JP2005049610A - Optical component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信システムに用いられる光部品に関する。 The present invention relates to an optical component used in an optical communication system.
光通信システムにおいて、小型かつ低価格の光部品が必要とされている。光部品は透過型と反射型に大別される。透過型光部品は、一般に光ファイバ、レンズ、光学素子、レンズ、光ファイバの順に配置された構成を有している。それに対し反射型光部品は、一般に2芯ファイバ、レンズ、光学素子、反射膜の順に配置された構成を有している。反射型光部品は、透過型に比べて部品点数をほぼ半減させることができ、光学素子の厚さを半分にできる。このため、小型かつ低価格を実現する光部品として反射型光部品が有望となっている。 In optical communication systems, small and low cost optical components are required. Optical components are broadly divided into transmission types and reflection types. The transmission type optical component generally has a configuration in which an optical fiber, a lens, an optical element, a lens, and an optical fiber are arranged in this order. In contrast, a reflective optical component generally has a configuration in which a two-core fiber, a lens, an optical element, and a reflective film are arranged in this order. The reflection type optical component can substantially reduce the number of components compared to the transmission type, and can reduce the thickness of the optical element by half. For this reason, a reflection type optical component is promising as an optical component that realizes a small size and a low price.
図12は、特許文献1に記載された反射型の可変光アッテネータの構成を示している。図12に示すように、可変光アッテネータは、入力用光ファイバ101と出力用光ファイバ102とを備えた2芯フェルール103を有している。入力用光ファイバ101の光射出端111から射出する光の進行方向には、レンズ104、複屈折くさび板106、ファラデー回転子108、及び反射膜110がこの順に配置されている。また、可変光アッテネータは、ファラデー回転子108に磁界を印加する磁界印加ユニット120と、制御信号に基づき上記の磁界を変化させる調節ユニット122とを有している。
FIG. 12 shows a configuration of a reflective variable optical attenuator described in
図13は、ファラデー回転子108及び磁界印加ユニット120近傍の構成を示している。図13に示すように、磁界印加ユニット120は、2つの永久磁石130A、130Bを有している。永久磁石130Aは板状であり、その一方の極(図ではS極)を与える平坦面とファラデー回転子108との間に反射膜110が密着して介在している。永久磁石130Bは開口を有する円環状であり、その開口を入力ビームIB及び反射ビームRBが貫通するようになっている。永久磁石130A、130Bにより、入力ビームIB及び反射ビームRBと実質的に平行な一定の磁界をファラデー回転子108に与えるために、永久磁石130BのN極に対応する端面がファラデー回転子108の永久磁石130Aと反対側の端面に固着されている。また、磁界印加ユニット120は、ヨーク(電磁ヨーク)132にコイル134が巻き回された電磁石を有している。ヨーク132の一端はファラデー回転子108の光入出射面に垂直な一端面に近接して配置され、ヨーク132の他端はファラデー回転子108の当該一端面に対向する他端面に近接して配置されている。
FIG. 13 shows a configuration in the vicinity of the Faraday
すなわちファラデー回転子108には、図12及び図13で破線の両矢印Fで示す方向に電磁石により第1の磁界が印加され、第1の磁界の印加方向に垂直な方向(光入出射面に垂直な方向)に永久磁石130A、130Bにより第2の磁界が印加されるようになっている。
That is, a first magnetic field is applied to the Faraday
図14は、図12に示す可変光アッテネータを構成する各光学素子の配置とそれらを透過又は反射する光の光路とを模式的に示している。光ビームは一定の幅を有しているが、本願ではビームの中心軸で光路を示している。図14では、可変光アッテネータのレンズ104の中心軸をZ軸とし、Z軸に直交する面内で直交する2方向にX軸及びY軸をとっている。図14(a)はXZ面に射影した光路を示し、図14(b)はYZ面に射影した光路を示している。なお図14(a)では、電磁石のヨーク132の配置を併せて示している。図14(a)、(b)に示すように、可変光アッテネータの入力用光ファイバ101及び出力用光ファイバ102は、YZ面内でZ軸に平行に隣接して配置されている。入力用光ファイバ101の光射出端111から射出する光の進行方向(Z軸方向)には、レンズ104、複屈折くさび板106、ファラデー回転子108、及び反射膜110がこの順に配置されている。
FIG. 14 schematically shows the arrangement of the optical elements constituting the variable optical attenuator shown in FIG. 12 and the optical path of light that passes through or reflects them. Although the light beam has a certain width, in the present application, the optical path is indicated by the central axis of the beam. In FIG. 14, the central axis of the
2芯フェルール103の光入出射端面は、当該端面での反射光が元の光路に戻らないように、XZ面内でX軸に対して傾斜角度θ3で傾斜するように研磨されている。複屈折くさび板106は、2芯フェルール103の光入出射端面の傾斜に対応して、XZ面内でX軸に対して所定の傾斜角度で傾斜配置されている。またファラデー回転子108は、2芯フェルール103の光入出射端面や複屈折くさび板106の傾斜に対応して、XZ面内でX軸に対して傾斜角度θ4で傾斜配置されている。
The light incident / exit end face of the two-
図14(a)、(b)に示すように、入力用光ファイバ101の光射出端111から射出した光ビームは光路L11を通り、レンズ104に入射して発散光線束から平行光線束に変換されて光路L12上に射出される。光路L12上を通る光ビームは複屈折くさび板106に入射して常光と異常光に分離される。複屈折くさび板106を射出した常光は光路L13oに進み、異常光は常光の光路L13oとは異なる光路L13eに進む。光路L13o、L13eを進む光は、ファラデー回転子108の異なる位置にそれぞれ入射する。図14(a)、(b)に示すファラデー回転子108は、図13に示す永久磁石130A、130Bから飽和磁界が印加されて光入出射面に垂直な方向に飽和磁化されている。また、図13に示す電磁石によりファラデー回転子108に対し、X軸にほぼ沿う方向(図14(a)で破線の両矢印Fで示す方向)に可変磁界が印加されるようになっている。飽和磁界と可変磁界との合成磁界の方向にファラデー回転子108の飽和磁化の方向を回転させて、光入出射面に垂直な方向の磁化成分の強さを制御することにより、ファラデー回転角θf(例えば0°<θf≦45°)を変化させるようになっている。
As shown in FIGS. 14A and 14B, the light beam emitted from the
光路L13o、L13eからファラデー回転子108の光入出射面に入射した2つの光は、反射膜110で反射して2度ファラデー回転子108内を通過して光入出射面から射出する。ファラデー回転角θfが45°の場合には、光路L13oから入射した常光は偏光面を90°回転させられてファラデー回転子108を射出し、光路L14eに進む。光路L14e上の光は複屈折くさび板106を異常光として通過して光路L15eに進む。一方、光路L13eから入射した異常光も偏光面を90°回転させられてファラデー回転子108を射出し、光路L14oに進む。光路L14o上の光は複屈折くさび板106を常光として通過して光路L15oに進む。図14(a)に示すXZ面内で光路L15e、L15oは共に光路L12に平行になるので、光路L15e、L15oを通ってレンズ104に入射する光は、収束光線束となってそれぞれ光路L16e、L16oを通り、2芯フェルール103の出力用光ファイバ102の光入射端112に結合する。したがって、ファラデー回転角θfが45°の場合には、入力用光ファイバ101の光射出端111から射出した光を減衰させずに出力用光ファイバ102の光入射端112に入射させることができる。
The two lights incident on the light incident / exit surface of the Faraday
一方、ファラデー回転角θfが約0°の場合には、光路L13oから入射した常光は偏光面を回転させることなくファラデー回転子108を射出し、光路L14eに進む。光路L14e上の光は複屈折くさび板106を常光として通過して、光路L15eより+X方向にずれた光路(不図示)に進む。一方、光路L13eから入射した異常光も偏光面を回転させることなくファラデー回転子108を射出し、光路L14oに進む。光路L14o上の光は複屈折くさび板106を異常光として通過して光路L15oより−X方向にずれた光路(不図示)に進む。これらの光路は図14(a)に示すXZ面内で光路L12と平行にならず、レンズ104を透過した収束光線束は2芯フェルール103の出力用光ファイバ102の光入射端112に結合しない。したがって、ファラデー回転角θfが約0°の場合には、入力用光ファイバ101の光射出端111から射出した光を最大限減衰させることができる。この可変光アッテネータでは、ファラデー回転角θfを約0°から45°の間で変化させることにより、入力用光ファイバ101から出力用光ファイバ102への光透過損失を制御し、所望の減衰量が得られるようになる。
