專利名稱：反射型可變光衰減器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域、光計量儀等所采用的反射型可變光衰減器。
背景技術(shù)：
在光通信領(lǐng)域，作為用于控制透過光量的光器件的可變光衰減器是必要的。作為可變光衰減器的一個例子，包括有在專利文獻(xiàn)I等中公開的反射型。該反射型的可變光衰減器按照在入射光的行進(jìn)方向以規(guī)定順序而排列有光學(xué)部件的方式構(gòu)成。具體來說，光學(xué)部件的排列采用下述的結(jié)構(gòu)，其中，在安裝輸入光纖I和輸出光纖2的雙芯套圈3的前端外側(cè)，按照從光的射入射出面起的順序設(shè)置雙折射元件4、光收斂性的透鏡(凸透鏡)5、可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6、反射鏡7。為了方便起見,將光學(xué)部件的排列方向(入射光行進(jìn)方向) 作為z方向(圖中的右方向)，將與其相垂直的兩個方向作為X方向(水平方向)、y方向 (垂直方向)。于是，圖2 (a)表不平面、圖2 (b)表不正面。
輸入光纖I和輸出光纖2在X方向并列而平行地設(shè)置。這里，采用下述的結(jié)構(gòu)，其中，從z方向觀看，在右側(cè)光路上設(shè)置輸入光纖1，在左側(cè)光路上設(shè)置輸出光纖2。雙折射元件4采用下述的平行平面型的偏振波分離合成用的雙折射元件，在該元件中，將朝向z方向的偏振波方向處于正交關(guān)系的相同光路的光沿y方向分離，將在朝向-Z方向的不同的光路的光合成。反射鏡7設(shè)置于透鏡5的焦點處。
可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6為下述的結(jié)構(gòu)，其包括法拉第轉(zhuǎn)子6a、從兩個方向?qū)υ摲ɡ谵D(zhuǎn)子6a施加固定磁場和可變磁場的合成磁場。固定磁場通過設(shè)置于反射鏡7背后的圓板狀永久磁鐵6b,在光的行進(jìn)方向施加?？勺兇艌鐾ㄟ^電磁鐵6c,在與光行進(jìn)方向相垂直的 方向施加。該兩個磁場施加于法拉第轉(zhuǎn)子6a上,對應(yīng)于該合成磁場,法拉第轉(zhuǎn)子6a的法拉第旋轉(zhuǎn)角變化。
采用上述結(jié)構(gòu)的反射型可變光衰減器的動作原理如下所述。從輸入光纖I射入的光通過雙折射元件4、透鏡5匯聚于反射鏡7而反射。反射而返回的光再次通過透鏡5、雙折射元件4而射出。在該過程中，光在可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6的法拉第轉(zhuǎn)子6a中往復(fù)。另外，通過該可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6控制偏振波方向的旋轉(zhuǎn)角，由此，控制反射輸出光量。
S卩，從輸入光纖I向z方向射入的光通過雙折射元件4，在y方向分離為尋常光和非尋常光。接著，通過透鏡5而匯聚，在匯聚中途通過法拉第轉(zhuǎn)子6a。在法拉第旋轉(zhuǎn)角為O 度時，通過透鏡焦點位置的反射鏡7，使偏振波方向不旋轉(zhuǎn)而反射。在-Z方向返回的反射光再次通過法拉第轉(zhuǎn)子6a和透鏡5，但同樣在此時，偏振波方向不旋轉(zhuǎn)。然而，反射光的尋常光和非尋常光的位置，在xy平面以焦點位置為中心，而在對角位置錯開。另外，在雙折射元件4中,全部的尋常光和非尋常光進(jìn)一步在y方向分離。于是，來自輸入光纖I的入射光幾乎不在輸出光纖2中耦合。即，來自輸入光纖I的入射光量中的幾乎全部被衰減。
