JPH0561002A - Waveguide type optical isolator and optical circulator - Google Patents

Waveguide type optical isolator and optical circulator

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JPH0561002A
JPH0561002A JP21989291A JP21989291A JPH0561002A JP H0561002 A JPH0561002 A JP H0561002A JP 21989291 A JP21989291 A JP 21989291A JP 21989291 A JP21989291 A JP 21989291A JP H0561002 A JPH0561002 A JP H0561002A
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JP
Japan
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waveguide
optical
waveguide type
effect
polarization
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Pending
Application number
JP21989291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Negami
卓之 根上
Mikihiko Nishitani
幹彦 西谷
Takahiro Wada
隆博 和田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0561002A publication Critical patent/JPH0561002A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain the waveguide type optical isolator and optical circulator which is wide in wavelength range, small in size and stable is operation. CONSTITUTION:A waveguide 2 is formed on a substrate 1 and an electrode 3 for generating a TE/TM mode conversion by an electrooptical effect and an electrode 5 for making phase difference adjustment between both modes are formed. Metallic films 6 and 7 are formed as polarizers. Such substrate is disposed in a permanent magnet 11 of a hollow cylindrical shape. The optical isolator operating to preserve the polarized waves of incident light 8 by the synthesis of the TE/TM mode conversion of a magneto-optical effect and electrooptical effect and to emit all these waves by impression of a voltage to the electrodes 3 and 5 and to rotate the polarized waves of the return light 9 by 90 deg. and to shut off these weaves by the polarizers is constituted.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光通信あるいは光情報処
理に用いられる光アイソレータ及び光サーキュレータに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical isolator and an optical circulator used for optical communication or optical information processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザを用いた光通信、光情報処
理の実用化に伴い、高密度情報の伝送あるいは蓄積が期
待されている。これを実現するために半導体レーザの発
振波長及び強度の安定化が望まれている。半導体レーザ
の信頼性、安定性の向上を図るためには戻り光による発
振状態の不安定化を防ぐ光アイソレータが必要不可欠で
ある。
2. Description of the Related Art With the practical use of optical communication and optical information processing using semiconductor lasers, transmission or storage of high density information is expected. In order to realize this, stabilization of the oscillation wavelength and intensity of the semiconductor laser is desired. In order to improve the reliability and stability of a semiconductor laser, an optical isolator that prevents the oscillation state from destabilizing due to returning light is essential.

【0003】光アイソレータの構成としては、磁気光学
結晶を用いたバルク形、磁気光学材料を基板上に厚く成
長させた厚膜形、光導波路を用いた導波形がある。なか
でも、導波形光アイソレータは、小形で安定な動作を行
い、半導体レーザ、光ファイバーや光変調器等の光学素
子との一体化が可能であることから、高密度光通信及び
光情報処理に必要不可欠となってくる。このような導波
形光アイソレータとしては磁気光学効果(ファラデー効
果)を利用した非相反偏波回転素子(非相反モード変換
器)と偏光子を組み合わせた構成が多く報告されてい
る。この非相反偏波回転素子は、光の進行方向によって
偏波の回転する方向が逆転する動作を行う。代表的な導
波形光アイソレータとしては磁界あるいは素子長を調節
し偏波面が45゜回転するようにした非相反偏波回転素子
と導波路上に金属膜等を堆積した導波形偏光子と導波路
の存在する基板面に対し45°偏向した偏波を通過させる
外付けの偏光子を組み合わせた構成が挙げられる。ま
た、外付けの偏光子の代わりに基板面に対し半導体レー
ザを45゜傾けて配置する構成が報告されている。その他
に、2次の磁気光学効果(コットン・ムートン効果)を
利用した光の進行方向に対し同一方向に偏波が45゜回転
する相反な偏波回転素子(相反モード変換器)と前記し
た非相反な45゜偏波回転素子を組み合わせた、一方から
入射した光は偏波回転せず、もう一方から入射した光は
90゜偏波回転する非相反偏波回転素子と2つの導波形偏
光子を用いた導波形光アイソレータも提案されている。
The structure of the optical isolator includes a bulk type using a magneto-optical crystal, a thick film type in which a magneto-optical material is grown thick on a substrate, and a waveguide type using an optical waveguide. Among them, the waveguide type optical isolator is required for high-density optical communication and optical information processing because it operates in a compact and stable manner and can be integrated with optical elements such as semiconductor lasers, optical fibers and optical modulators. It becomes essential. As such a waveguide type optical isolator, there have been many reports of a configuration in which a nonreciprocal polarization rotation element (nonreciprocal mode converter) utilizing a magneto-optical effect (Faraday effect) and a polarizer are combined. The non-reciprocal polarization rotation element performs an operation in which the rotation direction of polarization is reversed depending on the traveling direction of light. Typical waveguide-type optical isolators are non-reciprocal polarization-rotating elements in which the polarization plane is rotated by 45 ° by adjusting the magnetic field or element length, and waveguide-type polarizers and waveguides in which a metal film is deposited on the waveguide. There is a configuration in which an external polarizer that passes polarized light polarized by 45 ° with respect to the surface of the substrate where is present is combined. In addition, it has been reported that a semiconductor laser is arranged at an angle of 45 ° with respect to the substrate surface instead of an externally attached polarizer. In addition, a reciprocal polarization rotation element (reciprocal mode converter) that uses the second-order magneto-optical effect (Cotton-Mouton effect) to rotate the polarization by 45 ° in the same direction as the traveling direction of light is used. A combination of reciprocal 45 ° polarization rotators, the light entering from one side does not rotate the polarization and the light entering from the other side
A waveguide-type optical isolator using a non-reciprocal polarization-rotating element that rotates by 90 ° polarization and two waveguide-type polarizers has also been proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】外付けの偏光子を用い
た導波形光アイソレータでは、45゜偏波を通過させる偏
光子を外付けするため素子が大形化する。さらに、光フ
ァイバとの結合にレンズ等の光学系を用いることから、
光軸の精密な調整を必要とする。また、45゜に通過偏波
面を微調することは困難であり、例えば、30dB以上の光
アイソレーションを得るためには偏光子の偏向角を45゜
±1゜以内に設定する必要がある。同様に、半導体レー
ザを導波形アイソレータ基板面に対し45゜傾けた配置の
場合も、角度の調整が困難である。さらに、半導体レー
ザと導波形光アイソレータの結合部での光の損失が大き
く、損失の低減を図るためにレンズ等の光学系あるいは
光ファイバーを両素子間の結合に用いた場合、素子が大
形化するという欠点がある。
In the waveguide type optical isolator using the externally attached polarizer, the size of the element is increased because the polarizer for transmitting 45 ° polarized wave is externally attached. Furthermore, since an optical system such as a lens is used for coupling with the optical fiber,
It requires precise adjustment of the optical axis. Further, it is difficult to finely adjust the passing polarization plane to 45 °. For example, in order to obtain optical isolation of 30 dB or more, it is necessary to set the deflection angle of the polarizer within 45 ° ± 1 °. Similarly, it is difficult to adjust the angle when the semiconductor laser is arranged at an angle of 45 ° with respect to the waveguide isolator substrate surface. In addition, the loss of light is large at the coupling part between the semiconductor laser and the waveguide type optical isolator, and if an optical system such as a lens or an optical fiber is used for coupling between both elements in order to reduce the loss, the size of the element becomes large. There is a drawback that

【0005】ファラデー効果とコットン・ムートン効果
を利用した導波形光アイソレータでは、各々の効果を誘
起する磁界の印加方向と45゜偏波回転させるのに必要な
磁界強度が異なるため、印加方向と強度が異なる2つの
磁界を必要とする。この場合、2つの磁界が印加される
領域を厳密に区分することは不可能なため、充分な光ア
イソレーションが得られるように独立に各々の効果を制
御することは難しくなる。さらに、印加磁界方向が異な
る2つの磁石を必要とするため素子が大形化する。ま
た、2つの磁界を合成して印加する方法では素子長が長
くなるという欠点がある。
In a waveguide type optical isolator utilizing the Faraday effect and the Cotton-Mouton effect, the direction of application of the magnetic field inducing each effect and the magnetic field strength required for 45 ° polarization rotation are different. Require two different magnetic fields. In this case, since it is impossible to strictly separate the regions to which the two magnetic fields are applied, it is difficult to control each effect independently so that sufficient optical isolation can be obtained. Furthermore, the size of the element is increased because two magnets having different applied magnetic field directions are required. Further, the method of synthesizing and applying two magnetic fields has a drawback that the element length becomes long.

【0006】以上のように従来の導波形光アイソレータ
では、充分な光アイソレーションを得るためには様々な
微調整を必要とするという欠点がある。さらに、レンズ
等の光学素子や2つの磁石等を必要とするために素子の
大形化が避けられず、半導体レーザや光変調器等の光学
素子との集積化には不適格である。
As described above, the conventional waveguide type optical isolator has a drawback that various fine adjustments are required to obtain sufficient optical isolation. Furthermore, since an optical element such as a lens and two magnets are required, it is unavoidable that the element becomes large in size, which is not suitable for integration with an optical element such as a semiconductor laser or an optical modulator.

【0007】また、コンパクト・ディスク・プレーヤや
コンパクト・ディスク・メモリー装置の光ピック・アッ
プへの応用や高品質・高密度光通信システムを構成する
装置としての使用が考えられる光サーキュレータはほと
んど開発されていない。
Further, most optical circulators have been developed, which are considered to be applied to optical pickups of compact disc players and compact disc memory devices and used as devices constituting high-quality and high-density optical communication systems. Not not.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の導波形光アイソ
レータは、電気光学効果及び磁気光学効果の両方を有す
る材料を用いて、前記電気光学効果と前記磁気光学効果
の両方を使用して構成する導波形偏波回転素子と少なく
とも一つの導波形偏光子を具備することを特徴とする。
The waveguide type optical isolator of the present invention is constructed by using a material having both an electro-optical effect and a magneto-optical effect, and using both the electro-optical effect and the magneto-optical effect. And a waveguide-type polarization rotator, and at least one waveguide-type polarizer.

【0009】また、本発明の導波形光サーキュレータ
は、電気光学効果及び磁気光学効果の両方を有する材料
を用いて、前記電気光学効果と前記磁気光学効果の両方
を使用して構成する導波形偏波回転素子と2つの導波形
偏波分離器を具備し、前記2つの導波形偏波分離器間に
前記導波形偏波回転素子を介設した構成であることを特
徴とする。
Further, the waveguide type optical circulator of the present invention uses a material having both an electro-optic effect and a magneto-optic effect, and is constructed using both the electro-optic effect and the magneto-optic effect. It is characterized in that it is provided with a wave rotation element and two waveguide type polarization splitters, and the waveguide type polarization rotation element is interposed between the two waveguide type polarization splitters.

【0010】[0010]

【作用】本発明の導波形光アイソレータあるいは光サー
キュレータの構成によれば、ある方向から入射した光に
対しては偏波面が回転せずに出射し、その逆方向から入
射した光は90゜偏波面が回転して出射するという機能を
果たす非相反な偏波回転素子と、偏光子あるいは偏波分
離器を導波路で一体化した構成であることから、光軸の
調整を必要としない小形で安定な動作を行う。さらに、
電界と磁界という異なる2つの場を用いるため充分な光
アイソレーションを得るための制御が容易である。
According to the structure of the waveguide type optical isolator or the optical circulator of the present invention, the polarization plane is not rotated for the light incident from a certain direction, and the light incident from the opposite direction is polarized by 90 °. The non-reciprocal polarization rotator, which has the function of rotating and emitting the wavefront, and the polarizer or the polarization separator are integrated in the waveguide, so it is a compact type that does not require adjustment of the optical axis. Performs stable operation. further,
Since two different fields, an electric field and a magnetic field, are used, control for obtaining sufficient optical isolation is easy.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図1は本発明の導波形光アイソレータの一構成を示
す図である。磁気光学効果ならびに電気光学効果を有す
る閃亜鉛鉱形構造半導体の基板1の(111)面上に
[112]軸(図1(a)ではz軸)に沿って導波路2
を形成する。導波路の製造法は後述する。[110]軸
方向(図1(b)ではy軸方向)に電界が印加されるよ
うに導波路の横に電極3を形成する。また、導波路上に
絶縁膜4を作製した後、絶縁膜4上と基板1裏面に電極
5を形成する。さらに、偏光子の役割を果たす金属膜6
と7を導波路上に作製する。次に、図1(b)に示すよ
うに導波路端面に偏波保存ファイバー10を接続し、永
久磁石11内に図1(a)に示す導波形光アイソレータ
を挿入する。以下、動作について説明する。図1(a)
のように偏波面(光の電界成分)がy方向にある光8を
入射した場合を考える。金属膜6が装荷された導波路は
y方向に電界成分を有するTEモードのみを通過させる
導波形偏光子となるから、入射光8によって励振された
導波光は全て通過する。永久磁石11から印加される磁
界により磁気光学効果が生じ、TEモードからx方向に
光の主電界成分を有するTMモードへとモード変換が起
こる。ここで、金属膜7が装荷された導波形偏光子に入
射する導波光のTE・TMモードで合成される偏波面
が、光波の進行方向zに対し45゜時計回りに回転するよ
うに磁界の方向及び強度を設定する。一方、電極3から
閃亜鉛鉱構造の[110]軸方向(図1(a)ではx方
向)に電界を印加すると電気光学効果によるモード変換
が生じる。一般に電気光学効果によってモード変換され
た光は楕円偏波となるため、電極5により[111]軸
方向(図1(a)ではx方向)に電界を印加し、電気光
学効果からTE・TMモードに異なる位相変化を与えて
任意の直線偏波が得られるようにする。これらのモード
変換に要する電極3に印加する電圧と位相調整に要する
電極5の電圧を、光波の進行方向zに対し金属膜7が装
荷された導波形偏光子に入射する導波光の偏波面が45゜
時計と逆回りに回転するように調整する。磁気光学効果
による偏波の回転と電気光学効果による偏波の回転の方
向が逆で回転角の大きさが等しいことから、偏波の回転
は打ち消される。従って、金属膜7が装荷された導波形
偏光子に入射する導波光の偏波は入射光8の偏波と等し
くTEモードとなる。TEモードは金属膜7が装荷され
た導波形偏光子を通過することから、入射光8は全て出
射される。次に、反対方向から入射した戻り光9につい
て考える。励振された導波光は金属膜7が装荷された導
波形偏光子によってTEモードのみが通過する。導波光
の偏波面は、電極3と電極5に印加した電界により光波
の進行方向−zに対し45゜時計と逆回りに回転する。つ
まり、z方向から見れば、時計回りに45゜回転する。こ
の場合、−z方向に進行する光波では先に位相調整用電
極5を通過することになる。金属膜7が装荷された導波
形偏光子によってTEモードのみが通過するためTE・
TMモード間の位相差調整は効果がないように考えられ
るが、位相調整用電極5下の領域の導波路でも磁気光学
効果によるモード変換で生じたTMモードが存在するこ
とから、位相調整により楕円偏波となり電気光学効果に
よるモード変換に有効となる。一方、磁気光学効果は光
波の進行方向に依存せず、磁界の印加方向に依存するた
め、偏波面はz方向に対し45゜時計回りに回転する。従
って、電気光学効果と磁気光学効果によって偏波面は90
゜回転し、TMモードに変換される。TMモードは金属
膜6が装荷された導波形偏光子を通過しないため戻り光
9は出射されない。以上より光アイソレータとして動作
することがわかる。なお、本実施例では金属膜による偏
光子を用いたが、金属膜と誘電体膜の多層積層膜による
偏光子を用いることもできる。この場合は、通過する偏
波はTMモードである。また、(111)面の代わりに
(001)面を用い、(001)面内の[110]軸方
向に沿って導波路を形成し、導波路と直交する[11
0]軸方向と[001]軸方向に電界を印加した場合、
電気光学効果により各々モード変換とモード間の位相変
化が生じる。従って、磁界を導波路方向([110]軸
方向)に印加すれば、(001)面を用いた構成でも光
アイソレータとして動作する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a waveguide type optical isolator of the present invention. The waveguide 2 is formed along the [112] axis (z axis in FIG. 1A) on the (111) plane of the substrate 1 of the zinc blende structure semiconductor having the magneto-optical effect and the electro-optical effect.
To form. The method of manufacturing the waveguide will be described later. The electrode 3 is formed next to the waveguide so that an electric field is applied in the [110] axis direction (the y axis direction in FIG. 1B). After forming the insulating film 4 on the waveguide, the electrode 5 is formed on the insulating film 4 and the back surface of the substrate 1. Furthermore, the metal film 6 that plays the role of a polarizer
And 7 are formed on the waveguide. Next, as shown in FIG. 1B, the polarization maintaining fiber 10 is connected to the end face of the waveguide, and the waveguide type optical isolator shown in FIG. The operation will be described below. Figure 1 (a)
Consider the case where the light 8 whose polarization plane (electric field component of light) is in the y direction is incident as described above. The waveguide loaded with the metal film 6 becomes a waveguide-type polarizer that allows only the TE mode having an electric field component in the y direction to pass therethrough, so that all the guided light excited by the incident light 8 passes through. The magneto-optical effect is generated by the magnetic field applied from the permanent magnet 11, and mode conversion occurs from the TE mode to the TM mode having the main electric field component of light in the x direction. Here, the polarization plane synthesized in the TE / TM mode of the guided light incident on the waveguide type polarizer loaded with the metal film 7 is rotated by 45 ° clockwise with respect to the traveling direction z of the light wave. Set the direction and strength. On the other hand, when an electric field is applied from the electrode 3 in the [110] axis direction (x direction in FIG. 1A) of the zinc blende structure, mode conversion due to the electro-optical effect occurs. In general, since the light whose mode is converted by the electro-optical effect becomes elliptical polarized wave, an electric field is applied by the electrode 5 in the [111] axis direction (x direction in FIG. 1A), and the TE / TM mode is generated by the electro-optical effect. To give arbitrary linearly polarized waves. The polarization plane of the guided light that enters the voltage applied to the electrode 3 required for the mode conversion and the voltage applied to the electrode 5 required for the phase adjustment to the waveguide type polarizer loaded with the metal film 7 in the traveling direction z of the light wave is Adjust so that it rotates counterclockwise at 45 °. The rotation of the polarization due to the magneto-optical effect and the rotation of the polarization due to the electro-optical effect are opposite and the rotation angles are equal, so that the rotation of the polarization is canceled. Therefore, the polarization of the guided light incident on the waveguide polarizer loaded with the metal film 7 is equal to the polarization of the incident light 8 and is in the TE mode. Since the TE mode passes through the waveguide type polarizer loaded with the metal film 7, all the incident light 8 is emitted. Next, consider the return light 9 incident from the opposite direction. Only the TE mode of the excited guided light passes through the waveguide polarizer loaded with the metal film 7. The polarization plane of the guided light is rotated by 45 ° counterclockwise with respect to the traveling direction −z of the light wave by the electric field applied to the electrodes 3 and 5. That is, when viewed from the z direction, it rotates 45 ° clockwise. In this case, the light wave traveling in the −z direction first passes through the phase adjustment electrode 5. Since only the TE mode passes through the waveguide type polarizer loaded with the metal film 7,
It seems that the phase difference adjustment between the TM modes is not effective, but since the TM mode generated by the mode conversion due to the magneto-optical effect exists in the waveguide in the region below the phase adjustment electrode 5, the ellipse is obtained by the phase adjustment. It becomes polarized wave and is effective for mode conversion by the electro-optic effect. On the other hand, since the magneto-optical effect does not depend on the traveling direction of the light wave but on the application direction of the magnetic field, the plane of polarization rotates 45 ° clockwise with respect to the z direction. Therefore, the polarization plane is 90 due to the electro-optic effect and the magneto-optic effect.
It is rotated by ° and converted to TM mode. In the TM mode, the return light 9 is not emitted because it does not pass through the waveguide polarizer loaded with the metal film 6. From the above, it can be seen that it operates as an optical isolator. Although the polarizer made of a metal film is used in this embodiment, a polarizer made of a multilayer film of a metal film and a dielectric film may be used. In this case, the polarized wave passing through is TM mode. Further, the (001) plane is used instead of the (111) plane, a waveguide is formed along the [110] axis direction in the (001) plane, and the waveguide is orthogonal to the [11] plane.
When an electric field is applied in the [0] axis direction and the [001] axis direction,
The electro-optic effect causes mode conversion and phase change between modes. Therefore, if a magnetic field is applied in the waveguide direction ([110] axis direction), the configuration using the (001) plane also operates as an optical isolator.

【0012】図2は本発明の導波形光サーキュレータの
構成を示した図である。前記導波形光アイソレータの偏
光子となる金属膜6と7の代わりに方向性結合器の一方
の導波路上に金属膜14を装荷した導波形偏波分離器1
2と13を用いる。この導波形偏波分離器では、金属膜
14が装荷された導波路はTEモードのみが伝搬し、金
属膜が装荷されていない導波路はTMモードのみが伝搬
する。以下、図2を用いて光サーキュレータの動作を説
明する。電気光学効果と磁気光学効果による非相反な偏
波回転は前記導波形光アイソレータと同様である。端子
15からTMモードを励振する光を入射する。z方向に
伝搬する光波に対しては電気光学効果と磁気光学効果に
よる偏波回転は打ち消されるため偏波分離器13で導波
光の移行は生ぜず、金属膜を装荷していない導波路に伝
搬し、端子16から出射する。端子16から入射したT
Mモードは−z方向伝搬であるから偏波回転素子により
TEモードに変換される。TEモードは偏波分離器12
の金属膜を装荷した導波路を伝搬することから、端子1
7から出射する。同様に、端子17から入射したTEモ
ードは偏波回転しないため偏波分離器13では金属膜を
装荷した導波路を伝搬し、端子18から出射し、端子1
8から入射したTEモードは偏波回転が生じTMモード
に変換されるため偏波分離器12により端子15から出
射する。従って、入射光と出射光が端子15→端子16
→端子17→端子18→端子15と循環する光サーキュ
レータとして動作することがわかる。なお、本実施例で
は偏波分離器として一方の導波路上に金属膜を装荷した
方向性結合器を用いたが、Y分岐導波路の一方の分枝導
波路上に金属膜を装荷した偏波分離器を用いても同様に
光サーキュレータとして動作する。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the waveguide type optical circulator of the present invention. A waveguide-type polarization splitter 1 in which a metal film 14 is loaded on one waveguide of a directional coupler instead of the metal films 6 and 7 serving as the polarizers of the waveguide-type optical isolator.
2 and 13 are used. In this waveguide type polarization separator, only the TE mode propagates in the waveguide loaded with the metal film 14, and only the TM mode propagates in the waveguide loaded with no metal film. The operation of the optical circulator will be described below with reference to FIG. The non-reciprocal polarization rotation caused by the electro-optic effect and the magneto-optic effect is the same as that of the waveguide type optical isolator. Light for exciting the TM mode is incident from the terminal 15. Since the polarization rotation due to the electro-optic effect and the magneto-optic effect is canceled for the light wave propagating in the z direction, the waveguide light is not transferred in the polarization separator 13 and propagates to the waveguide not loaded with the metal film. Then, the light is emitted from the terminal 16. T incident from terminal 16
Since the M mode propagates in the −z direction, it is converted to the TE mode by the polarization rotation element. TE mode is polarization splitter 12
Since it propagates through the waveguide loaded with the metal film of
Emit from 7. Similarly, since the TE mode incident from the terminal 17 does not rotate the polarization, the polarization separator 13 propagates through the waveguide loaded with the metal film and is emitted from the terminal 18 and then the terminal 1
The TE mode incident from 8 is converted into the TM mode by polarization rotation and is emitted from the terminal 15 by the polarization separator 12. Therefore, the incident light and the outgoing light are transmitted from the terminal 15 to the terminal 16
It can be seen that it operates as an optical circulator that circulates in the order of: terminal 17 → terminal 18 → terminal 15. In this embodiment, a directional coupler in which a metal film is loaded on one of the waveguides is used as the polarization splitter, but a polarization film in which a metal film is loaded on one of the Y-branch waveguides is used. Even if a wave separator is used, it similarly operates as an optical circulator.

【0013】以上に述べた導波形光アイソレータ及び光
サーキュレータで−z方向伝搬の戻り光を完全に90゜偏
波回転させるためには単一モード導波路で構成すること
が重要となる。また、電気光学効果及び磁気光学効果そ
れぞれで100%モード変換する必要がないためTE・T
Mモードの伝搬定数を厳密に整合させる必要がなく、導
波路を作製する上での問題点が少ない。
In the waveguide type optical isolator and the optical circulator described above, it is important to form a single mode waveguide in order to completely rotate the returned light propagating in the -z direction by 90 °. In addition, since there is no need to perform 100% mode conversion for each of the electro-optical effect and the magneto-optical effect, TE / T
It is not necessary to strictly match the propagation constants of the M mode, and there are few problems in producing the waveguide.

【0014】次に、いくつかの基板材料に対するチャネ
ル導波路の形成方法について述べる。ここで述べる導波
路の形状は図3(a)に示すリブ形導波路と(b)に示
す埋め込み形導波路である。
Next, a method of forming channel waveguides for some substrate materials will be described. The shapes of the waveguides described here are the ribbed waveguide shown in FIG. 3A and the buried waveguide shown in FIG. 3B.

【0015】はじめに、可視域で透明で、大きなファラ
デー効果を有するCd1-xMnxTeの導波路形成方法について
述べる。図3(a)のリブ形導波路の場合は、基板1に
Cd1- yMnyTe(ただし、0≦y≦1である。)を用い、導波
層19にCd1-xMnxTe(ただし、0≦x≦1である。以下同
様な条件である。)を用いる。ここで、導波路を形成す
るには導波層19の屈折率の方が基板1の屈折率より大
きくする必要がある。Mnの含有量が少ない方が屈折率は
大きくなるから、x<yとする必要がある。導波層19
となる膜を形成後、直線状にレジストあるいは金属膜あ
るいは誘電体膜をパターン化して保護膜とし、エッチン
グする。エッチング後、保護膜を除去することによりリ
ブ部20が形成される。ただしこの場合、Mnの含有量が
少ないほどファラデー回転角は小さくなることから、導
波層19の方が基板1よりファラデー回転角が小さくな
る。
First , a method of forming a Cd 1-x Mn x Te waveguide that is transparent in the visible region and has a large Faraday effect will be described. In the case of the rib type waveguide of FIG.
Cd 1- y Mn y Te (where 0 ≦ y ≦ 1) is used, and Cd 1-x Mn x Te (where 0 ≦ x ≦ 1. There is). Here, in order to form the waveguide, the refractive index of the waveguide layer 19 needs to be larger than that of the substrate 1. Since the smaller the Mn content, the larger the refractive index, it is necessary to set x <y. Waveguide layer 19
After forming the film to be formed, the resist, the metal film, or the dielectric film is linearly patterned to form a protective film, which is then etched. After etching, the rib portion 20 is formed by removing the protective film. However, in this case, the Faraday rotation angle becomes smaller as the Mn content decreases, so that the Faraday rotation angle of the waveguide layer 19 becomes smaller than that of the substrate 1.

【0016】次に、図3(b)の埋め込む形導波路の形
成方法について述べる。基板1にp形Cd1-xMnxTeを用い
る。Inを蒸着あるいはスパッタして基板1上に堆積し、
フォトリソグラフィーにより直線状にパターン化する。
Inを装荷したCd1-xMnxTeを窒素雰囲気中で400℃に加
熱し、Inを固相拡散させる。Inの拡散領域21はn形Cd
1-xMnxTe:Inとなるため、基板とpn接合を形成するこ
とになる。pn接合の空乏層では自由キャリア密度が減
少することから、拡散領域21の屈折率が基板1のそれ
より高くなる。従って、導波路が形成できる。この場
合、前記リブ形導波路と異なり、Mnの含有量が変わらな
いことから、効率的に大きなファラデー回転角が得られ
る。
Next, a method of forming the buried waveguide shown in FIG. 3B will be described. For the substrate 1, p-type Cd 1-x Mn x Te is used. In is deposited or sputtered and deposited on the substrate 1,
It is patterned linearly by photolithography.
Cd 1-x Mn x Te loaded with In is heated to 400 ° C. in a nitrogen atmosphere to cause In to undergo solid phase diffusion. In diffusion region 21 is n-type Cd
Since it is 1-x Mn x Te: In, a pn junction is formed with the substrate. Since the free carrier density decreases in the depletion layer of the pn junction, the refractive index of the diffusion region 21 becomes higher than that of the substrate 1. Therefore, a waveguide can be formed. In this case, unlike the rib waveguide, the Mn content does not change, so that a large Faraday rotation angle can be efficiently obtained.

【0017】次に、GaAs基板に対し格子定数の整合がほ
ぼとれ、エピタキシャル成長により欠陥の少ない高品質
な膜が得られるZnSeの導波路形成法について述べる。一
般に、II−VI族半導体ではII族あるいはVI族元素の原子
量が大きいほど屈折率が高くなる。従って、図3(a)
のようなリブ形導波路を形成する場合は、まず、基板1
のZnSeに上に、Zn1-xCdxSe、ZnSe1-xTexまたはZn1-xCdx
Se1-yTeyの混晶膜を導波層19として成長させる。次
に、前記したのと同様な方法で、エッチングによりリブ
部20を作製する。図3(b)の埋め込み形導波路の場
合は、基板1のZnSe上を溶融水晶等のようなZnSeとの反
応性が少ない高融点材料で覆い、エッチングあるいはリ
フトオフ法により直線状の隙間を設け、ZnSe基板1を露
出させる。次に、前記基板とCdあるいはTeを石英管内に
入れ、真空に排気した後封じきり800℃で加熱する
と、CdあるいはTeの気相拡散が生じる。これより拡散領
域21ではCdZnTeあるいはZnSeTeの固溶体が生じること
から、屈折率が上昇し導波路となる。
Next, a description will be given of a method of forming a ZnSe waveguide, in which a lattice constant is almost matched with a GaAs substrate and a high quality film with few defects can be obtained by epitaxial growth. Generally, in the II-VI group semiconductor, the larger the atomic weight of the II group or VI group element, the higher the refractive index. Therefore, FIG.
When forming a rib-shaped waveguide like the above, first, the substrate 1
On top of ZnSe, Zn 1-x Cd x Se, ZnSe 1-x Te x or Zn 1-x Cd x
A mixed crystal film of Se 1-y Te y is grown as the waveguide layer 19. Next, the rib portion 20 is produced by etching in the same manner as described above. In the case of the embedded waveguide shown in FIG. 3B, the ZnSe of the substrate 1 is covered with a high melting point material such as fused quartz having a low reactivity with ZnSe, and a linear gap is formed by etching or lift-off method. , ZnSe substrate 1 is exposed. Next, when the substrate and Cd or Te are put in a quartz tube, the chamber is evacuated to vacuum, sealed and heated at 800 ° C., gas phase diffusion of Cd or Te occurs. As a result, a solid solution of CdZnTe or ZnSeTe is generated in the diffusion region 21, so that the refractive index is increased and it becomes a waveguide.

【0018】最後に、光偏向器あるいは光変調器の基板
としてよく用いられるサファイアあるいはニオブ酸リチ
ウム(LiNbO3,LN)上にエピタキシャル成長ができ、前
記素子との集積化が可能である材料Bi12SiO20(BSO)あ
るいはBi12GeO20(BGO)を用いた導波路の形成法につい
て述べる。図3(a)においてサファイア基板1あるい
はLN基板1上にBSOまたはBGOをスパッタ法等によりエピ
タキシャル成長させ、金属膜あるいは誘電体膜の保護膜
を直線状にパターン化した後、エッチングし保護膜を除
去してリブ形導波路を得る。
Finally, a material Bi 12 SiO which can be epitaxially grown on sapphire or lithium niobate (LiNbO 3 , LN) which is often used as a substrate for an optical deflector or an optical modulator and which can be integrated with the above device. We describe a method of forming a waveguide using 20 (BSO) or Bi 12 GeO 20 (BGO). In FIG. 3 (a), BSO or BGO is epitaxially grown on the sapphire substrate 1 or LN substrate 1 by a sputtering method or the like, and a protective film of a metal film or a dielectric film is linearly patterned and then etched to remove the protective film. To obtain a rib waveguide.

【0019】前記材料を用いて作製した導波形光アイソ
レータ(図1)に必要となる印加電圧並びに磁界につい
て以下に示す。ここで、単一モード導波路を作製するた
め導波路幅4μmとし、基板1と導波層19あるいは拡
散領域21の表面との屈折率差を各材料で基板屈折率の
0.3%となるようにした。全体の素子長を15mmとし、偏
光子を構成するのに要する導波路上の金属膜6と7の長
さはそれぞれ2.5mmとする。偏光子として金属膜を装荷
した導波路では磁界が印加されないように永久磁石11
あるいは電磁石の長さを調節する。従って、磁気光学効
果が生じる導波路の長さは10mmである。また、モード変
換を生じさせるための電極3の長さを5mm、間隔は10μ
mとし、モード間の位相を調節するための電極5の長さ
を5mmとする。 Cd0.23Mn0.77Teを基板とし図3(b)
のような埋め込み形導波路に波長0.8μmの光を入射し
た場合について述べる。電気光学係数からモード変換に
要する電極3への印加電圧(以下モード変換電圧と記
す)は4.0V、モード間の位相調整に要する電極5への電
圧(以下位相調整電圧と記す)は3.8Vである。ただし、
電極5による電圧はn形の導波路とp形の基板で形成さ
れるpn接合の空乏層領域に印加される。ベルデ定数か
ら磁気光学効果によるモード変換に要する印加磁界の磁
束密度(以下モード変換磁束密度と記す)は0.03Tであ
る。Mnの含有量が増えるとモード変換磁束密度は減少す
るが、モード変換電圧並びに位相調整電圧はほとんど変
わらない。また、図3(a)のリブ形導波路でも前記電
圧及び磁束密度は導波層材料が同じ場合はほとんど変わ
らない。
The applied voltage and magnetic field required for the waveguide type optical isolator (FIG. 1) produced using the above materials are shown below. Here, in order to manufacture a single mode waveguide, the waveguide width is set to 4 μm, and the difference in the refractive index between the substrate 1 and the surface of the waveguide layer 19 or the diffusion region 21 is set to
It was set to 0.3%. The total element length is 15 mm, and the lengths of the metal films 6 and 7 on the waveguide required to form the polarizer are 2.5 mm. In a waveguide loaded with a metal film as a polarizer, a permanent magnet 11 is used so that a magnetic field is not applied.
Alternatively, adjust the length of the electromagnet. Therefore, the length of the waveguide in which the magneto-optical effect occurs is 10 mm. Also, the length of the electrode 3 for causing mode conversion is 5 mm, and the interval is 10 μm.
m, and the length of the electrode 5 for adjusting the phase between modes is 5 mm. Figure 3 (b) with Cd 0.23 Mn 0.77 Te as the substrate
A case will be described in which light having a wavelength of 0.8 μm is incident on the embedded waveguide as described above. The voltage applied from the electro-optic coefficient to the electrode 3 required for mode conversion (hereinafter referred to as the mode conversion voltage) is 4.0V, and the voltage required to adjust the phase between the modes to the electrode 5 (hereinafter referred to as the phase adjustment voltage) is 3.8V. is there. However,
The voltage generated by the electrode 5 is applied to the depletion layer region of the pn junction formed by the n-type waveguide and the p-type substrate. From the Verdet constant, the magnetic flux density of the applied magnetic field required for mode conversion by the magneto-optical effect (hereinafter referred to as mode conversion magnetic flux density) is 0.03T. When the Mn content increases, the mode conversion magnetic flux density decreases, but the mode conversion voltage and the phase adjustment voltage remain almost unchanged. Further, even in the rib-shaped waveguide of FIG. 3A, the voltage and the magnetic flux density hardly change when the waveguide layer material is the same.

【0020】ZnSeにCdを拡散させた図3(b)の埋め込
み形導波路に波長0.63μmの光を入射した場合について
光アイソレータとなる電圧並びに磁束密度について述べ
る。モード変換電圧は11V、位相調整電圧は10Vである。
この場合は位相調整電圧は電極5と誘電体4と基板1で
構成されるMIS(Metal Insulator Semiconductor)
構造の空乏層領域に印加される。モード変換磁束密度は
0.67Tを必要とする。
The voltage and the magnetic flux density to be an optical isolator when light with a wavelength of 0.63 μm is incident on the buried waveguide shown in FIG. 3 (b) in which Cd is diffused in ZnSe will be described. The mode conversion voltage is 11V and the phase adjustment voltage is 10V.
In this case, the phase adjustment voltage is a MIS (Metal Insulator Semiconductor) composed of the electrode 5, the dielectric 4 and the substrate 1.
Applied to the depletion region of the structure. The mode conversion magnetic flux density is
Requires 0.67T.

【0021】サファイア基板上にBSOを成長させて作製
したリブ形導波路で波長0.63μmの光を入射させた場合
について述べる。BSO及びBGOは閃亜鉛鉱形結晶ではない
が、電気光学係数のテンソルの形は閃亜鉛鉱形結晶のそ
れと等しい。従って、導波路を形成する結晶面と電界を
印加する結晶軸を選ぶことにより図1(a)と同様な導
波形光アイソレータを構成できる。この場合、モード変
換電圧は4.6Vとなる。サファイア基板の厚さを0.5mmと
すると位相整合電圧は22Vとなる。基板裏面のアース電
極をBSO上に電極5と平行に作製することにより位相整
合電圧は低減できる。また、y板LN基板を用いた場合は
電気光学効果によるモード変換並びにモード間の位相調
整に対してはLNの電気光学係数を用いることが可能であ
り、モード変換電圧及び位相調整電圧を大幅に低減でき
る。モード変換磁束密度は0.8Tである。
A case will be described in which a light having a wavelength of 0.63 μm is incident on a rib type waveguide formed by growing BSO on a sapphire substrate. BSO and BGO are not zinc blende crystals, but the electro-optic coefficient tensor forms are similar to those of zinc blende crystals. Therefore, by selecting the crystal plane that forms the waveguide and the crystal axis that applies the electric field, a waveguide type optical isolator similar to that shown in FIG. 1A can be constructed. In this case, the mode conversion voltage is 4.6V. When the thickness of the sapphire substrate is 0.5 mm, the phase matching voltage is 22V. The phase matching voltage can be reduced by forming the ground electrode on the back surface of the substrate on the BSO in parallel with the electrode 5. In addition, when the y-plate LN substrate is used, it is possible to use the electro-optic coefficient of LN for mode conversion by the electro-optic effect and phase adjustment between modes, and the mode conversion voltage and phase adjustment voltage can be significantly increased. It can be reduced. The mode conversion magnetic flux density is 0.8T.

【0022】ZnSe及びBSOを用いた場合、必要とする磁
束密度は大きくなるが、永久磁石の代わりに超伝導コイ
ルを用いれば充分な磁界を印加できる。また、磁界が印
加される素子長を1mm、電極3と5の長さをそれぞれ0.5
mmとした場合は、モード変換電圧、位相調整電圧及びモ
ード変換磁束密度は前記のそれぞれの値の10倍を要す
る。
When ZnSe and BSO are used, the required magnetic flux density increases, but a sufficient magnetic field can be applied if a superconducting coil is used instead of the permanent magnet. Also, the element length to which a magnetic field is applied is 1 mm, and the lengths of electrodes 3 and 5 are 0.5 mm, respectively.
In the case of mm, the mode conversion voltage, the phase adjustment voltage, and the mode conversion magnetic flux density require 10 times the respective values.

【0023】最後に、半導体レーザと一体化した光アイ
ソレータの一実施例について図4を用いて説明する。Ga
As基板22上に成長したn-AlGaAsP層23とn--GaAsP
の活性層24とp-AlGaAsP層25とp+-AlGaAsP層26
で構成された半導体レーザを作製する。レーザ発振する
のに必要な素子長が残るように選択エッチングしGaAs基
板22を露出させる。露出されたGaAs基板22上にMnTe
膜27を分子線エピタキシャル法により結晶成長させ
る。MnTe膜27上にCd1-xMnxTe膜28を成長し、前記Cd
1-xMnxTeリブ形導波路の作製法と同様な手順で直線導波
路を形成する。この時、MnTe膜27及びCd1-xMnxTe膜2
8の膜厚はn--AlGaAsP活性層24から出射される光が
ほぼ100%Cd1ーxMnxTe導波路に結合されるように設定す
る。ただし、Cd1-xMnxTe膜28の膜厚は導波路が単一モ
ードとなる条件を満足し、MnTe膜27の膜厚はGaAs基板
22への導波モードの界分布の浸み出しが生じない条件
を満足する必要がある。反応性イオンエッチング等によ
り半導体レーザとCdMnTe膜28との隙間29を形成し、
鏡面に仕上げる。Cd1-xMnxTe導波路に沿ってモード変換
用電極3を形成し、導波路上の一部に堆積したSiO2等の
誘電体膜4上に位相調整用電極5を形成する。偏光子用
金属膜7を出射側に蒸着する。出射側のみに偏光子を構
成する理由は、半導体レーザの出射光は実用上直線偏波
となっており、この偏波面に直交する偏波を有する光波
の出力は出射する光波の20dB以下であり、さらに、出射
光の偏波面と直交する偏波を有する戻り光が半導体レー
ザに帰還しても発振特性にほとんど影響を与えないから
である。最後に、GaAs基板22裏面とp+-AlGaAsP層2
6上に電極30を形成する。以上より光アイソレータ集
積形半導体レーザが構成できる。ここでは、GaAs基板上
に堆積したAlGaAsPによる短波長半導体レーザを用いた
が、InP基板上のInGaAsP系の長波長半導体レーザと光ア
イソレータとの一体化も可能である。なお、分布帰還形
半導体レーザあるいはブラッグ反射形半導体レーザとの
一体化を行なう場合は光波の帰還に必要となる回折格子
の長さが充分であれば半導体レーザと光アイソレータと
の隙間29を設ける必要がなく、隙間面での散乱あるい
は反射による光強度の低下を防げる。また、光アイソレ
ータの代わりに同様な手順で光サーキュレータをを一体
化した半導体レーザも構成できる。さらに、戻り光が出
射される導波路に光検出器を一体化すれば、半導体レー
ザ集積形光ピックアップを構成できる。
Finally, an embodiment of an optical isolator integrated with a semiconductor laser will be described with reference to FIG. Ga
N-AlGaAsP layer 23 was grown on the As substrate 22 and the n - -GaAsP
Active layer 24, p-AlGaAsP layer 25 and p + -AlGaAsP layer 26 of
A semiconductor laser composed of is manufactured. The GaAs substrate 22 is exposed by selective etching so that the element length necessary for laser oscillation remains. MnTe on the exposed GaAs substrate 22
The film 27 is crystal-grown by the molecular beam epitaxial method. A Cd 1-x Mn x Te film 28 is grown on the MnTe film 27,
A linear waveguide is formed by the same procedure as the method for manufacturing a 1-x Mn x Te rib waveguide. At this time, the MnTe film 27 and the Cd 1-x Mn x Te film 2
The film thickness of 8 is set so that the light emitted from the n -AlGaAsP active layer 24 is coupled to almost 100% of the Cd 1 −x Mn x Te waveguide. However, the film thickness of the Cd 1-x Mn x Te film 28 satisfies the condition that the waveguide has a single mode, and the film thickness of the MnTe film 27 is the leaching of the field distribution of the waveguide mode into the GaAs substrate 22. Must be satisfied. A gap 29 between the semiconductor laser and the CdMnTe film 28 is formed by reactive ion etching or the like,
Make a mirror finish. The mode conversion electrode 3 is formed along the Cd 1-x Mn x Te waveguide, and the phase adjustment electrode 5 is formed on the dielectric film 4 such as SiO 2 deposited on a part of the waveguide. The polarizer metal film 7 is deposited on the emission side. The reason for configuring the polarizer only on the output side is that the output light of the semiconductor laser is practically linearly polarized light, and the output of the light wave having the polarization orthogonal to this plane of polarization is 20 dB or less of the output light wave. Furthermore, even if the return light having a polarization orthogonal to the plane of polarization of the emitted light returns to the semiconductor laser, it hardly affects the oscillation characteristics. Finally, the back surface of the GaAs substrate 22 and the p + -AlGaAsP layer 2
The electrode 30 is formed on the electrode 6. From the above, an optical isolator integrated semiconductor laser can be constructed. Although the short wavelength semiconductor laser made of AlGaAsP deposited on the GaAs substrate is used here, the InGaAsP long wavelength semiconductor laser on the InP substrate and the optical isolator can be integrated. In the case of integrating with a distributed feedback semiconductor laser or a Bragg reflection type semiconductor laser, a gap 29 between the semiconductor laser and the optical isolator needs to be provided if the length of the diffraction grating required for light wave feedback is sufficient. In addition, it is possible to prevent a decrease in light intensity due to scattering or reflection on the gap surface. Further, instead of the optical isolator, a semiconductor laser in which an optical circulator is integrated can be constructed by the same procedure. Further, a semiconductor laser integrated optical pickup can be constructed by integrating a photodetector with the waveguide through which the return light is emitted.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明の導波形光アイソレータ及び光サ
ーキュレータは電気光学効果と磁気光学効果の両方を使
用する新しい構成であり、戻り光の偏波面を90゜回転さ
せる動作を行なうことから導波形偏光子あるいは導波形
偏波分離器を一体化して使用することが可能となり、素
子を小形化できる。
The waveguide type optical isolator and the optical circulator of the present invention have a new structure which uses both the electro-optical effect and the magneto-optical effect. It is possible to integrate and use a polarizer or a waveguide type polarization separator, and it is possible to downsize the element.

【0025】さらに、光軸の調整が不必要であり、温度
あるいは衝撃等の環境変動による光軸のずれが生じな
い。
Further, the adjustment of the optical axis is unnecessary, and the optical axis does not shift due to environmental changes such as temperature or shock.

【0026】また、素子長及び電極長が設計した値から
ずれても、印加電界及び印加磁界を調整することにより
通過光の強度をほとんど減衰させることなく戻り光を充
分に遮断できるという特長を有する。
Further, even if the element length and the electrode length deviate from the designed values, the return light can be sufficiently blocked by adjusting the applied electric field and the applied magnetic field with almost no attenuation of the intensity of the passing light. ..

【0027】さらに、Cd1-xMnxTe等のII-VI族半導体を
用いることにより半導体レーザとの一体化が可能であ
り、BSOまたはBGOを用いれば誘電体基板上の導波形光偏
向器及び導波形光変調器との一体化が可能であることか
ら、光軸等の調整を必要としない小形で安定な動作を行
なう光アイソレータあるいは光サーキュレータ集積形光
素子を提供できる。
Further, by using a II-VI group semiconductor such as Cd 1-x Mn x Te, it can be integrated with a semiconductor laser. If BSO or BGO is used, a waveguide type optical deflector on a dielectric substrate can be used. Since it can be integrated with the waveguide type optical modulator, it is possible to provide an optical isolator or an optical circulator integrated type optical element which does not require adjustment of the optical axis and can stably operate.

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

【図1】(a)は本発明の実施例における導波形光アイ
ソレータの構成における導波路及び偏光子の配置と電界
の印加方向ならびに偏波面の回転方向を示す斜視図 (b)は本発明の実施例における導波形光アイソレータ
の構成において磁界の印加方向ならびに光ファイバーと
の結合を示す図
FIG. 1A is a perspective view showing the arrangement of a waveguide and a polarizer, the direction of application of an electric field, and the rotation direction of a plane of polarization in the configuration of a waveguide type optical isolator according to an embodiment of the present invention. The figure which shows the application direction of a magnetic field and the coupling | bonding with an optical fiber in the structure of the waveguide type optical isolator in an Example.

【図2】本発明の実施例における導波形光サーキュレー
タの構成図
FIG. 2 is a configuration diagram of a waveguide type optical circulator in an embodiment of the present invention.

【図3】(a)は本発明の実施例に用いたリブ形導波路
の形状を示す図 (b)は本発明の実施例に用いた埋め込み形導波路の形
状を示す図
FIG. 3A is a diagram showing a shape of a rib waveguide used in an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a diagram showing a shape of a buried waveguide used in an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の導波形光アイソレータ集積形半導体レ
ーザの断面図
FIG. 4 is a sectional view of a waveguide type optical isolator integrated semiconductor laser of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 導波路 3 電極 4 絶縁膜 5 電極 6 金属膜 7 金属膜 8 入射光 9 戻り光 10 光ファイバ 11 永久磁石 12 偏波分離器 13 偏波分離器 14 金属膜 15 端子1 16 端子2 17 端子3 18 端子4 19 導波層膜 20 リブ部 21 拡散領域 22 GaAs基板 23 n-AlGaAsP層 24 n--AlGaAsPの活性層 25 p-AlGaAsP層 26 p+-AlGaAsP層 27 MnTe膜 28 Cd1-xMnxTe膜 29 隙間 30 電極1 substrate 2 waveguide 3 electrode 4 insulating film 5 electrode 6 metal film 7 metal film 8 incident light 9 return light 10 optical fiber 11 permanent magnet 12 polarization separator 13 polarization separator 14 metal film 15 terminal 1 16 terminal 2 17 Terminal 3 18 Terminal 4 19 Waveguide layer film 20 Rib 21 Diffusion region 22 GaAs substrate 23 n-AlGaAsP layer 24 n -- AlGaAsP active layer 25 p-AlGaAsP layer 26 p + -AlGaAsP layer 27 MnTe film 28 Cd 1- x Mn x Te film 29 Gap 30 Electrode

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電気光学効果及び磁気光学効果の両方を有
する材料を用いて、前記電気光学効果と前記磁気光学効
果の両方を使用して構成した導波形偏波回転素子と、少
なくとも一つの導波形偏光子を具備することを特徴とす
る導波形光アイソレータ。
1. A waveguide type polarization rotation element configured by using both the electro-optic effect and the magneto-optic effect by using a material having both the electro-optic effect and the magneto-optic effect, and at least one conductor. A waveguide type optical isolator comprising a corrugated polarizer.
【請求項2】導波形偏波回転素子を、II-VI族化合物半
導体あるいは前記半導体のII族元素をマンガンで一部あ
るいは全て置換した閃亜鉛鉱形半導体の(111)面内
に[112]軸に沿って導波路を形成し、磁界を前記
[112]軸方向に印加し、かつ電界を[110]軸方
向及び[111]軸方向に印加して構成したことを特徴
とする請求項1記載の導波形光アイソレータ。
2. A waveguide type polarization rotator is provided on a (111) plane of a zinc-blende semiconductor in which a group II-VI compound semiconductor or a group II element of the semiconductor is partially or entirely replaced by manganese [112]. A waveguide is formed along the axis, a magnetic field is applied in the [112] axis direction, and an electric field is applied in the [110] axis direction and the [111] axis direction. The waveguide type optical isolator described.
【請求項3】導波形偏波回転素子と導波形偏光子を、Cd
をMnで一部あるいは全て置換したp形Cd1-xMnxTe(ただ
し0≦x≦1とする)表面からInを拡散して形成される光
導波路を用いて構成したことを特徴とする請求項1また
は2記載の導波形光アイソレータ。
3. A waveguide type polarization rotator and a waveguide type polarizer are provided as Cd.
Characterized in that an optical waveguide formed by diffusing In from a p-type Cd 1-x Mn x Te (where 0 ≦ x ≦ 1) surface in which is partially or wholly replaced by Mn is used The waveguide type optical isolator according to claim 1.
【請求項4】電気光学効果及び磁気光学効果の両方を有
する材料を用いて、前記電気光学効果と前記磁気光学効
果の両方を使用して構成した導波形偏波回転素子と、2
つの導波形偏波分離器を具備し、前記2つの導波形偏波
分離器間に前記導波形偏波回転素子を介設した構成であ
ることを特徴とする導波形光サーキュレータ。
4. A waveguide type polarization rotator comprising a material having both an electro-optical effect and a magneto-optical effect and using both the electro-optical effect and the magneto-optical effect, and 2.
A waveguide-type optical circulator comprising: two waveguide-type polarization splitters, wherein the waveguide-type polarization rotation element is interposed between the two waveguide-type polarization splitters.
【請求項5】導波形偏波回転素子を、II-VI族化合物半
導体あるいは前記半導体のII族元素をマンガンで一部あ
るいは全て置換した閃亜鉛鉱形半導体の(111)面内
に[112]軸に沿って導波路を形成し、磁界を前記
[112]軸方向に印加し、かつ電界を[110]軸方
向及び[111]軸方向に印加して構成したことを特徴
とする請求項4記載の導波形光サーキュレータ。
5. A waveguide type polarization rotator is provided in the (111) plane of a zinc-blende semiconductor in which a group II-VI compound semiconductor or a group II element of the semiconductor is partially or entirely replaced by manganese [112]. The waveguide is formed along the axis, a magnetic field is applied in the [112] axis direction, and an electric field is applied in the [110] axis direction and the [111] axis direction. The waveguide type optical circulator described.
【請求項6】導波形偏波回転素子と導波形偏波分離器
を、CdをMnで一部あるいは全て置換したp形Cd1-xMnxTe
(ただし0≦x≦1とする)表面からInを拡散して形成さ
れる光導波路を用いて構成したことを特徴とする請求項
4または5記載の導波形光サーキュレータ。
6. A p-type Cd 1-x Mn x Te in which Cd is partially or entirely replaced by Mn in the waveguide type polarization rotator and the waveguide type polarization separator.
The waveguide type optical circulator according to claim 4 or 5, wherein an optical waveguide formed by diffusing In from a surface (where 0≤x≤1) is used.
【請求項7】GaAsあるいはInP基板上に、III族元素の少
なくとも一つとV族元素の少なくとも一つからなる半導
体レーザと、請求項1〜3のいずれかに記載の導波形光
アイソレータまたは請求項4〜6のいずれかに記載の導
波形光サーキュレータを集積化した半導体レーザ装置。
7. A waveguide type optical isolator according to any one of claims 1 to 3, and a semiconductor laser comprising at least one group III element and at least one group V element on a GaAs or InP substrate. A semiconductor laser device in which the waveguide type optical circulator according to any one of 4 to 6 is integrated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1994015243A1 (en) * 1992-12-22 1994-07-07 Telstra Corporation Limited An optical isolator
EP0686867A1 (en) * 1994-06-09 1995-12-13 CeramOptec GmbH All fiber in-line optical isolator
WO2012062005A1 (en) * 2010-11-12 2012-05-18 深圳大学 Photonic crystal magneto-optical circulator and manufacturing method thereof

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