JP2671391B2 - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/095—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure
- G02F1/0955—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光通信或いは、光ディスク等の光源として
用いられる半導体レーザに、各種光電素子からの反射光
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ものであ
る。
用いられる半導体レーザに、各種光電素子からの反射光
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ものであ
る。
［従来の技術］ 従来、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８図に従来の二
領域型光アイソレータの構成例を示す。この二領域型光
アイソレータはGGG（Gd3Ga5O12）などの基板81上に作成
されたYIG（Y3Fe5O12）、Bi:YIG（BixY3′-xFe5O12）、
Bi:GdIG（BixGd3-xFe5O12）等の磁性薄膜82及びAl等の
金属クラッド83からなる。金属クラッド83を用いたモー
ド選択部84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85は非相反部86と相反部87とか
らなり、それぞれ磁性薄膜の磁化は、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86と相反部87とでは、それぞれフ
ァラデー効果及びコットン・ムートン効果により非相反
性及び相反性のモード変換が50％ずつ生じ、順方向で
は、それらが打ち消し合い逆方向では加え合わさる。即
ち、左端から入射した光は、モード選択部83でTEモード
成分のみ伝送される。非相反部86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
87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モードに変換される。
特性をもつものは実現されていない。第８図に従来の二
領域型光アイソレータの構成例を示す。この二領域型光
アイソレータはGGG（Gd3Ga5O12）などの基板81上に作成
されたYIG（Y3Fe5O12）、Bi:YIG（BixY3′-xFe5O12）、
Bi:GdIG（BixGd3-xFe5O12）等の磁性薄膜82及びAl等の
金属クラッド83からなる。金属クラッド83を用いたモー
ド選択部84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85は非相反部86と相反部87とか
らなり、それぞれ磁性薄膜の磁化は、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86と相反部87とでは、それぞれフ
ァラデー効果及びコットン・ムートン効果により非相反
性及び相反性のモード変換が50％ずつ生じ、順方向で
は、それらが打ち消し合い逆方向では加え合わさる。即
ち、左端から入射した光は、モード選択部83でTEモード
成分のみ伝送される。非相反部86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
87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モードに変換される。
従って、モード選択部83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83でTEモ
ード成分のみになり、相反部87でTMモードに50％変換さ
れる。さらに、非相反部86でほモード変換により、残り
のTMモードもすべてTMモードに変換される。依って、モ
ード選択部83で変換されたTMモードはすべて減衰させら
れるので左端からは出射しない。
る。逆に右端から入射した光は、モード選択部83でTEモ
ード成分のみになり、相反部87でTMモードに50％変換さ
れる。さらに、非相反部86でほモード変換により、残り
のTMモードもすべてTMモードに変換される。依って、モ
ード選択部83で変換されたTMモードはすべて減衰させら
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は、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（1
986）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。
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（1
986）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課題］ しかしながら、二領域型光アイソレータでは、隣接し
た２つの領域、非相反部と相反部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、非相反部と相反部との境界付近で磁化の
方向が複雑に変化し、それに伴いモード変換の大きさが
変化するため所望の特性が得られていない。また、単一
領域型光アイソレータでは、その構成条件、磁界の印加
条件等が明確ではなく、十分な特性をもつものは実現さ
れていない。更に、従来の光アイソレータは、多モード
伝搬であるため、戻り光の高次モード成分によりアイソ
レーション特性が著しく劣化する。
た２つの領域、非相反部と相反部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、非相反部と相反部との境界付近で磁化の
方向が複雑に変化し、それに伴いモード変換の大きさが
変化するため所望の特性が得られていない。また、単一
領域型光アイソレータでは、その構成条件、磁界の印加
条件等が明確ではなく、十分な特性をもつものは実現さ
れていない。更に、従来の光アイソレータは、多モード
伝搬であるため、戻り光の高次モード成分によりアイソ
レーション特性が著しく劣化する。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされた
ものであり、単一の磁化方向で構成が簡単で、実際に作
成が容易であり、且つ単一モード伝搬で動作する光アイ
ソレータを提供することを目的としている。
ものであり、単一の磁化方向で構成が簡単で、実際に作
成が容易であり、且つ単一モード伝搬で動作する光アイ
ソレータを提供することを目的としている。
［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明の光アイソレータ
は、光の伝搬方向の一端部及び他端部にモード選択部を
設け、その各モード選択部の間にモード変換部を設けた
ものを対象として、特に、前記モード変換部は、誘電体
基板と、磁気光学効果を有する磁性薄膜と、前記誘電体
基板の磁性薄膜との間に配置される中間層とを単一領域
で積層することにより構成され、前記中間層の屈折率
は、前記磁性薄膜の屈折率よりも僅かに小さく設定さ
れ、更に、前記モード変換部の磁化の方向が光の伝搬方
向に概略垂直な面内で膜面から傾くように構成したもの
である。
は、光の伝搬方向の一端部及び他端部にモード選択部を
設け、その各モード選択部の間にモード変換部を設けた
ものを対象として、特に、前記モード変換部は、誘電体
基板と、磁気光学効果を有する磁性薄膜と、前記誘電体
基板の磁性薄膜との間に配置される中間層とを単一領域
で積層することにより構成され、前記中間層の屈折率
は、前記磁性薄膜の屈折率よりも僅かに小さく設定さ
れ、更に、前記モード変換部の磁化の方向が光の伝搬方
向に概略垂直な面内で膜面から傾くように構成したもの
である。
［作用］ 上記の構成を有する本発明によれば、前記中間相の屈
折率が前記磁性薄膜の屈折率よりも僅かに小さく設定さ
れているため、逆方向のモード変換が100％となる位相
整合膜厚がカット・オフ膜厚に近づき電界の伝搬方向成
分が大きくなる。これにより、電界の伝搬方向成分が関
与するモード変換が大きくなる。磁化を光の伝搬方向に
対し、概略垂直とし、且つ膜面から適当な角度だけ傾け
ることにより、電界の伝搬方向成分が関与するモード変
換が電界の伝搬方向に垂直成分のみが関与するコード変
換と同程度となり、それらが、順方向では打ち消し合
い、逆方向では、互いに加え合わさるため、一方向性の
モード変換を実現することができる。この時、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。また、一方向性のモード変換が生じる膜厚
は、１次モードのカット・オフ膜厚よりも小さいため単
一モード伝搬となる。
折率が前記磁性薄膜の屈折率よりも僅かに小さく設定さ
れているため、逆方向のモード変換が100％となる位相
整合膜厚がカット・オフ膜厚に近づき電界の伝搬方向成
分が大きくなる。これにより、電界の伝搬方向成分が関
与するモード変換が大きくなる。磁化を光の伝搬方向に
対し、概略垂直とし、且つ膜面から適当な角度だけ傾け
ることにより、電界の伝搬方向成分が関与するモード変
換が電界の伝搬方向に垂直成分のみが関与するコード変
換と同程度となり、それらが、順方向では打ち消し合
い、逆方向では、互いに加え合わさるため、一方向性の
モード変換を実現することができる。この時、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。また、一方向性のモード変換が生じる膜厚
は、１次モードのカット・オフ膜厚よりも小さいため単
一モード伝搬となる。
［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して
説明する。
説明する。
第１図に本発明の一実施例である光アイソレータの構
成を示す。この光アイソレータはGGG基板10上にスパッ
タ法或いはLPE（Liquid Phase Epitaxy）法により作
製したBi:YIG中間層11及びBi:YIG導波層12、ZnO等の誘
電体上層部13及びAlクラッド14からなる。前記導波層12
は、磁性薄膜を構成するものである。そして、このよう
に積層状態に構成された光アイソレータの光の伝搬方向
の両端部には、従来と同様のモード選択部15,16が設け
られ、その各モード選択部15,16の間には、単一領域に
よって構成されたモード変換部17が設けられる。モード
変換部17の磁化の方向は図示しない永久磁石或いは電磁
石により光の伝搬方向に対し垂直であり、且つ膜面から
θだけ傾いている。光を導波層12に閉じこめるために
は、Bi:YIGの中間層11の屈折率n2sは、Bi:YIG導波層12
の屈折率n1よりも小さい必要がある。このため、Bi:YIG
中間層11のBiの濃度をBi:YIG導波層12よりも小さくする
必要がある。即ち、Bi:YIG中間層11の屈折率の大きさ
は、Bi濃度により制御できる。
成を示す。この光アイソレータはGGG基板10上にスパッ
タ法或いはLPE（Liquid Phase Epitaxy）法により作
