦点距離を有する第３のレンズと前記第２のレンズと同じ焦点距離を有する第４のレンズが配置されてなるタンデムレンズであり、
前記光減衰素子部は、前方から後方に向かって偏光部、電気光学素子、および検光部がこの順に配置されてなり、
前記偏光部と検光部は、複屈折素子を含んで構成され、前後方向で光学軸の方位が鏡像の関係にあり、
前記偏光部は前方から無偏光の光が入射されると前後方向から見て上下方向に対して４５゜方向に振動しつつ互いに離間する常光と異常光の二つの直線偏光に分離し、
前記電気光学素子は、電気光学効果を有するとともに光の入出射面を前後に備えた電気光学物質の上下両面に電極が配置されてなり、少なくとも上下一方の面の電極が前記複数のチャンネルのそれぞれに対応して左右方向に並ぶ複数のセル電極に分割され、外部の駆動回路により上下で対面する電極間に電圧が印加されると前記電気光学物質に複屈折効果が発現し、前方から入射した前記直線偏光に前記電圧に応じた所定の位相差を与えて後方から出射し、
前記筐体は、当該光アッテネータが組み立てられる際に、前記タンデムレンズを構成する二つのレンズ間を所定の間隔で離間させた状態で固定する構成と、前記第１および第２の両側テレセントリックレンズを前記光減衰素子部に対して相対的に前後に移動できる構成と、前記第１および第２の光ファイバアレイを前記第１および第２の両側テレセントリックレンズに対して相対的に前後に移動できる構成とを備えている、
ことを特徴とするマルチチャンネル光アッテネータとしている。
【００１２】
前記第１および第２の両側テレセントリックレンズは、所定の外径を有しつつ光軸と同軸に配置された中空筒状の第１および第２のレンズ保持部材のそれぞれに前記タンデムレンズを構成する二つのレンズが収納されてなり、
前記第１および第２の光ファイバアレイは前記第１および第２のレンズ保持部材と同じ外径を有する第１および第２のアレイ保持部材内に固定され、
光軸と同軸に配置された中空筒状の第１および第２の内方スリーブ部材を備え、前記第１の内方スリーブ部材の前端側および後端側にそれぞれ前記第１のアレイ保持部材および第１のレンズ保持部材が同軸に収納され、前記第２の内方スリーブ部材の後端側および前端側にそれぞれ前記第２のアレイ保持部材および第２のレンズ保持部材が同軸に収納され、
前記第１および第２の内方スリーブ部材が中空筒状の第１および第２の外方スリーブ部材内に同軸に収納され、
前記第１の外方スリーブ部材の後端および第２の外方スリーブ部材の前端が、それぞれ前記光減衰素子部の前端および後端に同軸に接続され、
前記筐体は、当該マルチチャンネル光アッテネータが組み立てられる際に、前記第１の内方スリーブ部材内で前記第１のアレイ保持部材および第１のレンズ保持部材を前後に摺動可能にする構成と、当該第１の内方リーブ部材を前記第１の外方スリーブ部材内で前後に摺動可能にする構成と、前記第２の内方スリーブ部材内で前記第２のアレイ保持部材および第２のレンズ保持部材を前後に摺動可能する構成と、当該第２のスリーブ部材を前記第２の外方スリーブ部材内で前後に摺動可能にする構成とを備えている、
ことを特徴とするマルチチャンネル光アッテネータとしてもよい。
【００１３】
前記第１の光ファイバアレイおよび前記第２の光ファイバアレイのそれぞれが備える光ファイバの端面は前後方向に対して所定の角度となるように左右対象に斜めに研磨されているとともに、前記第１および第２の光ファイバアレイは、それぞれの光ファイバの端面が互いに平行となるように対面し、
前記電気光学素子は、左右方向から見たときに前後対称に傾斜する斜面を前端と後端に有し、当該斜面の角度は前記電気光学物質を通過する光が光軸と平行となる光路を辿るように設定されている、
ことを特徴とするマルチチャンネル光アッテネータとすることもできる。前記第１および第４のレンズの焦点距離よりも前記第２および第３のレンズの焦点距離が長いことを特徴とするマルチチャンネル光アッテネータとしてもよい。
【００１４】
前記偏光部は、前後方向から見たときの光学軸の方位が互いに前記光軸周りに９０゜回転させた関係にある第１の複屈折素子と第２の複屈折素子が前方から後方に向かってこの順に並んで配置された構成を含み、
前記検光部は、前後方向から見たときの光学軸の方位が前記光軸周りに９０゜回転させた関係にある第３の複屈折素子と第４の複屈折素子が前方から後方に向かってこの順に並んで配置された構成を含み、
前記偏光部は、前方から無偏光状態のコリメート光が入射されると前記常光と前記異常光を左右方向に離間して出射するように構成されていることを特徴とするマルチチャンネル光アッテネータとすれば好ましい。
【００１５】
前記偏光部は、前記第１の複屈折素子と前記第２の複屈折素子との間に第１の１／２波長板が配置されてなり、当該第１の１／２波長板は光学軸の方位が左右方向あるいは上下方向と平行となるように設定され、
前記検光部は、前記第３の複屈折素子と前記第４の複屈折素子との間に第２の１／２波長板が配置されてなり、当該第２の１／２波長板は光学軸の方位が左右方向あるいは上下方向と平行となるように設定され、
前記電気光学素子が光軸に対して上下対称となるように配置されている、
ことを特徴とする光アッテネータとすることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光アッテネータによれば、製造コストの上昇を抑えつつ、光学系を高精度で調整することができる。仕様変更にも柔軟に構成を変更することもできる。そして低電圧駆動が可能で優れた光減衰特性を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の基本実施例に係る光アッテネータの構成を示す図である。
【図２】上記基本実施例に係る光アッテネータが備える光減衰素子部を構成する電気光学素子の概略構造を示す図である。
【図３】光アッテネータの動作を説明するための原理モデルの構成を示す図である。
【図４】上記原理モデルの動作状態を示す図である。
【図５】上記基本実施例に係る光アッテネータにおける光学設計条件を説明するための図である。
【図６】上記基本実施例に係る光アッテネータにおける上記光学設計条件からのずれと光損失の関係を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係る光アッテネータの筐体構造を示す分解斜視図である。
【図８】上記第１の実施例に係る光アッテネータの筐体構造を示す断面図である。
【図９】上記第１の実施例に係る光アッテネータにおける光学設計条件と結合損失との関係を示す図である。
【図１０】上記第１の実施例に係る光アッテネータを構成する光ファイバの端面が斜めに研磨されている場合の光学特性を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施例に係る光アッテネータの概略構造を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施例に係る光アッテネータの概略構造を示す図である。
【図１３】上記第３の実施例に係る光アッテネータを構成する複屈折素子の光学軸の方位を示す図である。
【図１４】上記第３の実施例に係る光アッテネータの動作状態を示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施例に係る光アッテネータの概略構造を示す図である。
【図１６】上記第４の実施例に係る光アッテネータを構成する複屈折素子と１／２波長板の光学軸の方位を示す図である。
【図１７】上記第４の実施例に係る光アッテネータの動作状態を上下および左右から見たときの図である。
【図１８】上記第４の実施例に係る光アッテネータの動作状態を後方から見たときの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施例について、以下に添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明に用いた図面において、同一または類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。図面によっては説明に際して不要な符号を省略することもある。
【００１９】
＝＝＝マルチチャンネル光アッテネータの基本的な構成と動作＝＝＝
本発明の実施例に係るマルチチャンネル光アッテネータ（以下、光アッテネータとも言う）は、ＥＯ素子を用いたもので、ＥＯ素子の高速応答性、省電力、小型化が容易などの従来の特性を損なうことなくマルチチャンネル化に対応させている。以下では、まず実施例に係る光アッテネータにおける基本的な構成や動作原理、光学設計条件などについて説明する。光学設計条件としては、例えば、光アッテネータを構成するレンズの焦点距離やレンズ間の配置関係などがある。
【００２０】
＜光アッテネータの基本構成＞
図１は本発明の実施例に係る光アッテネータの基本的な構成や動作を説明するための図である。この図１を用いて基本的な実施例に係る光アッテネータ（以下、基本実施例１とも言う）の構造や構成要素間の配置関係などについて説明する。図１に示したように、基本実施例１は複数の光信号の伝送チャンネルに対応する複数本の光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）が互いに平行となるように並列配置されてなる光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）を備えている。基本実施例１に光信号を入力する側の光ファイバアレイ（以下、入力側光ファイバアレイＡａとも言う）における各光ファイバ（以下、入力側光ファイバＦａとも言う）は、光信号の出力側となる光ファイバアレイ（以下、出力側光ファイアレイＡｂとも言う）における各光ファイバ（以下、出力側光ファイバＦｂとも言う）と１対１の関係となるように対向配置される。ここで入出力側の光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）が互いに対向する方向を前後方向とし、光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）において、光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）が並列する方向を左右方向とする。そして左右と前後の各方向に直交する方向を上下方向とする。また入力側と出力側光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）における光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）は前後方向に延長する光軸５０に対して左右対称に配置されているものとし、左と右の各方向は後方から見たときの方向で規定し、上と下の各方向は図中に示したように規定することとする。
【００２１】
図示したように入力側光ファイバＦａを前方とすると、一般の光アッテネータでは入力側光ファイバＦａの後方と出力側光ファイバＦｂの前方にはコリメートレンズが配置されることになる。しかし１本の光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）のそれぞれに個別にコリメートレンズを設ければコストアップを招く。左右に微小なレンズを並べて一体化したマイクロレンズアレイを採用することもできるがマイクロレンズアレイ自体が高価な光学部品である。またマイクロレンズのピッチと光ファイバ（Ｆａ，Ｆｂ）のピッチとを整合させる必要もあり、使用する光ファイバ（Ｆａ，Ｆｂ）のピッチに応じてマイクロレンズアレイを変更する必要があり、仕様変更などに柔軟に対応することができない。
【００２２】
