JP7191720B2 - Isolators, light sources, optical transmitters, optical switches, optical amplifiers, and data centers - Google Patents

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JP7191720B2 JP2019031121A JP2019031121A JP7191720B2 JP 7191720 B2 JP7191720 B2 JP 7191720B2 JP 2019031121 A JP2019031121 A JP 2019031121A JP 2019031121 A JP2019031121 A JP 2019031121A JP 7191720 B2 JP7191720 B2 JP 7191720B2
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本発明は、アイソレータ、光源装置、光送信機、光スイッチ、光増幅器、及びデータセンターに関する。 The present invention relates to isolators, light source devices, optical transmitters, optical switches, optical amplifiers, and data centers.

電磁波の伝搬方向によって透過率が異なるアイソレータが非相反位相器を含む構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A configuration is known in which an isolator having a different transmittance depending on the propagation direction of an electromagnetic wave includes a non-reciprocal phase shifter (see, for example, Patent Document 1).

特開2003-302603号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-302603

非相反位相器が集積化されにくいことによって、非相反位相器を含むアイソレータは、小型化されにくい。 Due to the difficulty of integrating non-reciprocal phase shifters, isolators containing non-reciprocal phase shifters are difficult to miniaturize.

本開示は、上述の点に鑑みてなされたものであり、小型化されやすいアイソレータ、光源装置、光送信機、光スイッチ、光増幅器、及びデータセンターを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above points, and aims to provide an isolator, a light source device, an optical transmitter, an optical switch, an optical amplifier, and a data center that can be easily miniaturized.

本開示の一実施形態に係るアイソレータは、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導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さは、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、前記第1導波路と前記第2導波路との結合長の奇数倍である。An isolator according to an embodiment of the present disclosure includes a first waveguide and a second waveguide positioned on a substrate having a substrate surface and aligned along the substrate surface. Each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad. The first waveguide has a first end and a second end, and ports for inputting and outputting electromagnetic waves at the first end and the second end, respectively. The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and the length of the second waveguide is the same as that of the first waveguide for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end. It is an odd multiple of the coupling length with the second waveguide.

本開示の一実施形態に係るアイソレータは、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導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さを表すLは、前記第1導波路と前記第2導波路との結合における、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すnevenと、奇モード屈折率を表すnoddとを含む式An isolator according to an embodiment of the present disclosure includes a first waveguide and a second waveguide positioned on a substrate having a substrate surface and aligned along the substrate surface. Each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad. The first waveguide has a first end and a second end, and ports for inputting and outputting electromagnetic waves at the first end and the second end, respectively. The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and L, which represents the length of the second waveguide, is the length of the coupling between the first waveguide and the second waveguide. An expression including neven representing the even mode refractive index and nodd representing the odd mode refractive index for the electromagnetic wave propagating from the two ends to the first end
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m:奇数、λ0:真空中の波長)L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
によって算出される。Calculated by

本開示の一実施形態に係る光源装置は、光アイソレータと、光源とを備える。前記光アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第A light source device according to an embodiment of the present disclosure includes an optical isolator and a light source. The optical isolator is arranged on a substrate having a substrate surface and positioned side by side along the substrate surface.
1導波路と第2導波路とを備える。前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さは、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、前記第1導波路と前記第2導波路との結合長の奇数倍である。前記光源は、前記ポートに光学的に接続される。1 waveguide and a second waveguide. Each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad. The first waveguide has a first end and a second end, and ports for inputting and outputting electromagnetic waves at the first end and the second end, respectively. The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and the length of the second waveguide is the same as that of the first waveguide for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end. It is an odd multiple of the coupling length with the second waveguide. The light source is optically connected to the port.

本開示の一実施形態に係る光源装置は、光アイソレータと、光源とを備える。前記光アイソレータは、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導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さを表すLは、前記第1導波路と前記第2導波路との結合における、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すnevenと、奇モード屈折率を表すnoddとを含む式
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m:奇数、λ0:真空中の波長)
によって算出される。前記光源は、前記ポートに光学的に接続される。

A light source device according to an embodiment of the present disclosure includes an optical isolator and a light source. The optical isolator includes a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having the substrate surface. Each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad. The first waveguide has a first end and a second end, and ports for inputting and outputting electromagnetic waves at the first end and the second end, respectively. The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and L representing the length of the second waveguide is the coupling between the first waveguide and the second waveguide. An expression including neven representing the even mode refractive index and nodd representing the odd mode refractive index for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
Calculated by The light source is optically connected to the port.

本開示の一実施形態に係る光送信機は、光アイソレータと光源とを備える光源装置を搭載する。前記光アイソレータは、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導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さは、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、前記第1導波路と前記第2導波路との結合長の奇数倍である。前記光源は、前記ポートに光学的に接続される。前記光送信機は、光の変調機能を有する。

An optical transmitter according to an embodiment of the present disclosure includes a light source device including an optical isolator and a light source. The optical isolator includes a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having the substrate surface. Each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad. The first waveguide has a first end and a second end, and ports for inputting and outputting electromagnetic waves at the first end and the second end, respectively. The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and the length of the second waveguide is the same as that of the first waveguide for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end. It is an odd multiple of the coupling length with the second waveguide. The light source is optically connected to the port. The optical transmitter has an optical modulation function.

本開示の一実施形態に係る光送信機は、光アイソレータと光源とを備える光源装置を搭載する。前記光アイソレータは、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導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さを表すLは、前記第1導波路と前記第2導波路との結合における、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すnevenと、奇モード屈折率を表すnoddとを含む式
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m:奇数、λ0:真空中の波長)
によって算出される。前記光源は、前記ポートに光学的に接続される。前記光送信機は、光の変調機能を有する。

An optical transmitter according to an embodiment of the present disclosure includes a light source device including an optical isolator and a light source. The optical isolator includes a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having the substrate surface. Each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad. The first waveguide has a first end and a second end, and ports for inputting and outputting electromagnetic waves at the first end and the second end, respectively. The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and L representing the length of the second waveguide is the coupling between the first waveguide and the second waveguide. An expression including neven representing the even mode refractive index and nodd representing the odd mode refractive index for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
Calculated by The light source is optically connected to the port. The optical transmitter has an optical modulation function.

本開示の一実施形態に係る光スイッチは、光アイソレータを備える。前記光アイソレータは、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導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さは、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、前記第1導波路と前記第2導波路との結合長の奇数倍である。

An optical switch according to an embodiment of the present disclosure comprises an optical isolator. The optical isolator includes a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having the substrate surface. Each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad. The first waveguide has a first end and a second end, and ports for inputting and outputting electromagnetic waves at the first end and the second end, respectively. The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and the length of the second waveguide is the same as that of the first waveguide for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end. It is an odd multiple of the coupling length with the second waveguide.

本開示の一実施形態に係る光スイッチは、光アイソレータを備える。前記光アイソレータは、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導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さを表すLは、前記第1導波路と前記第2導波路との結合における
、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すnevenと、奇モード屈折率を表すnoddとを含む式
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m:奇数、λ0:真空中の波長)
によって算出される。

An optical switch according to an embodiment of the present disclosure comprises an optical isolator. The optical isolator includes a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having the substrate surface. Each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad. The first waveguide has a first end and a second end, and ports for inputting and outputting electromagnetic waves at the first end and the second end, respectively. The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and L representing the length of the second waveguide is the coupling between the first waveguide and the second waveguide.
, an equation including neven representing the even mode refractive index and nodd representing the odd mode refractive index for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
Calculated by

本開示の一実施形態に係る光増幅器は、光アイソレータを備える。前記光アイソレータは、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導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さは、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、前記第1導波路と前記第2導波路との結合長の奇数倍である。

An optical amplifier according to an embodiment of the present disclosure includes an optical isolator. The optical isolator includes a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having the substrate surface. Each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad. The first waveguide has a first end and a second end, and ports for inputting and outputting electromagnetic waves at the first end and the second end, respectively. The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and the length of the second waveguide is the same as that of the first waveguide for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end. It is an odd multiple of the coupling length with the second waveguide.

本開示の一実施形態に係る光増幅器は、光アイソレータを備える。前記光アイソレータは、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導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さを表すLは、前記第1導波路と前記第2導波路との結合における、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すnevenと、奇モード屈折率を表すnoddとを含む式
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m:奇数、λ0:真空中の波長)
によって算出される。

An optical amplifier according to an embodiment of the present disclosure includes an optical isolator. The optical isolator includes a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having the substrate surface. Each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad. The first waveguide has a first end and a second end, and ports for inputting and outputting electromagnetic waves at the first end and the second end, respectively. The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and L representing the length of the second waveguide is the coupling between the first waveguide and the second waveguide. An expression including neven representing the even mode refractive index and nodd representing the odd mode refractive index for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
Calculated by

本開示の一実施形態に係るデータセンターは、光アイソレータを備えるデバイスによっ
て通信する。前記光アイソレータは、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導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。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導波路のコアは、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、縦横比が0.8乃至1.2である。前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さは、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、前記第1導波路と前記第2導波路との結合長の奇数倍である。

A data center according to an embodiment of the present disclosure communicates with devices that include optical isolators. The optical isolator includes a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having the substrate surface. Each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad. The first waveguide has a first end and a second end, and ports for inputting and outputting electromagnetic waves at the first end and the second end, respectively. The core of the second waveguide has non-reciprocal members arranged side by side at least partially in the direction in which the second waveguide extends, and has an aspect ratio of 0.8 to 1.2. The polarization direction of the electromagnetic wave input to the first end is parallel to the substrate surface, and the length of the second waveguide is the length of the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end. It is an odd multiple of the coupling length between the waveguide and the second waveguide.

本開示の一実施形態に係るデータセンターは、光アイソレータを備えるデバイスによって通信する。前記光アイソレータは、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導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。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導波路のコアは、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、縦横比が0.8乃至1.2である。前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さを表すLは、前記第1導波路と前記第2導波路との結合における、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すnevenと、奇モード屈折率を表すnoddとを含む式
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m:奇数、λ0:真空中の波長)
によって算出される。
A data center according to an embodiment of the present disclosure communicates with devices that include optical isolators. The optical isolator includes a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having the substrate surface. Each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad. The first waveguide has a first end and a second end, and ports for inputting and outputting electromagnetic waves at the first end and the second end, respectively. The core of the second waveguide has non-reciprocal members arranged side by side at least partially in the direction in which the second waveguide extends, and has an aspect ratio of 0.8 to 1.2. The polarization direction of the electromagnetic wave input to the first end is parallel to the substrate surface, and L representing the length of the second waveguide is the coupling between the first waveguide and the second waveguide. An expression including neven representing the even mode refractive index and nodd representing the odd mode refractive index for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end in
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
Calculated by

一実施形態に係るアイソレータの構成例を示す側面図である。1 is a side view showing a configuration example of an isolator according to one embodiment; FIG. 図1のA-A断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1; 非相反性部材の構成例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of a non-reciprocal member; 図3の非相反性部材における位相差の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of phase difference in the non-reciprocal member of FIG. 3; 非相反性部材の構成例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of a non-reciprocal member; 図5の非相反性部材における位相差の一例を示すグラフである。6 is a graph showing an example of phase difference in the non-reciprocal member of FIG. 5; 非相反性部材の構成例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of a non-reciprocal member; 第1方向に進む電磁波に対する結合長の一例を示すグラフである。5 is a graph showing an example of coupling lengths for electromagnetic waves traveling in a first direction; 第2方向に進む電磁波に対する結合長の一例を示すグラフである。7 is a graph showing an example of a coupling length for electromagnetic waves traveling in a second direction; 透過特性のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。7 is a graph showing an example of simulation results of transmission characteristics; 比較例に係るアイソレータを示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an isolator according to a comparative example; 第2導波路の両端にアンテナを備える例を示す側面図である。It is a side view which shows the example which equips the both ends of a 2nd waveguide with an antenna. 第2導波路の両端に電磁波吸収部材を備える例を示す側面図である。FIG. 11 is a side view showing an example in which electromagnetic wave absorbing members are provided at both ends of the second waveguide; 複数の第2導波路を備える例を示す側面図である。FIG. 11 is a side view showing an example with a plurality of second waveguides; 導波路に整合回路を有するアイソレータの構成例を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a configuration example of an isolator having a matching circuit in a waveguide; 整合回路の構成例を示す平面図である。2 is a plan view showing a configuration example of a matching circuit; FIG. 透過特性のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。7 is a graph showing an example of simulation results of transmission characteristics; 磁場印加部をさらに備えるアイソレータの構成例を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a configuration example of an isolator further including a magnetic field applying section; 一実施形態に係る光源装置の構成例を示す側面図である。It is a side view which shows the structural example of the light source device which concerns on one Embodiment. 接続導波路と第1導波路との接続例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of connection between a connection waveguide and a first waveguide; 接続導波路と第1導波路との接続例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of connection between a connection waveguide and a first waveguide; 他の実施形態に係るアイソレータの構成例を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a configuration example of an isolator according to another embodiment; 他の実施形態に係るアイソレータの構成例を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a configuration example of an isolator according to another embodiment; 図23のB-B断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 23; 透過特性のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。7 is a graph showing an example of simulation results of transmission characteristics; コアの縦横比が1の誘電率と非相反性の大きさの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the dielectric constant and the magnitude of non-reciprocity when the aspect ratio of the core is 1; コア31の縦横比と非相反性の大きさの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the aspect ratio of the core 31 and the magnitude of non-reciprocity.