製したBi:YIG中間層11及びBi:YIG導波層12、ZnO等の誘
電体上層部13及びAlクラッド14からなる。前記導波層12
は、磁性薄膜を構成するものである。そして、このよう
に積層状態に構成された光アイソレータの光の伝搬方向
の両端部には、従来と同様のモード選択部15,16が設け
られ、その各モード選択部15,16の間には、単一領域に
よって構成されたモード変換部17が設けられる。モード
変換部17の磁化の方向は図示しない永久磁石或いは電磁
石により光の伝搬方向に対し垂直であり、且つ膜面から
θだけ傾いている。光を導波層12に閉じこめるために
は、Bi:YIGの中間層11の屈折率n2sは、Bi:YIG導波層12
の屈折率n1よりも小さい必要がある。このため、Bi:YIG
中間層11のBiの濃度をBi:YIG導波層12よりも小さくする
必要がある。即ち、Bi:YIG中間層11の屈折率の大きさ
は、Bi濃度により制御できる。
第２図に、第１図に示したモード変換部のモード変換
特性を示す。導波層の屈折率をn1＝2.18、複屈折をΔn1
＝1.28×10-3、１次,2次の磁気光学因子をf1 e＝−4.185
×10-3、f44M2＝0.2f1 eMとした。中間層はGGG10の影響
は無視できるほど十分厚く基板とみなせるとし、その屈
折率は、n2s＝2.165とした。また、中間層の複屈折及び
磁気光学効果は無視した。導波層の厚さは、各θに対し
て逆方向のモード変換効率の最大値が|S|2max＝１とな
るように選んだ。このため、第２図に示した順方向のモ
ード変換効率の最大値が|S|2max＝０なるθにおいて一
方向性をモード変換（即ち、順方向においてモード変換
が生じず、逆方向において完全なモード変換が生じ
る。）が得られる。第２図には、上層部を空気（n3＝1.
0）、ガラス（n3＝1.5）、ZnO（n3＝1.9）とした時につ
いて示してあり、いずれも一方向性のモード変換が生じ
る。ここで、Bi:YIG中間層をなくし基板として直接GGG
を用いた場合は、第２図に示したような一方向性のモー
ド変換は生じない。即ち、実質上基板とみなせるBi:YIG
中間層を用い、その屈折率を従来用いられていたGGG等
の屈折率よりも十分大きくすることにより一方向性のモ
ード変換を実現できるのである。
特性を示す。導波層の屈折率をn1＝2.18、複屈折をΔn1
＝1.28×10-3、１次,2次の磁気光学因子をf1 e＝−4.185
×10-3、f44M2＝0.2f1 eMとした。中間層はGGG10の影響
は無視できるほど十分厚く基板とみなせるとし、その屈
折率は、n2s＝2.165とした。また、中間層の複屈折及び
磁気光学効果は無視した。導波層の厚さは、各θに対し
て逆方向のモード変換効率の最大値が|S|2max＝１とな
るように選んだ。このため、第２図に示した順方向のモ
ード変換効率の最大値が|S|2max＝０なるθにおいて一
方向性をモード変換（即ち、順方向においてモード変換
が生じず、逆方向において完全なモード変換が生じ
る。）が得られる。第２図には、上層部を空気（n3＝1.
0）、ガラス（n3＝1.5）、ZnO（n3＝1.9）とした時につ
いて示してあり、いずれも一方向性のモード変換が生じ
る。ここで、Bi:YIG中間層をなくし基板として直接GGG
を用いた場合は、第２図に示したような一方向性のモー
ド変換は生じない。即ち、実質上基板とみなせるBi:YIG
中間層を用い、その屈折率を従来用いられていたGGG等
の屈折率よりも十分大きくすることにより一方向性のモ
ード変換を実現できるのである。
第３図、第４図に一方向性モード変換を実現するため
の導波層の規格化膜厚k0W（k0＝２π／λ，λ：波
長）、抑角θ及び素子長lmin、中間層（或いは基板）の
屈折率n2sを上層部の屈折率に対して示す。即ち、第３
図，第４図は、光アイソレータの構成条件を示す。基板
或いは中間層の屈折率n2sは少なくとも2.15以上である
必要がある。但し、導波層の屈折率等が変化すると、こ
こに示した構成条件も変化する。
の導波層の規格化膜厚k0W（k0＝２π／λ，λ：波
長）、抑角θ及び素子長lmin、中間層（或いは基板）の
屈折率n2sを上層部の屈折率に対して示す。即ち、第３
図，第４図は、光アイソレータの構成条件を示す。基板
或いは中間層の屈折率n2sは少なくとも2.15以上である
必要がある。但し、導波層の屈折率等が変化すると、こ
こに示した構成条件も変化する。
第５図に上層部の屈折率がn3＝1.9、中間層の屈折率
がn2s＝2.159の時のモード分散特性を示す。第３図に示
した膜厚k0Wの範囲は、１次モード（ｍ＝１）のカット
・オフ膜厚k0W＝15よりも小さく単一モード伝搬で光ア
イソレータを構成することができる。一般に一方向性の
モード変換は、特定の次数（通常は基本モード）のTE−
TMモード間で生じるため、その他のモードについては、
一方向整のモード変換が生じない。このため、従来提案
されていた多モード伝搬の光アイソレータでは、高次モ
ード成分に対しては、アイソレータ動作をしないため、
戻り光の高次モード成分によりアイソレーション特性が
著しく劣化する。これに対し、本発明のアイソレータで
は戻り光の高次モード成分の影響を受けない安定したア
イソレーション特性が得られる。
がn2s＝2.159の時のモード分散特性を示す。第３図に示
した膜厚k0Wの範囲は、１次モード（ｍ＝１）のカット
・オフ膜厚k0W＝15よりも小さく単一モード伝搬で光ア
イソレータを構成することができる。一般に一方向性の
モード変換は、特定の次数（通常は基本モード）のTE−
TMモード間で生じるため、その他のモードについては、
一方向整のモード変換が生じない。このため、従来提案
