JP2021021833A - Isolator and optical transmitter - Google Patents

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Abstract

To reduce unnecessary reflection at a terminal of a waveguide.SOLUTION: An isolator 10 includes, on a substrate 50, a first waveguide 20 and a second waveguide 30 that are located at least partially side by side along a substrate surface. The first waveguide 20 and the second waveguide 30 include a first core 21 and a second core 31, respectively. The first waveguide 20 has ports 211, 212 through which electromagnetic waves are input and output to and from a first end 201 and a second end 202. The second waveguide 30 has a first portion 30a at which an electromagnetic fields are combined in a near field with the first waveguide 20, and second portions 30b, 30c at which the electromagnetic fields are not combined in the near field with the first waveguide. The second waveguide 30 has a non-reciprocal member 32 that is in contact with at least part of the second core 31 of the first portion 30a. The non-reciprocal member 32 is further in contact with at least parts of the second core 31 of the second portions 30b, 30c.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、アイソレータ及び光送信機に関する。 The present disclosure relates to isolators and optical transmitters.

従来、導波路型のアイソレータが提案されている(例えば、特許文献1参照)。例えば、特許文献1には、2つの三分岐光結合器の間に二本の導波路を有し、一方の導波路に90°の相反移相器を含み、他方の導波路に90°の非相反移相器を含むマッハツェンダ干渉計で構成される干渉計型光アイソレータが開示されている。 Conventionally, a waveguide type isolator has been proposed (see, for example, Patent Document 1). For example, Patent Document 1 has two waveguides between two three-branch optical couplers, one of which contains a 90 ° reciprocal phase shifter and the other of which has a 90 ° reciprocal phaser. An interferometer-type optical isolator composed of a Mach-Zehnder interferometer including a non-reciprocal phase shifter is disclosed.

特開2003−302603号公報JP-A-2003-302603

しかしながら、導波路型のアイソレータにおいて、導波路の終端で入射光の反射が発生すると、反射光が戻り光となり、光源の損傷等の不具合が生じることがある。導波路の端部における反射は、できる限り低減できることが好ましい。 However, in a waveguide type isolator, when reflection of incident light occurs at the end of the waveguide, the reflected light becomes return light, which may cause problems such as damage to the light source. It is preferable that the reflection at the end of the waveguide can be reduced as much as possible.

したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、導波路の終端での不要な反射を低減することができるアイソレータ及び光送信機を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention made by paying attention to these points is to provide an isolator and an optical transmitter capable of reducing unnecessary reflection at the end of a waveguide.

本開示のアイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って少なくとも部分的に並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備える。前記第1導波路は第1コアを含み、前記第2導波路は第2コアを含み、前記第1コア及び前記第2コアは、誘電体により囲まれる。前記第1導波路は、第1端と第2端とを有し、前記第1端及び前記第2端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第2導波路は、前記第1導波路と互いに沿う第1部分と、前記第1部分に含まれない第2部分とを有する。前記第2導波路は、前記第1部分の前記第2コアの少なくとも一部に接する非相反性部材を有する。前記非相反性部材は、前記第2部分の前記第2コアの少なくとも一部にさらに接する。 The isolator of the present disclosure includes a first waveguide and a second waveguide located at least partially aligned with the substrate surface on a substrate having a substrate surface. The first waveguide includes a first core, the second waveguide includes a second core, and the first core and the second core are surrounded by a dielectric. The first waveguide has a first end and a second end, and each of the first end and the second end has a port for input / output of electromagnetic waves. The second waveguide has a first portion along the first waveguide and a second portion not included in the first portion. The second waveguide has a non-reciprocal member in contact with at least a part of the second core of the first portion. The non-reciprocal member further contacts at least a part of the second core of the second portion.

本開示の光送信機は、光源と、光変調器と、アイソレータとを備える。前記光変調器は、送信すべき信号に基づいて、前記光源から射出された光を変調する。前記アイソレータは、前記光源よりも下流側に配置される。前記アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って少なくとも部分的に並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備える。前記第1導波路は第1コアを含み、前記第2導波路は第2コアを含み、前記第1コア及び前記第2コアは、誘電体により囲まれる。前記第1導波路は、第1端に前記光源からの光が入力される第1ポートを有し、前記第1端と異なる第2端に前記光源からの光が出力される第2ポートを有する。前記第2導波路は、前記第1導波路と互いに沿う第1部分と、前記第1部分に含まれない第2部分とを有する。前記第2導波路は、前記第1部分の前記第2コアの少なくとも一部に接する非相反性部材を有する。前記非相反性部材は、前記第2部分の前記第2コアの少なくとも一部にさらに接する。 The optical transmitter of the present disclosure includes a light source, an optical modulator, and an isolator. The light modulator modulates the light emitted from the light source based on the signal to be transmitted. The isolator is arranged on the downstream side of the light source. The isolator includes a first waveguide and a second waveguide that are located at least partially aligned with the substrate surface on a substrate having a substrate surface. The first waveguide includes a first core, the second waveguide includes a second core, and the first core and the second core are surrounded by a dielectric. The first waveguide has a first port at which light from the light source is input at the first end, and a second port at which light from the light source is output at a second end different from the first end. Have. The second waveguide has a first portion along the first waveguide and a second portion not included in the first portion. The second waveguide has a non-reciprocal member in contact with at least a part of the second core of the first portion. The non-reciprocal member further contacts at least a part of the second core of the second portion.

本開示の光送信機は、光源と、駆動部と、アイソレータとを備える。前記駆動部は、送信すべき信号に基づいて前記光源を駆動する。前記アイソレータは、前記光源の光の出射側に配置される。前記アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って少なくとも部分的に並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備える。前記第1導波路は第1コアを含み、前記第2導波路は第2コアを含み、前記第1コア及び前記第2コアは、誘電体により囲まれ、前記第1導波路は、第1端に前記光源からの光が入力される第1ポートを有し、前記第1端と異なる第2端に前記光源からの光が出力される第2ポートを有する。前記第2導波路は、前記第1導波路と互いに沿う第1部分と、前記第1部分に含まれない第2部分とを有する。前記第2導波路は、前記第1部分の前記第2コアの少なくとも一部に接する非相反性部材を有する。前記非相反性部材は、前記第2部分の前記第2コアの少なくとも一部にさらに接する。 The optical transmitter of the present disclosure includes a light source, a drive unit, and an isolator. The drive unit drives the light source based on a signal to be transmitted. The isolator is arranged on the light emitting side of the light source. The isolator includes a first waveguide and a second waveguide that are located at least partially aligned with the substrate surface on a substrate having a substrate surface. The first waveguide includes a first core, the second waveguide includes a second core, the first core and the second core are surrounded by a dielectric, and the first waveguide is a first core. It has a first port at which light from the light source is input, and a second port at which light from the light source is output at a second end different from the first end. The second waveguide has a first portion along the first waveguide and a second portion not included in the first portion. The second waveguide has a non-reciprocal member in contact with at least a part of the second core of the first portion. The non-reciprocal member further contacts at least a part of the second core of the second portion.

本発明の実施形態によれば、導波路の終端での不要な反射を低減することができるアイソレータ及び光通信器を提供することができる。 According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an isolator and an optical communication device capable of reducing unnecessary reflection at the end of a waveguide.

一実施形態に係るアイソレータの斜視図である。It is a perspective view of the isolator which concerns on one Embodiment. 図1のアイソレータの平面図である。It is a top view of the isolator of FIG. 図2のA−A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 第1方向に進む電磁波に対する結合係数を示すグラフである。It is a graph which shows the coupling coefficient with respect to the electromagnetic wave traveling in the 1st direction. 第2方向に進む電磁波に対する結合係数を示すグラフである。It is a graph which shows the coupling coefficient with respect to the electromagnetic wave traveling in the 2nd direction. 他の実施形態に係るアイソレータの断面図である。It is sectional drawing of the isolator which concerns on another embodiment. 一実施形態に係る光送信機の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the optical transmitter which concerns on one Embodiment. 他の実施形態に係る光送信機の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the optical transmitter which concerns on other embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法、比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The figures used in the following description are schematic. The dimensions, ratios, etc. on the drawings do not always match the actual ones.

図1〜3に示されるように、一実施形態に係るアイソレータ10は、基板50と、第1導波路20と、第2導波路30とを備える。第1導波路20と第2導波路30とは、基板50の基板面50a(図3参照)に沿って配置される。第1導波路20と第2導波路30とは、少なくとも部分的に近接して平行に並んでいる。 As shown in FIGS. 1 to 3, the isolator 10 according to the embodiment includes a substrate 50, a first waveguide 20, and a second waveguide 30. The first waveguide 20 and the second waveguide 30 are arranged along the substrate surface 50a (see FIG. 3) of the substrate 50. The first waveguide 20 and the second waveguide 30 are arranged in parallel at least partially close to each other.

以下の説明のためx軸方向、y軸方向及びz軸方向が、それぞれ定義される。図1〜3に示すように、x軸方向は、第1導波路20の延在する方向とする。x軸の正の方向は、第1導波路20の一方の端部(後述する第1端201)から他方の端部(後述する第2端202)へ向かう方向とする。y軸方向は、基板50の基板面50aに沿う方向であって、x軸方向と交差する方向とする。y軸方向は、x軸方向と略直交してよい。y軸の正の方向は、第1導波路20からみて第2導波路30の位置する側へ向かう方向とする。z軸方向は、基板面50aに垂直な方向である。z軸方向は、x軸方向及びy軸方向と直交する。z軸の正の方向は、基板50から見て第1導波路20及び第2導波路30が配置された側の方向とする。 For the following explanation, the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction are defined, respectively. As shown in FIGS. 1 to 3, the x-axis direction is the extending direction of the first waveguide 20. The positive direction of the x-axis is the direction from one end of the first waveguide 20 (first end 201 described later) to the other end (second end 202 described later). The y-axis direction is a direction along the substrate surface 50a of the substrate 50 and intersects with the x-axis direction. The y-axis direction may be substantially orthogonal to the x-axis direction. The positive direction of the y-axis is the direction toward the side where the second waveguide 30 is located as viewed from the first waveguide 20. The z-axis direction is a direction perpendicular to the substrate surface 50a. The z-axis direction is orthogonal to the x-axis direction and the y-axis direction. The positive direction of the z-axis is the direction on the side where the first waveguide 20 and the second waveguide 30 are arranged when viewed from the substrate 50.

以下に、アイソレータ10の各構成要素がより詳細に説明される。 Each component of the isolator 10 will be described in more detail below.

基板50は種々の材料により構成されうる。例えば、基板50は、金属の導体、シリコン等の半導体、ガラス、又は樹脂等を含む材料から選択された材料により構成されてよい。基板50は、種々の形状を採りうる。例えば、基板50は、x軸方向及びy軸方向に延びる2辺を有し、x軸方向に長い矩形状としうる。 The substrate 50 can be made of various materials. For example, the substrate 50 may be made of a material selected from a material including a metal conductor, a semiconductor such as silicon, glass, or a resin. The substrate 50 can take various shapes. For example, the substrate 50 has two sides extending in the x-axis direction and the y-axis direction, and may have a rectangular shape long in the x-axis direction.

