JP2960567B2 - Optical isolator - Google Patents

Optical isolator

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JP2960567B2
JP2960567B2 JP9667291A JP9667291A JP2960567B2 JP 2960567 B2 JP2960567 B2 JP 2960567B2 JP 9667291 A JP9667291 A JP 9667291A JP 9667291 A JP9667291 A JP 9667291A JP 2960567 B2 JP2960567 B2 JP 2960567B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信や光計測等に用
いる導波型の光アイソレータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide type optical isolator used for optical communication and optical measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】光アイソレータの従来例を図11に示す
(佐藤著“光と磁気”朝倉書店刊、p.165(198
8))。図において、51、52はポート、53、54
はS偏光だけを透過する偏光ビームスプリッタ、55は
YIG(5F23・3Y23)等のファラディ回転子、
56は上記ファラディ回転子55中を通る磁界を示す。
上記ポート51から入射したS偏光(垂直な偏光)をも
つ光は偏光ビームスプリッタ53を通過したのち、上記
ファラディ回転子55を通ることにより偏波が45度回
転し、同じ方向に45度傾けられた検光子の偏光ビーム
スプリッタ54を透過したのちにポート52から出射す
る。ポート52から入射したS偏光(垂直から45度傾
いた偏光)は偏光ビームスプリッタ54を透過し、ファ
ラディ回転子55を通ることにより偏波が45度回転し
て水平となり、偏光ビームスプリッタ53に対してはP
偏光(水平な偏波)となるため透過することができず、
光アイソレータが構成される。
2. Description of the Related Art A conventional example of an optical isolator is shown in FIG. 11 (written by Sato, "Light and Magnetism", Asakura Shoten, p. 165 (198)).
8)). In the figure, 51 and 52 are ports, 53 and 54
Is a polarization beam splitter that transmits only S-polarized light, 55 is a Faraday rotator such as YIG (5F 2 O 3 .3Y 2 O 3 ),
Reference numeral 56 denotes a magnetic field passing through the Faraday rotator 55.
The light having the S-polarized light (vertical polarized light) incident from the port 51 passes through the polarization beam splitter 53 and then passes through the Faraday rotator 55, whereby the polarization is rotated by 45 degrees and tilted by 45 degrees in the same direction. After passing through the polarization beam splitter 54 of the analyzer, the light exits from the port 52. The S-polarized light (polarized light inclined at 45 degrees from the vertical) transmitted from the port 52 passes through the polarizing beam splitter 54, passes through the Faraday rotator 55, rotates the polarized light by 45 degrees, and becomes horizontal. P
Because it becomes polarized light (horizontal polarization), it cannot be transmitted.
An optical isolator is configured.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に示した
光アイソレータは、高価なファラディ回転子を使用し、
上記ファラディ回転子や偏光ビームスプリッタにおける
光軸や偏光角度を、高精度に調整する必要があるため、
信頼性に乏しく、かつ非常に高価になるという欠点があ
った。さらに、従来の光アイソレータは、光回路の集積
化が困難であるという欠点を有していた。
The optical isolator shown in the above prior art uses an expensive Faraday rotator,
Since it is necessary to adjust the optical axis and the polarization angle in the Faraday rotator and the polarization beam splitter with high accuracy,
There are drawbacks of poor reliability and very high cost. Further, the conventional optical isolator has a disadvantage that it is difficult to integrate an optical circuit.