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り、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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings used in the following description are schematic, and the dimensional ratios and the like on the drawings do not necessarily match the actual ones.

図1に示されるように、一実施形態に係るアイソレータ10は、第1導波路20と、第2導波路30とを備える。第1導波路20及び第2導波路30は、基板面50aを有する基板50の上において、基板面50aに沿って位置し、X軸方向に延在する。 As shown in FIG. 1, an isolator 10 according to one embodiment comprises a first waveguide 20 and a second waveguide 30 . The first waveguide 20 and the second waveguide 30 are positioned along the substrate surface 50a on the substrate 50 having the substrate surface 50a and extend in the X-axis direction.

基板50は、金属等の導体、シリコン等の半導体、ガラス、又は樹脂等を含んで構成されてよい。 The substrate 50 may include a conductor such as metal, a semiconductor such as silicon, glass, resin, or the like.

第1導波路20及び第2導波路30のいずれか一方は、基板面50aに接する。第1導波路20が基板面50aに接する場合、第2導波路30が第1導波路20の上に位置する。第2導波路30が基板面50aに接する場合、第1導波路20が第2導波路30の上に位置する。第1導波路20と第2導波路30とは、基板50から見て互いに重なるといえる。以下、第1導波路20が基板面50aに接するものとする。この場合、第2導波路30は、第1導波路20の上に位置する。 Either one of the first waveguide 20 and the second waveguide 30 is in contact with the substrate surface 50a. The second waveguide 30 is located above the first waveguide 20 when the first waveguide 20 contacts the substrate surface 50a. The first waveguide 20 is located above the second waveguide 30 when the second waveguide 30 contacts the substrate surface 50a. It can be said that the first waveguide 20 and the second waveguide 30 overlap each other when viewed from the substrate 50 . Hereinafter, it is assumed that the first waveguide 20 is in contact with the substrate surface 50a. In this case, the second waveguide 30 is located above the first waveguide 20 .

第1導波路20は、X軸の正の方向の側及び負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それぞれに、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、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 positive direction side and the negative direction side of the X axis, respectively. The first waveguide 20 has a first port 211 and a second port 212 through which electromagnetic waves are input and output at a first end 201 and a second end 202, respectively. An electromagnetic wave input from the first port 211 to the first waveguide 20 travels along the X-axis toward the second port 212 . An electromagnetic wave input from the second port 212 to the first waveguide 20 travels along the X-axis toward the first port 211 . Each of the first port 211 and the second port 212 may be configured as an end face of the core 21, or may be configured as a coupler that is connected to an external device and capable of propagating electromagnetic waves.

第2導波路30は、X軸の正の方向の側及び負の方向の側それぞれに、端部301及び302を有する。言い換えれば、第2導波路30は、両端を有する。第2導波路30は、第1導波路20に沿って位置し、第1導波路20と互いに結合する。第2導波路30の数は、1つに限られず、2つ以上であってよい。 The second waveguide 30 has ends 301 and 302 on the positive and negative sides of the X-axis, respectively. In other words, the second waveguide 30 has two ends. The second waveguide 30 is positioned along the first waveguide 20 and coupled with the first waveguide 20 to each other. The number of second waveguides 30 is not limited to one, and may be two or more.

第1導波路20と第2導波路30とは、延在する方向の少なくとも一部において、互いに沿って位置してよい。第1導波路20と第2導波路30とは、延在する方向の少なくとも一部において、互いに平行となるように位置してよい。第1導波路20又は第2導波路30は、直線状の構造を有してよい。第1導波路20と第2導波路30とは、これらのような簡易な構造を有することによって、基板50の上で容易に形成されうる。 The first waveguide 20 and the second waveguide 30 may be positioned along each other in at least part of the extending direction. The first waveguide 20 and the second waveguide 30 may be positioned parallel to each other in at least part of the extending direction. The first waveguide 20 or the second waveguide 30 may have a linear structure. The first waveguide 20 and the second waveguide 30 can be easily formed on the substrate 50 by having such simple structures.

互いに沿って位置する2つの導波路は、平行導波路ともいう。平行導波路において、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。 Two waveguides lying along each other are also referred to as parallel waveguides. In parallel waveguides, an electromagnetic wave input into one waveguide can migrate to the other waveguide while propagating in that waveguide. That is, electromagnetic waves propagating in the first waveguide 20 can be transferred to the second waveguide 30 . Electromagnetic waves propagating in the second waveguide 30 can pass into 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、結合係数ともいう。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、例えば第1導波路20と第2導波路30との間の距離は、コア21とコア31との間の距離であってよい。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 parallel waveguides, a parameter representing the proportion of electromagnetic waves that pass from one waveguide to another is also called a coupling coefficient. The coupling coefficient is assumed to be 0 if no electromagnetic wave is transferred from one waveguide to the other. The coupling coefficient is assumed to be 1 if all electromagnetic waves pass from one waveguide to the other. It is assumed that the coupling coefficient can be a value greater than or equal to 0 and less than or equal to 1. The coupling coefficient can be determined based on the shape of each waveguide, the distance between each waveguide, the length along which the waveguides are along each other, and the like. For example, the coupling coefficient can be higher as the shapes of each waveguide are more similar. The distance between each waveguide, for example the distance between the first waveguide 20 and the second waveguide 30 , may be the distance between the cores 21 and 31 . The coupling coefficient can vary depending on the distance an electromagnetic wave travels in the waveguide. That is, in parallel waveguides, the coupling coefficient can be different depending on the position along the direction in which the waveguides extend. The maximum value of the coupling coefficient can be determined based on the shape of each waveguide, the distance between each waveguide, or 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 parallel waveguides, the coupling coefficient is zero at the beginning of the section where the waveguides are along each other. The length from the starting point to the position where the coupling coefficient becomes the maximum value is also called the coupling length. If the length along which the waveguides are along each other is equal to the coupling length, the coupling coefficient at the end of the section along which the waveguides are along each other may be at a maximum value. The coupling length can be determined based on the shape of each waveguide, the distance between each waveguide, or 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、電磁波が端部301又は302に到達した場合、電磁波は、端部301又は302から放射されたり、端部301又は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 waves transferred from the first waveguide 20 propagate in the second waveguide 30 in the same direction as in the first waveguide 20 . In the second waveguide 30, when an electromagnetic wave reaches the end 301 or 302, the electromagnetic wave can be radiated from the end 301 or 302 or reflected at the end 301 or 302 to travel in the opposite direction.

図2に示されるように、第1導波路20は、コア21と、クラッド22及び23とを備える。コア21、並びに、クラッド22及び23は、X軸方向に延在する。クラッド22及び23は、コア21に対して、Z軸の負の方向の側及び正の方向の側に位置する。クラッド22は、コア21から見て基板50の側に位置する。クラッド23は、コア21から見て基板50の反対側に位置する。クラッド23は、コア21から見て第2導波路30の側に位置するともいえる。基板50から見て、クラッド22、コア21、及び、クラッド23が順番に積層されるともいえる。クラッド22及び23は、第1導波路20と第2導波路30とが重なる方向に沿って、コア21を挟んで位置するともいえる。クラッド22及び23は、第1導波路20と第2導波路30とが重なる方向に沿って、コア21の両側に位置するともいえる。コア21は、基板50の側に位置する第1面21aと、第1面21aの反対側に位置する第2面21bとを有してよい。クラッド22及び23はそれぞれ、第1面21a及び第2面21bに接するように位置してよい。 As shown in FIG. 2, first waveguide 20 comprises core 21 and clads 22 and 23 . Core 21 and clads 22 and 23 extend in the X-axis direction. The clads 22 and 23 are located on the negative and positive Z-axis sides of the core 21 . The clad 22 is positioned on the substrate 50 side when viewed from the core 21 . The clad 23 is located on the opposite side of the substrate 50 as viewed from the core 21 . It can also be said that the clad 23 is positioned on the second waveguide 30 side when viewed from the core 21 . It can also be said that the clad 22 , the core 21 and the clad 23 are laminated in order when viewed from the substrate 50 . It can also be said that the clads 22 and 23 are positioned with the core 21 interposed therebetween along the direction in which the first waveguide 20 and the second waveguide 30 overlap. It can also be said that the clads 22 and 23 are positioned on both sides of the core 21 along the direction in which the first waveguide 20 and the second waveguide 30 overlap. The core 21 may have a first surface 21a located on the side of the substrate 50 and a second surface 21b located on the opposite side of the first surface 21a. The claddings 22 and 23 may be positioned in contact with the first surface 21a and the second surface 21b, respectively.

第2導波路30は、コア31と、非相反性部材32と、クラッド33及び34とを備える。コア31、非相反性部材32、並びに、クラッド33及び34は、X軸方向に延在する。非相反性部材32は、コア31に対して、Z軸の正の方向の側に位置してよい。非相反性部材32は、コア31に対して、Z軸の負の方向の側に位置してもよい。非相反性部材32は、コア31に対して、Y軸の正の方向又は負の方向に並んで位置してもよい。 The second waveguide 30 comprises a core 31, a non-reciprocal member 32, and claddings 33 and 34. As shown in FIG. Core 31, non-reciprocal member 32, and clads 33 and 34 extend in the X-axis direction. The non-reciprocal member 32 may be positioned on the positive side of the Z-axis with respect to the core 31 . The non-reciprocal member 32 may be positioned on the negative side of the Z-axis with respect to the core 31 . The non-reciprocal member 32 may be positioned side by side with respect to the core 31 in the positive or negative direction of the Y-axis.

図2に示されるように、X軸に交差する断面から見たコア31及び非相反性部材32の形状は、点対称とならないように構成される。コア31及び非相反性部材32の形状は、さらに線対称とならないように構成されてもよい。コア31と非相反性部材32とは、まとめて非対称コアともいう。非対称コアは、コア31と非相反性部材32とを含んで構成される。非対称コアは、X軸に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材32を有してよい。コア31は、少なくとも1種類の誘電体を含んで構成されてよい。非相反性部材32は、少なくとも1種類の誘電体の基板50の側の面、又は、その反対側の面に接してよい。 As shown in FIG. 2, the shapes of the core 31 and the non-reciprocal member 32 viewed from the cross section intersecting the X-axis are configured so as not to be point symmetrical. The shapes of the core 31 and the non-reciprocal member 32 may be further configured so as not to be line symmetrical. The core 31 and the non-reciprocal member 32 are also collectively referred to as an asymmetric core. The asymmetric core comprises core 31 and non-reciprocal member 32 . The asymmetric core may have non-reciprocal members 32 in at least a portion of the cross-section that intersects the X-axis. Core 31 may be configured to include at least one type of dielectric. The non-reciprocal member 32 may contact the surface of the at least one dielectric substrate 50 or the opposite surface thereof.

非対称コアの断面が点対称に近いか否かを表す指標として、対称度が用いられうる。対称度は、非対称コアの断面形状と、所定点を中心としてその断面形状を180度回転させて得られる断面形状との間で、一致する部分が含まれる割合によって表されてよい。対称度が高い断面形状は、点対称に近いといえる。非対称コアは、その断面形状の対称度が低くなるように構成されてよい。 The degree of symmetry can be used as an index representing whether or not the cross section of the asymmetric core is close to point symmetry. The degree of symmetry may be expressed by the proportion of matching portions between the cross-sectional shape of the asymmetric core and the cross-sectional shape obtained by rotating the cross-sectional shape by 180 degrees around a predetermined point. A cross-sectional shape with a high degree of symmetry can be said to be close to point symmetry. An asymmetric core may be configured such that its cross-sectional shape is less symmetrical.

非対称コアの断面において、コア31の面積は、非相反性部材32の面積よりも大きく構成されてよい。このようにすることで、電磁波の大部分がコア31の中で伝搬しうる。結果として、第2導波路30における電磁波の損失が低減されうる。 In the cross-section of the asymmetric core, the area of core 31 may be configured to be larger than the area of non-reciprocal member 32 . By doing so, most of the electromagnetic waves can propagate inside the core 31 . As a result, electromagnetic wave loss in the second waveguide 30 can be reduced.

非対称コアの断面は、非対称コアの中で伝搬する電磁波の強度が最大となる部分にコア31が位置するように構成されてよい。このようにすることで、電磁波の強度が高い部分がコア31の中で伝搬しうる。結果として、第2導波路30における電磁波の損失が低減されうる。 The cross-section of the asymmetric core may be configured such that the core 31 is located where the intensity of the electromagnetic wave propagating in the asymmetric core is maximum. By doing so, a portion where the electromagnetic wave has a high intensity can propagate inside the core 31 . As a result, electromagnetic wave loss in the second waveguide 30 can be reduced.