されていた多モード伝搬の光アイソレータでは、高次モ
ード成分に対しては、アイソレータ動作をしないため、
戻り光の高次モード成分によりアイソレーション特性が
著しく劣化する。これに対し、本発明のアイソレータで
は戻り光の高次モード成分の影響を受けない安定したア
イソレーション特性が得られる。
磁性薄膜材料には、YIG,Bi:YIG,Bi:GdIG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。中間層は、導波層と同じ材料である必要
はない。また、屈折率を導波層より小さくするためにBi
濃度を下げるかわりに、Feの一部をAlで置換する等の組
成の変化によってもよい。更には、基板自体にGGGの代
わりに屈折率の高いガーネット結晶、或いは他の材料を
用いてもよい。また、上層部は必ずしも必要ではない。
また、第６図のように、GGG等の基板60上にはBi:YIG或
いは他の磁性ガーネット膜の導波層を設け、その上に第
４図で示したような所定の屈折率をもつ上層部62を設け
てもよい。即ち、上層部と基板との区別は相対的なもの
であるので、第４図に示したような屈折率の組み合わせ
であればどちらを基板として用いてもよい。
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。中間層は、導波層と同じ材料である必要
はない。また、屈折率を導波層より小さくするためにBi
濃度を下げるかわりに、Feの一部をAlで置換する等の組
成の変化によってもよい。更には、基板自体にGGGの代
わりに屈折率の高いガーネット結晶、或いは他の材料を
用いてもよい。また、上層部は必ずしも必要ではない。
また、第６図のように、GGG等の基板60上にはBi:YIG或
いは他の磁性ガーネット膜の導波層を設け、その上に第
４図で示したような所定の屈折率をもつ上層部62を設け
てもよい。即ち、上層部と基板との区別は相対的なもの
であるので、第４図に示したような屈折率の組み合わせ
であればどちらを基板として用いてもよい。
磁化の方向は、光の伝搬方向に対し厳密に垂直である
必要はない。また、磁化の方向は、磁化光学効果の大き
さや膜厚等によって決定されるが、概略光の伝搬方向に
対して垂直である。
必要はない。また、磁化の方向は、磁化光学効果の大き
さや膜厚等によって決定されるが、概略光の伝搬方向に
対して垂直である。
中間層に用いる磁性ガーネット膜にも、磁気光学効果
があり、モード変換に寄与している。このため、中間層
として導波層、例えば（BiGd）３（FeGa）5O12と逆の磁
気光学効果の温度特性をもつガーネット膜、例えば（Bi
LuGd）3Fe5O12を用いることにより、広い温度範囲にわ
たり安定したアイソレーション特性が得られる。中間層
と導波層の屈折率の変化が必ずしもステップ状である必
要はなく、連続的に変化をしてもよい。例えば、LPE法
で同一のメルトから導波層の中間層をそれぞれ成長温度
を変えて成長させてもよい。即ち、例えば中間層作製時
には、導波層作製時と比べて成長温度を上げる、また
は、基板の回転速度を小さくすることによりBi濃度を小
さくすることができ、成長温度または基板の回転速度を
徐々に変化させることにより、屈折率も連続的に変化さ
せることができる。
があり、モード変換に寄与している。このため、中間層
として導波層、例えば（BiGd）３（FeGa）5O12と逆の磁
気光学効果の温度特性をもつガーネット膜、例えば（Bi
LuGd）3Fe5O12を用いることにより、広い温度範囲にわ
たり安定したアイソレーション特性が得られる。中間層
と導波層の屈折率の変化が必ずしもステップ状である必
要はなく、連続的に変化をしてもよい。例えば、LPE法
で同一のメルトから導波層の中間層をそれぞれ成長温度
を変えて成長させてもよい。即ち、例えば中間層作製時
には、導波層作製時と比べて成長温度を上げる、また
は、基板の回転速度を小さくすることによりBi濃度を小
さくすることができ、成長温度または基板の回転速度を
徐々に変化させることにより、屈折率も連続的に変化さ
せることができる。
第１図において、中間層11と基板10との間で高次モー
ド成分が反射され、導波層12と中間層11によって高次モ
ードが伝送される場合がある。これを防ぐために、第７
図のように、基板10と中間層11の間に光吸収層70を設け
てもよい。光吸収層としては、例えば、Bi:YIGにPr（プ
ラセオジウム）等の不純物を添加したBi;Pr:YIGを用い
ることができる。更に、第６図において、上層部62の上
にAl等の金属や、Bi,Pr:YIG、更に色素含有層、黒色塗
料等の光吸収層を設けてもよい。
ド成分が反射され、導波層12と中間層11によって高次モ
ードが伝送される場合がある。これを防ぐために、第７
図のように、基板10と中間層11の間に光吸収層70を設け
てもよい。光吸収層としては、例えば、Bi:YIGにPr（プ
ラセオジウム）等の不純物を添加したBi;Pr:YIGを用い
ることができる。更に、第６図において、上層部62の上
にAl等の金属や、Bi,Pr:YIG、更に色素含有層、黒色塗
料等の光吸収層を設けてもよい。
［発明の効果］ 以上詳述したことから明かなように、本発明によれ
ば、特に、モード変換部は、誘電体基板と、磁気光学効
果を有する磁性薄膜と、前記誘電体基板の磁性薄膜との
間に配置される中間層とを単一領域で積層することによ
り構成され、前記中間層の屈折率は、前記磁性薄膜の屈
折率よりも僅かに小さく設定され、更に、前記モード変
換部の磁化の方向が光の伝搬方向に概略垂直な面内で膜
面から傾くように構成したものである。従って、光アイ
ソレータのモード変換部は磁化方向が一様であって単一
領域で構成されているため簡単な構成で光アイソレータ
を構成することができる。更に、単一モード伝搬である
ため、戻り光の高次モード成分によらない安定したアイ
ソレーション特性を実現することができる。
ば、特に、モード変換部は、誘電体基板と、磁気光学効
果を有する磁性薄膜と、前記誘電体基板の磁性薄膜との
間に配置される中間層とを単一領域で積層することによ
り構成され、前記中間層の屈折率は、前記磁性薄膜の屈
折率よりも僅かに小さく設定され、更に、前記モード変
換部の磁化の方向が光の伝搬方向に概略垂直な面内で膜
面から傾くように構成したものである。従って、光アイ
ソレータのモード変換部は磁化方向が一様であって単一
領域で構成されているため簡単な構成で光アイソレータ
を構成することができる。更に、単一モード伝搬である
ため、戻り光の高次モード成分によらない安定したアイ
ソレーション特性を実現することができる。
第１図から第７図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は本実施例が適用された光アイソレー
タの構成図、第２図は上記光アイソレータのモード変換
特性を示す説明図、第３図，第４図は上記光アイソレー
タの具体的な構成例を与える設計値を示す図、第５図は
導波層の膜厚と伝搬定数の関係を示す図、第６図，第７
図は本実施例の一変形例の構成を示す断面図、第８図は
従来の光アイソレータの構成図である。 図中、10は基板、11は中間層、12は導波層、15,16はモ
ード選択部、17はモード変換部である。
すもので、第１図は本実施例が適用された光アイソレー
タの構成図、第２図は上記光アイソレータのモード変換
特性を示す説明図、第３図，第４図は上記光アイソレー
タの具体的な構成例を与える設計値を示す図、第５図は
導波層の膜厚と伝搬定数の関係を示す図、第６図，第７
図は本実施例の一変形例の構成を示す断面図、第８図は
従来の光アイソレータの構成図である。 図中、10は基板、11は中間層、12は導波層、15,16はモ
ード選択部、17はモード変換部である。
Claims (1)
- 【請求項１】光の伝搬方向の一端部及び他端部にモード
選択部を設け、その各モード選択部の間にモード変換部
を設けた光アイソレータにおいて、 前記モード変換部は、誘電体基板と、磁気光学効果を有
する磁性薄膜と、前記誘電体基板と磁性薄膜との間に配
置される中間層とを単一領域で積層することにより構成
され、 前記中間層の屈折率は、前記磁性薄膜の屈折率よりも僅
かに小さく設定され、 更に、前記モード変換部の磁化の方向が光の伝搬方向に
概略垂直な面内で膜面から傾いていることを特徴とする
光アイソレータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63152665A JP2671391B2 (ja) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | 光アイソレータ |
| US07/367,945 US4973119A (en) | 1988-06-21 | 1989-06-19 | Optical waveguide isolator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63152665A JP2671391B2 (ja) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | 光アイソレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01319706A JPH01319706A (ja) | 1989-12-26 |
| JP2671391B2 true JP2671391B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=15545413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63152665A Expired - Fee Related JP2671391B2 (ja) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | 光アイソレータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2671391B2 (ja) |
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| US5111330A (en) * | 1989-08-14 | 1992-05-05 | Optics For Research | Optical isolators employing wavelength tuning |
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| US5319483A (en) * | 1992-12-04 | 1994-06-07 | Williams Telecommunications Group, Inc. | Polarization independent low cross-talk optical circulator |
| US5408565A (en) * | 1993-02-22 | 1995-04-18 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Thin-film magneto-optic polarization rotator |