【0004】本発明は、ファラディ回転子のような高価
な部品を高精度に調整する必要がなく、光集積化に適し
た安価な光アイソレータを得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inexpensive optical isolator suitable for optical integration without having to adjust expensive components such as a Faraday rotator with high precision.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくとも
その一部を磁気光学材料で形成した非相反性を示す光導
波路からなり、上記磁気光学材料中の磁化ベクトルによ
る上記光導波路を導波する光の進行方向の違いによって
位相定数が相互に異なり、導波路の構造異方性によりT
EモードのカットオフがTMモードのカットオフより大
きくなり、上記TEモードのカットオフが前進波の位相
定数と後進波の位相定数との間にあって、光学的異方性
によるTMモードからTEモードへの結合係数が存在す
ることにより、上記TMモードの前進波は位相不整合の
ためにTEモードと結合しないでそのまま導波し、上記
TMモードの後進波は放射のTEモードと結合し導波路
のコアから光パワーを散逸することにより達成される。
An object of the present invention is to provide a non-reciprocal optical waveguide formed at least in part by a magneto-optical material, and to guide the optical waveguide by a magnetization vector in the magneto-optical material. The phase constants are different from each other depending on the direction of light propagation.
The cutoff of the E mode is larger than the cutoff of the TM mode, and the cutoff of the TE mode is between the phase constant of the forward wave and the phase constant of the backward wave. , The forward wave of the TM mode is guided as it is without being coupled to the TE mode due to phase mismatch, and the backward wave of the TM mode is coupled to the radiated TE mode and Achieved by dissipating optical power from the core.

【0006】[0006]

【作用】本発明は磁気光学材料を用いた導波路からな
り、上記導波路を導波するTMモードの光は、磁気光学
効果にもとづく非相反移相により前進波と後進波とで位
相定数が異なるが、TEモードのカットオフを上記前進
波と後進波とのそれぞれの位相定数の間にあるようにす
ることにより、光の進行方向の違いにしたがって、順方
向の光は導波路中を導波し、逆方向の光は放射して導波
しないことを利用したものであり、従来の技術とは構
成、形成法および動作原理が全く異なった光アイソレー
タを得ることができる。
The present invention comprises a waveguide using a magneto-optical material, and TM mode light guided through the waveguide has a phase constant between a forward wave and a backward wave due to non-reciprocal phase shift based on the magneto-optical effect. Although different, the cutoff of the TE mode is set between the respective phase constants of the forward wave and the backward wave, so that the light in the forward direction is guided in the waveguide according to the difference in the traveling direction of the light. Utilizing the fact that the wave and the light in the opposite direction are radiated and not guided, it is possible to obtain an optical isolator completely different in configuration, forming method and operation principle from the conventional technology.

【0007】[0007]

【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図1は本発明による光アイソレータの第1実施例の
構成を示す図、図2は本発明の動作原理を説明するため
の光のTEモードおよびTMモードの位相定数を示す
図、図3は3層スラブ導波路の位相定数と磁気光学膜の
膜厚との関係を示す図、図4は上記第1実施例の製造工
程を示す図、図5は本発明の光アイソレータの導波路に
光を導波させたときの出射端のニアフィールドパタン
で、(a)は磁界を10Oe印加した場合のパタンを示
し前進波に対応する図、(b)は磁界を−10Oe印加
した場合のパタンを示し後進波に対応する図、図6は本
発明の光アイソレータのアイソレーションを測定する測
定系を示す図、図7はアイソレーション特性を示す図、
図8は本発明の第2実施例を示す断面図、図9は本発明
の第3実施例を示す断面図、図10は本発明の第4実施
例を示す断面図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of an optical isolator according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing phase constants of light TE mode and TM mode for explaining the operation principle of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the phase constant of the layered slab waveguide and the film thickness of the magneto-optical film, FIG. 4 is a diagram showing the manufacturing process of the first embodiment, and FIG. (A) shows a pattern when a magnetic field is applied at 10 Oe and corresponds to a forward wave, and (b) shows a pattern when a magnetic field is applied at -10 Oe. FIG. 6 is a diagram corresponding to a backward wave, FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement system for measuring the isolation of the optical isolator of the present invention, FIG. 7 is a diagram illustrating isolation characteristics,
8 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention, FIG. 9 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.

【0008】第1実施例 本発明の第1実施例を示す図1において、1は磁気光学
膜で形成されたリブ導波路、2は磁気光学膜、3は基
板、4は印加された外部磁界により誘起された上記磁気
光学膜中の磁化ベクトルM、5は座標を示し、光は屈折
率が高い上記リブ導波路1を導波する。
First Embodiment In FIG. 1 showing a first embodiment of the present invention, 1 is a rib waveguide formed of a magneto-optical film, 2 is a magneto-optical film, 3 is a substrate, and 4 is an applied external magnetic field. The magnetization vectors M and 5 in the magneto-optical film induced by the above indicate coordinates, and light is guided through the rib waveguide 1 having a high refractive index.

【0009】本実施例のTM(ライク)モードで動作す
る光アイソレータとしての動作原理を図2に示す位相定
数により説明する。本アイソレータを実現するためには
つぎの条件を満足させる必要がある。
The operation principle of the optical isolator operating in the TM (like) mode of this embodiment will be described with reference to the phase constant shown in FIG. In order to realize this isolator, the following conditions must be satisfied.

【0010】導波路の構造異方性を利用して、TEモ
ードのカットオフβTECをTMモードのカットオフβTMC
よりも大きくする。
Using the structural anisotropy of the waveguide, the TE mode cutoff β TEC is changed to the TM mode cutoff β TMC
Larger than.

【0011】Y方向磁化ベクトルMyを磁気光学膜に
与えることによりTMモードの位相定数に非相反移相を
起させ、前進波の位相定数βTMFを後進波の位相定数β
TMCよりも大きくする。
By applying the Y-direction magnetization vector My to the magneto-optical film, a non-reciprocal phase shift occurs in the phase constant of the TM mode, and the phase constant β TMF of the forward wave is changed to the phase constant β of the backward wave.
Make it larger than TMC .

【0012】βTMB<βTEC<βTMFとなるように導波
路構造を設計する。
The waveguide structure is designed so that β TMBTECTMF .

【0013】膜または基板に光学異方性(光弾性効
果、電気光学、磁気光学等)を与えることにより、TE
モードからTMモードに結合する結合係数Kを与える。
By giving optical anisotropy (photoelastic effect, electro-optic, magneto-optic, etc.) to a film or a substrate, TE
A coupling coefficient K for coupling from the mode to the TM mode is given.

【0014】上記のような条件になっているため、図2
に示すように、位相定数βTMFをもつTMモードの前進
波は、位相不整合(βTEC<βTMF,βTMF≠βTE)のた
め、TE導波モードおよびTE放射モードとは結合せ
ず、そのまま導波路中を導波する。一方、位相定数β
TMBをもつTM導波モードの後進波となり、TE放射モ
ードの位相定数βTERと位相整合がとれるため(βTMB
βTER)、導波路を進行するうちTE放射モードとなり
放射される。
Because of the above conditions, FIG.
As shown in the figure , the forward wave of the TM mode having the phase constant β TMF does not couple with the TE guided mode and the TE radiation mode due to phase mismatch (β TECTMF , β TMF ≠ β TE ). , As it is in the waveguide. On the other hand, the phase constant β
It becomes a backward wave of the TM guided mode having the TMB, and can be phase-matched with the phase constant β TER of the TE radiation mode (β TMB =
β TER ), while traveling through the waveguide, it becomes a TE radiation mode and is radiated.

【0015】つぎに等価屈折率法を用いて上記から
に示した条件を満たすための設計法について記載する。
図3は3層スラブ導波路における導波モードの位相定数
と導波路膜厚との関係を示す。一般に図に示すようにス
ラブ導波路の位相定数は、TEモードの方がTMモード
よりも大きい。スラブ部(リブ部外)の磁気光学膜の膜
厚t2をスラブ導波モードが存在するようにとると、こ
のスラブ導波モードがリブ導波路における放射モードに
なる。したがって、TEモードのカットオフは図3に示
すβTEC、TMモードのカットオフはβTMCとなり、上記
の条件を満たすことができる。つぎに上記の条件は
y軸方向の磁界成分によりy軸方向の磁化ベクトルMy
が磁気光学膜中に生じ、磁気光学効果により非相反移相
(電子情報通信学会論文誌’88/5,Vol.J71−
C,No.5,pp702−708)を起こすことにより
生じる。この効果は、基板と空気の屈折率が異なる非対
称構造が必要である。つぎにリブ導波路のTMモード位
相定数は、パタン幅Wの調整によって、膜厚t1に対す
るスラブ導波路の位相定数βTM1と膜厚t2に対する位相
定数βTMCの間の値をとることができるため、パタン幅
Wを調整することによって上記に示した条件を満足さ
せることができる。リブ導波路のTEモード位相定数β
TEも同様にして決まるが、TMモードの位相定数よりも
大きくなる。また、上記の条件は、膜または基板の光
学異方性(誘電率テンソルの非対角成分εxy,εyz)に
より生じ、基板に磁気光学膜を形成するときの膜応力に
よって誘起される光弾性効果、および磁気光学膜のz軸
またはx軸成分の磁化ベクトルによる磁気光学効果等に
よって与えられるが、後者の磁化ベクトルは容易に制御
できるため、簡単に結合係数Kを誘起することが可能で
ある。図1においては磁化ベクトルの方向Mをy軸から
z軸の方向にθ傾け、z方向成分の磁化ベクトルを与え
ている。
Next, a design method for satisfying the above conditions using the equivalent refractive index method will be described.
FIG. 3 shows the relationship between the phase constant of the waveguide mode and the thickness of the waveguide in the three-layer slab waveguide. Generally, as shown in the figure, the phase constant of the slab waveguide is larger in the TE mode than in the TM mode. When the thickness t 2 of the magneto-optical film in the slab portion (outside the rib portion) is set so that the slab waveguide mode exists, the slab waveguide mode becomes a radiation mode in the rib waveguide. Therefore, the cutoff of the TE mode is β TEC shown in FIG. 3 and the cutoff of the TM mode is β TMC , which satisfies the above conditions. Next, the above condition is based on the magnetic vector component in the y-axis direction My
Is generated in the magneto-optical film, and a non-reciprocal phase shift is caused by the magneto-optical effect (Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers '88 / 5, Vol.
C, No. 5, pp 702-708). This effect requires an asymmetric structure in which the refractive indices of the substrate and air are different. Next, the TM mode phase constant of the rib waveguide can take a value between the phase constant β TM1 of the slab waveguide for the film thickness t 1 and the phase constant β TMC for the film thickness t 2 by adjusting the pattern width W. Therefore, the conditions described above can be satisfied by adjusting the pattern width W. TE mode phase constant β of rib waveguide
TE is determined in the same manner, but is larger than the phase constant of the TM mode. The above condition is caused by the optical anisotropy (off-diagonal components ε xy , ε yz of the dielectric constant tensor) of the film or the substrate, and the light induced by the film stress when the magneto-optical film is formed on the substrate. It is given by the elastic effect, the magneto-optical effect by the magnetization vector of the z-axis or x-axis component of the magneto-optical film, and the latter magnetization vector can be easily controlled, so that the coupling coefficient K can be easily induced. is there. In FIG. 1, the direction M of the magnetization vector is inclined by θ from the y axis to the direction of the z axis to give a magnetization vector of the z direction component.

【0016】つぎに製造方法についてい記載する。図4
は上記実施例の光アイソレータの製造工程を示す図であ
る。図4(a)に示すようにGGG(Gd3Ga512)、
NGG(Nd3Ga512)等のガーネット基板3上にCe
置換YIG等の磁気光学薄膜2をRFスパッタリングに
より形成する。順逆方向のアイソレーションを大きくす
るためには、βTMF−βTMBを大きくすることが必要で、
そのために磁気光学効果が大きいCe置換YIG膜を用
いた(M.Gomi et al.:ジャパニーズ・ジャーナル・
オブ・アプライド・フィジクス(Jpn.J.Appl.Ph
ys.)27,L1536(1988)、新宅他:第50
回応用物理秋季予稿集、28a−x−10)。つぎに図
4(b)に示すように、ホトリソグラフィ技術を用いて
磁気光学膜2上にホトレジスト、Cr、Ti等のマスク材
6を形成する。つぎに図4(c)に示すようにBCl3
の塩素系ガスによるリアクティブイオンエッチングや、
Arイオン等によるイオンミーリングまたは熱燐酸等に
よるケミカルエッチングを行って、導波路部を形成す
る。最後に図4(d)に示すように、マスク材6を除去
して磁気光学導波路1を形成する。外部磁界をほぼy軸
方向に印加すると、TE導波モードとTM放射モードと
の結合は、z方向成分の磁界成分が存在しなくても、磁
気光学薄膜形成時の膜応力等によって誘起される光学異
方性により達成されていた。
Next, the manufacturing method will be described. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the optical isolator of the embodiment. GGG (Gd 3 Ga 5 O 12 ) , as shown in FIG. 4 (a),
Ce on a garnet substrate 3 such as NGG (Nd 3 Ga 5 O 12 )
A magneto-optical thin film 2 such as a substituted YIG is formed by RF sputtering. In order to increase the forward and reverse isolation, it is necessary to increase β TMF −β TMB ,
For this purpose, a Ce-substituted YIG film having a large magneto-optical effect was used (M. Gomi et al .: Japanese Journal.
Of Applied Physics (Jpn. J. Appl. Ph.
ys. ) 27, L1536 (1988), Shintaku et al .: No. 50
Proceedings of the Fall of Applied Physics, 28a-x-10). Next, as shown in FIG. 4B, a mask material 6 such as a photoresist, Cr, or Ti is formed on the magneto-optical film 2 using a photolithography technique. Next, as shown in FIG. 4C, reactive ion etching with a chlorine-based gas such as BCl 3 ,
A waveguide portion is formed by performing ion milling with Ar ions or the like or chemical etching with hot phosphoric acid or the like. Finally, as shown in FIG. 4D, the mask material 6 is removed to form the magneto-optical waveguide 1. When an external magnetic field is applied substantially in the y-axis direction, the coupling between the TE guided mode and the TM radiation mode is induced by the film stress or the like during the formation of the magneto-optical thin film even without the presence of the magnetic field component in the z-direction component. This was achieved by optical anisotropy.

【0017】図5に波長1.55μmの光を導波させた
ときの出射端におけるニアフィールドパタンを示す。
(a)は磁界を10Oe印加したときのパタンで前進波
に対応する。きれいな導波モードになっていることが判
る。また(b)は、磁界を−10Oe印加したときのパ
タンで後進波に対応する。コア外の磁気光学薄膜に導波
する放射モードになっていることが判る。図6は本発明
の光アイソレータのアイソレーションを測定するための
測定系である。波長1.55μmの光20を偏光子21
により垂直偏波(TMモード)にし、レンズ22で集光
して光をサンプル24の端面に入射させる。上記サンプ
ル24から出射した光はレンズ25によりコリメートさ
れてスリット27を通過したのち、Geホトダイオード
(Ge−PD)27で受光する。磁界23はほぼ紙面に
垂直方向(y軸方向)に印加され、上記スリット27は
放射モードを除去する。図7は上記測定系による測定結
果を示す。磁界は−10〜10Oe印加されている。磁
界の正は前進波に対応、負は後進波に対応し、正と負と
の光強度の違いからアイソレーション約8dBが得られ
ている。
FIG. 5 shows a near-field pattern at the emission end when light having a wavelength of 1.55 μm is guided.
(A) is a pattern when a magnetic field is applied at 10 Oe and corresponds to a forward wave. It turns out that it has become a beautiful guided mode. (B) is a pattern when a magnetic field of −10 Oe is applied, and corresponds to a backward wave. It can be seen that the radiation mode is guided to the magneto-optical thin film outside the core. FIG. 6 shows a measurement system for measuring the isolation of the optical isolator of the present invention. Light 20 having a wavelength of 1.55 μm is
, And the light is condensed by the lens 22 and is incident on the end face of the sample 24. The light emitted from the sample 24 is collimated by the lens 25, passes through the slit 27, and is received by the Ge photodiode (Ge-PD) 27. The magnetic field 23 is applied in a direction substantially perpendicular to the plane of the paper (y-axis direction), and the slit 27 eliminates a radiation mode. FIG. 7 shows the measurement results obtained by the above measurement system. A magnetic field of -10 to 10 Oe is applied. The positive magnetic field corresponds to the forward wave and the negative magnetic field corresponds to the backward wave, and about 8 dB of isolation is obtained from the difference in light intensity between positive and negative.

