JPS5977408A - 光アイソレ−タ - Google Patents
光アイソレ−タInfo
- Publication number
- JPS5977408A JPS5977408A JP18743482A JP18743482A JPS5977408A JP S5977408 A JPS5977408 A JP S5977408A JP 18743482 A JP18743482 A JP 18743482A JP 18743482 A JP18743482 A JP 18743482A JP S5977408 A JPS5977408 A JP S5977408A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- optical
- substrate
- magnetic garnet
- optical isolator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/095—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure
- G02F1/0955—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は磁性ガーネット膜を用いた光アイソレータに係
シ、特に偏波面の回転効率を大きくして消光比を大きく
することを目的として、内部歪の効果を減少させる光ア
イソレータの方法及び構造に関する。
シ、特に偏波面の回転効率を大きくして消光比を大きく
することを目的として、内部歪の効果を減少させる光ア
イソレータの方法及び構造に関する。
従来の光アイソレータは鉛ガラスや磁性ガーネット単結
晶をファラデー回転素子として用い、互いの光学軸が４
５度をなす偏光子と検光子の間に挿入した構造をもつ。
晶をファラデー回転素子として用い、互いの光学軸が４
５度をなす偏光子と検光子の間に挿入した構造をもつ。
その周辺を光の伝送方向に磁界を印加するために永久磁
石または電磁石で囲んでいる。しかしながら、鉛ガラス
では、単位磁界当シのファラデー回転率が小さいため、
ファラデー回転素子の長さが５ｃｒｎ程度と長くなった
り、磁性ガーネット単結晶では飽和磁界が高く、数キロ
ガウスにも達するため、大きな永久磁石を必要とした。
石または電磁石で囲んでいる。しかしながら、鉛ガラス
では、単位磁界当シのファラデー回転率が小さいため、
ファラデー回転素子の長さが５ｃｒｎ程度と長くなった
り、磁性ガーネット単結晶では飽和磁界が高く、数キロ
ガウスにも達するため、大きな永久磁石を必要とした。
その解決法として、Ｇ Ｇ Ｇ （Ｇｄ３Ｇａ５０１２
）基板上に液相成長法（ＬＰＥ法）によってＹＩＧ（Ｙ
ｓＦｅｓＯｌｚ）系磁性ガーネットを厚さ約１５０ミク
ロンに成長させ、ファラデー回転素子として用いた光ア
イソレータが提案されている。（昭和５７年度電子通信
学会全国大会講演予稿集、８８２〜８８３）この磁性膜
は、磁化の方向をＧＧＧ基板面内方向、すなわち、光の
進方向と平行に与えることにより飽和磁界を小さく（約
１００ガウス）して永久磁石の大きさを縮少させた事を
特徴とする。しかし、ＬＰＥ法で作製した磁性ガーネッ
ト膜を数十ミクロン以上に厚く成長させるとＧＧＧ基板
と磁性ガーネット膜との間の材料の格子不整合によって
内部歪が発生する。この内部歪は７アラデ一回転角を劣
化させる働きがあり、出力光の偏波面の回転が減少する
。このためＹＩＧ系ガーネット組成を変化させて、例え
ばＧｄを最適量添加させて格子定数を整合させる努力が
払われている。しかしファラデー効果を上げるためＢｉ
をドープした磁性ガーネット膜では格子不整合によって
特に膜厚を厚くすることが難しい。
）基板上に液相成長法（ＬＰＥ法）によってＹＩＧ（Ｙ
ｓＦｅｓＯｌｚ）系磁性ガーネットを厚さ約１５０ミク
ロンに成長させ、ファラデー回転素子として用いた光ア
イソレータが提案されている。（昭和５７年度電子通信
学会全国大会講演予稿集、８８２〜８８３）この磁性膜
は、磁化の方向をＧＧＧ基板面内方向、すなわち、光の
進方向と平行に与えることにより飽和磁界を小さく（約
１００ガウス）して永久磁石の大きさを縮少させた事を
特徴とする。しかし、ＬＰＥ法で作製した磁性ガーネッ
ト膜を数十ミクロン以上に厚く成長させるとＧＧＧ基板
と磁性ガーネット膜との間の材料の格子不整合によって
内部歪が発生する。この内部歪は７アラデ一回転角を劣
