JPH07318876A - 光非相反回路 - Google Patents
光非相反回路Info
- Publication number
- JPH07318876A JPH07318876A JP12973494A JP12973494A JPH07318876A JP H07318876 A JPH07318876 A JP H07318876A JP 12973494 A JP12973494 A JP 12973494A JP 12973494 A JP12973494 A JP 12973494A JP H07318876 A JPH07318876 A JP H07318876A
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- Japan
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- film
- optical
- magneto
- yig
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光の進行方向によって位相定数差を示す導波路
構造の光非相反移相器において、その光非相反移相量の
大きな導波路型光非相反移相器を提供する。 【構成】光導波が磁気光学効果を示す磁気光学材料２と
Ｓｉ材料３からなることを最も主要な特徴とする。 【効果】 磁気光学材料とＳｉ膜から光導波路を形成す
ることにより光非相反移相効果の大きな光非相反回路を
実現した。
構造の光非相反移相器において、その光非相反移相量の
大きな導波路型光非相反移相器を提供する。 【構成】光導波が磁気光学効果を示す磁気光学材料２と
Ｓｉ材料３からなることを最も主要な特徴とする。 【効果】 磁気光学材料とＳｉ膜から光導波路を形成す
ることにより光非相反移相効果の大きな光非相反回路を
実現した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信、光計測等に
用いる光非相反回路に関し、特に、光導波路中を導波す
る光の進行方向によって移相量の異なる光非相反移相器
に関するものである。
用いる光非相反回路に関し、特に、光導波路中を導波す
る光の進行方向によって移相量の異なる光非相反移相器
に関するものである。
【０００２】
【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’８８／５Ｖｏｌ．Ｊ７１−
Ｃ Ｎｏ．５ ｐｐ７０２−７０８）を図８に示す。Ｇ
ＧＧ基板５１上に磁気光学膜５２（Ｌａ、Ｇａ置換ＹＩ
Ｇ膜）が形成され、その上にＴｉＯ2膜５３が形成さ
れ、その表面にリブ形導波路５４が形成されている。ｙ
方向に外部磁界５５が印加されると、磁気光学膜５２の
比誘電率は式１のテンソルとなり、導波路中を通るＴＭ
偏波５７、５９の光は位相定数が変化し、前進波５６と
後退波５８とでは位相定数の差を生じる。これが光非相
反移相器を構成し、その量が非相反移相量である。簡単
のためスラブ導波路を仮定すると、座標６０を用いて導
波路の伝搬長で規格化した非相反移相量のφNは式２で
与えられる。
（電子情報通信学会論文誌’８８／５Ｖｏｌ．Ｊ７１−
Ｃ Ｎｏ．５ ｐｐ７０２−７０８）を図８に示す。Ｇ
ＧＧ基板５１上に磁気光学膜５２（Ｌａ、Ｇａ置換ＹＩ
Ｇ膜）が形成され、その上にＴｉＯ2膜５３が形成さ
れ、その表面にリブ形導波路５４が形成されている。ｙ
方向に外部磁界５５が印加されると、磁気光学膜５２の
比誘電率は式１のテンソルとなり、導波路中を通るＴＭ
偏波５７、５９の光は位相定数が変化し、前進波５６と
後退波５８とでは位相定数の差を生じる。これが光非相
反移相器を構成し、その量が非相反移相量である。簡単
のためスラブ導波路を仮定すると、座標６０を用いて導
波路の伝搬長で規格化した非相反移相量のφNは式２で
与えられる。
【０００３】
【式１】
【０００４】ここで、Ｋは非誘電率、ｊは虚数単位、ｎ
fは屈折率、ｆ1は１次の磁気光学効果、Ｍは磁化率であ
る。
fは屈折率、ｆ1は１次の磁気光学効果、Ｍは磁化率であ
る。
【０００５】式２ φN＝２（ｆ1Ｍβｍ0／ωε0ｎf 4）｛ｈy 2（ｄ）−ｈy 2
（Ｏ）｝
（Ｏ）｝
【０００６】ここで、βｍ0は磁化する前の位相定数、
ωは角周波数、ε0は真空の誘電率、ｈy（ｄ）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
y（Ｏ）は下層（基板）との境界における光波のｙ成分
磁界を表わす。ＴｉＯ2膜５３は光波の磁界分布ｈ
y（ｄ）、ｈy（Ｏ）を変化させ、非相反移相量φNを増
大させる働きをする。光波長１．１５２μｍにおいて、
Ｌａ、Ｇａ置換ＹＩＧ（ファラデー回転角２３０ｄｅｇ
／ｃｍ）の膜厚を０．４μｍとしたときのＴｉＯ2の膜
厚に対するφNの依存性を図９に示す。ＴｉＯ2膜厚０．
２６μｍにおいてφNの最大値２．１ｒａｄ／ｃｍ（Ｔ
ｉＯ2膜をつけないときの約２倍）が得られている。し
かしながら、φNの値は小さく、所望の移量を得るため
に導波路長が長くなり、光回路が大きくなる欠点があっ
た。
ωは角周波数、ε0は真空の誘電率、ｈy（ｄ）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
y（Ｏ）は下層（基板）との境界における光波のｙ成分
磁界を表わす。ＴｉＯ2膜５３は光波の磁界分布ｈ
y（ｄ）、ｈy（Ｏ）を変化させ、非相反移相量φNを増
大させる働きをする。光波長１．１５２μｍにおいて、
Ｌａ、Ｇａ置換ＹＩＧ（ファラデー回転角２３０ｄｅｇ
／ｃｍ）の膜厚を０．４μｍとしたときのＴｉＯ2の膜
厚に対するφNの依存性を図９に示す。ＴｉＯ2膜厚０．
２６μｍにおいてφNの最大値２．１ｒａｄ／ｃｍ（Ｔ
ｉＯ2膜をつけないときの約２倍）が得られている。し
かしながら、φNの値は小さく、所望の移量を得るため
に導波路長が長くなり、光回路が大きくなる欠点があっ
た。
【０００７】
【発明の目的】本発明の目的は、光の進行方向によって
位相定数差を示す導波路構造の光非相反移相器におい
て、その光非相反移相量の大きな導波路型光非相反移相
器を提供することにある。
位相定数差を示す導波路構造の光非相反移相器におい
て、その光非相反移相量の大きな導波路型光非相反移相
器を提供することにある。
【０００８】
【発明の特徴と従来技術との差異】本発明は、光導波が
磁気光学効果を示す磁気光学材料とＳｉ材料からなるこ
とを最も主要な特徴とする。従来の技術とは、導波路を
構成する材料が異なる。
磁気光学効果を示す磁気光学材料とＳｉ材料からなるこ
とを最も主要な特徴とする。従来の技術とは、導波路を
構成する材料が異なる。
【０００９】
【実施例１】図１は本発明の第１の実施例を説明する図
であって、１は基板、２は磁気光学膜、３はＳｉ膜、４
はリブ導波路、５は外部磁界、６は前進波、７は前進波
６のＴＭ偏波、８は後進波、９は後進波８のＴＭ偏波で
ある。本構造は磁気光学膜２の上に、非常に大きな屈折
率を有し、しかも、長波長で光を透過するＳｉ膜が形成
され、光は磁気光学膜とＳｉ膜の両方の中を導波する。
であって、１は基板、２は磁気光学膜、３はＳｉ膜、４
はリブ導波路、５は外部磁界、６は前進波、７は前進波
６のＴＭ偏波、８は後進波、９は後進波８のＴＭ偏波で
ある。本構造は磁気光学膜２の上に、非常に大きな屈折
率を有し、しかも、長波長で光を透過するＳｉ膜が形成
され、光は磁気光学膜とＳｉ膜の両方の中を導波する。
【００１０】上述のような磁気光学膜としては、たとえ
ばＹＩＧ、Ｂｉ置換ＹＩＧ、Ｃｅ置換ＹＩＧおよびＬ
ａ，Ｇａ置換ＹＩＧ膜などより選択された１種が使用で
きる。例として、光波長１．１５２μｍにおいて、磁気
光学膜にＬａ，Ｇａ置換ＹＩＧ膜を用いたときの非相反
移相量φNとＳｉ膜厚の関係を図２に示す。φNの最大値
は４ｒａｄ／ｃｍとなり、従来のＴｉＯ2膜を用いたと
きに比べ約２倍の値が得られた。
ばＹＩＧ、Ｂｉ置換ＹＩＧ、Ｃｅ置換ＹＩＧおよびＬ
ａ，Ｇａ置換ＹＩＧ膜などより選択された１種が使用で
きる。例として、光波長１．１５２μｍにおいて、磁気
光学膜にＬａ，Ｇａ置換ＹＩＧ膜を用いたときの非相反
移相量φNとＳｉ膜厚の関係を図２に示す。φNの最大値
は４ｒａｄ／ｃｍとなり、従来のＴｉＯ2膜を用いたと
きに比べ約２倍の値が得られた。
【００１１】また光波長１．５５μｍにおいて、磁気光
学膜に磁気光学効果の大きなＣｅ置換ＹＩＧ膜（ファラ
デー回転角−４８００ｄｅｇ／ｃｍ）を用いたときの非
相反移相量φNとＳｉ膜厚の関係を図３に示す。φNの最
大値は８０ｒａｄ／ｃｍと非常に大きな非相反移相量が
得られた。Ｃｅ置換ＹＩＧ膜とＳｉ膜の組み合わせは非
常に大きな効果をもたらす。
学膜に磁気光学効果の大きなＣｅ置換ＹＩＧ膜（ファラ
デー回転角−４８００ｄｅｇ／ｃｍ）を用いたときの非
相反移相量φNとＳｉ膜厚の関係を図３に示す。φNの最
大値は８０ｒａｄ／ｃｍと非常に大きな非相反移相量が
得られた。Ｃｅ置換ＹＩＧ膜とＳｉ膜の組み合わせは非
常に大きな効果をもたらす。
【００１２】図４に第１の実施例の形成方法を示す。図
４（ａ）に示すようにＧＧＧ（Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12）、カチ
オンドープＧＧＧ、ＮＧＧ（Ｎｄ3Ｇａ5Ｏ12）等の結晶
基板上にＬＰＥ、スパッタ等によりＹＩＧ、Ｂｉ置換Ｙ
ＩＧ、Ｃｅ置換ＹＩＧ等の磁気光学膜１１を形成する。
次に、図４（ｂ）に示すようにその上にスパッタ、ＣＶ
Ｄ等によりａ−Ｓｉ膜またはＳｉ膜３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３をドラ
イエッチングまたはケミカルエッチングを行ない、図４
（ｃ）に示すように所望のパターンのリブ導波路４を形
成し完成する。
４（ａ）に示すようにＧＧＧ（Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12）、カチ
オンドープＧＧＧ、ＮＧＧ（Ｎｄ3Ｇａ5Ｏ12）等の結晶
基板上にＬＰＥ、スパッタ等によりＹＩＧ、Ｂｉ置換Ｙ
ＩＧ、Ｃｅ置換ＹＩＧ等の磁気光学膜１１を形成する。
次に、図４（ｂ）に示すようにその上にスパッタ、ＣＶ
Ｄ等によりａ−Ｓｉ膜またはＳｉ膜３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３をドラ
イエッチングまたはケミカルエッチングを行ない、図４
（ｃ）に示すように所望のパターンのリブ導波路４を形
成し完成する。
【００１３】
【実施例２】図５は本発明の第２の実施例の導波路断面
図である。第１の実施例におけるＳｉ膜３をリブ構造で
はなく矩形構造にした。
図である。第１の実施例におけるＳｉ膜３をリブ構造で
はなく矩形構造にした。
【００１４】
【実施例３】図６は本発明の第３の実施例の導波路断面
図である。第１の実施例における導波路にＳｉＯ2膜、
樹脂等のカバー層１１を形成した構造である。
図である。第１の実施例における導波路にＳｉＯ2膜、
樹脂等のカバー層１１を形成した構造である。
【００１５】
【実施例４】図７は本発明の第４の実施例の導波路断面
図である。磁気光学膜２とＳｉ膜３を矩形構造にしてい
る。さらに、カバー層１１も形成している。
図である。磁気光学膜２とＳｉ膜３を矩形構造にしてい
る。さらに、カバー層１１も形成している。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、磁気光学材料とＳ
ｉ膜から光導波路を形成することにより光非相反移相効
果の大きな光非相反回路を実現した。
ｉ膜から光導波路を形成することにより光非相反移相効
果の大きな光非相反回路を実現した。
【図１】本発明の第１の実施例の構成図。
【図２】本発明の効果を説明する特性図。
【図３】本発明の効果を説明する特性図。
【図４（ａ）】第１の実施例の導波路の形成工程を表わ
す図。
す図。
【図４（ｂ）】第１の実施例の導波路の形成工程を表わ
す図。
す図。
【図４（ｃ）】第１の実施例の導波路の形成工程を表わ
す図。
す図。
【図５】本発明の第２の実施例の導波路の断面図。
【図６】本発明の第３の実施例の導波路の断面図。
【図７】本発明の第４の実施例の導波路の断面図。
【図８】従来の導波路の構成図。
【図９】従来の導波路の特性図。
１ 基板 ２ 磁気光学膜 ３ Ｓｉ膜 ４ リブ導波路 ５ 磁界 ６ 前進波 ７ ＴＭ偏波 ８ 後退波 ９ ＴＭ偏波 １０ 座標 １１ カバー層 ５１ ＧＧＧ基板 ５２ Ｌａ、Ｇａ置換ＹＩＧ膜 ５３ ＴｉＯ2膜 ５４ リブ導波路 ５５ 磁界 ５６ 前進波 ５７ ＴＭ偏波 ５８ 後退波 ５９ ＴＭ偏波 ６０ 座標
Claims (4)
- 【請求項１】少なくともその一部が磁気光学材料とＳｉ
材料とから形成された光導波路からなることを特徴とす
る光非相反回路。 - 【請求項２】前記磁気光学材料がＹＩＧ、Ｂｉ置換ＹＩ
Ｇ、Ｃｅ置換ＹＩＧ膜およびＬａ，Ｇａ置換ＹＩＧ膜よ
り選択された１種であることを特徴とする請求項１記載
の光非相反回路。 - 【請求項３】前記磁気光学材料がＣｅ置換ＹＩＧ膜であ
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光非
相反回路。 - 【請求項４】基板上に磁気光学材料層とＳｉ材料層を形
成することを特徴とする請求項１から請求項３記載のい
ずれかの光非相反回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12973494A JPH07318876A (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 光非相反回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12973494A JPH07318876A (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 光非相反回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07318876A true JPH07318876A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=15016889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12973494A Pending JPH07318876A (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 光非相反回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07318876A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100738802B1 (ko) * | 2006-05-15 | 2007-07-12 | 인하대학교 산학협력단 | 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자 및 자기 광학소자의 선택적 포화 자화 방법 |
| WO2009081488A1 (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-02 | Shibaura Institute Of Technology | 光非相反素子、光非相反素子製造方法 |
| WO2010023738A1 (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-04 | 学校法人芝浦工業大学 | 光非相反素子製造方法及び光非相反素子 |
| US7916982B1 (en) * | 2006-04-12 | 2011-03-29 | Iowa State University Research Foundation | All fiber magneto-optic on-off switch for networking applications |
| US8335407B2 (en) | 2008-02-25 | 2012-12-18 | Shibaura Institute Of Technology | Method for manufacturing optical nonreciprocal element |
| WO2020217896A1 (ja) * | 2019-04-25 | 2020-10-29 | 京セラ株式会社 | 光アイソレータ及び光源装置 |
-
1994
- 1994-05-19 JP JP12973494A patent/JPH07318876A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7916982B1 (en) * | 2006-04-12 | 2011-03-29 | Iowa State University Research Foundation | All fiber magneto-optic on-off switch for networking applications |
| KR100738802B1 (ko) * | 2006-05-15 | 2007-07-12 | 인하대학교 산학협력단 | 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자 및 자기 광학소자의 선택적 포화 자화 방법 |
| WO2009081488A1 (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-02 | Shibaura Institute Of Technology | 光非相反素子、光非相反素子製造方法 |
| US8335407B2 (en) | 2008-02-25 | 2012-12-18 | Shibaura Institute Of Technology | Method for manufacturing optical nonreciprocal element |
| WO2010023738A1 (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-04 | 学校法人芝浦工業大学 | 光非相反素子製造方法及び光非相反素子 |
| JPWO2010023738A1 (ja) * | 2008-08-27 | 2012-01-26 | 学校法人 芝浦工業大学 | 光非相反素子製造方法及び光非相反素子 |
| US8306371B2 (en) | 2008-08-27 | 2012-11-06 | Shibaura Institute Of Technology | Method for manufacturing optical nonreciprocal element, and optical nonreciprocal element |
| WO2020217896A1 (ja) * | 2019-04-25 | 2020-10-29 | 京セラ株式会社 | 光アイソレータ及び光源装置 |
| JP2020181111A (ja) * | 2019-04-25 | 2020-11-05 | 京セラ株式会社 | 光アイソレータ及び光源装置 |
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