そこで基本実施例１では製造コストや光学部品のコストを低減させ、仕様変更などに対する柔軟性を確保するために、実質的にコリメートレンズとして機能する両側テレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を入力側光ファイバアレイＡａの後方と出力側光ファイアレイＡｂの前方のそれぞれに配置している。前方の両側テレセントリック（以下、入力側テレセントリックレンズＴＬａとも言う）は、入力側光ファイバアレイＡａを構成する全ての入力側光ファイバＦａからの出射光（以下、入力光）を一括してコリメート光に変換するとともに、左右方向に互いに平行な複数本の光ビームを後方へ向けて出射する。後方のテレセントリックレンズ（以下、出力側テレセントリックレンズＴＬｂとも言う）は、前方から後方に向かう複数チャンネル分の光ビームを一括して入射して出力側光ファイバアレイＡｂを構成する出力側光ファイバＦｂへ一括して結合させる。
【００２３】
周知のごとく、両側テレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）は像がボケても像高が変動しないという利点を有している。ここで言う「像高」は、光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）における光軸５０から左右の端部の光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）までの幅に相当し、実像が光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）における光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）のそれぞれの開口端（Ｐａ、Ｐｂ、あるいは入力側ポートＰａ、出力側ポートＰｂとも言う）の配列状態となる。倍率が１倍の両側テレセントリックレンズであれば実像と虚像の像高が一致する。例えば、入力側光ファイバアレイＡａが光軸５０方向で前後したとしても、入力側テレセントリックレンズＴＬａの後方にて当該配列状態が結像したときの虚像の左右幅が変化しない。すなわち虚像における入力側光ファイバＦａのピッチが常に一定となる。なお本発明の実施例では、入力側と出力側の両側テレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）が二つ一組のレンズ（３１ａ−３２ａ、３１ｂ−３２ｂ）からなるタンデムレンズによって構成されている。
【００２４】
入力側および出力側のテレセントレンズ間（ＴＬａ−ＴＬｂ）には、ＥＯ素子２０を備えて光減衰機能を担う構成（以下、光減衰素子部２とも言う）が配置されている。ここで示した光減衰素子部２は、前方から偏光子１０ａ、ＥＯ素子２０、および検光子１０ｂがこの順に配置されてなる。図２にＥＯ素子２０の概略構造を示した。図２（Ａ）はＥＯ素子２０を左方から見たときの側面図であり、図２（Ｂ）はＥＯ素子２０を上方から見たときの平面図である。
【００２５】
ＥＯ素子２０はＥＯ物質２１の前面２４および後面２５を光の入射面および出射面とし、そのＥＯ物質２１が上下方向で互いに対面する電極（２２、２３）によって狭持された構造を有している。すなわちＥＯ物質２１には、光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）における光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）の配列方向と直交する方向に電界Ｅが印加される。それによって電極間（２２−２３）は、実質的に1本の光ファイバ（Ｆａ）から出射される光ビームが透過するだけの上下厚ｄｅｏだけあればよく、電極間（２２−２３）の距離ｄｅｏを極めて小さくすることができる。そしてＥＯ効果は電界強度、あるいは電界強度の二乗に比例するため、電極間距離ｄｅｏが小さいほどより低い電圧で高い電界ＥをＥＯ物質２１に印加させることができる。そのため低電圧でリタデーションを大きく変化させることができる。それによって、例えば光アッテネータ１が、ＥＯ物質２１に電界Ｅを印加していないときに対向するポート間（Ｐａ−Ｐｂ）で光が透過するオン状態になる場合、光が遮断されるオフ状態にするためのリタデーションをより低い電圧で発生させることができる。すなわち光アッテネータ１の低電圧駆動が可能となる。
【００２６】
またＥＯ素子２０は複数チャンネル分の複数の入力側光ファイバＦａからの入力光を個別に減衰するために、上下方向で対面する電極（２２、２３）がチャンネル数と同じ領域（以下、セル領域とも言う）に区分されている。この例では、ＥＯ素子２０の下面２７側が共通電極２３であり、上面２６側がチャンネル数分に分割されたセル電極２２となっている。したがってＥＯ物質２１における一つのセル領域は、一つのセル電極２２分の左右幅ｗｃを有して上下方向でセル電極２２と共通電極２３とが対面する領域となる。
【００２７】
ＥＯ素子２０の前後には偏光子１０ａと検光子１０ｂが配置されている。これら偏光子１０ａと検光子１０ｂには偏光板を用いることもできるが、偏光板は直線偏光を出射する際に入射した光の光学軸方向以外の振動成分を吸収してしまう。そのため理想的な偏光板であっても光透過光強度が半減し、オン状態での透過光強度が入力光の５０％以下となる。したがって、オン状態とオフ状態の光強度比である光減衰率を大きくすることができない。そこで実施例に係る光アッテネータ１では、光アッテネータ１に入力した光を無駄なく利用するために、偏光子１０ａや検光子１０ｂにルチル結晶などからなる周知の複屈折素子を用いている。複屈折素子は無偏光状態の光が入射されると振動方向が互いに直交する常光と異常光の二つの直線偏光に分離して出射する所謂「ウォークオフプリズム」として機能する。そのため出力側光ファイバからの出射光（入力光とも言う）を二つの直線偏光に分離するとともに、出力側光ファイバでその二つの直線偏光を結合させれば、入力光を無駄なく利用することができる。そして複屈折素子は、光学軸や前後長を適宜に設定することで常光に対して異常光を所望の方向に所望の距離（ウォークシフト量とも言う）だけ離間させて出射させることができる。
【００２８】
＜基本実施例の動作＞
図３に偏光子１０ａと検光子１０ｂに複屈折素子を用いた光アッテネータの原理モデル１００を示した。この原理モデル１００では説明を容易にするために１チャンネルの光アッテネータ（以下、原理モデル１００とも言う）の構造を模式的に示している。光学系についても、光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）とコリメートレンズ（ＣＬａ、ＣＬｂ）が一体化した周知の光ファイバコリメータ（Ｃａ、Ｃｂ）を用いた構造としている。図３（Ａ）は原理モデル１００の構成を上後方から見たときの斜視図であり、図３（Ｂ）は、後方から前方を見たときの偏光子１０ａおよび検光子１０ｂの光学軸（１１ａ、１１ｂ）の方位を示している。なお図３を含めた以下の図では、偏光子１０ａや検光子１０ｂの動作をわかりやすくするために、前後方向から見た光学軸（１１ａ、１１ｂ）の方位を異常光の振動方向とし、上下左右の各方向から見た光学軸の方位を異常光の屈折方向としている。
【００２９】
図３に示したように、原理モデル１００は前後で互いに対向する二つの光ファイバコリメータ間（Ｃａ−Ｃｂ）に、前方から後方に向かって偏光子１０ａ、ＥＯ素子２０、検光子１０ｂがこの順に配置された構成となっている。またこの原理モデル１００はノーマリオン型であり、ＥＯ素子２０を駆動していないとき、すなわち電極間（２２−２３）に電位差がなくＥＯ物質２１に電界が印加されていないときに光透過光強度が最も大きな明状態となる。そのため後方から見たときの偏光子１０ａと検光子１０ｂの光学軸（１１ａ、１１ｂ）が互いに平行であり、かつ左右方向に対して角度θ＝４５゜で傾いている。なお以下では後方から見たときの光学軸（１１ａ、１１ｂ）の角度を方位角θとし、当該方位角について、左右方向に対して反時計回りをプラス「＋」方向とする。したがって偏光子１０ａと検光子１０ｂの光学軸（１１ａ、１１ｂ）は方位角θ＝―４５゜となる。また偏光子１０ａと検光子１０ｂの光学軸（１１ａ、１１ｂ）は前後方向で互いに鏡像の関係になっており、上下方向および左右方向から見ると双方の光学軸（１１ａ、１１ｂ）が前後対称となっている。
【００３０】
ここで前方のコリメータ（以下、入力側コリメータＣａとも言う）から出射した光が後方の出力側コリメータＣｂに向かって光が進行することとし、その出射光が偏光子に入射した位置を原点ｏとして、この原点ｏから前後方向に延長するようにｚ軸を設定し、このｚ軸を光軸５０とする。また原点に対して上下方向にｙ軸、左右方向にｘ軸を設定することとする。そして上記構成の原理モデル１００では、前方の入力側コリメータＣａの光ファイバＦａの開口端から出射した光（以下、入力光とも言う）がコリメートレンズＣＬａによって平行光（以下、光ビームとも言う）に整形され、その光ビームが偏光子１０ａ、ＥＯ素子２０、検光子１０ｂを経て後方の出力側コリメータＣｂの光ファイバＦｂの開口端に入射する。その入射光（以下、出力光とも言う）の強度に対する入力光の強度の比が光損失となる。以下に原理モデル１００の動作について説明する。
【００３１】
図４は原理モデル１００の動作を説明するための図である。図４（Ａ）は原理モデル１００を上面から見たときのオンまたはオフ状態における光路を示しており、図４（Ｂ）は左方から見たときのオンまたはオフ状態における光路を示している。図４（Ｃ）〜（Ｈ）は後方から見たときの光ビームの位置とその光の偏光状態を示す図である。そして図（Ｃ）〜（Ｈ）のうち、図４（Ｃ）および（Ｄ）は、偏光子１０ｂの前面および後面における光ビームの位置と偏光状態を示しており、図４（Ｅ）および（Ｆ）はオン状態における検光子１０ｂの前面および後面での光ビームの位置と偏光状態を示している。また図４（Ｇ）および（Ｈ）はオフ状態における検光子１０ｂの前面および後面での光ビームの位置と偏光状態を示している。なお図４（Ｃ）〜（Ｈ）では光ビームの位置を白丸で示し、振動方向を両矢印で示している。
【００３２】
まず入力側コリメータＣａから偏光子１０ａに入射した無偏光状態の光ビームＢ０は、当該偏光子１０ａ内で振動方向が光学軸１１ａと直交する常光Ｂ１１および平行となる異常光Ｂ１２の二つ直線偏光に分離する。この例では図４（Ｃ）、（Ｄ）に示したように、常光Ｂ１１は偏光子１０ａ内を直進して出射し、異常光Ｂ１２は後方から見て−４５゜方向にウォークシフト量ｗｆだけ離間した位置から出射する。また常光Ｂ１１の振動方向は＋４５゜方向であり、異常光Ｂ１２は−４５゜方向に振動している。そして偏光子１０ａからウォークシフト量ｗｆで離間して出射した二つの直線偏光（Ｂ２１、Ｂ２２）がＥＯ素子２０に入射する。
【００３３】
ＥＯ素子２０に電界Ｅが印加されていないときは、ＥＯ素子２０に入射した直線偏光（Ｂ２１、Ｂ２２）が図４（Ｅ）に示したように偏光状態が維持されて直線偏光（Ｂ３１０、Ｂ３２０）が出射する。後方から見たときの検光子１０ｂと偏光子１０ａの光学軸（１１ａ、１１ｂ）は同じであり、かつ上下および左右から見たときの方向が偏光子１０ａの光学軸１１ｂと前後で対称となる方向である。そのため図４（Ａ）、（Ｂ）に示したように、ＥＯ素子２０のＥＯ物質２１に電界Ｅが印加されていない状態では、偏光子１０ａにおいて常光Ｂ１１だった直線偏光Ｂ３１０は検光子１０ｂでも常光Ｂ４１ｏとして振る舞い、ｚ軸上を直進する。偏光子１０ａにおいて異常光Ｂ１２だった直線偏光Ｂ３２０は、検光子１０ｂでも異常光Ｂ４２ｏとして振る舞い、この例では右下方向に屈折する。そして図３（Ｆ）に示したように、検光子１０ｂの後端では、直進してきた常光Ｂ４１ｏと屈折してきた異常光Ｂ４２ｅとが同じｚ軸上の位置から出射する。その出射光Ｂ５は出力側コリメータＣｂに入射し、出力側レンズＣｂにより出力側光ファイバＦｂに結合する。それによって光が透過するオン状態となる。
【００３４】
