JP7330005B2 - アイソレータ、アイソレータの製造方法、及び電磁波送信器 - Google Patents

Description

本開示は、アイソレータ、アイソレータの製造方法、及び電磁波送信器に関する。

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）。

特開２００３－３０２６０３号公報

アイソレータの機能を発現させるために磁界を印加する構成が必要とされる。磁界を印加する構成は、アイソレータの小型化の妨げになりうる。

本開示は、アイソレータを小型化することを目的とする。

本開示の一実施形態に係るアイソレータは、第１アイソレータと、第２アイソレータと、磁界を生じさせる磁界印加部とを備える。前記第１アイソレータは、第１コアと第２コアと第１非相反性部材とを有する。前記第２アイソレータは、第３コアと第４コアと第２非相反性部材とを有する。前記第１コアと前記第２コアとは、第１方向に延在し、クラッドを介して並んで位置する。前記第１非相反性部材は、前記第２コアに対して、前記第１方向に交差する第２方向に並んで位置しつつ、前記第２コアの少なくとも一部に対して接触している。前記第３コアと前記第４コアとは、第３方向に延在し、前記クラッドを介して並んで位置する。前記第２非相反性部材は、前記第４コアに対して、前記第２方向に交差する第４方向に並んで位置しつつ、前記第４コアの少なくとも一部に対して接触している。前記第１非相反性部材が位置する部分に前記磁界印加部によって生じている磁界のうち、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第５方向の成分は、前記第５方向以外の成分より大きい。前記第２非相反性部材が位置する部分に前記磁界印加部によって生じている磁界のうち、前記第３方向及び前記第４方向に直交する第６方向の成分は、前記第６方向以外の成分より大きい。

本開示の一実施形態に係るアイソレータの製造方法は、第１方向に延在し第２方向に並ぶ第１アイソレータのコアと、第３方向に延在し第４方向に並ぶ第２アイソレータのコアとが埋め込まれているクラッドに、第１トレンチを形成する第１工程を含む。前記第１工程において、前記第１アイソレータのコアから見て前記第２方向の側で前記第１アイソレータのコアの少なくとも一部が露出するように前記第１トレンチが形成される。前記第１工程において、前記第２アイソレータのコアから見て前記第４方向の側で前記第２アイソレータのコアの少なくとも一部が露出するように前記第１トレンチが形成される。前記製造方法は、前記第１トレンチに、前記第１アイソレータのコアの少なくとも一部に接触するように第１非相反性部材を埋め込み、前記第２アイソレータのコアの少なくとも一部に接触するように第２非相反性部材を埋め込む第２工程を含む。前記製造方法は、前記クラッドに磁性体を埋め込んで着磁する第３工程を含む。前記第３工程において、前記第１非相反性部材が位置する部分に生じる磁界の前記第１方向及び前記第２方向に直交する第５方向の成分が前記第５方向以外の成分より大きくなるように、前記磁性体が前記クラッドに埋め込まれ着磁される。前記第３工程において、前記第２非相反性部材が位置する部分に生じる磁界の前記第３方向及び前記第４方向に直交する第６方向の成分が前記第６方向以外の成分より大きくなるように、前記磁性体が前記クラッドに埋め込まれ着磁される。

本開示の一実施形態に係る電磁波送信器は、電磁波を射出する光源と、電磁波の入力を受け、電磁波を出力するアイソレータと、電磁波を変調する変調器とを備える。前記アイソレータは、第１アイソレータと、第２アイソレータと、磁界を生じさせる磁界印加部とを備える。前記第１アイソレータは、第１コアと第２コアと第１非相反性部材とを有する。前記第２アイソレータは、第３コアと第４コアと第２非相反性部材とを有する。前記第１コアと前記第２コアとは、第１方向に延在し、クラッドを介して並んで位置する。前記第１非相反性部材は、前記第２コアに対して、前記第１方向に交差する第２方向に並んで位置しつつ、前記第２コアの少なくとも一部に対して接触している。前記第３コアと前記第４コアとは、第３方向に延在し、前記クラッドを介して並んで位置する。前記第２非相反性部材は、前記第４コアに対して、前記第２方向に交差する第４方向に並んで位置しつつ、前記第４コアの少なくとも一部に対して接触している。前記第１非相反性部材が位置する部分に前記磁界印加部によって生じている磁界のうち、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第５方向の成分は、前記第５方向以外の成分より大きい。前記第２非相反性部材が位置する部分に前記磁界印加部によって生じている磁界のうち、前記第３方向及び前記第４方向に直交する第６方向の成分は、前記第６方向以外の成分より大きい。

本開示の一実施形態によれば、アイソレータが小型化され得る。

一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。 図１のＡ－Ａ断面図である。 非相反性部材の位置と磁界の向きとの関係を表す図である。 第１磁性体と第２磁性体とを備える構成例を示す断面図である。 磁界を生じる導線を備える構成例を示す断面図である。 各アイソレータに印加する磁界が同じ向きの構成例を示す平面図である。 図６のＢ－Ｂ断面図である。 ２つのアイソレータが直列に接続される構成例を示す平面図である。 ４つのアイソレータが並列に構成され、各アイソレータに印加する磁界が同じ向きの構成例を示す平面図である。 アイソレータの製造工程で、加工前の基板を表す断面図である。 トレンチを形成した基板を表す断面図である。 トレンチ内に成膜したコアを表す断面図である。 コアの上面を埋めた基板を表す断面図である。 トレンチを形成した基板を表す断面図である。 トレンチ内に成膜した非相反性部材を表す断面図である。 非相反性部材の上面を埋めた基板を表す断面図である。 トレンチを形成した基板を表す断面図である。 トレンチ内に成膜した磁性体を表す断面図である。 トレンチ内に埋め込み材を介してさらに成膜された磁性体を表す断面図である。 磁性体の上面を埋めた基板を表す断面図である。 図１０Ｋの磁性体に着磁した基板を表す断面図である。 一実施形態に係る電磁波送信器の構成例を示すブロック図である。 一実施形態に係る電磁波送信器の構成例を示す平面図である。

（実施形態）
図１及び図２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アイソレータ１１と、第２アイソレータ１２と、磁性体４０とを備える。第１アイソレータ１１は、第１コア２１と、第２コア２２と、第１非相反性部材３１とを備える。第２アイソレータ１２は、第３コア２３と、第４コア２４と、第２非相反性部材３２とを備える。第１アイソレータ１１は、第１コア２１の第１端２１１に入力される電磁波を所定値以上の透過率で第２端２１２に透過させ、第２端２１２に入力される電磁波を所定値未満の透過率で第１端２１１に透過させる。つまり、第１アイソレータ１１は、第１端２１１から第２端２１２に向かう電磁波の透過率が第２端２１２から第１端２１１に向かう電磁波の透過率より大きくなるように構成されている。第２アイソレータ１２は、第３コア２３の第１端２３１に入力される電磁波を所定値以上の透過率で第２端２３２に透過させ、第２端２３２に入力される電磁波を所定値未満の透過率で第１端２３１に透過させる。つまり、アイソレータ１０は、第１端２１１から第２端２１２に向かう電磁波の透過率が第２端２１２から第１端２１１に向かう電磁波の透過率より大きくなるように構成されている。その結果、第１アイソレータ１１及び第２アイソレータ１２は、一方向に電磁波を伝達できる。

アイソレータ１０は、基板５０によって保持されていてよい。基板５０は、基材５２と、クラッド５４とを備える。基材５２は、基材面５２ａを有する。クラッド５４は、基材面５２ａにおいて基材５２と接している。基材５２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。本実施形態において、基材５２は、シリコン（Ｓｉ）であるとするが、これに限られず、他の種々の材料であってよい。

クラッド５４は、第１アイソレータ１１と、第２アイソレータ１２と、磁性体４０とを保持してよい。第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４、並びに、クラッド５４は、誘電体を含んで構成されてよい。第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４は、誘電体線路とも称される。第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４、並びに、クラッド５４の材質は、第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４の比誘電率がクラッド５４の比誘電率よりも大きくなるように定められる。言い換えれば、第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４、並びに、クラッド５４の材質は、クラッド５４の屈折率が第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４それぞれの屈折率より大きくなるように定められる。このようにすることで、第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４を伝搬する電磁波は、クラッド５４との境界において全反射され得る。その結果、第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４を伝搬する電磁波の損失が低減され得る。本実施形態において、第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４の材質は、シリコン（Ｓｉ）であるとするが、これに限られず、他の種々の材料であってよい。クラッド５４の材質は、石英ガラス又はシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）であるとするが、これに限られず、他の種々の材料であってよい。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得る。第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３又は第４コア２４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得る。

第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４、並びに、クラッド５４の比誘電率は、空気の比誘電率よりも大きくされてよい。第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４、並びに、クラッド５４の比誘電率が空気の比誘電率よりも大きくされることで、アイソレータ１０からの電磁波の漏れが抑制され得る。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得る。

第１コア２１と第２コア２２とはそれぞれ、Ｙ軸方向に延在している。第１コア２１及び第２コア２２が延在する方向は、第１方向とも称される。第１コア２１と第２コア２２とは、クラッド５４を介して、Ｘ軸方向に並んで位置している。第１コア２１と第２コア２２とは、クラッド５４を介して電磁的に結合している。第１コア２１と第２コア２２とが並ぶ方向は、第２方向とも称される。第１方向と第２方向とは、交差している。

第３コア２３と第４コア２４とはそれぞれ、Ｙ軸方向に延在している。第３コア２３及び第４コア２４が延在する方向は、第３方向とも称される。第３コア２３と第４コア２４とは、クラッド５４を介して、Ｘ軸方向に並んで位置している。第３コア２３と第４コア２４とは、クラッド５４を介して電磁的に結合している。第３コア２３と第４コア２４とが並ぶ方向は、第４方向とも称される。第３方向と第４方向とは、交差している。

図１において、第１方向と第３方向とは、一致している。第１方向と第３方向とは、互いに異なる方向に対応してよい。図１において、第２方向と第４方向とは、一致している。第２方向と第４方向とは、互いに異なる方向に対応してよい。

第１コア２１は、第１端２１１と、第２端２１２とを有する。第１端２１１は、Ｙ軸の負の方向の側に位置する。第２端２１２は、Ｙ軸の正の方向の側に位置する。第１アイソレータ１１は、第１コア２１との間で電磁波を入出力可能に構成されている第１ポート１１１及び第２ポート１１２を更に備えてよい。第１ポート１１１及び第２ポート１１２はそれぞれ、第１コア２１の端面として構成されてよいし、外部装置と接続され、電磁波を伝搬可能なカプラとして構成されてもよい。第１ポート１１１は、第１コア２１の第１端２１１の側に位置する。第２ポート１１２は、第１コア２１の第２端２１２の側に位置する。第１ポート１１１から第１コア２１に入力された電磁波は、第２ポート１１２に向けて第１コア２１を伝搬する。第２ポート１１２から第１コア２１に入力された電磁波は、第１ポート１１１に向けて第１コア２１を伝搬する。

第２コア２２は、第１端２２１と、第２端２２２とを有する。第１端２２１は、Ｙ軸の負の方向の側に位置する。第２端２２２は、Ｙ軸の正の方向の側に位置する。

第１コア２１と第２コア２２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コア２１と第２コア２２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コア２１又は第２コア２２は、少なくとも一部において直線状の構造を有してよい。第１コア２１と第２コア２２とは、これらのような簡易な構造を有することによって容易に形成され得る。

第３コア２３は、第１端２３１と、第２端２３２とを有する。第１端２３１は、Ｙ軸の負の方向の側に位置する。第２端２３２は、Ｙ軸の正の方向の側に位置する。第２アイソレータ１２は、第３コア２３との間で電磁波を入出力可能に構成されている第３ポート１２１及び第４ポート１２２を更に備えてよい。第３ポート１２１及び第４ポート１２２はそれぞれ、第３コア２３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。第３ポート１２１は、第３コア２３の第１端２３１の側に位置する。第４ポート１２２は、第３コア２３の第２端２３２の側に位置する。第３ポート１２１から第３コア２３に入力された電磁波は、第４ポート１２２に向けて第３コア２３を伝搬する。第４ポート１２２から第３コア２３に入力された電磁波は、第３ポート１２１に向けて第３コア２３を伝搬する。

第４コア２４は、第１端２４１と、第２端２４２とを有する。第１端２４１は、Ｙ軸の負の方向の側に位置する。第２端２４２は、Ｙ軸の正の方向の側に位置する。

第３コア２３と第４コア２４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３コア２３と第４コア２４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３コア２３又は第４コア２４は、少なくとも一部において直線状の構造を有してよい。第３コア２３と第４コア２４とは、これらのような簡易な構造を有することによって容易に形成され得る。

第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４は、導波路とも称される。並んで位置する２つの導波路は、平行導波路とも称される。上述のとおり、第１コア２１と第２コア２２とは、クラッド５４を介して電磁的に結合している。第３コア２３と第４コア２４とは、クラッド５４を介して電磁的に結合している。つまり、平行導波路に含まれる２つの導波路は、クラッド５４を介して電磁的に結合している。これによって、一方の導波路に入力された電磁波は、その導波路を伝搬する間に他方の導波路に移り得る。つまり、第１コア２１を伝搬する電磁波の少なくとも一部は、第２コア２２に移り得る。その結果、第２コア２２の第１端２１１及び第２端２２２から電磁波が入力されない場合でも、第２コア２２を電磁波が伝搬し得る。一方で、第２コア２２を伝搬する電磁波の少なくとも一部は、第１コア２１に移り得る。その結果、電磁的に結合している第１コア２１と第２コア２２との間で電磁波が互いに移り得る。また、第３コア２３を伝搬する電磁波の少なくとも一部は、第４コア２４に移り得る。その結果、第４コア２４の第１端２４１及び第２端２４２から電磁波が入力されない場合でも、第４コア２４を電磁波が伝搬し得る。一方で、第４コア２４を伝搬する電磁波の少なくとも一部は、第３コア２３に移り得る。その結果、電磁的に結合している第３コア２３と第４コア２４との間で電磁波が互いに移り得る。

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であるとする。結合係数は、０以上且つ１以下の値であるとする。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得る。第１アイソレータ１１における各導波路間の距離は、第１コア２１と第２コア２２との間の距離に対応してよい。第２アイソレータ１２における各導波路間の距離は、第３コア２３と第４コア２４との間の距離に対応してよい。

電磁波は、一方の導波路を伝搬しながら他方の導波路に移る。したがって、導波路間で移る電磁波の割合は、電磁波が伝搬する距離に応じて変化する。つまり、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する。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得る。結合係数の極大値は、１以下の値であってよい。

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、結合長とも称される。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、極大値であり得る。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得る。

第１コア２１から第２コア２２に移った電磁波は、第２コア２２においても第１コア２１における伝搬方向と同じ方向に伝搬する。第２コア２２において、電磁波が第１端２２１又は第２端２２２に到達した場合、電磁波は、第１端２２１又は第２端２２２から放射されたり、第１端２２１又は第２端２２２で反射されて逆方向に伝搬したりする。

第３コア２３から第４コア２４に移った電磁波は、第４コア２４においても第３コア２３における伝搬方向と同じ方向に伝搬する。第４コア２４において、電磁波が第１端２４１又は第２端２４２に到達した場合、電磁波は、第１端２４１又は第２端２４２から放射されたり、第１端２４１又は第２端２４２で反射されて逆方向に伝搬したりする。

第１非相反性部材３１は、Ｙ軸方向に延在し、第２コア２２と並んで位置している。第１非相反性部材３１は、第２コア２２の少なくとも一部に対して接触していてよい。第１非相反性部材３１は、第２コア２２に対してＸ軸の正の方向の側に位置してよい。つまり、第１非相反性部材３１は、第１コア２１と第２コア２２との間に位置しないように構成されてよい。これによって、第１コア２１と第２コア２２との間の電磁的な結合が強まる。

第２非相反性部材３２は、Ｙ軸方向に延在し、第４コア２４と並んで位置している。第２非相反性部材３２は、第４コア２４の少なくとも一部に対して接触していてよい。第２非相反性部材３２は、第４コア２４に対してＸ軸の正の方向の側に位置してよい。つまり、第２非相反性部材３２は、第３コア２３と第４コア２４との間に位置しないように構成されてよい。これによって、第３コア２３と第４コア２４との間の電磁的な結合が強まる。

図２に示されるように、Ｙ軸に交差する断面において、第２コア２２と第１非相反性部材３１との形状、及び、第４コア２４と第２非相反性部材３２との形状は、点対称とならないように構成される。第２コア２２と第１非相反性部材３１との形状、及び、第４コア２４と第２非相反性部材３２との形状は、さらに線対称とならないように構成されてもよい。第２コア２２と第１非相反性部材３１とは、第１非対称コアを形成しているともいえる。第４コア２４と第２非相反性部材３２とは、第２非対称コアを形成しているともいえる。第１非対称コアと第２非対称コアとは、単に非対称コアとも称される。

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、対称度が用いられ得る。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。

非対称コアの断面において、第２コア２２及び第４コア２４それぞれの面積は、第１非相反性部材３１及び第２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、非対称コアを伝搬する電磁波のうち、第２コア２２又は第４コア２４を伝搬する電磁波の割合が増加する。結果として、非対称コアにおける電磁波の損失が低減され得る。

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第２コア２２又は第４コア２４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第２コア２２又は第４コア２４の中で伝搬し得る。結果として、非対称コアにおける電磁波の損失が低減され得る。

第１コア２１及び第１非対称コア、並びに、第３コア２３及び第２非対称コアは、シングルモードでの導波条件を満たしてよい。第１コア２１及び第１非対称コア、並びに、第３コア２３及び第２非対称コアがシングルモードでの導波条件を満たす場合、第１コア２１及び第１非対称コア、並びに、第３コア２３及び第２非対称コア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コア２１及び第１非対称コアを組み合わせた第１アイソレータ１１、及び、第３コア２３及び第２非対称コアを組み合わせた第２アイソレータ１２は、光通信に適したものとなり得る。

第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３又は第４コア２４の比誘電率は、Ｘ軸方向又はＺ軸方向に沿って一様に分布してよいし、Ｘ軸方向又はＺ軸方向に沿って変化するように分布してもよい。例えば、第１コア２１の比誘電率は、Ｘ軸方向の中央部で最も大きくなり、クラッド５４に近づくにつれて小さくなるように分布してよい。この場合、第１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得る。

以下、第１アイソレータ１１の構成に基づいて電磁波の伝搬の態様が説明される。以下の説明における電磁波の伝搬の態様は、原則として第２アイソレータ１２の構成でも成り立つ。必要に応じて、第２アイソレータ１２の構成に基づく態様が説明される。

第１ポート１１１を介して第１コア２１の第１端２１１から入力された電磁波は、第２端２１２に向けて伝搬する。つまり、電磁波は第１コア２１をＹ軸の正の方向に伝搬する。第１端２１１から第２端２１２に向かう方向は、Ｓ１２方向とも称される。第１コア２１を伝搬する電磁波は、第１コア２１をＳ１２方向に伝搬した距離に基づく結合係数に応じた割合で、第２コア２２に移る。電磁波が第１コア２１をＳ１２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。

第２ポート１１２を介して第１コア２１の第２端２１２から入力された電磁波は、第１端２１１に向けて伝搬する。つまり、電磁波は第１コア２１をＹ軸の負の方向に伝搬する。第２端２１２から第１端２１１に向かう方向は、Ｓ２１方向とも称される。第１コア２１を伝搬する電磁波は、第１コア２１をＳ２１方向に伝搬した距離に基づく結合係数に応じた割合で、第２コア２２に移る。電磁波が第１コア２１をＳ２１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。

第２コア２２を含む非対称コアは、電磁波がＳ１２方向に伝搬する場合と、電磁波がＳ２１方向に伝搬する場合とで、異なる伝搬特性を有する。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る。つまり、第１非相反性部材３１は、第１結合係数と第２結合係数とを異ならせる。

第１非相反性部材３１は、電磁波がＳ１２方向に伝搬する場合とＳ２１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。第１非相反性部材３１は、非相反性材料として、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。第１非相反性部材３１の比誘電率は、式（１）のようにテンソルで表され得る。

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。

第１非相反性部材３１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、Ｙ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。

図２に示されるように、第１非相反性部材３１は、第２コア２２に対して、Ｘ軸の正の方向の側に偏って位置してよい。第１非相反性部材３１は、複素比誘電率テンソルで表される比誘電率を有する。第２コア２２と第１非相反性部材３１とを含む非対称コアを、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波の位相と、Ｓ２１方向に伝搬する電磁波の位相との差は、位相差とも称される。非対称コアの対称度が低いほど、位相差が大きくなる。位相差が大きいほど、非対称コアにおける電磁波の伝搬特性の非相反性が大きくなる。

第１非相反性部材３１は、所定方向の磁界が印加される場合に非相反性を発現し得る。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。第１アイソレータ１１は、磁性体４０が発生する磁界Ｈを非相反性部材３１に印加することによって、非対称コアに非相反性を発現させる。磁性体４０は、鉄、コバルト、又はニッケル等の強磁性体であってよい。磁性体４０は、強磁性体に着磁することによって構成されてよい。磁性体４０は、例えば、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もよい。

図３を参照して、非相反性を有する導波路と非相反性を有しない導波路との間の位相差が説明される。第１コア２１は、非相反性を有しない導波路に対応する。第２コア２２と第１非相反性部材３１とを含む非対称コアは、非相反性を有する導波路に対応する。第１コア２１と非対称コアとにおいて、電磁波は、波数ベクトルｋとして表されるように、Ｙ軸の正の方向に対応するＳ１２方向に伝搬すると仮定する。電磁波は、電界ベクトルＥとして表されるように、Ｘ軸に沿う電界成分を有すると仮定する。非対称コアにおいて、第１非相反性部材３１は、第２コア２２に対して、Ｘ軸の正の方向の側に位置すると仮定する。

第１非相反性部材３１に、波数ベクトルｋ及び電界ベクトルＥに交差する磁界Ｈ１又はＨ２が印加されることによって、第１非対称コアは、非相反性を発現する。磁界Ｈは、磁性体４０によって生じている。第１非対称コアが非相反性を発現する場合、第１非対称コアを伝搬する電磁波の位相は、第１コア２１をＳ１２方向に伝搬する電磁波の位相に対して進んだり遅れたりする。第１非対称コアが発現する非相反性の大きさは、伝搬する電磁波の位相の進み又は遅れの大きさに対応する。伝搬する電磁波の位相の進み又は遅れの大きさは、磁界Ｈのうち、波数ベクトルｋ及び電界ベクトルＥに直交する方向の成分の大きさに基づいて定まる。第１アイソレータ１１において、波数ベクトルｋ及び電界ベクトルＥに直交する方向は、第５方向とも称される。

第１非相反性部材３１が位置する部分に印加される磁界Ｈは、第５方向の成分と、それ以外の成分とを含む。第１アイソレータ１１における磁性体４０の位置は、第５方向の成分がそれ以外の成分より大きくなるように定められる。このようにすることで、第１非対称コアが非相反性を発現しやすくなる。

第２非相反性部材３２に、波数ベクトルｋ及び電界ベクトルＥに交差する磁界Ｈ１又はＨ２が磁界Ｈとして印加されることによって、第２非対称コアは、非相反性を発現する。磁界Ｈは、磁性体４０によって生じている。第２非対称コアが非相反性を発現する場合、第２非対称コアを伝搬する電磁波の位相は、第３コア２３をＳ１２方向に伝搬する電磁波の位相に対して進んだり遅れたりする。第２非対称コアが発現する非相反性の大きさは、伝搬する電磁波の位相の進み又は遅れの大きさに対応する。伝搬する電磁波の位相の進み又は遅れの大きさは、磁界Ｈのうち、波数ベクトルｋ及び電界ベクトルＥに直交する方向の成分の大きさに基づいて定まる。第２アイソレータ１２において、波数ベクトルｋ及び電界ベクトルＥに直交する方向は、第６方向とも称される。

第２非相反性部材３２が位置する部分に印加される磁界Ｈは、第６方向の成分と、それ以外の成分とを含む。第２アイソレータ１２における磁性体４０の位置は、第６方向の成分がそれ以外の成分より大きくなるように定められる。このようにすることで、非対称コアが非相反性を発現しやすくなる。

本実施形態において、アイソレータ１０は、磁性体４０を１つだけ備えてよい。１つの磁性体４０が第１アイソレータ１１と第２アイソレータ１２とに磁界Ｈを印加できる。つまり、１つの磁性体４０が複数のアイソレータに磁界Ｈを印加できる。このようにすることで、磁性体４０の数又は磁性体４０の実装面積が低減され得る。その結果、アイソレータ１０が小型化され得る。

伝搬する電磁波の位相が進むか遅れるかは、第１非相反性部材３１に印加される磁界Ｈの向きによって定まる。例えば、第１非相反性部材３１にＺ軸の負の方向の磁界Ｈ１が印加される場合に非対称コアを伝搬する電磁波の位相が進むと仮定する。上記仮定において、磁界Ｈの向きがＺ軸の正の方向の磁界Ｈ２に変更される場合に非対称コアを伝搬する電磁波の位相は遅れる。

伝搬する電磁波の位相が進むか遅れるかは、電界ベクトルＥの方向が水平である場合に、波数ベクトルｋの向きに対して第１非相反性部材３１が第２コア２２より右側に位置するか左側に位置するかによって定まる。例えば、図３に示されるように、電磁波がＹ軸の正の方向に対応するＳ１２方向に伝搬し、第１非相反性部材３１が第２コア２２よりも電磁波の伝搬方向に向かって右側に位置し、且つ、第１非相反性部材３１に磁界Ｈ１が印加される場合に、電磁波の位相が進むと仮定する。上記仮定において、第１非相反性部材３１が第２コア２２より左側に位置するように変更される場合、非対称コアをＳ１２方向に伝搬する電磁波の位相は遅れる。図３の構成例において、電磁波が逆にＳ２１方向に進む場合、第１非相反性部材３１は、電磁波の伝搬方向に向かって左側に位置する。したがって、電磁波の位相は、電磁波がＳ１２方向に伝搬する場合に進むとすれば、電磁波がＳ２１方向に伝搬する場合に遅れる。逆に、電磁波の位相は、電磁波がＳ１２方向に伝搬する場合に遅れるとすれば、電磁波がＳ２１方向に伝搬する場合に進む。これによって、非対称コアにおいて非相反性が発現する。

平行導波路の一方の導波路において非相反性が発現する場合、第１結合係数が極大値となる位置の周期と、第２結合係数が極大値となる位置の周期とが異なり得る。つまり、第１アイソレータ１１において、第１コア２１の第１端２１１の側を始点とした結合長と、第１コア２１の第２端２１２の側を始点とした結合長とが異なり得る。電磁波の伝搬方向に応じて結合長が異なることによって、平行導波路の延在方向に沿った位置に応じて第１結合係数と第２結合係数との差が変化する。

第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点における第１結合係数が大きいほど、第１コア２１に入力されてＳ１２方向に伝搬する電磁波のうち、第２コア２２に移り第２コア２２の第２端２２２に到達する電磁波の割合が大きくなる。逆に、第１コア２１に入力されてＳ１２方向に伝搬する電磁波のうち、第１コア２１の第２端２１２に到達し第２ポート１１２から出力される電磁波の割合が小さくなる。つまり、第１ポート１１１に入力される電磁波の強度に対する、第２ポート１１２から出力される電磁波の強度の比が小さくなる。第１ポート１１１に入力される電磁波の強度に対する、第２ポート１１２から出力される電磁波の強度の比は、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する透過率とも称される。Ｓ１２方向に伝搬する電磁波から見た、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点は、その範囲の第２端２１２側の端に対応する。

第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点における第１結合係数が大きい場合、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する透過率が低くなり得る。一方で、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点における第１結合係数が小さい場合、第２コア２２に移る電磁波の割合が小さくなるので、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する透過率が高くなり得る。

第２ポート１１２から第１コア２１に入力されＳ２１方向に伝搬する電磁波は、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波が第１アイソレータ１１から受ける作用と同一の作用を受け得る。その作用によって、Ｓ２１方向に伝搬する電磁波の一部は、第２コア２２の第１端２２１に到達する。第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点における第２結合係数が大きいほど、Ｓ２１方向に伝搬する電磁波に対する透過率が低くなる。Ｓ２１方向に伝搬する電磁波から見た、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点は、その範囲の第１端２１１側の端に対応する。

第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点において第１結合係数と第２結合係数とが異なることによって、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する透過率と、Ｓ２１方向に伝搬する電磁波に対する透過率とが異なり得る。つまり、第１アイソレータ１１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する。第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点において第２結合係数が第１結合係数よりも大きい場合、第１アイソレータ１１は、Ｓ１２方向に電磁波を伝搬させやすくし、Ｓ２１方向に電磁波を伝搬させにくくするように機能し得る。第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点において第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、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する透過率と、Ｓ２１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得る。結果として、第１アイソレータ１１の機能が向上され得る。

第１アイソレータ１１において、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数と第２結合係数との差が大きいほど、電磁波の伝搬方向に応じた透過率の差が大きくなる。例えば、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数と第２結合係数との差が極大値となるように第１コア２１及び非対称コアの長さが定められてよい。このようにすることで、第１アイソレータ１１における電磁波の伝搬方向に応じた透過率の差が極大となり得る。非対称コアの非相反性の大きさが調整されることによって、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数と第２結合係数との差の大きさが調整されてもよい。

平行導波路の一方の導波路が非相反性を有する場合、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する平行導波路の結合長は、Ｓ２１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得る。第１アイソレータ１１においてＳ１２方向に伝搬する電磁波に対する結合長は、Ｌ₁と表されるとする。第１アイソレータ１１においてＳ２１方向に伝搬する電磁波に対する結合長は、Ｌ₂と表されるとする。第１アイソレータ１１は、Ｌ₁とＬ₂とが異なるように構成されてよい。

平行導波路において２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さが結合長に等しい場合、結合係数が極大値となり得る。２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さがＬ₁である場合、２つの導波路が電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数が極大値となり得る。２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さが結合長の２倍に等しい場合、結合係数が極小値となり得る。２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さが２Ｌ₁である場合、２つの導波路が電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数が極小値となり得る。

２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さがＬ₁の奇数倍である場合、２つの導波路が電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数が極大値となり得る。２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さがＬ₁の偶数倍である場合、２つの導波路が電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数が極小値となり得る。２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さがＬ₂の奇数倍である場合、及び、Ｌ₂の偶数倍である場合それぞれで、２つの導波路が電磁的に結合する範囲の終点における第２結合係数が極大値及び極小値となり得る。Ｌ₁及びＬ₂は、平行導波路における最短の結合長となり得る長さであり、単位結合長とも称される。つまり、結合長は、単位結合長の奇数倍であってよい。

第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の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得る。第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の長さは、Ｓ２１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１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点における第２結合係数が大きくされ得る。第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の長さは、Ｓ１２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コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数が小さくされ得る。このようにすることで、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点において、第２結合係数が第１結合係数より大きくされ得る。

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得る。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得る。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得る。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、ｎ_even及びｎ_odd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）で表され得る。

（Ｌ：結合長、ｍ：奇数、λ₀：真空中の波長）

第１アイソレータ１１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。第１アイソレータ１１におけるＳ１２方向及びＳ２１方向に伝搬する電磁波の減衰量は、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得る。第１アイソレータ１１は、所定の周波数を有する電磁波について、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波の減衰量とＳ２１方向に伝搬する電磁波の伝搬量とを異ならせるように機能し得る。第１アイソレータ１１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得る所定の周波数帯は、第１アイソレータ１１の動作周波数とも称される。第１アイソレータ１１の動作周波数は、第１アイソレータ１１の構成に基づいて、任意に決定され得る。つまり、任意の動作周波数において、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数は、第２結合係数よりも大きくされ得る。

第１アイソレータ１１は、第２コア２２の第１端２２１及び第２端２２２に、電磁波を放射するアンテナをさらに備えてよい。アンテナは、第１端２２１及び第２端２２２に到達した電磁波を効率よく放射し得る。アンテナによって、第１端２２１及び第２端２２２で電磁波が反射しにくくなる。結果として、第１アイソレータ１１の機能が向上され得る。

第２コア２２は、第１端２２１及び第２端２２２に切断面を有してよい。切断面は、アンテナとして機能してよい。切断面は、その法線ベクトルの向きがＹ軸に対して傾きを有するように構成されてよい。言い換えれば、切断面の法線ベクトルは、第２コア２２における電磁波の伝搬方向に交差してよい。切断面の法線ベクトルの向きとＹ軸との間の角度は、９０度に近づけられてよい。切断面の法線ベクトルの向きとＹ軸との間の角度が９０度に近い場合、第２コア２２は、第１端２２１及び第２端２２２において、その厚みが緩やかに減少するテーパ形状を有するように構成される。結果として、第１端２２１及び第２端２２２における電磁波の反射率が低減され得る。

第１アイソレータ１１は、第２コア２２の第１端２２１及び第２端２２２の外側に電磁波吸収部材をさらに備えてよい。電磁波吸収部材は、第１端２２１及び第２端２２２から放射される電磁波を吸収する。このようにすることで、第１アイソレータ１１から放射される電磁波が第１アイソレータ１１の周辺に位置する他の回路に影響を及ぼしにくくなる。

図１及び図２に例示される第１アイソレータ１１において、磁性体４０は、第１コア２１から見て第２コア２２より遠くに位置する。第２アイソレータ１２において、磁性体４０は、第３コア２３から見て第４コア２４より遠くに位置する。磁性体４０の磁化方向は、Ｚ軸に沿っている。この配置によって、第１非相反性部材３１及び第２非相反性部材３２に波数ベクトルｋ及び電界ベクトルＥに交差する磁界Ｈが印加される。磁性体４０の位置は、第１非相反性部材３１に印加される磁界Ｈの第５方向の成分がそれ以外の成分より大きくなるように、且つ、第２非相反性部材３２に印加される磁界Ｈの第６方向の成分がそれ以外の成分より大きくなるように定められる。

第１アイソレータ１１及び第２アイソレータ１２は、図１及び図２に例示される構成に限られず、種々の形態で構成されてよい。例えば、図４に示されるように、磁性体４０は、断面視において、第１非相反性部材３１及び第２非相反性部材３２よりもＺ軸の正の方向の側に位置する第１磁性体と、Ｚ軸の負の方向の側に位置する第２磁性体とを含んでよい。第１磁性体の磁化方向と第２磁性体の磁化方向とは、互いに反対を向いている。このようにすることで、第１非相反性部材３１及び第２非相反性部材３２に印加される磁界Ｈは、第１磁性体と第２磁性体との間に生じる。その結果、第１非相反性部材３１及び第２非相反性部材３２に印加される磁界Ｈは、アイソレータ１０の周囲の磁界による影響を受けにくくなる。

図５に示されるように、アイソレータ１０は、電流４６を流す導線４４を備えてもよい。導線４４に流れる電流４６は、ビオ・サバールの法則に基づく方向に磁界を生じる。電流４６は、導線４４をＹ軸の負の方向に流れるとする。この場合、第１非相反性部材３１に印加される磁界Ｈは、Ｚ軸の負の方向を向いている。第２非相反性部材３２に印加される磁界Ｈは、Ｚ軸の正の方向を向いている。このようにすることで、１つの構成によって、第１アイソレータ１１と第２アイソレータ１２に磁界Ｈが印加され得る。その結果、アイソレータ１０が小型化され得る。磁性体４０及び導線４４は、磁界印加部とも称される。

図６及び図７に示されるように、磁性体４０の磁化方向がＺ軸方向に沿っていてもよい。この場合、第１非相反性部材３１に印加される磁界の向きと、第２非相反性部材３２に印加される磁界の向きとが同じになる。図３に基づいて説明したように、第１非対称コアにおいてＳ１２方向に伝搬する電磁波の位相が第１コア２１に対して進むか遅れるかは、第１非相反性部材３１に印加される磁界の向きと、第２コア２２と第１非相反性部材３１との位置関係とに基づいて決定される。また、第２非対称コアにおいてＳ１２方向に伝搬する電磁波の位相が第３コア２３に対して進むか遅れるかは、第２非相反性部材３２に印加される磁界の向きと、第４コア２４と第２非相反性部材３２との位置関係とに基づいて決定される。

第１アイソレータ１１及び第２アイソレータ１２の両方で同じ方向に電磁波が伝搬すると仮定する。この場合、第１アイソレータ１１において第１非対称コアを伝搬する電磁波の位相が第１コア２１を伝搬する電磁波の位相より進むとすれば、第２アイソレータ１２において第２非対称コアを伝搬する電磁波の位相が第３コア２３を伝搬する電磁波の位相より遅れる。つまり、第１アイソレータ１１と第２アイソレータ１２とで、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波の位相の進みと遅れとの関係が互いに逆になる。

一方で、第１アイソレータ１１と第２アイソレータ１２とで互いに異なる方向に電磁波が伝搬すると仮定する。この場合、第１アイソレータ１１と第２アイソレータ１２とで、位相の進みと遅れとの関係が一致する。図６及び図７の例において、第１アイソレータ１１は、電磁波の入力を受け付ける第１ポート１１１をＹ軸の負の方向の側に備え、電磁波を出力する第２ポート１１２をＹ軸の正の方向の側に備える。第２アイソレータ１２は、電磁波の入力を受け付ける第３ポート１２１をＹ軸の正の方向の側に備え、電磁波を出力する第４ポート１２２をＹ軸の負の方向の側に備える。このようにすることで、第１アイソレータ１１と第２アイソレータ１２とで、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波の位相の進みと遅れとの関係が一致する。

図８に示されるように、第１アイソレータ１１の出力と第２アイソレータ１２の入力とは、接続コア２９によって接続されてもよい。この場合、第１アイソレータ１１は、第２ポート１１２を備えない。第２アイソレータ１２は、第３ポート１２１を備えない。このように、第１アイソレータ１１と第２アイソレータ１２とが直列に接続されることによって、アイソレータ１０における一方向への電磁波の透過率と、反対方向への電磁波の透過率との差が大きくされ得る。その結果、アイソレータ１０の機能が向上し得る。

図９に示されるように、アイソレータ１０は、第１アイソレータ１１と、第２アイソレータ１２と、第３アイソレータ１３と、第４アイソレータ１４と、磁性体４０とを備えてよい。

第１アイソレータ１１は、第１コア２１と、第２コア２２と、第１非相反性部材３１とを備える。第２アイソレータ１２は、第３コア２３と、第４コア２４と、第２非相反性部材３２とを備える。第３アイソレータ１３は、第５コア２５と、第６コア２６と、第３非相反性部材３３とを備える。第４アイソレータ１４は、第７コア２７と、第８コア２８と、第４非相反性部材３４とを備える。

第１コア２１は、Ｙ軸方向に延在し、第１端２１１と、第２端２１２とを有する。第１端２１１は、Ｙ軸の負の方向の側に位置する。第２端２１２は、Ｙ軸の正の方向の側に位置する。第１アイソレータ１１は、第１コア２１との間で電磁波を入出力可能に構成されている第１ポート１１１及び第２ポート１１２を更に備えてよい。第２コア２２は、第１コア２１に沿って延在し、第１端２２１と、第２端２２２とを有する。第１端２２１は、Ｙ軸の負の方向の側に位置する。第２端２２２は、Ｙ軸の正の方向の側に位置する。第１非相反性部材３１は、第２コア２２に沿って位置する。

第３コア２３は、Ｘ軸方向に延在し、第１端２３１と、第２端２３２とを有する。第１端２３１は、Ｘ軸の負の方向の側に位置する。第２端２３２は、Ｘ軸の正の方向の側に位置する。第２アイソレータ１２は、第３コア２３との間で電磁波を入出力可能に構成されている第３ポート１２１及び第４ポート１２２を更に備えてよい。第４コア２４は、第３コア２３に沿って延在し、第１端２４１と、第２端２４２とを有する。第１端２４１は、Ｘ軸の負の方向の側に位置する。第２端２４２は、Ｘ軸の正の方向の側に位置する。第２非相反性部材３２は、第４コア２４に沿って位置する。

第５コア２５は、Ｙ軸方向に延在し、第１端２５１と、第２端２５２とを有する。第１端２５１は、Ｙ軸の正の方向の側に位置する。第２端２５２は、Ｙ軸の負の方向の側に位置する。第３アイソレータ１３は、第５コア２５との間で電磁波を入出力可能に構成されている第５ポート１３１及び第６ポート１３２を更に備えてよい。第６コア２６は、第５コア２５に沿って延在し、第１端２６１と、第２端２６２とを有する。第１端２６１は、Ｙ軸の正の方向の側に位置する。第２端２６２は、Ｙ軸の負の方向の側に位置する。第３非相反性部材３３は、第６コア２６に沿って位置する。

第７コア２７は、Ｘ軸方向に延在し、第１端２７１と、第２端２７２とを有する。第１端２７１は、Ｘ軸の正の方向の側に位置する。第２端２７２は、Ｘ軸の負の方向の側に位置する。第４アイソレータ１４は、第７コア２７との間で電磁波を入出力可能に構成されている第７ポート１４１及び第８ポート１４２を更に備えてよい。第８コア２８は、第７コア２７に沿って延在し、第１端２８１と、第２端２８２とを有する。第１端２８１は、Ｘ軸の正の方向の側に位置する。第２端２８２は、Ｘ軸の負の方向の側に位置する。第４非相反性部材３４は、第８コア２８に沿って位置する。

磁性体４０の磁化方向は、Ｙ軸の正の方向であってよい。磁性体４０が生じる磁界Ｈは、第１非相反性部材３１、第２非相反性部材３２、第３非相反性部材３３及び第４非相反性部材３４それぞれにおいて、Ｙ軸の負の方向に印加される。図９のアイソレータ１０は、第１アイソレータ１１、第２アイソレータ１２、第３アイソレータ１３及び第４アイソレータ１４それぞれに電磁波を入出力する向きが時計回りになるように構成されている。このようにすることで、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波の位相の進みと遅れとの関係が第１アイソレータ１１、第２アイソレータ１２、第３アイソレータ１３及び第４アイソレータ１４それぞれで一致する。第１アイソレータ１１、第２アイソレータ１２、第３アイソレータ１３及び第４アイソレータ１４それぞれに電磁波を入出力する向きは、反時計回りになるように構成されてもよい。この場合でも、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波の位相の進みと遅れとの関係が第１アイソレータ１１、第２アイソレータ１２、第３アイソレータ１３及び第４アイソレータ１４それぞれで一致する。

（アイソレータ１０の製造方法）
図１及び図２に例示されているアイソレータ１０は、図１０Ａから図１０Ｌまでに例示される断面図に沿ったプロセスフローによって製造されてよい。

図１０Ａに示されるように、基板５０は、基材面５２ａを有する基材５２と、基材面５２ａの上に位置するクラッド５４とを備える。

図１０Ｂに示されるように、クラッド５４に、トレンチ７１が形成される。トレンチ７１は、側壁７１Ｓによって区画される溝又は穴に対応する。トレンチ７１は、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングで形成されてよい。

図１０Ｃに示されるように、トレンチ７１の内部に第１コア２１と第２コア２２と第３コア２３と第４コア２４とが成膜される。第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４は、同じ材料で構成される場合、同時にトレンチ７１内に成膜されてよい。第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３及び第４コア２４は、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。

図１０Ｄに示されるように、第１コア２１と第２コア２２と第３コア２３と第４コア２４とが成膜されたトレンチ７１がクラッド５４によって埋められる。その結果、第１コア２１と第２コア２２と第３コア２３と第４コア２４とが基板５０に埋め込まれる。クラッド５４は、プラズマＣＶＤ又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。クラッド５４を成膜した後の基板５０の表面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等のプロセスによって平坦化されてよい。

図１０Ｅに示されるように、第２コア２２及び第４コア２４に隣接する位置にトレンチ７２が形成される。トレンチ７２は、側壁７２Ｓによって区画される溝又は穴に対応する。トレンチ７２は、例えばＲＩＥ等のドライエッチングで形成されてよい。トレンチ７２のドライエッチングは、第２コア２２及び第４コア２４が側壁７２Ｓで覆われ、露出しないように実行されてよい。このようにすることで、ドライエッチングプロセスが第２コア２２及び第４コア２４にダメージを与えにくくなる。第２コア２２及び第４コア２４を覆う側壁７２Ｓは、フッ酸エッチング等のウェットエッチングプロセスによってエッチングされてよい。このようにすることで、第２コア２２及び第４コア２４は、トレンチ７２の形成によって露出しても、ダメージを受けにくくなる。

図１０Ｆに示されるように、トレンチ７２の内部に第１非相反性部材３１及び第２非相反性部材３２が成膜される。第１非相反性部材３１及び第２非相反性部材３２は、同じ材料で構成される場合、同時にトレンチ７２内に成膜されてよい。第１非相反性部材３１及び第２非相反性部材３２は、プラズマＣＶＤ又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。内部に第１非相反性部材３１及び第２非相反性部材３２が成膜されるトレンチ７２は、第１トレンチとも称される。

図１０Ｇに示されるように、第１非相反性部材３１及び第２非相反性部材３２が成膜されたトレンチ７２がクラッド５４によって埋められる。その結果、第１非相反性部材３１及び第２非相反性部材３２が基板５０に埋め込まれる。クラッド５４は、プラズマＣＶＤ又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。クラッド５４を成膜した後の基板５０の表面は、ＣＭＰ等のプロセスによって平坦化されてよい。

図１０Ｈに示されるように、トレンチ７３が形成される。トレンチ７３は、側壁７３Ｓによって区画される溝又は穴に対応する。トレンチ７３は、例えばＲＩＥ等のドライエッチングで形成されてよい。トレンチ７３が形成される位置及びトレンチ７３の深さは、磁性体４０の位置に基づいて定まる。磁性体４０の位置は、上述のとおり、第１非相反性部材３１が位置する部分に印加される磁界Ｈの第５方向の成分がそれ以外の成分より大きくなるように、且つ、第２非相反性部材３２が位置する部分に印加される磁界Ｈの第６方向の成分がそれ以外の成分より大きくなるように定められる。

図１０Ｉ及び図１０Ｊに示されるように、トレンチ７３の内部に磁性体４０が成膜される。磁性体４０は、プラズマＣＶＤ又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。内部に磁性体４０が成膜されるトレンチ７３は、第２トレンチとも称される。磁性体４０が第１磁性体と第２磁性体とを含む場合、第１磁性体と第２磁性体との間に埋め込み材５６が成膜されてもよい。埋め込み材５６は、トレンチ７１又は７２の上面を埋める材料と同じであってよいし、クラッド５４と同じ材料であってもよい。

図１０Ｋに示されるように、磁性体４０が成膜されたトレンチ７３がクラッド５４によって埋められる。その結果、磁性体４０が基板５０に埋め込まれる。クラッド５４は、プラズマＣＶＤ又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。クラッド５４を成膜した後の基板５０の表面は、ＣＭＰ等のプロセスによって平坦化されてよい。

図１０Ｌに示されるように、磁性体４０が着磁される。着磁は、基板５０に対して磁界Ｈを印加することによって行われてよい。磁性体４０の磁化方向、及び、磁化の強さを制御することによって、アイソレータ１０において非対称コアに発現させる非相反性の大きさが制御される。

以上、図１０Ａから図１０Ｌまでを参照して説明してきたプロセスフローによって、図１及び図２に例示されているアイソレータ１０が製造され得る。

（電磁波送信器１００の実施形態）
第１アイソレータ１１と第２アイソレータ１２とを備えるアイソレータ１０は、電磁波を送信する構成と組み合わされて使用されてよい。図１１に示されるように、電磁波送信器１００は、第１アイソレータ１１と、第２アイソレータ１２と、光源１１０とを備える。電磁波送信器１００は、光源１１０から第１アイソレータ１１及び第２アイソレータ１２に電磁波を入力し、第１アイソレータ１１及び第２アイソレータ１２から受信器１４０に向けて電磁波を出力する。第１アイソレータ１１及び第２アイソレータ１２は、光源１１０から受信器１４０に向けて伝搬する電磁波の透過率が受信器１４０から光源１１０に向けて伝搬する電磁波の透過率より大きくなるように構成される。このようにすることで、光源１１０に向けて電磁波が入射しにくくなる。その結果、光源１１０が保護され得る。

光源１１０は、例えば、ＬＤ（Laser Diode）又はＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）等の半導体レーザであってよい。光源１１０は、可視光に限られず種々の波長の電磁波を射出するデバイスを含んでよい。光源１１０は、基板５０の上に第１アイソレータ１１及び第２アイソレータ１２とともに形成されてよい。光源１１０は、偏光方向がＸ軸方向となるような直線偏光の電磁波を第１アイソレータ１１及び第２アイソレータ１２に入力してよい。

電磁波送信器１００は、変調器１２０と信号入力部１３０とをさらに備えてよい。変調器１２０は、電磁波の強度を変化させることによって変調する。変調器１２０は、光源１１０とアイソレータ１０との間ではなく、アイソレータ１０と受信器１４０との間に位置してもよい。変調器１２０は、例えば、電磁波をパルス変調してもよい。信号入力部１３０は、外部装置等からの信号の入力を受け付ける。信号入力部１３０は、例えばＤ／Ａコンバータを含んでよい。信号入力部１３０は、変調器１２０に信号を出力する。変調器１２０は、信号入力部１３０で取得した信号に基づいて、電磁波を変調する。

光源１１０は、変調器１２０及び信号入力部１３０を含んで構成されてもよい。この場合、光源１１０は、変調した電磁波を出力し、第１アイソレータ１１及び第２アイソレータ１２に入力してもよい。

図１２に示されるように、電磁波送信器１００は、基板５０の上に実装されてよい。光源１１０は、変調器１２０を介して、第１コア２１及び第３コア２３それぞれのＹ軸の負の方向の側の端部に接続するように実装されてよい。この場合、変調器１２０は、第１コア２１及び第３コア２３それぞれのＹ軸の負の方向の側の端部に接続するように実装される。光源１１０は、変調器１２０を介さずに、第１コア２１及び第３コア２３それぞれのＹ軸の負の方向の側の端部に接続するように実装されてよい。受信器１４０は、変調器１２０を介さずに、第１コア２１及び第３コア２３それぞれのＹ軸の正の方向の側の端部に接続するように実装されてよい。受信器１４０は、変調器１２０を介して、第１コア２１及び第３コア２３それぞれのＹ軸の正の方向の側の端部に接続するように実装されてよい。この場合、変調器１２０は、第１コア２１及び第３コア２３それぞれのＹ軸の正の方向の側の端部に接続するように実装される。信号入力部１３０は、電気配線８０によって変調器１２０に接続されてよい。電気配線８０は、Ｚ軸方向から基板５０を平面視した場合に、磁性体４０と重ならないように位置してよい。このようにすることで、電気配線８０が伝送する電気信号は、磁性体４０による磁界Ｈの影響を受けにくくなる。また、電気配線８０で伝送される電気信号によって生じる磁界が、磁性体４０が生じる磁界Ｈに影響を及ぼしにくくなる。

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。

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トレンチは、第２トレンチと識別子である「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。

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。

１０ アイソレータ
１１ 第１アイソレータ（１１１：第１ポート、１１２：第２ポート）
１２ 第２アイソレータ（１２１：第３ポート、１２２：第４ポート）
１３ 第３アイソレータ（１３１：第５ポート、１３２：第６ポート）
１４ 第４アイソレータ（１４１：第７ポート、１４２：第８ポート）
２１ 第１コア（２１１：第１端、２１２：第２端）
２２ 第２コア（２２１：第１端、２２２：第２端）
２３ 第３コア（２３１：第１端、２３２：第２端）
２４ 第４コア（２４１：第１端、２４２：第２端）
２５ 第５コア（２５１：第１端、２５２：第２端）
２６ 第６コア（２６１：第１端、２６２：第２端）
２７ 第７コア（２７１：第１端、２７２：第２端）
２８ 第８コア（２８１：第１端、２８２：第２端）
２９ 接続コア
３１～３４ 第１～第４非相反性部材
４０ 磁性体（磁界印加部）
４４ 導線（磁界印加部）
４６ 電流
５０ 基板
５２ 基材
５２ａ 基材面
５４ クラッド
５６ 埋め込み材
７１～７３ トレンチ（７１Ｓ～７３Ｓ：側壁）
８０ 電気配線
１００ 電磁波送信器
１１０ 光源
１２０ 変調器
１３０ 信号入力部
１４０ 受信器

Claims (6)

1. 第１アイソレータと、第２アイソレータと、磁界を生じさせる磁界印加部と、クラッドとを備え、
   前記第１アイソレータと前記第２アイソレータと前記磁界印加部とは、前記クラッドに埋め込まれた状態で前記クラッドによって保持され、
   前記第１アイソレータは、第１コアと第２コアと第１非相反性部材とを有し、
   前記第２アイソレータは、第３コアと第４コアと第２非相反性部材とを有し、
   前記第１コアと前記第２コアとは、第１方向に延在し、前記クラッドを介して並んで位置し、
   前記第１非相反性部材は、前記第２コアに対して、前記第１方向に交差する第２方向に並んで位置しつつ、前記第２コアの少なくとも一部に対して接触し、
   前記第３コアと前記第４コアとは、第３方向に延在し、前記クラッドを介して並んで位置し、
   前記第２非相反性部材は、前記第４コアに対して、前記第３方向に交差する第４方向に並んで位置しつつ、前記第４コアの少なくとも一部に対して接触し、
   前記第１非相反性部材が位置する部分に前記磁界印加部によって生じている磁界のうち、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第５方向の成分は、前記第５方向以外の成分より大きく、
   前記第２非相反性部材が位置する部分に前記磁界印加部によって生じている磁界のうち、前記第３方向及び前記第４方向に直交する第６方向の成分は、前記第６方向以外の成分より大きい、アイソレータ。
2. 前記磁界印加部は、前記第１コアから見て前記第２コアより遠くに位置する、又は、前記第３コアから見て前記第４コアより遠くに位置する、請求項１に記載のアイソレータ。
3. 前記磁界印加部は、第１磁性体と第２磁性体とを含み、
   前記第１磁性体と前記第２磁性体との間に生じる磁界が前記第１非相反性部材及び前記第２非相反性部材に印加される、請求項１又は２に記載のアイソレータ。
4. 前記第１コア及び前記第３コアのそれぞれの端部に接続するように実装されている変調器へ電気信号を伝送する電気配線をさらに備え、
   前記磁界印加部は、前記第５方向又は前記第６方向から見て、前記電気配線と重ならないように位置する、請求項１から３までのいずれか一項に記載のアイソレータ。
5. 第１方向に延在し第２方向に並ぶ第１アイソレータのコアと、第３方向に延在し第４方向に並ぶ第２アイソレータのコアとが埋め込まれているクラッドに、前記第１アイソレータのコアから見て前記第２方向の側で前記第１アイソレータのコアの少なくとも一部が露出するように、且つ、前記第２アイソレータのコアから見て前記第４方向の側で前記第２アイソレータのコアの少なくとも一部が露出するように、第１トレンチを形成する第１工程と、
   前記第１トレンチに、前記第１アイソレータのコアの少なくとも一部に接触するように第１非相反性部材を埋め込み、前記第２アイソレータのコアの少なくとも一部に接触するように第２非相反性部材を埋め込む第２工程と、
   前記第１非相反性部材が位置する部分に生じる磁界の前記第１方向及び前記第２方向に直交する第５方向の成分が前記第５方向以外の成分より大きくなるように、且つ、前記第２非相反性部材が位置する部分に生じる磁界の前記第３方向及び前記第４方向に直交する第６方向の成分が前記第６方向以外の成分より大きくなるように前記クラッドに磁性体を埋め込んで着磁する第３工程と
   を含む、アイソレータの製造方法。
6. 電磁波を射出する光源と、
   電磁波の入力を受け、電磁波を出力するアイソレータと、
   電磁波を変調する変調器と
   を備え、
   前記アイソレータは、第１アイソレータと、第２アイソレータと、磁界を生じさせる磁界印加部と、クラッドとを備え、
   前記第１アイソレータと前記第２アイソレータと前記磁界印加部とは、前記クラッドに埋め込まれた状態で前記クラッドによって保持され、
   前記第１アイソレータは、第１コアと第２コアと第１非相反性部材とを有し、
   前記第２アイソレータは、第３コアと第４コアと第２非相反性部材とを有し、
   前記第１コアと前記第２コアとは、第１方向に延在し、前記クラッドを介して並んで位置し、
   前記第１非相反性部材は、前記第２コアに対して、前記第１方向に交差する第２方向に並んで位置しつつ、前記第２コアの少なくとも一部に対して接触し、
   前記第３コアと前記第４コアとは、第３方向に延在し、前記クラッドを介して並んで位置し、
   前記第２非相反性部材は、前記第４コアに対して、前記第３方向に交差する第４方向に並んで位置しつつ、前記第４コアの少なくとも一部に対して接触し、
   前記第１非相反性部材が位置する部分に前記磁界印加部によって生じている磁界のうち、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第５方向の成分は、前記第５方向以外の成分より大きく、
   前記第２非相反性部材が位置する部分に前記磁界印加部によって生じている磁界のうち、前記第３方向及び前記第４方向に直交する第６方向の成分は、前記第６方向以外の成分より大きい、電磁波送信器。

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