On the other hand, when the Faraday rotation angle θf is about 0 °, ordinary light incident from the optical path L13o exits the Faraday
ところで、当該可変光アッテネータは、複屈折くさび板106で常光と異常光とを光路L13o、L13eに分離するため、分離された2つの光は、図14(a)の破線両矢印F方向についてファラデー回転子108の異なる位置にそれぞれ入射する。従って、分離された2つの光はファラデー回転子108内で異なる光路を通過する。しかしながら、永久磁石130A、130Bや電磁石によりファラデー回転子108に印加される磁界は一様でなく一般に分布を有している。図12乃至図14に示す例では、破線両矢印Fで示す方向に電磁石による可変磁界が印加されるが、当該可変磁界の強度を破線両矢印F方向で一様にすることは困難である。従って、合成磁界の方向に微妙なずれが生じてしまい、破線両矢印F方向に関しファラデー回転角θfに分布が生じてしまう。このため、光路L13oからファラデー回転子108に入射した光の偏光面の回転角と光路L13eからファラデー回転子108に入射した光の偏光面の回転角とが一致しなくなるため、偏光により減衰量の差異が生じ、偏光依存性が大きくなるという問題が生じる。このように、異なる2つの光路を含む面内方向でファラデー回転子108の光学特性に分布が生じてしまうと、複屈折板を用いた偏波無依存型の可変光アッテネータの特性が低下してしまうという問題が生じる。
By the way, the variable light attenuator separates the ordinary light and the extraordinary light into the optical paths L13o and L13e by the
透過型光部品であれば、入力用光ファイバ101と出力用光ファイバ102とを独立に位置調整できる。ところが、反射型光部品では、通常入力用光ファイバ101及び出力用光ファイバ102が2芯フェルール103として一体化されているため、調整の自由度が半分になってしまう。このため、特に光学特性の分布が生じるファラデー回転子108に対して、最適条件に光を入射させるのは困難である。したがって、反射型の光部品は、透過型と比較して安定な光学特性を得るのが困難であるという問題を有している。
本発明の目的は、良好な光学特性の得られる光部品を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical component capable of obtaining good optical characteristics.
上記目的は、発散光をほぼ平行光にするレンズと、光の進行方向に見て前記レンズの前後の少なくともいずれか一方に配置され、入射した光を常光と異常光とに分離して互いに異なる2つの光路にそれぞれ射出する複屈折素子と、前記2つの光路から入射する光に対する所定の光学機能を備えた光学素子とを有する光部品であって、前記レンズの中心軸に平行で、前記2つの光路が重なって射影される仮想平面が少なくとも1つ存在し、前記光学素子は、前記仮想平面に平行な面内で、当該光学素子の光入出射面にほぼ平行な方向に光学特性の分布を有するように配置されることを特徴とする光部品によって達成される。 The purpose is different from each other by separating the incident light into ordinary light and extraordinary light, which are arranged in at least one of the front and rear of the lens as viewed in the light traveling direction, and the lens that makes the diverging light substantially parallel light An optical component having a birefringent element that respectively exits into two optical paths and an optical element having a predetermined optical function for light incident from the two optical paths, the optical component being parallel to the central axis of the lens, There is at least one virtual plane projected by overlapping two optical paths, and the optical element has a distribution of optical characteristics in a direction substantially parallel to the light incident / exit surface of the optical element in a plane parallel to the virtual plane. It is achieved by an optical component characterized in that it is arranged to have
上記本発明の光部品であって、前記光学素子を通過した光を反射し、当該光学素子に再び入射させる反射膜をさらに有することを特徴とする。 The optical component according to the invention is characterized in that the optical component further includes a reflective film that reflects the light that has passed through the optical element and reenters the optical element.
上記本発明の光部品であって、前記2つの光路は、前記仮想平面に射影した場合に、前記レンズの中心軸とほぼ一致することを特徴とする。 The optical component according to the present invention is characterized in that the two optical paths substantially coincide with the central axis of the lens when projected onto the virtual plane.
上記本発明の光部品であって、前記光学素子はファラデー効果を有する磁気光学結晶であり、前記光入出射面にほぼ垂直な方向の磁化により構成される磁区Aと、前記磁区Aの磁化方向とは逆向きの方向の磁化により構成され、前記磁区Aと異なる光学特性を有する磁区Bと、前記磁区Aと前記磁区Bとの境界面である磁壁とを備えることを特徴とする。 The optical component of the present invention, wherein the optical element is a magneto-optical crystal having a Faraday effect, and a magnetic domain A configured by magnetization in a direction substantially perpendicular to the light incident / exit surface, and a magnetization direction of the magnetic domain A And a magnetic domain B having optical characteristics different from that of the magnetic domain A, and a domain wall that is a boundary surface between the magnetic domain A and the magnetic domain B.
上記本発明の光部品であって、前記磁壁は、前記仮想平面にほぼ垂直に形成されることを特徴とする。 The optical component according to the present invention is characterized in that the domain wall is formed substantially perpendicular to the virtual plane.
上記本発明の光部品であって、前記磁壁は、前記仮想平面に平行な面内であって前記光入出射面にほぼ平行な方向に移動可能であることを特徴とする。 The optical component according to the invention is characterized in that the domain wall is movable in a direction parallel to the virtual plane and substantially parallel to the light incident / exit surface.
上記本発明の光部品であって、前記2つの光路は、前記仮想平面に射影されたとき、少なくとも前記光学素子内で前記磁壁にほぼ平行であることを特徴とする。 The optical component according to the invention is characterized in that the two optical paths are substantially parallel to the domain wall at least in the optical element when projected onto the virtual plane.
上記本発明の光部品であって、前記光学素子はファラデー効果を有する磁気光学結晶であり、前記仮想平面に平行な面内で、当該磁気光学結晶の光入出射面にほぼ平行な方向に第1の磁界が印加されており、かつ、第1の磁界とは異なる方向に第2の磁界が印加されていることを特徴とする。 In the optical component of the present invention, the optical element is a magneto-optical crystal having a Faraday effect, and is arranged in a direction substantially parallel to the light incident / exit surface of the magneto-optical crystal in a plane parallel to the virtual plane. The first magnetic field is applied, and the second magnetic field is applied in a direction different from the first magnetic field.
本発明によれば、良好な光学特性の得られる光部品を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize an optical component with good optical characteristics.