一方ＥＯ素子２０に電界Ｅが印加されると、ＥＯ素子２０に入射した光（Ｂ２１、Ｂ２２）は、電界Ｅに応じた複屈折効果により位相差が生じ、ＥＯ素子２０はその位相差に応じ楕円偏光を出射する。位相差が１８０゜である場合は、図４（Ｇ）に示したように、ＥＯ素子２０に入射した直線偏光（Ｂ２１、Ｂ２２）の振動方向が９０゜回転する。そしてＥＯ素子２０からｚ軸上を辿って検光子１０ｂに入射した直線偏光Ｂ３１Ｅは、図４（Ａ）、（Ｂ）に示したように当該検光子１０ｂ内では異常光Ｂ４１ｅとして振る舞い、直線偏光Ｂ３１Ｅとウォークシフト量ｗｆだけ離間して入射した直線偏光Ｂ３２Ｅは、検光子１０ｂ内では常光Ｂ４２ｏとして振る舞う。
【００３５】
したがって検光子１０ｂでは、ｚ軸から離間して入射した直線偏光Ｂ３１Ｅが常光Ｂ４２ｏして直進し、ｚ軸上から入射した直線偏光３２Ｅが異常光Ｂ４１ｅとして常光Ｂ４２ｏに対してさらに離間するように屈折する。そして図４（Ｈ）に示したように、常光Ｂ４２ｏと異常光Ｂ４１ｅに対応する二つの直線偏光Ｂ５２とＢ５１がｚ軸から互いに反対方向に４５°の方位で離間した位置から出射する。それによって出力側光ファイバＦｂに光が結合せず結合損失が極大値となるオフ状態となる。ＥＯ素子２０にて１８０゜未満の位相差が発生したときには検光子１０ｂに互いに離間した光路のそれぞれから楕円偏光が入射するため、検光子１０ｂ内では楕円偏光が常光成分と異常光成分にさらに分離し、入射した光の一部が出力側光ファイバＦｂに結合する。
【００３６】
＜光学設計条件＞
基本実施例１と原理モデル１００の動作原理は同じであるが、基本実施例１では光ファイバコリメータ（Ｃａ、Ｃｂ）の代わりに光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）とタンデムレンズで構成されるテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を用いている。したがって基本実施例１については、一つのテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する二つのレンズ（３１ａ―３２ａ、３１ｂ―３２ｂ）の配置関係や入力側と出力側のテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）の配置関係などの光学設計条件を設定する必要がある。
【００３７】
図５に基本実施例１における光学設計条件の概略を示した。図５（Ａ）は基本実施例１を上方から見たときの平面図に対応し、図５（Ｂ）は基本実施例１を右方から見たときの側面図に対応している。なおこの図５では真空中などの屈折率ｎ＝１の空間中にテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する四つのレンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）を配置したときの光学設計条件を示しており、説明を容易にするために光減衰素子部２については省略している。そして以下では、二つのテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する合計四つのレンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）を前方から第１レンズ３１ａ、第２レンズ３１ｂ、第３レンズ３２ｂ、第４レンズ３１ｂと称するとともに、第１、第２、第３および第４レンズ（３１ａ、３２ａ、３２ｂおよび３１ｂ）の焦点距離をｆ１１、ｆ１２、ｆ２２およびｆ２１として基本実施例１の光学設計条件について説明する。
【００３８】
図５に示したように、光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）はシングルモードファイバ（ＳＭＦ）からなる光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）をピッチＰで左右方向に並列配置してなる。入力側テレセントリックレンズＴＬａは、第１レンズ３１ａにおける後方の焦点位置Ｆ１２と第２レンズの前方の焦点位置Ｆ２１が一致し、第１レンズ３１ａと第２レンズが共役の関係となっている。同様に出力側テレセントリックレンズＴＬｂを構成する第３レンズ３２ｂと第４レンズ３１ｂも共役の関係にある。また第１レンズ３１ａの焦点距離ｆ１１像を物体距離としている。すなわち第１レンズ３１ａの像側焦点位置Ｆ１１と入力側光ファイバＦａのポートＰａの位置とを一致させている。同様に第４レンズ３１ｂについても像側焦点位置Ｆ４２と出力側光ファイバＦｂのポートＰｂの位置とを一致させている。
【００３９】
また図示した例では第２レンズ３２ａの後方の焦点位置Ｆ３２と第３レンズ３２ｂの前方の焦点位置Ｆ３１も一致させている。そして四つのレンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）のうち、少なくとも互いに前後対称の位置にあるレンズ（３１ａ−３１ｂ、３２ａ−３２ｂ）については焦点距離を等しくしている（ｆ１１＝ｆ２１、ｆ１２＝ｆ２２）。なお第２レンズ３２ａと第３レンズ３２ｂとの間には真空中の屈折率ｎ＝１よりも大きな偏光子１０ａ、ＥＯ物質２１および検光子１０ｂが配置されることになり、実際の第２レンズ３２ａと第３レンズ３２ｂ間の距離は、図５に示した二つのテレセントリックレンズ間（ＴＬａ―ＴＬｂ）の距離Ｌ０＝（ｆ１２＋ｆ２１）よりも長くなる。
【００４０】
つぎに上述した光学設計条件に基づいて基本実施例１中に形成される光路について説明する。まず図５（Ａ）に示したように、入力側光ファイバアレイＡａにおける各光ファイバＦａから出射した光Ｂ１は入力側テレセントリックレンズＴＬａによって光軸５０に対して左右の位置が逆転した光路を辿って出力側テレセントリックレンズＴＬｂに入射し、この出力側テレセントリックレンズＴＬｂによって再度左右の位置関係が逆転する。ここでは各レンズ（３１ａ、３２ａ、３２ｂ、３１ｂ）の焦点距離がｆ１１＝ｆ２１、ｆ１２＝ｆ２２の関係となっているので、入力側テレセントリックレンズＴＬａにおける実像の像高と、出力側テレセントリックレンズＴＬｂにおける実像の像高とが一致する。すなわち入力側と出力側の光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）において隣接する光ファイバ間（Ｆａ―Ｆａ、Ｆｂ−Ｆｂ）のピッチＰを同じにすることができ、入力側と出力側で同じ光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）を用いることがでる。したがって部品の種類を少なくすることができコストダウンに寄与する。また入力側と出力側の光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）におけるピッチＰが同じなので位置合わせ精度も増して光結合効率も向上する。
【００４１】
つぎに図５（Ｂ）に示したように、一つの入力側ポートＰａから出射した１本の光ビームＢ１に着目したときの光学設計条件について説明する。入力側光ファイバＦａは所定のモードフィールド径Ｗ０を有し、入力側光ファイバＦａから出射した光ビームは開口角αで拡径しながら入力側テレセントリックレンズＴＬａに至る。入力側テレセントリックレンズＴＬａから出射する光ビームＢ２は第２レンズ３２ａの焦点位置Ｆ２２にて最も集光するビームウエスト位置Ｂｗを経て再度拡径し出力側テレセントリックレンズＴＬｂに至る。ここではこのビームウエスト位置Ｂｗが第３レンズ３２ｂの前方焦点位置Ｆ３１に一致する共役点でもある。そのため以後は、図５（Ａ）にも示したように、入力側光ファイバＦａから出射した入力光Ｂ１がこの共役点（Ｆ２２、Ｆ３１）に至るまでの光路を前後対称にした光路を辿り、左右反転状態にあったポート間（Ｐａ―Ｐｂ）の関係が出力側テレセントリックレンズＴＬｂによって正立した状態に戻り、出力側テレセントリックレンズＴＬｂからの出射光Ｂ３が出力側ポートＰｂに結合する。
【００４２】
以上、基本実施例１の構成要素間の配置関係や動作原理について説明した。そして基本実施例１では、光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）における光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）の配列方向とＥＯ素子２０における電極（２２、２３）の対向方向とを直交させることで低電圧駆動を可能にしている。またＥＯ素子２０を主体とした光減衰素子部２を構成する偏光子１０ａと検光子１０ｂに複屈折素子を用いることで明状態における光透過光強度も向上させている。さらに図５に示した条件で配置されたタンデムレンズからなるテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を用いることで部品点数の削減と光結合効率の向上を両立させている。もちろん一つのテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する二つのレンズ（３１ａ−３２ａ、３１ｂ−３２ｂ）の焦点距離（ｆ１１−ｆ１２，ｆ２１−ｆ２２）は同一でなくてもよく、光アッテネータの光学設計条件を変更する場合でも柔軟に対応することができる。
【００４３】
＜筐体設計条件＞
本発明の実施例に係る光アッテネータの特徴は、上記の基本実施例１が備える構成要素やその構成要素間の配置関係のみにあるのではなく、構成要素が組み込まれる筐体の構造にもある。そこで以下では本発明の実施例に係る光アッテネータに共通する筐体構造の概略について説明する。そしてその筐体構造と、筐体内における光学素子（１０ａ、１０ｂ、２０）や光学部品（Ａａ、Ａｂ、ＴＬａ、ＴＬｂ）の配置精度との関係などの筐体設計条件について説明し、その上でより具体的な筐体構造を備えた光アッテネータを本発明の第１の実施例として説明する。
【００４４】
まず筐体設計条件については、図５に示した光学設計条件に基づいて、まず一つのテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する二つのレンズ（３１ａ―３２ａ、３１ｂ―３２ｂ）を共役の関係で保持する構造が必要である。すなわち入出力側のポート間（Ｐａ−Ｐｂ）に四つのレンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）を正確に位置合わせできる構造が必要となる。しかし図５に示した各レンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）の配置はあくまでも理想的な光学設計条件に基づくものであり、この理想的な配置を厳密に守ろうとすれば、筐体には光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）や各レンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）を精密に位置合わせした状態で保持するための構造や位置合わせ機構が必要となる。そのため光アッテネータの製造や組み立てに要するコストが嵩む。
【００４５】
そこで本発明者は、第１〜第４のレンズ間（３１ａ―３２ａ、３２ａ−３２ｂ、３２ｂ−３１ｂ）の距離や位置において、ある程度の寸法誤差が許されるものがあれば、その距離や位置については厳密に制御する必要がないと考えた。その一方で少しの位置ずれが光学特性を大きく左右するような場合では、その誤差が生じる部分については容易に微調整できる構造にしておく必要があるとも考えた。すなわち光アッテネータを構成するレンズの配置関係について許容される機械的な寸法誤差に応じて筐体を設計する必要があると考えた。
【００４６】
ここで図５に示した光学系を用いて前後で対向する入出力側のポート間（Ｐａ−Ｐｂ）間での光損失を測定し、許容される筐体の寸法誤差について検討してみた。図６にテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する第１〜第４レンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）の配置と１対のポート間（Ｐａ−Ｐｂ）における光損失との関係を示した。なお光損失の測定に当たっては第１レンズ〜第４レンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）の焦点距離を全て同じにした（ｆ１１＝ｆ１２＝ｆ２１＝ｆ２２）。以下に図５と図６を参照しつつ、各レンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）の位置決め精度について説明する。
【００４７】
第１レンズ〜第４レンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）の焦点距離をｆとすると、図６（Ａ）は第１レンズ３１ａあるいは第４レンズ３１ｂの焦点距離ｆに対する実際の物体距離（図５における距離ｚ１）との差Δｚ（＝ｚ１−ｆ）と光損失との関係を示している。またこの図６（Ａ）は第２レンズ３２ａと第３レンズ３２ｂとの理想的な距離＝２×ｆに対する実際の距離（図５における距離Ｌ０）との差Δｚ（＝Ｌ０−２×ｆ）と光損失の関係でもある。図６（Ｂ）はテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する二つのレンズ間（３１ａ―３２ａ、３２ｂ−３１ｂ）の共役点からのずれをΔｚ（＝ｚ２−２ｆ）として、そのずれΔｚと光損失との関係を示している。なお図６（Ａ）（Ｂ）において、ずれΔｚが生じている位置以外にあるレンズは全て図５に示した理想的な配置となるように位置決めされているものとする。
【００４８】
まず図６（Ａ）に示したように、第１レンズ３１ａと第４レンズ３１ｂの像側焦点位置（Ｆ１１、Ｆ４２）に対して入出力側のポート（Ｐａ、Ｐｂ）の前後位置が少しでもずれると光損失が大きく変化することがわかった。０．０５ｍｍ程度の誤差で光損失が１ｄＢも変化する。位置が０．１ｍｍずれれば２．５ｄＢ以上変化する。すなわち第１レンズ３１ａと第４レンズ３１ｂは像側焦点の位置ずれに対して極めて敏感である。これは像高ではなく前後一対の光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）間を伝播する光ビームについては、ポート（Ｐａ、Ｐｂ）の位置におけるビーム径が少しでも光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）のモードフィールド径Ｗ０よりも大きくなるとポート間（Ｐａ−Ｐｂ）の光結合強度が大きく劣化することを意味している。したがって、テレセントリックレンズを用いた光学系では、ポート（Ｐａ、Ｐｂ）の前後位置のずれに対するピッチＰのずれ（像高の変化）については考慮する必要がないものの、ビーム径の変化については憂慮すべき事項となる。同様に第２レンズ３２ａと第３レンズ３２ｂとの距離の誤差、すなわちビームウエスト位置Ｂｗについても十分な精度が必要となる。
【００４９】
一方図６（Ｂ）に示したように、テレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する二つのレンズ（３１ａ−３２ａ、３１ｂ−３２ｂ）については、共役点（Ｆ３２，Ｆ４１）から多少ずれていても光損失が大きく変わらないことがわかった。すなわち位置にずれに対して鈍感である。この例では０．５ｍｍの誤差でも光損失は１０−５（ｄＢ）しか変化していない。これは第１〜第４のレンズ間（３１ａ〜３２ｂ）の光路上では、ポート（Ｐａ、Ｐｂ）に光を結合させる必要がないため、二つのレンズ間（３１ａ−３２ａ、３１ｂ−３２ｂ）の距離が多少変化してもため光学特性に大きく影響しないと考えることができる。もちろん第２レンズ３２ａと第３レンズ３２ｂ間でも同様に前後方向のずれに対する許容度が大きい。
【００５０】
以上より、光アッテネータ１の筐体において、一つのテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する二つのレンズ（３１ａ−３２ａ、３１ｂ−３２ｂ）を保持する構造ついては公差が０．５ｍｍ程度の機械加工のみで実現できる。その一方で第１レンズ３１ａや第４レンズ３１ｂと光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）との位置関係、およびテレセントリック間（ＴＬａ―ＴＬｂ）の距離については、光アッテネータの組み立て時に前後方向に微調整が可能な機構や構造を筐体に設ける必要がある。
【００５１】
＝＝＝第１の実施例＝＝＝
<筐体構造>
本発明の第１の実施例として上述した各部位の加工精度を考慮した筐体構造を備えた光アッテネータを挙げる。図７と図８に第１の実施例に係る光アッテネータ（以下、第１実施例１０１とも言う）を示した。図７は第１実施例１０１の筐体構造を示す分解斜視図であり、特定の部材（９２ａ、９２ｂ）については、その部材内部の構造をわかり易くするために一部破断斜視図にして示している。図８は当該第１実施例１０１の断面図であり、ここでは光軸５０を含んで左右方向に切断したときの断面を上方から見た図を示している。以下に図７と図８を用いて第１実施例１０１の筐体構造について説明する。なお図７、図８では、第１実施例１０１の構成要素の形状などが認識し易くなるように、一部の部位を簡略化して示している。例えば、光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）における光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）の数を４本にしているが、実際はさらに多くの光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）を備えている。
【００５２】
第１実施例１０１における光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）はＶ溝基板６１に光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）が左右方向に配列された状態で固定された構造である。金属あるいは石英ガラスなどからなるＶ溝基板６１には、前後方向に延長するＶ字溝６２が左右方向に配列されており、各Ｖ字溝６２に1本の光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）が敷設されている。また平板状の石英ガラス基板６３がＶ溝基板６１上に接着されている。それによって光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）がＶ溝基板６１とガラス基板６３との間に狭持された状態で固定される。そしてこの光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）が円筒状の金属製ホルダ（以下、ファイバホルダ（６０ａ、６０ｂ）とも言う）内に固定されている。
【００５３】
一つのテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する二つのレンズ（３１ａと３２ａ、３１ｂと３２ｂ）は、同軸で所定の外径を有する二つの円筒状の金属製ホルダ（以下、レンズホルダ（７１ａと７２ａ、７１ｂと７２ｂ）とも言う）内に個別に固定されている。またレンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）を収納した状態のレンズホルダ（７１ａ、７２ａ、７１ｂ、７２ｂ）のうち、一つのテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）に対応する二つ一組のレンズホルダ（７１ａと７２ａ、７１ｂと７２ｂ）は、それぞれのレンズホルダ（７１ａ、７２ａ、７１ｂ、７２ｂ）と同軸で外径が同じ中空円筒状の金属製スペーサ（７３ａ、７３ｂ）を介して一体的に接続される。それによって所定の外径を有する一体的な中空円筒内に二つのレンズ（７１ａと７２ａ、７１ｂと７２ｂ）が所定の距離ｚ２を隔てた状態で収納され、この一体的な構成（以下、レンズユニット（７０ａ、７０ｂ）とも言う）によって各テレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）が一体不可分に構成される。
【００５４】
このように図７、図８示した光アッテネータ１では、テレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する二つのレンズ（３１ａと３２ａ、３１ｂと３２ｂ）の位置ずれに対する高い許容度を利用し、各レンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）を固定するためのレンズホルダ（７１ａ、７２ａ、７１ｂ、７２ｂ）や二つのレンズ間（３１ａ―３２ａ、３１ｂ―３２ｂ）の距離ｚ２を調整するためのスペーサ（７３ａ、７３ｂ）には機械加工による比較的精度の低い部材を用いることとしている。それによって部品の加工コストと微調整に要する不要な組み立てコストを削減している。
【００５５】
光減衰素子部２を構成する偏光子１０ａと検光子１０ｂ、およびＥＯ素子２０は、前後両面（８１、８２）に開口８３を有する箱状の金属製ホルダ（以下、素子ホルダ８０とも言う）内に収納されている。そして第２レンズ３２ａおよび第３レンズ３２ｂが互いに対面するように二つのレンズユニット（７０ａ、７０ｂ）の一端が素子ホルダ８０の前端面８１と後端面８２にそれぞれ当接された状態で固定されている。素子ホルダ８０の内部における前端側と後端側には偏光子１０ａと検光子１０ｂがそれぞれ配置され、ＥＯ素子２０が素子ホルダ８０内の前後中央に位置決めした状態で配置されている。ＥＯ素子２０と偏光子１０ａおよび検光子１０ｂが位置決めされた状態で固定される。ここに示した例では、素子ホルダ８０内に偏光子１０ａ、ＥＯ素子２０、検光子１０ｂが前後に隙間なく収納されている。もちろんＥＯ素子２０と偏光子１０ｂとの間やＥＯ素子２０と検光子１０ｂとの間にスペーサを介在させるようにしてもよい。いずれにしてもＥＯ素子２０が素子ホルダ８０の前後中央位置に配置され、偏光子１０ａと検光子１０ｂがＥＯ素子２０に対して前後対称に配置されるようにしておけばよい。なお光減衰素子部２の位置決めについては、前後のテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）間に形成される光路を確実にＥＯ素子２０に透過させればよいだけなので高い精度は必要ない。
【００５６】
このように個々のテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）や光減衰素子部２についてはそれらを構成する要素に高い位置決め精度は必要なく、機械加工精度の誤差があってもよい。しかしその一方で、入力側と出力側のテレセントリックレンズ間（ＴＬａ−ＴＬｂ）の距離（以下、作動距離Ｌ）や物体距離ｚ１については精度を要し、筐体にはこれらの距離（Ｌ、ｚ１）を微調整するための機構が必要となる。そして第１実施例１０１ではこれらの距離を微調整するための焦点調整機構（９０ａ、９０ｂ）を備えている。
【００５７】
具体的には、焦点調整機構（９０ａ、９０ｂ）は、円筒状のファイバホルダ（６０ａ、６０ｂ）およびレンズユニット（７０ａ、７０ｂ）と同軸にした状態で前後に摺動自在に収納するための中空円筒状の金属製スリーブ（以下、内方スリーブ９１ａ、９１ｂとも言う）と、この内方スリーブ（９１ａ、９１ｂ）を同軸にした状態で前後に摺動自在に収納するための中空円筒状の金属製スリーブ（以下、外方スリーブ９２ａ、９２ｂとも言う）とから構成されている。内方スリーブ（９１ａ、９１ｂ）において、光減衰素子部２に面した内側の端部にはレンズユニット（７０ａ、７０ｂ）が収納され、外側の端部にはアレイホルダ（６０ａ、６０ｂ）が収納される。そして第１実施例１０１の組み立てに際し、アレイホルダ（６０ａ、６０ｂ）とレンズユニット（７０ａ、７０ｂ）を内方スリーブ（９１ａ、９１ｂ）内で相対移動させることで物体距離ｚ１を微調整することができるようになっている。
【００５８】
