JPH0310212A - 光非相反移相器 - Google Patents
光非相反移相器Info
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- JPH0310212A JPH0310212A JP14402089A JP14402089A JPH0310212A JP H0310212 A JPH0310212 A JP H0310212A JP 14402089 A JP14402089 A JP 14402089A JP 14402089 A JP14402089 A JP 14402089A JP H0310212 A JPH0310212 A JP H0310212A
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
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。
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、光通信、光計測等に用いるＴＥモードで動作
する導波路型の光非相反移相器に関する。
する導波路型の光非相反移相器に関する。
〈従来の技術〉
従来の導波路型光非相反移相器の一例（電子情報通信学
会論文誌’ ８８１５ＶｏＣＪ７１−ＣＮｏ、 ５ ｐ
ｐ ７０２〜７０８ ）を第６図に示す。同図に示す
ように基板５１（ＧＧＧＪ上に磁気光学膜５２ （Ｌａ
、 Ｇａ： ＹＩＧ）が形成され、その表面にリブ形導
波路５３が突設されている。図中Ｙ方向に外部磁界が印
加されると、磁気光学膜５２の比誘電率にば（１）式の
テンソルで与えられ、また導波路５３中を通るＴＭ偏波
５８．５９の光は位相定数が変化し、前進波５６と後退
波５７とでは位相定数の差を生じる。これが非相反移相
量であり、簡単のためにスラブ導波路を仮定すると、導
波路の伝搬長で規格化した非相反移相量φ、は（２）式
で与えられる。
会論文誌’ ８８１５ＶｏＣＪ７１−ＣＮｏ、 ５ ｐ
ｐ ７０２〜７０８ ）を第６図に示す。同図に示す
ように基板５１（ＧＧＧＪ上に磁気光学膜５２ （Ｌａ
、 Ｇａ： ＹＩＧ）が形成され、その表面にリブ形導
波路５３が突設されている。図中Ｙ方向に外部磁界が印
加されると、磁気光学膜５２の比誘電率にば（１）式の
テンソルで与えられ、また導波路５３中を通るＴＭ偏波
５８．５９の光は位相定数が変化し、前進波５６と後退
波５７とでは位相定数の差を生じる。これが非相反移相
量であり、簡単のためにスラブ導波路を仮定すると、導
波路の伝搬長で規格化した非相反移相量φ、は（２）式
で与えられる。
φＮ−２（ｆ 、Ｍβ−／ωε。ｎ’、）（ｈ”、（ｄ
）−ｈ：（ｏｉｌ （２１但し、Ｊは虚数単位、ｎ
ｆば屈折率、ｆ、は１次の磁気光学効果量２Ｍは磁化率
、β□。は磁化する前の位相定数、ωは角周波数、ε。
）−ｈ：（ｏｉｌ （２１但し、Ｊは虚数単位、ｎ
ｆば屈折率、ｆ、は１次の磁気光学効果量２Ｍは磁化率
、β□。は磁化する前の位相定数、ωは角周波数、ε。
は真空の誘電率、 ｈ、（ｄｉは磁気光学膜の上層との
境界における光波のｙ成分磁界、ｈ（ｏ）ば磁気光学膜
の下層（基板）との境界における光波のｙ成分磁界を表
わす。尚、第６図中５５は座標である。
境界における光波のｙ成分磁界、ｈ（ｏ）ば磁気光学膜
の下層（基板）との境界における光波のｙ成分磁界を表
わす。尚、第６図中５５は座標である。
非相反移相量φ、と導波路構造との関係について第７図
により説明する。第７図ｆａｌに示すように、基板６１
と同し屈折率を有するカバー層６３を、磁気光学膜６２
上に積層すると、屈折率に関し上下方向で対称な構造と
なり、ｈ （ｄｌ−ｈ （ｏ）であるから、（２）式か
ら非相反移相量φ８は零となる。第７図（ｂｌに示すよ
うに、空気と同じ屈折率を有するカバー層６４を磁気光
学膜６２上に積層すると、屈折率に関し上下方向て非対
称な構造となり、ｈ、（ｄｉ＼ｈ、［ｏｌであるから、
（２）式より非相反移相量が生じる乙とが判る。第７図
（Ｃ）に示すように磁気光学膜６２とカバー層６４との
間に高屈折率層６５を介在させて、ｈ（ｄ）とｈ（０）
の差を大きくすると、大きな非相反移相量を生じること
が判る。
により説明する。第７図ｆａｌに示すように、基板６１
と同し屈折率を有するカバー層６３を、磁気光学膜６２
上に積層すると、屈折率に関し上下方向で対称な構造と
なり、ｈ （ｄｌ−ｈ （ｏ）であるから、（２）式か
ら非相反移相量φ８は零となる。第７図（ｂｌに示すよ
うに、空気と同じ屈折率を有するカバー層６４を磁気光
学膜６２上に積層すると、屈折率に関し上下方向て非対
称な構造となり、ｈ、（ｄｉ＼ｈ、［ｏｌであるから、
（２）式より非相反移相量が生じる乙とが判る。第７図
（Ｃ）に示すように磁気光学膜６２とカバー層６４との
間に高屈折率層６５を介在させて、ｈ（ｄ）とｈ（０）
の差を大きくすると、大きな非相反移相量を生じること
が判る。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、従来の導波路型の非相反移相器は、その
導波路構造における屈折率分布が、磁気光学膜５２に対
して上下方向に非対称であり、外部磁界５４を導波路の
軸方向（Ｚ軸）と垂直でかつ基板５１と平行な方向に加
えていたので、ＴＭモードの非相反移相器としての動作
するものの、その導波路構造における屈折率分布が、左
右方向に対称となっていたため、ＴＥモードの非相反移
相器としては動作しなかった。一方、半導体レーザの偏
波はＴＥモードであるため、これを接続しようとすると
、移相器と半導体レーザを垂直に配置するか、λ／２波
長板や光学異方性を用いて偏波面を回転させる必要があ
ったため、非常に困難となっていた。
導波路構造における屈折率分布が、磁気光学膜５２に対
して上下方向に非対称であり、外部磁界５４を導波路の
軸方向（Ｚ軸）と垂直でかつ基板５１と平行な方向に加
えていたので、ＴＭモードの非相反移相器としての動作
するものの、その導波路構造における屈折率分布が、左
右方向に対称となっていたため、ＴＥモードの非相反移
相器としては動作しなかった。一方、半導体レーザの偏
波はＴＥモードであるため、これを接続しようとすると
、移相器と半導体レーザを垂直に配置するか、λ／２波
長板や光学異方性を用いて偏波面を回転させる必要があ
ったため、非常に困難となっていた。
本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであり
、ＴＥモードに対し、進行方向によって位相定数差を示
す光非相反移相器を提供することを目的とする。
、ＴＥモードに対し、進行方向によって位相定数差を示
す光非相反移相器を提供することを目的とする。
く課題を解決するだめの手段〉
斯かる目的を達成する本発明の構成は基板上に、少なく
とも一部が磁気光学材料で形成された光導波路を設けて
なる光非相反移相器において、前記光導波路は、その中
心軸方向に平行でかつ前記基板に垂直な面に対し非対称
な屈折率分布を有することを特賞とする。
とも一部が磁気光学材料で形成された光導波路を設けて
なる光非相反移相器において、前記光導波路は、その中
心軸方向に平行でかつ前記基板に垂直な面に対し非対称
な屈折率分布を有することを特賞とする。
ここで、上記光導波路としては、異なる種類の材料を組
み合せることにより、非対称な屈折率分布としたものが
望ましい。
み合せることにより、非対称な屈折率分布としたものが
望ましい。
く作 用〉
基板に対して垂直に外部磁界を加えると、第６図に示す
従来の光非相反移相器に比べ、磁気光学膜の比誘電率を
示すテンソルは、導波路の中心軸を中心に９０度回転し
たものとなる（第１図参照）。乙のため、導波路中を通
るＴＥ偏波は位相定数が変化することとなす、前進波と
後退波の位相定数の差であるところの非相反移相量は、
導波路内での屈折率が従来の光非相反移相器のそれをそ
の中心軸を中心に９０度回転したような非対称な分布で
あるので、零でない所定の値を生じることになる（（２
）式参照）。
従来の光非相反移相器に比べ、磁気光学膜の比誘電率を
示すテンソルは、導波路の中心軸を中心に９０度回転し
たものとなる（第１図参照）。乙のため、導波路中を通
るＴＥ偏波は位相定数が変化することとなす、前進波と
後退波の位相定数の差であるところの非相反移相量は、
導波路内での屈折率が従来の光非相反移相器のそれをそ
の中心軸を中心に９０度回転したような非対称な分布で
あるので、零でない所定の値を生じることになる（（２
）式参照）。
く実 施 例〉
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
第１図に本発明の第１の実施例を示す。同図に示すよう
に、基板１上には導波路２が設けられると共に乙の導波
路２内の屈折率分布がその中心軸（Ｚ方向）に平行で、
かつ、基板１に垂直な面に対して非対称な分布となるよ
う、導波路１の中心軸より図中右半分が磁気光学膜３と
なっており、その左半分が高屈折率膜４となっている。
に、基板１上には導波路２が設けられると共に乙の導波
路２内の屈折率分布がその中心軸（Ｚ方向）に平行で、
かつ、基板１に垂直な面に対して非対称な分布となるよ
う、導波路１の中心軸より図中右半分が磁気光学膜３と
なっており、その左半分が高屈折率膜４となっている。
従って、第１図中に示すように、外部磁界５を基板１に
垂直に加えると、第６図に示す従来に比べ、磁気光学膜
３の比誘電率を示すテンソルは、導波ＲＩ２の中心軸を
中心に９０度回転したものとなる。尚、第１図中で座標
６を第６図の座標５５に比べＺ軸を中心に９０度回転さ
せたものとすると、上記テンソルを与える式として前記
（１）式がそのまま用いることができる。乙のように比
誘電率がテンソルとなる場合には、導波路２内を通るＴ
Ｅ偏波９．１０は位相定数が変化し、前進波７と後退波
８の位相定数に差を生じる。これが、非相反移相量であ
り、上記のように座標６を設定すると、前記（２）式が
そのまま用いることができる。
垂直に加えると、第６図に示す従来に比べ、磁気光学膜
３の比誘電率を示すテンソルは、導波ＲＩ２の中心軸を
中心に９０度回転したものとなる。尚、第１図中で座標
６を第６図の座標５５に比べＺ軸を中心に９０度回転さ
せたものとすると、上記テンソルを与える式として前記
（１）式がそのまま用いることができる。乙のように比
誘電率がテンソルとなる場合には、導波路２内を通るＴ
Ｅ偏波９．１０は位相定数が変化し、前進波７と後退波
８の位相定数に差を生じる。これが、非相反移相量であ
り、上記のように座標６を設定すると、前記（２）式が
そのまま用いることができる。
ここで、導波＃！２の屈折率はその中心軸に平行でかつ
基板１に対し垂直な面に対して非対称となっており（第
７図（ｃｌ参照）、ｈ （ｏｌ’＝ ｈ （ｄ）である
から、非相反移相量は零でなく、前記（２）式で与えら
れる所定の値となることになる。
基板１に対し垂直な面に対して非対称となっており（第
７図（ｃｌ参照）、ｈ （ｏｌ’＝ ｈ （ｄ）である
から、非相反移相量は零でなく、前記（２）式で与えら
れる所定の値となることになる。
つまり、従来の光非相反移相器はＴＭモードに対して先
非相反移相を示すのに対し、本実施例の光非相反移相器
は偏波が９０度回転したＴＥモードに対して先非相反移
相を示すのである。
非相反移相を示すのに対し、本実施例の光非相反移相器
は偏波が９０度回転したＴＥモードに対して先非相反移
相を示すのである。
次に、第２図を参照して、第１図の先非相反移相器の形
成方法について説明する。まず、第２図ｆ、ｌに示すよ
うにＮＧＧ （Ｎ ｄ、、Ｇ ａ５０，２） 。
成方法について説明する。まず、第２図ｆ、ｌに示すよ
うにＮＧＧ （Ｎ ｄ、、Ｇ ａ５０，２） 。
ＧＧＧ （Ｇ ｄ３Ｇ ａ３０．。）等の結晶基板１上
にＬＰＥ。
にＬＰＥ。
スパッタ等によりＹＩＧ、Ｂｉ置換ＹＩＧ等の磁気光学
膜１１を形成する。次に、フォトリゾグラフィ技術を用
いて、この膜１１にＡｒイオン等を用いたドライエツチ
ング又は熱リン酸等によるケミカルエツチングを行い、
第２図（ｂ）に示すように所望より幅広のパターン１２
を残す。更に、その上に第２図（ｃ）に示すように、バ
イアススパッタ等の平坦化埋込み技術によりＴａ２０５
．ＴｌＯ２等の高屈折率膜１３を積層する。引き続き、
第２図Ｔｄ）に示すようにＡｒイオン等のスパッタによ
り、パターン１２が現われるまで高屈折率膜１３をエツ
チングする。この後、Ａｒイオン反反応性イレン用いた
ドライエツチングにより、第２図（ｅ１に示すように所
定幅の高屈折率膜４及び磁気光学膜３を残して導波路２
とした。
膜１１を形成する。次に、フォトリゾグラフィ技術を用
いて、この膜１１にＡｒイオン等を用いたドライエツチ
ング又は熱リン酸等によるケミカルエツチングを行い、
第２図（ｂ）に示すように所望より幅広のパターン１２
を残す。更に、その上に第２図（ｃ）に示すように、バ
イアススパッタ等の平坦化埋込み技術によりＴａ２０５
．ＴｌＯ２等の高屈折率膜１３を積層する。引き続き、
第２図Ｔｄ）に示すようにＡｒイオン等のスパッタによ
り、パターン１２が現われるまで高屈折率膜１３をエツ
チングする。この後、Ａｒイオン反反応性イレン用いた
ドライエツチングにより、第２図（ｅ１に示すように所
定幅の高屈折率膜４及び磁気光学膜３を残して導波路２
とした。
第３図は、本発明の第２の実施例を示すものである。本
実施例では、第１の実施例における高屈折率膜４の形成
で用いたバイアススパッタ等の平坦化埋込み技術に代え
て通常のスパッタ等を用い、簡便に高屈折率膜１４を磁
気光学膜３の側方に堆積させたものである。
実施例では、第１の実施例における高屈折率膜４の形成
で用いたバイアススパッタ等の平坦化埋込み技術に代え
て通常のスパッタ等を用い、簡便に高屈折率膜１４を磁
気光学膜３の側方に堆積させたものである。
このようにすると、高屈折率膜１４の一部が実際には磁
気光学膜３上に重なったパターンとなるが、第１の実施
例と同様の作用効果を奏する。尚、その他の構成は第１
の実施例と同様である。
気光学膜３上に重なったパターンとなるが、第１の実施
例と同様の作用効果を奏する。尚、その他の構成は第１
の実施例と同様である。
第４図は、本発明の第３の実施例に係るものであり、磁
場印加用電極を形成しやすいように、第１の実施例の導
波路２の表面に５ＩＯ２等のカバー層１５を設けたもの
である。尚その他の構成は第１の実施例と同様である。
場印加用電極を形成しやすいように、第１の実施例の導
波路２の表面に５ＩＯ２等のカバー層１５を設けたもの
である。尚その他の構成は第１の実施例と同様である。
第５図は、本発明の第３の実施例に係るものであり、基
板１上に磁気光学膜で形成されたコア１６及び空気と異
なる屈折率を有するクラッド層１７を設けたものである
。本実施例においても、従来の光非相反移相器に比べ、
屈折率分布が導波路の中心軸を中心として９０度回転し
たものとなっているので、第１の実施例と同様ＴＥモー
ドで先非相反移相を示す（第７図ｆｂｌ参照）。
板１上に磁気光学膜で形成されたコア１６及び空気と異
なる屈折率を有するクラッド層１７を設けたものである
。本実施例においても、従来の光非相反移相器に比べ、
屈折率分布が導波路の中心軸を中心として９０度回転し
たものとなっているので、第１の実施例と同様ＴＥモー
ドで先非相反移相を示す（第７図ｆｂｌ参照）。
上記の実施例では、いずれも光導波路の１ケ所に磁気光
学材料を用いていたが、光導波路の複数ケ所に同−又は
異なる磁気光学材料を用いて構成しても、同様の結果が
得られる。
学材料を用いていたが、光導波路の複数ケ所に同−又は
異なる磁気光学材料を用いて構成しても、同様の結果が
得られる。
〈発明の効果〉
以上、実施例１こ基づいて具体的（こ説明したように、
本発明では、磁気光学材料を有する光導波路において、
その屈折率分布をその中心軸に平行でかつ基板面に垂直
な面に対して非対称とし、基板面に対して垂直方向に磁
界成分を印加したので、ＴＥモードで動作する光非相反
移相器とすることができた。
本発明では、磁気光学材料を有する光導波路において、
その屈折率分布をその中心軸に平行でかつ基板面に垂直
な面に対して非対称とし、基板面に対して垂直方向に磁
界成分を印加したので、ＴＥモードで動作する光非相反
移相器とすることができた。
第１図は本発明の特徴を最も良く表わしている第１の実
施例の構成図、第２図（ａ） （ｂｌ （ｃｌ （ｄｌ
（ｅｌは第１の実施例の導波路の形成工程を表わす断
面図、第３図は本発明の第２の実施例の断面図、第４図
は本発明の第３の実施例の断面図、第５図は本発明の第
４の実施例の断面図、第６図は従来のＴＭ動作の導波路
型光非相反移相器の構成図、第７図（ａ） （ｂｌ （
Ｃ）は導波路の層構成とＹ成分の磁界分布ｈＹ（ｘ）を
表わす説明図である。 図 面 中、 １は基板、２は先非相反導波路、３は磁気光学膜、４は
高屈折率膜、５は磁界、６は座標、７は前進波、８（よ
後退波、９，１０はＴＥ偏波、１１．１２は磁気光学膜
、１３，１４は高屈折率膜、１５はカバー層、１６は磁
気光学膜、１７はクラッド層、５１は基板、５２は磁気
光学膜、５３はリブ形導波路、５４は磁界、５５は座標
、５６は前進波、５７は後退波、５８゜５９は７Ｍ偏波
、６１は基板、６２は磁気光学膜、６３はカバー層、６
４（よりバー層、６５は高屈折率層である。
施例の構成図、第２図（ａ） （ｂｌ （ｃｌ （ｄｌ
（ｅｌは第１の実施例の導波路の形成工程を表わす断
面図、第３図は本発明の第２の実施例の断面図、第４図
は本発明の第３の実施例の断面図、第５図は本発明の第
４の実施例の断面図、第６図は従来のＴＭ動作の導波路
型光非相反移相器の構成図、第７図（ａ） （ｂｌ （
Ｃ）は導波路の層構成とＹ成分の磁界分布ｈＹ（ｘ）を
表わす説明図である。 図 面 中、 １は基板、２は先非相反導波路、３は磁気光学膜、４は
高屈折率膜、５は磁界、６は座標、７は前進波、８（よ
後退波、９，１０はＴＥ偏波、１１．１２は磁気光学膜
、１３，１４は高屈折率膜、１５はカバー層、１６は磁
気光学膜、１７はクラッド層、５１は基板、５２は磁気
光学膜、５３はリブ形導波路、５４は磁界、５５は座標
、５６は前進波、５７は後退波、５８゜５９は７Ｍ偏波
、６１は基板、６２は磁気光学膜、６３はカバー層、６
４（よりバー層、６５は高屈折率層である。
Claims (2)
- （１）基板上に、少なくとも一部が磁気光学材料で形成
された光導波路を設けてなる光非相反移相器において、
前記光導波路は、その中心軸方向に平行でかつ前記基板
に垂直な面に対し非対称な屈折率分布を有することを特
徴とする光非相反移相器。 - （２）前記光導波路は異なる種類の材料を組み合せるこ
とにより、非対称な屈折率分布としたことを特徴とする
光非相反移相器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14402089A JPH0310212A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 光非相反移相器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14402089A JPH0310212A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 光非相反移相器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0310212A true JPH0310212A (ja) | 1991-01-17 |
Family
ID=15352460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14402089A Pending JPH0310212A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 光非相反移相器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0310212A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5156543A (en) * | 1990-07-31 | 1992-10-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Liquid fuel combustor with an improved burner assembly |
| JPH0743654A (ja) * | 1993-08-02 | 1995-02-14 | Kyocera Corp | 磁気光学導波路 |
| JPH0764023A (ja) * | 1993-08-26 | 1995-03-10 | Kyocera Corp | ファイバ型光アイソレータ |
| EP0699936A2 (en) * | 1994-08-29 | 1996-03-06 | AT&T Corp. | Optical fiber non-reciprocal phase shifters and optical isolators using them |
| US20100238536A1 (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | Juejun Hu | Integrated silicon/silicon-germanium magneto-optic isolator |
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