另一方面，在法拉第旋轉(zhuǎn)角設(shè)定在45度時，光通過透鏡焦點位置的反射鏡7，按照偏振波方向旋轉(zhuǎn)45度的方式反射。此時，尋常光和非尋常光的位置在xy平面中以焦點位置為中心而在對角位置錯開。在-Z方向返回的反射光再次通過法拉第轉(zhuǎn)子6a和透鏡5，此時，偏振波方向進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)45度(因此，共計90度)。接著，通過雙折射元件4的光的偏振 波方向旋轉(zhuǎn)90度，進(jìn)一步在對角位置錯開的尋常光和非尋常光在y方向進(jìn)行偏振波合成。 如此，對于來自輸入光纖I的入射光，在幾乎不衰減的情況下，幾乎全部的量射出到輸出光 纖2。
另外，可通過調(diào)整以電磁鐵6c而產(chǎn)生的磁場，借助反射型可變光衰減器6使偏振 波方向按照任意的角度旋轉(zhuǎn)。比如，如按照旋轉(zhuǎn)22. 5度而調(diào)整，則光通過透鏡焦點位置的 反射鏡7以偏振波方向旋轉(zhuǎn)22. 5度而反射。在-Z方向返回的反射光再次通過法拉第轉(zhuǎn)子 6a和透鏡12，即使在此時，偏振波方向進(jìn)一步以作為相同角度的22. 5度而旋轉(zhuǎn)，共計以45 度而旋轉(zhuǎn)。于是，在雙折射元件4中，部分尋常光和非尋常光在y方向進(jìn)行偏振波合成，在 射出光纖2中耦合，但剩余的尋常光和非尋常光因進(jìn)一步在y方向進(jìn)行偏振波分離，而不在 輸出光纖中耦合。于是，在將法拉第旋轉(zhuǎn)角設(shè)定為22. 5度時，來自輸入光纖I的入射光衰 減，入射光量基本減半，射出到射出光纖2。通過像這樣，通過可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6控制偏 振波方向的旋轉(zhuǎn)角度，可自由地調(diào)整入射光的衰減量(換言之，反射射出光量)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-199112號公報 發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
在上述已有的方案中，采用下述的結(jié)構(gòu)，其中，對法拉第轉(zhuǎn)子6a，在光的透過方向 (z方向)施加由永久磁鐵6b產(chǎn)生的固定磁場,在法拉第轉(zhuǎn)子6a的面內(nèi)方向(X方向)施加 由電磁鐵6c而產(chǎn)生的可變磁場。另外，為了不使各磁場發(fā)生機構(gòu)構(gòu)成入射光和反射光的光 路障礙，永久磁鐵6b設(shè)置于反射鏡7的外側(cè)。如果要采用鐵氧體類的永久磁鐵等的磁力弱 的永久磁鐵使法拉第轉(zhuǎn)子6a發(fā)生磁飽和，則體積必須大，導(dǎo)致裝置尺寸增加。由此，采用磁 力強的釤鈷磁鐵、釹磁鐵的稀土類的永久磁鐵。但由于稀土類磁鐵為生銹材料，故必須要求 防銹處理。
另外，法拉第旋轉(zhuǎn)角通過由固定磁場和可變磁場制作的合成磁場而控制，但如果 相對可變磁場使固定磁場相對過大，則只產(chǎn)生微小的旋轉(zhuǎn)角。由此，必須要求兩者的磁場強 度。由此，必須要求將兩者的磁場強度合并。另外，由于稀土類磁鐵為磁通密度高的材料， 故為了以使法拉第轉(zhuǎn)子發(fā)生磁飽和所必需的充分的程度抑制永久磁鐵的飽和磁場，必須將 永久磁鐵設(shè)置于離開法拉第轉(zhuǎn)子6a較遠(yuǎn)的位置，或極力地減小永久磁鐵。如此構(gòu)成，在將 前者的永久磁鐵設(shè)置于較遠(yuǎn)離的位置時，裝置整體大，導(dǎo)致要求減小尺寸的弊病。另外，在 減小后者的永久磁鐵的形狀時，由于稀土類磁鐵脆，故薄板等的微小加工困難。
