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JP2536510B2 - Mode conversion type optical isolator - Google Patents
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JP2536510B2 - Mode conversion type optical isolator - Google Patents

Mode conversion type optical isolator

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JP2536510B2
JP2536510B2 JP5107987A JP5107987A JP2536510B2 JP 2536510 B2 JP2536510 B2 JP 2536510B2 JP 5107987 A JP5107987 A JP 5107987A JP 5107987 A JP5107987 A JP 5107987A JP 2536510 B2 JP2536510 B2 JP 2536510B2
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light
reciprocal
reciprocal portion
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magnetic field
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はモード変換型光アイソレータの改良に関する
ものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement of a mode conversion type optical isolator.

従来技術 光を導くために基板上に設けられた磁性薄膜の一部で
あって光の伝播方向と平行な方向成分の磁界によりファ
ラデー効果に基づく非可逆的モード変換を行う非相反部
と、前記磁性薄膜の一部であって光の伝播方向と直角な
方向の磁界により該非相反部を経た光の可逆的モード変
換を行う相反部とを備え、前記伝播方向に従って前記非
相反部および相反部を順次通過した順方向の光がその相
反部の外部において反射され、この反射光が順方向の光
と反対向きに相反部および非相反部を再び通過したとき
に、その反射光を非相反部通過前の順方向の光に対して
その偏向面が垂直のモードとする形式のモード変換型光
アイソレータが考えられている。このような形式のモー
ド変換型光アイソレータにおいては、通常、順方向の光
はモード選択部を通過することにより非相反部および相
反部の通過に先立って予めTMモードおよびTEモードの一
方とされ、反射光のモードはそれと反対のモードとされ
るので、反射光はモード選択部において阻止されるよう
になっている。
A non-reciprocal portion that performs irreversible mode conversion based on the Faraday effect by a magnetic field having a direction component parallel to the propagation direction of light, which is a part of a magnetic thin film provided on a substrate for guiding light, A reciprocal part that is a part of the magnetic thin film and performs reversible mode conversion of light that has passed through the non-reciprocal part by a magnetic field in a direction perpendicular to the light propagation direction, and the non-reciprocal part and the reciprocal part are formed according to the propagation direction. The forward-direction light that has sequentially passed is reflected outside the reciprocal portion, and when this reflected light passes through the reciprocal portion and the non-reciprocal portion in the opposite direction to the forward light, the reflected light passes through the non-reciprocal portion. A mode conversion type optical isolator of a type in which its deflection surface is in a mode perpendicular to the light in the forward direction is considered. In such a mode conversion type optical isolator, normally, forward light is one of the TM mode and TE mode in advance before passing through the non-reciprocal portion and the reciprocal portion by passing through the mode selecting portion, Since the mode of the reflected light is the opposite mode, the reflected light is blocked in the mode selection section.

発明が解決すべき問題点 ところで、上記のような形式のモード変換型光アイソ
レータでは、外形を小さくするために、共通の基板上に
おいてたとえば数mmの長さの非相反部と相反部とを互い
に隣接して設けるので、独立の磁界形成装置により非相
反部および相反部に光の伝播方向に平行な方向の磁界お
よび直角な磁界を形成しようとしても互いに干渉する不
都合があった。これに対して、共通の磁界形成装置を用
いると、光の伝播方向に平行な磁界成分を非相反部に形
成し、且つ光の伝播方向に直角な磁界成分を相反部に形
成することが効率的に行われ得なかった。
Problems to be Solved by the Invention By the way, in the mode conversion type optical isolator of the above type, in order to reduce the outer shape, a non-reciprocal portion and a reciprocal portion having a length of, for example, several mm are mutually provided on a common substrate. Since they are provided adjacent to each other, even if an independent magnetic field forming device tries to form a magnetic field in a direction parallel to the light propagation direction and a perpendicular magnetic field in the non-reciprocal portion and the reciprocal portion, there is a disadvantage that they interfere with each other. On the other hand, if a common magnetic field forming device is used, it is efficient to form a magnetic field component parallel to the light propagation direction in the non-reciprocal portion and a magnetic field component perpendicular to the light propagation direction in the reciprocal portion. Could not be done.