クラッド33及び34は、非対称コアに対して、Z軸の負の方向の側及び正の方向の側に位置する。クラッド33は、非対称コアから見て基板50の側に位置する。クラッド34は、非対称コアから見て基板50の反対側に位置する。クラッド34は、非対称コアから見て第2導波路30の側に位置するともいえる。基板50から見て、クラッド33、非対称コア、及び、クラッド34が順番に積層されるともいえる。クラッド33及び34は、非対称コアを挟んで位置するともいえる。クラッド33及び34は、第1導波路20と第2導波路30とが重なる方向に沿って、非対称コアの両側に位置するともいえる。コア31は、基板50の側に位置する第1面31aと、第1面31aの反対側に位置する第2面31bとを有してよい。クラッド33及び34はそれぞれ、第1面31a及び第2面31bに接するように位置してよい。 The claddings 33 and 34 are located on the negative and positive Z-axis sides with respect to the asymmetric core. The cladding 33 is located on the substrate 50 side when viewed from the asymmetric core. Cladding 34 is located on the opposite side of substrate 50 from the asymmetric core. It can also be said that the clad 34 is positioned on the second waveguide 30 side when viewed from the asymmetric core. It can also be said that the clad 33 , the asymmetric core, and the clad 34 are laminated in order when viewed from the substrate 50 . It can also be said that the claddings 33 and 34 sandwich the asymmetric core. It can be said that the clads 33 and 34 are located on both sides of the asymmetric core along the direction in which the first waveguide 20 and the second waveguide 30 overlap. The core 31 may have a first surface 31a located on the substrate 50 side and a second surface 31b located on the opposite side of the first surface 31a. The claddings 33 and 34 may be positioned in contact with the first surface 31a and the second surface 31b, respectively.

コア21及び31、並びに、クラッド22、23、33及び34は、誘電体を含んで構成されてよい。コア21及び31は、誘電体線路ともいう。コア21の比誘電率は、クラッド22及び23それぞれの比誘電率よりも高くされてよい。コア31の比誘電率は、クラッド33及び34それぞれの比誘電率よりも高くされてよい。クラッド23とクラッド33とは、同一の誘電体材料で構成されてよい。クラッド23とクラッド33とは、一体に構成されてよい。クラッド23とクラッド33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。コア21及び31、並びに、クラッド22、23、33及び34の比誘電率は、空気の比誘電率よりも高くされてよい。コア21及び31、並びに、クラッド22、23、33及び34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。 Cores 21 and 31 and claddings 22, 23, 33 and 34 may comprise a dielectric. The cores 21 and 31 are also called dielectric lines. The dielectric constant of core 21 may be higher than the dielectric constant of each of clads 22 and 23 . The relative permittivity of core 31 may be higher than the relative permittivity of each of clads 33 and 34 . The clad 23 and clad 33 may be made of the same dielectric material. The clad 23 and the clad 33 may be constructed integrally. When clad 23 and clad 33 are integrally formed, formation of isolator 10 can be facilitated. The dielectric constants of cores 21 and 31 and claddings 22, 23, 33 and 34 may be higher than that of air. Leakage of electromagnetic waves from the first waveguide 20 and the second waveguide 30 is suppressed by making the dielectric constants of the cores 21 and 31 and the claddings 22, 23, 33 and 34 higher than the dielectric constant of air. can be As a result, loss due to electromagnetic waves radiated from the isolator 10 to the outside can be reduced.

コア21又は31は、例えば、シリコン(Si)で構成されてよい。クラッド22、23、33又は34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。コア21又は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 core 21 or 31 may be made of silicon (Si), for example. The cladding 22, 23, 33 or 34 may consist of quartz glass (SiO2), for example. The dielectric constants of silicon and fused silica are about 12 and about 2, respectively. Silicon can propagate electromagnetic waves having near-infrared wavelengths from about 1.2 μm to about 6 μm with low loss. If the core 21 or 31 is made of silicon, it can propagate an electromagnetic wave having a wavelength of 1.3 μm band or 1.55 μm band used in optical communication with low loss.

コア21とクラッド22及び23とを含んで構成される第1導波路20、並びに、非対称コアとクラッド33及び34とを含んで構成される第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。 A first waveguide 20 comprising a core 21 and claddings 22 and 23 and a second waveguide 30 comprising an asymmetric core and claddings 33 and 34 meet the waveguide conditions in a single mode. may be satisfied. When the first waveguide 20 and the second waveguide 30 satisfy the waveguide conditions in a single mode, the waveforms of signals propagating through the first waveguide 20 and the second waveguide 30 are less likely to collapse. The isolator 10 that combines the first waveguide 20 and the second waveguide 30 satisfying the waveguiding conditions in a single mode can be suitable for optical communications.

コア21又は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、コア21の比誘電率は、Z軸方向の中央部で最も高くなり、クラッド22及び23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、コア21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 dielectric constant of the core 21 or 31 may be uniformly distributed along the Z-axis direction, or may be distributed so as to vary along the Z-axis direction. For example, the relative permittivity of the core 21 may be distributed such that it is highest in the central portion in the Z-axis direction and decreases as it approaches the claddings 22 and 23 . In this case, the core 21 can propagate electromagnetic waves on the same principle as a graded-index optical fiber.

第1ポート211を介して第1導波路20の第1端201からコア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。コア21の中で伝搬する電磁波は、コア21の中で第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導波路30のコア31に移りうる。電磁波がコア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。 An electromagnetic wave input to the core 21 from the first end 201 of the first waveguide 20 via the first port 211 is transmitted to the second end of the first waveguide 20 extending along the X-axis. 202. The direction from the first end 201 to the second end 202 is also called the first direction. Electromagnetic waves propagating in core 21 may migrate to core 31 of second waveguide 30 at a rate dependent on the coupling coefficient based on the distance propagated in core 21 in the first direction. The coupling coefficient when the electromagnetic wave propagates in the core 21 in the first direction is also called the 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。コア21の中で伝搬する電磁波は、コア21の中で第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導波路30のコア31に伝搬する。電磁波がコア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 to the core 21 from the second end 202 of the first waveguide 20 via the second port 212 is transmitted through the core 21 of the first waveguide 20 extending along the X-axis. 201. The direction from the second end 202 to the first end 201 is also called the second direction. The electromagnetic wave propagating in the core 21 propagates to the core 31 of the second waveguide 30 at a rate corresponding to the coupling coefficient based on the distance propagated in the second direction in the core 21 . The coupling coefficient when the electromagnetic wave propagates in the core 21 in the second direction is also referred to as the second coupling coefficient.

第2導波路30の非対称コアは、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。非対称コア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 asymmetric core of the second waveguide 30 may have different propagation characteristics for electromagnetic waves propagating in a first direction and for electromagnetic waves propagating in a second direction. The first coupling coefficient and the second coupling coefficient can be different from each other if the propagation characteristics of the asymmetric core are different based on the propagation direction of the electromagnetic wave. That is, the non-reciprocal member 32 can have the first coupling coefficient and the second coupling coefficient different.

非相反性部材32は、電磁波が第1方向に伝搬する場合と第2方向に伝搬する場合とにおいて、それぞれ異なる伝搬特性を有するような材料で構成されてよい。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は、非相反性材料ともいう。非相反性部材32は、例えば、磁性ガーネット、フェライト、鉄、コバルト等の磁性体を含んで構成されてよい。非相反性部材32の比誘電率は、式(1)のようにテンソルで表されうる。 The non-reciprocal member 32 may be made of a material that has different propagation characteristics for electromagnetic waves propagating in the first direction and in the second direction. A material having different propagation characteristics depending on the propagation direction of an electromagnetic wave is also called a non-reciprocal material. The non-reciprocal member 32 may be composed of magnetic material such as magnetic garnet, ferrite, iron, cobalt, or the like. The dielectric constant of the non-reciprocal member 32 can be represented by a tensor as in Equation (1).

Figure 0007191720000001
テンソルの各要素は、複素数で表されてよい。各要素の添え字として用いられている数字は、X軸、Y軸及びZ軸に対応してよい。要素として複素数を有し、比誘電率を表すテンソルは、複素比誘電率テンソルともいう。
Figure 0007191720000001
Each element of the tensor may be represented by a complex number. The numbers used as subscripts for each element may correspond to the X, Y and Z axes. A tensor that has complex numbers as elements and represents a dielectric constant is also called a complex dielectric constant tensor.

非相反性部材32は、非相反性材料を所定の濃度で含んでよい。所定の濃度は、X軸に交差する断面の中で変化してよい。所定の濃度は、アイソレータ10に入力される電磁波の偏光方向に沿って見た少なくとも一部において変化してよい。 The non-reciprocal member 32 may comprise a concentration of non-reciprocal material. The predetermined concentration may vary in a cross-section intersecting the X-axis. The predetermined concentration may change at least partially along the polarization direction of the electromagnetic waves input to the isolator 10 .

第2導波路30は、X軸に交差する断面において、図3に示される形状を有してよい。第2導波路30のY軸方向の寸法は、Aで表されるものとする。コア31及び非相反性部材32それぞれのZ軸方向の寸法は、Bで表されるものとする。非相反性部材32のY軸方向の寸法は、Cで表されるものとする。非相反性部材32は、コア31とY軸に沿って並び、Y軸の負の方向の側に偏って位置するものとする。第2導波路30は、X軸方向の寸法が所定の長さとなるようにX軸方向に延在するものとする。非相反性部材32は、複素比誘電率テンソルで表される比誘電率を有するものとする。 The second waveguide 30 may have the shape shown in FIG. 3 in a cross section that intersects the X axis. Let A be the dimension of the second waveguide 30 in the Y-axis direction. Let B be the dimension in the Z-axis direction of the core 31 and the non-reciprocal member 32 . Let C be the dimension of the non-reciprocal member 32 in the Y-axis direction. It is assumed that the non-reciprocal member 32 is aligned with the core 31 along the Y-axis and is biased toward the negative direction of the Y-axis. It is assumed that the second waveguide 30 extends in the X-axis direction so that the dimension in the X-axis direction has a predetermined length. The non-reciprocal member 32 is assumed to have a dielectric constant represented by a complex dielectric constant tensor.

図3に例示される第2導波路30について、第2導波路30を第1方向に伝搬する電磁波の位相と第2方向に伝搬する電磁波の位相との差がシミュレーションによって計算されうる。第1方向に伝搬する電磁波の位相と第2方向に伝搬する電磁波の位相との差は、位相差ともいう。図4のグラフに示されるように、位相差は、C/Aの値に応じて変化しうる。C/Aの値は、非対称コアをZ軸方向に見て、非相反性部材32によって占有される割合を表す。図4のグラフによれば、C/Aの値が0.5に近づく場合に、位相差が大きくなりうる。位相差は、C/Aの値を変化させることによって調整されうる。位相差が大きい場合、電磁波の減衰量の非相反性が大きくなりうる。つまり、位相差が大きいほど、電磁波が第1方向に伝搬する場合の減衰量と、第2方向に伝搬する場合の減衰量との差が大きくなりうる。第2導波路30は、C/Aの値が調整されることによって、電磁波の伝搬方向に応じて電磁波の減衰量が異なる性質を有するように構成されうる。電磁波の伝搬方向に応じて電磁波の減衰量が異なる性質は、非相反性ともいう。C/Aの値が0.5に近づく場合、非対称コアの対称度が低くなるといえる。つまり、非対称コアの対称度が低くされることによって、第2導波路30の非相反性が大きくされうる。 For the second waveguide 30 illustrated in FIG. 3, the difference between the phase of the electromagnetic wave propagating in the first direction and the phase of the electromagnetic wave propagating in the second direction in the second waveguide 30 can be calculated by simulation. The difference between the phase of the electromagnetic wave propagating in the first direction and the phase of the electromagnetic wave propagating in the second direction is also called phase difference. As shown in the graph of FIG. 4, the phase difference can vary depending on the value of C/A. The value of C/A represents the proportion occupied by the non-reciprocal member 32 when the asymmetric core is viewed along the Z axis. According to the graph of FIG. 4, the phase difference can be large when the value of C/A approaches 0.5. The phase difference can be adjusted by changing the value of C/A. When the phase difference is large, the nonreciprocity of the electromagnetic wave attenuation can be large. That is, the greater the phase difference, the greater the difference between the amount of attenuation when the electromagnetic wave propagates in the first direction and the amount of attenuation when it propagates in the second direction. By adjusting the value of C/A, the second waveguide 30 can be configured to have a property that the amount of attenuation of electromagnetic waves varies according to the propagation direction of the electromagnetic waves. The property that the amount of attenuation of an electromagnetic wave differs depending on the propagation direction of the electromagnetic wave is also called non-reciprocity. When the value of C/A approaches 0.5, it can be said that the asymmetric core has a low degree of symmetry. That is, the non-reciprocity of the second waveguide 30 can be increased by reducing the symmetry of the asymmetric core.

第2導波路30は、X軸に交差する断面において、図5に示される形状を有してよい。第2導波路30のY軸方向の寸法、及び、コア31のY軸方向の寸法は、Aで表されるものとする。コア31のZ軸方向の寸法は、Bで表されるものとする。非相反性部材32のY軸方向及びZ軸方向それぞれの寸法は、C及びDで表されるものとする。非相反性部材32は、コア31よりもZ軸の正の方向の側に位置し、第2導波路30の中でY軸の負の方向の側に偏って位置するものとする。第2導波路30は、X軸方向の寸法が所定の長さとなるようにX軸方向に延在するものとする。非相反性部材32は、複素比誘電率テンソルで表される比誘電率を有するものとする。 The second waveguide 30 may have the shape shown in FIG. 5 in a cross section that intersects the X axis. Let A be the dimension of the second waveguide 30 in the Y-axis direction and the dimension of the core 31 in the Y-axis direction. Let B be the dimension of the core 31 in the Z-axis direction. Let C and D be the dimensions of the non-reciprocal member 32 in the Y-axis direction and the Z-axis direction, respectively. The non-reciprocal member 32 is located on the positive side of the Z-axis with respect to the core 31 and is biased toward the negative side of the Y-axis in the second waveguide 30 . It is assumed that the second waveguide 30 extends in the X-axis direction so that the dimension in the X-axis direction has a predetermined length. The non-reciprocal member 32 is assumed to have a dielectric constant represented by a complex dielectric constant tensor.

図5に例示される第2導波路30について、第2導波路30を第1方向に伝搬する電磁波の位相と第2方向に伝搬する電磁波の位相との差がシミュレーションによって計算されうる。図6のグラフに示されるように、位相差は、C/Aの値に応じて変化しうる。位相差とC/Aの値との関係は、D/Bの値に応じて変化しうる。図6のグラフによれば、C/Aの値が0.5に近づく場合に、位相差が大きくなりうる。位相差は、C/Aの値を変化させることによって調整されうる。図6のグラフによれば、D/Bの値が大きくなる場合に、位相差が大きくなりうる。位相差は、D/Bの値を変化させることによって調整されうる。第2導波路30は、C/Aの値及びD/Bの値が調整されることによって、非相反性を有するように構成されうる。D/Bの値が図6に例示される範囲で大きくなる場合、非対称コアの対称度が低くなるといえる。つまり、非対称コアの対称度が低くされることによって、第2導波路30の非相反性が大きくされうる。 For the second waveguide 30 illustrated in FIG. 5, the difference between the phase of the electromagnetic wave propagating through the second waveguide 30 in the first direction and the phase of the electromagnetic wave propagating in the second direction can be calculated by simulation. As shown in the graph of FIG. 6, the phase difference can vary depending on the value of C/A. The relationship between the phase difference and the value of C/A can change according to the value of D/B. According to the graph of FIG. 6, the phase difference can become large when the value of C/A approaches 0.5. The phase difference can be adjusted by changing the value of C/A. According to the graph of FIG. 6, when the value of D/B increases, the phase difference can increase. The phase difference can be adjusted by changing the value of D/B. The second waveguide 30 can be configured to have nonreciprocity by adjusting the values of C/A and D/B. When the value of D/B increases within the range illustrated in FIG. 6, it can be said that the degree of symmetry of the asymmetric core decreases. That is, the non-reciprocity of the second waveguide 30 can be increased by reducing the symmetry of the asymmetric core.

第2導波路30は、X軸に交差する断面において、図7に示される形状を有してよい。この場合、非対称コアは点対称ではない。よって、図7に例示される第2導波路30は、非相反性を有しうる。 The second waveguide 30 may have the shape shown in FIG. 7 in a cross section that intersects the X axis. In this case the asymmetric core is not point symmetrical. Therefore, the second waveguide 30 illustrated in FIG. 7 may have non-reciprocity.

また、第2導波路30の非相反性は、コア31の縦横比によっても異なる。第2導波路30の構成による非相反性の大きさの違いについて、図26、図27に示す。図26にコア31の縦横比が1の場合の誘電率と非相反性の大きさの関係を示す。これより、コア31の誘電率は、動作周波数において6以上であることが望ましいと言える。図27にはコア31の縦横比と非相反性の大きさの関係を示す。これより、コア31の縦横比は0.8乃至1.2の間であることが望ましいと言える。 The non-reciprocity of the second waveguide 30 also varies depending on the aspect ratio of the core 31 . 26 and 27 show the difference in magnitude of nonreciprocity due to the configuration of the second waveguide 30. FIG. FIG. 26 shows the relationship between the dielectric constant and the magnitude of nonreciprocity when the aspect ratio of the core 31 is 1. In FIG. From this, it can be said that the dielectric constant of the core 31 is desirably 6 or more at the operating frequency. FIG. 27 shows the relationship between the aspect ratio of the core 31 and the magnitude of non-reciprocity. From this, it can be said that the aspect ratio of the core 31 is preferably between 0.8 and 1.2.

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8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9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8及び図9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 waveguide of the parallel waveguides has nonreciprocity, 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. 8, 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 a value close to 0. . For example, as shown in FIG. 9, 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 a value close to 1. . Since the maximum value of the coupling coefficient is different for each propagation direction of the electromagnetic wave, the transmittance of the electromagnetic wave can be different for each propagation direction of the electromagnetic wave. In FIGS. 8 and 9, the horizontal axis and the vertical axis respectively represent the traveling distance of the electromagnetic wave in the parallel waveguide and the coupling coefficient.

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 according to the propagation direction of electromagnetic waves. That is, if the second waveguide 30 is non-reciprocal, the first coupling coefficient of the isolator 10 can differ 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端部302に到達しうる。第2導波路30の端部302に到達した電磁波は、第1導波路20の第2ポート212から出力されず、端部302から外部に放射されたり、端部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、端部302に到達す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 part of the electromagnetic wave transferred to the second waveguide 30 among the input electromagnetic waves reaches the end portion 302 . sell. The electromagnetic wave reaching the end 302 of the second waveguide 30 may be radiated to the outside from the end 302 or reflected at the end 302 without being output from the second port 212 of the first waveguide 20 . When the first coupling coefficient is large, a proportion of electromagnetic waves that are transferred to the second waveguide 30 and reach the end portion 302 of the electromagnetic waves input to the first waveguide 20 may be increased. In this case, the ratio of the electromagnetic wave output from the second port 212 to the electromagnetic wave input to the first waveguide 20 may be reduced. 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 reduced. 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. If the first coupling coefficient is large, the transmittance for electromagnetic waves propagating in the first direction may be low. On the other hand, when the first coupling coefficient is small, the proportion of the electromagnetic wave transferred to the second waveguide 30 may be small, so the transmittance of the electromagnetic wave propagating in the first direction may 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の端部301に到達しうる。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 that is input from the second port 212 to the first waveguide 20 and propagates in the second direction can be affected by the isolator 10 in the same way as the electromagnetic wave that propagates in the first direction is affected by the isolator 10 . Due to this action, part of the electromagnetic wave propagating in the second direction can reach the end 301 of the second waveguide 30 . If the second coupling coefficient is large, the transmittance for electromagnetic waves propagating in the second direction may 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。 If the first coupling coefficient and the second coupling coefficient are different, the transmittance for electromagnetic waves propagating in the first direction may be different from the transmittance for electromagnetic waves propagating in the second direction. In other words, the isolator 10 can function to facilitate the propagation of electromagnetic waves in one direction and to hinder the propagation of electromagnetic waves in the opposite direction by making the first coupling coefficient and the second coupling coefficient different. When the second coupling coefficient is greater than the first coupling coefficient, the isolator 10 can function to facilitate propagation of electromagnetic waves in the first direction and to inhibit propagation of electromagnetic waves in the second direction. When the first coupling coefficient and the second coupling coefficient are approximately 0 and approximately 1, respectively, the difference between the transmittance for electromagnetic waves propagating in the first direction and the transmittance for electromagnetic waves propagating in the second direction can be increased. . As a result, the functionality 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8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9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。 If one of the parallel waveguides has nonreciprocity, the coupling length of the parallel waveguides for electromagnetic waves propagating in the first direction can be different from the coupling length of the parallel waveguides for electromagnetic waves propagating in the second direction. For example, as shown in FIG. 8, the coupling length for electromagnetic waves propagating in the first direction in isolator 10 can be represented as L1. For example, as shown in FIG. 9, the coupling length for electromagnetic waves propagating in the second direction in isolator 10 can be represented as L2. Isolator 10 may be configured such that L1 and L2 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8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8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が2L1である場合、結合係数が極小値となりうる。 If the length of the two waveguides along each other in parallel waveguides is equal to the coupling length, then the coupling coefficient can reach a maximum value. For example, in parallel waveguides having the relationship shown in the graph of FIG. 8, the coupling coefficient can reach a maximum value if the two waveguides have a length along each other of L1. If the length of the two waveguides along each other is equal to twice the coupling length, the coupling coefficient can be at a local minimum. For example, in parallel waveguides having the relationship shown in FIG. 8, if the two waveguides have a length along each other of 2L 1 , the coupling coefficient can be a local minimum.

図8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9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. 8 can be repeated in regions where the electromagnetic wave travels longer. That is, if the length of the two waveguides along each other is an odd multiple of L1, the coupling coefficient can be maximal. If the length of the two waveguides along each other is an even multiple of L1, then the coupling coefficient can be a local minimum. Even in parallel waveguides having the relationship shown in FIG. can be a value. L1 and L2 are lengths that can be the shortest coupling lengths in parallel waveguides, and are also called unit coupling 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 lengths of the first waveguide 20 and the second waveguide 30 along each other. The length of the first waveguide 20 and the second waveguide 30 along each other may be substantially the same as an odd multiple of the unit coupling length for the electromagnetic wave propagating in the second direction. By doing so, the second coupling coefficient can be increased. The length of the first waveguide 20 and the second waveguide 30 along each other may be substantially the same as an even multiple of the unit coupling length for 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 larger than the first coupling coefficient.

アイソレータ10の一方のポートに入力される電磁波のうち、他方のポートから出力されない電磁波の量は、減衰量ともいう。電磁波の減衰量が大きい場合、その電磁波の透過率は低いといえる。アイソレータ10における第1方向及び第2方向に進む電磁波の減衰量は、有限要素法等を用いたシミュレーションによって算出されうる。図10において、第2方向に伝搬する電磁波の減衰量と電磁波の周波数との関係は、S12で表される実線のグラフで表される。第1方向に伝搬する電磁波の減衰量と電磁波の周波数との関係は、S21で表される破線のグラフで表される。グラフの横軸及び縦軸はそれぞれ、第1導波路20を伝搬する電磁波の周波数、及び、その電磁波の減衰量を表す。電磁波の減衰量は、デシベル(dB)を単位として表されるものとする。縦軸に沿って見て上方に位置するプロットは、電磁波の減衰量が少ないことを表す。縦軸に沿って見て下方に位置するプロットは、電磁波の減衰量が多いことを表す。 Of the electromagnetic waves that are input to one port of the isolator 10, the amount of electromagnetic waves that are not output from the other port is also called attenuation. When the amount of attenuation of electromagnetic waves is large, it can be said that the transmittance of the electromagnetic waves is low. The attenuation of the electromagnetic waves traveling in the first direction and the second direction in the isolator 10 can be calculated by simulation using the finite element method or the like. In FIG. 10, the relationship between the attenuation amount of the electromagnetic wave propagating in the second direction and the frequency of the electromagnetic wave is represented by a solid line graph represented by S12. The relationship between the attenuation amount of the electromagnetic wave propagating in the first direction and the frequency of the electromagnetic wave is represented by a broken line graph represented by S21. The horizontal and vertical axes of the graph represent the frequency of the electromagnetic wave propagating through the first waveguide 20 and the attenuation of the electromagnetic wave, respectively. Attenuation of electromagnetic waves shall be expressed in units of decibels (dB). The upper plot along the vertical axis indicates less electromagnetic wave attenuation. A lower plot along the vertical axis indicates a greater amount of electromagnetic wave attenuation.

図10に示されるように、fb1で表される所定の周波数帯において、第2方向に伝搬する電磁波の減衰量は、第1方向に伝搬する電磁波の減衰量よりも大きくなりうる。この場合、アイソレータ10は、所定の周波数帯の電磁波を、第1ポート211から第2ポート212に向けて伝搬させやすくする一方で、第2ポート212から第1ポート211へ伝搬させにくくするように機能しうる。アイソレータ10が電磁波の伝搬方向ごとに減衰量を異ならせるように機能しうる所定の周波数帯は、アイソレータ10の動作周波数ともいう。アイソレータ10の動作周波数は、アイソレータ10の構成に基づいて、任意に決定されうる。つまり、任意の動作周波数において、第1結合係数よりも第2結合係数の方が大きくされうる。 As shown in FIG. 10, in a predetermined frequency band represented by fb1, the attenuation of electromagnetic waves propagating in the second direction can be greater than the attenuation of electromagnetic waves propagating in the first direction. In this case, the isolator 10 facilitates the propagation of electromagnetic waves in a predetermined frequency band from the first port 211 to the second port 212, while making it difficult to propagate the electromagnetic waves from the second port 212 to the first port 211. can function. The predetermined frequency band in which the isolator 10 can function to vary the attenuation amount for each propagation direction of the electromagnetic wave is also called the operating frequency of the isolator 10 . The operating frequency of isolator 10 can be arbitrarily determined based on the configuration of isolator 10 . That is, at any operating frequency, the second coupling coefficient can be made larger than the first coupling coefficient.

本実施形態に係るアイソレータ10は、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を異ならせる機能を有する。このような機能は、図11に示される比較例に係るアイソレータ90によっても実現されうる。 The isolator 10 according to the present embodiment has a function of varying the transmittance for electromagnetic waves propagating in the first direction and the transmittance for electromagnetic waves propagating in the second direction. Such a function can also be implemented by an isolator 90 according to a comparative example shown in FIG.