另外，為了以某程度而增加可變磁場，作為構(gòu)成電磁鐵6c的磁回路的磁芯6c’，考 慮采用透磁率高的材料，或增加線圈的圈數(shù)。但透磁率高的材料為生銹的材料，仍必須要求 防銹處理。另外，在增加線圈的圈數(shù)時，具有某種程度的限制，并且導(dǎo)致裝置的整體尺寸增 加。
本發(fā)明提供使法拉第轉(zhuǎn)子磁飽和的機構(gòu)等小型化、簡化的反射型可變光衰減器。
用于解決課題的技術(shù)方案
為了解決上述課題，本發(fā)明的反射型可變光衰減器為下述結(jié)構(gòu)，(I) 一種反射型可 變光衰減器，其沿光軸依次設(shè)置光輸入輸出部、具有法拉第轉(zhuǎn)子的光衰減機構(gòu)部、反射體， 上述光衰減機構(gòu)部包括永久磁鐵，該永久磁鐵對上述法拉第轉(zhuǎn)子的面內(nèi)方向施加固定磁 場，以便實現(xiàn)磁飽和；可變磁場發(fā)生機構(gòu)，該可變磁場發(fā)生機構(gòu)對上述法拉第轉(zhuǎn)子的光軸方 向施加可變磁場，上述永久磁鐵通過與上述法拉第轉(zhuǎn)子的光軸相交叉的方向的側(cè)面相對來 設(shè)置。光輸入輸出部在本實施方式中，包括具有雙芯套圈、兼有偏振件和檢偏鏡的功能的雙 折射元件11等。光衰減機構(gòu)部與實施方式的可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14相對應(yīng)。
由于以用于施加使法拉第轉(zhuǎn)子發(fā)生磁飽和的偏置磁場(固定磁場)的方向為面內(nèi) 方向，故永久磁鐵可接近地設(shè)置于與脫離光軸的法拉第轉(zhuǎn)子的外側(cè)側(cè)面相對的位置。另外， 可變磁場發(fā)生機構(gòu)可采用線圈和其它的電磁鐵等而實現(xiàn)，但是由于對法拉第轉(zhuǎn)子沿光軸方 向施加磁場，故比如，可通過按照包圍法拉第轉(zhuǎn)子的周圍的方式設(shè)置的筒狀的線圈等而實 現(xiàn)。于是，即使與圖1等所示的現(xiàn)有類型相比較，可將施加磁場的機構(gòu)的整體設(shè)計緊湊，謀 求裝置的整體尺寸的減小。另外，由于永久磁鐵接近法拉第轉(zhuǎn)子，故可采用產(chǎn)生透磁率小的 微小磁場的永久磁鐵。比如，鐵氧體類的磁鐵等因價格低而容易獲得，最好采用該材料。
(2)上述永久磁鐵為鐵氧體類永久磁鐵，上述可變磁場發(fā)生機構(gòu)為空芯線圈，可在 上述空芯線圈的內(nèi)部空間內(nèi)部設(shè)置上述法拉第轉(zhuǎn)子和上述永久磁鐵。比如，鐵氧體類永久 磁鐵不生銹，因此無需防銹處理即可簡單地制造。另外，通過形成空芯線圈，磁芯等也不需 要，可形成簡單的結(jié)構(gòu)。
(3)上述法拉第轉(zhuǎn)子可為稀土類鐵榴石單晶體，上述固定磁場的施加方向為上述 法拉第轉(zhuǎn)子的〈211〉方向，上述可變磁場的施加方向為法拉第轉(zhuǎn)子的〈111〉方向。由于法 拉第轉(zhuǎn)子的〈211〉方向為容易發(fā)生磁飽和的方向，故以更小的磁場(比如，小于100奧斯 特)進(jìn)行磁飽和。伴隨該情況，同樣對于用于旋轉(zhuǎn)法拉第旋轉(zhuǎn)角的可變磁場，小磁力便可。 于是，可以更小的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。
(4)上述法拉第轉(zhuǎn)子為稀土類鐵榴石單晶體，上述固定磁場的施加方向相對上述 法拉第轉(zhuǎn)子的〈211〉方向在5 20度的范圍內(nèi)，上述可變磁場的施加方向為法拉第轉(zhuǎn)子的 〈111〉方向。對于小于5度的范圍，損耗大,如果大于20度,則飽和磁場大于150奧斯特。 于是，如果所要求的規(guī)格嚴(yán)格，則可采用該范圍。
(5)可包括設(shè)置于上述光軸上的旋轉(zhuǎn)角補償用法拉第轉(zhuǎn)子以及用于設(shè)定該旋轉(zhuǎn)角 補償用法拉第轉(zhuǎn)子的法拉第旋轉(zhuǎn)角的磁場施加機構(gòu)，按照下述方式設(shè)定上述法拉第轉(zhuǎn)子的 法拉第旋轉(zhuǎn)角與上述轉(zhuǎn)角補償用法拉第轉(zhuǎn)子的法拉第旋轉(zhuǎn)角，該方式為在上述可變磁場 為零時，從上述光輸入輸出部而輸入的入射光通過上述反射體而反射，返回的反射光從上 述輸入輸出部以100%被輸出或遮擋。如此構(gòu)成，即使通過構(gòu)成光衰減部的單獨的法拉第轉(zhuǎn) 子無法獲得所希望的法拉第旋轉(zhuǎn)角范圍時，仍可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定旋轉(zhuǎn)角補償用法拉第轉(zhuǎn)子的法 拉第旋轉(zhuǎn)角，通過反射型可變光衰減器整體獲得所希望的特性。
發(fā)明的效果
按照本發(fā)明，可使實現(xiàn)法拉第轉(zhuǎn)子的磁飽和的機構(gòu)整體尺寸減小、簡化，伴隨該情 況，還可簡化施加可變磁場的結(jié)構(gòu)。另外，在法拉第轉(zhuǎn)子采用稀土類鐵榴石單晶體的場合， 法拉第轉(zhuǎn)子的磁飽和方向為法拉第轉(zhuǎn)子的〈211〉方向，可減小飽和磁場。由此，相對必須要 求防銹處理的稀土類磁鐵，產(chǎn)生飽和磁場的機構(gòu)可采用不必要求防銹處理的鐵氧體類的永久磁鐵。另外，由于飽和磁場小,故可變磁場也小,作為產(chǎn)生可變磁場的機構(gòu),不必要求采用透磁率高的材料的磁回路，可提供小型的價格低的反射可變光衰減器。


圖1為表不已有例子的圖2為說明反射型可變光衰減器的動作原理的圖3為表示反射型可變光衰減器的優(yōu)選的一個實施方式的圖4(a)為說明法拉第轉(zhuǎn)子的磁場的施加方向的圖，圖4(b)為說明根據(jù)固定磁場 Hl、可變磁場H2確定法拉第旋轉(zhuǎn)角的圖5為表示為了使法拉第轉(zhuǎn)子磁飽和而施加的磁場和損耗的關(guān)系的曲線圖6為表不可變磁場與固定磁場的合成旋轉(zhuǎn)角的關(guān)系的曲線圖7為說明法拉第轉(zhuǎn)子20和旋轉(zhuǎn)角補償用法拉第轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)方向的組合的圖；
圖8為表示相對〈211〉方向的角度的飽和磁場和最大衰減量的關(guān)系的曲線圖。
具體實施方式
下相對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行說明。圖3表示本發(fā)明的反射型可變光衰減器 10的優(yōu)選的一個實施方式。本實施方式的反射型可變光衰減器10按照下述順序進(jìn)行配置， 由圖示省略的雙芯套圈構(gòu)成的輸入輸出口相對的方式設(shè)置雙折射元件11，沿在該雙折射元件11的后側(cè)，從輸入口(輸入光纖)射入的入射光行進(jìn)的方向依次地設(shè)置旋轉(zhuǎn)角補償用法拉第轉(zhuǎn)子12、光收斂性的透鏡13、可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14、反射體15。