| US7283694B2 (en) | 2001-10-09 | 2007-10-16 | Infinera Corporation | Transmitter photonic integrated circuits (TxPIC) and optical transport networks employing TxPICs |
| JP2003185985A (ja) * | 2001-12-14 | 2003-07-03 | Fujitsu Ltd | 光回路装置及びその製造方法 |
| US7162113B2 (en) * | 2002-10-08 | 2007-01-09 | Infinera Corporation | Deployment of electro-optic amplitude varying elements (AVEs) and electro-optic multi-functional elements (MFEs) in photonic integrated circuits (PICs) |
| JP5013475B2 (ja) * | 2007-12-13 | 2012-08-29 | 公立大学法人大阪府立大学 | 光伝播制御方法及び光伝播制御装置 |
| US7689068B1 (en) | 2008-12-08 | 2010-03-30 | Massachusetts Institute Of Technology | One-way waveguides using gyrotropic photonic crystals |
| JP6338404B2 (ja) * | 2014-03-07 | 2018-06-06 | 国立大学法人東京工業大学 | 導波路型磁気光学デバイス及びその製造方法 |
| CN104485156B (zh) * | 2014-11-20 | 2017-07-28 | 张家港康得新光电材料有限公司 | 折射率匹配膜、折射率匹配膜的制作方法及触摸屏 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5618923B2 (ja) * | 1972-06-30 | 1981-05-02 | ||
| US3822927A (en) * | 1972-11-16 | 1974-07-09 | Perkin Elmer Corp | Phase matched optical wave generator for integrated optical circuits |
| US3830555A (en) * | 1973-05-04 | 1974-08-20 | J Warner | Nonreciprocal waveguide mode converter |
| FR2281585A1 (fr) * | 1974-08-09 | 1976-03-05 | Thomson Csf | Dispositif de conversion du mode de propagation de l'energie rayonnee utilisant des effets magneto-optiques et son application aux jonctions non reciproques |
| JPS58221810A (ja) * | 1982-06-18 | 1983-12-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 光アイソレ−タ及びその製造方法 |
| JPS59224819A (ja) * | 1983-06-06 | 1984-12-17 | Hitachi Ltd | フアラデ−回転子 |
| DE3434631A1 (de) * | 1984-09-21 | 1986-04-03 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Planarer optischer wellenleiter und verfahren zu seiner herstellung |
| DE3514413A1 (de) * | 1985-04-20 | 1986-10-23 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Planarer optischer wellenleiter und verfahren zu seiner herstellung |
| DE3630741A1 (de) * | 1986-09-10 | 1988-03-17 | Philips Patentverwaltung | Optischer polarisationsregler mit einer wellenleiterstruktur |
| JPS6488402A (en) * | 1987-09-29 | 1989-04-03 | Sony Corp | Optical waveguide device |
-
1988
- 1988-06-21 JP JP63152665A patent/JP2671391B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-06-19 US US07/367,945 patent/US4973119A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01319706A (ja) | 1989-12-26 |
| US4973119A (en) | 1990-11-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |