(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路上でカスケード接続された第１及び第２のアッテネータユニットと、
該第１及び第２のアッテネータユニットに接続される制御回路とを備え、
上記第１及び第２のアッテネータユニットの各々は、上記光路上に配置され波長の関数として与えられるファラデー回転角を生じさせるためのファラデー回転子と、上記ファラデー回転角によって決定される減衰を上記光路について生じさせるための偏光手段とを含み、
上記制御回路は、上記第１のアッテネータユニットにおける減衰の波長特性が上記第２のアッテネータユニットにおける減衰の波長特性によって実質的に相殺されるように上記各ファラデー回転角を制御する手段を含む光アッテネータ。
【請求項２】
請求項１に記載の光アッテネータであって、
上記第１のアッテネータユニットの偏光手段は、上記第１のアッテネータユニットのファラデー回転子を挟むように上記光路上に設けられる第１及び第２の偏光子からなり、
上記第２のアッテネータユニットの偏光手段は、上記第２のアッテネータユニットのファラデー回転子を挟むように上記光路上に設けられる第３及び第４の偏光子からなり、
上記第１乃至第４の偏光子の各々は通過する偏光の偏波面を決定する軸を有している光アッテネータ。
【請求項３】
請求項２に記載の光アッテネータであって、
上記各ファラデー回転子は、上記光路が通過するように設けられる磁気光学結晶と、与えられた電流に応じた可変磁界を上記磁気光学結晶に印加するための電磁石とを含む光アッテネータ。
【請求項４】
請求項３に記載の光アッテネータであって、
上記第１のアッテネータユニットは上記与えられた電流が増大するのに従って上記第１のアッテネータユニットによる減衰が増大するように設けられ、
上記第２のアッテネータユニットは上記与えられた電流が増大するのに従って上記第２のアッテネータユニットによる減衰が減少するように設けられる光アッテネータ。
【請求項５】
請求項３に記載の光アッテネータであって、
上記第１及び第２の偏光子の軸は互いに直交しており、
上記第３及び第４の偏光子の軸は互いに平行であり、
上記各電磁石により印加される各可変磁界は上記光路に対して実質的に垂直であり、
上記各ファラデー回転子は、上記与えられた電流が零であるときに上記各ファラデー回転角が実質的に９０°になるように上記各磁気光学結晶に固定磁界を印加するための永久磁石を更に含む光アッテネータ。
【請求項６】
請求項３に記載の光アッテネータであって、
上記第１及び第２の偏光子の軸は互いに直交しており、
上記第３及び第４の偏光子の軸は互いに直交しており、
上記第１のアッテネータユニットの電磁石により印加される磁界は上記光路に対して実質的に垂直であり、
上記第１のアッテネータユニットのファラデー回転子は、上記与えられた電流が零であるときに上記ファラデー回転角が実質的に９０°になるように上記磁気光学結晶に固定磁界を印加するための永久磁石を更に含み、
上記第２のアッテネータユニットの電磁石により印加される磁界は上記光路に対して実質的に平行である光アッテネータ。
【請求項７】
請求項１に記載の光アッテネータであって、
上記第１のアッテネータユニットの偏光手段は、上記第１のアッテネータユニットのファラデー回転子を挟むように設けられる第１及び第２の複屈折結晶を含み、
上記第２のアッテネータユニットの偏光手段は、上記第２のアッテネータユニットのファラデー回転子を挟むように設けられる第３及び第４の複屈折結晶を含み、
上記光路は上記第１乃至第４の複屈折結晶の各々について定義される常光線及び異常光線によって提供され、
上記光路上に光を供給するための第１の光ファイバと、
上記各ファラデー回転角に応じた結合効率で上記第１の光ファイバに光学的に結合される第２の光ファイバとを更に備えた光アッテネータ。
【請求項８】
請求項７に記載の光アッテネータであって、
上記第１乃至第４の複屈折結晶の各々は上記常光線及び上記異常光線を決定する主軸を有している光アッテネータ。
【請求項９】
請求項８に記載の光アッテネータであって、
上記各ファラデー回転子は、上記光路が通過するように設けられる磁気光学結晶と、与えられた電流に応じた可変磁界を上記磁気光学結晶に印加するための電磁石とを含む光アッテネータ。
【請求項１０】
請求項９に記載の光アッテネータであって、
上記第１のアッテネータユニットは上記与えられた電流が増大するのに従って上記第１のアッテネータユニットによる減衰が増大するように設けられ、
上記第２のアッテネータユニットは上記与えられた電流が増大するのに従って上記第２のアッテネータユニットによる減衰が減少するように設けられる光アッテネータ。
【請求項１１】
請求項９に記載の光アッテネータであって、
上記第１及び第２の複屈折結晶の主軸は互いに直交しており、
上記第３及び第４の複屈折結晶の主軸は互いに平行であり、
上記各電磁石により印加される各可変磁界は上記光路に対して実質的に垂直であり、
上記各ファラデー回転子は、上記与えられた電流が零であるときに上記各ファラデー回転角が実質的に９０°になるように上記各磁気光学結晶に固定磁界を印加するための永久磁石を更に含む光アッテネータ。
【請求項１２】
請求項９に記載の光アッテネータであって、
上記第１及び第２の複屈折結晶の主軸は互いに直交しており、
上記第３及び第４の複屈折結晶の主軸は互いに直交しており、
上記第１のアッテネータユニットの電磁石により印加される磁界は上記光路に対して実質的に垂直であり、
上記第１のアッテネータユニットのファラデー回転子は、上記与えられた電流が零であるときに上記ファラデー回転角が実質的に９０°になるように上記磁気光学結晶に固定磁界を印加するための永久磁石を更に含み、
上記第２のアッテネータユニットの電磁石により印加される磁界は上記光路に対して実質的に平行である光アッテネータ。
【請求項１３】
請求項７に記載の光アッテネータであって、
上記第１及び第２の複屈折結晶の各々は第１の平面上で定義されるくさび角を有するくさび板からなり、
上記第３及び第４の複屈折結晶の各々は第２の平面上で定義されるくさび角を有するくさび板からなる光アッテネータ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光アッテネータであって、
上記第１及び第２の平面は互いに平行でない光アッテネータ。
【請求項１５】
請求項１３に記載の光アッテネータであって、
上記第１及び第２の平面は互いに平行であり、
上記第１及び第２のアッテネータユニットを光学的に接続するための第３の光ファイバを更に備えた光アッテネータ。
【請求項１６】
請求項１に記載の光アッテネータであって、
上記各ファラデー回転子は、上記光路が通過するように設けられる磁気光学結晶と、互いに異なる方向の第１及び第２の磁界を上記磁気光学結晶に印加する磁界印加手段と、上記第１及び第２の磁界の少なくとも一方を変化させる磁界調整手段とを含み、
上記第１及び第２の磁界はこれらの合成磁界が上記磁気光学結晶の磁化を飽和させるのに十分な強さを有するように設定される光アッテネータ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光アッテネータであって、
上記第１及び第２の磁界の方向は上記光路と平行な平面上で互いに直交する光アッテネータ。
【請求項１８】
請求項１６に記載の光アッテネータであって、
上記磁界印加手段は上記第１及び第２の磁界をそれぞれ印加する電磁石及び永久磁石であり、
上記磁界調整手段は上記電磁石の駆動電流を調整する光アッテネータ。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光アッテネータであって、
上記第２の磁界の方向は上記光路と実質的に平行である光アッテネータ。
【請求項２０】
請求項１に記載の光アッテネータであって、
上記制御する手段は上記第１のアッテネータユニットのファラデー回転角と上記第２のアッテネータユニットのファラデー回転角とが実質的に等しくなる条件の下で各ファラデー回転角を制御する光アッテネータ。
【請求項２１】
請求項１に記載の光アッテネータであって、
上記制御する手段は、上記光アッテネータの減衰が比較的大きい場合には上記第１のアッテネータユニットのファラデー回転角と上記第２のアッテネータユニットのファラデー回転角とが実質的に等しくなる条件の下で各ファラデー回転角を制御し、上記光アッテネータの減衰が比較的小さい場合には上記第１のアッテネータユニットのファラデー回転角と上記第２のアッテネータユニットのファラデー回転角とが異なる条件の下で各ファラデー回転角を制御する光アッテネータ。
【請求項２２】
光路上でカスケード接続された第１及び第２のアッテネータユニットと、
該第１及び第２のアッテネータユニットに接続される制御回路とを備え、