また外方スリーブ（９２ａ、９２ｂ）の内側の端面を素子ホルダ８０の前端面８１あるいは後端面８２に当接させつつアレイホルダ（６０ａ、６０ｂ）とレンズユニット（７０ａ、７０ｂ）を収納した状態の内方スリーブ（９１ａ、９１ｂ）をこの外方スリーブ（９２ａ、９２ｂ）内で移動させることで、テレセントリックレンズ間（ＴＬａ−ＴＬｂ）の距離Ｌ０を微調整することができるようになっている。
【００５９】
ここで図７、図８を参照しつつ第１実施例１０１の具体的な組み立て手順について説明する。まず入力側と出力側の光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）をアレイホルダ（６０ａ、６０ｂ）に収納しておく。金属製のレンズホルダ（７１ａ、７２ａ、７１ｂ、７２ｂ）にそれぞれレンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）を組み込み、二つのレンズホルダ（７１ａ−７２ａ、７１ｂ−７２ｂ）を溶接により金属製のスペーサ（７３ａ、７３ｂ）の前後に連結してテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）となる構成（レンズユニット）を完成させる。また素子ホルダ８０内に、接着剤などを用いて偏光子１０ａ、検光子１０ｂおよびＥＯ素子２０を固定する。
【００６０】
つぎに前方の内方スリーブ９１ａの後端側および前端側に前方のレンズユニット７０ａおよび前方のアレイホルダ６０ａを挿入する。同様に後方の内方スリーブ９１ｂの前端側および後端側に後方のレンズユニット７０ｂおよび後方のアレイホルダ６０ｂを挿入する。そして各内方スリーブ（９１ａ、９１ｂ）内でアレイホルダ(６０ａ、６０ｂ)とレンズユニット（７０ａ、７０ｂ）を前後させて物体距離ｚ１を調整する。この調整は入力側光ファイバＦａおよび出力側光ファイバＦｂから光を出射させて入力側テレセントリックレンズＴＬａおよび出力側テレセントリックレンズＴＬｂの焦点位置での光強度を測定することで行う。そしてその光強度が最も高くなる状態に調整されたならば、その調整位置にて内方スリーブ（９１ａ、９１ｂ）、アレイホルダ（６０ａ、６０ｂ）およびレンズユニット（７０ａ、７０ｂ）を接着剤などで固定する。あるいは溶接によって固定する。
【００６１】
このようにして物体距離ｚ１が調整できたならば、前後それぞれの外方スリーブ（９２ａ、９２ｂ）における内側の端面を素子ホルダ８０の前端面８１と後端面８２に当接させた状態で、外方スリーブ（９２ａ、９２ｂ）における外側の端部側に物体距離ｚ１が調整された状態の内方スリーブ（９１ａ、９１ｂ）を挿入する。そして内方スリーブ（９１ａ、９１ｂ）を前後に移動させて作動距離Ｌを調整する。また必要に応じ、作動距離Ｌを調整した後、あるいは調整と並行して外方スリーブ（９２ａ、９２ｂ）を光軸５０に直交する上下左右の平面内で移動させて入出力側の光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）で互いに対応するポート間（Ｐａ−Ｐｂ）が同軸に配置されるように調整する。この作動距離Ｌの調整やポート間（Ｐａ−Ｐｂ）の同軸調整については、ＥＯ素子２０に電界Ｅを印加しないオン状態で入力側光ファイバＦａからの入力光を出力側光ファイバＦｂに結合させるとともに、出力側光ファイバＦｂの後端から出力される光の強度を測定することで行う。そして作動距離Ｌの調整や同軸調整が完了したならば、内方スリーブ（９１ａ、９２ｂ）を外方スリーブ（９２ａ、９２ｂ）に対して溶接などによって固定するとともに、外方スリーブ（９２ａ、９２ｂ）を素子ホルダ８０に対して溶接などによって固定する。
【００６２】
このように第１実施例１０１では、光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）とＥＯ素子２０の組み合わせによって低電圧駆動が可能であるともに、特殊な筐体構造によって光学特性の向上と組み立てコストの低減を両立することできる。つぎにこの第１実施例１０１について、実際に光通信網内に配置することを想定し、光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）の区亭的な構造や構成、レンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）の光学特性、光減衰素子部２を構成する各光学素子（１０ａ、１０ｂ、２０）のサイズ、および第１実施例１０１の光減衰性能を具体的に説明する。
【００６３】
＜レンズの光学特性と光学素子のサイズ＞
図９に第１実施例１０１における光学設計条件を示した。図９（Ａ）は第１実施例１０１の光学系を上方から見たときの平面図であり、図９（Ｂ）は当該光学系を左方から見たときの側面図である。以下ではこの図９を参照しながら第１実施例１０１における光学設計条件について説明する。光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）はモードフィールド径Ｗ０＝１０．４μｍ、開口数ＮＡ＝０．１２のＳＭＦである。光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）は光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）を光軸５０に対して左右対称にピッチＰ＝１５０μｍで１０本並べたものであり、第１実施例１０１は１０チャンネルの光アッテネータとなっている。もちろん一つのチャンネルに着目すれば、第１実施例１０１は図３、図４に示した原理モデル１００と同様に動作する。
【００６４】
テレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する第１〜第４レンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）は同じものであり、焦点距離ｆ＝３．２５ｍｍのものを用いている。なお第１〜第４レンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）の焦点距離ｆとチャンネル数については、像高と過剰損失との関係に基づいて決定した。概略的には第１〜第４レンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）の焦点距離ｆを小さくして光アッテネータの小型化を達成しつつ、チャンネル数も可能な限り増やしたいという要求に応えるため、過剰損質の上限（例えば、０．５ｄＢ）を規定し、その上でチャンネル数と焦点距離とｆの関係を調べることで決定した。ここでは焦点距離ｆ=３．２５ｍｍで、光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）において光軸５０から左端あるいは右端の光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）までの像高が０．７５ｍｍのときに過剰損失が規定値以下となった。そして光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）にはピッチＰ＝１５０μｍのものを用いていることから、上記の像高をピッチＰで乗算してチャンネル数１０を得た。
【００６５】
そして入力側ポートＰａから波長λ＝１５５０ｎｍのレーザー光Ｂ１がある開口角αで後方に向かって出射されると、入力側テレセントリックレンズＴＬａは、光ビーム径Ｗ１＝２５μｍの光ビームＢ２を後方に向かって出射する。この光ビームＢ２はビームウエスト部Ｂｗにて光ビーム系Ｗ２＝１０．４μｍで最も縮径したのち拡径する。光学設計条件に従えば光ビーム径Ｗ３（＝Ｗ１）＝２５μｍで第３レンズに入射することになる。
【００６６】
第２レンズ３２ａと第３レンズ３２ｂ間には光減衰素子部２が介在している。偏光子１０ａと検光子１０ｂとなる複屈折素子は光軸５０を法線方向とした平板状で、波長λ＝１５５０ｎｍの光に対して屈折率ｎ＝２．５６９を有するルチル結晶からなる。偏光子１０ａは図３、図４に示した原理モデル１００と同様に、後方から見たときに常光が＋４５度方向に振動するとともに、常光と異常光が＋４５゜の方向に最大の距離で離間するようにルチル結晶を切り出している。そしてウォークシフト量ｗｆ＝６４μｍが得られるように前後長ＬＰ＝６４０μｍとしている。なおこのウォークシフト量ｗｆは、常光と異常光のそれぞれに対応する二つの光路間でのクロストーク（例えば、−３０ｄＢ以下）を考慮して設定されている。
【００６７】
ＥＯ素子２０はＥＯ物質２１の上下両面に白金薄膜からなる電極（２２、２３）を形成したものである。ＥＯ物質２１はタンタル酸ニオブ酸カリウム（ＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ３、以下、ＫＴＮ）に代表される一般式Ｋ１-ｙＭｙＴａ１-ｘＮｂｘＯ３（但し、Ｍは１価の金属、０＜ｘ＜１、０≦ｙ＜１）で表される強誘電体（以下、ＫＴＮ）であり、波長λ＝１５５０ｎｍの光において屈折率ｎ＝２．１８５を有する。また比誘電率εｒ＝２００００、電気光学係数ｇ１１＝０．０８０９ｍ４／ｃ２、ｇ１２＝０．００２３ｍ４／ｃ２である。
【００６８】
第１実施例１０１では図４に示したｎ＝１の空間中での第２レンズ３２ａと第３レンズ３２ｂ間の距離（ｆ１２＋ｆ２１＝６．５ｍｍ）を、偏光子１０ａと検光子１０ｂを構成する複屈折素子、およびＫＴＮの屈折率から再計算し、その再計算した距離Ｌの中に二つの複屈折素子（１０ａ、１０ｂ）とＥＯ素子２０を配置している。ここではＥＯ素子２０の前後長Ｌｐを２．５５ｍｍとしている。
【００６９】
ＥＯ素子２０の上下高（厚さ）ｄｅｏと左右の幅ｗｅｏについては、ＥＯ物質２１に常光と異常光に対応する２本の光ビームを１０チャンネル分通過させることを考慮して設定される。この例では電極（２２、２３）が白金薄膜であるので、ＥＯ素子２０の厚さが実質的にＥＯ物質２１の厚さ（電極間距離）ｄｅｏとなり、前後方向から見たときの投影面積がｄｅｏ×ｗｅｏとなる矩形のセル領域に２本のビームを通過させることになる。そして光減衰素子部２に入射する光ビームＢ１の径はＷ１＝２５μｍよりも小さいので、このビーム径Ｗ１＝２５μｍの光ビームが上下左右方向に対して４５゜の方向に二つ並んで入射されるように一つのセル領域のサイズを設定しておけばＥＯ素子２０における光の入出射面（２４、２５）でケラレが発生しない。当然のことながらＥＯ素子２０の後面でもケラレが発生しないように、第３レンズ３２ｂの位置での光ビームＢ２の径Ｗ３が２５μｍ以下となるようにテレセントリック間（ＴＬａ―ＴＬｂ）の距離Ｌを設定することも条件となる。そして第１実施例１０１では、以上の条件に基づいてＥＯ素子２０の上下方向の厚さｄｅｏとセル電極の幅ｗｃをともに９４μｍとしている。なお左右で隣接するセル電極間（２２−２３）のピッチＰｃは光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）における光ファイバ間（Ｆａ−Ｆａ、Ｆｂ−Ｆｂ）のピッチＰと同じＰｃ＝１５０μｍとすればよい。
【００７０】
＜光減衰特性＞
上述したサイズや光学特性を有する各種光学部品や光学素子を図７、図８に示した構造を有する筐体内に配置して第１実施例１０１を組み立てた。そしてその第１実施例１０１について、ＥＯ素子２０に電界Ｅを印加したところ、電圧１５．６Ｖの駆動電圧で最大減衰量３０ｄＢを得た。またオン状態において、光軸５０に最も近い中央のポート間（Ｐａ−Ｐｂ）での過剰損失が０．２ｄＢであった。この損失は主に光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）を構成する材料による吸収や散乱による損失である。また偏波依存性（ＰＤＬ）については０．２ｄＢ以下であった。したがって中央のポート間（Ｐａ−Ｐｂ）については不可避的に発生する損失のみに抑えられていることが確認できた。また左右両端のポート間（Ｐａ−Ｐｂ）での過剰損失も０．５ｄＢに抑制することができた。このように第１実施例１０１は、低電圧駆動が可能で、かつ十分に実用的な性能を備えている。しかもタンデムレンズを用いたテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）における光学特性（図４参照）を巧妙に利用した筐体構造を採用することで、不要な調整機構を排除でき、組み立てに際しての微調整工程を必要最小限に抑えることができるようになっている。また内方スリーブ（９１ａ、９１ｂ）を用いて像側距離ｚ１を調整し、その上で内方スリーブ（９１ａ、９１ｂ）を外方スリーブ（９２ａ、９２ｂ）内で前後に相対移動させることで作動距離Ｌを調整する筐体構造を採用している。そのため、複数の調整箇所を同時に調整する必要が無く、単純な作業を段階的に繰り返して調整することができるようになっている。したがってコストをぞうかさせることなく高精度の調整が可能となっている。
【００７１】
なお筐体の具体的な構造については図７、図８に示した例に限らず、例えばアレイホルダ（６０ａ、６０ｂ）とレンズユニット（７０ａ、７０ｂ）の外形、および内方および外方のスリーブ（９１ａ、９１ｂ、９２ａ、９２ｂ）の中空部分を角筒状にしてもよい。いずれにしてもテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を構成する二つのレンズ（３１a―３２ａ、３１ｂ−３２ｂ）を所定の距離を隔てて配置した状態で固定できるとともに、光アッテネータの組み立て時にそのテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）を光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）や光減衰素子部２や対して前後に相対移動できる機構を備えていればよい。
【００７２】
＝＝＝第２の実施例＝＝＝
ところで光ファイバの端面は周知の「戻り光」による特性の劣化や光源の破損などを防止するために、斜めに研磨される場合がある。しかし光ファイバが斜めに研磨されているとその光ファイバからの出射光が屈折する。そして光ファイバアレイを構成する全ての光ファイバの端面を斜めに研磨する場合には、研磨方向を全ての光ファイバで揃える必要がある。ここで端面が研磨された個別の光ファイバを複数本並べて光ファイバアレイを構成しようとすると、各光ファイバの研磨方向を揃えることが極めて難しくなる。そこで光ファイバアレイにおける全ての光ファイバの研磨方向を揃えるためには、研磨されていない光ファイバを並列に配置した光ファイバアレイを用意し、その光ファイバアレイの端面を一方向に研磨することになる。ところが光ファイバアレイの端面を研磨することで戻り光に起因する各種問題を解消しようとすると、光アッテネータの特性を劣化させる別の問題が発生することが判明した。以下にその問題について説明する。
【００７３】
図１０は端面が斜めに研磨されている光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）を用いた光アッテネータ中の光路を示している。図１０（Ａ）は光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）の端面が左右に向かって斜めに研磨されている場合の光路を示している。なお図１０（Ａ）では光減衰素子部２を省略している。図１０（Ｂ）は光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）の端面が上下に向かって斜めに研磨されている場合の光路を示している。またこの図１０（Ｂ）では光ビームの径が変化する様子も併せて示している。
【００７４】
まず図１０（Ａ）に示したように、光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）の端面が左右方向に向かって傾斜するように研磨されている場合、全チャンネルの光ファイバ間（Ｆａ―Ｆｂ）の光路でテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）の共役関係を維持させようとすると光軸５０を斜めに傾け、光アッテネータを構成するレンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）や光減衰素子部２を構成する光学素子（１０ａ、１０ｂ、２０）における光ビームの入出射面をこの光軸５０に直交させる必要がある。しかも実施例に係る光アッテネータでは複屈折素子からなる偏光子にて分離された常光と異常光を出力側光ファイバＦｂに結像させることでオン状態を実現させている。そのため常光と異常光が結像する位置Ｐが出力側光ファイバＦｂごとに異なる。そして結像位置Ｐと光軸５０から遠い位置にあるポート（例えば、図中ＰｂＲ、ＰｂＬ）とのずれが大きく、結合損失が大きくなる。
【００７５】
一方、図１０（Ｂ）に示しように光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）の端面が上下方向に向かって傾斜するように研磨されている場合では、ＥＯ素子２０に対して斜めに光ビームＢｉｎが入射することになり、この光ビームＢｉｎに対してＥＯ素子２０から出射した光ビームＢｏｕｔは上下方向に距離Ｓｆだけシフトした位置から出射する。そのためＥＯ素子２０を厚くしないとＥＯ素子２０の後面２５でケラレが発生する可能性がある。ケラレを考慮してＥＯ素子２０を厚くすれば電極間（２２−２３）の距離ｄｅｏが大きくなり低電圧での駆動が難しくなる。そこで本発明の第２の実施例として、端面が斜めに研磨されている光ファイバを用いつつ直線的に光学部品や光学素子を配置でき、かつＥＯ素子２０におけるケラレも防止できる光アッテネータを挙げる。
【００７６】
図１１は第２の実施例に係る光アッテネータ（以下、第２実施例１０２とも言う）の概略構成を示す図である。この図では光アッテネータ１０２を左方から見たときの側面図を示している。なお説明に不要な偏光子と検光子については省略している。図示したように入出力側の光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）の端面（Ｐａ、Ｐｂ）は、左右方向から見たときに上下方向に対して角度βの斜面が形成されるように研磨されており、前後で対向する光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）の研磨方向が互いに反対方向となっている。すなわち端面同士（Ｐａ−Ｐｂ）が平行となっている。そしてＥＯ素子２０の前後両面（２４、２５）には光軸５０に対して前後対称となる斜面が形成されている。
【００７７】
第２実施例１０２では、第１実施例１０１で用いた光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）の端面（Ｐａ、Ｐｂ）を研磨し、光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）の端面を角度β＝８゜で傾斜させた場合、入力側光ファイバからの出射光Ｂ１０１は、端面の傾斜を下る方向に光軸５０に対して角度γ＝３．７８゜で屈折する。ここでは入力側光ファイバＦａの端面Ｐａが下方から上方に向かって下るように斜面が形成されているものとすると、入力側光ファイバＦａからの出射光Ｂ１０１は上方に屈折する。
【００７８】
入力側光ファイバＦａから屈折して出射した光Ｂ１０１は入力側テレセントリックレンズＴＬａによって入射光Ｂ１０１に対して前後対称の光路を辿る光ビームＢ１０２として出射する。この出射光Ｂ１０２は偏光子を経てＥＯ素子２０に入射する。第２実施例１０２ではＥＯ素子２０における光の入出射面であるＥＯ物質２１の前面２４と後面２５が前後対称となるように傾斜しており、前後面の傾斜方向やその角度δはＥＯ物質２１の屈折率およびＥＯ素子２０への光ビームＢ１０２の入射方向やその入射角γ（＝３．７８゜）に基づいて設定されている。この例では前後両端面に上方から下方に向かって下る斜面が形成されており、上下方向に対して角度δ＝３．１９゜で傾斜している。それによってＥＯ素子２０に角度γ＝３．７８゜で上方から入射した光ビームＢ１０２はＥＯ物質２１の前面２４で屈折し、その屈折光Ｂ１０３が光軸５０と平行な光路を辿る。
【００７９】
ＥＯ素子２０から出射した光ビームＢ１０４はＥＯ素子２０への入射光Ｂ１０２に平行となる光路を経て出力側テレセントリックレンズＴＬｂに入射する。出力側テレセットリックレンズＴＬｂは自身への入射光Ｂ１０４と上下対称の光路を辿る光ビームＢ１０５を出射し、その出射光Ｂ１０５が出力側光ファイバＦｂの端面Ｐｂに至る。このように第２実施例１０２では、ＥＯ素子２０内の光ビームＢ１０３が光軸５０に平行な光路辿るため光ビームの入射と出射の前後で上下方向に光路がシフトせずケラレを考慮してＥＯ素子２０を厚くする必要がなくなる。したがって、光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）への戻り光を確実に防止しつつ低電圧駆動が可能で優れた光減衰特性を得ることができる。
【００８０】
＝＝＝第３の実施例＝＝＝
第１および第２の実施例に係る光アッテネータ（１０１、１０２）は、光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）における光ファイバ（Ｆａ、Ｆｂ）の配列方向とＥＯ素子２０における電界Ｅの印加方向とを直交させることでＥＯ素子２０の電極間距離ｄｅｏを小さくすることができた。その結果光アッテネータ（１０１、１０２）の低電圧駆動が可能となっていた。しかしながら、ＥＯ物質２１内に偏光子１０ａにて分離された常光と異常光のそれぞれに対応して前後方向から見たときに４５度方向に離間した２本の光ビームを通過させていることから、電極間距離ｄｅｏは１本の光ビームの径よりも大きくせざるを得ない。言い換えれば、常光と異常光に対応する２本の光ビームを左右方向に離間させることができれば、電極間距離ｄｅｏを原理的に１本の光ビームの径にまで小さくすることができ、さらに低い電圧で駆動することができるようになる。しかしＥＯ素子２０に入射させる直線偏光は前後方向から見たときに上下左右の各方向から４５゜傾いていることが必要であり、単純に第１実施例１０１や第２実施例１０２における偏光子１０ａや検光子１０ｂを光軸５０周りに４５゜回転させただけでは光アッテネータとして機能しない。そこで第３の実施例として、ＥＯ素子２０における一つのセル領域に対し、左右方向に離間する２本の光ビームを入射させるとともに、オン状態においてその２本のビームを出力側光ファイバＦｂに結合させることができる光アッテネータを挙げる。
【００８１】
＜第３実施例の構成＞
図１２に第３の実施例に係る光アッテネータ（以下、第３実施例１０３とも言う）の概略を示した。ここでは図３および図４に示した原理モデル１００と同様に１チャンネルの光アッテネータの構成を示した。そして以下に示す各図では前後上下左右の各方向およびｘ、ｙ、ｚの各軸を図３および図４に示した原理モデル１００と同様に規定している。
【００８２】
第３実施例１０３は図１２に示したように、ＥＯ素子２０の前後に二つの複屈折素子（１０ａ―４０ａ、４０ｂ−２１０ｂ）が配置されて合計四つの複屈折素子（２１０ａ、４０ａ、４０ｂ、２１０ｂ）を備えている。なお全ての複屈折素子（２１０ａ、４０ａ、４０ｂ、２１０ｂ）は実質的に全て同じものであり、前後長Ｌｐ２が適宜に設定されて、ＥＯ素子２０の前方にて連続する二つの複屈折素子（２１０ａ−４０ａ）によって所望のウォークオフ量ｗｆが得られるようになっている。原理モデル１００あるいは第１実施例１０１や第２実施例１０２に対してＥＯ素子２０の厚さｄｅｏが小さくなっており、ＥＯ素子２０が上下に薄い形状となっている。
【００８３】
ここで合計四つの複屈折素子（２１０ａ、４０ａ、４０ｂ、２１０ｂ）について、最も前方の複屈折素子を第１複屈折素子２１０ａと称することとし、以後は後方に向かって第２複屈折素子４０ａ、第３複屈折素子４０ｂ、第４複屈折素子２１０ｂと称することとする。また光減衰素子部２において、ＥＯ素子２０に対して前方にある二つの複屈折素子（２１０ａ、４０ａ）を含めた構成を偏光部１１０ａと称し、ＥＯ素子２０の後方にある二つの複屈折素子（２１０ｂ、４０ｂ）を含めた構成を検光部１１０ｂと称することとする。したがって第１および第２実施例（１０１、１０２）では偏光子１０ａが偏光部１１０ａであり、検光子１０ｂが検光部１１０ｂでもあった。
【００８４】
図１３（Ａ）〜（Ｄ）は、後方から前方を見たときに、第３実施例１０３を構成する四つの複屈折素子（２１０ａ、４０ａ、４０ｂ、２１０ｂ）の光学軸（２１１ａ、４１ａ、４１ｂ、２１１ｂ）の方位を示している。なお図１２および図１３に示した光学軸（２１１ａ、４１ａ、４１ｂ、２１１ｂ）の方位は、図３（Ｂ）と同様に、異常光の振動方向や屈折方向を模式的に示したものである。図１３（Ａ）、（Ｂ）に示したように、第１複屈折素子２１０ａと第２複屈折素子４０ａのｘｙ面での光学軸（２１０ａ、４０ａ）は互いにｚ軸周りに９０度回転させた方位にあり、後方から見てｘ軸に対して反時計回りの角度を「＋」とすると、第１複屈折素子２１０ａにおける異常光は方位角θ１＝−４５゜の方向に振動し、第２複屈折素子４０ａでは方位角θ２＝＋４５゜の方向に振動することになる。
【００８５】
また図１２に示したように、第１複屈折素子２１０ａと第２複屈折素子４０ａの光学軸（２１１ａ、４０ａ）は、ｙｚ面での方位が同じであり、ｚｘ面での方位が前後対称となっている。すなわち互いに光軸５０周りに９０°回転させた関係にある。そしてこの例では、第１複屈折素子２１０ａの光学軸２１０ａが後方に向かって左下方から前方に向かって右上方に向かっている。したがって第１複屈折素子２１０ａに光軸５０に沿って前方から入射した光は、そのまま直進する常光と右下前方から左上後方に屈折する異常光とに分離する。また異常光は前後方向から見て＋４５゜の方向に振動する。第２複屈折素子４０ａでは異常光が−４５゜方向に振動して左下前方から右上後方に向かって屈折する。
【００８６】
検光部１１０ｂを構成する二つの複屈折素子（４０ｂ、２１０ｂ）の光学軸（４１ｂ、２１１ｂ）も互いにｚ軸周りに９０゜回転させた関係にあり、図示した例では、第３複屈折素子４０ｂの光学軸４１ｂはｘｙ面で方位角φ１＝＋４５゜であり、第４複屈折素子２１０ｂは方位角φ２＝−４５゜となっている。そして偏光部１１０ａと検光部１１０ｂの光学軸（２１１ａ−２１１ｂ、４１ａ−４１ｂ）は前後方向で互いに鏡像の関係にあり、原理モデル１００と同様のノーマリオン型の光アッテネータを構成している。
【００８７】
＜第３実施例の動作＞
図１４は第３実施例１０３の動作を示す図である。図１４（Ａ）は第３実施例１０３を上方から見たときのオンまたはオフ状態における光路を示しており、図１４（Ｂ）は左方から見たときの光路を示している。図１４（Ｃ）〜（Ｊ）は後方から見たときの光ビームの位置とその光ビームの偏光状態を示す図であり、図１４（Ｃ）および（Ｄ）は、第１複屈折素子２１０ａの後面ｓ１および第２複屈折素子４０ａの後面ｓ２における光ビームの位置と偏光状態を示している。そして図１４（Ｅ）〜（Ｇ）はオン状態におけるＥＯ素子２０の後面ｓ３、第３複屈折素子４０ｂの後面ｓ４、第４複屈折素子２１０ｂの後面ｓ５の各面での光ビームの位置と偏光状態を示している。図１４（Ｈ）〜（Ｊ）はオフ状態における上記各面ｓ３〜ｓ５の光ビームの位置と偏光状態を示している。なお図１４（Ｃ）〜（Ｊ）においても各位置における光ビームの位置と振動方向を白丸と両矢印で示している。
【００８８】
まずオン状態での動作について説明する。入力側コリメータＣａから第１複屈折素子２１０ａに入射した無偏光状態の光ビームＢ０は、当該偏光子１０ａ内で振動方向が互いに直交する常光Ｂ１１１および平行となる異常光Ｂ１１２の二つ直線偏光に分離する。ここでは後方から見て異常光Ｂ１１２が４５゜方向に振動する。そのため図１４（Ｃ）に示したように、常光Ｂ１１１として偏光子１０ａ内を直進して出射した光ビームＢ１２１と、異常光Ｂ１１２に対応して出射した光ビームＢ１２２は後方から見て４５゜方向にウォークシフト量ｗｆ０だけ離間した位置から出射する。
【００８９】
第１複屈折素子２１０ａから出射した二つの直線偏光（Ｂ１２１、Ｂ１２２）は第２複屈折素子４０ａに入射する。第２複屈折素子４０ａのｘｙ面での光学軸４１ａの方位は、第１複屈折素子２１０ａの光学軸２１１ａに対してｚ軸周りに９０°回転している。そのため第１複屈折素子２１０ａにおける常光Ｂ１１１および異常光Ｂ１１２は、第２複屈折素子４０ａではそれぞれ異常光Ｂ１３１および常光Ｂ１３２として振る舞い、第１複屈折素子２１０ａで常光Ｂ１１１だった光ビームＢ１２１は、第２複屈折素子４０ｂにおいて左下方から右上方に向かって屈折する。それによって図１４（Ｄ）に示したように、第２複屈折素子４０ａの後面ｓ２ではｘｙ面にて＋４５゜方向に振動する直線偏光Ｂ１４１と、−４５゜方向に振動する直線偏光Ｂ１４２がｘ軸の上方にて当該ｘ軸と平行となるように出射する。そして第３実施例１０３では、この第２複屈折素子４０ａから出射する二つの直線偏光（Ｂ１４１、Ｂ１４２）のウォークシフト量ｗｆを原理モデル１００におけるウォークシフト量ｗｆと一致させている。すなわち第２複屈折素子４０ａから出射した二つの直線偏光（Ｂ１４１、Ｂ１４２）が所望のウォークシフト量ｗｆでｘ軸方向に離間するように、第１複屈折素子２１０ａと第２複屈折素子４０ａの前後長（図１２、符号Ｌｐ２）が設定されている。
【００９０】
第１複屈折素子２１０ａと第２複屈折素子４０ａにより構成される偏光部１１０ａから出射した二つの直線偏光（Ｂ１４１、Ｂ１４２）はＥＯ素子２０に入射する。ＥＯ素子２０に電界Ｅが印加されていないときは、その二つの直線偏光（Ｂ１４１、Ｂ１４２）が偏光状態を維持したまま出射し、図１４（Ｅ）に示したように、この出射光（Ｂ１５１０、Ｂ１５２０）が第３複屈折素子４０ｂに入射する。なおＥＯ素子２０に入射する二つの直線偏光（Ｂ１４１、Ｂ１４２）は、ｘ軸に平行に左右に離間する光路を辿ってＥＯ素子２０に入射する。そのため、ＥＯ素子２０におけるＥＯ物質２１は、原理的には二つの直線偏光（Ｂ１５１０、Ｂ１５２０）の光ビームスポット径以上の厚さｄｅｏがあればよく、第１実施例１０１や第２実施例１０２に対してＥＯ素子２０を薄くすることができる。そしてこの二つの直線偏光（Ｂ１４１、Ｂ１４２）をＥＯ物質２１に確実に入射させるために、ＥＯ素子２０は光軸５０よりも上方にずらした位置に配置されている。
【００９１】
上述したように偏光部１１０ａと検光部１１０ｂでは複屈折素子（２１０ａと２１０ｂ、４０ａと４０ｂ）の光学軸（２１１ａと２１１ｂ、４１ａと４１ｂ）が前後方向で鏡像の関係にある。したがって第２複屈折素子４０ａにおける常光Ｂ１３２および異常光Ｂ１３１は、この第３複屈折素子４０ｂでも常光Ｂ１６２ｏおよび異常光Ｂ１６１ｅとして振る舞い、ＥＯ素子２０に電界Ｅが印加されていないときは、図１４（Ｆ）に示したように、第３複屈折素子４０ｂの後面ｓ４では第２複屈折素子４０ａに入射した光（Ｂ１２１、Ｂ１２２）と同じ位置から同じ偏光状態の光（Ｂ１７１ｅ、Ｂ１７２ｏ）が出射することになる。
【００９２】
第４複屈折素子２１０ｂの光学軸２１１ｂのｘｙ面での方位は第３複屈折素子４０ｂに対してｚ軸周りに９０°回転させた方位である。そのため第１複屈折素子２１０ａで分離した常光Ｂ１１と異常Ｂ１２が逆の光路を辿るように、第４複屈折素子２１０ｂ内における常光Ｂ１８１ｏがｚ軸上を直進し、異常光Ｂ１８２ｅがｚ軸方向に向かって屈折する。そして第４複屈折素子２１０ｂの後面ｓ５ではその常光Ｂ１８１ｏと異常光Ｂ１８２ｅがｚ軸上から出射する。そして図１４（Ｇ）に示したように、その出射光Ｂ１９０が出力側コリメータＣｂの光ファイバに結合してオン状態となる。
【００９３】
一方オフ状態では、ＥＯ素子２０に入射した二つの直線偏光（Ｂ１４１、Ｂ１４２）は振動方向を９０゜回転させて出射する。図１４（Ｈ）に示したように、その出射光（Ｂ１５１Ｅ、Ｂ１５２Ｅ）は、第３複屈折素子４０ｂおよび第４複屈折素子２１０ｂにおける常光と異常光の関係がオン状態と逆になる。すなわち第２複屈折素子４０ａにおいて異常光Ｂ１３１として振る舞って出射した光Ｂ１４１は、第３複屈折素子４０ｂでは異常光Ｂ１６２ｅとして振る舞い、第４複屈折素子２１０ｂでは常光Ｂ１８２ｏとして振る舞う。一方、第２複屈折素子４０ａにおいて常光として振る舞った光Ｂ１３２は、第３複屈折素子４０ｂでは異常光Ｂ１６１ｏとして振る舞い、検光子１０ｂでは異常光Ｂ１８１ｅとして振る舞う。したがって第２複屈折素子４０ａにおいて常光として振る舞った光Ｂ１３２は、図１４（Ａ）（Ｂ）（Ｉ）（Ｊ）に示したように、Ｂ１４２、Ｂ１５２Ｅ、Ｂ１６２ｅ、Ｂ１７２ｅ、Ｂ１８２ｏの光路を経てｚ軸から離間する光Ｂ１９２として検光子１０ｂの後面ｓ５から出射する。第２複屈折素子４０ａにおいて異常光として振る舞った光Ｂ１３１は、Ｂ１４１、Ｂ１５１Ｅ、Ｂ１６１ｏ、Ｂ１７１ｏ、Ｂ１８１ｅの光路を経てｚ軸から離間しつつ、他方の光路を辿って出射した光Ｂ１９２とはｘｙ面でｚ軸に対称となる光Ｂ１９１として第４複屈折素子２１０ｂの後面ｓ５から出射する。
【００９４】
このように第３実施例１０３では、ＥＯ素子２０を透過する二つの光ビームがｘ軸に平行に並ぶ。そのため原理的には、ＥＯ素子２０の電極間（２２−２３）の距離は一つの光ビームの光ビームスポット径と同じであればよく、第１および第２実施例（１０１、１０２）に対して電極間（２２−２３）の距離ｄｅｏを小さくすることができる。すなわちＥＯ素子２０の駆動電圧を低くしてもＥＯ物質２１には同じ強度の電界を印加することができ、同程度の光損失特性をより低い電圧で得ることができる。なお偏光部１１０ａと検光部１１０ｂを構成する四つの複屈折素子（２１０ａ、４０ａ、４０ｂ、２１０ｂ）の前後長Ｌｐ２を第１実施例１０１の偏光子１０ａおよび検光子１０ｂの前後長Ｌｐ＝６４０μｍ対して１／√２の長さにすれば第１実施例１０１と同様のウォークシフト量ｗｆを確保することができる。
【００９５】
＝＝＝第４の実施例＝＝＝
第３実施例１０３では四つの複屈折素子（２１０ａ、４０ａ、４０ｂ、２１０ｂ）を用いることで左右方向に平行に並ぶ２本の光ビームをＥＯ素子２０に入射することができ、それによってＥＯ素子２０の電極間距離ｄｅｏを小さくすることができた。しかしながらその２本の光ビームの光路は光軸５０（ｘ軸）に対して上方に形成されるため、上下に薄いＥＯ素子２０を光軸５０に対して上下対称に配置するとケラレが生じる可能性があった。そのため第３実施例１０３ではＥＯ素子２０を光軸５０に対して上方にずらした位置に配置することが望ましく、そのためにはＥＯ素子２０を光軸５０に対して上方にずれた位置に保持するための構造を備えた筐体が必要となる。しかし光アッテネータの構成要素を光軸５０に対して同軸に配置する方が筐体設計が容易となる。そこで本発明の第４の実施例として、第３実施例１０３と同じ技術思想でＥＯ素子２０の各セル領域に左右方向に離間した２本の光ビームを入射させるともに、ＥＯ素子２０を通過する２本の光ビームが光軸５０に対して上下対称となるようにした光アッテネータを挙げる。
【００９６】
＜第４実施例の構成＞
図１５に第４の実施例に係る光アッテネータ（以下、第４実施例１０４とも言う）の構造を示した。第４実施例１０４は、第３実施例１０３に対し、偏光部１１０ａおよび検光部１１０ｂのそれぞれに含まれる二つの複屈折素子間（２１０ａ−４０ａおよび４０ｂ−２１０ｂ）に１／２波長板（１４０ａおよび１４０ｂ）が挿入されている点が異なっている。そして以下では、偏光部１１０ａにおける１／２波長板（以下、λ／２板とも言う）を第１のλ／２板１４０ａと称し、検光部１１０ｂにおけるλ／２板１４０ｂを第２のλ／２板１４０ｂと称することとする。
【００９７】