アイソレータ90は、入力端91と、分岐結合器92と、相反移相器93と、非相反移相器94と、分岐結合器95と、出力端96とを備える。入力端91から入力された電磁波は、分岐結合器92で分岐され、相反移相器93と非相反移相器94とに伝搬する。電磁波は、相反移相器93と非相反移相器94とでそれぞれ移相され、分岐結合器95で結合され、出力端96に伝搬する。相反移相器93と非相反移相器94とは、入力端91から入力された電磁波が出力端96から出力されるように構成されうる。一方で、出力端96から入力された電磁波は、分岐結合器95で分岐され、相反移相器93と非相反移相器94とに伝搬する。電磁波は、相反移相器93と非相反移相器94とでそれぞれ移相され、分岐結合器92で結合され、入力端91に伝搬する。相反移相器93と非相反移相器94とは、出力端96から入力された電磁波が入力端91からは出力されないように構成されうる。 The isolator 90 comprises an input 91 , a splitter-coupler 92 , a reciprocal phase shifter 93 , a nonreciprocal phase-shifter 94 , a splitter-coupler 95 and an output 96 . An electromagnetic wave input from input terminal 91 is branched by branch coupler 92 and propagates to reciprocal phase shifter 93 and non-reciprocal phase shifter 94 . The electromagnetic waves are phase-shifted by a reciprocal phase shifter 93 and a non-reciprocal phase shifter 94 respectively, combined by a branch coupler 95 and propagated to an output terminal 96 . Reciprocal phase shifter 93 and non-reciprocal phase shifter 94 may be configured such that an electromagnetic wave input from input terminal 91 is output from output terminal 96 . On the other hand, the electromagnetic wave input from the output terminal 96 is branched by the branch coupler 95 and propagates to the reciprocal phase shifter 93 and the non-reciprocal phase shifter 94 . The electromagnetic waves are phase-shifted by the reciprocal phase shifter 93 and the non-reciprocal phase shifter 94 respectively, coupled by the branch coupler 92 and propagated to the input terminal 91 . The reciprocal phase shifter 93 and the non-reciprocal phase shifter 94 can be configured such that an electromagnetic wave input from the output terminal 96 is not output from the input terminal 91 .

比較例に係るアイソレータ90において、非相反移相器94、並びに、分岐結合器92及び95における電磁波の損失が比較的大きい。一方、本実施形態に係るアイソレータ10において、電磁波は原則としてコア31を伝搬する。結果として、本実施形態に係るアイソレータ10における電磁波の損失は、比較例に係るアイソレータ90における電磁波の損失よりも小さくなりうる。つまり、本実施形態に係るアイソレータ10は、電磁波の損失を低減しつつ、電磁波を一方向に透過しやすく、逆方向に透過しにくいように機能しうる。本実施形態に係るアイソレータ10において、第1導波路20及び第2導波路30はそれぞれ、相反線路及び非相反線路ともいう。 In the isolator 90 according to the comparative example, the loss of electromagnetic waves in the non-reciprocal phase shifter 94 and branch couplers 92 and 95 is relatively large. On the other hand, in the isolator 10 according to this embodiment, electromagnetic waves propagate through the core 31 in principle. As a result, the electromagnetic wave loss in the isolator 10 according to the present embodiment can be smaller than the electromagnetic wave loss in the isolator 90 according to the comparative example. In other words, the isolator 10 according to the present embodiment can function such that the electromagnetic wave can be easily transmitted in one direction and difficult to be transmitted in the opposite direction while reducing the loss of the electromagnetic wave. In the isolator 10 according to this embodiment, the first waveguide 20 and the second waveguide 30 are also referred to as reciprocal lines and non-reciprocal lines, respectively.

比較例に係るアイソレータ90において、非相反移相器94、並びに、分岐結合器92及び95は、直列に接続されるように実装され、小型化されにくい。一方、本実施形態に係るアイソレータ10は、第1導波路20と第2導波路30とが重なることで、基板50の上で小型化されやすい。結果として、本実施形態に係るアイソレータ10は、基板50の上で、集積して実装されうる。つまり、本実施形態に係るアイソレータ10は、集積化された構成によって、電磁波を一方向に透過しやすく、逆方向に透過しにくいように機能しうる。 In the isolator 90 according to the comparative example, the non-reciprocal phase shifter 94 and the branch couplers 92 and 95 are mounted so as to be connected in series, which makes it difficult to miniaturize. On the other hand, the isolator 10 according to the present embodiment is easily miniaturized on the substrate 50 because the first waveguide 20 and the second waveguide 30 overlap each other. As a result, the isolator 10 according to this embodiment can be integrated and mounted on the substrate 50 . In other words, the isolator 10 according to the present embodiment can function so that electromagnetic waves can be easily transmitted in one direction and difficult to be transmitted in the opposite direction due to the integrated configuration.

図12に示されるように、アイソレータ10は、第2導波路30の端部301及び302に、電磁波を放射するアンテナ60をさらに備えてよい。アンテナ60は、端部301及び302に到達した電磁波を効率よく放射しうる。アンテナ60によって、端部301及び302で電磁波が反射しにくくなる。結果として、アイソレータ10の機能が向上されうる。 As shown in FIG. 12 , the isolator 10 may further include antennas 60 for radiating electromagnetic waves at the ends 301 and 302 of the second waveguide 30 . Antenna 60 can efficiently radiate electromagnetic waves that reach ends 301 and 302 . Antenna 60 makes it difficult for electromagnetic waves to be reflected at ends 301 and 302 . As a result, the functionality of the isolator 10 can be improved.

第2導波路30は、端部301及び302に切断面を有してよい。第2導波路30の両端の切断面は、アンテナ60として機能してよい。第2導波路30の端部301及び302における切断面の法線ベクトルは、X軸に対して傾きを有する方向を向くように構成されてよい。切断面の法線ベクトルの向きとX軸方向との間の角度は、0度より大きくてよい。言い換えれば、切断面の法線ベクトルは、第2導波路30における電磁波の伝搬方向に交差する方向の成分を有してよい。切断面の法線ベクトルの向きとX軸方向との間の角度は、90度に近い値であってよい。切断面の法線ベクトルの向きとX軸との間の角度が90度に近い場合、第2導波路30は、端部301及び302において、その厚みが緩やかに減少するテーパ形状となる。結果として、端部301及び302における電磁波の反射率が低減されうる。第2導波路30が基板50から見て第1導波路20の上に位置する場合、第2導波路30の両端の切断面は、基板50の上における加工によって形成されやすくなる。 The second waveguide 30 may have cut surfaces at the ends 301 and 302 . Cut surfaces at both ends of the second waveguide 30 may function as antennas 60 . The normal vector of the cut surface at the ends 301 and 302 of the second waveguide 30 may be configured to point in a direction inclined with respect to the X-axis. The angle between the orientation of the normal vector of the cutting plane and the X-axis direction may be greater than 0 degrees. In other words, the normal vector of the cut surface may have a component in the direction intersecting the propagation direction of the electromagnetic wave in the second waveguide 30 . The angle between the direction of the normal vector of the cutting plane and the X-axis direction may be close to 90 degrees. When the angle between the direction of the normal vector of the cut surface and the X-axis is close to 90 degrees, the second waveguide 30 has a tapered shape in which the thickness gradually decreases at the ends 301 and 302 . As a result, the reflectivity of electromagnetic waves at ends 301 and 302 can be reduced. When the second waveguide 30 is positioned above the first waveguide 20 when viewed from the substrate 50 , the cut surfaces at both ends of the second waveguide 30 are likely to be formed by processing on the substrate 50 .

図13に示されるように、アイソレータ10は、第2導波路30の端部301及び302の外側に、電磁波吸収部材70をさらに備えてよい。電磁波吸収部材70は、端部301及び302から放射される電磁波を吸収しうる。このようにすることで、アイソレータ10から放射される電磁波がアイソレータ10の周辺に位置する他の回路に影響を及ぼしにくくなる。 As shown in FIG. 13 , the isolator 10 may further include electromagnetic wave absorbing members 70 outside the ends 301 and 302 of the second waveguide 30 . The electromagnetic wave absorbing member 70 can absorb electromagnetic waves radiated from the ends 301 and 302 . By doing so, the electromagnetic waves radiated from the isolator 10 are less likely to affect other circuits located around the isolator 10 .

図14に示されるように、アイソレータ10は、複数の第2導波路30を備えてよい。第2導波路30の数は、2つに限られず、3つ以上であってよい。第2導波路30それぞれは、第1導波路20に直列に結合してよい。第2導波路30それぞれと第1導波路20とが互いに沿う長さは、第2方向に伝搬する電磁波に対する結合長と略同一であってよい。アイソレータ10が複数の第2導波路30を備えることによって、第2方向に伝搬する電磁波が第2導波路30から放射されやすくなり、第2端202から第1端201まで到達しにくくなる。結果として、電磁波を一方向に伝搬させやすくするとともに、逆方向に伝搬させにくくするというアイソレータ10の機能が向上されうる。 As shown in FIG. 14, the isolator 10 may comprise multiple second waveguides 30 . The number of second waveguides 30 is not limited to two, and may be three or more. Each second waveguide 30 may be coupled in series with the first waveguide 20 . The length of each of the second waveguides 30 and the first waveguide 20 along each other may be substantially the same as the coupling length of the electromagnetic wave propagating in the second direction. By providing the plurality of second waveguides 30 in the isolator 10 , electromagnetic waves propagating in the second direction are more likely to be radiated from the second waveguides 30 and less likely to reach the first end 201 from the second end 202 . As a result, it is possible to improve the function of the isolator 10, which facilitates propagation of electromagnetic waves in one direction and makes it difficult to propagate them in the opposite direction.

図15に示されるように、第1導波路20は、整合調整回路25を含んでよい。整合調整回路25は、第1導波路20の中で伝搬する電磁波の周波数ごとの伝搬特性を調整しうる。整合調整回路25は、例えば図16に示されるように、コア21が複数の孔部24を有する構造として設けられてよい。図16において、第2導波路30は、二点鎖線の仮想線で示される。孔部24は、Y軸方向にコア21を貫通してよい。孔部24は、コア21の第1面21aから第2面21bまで貫通してよい。孔部24は、Y軸方向にクラッド22及び23まで貫通してもよい。孔部24は、X軸方向に並んでよい。つまり、孔部24は、コア21が延在する方向に並んでよい。孔部24の数は、9個に限られない。孔部24をZ軸方向から見た形状は、矩形状に限られず、円状又は多角形状等の種々の形状であってよい。 As shown in FIG. 15, first waveguide 20 may include match adjustment circuitry 25 . The matching adjustment circuit 25 can adjust the propagation characteristics for each frequency of electromagnetic waves propagating in the first waveguide 20 . The matching adjustment circuit 25 may be provided as a structure in which the core 21 has a plurality of holes 24, as shown in FIG. 16, for example. In FIG. 16, the second waveguide 30 is indicated by a two-dot chain phantom line. The hole 24 may pass through the core 21 in the Y-axis direction. The hole 24 may penetrate from the first surface 21a of the core 21 to the second surface 21b. The hole 24 may penetrate to the claddings 22 and 23 in the Y-axis direction. The holes 24 may be arranged in the X-axis direction. That is, the holes 24 may be arranged in the direction in which the core 21 extends. The number of holes 24 is not limited to nine. The shape of the hole 24 when viewed from the Z-axis direction is not limited to a rectangular shape, and may be a circular shape, a polygonal shape, or other various shapes.

孔部24は、X軸方向に周期的に並んでよい。コア21がX軸方向に周期的に並ぶ孔部24を有する場合、コア21を含む第1導波路20は、ブラッグ回折格子を構成しうる。第1導波路20に第1ポート211から電磁波が入力された場合、入力された電磁波のうちブラッグ反射条件を満たす波長を有する電磁波は、反射されて第1ポート211に戻りうる。一方で、その他の波長を有する電磁波は、第2ポート212に向けて伝搬しうる。つまり、孔部24を備える第1導波路20は、所定の波長を有する電磁波に対するフィルタとして機能しうる。 The holes 24 may be periodically arranged in the X-axis direction. When the core 21 has holes 24 periodically arranged in the X-axis direction, the first waveguide 20 including the core 21 can constitute a Bragg diffraction grating. When an electromagnetic wave is input to the first waveguide 20 from the first port 211 , among the input electromagnetic waves, an electromagnetic wave having a wavelength satisfying the Bragg reflection condition may be reflected back to the first port 211 . On the other hand, electromagnetic waves with other wavelengths can propagate towards the second port 212 . That is, the first waveguide 20 having the holes 24 can function as a filter for electromagnetic waves having a predetermined wavelength.

第1導波路20が整合調整回路25を含む場合、例えば図17に示されるように、fb2で表される所定の周波数帯において、第1方向に伝搬する電磁波の減衰量は、第2方向に伝搬する電磁波の減衰量よりも大きくなりうる。fb2は、図10のfb1で示される周波数帯と異なる周波数帯とされてよい。整合調整回路25の構成が調整されることによって、fb2は、fb1で示される周波数帯よりも、高い周波数帯とされたり、低い周波数帯とされたりしうる。図17のグラフに関して図10のグラフと共通する事項の説明は省略される。 When the first waveguide 20 includes the matching adjustment circuit 25, for example, as shown in FIG. It can be greater than the attenuation of propagating electromagnetic waves. fb2 may be a frequency band different from the frequency band indicated by fb1 in FIG. By adjusting the configuration of the matching adjustment circuit 25, fb2 can be set to a frequency band higher or lower than the frequency band indicated by fb1. Regarding the graph of FIG. 17, the description of matters common to the graph of FIG. 10 is omitted.