化させる働きがあり、出力光の偏波面の回転が減少する
。このためＹＩＧ系ガーネット組成を変化させて、例え
ばＧｄを最適量添加させて格子定数を整合させる努力が
払われている。しかしファラデー効果を上げるためＢｉ
をドープした磁性ガーネット膜では格子不整合によって
特に膜厚を厚くすることが難しい。
本発明の目的は、磁性ガーネット膜の内部歪の影１＃ヲ
小さくシ、偏波面の回転の劣化を防止して光アイソレー
タの消光比を向上させることにある。
小さくシ、偏波面の回転の劣化を防止して光アイソレー
タの消光比を向上させることにある。
上記目的を達成するための本発明の構成は、光導波路の
複屈折Δβの逆数（２π／Δβ）を周期とするくし形電
極を設けることにある。
複屈折Δβの逆数（２π／Δβ）を周期とするくし形電
極を設けることにある。
磁性ガーネット膜に内部歪が存在する時、ファラデー回
転素子には光学軸ｘ、ｙが存在する。この一つの軸、例
えばＸ軸上に平面波を入射する時長さＺのファラデー回
転素子を伝搬した波のＸ＋Ｙ方向の電界、成分は ・・・・・・・・・（１） と与えられる。ここでＦはファラデー回転角、Δβは内
部歪によるＸ軸方向とｙ軸方向の伝搬平面波の伝搬定数
の差である。
転素子には光学軸ｘ、ｙが存在する。この一つの軸、例
えばＸ軸上に平面波を入射する時長さＺのファラデー回
転素子を伝搬した波のＸ＋Ｙ方向の電界、成分は ・・・・・・・・・（１） と与えられる。ここでＦはファラデー回転角、Δβは内
部歪によるＸ軸方向とｙ軸方向の伝搬平面波の伝搬定数
の差である。
光アイソレータにおけるファラデー回転素子は入射直線
偏光を４５度回転させる役割をもつ。
偏光を４５度回転させる役割をもつ。
式（１）かられかるように、ファラデー回転素子に内部
歪がない時（すなわちΔβＺ＝０の時）となシ、出力光
は直線偏光である。しかし、内部歪が存在すると出力光
は直線偏光でなくなシ、楕円偏光になる。ファラデー回
転によって４５度回転させるので、座標（ｘ、ｙ）のか
わシに４５度回転させた座標（Ｘ、Ｙ）を用いた時代（
１）よりＥｘ、ＥＹ方向の電界成分は ・・・・・・・・・（３） となる。式（３）よりＥｘ 、Ｅｙ力方向電力は・・・
・・・・・・（４） となる。ファラデー回転角が４５度の時、内部歪がない
と、ＩＥｘｌ”＝１＋ １Ｅｙｌ”＝０となり完全なア
イソノータ購成になる。しかし、内部歪が存在するとＩ
Ｅｙ１２４０となりアイソレータの消光比が劣化する。
歪がない時（すなわちΔβＺ＝０の時）となシ、出力光
は直線偏光である。しかし、内部歪が存在すると出力光
は直線偏光でなくなシ、楕円偏光になる。ファラデー回
転によって４５度回転させるので、座標（ｘ、ｙ）のか
わシに４５度回転させた座標（Ｘ、Ｙ）を用いた時代（
１）よりＥｘ、ＥＹ方向の電界成分は ・・・・・・・・・（３） となる。式（３）よりＥｘ 、Ｅｙ力方向電力は・・・
・・・・・・（４） となる。ファラデー回転角が４５度の時、内部歪がない
と、ＩＥｘｌ”＝１＋ １Ｅｙｌ”＝０となり完全なア
イソノータ購成になる。しかし、内部歪が存在するとＩ
Ｅｙ１２４０となりアイソレータの消光比が劣化する。
しかし、ファラデー回転角Ｆがπ／Δβの周期で正負に
交番で印加されている時、すなわちＣＯＳ （ΔβＺ）
となっている時には上で述べた消光比の劣化はなくなる
。この場合にはＢｙ力方向電力はｓｉｎ”（Ｆ／２）と
変化しながら偏波面が回転する。
交番で印加されている時、すなわちＣＯＳ （ΔβＺ）
となっている時には上で述べた消光比の劣化はなくなる
。この場合にはＢｙ力方向電力はｓｉｎ”（Ｆ／２）と
変化しながら偏波面が回転する。
このような交番磁界を印加するには、周期が２π／Δβ
であるくし形電極（３ｅｒｐｅｎ４１ｎｅＣｉｒｃｕｉ
ｔ ）を磁性ガーネット膜上にもうけることによって成
立する。また通常磁性ガーネットには磁化方向が互いに
直交するストライプ磁区が存在するため、適当な外部磁
界を印加することによってストライプ磁区幅をπ／Δβ
に変えることが出来交番磁界と同じ効果をもたらす。
であるくし形電極（３ｅｒｐｅｎ４１ｎｅＣｉｒｃｕｉ
ｔ ）を磁性ガーネット膜上にもうけることによって成
立する。また通常磁性ガーネットには磁化方向が互いに
直交するストライプ磁区が存在するため、適当な外部磁
界を印加することによってストライプ磁区幅をπ／Δβ
に変えることが出来交番磁界と同じ効果をもたらす。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図（ａ）は本発明の光アイソレータの側面図であり第１
図（ｂ）は上面より見た図である。ファラデー回転素子
として（１、１、１）Ｇｄ３ＧａｓＯｔｚ基板１上に液
相成長法により ＹａＧａ ｔ＋ ５Ｃａ４Ｆ’ｅｚ５
０１□磁性ガーネツト膜を３．５μｍ厚にもうけた。磁
性ガーネット膜上にイオンミリング装置によシ幅３．５
μｍ１深さ３．５μｍ、長さ４．５簡の導波路２を形成
した。その後、基板上に磁性ガーネットの導波路を有す
試料の上面にスパッタ法によりアモルファスのＺｎ０層
３を約２μｍの厚さに積層させた。よシ明確にするため
、その断面方向の構造を第２図に示した。その両端に偏
光子４、検光子５を互いに光学軸が４５度相対するよう
に配置した。ただし、偏光子４の光学軸は、基板と垂直
方向とした。またその両側に光の集光用レンズ６をもう
けて入射効率を向上させた。本光アイソレータは、さら
に第１図（ｂ）に示すように、くシ形電極７をＺｎＯ膜
３上に形成させた。本実施例に用いた磁性ガーネットの
磁化方向は基板１の面内方向にあり、ファラデー回転角
は３−４９ ｒａｄ／ｍ 、基板との格子定数の不整合
や導波路形成の不完全性等による直交モード間の伝搬定
数差Δβは光の波長１．１５２ ＩＩ ｍ ＯＨｅ −
Ｎ ｅ Ｖ−ザ光の下で２４．５１３ｄ１０ｎであった
。このためくし形電極７０周期′Ｊ＆：２π／Δβ＝２
．５６ｍｍと設定した。
図（ａ）は本発明の光アイソレータの側面図であり第１
図（ｂ）は上面より見た図である。ファラデー回転素子
として（１、１、１）Ｇｄ３ＧａｓＯｔｚ基板１上に液
相成長法により ＹａＧａ ｔ＋ ５Ｃａ４Ｆ’ｅｚ５
０１□磁性ガーネツト膜を３．５μｍ厚にもうけた。磁
性ガーネット膜上にイオンミリング装置によシ幅３．５
μｍ１深さ３．５μｍ、長さ４．５簡の導波路２を形成
した。その後、基板上に磁性ガーネットの導波路を有す
試料の上面にスパッタ法によりアモルファスのＺｎ０層
３を約２μｍの厚さに積層させた。よシ明確にするため
、その断面方向の構造を第２図に示した。その両端に偏
光子４、検光子５を互いに光学軸が４５度相対するよう
に配置した。ただし、偏光子４の光学軸は、基板と垂直
方向とした。またその両側に光の集光用レンズ６をもう
けて入射効率を向上させた。本光アイソレータは、さら
に第１図（ｂ）に示すように、くシ形電極７をＺｎＯ膜
３上に形成させた。本実施例に用いた磁性ガーネットの
磁化方向は基板１の面内方向にあり、ファラデー回転角
は３−４９ ｒａｄ／ｍ 、基板との格子定数の不整合
や導波路形成の不完全性等による直交モード間の伝搬定
数差Δβは光の波長１．１５２ ＩＩ ｍ ＯＨｅ −
Ｎ ｅ Ｖ−ザ光の下で２４．５１３ｄ１０ｎであった
。このためくし形電極７０周期′Ｊ＆：２π／Δβ＝２
．５６ｍｍと設定した。
光源には波長１．１５２μｍのＨｅ −Ｎ ｅレーザ光
を用い、くシ形電極に０．７ Ａの直流電流を流した所
光アイソレータのアイソレーショントシて約２５ｄＢを
得、充分実用的であることがわかった。
を用い、くシ形電極に０．７ Ａの直流電流を流した所
光アイソレータのアイソレーショントシて約２５ｄＢを
得、充分実用的であることがわかった。
本発明によれば、磁性ガーネット導波路中に存在する複
屈折によって、ファラデー回転が実質的に減少すること
を防止できるので、元アイソレータの小形化、高性能化
に大宮な効果が期待できる。
屈折によって、ファラデー回転が実質的に減少すること
を防止できるので、元アイソレータの小形化、高性能化
に大宮な効果が期待できる。
第１図は本発明の光アイソレータの構成図であジ第１図
（ａ）は側面図、第１図（ｂ）は上面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ線断面図である。 １・・・基板、２・・・磁性カーネット導波路、３・・
・クラッド層、４・・・偏光子、５・・・検光子、６・
・・集光レンズ、７・・・電極。 代理人 計理士 薄田利幸
（ａ）は側面図、第１図（ｂ）は上面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ線断面図である。 １・・・基板、２・・・磁性カーネット導波路、３・・
・クラッド層、４・・・偏光子、５・・・検光子、６・
・・集光レンズ、７・・・電極。 代理人 計理士 薄田利幸
Claims (1)
- 基板上に育成した磁性ガーネットからなる光導波路をフ
ァラデー回転子として用い、その両端に光軸が４５度相
対する偏光子、検光子を、偏光子の光学軸が基板に垂直
であるよう設定した導波路形光アイソレータにおいて、
光導波路の複屈折Δβの逆数（２π／Δβ）を周期とす
るくし形電極を設けたことを特徴とする光アイソレータ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18743482A JPS5977408A (ja) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | 光アイソレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18743482A JPS5977408A (ja) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | 光アイソレ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5977408A true JPS5977408A (ja) | 1984-05-02 |
Family
ID=16205986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18743482A Pending JPS5977408A (ja) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | 光アイソレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5977408A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62260121A (ja) * | 1986-05-06 | 1987-11-12 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気光学装置 |
| FR2614999A1 (fr) * | 1987-05-04 | 1988-11-10 | Thomson Csf | Guide d'onde optique bidimensionnel monomode ferrimagnetique, son procede de fabrication, et son utilisation dans un isolateur optique integre |
| JPH03255420A (ja) * | 1990-03-05 | 1991-11-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 自己保持型光スイッチ |
| CN104749706A (zh) * | 2015-03-13 | 2015-07-01 | 华为技术有限公司 | 一种硅光隔离器 |
-
1982
- 1982-10-27 JP JP18743482A patent/JPS5977408A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62260121A (ja) * | 1986-05-06 | 1987-11-12 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気光学装置 |
| FR2614999A1 (fr) * | 1987-05-04 | 1988-11-10 | Thomson Csf | Guide d'onde optique bidimensionnel monomode ferrimagnetique, son procede de fabrication, et son utilisation dans un isolateur optique integre |
| JPH03255420A (ja) * | 1990-03-05 | 1991-11-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 自己保持型光スイッチ |
| CN104749706A (zh) * | 2015-03-13 | 2015-07-01 | 华为技术有限公司 | 一种硅光隔离器 |
| CN104749706B (zh) * | 2015-03-13 | 2017-11-17 | 华为技术有限公司 | 一种硅光隔离器 |
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