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであ
り、その要旨とするところは、基板上に設けられた磁気
光学材料製薄膜の一部であって該薄膜中の光の伝播方向
と平行な方向成分の磁界によりファラデー効果に基づく
非可逆的モード変換を行う非相反部と、前記磁性薄膜の
一部であって光の伝播方向と直角な方向の磁界により該
非相反部を経た光の可逆的モード変換を行う相反部とを
備え、前記伝播方向に従って前記非相反部および相反部
を順次通過した順方向の光が該相反部の外部において反
射され、この反射光が該順方向の光と反対向きに相反部
および非相反部を再び通過したときに、その反射光を該
非相反部通過前の順方向の光と偏向面が垂直なモードと
する形式のモード変換型光アイソレータにおいて、
(a)前記非相反部および相反部にそれぞれ磁界を付与
する共通の磁界形成手段と、(b)前記相反部において
前記非相反部を経た光の伝播方向が該非相反部内におけ
る光の伝播方向と交差する方向となるように光の伝播方
向を変換する伝播方向変換手段と、を設けたことにあ
る。
Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above circumstances, and the gist thereof is a part of a thin film made of a magneto-optical material provided on a substrate. The non-reciprocal part that performs irreversible mode conversion based on the Faraday effect by the magnetic field of the direction component parallel to the light propagation direction, and the magnetic field that is a part of the magnetic thin film and is perpendicular to the light propagation direction. A reciprocal portion that performs reversible mode conversion of light that has passed through the non-reciprocal portion, and forward light that has sequentially passed through the non-reciprocal portion and the reciprocal portion according to the propagation direction is reflected outside the reciprocal portion, and this reflection When the light again passes through the reciprocal portion and the non-reciprocal portion in the opposite direction to the light in the forward direction, the reflected light is in a mode in which the light in the forward direction before passing through the non-reciprocal portion is perpendicular to the deflection surface. In conversion type optical isolator ,
(A) a common magnetic field forming means for applying a magnetic field to each of the non-reciprocal portion and the reciprocal portion, and (b) the propagation direction of light passing through the non-reciprocal portion in the reciprocal portion is the propagation direction of light in the non-reciprocal portion. And a propagation direction conversion means for converting the propagation direction of light so as to be in the intersecting direction.

作用および発明の効果 このようにすれば、相反部において前記非相反部を経
た光の伝播方向がその非相反部内における光の伝播方向
と交差する方向となるように光の伝播方向を変換する伝
播方向変換手段が設けられるので、共通の磁界形成手段
により形成される磁界であっても、非相反部における光
の進行方向と平行な磁界成分、および相反部における光
の進行方向と直角な磁界成分が効率よく形成される。
In this way, the propagation for converting the propagation direction of the light in the reciprocal part so that the propagation direction of the light passing through the non-reciprocal part intersects the propagation direction of the light in the non-reciprocal part. Since the direction changing means is provided, even a magnetic field formed by the common magnetic field forming means, a magnetic field component parallel to the traveling direction of light in the non-reciprocal portion and a magnetic field component perpendicular to the traveling direction of light in the reciprocal portion. Are efficiently formed.

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
Embodiment Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図において、ガドリニウム・ガリウム・ガーネッ
ト(Gd3G5O12)、サファイヤなどの透光性の基板10の一
面には、イットリウム・鉄・ガーネット(Y3Fe5O12)、
ガドリニウム・鉄・ガーネット(Gd3Fe5O12)、それら
の内の一部をビスマスにて置換したBix Gd3-x Fe5O12
などの光磁気材料製の磁性薄膜から成る三次元光導波路
12が設けられている。この三次元光導波路12は、略90度
曲げられたL字状を成し、基板10の互いに隣接する2辺
に平行に、且つそれら2辺に対向する2辺間を連絡する
状態で設けられている。三次元光導波路12は、液相成長
法(LPE)或いはスパッタリングなどの良く知られた薄
膜形成手法により基板10に固着された磁性薄膜に、たと
えば燐酸中においてレーザ光を選択的に照射するエッチ
ング手法を適用して不要部分を除去することにより形成
される。そして、上記三次元光導波路12の入力側端部お
よび出力側端部上には、アルミニウムなどの金属クラッ
ド14および16がそれぞれ設けられている。三次元光導波
路12の金属クラッド14および16により覆われたそれぞれ
の部分が第1モード選択部および第2モード選択部とし
てそれぞれ機能する。
In FIG. 1, on one surface of the transparent substrate 10 such as gadolinium / gallium / garnet (Gd 3 G 5 O 12 ), sapphire, yttrium / iron / garnet (Y 3 Fe 5 O 12 ),
Gadolinium / Iron / Garnet (Gd 3 Fe 5 O 12 ), Bi x Gd 3-x Fe 5 O 12 with some of them replaced with bismuth
-Dimensional optical waveguide consisting of magnetic thin film made of magneto-optical material such as
Twelve are provided. The three-dimensional optical waveguide 12 has an L-shape bent at about 90 degrees, and is provided in parallel with two adjacent sides of the substrate 10 and in a state of connecting between two sides facing each other. ing. The three-dimensional optical waveguide 12 is an etching method for selectively irradiating a magnetic thin film fixed to the substrate 10 with a laser beam in, for example, phosphoric acid by a well-known thin film forming method such as liquid phase epitaxy (LPE) or sputtering. Is applied to remove unnecessary portions. Then, metal clads 14 and 16 of aluminum or the like are provided on the input side end and the output side end of the three-dimensional optical waveguide 12, respectively. The respective portions of the three-dimensional optical waveguide 12 covered with the metal claddings 14 and 16 function as the first mode selecting section and the second mode selecting section, respectively.

第2図に示すように、磁界形成装置18は、L字状に固
定され且つ基板10と同等以上の幅を有する2枚の鉄板、
すなわち横板20および縦板22から成るヨーク24と、この
横板20および縦板22にそれぞれ固定された永久磁石24お
よび26とを備えており、前記基板10は、横板20と平行に
且つ永久磁石26と同様の高さに固定される。なお、横板
20および永久磁石26には、半導体レーザ素子32から出力
されるレーザ光を通すための切欠がそれぞれ設けられて
いる。図中にJを付した矢印は永久磁石26から永久磁石
24に向かう磁力線であり、基板10上の三次元光導波路12
の内、上記磁力線Jに平行な部分が非相反部28として機
能し、磁力線Jに垂直な部分が相反部30として機能す
る。したがって、非相反部28では光の伝播方向と平行に
磁界が形成され、相反部30では光の伝播方向に直角な面
内において基板10面の鉛直線に対して所定角度θ(たと
えば45度)傾斜した方向に磁界が形成される。
As shown in FIG. 2, the magnetic field forming device 18 includes two iron plates fixed in an L shape and having a width equal to or larger than that of the substrate 10.
That is, the horizontal plate 20 and the vertical plate 22 is provided with a yoke 24 and permanent magnets 24 and 26 fixed to the horizontal plate 20 and the vertical plate 22, respectively, and the substrate 10 is parallel to the horizontal plate 20 and It is fixed at the same height as the permanent magnet 26. The horizontal plate
The 20 and the permanent magnet 26 are provided with notches for passing the laser light output from the semiconductor laser element 32, respectively. The arrow with J in the figure is from permanent magnet 26 to permanent magnet.
These are magnetic lines of force toward the 24, and the three-dimensional optical waveguide 12 on the substrate 10
Among them, the portion parallel to the magnetic force line J functions as the non-reciprocal portion 28, and the portion perpendicular to the magnetic force line J functions as the reciprocal portion 30. Therefore, a magnetic field is formed in the non-reciprocal portion 28 in parallel with the light propagation direction, and in the reciprocal portion 30, a predetermined angle θ (for example, 45 degrees) with respect to the vertical line of the substrate 10 surface in a plane perpendicular to the light propagation direction. A magnetic field is formed in the inclined direction.

以下、本実施例の作用効果を説明する。 The operation and effect of this embodiment will be described below.

半導体レーザ素子32から発射されたレーザ光は三次元
光導波路12の入力側端部に入射されると、三次元光導波
路12の境界面による全反射を繰り返しながら出力側端部
へ導かれてそこから出射される。通常、このようなレー
ザ光は、第3図に示すように、伝播方向をz軸、屈折率
が変化している方向(三次元光導波路12の厚み方向)を
y軸、z軸と直交し且つy軸と直交する方向(基板10の
面方向)をx軸とすると、界成分(Ex,Hy,Hz)を備え
たTEモード波と界成分(Hx,Ey,Ez)を備えることによ
りTEモード波に対して偏向面が垂直なTMモード波との2
伝播モードにて伝播する。
When the laser light emitted from the semiconductor laser device 32 is incident on the input side end of the three-dimensional optical waveguide 12, it is guided to the output side end while repeating total reflection by the boundary surface of the three-dimensional optical waveguide 12. Is emitted from. Usually, such a laser light is orthogonal to the z-axis in the propagation direction and the y-axis and the z-axis in the direction in which the refractive index changes (thickness direction of the three-dimensional optical waveguide 12), as shown in FIG. Further, assuming that the direction orthogonal to the y axis (the surface direction of the substrate 10) is the x axis, the TE mode wave having the field components (E x , H y , H z ) and the field components (H x , E y , E z). ), The TE mode wave has a polarization plane perpendicular to the TM mode wave.
Propagate in propagation mode.

上記レーザ光の三次元光導波路12内の伝播過程では、
先ず、三次元光導波路12の金属クラッド14により覆われ
た部分である第1モード選択部において反射を繰り返す
うちにTMモード波のみが減衰を受けるので、第4図に示
すようにx−z平面に電界の振動面を有するTEモード波
のみが第1モード選択部を通過する。続く非相反部28で
は、光の伝播方向に平行な磁界成分によりファラデー効
果に基づいてTEモード波からTMモード波へたとえば50%
程度の割合で変換される。この変換においては、モード
変換が50%となるように伝播距離がきめられており、10
0%のTMモード波への変換が行われない。このため、第
5図に示すように、TEモード波成分とTMモード波成分と
の混在により合成される電界の振動面がx−z平面から
z軸を中心として伝播方向(z方向)に向かって左まわ
りに45度旋回させられる。
In the propagation process of the laser light in the three-dimensional optical waveguide 12,
First, only the TM mode wave is attenuated during repeated reflection in the first mode selection section, which is the portion covered by the metal clad 14 of the three-dimensional optical waveguide 12, so as shown in FIG. Only TE mode waves having an electric field oscillating plane pass through the first mode selection unit. In the subsequent non-reciprocal part 28, the TE mode wave is converted to the TM mode wave by, for example, 50% based on the Faraday effect due to the magnetic field component parallel to the light propagation direction.
It is converted at a ratio of about. In this conversion, the propagation distance is set so that the mode conversion is 50%.
Not converted to 0% TM mode wave. Therefore, as shown in FIG. 5, the vibration plane of the electric field synthesized by the mixture of the TE mode wave component and the TM mode wave component is directed from the xz plane in the propagation direction (z direction) about the z axis. And turned 45 degrees counterclockwise.

このようにしてモード変換を受けたレーザ光は三次元
光導波路12に沿って伝播することによりそれまでの伝播
方向と直角な方向、すなわち、磁力線Jの方向と直交す
る方向へ伝播するので、続く相反部30において、光の伝
播方向に直交する磁界成分によりコットン・ムートン効
果(複屈折と同様の効果)に基づいて、非相反部28を経
たTMモード波がTEモード波へたとえば50%程度の割合で
変換される。すなわち、相反部30の通過光は略TEモード
波とされ、電界の振動面は第6図に示すようにx−z平
面へ戻されるのである。そして、このTEモード波は、第
2モード選択部(三次元光導波路12の金属クラッド16に
より覆われた部分)を通過し、その三次元光導波路12の
他端部から外部へ出射される。この第2モード選択部で
は、前記第1モード選択部と同様に、TEモード波のみが
通過させられる。
The laser beam thus subjected to the mode conversion propagates along the three-dimensional optical waveguide 12 and thereby propagates in the direction perpendicular to the propagation direction up to that point, that is, in the direction orthogonal to the direction of the magnetic force line J, and therefore continues. In the reciprocal portion 30, the TM mode wave passing through the non-reciprocal portion 28 is converted into the TE mode wave by, for example, about 50% based on the Cotton-Mouton effect (effect similar to birefringence) due to the magnetic field component orthogonal to the light propagation direction. Converted in percentage. That is, the light passing through the reciprocal portion 30 is made into a substantially TE mode wave, and the vibration surface of the electric field is returned to the xz plane as shown in FIG. Then, this TE mode wave passes through the second mode selection unit (the portion of the three-dimensional optical waveguide 12 covered by the metal clad 16) and is emitted to the outside from the other end of the three-dimensional optical waveguide 12. In the second mode selection unit, only the TE mode wave is allowed to pass, like the first mode selection unit.

上記三次元光導波路12の他端部から外部へ出射された
偏光がそのまま反射されて、この反射光が上記他端部か
ら入射されると、第2モード選択部をそのまま通過させ
られる。この反射光は、続く相反部30において前述と同
様の効果によりTEモード波からTMモード波へ変換される
が、前述のようにたとえば50%程度の割合で変換される
ので、第7図に示すように、TEモード波成分とTMモード
波成分との合成により電界の振動面がx−z平面からz
軸を中心として伝播方向(−z方向)に向かって右まわ
りに45度旋回させられた状態となる。すなわち、このと
きの反射光の電界の振動面は、順方向の光が非相反部28
を通過した状態と同じ振動面とされるのである。なお、
第7図および後述の第8図は反射光の伝播方向に対向し
て見た状態を示している。
The polarized light emitted to the outside from the other end of the three-dimensional optical waveguide 12 is reflected as it is, and when this reflected light enters from the other end, it is allowed to pass through the second mode selection unit as it is. This reflected light is converted from the TE mode wave to the TM mode wave in the subsequent reciprocal portion 30 by the same effect as described above, but is converted at a rate of, for example, about 50% as described above. As described above, the oscillating plane of the electric field is changed from the xz plane to the z direction by combining the TE mode wave component and the TM mode wave component.
It is in a state in which it is turned 45 degrees clockwise around the axis in the propagation direction (-z direction). That is, in the vibrating surface of the electric field of the reflected light at this time, the light in the forward direction is not reciprocal.
The vibration surface is the same as when it passed through. In addition,
FIG. 7 and FIG. 8 which will be described later show a state of being viewed in opposition to the propagation direction of reflected light.

上記のように電界の振動面がx−z平面からz軸を中
心として伝播方向に向かって右まわりに45度旋回させら
れた反射光は、非相反部28において、前述のようなファ
ラデー効果に基づいてモード変換が行われる結果、反射
光の電界の振動面がz軸を中心として伝播方向(−z方
向)に向かってさらに右まわりに45度旋回させられて、
第8図に示すようにy−z平面となってTMモード波とな
る。そして、このようにTMモードにて伝播する反射光
は、続く第1モード選択部において減衰されるので、三
次元光導波路12の入力側端部から出射されない。したが
って、半導体レーザ素子32から発射されたレーザ光の反
射光が再びその半導体レーザ素子32へ入射されることが
阻止されるので、半導体レーザ素子32の作動が安定する
のである。
As described above, the reflected light in which the vibration surface of the electric field is rotated 45 degrees clockwise from the xz plane in the propagation direction about the z axis, has the Faraday effect as described above in the non-reciprocal portion 28. As a result of performing mode conversion based on this, the vibration surface of the electric field of the reflected light is further swung 45 degrees clockwise around the z axis in the propagation direction (−z direction),
As shown in FIG. 8, it becomes a yz plane and becomes a TM mode wave. The reflected light propagating in the TM mode in this way is attenuated in the subsequent first mode selection unit, and thus is not emitted from the input side end of the three-dimensional optical waveguide 12. Therefore, the reflected light of the laser light emitted from the semiconductor laser element 32 is prevented from entering the semiconductor laser element 32 again, and the operation of the semiconductor laser element 32 is stabilized.

上述のように、本実施例の光アイソレータによれば、
レーザ光がL字型の三次元光導波路12内を導かれること
により、非相反部28における伝播方向と相反部30におけ
る伝播方向とが互いに交差する方向とされるので、共通
の磁界形成装置18を用いても、非相反部28における伝播
方向と平行な方向成分の磁界と相反部30における伝播方
向と直角な方向成分の磁界とが効率的に得られるのであ
る。したがって、本実施例では、上記三次元光導波路12
が伝播方向変換手段に相当する。
As described above, according to the optical isolator of this embodiment,
Since the laser light is guided through the L-shaped three-dimensional optical waveguide 12, the propagation direction in the non-reciprocal portion 28 and the propagation direction in the reciprocal portion 30 intersect each other, so that the common magnetic field forming device 18 is provided. Even if is used, the magnetic field of the direction component parallel to the propagation direction in the non-reciprocal portion 28 and the magnetic field of the direction component perpendicular to the propagation direction in the reciprocal portion 30 can be efficiently obtained. Therefore, in this embodiment, the three-dimensional optical waveguide 12
Corresponds to the propagation direction changing means.

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の
説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符
号を付して説明を省略する。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same parts as those in the above-described embodiment will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

第9図に示すように、磁界形成手段として円筒状の永
久磁石40が用いられ、基板10が永久磁石40の内側におい
て所定角度θeだけ傾斜して配設されてもよい。この場
合には、磁界の方向が永久磁石40の軸心と平行な方向と
なるので、磁界の大きさをH、基板10の鉛直線と磁界の
方向との角度をθeとすると、非相反部28における有効
な磁界の大きさはH sinθeとなる。また、非相反部28に
対する磁界形成手段として第10図に示すように、三次元
光導波路12上を横断して平行に配列され且つ同じ方向へ
電流が流される多数の配線42を含む導体パターン44が形
成されてもよい。
As shown in FIG. 9, a cylindrical permanent magnet 40 may be used as the magnetic field forming means, and the substrate 10 may be arranged inside the permanent magnet 40 and inclined by a predetermined angle θ e . In this case, since the direction of the magnetic field is parallel to the axis of the permanent magnet 40, if the magnitude of the magnetic field is H and the angle between the vertical line of the substrate 10 and the direction of the magnetic field is θ e , non-reciprocal. The effective magnetic field magnitude in the portion 28 is H sin θ e . Further, as shown in FIG. 10 as a magnetic field forming means for the non-reciprocal portion 28, a conductor pattern 44 including a large number of wirings 42 arranged in parallel across the three-dimensional optical waveguide 12 and having current flowing in the same direction. May be formed.

第11図に示すように、三次元光導波路12の曲部46を磁
気光学効果を有しない材料、たとえばTiO2にて構成して
もよい。このようにすれば、磁界が付与されることによ
って磁気光学効果による複雑なモード変換が曲部46にお
いて発生することが防止され、光アイソレータの特性が
一層改善される。
As shown in FIG. 11, the curved portion 46 of the three-dimensional optical waveguide 12 may be made of a material having no magneto-optical effect, for example, T i O 2 . By doing so, it is possible to prevent a complicated mode conversion due to the magneto-optical effect from occurring in the curved portion 46 by applying the magnetic field, and the characteristics of the optical isolator are further improved.

上述の実施例では、レーザ光が三次元光導波路12内を
導かれることにより非相反部28内の伝播方向と相反部30
内の伝播方向とが略90度変換されていたが、レーザ光の
伝播方向を回折或いは反射によって変換してもよいので
ある。
In the above-described embodiment, the laser light is guided through the three-dimensional optical waveguide 12 so that the propagation direction in the non-reciprocal portion 28 and the reciprocal portion 30
The propagation direction of the laser light is converted by approximately 90 degrees, but the propagation direction of the laser light may be converted by diffraction or reflection.