基板50の基板面50aの上には、第1導波路20及び第2導波路30に共通な、第1クラッド61が形成される。第1クラッド61の上面61a上には、第1コア21、第2コア31、及び、非相反性部材32が配置される。非相反性部材32は、第2コア31に接して配置されている。 On the substrate surface 50a of the substrate 50, a first clad 61 common to the first waveguide 20 and the second waveguide 30 is formed. A first core 21, a second core 31, and a non-reciprocal member 32 are arranged on the upper surface 61a of the first clad 61. The non-reciprocal member 32 is arranged in contact with the second core 31.

図3に示すように、第1コア21、第2コア31及び非相反性部材32は、第1クラッド61上に形成された第2クラッド62によって周囲及び上部を覆われている。第1クラッド61及び第2クラッド62は、纏めてクラッド60と呼ぶことができる。第1コア21、第2コア31及び非相反性部材32は、クラッド60に囲まれている。第1導波路20は、第1コア21と第1コア21に近接する部分のクラッド60とを含む。第2導波路30は、第2コア31及び非相反性部材32と、第2コア31及び非相反性部材32に近接する部分のクラッド60とを含む。 As shown in FIG. 3, the first core 21, the second core 31, and the non-reciprocal member 32 are peripherally and upperly covered with a second clad 62 formed on the first clad 61. The first clad 61 and the second clad 62 can be collectively referred to as a clad 60. The first core 21, the second core 31, and the non-reciprocal member 32 are surrounded by a clad 60. The first waveguide 20 includes a first core 21 and a clad 60 in a portion close to the first core 21. The second waveguide 30 includes a second core 31 and a non-reciprocal member 32, and a clad 60 in a portion close to the second core 31 and the non-reciprocal member 32.

第1コア21、第2コア31及びクラッド60は、誘電体を含んで構成されてよい。第1コア21及び第2コア31は、誘電体線路ともいう。第1コア21及び第2コア31の比誘電率は、クラッド60の比誘電率よりも高くされてよい。クラッド60を構成する第1クラッド61と第2クラッド62とは、同一の誘電体材料で構成されてよい。第1クラッド61と第2クラッド62とは、一体に構成されてよい。第1クラッド61と第2クラッド62とが一体に構成される場合、アイソレータ10の形成が容易になりうる。第1コア21、第2コア31、及び、クラッド60の比誘電率は、空気の比誘電率よりも高くされてよい。第1コア21、第2コア31、及び、クラッド60の比誘電率が、空気の比誘電率よりも高くされることで、第1導波路20及び第2導波路30からの電磁波の漏れが抑制されうる。結果として、アイソレータ10から外部に電磁波が放射されることによる損失が低減されうる。 The first core 21, the second core 31, and the clad 60 may be configured to include a dielectric. The first core 21 and the second core 31 are also referred to as dielectric lines. The relative permittivity of the first core 21 and the second core 31 may be higher than the relative permittivity of the clad 60. The first clad 61 and the second clad 62 constituting the clad 60 may be made of the same dielectric material. The first clad 61 and the second clad 62 may be integrally configured. When the first clad 61 and the second clad 62 are integrally formed, the isolator 10 can be easily formed. The relative permittivity of the first core 21, the second core 31, and the clad 60 may be higher than the relative permittivity of air. By making the relative permittivity of the first core 21, the second core 31, and the clad 60 higher than the relative permittivity of air, leakage of electromagnetic waves from the first waveguide 20 and the second waveguide 30 is suppressed. Can be done. As a result, the loss due to the emission of electromagnetic waves from the isolator 10 to the outside can be reduced.

第1コア21及び第2コア31は、例えば、シリコン(Si)で構成されてよい。クラッド60は、例えば、石英ガラス(SiO2)で構成されてよい。シリコン及び石英ガラスの比誘電率はそれぞれ、約12及び約2である。シリコンは、約1.2μm〜約6μmの近赤外波長を有する電磁波を低損失で伝搬させうる。第1コア21及び第2コア31は、シリコンで構成される場合、光通信で使用される1.3μm帯又は1.55μm帯の波長を有する電磁波を低損失で伝搬させうる。 The first core 21 and the second core 31 may be made of, for example, silicon (Si). The clad 60 may be made of, for example, quartz glass (SiO 2 ). The relative permittivity of silicon and quartz glass is about 12 and about 2, respectively. Silicon can propagate electromagnetic waves with near-infrared wavelengths of about 1.2 μm to about 6 μm with low loss. When the first core 21 and the second core 31 are made of silicon, electromagnetic waves having wavelengths in the 1.3 μm band or 1.55 μm band used in optical communication can be propagated with low loss.

第1コア21、第2コア31及びクラッド60の材料は、上記の材料に限られない。本開示のアイソレータ10としての機能が得られる範囲で、第1コア21、第2コア31及びクラッド60は、任意の材料を採用しうる。第2クラッド62の部分は、特定の材料の層を設けず空気(誘電体)であってもよい。 The materials of the first core 21, the second core 31 and the clad 60 are not limited to the above materials. Any material can be used for the first core 21, the second core 31, and the clad 60 as long as the function as the isolator 10 of the present disclosure can be obtained. The portion of the second clad 62 may be air (dielectric) without providing a layer of a specific material.

第1コア21及び第2コア31の比誘電率は、z軸方向に沿って一様に分布してよいし、z軸方向に沿って変化するように分布してもよい。例えば、第1コア21の比誘電率は、z軸方向の中央部で最も高くなり、第1クラッド61及び第2クラッド62に近づくにつれて低くなるように分布してよい。この場合、第1導波路20は、グレーデッド・インデックス型光ファイバと同様の原理で電磁波を伝搬させうる。 The relative permittivity of the first core 21 and the second core 31 may be uniformly distributed along the z-axis direction, or may be distributed so as to change along the z-axis direction. For example, the relative permittivity of the first core 21 may be distributed so as to be highest in the central portion in the z-axis direction and decrease as it approaches the first clad 61 and the second clad 62. In this case, the first waveguide 20 can propagate electromagnetic waves on the same principle as the graded index type optical fiber.

クラッド60に覆われた第1コア21及び第2コア31は、電磁波を伝搬させる。本開示において、電磁波は、種々の波長の電磁波を含みうる。電磁波の波長は、紫外光から赤外光までの光の帯域に含まれてよい。電磁波の波長が光の波長帯域に含まれる場合、アイソレータ10は、光アイソレータともいう。また、電磁波の帯域は、シリコンフォトニクスで使用される、波長1.55μm等の波長帯域であってよい。 The first core 21 and the second core 31 covered with the clad 60 propagate electromagnetic waves. In the present disclosure, electromagnetic waves may include electromagnetic waves of various wavelengths. The wavelength of the electromagnetic wave may be included in the band of light from ultraviolet light to infrared light. When the wavelength of the electromagnetic wave is included in the wavelength band of light, the isolator 10 is also referred to as an optical isolator. The electromagnetic wave band may be a wavelength band such as 1.55 μm, which is used in silicon photonics.

本実施形態に係る第1導波路20及び第2導波路30は、TEモードの電磁波を伝搬させることができる。伝搬方向に電界成分を持たない電磁波は、TEモードと呼ばれる。導波路において、TEモードの電磁波は、電界が基板50に対して水平方向に振動する。TEモードの電磁波は、TE波とも呼ばれる。アイソレータ10を利用する装置またはシステムにおいて、第1導波路20及び第2導波路30は、TEモードの電磁波を伝搬させるように設計されてよい。このため、アイソレータ10に入力される電磁波の偏波方向は、基板50に対して平行にしてよい。電磁波が光の場合、偏波方向は偏光方向とも呼ばれる。 The first waveguide 20 and the second waveguide 30 according to the present embodiment can propagate electromagnetic waves in TE mode. An electromagnetic wave having no electric field component in the propagation direction is called TE mode. In the waveguide, the electric field of the TE mode electromagnetic wave oscillates in the horizontal direction with respect to the substrate 50. Electromagnetic waves in TE mode are also called TE waves. In a device or system utilizing the isolator 10, the first waveguide 20 and the second waveguide 30 may be designed to propagate electromagnetic waves in TE mode. Therefore, the polarization direction of the electromagnetic wave input to the isolator 10 may be parallel to the substrate 50. When the electromagnetic wave is light, the polarization direction is also called the polarization direction.

第1導波路20及び第2導波路30は、シングルモードでの導波条件を満たしてよい。第1導波路20及び第2導波路30がシングルモードでの導波条件を満たす場合、第1導波路20及び第2導波路30を伝搬する信号の波形が崩れにくくなる。シングルモードでの導波条件を満たす第1導波路20及び第2導波路30を組み合わせたアイソレータ10は、光通信に適したものとなりうる。 The first waveguide 20 and the second waveguide 30 may satisfy the waveguide condition in the single mode. When the first waveguide 20 and the second waveguide 30 satisfy the waveguide condition in the single mode, the waveforms of the signals propagating through the first waveguide 20 and the second waveguide 30 are less likely to be distorted. The isolator 10 that combines the first waveguide 20 and the second waveguide 30 that satisfy the waveguide condition in the single mode may be suitable for optical communication.

第1導波路20は、第2導波路30と比較してx軸方向に長く延在する。第1導波路20は、直線状の形状とすることができる。第1導波路20は、直線状の形状に限られない。第1導波路20は屈曲した部分を有してよい。図1〜3に図示したアイソレータ10では、第1導波路20は、x軸方向に沿うものとして説明する。 The first waveguide 20 extends longer in the x-axis direction than the second waveguide 30. The first waveguide 20 can have a linear shape. The first waveguide 20 is not limited to a linear shape. The first waveguide 20 may have a bent portion. In the isolator 10 illustrated in FIGS. 1 to 3, the first waveguide 20 will be described as being along the x-axis direction.

第1導波路20は、x軸の負の方向の側及び正の方向の側それぞれに、第1端201及び第2端202を有する。第1導波路20は、第1端201及び第2端202に、それぞれ電磁波が入出力される第1ポート211及び第2ポート212を備える。第1ポート211から第1導波路20に入力される電磁波は、x軸に沿って第2ポート212に向けて進む。第2ポート212から第1導波路20に入力される電磁波は、x軸に沿って第1ポート211に向けて進む。第1ポート211及び第2ポート212はそれぞれ、第1コア21の端面として構成されてよいし、外部装置と接続され、電磁波を伝搬可能なカプラとして構成されてもよい。 The first waveguide 20 has a first end 201 and a second end 202 on the negative side and the positive side of the x-axis, respectively. The first waveguide 20 includes first port 211 and second port 212 to which electromagnetic waves are input and output, respectively, at the first end 201 and the second end 202. The electromagnetic wave input from the first port 211 to the first waveguide 20 travels toward the second port 212 along the x-axis. The electromagnetic wave input from the second port 212 to the first waveguide 20 travels toward the first port 211 along the x-axis. Each of the first port 211 and the second port 212 may be configured as an end face of the first core 21, or may be connected to an external device and configured as a coupler capable of propagating electromagnetic waves.

第2導波路30は、基板50の上において、基板面50aに沿って少なくとも部分的に第1導波路20に並んで位置する。第2導波路30は、第1部分30aと第2部分30b、30cとを含む。第1部分30aは、第1導波路20と互いに沿う部分である。第2導波路30の第1部分30aは、第1導波路20と平行になるようにx軸方向に沿う方向に直線状に配置される。第2導波路30の第1部分30aでは、第2コア31が、第1導波路20の第1コア21との間で近接場(エバネッセント場)の電磁界が結合しうる程度に、第1コア21に近接して位置する。 The second waveguide 30 is located on the substrate 50 at least partially along the substrate surface 50a alongside the first waveguide 20. The second waveguide 30 includes a first portion 30a and a second portion 30b, 30c. The first portion 30a is a portion along the first waveguide 20. The first portion 30a of the second waveguide 30 is arranged linearly in the direction along the x-axis direction so as to be parallel to the first waveguide 20. In the first portion 30a of the second waveguide 30, the first core 31 is such that the electromagnetic field in the proximity field (evanescent field) can be coupled to the first core 21 of the first waveguide 20 to the extent that the electromagnetic field can be coupled. It is located close to the core 21.

第2導波路30は、第1導波路20との間で近接場の電磁界が結合しない第2部分30b、30cを更に有する。第2部分30b、30cは、第2導波路30の第1部分30aに含まれない部分である。第2導波路30の第2部分30b、30cは、第2導波路30の長手方向において、第1部分30aの一方の側又は両方の側に位置してよい。図1〜3に示す例では、第2導波路30の第2部分30b、30cは、第1部分30aの両側に位置する。以下、第2導波路30の第2部分30b、30cは、第1部分30aの両側に位置するものとして説明する。第2部分30bは、第1部分30aのx軸の負の方向の側に位置する。第2部分30cは、第1部分30aのx軸の正の方向の側に位置する。 The second waveguide 30 further includes second portions 30b and 30c in which the electromagnetic field in the near field is not coupled to the first waveguide 20. The second portions 30b and 30c are portions not included in the first portion 30a of the second waveguide 30. The second portions 30b and 30c of the second waveguide 30 may be located on one side or both sides of the first portion 30a in the longitudinal direction of the second waveguide 30. In the example shown in FIGS. 1 to 3, the second portions 30b and 30c of the second waveguide 30 are located on both sides of the first portion 30a. Hereinafter, the second portions 30b and 30c of the second waveguide 30 will be described as being located on both sides of the first portion 30a. The second portion 30b is located on the negative side of the first portion 30a on the x-axis. The second portion 30c is located on the positive side of the first portion 30a on the x-axis.

第2導波路30の第2部分30b、30cは、第1部分30aの側で第1導波路20から乖離する方向へ屈曲している。すなわち、第2部分30b、30cは、y軸の正の方向を向くように屈曲している。第2導波路30の第1部分30aと第2部分30b、30cそれぞれとの間には、第1導波路20と結合した状態から結合していない状態へ遷移する部分が存在してよい。第1導波路20と結合した状態から結合していない状態へ遷移する部分は、第2部分30b、30cに含まれないとしてよい。 The second portions 30b and 30c of the second waveguide 30 are bent in a direction deviating from the first waveguide 20 on the side of the first portion 30a. That is, the second portions 30b and 30c are bent so as to face the positive direction of the y-axis. Between each of the first portion 30a and the second portions 30b and 30c of the second waveguide 30, there may be a portion that transitions from a state of being coupled to the first waveguide 20 to a state of not being coupled. The portion that transitions from the state of being coupled to the first waveguide 20 to the state of being uncoupled may not be included in the second portions 30b and 30c.

第2導波路30は、x軸の負の方向の側に位置する第2部分30b、及び正の方向の側に位置する第2部分30cのそれぞれに、第1端301及び第2端302を有する。言い換えれば、第2導波路30は、両端を有する。 The second waveguide 30 has a first end 301 and a second end 302 on the second portion 30b located on the negative side of the x-axis and the second portion 30c located on the positive side, respectively. Have. In other words, the second waveguide 30 has both ends.

第2導波路30の第1端301及び第2端302において、第2コア31は、先端に向けて先細の形状の端面を有することができる。言い換えれば、第2導波路30の第2コア31の両端は、先端に向かって径が小さくなる。第2コア31の先細の部分は、アイソレータ10を伝搬する電磁波の波長よりも長くすることができる。第1端301及び第2端302は、xy平面に平行な平面で切った断面が先細の形状となっている。第1端301及び第2端302は、さらに、z軸方向においても、先端に向けて幅が狭まってもよい。先細の形状は、先端に向けて径が細くなるテーパー形状と言い換えることができる。 At the first end 301 and the second end 302 of the second waveguide 30, the second core 31 can have an end face having a tapered shape toward the tip. In other words, both ends of the second core 31 of the second waveguide 30 have a smaller diameter toward the tip. The tapered portion of the second core 31 can be longer than the wavelength of the electromagnetic wave propagating in the isolator 10. The first end 301 and the second end 302 have a tapered cross section cut by a plane parallel to the xy plane. The width of the first end 301 and the second end 302 may be further narrowed toward the tip in the z-axis direction. The tapered shape can be rephrased as a tapered shape in which the diameter decreases toward the tip.

第1導波路20と第2導波路30との互いに沿う部分は、平行導波路ともいう。第1導波路20と第2導波路30との互いに沿う部分は、導波路間の近接場の電磁界が結合しうる。平行導波路で、第1導波路20と第2導波路30との互いに沿う部分の一方の導波路に入力された電磁波は、その導波路の中で伝搬する間に他方の導波路に移りうる。つまり、第1導波路20の中で伝搬する電磁波は、第2導波路30に移りうる。第2導波路30の中で伝搬する電磁波は、第1導波路20に移りうる。 The portion of the first waveguide 20 and the second waveguide 30 along each other is also referred to as a parallel waveguide. Electromagnetic fields in the near field between the waveguides can be coupled to the portions of the first waveguide 20 and the second waveguide 30 along each other. In a parallel waveguide, an electromagnetic wave input to one of the waveguides of the first waveguide 20 and the second waveguide 30 along each other can be transferred to the other waveguide while propagating in the waveguide. .. That is, the electromagnetic wave propagating in the first waveguide 20 can move to the second waveguide 30. The electromagnetic wave propagating in the second waveguide 30 can move to the first waveguide 20.

平行導波路において、一方の導波路から他方の導波路へ移る電磁波の割合を表すパラメータは、結合係数という。一方の導波路から他方の導波路へ電磁波が全く移らない場合、結合係数は0であるものとする。一方の導波路から他方の導波路へ全ての電磁波が移る場合、結合係数は1であるものとする。結合係数は、0以上且つ1以下の値でありうるものとする。結合係数は、各導波路の形状、各導波路間の距離、又は、導波路が互いに沿う長さ等に基づいて決定されうる。例えば、結合係数は、各導波路の形状が近似するほど高くなりうる。各導波路間の距離について、結合係数は、電磁波が導波路の中で伝搬する距離に応じて変化しうる。つまり、平行導波路において、導波路が延在する方向に沿った位置に応じて、結合係数は異なりうる。結合係数の極大値は、各導波路の形状又は各導波路間の距離等に基づいて決定されうる。結合係数の極大値は、1以下の値でありうる。 In a parallel waveguide, a parameter representing the ratio of electromagnetic waves moving from one waveguide to the other is called a coupling coefficient. If no electromagnetic wave is transferred from one waveguide to the other, the coupling coefficient is assumed to be zero. When all electromagnetic waves are transferred from one waveguide to the other, the coupling coefficient is assumed to be 1. The coupling coefficient can be a value of 0 or more and 1 or less. The coupling coefficient can be determined based on the shape of each waveguide, the distance between the waveguides, the length of the waveguides along each other, and the like. For example, the coupling coefficient can be higher as the shape of each waveguide approaches. For the distance between each waveguide, the coupling coefficient can vary depending on the distance the electromagnetic wave propagates in the waveguide. That is, in a parallel waveguide, the coupling coefficient may differ depending on the position along the direction in which the waveguide extends. The maximum value of the coupling coefficient can be determined based on the shape of each waveguide, the distance between each waveguide, and the like. The maximum value of the coupling coefficient can be a value of 1 or less.

平行導波路において、導波路が互いに沿う区間の始点における結合係数は0である。始点から、結合係数が極大値となる位置までの長さは、結合長ともいう。導波路が互いに沿う長さが結合長に等しい場合、導波路が互いに沿う区間の終点における結合係数は、極大値でありうる。結合長は、各導波路の形状又は各導波路間の距離等に基づいて決定されうる。 In a parallel waveguide, the coupling coefficient at the starting point of the section where the waveguides are along each other is 0. The length from the start point to the position where the bond coefficient reaches the maximum value is also called the bond length. If the length of the waveguides along each other is equal to the bond length, the bond coefficient at the end of the section along which the waveguides follow each other can be a local maximum. The bond length can be determined based on the shape of each waveguide, the distance between each waveguide, and the like.

第2導波路30において、第1導波路20から移ってきた電磁波は、第2導波路30の中でも第1導波路20の中と同じ方向に伝搬する。第2導波路30において、電磁波は第2コア31内を全反射を繰り返しながら第1端301又は第2端302へ向けて伝搬する。電磁波が第1端301又は第2端302に到達した場合、電磁波は、第1端301又は第2端302から放射されたり、第1端301又は第2端302で反射されて逆方向に進んだりしうる。 In the second waveguide 30, the electromagnetic wave transferred from the first waveguide 20 propagates in the same direction as in the first waveguide 20 in the second waveguide 30. In the second waveguide 30, the electromagnetic wave propagates in the second core 31 toward the first end 301 or the second end 302 while repeating total reflection. When the electromagnetic wave reaches the first end 301 or the second end 302, the electromagnetic wave is radiated from the first end 301 or the second end 302 or reflected by the first end 301 or the second end 302 and travels in the opposite direction. It can be radiant.

非相反性部材32は非相反性材料を含む。非相反性材料は、電磁波の伝搬方向によって異なる伝搬特性を有する材料である。非相反性部材32は、磁性体を含んで構成されてよい。一例として、非相反性部材32は、磁性体ナノ粒子がコンポジットされた誘電体、例えばナノグラニューラー材を用いることができる。非相反性部材40に採用される非相反性材料は、電磁波を吸収する性質を有してよい。 The non-reciprocal member 32 includes a non-reciprocal material. The non-reciprocal material is a material having different propagation characteristics depending on the propagation direction of the electromagnetic wave. The non-reciprocal member 32 may be configured to include a magnetic material. As an example, as the non-reciprocal member 32, a dielectric material in which magnetic nanoparticles are composited, for example, a nanogranular material can be used. The non-reciprocal material used for the non-reciprocal member 40 may have a property of absorbing electromagnetic waves.

非相反性部材32は、第2導波路30の第1部分30aの第2コア31に対して、y軸の正の方向の側に位置する。非相反性部材32は、第2導波路30の第1部分30aの第2コア31のx軸方向に沿う面の全体に渡り第2コア31に接してよい。あるいは、非相反性部材32は、第2コア31の一部に接してよい。非相反性部材32が、第2導波路30の第1部分30aで第2コア31に接することにより、後述するように第2導波路30は非相反性を有する。 The non-reciprocal member 32 is located on the positive side of the y-axis with respect to the second core 31 of the first portion 30a of the second waveguide 30. The non-reciprocal member 32 may be in contact with the second core 31 over the entire surface of the first portion 30a of the second waveguide 30 along the x-axis direction of the second core 31. Alternatively, the non-reciprocal member 32 may be in contact with a part of the second core 31. The non-reciprocal member 32 comes into contact with the second core 31 at the first portion 30a of the second waveguide 30, so that the second waveguide 30 has non-reciprocity as described later.

非相反性部材32は、第2導波路30の第2部分30b、30cの第2コア31の少なくとも一部にさらに接する。例えば、第2導波路30の第2部分30b、30cにおいて、第2コア31が、第2導波路30の延在する方向の周りに複数の側面を有する場合、非相反性部材32は、第2コア31の複数の側面の少なくとも一面に接してよい。 The non-reciprocal member 32 further contacts at least a part of the second core 31 of the second portions 30b and 30c of the second waveguide 30. For example, in the second portions 30b, 30c of the second waveguide 30, when the second core 31 has a plurality of sides around the extending direction of the second waveguide 30, the non-reciprocal member 32 is the second. It may touch at least one of the plurality of sides of the two cores 31.

非相反性部材32は、第2導波路30と接する面において、第2導波路30を伝搬する電磁波の一部を吸収する。第2導波路30を伝搬される電磁波の一部が、第2導波路30が非相反性部材32と接する界面において全反射するとき、その一部が非相反性部材32にエバネッセント波として滲み出す。この非相反性部材32に滲み出した電磁波は、非相反性部材32により少なくとも部分的に吸収される。 The non-reciprocal member 32 absorbs a part of the electromagnetic wave propagating in the second waveguide 30 at the surface in contact with the second waveguide 30. When a part of the electromagnetic wave propagating through the second waveguide 30 is totally reflected at the interface where the second waveguide 30 is in contact with the non-reciprocal member 32, a part of it exudes to the non-reciprocal member 32 as an evanescent wave. .. The electromagnetic wave exuded to the non-reciprocal member 32 is at least partially absorbed by the non-reciprocal member 32.

非相反性部材32は、第2導波路30の第2部分30b、30cに対して、第1端301及び第2端302を少なくとも部分的に覆うように接してよい。非相反性部材32が、第1端301及び第2端302を少なくとも部分的に覆うことにより、第1端301及び第2端302において、第2コア31を伝搬してきた電磁波が少なくとも部分的に吸収される。 The non-reciprocal member 32 may be in contact with the second portions 30b and 30c of the second waveguide 30 so as to cover at least a part of the first end 301 and the second end 302. The non-reciprocal member 32 covers the first end 301 and the second end 302 at least partially, so that the electromagnetic wave propagating through the second core 31 at the first end 301 and the second end 302 is at least partially covered. Be absorbed.

図1に示すように、第2導波路30の第2部分30b、30cの第2コア31は、非相反性部材32に埋設された構造とすることができる。非相反性部材32は、第2コア31と略等しいz方向の寸法を有する。この場合、非相反性部材32は、第2導波路30の第2部分30b、30cの側面に、全体に渡り接してよい。 As shown in FIG. 1, the second core 31 of the second portions 30b and 30c of the second waveguide 30 can have a structure embedded in the non-reciprocal member 32. The non-reciprocal member 32 has a dimension in the z direction substantially equal to that of the second core 31. In this case, the non-reciprocal member 32 may be in contact with the side surfaces of the second portions 30b and 30c of the second waveguide 30 as a whole.

第1ポート211を介して第1導波路20の第1端201から第1コア21に入力された電磁波は、x軸に沿って延在する第1導波路20の第1コア21の中で、第2端202に向けて伝搬する。第1端201から第2端202に向かう方向は、第1方向ともいう。第1コア21の中で伝搬する電磁波は、第1コア21の中で第2コア31と互いに沿う部分を第1方向に伝搬した距離に基づく結合係数に応じた割合で、第2コア31に移りうる。電磁波が第1コア21の中で第1方向に伝搬する場合の結合係数は、第1結合係数ともいう。 The electromagnetic wave input from the first end 201 of the first waveguide 20 to the first core 21 via the first port 211 is included in the first core 21 of the first waveguide 20 extending along the x-axis. , Propagate toward the second end 202. The direction from the first end 201 to the second end 202 is also referred to as the first direction. The electromagnetic wave propagating in the first core 21 reaches the second core 31 at a ratio according to the coupling coefficient based on the distance propagating in the first direction along the portion of the first core 21 along with the second core 31. Can move. The coupling coefficient when an electromagnetic wave propagates in the first direction in the first core 21 is also referred to as a first coupling coefficient.

第2ポート212を介して第1導波路20の第2端202から第1コア21に入力された電磁波は、x軸に沿って延在する第1導波路20の第1コア21の中で、第1端201に向けて伝搬する。第2端202から第1端201に向かう方向は、第2方向ともいう。第1コア21の中で伝搬する電磁波は、第1コア21の中で第2コア31と互いに沿う部分を第2方向に伝搬した距離に基づく結合係数に応じた割合で、第2コア31に移りうる。電磁波が第1コア21の中で第2方向に伝搬する場合の結合係数は、第2結合係数ともいう。 The electromagnetic wave input from the second end 202 of the first waveguide 20 to the first core 21 via the second port 212 is included in the first core 21 of the first waveguide 20 extending along the x-axis. , Propagate toward the first end 201. The direction from the second end 202 to the first end 201 is also referred to as a second direction. The electromagnetic wave propagating in the first core 21 reaches the second core 31 at a ratio according to the coupling coefficient based on the distance propagating in the second direction along the portion of the first core 21 along with the second core 31. Can move. The coupling coefficient when an electromagnetic wave propagates in the second direction in the first core 21 is also referred to as a second coupling coefficient.

第2導波路30の第2コア31が、y軸の正の方向側で非相反性部材32と接することにより、第2導波路30は、非相反性を有する。非相反性を有するとは、伝搬する電磁波が受ける効果が、電磁波の伝搬方向によって異なることを意味する。第2導波路30は、電磁波が第1方向に伝搬する場合と、電磁波が第2方向に伝搬する場合とで、異なる伝搬特性を有しうる。第2導波路30の伝搬特性が電磁波の伝搬方向に基づいて異なる場合、第1結合係数と第2結合係数とは互いに異なりうる。つまり、非相反性部材32は、第1結合係数と第2結合係数とを異ならせうる。 The second core 31 of the second waveguide 30 comes into contact with the non-reciprocal member 32 on the positive direction side of the y-axis, so that the second waveguide 30 has non-reciprocity. Having non-reciprocity means that the effect received by the propagating electromagnetic wave differs depending on the propagating direction of the electromagnetic wave. The second waveguide 30 may have different propagation characteristics depending on whether the electromagnetic wave propagates in the first direction or the electromagnetic wave propagates in the second direction. When the propagation characteristics of the second waveguide 30 are different based on the propagation direction of the electromagnetic wave, the first coupling coefficient and the second coupling coefficient can be different from each other. That is, the non-reciprocal member 32 can have a different first coupling coefficient and a second coupling coefficient.

非相反性部材32による第2導波路30の非相反性は、外部から磁場が加わることにより発現する。非相反性部材32に加えられる外部磁場の方向と、第2導波路30を伝搬する電磁波の偏波方向とは、互いに交差するように構成される。本実施形態において、第2導波路30を伝搬するTEモードの電磁波の偏波方向は、基板50の基板面50aに対して略平行(すなわち、y軸方向)となる。この場合、z軸方向の成分を有する外部磁場を印加することにより、非相反性部材32による非相反性が発現する。外部磁場の大きさが一定のとき、略z軸方向の外部磁場を印加することにより、非相反性が最も大きくなる。 The non-reciprocity of the second waveguide 30 by the non-reciprocal member 32 is manifested by the application of a magnetic field from the outside. The direction of the external magnetic field applied to the non-reciprocal member 32 and the polarization direction of the electromagnetic wave propagating in the second waveguide 30 are configured to intersect each other. In the present embodiment, the polarization direction of the electromagnetic wave in the TE mode propagating in the second waveguide 30 is substantially parallel to the substrate surface 50a of the substrate 50 (that is, in the y-axis direction). In this case, the non-reciprocity caused by the non-reciprocal member 32 is exhibited by applying an external magnetic field having a component in the z-axis direction. When the magnitude of the external magnetic field is constant, the non-reciprocity becomes the largest by applying the external magnetic field in the substantially z-axis direction.

非相反性部材32が強磁性体の場合、非相反性部材32は、外部磁場を加えなくとも非相反性を発現する。第2導波路30を伝搬する電磁波の偏波方向がy軸方向の場合、非相反性部材32は、磁化方向をz軸方向の成分を有するように配置される。好ましくは、非相反性部材32は、磁化方向を略z軸方向となるように配置される。 When the non-reciprocal member 32 is a ferromagnet, the non-reciprocal member 32 exhibits non-reciprocity without applying an external magnetic field. When the polarization direction of the electromagnetic wave propagating in the second waveguide 30 is the y-axis direction, the non-reciprocal member 32 is arranged so that the magnetization direction has a component in the z-axis direction. Preferably, the non-reciprocal member 32 is arranged so that the magnetization direction is substantially the z-axis direction.

平行導波路の一方の導波路が非相反性を有する場合、電磁波が第1方向に伝搬する場合の結合係数の極大値は、電磁波が第2方向に伝搬する場合の結合係数の極大値と異なりうる。例えば図4に示されるように、電磁波が第1方向に伝搬する場合における第1導波路20と第2導波路30との結合係数の極大値は、0に近い値となるように構成されうる。例えば図5に示されるように、電磁波が第2方向に伝搬する場合における第1導波路20と第2導波路30との結合係数の極大値は、1に近い値となるように構成されうる。電磁波の伝搬方向ごとに結合係数の極大値が異なることによって、電磁波の伝搬方向ごとに電磁波の透過率が異なりうる。図4及び図5において、横軸及び縦軸はそれぞれ、平行導波路における電磁波の進行距離、及び、結合係数を表す。 When one of the parallel waveguides has non-reciprocity, the maximum value of the coupling coefficient when the electromagnetic wave propagates in the first direction is different from the maximum value of the coupling coefficient when the electromagnetic wave propagates in the second direction. sell. For example, as shown in FIG. 4, the maximum value of the coupling coefficient between the first waveguide 20 and the second waveguide 30 when the electromagnetic wave propagates in the first direction can be configured to be close to 0. .. For example, as shown in FIG. 5, the maximum value of the coupling coefficient between the first waveguide 20 and the second waveguide 30 when the electromagnetic wave propagates in the second direction can be configured to be close to 1. .. Since the maximum value of the coupling coefficient differs depending on the propagation direction of the electromagnetic wave, the transmittance of the electromagnetic wave may differ depending on the propagation direction of the electromagnetic wave. In FIGS. 4 and 5, the horizontal axis and the vertical axis represent the traveling distance of the electromagnetic wave in the parallel waveguide and the coupling coefficient, respectively.

