KR100738802B1 - Magneto-optic device employing magnetic flux concentration structure and method for preferential saturation magnetization of the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 자속 집속 증대 효과를 설명하기 위한 참고도.1 is a reference diagram for explaining the effect of increasing the focusing flux.
도 2는 본 발명에 따른 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자의 단면도. 2 is a cross-sectional view of a magneto-optical device having a flux focusing structure according to the present invention.
도 3은 광의 진행 방향과 자기장 방향의 종방향 배열을 설명하기 위한 참고도.3 is a reference diagram for explaining a longitudinal arrangement of a traveling direction and a magnetic field direction of light.
도 4는 광의 진행 방향과 자기장 방향의 횡방향 배열을 설명하기 위한 참고도.4 is a reference diagram for explaining a transverse arrangement of a traveling direction and a magnetic field direction of light.
도 5는 종방향 배열(longitudinal configuration)에서의 자기 광학 도파로층의 선택적 포화 자화 방법을 설명하기 위한 참고도.5 is a reference diagram for explaining a method of selective saturation magnetization of a magneto-optical waveguide layer in a longitudinal configuration.
도 6은 횡방향 배열(equatorial configuration)에서의 자기 광학 도파로층의 선택적 포화 자화 방법을 설명하기 위한 참고도. FIG. 6 is a reference diagram for explaining a method of selective saturation magnetization of a magneto-optical waveguide layer in an lateral configuration. FIG.
본 발명은 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자 및 자기 광학 소자의 선택적 포화 자화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자속 집속 증대 구조를 적용함으로써 자기 광학 도파로층의 특정 영역을 선택적으로 포화 자화시킬 수 있는 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자 및 자기 광학 소자의 선택적 포화 자화 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a magneto-optical device having a magnetic flux focusing structure and a selective saturation magnetization method of the magneto-optical device. More particularly, by applying the magnetic flux focusing structure, it is possible to selectively saturate a specific region of the magneto-optical waveguide layer. The present invention relates to a magneto-optical device having a magnetic flux focusing structure and a selective saturation magnetization method of the magneto-optical device.
최근의 광통신 시스템의 급격한 발전은 다양한 광 구성요소들의 집적화를 필요로 하고 있으며, 이를 구현하기 위한 많은 시도들이 이루어지고 있다. 특히, 광 집적화를 구현하기 위하여 광원으로 사용되는 반도체 레이저, 광 증폭기 및 광 변조기 등과 같은 광 신호처리를 위해 사용되는 소자들의 안정성을 위하여 자기 광학적 특성을 이용하는 아이솔레이터(Isolator), 써큘레이터(Circulator) 등의 필요성이 점증되고 있다. The recent rapid development of optical communication systems requires the integration of various optical components, and many attempts have been made to implement them. In particular, isolators and circulators that utilize magneto-optical properties for the stability of devices used for optical signal processing, such as semiconductor lasers, optical amplifiers, and optical modulators, which are used as light sources to implement optical integration. The need for this is increasing.
한편, 이러한 자기 광학 특성을 이용하는 소자들은 엄밀하게 벌크 구성 요소들로서 집적화된 형태로 쓸 수 없는 광 구성요소들이므로, 광의 진행 방향에 따라 광학적 성질이 변화하는 비가역적 효과(Non-reciprocal effect)를 이용한 도파로형 집적 소자들에 대한 새로운 대안의 제시와 그 구현을 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. On the other hand, since the elements using these magneto-optical characteristics are optical components that are not strictly usable as integrated bulk components, the non-reciprocal effect that optical properties change according to the light propagation direction is used. There is an active research on the proposal of new alternatives to waveguide integrated devices and their implementation.