非相反性部材32は、所定方向の磁場が印加される場合に非相反性を有するように構成されてよい。非相反性部材32は、Z軸方向の成分を有する磁場が印加される場合に非相反性を有するように構成されてよい。所定方向は、Z軸方向に限られず、種々の方向であってよい。所定方向は、非対称コアの断面形状、又は、対称度に基づいて決定されてよい。非相反性部材32は、磁場の強度又は向きの変化に応じて異なる大きさの非相反性を有するように構成されてよい。アイソレータ10がこのように構成されることで、非相反性部材32が非相反性を有するか否か、又は、非相反性部材32が有する非相反性の大きさが制御されうる。 Non-reciprocal member 32 may be configured to have non-reciprocal properties when a magnetic field in a predetermined direction is applied. The non-reciprocal member 32 may be configured to be non-reciprocal when a magnetic field having a Z-axis component is applied. The predetermined direction is not limited to the Z-axis direction, and may be various directions. The predetermined direction may be determined based on the cross-sectional shape of the asymmetric core or the degree of symmetry. The non-reciprocity member 32 may be configured to have different magnitudes of non-reciprocity in response to changes in magnetic field strength or orientation. By configuring the isolator 10 in this way, it is possible to control whether or not the non-reciprocity member 32 has non-reciprocity, or the amount of non-reciprocity that the non-reciprocity member 32 has.

図18に示されるように、アイソレータ10は、磁場を印加する磁場印加部80をさらに備えてよい。磁場印加部80は、第2導波路30に対してZ軸の正の方向に位置してよい。磁場印加部80は、第2導波路30に対して第1導波路20を介して基板50の側に位置してよい。磁場印加部80は、図18に例示される態様とは異なる態様で位置してもよい。磁場印加部80は、フェライト磁石又はネオジム磁石等の永久磁石であってよい。磁場印加部80は、電磁石であってもよい。 As shown in FIG. 18, the isolator 10 may further include a magnetic field application section 80 that applies a magnetic field. The magnetic field applying unit 80 may be positioned in the positive direction of the Z-axis with respect to the second waveguide 30 . The magnetic field applying unit 80 may be positioned on the substrate 50 side with respect to the second waveguide 30 via the first waveguide 20 . The magnetic field applying section 80 may be positioned in a manner different from the manner illustrated in FIG. 18 . The magnetic field applying section 80 may be a permanent magnet such as a ferrite magnet or a neodymium magnet. The magnetic field applying section 80 may be an electromagnet.

平行導波路における電磁波の伝搬モードは、偶モードと奇モードとを含みうる。偶モードは、平行導波路を構成する各導波路において、伝搬する電磁波の電場が同じ方向を向くモードである。奇モードは、平行導波路を構成する各導波路において、伝搬する電磁波の電場が反対の方向を向くモードである。電磁波は、平行導波路の実効屈折率に基づいて、平行導波路を伝搬しうる。平行導波路の実効屈折率は、平行導波路を構成する各導波路の形状、導波路を構成する材料の比誘電率、又は、電磁波の伝搬モード等に基づいて決定されうる。電磁波が偶モードで伝搬する場合の平行導波路の実効屈折率は、偶モード屈折率ともいう。電磁波が奇モードで伝搬する場合の平行導波路の実効屈折率は、奇モード屈折率ともいう。偶モード屈折率及び奇モード屈折率はそれぞれ、neven及びnoddと表されるものとする。平行導波路における結合長は、以下の式(2)で表されうる。 Propagation modes of electromagnetic waves in parallel waveguides can include an even mode and an odd mode. The even mode is a mode in which the electric fields of propagating electromagnetic waves are oriented in the same direction in each waveguide that constitutes a parallel waveguide. The odd mode is a mode in which the electric fields of propagating electromagnetic waves are directed in opposite directions in each waveguide that constitutes the parallel waveguides. Electromagnetic waves can propagate in parallel waveguides based on the effective refractive index of the parallel waveguides. The effective refractive index of a parallel waveguide can be determined based on the shape of each waveguide that constitutes the parallel waveguide, the dielectric constant of the material that constitutes the waveguide, the propagation mode of electromagnetic waves, or the like. The effective refractive index of a parallel waveguide when electromagnetic waves propagate in an even mode is also called an even-mode refractive index. The effective refractive index of a parallel waveguide when electromagnetic waves propagate in the odd mode is also called the odd mode refractive index. The even and odd mode indices shall be denoted as neven and nodd, respectively. The coupling length in parallel waveguides can be represented by the following equation (2).

Figure 0007191720000002
(L:結合長、m:奇数、λ0:真空中の波長)
アイソレータ10は、光を入力する構成と組み合わされて使用されうる。この場合、アイソレータ10は、光アイソレータともいう。図19に示されるように、光源装置100は、アイソレータ10と、光源110と、レンズ112と、光源110に電力を供給する電源114とを含む。光源110は、例えば、LD(Laser Diode)又はVCSEL(Vertical Cavity SurfaceEmitting LASER)等の半導体レーザであってよい。光源110は、基板50上に形成されてよい。
Figure 0007191720000002
(L: bond length, m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
Isolator 10 may be used in combination with a light input configuration. In this case, the isolator 10 is also called an optical isolator. As shown in FIG. 19 , light source device 100 includes isolator 10 , light source 110 , lens 112 , and power supply 114 that supplies power to light source 110 . The light source 110 may be, for example, a semiconductor laser such as an LD (Laser Diode) or a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER). Light source 110 may be formed on substrate 50 .

レンズ112は、光源110から出力された光を、アイソレータ10の第1導波路20の第1ポート211に集光させる。レンズ112の形状は特に限定されない。レンズ112として、小球レンズ、両凸レンズ、又は平凸レンズ等が採用されうる。レンズ112は、伝搬される光の波長に対して光透過性の材料を含んで構成されてよい。 The lens 112 converges the light output from the light source 110 to the first port 211 of the first waveguide 20 of the isolator 10 . The shape of the lens 112 is not particularly limited. Lens 112 may be a balllet lens, a biconvex lens, a plano-convex lens, or the like. Lens 112 may be constructed of a material that is optically transparent to the wavelengths of light being propagated.

光源110は、レンズ112を介して第1ポート211に光学的に接続されるともいえる。光源110、レンズ112、及び、第1ポート211は、位置ずれを生じないように相互の位置関係が固定されてよい。光源110、レンズ112、及び、第1ポート211は、基板50の上に一体として集積されてよい。光源110は、偏光方向がY軸方向となるような直線偏光の光を、第1ポート211に入力してよい。光源装置100は、レンズ112を有しなくてもよい。光源装置100は、レンズ112を有しない場合、光源110から出射した光を第1ポート211に直接入力してよい。 It can be said that the light source 110 is optically connected to the first port 211 through the lens 112 . The light source 110, the lens 112, and the first port 211 may be fixed in mutual positional relationship so as not to cause misalignment. Light source 110 , lens 112 and first port 211 may be integrally integrated onto substrate 50 . The light source 110 may input into the first port 211 linearly polarized light whose polarization direction is the Y-axis direction. The light source device 100 may not have the lens 112 . If the light source device 100 does not have the lens 112 , the light emitted from the light source 110 may be directly input to the first port 211 .

光源110から第1ポート211への光の入力方法は、光源110の光を直接又はレンズ112を介して入力する方法に限られない。光源110は、光ファイバを介して第1ポート211に結合してよい。光ファイバを伝搬する光を第1ポート211に入力する方法は、レンズ等を介して自由空間を接続する方法、光ファイバの出射面と第1ポート211とを直接突き合わせる方法、又は、接続導波路120(図20参照)を用いる方法等、種々の方法を含んでよい。 The method of inputting light from the light source 110 to the first port 211 is not limited to the method of inputting the light from the light source 110 directly or via the lens 112 . Light source 110 may be coupled to first port 211 via an optical fiber. The method of inputting the light propagating through the optical fiber into the first port 211 includes a method of connecting a free space via a lens or the like, a method of directly abutting the output surface of the optical fiber and the first port 211, or a connection guide. Various methods may be included, such as using wave path 120 (see FIG. 20).

光源装置100は、光源110とアイソレータ10とを備えることによって、光源110から出力される光を、アイソレータ10を通して第1方向に向けて出力しうる。一方で、光源装置100は、アイソレータ10によって第2方向に戻る光を伝搬させにくくし、光源110の側に光が戻りにくくしうる。結果として、光が効率よく出力されうる。 By including the light source 110 and the isolator 10 , the light source device 100 can output the light output from the light source 110 in the first direction through the isolator 10 . On the other hand, the light source device 100 can make it difficult for the light returning in the second direction to propagate through the isolator 10 and make it difficult for the light to return to the light source 110 side. As a result, light can be efficiently output.

光源装置100において、第1導波路20が基板面50aに接するように構成されてよい。つまり、第1導波路20が第2導波路30より基板面50aに近い側に位置してよい。このようにすることで、基板50の上に集積された光源110と第1ポート211とが容易に光学的に接続されうる。 In the light source device 100, the first waveguide 20 may be configured to be in contact with the substrate surface 50a. That is, the first waveguide 20 may be positioned closer to the substrate surface 50a than the second waveguide 30 is. By doing so, the light source 110 integrated on the substrate 50 and the first port 211 can be easily optically connected.

図20に示されるように、接続導波路120は、コア121とクラッド122及び123とを有してよい。コア121の比誘電率は、第1導波路20のコア21の比誘電率と略同一であってよい。コア121は、コア21と同じ材料で形成されてよい。クラッド122及び123の比誘電率は、コア121の比誘電率よりも低くされてよい。クラッド122及び123の比誘電率は、第1導波路20のクラッド22及び23の比誘電率と略同一であってよい。クラッド122及び123は、クラッド22及び23と同じ材料で形成されてよい。コア121のX軸の正の方向の側の端面は、コア21のX軸の負の方向の側の端面に位置する第1ポート211と接するものとする。コア121のZ軸方向の厚みは、第1導波路20のコア21のZ軸方向の厚みよりも厚くてよい。コア121のZ軸方向の厚みは、第1導波路20のコア21のZ軸方向の厚みと略同一であってもよい。 As shown in FIG. 20, connection waveguide 120 may have core 121 and clads 122 and 123 . The dielectric constant of the core 121 may be substantially the same as the dielectric constant of the core 21 of the first waveguide 20 . Core 121 may be made of the same material as core 21 . The dielectric constant of the claddings 122 and 123 may be lower than that of the core 121 . The relative permittivity of the clads 122 and 123 may be substantially the same as the relative permittivity of the clads 22 and 23 of the first waveguide 20 . Claddings 122 and 123 may be made of the same material as clads 22 and 23 . The end face of the core 121 on the positive side of the X axis is in contact with the first port 211 located on the end face of the core 21 on the negative side of the X axis. The thickness of the core 121 in the Z-axis direction may be greater than the thickness of the core 21 of the first waveguide 20 in the Z-axis direction. The thickness of the core 121 in the Z-axis direction may be substantially the same as the thickness of the core 21 of the first waveguide 20 in the Z-axis direction.

コア121にX軸の負の方向の側から入力される光は、Y軸方向を偏光方向とする直線偏光であってよい。言い換えれば、コア121にX軸の負の方向の側から入力される光の偏光方向は、基板面50aに平行であってよい。基板50の上に集積された光源110が半導体レーザである場合、半導体レーザが射出する光の偏光方向は基板面50aに平行となる。半導体レーザは、基板50の上に集積しやすい。結果として、光源装置100の形成が容易になりうる。 The light input to the core 121 from the negative side of the X-axis may be linearly polarized light with the Y-axis direction as the polarization direction. In other words, the polarization direction of light input to the core 121 from the negative direction side of the X axis may be parallel to the substrate surface 50a. When the light source 110 integrated on the substrate 50 is a semiconductor laser, the polarization direction of the light emitted by the semiconductor laser is parallel to the substrate surface 50a. Semiconductor lasers are easy to integrate on substrate 50 . As a result, formation of the light source device 100 can be facilitated.

コア121とコア21との接続部において、コア121のY軸方向の幅は、コア21のY軸方向の幅と略同一であってよい。コア121及びコア21のY軸方向の幅が、コア121とコア21との接続部で不連続に変化する場合、Y軸方向を偏光方向とする光は、接続部において放射しやすくなる。コア121とコア21との接続部において、コア121及びコア21それぞれのY軸方向の幅が略同一とされることで、放射による損失が低減されうる。 At the connecting portion between the core 121 and the core 21 , the width of the core 121 in the Y-axis direction may be substantially the same as the width of the core 21 in the Y-axis direction. When the widths of the cores 121 and 21 in the Y-axis direction change discontinuously at the connecting portion between the cores 121 and 21, the light polarized in the Y-axis direction is likely to be emitted from the connecting portion. At the connecting portion between the cores 121 and 21, the widths in the Y-axis direction of the cores 121 and 21 are substantially the same, so that loss due to radiation can be reduced.