第2導波路30が非相反性を有する場合、第1導波路20と第2導波路30との結合係数は、電磁波の伝搬方向に応じて異なりうる。つまり、第2導波路30が非相反性を有する場合、アイソレータ10の第1結合係数は、第2結合係数と異なりうる。第2導波路30の非相反性の大きさが調整されることによって、第2結合係数は、第1結合係数よりも大きくされうる。 When the second waveguide 30 has non-reciprocity, the coupling coefficient between the first waveguide 20 and the second waveguide 30 may differ depending on the propagation direction of the electromagnetic wave. That is, when the second waveguide 30 has non-reciprocity, the first coupling coefficient of the isolator 10 may be different from the second coupling coefficient. By adjusting the magnitude of the non-reciprocity of the second waveguide 30, the second coupling coefficient can be made larger than the first coupling coefficient.

第1ポート211から第1導波路20に入力された電磁波が第1方向に伝搬する場合、入力された電磁波のうち第2導波路30に移った電磁波の少なくとも一部が、第2導波路30の第2部分30cに伝搬される。第2導波路30の第2部分30cに伝搬された電磁波は、第1導波路20の第2ポート212から出力されず、第2導波路30の第2部分30cで吸収されたり、第2端302から外部に放射されたり、第2端302で反射されたりしうる。第1結合係数が大きい場合、第1導波路20に入力された電磁波のうち、第2導波路30に移って、第2部分30cで吸収又は外部放射される電磁波の割合が大きくなりうる。この場合、第1導波路20に入力された電磁波のうち、第2ポート212から出力される電磁波の割合が小さくなりうる。つまり、第1ポート211に入力される電磁波の強度に対する、第2ポート212から出力される電磁波の強度の比が小さくなりうる。第1ポート211に入力される電磁波の強度に対する、第2ポート212から出力される電磁波の強度の比は、第1方向に伝搬する電磁波に対するアイソレータ10の透過率ともいう。第1結合係数が大きい場合、第1方向に伝搬する電磁波に対する透過率が低くなりうる。一方で、第1結合係数が小さい場合、第2導波路30に移る電磁波の割合が小さくなりうるので、第1方向に伝搬する電磁波に対する透過率が高くなりうる。 When the electromagnetic wave input from the first port 211 to the first waveguide 20 propagates in the first direction, at least a part of the input electromagnetic wave transferred to the second waveguide 30 is the second waveguide 30. It is propagated to the second part 30c of. The electromagnetic wave propagated in the second portion 30c of the second waveguide 30 is not output from the second port 212 of the first waveguide 20, but is absorbed by the second portion 30c of the second waveguide 30, or is the second end. It can be radiated to the outside from 302 or reflected at the second end 302. When the first coupling coefficient is large, the proportion of the electromagnetic waves input to the first waveguide 20 that move to the second waveguide 30 and are absorbed or radiated externally in the second portion 30c can be large. In this case, the ratio of the electromagnetic waves output from the second port 212 to the electromagnetic waves input to the first waveguide 20 can be small. That is, the ratio of the intensity of the electromagnetic wave output from the second port 212 to the intensity of the electromagnetic wave input to the first port 211 can be small. The ratio of the intensity of the electromagnetic wave output from the second port 212 to the intensity of the electromagnetic wave input to the first port 211 is also referred to as the transmittance of the isolator 10 with respect to the electromagnetic wave propagating in the first direction. When the first coupling coefficient is large, the transmittance for electromagnetic waves propagating in the first direction can be low. On the other hand, when the first coupling coefficient is small, the ratio of the electromagnetic wave moving to the second waveguide 30 can be small, so that the transmittance for the electromagnetic wave propagating in the first direction can be high.

第2ポート212から第1導波路20に入力され第2方向に伝搬する電磁波は、第2結合係数に応じて、第1方向に伝搬する電磁波がアイソレータ10から受ける作用と同一の作用を受けうる。その作用によって、第2方向に伝搬する電磁波の一部は、第2導波路30の第2部分30bに伝搬される。第2結合係数が大きい場合、第2方向に伝搬する電磁波に対する透過率が低くなりうる。第2結合係数が小さい場合、第2方向に伝搬する電磁波に対する透過率が高くなりうる。 The electromagnetic wave input from the second port 212 to the first waveguide 20 and propagated in the second direction can receive the same action as the electromagnetic wave propagating in the first direction from the isolator 10 depending on the second coupling coefficient. .. By the action, a part of the electromagnetic wave propagating in the second direction is propagated to the second portion 30b of the second waveguide 30. When the second coupling coefficient is large, the transmittance for electromagnetic waves propagating in the second direction can be low. When the second coupling coefficient is small, the transmittance for electromagnetic waves propagating in the second direction can be high.

第1結合係数と第2結合係数とが異なる場合、第1方向に伝搬する電磁波に対する透過率と、第2方向に伝搬する電磁波に対する透過率とが異なりうる。つまり、アイソレータ10は、第1結合係数と第2結合係数とを異ならせることによって、一方向に電磁波を伝搬させやすくし、逆方向に電磁波を伝搬させにくくするように機能しうる。第2結合係数が第1結合係数よりも大きい場合、アイソレータ10は、第1方向に電磁波を伝搬させやすくし、第2方向に電磁波を伝搬させにくくするように機能しうる。第1結合係数及び第2結合係数がそれぞれ略0及び略1とされる場合、第1方向に伝搬する電磁波に対する透過率と、第2方向に伝搬する電磁波に対する透過率との差が大きくされうる。結果として、アイソレータ10の機能が向上されうる。 When the first coupling coefficient and the second coupling coefficient are different, the transmittance for the electromagnetic wave propagating in the first direction and the transmittance for the electromagnetic wave propagating in the second direction may be different. That is, the isolator 10 can function so as to facilitate the propagation of electromagnetic waves in one direction and make it difficult to propagate electromagnetic waves in the opposite direction by making the first coupling coefficient and the second coupling coefficient different. When the second coupling coefficient is larger than the first coupling coefficient, the isolator 10 can function to facilitate the propagation of the electromagnetic wave in the first direction and make it difficult to propagate the electromagnetic wave in the second direction. When the first coupling coefficient and the second coupling coefficient are set to about 0 and about 1, respectively, the difference between the transmittance for the electromagnetic wave propagating in the first direction and the transmittance for the electromagnetic wave propagating in the second direction can be increased. .. As a result, the function of the isolator 10 can be improved.

平行導波路の一方の導波路が非相反性を有する場合、第1方向に伝搬する電磁波に対する平行導波路の結合長は、第2方向に伝搬する電磁波に対する平行導波路の結合長と異なりうる。例えば図4に示されるように、アイソレータ10において第1方向に伝搬する電磁波に対する結合長は、L1と表されうる。例えば図5に示されるように、アイソレータ10において第2方向に伝搬する電磁波に対する結合長は、L2と表されうる。アイソレータ10は、L1とL2とが異なるように構成されてよい。 When one of the parallel waveguides has non-reciprocity, the bond length of the parallel waveguide with respect to the electromagnetic wave propagating in the first direction can be different from the bond length of the parallel waveguide with respect to the electromagnetic wave propagating in the second direction. For example, as shown in FIG. 4, the bond length with respect to the electromagnetic wave propagating in the first direction in the isolator 10 can be expressed as L 1 . For example, as shown in FIG. 5, the bond length with respect to the electromagnetic wave propagating in the second direction in the isolator 10 can be expressed as L 2 . The isolator 10 may be configured such that L 1 and L 2 are different.

平行導波路において2つの導波路が互いに沿う長さ(図2においてL)が結合長に等しい場合、結合係数が極大値となりうる。例えば図4のグラフに示される関係を有する平行導波路において、2つの導波路が互いに沿う長さLがL1である場合、結合係数が極大値となりうる。2つの導波路が互いに沿う長さLが結合長の2倍に等しい場合、結合係数が極小値となりうる。例えば図4に示される関係を有する平行導波路において、2つの導波路が互いに沿う長さLが2L1である場合、結合係数が極小値となりうる。 In a parallel waveguide, if the length of the two waveguides along each other (L in FIG. 2) is equal to the bond length, the bond coefficient can be a maximum. For example, in the parallel waveguide having the relationship shown in the graph of FIG. 4, when the length L of the two waveguides along each other is L 1 , the coupling coefficient can be a maximum value. If the length L of the two waveguides along each other is equal to twice the bond length, the bond coefficient can be minimal. For example, in the parallel waveguide having the relationship shown in FIG. 4, when the length L of the two waveguides along each other is 2L 1 , the coupling coefficient can be a minimum value.

図4のグラフに示される関係は、電磁波の進行距離が長くなった領域でも繰り返されうる。つまり、2つの導波路が互いに沿う長さLがL1の奇数倍である場合、結合係数が極大値となりうる。2つの導波路が互いに沿う長さLがL1の偶数倍である場合、結合係数が極小値となりうる。図5に示される関係を有する平行導波路においても、2つの導波路が互いに沿う長さLがL2の奇数倍である場合、及び、L2の偶数倍ある場合それぞれで、結合係数が極大値及び極小値となりうる。L1及びL2は、平行導波路における最短の結合長となりうる長さであり、単位結合長ともいう。つまり、結合長は、単位結合長の奇数倍であってよい。 The relationship shown in the graph of FIG. 4 can be repeated even in a region where the traveling distance of the electromagnetic wave is long. That is, when the length L of the two waveguides along each other is an odd multiple of L 1 , the coupling coefficient can be a maximum value. When the length L of the two waveguides along each other is an even multiple of L 1 , the coupling coefficient can be a minimum value. Even in the parallel waveguides having the relationship shown in FIG. 5, the coupling coefficient is maximized when the length L of the two waveguides along each other is an odd multiple of L 2 and when it is an even multiple of L 2. It can be a value or a local minimum. L 1 and L 2 are lengths that can be the shortest bond length in a parallel waveguide, and are also called unit bond lengths. That is, the bond length may be an odd multiple of the unit bond length.

第1導波路20と第2導波路30とが互いに沿う長さLが調整されることによって、第1結合係数及び第2結合係数が調整されうる。第1導波路20と第2導波路30とが互いに沿う長さLは、第2方向に伝搬する電磁波に対する単位結合長の奇数倍と略同一であってよい。このようにすることで、第2結合係数が大きくされうる。第1導波路20と第2導波路30とが互いに沿う長さLは、第1方向に伝搬する電磁波に対する単位結合長の偶数倍と略同一であってよい。このようにすることで、第1結合係数が小さくされうる。このようにすることで、第2結合係数が第1結合係数より大きくされてよい。 The first coupling coefficient and the second coupling coefficient can be adjusted by adjusting the length L of the first waveguide 20 and the second waveguide 30 along each other. The length L along which the first waveguide 20 and the second waveguide 30 are along each other may be substantially the same as an odd multiple of the unit bond length with respect to the electromagnetic wave propagating in the second direction. By doing so, the second coupling coefficient can be increased. The length L along which the first waveguide 20 and the second waveguide 30 follow each other may be substantially the same as an even multiple of the unit bond length with respect to the electromagnetic wave propagating in the first direction. By doing so, the first coupling coefficient can be reduced. By doing so, the second coupling coefficient may be made larger than the first coupling coefficient.

上述のように構成されることにより、アイソレータ10において、第1導波路20の第1ポート211から入射し第1方向に伝搬する電磁波の大部分は、第2導波路30の第1部分30aに移ることなく、第2ポート212に向けて伝搬する。しかし、第1導波路20を伝搬する電磁波の一部は、第1導波路20と第2導波路30とが互いに沿う部分において、第2導波路30の第1部分30aに移り、第2コア31を第2端302に向けて伝搬しうる。 By being configured as described above, in the isolator 10, most of the electromagnetic waves incident from the first port 211 of the first waveguide 20 and propagating in the first direction are sent to the first portion 30a of the second waveguide 30. It propagates toward the second port 212 without moving. However, a part of the electromagnetic wave propagating in the first waveguide 20 moves to the first portion 30a of the second waveguide 30 at the portion where the first waveguide 20 and the second waveguide 30 are along each other, and the second core. 31 can propagate towards the second end 302.

第2コア31を第2端302に向けて伝搬する電磁波は、第2導波路30の第2部分30cの第2コア31が非相反性部材32と接する部分において、非相反性部材32により少なくとも部分的に吸収される。従って、電磁波は、第2部分30cを伝搬するに従い減衰しうる。 The electromagnetic wave propagating from the second core 31 toward the second end 302 is generated by the non-reciprocal member 32 at least in the portion where the second core 31 of the second portion 30c of the second waveguide 30 is in contact with the non-reciprocal member 32. Partially absorbed. Therefore, the electromagnetic wave can be attenuated as it propagates through the second portion 30c.

さらに、第2導波路30の第2端302に到達した電磁波は、第2端302を先細の形状としたことにより、多くの部分が反射されることなく、第2導波路30の第2端302から外部へ放射される。特に、第2端302が非相反性部材32で覆われる場合、第2端302から放射された電磁波は、非相反性部材32により吸収される。また、第2コア31の第2端302の先細の部分を、第2導波路30を伝搬する電磁波の波長よりも長くしたことにより、第2端302における電磁波の反射を特に低減することができる。 Further, the electromagnetic wave that has reached the second end 302 of the second waveguide 30 has a tapered shape at the second end 302, so that many parts are not reflected and the second end of the second waveguide 30 is not reflected. It is radiated from 302 to the outside. In particular, when the second end 302 is covered with the non-reciprocal member 32, the electromagnetic wave radiated from the second end 302 is absorbed by the non-reciprocal member 32. Further, by making the tapered portion of the second end 302 of the second core 31 longer than the wavelength of the electromagnetic wave propagating in the second waveguide 30, the reflection of the electromagnetic wave at the second end 302 can be particularly reduced. ..

従って、アイソレータ10によれば、第1導波路20の第1ポート211から入射し、第1部分30aで第2導波路30に移った電磁波が、第2端302で反射され、第2導波路30の第1部分30aに戻ることを抑制することができる。これにより、第1部分30aに戻った電磁波が、再び第1導波路20に移り第1ポート211側へ伝搬し、第1ポート211に接続される電磁波源(光源)又は素子(光学素子)等に損傷を与える等の悪影響を及ぼす虞を低減することができる。 Therefore, according to the isolator 10, the electromagnetic wave incident from the first port 211 of the first waveguide 20 and transferred to the second waveguide 30 in the first portion 30a is reflected by the second end 302 and is reflected in the second waveguide 30. It is possible to suppress the return to the first portion 30a of 30. As a result, the electromagnetic wave returned to the first portion 30a moves to the first waveguide 20 again and propagates to the first port 211 side, and the electromagnetic wave source (light source) or element (optical element) connected to the first port 211 or the like. It is possible to reduce the risk of adverse effects such as damage to the device.

アイソレータ10の入力用ポートとして第1ポート211を用いたとき、第1ポート211から入射した電磁波が、第1ポート211に戻り、第1ポート211に接続された電磁波源(光源)又は素子(光学素子)に損傷を与えることは、最も懸念される事象の一つである。従って、第1導波路20を第1方向に進む電磁波が、第2導波路30の第1部分30aに移ったときに進行する側である第2部分30cの第2コア31に、非相反性部材32が接する構成は、入力された電磁波の戻りを防止するうえで特に有効性が高い。 When the first port 211 is used as the input port of the isolator 10, the electromagnetic wave incident from the first port 211 returns to the first port 211, and the electromagnetic wave source (light source) or element (optical) connected to the first port 211. Damage to the element) is one of the most worrisome events. Therefore, the electromagnetic wave traveling in the first direction on the first waveguide 20 is non-reciprocal to the second core 31 of the second portion 30c, which is the traveling side when the electromagnetic wave travels to the first portion 30a of the second waveguide 30. The configuration in which the members 32 are in contact with each other is particularly effective in preventing the return of the input electromagnetic wave.

また、アイソレータ10では、第1導波路20の第2ポート212から入射し第2方向に伝搬する電磁波の大部分は、第1導波路20と第2導波路30とが互いに沿う部分において、第2導波路30の第1部分30aに移る。第1部分30aで第2導波路30に移った電磁波は、第2導波路30の第2コア31を第1端301に向けて伝搬する。 Further, in the isolator 10, most of the electromagnetic waves incident from the second port 212 of the first waveguide 20 and propagating in the second direction are the first in the portion where the first waveguide 20 and the second waveguide 30 are along each other. 2 Move to the first portion 30a of the waveguide 30. The electromagnetic wave transferred to the second waveguide 30 in the first portion 30a propagates through the second core 31 of the second waveguide 30 toward the first end 301.

第2導波路30の第2コア31を第2端302に向けて伝搬する電磁波は、第2導波路30の第2部分30bの第2コア31が非相反性部材32と接する部分において、非相反性部材32により少なくとも部分的に吸収される。従って、電磁波は、第2部分30bを伝搬するに従い減衰しうる。 The electromagnetic wave propagating from the second core 31 of the second waveguide 30 toward the second end 302 is not generated at the portion where the second core 31 of the second portion 30b of the second waveguide 30 is in contact with the non-reciprocal member 32. It is at least partially absorbed by the reciprocal member 32. Therefore, the electromagnetic wave can be attenuated as it propagates through the second portion 30b.

さらに、第2導波路30の第1端301に到達した電磁波は、第1端301を先細の形状としたことにより、多くの部分が反射されることなく、第2導波路30の第1端301から外部へ放射される。特に、第1端301が非相反性部材32で覆われる場合、第1端301から放射された電磁波は、非相反性部材32により吸収される。また、第2コア31の第1端301の先細の部分を、第2導波路30を伝搬する電磁波の波長よりも長くしたことにより、第1端301における電磁波の反射を特に低減することができる。 Further, the electromagnetic wave that has reached the first end 301 of the second waveguide 30 has a tapered shape at the first end 301, so that many parts are not reflected and the first end of the second waveguide 30 is not reflected. It is radiated from 301 to the outside. In particular, when the first end 301 is covered with the non-reciprocal member 32, the electromagnetic wave radiated from the first end 301 is absorbed by the non-reciprocal member 32. Further, by making the tapered portion of the first end 301 of the second core 31 longer than the wavelength of the electromagnetic wave propagating in the second waveguide 30, the reflection of the electromagnetic wave at the first end 301 can be particularly reduced. ..

従って、アイソレータ10によれば、第1導波路20の第2ポート212から入射し、第1部分30aで第2導波路30に移った電磁波が、第1端301で反射されることを低減することができる。さらに、アイソレータ10によれば、第2導波路30の第1端301で反射された電磁波が、第2導波路30の第2端302に伝搬し、第2端302でさらに反射されることを低減することができる。これにより、アイソレータ10は、第1導波路20の第2ポート212から入射した電磁波が、第2導波路30に移り、第1端301と第2端302とで順に反射されて、再び第1導波路20に戻ることを低減することができる。したがって、アイソレータ10は、第1導波路20の第2ポート212から入射した電磁波が、結果的に第1ポート211へ進み、第1ポート211に接続される電磁波源(光源)又は素子(光学素子)等に損傷を与える等の悪影響を及ぼす虞を低減することができる。 Therefore, according to the isolator 10, the electromagnetic wave incident from the second port 212 of the first waveguide 20 and transferred to the second waveguide 30 in the first portion 30a is reduced from being reflected by the first end 301. be able to. Further, according to the isolator 10, the electromagnetic wave reflected by the first end 301 of the second waveguide 30 propagates to the second end 302 of the second waveguide 30, and is further reflected by the second end 302. It can be reduced. As a result, in the isolator 10, the electromagnetic wave incident from the second port 212 of the first waveguide 20 is transferred to the second waveguide 30, and is reflected in order at the first end 301 and the second end 302, and is again first. It is possible to reduce the return to the waveguide 20. Therefore, in the isolator 10, the electromagnetic wave incident from the second port 212 of the first waveguide 20 eventually proceeds to the first port 211, and the electromagnetic wave source (light source) or element (optical element) connected to the first port 211. ) Etc. can be reduced, and the risk of adverse effects such as damage can be reduced.

このように、アイソレータ10では、非相反性部材32が、第2導波路30の第1部分30aの両側に位置する第2部分30b、30cの双方の部分で第2コア31に接することにより、不要な反射を低減する効果が大きくなる。 As described above, in the isolator 10, the non-reciprocal member 32 comes into contact with the second core 31 at both portions of the second portions 30b and 30c located on both sides of the first portion 30a of the second waveguide 30. The effect of reducing unnecessary reflection is increased.

以上説明したように、本開示のアイソレータ10は、第2導波路30の終端での不要な反射を低減することができる。これによりアイソレータ10は、第1導波路20の第1ポート211又は第2ポート212から入射した電磁波が、第2導波路30内で反射され第1ポート211から出力されることによる、電磁波源(光源)または他の素子(光学素子)への悪影響を低減できる。 As described above, the isolator 10 of the present disclosure can reduce unnecessary reflection at the end of the second waveguide 30. As a result, the isolator 10 uses the electromagnetic wave source (electromagnetic wave source) due to the electromagnetic waves incident from the first port 211 or the second port 212 of the first waveguide 20 being reflected in the second waveguide 30 and output from the first port 211. The adverse effect on the light source) or other elements (optical elements) can be reduced.

さらに、本開示のアイソレータ10は、第2導波路30に非相反性を与えるために用いられる非相反性部材32を、不要な電磁波を低減するためにも使用している。よって、アイソレータ10は、不要な電磁波を低減するための特別な構成要素を別途設ける必要が無い。このため、本開示のアイソレータ10は、第2導波路30の終端に金属等の吸収材を設ける場合等と比較して、吸収端を設置するプロセスを追加する必要がないので、より簡単且つ安価に構成することができる。 Further, the isolator 10 of the present disclosure also uses the non-reciprocal member 32 used for imparting non-reciprocity to the second waveguide 30 in order to reduce unnecessary electromagnetic waves. Therefore, the isolator 10 does not need to be separately provided with a special component for reducing unnecessary electromagnetic waves. Therefore, the isolator 10 of the present disclosure is simpler and cheaper because it is not necessary to add a process for installing the absorbing end as compared with the case where an absorbing material such as metal is provided at the end of the second waveguide 30. Can be configured in.

また、本開示のアイソレータ10では、不要な電磁波を第2導波路30の第2コア31の側面に接する非相反性部材32により吸収するので、第2導波路30の端に電磁波を吸収する部材を設置する場合に比べて、界面での屈折率差による戻り方向への反射が生じ難い。 Further, in the isolator 10 of the present disclosure, since unnecessary electromagnetic waves are absorbed by the non-reflective member 32 in contact with the side surface of the second core 31 of the second waveguide 30, the member that absorbs the electromagnetic waves at the end of the second waveguide 30. It is less likely that reflection in the return direction will occur due to the difference in refractive index at the interface, as compared with the case of installing.

上記図1〜3の実施形態において、第1導波路20の第1コア21、第2導波路30の第2コア31及び非相反性部材32は、第2クラッド62で覆われるものとした。しかし、図6の断面図に示すように、他の実施形態に係るアイソレータ11では、第2クラッド62は設けなくても良い。図6は、図3の断面図に相当する位置でのアイソレータ11の断面図である。この場合、第1コア21、第2コア31及び非相反性部材32は、第1クラッド61と接しない部分において、空気と接してよい。空気は、比誘電率が約1.0006の誘電体である。また、図1〜3の実施形態に係るアイソレータ10では、第2導波路30の第2コア31は、z軸の正の方向の側の面が第2クラッド62により覆われていた。アイソレータ11では、第2導波路30の第2コア31は、z軸の正の方向の側の面を非相反性部材32により覆われてよい。第2部分30b、30cの第2コア31を非相反性部材32で覆うことにより、アイソレータ11は、第2部分30b、30cでより多くの割合の電磁波を吸収することが可能になる。 In the embodiments of FIGS. 1 to 3, the first core 21 of the first waveguide 20, the second core 31 of the second waveguide 30, and the non-reciprocal member 32 are covered with the second clad 62. However, as shown in the cross-sectional view of FIG. 6, the isolator 11 according to another embodiment does not have to be provided with the second clad 62. FIG. 6 is a cross-sectional view of the isolator 11 at a position corresponding to the cross-sectional view of FIG. In this case, the first core 21, the second core 31, and the non-reciprocal member 32 may come into contact with air at a portion that does not come into contact with the first clad 61. Air is a dielectric having a relative permittivity of about 1.0006. Further, in the isolator 10 according to the embodiment of FIGS. 1 to 3, the surface of the second core 31 of the second waveguide 30 on the positive direction side of the z-axis was covered with the second clad 62. In the isolator 11, the second core 31 of the second waveguide 30 may be covered with a non-reciprocal member 32 on the surface on the positive side of the z-axis. By covering the second core 31 of the second portions 30b and 30c with the non-reciprocal member 32, the isolator 11 can absorb a larger proportion of electromagnetic waves in the second portions 30b and 30c.

本開示のアイソレータ10、11は、光送信機に適用することができる。アイソレータ10、11を適用した一実施形態に係る光送信機70が、図7のブロック図に示されている。 The isolators 10 and 11 of the present disclosure can be applied to an optical transmitter. The optical transmitter 70 according to the embodiment to which the isolators 10 and 11 are applied is shown in the block diagram of FIG.

光送信機70は、光源71と、DAC72(Digital to Analog Converter)と、ドライバ73と、光変調器74と、アイソレータ75とを含んで構成される。 The optical transmitter 70 includes a light source 71, a DAC 72 (Digital to Analog Converter), a driver 73, an optical modulator 74, and an isolator 75.

光源71は、レーザ光源を採用しうる。レーザ光源は、LD(Laser Diode)等の半導体レーザを含んでよい。光源71の射出する光は、赤外光から紫外光までの帯域に含まれてよい。光源71は、連続的に安定した光を射出することができる。 As the light source 71, a laser light source may be adopted. The laser light source may include a semiconductor laser such as an LD (Laser Diode). The light emitted by the light source 71 may be included in the band from infrared light to ultraviolet light. The light source 71 can continuously emit stable light.

光送信機70は、送信すべき送信信号を他の装置等から受け取る。送信信号は、DAC72によりアナログ信号に変換される。ドライバ73はアナログ信号に変換された送信信号に基づいて、光変調器74を駆動して光源71から射出された光を変調する。光を変調する変調方式は、振幅変調、位相変調等種々の方式を採用しうる。光変調器74としては、例えば、シリコンフォトニクス技術により形成されるマッハツェンダ光変調器を用いることができる。光変調器74は、アイソレータ75と同じ基板50上に形成されうる。 The optical transmitter 70 receives a transmission signal to be transmitted from another device or the like. The transmission signal is converted into an analog signal by the DAC 72. The driver 73 drives the light modulator 74 based on the transmission signal converted into an analog signal to modulate the light emitted from the light source 71. As the modulation method for modulating light, various methods such as amplitude modulation and phase modulation can be adopted. As the light modulator 74, for example, a Machzenda optical modulator formed by silicon photonics technology can be used. The light modulator 74 may be formed on the same substrate 50 as the isolator 75.

アイソレータ75は、本開示に従うアイソレータを採用しうる。例えば、アイソレータ75は、図1〜3に示したアイソレータ10、または、図6に示したアイソレータ11を用いることができる。アイソレータ75は、光源71から射出された光の光路の光源71よりも下流側に配置される。例えば、図7に示すように、アイソレータ75は、光変調器74の光の出射側に配置され、光送信機70の外部へ向かう光を透過させる。アイソレータ75は、反射等により外部から光送信機70に戻った光が、光変調器74側へ伝搬することを抑制する。これによって、アイソレータ75は、外部から入射する光が光源71等に入射し、光源71等に損傷等の悪影響を与える虞を低減する。アイソレータ75は、図7とは異なり、光源71と光変調器74との間に配置されてよい。この場合、アイソレータ75は、外部から戻ってきた光及び光変調器74の内部で反射された戻り光が、光源71に入射する虞を低減することができる。 The isolator 75 may employ an isolator according to the present disclosure. For example, as the isolator 75, the isolator 10 shown in FIGS. 1 to 3 or the isolator 11 shown in FIG. 6 can be used. The isolator 75 is arranged downstream of the light source 71 in the optical path of the light emitted from the light source 71. For example, as shown in FIG. 7, the isolator 75 is arranged on the light emitting side of the light modulator 74 and transmits light toward the outside of the light transmitter 70. The isolator 75 suppresses the light returned from the outside to the light transmitter 70 due to reflection or the like from propagating to the light modulator 74 side. As a result, the isolator 75 reduces the possibility that light incident from the outside enters the light source 71 or the like and adversely affects the light source 71 or the like. The isolator 75, unlike FIG. 7, may be arranged between the light source 71 and the light modulator 74. In this case, the isolator 75 can reduce the possibility that the light returned from the outside and the returned light reflected inside the light modulator 74 are incident on the light source 71.

光送信機の他の実施形態が、図8に示される。図7の光送信機70は、光源71からの光を光源71の外部の光変調器74で変調する、外部変調方式を採用していた。図8に例示する実施形態では、光源を直接制御する直接変調方式を採用する。 Another embodiment of the optical transmitter is shown in FIG. The optical transmitter 70 of FIG. 7 employs an external modulation method in which the light from the light source 71 is modulated by an optical modulator 74 outside the light source 71. In the embodiment illustrated in FIG. 8, a direct modulation method that directly controls the light source is adopted.

光送信機80は、信号変調部81、駆動部であるドライバ82、光源83及びアイソレータ84を含む。信号変調部81は、送信信号を2値の変調信号に変換する。ドライバ82は、信号変調部81から出力される変調信号に基づいて、光源83の駆動のオン/オフを制御する。アイソレータ84は、本開示に従うアイソレータを採用しうる。例えば、アイソレータ84は、図1〜3に示したアイソレータ10、または、図6に示したアイソレータ11を用いることができる。アイソレータ84は、光源83の光の出射側に配置され、光送信機80の外部へ向かう光を透過させる。アイソレータ84は、反射等により外部から光送信機80に戻った光が、光源83に入射し、光源に損傷等の悪影響を与える虞を低減する。 The optical transmitter 80 includes a signal modulation unit 81, a driver 82 as a drive unit, a light source 83, and an isolator 84. The signal modulation unit 81 converts the transmission signal into a binary modulation signal. The driver 82 controls on / off of driving the light source 83 based on the modulated signal output from the signal modulation unit 81. The isolator 84 may employ an isolator according to the present disclosure. For example, as the isolator 84, the isolator 10 shown in FIGS. 1 to 3 or the isolator 11 shown in FIG. 6 can be used. The isolator 84 is arranged on the light emitting side of the light source 83 and transmits light toward the outside of the light transmitter 80. The isolator 84 reduces the possibility that the light returned from the outside to the light transmitter 80 due to reflection or the like is incident on the light source 83 and adversely affects the light source such as damage.

本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態について装置を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 Although the embodiments according to the present disclosure have been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications or modifications based on the present disclosure. It should be noted, therefore, that these modifications or modifications are within the scope of this disclosure. For example, the functions included in each component or each step can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of components or steps can be combined or divided into one. Is. Although the embodiment according to the present disclosure has been mainly described for the device, the embodiment according to the present disclosure can also be realized as a method including steps executed by each component of the device. The embodiments according to the present disclosure can also be realized as a method, a program, or a storage medium on which a program is recorded, which is executed by a processor included in the apparatus. It should be understood that the scope of this disclosure also includes these.

本開示において「第1」及び「第2」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第1」及び「第2」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第1ポートは、第2ポートと識別子である「第1」と「第2」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第1」及び「第2」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。 In the present disclosure, the descriptions such as "first" and "second" are identifiers for distinguishing the configuration. The configurations distinguished by the descriptions such as "first" and "second" in the present disclosure can exchange numbers in the configurations. For example, the first port can exchange the identifiers "first" and "second" with the second port. The exchange of identifiers takes place at the same time. Even after exchanging identifiers, the configuration is distinguished. The identifier may be deleted. The configuration with the identifier removed is distinguished by a code. Based solely on the description of identifiers such as "first" and "second" in the present disclosure, it shall not be used as a basis for interpreting the order of the configurations and for the existence of identifiers with smaller numbers.

本開示において、x軸、y軸、及びz軸は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、x軸、y軸、及びz軸によって構成される直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。 In the present disclosure, the x-axis, y-axis, and z-axis are provided for convenience of explanation and may be interchanged with each other. The configuration according to the present disclosure has been described using a Cartesian coordinate system composed of x-axis, y-axis, and z-axis. The positional relationship of each configuration according to the present disclosure is not limited to being orthogonal.

上記アイソレータの各実施形態における、基板上の導波路の配置は例示に過ぎない。例えば、上記各実施形態では、複数の導波路が近接して平行導波路を形成する部分の導波路の向きは、基板の長手方向の辺と平行となっていた。しかし、基板の形状と導波路の向き及び配置はこれに限られず、本開示の効果が得られる範囲で如何様にも設定できる。例えば、複数の導波路は基板面に沿う方向に並んで配置されるのみならず、基板面に垂直な方向に並ぶように配置することも可能である。 The arrangement of the waveguide on the substrate in each embodiment of the isolator is merely an example. For example, in each of the above embodiments, the direction of the waveguide of the portion where the plurality of waveguides are close to each other to form a parallel waveguide is parallel to the side in the longitudinal direction of the substrate. However, the shape of the substrate and the orientation and arrangement of the waveguide are not limited to this, and can be set in any way as long as the effects of the present disclosure can be obtained. For example, the plurality of waveguides can be arranged not only along the substrate surface but also in the direction perpendicular to the substrate surface.

上記実施形態では、TEモードの電磁波を伝搬させるアイソレータ及び光送信機について説明してきた。しかし、本開示はTMモードの電磁波を伝搬させるアイソレータ及び光送信機についても適用することができる。本開示をTMモードの電磁波を伝搬させるアイソレータ及び光送信機に適用する場合、上記実施形態とは、第2導波路に対する非相反性部材の配置及び印加する磁場の方向が異なる。例えば、本発明をTMモードのアイソレータ及び光送信機に適用する場合、非相反性部材は第2導波路の基板面に垂直な方向(上記実施例のz軸方向に相当)に接して配置されうる。また、このとき、磁場は第2導波路が延在する方向に直交する方向(上記実施例のy軸方向に相当)に印加されうる。 In the above embodiment, an isolator and an optical transmitter for propagating electromagnetic waves in TE mode have been described. However, the present disclosure can also be applied to isolators and optical transmitters that propagate electromagnetic waves in TM mode. When the present disclosure is applied to an isolator and an optical transmitter that propagate electromagnetic waves in TM mode, the arrangement of the non-reciprocal member with respect to the second waveguide and the direction of the applied magnetic field are different from those of the above embodiment. For example, when the present invention is applied to a TM mode isolator and an optical transmitter, the non-reciprocal members are arranged in a direction perpendicular to the substrate surface of the second waveguide (corresponding to the z-axis direction of the above embodiment). sell. Further, at this time, the magnetic field can be applied in a direction orthogonal to the direction in which the second waveguide extends (corresponding to the y-axis direction of the above embodiment).

10,11 アイソレータ
20 第1導波路
21 第1コア
201 第1端
202 第2端
211 第1ポート
212 第2ポート
30 第2導波路
31 第2コア
31a 第1部分
31b,31c 第2部分
301 第1端
302 第2端
32 非相反性部材
50 基板
50a 基板面
60 クラッド
61 第1クラッド(誘電体)
62 第2クラッド(誘電体)
70,80 光送信機
71 光源
72 DAC(デジタルアナログコンバータ)
73 ドライバ
74 光変調器
75 アイソレータ
81 信号生成部
82 ドライバ(駆動部)
83 光源
84 アイソレータ
10, 11 Isolator 20 1st Dielectric Path 21 1st Core 201 1st End 202 2nd End 211 1st Port 212 2nd Port 30 2nd Dielectric Path 31 2nd Core 31a 1st Part 31b, 31c 2nd Part 301 1st end 302 2nd end 32 Non-reciprocal member 50 Substrate 50a Substrate surface 60 Clad 61 1st clad (dielectric)
62 Second clad (dielectric)
70, 80 Optical transmitter 71 Light source 72 DAC (Digital-to-Analog converter)
73 Driver 74 Optical modulator 75 Isolator 81 Signal generator 82 Driver (drive unit)
83 Light source 84 Isolator

Claims (9)

基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って少なくとも部分的に並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備え、
前記第1導波路は第1コアを含み、前記第2導波路は第2コアを含み、前記第1コア及び前記第2コアは、誘電体により囲まれ、
前記第1導波路は、第1端と第2端とを有し、前記第1端及び前記第2端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第2導波路は、前記第1導波路と互いに沿う第1部分と、前記第1部分に含まれない第2部分とを有し、
前記第2導波路は、前記第1部分の前記第2コアの少なくとも一部に接する非相反性部材を有し、
前記非相反性部材は、前記第2部分の前記第2コアの少なくとも一部にさらに接する、
アイソレータ。
On a substrate having a substrate surface, a first waveguide and a second waveguide located at least partially aligned with the substrate surface are provided.
The first waveguide includes a first core, the second waveguide includes a second core, and the first core and the second core are surrounded by a dielectric.
The first waveguide has a first end and a second end, and each of the first end and the second end has a port for input / output of electromagnetic waves.
The second waveguide has a first portion along the first waveguide and a second portion not included in the first portion.
The second waveguide has a non-reciprocal member in contact with at least a part of the second core of the first portion.
The non-reciprocal member further contacts at least a part of the second core of the second portion.
Isolator.
前記第2導波路の前記第1部分において、前記第2導波路の前記第2コアは、前記第1導波路の前記第1コアと近接場の電磁界が結合する程度に近接して位置する請求項1に記載のアイソレータ。 In the first part of the second waveguide, the second core of the second waveguide is located close to such that the first core of the first waveguide and the electromagnetic field in the near field are coupled. The isolator according to claim 1. 前記第2コアは、長手方向の周りに複数の側面を有し、前記非相反性部材は、前記第2部分の前記第2コアの少なくとも一面に接する請求項1または2に記載のアイソレータ。 The isolator according to claim 1 or 2, wherein the second core has a plurality of side surfaces around the longitudinal direction, and the non-reciprocal member is in contact with at least one surface of the second core of the second portion. 前記第2導波路の前記第2部分は、前記第1導波路から乖離する方向へ屈曲している請求項1から3の何れか一項に記載のアイソレータ。 The isolator according to any one of claims 1 to 3, wherein the second portion of the second waveguide is bent in a direction deviating from the first waveguide. 前記第2導波路の前記第2部分は、前記第1部分の一方又は両方の側に位置し、前記非相反性部材は、少なくとも、前記第1導波路を前記第1端から前記第2端の方向に進む電磁波が、前記第2導波路の前記第1部分に移ったときに進行する側の前記第2部分の前記第2コアに接する請求項1から4の何れか一項に記載のアイソレータ。 The second portion of the second waveguide is located on one or both sides of the first portion, and the non-reciprocal member makes at least the first waveguide from the first end to the second end. The invention according to any one of claims 1 to 4, wherein when the electromagnetic wave traveling in the direction of the above moves to the first portion of the second waveguide, the electromagnetic wave traveling in the direction of is in contact with the second core of the second portion. Isolator. 前記第2導波路の前記第2コアの両端は、先端に向かって径が小さくなる請求項1から5の何れか一項に記載のアイソレータ。 The isolator according to any one of claims 1 to 5, wherein both ends of the second core of the second waveguide have a diameter decreasing toward the tip end. 前記第2端から入力された電磁波が前記第1端に向けて伝搬する場合の、前記第1導波路と前記第2導波路との結合係数は、前記第1端から入力された電磁波が前記第2端に向けて伝搬する場合の、前記第1導波路と前記第2導波路との結合係数よりも大きい、請求項1から6の何れか一項に記載のアイソレータ。 When the electromagnetic wave input from the second end propagates toward the first end, the coupling coefficient between the first waveguide and the second waveguide is the electromagnetic wave input from the first end. The isolator according to any one of claims 1 to 6, which is larger than the coupling coefficient between the first waveguide and the second waveguide when propagating toward the second end. 光源と、
送信すべき信号に基づいて、前記光源から射出された光を変調する光変調器と、
前記光源よりも下流側に配置されるアイソレータと
を備え、
前記アイソレータは、
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って少なくとも部分的に並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備え、
前記第1導波路は第1コアを含み、前記第2導波路は第2コアを含み、前記第1コア及び前記第2コアは、誘電体により囲まれ、
前記第1導波路は、第1端に前記光源からの光が入力される第1ポートを有し、前記第1端と異なる第2端に前記光源からの光が出力される第2ポートを有し、
前記第2導波路は、前記第1導波路と互いに沿う第1部分と、前記第1部分に含まれない第2部分とを有し、
前記第2導波路は、前記第1部分の前記第2コアの少なくとも一部に接する非相反性部材を有し、
前記非相反性部材は、前記第2部分の前記第2コアの少なくとも一部にさらに接する、
光送信機。
Light source and
An optical modulator that modulates the light emitted from the light source based on the signal to be transmitted,
It is equipped with an isolator located on the downstream side of the light source.
The isolator
On a substrate having a substrate surface, a first waveguide and a second waveguide located at least partially aligned with the substrate surface are provided.
The first waveguide includes a first core, the second waveguide includes a second core, and the first core and the second core are surrounded by a dielectric.
The first waveguide has a first port at which light from the light source is input at the first end, and a second port at which light from the light source is output at a second end different from the first end. Have and
The second waveguide has a first portion along the first waveguide and a second portion not included in the first portion.
The second waveguide has a non-reciprocal member in contact with at least a part of the second core of the first portion.
The non-reciprocal member further contacts at least a part of the second core of the second portion.
Optical transmitter.
光源と、
送信すべき信号に基づいて前記光源を駆動する駆動部と、
前記光源の光の出射側に配置されるアイソレータとを備え、
前記アイソレータは、
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って少なくとも部分的に並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備え、
前記第1導波路は第1コアを含み、前記第2導波路は第2コアを含み、前記第1コア及び前記第2コアは、誘電体により囲まれ、
前記第1導波路は、第1端に前記光源からの光が入力される第1ポートを有し、前記第1端と異なる第2端に前記光源からの光が出力される第2ポートを有し、
前記第2導波路は、前記第1導波路と互いに沿う第1部分と、前記第1部分に含まれない第2部分とを有し、
前記第2導波路は、前記第1部分の前記第2コアの少なくとも一部に接する非相反性部材を有し、
前記非相反性部材は、前記第2部分の前記第2コアの少なくとも一部にさらに接する、
光送信機。
Light source and
A drive unit that drives the light source based on a signal to be transmitted,
It is provided with an isolator arranged on the light emitting side of the light source.
The isolator
On a substrate having a substrate surface, a first waveguide and a second waveguide located at least partially aligned with the substrate surface are provided.
The first waveguide includes a first core, the second waveguide includes a second core, and the first core and the second core are surrounded by a dielectric.
The first waveguide has a first port at which light from the light source is input at the first end, and a second port at which light from the light source is output at a second end different from the first end. Have and
The second waveguide has a first portion along the first waveguide and a second portion not included in the first portion.
The second waveguide has a non-reciprocal member in contact with at least a part of the second core of the first portion.
The non-reciprocal member further contacts at least a part of the second core of the second portion.
Optical transmitter.
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