第12図において、基板10上には、良く知られた薄膜形
成手段によって磁気光学材料製の二次元光導波路50が一
面に形成されており、その二次元光導波路50上であって
レーザ光が入射させられる部分および出射させられる部
分には金属クラッド52および54がそれぞれ固着されてい
る。二次元光導波路50の金属クラッド52および54により
覆われた部分が第1モード選択部および第2モード選択
部としてそれぞれ機能する。基板10上の一角には、グレ
ーティング(回折格子)56が設けられている。このグレ
ーティング56は、たとえば第13図に示すようなフォトレ
ジスト膜、SiO2膜などによる互いに平行な複数の細線5
8、或いは第14図に示すような互いに平行な複数の細溝6
0から構成される。このような細線あるいは細溝により
二次元光導波路50内における等価的屈折率が周期的に変
化するように構成されるので、第1モード選択部および
非相反部28を通過してグレーティング56に到達したレー
ザ光がブラッグ回折により相反部30および第2モード選
択部へ向けられる。また、第15図に示す基板10の一角に
は、グレーティング56に替えて、レーザ光を反射するた
めに斜めに形成された反射面62が形成されている。本実
施例では、反射面62における反射によりレーザ光の伝播
方向が変換される。したがって、上記実施例では、グレ
ーティング56および反射面62が伝播方向変換手段にそれ
ぞれ対応する。
In FIG. 12, on the substrate 10, a two-dimensional optical waveguide 50 made of a magneto-optical material is formed on one surface by a well-known thin film forming means, and laser light is emitted on the two-dimensional optical waveguide 50. Metal clads 52 and 54 are fixed to the incident and outgoing portions, respectively. The portions of the two-dimensional optical waveguide 50 covered by the metal clads 52 and 54 function as a first mode selecting section and a second mode selecting section, respectively. A grating (diffraction grating) 56 is provided at one corner on the substrate 10. The grating 56 is, for example, a photoresist film as shown in FIG. 13, S i O 2 film multiple thin wire 5 parallel to each other due to
8 or a plurality of parallel grooves 6 as shown in FIG.
Consists of 0. Since the equivalent index of refraction in the two-dimensional optical waveguide 50 is periodically changed by such fine lines or fine grooves, it passes through the first mode selection section and the non-reciprocal section 28 and reaches the grating 56. The generated laser light is directed to the reciprocal portion 30 and the second mode selection portion by Bragg diffraction. Further, in one corner of the substrate 10 shown in FIG. 15, in place of the grating 56, a reflecting surface 62 formed obliquely for reflecting the laser light is formed. In this embodiment, the propagation direction of the laser light is changed by the reflection on the reflecting surface 62. Therefore, in the above embodiment, the grating 56 and the reflecting surface 62 correspond to the propagation direction changing means, respectively.

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様においても適用される。
Although one embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings, the present invention is also applicable to other aspects.

たとえば、前述の実施例においては、非相反部28にお
けるレーザ光の伝播方向と相反部30におけるレーザ光の
伝播方向とが略直角に変換されていたが、必ずしも直角
でなくてもよいのである。
For example, in the above-described embodiment, the propagation direction of the laser light in the non-reciprocal portion 28 and the propagation direction of the laser light in the reciprocal portion 30 are converted to a substantially right angle, but they need not be right angles.

また、前述の実施例のモード選択部は、レーザ光を導
く磁性薄膜上に金属クラッドが固着されることにより構
成されたいたが、LiNbO3などの異方性物質が固着される
ことにより構成されてもよいのである。
The mode selection unit of the foregoing embodiment, the metal cladding on the magnetic thin film for guiding the laser beam is should be constituted by being fixed, the anisotropy material is secured, such as L i N b O 3 It may be configured as follows.

また、前記永久磁石40に替えて円筒状に電線が巻回さ
れた電磁石が用いられてもよいし、永久磁石24および26
に替えてコアに電線が巻回された電磁石が用いられても
良い。
Further, instead of the permanent magnet 40, an electromagnet having a wire wound in a cylindrical shape may be used, or the permanent magnets 24 and 26 may be used.
Instead of this, an electromagnet in which an electric wire is wound around a core may be used.

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であ
り、本発明はその精神を逸脱しない範囲で種々変更が加
えられ得るものである。
The above description is merely an example of the present invention, and the present invention can be variously modified without departing from the spirit thereof.