집적화를 이루기 위해서는, 자기 광학적 효과를 극대화시켜 소자의 크기를 최소화할 수 있는 비가역적 위상 변위기((Non-reciprocal phase shifter)의 자기 광학 도파로층의 포화 자화가 필수적이며 또한, 높은 자장을 인가하는 방법보다는 작은 자장을 이용하여 효율적으로 자기 광학 도파로층을 자화시킬 수 있는 방법의 개발이 필수적이라 할 수 있다. In order to achieve the integration, the saturation magnetization of the magneto-optical waveguide layer of the non-reciprocal phase shifter (Non-reciprocal phase shifter), which maximizes the magneto-optical effect and minimizes the size of the device, is essential. It is essential to develop a method for efficiently magnetizing a magneto-optical waveguide layer using a small magnetic field rather than the method.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위해 안출한 것으로서, 자속 집속 증대 구조를 적용함으로써 자기 광학 도파로층의 특정 영역을 선택적으로 포화 자화시킬 수 있는 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자 및 자기 광학 소자의 선택적 포화 자화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to meet the above requirements, and includes a magneto-optical device and a magneto-optical device having a magnetic flux focusing structure capable of selectively saturating a specific region of the magneto-optical waveguide layer by applying a magnetic flux focusing structure. An object of the present invention is to provide a selective saturation magnetization method of.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자는 자기장 인가층과 자기 광학 도파로층이 순차적으로 적층된 구조를 갖으며, 상기 자기 광학 도파로층은 중앙 부위가 여타 부위에 비해 상대적으로 상부로 돌출된 형태를 갖는 릿지(ridge)형 구조이며, 상기 자기 광학 도파로층 중앙 부위의 하부에 구비되는 자기장 인가층의 두께가 여타 부위의 자기장 인가층의 두께보다 작은 것을 특징으로 한다. A magneto-optical device having a flux focusing structure according to the present invention for achieving the above object has a structure in which a magnetic field applying layer and a magneto optical waveguide layer are sequentially stacked, the magneto optical waveguide layer is the other part of the center portion It is a ridge type structure having a relatively protruding shape compared to the above, and the thickness of the magnetic field applying layer provided below the center portion of the magneto-optical waveguide layer is smaller than the thickness of the magnetic field applying layer in other portions. do.
바람직하게는, 상기 자기장 인가층의 중앙 부위의 두께는 여타 부위의 두께의 20∼80%이다. Preferably, the thickness of the central portion of the magnetic field applying layer is 20 to 80% of the thickness of the other portions.
바람직하게는, 상기 자기장 인가층은 자화 안정층, 비자석층, 자석층이 순차 적으로 적층된 구조를 갖으며, 상기 자석층의 중앙 부위의 두께가 여타 부위의 자석층의 두께보다 작다. Preferably, the magnetic field applying layer has a structure in which a magnetization stable layer, a non-magnetic layer, and a magnet layer are sequentially stacked, and the thickness of the center portion of the magnet layer is smaller than the thickness of the magnet layer of other portions.
바람직하게는, 상기 비자석층은 Ru 이다. Preferably, the non-magnetic layer is Ru.
바람직하게는, 상기 자화 안정층 및 자석층은 CoPtCrTa, CoPtCrB 중 어느 하나로 이루어진다. Preferably, the magnetization stable layer and the magnet layer is made of any one of CoPtCrTa, CoPtCrB.
또한, 본 발명에 따른 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자는 제 1 자기 광학 소자와 제 2 자기 광학 소자로 구성되며, 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자는 각각 자기장 인가층과 자기 광학 도파로층이 순차적으로 적층된 구조를 갖으며, 상기 제 1 자기 광학 소자의 자기장 인가층은, 중앙 부위의 두께가 여타 부위의 두께보다 작도록 설계되며, 상기 제 2 자기 광학 소자의 자기장 인가층은 단면의 두께가 일정하여, 상기 제 1 자기 광학 소자의 자기 광학 도파로층이 포화 자화되는 임계 자기장값이 상기 제 2 자기 광학 소자의 자기 광학 도파로층이 포화 자화되는 임계 자기장값보다 작은 것을 다른 기술적 특징으로 한다.In addition, the magneto-optical device having a magnetic flux focusing structure according to the present invention includes a first magneto-optical device and a second magneto-optical device, and the first and second magneto-optical devices each include a magnetic field applying layer and a magneto-optical waveguide layer. The magnetic field applying layer of the first magneto-optical element is designed such that the thickness of the center portion is smaller than that of other portions, and the magnetic field applying layer of the second magneto-optical element has a cross-sectional structure. Another technical feature is that the thickness is constant so that the critical magnetic field value at which the magneto-optical waveguide layer of the first magneto-optical element is saturated magnetization is smaller than the critical magnetic field value at which the magneto-optical waveguide layer of the second magneto-optical device is saturated magnetization. .