図１６（Ａ）〜（Ｆ）は、それぞれ第４実施例１０４を構成する第１複屈折素子２１０ａ、第１のλ／２板１４０ａ、第２複屈折素子４０ａ、第３複屈折素子４０ｂ、第２のλ／２板１４０ｂ、および第４複屈折素子２１０ｂの光学軸（２１１ａ、１４１ａ、４１ａ、４１ｂ、１４１ｂ、２１１ｂ）のｘｙ面での方位を示している。当該図１６に示したように、四つの複屈折素子（２１０ａ、４０ａ、４０ｂ、２１０ｂ）の光学軸（２１１ａ、４１ａ、４１ｂ、２１１ｂ）の方位は第３実施例１０３と同じでありノーマリオン型の光アッテネータを構成している。そして第３実施例１０３に対して追加された光学素子である第１のλ／２板１４０ａの光学軸１４１ａは、第１複屈折素子２１０ａと第２複屈折素子４０ａのｘｙ面での光学軸（２１１ａ、４１ａ）の交差角を等角に二等分する方向にある。すなわちｘ軸あるいはｙ軸方向に一致する。図示した例ではｘ軸方向に一致している。第２のλ／２板１４０ｂの光学軸１４１ｂについても同様であり、第３複屈折素子４０ｂと第４複屈折素子２１０ｂの光学軸（４１ｂ、２１１ｂ）のｘｙ面での方位を等角に二等分するｘ軸あるいはｙ軸方向に一致する。ここではｘ軸方向に一致する光学軸１４１ｂを例示した。つぎに第４実施例１０４の動作について説明する。
【００９８】
＜第４実施例の動作＞
図１７および図１８は第４実施例１０４の動作を示す図である。図１７（Ａ）は第４実施例１０４を上面から見たときのオンまたはオフ状態における光路を示しており、図１７（Ｂ）は左方から見たときの光路を示している。図１８（Ａ）〜（Ｋ）は後方から見たときの光ビームの位置とその光の偏光状態を示す図である。図１８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ第１複屈折素子２１０ａの後面ｓ１、第１のλ／２板１４０ａの後面ｓ６、および第２複屈折素子４０ａの後面ｓ２における光ビームの位置と偏光状態を示している。図１８（Ｄ）〜（Ｇ）はオン状態におけるＥＯ素子２０の後面ｓ３、第３複屈折素子４０ｂの後面ｓ４、第２のλ／２板１４０ｂの後面ｓ７、および第４複屈折素子２１０ｂの後面ｓ５の各面での光ビームの位置と偏光状態を示している。図１８（Ｈ）〜（Ｋ）はオフ状態における上記各面ｓ３，ｓ４、ｓ７、ｓ５の光ビームの位置と偏光状態を示している。また図１８（Ａ）〜（Ｋ）においても各面ｓ１、ｓ６、ｓ２、ｓ３，ｓ４、ｓ７、ｓ５における光ビームの位置と振動方向を白丸と両矢印で示している。
【００９９】
まずオン状態での動作について説明する。入力側コリメータＣａから第１複屈折素子２１０ａに入射した無偏光状態の入力光Ｂ０は、図１７（Ａ）、（Ｂ）および図１８（Ａ）に示したように、当該第１複屈折素子２１０ａ内で振動方向が光学軸１１ａと直交する常光Ｂ２１１および平行となる異常光Ｂ２１２の二つ直線偏光に分離する。ここでは方位角θ＝−４５゜である。そのため、常光Ｂ２１１は偏光子１０ａ内を直進して出射し、異常光Ｂ２１２は後方から見て４５゜方向にウォークシフト量ｗｆ０だけ離間した位置から出射する。ここまでの動作は第３実施例１０３と同様である。ここで第１複屈折素子２１０ａにおいて常光Ｂ２１１が辿る光路を第１の光路とし、異常光Ｂ２１２が辿る光路を第２の光路とする。
【０１００】
第１複屈折素子２１０ａから出射した二つの直線偏光（Ｂ２２１、Ｂ２２２）は第１のλ／２板１４０ａに入射する。周知のごとくλ／２板は、入射した直線偏光の振動方向を自身の光学軸に対称となる方位となるように回転させて出射する。したがって図１３（Ｂ）に示したように、第１のλ／２板１４０ａは入射した二つの直線偏光（Ｂ２２１、Ｂ２２２）のｘｙ面での振動方向を、それぞれ９０゜回転させて出射する。すなわち第１のλ／２板１４０ａは、４５度方向に振動する直線偏光が入射されると、自身の光学軸１４１ａに対して対称となるように回転させて出射する。そして第１のλ／２板１４０ａから出射した光（Ｂ２３１、Ｂ２３２）が第２複屈折素子４０ａに入射する。
【０１０１】
第２複屈折素子４０ａのｘｙ面での光学軸４１ａの方位は、第１複屈折素子２１０ａの光学軸２１１ａに対してｚ軸周りに９０°回転している。また光学軸２１１ａのｙｚ面での方位は第１複屈折素子２１０ａと同様に後方に向かって下方から上方に向かう方向となっている。そして第１複屈折素子２１０ａから出射した光（Ｂ２２１、Ｂ２２２）のｘｙ面での振動方向が第１のλ／２板１４０ａによって９０゜回転させられたため、第１複屈折素子２１０ａにおいて常光Ｂ２１１および異常光Ｂ２１２だった光（Ｂ２３１およびＢ２３２）は、第２複屈折素子４０ａでも常光Ｂ２４１および異常光Ｂ２４２として振る舞う。したがって第１複屈折素子２１０ａにおける異常光Ｂ２１２に対応して第１のλ／２板１４０ａから入射した光Ｂ２３２は、後方から見ると＋４５゜の方向にシフトする。それによって図１３（Ｃ）に示したように、ｘ軸上で左右に並ぶ二つの直線偏光（Ｂ２５１、Ｂ２５２）が第２複屈折素子４０ｂから出射し、第１と第２の光路がｘ軸上でウォークシフト量ｗｆの間隔で離間するように並ぶ。
【０１０２】
つぎに偏光部１１０ａから出射した二つの直線偏光（Ｂ２５１、Ｂ２５２）がＥＯ素子２０に入射する。この二つの直線偏光（Ｂ２５１、Ｂ２５２）は互いにｘ軸上に並ぶ光路を辿るため、図１７（Ｂ）に示したように、ＥＯ素子２０を光軸５０に対して上下対称となるように配置することができる。そしてＥＯ物質２１の厚さｄｅｏが入射光（Ｂ２５１、Ｂ２５２）のビームスポット径よりも大きければケラレが生じることがない。ＥＯ素子２０に電界Ｅが印加されていないときは、その二つの直線偏光（Ｂ２５１、Ｂ２５２）は偏光状態をほぼ維持したまま出射し、図１８（Ｄ）に示したように、この出射光（Ｂ２６１０、Ｂ２６２０）が第３複屈折素子４０ｂに入射する。
【０１０３】
第４実施例１０４において偏光部１１０ａおよび検光部１１０ｂはそれらを構成する光学素子（２１０ａ、１４０ａ、４０ａおよび４０ｂ、１４０ｂ、２１０ａ）の光学軸（２１１ａ、１４１ａ、４１ａおよび４１ｂ、１４１ｂ、２１１ｂ）は互いに鏡像関係にある。そしてＥＯ素子２０に電界Ｅが印加されていないときは、偏光部１１０ａの後端に配置されている第２複屈折素子４０ａから出射する光（Ｂ２５１、Ｂ２５２）と、検光部１１０ｂの前端に配置されている第３複屈折素子４０ｂに入射する光（Ｂ２６１０、Ｂ２６２０）はｘｙ面における光路の位置と偏光状態が同じとなる。したがって検光部１１０ｂに入射した光（Ｂ２６１０およびＢ２６２０）は、図１７（Ａ）、（Ｂ）、図１８（Ｅ）、（Ｆ）に示したように、偏光部１１０ａを前方から後方に向かう順方向の光路を鏡像にした光路（Ｂ２７１ｏ、Ｂ２８１ｏ、Ｂ２９１ｏ、Ｂ３０１ｏおよびＢ２７２ｅ、Ｂ２８２ｅ、Ｂ２９２ｅ、Ｂ３０２ｅ）を辿り、図１８（Ｇ）に示したように、第４複屈折素子２１０ｂの後面ｓ５からｚ軸に沿って出射した光Ｂ３１０が出力側コリメータＣｂの光ファイバに結合してオン状態となる。
【０１０４】
一方オフ状態では、ＥＯ素子２０に入射した二つの直線偏光（Ｂ２５１、Ｂ２５２）が振動方向を９０゜回転させて出射する。したがって図１８（Ｈ）〜（Ｋ）に示したように、ＥＯ素子２０からの出射光（Ｂ２６１Ｅ、Ｂ２６２Ｅ）は、オン状態における常光と異常光の関係が逆になり、その出射光（Ｂ２６１Ｅ、Ｂ２６２Ｅ）のうち、第１の光路を辿ってきた光Ｂ２６１Ｅは第３複屈折素子４０ｂではｘｙ面で＋４５゜の方向へシフトし、第２の光路を辿って直進してきた光Ｂ２６２Ｅに対してさらに離間する。第４複屈折素子２１０ｂでは第２の光路を辿って入射した光Ｂ２８２ｏがｘｙ面で−４５゜の方向へシフトする。したがって第１の光路（Ｂ２７１ｅ、Ｂ２８１ｅ、Ｂ２９１ｅ、Ｂ３０１ｅ）を辿ってきた光と、第２の光路（Ｂ２７２ｏ、Ｂ２８２ｏ、Ｂ２９２ｏ、Ｂ３０２ｏ）を辿ってきた光は、第４複屈折素子２１０ｂの後面ｓ５ではｘ軸上でｚ軸に対して対称となる位置に二つの光（Ｂ３１１、Ｂ３１２）として出射し、損失が最大となる。
【０１０５】
このように第４実施例１０４では、第３実施例１０３と同様にＥＯ素子２０を通過する光が左右方向に並ぶためＥＯ素子２０の上下方向の厚さを薄くすることができる。さらに偏光部１１０ａおよび検光部１１０ａにおける二つの複屈折素子（２１０ａ、４０ａおよび４０ｂ、２１０ｂ）の間にλ／２板（１４０ａ、１４０ｂ）を介在させることで、ＥＯ素子２０内に形成される第１および第２の光路がｘ軸上に並ぶ。それによってＥＯ素子２０を光軸５０に対して上下対称に配置することが可能となり、第３実施例１０３と同様の光損失特性を維持したままＥＯ素子２０の位置合わせや保持が容易となる筐体構造を採用することができる。また、全ての光学素子を光軸５０に対して上下対称に配置することができ、筐体を含めた上下方向のサイズを縮小することもできる。
【０１０６】
＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記第１実施例１０１では、二つのテレセントリックレンズ（ＴＬａ、ＴＬｂ）が備える合計四つのレンズ（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）の焦点距離ｆが同じであった。しかし前後で対称となる位置にあるレンズ（３１ａと３１ｂ、３２ａと３２ｂ）の焦点距離が同じであればよく、例えば、光ファイバアレイ（Ａａ、Ａｂ）において、隣接する光ファイバ間（Ｆａ−Ｆａ、Ｆｂ−Ｆｂ）のピッチＰが狭い場合では隣接するチャンネルの光路間でのクロストークが問題となる。そこで内側のレンズ（３２ａ、３２ｂ）の焦点距離を外側のレンズ（３１ａ、３１ｂ）の焦点距離よりも長くすれば隣接するチャンネルの光路間の距離をより大きくすることができる。もちろん光ファイバ間（Ｆａ−Ｆａ、Ｆｂ−Ｆｂ）のピッチＰが広く、ＥＯ素子２０内における隣接するチャンネルの光路間の距離に余裕がある場合では、内側のレンズ（３２ａ、３２ｂ）の焦点距離を相対的に大きくすることでＥＯ素子２０内において隣接するチャンネルの光路間のピッチを狭めることもできる。このように本発明の実施例に係る光アッテネータでは、テレセントリックレンズをタンデムレンズで構成することで柔軟な光学設計も可能となる。
【符号の説明】
【０１０７】
１，１００〜１０４  光アッテネータ、１０ａ  偏光子、１０ｂ  検光子、
１１ａ，１１ｂ，４１ａ，４１ｂ，６１ａ、６１ｂ、２１１ａ，２１１ｂ  光学軸、
２０  電気光学素子（ＥＯ素子）、２１  電気光学物質（ＥＯ物質、ＫＴＮ）、
２２，２３  電極（Ｐｔ薄膜電極）、３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ  レンズ、
４０ａ，４０ｂ，２１０ａ，２１０ｂ  複屈折素子、５０  光軸、
６０ａ，６０ｂ  アレイホルダ、７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ  レンズホルダ、
７３ａ，７３ｂ  スペーサ、８０  素子ホルダ、９０ａ，９０ｂ  焦点調整機構、
９１ａ，９１ｂ  内方スリーブ、９２ａ，９２ｂ  外方スリーブ、
１４０ａ，１４０ｂ  １／２波長板（λ／２板）、Ａａ，Ａｂ  光ファイバアレイ、
Ｃａ,Ｃｂ  光ファイバコリメータ、ＣＬａ，ＣＬｂ  コリメートレンズ、
Ｆａ，Ｆｂ  光ファイバ（シングルモード光ファイバ）、
Ｐａ，Ｐｂ  ポート（光ファイバの端面）、ＴＬａ，ＴＬｂ  テレセントリックレンズ、
【図１】
2016099591.tif 000003
【図２】
2016099591.tif 000004
【図３】
2016099591.tif 000005
【図４】
2016099591.tif 000006
【図５】
2016099591.tif 000007
【図６】
2016099591.tif 000008
【図７】
2016099591.tif 000009
【図８】
2016099591.tif 000010
【図９】
2016099591.tif 000011
【図１０】
2016099591.tif 000012
【図１１】
2016099591.tif 000013
【図１２】
2016099591.tif 000014
【図１３】
2016099591.tif 000015
【図１４】
2016099591.tif 000016
【図１５】
2016099591.tif 000017
【図１６】
2016099591.tif 000018
【図１７】
2016099591.tif 000019
【図１８】
2016099591.tif 000020