圖示省略的雙芯套圈可采用與圖1所示的現(xiàn)有類型相同的結(jié)構(gòu)。即，如果入射光的行進(jìn)方向為z方向，與該z方向相垂直的水平方向為X方向、垂直方向為y方向，貝1J輸入光纖和輸出光纖按照與X方向平行并列的方式設(shè)置，其前端安裝于雙芯套圈上，指定輸入輸出口的位置。雙折射元件11由金紅石單晶體構(gòu)成，具有作為偏振件和檢偏鏡的功能。該雙折射元件11可采用與在專利文獻(xiàn)I等中公開的現(xiàn)有類型基本相同的類型。透鏡13也采用凸透鏡等，在其焦點位置設(shè)置反射體15。它們的基本結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的相同，其具體說明省略。
旋轉(zhuǎn)角補償用法拉第轉(zhuǎn)子12插入而設(shè)置于圓筒狀的永久磁鐵17的在軸向形成的通孔內(nèi)，通過其永久磁鐵17的磁力發(fā)生磁飽和。在沒有可變磁場的單調(diào)增加型的光衰減器中，在旋轉(zhuǎn)角補償用法拉第轉(zhuǎn)子12和法拉第轉(zhuǎn)子20中往復(fù)的光的偏振波面旋轉(zhuǎn)90度后， 在雙折射元件11中進(jìn)行100%耦合，輸出到輸出口。
這里，在本發(fā)明中，可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14的組成元件像下述這樣構(gòu)成。即，與現(xiàn)有的相同，首先按照與入射光行進(jìn)的光路相垂直的方式設(shè)置扁平矩形狀的法拉第轉(zhuǎn)子20。
另外，采用下述的結(jié)構(gòu)，其中，從與法拉第轉(zhuǎn)子20相垂直的兩個方向施加固定磁場和可變磁場的合成磁場。此外，固定磁場Hl為用于使法拉第轉(zhuǎn)子20磁飽和的磁場,按照在法拉第轉(zhuǎn)子20的面內(nèi)方向施加的方式設(shè)定；可變磁場H2為用于控制法拉第轉(zhuǎn)子20的法拉第旋轉(zhuǎn)角的磁場，按照在法拉第轉(zhuǎn)子20的光軸方向(z方向)施加的方式設(shè)定(參照圖4(a))。法拉第旋轉(zhuǎn)角通過合成旋轉(zhuǎn)角α確定，該合成旋轉(zhuǎn)角α根據(jù)固定磁場Hl和可變磁場H2的合成磁場確定，法拉第旋轉(zhuǎn)角可通過改變可變磁場H2的強度而控制(參照圖 4(b))。
在用于外加各磁場的具體的結(jié)構(gòu)中，在法拉第轉(zhuǎn)子20的水平方向左右兩側(cè)設(shè)置 一對永久磁鐵21。該對永久磁鐵21為平板狀，與法拉第轉(zhuǎn)子20的側(cè)面相對的整個面為S 極或N極。于是，一個永久磁鐵21的與法拉第轉(zhuǎn)子20的相對面為N極，另一永久磁鐵21 的相對面為S極，在一對永久磁鐵21之間產(chǎn)生的固定磁場Hl在法拉第轉(zhuǎn)子20的面內(nèi)方向 被施加。
根據(jù)附圖可以清楚得知，一對永久磁鐵21設(shè)置于法拉第轉(zhuǎn)子20的側(cè)面外側(cè)，由 此，無論設(shè)置于哪個位置，均位于入射光、反射光的光路之外。于是，永久磁鐵21可接近而 設(shè)置于法拉第轉(zhuǎn)子20上。即使通過小的磁力，仍使法拉第轉(zhuǎn)子20實現(xiàn)磁飽和。由此，在本 實施方式中，可采用磁力小的鐵氧體類的永久磁鐵而構(gòu)成。由于鐵氧體類的永久磁鐵不生 銹，故也可不進(jìn)行防銹處理，另外價格低，容易以低價格進(jìn)行可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14、進(jìn)而 制造反射型可變光衰減器10。
另外，由于通過永久磁鐵21而施加于法拉第轉(zhuǎn)子20上的偏置磁場小，故即使通過 小的可變磁場H2，仍可按照充分的量使法拉第旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)。于是，本實施方式通過由空芯線 圈構(gòu)成的螺線管22，對法拉第轉(zhuǎn)子20施加可變磁場H2。即，在圓筒狀的螺線管22的內(nèi)部 空間內(nèi)，按照其螺線管22的軸心和法拉第轉(zhuǎn)子20的光軸一致的方式設(shè)置法拉第轉(zhuǎn)子20。 由此，如果電流流過螺旋管22，由于在螺旋管22的內(nèi)部空間內(nèi)沿軸心而產(chǎn)生磁場，故可在 法拉第轉(zhuǎn)子20的光軸(z方向)施加磁場。此外，可通過控制對螺旋管22的通電量，控制 可變磁場H2的磁場的強度。另外，在本實施方式中，由于永久磁鐵21接近設(shè)置于法拉第轉(zhuǎn) 子20上，故其永久磁鐵21也設(shè)置于螺線管22的內(nèi)部空間內(nèi)。
由于用于施加可變磁場H2的機構(gòu)可通過由空芯線圈形成的螺線管22實現(xiàn)，故像 現(xiàn)有那樣的透磁率高的磁芯也是不需要的，還伴隨有可減小通電量的情況，用于施加可變 磁場H2的磁場發(fā)生機構(gòu)也可為小型而簡單的結(jié)構(gòu)，并且特別的防銹處理也是不需要的。
于是，由于固定磁場和可變磁場中的任意者產(chǎn)生小磁場，由基于小磁場的合成磁 場使法拉第轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)，故可變磁場的磁力的控制、調(diào)整也可瞬間地進(jìn)行，在反 射型可變光衰減器10中，可進(jìn)行更加高速的反應(yīng)。另外，由于可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14采用 下述的結(jié)構(gòu)，其中，如上所述，用于施加構(gòu)成偏置磁場的固定磁場Hl的永久磁鐵21接近而 設(shè)置于法拉第轉(zhuǎn)子20上，按照覆蓋該法拉第轉(zhuǎn)子20和永久磁鐵21的周圍的方式設(shè)置螺旋 管22，故其整體的外形尺寸形狀與螺旋管22的外形一致，這樣，整體尺寸緊湊，謀求整體尺 寸的減小。另外，由于可減小通電量，故反射型可變光衰減器10的耗電量也可降低。
本實施方式的反射型可變光衰減器10的動作原理，基本與采用圖2而說明的現(xiàn)有 基本相同。即，雖然用于施加可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14中的固定磁場Hl和可變磁場H2的 機構(gòu)不同于過去，但是，由此，法拉第轉(zhuǎn)子20的法拉第旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)，形成所需的法拉第旋轉(zhuǎn) 角。由此,可從輸出口 100%地輸出反射光，或不完全地輸出，或者通過它們的中間的適合的 裳減量而輸出。
另外，在本實施方式中，法拉第轉(zhuǎn)子采用稀土類鐵榴石單晶體，如圖4(a)所示，按 照下述方式設(shè)定，即通過永久磁鐵21而施加于法拉第轉(zhuǎn)子20上的固定磁場Hl (偏置磁場) 的方向為法拉第轉(zhuǎn)子的〈211〉方向，通過螺旋管22而施加的可變磁場H2的方向為法拉第轉(zhuǎn)子的〈111〉方向。即，關(guān)于構(gòu)成法拉第轉(zhuǎn)子的稀土類鐵榴石單晶體，對作為與光線方向相垂直的方向的面內(nèi)方向的飽和磁場強度進(jìn)行調(diào)查時，此時可確認(rèn)〈211〉方向最小。于是，按照固定磁場Hl在飽和磁場強度小的〈211〉方向施加的方式調(diào)整，由此，永久磁鐵21的磁力可更小，可為更小的尺寸。另外，可伴隨該情況，由可變磁場H2產(chǎn)生的磁力也較小。
圖5(a)表不在〈211〉方向施加面內(nèi)磁場的場合的磁場-散射損耗特性，圖5(b)表不在〈110〉方向施加面內(nèi)磁場的場合的磁場-散射損耗特性。由于如果被稱之為散射損耗 (AL)為O則發(fā)生磁性飽和，故在〈211〉方向的類型的場合，可確認(rèn)如果在-10°C 75°C的通常的使用環(huán)境中，具有100奧斯特的磁場的強度，則發(fā)生磁性飽和。相對該情況，在〈110〉 方向的場合，在75°C的高溫的環(huán)境中，以100奧斯特的磁場強度發(fā)生磁性飽和，如果考慮室溫(25°C )、-10度的低溫度的環(huán)境，則必須要求300奧斯特。
圖6表不構(gòu)成偏置磁場的固定磁場Hl相對分別為100奧斯特時和300奧斯特時的可變磁場H2的合成旋轉(zhuǎn)角的特性。當(dāng)然，在固定磁場Hl =可變磁場H2時,合成旋轉(zhuǎn)角為45度，固定磁場Hl越小，合成旋轉(zhuǎn)角相對可變磁場的變化量越大。換言之，為了使合成旋轉(zhuǎn)角的角度范圍相同，固定磁場Hl越小，使可變磁場H2的變化范圍越小即可。
于是，通過像本實施方式那樣，形成在〈211 〉方向施加固定磁場Hl的結(jié)構(gòu)，與在 <110>方向的場合施加固定磁場Hl的場合相比較，可將由永久磁鐵21和螺線管22的相應(yīng)的磁場發(fā)生機構(gòu)產(chǎn)生的磁力抑制在較小程度。
在上述實施方式中，固定磁場Hl的磁場施加方向為〈211〉方向，但是，可相對 〈211〉方向，在5 20度的范圍內(nèi)。S卩，對于〈211〉方向，由于像上述那樣飽和磁場小便可，故優(yōu)選，但是，在磁場位移通路中具有困難軸，消光比劣化。具體來說，最大衰減量小于 30dB。于是，具有根據(jù)所要求的規(guī)格，無法使用到〈211〉方向的情況。另一方面，像實現(xiàn)的那樣,在〈110〉方向的場合,飽和磁場大的場合的消光比不劣化。于是,在〈211〉方向 〈110〉 方向之間改變磁場的施加方向的角度，對法拉第轉(zhuǎn)子施加固定磁場，測定此時的插入損耗 (飽和磁場)與消光比(最大衰減量)。于是，針對飽和磁場，獲得圖8(a)所示的結(jié)果，關(guān)于最大衰減量，獲得圖8(b)所示的結(jié)果。
由圖可清楚得知，如果所要求的規(guī)格在-10°C 75°C的溫度范圍內(nèi)，插入損耗小于永久磁鐵的磁場的150奧斯特,則相對〈211〉方向的角度小于20度,構(gòu)成上限。同樣,在要求小于100奧斯特的場合，15度以下(更加確實說，10度以下)為優(yōu)選的范圍內(nèi)。另一方面，在要求消光比(最大衰減量)大于30dB的規(guī)格的場合,相對〈211〉方向的角度大于 5度這一點構(gòu)成下限。于是，相對上述〈211〉方向，5 20度的范圍為更良好的范圍。
標(biāo)號的說明
標(biāo)號10表示反射型可變光衰減器；
標(biāo)號11表示雙折射元件；
標(biāo)號12表示旋轉(zhuǎn)角補償用法拉第轉(zhuǎn)子
標(biāo)號13表不透鏡；
標(biāo)號14表示可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；
標(biāo)號15表不反射體；
標(biāo)號20表不法拉第轉(zhuǎn)子；
標(biāo)號21表不永久磁鐵；
標(biāo)號22表不螺線管。
權(quán)利要求
1.一種反射型可變光衰減器，其沿光軸依次設(shè)置光輸入輸出部、具有法拉第轉(zhuǎn)子的光衰減機構(gòu)部、反射體， 上述光衰減機構(gòu)部包括永久磁鐵，該永久磁鐵對上述法拉第轉(zhuǎn)子的面內(nèi)方向施加固定磁場，以便實現(xiàn)磁飽和；以及可變磁場發(fā)生機構(gòu)，該可變磁場發(fā)生機構(gòu)對上述法拉第轉(zhuǎn)子的光軸方向施加可變磁場； 上述永久磁鐵通過與上述法拉第轉(zhuǎn)子的光軸相交叉的方向的側(cè)面相對來設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射型可變光衰減器，其特征在于，上述永久磁鐵為鐵氧體類永久磁鐵， 上述可變磁場發(fā)生機構(gòu)為空芯線圈， 在上述空芯線圈的內(nèi)部空間內(nèi)部設(shè)置上述法拉第轉(zhuǎn)子和上述永久磁鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反射型可變光衰減器，其特征在于，上述法拉第轉(zhuǎn)子為稀土類鐵榴石單晶體，上述固定磁場的施加方向為上述法拉第轉(zhuǎn)子的〈211〉方向，上述可變磁場的施加方向為法拉第轉(zhuǎn)子的〈111〉方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反射型可變光衰減器，其特征在于，上述法拉第轉(zhuǎn)子為稀土類鐵榴石單晶體，上述固定磁場的施加方向相對上述法拉第轉(zhuǎn)子的〈211〉方向在5 20度的范圍內(nèi)，上述可變磁場的施加方向為法拉第轉(zhuǎn)子的〈111〉方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任意一項所述的反射型可變光衰減器，其特征在于，包括設(shè)置于上述光軸上的旋轉(zhuǎn)角補償用法拉第轉(zhuǎn)子以及用于設(shè)定該旋轉(zhuǎn)角補償用法拉第轉(zhuǎn)子的法拉第旋轉(zhuǎn)角的磁場施加機構(gòu)， 按照下述方式設(shè)定上述法拉第轉(zhuǎn)子的法拉第旋轉(zhuǎn)角與上述轉(zhuǎn)角補償用法拉第轉(zhuǎn)子的法拉第旋轉(zhuǎn)角，該方式為，在上述可變磁場為零時，從上述光輸入輸出部而輸入的入射光通過上述反射體而反射，返回的反射光從上述輸入輸出部以100%被輸出或遮擋。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使法拉第轉(zhuǎn)子磁飽和的機構(gòu)等小型化、簡化的可變光衰減器。該可變光衰減器沿光軸依次設(shè)置光輸入輸出口、雙折射元件(11)、可變偏振波旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(14)、反射體(15)?？勺兤癫ㄐD(zhuǎn)機構(gòu)包括永久磁鐵(21)，該永久磁鐵對法拉第轉(zhuǎn)子(20)的面內(nèi)方向施加固定磁場，以便實現(xiàn)磁飽和；以及螺旋管(22)，其對法拉第轉(zhuǎn)子的光軸方向施加可變磁場。另外，永久磁鐵的固定磁場在容易磁飽和的<211>方向施加。由此，可通過1000e左右的小磁場實現(xiàn)飽和，永久磁鐵可采用磁力弱的鐵氧體類，可變磁場小也無妨，因此可通過空芯的線圈而實現(xiàn)。
文檔編號G02B27/28GK103003738SQ20118003533
公開日2013年3月27日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者小野博章, 中田英則, 河合博貴, 大田猶子, 中村太郎 申請人:Fdk株式會社