上記第１及び第２のアッテネータユニットの各々は、上記光路上に配置され波長の関数として与えられるファラデー回転角を生じさせるためのファラデー回転子と、上記ファラデー回転角によって決定される減衰を上記光路について生じさせるための偏光手段とを含み、
上記制御回路は、上記第１のアッテネータユニットにおける減衰の波長特性と上記第２のアッテネータユニットにおける減衰の波長特性との和として与えられる波長特性が所望の傾斜を有するように上記各ファラデー回転角を制御する手段を含む光アッテネータ。
【請求項２３】
互いに異なる波長を有する複数の光信号を含む波長分割多重光が伝送される光伝送路と、
該光伝送路の途中に設けられ各々可変の減衰を与える第１及び第２のファラデー回転子をそれぞれ有する第１及び第２のアッテネータユニットとを備え、
該第１及び第２のファラデー回転子による回転角は、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性と該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性を相殺する回転角であるシステム。
【請求項２４】
第１の光増幅ユニットと、
第２の光増幅ユニットと、
該第１及び第２の光増幅ユニットの間に設けられ各々可変の減衰を与える第１及び第２のファラデー回転子をそれぞれ有する第１及び第２のアッテネータユニットとを備え、
該第１及び第２のファラデー回転子による回転角は、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性と該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性を相殺する回転角である光増幅器。
【請求項２５】
請求項２４に記載の光増幅器であって、
上記第１及び第２の波長特性は上記第２の光増幅ユニットから出力される光の波長特性を実質的に打ち消す光増幅器。
【請求項２６】
光増幅ユニットと、
該光増幅ユニットの出力に接続される光アッテネータとを備え、
該光アッテネータは各々可変の減衰を与える第１及び第２のファラデー回転子をそれぞれ有する第１及び第２のアッテネータユニットを備えており、
該第１及び第２のファラデー回転子による回転角は、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性と該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性を相殺する回転角である光増幅器。
【請求項２７】
光増幅ユニットと、
該光増幅ユニットの入力に接続される光アッテネータとを備え、
該光アッテネータは各々可変の減衰を与える第１及び第２のファラデー回転子をそれぞれ有する第１及び第２のアッテネータユニットを備えており、
該第１及び第２のファラデー回転子による回転角は、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性と該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性を相殺する回転角である光増幅器。
【請求項２８】
異なる波長を有する光信号をそれぞれ出力する複数のＥ／Ｏ変換器と、
該複数のＥ／Ｏ変換器からの光信号のレベルを調整するための複数のレベル調整ユニットと、
該複数のレベル調整ユニットから出力された光信号を波長分割多重して波長分割多重光を得るための光マルチプレクサとを備え、
上記複数のレベル調整ユニットの各々は、各々可変の減衰を与える第１及び第２のファラデー回転子をそれぞれ有する第１及び第２のアッテネータユニットを備えており、
該第１及び第２のファラデー回転子による回転角は、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性と該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性を相殺する回転角である端局装置。
【請求項２９】
異なる波長を有する光信号をそれぞれ出力する複数のＥ／Ｏ変換器と、
該複数のＥ／Ｏ変換器からの光信号のレベルを調整するための複数のレベル調整ユニットと、
該複数のレベル調整ユニットから出力された光信号を波長分割多重して波長分割多重光を得るための光マルチプレクサと、
該光マルチプレクサから出力された波長分割多重光を増幅するための光増幅器とを備え、
該光増幅器は、光増幅ユニットと、該光増幅ユニットに接続される光アッテネータとを備えており、
該光アッテネータは、各々可変の減衰を与える第１及び第２のファラデー回転子をそれぞれ有する第１及び第２のアッテネータユニットを備えており、
該第１及び第２のファラデー回転子による回転角は、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性と該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性を相殺する回転角である端局装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２つのファラデー回転子を備えた光アッテネータに関し、特に光アッテネータ並びに該光アッテネータを備えたシステム、光増幅器及び端局装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムを構築する場合、光増幅器等の光デバイスに供給される光のパワーを調節するために、光アッテネータが使用されることがある。この種の光アッテネータとしては、従来、機械的な動作によって減衰を変化させるようにしたものがある。例えば、光路中に挿入される減衰膜の減衰に分布を持たせておき、この減衰膜を機械的に変位させることで減衰が調節される。
【０００３】
光アッテネータをその減衰が制御の対象となるようなシステムに組み込んで使用することが実用上要求される場合がある。例えば、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）においては、一定の出力レベルを維持するために、一旦増幅された光信号が、出力レベルのモニタ値によってフィードバック制御された減衰を与えるための光アッテネータに供給される。このような場合、機械的に減衰を調整する光アッテネータの使用は、システムの信頼性を高めるためには好ましいものではない。
【０００４】
この点に鑑み、本発明者は先に機械的可動部分を有しない実用性に優れた光アッテネータを提案した（例えば特願平４−２０５０４４号）。この光アッテネータは電磁石への印加電流の変化によりファラデー回転角が変化するファラデー回転子を備えており、減衰はファラデー回転角の調節により設定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光アッテネータは入力される光に対してその波長に係わらず一様な減衰を与えることが望ましい。しかし、ファラデー回転子が波長特性を有している場合、即ちファラデー回転角が波長に依存して変化する場合、波長に従って減衰が変化してしまい、減衰の波長特性が平坦でなくなる。減衰の波長特性が平坦でない光アッテネータを波長分割多重システムに適用すると、チャネル毎に光信号の減衰が異なるものとなり、信号パワーのチャネル間偏差等の不都合が生じる。また、例えばＥＤＦＡで生じる利得傾斜（利得が波長に応じて変化する性質）をキャンセルするために、光アッテネータの減衰の波長特性を任意に設定し得るようにしたいという要求もある。
【０００６】
よって、本発明の目的は、減衰の波長特性が平坦な光アッテネータを提供することにある。
本発明の他の目的は、減衰の波長特性を調節し得る光アッテネータを提供することにある。
【０００７】
本発明の更に他の目的は、そのような光アッテネータを備えたシステム、光増幅器及び端局装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、光路上でカスケード接続された第１及び第２のアッテネータユニットと、第１及び第２のアッテネータユニットに接続される制御回路とを備えた光アッテネータが提供される。第１及び第２のアッテネータユニットの各々は、光路上に配置されたファラデー回転子を含む。ファラデー回転子は、波長の関数として与えられるファラデー回転角を生じさせる。第１及び第２のアッテネータユニットの各々は、更に、ファラデー回転角によって決定される減衰を光路について生じさせるための偏光手段を含む。特に、本発明のこの側面による光アッテネータでは、制御回路は、第１のアッテネータユニットにおける減衰の波長特性が第２のアッテネータユニットにおける減衰の波長特性によって実質的に相殺されるように各ファラデー回転角を制御する手段を含む。
【０００９】
この構成によると、各ファラデー回転子が波長の関数として与えられるファラデー回転角を生じさせているにも係わらず、制御回路が動作することにより、トータルの減衰の波長特性が実質的に平坦化される。