바람직하게는, 상기 제 1 자기 광학 소자의 자기장 인가층의 여타 부위의 두께와 상기 제 2 자기 광학 소자의 자기장 인가층의 두께는 동일하다. Preferably, the thickness of the other part of the magnetic field applying layer of the first magneto-optical element and the thickness of the magnetic field applying layer of the second magneto-optical element are the same.
바람직하게는, 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자는 기판 상에 형성되며, 상기 기판 상에는 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자의 자기장 인가층과 물리적으로 접촉하는 자기장 전달층이 더 구비된다. Preferably, the first and second magneto-optical elements are formed on a substrate, and the magnetic field transfer layer is further provided on the substrate to be in physical contact with the magnetic field applying layers of the first and second magneto-optical elements.
바람직하게는, 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자는 기판 상에 형성되며, 상기 기판 상에는 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자의 길이 방향으로 자기장 전달층 이 더 구비되고, 상기 자기장 전달층은 상기 제 1 자기 광학 소자의 자기장 인가층과 물리적으로 접촉한다. Preferably, the first and second magneto-optical elements are formed on a substrate, and a magnetic field transfer layer is further provided on the substrate in the longitudinal direction of the first and second magneto-optical elements, and the magnetic field transfer layer is It is in physical contact with the magnetic field applying layer of the first magneto-optical element.
본 발명에 따른 자기 광학 소자의 선택적 포화 자화 방법은 상기 제 1 자기 광학 소자의 자기 광학 도파로층이 포화 자화되는 임계 자기장보다는 크고 상기 제 2 자기 광학 소자의 자기 광학 도파로층이 포화 자화되는 임계 자기장보다는 작은 크기의 자기장은 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자의 자기장 인가층에 인가하여, 상기 제 1 자기 광학 소자의 자기 광학 도파로층만 선택적으로 포화 자화시키는 것을 특징으로 한다. The selective saturation magnetization method of the magneto-optical device according to the present invention is larger than the critical magnetic field in which the magneto-optical waveguide layer of the first magneto-optical device is saturated magnetization, and is larger than the critical magnetic field in which the magneto-optical waveguide layer of the second magneto-optical device is saturated magnetization. The small magnetic field is applied to the magnetic field applying layers of the first and second magneto-optical elements, so that only the magneto-optical waveguide layer of the first magneto-optical element is selectively saturated.
바람직하게는, 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자의 자기장 인가층에 인가되는 자기장 방향은 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자의 자기 광학 도파로층을 통과하는 광의 진행 방향에 평행하거나 직각이다. Preferably, the magnetic field direction applied to the magnetic field applying layers of the first and second magneto-optical elements is parallel or perpendicular to the traveling direction of light passing through the magneto-optical waveguide layers of the first and second magneto-optical elements.
본 발명의 특징에 따르면, 자속 집속 증대 구조를 적용하여 상대적으로 작은 자기장을 통해서도 자기 광학 도파로층을 포화 자화시킬 수 있게 되며, 이와 같은 원리를 이용하여 자기 광학 도파로층의 특정 영역만을 선택적으로 포화 자화시킬 수 있게 된다. According to a feature of the present invention, by applying a magnetic flux focusing structure, the magneto-optical waveguide layer can be saturated by a relatively small magnetic field, and using this principle, only a specific region of the magneto-optical waveguide layer can be selectively saturated. You can do it.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 자속 집속 증대 효과를 설명하기 위한 참고도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자의 단면도이다. Hereinafter, an embodiment of a magneto-optical device having a flux focusing structure according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a reference diagram for explaining an effect of increasing the flux focus, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a magneto-optical device having a flux focusing structure according to the present invention.
먼저, 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자는 크게 자기장 인가층(210), 자기 광학 도파로층(220) 및 보호층(230)의 조합으로 이루어진다. 상기 자기장 인가층(210)은 도면에 도시하지 않았지만 단결정 실리콘 기판 상에 형성될 수 있으며, 상기 자기 광학 도파로층(220) 및 보호층(230)은 상기 자기장 인가층(210) 상에 순차적으로 적층된다. First, as shown in FIG. 2, the magneto-optical device having the flux focusing structure according to the present invention is composed of a combination of a magnetic
상기 자기장 인가층(210)은 상기 자기 광학 도파로층(220)을 자화시키는 역할을 수행하는 것으로서, 세부적으로 자화 안정층(211), 비자석층(212) 및 자석층(213)이 순차적으로 적층된 구조로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 자화 안정층(211) 및 자석층(213)은 자성 재료로 이루어지며 구체적으로, CoPtCrTa, CoPtCrB 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 또한, 상기 비자석층(212)은 비자성 재료로 이루어지며, Ru 로 구성될 수 있다. The magnetic
한편, 본 발명의 목적에 기술한 바와 같이 본 발명에 따른 자기 광학 소자는 자속 집속 증대 구조를 갖는 것을 핵심 특징으로 한다. 이러한 자속 집속 증대 구조를 구현하기 위해 다음과 같은 원리를 이용한다. On the other hand, as described in the object of the present invention, the magneto-optical device according to the present invention is characterized by having a magnetic flux focusing structure. The following principle is used to implement the flux focusing structure.
자속(magnetic flux, Φ B )이라 함은 물체 내의 어떤 면을 통과하는 자기유도선의 수를 일컫는 것으로서, 아래의 <수학식 1>에 나타낸 바와 같이 자속 밀도(B)와 단면적(A)의 곱으로 표현할 수 있다. Magnetic flux ( Φ B ) refers to the number of magnetic induction lines passing through a certain surface in an object. I can express it.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이 자속의 흐름 방향으로 다양한 단면적을 갖는 물체에 일정한 자속이 통과하게 되면, 단면적이 작아질수록 해당 단면적의 자속 밀도 즉, 자기장은 상대적으로 커지게 되고 단면적이 커질수록 해당 단면적의 자기장은 작아지게 된다(수학식 2 참조). Meanwhile, as shown in FIG. 1, when a constant magnetic flux passes through an object having various cross-sectional areas in the flow direction of the magnetic flux, as the cross-sectional area decreases, the magnetic flux density of the cross-sectional area, that is, the magnetic field becomes relatively large and the cross-sectional area increases. The magnetic field of the cross-sectional area becomes small (see Equation 2).
본 발명에 따른 자기 광학 소자는 상기와 같이 단면적이 작아질수록 자기장이 커지는 원리를 이용하며, 이와 같은 원리를 구현하기 위해 도 1에 도시한 바와 같은 자석층(213)의 단면 구조를 제안한다. The magneto-optical device according to the present invention uses the principle that the magnetic field becomes larger as the cross-sectional area is smaller as described above, and proposes a cross-sectional structure of the
구체적으로, 본 발명에 따른 자기 광학 소자는 자기 광학 도파로층의 중앙 부위가 여타 부위에 비해 상대적으로 상부로 돌출된 형태를 갖는 릿지(ridge)형 구조를 갖는데, 상기 자기 광학 도파로층의 중앙 부위의 하부에 구비되어 있는 자석층의 단면적을 여타 부위(이하에서는 '양측 부위'라 명명하기로 한다)의 단면적보다 작도록 설계하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 상기 자석층에 작은 자기장을 인가하더라도 상기 자석층의 중앙 부위에는 상대적으로 작은 단면적으로 인해 자석층의 다른 부위에 비해 상대적으로 큰 자기장이 인가될 수 있게 되고, 궁극적으로 상기 자기 광학 도파로층이 포화 자화될 수 있게 된다. 상기 자석층(213)의 중앙 부위의 두께(t1)는 양측 부위의 두께(t2)의 20∼80%가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. Specifically, the magneto-optical device according to the present invention has a ridge type structure in which a central portion of the magneto-optical waveguide layer protrudes relatively upward compared to other portions, and has a ridge-type structure. The cross-sectional area of the magnet layer provided in the lower portion is characterized in that it is designed to be smaller than the cross-sectional area of the other portion (hereinafter referred to as "side portion"). Accordingly, even when a small magnetic field is applied to the magnet layer, a relatively large magnetic field can be applied to the central portion of the magnet layer due to the relatively small cross-sectional area, and ultimately the magneto-optical waveguide layer. This saturation magnetization becomes possible. The thickness t 1 of the center portion of the
한편, 자기 광학 소자에 입사되는 광의 진행 방향과 자기 광학 소자의 자기 광학 도파로층에 인가되는 자기장 방향의 배열에 따라 광학적 성질이 다양하게 변화된다. 광 아이솔레이터 및 광 써큘레이터 등의 광학 소자는 이러한 광학적 성질의 변화 예를 들어, 비가역적 위상 변위(Non-reciprocal phase shift), 모드 변환(mode conversion) 등을 이용한다. On the other hand, the optical properties vary according to the arrangement of the traveling direction of the light incident on the magneto-optical element and the magnetic field direction applied to the magneto-optical waveguide layer of the magneto-optical element. Optical devices, such as optical isolators and optical circulators, utilize such variations in optical properties, such as non-reciprocal phase shift, mode conversion, and the like.
상기 광의 진행 방향과 자기장 방향의 배열은 크게 종방향 배열(longitudinal configuration)과 횡방향 배열(equatorial configuration)로 구분될 수 있다. 상기 종방향 배열은 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이 광의 진행 방향과 자기장 방향이 평행한 배열을 일컬으며, 상기 횡방향 배열은 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 광의 진행 방향과 자기장 방향이 서로 수직을 이루는 배열을 의미한다. The arrangement of the light propagation direction and the magnetic field direction may be largely divided into a longitudinal configuration and a transverse arrangement. The longitudinal arrangement refers to an arrangement in which the traveling direction of the light and the magnetic field direction are parallel as shown in FIGS. 3A and 3B, and the transverse arrangement refers to the traveling and magnetic field directions of the light as shown in FIGS. 4A and 4B. This means an array perpendicular to each other.
상기 종방향 배열은 입사광의 편광 회전을 가능하게 할 수 있으며, 이 때의 편광 회전각은 자화된 자화 영역의 길이에 비례한다. 상기 자화 영역의 길이를 선택적으로 조절하여 편광 회전각을 조절할 수 있게 되며 이에 따라, 패러데이 회전자(Faraday rotator)를 구현할 수 있게 된다. The longitudinal arrangement may enable polarization rotation of incident light, wherein the polarization rotation angle is proportional to the length of the magnetized magnetization region. By selectively adjusting the length of the magnetization region, the polarization rotation angle can be adjusted, thereby implementing a Faraday rotator.
상기 횡방향 배열은 입사광의 수직 모드의 비가역적 위상 변위 현상을 일으키는 특성을 갖음에 따라, 자화 영역을 선택적으로 조절하여 출력되는 광의 세기를 조절할 수 있게 된다. The lateral arrangement has a characteristic of causing an irreversible phase shift phenomenon in the vertical mode of incident light, so that the intensity of the output light can be adjusted by selectively adjusting the magnetization region.
상기 종방향 배열 및 횡방향 배열에 있어서, 비가역적 위상 변위 및 모드 변환과 같은 특정의 광학적 성질을 유도하기 위해서는 자기 광학 도파로층의 특정 영역을 선택적으로 포화 자화시키는 것이 필수적이라 할 수 있다. In the longitudinal and transverse arrangements, it may be necessary to selectively saturate magnetize specific regions of the magneto-optical waveguide layer in order to induce specific optical properties such as irreversible phase shift and mode conversion.
본 발명에 따른 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자는 궁극적으로 상기와 같은 자기 광학 도파로층의 선택적 포화 자화에 적용하기 위한 것이며, 이를 통해 광 아이솔레이터, 광 써큘레이터 등의 광학 소자를 정밀하게 구현할 수 있게 된다. 이하에서는, 본 발명에 따른 자기 광학 소자를 적용하여 선택적 포화 자화를 구현하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 5는 종방향 배열(longitudinal configuration)에서의 자기 광학 도파로층의 선택적 포화 자화 방법을 설명하기 위한 참고도이고, 도 6은 횡방향 배열(equatorial configuration)에서의 자기 광학 도파로층의 선택적 포화 자화 방법을 설명하기 위한 참고도이다. The magneto-optical device having the flux focusing structure according to the present invention is ultimately applied to the selective saturation magnetization of the magneto-optical waveguide layer, and through this, optical devices such as an optical isolator and an optical circulator can be precisely implemented. Will be. Hereinafter, a method of implementing selective saturation magnetization by applying the magneto-optical device according to the present invention will be described. 5 is a reference diagram illustrating a selective saturation magnetization method of the magneto-optical waveguide layer in the longitudinal configuration, and FIG. 6 is a selective saturation magnetization method of the magneto-optical waveguide layer in the lateral configuration. It is a reference diagram for explaining this.
먼저, 종방향 배열에서의 자기 광학 도파로층의 선택적 포화 자화 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 5에 도시한 바와 같이 기판 상에 자기 광학 소자가 배치되어 있다. 상기 자기 광학 소자는 제 1 자기 광학 소자(300)와 제 2 자기 광학 소자(400)로 구분되며, 상기 제 1 자기 광학 소자(300)는 본 발명에 따른 자기 광학 소자의 구조 즉, 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자이며 상기 제 2 자기 광학 소자(400)는 자속 집속 증대 구조를 갖지 않는 종래의 일반적인 자기 광학 소자이다. First, the selective saturation magnetization method of the magneto-optical waveguide layer in the longitudinal arrangement will be described. As shown in FIG. 5, the magneto-optical element is disposed on the substrate. The magneto-optical device is divided into a first magneto-
상기 제 2 자기 광학 소자(400)는 상기 제 1 자기 광학 소자(300)와 마찬가 지로 자기장 인가층(410), 자기 광학 도파로층(420), 보호층(430)이 순차적으로 적층된 구조를 갖으며, 또한 상기 자기장 인가층(410)은 자화 안정층(411), 비자석층(412), 자석층(413)의 조합으로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 제 1 자기 광학 소자(300)의 자석층(313)이 중앙 부위가 양측 부위에 비해 자석층의 두께가 작은 이른바, 자속 집속 증대 구조를 갖는데 반해, 상기 제 2 자기 광학 소자(400)의 자석층(413)은 중앙 부위 및 양측 부위의 자석층 두께가 일정한 구조를 갖는다. Like the first magneto-
상기 제 1 자기 광학 소자(300)는 자속 집속 증대 구조를 갖음에 따라, 상기 제 2 자기 광학 소자(400)에 비해 상대적으로 작은 자기장이 인가되더라도 상기 자기 광학 도파로층(320)이 쉽게 포화 자화될 수 있게 된다. As the first magneto-
한편, 상기 기판(501) 상에는 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자(300)(400)의 자기장 인가층(310)(410)에 자기장을 전달하는 자기장 전달층(502)이 형성되어 있다. 상기 자기장 전달층(502)은 투자율이 큰 금속성 비자성물질 예를 들어, 구리(Cu) 등으로 이루어질 수 있다. On the other hand, a magnetic
이상과 같은 구조에서, 종방향 배열에서의 자기 광학 도파로층의 선택적 포화 자화는 다음과 같은 과정을 통해 이루어진다. 먼저, 광은 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자(300)(400)의 길이 방향으로 입사되며, 자기장은 상기 광의 진행 방향과 평행한 방향으로 인가되는 것이 전제된다. In the above structure, the selective saturation magnetization of the magneto-optical waveguide layer in the longitudinal arrangement is performed through the following process. First, light is incident in the longitudinal direction of the first and second magneto-
자기 광학 도파로층의 선택적 포화 자화라 함은 상기 제 1 자기 광학 소자(300)와 제 2 자기 광학 소자(400) 중 상기 제 1 자기 광학 소자(300)의 자기 광학 도파로층(320)만 포화 자화시키는 것을 의미한다. Selective saturation magnetization of the magneto-optical waveguide layer refers to the saturation magnetization of only the magneto-
전술한 바와 같이, 상기 제 1 자기 광학 소자(300)의 자기 광학 도파로층(320)은 상기 제 2 자기 광학 소자(400)의 자기 광학 도파로층(420)에 비해 상대적으로 작은 자기장으로도 포화 자화된다. 이는 상기 제 1 자기 광학 소자(300)의 자기 광학 도파로층(320)이 자속 집속 증대 구조를 갖고 있기 때문이다. 따라서, 상기 제 1 자기 광학 소자(300)의 자기 광학 도파로층(320)을 포화 자화시키는 임계 자기장은 상기 제 2 자기 광학 소자(400)의 자기 광학 도파로층(420)을 포화 자화시키는 임계 자기장보다 작게 된다. As described above, the magneto-
이로 인해, 상기 자기장 전달층(502)을 통해 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자(300)(400)의 자기장 인가층(310)(410)에 동일한 값의 자기장을 인가하더라도 상기 제 2 자기 광학 소자(400)의 자기 광학 도파로층(420)은 포화 자화되지 않고 상기 제 1 자기 광학 소자(300)의 자기 광학 도파로층(320)만 포화 자화될 수 있다. 즉, 상기 제 1 자기 광학 소자(300)의 자기 광학 도파로층(320)을 포화 자화시키는 임계 자기장에 상응하는 크기의 자기장을 인가하게 되면 상기 제 1 자기 광학 소자(300)의 자기 광학 도파로층(320)만 포화 자화될 수 있다. As a result, even when the same magnetic field is applied to the magnetic
이와 같은, 자기 광학 도파로층의 선택적 포화 자화를 통해 자기 광학 도파로층의 특정 영역에서 비가역적 효과(Non-reciprocal effect) 등과 같은 광학적 효과를 선택적으로 구현할 수 있게 된다. Through such selective saturation magnetization of the magneto-optical waveguide layer, it is possible to selectively implement optical effects such as a non-reciprocal effect in a specific region of the magneto-optical waveguide layer.
한편, 횡방향 배열(equatorial configuration)에서의 자기 광학 도파로층의 선택적 포화 자화 방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 6에 도시한 바와 같이 종방향 배열에서와 마찬가지로 기판(501) 상에 제 1 및 제 2 자기 광학 소 자(300)(400)로 구성되는 자기 광학 소자가 배치되며, 상기 제 1 자기 광학 소자는 자속 집속 증대 구조를 갖고, 상기 제 2 자기 광학 소자는 자속 집속 증대 구조를 갖지 않는다. On the other hand, the selective saturation magnetization method of the magneto-optical waveguide layer in the lateral configuration (equatorial configuration) is as follows. First, as shown in FIG. 6, a magneto-optical element composed of first and second magneto-
상기 기판(501) 상에는 자기장 전달층(502)이 형성되어 있는데, 상기 종방향 배열에서와는 달리, 상기 자기장 전달층(502)은 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자(300)(400)의 길이 방향에 직각이 되는 방향으로 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 기판(501) 상의 자기장 전달층(502)은 상기 제 1 자기 광학 소자(300)의 자기장 인가층(310)에만 물리적으로 접촉된다. A magnetic
이상과 같은 구조에서, 횡방향 배열에서의 자기 광학 도파로층의 선택적 포화 자화는 다음과 같은 과정을 통해 이루어진다. 먼저, 광은 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자(300)(400)의 길이 방향으로 입사되며, 자기장은 상기 광의 진행 방향에 수직한 방향으로 인가되는 것이 전제된다. In the above structure, the selective saturation magnetization of the magneto-optical waveguide layer in the transverse direction is performed through the following process. First, light is incident in the longitudinal direction of the first and second magneto-
이와 같은 상태에서, 상기 자기장 전달층(502)에 자기장이 인가되면 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자(300)(400)의 자기장 인가층(310)(410)이 자화되고 최종적으로 상기 제 1 및 제 2 자기 광학 소자(300)(400)의 자기 광학 도파로층(320)(420)이 자화된다. 그런데, 상기 제 1 자기 광학 소자(300)는 자속 집속 증대 구조를 갖고 있음에 따라, 상기 제 1 자기 광학 소자(300)의 자기 광학 도파로층(320)과 제 2 자기 광학 소자(400)의 자기 광학 도파로층(420)을 포화 자화시키는 임계 자기장은 서로 다르게 된다. In this state, when a magnetic field is applied to the magnetic
이에 따라, 상기 제 1 자기 광학 소자(300)의 자기 광학 도파로층(320)을 포 화 자화시키는 임계 자기장에 상응하는 크기의 자기장은 상기 자기장 전달층(502)에 인가하게 되면 상기 제 1 자기 광학 소자(300)의 자기 광학 도파로층(320)만 선택적으로 포화 자화시킬 수 있게 된다. 이와 같은, 자기 광학 도파로층의 선택적 포화 자화를 통해 자기 광학 도파로층의 특정 영역에서 비가역적 효과(Non-reciprocal effect) 등과 같은 광학적 효과를 선택적으로 구현할 수 있게 된다. Accordingly, when the magnetic field having a magnitude corresponding to the critical magnetic field that saturates the magneto-
본 발명에 따른 자속 집속 증대 구조를 갖는 자기 광학 소자 및 자기 광학 소자의 선택적 포화 자화 방법은 다음과 같은 효과가 있다. The magneto-optical device having the flux focusing structure and the selective saturation magnetization method of the magneto-optical device according to the present invention have the following effects.
자속 집속 증대 구조를 적용하여 상대적으로 작은 자기장을 통해서도 자기 광학 도파로층을 포화 자화시킬 수 있게 되며, 이와 같은 원리를 이용하여 자기 광학 도파로층의 특정 영역만을 선택적으로 포화 자화시킬 수 있게 된다. By applying a magnetic flux focusing structure, the magneto-optical waveguide layer can be saturated by a relatively small magnetic field. By using this principle, only a specific region of the magneto-optical waveguide layer can be selectively saturated.
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KR1020060043526A KR100738802B1 (en) | 2006-05-15 | 2006-05-15 | Magneto-optic device employing magnetic flux concentration structure and method for preferential saturation magnetization of the same |
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JPH05196829A (en) * | 1992-01-17 | 1993-08-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Production of garnet waveguide |
JPH07318876A (en) * | 1994-05-19 | 1995-12-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical non-reciprocal circuit |
JP2006065046A (en) | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Shimadzu Corp | Manufacturing method for optical waveguide device and optical waveguide device |
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- 2006-05-15 KR KR1020060043526A patent/KR100738802B1/en not_active IP Right Cessation
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