JPH02287407A - 光アイソレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ファラデー効果を利用することなく実現した
光導波路タイプの光アイソレータに関する。

（従来の技術） 従来、実用化されている光アイソレータは、いわゆるバ
ルク形アイソレータであり、この光アイソレータは、光
伝送路の入射側に偏光子を、出射側に、偏光面が偏光子
の偏光面に対して４５度傾斜した検光子を夫々配置する
と共に、これらの間にファラデー回転子を配置したもの
である。

したがって、偏光子側から入射して順方向に進む光は、
ファラデー回転子を通過すると、偏光面が４５度ずれる
ので、検光子で損失増加を受けることな（出射する。こ
れに対して、検光子側から入射して逆方向に進む光は、
先ず、検光子によって偏光面が偏光子に対して４５度傾
き、次いで、ファラデー回転子を通過することにより更
に４５度傾くので、偏光子に入射する光の偏光面は、偏
光子の偏光面に対して９０度ずれている。このため、逆
方向から入射する光は、偏光子を通過できず、すべてカ
ットされる。

従来の光アイソレータは、以上のようにして、順方向に
は光を伝搬するが、逆方向には伝搬させないという、い
わゆる非相反な伝搬機能を実現している。

（発明が解決しようとするｒｓｍ） ところが、従来の光アイソレータは、ファラデー効果を
利用してファラデー回転子を通過する光の偏光面を回転
させるため、ファラデー回転子に磁界を与える磁石が、
光アイソレータにおいてかなりの部分を占めて大型とな
るうえ、ファラデー回転子は、光の吸収損失や温度依存
性が大であり、また、光の波長による波長依存性や偏波
依存性が大きいという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ファラデー
回転子を用いない光アイソレータを提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） 本発明においては上記目的を達成するため、基板上に形
成される主路と、該主路から非対称に分岐する分岐路と
を有する先導波路において、前記分岐路を、導波路のコ
ア屈折率をｎ、導波光の波長（ｎｍ）をλ、導波路の伝
搬定数をβ轟。

βｊ　（β、〉βｊ）としたときに、次式で表わされる
定数丁と、分岐角θ（ラジアン）とにより定まる値、（
β、−βｊ）／（θ×γ）が２以上となるように形成し
、主路及び伝搬定数の小さい分岐路に光ファイバを光接
続したものである。

（作用） 光ファイバから主路に入射した光信号は、分岐路におい
てモードソーティングされて伝搬定数の大きな分岐路へ
入射し、伝搬定数の小さい分岐路に光接続された光ファ
イバには入射しない、一方、伝搬定数の小さい分岐路に
光接続された光ファイバから当該分岐路に入射した光信
号は主路に案内されて当該主路に光接続された光ファイ
バに入射し、非相反な伝搬機能が実現される。

（実施例） 本発明の光アイソレータは、ファラデー回転子を使用し
ない光導波路タイプの光アイソレータで、以下、導波路
をＹ分岐とした本発明の第１の実施例を第１図及び第２
図に基づいて詳細に説明する。

本実施例の光アイソレータｌは、長方形のシリコン基板
２（第２図参照）上に形成される主路３と、この主路３
から７字状に分岐する分岐路４゜５とを備えている。

主路３は、基端側か長手方向と平行で、基端側の屈曲部
３ａで屈曲して分岐路４，５へとつながっており、基端
部には、光ファイバ６が接続されている。この光ファイ
バ６は、ファイバコア６ａをファイバクラッド６ｂで被
覆した既存の光ファイバで、主路３と光ファイバ６のコ
ア６ａとは光学的に接続されている。

分岐路４−、−５は、主路３から非対称に分岐し、両分
岐路４．５のなす分岐角θが５π／１８０ラジアン（・
５度）以下、望ましくはπ／１８０ラジアン（−１度）
以下で、且つ、良好なアイソレーシッンを得るために、
以下の式で表わされる定数Ｔ及び分岐路４．５における
伝搬定数をβ１．β、〈β４〉β１）としたときに、（
β４−β、）／（θｘｙ）が２以上、より好ましくは５
以上となるように形成されている。

ここにおいて、ｎ：分岐路４．５の後述するコアＮ１１
の屈折率、λ：導波光の波長（ｎｍ）である。

分岐路４は、その上面略中央部及び先端側に、分岐路４
内に入射した光信号を吸収する金薄Ｗ！７８が夫々蒸着
形成されている。したがって、分岐路４内に入射した光
信号は、これら金’１１１Ｍ１．８で吸収されるので、
分岐路４内やその先端面で反射し、主路３偏に戻って来
ることはない、一方、分岐路５は、入・出力される光信
号のガイド幅を同一にすべく、略中央にテーパ部５ａが
形成され、更に屈曲部５ｂを介して先端側が長手方向と
平行となるように形成されている。そして、分岐路５の
先端部には、光ファイバ６と同様に構成される光ファイ
バ９が光接続されている。

上記のように構成される主路３及び分岐路４゜５は、火
炎堆積法により、第２図に示すように、シリコン基板２
上にＰドープＳム０８からなる下部クラッド層１０、Ｐ
ドープＳ　ｉ　Ｏ冨十Ｔ　ｔ　Ｏｔからなるコア層１１
及びＰドープＳ　ｒ　Ｏｔからなる上部クラッド層１２
を当該順に堆積形成し、緩衝フッ酸エツチングによりリ
ッジ形の導波路として形成される。

本発明の光アイソレータｌは、以上のように構成されて
いるので、光ファイバ６から主路３に光信号が入射する
と、この光信号は、モードソーティングされて伝搬定数
の大きい分岐路４に入射するので、光ファイバ９に出射
されることはない。

一方、この逆に、光ファイバ９から分岐路５に光信号が
入射すると、この光信号は主路３に案内されて光ファイ
バ６へと出射される。このようにして、光アイソレータ
１は、光信号の非相反な伝搬機能を実現している。

また、第３図は、第１の実施例の分岐路を組み合わせて
導波路をＸ分岐とした本発明の第２の実施例を示し、光
アイソレータ２０は、光ファイバ２１を光接続した主路
２２（伝搬定数β諺富）　と、主路２２から非対称に分
岐する分岐路２３，２４゜２５（伝搬定数β１８．β２
４．β！ｓ）及び分岐路２４に光接続される光ファイバ
２６とを備えている。

そして、主路２２と分岐路２５及び分岐路２３．２４は
、夫々のなす分岐角を０１．θバく９０度）としたとき
に、各伝搬定数の差（・βよ、−βＩＳ＋　　βｔ３−
β□）とＴ×θ（−θ１．θ８）との商が、前記第１の
実施例と同様の値となるように形成されている。

したがって、この光アイソレータ２０においても、光フ
ァイバ２１から主路２２に入射した光信号は、モードソ
ーティングされて分岐路２３に入射し、光ファイバ２６
には入射しない、一方、この逆に、光ファイバ２６にか
ら分岐路２４に入射した光信号も、同様にモードソーテ
ィングされ、分岐路２２に入射して光ファイバ２１へと
出射され、非相反な伝搬機能が実現される。

尚、本発明の光アイソレータにおいて、一つの分岐路に
おける光信号のアイソレージ鱈ンが不足のときには、上
記分岐路を継続接続して更に分岐させることにより容易
にアイソレーシツンの効果を高めることができる。また
、上記導波路は、光アイソレータを必要とするレーザ、
光増幅器等の基板と同一基板上に形成することも可能で
ある。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、分岐
路を、導波路のコア屈折率をｎ１導波光の波長（ｎｍ）
をλ、導波路の伝搬定数を８．９β、（β１〉βｊ）と
したときに、次式で表わされる定数Ｔと、分岐角θ（ラ
ジアン）とにより定まる値、（β直−βＪ）／（θＸｒ
）が２以上となるように形成し、主路及び伝搬定数の小
さい分岐路に光ファイバを接続したので、ファラデー回
転子を使用しない光アイソレータを提供できる。しかも
、ファラデー回転子が不要なので、安価に提供でき、磁
石を必要としないので小型化でき、温度、光の波長及び
偏波依存性のない光アイソレータとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第り図及び第２図は本発明の第１の実施例を示すもので
、第１図は導波路をＹ分岐とした光アイソレータを示す
平面図、第２図は第１図の■−■拡大部分断面図、第３
図は導波路をＸ分岐とした本発明の第２の実施例にかか
る光アイソレータを示す平面図である。 ｌ・・・光アイソレータ、３・・・主路、４．５・・・
分岐路、６．９・・・光ファイバ、θ・・・分岐角、２
０・・・光アイソレータ、２１．２６・・・光ファイバ
、２２・・・主路、２３，２４．２５・・・分岐路、θ
１．θ、・・・分岐角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板上に形成される主路と、該主路から非対称に分岐す
   る分岐路とを有する光導波路において、前記分岐路を、
   導波路のコア屈折率をｎ、導波光の波長（ｎｍ）をλ、
   導波路の伝搬定数をβ＿ｉ、β＿ｊ（β＿ｉ＞β＿ｊ）
   としたときに、次式▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされる定数γと、分岐角θ（ラジアン）とにより
   定まる値、（β＿ｉ−β＿ｊ）／（θ×γ）が２以上と
   なるように形成し、主路及び伝搬定数の小さい分岐路に
   光ファイバを光接続したことを特徴とする光アイソレー
   タ。