図21に示されるように、接続導波路120のコア121は、第1導波路20のコア21との接続部に近づくにつれて、Z軸方向の厚みが薄くなるテーパ形状に構成されてよい。このようにすることで、接続導波路120にY軸方向を偏光方向とする光が入力された場合に、入力された光は、コア21における光の伝搬モードに整合されうる。コア121からコア21に光が入射する際、光の伝搬モードの不整合が発生しにくくなる。結果として、コア121からコア21に光が入射する際の損失の発生が低減されうる。 As shown in FIG. 21 , the core 121 of the connection waveguide 120 may be configured in a tapered shape such that the thickness in the Z-axis direction becomes thinner as it approaches the connecting portion with the core 21 of the first waveguide 20 . By doing so, when light whose polarization direction is in the Y-axis direction is input to the connection waveguide 120 , the input light can be matched with the propagation mode of the light in the core 21 . When light is incident on the core 21 from the core 121, mismatching of the propagation mode of light is less likely to occur. As a result, the occurrence of loss when light enters the core 21 from the core 121 can be reduced.

図22に示されるように、他の実施形態に係るアイソレータ10は、基板50の上に、基板面50a(図1等参照)に沿って並んで位置する第1導波路20と、第2導波路30とを備える。アイソレータ10は、第1導波路20及び第2周囲に位置するクラッド40をさらに備えてよい。 As shown in FIG. 22, an isolator 10 according to another embodiment includes a first waveguide 20 and a second waveguide 20 arranged on a substrate 50 along a substrate surface 50a (see FIG. 1 etc.). and a wave path 30 . The isolator 10 may further comprise a first waveguide 20 and a second surrounding cladding 40 .

図23に示されるように、第1導波路20は、X軸の正の方向の側及び負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それぞれに、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、コア21(図24参照)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。 As shown in FIG. 23, the first waveguide 20 has a first end 201 and a second end 202 on the positive direction side and the negative direction side of the X-axis, respectively. The first waveguide 20 has a first port 211 and a second port 212 through which electromagnetic waves are input and output at a first end 201 and a second end 202, respectively. An electromagnetic wave input from the first port 211 to the first waveguide 20 travels along the X-axis toward the second port 212 . An electromagnetic wave input from the second port 212 to the first waveguide 20 travels along the X-axis toward the first port 211 . Each of the first port 211 and the second port 212 may be configured as an end face of the core 21 (see FIG. 24), or may be configured as a coupler that is connected to an external device and capable of propagating electromagnetic waves.

第2導波路30は、X軸の正の方向の側及び負の方向の側それぞれに、端部301及び302を有する。言い換えれば、第2導波路30は、両端を有する。第2導波路30は、第1導波路20に沿って位置し、第1導波路20と互いに結合する。第2導波路30の数は、1つに限られず、2つ以上であってよい。 The second waveguide 30 has ends 301 and 302 on the positive and negative sides of the X-axis, respectively. In other words, the second waveguide 30 has two ends. The second waveguide 30 is positioned along the first waveguide 20 and coupled with the first waveguide 20 to each other. The number of second waveguides 30 is not limited to one, and may be two or more.

第1導波路20と第2導波路30とは、延在する方向の少なくとも一部において、互いに沿って位置してよい。第1導波路20と第2導波路30とは、延在する方向の少なくとも一部において、互いに平行となるように位置してよい。第1導波路20又は第2導波路30は、直線状の構造を有してよい。第1導波路20と第2導波路30とは、これらのような簡易な構造を有することによって、基板50の上で容易に形成されうる。 The first waveguide 20 and the second waveguide 30 may be positioned along each other in at least part of the extending direction. The first waveguide 20 and the second waveguide 30 may be positioned parallel to each other in at least part of the extending direction. The first waveguide 20 or the second waveguide 30 may have a linear structure. The first waveguide 20 and the second waveguide 30 can be easily formed on the substrate 50 by having such simple structures.

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、電磁波が端部301又は302に到達した場合、電磁波は、端部301又は302から放射されたり、端部301又は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 waves transferred from the first waveguide 20 propagate in the second waveguide 30 in the same direction as in the first waveguide 20 . In the second waveguide 30, when an electromagnetic wave reaches the end 301 or 302, the electromagnetic wave can be radiated from the end 301 or 302 or reflected at the end 301 or 302 to travel in the opposite direction.

図24に示されるように、第1導波路20は、コア21と、クラッド22及び23とを備える。コア21、並びに、クラッド22及び23は、X軸方向に延在する。クラッド22及び23は、コア21に対して、Z軸の負の方向の側及び正の方向の側に位置する。クラッド22は、コア21から見て基板50の側に位置する。クラッド23は、コア21から見て基板50の反対側に位置する。基板50から見て、クラッド22、コア21、及び、クラッド23が順番に積層されるともいえる。コア21は、基板50の側に位置する第1面21aと、第1面21aの反対側に位置する第2面21bとを有してよい。クラッド22及び23はそれぞれ、第1面21a及び第2面21bに接するように位置してよい。 As shown in FIG. 24, the first waveguide 20 has a core 21 and clads 22 and 23 . Core 21 and clads 22 and 23 extend in the X-axis direction. The clads 22 and 23 are located on the negative and positive Z-axis sides of the core 21 . The clad 22 is positioned on the substrate 50 side when viewed from the core 21 . The clad 23 is located on the opposite side of the substrate 50 as viewed from the core 21 . It can also be said that the clad 22 , the core 21 and the clad 23 are laminated in order when viewed from the substrate 50 . The core 21 may have a first surface 21a located on the side of the substrate 50 and a second surface 21b located on the opposite side of the first surface 21a. The claddings 22 and 23 may be positioned in contact with the first surface 21a and the second surface 21b, respectively.

第2導波路30は、コア31と、非相反性部材32と、クラッド33及び34とを備える。コア31、非相反性部材32、並びに、クラッド33及び34は、X軸方向に延在する。非相反性部材32は、コア31に対して、Y軸の正の方向又は負の方向に並んで位置してよい。言い換えれば、コア31と非相反性部材32とは、基板面内に並んで位置してよい。非相反性部材32は、コア31に対して、Z軸の正の方向又は負の方向の側に位置してもよい。 The second waveguide 30 comprises a core 31, a non-reciprocal member 32, and claddings 33 and 34. As shown in FIG. Core 31, non-reciprocal member 32, and clads 33 and 34 extend in the X-axis direction. The non-reciprocal members 32 may be positioned side by side with respect to the core 31 in the positive or negative direction of the Y-axis. In other words, the core 31 and the non-reciprocal member 32 may be positioned side by side within the substrate plane. The non-reciprocal member 32 may be positioned on the positive or negative side of the Z-axis with respect to the core 31 .

図24に示されるように、X軸に交差する断面から見たコア31及び非相反性部材32の形状は、点対称とならないように構成される。コア31及び非相反性部材32の形状は、さらに線対称とならないように構成されてもよい。コア31と非相反性部材32とは、まとめて非対称コアともいう。非対称コアは、コア31と非相反性部材32とを含んで構成される。非対称コアは、X軸に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材32を有してよい。コア31は、少なくとも1種類の誘電体を含んで構成されてよい。非相反性部材32は、少なくとも1種類の誘電体の基板50の側の面、又は、その反対側の面に接してよい。 As shown in FIG. 24, the shapes of the core 31 and the non-reciprocal member 32 viewed from a cross section intersecting the X-axis are configured so as not to be point symmetrical. The shapes of the core 31 and the non-reciprocal member 32 may be further configured so as not to be line symmetrical. The core 31 and the non-reciprocal member 32 are also collectively referred to as an asymmetric core. The asymmetric core comprises core 31 and non-reciprocal member 32 . The asymmetric core may have non-reciprocal members 32 in at least a portion of the cross-section that intersects the X-axis. Core 31 may be configured to include at least one type of dielectric. The non-reciprocal member 32 may contact the surface of the at least one dielectric substrate 50 or the opposite surface thereof.

図24に示されるように、第1導波路20は、第1誘電体としてコア21を含み、第2誘電体としてクラッド40を含んでよい。第2誘電体は、第1誘電体と異なる種類の誘電体であってよい。第1誘電体と第2誘電体とは、基板面50aに平行な方向に並んでよい。第2導波路30は、第3誘電体としてコア31を含み、第4誘電体としてクラッド40を含んでよい。第4誘電体は、第3誘電体と異なる種類の誘電体であってよい。第3誘電体と第4誘電体と非相反性部材32とは、基板面50aに平行な方向に並んでよい。第3誘電体と第4誘電体と非相反性部材32とは、基板面50aの面内方向に接触していてよい。第1導波路20のクラッド22及び23の少なくとも一方は、第2導波路30のクラッド33及び34の少なくとも一方と一体であってよい。第1導波路20のクラッド22及び23の少なくとも一方は、クラッド40と一体であってよい。第2導波路30のクラッド33及び34の少なくとも一方は、クラッド40と一体であってよい。 As shown in FIG. 24, the first waveguide 20 may include a core 21 as a first dielectric and a clad 40 as a second dielectric. The second dielectric may be a different type of dielectric than the first dielectric. The first dielectric and the second dielectric may be arranged in a direction parallel to the substrate surface 50a. The second waveguide 30 may include a core 31 as a third dielectric and a clad 40 as a fourth dielectric. The fourth dielectric may be a different type of dielectric than the third dielectric. The third dielectric, the fourth dielectric, and the non-reciprocal member 32 may be arranged in a direction parallel to the substrate surface 50a. The third dielectric, the fourth dielectric, and the non-reciprocal member 32 may be in contact with each other in the in-plane direction of the substrate surface 50a. At least one of the claddings 22 and 23 of the first waveguide 20 may be integral with at least one of the claddings 33 and 34 of the second waveguide 30 . At least one of the clads 22 and 23 of the first waveguide 20 may be integral with the clad 40 . At least one of the clads 33 and 34 of the second waveguide 30 may be integral with the clad 40 .

第1導波路20と第2導波路30とが基板面50aに沿って並んでいる場合であっても、アイソレータ10は、図11に示されている比較例に係るアイソレータ90と比較して、小型化されうる。アイソレータ10が小型化されうる理由は、分岐結合器92が必要とされないことによる。 Even when the first waveguide 20 and the second waveguide 30 are arranged along the substrate surface 50a, the isolator 10 has the following advantages compared to the isolator 90 according to the comparative example shown in FIG. It can be miniaturized. The reason isolator 10 can be miniaturized is that branch-combiner 92 is not required.

本実施形態において、図25に例示されているように、fb3で表される所定の周波数帯において、第1方向に伝搬する電磁波の減衰量は、第2方向に伝搬する電磁波の減衰量よりも大きくなりうる。fb3は、図10のfb1又は図17のfb2で示される周波数帯と異なる周波数帯とされてよい。図25のグラフに関して図10及び図17のグラフと共通する事項の説明は省略される。 In the present embodiment, as exemplified in FIG. 25, in a predetermined frequency band represented by fb3, the attenuation of electromagnetic waves propagating in the first direction is greater than the attenuation of electromagnetic waves propagating in the second direction. can grow. fb3 may be a frequency band different from the frequency band indicated by fb1 in FIG. 10 or fb2 in FIG. Regarding the graph of FIG. 25, the description of items common to the graphs of FIGS. 10 and 17 is omitted.

図22において、第2導波路30の端部がクラッド40に囲まれている場合であっても、第2導波路30を伝搬する電磁波は、第2導波路30の端部からクラッド40に放射されうる。 In FIG. 22, even if the end of the second waveguide 30 is surrounded by the clad 40, the electromagnetic wave propagating through the second waveguide 30 is radiated from the end of the second waveguide 30 to the clad 40. can be

本開示に係るアイソレータ10及び光源装置100は、変調機能を有する光送信機に搭載されてよい。本開示に係るアイソレータ10は、光スイッチ又は光増幅器に用いられてよい。本開示に係るアイソレータ10は、デバイスで用いられてよい。本開示に係るアイソレータ10を備えるデバイスは、データセンターにおいて通信するために用いられてよい。 The isolator 10 and light source device 100 according to the present disclosure may be mounted on an optical transmitter having a modulation function. Isolators 10 according to the present disclosure may be used in optical switches or optical amplifiers. Isolators 10 according to the present disclosure may be used in devices. A device comprising an isolator 10 according to the present disclosure may be used for communication in a data center.

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 of the present disclosure have been described with reference to the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various variations or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included within the scope of this disclosure. For example, functions included in each component or each step can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and multiple components or steps can be combined into one or divided. is. Although the embodiments of the present disclosure have been described with a focus on the apparatus, the embodiments of the present disclosure may also be implemented as a method including steps performed by each component of the apparatus. Embodiments according to the present disclosure can also be implemented as a method, a program, or a storage medium recording a program executed by a processor provided in an apparatus. It should be understood that these are also included within the scope of the present disclosure.

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。 Descriptions such as “first” and “second” in the present disclosure are identifiers for distinguishing the configurations. Configurations that are differentiated in descriptions such as "first" and "second" in this disclosure may interchange the numbers in that configuration. For example, a first port can exchange the identifiers "first" and "second" with a second port. The exchange of identifiers is done simultaneously. The configurations are still distinct after the exchange of identifiers. Identifiers may be deleted. Configurations from which identifiers have been deleted are distinguished by codes. The description of identifiers such as “first” and “second” in this disclosure should not be used as a basis for interpreting the order of the configuration or the existence of lower numbered identifiers.