【００１０】
本発明の第２の側面による光アッテネータにおいては、制御回路は、第１のアッテネータユニットにおける減衰の波長特性と第２のアッテネータユニットにおける減衰の波長特性との和として与えられる波長特性が所望の傾斜を有するように各ファラデー回転角を制御する手段を含む。これにより、減衰の波長特性を自由に調節し得るようになる。
【００１１】
本発明の第３の側面によると、各々可変の減衰を与えるための第１及び第２のアッテネータユニットを備え、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性は該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性と異なる光アッテネータが提供される。
【００１２】
本発明の第４の側面によると、互いに異なる波長を有する複数の光信号を含む波長分割多重光が伝送される光伝送路と、該光伝送路の途中に設けられ各々可変の減衰を与えるための第１及び第２のアッテネータユニットとを備え、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性は該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性と異なるシステムが提供される。
【００１３】
本発明の第５の側面によると、第１の光増幅ユニットと、第２の光増幅ユニットと、該第１及び第２の光増幅ユニットの間に設けられ各々可変の減衰を与えるための第１及び第２のアッテネータユニットとを備え、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性は該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性と異なる光増幅器が提供される。
【００１４】
本発明の第６の側面によると、光増幅ユニットと、該光増幅ユニットの出力に接続される光アッテネータとを備え、該光アッテネータは各々可変の減衰を与えるための第１及び第２のアッテネータユニットを備えており、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性は該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性と異なる光増幅器が提供される。
【００１５】
本発明の第７の側面によると、光増幅ユニットと、該光増幅ユニットの入力に接続される光アッテネータとを備え、該光アッテネータは各々可変の減衰を与えるための第１及び第２のアッテネータユニットを備えており、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性は該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性と異なる光増幅器が提供される。
【００１６】
本発明の第８の側面によると、異なる波長を有する光信号をそれぞれ出力する複数のＥ／Ｏ変換器と、該複数のＥ／Ｏ変換器からの光信号のレベルを調整するための複数のレベル調整ユニットと、該複数のレベル調整ユニットから出力された光信号を波長分割多重して波長分割多重光を得るための光マルチプレクサとを備え、上記複数のレベル調整ユニットの各々は、各々可変の減衰を与えるための第１及び第２のアッテネータユニットを備えており、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性は該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性と異なる端局装置が提供される。
【００１７】
本発明の第９の側面によると、異なる波長を有する光信号をそれぞれ出力する複数のＥ／Ｏ変換器と、該複数のＥ／Ｏ変換器からの光信号のレベルを調整するための複数のレベル調整ユニットと、該複数のレベル調整ユニットから出力された光信号を波長分割多重して波長分割多重光を得るための光マルチプレクサと、該光マルチプレクサから出力された波長分割多重光を増幅するための光増幅器とを備え、該光増幅器は、光増幅ユニットと、該光増幅ユニットに接続される光アッテネータとを備えており、該光アッテネータは、各々可変の減衰を与えるための第１及び第２のアッテネータユニットを備えており、該第１のアッテネータユニットの減衰の第１の波長特性は該第２のアッテネータユニットの減衰の第２の波長特性と異なる端局装置が提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。全図を通して実質的に同一の部分には同一の符号が付されており、方向その他の特定が必要な場合には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸による三次元座標系が採用されている。
【００１９】
図１は本発明による光アッテネータの第１実施形態を示す図である。この光アッテネータは、Ｚ軸に平行な光路ＯＰ上でカスケード接続された２つのアッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２と、ユニットＡＵ１及びＡＵ２に接続される制御回路２とを備えている。
【００２０】
アッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２の各々は、光路ＯＰに沿って伝搬する光に対して可変のファラデー回転角を与えるためのファラデー回転子ＦＲと、ファラデー回転角によって決定される減衰を生じさせるための偏光ユニットＰＵとを含んでいる。
【００２１】
特にこの実施形態では、アッテネータユニットＡＵ１の偏光ユニットＰＵは、ファラデー回転子ＦＲを挟むように光路ＯＰ上に設けられる偏光子４及び６からなり、アッテネータユニットＡＵ２の偏光ユニットＰＵは、ファラデー回転子ＦＲを挟むように光路ＯＰ上に設けられる偏光子８及び１０からなる。偏光子４，６，８及び１０は、各々通過する直線偏光の偏波面を決定する軸４Ａ，６Ａ，８Ａ及び１０Ａをそれぞれ有している。ここでは、軸４ＡはＹ軸に平行であり、軸６Ａ，８Ａ及び１０ＡはＸ軸に平行である。
【００２２】
図１の光アッテネータの動作をまず簡単に説明しておく。アッテネータユニットＡＵ１のファラデー回転子ＦＲによって与えられるファラデー回転角が９０°であるときには、軸４Ａ及び６Ａが互いに直交していることから、アッテネータユニットＡＵ１の減衰は最小になり、また、アッテネータユニットＡＵ２のファラデー回転子ＦＲによって与えられるファラデー回転角が０°であるときには、軸８Ａ及び１０Ａが互いに平行であることから、アッテネータユニットＡＵ２の減衰は最小になり、従って、この光アッテネータによるトータルの減衰は最小になる。
【００２３】
ここで、広義には、９０°のファラデー回転角というのは、９０°＋ｎ・１８０°（ｎは整数）を含み、０°のファラデー回転角というのは、ｍ・１８０°（ｍは整数）を含む。
【００２４】
アッテネータユニットＡＵ１のファラデー回転子ＦＲによって与えられるファラデー回転角が０°に近く、また、アッテネータユニットＡＵ２のファラデー回転子ＦＲによって与えられるファラデー回転角が９０°に近いときには、この光アッテネータによるトータルの減衰は最大となる。
【００２５】
図２を参照すると、各ファラデー回転子ＦＲの具体的構成例が示されている。ファラデー回転子ＦＲは、光路ＯＰが通過するように設けられる磁気光学結晶１２を有している。
【００２６】
一般に、磁気光学結晶１２にある磁界を印加した状態で、即ち磁気光学結晶１２をある磁場の中においた状態で、直線偏光が磁気光学結晶１２内を通過すると、その偏光方向は、その伝搬方向にかかわらず常に同じ回転方向に回転される。
【００２７】
ここで、「偏光方向」は、直線偏光の電場ベクトルを含む平面の、伝搬方向と垂直な平面への投影で定義される。
この偏光方向が回転する現象はファラデー回転と称され、偏光方向の回転角の大きさ（ファラデー回転角）は、印加磁界により生じる磁気光学結晶１２の磁化の方向及び強さ（大きさ）に依存する。具体的には、ファラデー回転角は、磁気光学結晶１２の磁化の強さの光の伝搬方向の成分の大きさによって決定される。
【００２８】
従って、磁気光学結晶１２と結晶１２に対して光の伝搬方向と同じ方向に磁界を印加する手段とを用いれば、その印加磁界を調節することによって一見するとファラデー回転角を有効に調整することができそうである。しかし、ここで考慮しておくべき点は、印加磁界の大きさが比較的小さい場合には、印加磁界による磁気光学結晶１２の磁化が飽和状態に達せず、磁気光学結晶１２内に多数の磁区が存在してしまうことである。
【００２９】
このような多数の磁区の存在は、ファラデー回転角の再現性を悪化させるし、良好な再現性が確保されたとしてもファラデー回転角の連続な可変を困難にする。また、磁気光学結晶１２内に多数の磁区が存在する場合には、磁区間の界面における光の散乱による減衰も生じ、実用上の不都合となる。
【００３０】
そこで、この実施形態では、磁気光学結晶１２に互いに異なる方向の第１及び第２の磁界を印加するようにし、第１及び第２の磁界の少なくとも一方を変化させることにより、得られるファラデー回転角が変化するようにし、第１及び第２の磁界をこれらの合成磁界が磁気光学結晶１２の磁化の強さを飽和させるのに十分な強さを有するように設定している。
【００３１】
磁気光学結晶１２において磁化の強さが飽和した状態は、結晶１２の磁区が１つになった状態として理解することができる。
磁気光学結晶１２の磁化が飽和している状態で第１及び第２の磁界の少なくとも一方を変化させることにより、ファラデー回転角の連続な可変が可能になり、磁区間の界面における光の散乱に起因する損失の発生を防止することができる。また、ファラデー回転角の再現性も良好になる。
【００３２】
望ましくは、ファラデー回転角の有効な可変を可能にするために、第１及び第２の磁界は、光路ＯＰに平行な平面内で互いに直交する方向にそれぞれ印加される。
【００３３】
図２の実施形態では、磁気光学結晶１２にＺ軸と平行な固定磁界ＦＭ（図１参照）を印加するために、一対の永久磁石１４が磁気光学結晶１２の上下面を挟むように設けられており、また、磁気光学結晶１２にＸ軸と平行な可変磁界ＶＭ（図１参照）を印加するために、電磁石１６が磁気光学結晶１２の左右側面を挟むように設けられている。電磁石１６のコイル１８は可変電流源２０に接続されている。可変電流源２０により電磁石１６に供給される駆動電流を調節することによって、磁気光学結晶１２の磁化の方向が変化し、それに伴ってファラデー回転角が変化する。
【００３４】
磁気光学結晶１２としては、薄く切り出したＹＩＧ（イットリウム・鉄ガーネット）やエピタキシャル結晶成長させた（ＧｄＢｉ）3 （ＦｅＡｌＧａ）5 Ｏ12等を用いることができる。
【００３５】
図２の実施形態で、固定磁界ＦＭを光路ＯＰと平行に印加し、可変磁界ＶＭを光路ＯＰに垂直に印加しているのは、光路ＯＰに平行な方向への磁界の印加と比較して光路ＯＰに垂直な方向への磁界の印加が容易であり、容易な方に構成が複雑な電磁石１６を適用したいという要求があるからである。
【００３６】
図３は、図２に示されるファラデー回転子ＦＲでファラデー回転角が変化する原理を説明するための図である。磁気光学結晶１２に印加される磁界及び結晶１２の磁化の方向及び強さをベクトル表示するために、図３の縦軸及び横軸はそれぞれＺ軸及びＸ軸に対応している。
【００３７】
今、電磁石１６の駆動電流が実質的に０であり、永久磁石１４のみによって磁気光学結晶１２に固定磁界ＦＭが印加されている場合、結晶１２の磁化は符号２２で示されるようにＺ軸に平行になる。固定磁界ＦＭの強さは、固定磁界ＦＭだけで結晶１２の磁化が飽和するように設定されている。この実施形態では、固定磁界ＦＭのみが印加されているときに、ファラデー回転角が９０°になるようにされている。
【００３８】
電磁石１６による可変磁界ＶＭがＸ軸と平行に印加されると、合成磁界は符号２４で示されるように固定磁界ＦＭ及び可変磁界ＶＭの合成ベクトルで与えられる。この合成磁界２４により磁気光学結晶１２には符号２６で示されるような磁化が生じる。磁化２６の方向と合成磁界２４の方向は互いに平行であり、磁気光学結晶１２の磁化が飽和していることから磁化２６の強さ（磁化ベクトルの長さ）は磁化２２の強さ（磁化ベクトルの長さ）に一致する。
【００３９】
磁気光学結晶１２の磁化の強さが一定であるからといって、結晶１２におけるファラデー回転角への磁化の寄与度が同じではない。ファラデー回転角が当該磁化の方向と光の伝搬方向との関係にも依存するからである。
【００４０】
即ち、磁化２２が生じている状態と磁化２６が生じている状態とを比較すると、磁化２２のＺ軸成分（磁化２２そのもの）に対して磁化２６のＺ軸成分２８が減少している分だけ、後者のファラデー回転角が小さくなるのである。
【００４１】
具体的には、図２に示されるファラデー回転子ＦＲでは、永久磁石１６の駆動電流を０から最大値に変化させていくことによって、ファラデー回転角は９０°から０°に向かって小さくなっていく。
【００４２】
図４は、図１に示されるアッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２の各々における減衰と電磁石１６の駆動電流との関係を示すグラフである。アッテネータユニットＡＵ１においては、軸４Ａ及び６Ａが互いに垂直であり、また、電磁石１６による可変磁界ＶＭがＺ軸と垂直な方向に印加されているので、駆動電流が増大するのに従って減衰は連続的に増大していく。
【００４３】
一方、アッテネータユニットＡＵ２においては、軸８Ａ及び１０Ａが互いに平行であり、また、永久磁石１６による可変磁界ＶＭがＺ軸と垂直に印加されているので、電磁石１６の駆動電流が増大するのに従って減衰は連続的に減少していく。
【００４４】
このような２つのアッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２の組み合わせにより減衰の波長特性が平坦になる原理を以下に説明する。
図５は、ある磁気光学結晶の磁化を飽和させたときのファラデー回転角の波長特性の一例を示すグラフである。縦軸はファラデー回転角（ｄｅｇ／ｃｍ）、横軸はファラデー回転角が与えられる光の波長（μｍ）を示している。この磁気光学結晶の例では、波長が長くなるに従って単位長さ当たりのファラデー回転角が減少している。
【００４５】
図６を参照して、磁気光学結晶１２が図５のような特性を有しているとして、図１の光アッテネータにおける各ファラデー回転角の波長特性の影響を説明する。今、アッテネータユニットＡＵ１に供給される波長λ2 の光に与えられるファラデー回転角が４５°になるように電磁石１６の駆動電流が設定されているとする。この場合、波長λ2 よりも長い波長λ1 の光に与えられるファラデー回転角は４５°よりも小さくなり、また、波長λ2 よりも短い波長λ3 の光に与えられるファラデー回転角は４５°よりも大きくなる。
【００４６】
アッテネータユニットＡＵ１においては、ファラデー回転角が９０°から０°に近づくに従って減衰は増大するので、波長λ1 ，λ2 及びλ3 の光に対するアッテネータユニットＡＵ１の減衰をそれぞれａ1 （ｄＢ），ａ2 （ｄＢ）及びａ3 （ｄＢ）とすると、ａ3 ＜ａ2 ＜ａ1 となる。
【００４７】
これに対して、アッテネータユニットＡＵ２においては、ファラデー回転角が９０°から０°に近づくに従って減衰が小さくなるので、ファラデー回転角の波長特性が実質的にリニアな範囲においては、波長λ１，λ２及びλ３の光に対するアッテネータユニットＡＵ２の減衰はそれぞれａ３（ｄＢ），ａ２（ｄＢ）及びａ１（ｄＢ）となる。
【００４８】
このように、ファラデー回転角の波長特性が図５に示されるように負の傾斜を有している場合には、電磁石１６の駆動電流が増大するのに従って減衰が増大するようにされているアッテネータユニットＡＵ１においては、波長が長くなるに従って減衰が大きくなり、一方、電磁石１６の駆動電流が増大するのに従って減衰が減少するようにされているアッテネータユニットＡＵ２においては、波長が長くなるに従って減衰が小さくなるのである。
【００４９】
図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、アッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２における減衰の波長特性の変化を示す図である。アッテネータユニットＡＵ１にあっては、図７の（Ａ）に示されるように、電磁石１６の駆動電流が大きくなるに従って、減衰の波長特性が右上がりになる傾向が強くなっており、一方、アッテネータユニットＡＵ２にあっては、図７の（Ｂ）に示されるように、駆動電流が小さくなるに従って減衰の波長特性が右下がりになる傾向が強くなっている。
【００５０】
アッテネータユニットＡＵ１におけるファラデー回転角をθF1とすると、アッテネータユニットＡＵ１の減衰（ｄＢ）は、
１０・ｌｏｇ［ｓｉｎ2 θF1］
で与えられる。従って、波長がΔλ増えたときの透過光パワーの変化は、
−ｓｉｎ２θF1ｓｉｎ（ＫθF1Δλ）
となる。ここで、Ｋはファラデー回転角の波長特性を一次近似した場合における係数である。
【００５１】
一方、アッテネータユニットＡＵ２におけるファラデー回転角をθF2とすると、アッテネータユニットＡＵ２の減衰（ｄＢ）は、
１０・ｌｏｇ［ｓｉｎ2 （９０°−θF2）］
で与えられる。従って、波長がΔλ増えたときの透過光パワーの変化は、
ｓｉｎ２θF2ｓｉｎ（ＫθF2Δλ）
となる。従って、次に示す方程式の解を与える（θF1，θF2）の組み合わせの群は、アッテネータユニットＡＵ１における減衰の波長特性がアッテネータユニットＡＵ２における減衰の波長特性によって実質的に相殺される条件を与える。
【００５２】
ｓｉｎ２θF1ｓｉｎ（ＫθF1Δλ）＋ｓｉｎ２θF2ｓｉｎ（ＫθF2Δλ）＝０例えば、アッテネータユニットＡＵ１におけるファラデー回転角とアッテネータユニットＡＵ２におけるファラデー回転角とが実質的に等しくなる条件の下で各ファラデー回転角を制御することによって、図１に示される光アッテネータのトータルの減衰の波長特性を平坦にすることができる。
【００５３】
或いは、トータルの減衰が比較的大きい場合、例えば図４に示される２つの曲線の交点よりも上の減衰の和がトータルの減衰となる場合には、アッテネータユニットＡＵ１におけるファラデー回転角とアッテネータユニットＡＵ２におけるファラデー回転角とが実質的に等しくなる条件の下で各ファラデー回転角を制御するようにし、一方、トータルの減衰が比較的小さい場合、例えば同交点よりも下の減衰の和がトータルの減衰となる場合には、アッテネータユニットＡＵ１におけるファラデー回転角とアッテネータユニットＡＵ２におけるファラデー回転角とが異なる条件の下で各ファラデー回転角を制御するようにしてもよい。
【００５４】
このような柔軟性に富んだ制御を行うのに適した制御回路２の構成例を図８に示す。
図８は制御回路２の実施形態を示すブロック図である。ここでは、制御回路２は、所望の減衰を与えるための制御入力に基づき各電磁石１６の駆動電流を決定するための演算等を行うためのＣＰＵ（中央演算ユニット）３０と、演算結果等に関するデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３２と、演算に必要なプログラム及びデータ等が記憶されているＲＯＭ（リードオンリーメモリ）３４と、データの入出力のためのＩ／Ｏポート３６とを備えている。ＣＰＵ３０，ＲＡＭ３２，ＲＯＭ３４及びＩ／Ｏポート３６は、データバス３８により相互に接続されている。
【００５５】
ＲＯＭ３４には、予め得られた、前述の方程式の解の群と当該解により得られる減衰との関係を表すデータテーブルが格納されている。制御入力により所望のトータルの減衰が与えられると、その減衰を得るための解がＣＰＵ３０により選択され、その解を満足するようにアッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２におけるファラデー回転角が設定される。具体的には、Ｉ／Ｏポート３６から出力されたデジタルデータがＤ／Ａ変換器４０及び４２によりそれぞれアナログの制御信号に変換され、各制御信号はアッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２の各々の可変電流源２０に供給される。これにより、各電磁石１６の駆動電流が設定され、所望の減衰が得られるようなファラデー回転角の組み合わせが実行される。
【００５６】
例えば、トータルの減衰を小さくする場合には、アッテネータユニットＡＵ１におけるファラデー回転角が９０°に近くなるような領域で電磁石１６が駆動されると共に、アッテネータユニットＡＵ２におけるファラデー回転角が０°に近い領域で電磁石１６が駆動される。
【００５７】
このように、本実施形態によると、制御回路２が、アッテネータユニットＡＵ１における減衰の波長特性がアッテネータユニットＡＵ２における減衰の波長特性によって実質的に相殺されるように各ファラデー回転角を制御するようにしているので、トータルの減衰の波長特性を平坦にすることができる。
【００５８】
図９は本発明による光アッテネータの第２実施形態を示す図である。この実施形態は、図１の第１実施形態におけるアッテネータユニットＡＵ２のファラデー回転子ＦＲ及び偏光子１０に代えて、変更されたファラデー回転子ＦＲ′及び偏光子１０′が用いられている点で特徴付けられる。ファラデー回転子ＦＲ′の内部構成は図示しないが、可変磁界ＶＭが光路ＯＰと平行に設定され、固定磁界ＦＭが光路ＯＰと垂直に設定されるように改変されている。また、偏光子１０′はＹ軸に平行な軸１０Ａ′を有している。
この構成によっても、アッテネータユニットＡＵ２における電磁石の駆動電流が増大するのに従ってアッテネータユニットＡＵ２による減衰が減少するので、図１の第１実施形態におけるのと同様の原理に従って、アッテネータユニットＡＵ１における減衰の波長特性がアッテネータユニットＡＵ２における減衰の波長特性によって実質的に相殺され、トータルの減衰の波長特性を平坦にすることができる。
【００５９】
図１０は本発明による光アッテネータの第３実施形態を示す図である。この実施形態は、図１の第１実施形態におけるアッテネータユニットＡＵ２の偏光子１０に代えて、変更された偏光子１０′が用いられている点で特徴付けられる。偏光子１０′はＹ軸に平行な軸１０Ａ′を有している。
【００６０】
軸８Ａ及び１０Ａ′は互いに直交しており、軸４Ａ及び６Ａも互いに直交しており、アッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２のファラデー回転子ＦＲは同じであるので、アッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２は同じように動作する。
【００６１】
即ち、アッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２の各々において、電磁石１６の駆動電流が増大するのに従って減衰が増大する。また、アッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２の各々において、図７の（Ａ）に示されるように、駆動電流が大きくなるに従って減衰の波長特性が右上がりになる傾向が強まる。
【００６２】
従って、制御回路２の動作を変更して、アッテネータユニットＡＵ１における減衰の波長特性とアッテネータユニットＡＵ２における減衰の波長特性との和として与えられる波長特性が所望の傾斜を有するような設定を行うことができる。つまり、この実施形態によると、トータルの減衰の波長特性を容易に調節し得るようになる。また、同じように動作する２つのアッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２がカスケード接続されているので、トータルの減衰の波長特性の調節のダイナミックレンジが大きくなる。
【００６３】
以上説明した実施形態では、アッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２の構成及び動作の理解を容易にするために、偏光子６及び８が別部材として図示されているが、軸６Ａ及び８Ａは互いに平行であるから、偏光子６及び８の何れか一方を省略してもよい。また、光路ＯＰに沿って光がアッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２をこの順に通過するようにこの光アッテネータが使用される場合であって、アッテネータユニットＡＵ１への入力光がＹＺ平面に平行な偏波面を有する直線偏光である場合には、偏光子４をも省略可能である。
【００６４】
以下、実用性に優れた本発明の望ましい幾つかの実施形態を説明する。ここでは、特定の複屈折結晶の組み合わせ及び光学的配置により、減衰が入力光の偏光状態に依存することが防止される。
【００６５】
図１１は本発明による光アッテネータの第４実施形態を示す図である。この実施形態は、図１に示される偏光子４，６，８及び１０に代えて各々複屈折結晶からなるくさび板４４，４６，４８及び５０がそれぞれ設けられている点で特徴付けられる。また、入力光ビームのための光ファイバ５２及びレンズ５４と、アッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２を光学的に結合するためのレンズ５６、光ファイバ５８及びレンズ６０と、出力光ビームのためのレンズ６２及び光ファイバ６４が付加的に設けられている。
【００６６】
光ファイバ５２及び５８間を結合する光路は、くさび板４４及び４６の各々について定義される常光線及び異常光線によって提供され、光ファイバ５８及び６４間を結合する光路は、くさび板４８及び５０の各々について定義される常光線及び異常光線によって提供される。
【００６７】
この構成によると、光ファイバ５２及び５８間を結合する光路における減衰は、アッテネータユニットＡＵ１のファラデー回転子ＦＲにおけるファラデー回転角によって決定され、また、光ファラデー５８及び６４間を結合する光路における減衰は、アッテネータユニットＡＵ２のファラデー回転子ＦＲにおけるファラデー回転角によって決定される。従って、出力用の光ファイバ６４は入力用の光ファイバ５２に対して各ファラデー回転角に応じた結合効率で光学的に結合されることとなり、所望のトータルの減衰が得られるようになる。
【００６８】
くさび板４４及び４６の各々は第１の平面上で定義されるくさび角を有しており、くさび板４８及び５０の各々は第２の平面上で定義されるくさび角を有している。特にこの実施形態では、第１及び第２の平面はＹＺ平面と平行である。
【００６９】
くさび板４４及び４６は、各々常光線及び異常光線を決定するための主軸４４Ａ及び４６Ａをそれぞれ有している。また、くさび板４８及び５０は、各々常光線及び異常光線を決定するための主軸４８Ａ及び５０Ａをそれぞれ有している。特にこの実施形態では、主軸４４ＡはＸ軸と平行であり、主軸４６Ａ，４８Ａ及び５０ＡはＹ軸と平行である。
【００７０】
くさび板４４及び４６は同一形状であり、これらはくさび板４４の頂部及び底部がそれぞれくさび板４６の底部及び頂部に対向し且つ対応する面同士が互いに平行になるように配置されている。また、くさび板４８及び５０も同一形状であり、これらはくさび板４８の頂部及び底部がそれぞれくさび板５０の底部及び頂部に対向し且つ対応する面同士が互いに平行になるように配置されている。
【００７１】
光ファイバ５２のファイバ端５２Ａから放射された光は、レンズ５４によりコリメートされて平行光ビームになる。このビームはビーム太さを無視して符号１０２で表される。ビーム１０２は、くさび板４４においてその常光線に相当するビーム１０４と異常光線に相当するビーム１０６とに分離される。
【００７２】
ビーム１０４及び１０６はファラデー回転子ＦＲで同じファラデー回転角だけ同じ向きにファラデー回転されそれぞれビーム１０８及び１１０になる。
ビーム１０８は、くさび板４６においてその常光線に相当するビーム１１２と異常光線に相当するビーム１１４とに分離される。ビーム１１０は、くさび板４６においてその異常光線に相当するビーム１１６と常光線に相当するビーム１１８とに分離される。
【００７３】
ビーム１１２，１１４，１１６及び１１８がそれぞれ受けてきた屈折の履歴並びにくさび板４４及び４６の形状及び配置形態を考慮すると、ビーム１１２及び１１６は互いに平行であり、ビーム１１４及び１１８は互いに平行でない。
【００７４】
従って、互いに平行なビーム１１２及び１１６をレンズ５６により収束させて光ファイバ５８にその一方のファイバ端５８Ａから入射させることができ、このとき互いに平行でないビーム１１４及び１１８は光路から逸れてファイバ端５８Ａには入射しない。
【００７５】
さて、アッテネータユニットＡＵ１における減衰は、ビーム１１２及び１１６のトータルパワーのビーム１０２のパワーに対する比に対応している。例えば、ファラデー回転子ＦＲのファラデー回転角が９０°であるときには、ビーム１０４のパワーは原理的に全部１１２のパワーに移行し、ビーム１０６のパワーは原理的に全部ビーム１１６のパワーに移行するので、アッテネータユニットＡＵ１の減衰は最も小さくなる。また、ファラデー回転子ＦＲのファラデー回転角が０°である場合には、ビーム１０４のパワーは原理的には全部ビーム１１４のパワーに移行し、ビーム１０６のパワーは原理的には全部ビーム１１８のパワーに移行するので、アッテネータユニットＡＵ１の減衰は最も大きくなる。従って、アッテネータユニットＡＵ１においては、ファラデー回転角ＦＲのファラデー回転角に応じた減衰が得られることとなる。
【００７６】
一方、ファラデー回転角が一定であれば、ビーム１０２の偏光状態に係わらずビーム１１２及び１１６のトータルパワーは一定であるので、アッテネータユニットＡＵ１における減衰はビーム１０２（即ち入力ビーム）の偏光状態には依存しない。
【００７７】
続いて、光ファイバ５８のファイバ端５８Ａに入射した光は、光ファイバ５８の他方のファイバ端５８Ｂから放射され、この光はレンズ６０によりコリメートされて平行光ビームになる。このビームはビーム太さを無視して符号１２２で表される。
【００７８】
ビーム１２２は、くさび板４８においてその常光線に相当するビーム１２４と異常光線に相当するビーム１２６とに分離される。
ビーム１２４及び１２６は、アッテネータユニットＡＵ２のファラデー回転子ＦＲにおいて同じファラデー回転角で同じ向きにファラデー回転されそれぞれビーム１２８及び１３０になる。
【００７９】
ビーム１２８は、くさび板５０においてその常光線に相当するビーム１３２と異常光線に相当するビーム１３４とに分離される。ビーム１３０は、くさび板５０においてその異常光線に相当するビーム１３６と常光線に相当するビーム１３８とに分離される。
【００８０】
アッテネータユニットＡＵ１におけるのと同じように考えると、ビーム１３２及び１３６は光ファイバ６４のファイバ端６４Ａに入射し、ビーム１３４及び１３８は光路から逸れてファイバ端６４Ａには入射しない。
【００８１】
アッテネータユニットＡＵ１におけるのと同じように、アッテネータユニットＡＵ２による減衰は入力ビーム（ビーム１２２）の偏光状態には依存しない。しかしながら、主軸４４Ａ及び４６Ａが互いに垂直であるのに対して主軸４８Ａ及び主軸５０Ａは互いに平行であるから、アッテネータユニットＡＵ２におけるファラデー回転角の増減に対する減衰の増減の傾向は、アッテネータユニットＡＵ１における同傾向と逆である。
【００８２】
例えば、アッテネータユニットＡＵ２におけるファラデー回転角が９０°であるときには、ビーム１２４のパワーは原理的には全部ビーム１３４のパワーに移行し、ビーム１２６のパワーは原理的には全部ビーム１３８のパワーに移行するので、アッテネータユニットＡＵ２による減衰は最も大きくなり、また、アッテネータユニットＡＵ２におけるファラデー回転角が０°であるときには、ビーム１２４のパワーは原理的には全部ビーム１３２のパワーに移行し、ビーム１２６のパワーは原理的には全部ビーム１３６のパワーに移行するので、アッテネータユニットＡＵ２による減衰は最も小さくなる。
【００８３】
従って、図１の第１実施形態におけるのと同じように制御回路２が動作することによって、アッテネータユニットＡＵ１における減衰の波長特性がアッテネータユニットＡＵ２における減衰の波長特性によって実質的に相殺され、この光アッテネータにおけるトータルの減衰の波長特性は平坦になる。このように、本実施形態によると、減衰の波長特性が平坦であり、且つ、減衰が入力ビームの偏光状態に依存しない偏光無依存の光アッテネータの提供が可能になる。
【００８４】
図１１の第４実施形態において、アッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２間を光学的に接続するために光ファイバ５８並びにレンズ５６及び６０を用いているのは、次の理由による。即ち、光ファイバ５８並びにレンズ５６及び６０を用いずに空間ビームによりアッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２を光学的に接続した場合、この光アッテネータではビーム１１２及び１１６のパワーの一部又は全部がビーム１３２及び１３６のパワーに移行することが予定されているのに対して、一旦光路から逸れたビーム１１４又は１１８のパワーがビーム１３２及び１３６のパワーに移行して所要の減衰が得られない恐れがあるからである。この不所望な再結合の主たる原因は、くさび板４４及び４６のくさび角が定義される第１の平面とくさび板４８及び５０のくさび角が定義される第２の平面とが互いに平行であるところにある。従って、第１及び第２の平面の一方を他方に対してＺ軸を中心に回転させた関係にして、第１及び第２の平面が互いに平行でないようにすることにより、光ファイバ５８並びにレンズ５６及び６０を省略して、光アッテネータの挿入損失を小さく抑えることができる。例えば、第１及び第２の平面は互いに垂直である。具体的には次の通りである。
【００８５】
図１２は本発明による光アッテネータの第５実施形態を示す図である。この実施形態は、図１１の第４実施形態と対比して、アッテネータユニットＡＵ１のくさび板４４及び４６がそれぞれＺ軸の周りに９０°回転させられて配置されると共に、これにより図１１に示される光ファイバ５８並びにレンズ５６及び６０の省略が可能になっている点で特徴付けられる。
【００８６】
従って、くさび板４８及び５０のくさび角が定義される平面がＹＺ平面に平行であるのに対して、くさび板４４及び４６のくさび角が定義される平面はＸＺ平面と平行である。また、主軸４４ＡはＹ軸と平行であり、主軸４６ＡはＸ軸と平行である。
【００８７】
アッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２の各々における減衰が各ファラデー回転角により決定されることを含む光アッテネータの動作原理の詳細は図１１の第４実施形態における動作原理に準じて理解することができるので、その説明は省略する。
【００８８】
図１２の第５実施形態によっても、減衰の波長特性が平坦であり、且つ、減衰が入力ビームの偏光状態に依存しない偏光無依存の光アッテネータの提供が可能になる。また、図１２の第５実施形態によると、図１１の第４実施形態における光ファイバ５８並びにレンズ５６及び６０が省略されている分だけ光アッテネータの挿入損失が小さくなる。
【００８９】
図１３は、図１２に示されるアッテネータユニットＡＵ１における減衰の波長特性の測定結果を示す図である。縦軸は減衰の偏差（ｄＢ）、横軸は波長（ｎｍ）である。
【００９０】
アッテネータユニットＡＵ１においては、主軸４４Ａ及び４６Ａが互いに垂直であり、ファラデー回転子ＦＲの電磁石１６（図２参照）の駆動電流を０から増大させていくのに従って得られるファラデー回転角は９０°から０°に近づいていくので、駆動電流を増大させていくのに従って減衰は大きくなるべきである。駆動電流を０ｍＡ，５ｍＡ，１０ｍＡ，１５ｍＡ，２０ｍＡ，２５ｍＡ及び３０ｍＡに設定して、それぞれ波長１５４５ｎｍに対する減衰を測定した結果、１．３ｄＢ，２．０ｄＢ，７．１ｄＢ，１３．４ｄＢ，１７．３ｄＢ，２１．８ｄＢ及び２７．１ｄＢとなった。また、駆動電流を増大させるのに従って、減衰の波長特性の右上がりの傾斜が次第に大きくなっていった。この測定結果は、図７の（Ａ）で説明した減衰の波長特性に一致するものである。
【００９１】
図示はしないが、図１２に示されるアッテネータユニットＡＵ２においては、図１３の波長特性と逆の波長特性が得られることが判明した。
図１４の（Ａ）〜（Ｄ）は図１２の実施形態の光アッテネータにおけるトータルの減衰の波長特性の測定結果を示すグラフである。各測定では、与えられた波長帯域（１５３０ｎｍ−１５６０ｎｍ）において実質的に白色光源となるＬＥＤからの光を光アッテネータに入力し、光アッテネータの出力光を光スペクトラムアナライザに入力し、減衰の波長特性が測定された。
【００９２】
図１４の（Ａ）はアッテネータユニットＡＵ１における駆動電流Ｉ1 を１０．５ｍＡに設定しアッテネータユニットＡＵ２における駆動電流Ｉ2 を７．９ｍＡに設定したときの測定結果である。得られた減衰は１０ｄＢであり、減衰の波長特性は十分に平坦であった。
【００９３】
図１４の（Ｂ）はＩ1 ＝２０．０ｍＡ，Ｉ2 ＝６．７ｍＡに設定したときの測定結果である。得られた減衰は１５ｄＢであり、減衰の波長特性は十分に平坦であった。
【００９４】
図１４の（Ｃ）はＩ１＝２５．８ｍＡ，Ｉ２＝６．２ｍＡに設定したときの測定結果である。得られた減衰は２０ｄＢであり、減衰の波長特性は十分に平坦であった。
【００９５】
図１４の（Ｄ）はＩ1 ＝２９．１ｍＡ，Ｉ2 ＝５．５ｍＡに設定したときの測定結果である。得られた減衰は２５ｄＢであり、減衰の波長特性は十分に平坦であった。
【００９６】
図１５は本発明による光アッテネータの第６実施形態を示す図である。図１２の第５実施形態では、アッテネータユニットＡＵ２のファラデー回転子ＦＲにおいて、駆動電流を増大させるのに従って可変磁界ＶＭが増大し、ファラデー回転角は９０°から０°に近づいていくように減少していくが、図１５の第６実施形態では、可変磁界ＶＭ及び固定磁界ＦＭの印加方向が逆であるファラデー回転子ＦＲ′が用いられている。従って、ファラデー回転子ＦＲ′における駆動電流を０から大きくしていくことによって、ファラデー回転角は０°から９０°に向かって増大していく。
【００９７】
また、図１５の第６実施形態では、くさび板４８の主軸４８Ａに直交する主軸５０Ａ′を有するくさび板５０′が用いられている。主軸５０Ａ′はＸ軸に平行である。
【００９８】
この変更されたアッテネータユニットＡＵ２においては、ファラデー回転子ＦＲ′の駆動電流が０であるときには、ファラデー回転角は０°であり、アッテネータユニットＡＵ２の減衰は最も大きくなり、駆動電流を増やしていくと、ファラデー回転角は９０°に近づいていくので、アッテネータユニットＡＵ２の減衰は小さくなっていく。
【００９９】
従って、図９の第２実施形態及び図１２の第５実施形態の原理に準じて理解されるように、図１５の第６実施形態によると、減衰の波長特性が平坦であり、且つ、減衰が入力ビームの偏光状態に依存しない偏光無依存の光アッテネータの提供が可能になる。
【０１００】
図１６は本発明による光アッテネータの第７実施形態を示す図である。図１２の第５実施形態でＹ軸と平行な主軸５０Ａを有するくさび板５０が用いられているのと対比して、図１６の第７実施形態では、Ｘ軸に平行な主軸５０Ａ′を有するくさび板５０′が用いられている。
【０１０１】
この実施形態によると、アッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２における減衰の波長特性が同じ傾向を有するようになるので、図１０の第３実施形態及び図１２の第５実施形態における動作原理に準じて理解されるように、減衰の波長特性を自由に調節し得る光アッテネータであって減衰が入力ビームの偏光状態に依存しない偏光無依存の光アッテネータの提供が可能になる。
【０１０２】
以上説明した実施形態では、複屈折結晶からなるくさび板の組み合わせにより偏光無依存の光アッテネータの提供を可能にしているが、複屈折結晶からなる平板の組み合わせにより偏光無依存の光アッテネータを提供することもできる。この場合には、くさび板の組み合わせによる場合には平行ビーム系を採用しているのに対して、収束ビーム系を採用するのが望ましい。
【０１０３】
近年、低損失（例えば０．２ｄＢ／ｋｍ）な光ファイバの製造技術及び使用技術が確立され、光ファイバを伝送路とする光通信システムが実用化されている。また、光ファイバにおける損失を補償して長距離の伝送を可能にするために、信号光を増幅するための光増幅器の使用が提案され或いは実用化されている。
【０１０４】
光増幅器は、増幅されるべき信号光が供給される光増幅媒体と、光増幅媒体が信号光の波長を含む利得帯域を提供するように光増幅媒体をポンピング（励起）する手段とを備えている。例えば、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、光増幅媒体としてのエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）と、予め定められた波長を有するポンプ光をＥＤＦに供給するためのポンプ光源とを備えている。０．９８μｍ帯或いは１．４８μｍ帯の波長を有するポンプ光を用いることによって、波長１．５５μｍ帯を含む利得帯域が得られる。また、半導体チップを光増幅媒体として用いる光増幅器も知られている。この場合、半導体チップに電流を注入することによってポンピングが行われる。
【０１０５】
一方、光ファイバによる伝送容量を増大させるための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）がある。ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、異なる波長を有する複数の光キャリアが用いられる。各光キャリアを独立に変調することによって得られた複数の光信号が光マルチプレクサにより波長分割多重され、その結果得られたＷＤＭ信号光が光ファイバ伝送路に送出される。受信側では、受けたＷＤＭ信号光が光デマルチプレクサによって個々の光信号に分離され、各光信号に基づいて伝送データが再生される。従って、ＷＤＭを適用することによって、当該多重数に応じて一本の光ファイバにおける伝送容量を増大させることができる。
【０１０６】
ＷＤＭが適用されるシステムに光増幅器を組み入れる場合、利得傾斜（ゲインチルト）或いは利得偏差で代表される利得の波長特性によって伝送距離が制限される。例えば、ＥＤＦＡにおいては、波長１．５５μｍの近傍で利得傾斜が生じ、この利得傾斜はＥＤＦＡへの信号光のトータル入力パワー及びポンプ光のパワーに従って変化することが知られている。
【０１０７】
図１７は本発明によるシステムの実施形態を示すブロック図である。このシステムは、互いに異なる波長を有する複数の光信号を含む波長分割多重光（ＷＤＭ光）が伝送される光ファイバ伝送路６８と、光ファイバ伝送路６８の途中に設けられる本発明による光アッテネータ７０とを備えている。光アッテネータ７０は各々可変の減衰をＷＤＭ光に与えるためのアッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２を有している。アッテネータユニットＡＵ１の減衰の第１の波長特性はアッテネータユニットＡＵ２の減衰の第２の波長特性と異なる。ここでは、ＷＤＭ光に含まれる複数の光信号の波長はそれぞれλ１，…，λｎである。
【０１０８】
光ファイバ伝送路６８がインライン型の複数の光増幅器を含んでいる場合、もし、各光増幅器がＷＤＭ光の帯域において利得の波長特性を有しているとすると、その利得の波長特性が累積し、信号電力或いは信号対雑音比（光ＳＮＲ）のチャネル間偏差が生じてしまう。
【０１０９】
図１７の実施形態では、例えば光アッテネータ７０を本発明の第２の側面に従って構成することによって、光アッテネータ７０により与えられる減衰の波長特性を自由に調節することができるので、累積した利得の波長特性を補償して信号電力及び光ＳＮＲのチャネル間偏差を小さくすることができる。
【０１１０】
或いは、光ファイバ伝送路６８における利得の波長特性がフラットになるように注意深く制御されているシステムにおいては、本発明の第１の側面に従って光アッテネータ７０を構成することによって、光アッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２の各々において生じ得る減衰の波長特性を実質的に相殺させて、制御されているフラットな利得の波長特性を維持することができる。
【０１１１】
図１８の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ本発明による光増幅器の実施形態を示すブロック図である。各光増幅器が図１７のシステムに適用されるものとして各光増幅器の構成及び動作を説明する。
【０１１２】
図１８の（Ａ）に示される実施形態では、光増幅器７１は、２つの光増幅ユニット７２（＃１及び＃２）と、これらの間に設けられる本発明による光アッテネータ７０とを備えている。光アッテネータ７０は各々可変の減衰を与えるためのアッテネータユニットＡＵ１及びＡＵ２を備えており、アッテネータユニットＡＵ１の減衰の第１の波長特性はアッテネータユニットＡＵ２の減衰の第２の波長特性と異なる。
【０１１３】
増幅すべきＷＤＭ光は先ず光増幅ユニット７２（＃１）で増幅され、増幅されたＷＤＭ光に光アッテネータ７０により減衰が与えられる。減衰されたＷＤＭ光は次いで光増幅ユニット７２（＃２）で増幅されてこの光増幅器７１から出力される。
【０１１４】
光増幅ユニット７２（＃１及び＃２）の各々の利得の波長特性を維持すべきである場合には、第１及び第２の波長特性は互いに打ち消すように設定される。
或いは、光増幅ユニット７２（＃２）から出力される光の波長特性（具体的にはＷＤＭ光のパワーの波長特性）がフラットになるように第１及び第２の波長特性が設定されてもよい。
【０１１５】
図１８の（Ｂ）に示される実施形態では、光アッテネータ７０は光増幅ユニット７２の出力に接続されている。この場合、光アッテネータ７０の動作により光増幅ユニット７２の利得の波長特性が変化しないように、第１及び第２の波長特性は互いに打ち消すように設定される。
【０１１６】
図１８の（Ｃ）に示される実施形態では、光アッテネータ７０は光増幅ユニット７２の入力に接続されている。この場合、光増幅ユニット７２に供給される増幅すべきＷＤＭ光の波長特性が変化しないようにするために、例えば、第１及び第２の波長特性は互いに打ち消すように設定される。
【０１１７】
尚、図１８の（Ｂ）及び（Ｃ）の各々の実施形態において、光増幅ユニット７２において生じ得る利得の波長特性を打ち消すように第１及び第２の波長特性が設定されていてもよい。
【０１１８】
図１９は本発明による端局装置の実施形態を示すブロック図である。光ファイバ伝送路６８の入力端には端局装置７４が接続されている。
端局装置７４は、互いに異なる波長λ１，…，λｎを有する光信号をそれぞれ出力する複数のＥ／Ｏ（電気／光）変換器７６（＃１，…，＃ｎ）と、これらの光信号のレベルを調整するための本発明による光アッテネータ７０（＃１，…，＃ｎ）とを備えている。光アッテネータ７０（＃１，…，＃ｎ）の各々は所謂レベル調整ユニットとして用いられている。
【０１１９】
光アッテネータ７０（＃１，…，＃ｎ）から出力された光信号は光マルチプレクサ７８により波長分割多重され、その結果得られたＷＤＭ光は光増幅器７１により増幅されて光ファイバ伝送路６８に供給される。光増幅器７１には、例えば、図１８の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）の実施形態の各々を適用することができる。
【０１２０】
Ｅ／Ｏ変換器７６（＃１，…，＃ｎ）の各々は、ＣＷ光（連続波光）を出力するレーザダイオード（ＬＤ）８０と、ＬＤ８０から出力されたＣＷ光を主信号に基づき変調するための光変調器８２とを含む。
【０１２１】
この実施形態によると、光アッテネータ７０（＃１，…，＃ｎ）の各々において本発明の適用によって減衰の波長特性が実質的にフラットであり或いは所望の波長特性が得られているので、Ｅ／Ｏ変換器７６（＃１，…，＃ｎ）の各々から出力された光信号のパワーの波長特性を維持することができ、得られるＷＤＭ光におけるパワーの波長特性を一定に保つことができる。
【０１２２】
また、光増幅器７１はその構成要素として本発明による光アッテネータ７０を有しているので、得られるＷＤＭ光におけるパワーの波長特性を平坦にし或いは所望の特性に設定することができる。
【０１２３】
尚、光アッテネータ７０（＃１，…，＃ｎ）を省略して端局装置７４を構成してもよいし、光増幅器７１を省略して端局装置７４を構成してもよい。
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、減衰の波長特性が平坦な光アッテネータ或いは減衰の波長特性を調節し得る光アッテネータの提供が可能になるという効果が生じる。
【０１２５】
また、本発明の特定の実施形態によると、減衰が入力ビームの偏光状態に依存しない偏光無依存の光アッテネータの提供が可能になる。
さらに、本発明によると、本発明による光アッテネータを備えた新規なシステム、光増幅器及び端局装置の提供が可能になるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による光アッテネータの第１実施形態を示す図である。
【図２】図２は本発明に適用可能なファラデー回転子の実施形態を示す図である。
【図３】図３は図２に示されるファラデー回転子で回転角が変化する原理を説明するための図である。
【図４】図４は図１に示される２つのアッテネータユニットの各々における減衰と駆動電流との関係を示すグラフである。
【図５】図５はファラデー回転角の波長特性の一例を示すグラフである。
【図６】図６は図１に示される光アッテネータにおける各ファラデー回転角の波長特性の影響を説明するための図である。
【図７】図７の（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図１に示される２つのアッテネータユニットにおける減衰の波長特性の変化を示す図である。
【図８】図８は本発明に適用可能な制御回路の実施形態を示すブロック図である。
【図９】図９は本発明による光アッテネータの第２実施形態を示す図である。
【図１０】図１０は本発明による光アッテネータの第３実施形態を示す図である。
【図１１】図１１は本発明による光アッテネータの第４実施形態を示す図である。
【図１２】図１２は本発明による光アッテネータの第５実施形態を示す図である。
【図１３】図１３は図１２に示されるアッテネータユニットにおける減衰の波長特性の測定結果を示すグラフである。
【図１４】図１４の（Ａ）〜（Ｄ）は図１２に示される光アッテネータにおけるトータルの減衰の波長特性の測定結果を示す図である。
【図１５】図１５は本発明による光アッテネータの第６実施形態を示す図である。
【図１６】図１６は本発明による光アッテネータの第７実施形態を示す図である。
【図１７】図１７は本発明によるシステムの実施形態を示すブロック図である。
【図１８】図１８の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は本発明による光増幅器の実施形態を示すブロック図である。
【図１９】図１９は本発明による端局装置の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
ＯＰ  光路
ＡＵ１，ＡＵ２  アッテネータユニット
ＰＵ  偏光ユニット
ＦＲ  ファラデー回転子
４，６，８，１０  偏光子
１２  磁気光学結晶
１４  永久磁石
１６  電磁石
２０  可変電流源
４４，４６，４８，５０  複屈折結晶からなるくさび板
【図１】
0003829962.tif 000002
【図２】
0003829962.tif 000003
【図３】
0003829962.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003829962.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003829962.tif 000008
【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】
0003829962.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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