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

第1図は第2図の実施例の基板を示す斜視図である。第
2図は本発明の一実施例の構成を示す正面図である。第
3図は第2図の実施例の作動の説明において用いられる
軸をそれぞれ示す図である。第4図、第5図、第6図、
第7図、第8図は第2図の実施例における各部の光の状
態を示す図である。第9図および第10図は本発明の他の
実施例における磁界形成手段をそれぞれ説明する図であ
る。第11図は本発明の他の実施例における三次元光導波
路を示す図である。第12図は本発明の他の実施例であっ
て第1図に相当する図である。第13図および第14図は第
12図の実施例のグレーティングをそれぞれ詳しく示す図
である。第15図は本発明の他の実施例を示す図である。 12:三次元光導波路(伝播方向変換手段) 18:磁界形成装置(磁界形成手段) 28:非相反部 30:相反部 40:永久磁石(磁界形成手段) 44:導体パターン(磁界形成手段) 56:グレーティング(伝播方向変換手段) 62:反射面(伝播方向変換手段)
FIG. 1 is a perspective view showing a substrate of the embodiment shown in FIG. FIG. 2 is a front view showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing axes used in the description of the operation of the embodiment shown in FIG. 4, FIG. 5, FIG.
FIG. 7 and FIG. 8 are diagrams showing the light states of the respective parts in the embodiment of FIG. 9 and 10 are views for explaining the magnetic field forming means in another embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram showing a three-dimensional optical waveguide according to another embodiment of the present invention. FIG. 12 shows another embodiment of the present invention and corresponds to FIG. Figures 13 and 14 are
FIG. 13 is a diagram showing in detail the gratings of the embodiment shown in FIG. 12; FIG. 15 is a diagram showing another embodiment of the present invention. 12: Three-dimensional optical waveguide (propagation direction changing means) 18: Magnetic field forming device (magnetic field forming means) 28: Non-reciprocal part 30: Reciprocal part 40: Permanent magnet (magnetic field forming means) 44: Conductor pattern (magnetic field forming means) 56 : Grating (propagation direction changing means) 62: Reflective surface (propagation direction changing means)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板上に設けられた磁気光学材料製薄膜の
一部であって該薄膜中の光の伝播方向と平行な方向成分
の磁界によりファラデー効果に基づく非可逆的モード変
換を行う非相反部と、前記磁性薄膜の一部であって光の
伝播方向と直角な方向の磁界により該非相反部を経た光
の可逆的モード変換を行う相反部とを備え、前記伝播方
向に従って前記非相反部および相反部を順次通過した順
方向の光が該相反部の外部において反射され、この反射
光が該順方向の光と反対向きに相反部および非相反部を
再び通過したときに、該反射光を該非相反部通過前の順
方向の光と偏向面が垂直のモードとする形式のモード変
換型光アイソレータにおいて、 前記非相反部および相反部にそれぞれ磁界を付与する共
通の磁界形成手段と、 前記相反部において前記非相反部を経た光の伝播方向が
該非相反部内における光の伝播方向と交差する方向とな
るように光の伝播方向を変換する伝播方向変換手段と、 を設けたことを特徴とするモード変換型光アイソレー
タ。
1. A non-reversible mode conversion based on the Faraday effect, which is a part of a thin film made of a magneto-optical material provided on a substrate and which has a magnetic field of a direction component parallel to the propagation direction of light in the thin film. A non-reciprocal portion according to the propagation direction, which includes a reciprocal portion and a reciprocal portion that is a part of the magnetic thin film and performs a reversible mode conversion of light passing through the non-reciprocal portion by a magnetic field in a direction perpendicular to the light propagation direction. Light in the forward direction that has sequentially passed through the reciprocal portion and the reciprocal portion is reflected outside the reciprocal portion, and when the reflected light passes through the reciprocal portion and the nonreciprocal portion in the opposite direction to the light in the forward direction, the reflected light is reflected. In the mode conversion type optical isolator of the type in which the light in the forward direction before passing through the non-reciprocal portion and the deflecting surface are in a vertical mode, common magnetic field forming means for applying a magnetic field to the non-reciprocal portion and the reciprocal portion, respectively, Smell of the reciprocal part And a propagation direction conversion unit that converts the propagation direction of light so that the propagation direction of the light passing through the non-reciprocal portion intersects with the propagation direction of the light in the non-reciprocal portion. Optical isolator.
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