【0018】第2実施例 図8は本発明の第2実施例を示す断面図である。基板3
の表面に形成した磁気光学膜2の上に高屈折膜31を形
成し、上記高屈折膜31をリブ型導波路に加工した。上
記のような構造にすることにより伝搬定数の非相反変化
量が大きくなる(電子情報通信学会論文誌’88/5,
Vol.J71−C,No.5,pp702−708)。
Second Embodiment FIG. 8 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention. Substrate 3
A high-refractive film 31 was formed on the magneto-optical film 2 formed on the surface of the substrate, and the high-refractive film 31 was processed into a rib waveguide. With the above structure, the amount of non-reciprocal change of the propagation constant becomes large (Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers '88 / 5,
Vol. J71-C, No. 5, pp 702-708).

【0019】第3実施例 図9は本発明の第3実施例を示す断面図であり、上記第
2実施例における高屈折率膜をストリップ状32に形成
したもので、第2実施例と同じ効果を有している。
Third Embodiment FIG. 9 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention, in which the high refractive index film of the second embodiment is formed in a strip shape 32, and is the same as the second embodiment. Has an effect.

【0020】第4実施例 図10は本発明の第4実施例を示す断面図である。上記
第1実施例においてコアを導波する光に影響しない位置
に、吸収体33を装加したものである。上記吸収体33
としては、主としてCo、Al、Ti等の金属が通常用い
られる。順方向の光は、リブが形成されたコア内に閉じ
込められ、上記吸収体33の影響を受けないため損失な
く導波するが、逆方向の光は放射モードとなり吸収体3
3で吸収されるため大きな損失になる。したがって大き
なアイソレーションを得ることができる。
Fourth Embodiment FIG. 10 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention. In the first embodiment, an absorber 33 is provided at a position that does not affect the light guided through the core. Absorber 33
Metals such as Co, Al, and Ti are usually used. The light in the forward direction is confined in the core on which the ribs are formed, and is guided without loss because it is not affected by the absorber 33.
3 causes a large loss. Therefore, a large isolation can be obtained.

【0021】[0021]

【発明の効果】上記のように本発明による光アイソレー
タは、少なくともその一部を磁気光学材料で形成した非
相反性を示す光導波路からなり、上記磁気光学材料中の
磁化ベクトルによる上記光導波路を導波する光の進行方
向の違いによって位相定数が相互に異なり、導波路の構
造異方性によりTEモードのカットオフがTMモードの
カットオフより大きくなり、上記TEモードのカットオ
フが前進波の位相定数と後進波の位相定数との間にあっ
て、光学異方性によるTMモードからTEモードへの結
合係数が存在することにより、上記TMモードの前進波
は位相不整合のためにTEモードと結合しないでそのま
ま導波し、上記TMモードの後進波は放射のTEモード
と結合し導波路のコアから光パワーを散逸することによ
り、高価な部品を使用せず、また高精度の調整も必要と
せず、光アイソレータを得ることができるとともに、上
記光アイソレータは基板上に一体形成することができる
ため、光集積化に適した安価な光アイソレータが得られ
る。
As described above, the optical isolator according to the present invention comprises a non-reciprocal optical waveguide formed at least in part by a magneto-optical material. The optical isolator is formed by a magnetization vector in the magneto-optical material. The phase constants are different from each other depending on the traveling direction of the guided light, and the cutoff of the TE mode is larger than the cutoff of the TM mode due to the structural anisotropy of the waveguide. Since the coupling coefficient from the TM mode to the TE mode due to optical anisotropy exists between the phase constant and the phase constant of the backward wave, the forward wave of the TM mode is coupled with the TE mode due to phase mismatch. Instead, the backward wave of the TM mode couples with the radiated TE mode and dissipates the optical power from the core of the waveguide, thereby eliminating expensive components. It is possible to obtain an optical isolator without using it and without requiring high-precision adjustment, and since the optical isolator can be integrally formed on a substrate, an inexpensive optical isolator suitable for optical integration can be obtained. Can be

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による光アイソレータの第1実施例の構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of an optical isolator according to the present invention.

【図2】本発明の動作原理を説明するための光のTEモ
ードおよびTMモードの位相定数を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating phase constants of light TE mode and TM mode for explaining the operation principle of the present invention.

【図3】3層スラブ導波路の位相定数と磁気光学膜の膜
厚との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the phase constant of a three-layer slab waveguide and the thickness of a magneto-optical film.

【図4】上記第1実施例の製造工程を、(a)から
(d)にそれぞれ示す図である。
4 (a) to 4 (d) show the manufacturing steps of the first embodiment, respectively.

【図5】本発明の光アイソレータの導波路に光を導波さ
せたときの出射端のニアフィールドパタンで、(a)は
磁界を10Oe印加した場合のパタンを示し前進波に対
応する図、(b)は磁界を−10Oe印加した場合のパ
タンを示し後進波に対応する図である。
FIG. 5 is a near-field pattern at an emission end when light is guided through the waveguide of the optical isolator according to the present invention, wherein (a) shows a pattern when a magnetic field of 10 Oe is applied and corresponds to a forward wave; (B) is a diagram showing a pattern when a magnetic field of −10 Oe is applied and corresponding to a backward wave.

【図6】本発明の光アイソレータのアイソレーションを
測定する測定系を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a measurement system for measuring the isolation of the optical isolator of the present invention.

【図7】アイソレーション特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating isolation characteristics.

【図8】本発明の第2実施例を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3実施例を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4実施例を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.

【図11】従来の光アイソレータの構成を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a conventional optical isolator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気光学リブ導波路 2 磁気光学膜 4 磁化ベクトルM DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magneto-optical rib waveguide 2 Magneto-optical film 4 Magnetization vector M

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】少なくともその一部を磁気光学材料で形成
した非相反性を示す光導波路からなり、上記磁気光学材
料中の磁化ベクトルによる上記光導波路を導波する光の
進行方向の違いによって位相定数が相互に異なり、導波
路の構造異方性によりTEモードのカットオフがTMモ
ードのカットオフより大きくなり、上記TEモードのカ
ットオフが前進波の位相定数と後進波の位相定数との間
にあって、光学異方性によるTMモードからTEモード
への結合係数が存在することにより、上記TMモードの
前進波は位相不整合のためにTEモードと結合しないで
そのまま導波し、上記TMモードの後進波は放射のTE
モードと結合し導波路のコアから光パワーを散逸する光
アイソレータ。
1. A non-reciprocal optical waveguide at least a part of which is formed of a magneto-optical material, and a phase difference is caused by a difference in a traveling direction of light guided through the optical waveguide due to a magnetization vector in the magneto-optical material. The constants are different from each other, and the cutoff of the TE mode becomes larger than the cutoff of the TM mode due to the structural anisotropy of the waveguide, and the cutoff of the TE mode is between the phase constant of the forward wave and the phase constant of the backward wave. Because of the existence of the coupling coefficient from the TM mode to the TE mode due to optical anisotropy, the forward wave of the TM mode is guided without being coupled to the TE mode due to phase mismatch. The backward wave is the radiation TE
An optical isolator that couples with a mode and dissipates optical power from the waveguide core.
【請求項2】上記光導波路は、コア部以外の位置に光の
吸収体を設け、上記放射モードを吸収することを特徴と
する請求項1記載の光アイソレータ。
2. The optical isolator according to claim 1, wherein said optical waveguide is provided with a light absorber at a position other than a core portion to absorb said radiation mode.
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