本発明の第1の実施の形態による光部品について図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態による可変光アッテネータを構成する各光学素子の配置とそれらを透過又は反射する光の光路とを模式的に示している。図1では、レンズの中心軸をZ軸とし、Z軸に直交する面内で直交する2方向にX軸及びY軸をとっている。図1(a)はXZ面に射影した光路を示し、図1(b)はYZ面に射影した光路を示している。なお図1(b)では、電磁石のヨーク32の配置を併せて示している。
An optical component according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 schematically shows the arrangement of optical elements constituting the variable optical attenuator according to the present embodiment and the optical path of light that passes through or reflects them. In FIG. 1, the central axis of the lens is the Z axis, and the X axis and the Y axis are taken in two directions orthogonal to each other in a plane orthogonal to the Z axis. 1A shows an optical path projected onto the XZ plane, and FIG. 1B shows an optical path projected onto the YZ plane. In FIG. 1B, the arrangement of the
図1(a)、(b)に示すように、可変光アッテネータは、入力用光ファイバ1と出力用光ファイバ2とを備えた2芯フェルール3を有している。入力用光ファイバ1と出力用光ファイバ2とは、YZ面内でZ軸に平行に隣接して配置されている。入力用光ファイバ1の光射出端(入力ポート)11から射出する光の進行方向(Z軸方向)には、レンズ4、複屈折くさび板(複屈折素子)6、ファラデー回転子(光学素子)8、及び反射膜10がこの順に配置されている。ファラデー回転子8はほぼ直方体状であり、光が入射する光入出射面と、光入出射面に対向する対向面とを有している。またファラデー回転子8は、XZ面にほぼ垂直な2つの側端面と、YZ面にほぼ垂直な2つの側端面とを有している。反射膜10は、ファラデー回転子8の対向面に、誘電体多層膜またはアルミニウム等の金属薄膜を蒸着して成膜されている。なお、ファラデー回転子8の対向面側に、例えばガラス基板面に誘電体多層膜またはアルミニウム等の金属薄膜を反射膜として蒸着した反射ミラーを配置してもよい。図示していないが、ファラデー回転子8の光入出射面側には、ファラデー回転子8に入射する光ビームの進路が開口された円環状の永久磁石が配置されている。また、反射膜10の裏面側には、板状の永久磁石が配置されている。ファラデー回転子8のYZ面にほぼ垂直な一側端面近傍には、図1(b)に示すように「C」字状の断面を有するヨーク32の一端部が配置されている。ファラデー回転子8のYZ面にほぼ垂直な他側端面近傍には、ヨーク32の他端部が配置されている。ここで、ヨーク32の両端部のXZ面に平行な断面は、例えばファラデー回転子8よりも十分に大きくなっている。これにより、図1(a)の破線両矢印E方向の磁界の分布は、実用的な問題の生じない程度に一様になる。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the variable optical attenuator has a two-
すなわちYZ面に平行な面内では、ファラデー回転子8に対して、光入出射面にほぼ平行な破線両矢印D方向に電磁石により第1の磁界(可変磁界)が印加され、第1の磁界の印加方向にほぼ垂直な方向(光入出射面に垂直な方向)に永久磁石により第2の磁界が印加される。ファラデー回転子8に印加される第1の磁界は、破線両矢印E方向にはほぼ一様になっており、破線両矢印D方向には例えば所定の分布が生じるようになっている。第2の磁界は、ファラデー回転子8の光入出射面内でほぼ一様になっている。
That is, in the plane parallel to the YZ plane, the first magnetic field (variable magnetic field) is applied to the
2芯フェルール3の光入出射端面は、当該端面での反射光が元の光路に戻らないように、XZ面内でX軸に対して傾斜角度θ1で傾斜するように研磨されている。複屈折くさび板6は、2芯フェルール3の光入出射端面の傾斜に対応して、XZ面内でX軸に対して所定の傾斜角度で傾斜配置されている。またファラデー回転子8は、2芯フェルール3の光入出射端面や複屈折くさび板6の傾斜に対応して、XZ面内でX軸に対して傾斜角度θ2で傾斜配置されている。図1(b)に示すように、YZ面への射影では、2芯フェルール3の光入出射端面、入力用光ファイバ1の光射出端11、及び出力用光ファイバ2の光入射端12は、Z軸にほぼ垂直になっている。また、レンズ4、複屈折くさび板6、ファラデー回転子8、及び反射膜10の各端面はZ軸にほぼ垂直になっている。
The light incident / exit end face of the two-
図1(a)、(b)に示すように、入力用光ファイバ1の光射出端11から射出した光ビームは光路L1を通り、レンズ4に入射して発散光線束から平行光線束に変換されて光路L2上に射出される。光路L2上を通る光ビームは、複屈折くさび板6に入射して常光と異常光に分離される。複屈折くさび板6を射出した常光は光路L3oに進み、異常光は常光の光路L3oとは異なる光路L3eに進む。光路L3o、L3eを進む光は、ファラデー回転子8の異なる位置にそれぞれ入射する。図1(a)、(b)に示すファラデー回転子8は、永久磁石から飽和磁界が印加されて光入出射面に垂直な方向に飽和磁化されている。また、電磁石によりファラデー回転子8に対し、Y軸にほぼ沿う方向(図1(a)で◎印Dで示す紙面に垂直方向、及び図1(b)で破線の両矢印Dで示す方向)に可変磁界が印加される。これにより、X軸にほぼ沿う方向(図1(a)で破線の両矢印Eで示す方向)のファラデー回転子8の光学特性はほぼ一定に維持されるようになっている。飽和磁界と可変磁界との合成磁界の方向にファラデー回転子8の飽和磁化の方向を回転させて、光入出射面に垂直方向の磁化成分の強さを制御することにより、ファラデー回転角θf(例えば0°<θf≦45°)を変化させるようになっている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the light beam emitted from the
光路L3o、L3eからファラデー回転子8の光入出射面に入射した2つの光は、反射膜10で反射して2度ファラデー回転子8内を通過して光入出射面から射出する。ファラデー回転角θfが45°の場合には、光路L3oから入射した常光は偏光面を90°回転させられてファラデー回転子8を射出し、光路L4eに進む。光路L4e上の光は複屈折くさび板6を異常光として通過して光路L5eに進む。一方、光路L3eから入射した異常光も偏光面を90°回転させられてファラデー回転子8を射出し、光路L4oに進む。光路L4o上の光は複屈折くさび板6を常光として通過して光路L5oに進む。図1(a)に示すXZ面内で光路L5e、L5oは共に光路L2に平行になるので、光路L5e、L5oを通ってレンズ4に入射する光は、収束光線束となってそれぞれ光路L6e、L6oを通り、2芯フェルール3の出力用光ファイバ2の光入射端(出力ポート)12に結合する。したがって、ファラデー回転角θfが45°の場合には、入力用光ファイバ1の光射出端11から射出した光を減衰させずに出力用光ファイバ2の光入射端12に入射させることができる。なお、図1(b)に示すように、光路L3oとL3e、光路L4oとL4e、及び光路L5oとL5eは、それぞれYZ面に射影するとほぼ重なっている。
The two lights incident on the light incident / exit surface of the
一方、ファラデー回転角θfが約0°の場合には、光路L3oから入射した常光は偏光面を回転させることなくファラデー回転子8を射出し、光路L4eに進む。光路L4e上の光は複屈折くさび板6を常光として通過して、光路L5eより+X方向にずれた光路(不図示)に進む。また、光路L3eから入射した異常光も偏光面を回転させることなくファラデー回転子8を射出し、光路L4oに進む。光路L4o上の光は複屈折くさび板6を異常光として通過して光路L5oより−X方向にずれた光路(不図示)に進む。これらの光路は図1(a)に示すXZ面内で光路L2と平行にならず、レンズ4を透過した収束光線束は2芯フェルール3の出力用光ファイバ2の光入射端12に結合しない。したがって、ファラデー回転角θfが約0°の場合には、入力用光ファイバ1の光射出端11から射出した光を最大限減衰させることができる。この可変光アッテネータでは、ファラデー回転角θfを約0°から45°の間で変化させることにより、入力用光ファイバ1から出力用光ファイバ2への光透過損失を制御し、所望の減衰量が得られるようになる。
On the other hand, when the Faraday rotation angle θf is about 0 °, ordinary light incident from the optical path L3o exits the
ところで、本可変光アッテネータは、複屈折くさび板6で常光と異常光とを光路L3o、L3eに分離するため、分離された2つの光は、図1(a)の破線両矢印E方向についてファラデー回転子8の異なる位置にそれぞれ入射する。従って、分離された2つの光はファラデー回転子8内で異なる光路を通過する。しかしながら、本実施の形態では、図1(a)に示すXZ面に平行な面内で破線両矢印E方向にほぼ一様な磁界が印加されているため、破線両矢印E方向のファラデー回転子8の光学特性はほぼ一定に維持されている。従って、合成磁界の方向に微妙なずれが生じることもなく、破線両矢印E方向に関しファラデー回転角θfの分布は生じない。このため、光路L3oからファラデー回転子8に入射した光の偏光面の回転角と光路L3eからファラデー回転子8に入射した光の偏光面の回転角とは正確に一致するため、電磁石の動作電流を制御して所望の減衰量を得ることができる。
By the way, this variable optical attenuator separates ordinary light and extraordinary light into optical paths L3o and L3e by the birefringent wedge plate 6, so that the two separated lights are Faraday in the direction of the broken line double arrow E in FIG. The light enters the different positions of the
このように、2つの光路が重ならずに射影される面内方向でファラデー回転子8の光学特性に分布が生じないようにさせることにより、複屈折板を用いた偏波無依存型の可変光アッテネータの特性低下を抑制することができるようになる。一方、YZ面に平行な面内ではファラデー回転子8にファラデー回転角θfの分布が生じるが、図1(b)に示すように、ファラデー回転子8内の2つの光路の射影は重なり合って共通化されているため、相互に異なる光学特性の影響を受けることはない。従って、本実施の形態の可変光アッテネータによれば、偏光によって光学特性の差異がほとんど生じないので、偏光依存性の小さく良好な光学特性を高い再現性で得られるようになる。
In this way, by preventing the optical characteristics of the
次に、本発明の第2の実施の形態による光部品について図2乃至図11を用いて説明する。まず、本実施の形態による光部品の動作原理について図2乃至図6を用いて説明する。図2乃至図4は、ファラデー回転子8にそれぞれ条件を変えて磁界を印加している状態を示している。図2(a)、図3(a)、及び図4(a)は、ファラデー回転子8を光入出射面に垂直な方向に見た状態を示している。ファラデー回転子8のほぼ中央の丸で囲んだ領域は光透過領域Cである。例えば紙面手前から紙面後方に向かって進む直線偏光の光は、ファラデー回転子8の光透過領域Cに入射して、偏光方位を所定角度回転させられて紙面後方に射出する。ファラデー回転子8の両側には永久磁石M1、M2が配置されている。2つの永久磁石M1、M2は、例えばほぼ同一の磁力を有しており、互いの磁極は逆向き(着磁の方向が正反対)に配置されている。例えば永久磁石M1内部の磁束は紙面後方から手前に向いており、永久磁石M2内部の磁束は紙面手前から後方に向いている。また、永久磁石M1より永久磁石M2の方が、ファラデー回転子8の光透過領域Cの中央部から遠い位置に配置されている。
Next, an optical component according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the operation principle of the optical component according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4 show a state in which a magnetic field is applied to the
図2(b)、図3(b)、及び図4(b)は、図2(a)、図3(a)、及び図4(a)のそれぞれに示したX−X線で切断したファラデー回転子8の断面での磁区構造を模式的に示している。X−X線は光透過領域Cの中央を横切っている。図2(b)、図3(b)、及び図4(b)において、永久磁石M1内部の磁束は図中下向きに示し、永久磁石M2内部の磁束は図中上向きに示している。
2 (b), FIG. 3 (b), and FIG. 4 (b) were cut along the lines XX shown in FIG. 2 (a), FIG. 3 (a), and FIG. 4 (a), respectively. A magnetic domain structure in a cross section of the
図2(c)、図3(c)、及び図4(c)は、光軸に平行な方向(ファラデー回転子8の光入出射面に垂直な方向)に印加される磁界の向きと大きさを矢印の向きと長さで模式的に表している。図示において、横方向はファラデー回転子8の断面の横方向の位置に対応し、縦方向は光軸に平行な方向を表している。
2 (c), 3 (c), and 4 (c) show the direction and magnitude of the magnetic field applied in a direction parallel to the optical axis (direction perpendicular to the light incident / exit surface of the Faraday rotator 8). This is schematically represented by the direction and length of the arrow. In the drawing, the horizontal direction corresponds to the horizontal position of the cross section of the
さて、図2(a)、図2(b)、及び図2(c)は、永久磁石M1、M2だけでファラデー回転子8に磁界が印加されている状態を示している。図2(c)に示すように、ファラデー回転子8の永久磁石M1に近い左側部分では磁界は図中上向きに(つまり、図2(a)において紙面後方に向かって)印加され、一方、永久磁石M2に近い右側では磁界は図中下向きに(つまり、図2(a)において紙面手前に向かって)印加される。ファラデー回転子8に印加される磁界成分の大きさは、光入出射面内の所定方向で単調に変化している。図2(b)のファラデー回転子8内の矢印で示すように、ファラデー回転子8内の磁化の向きは、永久磁石M1と永久磁石M2によりファラデー回転子8に印加される磁界の向きと同じになる。永久磁石M1、M2はほぼ等しい磁界強度を有しているが、互いに磁極が逆向きであってファラデー回転子8からの距離は永久磁石M1の方が近いため、ファラデー回転子8内部では図2(c)に示すように上向きの磁界、つまり外部から入射した光の進行方向と同方向の磁界が支配的になる。従って、図2(b)に示すように、ファラデー回転子8には、上向き(光の進行方向と同方向)の磁化を有する磁区Aの領域の方が下向き(光の進行方向と逆方向)の磁化を有する磁区Bの領域より支配的になる。これにより図2(c)に示すように光入出射面に垂直方向の磁界が0となる位置Oにおいて、図2(a)及び図2(b)に示すように磁区Aと磁区Bとの境界面(以下、磁壁Iという)が形成されて、光透過領域Cは、磁区Aの領域内に完全に包含される。ここで、光透過領域Cが磁区A領域内にあるときのファラデー回転角を+θfs(飽和のファラデー回転角)とする。
2A, 2B, and 2C show a state in which a magnetic field is applied to the
ここでは、永久磁石M1を永久磁石M2よりファラデー回転子8に近づけることにより光透過領域Cが磁区Aの領域内に入るようにしているが、例えば、永久磁石M1の磁力を永久磁石M2のそれより強くして、ファラデー回転子8に対して両者がほぼ等距離になるように配置することにより光透過領域Cを磁区Aの領域内に入れるようにしてもよい。あるいは、永久磁石M2を用いずに永久磁石M1だけを用いて光透過領域Cを磁区Aの領域内に入れるようにしてもよい。
Here, the permanent magnet M1 is moved closer to the
次に、不図示の電磁石に通電して、永久磁石M1、M2による磁界に加えて光の進行方向と逆方向の磁界をさらに印加すると、光入出射面に垂直方向の磁界が0となる位置Oが図の左方向に移動してファラデー回転子8のほぼ中央に位置するようになる。これによって図3(c)に示すように、ファラデー回転子8内部は左半分に図中上向きの磁界が印加され、右半分に図中下向きの磁界が印加される状態となる。従って、図3(b)に示すように、磁壁Iも図の左方向に移動し、ファラデー回転子8には、上向きの磁化を有する磁区Aの領域と下向きの磁化を有する磁区Bの領域とが中央を境界として左右半々に形成される。これにより図3(a)に示すように、光透過領域Cには、磁区Aの領域と磁区Bの領域とがほぼ半々に存在するようになる。
Next, when an electromagnet (not shown) is energized and a magnetic field in the direction opposite to the traveling direction of light is further applied in addition to the magnetic field generated by the permanent magnets M1 and M2, the magnetic field in the direction perpendicular to the light incident / exit surface is zero. O moves to the left in the figure and comes to be positioned approximately at the center of the
続いて、不図示の電磁石にさらに大電流を流すことにより光の進行方向と逆方向の磁界をさらに印加すると、光入出射面に垂直方向の磁界が0となる位置Oがさらに図の左方向に移動する。これによって図4(c)に示すように、ファラデー回転子8内部では図中下向きの磁界が支配的になる。従って、図4(b)に示すように、ファラデー回転子8には、下向きの磁化を有する磁区Bの領域の方が上向きの磁化を有する磁区Aの領域より支配的になる。これにより図4(a)に示すように、光透過領域Cは、磁区Bの領域内に完全に包含される。光透過領域Cが磁区B領域内にあるときのファラデー回転角は、−θfsとなる。
Subsequently, when a further magnetic field is applied to the electromagnet (not shown) to further apply a magnetic field in the direction opposite to the traveling direction of the light, the position O where the magnetic field in the direction perpendicular to the light incident / exit surface becomes 0 is further leftward in the figure. Move to. As a result, as shown in FIG. 4C, a downward magnetic field in the figure becomes dominant in the
図5は、上記動作原理を用いる際にファラデー回転子8に生じさせる磁区A、B間の磁壁Iの状態を示している。図5は磁壁Iの近傍一部(円内)を示しており、図示のとおり磁壁Iは直線状に形成されている。図5に示す写真では、磁壁Iの左右の磁区A、B内で厚さ方向に一部磁化が反転した領域が現れている。このような領域があっても再現性の劣化要因とならなければその存在は許容される。このように、上記動作原理を用いる際には、磁壁Iが直線状になるようにファラデー回転子8に印加する磁界強度が制御される。このような直線状の磁壁の構造を得るためには、十分な大きさの勾配を有する磁界を印加する必要がある。図6は、この磁界勾配が小さい場合の磁壁Iの近傍一部(円内)を示しており、図示のとおり磁壁Iは非直線状に形成されている。
FIG. 5 shows the state of the domain wall I between the magnetic domains A and B generated in the
磁壁Iが直線状でない場合は、図6の左から右に示すように、例えばファラデー回転子8に印加する磁界(H1<H2<H3)をH1、H2、H3、H2、H1のように徐々に変化させると、別の磁界から元の磁界に戻しても元の磁区構造に戻らず再現性が得られない。例えば、図6の左端と右端の図示は、同じ磁界H1の印加状態を示しているが両者の磁区構造は異なっており、従って磁壁Iの形状は非直線で且つ両者の形状が異なっている。同様に、図中央の磁界H3の印加前後の図左右に示す同一磁界H2の印加状態においても磁区構造の再現性がなく磁壁Iの形状は非直線で且つ両者の形状が異なっている。このため、上記図2乃至図4に示した動作原理において、図6に示すような形状の磁壁Iを用いると光学特性の再現性が低下してしまい実用上問題となる。
When the domain wall I is not linear, the magnetic field (H1 <H2 <H3) applied to the
一方、図5に示すように、磁区A、Bの境界面である磁壁Iをほぼ直線状に維持させている場合は、印加磁界を変化させて磁壁Iを移動させても、同一磁界における磁壁Iの形状は殆ど変化せず良好な再現性が得られる。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when the domain wall I that is the boundary surface between the magnetic domains A and B is maintained substantially linear, the domain wall in the same magnetic field can be obtained even if the applied magnetic field is changed and the domain wall I is moved. The shape of I hardly changes and good reproducibility is obtained.
磁壁Iをほぼ直線状に維持するには、図2(c)、図3(c)、及び図4(c)に示した光入出射面に対する垂直方向磁界が0となる位置O近傍での磁界強度の勾配が十分大きければよい。また、位置Oが光入出射面内で直線状になるように一様な垂直方向磁界を印加することにより、磁壁Iを再現性良く安定して移動させることができる。これにより、従来から問題とされている磁区構造のヒステリシスが生じない、繰り返し再現性に優れた磁気光学光部品を実現できる。 In order to maintain the domain wall I in a substantially straight line shape, the position near the position O where the perpendicular magnetic field with respect to the light incident / exit surface shown in FIGS. 2 (c), 3 (c), and 4 (c) becomes zero. It is sufficient that the gradient of the magnetic field strength is sufficiently large. Further, by applying a uniform vertical magnetic field so that the position O is linear in the light incident / exit plane, the domain wall I can be stably moved with good reproducibility. As a result, it is possible to realize a magneto-optic optical component having excellent reproducibility and free from hysteresis of the magnetic domain structure, which has been a problem in the past.
磁壁Iをほぼ直線状に維持するために必要な磁界の大きさについては、垂直磁気異方性、飽和磁化の大きさ、交換エネルギー等の磁気光学結晶の特性に依存する。少なくとも、磁気光学結晶の両端において、飽和磁界以上の大きさで向きの異なる磁界を印加する必要がある。実験的には、例えば、磁界の勾配を徐々に大きくして、磁壁Iがほぼ直線状になる条件を見出すことができる。 The magnitude of the magnetic field required to maintain the domain wall I substantially linearly depends on the characteristics of the magneto-optical crystal such as perpendicular magnetic anisotropy, saturation magnetization, exchange energy, and the like. At least at both ends of the magneto-optic crystal, it is necessary to apply a magnetic field having a magnitude greater than or equal to the saturation magnetic field and having a different orientation. Experimentally, for example, it is possible to find a condition that the domain wall I is almost linear by gradually increasing the gradient of the magnetic field.
本実施の形態による可変光アッテネータのファラデー回転子8は、例えばLPE(液相エピタキシャル)法により育成されたガーネット単結晶膜を研磨して形成されている。当該ガーネット単結晶膜は膜面に垂直な垂直磁区構造を有しており、ファラデー回転子8は、飽和磁界より小さい磁界を印加した場合は磁区構造を有するため回折損失が生じる。
The
本実施の形態による可変光アッテネータは、光透過領域Cに磁区Aのみが存在する状態と、光透過領域Cに磁区Aと磁区Bの双方が含まれる状態とを形成して、入力用光ファイバ1から出力用光ファイバ2への透過光量を連続的に変化させるようになっている。例えば、永久磁石によりファラデー回転子8の光入出射面に垂直方向の磁界成分が印加され、電磁石のコイルに電流が流れていない状態では、ファラデー回転子8は磁区Bと磁区Bより領域の広い磁区Aとを有している。このとき、光透過領域Cは例えば磁区A領域に完全に包含されている。飽和のファラデー回転角はθfsであり、ここでθfsを約45°に設定する。磁区Bの磁化の方向は、磁区Aの磁化の向きと反対である。従って、磁区Aを2回通過した光に対するファラデー回転角は+90°になり、磁区Bを2回通過した光に対するファラデー回転角は−90°になる。これにより磁区Aを2回通過した光の位相と磁区Bを2回通過した光の位相とは半波長分ずれるため、出力用光ファイバ2の光入射端12に集光した2つの光は打ち消し合う。光透過領域Cに磁区Aの領域と磁区Bの領域とが半々に存在する場合には、出力用光ファイバ2の光入射端12に集光した2つの光は全く結合しなくなり、最大の減衰量が得られる。電磁石で発生させる磁界を変化させて、光透過領域C内で磁区Aのみが存在する状態から磁区Aの領域を徐々に減少させて磁区Bの領域を徐々に増加させるようにすれば、減衰量を連続的に変化させることができる。
The variable optical attenuator according to the present embodiment forms a state where only the magnetic domain A exists in the light transmission region C and a state where both the magnetic domain A and the magnetic domain B are included in the light transmission region C. The amount of light transmitted from 1 to the output
このように、本実施の形態の可変光アッテネータは、ファラデー回転角の変化を利用した従来の可変光アッテネータと異なり、ファラデー回転角の変化を利用せず光の回折効果を利用している点に特徴を有している。 As described above, the variable optical attenuator of the present embodiment differs from the conventional variable optical attenuator using the change in the Faraday rotation angle in that it uses the light diffraction effect without using the change in the Faraday rotation angle. It has characteristics.
さて、本実施の形態の動作原理を用いて上記第1の実施の形態と同様の可変光アッテネータを構成するには、図1(a)、(b)において、磁壁IがXZ面にほぼ平行になるように、すなわち磁壁Iの移動方向がY軸に沿った方向(図1(a)で◎印Dで示す紙面に垂直方向、及び図1(b)で破線両矢印Dで示す方向)になるように、ファラデー回転子8に対して不図示の永久磁石と電磁石とを配置すればよい。このように配置することにより、第1の実施の形態と同様に、偏光依存性の小さい特性を得ることができる。しかしながら、磁壁が存在する場合は偏光依存性とは別の問題も生じる。
In order to construct a variable optical attenuator similar to that of the first embodiment using the operating principle of the present embodiment, the domain wall I in FIGS. 1A and 1B is substantially parallel to the XZ plane. That is, the moving direction of the domain wall I is the direction along the Y-axis (the direction perpendicular to the paper surface indicated by ◎ D in FIG. 1A and the direction indicated by the broken line double arrow D in FIG. 1B). As shown, a permanent magnet and an electromagnet (not shown) may be disposed on the
図7は、ファラデー回転子8に入射する光と磁壁Iとの関係を示している。図7に示すように、磁壁Iに対して斜めに磁区Bに入射する平行光線束の一部は、磁壁Iを横切って磁区Aを通ってしまう。このため、光反射領域Cに磁区Aの領域と磁区Bの領域とがほぼ半々に存在していても回折が完全には行われない。従って、本実施の形態の動作原理を第1の実施の形態と同様の構成の可変光アッテネータに適用しても十分な減衰量が得られないという問題が生じる。
FIG. 7 shows the relationship between the light incident on the
図8は、上記の問題点を解決する本実施の形態による可変光アッテネータを示しており、アッテネータを構成する各光学素子の配置とそれらを透過又は反射する光の光路とを模式的に示している。図8では、レンズの中心軸をZ軸とし、Z軸に直交する面内で直交する2方向にX軸及びY軸をとっている。図8(a)はXZ面に射影した光路を示し、図8(b)はYZ面に射影した光路を示している。 FIG. 8 shows a variable optical attenuator according to the present embodiment that solves the above-described problems, and schematically shows the arrangement of optical elements constituting the attenuator and the optical path of light that is transmitted or reflected by them. Yes. In FIG. 8, the central axis of the lens is the Z axis, and the X axis and the Y axis are taken in two directions orthogonal to each other in a plane orthogonal to the Z axis. FIG. 8A shows an optical path projected onto the XZ plane, and FIG. 8B shows an optical path projected onto the YZ plane.
図8(a)、(b)に示すように、可変光アッテネータは、入力用光ファイバ1と出力用光ファイバ2とを備えた2芯フェルール3を有している。入力用光ファイバ1と出力用光ファイバ2とは、XZ面内でZ軸に平行に隣接して配置されている。入力用光ファイバ1の光射出端11から射出する光の進行方向(Z軸方向)には、レンズ4、複屈折くさび板6、ファラデー回転子8、及び反射膜10がこの順に配置されている。反射膜10は、ファラデー回転子8の2芯フェルール3側表面と反対側の対向面に成膜されている。2芯フェルール3の光入出射端面は、当該端面での反射光が元の光路に戻らないように、XZ面内でX軸に対して傾斜角度θ1で傾斜するように研磨されている。複屈折くさび板6は、2芯フェルール3の光入出射端面の傾斜に対応して、XZ面内でX軸に対して所定の傾斜角度で傾斜配置されている。またファラデー回転子8は、2芯フェルール3の光入出射端面や複屈折くさび板6の傾斜に対応して、XZ面内でX軸に対して傾斜角度θ2で傾斜配置されている。図8(b)に示すように、YZ面への射影では、2芯フェルール3の光入出射端面、入力用光ファイバ1の光射出端11、及び出力用光ファイバ2の光入射端12は、Z軸にほぼ垂直になっている。また、レンズ4、複屈折くさび板6、ファラデー回転子8、及び反射膜10の各端面はZ軸にほぼ垂直になっている。上述のように、ファラデー回転子8、永久磁石及び電磁石は、磁壁IがXZ面にほぼ平行になり、磁壁Iの移動方向がY軸に沿った方向(図8(a)で◎印Dで示す紙面に垂直方向、及び図8(b)で破線両矢印Dで示す方向)になるように配置される。これにより、ファラデー回転子8には、YZ面内のY軸に沿った方向(破線矢印D方向)にファラデー回転角の分布(磁区Aの領域でのファラデー回転角は+45°、磁区Bの領域でのファラデー回転角は−45°)が生じることになる。一方XZ面内では、ファラデー回転子8には磁区Aのみ又は磁区Bのみが存在することになるため、ファラデー回転角の分布が生じない。図8(a)、(b)に示すように構成することにより、光路のYZ面への射影において、少なくともファラデー回転子8内を通過する光の光路は磁壁Iにほぼ平行になる。本例では、YZ面への射影においてほぼ全光路がZ軸に一致している。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the variable optical attenuator has a two-
図9及び図10は、ファラデー回転子8に入射する光と磁壁Iとの関係を示している。図9は光透過領域Cに磁区Aのみが存在する状態を示し、図10は光透過領域Cに磁区Aの領域と磁区Bの領域とがほぼ半々に存在する状態を示している。図9及び図10に示すように、本実施の形態では、少なくともファラデー回転子8内を通過する光の光路は磁壁Iにほぼ平行になっている。このため、ファラデー回転子8の磁区Aに入射した光は磁壁Iを横切ることなく磁区Aのみを通ってファラデー回転子8から射出し、ファラデー回転子8の磁区Bに入射した光は磁壁Iを横切ることなく磁区Bのみを通ってファラデー回転子8から射出するようになる。
9 and 10 show the relationship between the light incident on the
図8(a)、(b)に戻り、入力用光ファイバ1の光射出端11から射出した光ビームは光路L1を通り、レンズ4に入射して発散光線束から平行光線束に変換されて光路L2上に射出される。光路L2上を通る光ビームは、複屈折くさび板6に入射して常光と異常光に分離される。複屈折くさび板6を射出した常光は光路L3oに進み、異常光は常光の光路L3oとは異なる光路L3eに進む。光路L3o、L3eを進む光は、ファラデー回転子8の光入出射面の異なる位置にそれぞれ入射する。ファラデー回転子8の光入出射面に入射した2つの光は、反射膜10で反射して2度ファラデー回転子8内を通過し、光入出射面から射出する。
8A and 8B, the light beam emitted from the
飽和のファラデー回転角θfsが45°である場合には、磁区Aのファラデー回転角は+45°になり、磁区Bのファラデー回転角は−45°になる。ファラデー回転子8の磁区Aを2度通過した常光及び異常光は、偏光面を+90°回転させられてファラデー回転子8を射出する。ファラデー回転子8の磁区Bを2度通過した常光及び異常光は、偏光面を−90°回転させられてファラデー回転子8を射出する。すなわち、光路L3oからファラデー回転子8に入射した常光は、偏光面を90°又は−90°回転させられてファラデー回転子8を射出し、光路L4eに進む。光路L3eからファラデー回転子8に入射した異常光は、偏光面を90°又は−90°回転させられてファラデー回転子8を射出し、光路L4oに進む。光路L4e上の光は複屈折くさび板6を異常光として通過し、光路L5eに進む。一方、光路L4o上の光は複屈折くさび板6を常光として通過し、光路L5oに進む。光路L5e、L5oを通ってレンズ4に入射する光は、収束光線束となってそれぞれ光路L6e、L6oを通り、出力用光ファイバ2の光入射端12に集光する。
When the saturated Faraday rotation angle θfs is 45 °, the Faraday rotation angle of the magnetic domain A is + 45 °, and the Faraday rotation angle of the magnetic domain B is −45 °. The ordinary light and the extraordinary light that have passed through the magnetic domain A of the
ここで、磁区Aを2回通過した光の位相と磁区Bを2回通過した光の位相とは半波長分ずれる。このため、光路L24o上を進み出力用光ファイバ2の光入射端12に集光した2つの光(常光)は打ち消し合い、光路L24e上を進み出力用光ファイバ2の光入射端12に集光した2つの光(異常光)は打ち消し合う。光透過領域Cに磁区Aの領域と磁区Bの領域とが半々に存在する場合には、出力用光ファイバ2の光入射端12に集光した2つの光は全く結合しなくなり、最大の減衰量が得られる。電磁石で発生させる磁界を変化させて、光透過領域C内で磁区Aのみが存在する状態から磁区Aの領域を徐々に減少させ、磁区Bの領域を徐々に増加させるようにすれば、減衰量を連続的に変化させることができる。
Here, the phase of the light passing through the magnetic domain A twice and the phase of the light passing through the magnetic domain B twice are shifted by a half wavelength. For this reason, the two lights (ordinary light) traveling on the optical path L24o and condensed on the
図11は、本実施の形態による可変光アッテネータの構成の変形例を示している。図11に示すように、本変形例は、レンズ4とファラデー回転子8との間に配置された複屈折くさび板6に代えて、入力用光ファイバ1の光射出端11及び出力用光ファイバ2の光入射端12とレンズ4との間に配置された複屈折平行平板7を備えている点に特徴を有している。複屈折平行平板7は、2芯フェルール3の光入出射端面の傾斜角度に対応して、XZ面内でX軸に対して所定の傾斜角度で配置されている。なお、複屈折平行平板7の光学軸はXZ面内にある。YZ面への射影では、2芯フェルール3の光入出射端面、入力用光ファイバ1の光射出端11、及び出力用光ファイバ2の光入射端12は、Z軸にほぼ垂直になっている。また、複屈折平行平板7、レンズ4、ファラデー回転子8、及び反射膜10の各端面はZ軸にほぼ垂直になっている。このように構成することにより、光路のYZ面への射影において、少なくともファラデー回転子8内を通過する光の光路は磁壁Iにほぼ平行になる。本例では、YZ面への射影においてほぼ全光路がZ軸に一致している。
FIG. 11 shows a modification of the configuration of the variable optical attenuator according to this embodiment. As shown in FIG. 11, in this modification, instead of the birefringent wedge plate 6 disposed between the lens 4 and the
入力用光ファイバ1の光射出端11から射出した光ビームは、複屈折平行平板7に入射して常光と異常光に分離される。複屈折平行平板7を射出した常光は光路L21oに進み、異常光は常光の光路L21とは異なる光路L21eに進む。光路L21o、L21eを進む光はレンズ4に入射し、それぞれ光路L22o、L22e上に射出される。光路L22o、L22eを進む光は、ファラデー回転子8の光入出射面の異なる位置にそれぞれ入射する。ファラデー回転子8の光入出射面に入射した2つの光は、反射膜10で反射して2度ファラデー回転子8内を通過し、光入出射面から射出する。
The light beam emitted from the
飽和のファラデー回転角θfsが45°である場合には、磁区Aのファラデー回転角は+45°になり、磁区Bのファラデー回転角は−45°になる。ファラデー回転子8の磁区Aを2度通過した常光及び異常光は、偏光面を+90°回転させられてファラデー回転子8を射出する。ファラデー回転子8の磁区Bを2度通過した常光及び異常光は、偏光面を−90°回転させられてファラデー回転子8を射出する。すなわち、光路L22oからファラデー回転子8に入射した常光は、偏光面を90°又は−90°回転させられてファラデー回転子8を射出し、光路23eに進む。光路L22eからファラデー回転子8に入射した異常光は、偏光面を90°又は−90°回転させられてファラデー回転子8を射出し、光路L23oに進む。光路L23e、L23o上の光はレンズ4に入射し、それぞれ収束光線束に変換されて光路L24e、L24oに進む。光路L24e上の光は複屈折平行平板7を異常光として通過し、出力用光ファイバ2の光入射端12に集光する。光路L24o上の光は複屈折平行平板7を常光として通過し、出力用光ファイバ2の光入射端12に集光する。
When the saturated Faraday rotation angle θfs is 45 °, the Faraday rotation angle of the magnetic domain A is + 45 °, and the Faraday rotation angle of the magnetic domain B is −45 °. The ordinary light and the extraordinary light that have passed through the magnetic domain A of the
ここで、磁区Aを2回通過した光の位相と磁区Bを2回通過した光の位相とは半波長分ずれる。このため、光路L24o上を進み出力用光ファイバ2の光入射端12に集光した2つの光(常光)は打ち消し合い、光路L24e上を進み出力用光ファイバ2の光入射端12に集光した2つの光(異常光)は打ち消し合う。光透過領域Cに磁区Aの領域と磁区Bの領域とが半々に存在する場合には、出力用光ファイバ2の光入射端12に集光した2つの光は全く結合しなくなり、最大の減衰量が得られる。電磁石で発生させる磁界を変化させて、光透過領域C内で磁区Aのみが存在する状態から磁区Aの領域を徐々に減少させ、磁区Bの領域を徐々に増加させるようにすれば、減衰量を連続的に変化させることができる。
Here, the phase of the light passing through the magnetic domain A twice and the phase of the light passing through the magnetic domain B twice are shifted by a half wavelength. For this reason, the two lights (ordinary light) traveling on the optical path L24o and condensed on the
本実施の形態では、磁壁IがXZ面にほぼ平行になり、磁壁Iの移動方向がY軸に沿った方向(図8(a)又は図11(a)で◎印Dで示す紙面に垂直方向、及び図8(b)又は図11(b)で破線両矢印Dで示す方向)になるように、ファラデー回転子8、永久磁石及び電磁石を配置している。このため、2つの光路が重ならないように射影される面内方向でファラデー回転子8の光学特性に分布が生じないようになっている。従って、複屈折板を用いた偏波無依存型の可変光アッテネータの偏光依存性を抑制することができるようになる。一方、YZ面内では、磁壁Iを境界としてファラデー回転子8にファラデー回転角θfの分布が生じるものの、図8(b)及び11(b)に示すように、ファラデー回転子8内の2つの光路の射影は重なり合って共通化されているため、常光と異常光とで相互に異なる光学特性の影響を受けることはない。
In the present embodiment, the domain wall I is substantially parallel to the XZ plane, and the moving direction of the domain wall I is the direction along the Y axis (perpendicular to the paper surface indicated by ◎ in FIG. 8A or 11A). The
また本実施の形態では、光路のYZ面への射影において、少なくともファラデー回転子8内を通過する光の光路は磁壁Iにほぼ平行になっている。このため、ファラデー回転子8の磁区Aに入射した光は磁壁Iを横切ることなく磁区Aのみを通ってファラデー回転子8から射出し、ファラデー回転子8の磁区Bに入射した光は磁壁Iを横切ることなく磁区Bのみを通ってファラデー回転子8から射出するようになる。これにより、光反射領域Cに磁区Aの領域と磁区Bの領域とがほぼ半々に存在するときに、回折がほぼ完全に行われるようになる。したがって、本実施の形態の可変光アッテネータによれば、透過型光部品に劣らず容易に所望の減衰量が得られ、良好な光学特性を高い再現性で得られるようになる。
In the present embodiment, at least the optical path of the light passing through the
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、反射型の可変光アッテネータを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、透過型の可変光アッテネータやその他の光部品にも適用できる。特に、上記第2の実施の形態のファラデー回転子8の磁壁Iのような光学的な境界面が形成される光学素子を備えた光部品に適用すれば、上記第2の実施の形態と同様の効果が得られる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, in the above embodiment, the reflection type variable optical attenuator has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a transmission type variable optical attenuator and other optical components. In particular, when applied to an optical component including an optical element in which an optical boundary surface such as the domain wall I of the
また上記実施の形態では、例えば図1(a)、(b)の破線両矢印E方向に光学特性の分布が生じないファラデー回転子8を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、図1(a)、(b)の破線両矢印D方向及びE方向に共に光学特性の分布が生じるファラデー回転子8であっても、ファラデー回転子8に生じる光学特性の分布を予め測定し、光学特性のより均一な方向が破線両矢印E方向に配置されるようにファラデー回転子8(及び永久磁石、電磁石)を配置すれば、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
In the above embodiment, for example, the
1 入力用光ファイバ
2 出力用光ファイバ
3 2芯フェルール
4 レンズ
6 複屈折くさび板
7 複屈折平行平板
8 ファラデー回転子
10 反射膜
11 光射出端
12 光入射端
32 ヨーク
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記レンズの中心軸に平行で、前記2つの光路が重なって射影される仮想平面が少なくとも1つ存在し、
前記光学素子は、前記仮想平面に平行な面内で、当該光学素子の光入出射面にほぼ平行な方向に光学特性の分布を有するように配置されること
を特徴とする光部品。 A lens that makes divergent light substantially parallel light and at least one of the front and rear of the lens as viewed in the light traveling direction, and separates the incident light into ordinary light and extraordinary light and separates them into two different optical paths. An optical component having a birefringent element that respectively emits and an optical element having a predetermined optical function with respect to light incident from the two optical paths,
There is at least one virtual plane parallel to the central axis of the lens and projected by overlapping the two optical paths,
The optical component is disposed so as to have a distribution of optical characteristics in a direction substantially parallel to a light incident / exit surface of the optical element within a plane parallel to the virtual plane.
前記光学素子を通過した光を反射し、当該光学素子に再び入射させる反射膜をさらに有すること
を特徴とする光部品。 The optical component according to claim 1,
An optical component, further comprising a reflective film that reflects light that has passed through the optical element and reenters the optical element.
前記2つの光路は、前記仮想平面に射影した場合に、前記レンズの中心軸とほぼ一致すること
を特徴とする光部品。 The optical component according to claim 1 or 2,
The optical component, wherein the two optical paths substantially coincide with a central axis of the lens when projected onto the virtual plane.
前記光学素子はファラデー効果を有する磁気光学結晶であり、前記光入出射面にほぼ垂直な方向の磁化により構成される磁区Aと、前記磁区Aの磁化方向とは逆向きの方向の磁化により構成され、前記磁区Aと異なる光学特性を有する磁区Bと、前記磁区Aと前記磁区Bとの境界面である磁壁とを備えること
を特徴とする光部品。 The optical component according to any one of claims 1 to 3,
The optical element is a magneto-optical crystal having a Faraday effect, and is composed of a magnetic domain A configured by magnetization in a direction substantially perpendicular to the light incident / exit surface, and magnetization in a direction opposite to the magnetization direction of the magnetic domain A. An optical component comprising: a magnetic domain B having optical characteristics different from that of the magnetic domain A; and a domain wall that is a boundary surface between the magnetic domain A and the magnetic domain B.
前記磁壁は、前記仮想平面にほぼ垂直に形成されること
を特徴とする光部品。 The optical component according to claim 4,
The optical component is characterized in that the domain wall is formed substantially perpendicular to the virtual plane.
前記磁壁は、前記仮想平面に平行な面内であって前記光入出射面にほぼ平行な方向に移動可能であること
を特徴とする光部品。 The optical component according to claim 4 or 5,
The optical component is capable of moving in a direction substantially parallel to the light incident / exit surface within a plane parallel to the virtual plane.
前記2つの光路は、前記仮想平面に射影されたとき、少なくとも前記光学素子内で前記磁壁にほぼ平行であること
を特徴とする光部品。 The optical component according to any one of claims 4 to 6,
The optical component characterized in that the two optical paths are substantially parallel to the domain wall at least in the optical element when projected onto the virtual plane.
前記光学素子はファラデー効果を有する磁気光学結晶であり、
前記仮想平面に平行な面内で、当該磁気光学結晶の光入出射面にほぼ平行な方向に第1の磁界が印加されており、
かつ、第1の磁界とは異なる方向に第2の磁界が印加されていること
を特徴とする光部品。 The optical component according to any one of claims 1 to 3,
The optical element is a magneto-optical crystal having a Faraday effect;
A first magnetic field is applied in a direction substantially parallel to the light incident / exit surface of the magneto-optic crystal within a plane parallel to the virtual plane;
An optical component, wherein the second magnetic field is applied in a direction different from the first magnetic field.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003281484A JP2005049610A (en) | 2003-07-29 | 2003-07-29 | Optical component |
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| JP2003281484A JP2005049610A (en) | 2003-07-29 | 2003-07-29 | Optical component |
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| JP2005049610A true JP2005049610A (en) | 2005-02-24 |
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ID=34266971
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| JP (1) | JP2005049610A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009042521A (en) * | 2007-08-09 | 2009-02-26 | Fdk Corp | Reflective variable optical attenuator |
-
2003
- 2003-07-29 JP JP2003281484A patent/JP2005049610A/en not_active Withdrawn
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