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. Configurations according to the present disclosure have been described using a Cartesian coordinate system formed by X, Y, and Z axes. The positional relationship of each configuration according to the present disclosure is not limited to an orthogonal relationship.

10 アイソレータ
20 第1導波路
201 第1端
202 第2端
21 コア
211 第1ポート
212 第2ポート
22、23 クラッド
24 孔部
25 整合調整回路
30 第2導波路
301、302 端部
31 コア
32 非相反性部材
33、34 クラッド
40 クラッド
50 基板
50a 基板面
60 アンテナ
70 電磁波吸収部材
80 磁場印加部
100 光源装置
110 光源
112 レンズ
114 電源
120 接続導波路
121 コア
122、123 クラッド
REFERENCE SIGNS LIST 10 isolator 20 first waveguide 201 first end 202 second end 21 core 211 first port 212 second port 22, 23 clad 24 hole 25 matching circuit 30 second waveguide 301, 302 end 31 core 32 non Reciprocal member 33, 34 clad 40 clad 50 substrate 50a substrate surface 60 antenna 70 electromagnetic wave absorbing member 80 magnetic field applying unit 100 light source device 110 light source 112 lens 114 power supply 120 connection waveguide 121 core 122, 123 clad

Claims (22)

基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備え、
前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さは、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、前記第1導波路と前記第2導波路との結合長の奇数倍である、
アイソレータ。
On a substrate having a substrate surface, comprising a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface,
each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad;
the first waveguide has a first end and a second end, and has a port for inputting and outputting an electromagnetic wave at each of the first end and the second end;
The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and the length of the second waveguide is the length of the first waveguide for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end. is an odd multiple of the coupling length between the and the second waveguide ,
isolator.
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備え、
前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さを表すLは、前記第1導波路と前記第2導波路との結合における、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すnevenと、奇モード屈折率を表すnoddとを含む式
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m:奇数、λ0:真空中の波長)
によって算出される、
アイソレータ。
On a substrate having a substrate surface, comprising a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface,
each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad;
the first waveguide has a first end and a second end, and has a port for inputting and outputting an electromagnetic wave at each of the first end and the second end;
The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and L representing the length of the second waveguide is the coupling between the first waveguide and the second waveguide. An expression including neven representing the even mode refractive index and nodd representing the odd mode refractive index for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
calculated by
isolator.
前記基板面に交差する方向に磁場を印加する磁場印加部をさらに備える、請求項1または2のいずれか一項に記載のアイソレータ。 3. The isolator according to claim 1, further comprising a magnetic field applying section that applies a magnetic field in a direction intersecting the substrate surface. 前記コアの誘電率は、前記クラッドの誘電率より高い、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のアイソレータ。 4. The isolator according to any one of claims 1 to 3 , wherein the dielectric constant of the core is higher than the dielectric constant of the cladding. 前記第1導波路は、前記基板面に平行な方向に並ぶ、第1誘電体と、前記第1誘電体と異なる種類の第2誘電体とを含み、
前記第2導波路は、前記基板面に平行な方向に並ぶ、第3誘電体と、前記第3誘電体と異なる種類の第4誘電体と、前記非相反性部材とを含み、
前記第3誘電体と前記第4誘電体と前記非相反性部材とは、前記基板面の面内方向に接触している、請求項乃至のいずれか一項に記載のアイソレータ。
the first waveguide includes a first dielectric and a second dielectric of a different type from the first dielectric arranged in a direction parallel to the substrate surface;
the second waveguide includes a third dielectric, a fourth dielectric different in type from the third dielectric, and the non-reciprocal member arranged in a direction parallel to the substrate surface;
5. The isolator according to claim 1 , wherein said third dielectric, said fourth dielectric and said non-reciprocal member are in contact with each other in an in-plane direction of said substrate surface.
前記第1導波路のクラッドは、前記第2導波路のクラッドと一体である、請求項乃至のいずれか一項に記載のアイソレータ。 6. The isolator of any preceding claim, wherein the cladding of the first waveguide is integral with the cladding of the second waveguide. 前記第2導波路の両端は、前記第1導波路から移ってきた電磁波を放射するアンテナとして機能する、請求項乃至のいずれか一項に記載のアイソレータ。 7. The isolator according to claim 1 , wherein both ends of said second waveguide function as antennas for radiating electromagnetic waves transferred from said first waveguide. 前記第1端及び前記第2端に入力された電磁波は、シングルモードで伝搬される、請求項乃至のいずれか一項に記載のアイソレータ。 8. The isolator according to any one of claims 1 to 7 , wherein electromagnetic waves input to said first end and said second end are propagated in a single mode. 前記第1導波路及び前記第2導波路それぞれのコアの比誘電率は、空気の比誘電率よりも高い、請求項乃至のいずれか一項に記載のアイソレータ。 9. The isolator according to any one of claims 1 to 8 , wherein a core of each of said first waveguide and said second waveguide has a dielectric constant higher than that of air. 前記第2導波路の両端は、切断面を有する、請求項乃至のいずれか一項に記載のアイソレータ。 10. The isolator according to any one of claims 1 to 9 , wherein both ends of said second waveguide have cut surfaces. 前記切断面の法線ベクトルは、前記第2導波路における電磁波の伝搬方向に交差する方向の成分を有する、請求項10に記載のアイソレータ。 11. The isolator according to claim 10 , wherein the normal vector of said cut surface has a component in a direction intersecting with the propagation direction of electromagnetic waves in said second waveguide. 基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備える光アイソレータと、光源とを備え、
前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
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導波路のコアは、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さは、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、前記第1導波路と前記第2導波路との結合長の奇数倍であり、
前記光源は、前記ポートに光学的に接続される、光源装置。
an optical isolator having a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having a substrate surface; and a light source,
each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad;
the first waveguide has a first end and a second end, and has a port for inputting and outputting an electromagnetic wave at each of the first end and the second end;
The core of the second waveguide has non-reciprocal members arranged side by side at least partially in the direction in which the second waveguide extends, has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, and has an aspect ratio of 0.8 to 1.2. The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and the length of the second waveguide is the same as that of the first waveguide for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end. is an odd multiple of the coupling length with the second waveguide,
The light source device, wherein the light source is optically connected to the port.
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備える光アイソレータと、光源とを備え、
前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
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導波路のコアは、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さを表すLは、前記第1導波路と前記第2導波路との結合における、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すnevenと、奇モード屈折率を表すnoddとを含む式
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m:奇数、λ0:真空中の波長)
によって算出され、
前記光源は、前記ポートに光学的に接続される、光源装置。
an optical isolator having a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having a substrate surface; and a light source,
each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad;
the first waveguide has a first end and a second end, and has a port for inputting and outputting an electromagnetic wave at each of the first end and the second end;
The core of the second waveguide has non-reciprocal members arranged side by side at least partially in the direction in which the second waveguide extends, has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, and has an aspect ratio of 0.8 to 1.2. The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and L, which represents the length of the second waveguide, is the length of the coupling between the first waveguide and the second waveguide. An expression including neven representing the even mode refractive index and nodd representing the odd mode refractive index for the electromagnetic wave propagating from the two ends to the first end
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
calculated by
The light source device, wherein the light source is optically connected to the port.
前記光源に電力を供給する電源をさらに備える、請求項12または13のいずれか一項に記載の光源装置。 14. The light source device according to any one of claims 12 and 13 , further comprising a power supply that supplies power to said light source. 基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備える光アイソレータと、光源とを備え、
前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さは、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、前記第1導波路と前記第2導波路との結合長の奇数倍であり、
前記光源は、前記ポートに光学的に接続される、光源装置を搭載し、
光の変調機能を有する光送信機。
an optical isolator having a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having a substrate surface; and a light source,
each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad;
the first waveguide has a first end and a second end, and has a port for inputting and outputting an electromagnetic wave at each of the first end and the second end;
The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and the length of the second waveguide is the same as that of the first waveguide for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end. is an odd multiple of the coupling length with the second waveguide,
the light source includes a light source device optically connected to the port;
Optical transmitter with optical modulation function.
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備える光アイソレータと、光源とを備え、
前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さを表すLは、前記第1導波路と前記第2導波路との結合における、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すnevenと、奇モード屈折率を表すnoddとを含む式
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m:奇数、λ0:真空中の波長)
によって算出され、
前記光源は、前記ポートに光学的に接続される、光源装置を搭載し、
光の変調機能を有する光送信機。
an optical isolator having a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface on a substrate having a substrate surface; and a light source,
each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad;
the first waveguide has a first end and a second end, and has a port for inputting and outputting an electromagnetic wave at each of the first end and the second end;
The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and L, which represents the length of the second waveguide, is the length of the coupling between the first waveguide and the second waveguide. An expression including neven representing the even mode refractive index and nodd representing the odd mode refractive index for the electromagnetic wave propagating from the two ends to the first end
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
calculated by
the light source includes a light source device optically connected to the port;
Optical transmitter with optical modulation function.
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備え、
前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さは、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、前記第1導波路と前記第2導波路との結合長の奇数倍である、光アイソレータを備える光スイッチ。
On a substrate having a substrate surface, comprising a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface,
each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad;
the first waveguide has a first end and a second end, and has a port for inputting and outputting an electromagnetic wave at each of the first end and the second end;
The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and the length of the second waveguide is the length of the first waveguide for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end. an optical switch comprising an optical isolator that is an odd multiple of the coupling length between and said second waveguide .
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備え、
前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の
偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さを表すLは、前記第1導波路と前記第2導波路との結合における、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すnevenと、奇モード屈折率を表すnoddとを含む式
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m:奇数、λ0:真空中の波長)
によって算出される、光アイソレータを備える光スイッチ。
On a substrate having a substrate surface, comprising a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface,
each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad;
the first waveguide has a first end and a second end, and has a port for inputting and outputting an electromagnetic wave at each of the first end and the second end;
The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and L representing the length of the second waveguide is the coupling between the first waveguide and the second waveguide. An expression including neven representing the even mode refractive index and nodd representing the odd mode refractive index for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
An optical switch with an optical isolator, calculated by :
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備え、
前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さは、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、前記第1導波路と前記第2導波路との結合長の奇数倍である、光アイソレータを備える光増幅器。
On a substrate having a substrate surface, comprising a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface,
each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad;
the first waveguide has a first end and a second end, and has a port for inputting and outputting an electromagnetic wave at each of the first end and the second end;
The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and the length of the second waveguide is the length of the first waveguide for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end. optical amplifier comprising an optical isolator that is an odd multiple of the coupling length between the and said second waveguide .
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備え、
前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さを表すLは、前記第1導波路と前記第2導波路との結合における、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すnevenと、奇モード屈折率を表すnoddとを含む式
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m:奇数、λ0:真空中の波長)
によって算出される、光アイソレータを備える光増幅器。
On a substrate having a substrate surface, comprising a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface,
each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad;
the first waveguide has a first end and a second end, and has a port for inputting and outputting an electromagnetic wave at each of the first end and the second end;
The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and L representing the length of the second waveguide is the coupling between the first waveguide and the second waveguide. An expression including neven representing the even mode refractive index and nodd representing the odd mode refractive index for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
An optical amplifier with an optical isolator, calculated by :
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備え、
前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さは、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対する、前記第1導波路と前記第2導波路との結合長の奇数倍である、光アイソレータを備えるデバイスによって通信するデータセンター。
On a substrate having a substrate surface, comprising a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface,
each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad;
the first waveguide has a first end and a second end, and has a port for inputting and outputting an electromagnetic wave at each of the first end and the second end;
The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and the length of the second waveguide is the length of the first waveguide for the electromagnetic wave propagating from the second end to the first end. a data center that communicates by means of a device comprising an optical isolator that is an odd multiple of the coupling length between the and said second waveguide .
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第1導波路と第2導波路とを備え、
前記第1導波路及び前記第2導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
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導波路のコアは、縦横比が0.8乃至1.2であり、前記第2導波路が延在する方向の少なくとも一部に非相反性部材が並んで位置し、前記第1端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行であり、前記第2導波路の長さを表すLは、前記第1導波路と前記第2導波路との結合における、前記第2端から前記第1端に伝搬する電磁波に対
する、偶モード屈折率を表すnevenと、奇モード屈折率を表すnoddとを含む式
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m:奇数、λ0:真空中の波長)
によって算出される、光アイソレータを備えるデバイスによって通信するデータセンター。
On a substrate having a substrate surface, comprising a first waveguide and a second waveguide positioned side by side along the substrate surface,
each of the first waveguide and the second waveguide has a core and a clad;
the first waveguide has a first end and a second end, and has a port for inputting and outputting an electromagnetic wave at each of the first end and the second end;
The core of the second waveguide has an aspect ratio of 0.8 to 1.2, non-reciprocal members are arranged side by side at least partly in the direction in which the second waveguide extends, and the first The polarization direction of the electromagnetic wave input to the end is parallel to the substrate surface, and L representing the length of the second waveguide is the coupling between the first waveguide and the second waveguide. against electromagnetic waves propagating from the second end to the first end
, which includes the even mode index neven and the odd mode index nodd
L=mλ0/2|(neven-nodd)| (m: odd number, λ0: wavelength in vacuum)
A data center that communicates by means of devices with optical isolators, calculated by
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