JP2512941B2 - 光アイソレ−タ - Google Patents
光アイソレ−タInfo
- Publication number
- JP2512941B2 JP2512941B2 JP11377987A JP11377987A JP2512941B2 JP 2512941 B2 JP2512941 B2 JP 2512941B2 JP 11377987 A JP11377987 A JP 11377987A JP 11377987 A JP11377987 A JP 11377987A JP 2512941 B2 JP2512941 B2 JP 2512941B2
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- Japan
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- mode
- magnetic field
- optical isolator
- propagation direction
- light propagation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光通信あるいは、光ディスク等の光源とし
て用いられている半導体レーザに、各種光学素子からの
反射光が戻るのを阻止し、半導体レーザの発振を安定化
させる一方向性導波路である光アイソレータに関する。
て用いられている半導体レーザに、各種光学素子からの
反射光が戻るのを阻止し、半導体レーザの発振を安定化
させる一方向性導波路である光アイソレータに関する。
［従来技術］ 従来、この種の光アイソレータを薄膜で構成したもの
で十分な特性をもつものは実現されていない。第１図に
従来の二領域型光アイソレータの構成例を示す。GGG（G
d3Ga5O12）等の基盤１上に作製されたYIG（Y3Fe5O12）,
Bi:YIG（BixY3xFe5O12）等の磁性薄膜２及びAl等の金属
クラッド３から成る。金属クラッド３を用いたモード選
択部10ではTMモードを大きく減衰させTEモードのみを通
す。モード変換部11は非相反部12と相反部13とから成
り、それぞれ磁化20は光の伝搬方向と平行及び光の伝搬
方向と垂直で膜面に垂直方向からθだけ傾いている。非
相反部12と相反部13とではTE-TMモード変換がそれぞれ5
0％ずつ生じ順方向ではそれらが打消し合い逆方向では
加え合わさる。すなわち、左端から入射した光は、モー
ド選択部10でTEモード成分のみ伝送される。非相反部12
においてファラデー効果により、TEモードはTMモードに
50％変換され、相反部13でコットン・ムートン効果によ
るモード変換でファラデー効果によるモード変換が打ち
消され、再びTMモードはTEモードへ変換される。従っ
て、モード選択部10を通過し右端から出射される。逆
に、右端から入射した光は、モード選択部10でTEモード
成分になり、相反部13でTMモードに50％変換される。さ
らに非相反部12でのモード変換が加え合わさり、残りの
TEモードもすべてTMモードに変換される。よって、モー
ド選択部10でTMモードは減衰させられるので左端からは
出射しない。
で十分な特性をもつものは実現されていない。第１図に
従来の二領域型光アイソレータの構成例を示す。GGG（G
d3Ga5O12）等の基盤１上に作製されたYIG（Y3Fe5O12）,
Bi:YIG（BixY3xFe5O12）等の磁性薄膜２及びAl等の金属
クラッド３から成る。金属クラッド３を用いたモード選
択部10ではTMモードを大きく減衰させTEモードのみを通
す。モード変換部11は非相反部12と相反部13とから成
り、それぞれ磁化20は光の伝搬方向と平行及び光の伝搬
方向と垂直で膜面に垂直方向からθだけ傾いている。非
相反部12と相反部13とではTE-TMモード変換がそれぞれ5
0％ずつ生じ順方向ではそれらが打消し合い逆方向では
加え合わさる。すなわち、左端から入射した光は、モー
ド選択部10でTEモード成分のみ伝送される。非相反部12
においてファラデー効果により、TEモードはTMモードに
50％変換され、相反部13でコットン・ムートン効果によ
るモード変換でファラデー効果によるモード変換が打ち
消され、再びTMモードはTEモードへ変換される。従っ
て、モード選択部10を通過し右端から出射される。逆
に、右端から入射した光は、モード選択部10でTEモード
成分になり、相反部13でTMモードに50％変換される。さ
らに非相反部12でのモード変換が加え合わさり、残りの
TEモードもすべてTMモードに変換される。よって、モー
ド選択部10でTMモードは減衰させられるので左端からは
出射しない。
従来の光アイソレータの他の例として、植木・宮崎，
電子通信学会技術研究報告MW86-124（1986）及び滝・宮
崎，電子通信学会技術研究報告MW86-126（1986）に示さ
れているような単一領域型光アイソレータが知られてい
る。
電子通信学会技術研究報告MW86-124（1986）及び滝・宮
崎，電子通信学会技術研究報告MW86-126（1986）に示さ
れているような単一領域型光アイソレータが知られてい
る。
［発明が解決しようとする問題点］ 二領域型光アイソレータでは、隣接した２つの領域1
2,13の磁化をそれぞれ互いに異なった方向へ配向させな
ければならないが、実際には困難であり、非相反部12と
相反部13との境界付近で磁化の配向が複雑に変化し、そ
れに伴いモード変換の大きさも変化するため所望の特性
が得られていない。また、一領域型光アイソレータで
は、磁界の印加法等が明確ではなく、十分な特性をもつ
ものは実現されていない。
2,13の磁化をそれぞれ互いに異なった方向へ配向させな
ければならないが、実際には困難であり、非相反部12と
相反部13との境界付近で磁化の配向が複雑に変化し、そ
れに伴いモード変換の大きさも変化するため所望の特性
が得られていない。また、一領域型光アイソレータで
は、磁界の印加法等が明確ではなく、十分な特性をもつ
ものは実現されていない。
［発明の目的］ この発明は、上記した問題点を解決するためになされ
たものであり、非相反部，相反部を一体化することによ
り、構造が簡単で実際に作製が容易な光アイソレータを
提供することを目的としている。
たものであり、非相反部，相反部を一体化することによ
り、構造が簡単で実際に作製が容易な光アイソレータを
提供することを目的としている。
［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、この発明は、モード変換
部の磁性薄膜に、光の伝搬方向に平行な磁界及び、光の
伝搬方向と垂直で膜面に垂直方向とある角度をなす磁界
を同時に印加することにより膜の磁化が、光の伝搬方向
と平行及び垂直方向から傾くようにしている。
部の磁性薄膜に、光の伝搬方向に平行な磁界及び、光の
伝搬方向と垂直で膜面に垂直方向とある角度をなす磁界
を同時に印加することにより膜の磁化が、光の伝搬方向
と平行及び垂直方向から傾くようにしている。
［作用］ 上記の構成を有する発明によれば、モード変換部の磁
化が、光の伝搬方向と平行及び光の伝搬方向と垂直な成
分をもっているため、ファラデー効果とコットン・ムー
トン効果が同時に生じるため、一方向性のモード変換を
実現できる。このときモード変換部の磁化方向は、場所
によらず均一であるため、容易に実現できる。
化が、光の伝搬方向と平行及び光の伝搬方向と垂直な成
分をもっているため、ファラデー効果とコットン・ムー
トン効果が同時に生じるため、一方向性のモード変換を
実現できる。このときモード変換部の磁化方向は、場所
によらず均一であるため、容易に実現できる。
［実施例］ 以下、この発明を具体化した実施例を図面を参照して
説明する。
説明する。
すなわち、GGG基板20上にスパッタ法あるいはLPE（Li
quid Phase Epitaxy）法により作製したBi:YIG薄膜21及
びAlクラッド22から成る。モード選択部23は従来と同じ
である。モード変換部24には、光の伝搬方向と平行な磁
界HFと、光の伝搬方向に垂直で膜面に垂直方向からθ′
だけ傾いた磁界HCMが印加されている。従って、モード
選択部に印加されている合成磁界は、第２図で示したＨ
となる。
quid Phase Epitaxy）法により作製したBi:YIG薄膜21及
びAlクラッド22から成る。モード選択部23は従来と同じ
である。モード変換部24には、光の伝搬方向と平行な磁
界HFと、光の伝搬方向に垂直で膜面に垂直方向からθ′
だけ傾いた磁界HCMが印加されている。従って、モード
選択部に印加されている合成磁界は、第２図で示したＨ
となる。
第３図には、磁性薄膜30に磁界の印加するための具体
的構成が示されており、Alクラッド22と磁性薄膜30との
間には、SiO2等のバッファ層23が設けられている。バッ
ファ層23は、スパッタ法、蒸着法等により作製される。
光の伝搬方向に垂直方向の磁界HCMは1000e程度必要であ
るので、例えばSmCo等の外部永久磁石31,32によって印
加する。永久磁石31,32の対向する面は、例えばそれぞ
れNSに磁化されており、２つの永久磁石31,32の間隙に
ＮからＳへ向かう磁界を発生する。この２つの永久磁石
31,32の対向する面を磁性膜の膜面から傾けることによ
り、光の伝搬方向と垂直で膜面に垂直方向からθだけ傾
いた磁界を印加することができる。磁界の方向は、永久
磁石31,32を回転させて調整する。光の伝搬方向と平行
な磁界HFは70e程度と非常に小さいため、外部コイル33
によって印加する。コイル33に流す電流によりHFの大き
さを制御することができる。
的構成が示されており、Alクラッド22と磁性薄膜30との
間には、SiO2等のバッファ層23が設けられている。バッ
ファ層23は、スパッタ法、蒸着法等により作製される。
光の伝搬方向に垂直方向の磁界HCMは1000e程度必要であ
るので、例えばSmCo等の外部永久磁石31,32によって印
加する。永久磁石31,32の対向する面は、例えばそれぞ
れNSに磁化されており、２つの永久磁石31,32の間隙に
ＮからＳへ向かう磁界を発生する。この２つの永久磁石
31,32の対向する面を磁性膜の膜面から傾けることによ
り、光の伝搬方向と垂直で膜面に垂直方向からθだけ傾
いた磁界を印加することができる。磁界の方向は、永久
磁石31,32を回転させて調整する。光の伝搬方向と平行
な磁界HFは70e程度と非常に小さいため、外部コイル33
によって印加する。コイル33に流す電流によりHFの大き
さを制御することができる。
第４図は、光アイソレータの動作を実験的に確認した
結果である。波長1.15μｍのHe-Neレーザを光源として
用い、膜厚2.13μｍのBi:YIG薄膜にTEモードを導波させ
たときの順方向と逆方向との出射光強度の比を測定した
ものである。伝搬距離2.4mm,θ′＝５（°），HCM＝100
（Oe），HF＝７（Oe）において13dBの順逆比が得られて
いる。また、HCMと比べてHFが順逆比に及ぼす影響が非
常に大きいことがわかった。
結果である。波長1.15μｍのHe-Neレーザを光源として
用い、膜厚2.13μｍのBi:YIG薄膜にTEモードを導波させ
たときの順方向と逆方向との出射光強度の比を測定した
ものである。伝搬距離2.4mm,θ′＝５（°），HCM＝100
（Oe），HF＝７（Oe）において13dBの順逆比が得られて
いる。また、HCMと比べてHFが順逆比に及ぼす影響が非
常に大きいことがわかった。
尚、本実施例では２つの永久磁石と１つのコイルで磁
界を印加したが、第５図に示すように、永久磁石41と樹
脂等で作られたスペーサ42を導波路に密着させて光の伝
搬方向に垂直な磁界を印加し、またバッファ層上に光の
伝搬方向と垂直に電流が流れるような電極43を作製し、
光の伝搬方向に平行な磁界を印加してもよい。こうする
ことにより、さらに光アイソレータを小型化することが
できる。
界を印加したが、第５図に示すように、永久磁石41と樹
脂等で作られたスペーサ42を導波路に密着させて光の伝
搬方向に垂直な磁界を印加し、またバッファ層上に光の
伝搬方向と垂直に電流が流れるような電極43を作製し、
光の伝搬方向に平行な磁界を印加してもよい。こうする
ことにより、さらに光アイソレータを小型化することが
できる。
磁界印加は永久磁石の代わりに電磁石を用いてもよ
い。光の伝搬方向に平行な磁界も永久磁石あるいは電磁
石で印加してもよい。
い。光の伝搬方向に平行な磁界も永久磁石あるいは電磁
石で印加してもよい。
磁性薄膜材料には、YIG,Bi:YIG,Bi:GdIG等が用いられ
るが、磁気光学効果を有し、使用波長で透明であれば、
特に限定はしない。また、バッファ層は設けなくてもよ
い。基板材料も、使用波長で透明であれば限定しない。
るが、磁気光学効果を有し、使用波長で透明であれば、
特に限定はしない。また、バッファ層は設けなくてもよ
い。基板材料も、使用波長で透明であれば限定しない。
また、モード選択部としてAlクラッドの代わりに、異
方性結晶を密着してもよい。
方性結晶を密着してもよい。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、光アイソレータの
モード変換部が一様方向に磁化されるように磁界を印加
すればよいため、簡単な構成で磁界を印加することがで
きる。従って、光アイソレータの構成も簡単となり容易
に実現することができる。
モード変換部が一様方向に磁化されるように磁界を印加
すればよいため、簡単な構成で磁界を印加することがで
きる。従って、光アイソレータの構成も簡単となり容易
に実現することができる。
第１図は、従来の光アイソレータを示す図、第２図は、
本発明の光アイソレータを示す概念図、第３図は、本発
明の光アイソレータの具体的構成を示す図、第４図は、
伝搬距離と順逆比との関係を示す図、第５図は、他の実
施例を示す図である。 図において、20は基板、21は薄膜、23はモード選択部、
24はモード変換部、31,32は永久磁石、33はコイルであ
る。
本発明の光アイソレータを示す概念図、第３図は、本発
明の光アイソレータの具体的構成を示す図、第４図は、
伝搬距離と順逆比との関係を示す図、第５図は、他の実
施例を示す図である。 図において、20は基板、21は薄膜、23はモード選択部、
24はモード変換部、31,32は永久磁石、33はコイルであ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】誘電体基板上に作製された磁気光学効果を
有する磁性薄膜と、 その両端に設けられたモード選択部と、 前記磁性薄膜に光の伝搬方向と平行に磁界を印加する手
段と、 前記磁性薄膜に光の伝搬方向と垂直に磁界を印加する手
段とよりなることを特徴とする光アイソレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11377987A JP2512941B2 (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 光アイソレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11377987A JP2512941B2 (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 光アイソレ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63279221A JPS63279221A (ja) | 1988-11-16 |
| JP2512941B2 true JP2512941B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=14620898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11377987A Expired - Fee Related JP2512941B2 (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 光アイソレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2512941B2 (ja) |
-
1987
- 1987-05-11 JP JP11377987A patent/JP2512941B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63279221A (ja) | 1988-11-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |