(57)【要約】【課題】小型化されやすいアイソレータ、光源装置、光送信機、光スイッチ、光増幅器、及びデータセンターを提供する。【解決手段】アイソレータは、基板面を有する基板の上において、基板面に沿って位置し、基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備える。第１導波路及び第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。コアは、基板面の側を向く第１面と、第１面の反対側の第２面とを有する。クラッドは、コアの第１面及び第２面に接するように位置する。第１導波路は、第１端と第２端とを有し、第１端及び第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。第２導波路のコアは、第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含み、縦横比が０．８乃至１．２である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って位置し、前記基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備え、前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
前記コアは、前記基板面の側を向く第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、
前記クラッドは、前記コアの第１面及び第２面に接するように位置し、
前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む、
アイソレータ。
【請求項２】
前記第２導波路の両端は、前記第１導波路から移ってきた電磁波を放射するアンテナとして機能する、請求項１に記載のアイソレータ。
【請求項３】
前記基板面に交差する方向に磁場を印加する磁場印加部をさらに備える、請求項１又は２に記載のアイソレータ。
【請求項４】
前記第１端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項５】
前記コアの誘電率は、前記クラッドの誘電率より高い、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項６】
前記非相反性部材は、所定の濃度の非相反性材料を含み、
前記所定の濃度は、前記第１端に入力される電磁波の偏光方向に沿う方向に見た少なくとも一部において変化する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項７】
前記第２導波路のコアは、前記非相反性部材と少なくとも１種類の誘電体とを含み、前記非相反性部材の少なくとも一部は、前記少なくとも１種類の誘電体の、前記基板面に交差する方向に接する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項８】
前記第１導波路の、前記第２導波路の側に位置するクラッドは、前記第２導波路の、前記第１導波路の側に位置するクラッドと一体である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項９】
前記第１導波路は、前記第２導波路より前記基板面に近い側に位置する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項１０】
前記第１端及び前記第２端に入力された電磁波は、シングルモードで伝搬される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項１１】
前記第１導波路及び前記第２導波路それぞれのコアの比誘電率は、空気の比誘電率よりも高い、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項１２】
前記第２導波路の両端は、切断面を有する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項１３】
前記切断面の法線ベクトルは、前記第２導波路における電磁波の伝搬方向に交差する方向の成分を有する、請求項１２に記載のアイソレータ。
【請求項１４】
前記第２導波路の長さは、前記第２端から前記第１端に伝搬する電磁波に対する、前記第１導波路と前記第２導波路との結合長の奇数倍である、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項１５】
前記第２導波路の長さを表すＬは、前記第１導波路と前記第２導波路との結合における、前記第２端から前記第１端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すｎevenと、奇モード屈折率を表すｎoddとを含む式
Ｌ＝ｍλ0／２｜（ｎeven−ｎodd）｜ （ｍ：奇数、λ0：真空中の波長）
によって算出される、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項１６】
前記第２導波路の長さは、前記第１端から前記第２端に伝搬する電磁波に対する、前記第１導波路と前記第２導波路との結合長の偶数倍である、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項１７】
前記第１導波路のコアは、前記第１面から前記第２面まで貫通する複数の孔部を有し、前記複数の孔部は、前記コアが延在する方向に並ぶ、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項１８】
前記ポートに接続する接続導波路をさらに備え、
前記接続導波路のコアの比誘電率は、前記第１導波路のコアの少なくとも一部の比誘電率と略同一であり、
前記基板面に沿い、且つ、前記第１導波路が延在する方向に交差する方向に見て、前記接続導波路のコアの幅は、前記第１導波路のコアの幅と略同一である、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項１９】
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って位置し、前記基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備える光アイソレータと、光源とを備え、
前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
前記コアは、前記基板面の側を向く第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、
前記クラッドは、前記コアの第１面及び第２面に接するように位置し、
前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む、
前記光源は、前記ポートに光学的に接続される、光源装置。
【請求項２０】
前記光源に電力を供給する電源をさらに備える、請求項１９に記載の光源装置。
【請求項２１】
第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する第１導波路と、
両端を有し、前記第１導波路に沿って位置し、前記第１導波路と互いに結合する、少なくとも１つの第２導波路と
を備え、
任意の動作周波数において、前記第１導波路と前記第２導波路とは、前記第１端から入力された電磁波が前記第２端に向けて伝搬する場合の結合係数よりも、前記第２端から入力された電磁波が前記第１端に向けて伝搬する場合の結合係数の方が大きくなるように結合する、アイソレータ。
【請求項２２】
前記第１導波路と前記第２導波路とは、互いに平行となるように位置する、請求項２１に記載のアイソレータ。
【請求項２３】
前記第２導波路は、直線状の構造を有する、請求項２１又は２２に
記載のアイソレータ。
【請求項２４】
前記第１導波路と前記第２導波路とが互いに沿う長さは、前記第２端から前記第１端に向けて伝搬する電磁波に対する、前記第１導波路と前記第２導波路との間の結合長と略同一である、請求項２１乃至２３のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項２５】
前記第２導波路の両端は、前記第１導波路から移ってきた電磁波を放射するアンテナとして機能する、請求項２１乃至２４のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項２６】
前記第２導波路は、両端の外側に電磁波吸収部材を有する、請求項２１乃至２５のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項２７】
前記第１導波路は、前記第２導波路と結合する部分に整合調整回路を有する、請求項２１乃至２６のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項２８】
複数の前記第２導波路を備え、
複数の前記第２導波路はそれぞれ、前記第１導波路に直列に結合する、請求項２１乃至２７のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項２９】
前記第１端及び前記第２端に入力された電磁波は、シングルモードで伝搬される、請求項２１乃至２８のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項３０】
前記第１導波路及び前記第２導波路それぞれの比誘電率は、空気の比誘電率よりも高い、請求項２１乃至２９のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項３１】
前記第１導波路と前記第２導波路とが並ぶ方向に磁場を印加する磁場印加部をさらに備える、請求項２１乃至３０のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項３２】
第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する第１導波路と、
両端を有し、前記第１導波路に沿って位置し、前記第１導波路と互いに結合する、少なくとも１つの第２導波路と
を備える光アイソレータと、
前記ポートに光学的に接続される光源と
を備え、
任意の動作周波数において、前記第１導波路と前記第２導波路とは、前記第１端から入力された電磁波が前記第２端に向けて伝搬する場合の結合係数よりも、前記第２端から入力された電磁波が前記第１端に向けて伝搬する場合の結合係数の方が大きくなるように結合する、
光源装置。
【請求項３３】
前記光源に電力を供給する電源をさらに備える、請求項３２に記載の光源装置。
【請求項３４】
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第１導波路と第２導波路とを備え、
前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む、
アイソレータ。
【請求項３５】
前記基板面に交差する方向に磁場を印加する磁場印加部をさらに備える、請求項３４に記載のアイソレータ。
【請求項３６】
前記第１端に入力される電磁波の偏光方向は、前記基板面に平行である、請求項３４又は３５に記載のアイソレータ。
【請求項３７】
前記コアの誘電率は、前記クラッドの誘電率より高い、請求項３４乃至３６のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項３８】
前記第１導波路は、前記基板面に平行な方向に並ぶ、第１誘電体と、前記第１誘電体と異なる種類の第２誘電体とを含み、
前記第２導波路は、前記基板面に平行な方向に並ぶ、第３誘電体と、前記第３誘電体と異なる種類の第４誘電体と、前記非相反性部材とを含み、
前記第３誘電体と前記第４誘電体と前記非相反性部材とは、前記基板面の面内方向に接触している、請求項３４乃至３７のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項３９】
前記第１導波路のクラッドは、前記第２導波路のクラッドと一体である、請求項３４乃至３８のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項４０】
前記第２導波路の両端は、前記第１導波路から移ってきた電磁波を放射するアンテナとして機能する、請求項３４乃至３９のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項４１】
前記第１端及び前記第２端に入力された電磁波は、シングルモードで伝搬される、請求項３４乃至４０のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項４２】
前記第１導波路及び前記第２導波路それぞれのコアの比誘電率は、空気の比誘電率よりも高い、請求項３４乃至４１のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項４３】
前記第２導波路の両端は、切断面を有する、請求項３４乃至４２のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項４４】
前記切断面の法線ベクトルは、前記第２導波路における電磁波の伝搬方向に交差する方向の成分を有する、請求項４３に記載のアイソレータ。
【請求項４５】
前記第２導波路の長さは、前記第２端から前記第１端に伝搬する電磁波に対する、前記第１導波路と前記第２導波路との結合長の奇数倍である、請求項３４乃至４４のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項４６】
前記第２導波路の長さを表すＬは、前記第１導波路と前記第２導波路との結合における、前記第２端から前記第１端に伝搬する電磁波に対する、偶モード屈折率を表すｎevenと、奇モード屈折率を表すｎoddとを含む式
Ｌ＝ｍλ0／２｜（ｎeven−ｎodd）｜ （ｍ：奇数、λ0：真空中の波長）
によって算出される、請求項３４乃至４４のいずれか一項に記載のアイソレータ。
【請求項４７】
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第１導波路と第２導波路とを備える光アイソレータと、光源とを備え、
前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第２導波路のコアは、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含み、縦横比が０．８乃至１．２であり、
前記光源は、前記ポートに光学的に接続される、光源装置。
【請求項４８】
前記光源に電力を供給する電源をさらに備える、請求項４７に記載の光源装置。
【請求項４９】
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って位置し、前記基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備える光アイソレータと、光源とを備え、
前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
前記コアは、前記基板面の側を向く第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、
前記クラッドは、前記コアの第１面及び第２面に接するように位置し、
前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む、
前記光源は、前記ポートに光学的に接続される、光源装置を搭載し、
光の変調機能を有する光送信機。
【請求項５０】
第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する第１導波路と、
両端を有し、前記第１導波路に沿って位置し、前記第１導波路と互いに結合する、少なくとも１つの第２導波路と
を備える光アイソレータと、
前記ポートに光学的に接続される光源と
を備え、
任意の動作周波数において、前記第１導波路と前記第２導波路とは、前記第１端から入力された電磁波が前記第２端に向けて伝搬する場合の結合係数よりも、前記第２端から入力された電磁波が前記第１端に向けて伝搬する場合の結合係数の方が大きくなるように結合する、光源装置を搭載し、
光の変調機能を有する光送信機。
【請求項５１】
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第１導波路と第２導波路とを備える光アイソレータと、光源とを備え、
前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む、
前記光源は、前記ポートに光学的に接続される、光源装置を搭載し、
光の変調機能を有する光送信機。
【請求項５２】
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って位置し、前記基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備え、
前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
前記コアは、前記基板面の側を向く第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、
前記クラッドは、前記コアの第１面及び第２面に接するように位置し、
前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む、光アイソレータを備える光スイッチ。
【請求項５３】
第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する第１導波路と、
両端を有し、前記第１導波路に沿って位置し、前記第１導波路と互いに結合する、少なくとも１つの第２導波路と
を備え、
任意の動作周波数において、前記第１導波路と前記第２導波路とは、前記第１端から入力された電磁波が前記第２端に向けて伝搬する場合の結合係数よりも、前記第２端から入力された電磁波が前記第１端に向けて伝搬する場合の結合係数の方が大きくなるように結合する、光アイソレータを備える光スイッチ。
【請求項５４】
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第１導波路と第２導波路とを備え、
前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む、光アイソレータを備える光スイッチ。
【請求項５５】
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って位置し、前記基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備え、
前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
前記コアは、前記基板面の側を向く第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、
前記クラッドは、前記コアの第１面及び第２面に接するように位置し、
前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む、光アイソレータを備える光増幅器。
【請求項５６】
第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する第１導波路と、
両端を有し、前記第１導波路に沿って位置し、前記第１導波路と互いに結合する、少なくとも１つの第２導波路と
を備え、
任意の動作周波数において、前記第１導波路と前記第２導波路とは、前記第１端から入力された電磁波が前記第２端に向けて伝搬する場合の結合係数よりも、前記第２端から入力された電磁波が前記第１端に向けて伝搬する場合の結合係数の方が大きくなるように結合する、光アイソレータを備える光増幅器。
【請求項５７】
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第１導波路と第２導波路とを備え、
前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む、光アイソレータを備える光増幅器。
【請求項５８】
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って位置し、前記基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備え、
前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
前記コアは、前記基板面の側を向く第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、
前記クラッドは、前記コアの第１面及び第２面に接するように位置し、
前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む、光アイソレータを備えるデバイスによって通信するデータセンター。
【請求項５９】
第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する第１導波路と、
両端を有し、前記第１導波路に沿って位置し、前記第１導波路と互いに結合する、少なくとも１つの第２導波路と
を備え、
任意の動作周波数において、前記第１導波路と前記第２導波路とは、前記第１端から入力された電磁波が前記第２端に向けて伝搬する場合の結合係数よりも、前記第２端から入力された電磁波が前記第１端に向けて伝搬する場合の結合係数の方が大きくなるように結合する、光アイソレータを備えるデバイスによって通信するデータセンター。
【請求項６０】
基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第１導波路と第２導波路とを備え、
前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有し、
前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有し、
前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む、光アイソレータを備えるデバイスによって通信するデータセンター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイソレータ、光源装置、光送信機、光スイッチ、光増幅器、及びデータセンターに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁波の伝搬方向によって透過率が異なるアイソレータが非相反位相器を含む構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０２６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非相反位相器が集積化されにくいことによって、非相反位相器を含むアイソレータは、小型化されにくい。
【０００５】
本開示は、上述の点に鑑みてなされたものであり、小型化されやすいアイソレータ、光源装置、光送信機、光スイッチ、光増幅器、及びデータセンターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態に係るアイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って位置し、前記基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備える。前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。前記コアは、前記基板面の側を向く第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する。前記クラッドは、前記コアの第１面及び第２面に接するように位置する。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む。
【０００７】
本開示の一実施形態に係る光源装置は、光アイソレータと光源とを備える。前記光アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って位置し、前記基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備える。前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。前記コアは、前記基板面の側を向く第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する。前記クラッドは、前記コアの第１面及び第２面に接するように位置する。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第
１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む。前記光源は、前記ポートに光学的に接続される。
【０００８】
本開示の一実施形態に係るアイソレータは、第１導波路と、少なくとも１つの第２導波路とを備える。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路は、両端を有し、前記第１導波路に沿って位置し、前記第１導波路と互いに結合する。任意の動作周波数において、前記第１導波路と前記第２導波路とは、前記第１端から入力された電磁波が前記第２端に向けて伝搬する場合の結合係数よりも、前記第２端から入力された電磁波が前記
第１端に向けて伝搬する場合の結合係数の方が大きくなるように結合する。
【０００９】
本開示の一実施形態に係る光源装置は、光アイソレータと、光源とを備える。前記光アイソレータは、第１導波路と、少なくとも１つの第２導波路とを備える。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路は、両端を有し、前記第１導波路に沿って位置し、前記第１導波路と互いに結合する。任意の動作周波数において、前記第１導波路と前記第２導波路とは、前記第１端から入力された電磁波が前記第２端に向けて伝搬する場合の
結合係数よりも、前記第２端から入力された電磁波が前記第１端に向けて伝搬する場合の結合係数の方が大きくなるように結合する。前記光源は、前記ポートに光学的に接続される。
【００１０】
本開示の一実施形態に係るアイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第１導波路と第２導波路とを備える。前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む。
【００１１】
本開示の一実施形態に係る光源装置は、光アイソレータと、光源とを備える。前記光アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第１導波路と第２導波路とを備える。前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む。前記光源は、前記ポートに光学的に接続される。
【００１２】
本開示の一実施形態に係る光送信機は、光アイソレータと光源とを備える光源装置を搭載する。前記光アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って位置し、前記基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備える。前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。前記コアは、前記基板面の側を向く第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する。前記クラッドは、前記コアの第１面及び第２面に接するように位置する。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む。前記光源は、前記ポートに光学的に接続される。前記光送信機は、光の変調機能を有する。
【００１３】
本開示の一実施形態に係る光送信機は、光アイソレータと光源とを備える光源装置を搭載する。前記光アイソレータは、第１導波路と、少なくとも１つの第２導波路とを備える。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路は、両端を有し、前記第１導波路に沿って位置し、前記第１導波路と互いに結合する。任意の動作周波数において、前記第１導波路と前記第２導波路とは、前記第１端から入力された電磁波が前記第２端に向けて伝搬する場合の結合係数よりも、前記第２端から入力された電磁波が前記第１端に向けて伝搬する場合の結合係数の方が大きくなるように結合する。前記光源は、前記ポートに光学的に接続される。前記光送信機は、光の変調機能を有する。
【００１４】
本開示の一実施形態に係る光送信機は、光アイソレータと光源とを備える光源装置を搭載する。前記光アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第１導波路と第２導波路とを備える。前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路のコアは、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非
相反性部材を含む。前記光源は、前記ポートに光学的に接続される。前記光送信機は、光の変調機能を有する。
【００１５】
本開示の一実施形態に係る光スイッチは、光アイソレータを備える。前記光アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って位置し、前記基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備える。前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。前記コアは、前記基板面の側を向く第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する。前記クラッドは、前記コアの第１面及び第２面に接するように位置する。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む。
【００１６】
本開示の一実施形態に係る光スイッチは、光アイソレータを備える。前記光アイソレータは、第１導波路と、少なくとも１つの第２導波路とを備える。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路は、両端を有し、前記第１導波路に沿って位置し、前記第１導波路と互いに結合する。任意の動作周波数において、前記第１導波路と前記第２導波路とは、前記第１端から入力された電磁波が前記第２端に向けて伝搬する場合の結合係数よりも、前記第２端から入力された電磁波が前記第１端に向けて伝搬する場合の結合係数の方が大きくなるように結合する。
【００１７】
本開示の一実施形態に係る光スイッチは、光アイソレータを備える。前記光アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第１導波路と第２導波路とを備える。前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む。
【００１８】
本開示の一実施形態に係る光増幅器は、光アイソレータを備える。前記光アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って位置し、前記基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備える。前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。前記コアは、前記基板面の側を向く第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する。前記クラッドは、前記コアの第１面及び第２面に接するように位置する。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む。
【００１９】
本開示の一実施形態に係る光増幅器は、光アイソレータを備える。前記光アイソレータは、第１導波路と、少なくとも１つの第２導波路とを備える。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路は、両端を有し、前記第１導波路に沿って位置し、前記第１導波路と互いに結合する。任意の動作周波数において、前記第１導波路と前記第２導波路とは、前記第１端から入力された電磁波が前記第２端に向けて伝搬する場合の結合係数よりも、前記第２端から入力された電磁波が前記第１端に向けて伝搬する場合の結合係数の方が大きくなるように結合する。
【００２０】
本開示の一実施形態に係る光増幅器は、光アイソレータを備える。前記光アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第１導波路と第２導波路とを備える。前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む。
【００２１】
本開示の一実施形態に係るデータセンターは、光アイソレータを備えるデバイスによって通信する。前記光アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って位置し、前記基板から見て互いに重なる第１導波路と第２導波路とを備える。前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。前記コアは、前記基板面の側を向く第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する。前記クラッドは、前記コアの第１面及び第２面に接するように位置する。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路のコアは、縦横比が０．８乃至１．２であり、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材を含む。
【００２２】
本開示の一実施形態に係るデータセンターは、光アイソレータを備えるデバイスによって通信する。前記光アイソレータは、第１導波路と、少なくとも１つの第２導波路とを備える。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路は、両端を有し、前記第１導波路に沿って位置し、前記第１導波路と互いに結合する。任意の動作周波数において、前記第１導波路と前記第２導波路とは、前記第１端から入力された電磁波が前記第２端に向けて伝搬する場合の結合係数よりも、前記第２端から入力された電磁波が前記第１端に向けて伝搬する場合の結合係数の方が大きくなるように結合する。
【００２３】
本開示の一実施形態に係るデータセンターは、光アイソレータを備えるデバイスによって通信する。前記光アイソレータは、基板面を有する基板の上において、前記基板面に沿って並んで位置する第１導波路と第２導波路とを備える。前記第１導波路及び前記第２導波路はそれぞれ、コアとクラッドとを有する。前記第１導波路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端及び前記第２端それぞれに電磁波が入出力されるポートを有する。前記第２導波路のコアは、前記第２導波路が延在する方向に交差する断面の少なくとも一部
に非相反性部材を含み、縦横比が０．８乃至１．２である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態に係るアイソレータの構成例を示す側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】非相反性部材の構成例を示す断面図である。
【図４】図３の非相反性部材における位相差の一例を示すグラフである。
【図５】非相反性部材の構成例を示す断面図である。
【図６】図５の非相反性部材における位相差の一例を示すグラフである。
【図７】非相反性部材の構成例を示す断面図である。
【図８】第１方向に進む電磁波に対する結合長の一例を示すグラフである。
【図９】第２方向に進む電磁波に対する結合長の一例を示すグラフである。
【図１０】透過特性のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。
【図１１】比較例に係るアイソレータを示すブロック図である。
【図１２】第２導波路の両端にアンテナを備える例を示す側面図である。
【図１３】第２導波路の両端に電磁波吸収部材を備える例を示す側面図である。
【図１４】複数の第２導波路を備える例を示す側面図である。
【図１５】導波路に整合回路を有するアイソレータの構成例を示す側面図である。
【図１６】整合回路の構成例を示す平面図である。
【図１７】透過特性のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。
【図１８】磁場印加部をさらに備えるアイソレータの構成例を示す側面図である。
【図１９】一実施形態に係る光源装置の構成例を示す側面図である。
【図２０】接続導波路と第１導波路との接続例を示す断面図である。
【図２１】接続導波路と第１導波路との接続例を示す断面図である。
【図２２】他の実施形態に係るアイソレータの構成例を示す斜視図である。
【図２３】他の実施形態に係るアイソレータの構成例を示す平面図である。
【図２４】図２３のＢ−Ｂ断面図である。
【図２５】透過特性のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。
【図２６】コアの縦横比が１の誘電率と非相反性の大きさの関係を示すグラフである。
【図２７】コア３１の縦横比と非相反性の大きさの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
【００２６】
図１に示されるように、一実施形態に係るアイソレータ１０は、第１導波路２０と、第２導波路３０とを備える。第１導波路２０及び第２導波路３０は、基板面５０ａを有する基板５０の上において、基板面５０ａに沿って位置し、Ｘ軸方向に延在する。
【００２７】
基板５０は、金属等の導体、シリコン等の半導体、ガラス、又は樹脂等を含んで構成されてよい。
【００２８】
第１導波路２０及び第２導波路３０のいずれか一方は、基板面５０ａに接する。第１導波路２０が基板面５０ａに接する場合、第２導波路３０が第１導波路２０の上に位置する。第２導波路３０が基板面５０ａに接する場合、第１導波路２０が第２導波路３０の上に位置する。第１導波路２０と第２導波路３０とは、基板５０から見て互いに重なるといえる。以下、第１導波路２０が基板面５０ａに接するものとする。この場合、第２導波路３０は、第１導波路２０の上に位置する。
【００２９】
第１導波路２０は、Ｘ軸の正の方向の側及び負の方向の側それぞれに、第１端２０１及び第２端２０２を有する。第１導波路２０は、第１端２０１及び第２端２０２それぞれに、電磁波が入出力される第１ポート２１１及び第２ポート２１２を備える。第１ポート２１１から第１導波路２０に入力される電磁波は、Ｘ軸に沿って第２ポート２１２に向けて進む。第２ポート２１２から第１導波路２０に入力される電磁波は、Ｘ軸に沿って第１ポート２１１に向けて進む。第１ポート２１１及び第２ポート２１２はそれぞれ、コア２１の端面として構成されてよいし、外部装置と接続され、電磁波を伝搬可能なカプラとして構成されてもよい。
【００３０】
第２導波路３０は、Ｘ軸の正の方向の側及び負の方向の側それぞれに、端部３０１及び３０２を有する。言い換えれば、第２導波路３０は、両端を有する。第２導波路３０は、第１導波路２０に沿って位置し、第１導波路２０と互いに結合する。第２導波路３０の数は、１つに限られず、２つ以上であってよい。
【００３１】
第１導波路２０と第２導波路３０とは、延在する方向の少なくとも一部において、互いに沿って位置してよい。第１導波路２０と第２導波路３０とは、延在する方向の少なくとも一部において、互いに平行となるように位置してよい。第１導波路２０又は第２導波路３０は、直線状の構造を有してよい。第１導波路２０と第２導波路３０とは、これらのような簡易な構造を有することによって、基板５０の上で容易に形成されうる。
【００３２】
互いに沿って位置する２つの導波路は、平行導波路ともいう。平行導波路において、一方の導波路に入力された電磁波は、その導波路の中で伝搬する間に他方の導波路に移りうる。つまり、第１導波路２０の中で伝搬する電磁波は、第２導波路３０に移りうる。第２導波路３０の中で伝搬する電磁波は、第１導波路２０に移りうる。
【００３３】
平行導波路において、一方の導波路から他方の導波路へ移る電磁波の割合を表すパラメータは、結合係数ともいう。一方の導波路から他方の導波路へ電磁波が全く移らない場合、結合係数は０であるものとする。一方の導波路から他方の導波路へ全ての電磁波が移る場合、結合係数は１であるものとする。結合係数は、０以上且つ１以下の値でありうるものとする。結合係数は、各導波路の形状、各導波路間の距離、又は、導波路が互いに沿う長さ等に基づいて決定されうる。例えば、結合係数は、各導波路の形状が近似するほど高くなりうる。各導波路間の距離について、例えば第１導波路２０と第２導波路３０との間の距離は、コア２１とコア３１との間の距離であってよい。結合係数は、電磁波が導波路の中で伝搬する距離に応じて変化しうる。つまり、平行導波路において、導波路が延在する方向に沿った位置に応じて、結合係数は異なりうる。結合係数の極大値は、各導波路の形状又は各導波路間の距離等に基づいて決定されうる。結合係数の極大値は、１以下の値でありうる。
【００３４】
平行導波路において、導波路が互いに沿う区間の始点における結合係数は０である。始点から、結合係数が極大値となる位置までの長さは、結合長ともいう。導波路が互いに沿う長さが結合長に等しい場合、導波路が互いに沿う区間の終点における結合係数は、極大値でありうる。結合長は、各導波路の形状又は各導波路間の距離等に基づいて決定されうる。
【００３５】
第２導波路３０において、第１導波路２０から移ってきた電磁波は、第２導波路３０の中でも第１導波路２０の中と同じ方向に伝搬する。第２導波路３０において、電磁波が端部３０１又は３０２に到達した場合、電磁波は、端部３０１又は３０２から放射されたり、端部３０１又は３０２で反射されて逆方向に進んだりしうる。
【００３６】
図２に示されるように、第１導波路２０は、コア２１と、クラッド２２及び２３とを備える。コア２１、並びに、クラッド２２及び２３は、Ｘ軸方向に延在する。クラッド２２及び２３は、コア２１に対して、Ｚ軸の負の方向の側及び正の方向の側に位置する。クラッド２２は、コア２１から見て基板５０の側に位置する。クラッド２３は、コア２１から見て基板５０の反対側に位置する。クラッド２３は、コア２１から見て第２導波路３０の側に位置するともいえる。基板５０から見て、クラッド２２、コア２１、及び、クラッド２３が順番に積層されるともいえる。クラッド２２及び２３は、第１導波路２０と第２導波路３０とが重なる方向に沿って、コア２１を挟んで位置するともいえる。クラッド２２及び２３は、第１導波路２０と第２導波路３０とが重なる方向に沿って、コア２１の両側に位置するともいえる。コア２１は、基板５０の側に位置する第１面２１ａと、第１面２１ａの反対側に位置する第２面２１ｂとを有してよい。クラッド２２及び２３はそれぞれ、第１面２１ａ及び第２面２１ｂに接するように位置してよい。
【００３７】
第２導波路３０は、コア３１と、非相反性部材３２と、クラッド３３及び３４とを備える。コア３１、非相反性部材３２、並びに、クラッド３３及び３４は、Ｘ軸方向に延在する。非相反性部材３２は、コア３１に対して、Ｚ軸の正の方向の側に位置してよい。非相反性部材３２は、コア３１に対して、Ｚ軸の負の方向の側に位置してもよい。非相反性部材３２は、コア３１に対して、Ｙ軸の正の方向又は負の方向に並んで位置してもよい。
【００３８】
図２に示されるように、Ｘ軸に交差する断面から見たコア３１及び非相反性部材３２の形状は、点対称とならないように構成される。コア３１及び非相反性部材３２の形状は、さらに線対称とならないように構成されてもよい。コア３１と非相反性部材３２とは、まとめて非対称コアともいう。非対称コアは、コア３１と非相反性部材３２とを含んで構成される。非対称コアは、Ｘ軸に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材３２を有してよい。コア３１は、少なくとも１種類の誘電体を含んで構成されてよい。非相反性部材３２は、少なくとも１種類の誘電体の基板５０の側の面、又は、その反対側の面に接してよい。
【００３９】
非対称コアの断面が点対称に近いか否かを表す指標として、対称度が用いられうる。対称度は、非対称コアの断面形状と、所定点を中心としてその断面形状を１８０度回転させて得られる断面形状との間で、一致する部分が含まれる割合によって表されてよい。対称度が高い断面形状は、点対称に近いといえる。非対称コアは、その断面形状の対称度が低くなるように構成されてよい。
【００４０】
非対称コアの断面において、コア３１の面積は、非相反性部材３２の面積よりも大きく構成されてよい。このようにすることで、電磁波の大部分がコア３１の中で伝搬しうる。結果として、第２導波路３０における電磁波の損失が低減されうる。
【００４１】
非対称コアの断面は、非対称コアの中で伝搬する電磁波の強度が最大となる部分にコア３１が位置するように構成されてよい。このようにすることで、電磁波の強度が高い部分がコア３１の中で伝搬しうる。結果として、第２導波路３０における電磁波の損失が低減されうる。
【００４２】
クラッド３３及び３４は、非対称コアに対して、Ｚ軸の負の方向の側及び正の方向の側に位置する。クラッド３３は、非対称コアから見て基板５０の側に位置する。クラッド３４は、非対称コアから見て基板５０の反対側に位置する。クラッド３４は、非対称コアから見て第２導波路３０の側に位置するともいえる。基板５０から見て、クラッド３３、非対称コア、及び、クラッド３４が順番に積層されるともいえる。クラッド３３及び３４は、非対称コアを挟んで位置するともいえる。クラッド３３及び３４は、第１導波路２０と第２導波路３０とが重なる方向に沿って、非対称コアの両側に位置するともいえる。コア３１は、基板５０の側に位置する第１面３１ａと、第１面３１ａの反対側に位置する第２面３１ｂとを有してよい。クラッド３３及び３４はそれぞれ、第１面３１ａ及び第２面３１ｂに接するように位置してよい。
【００４３】
コア２１及び３１、並びに、クラッド２２、２３、３３及び３４は、誘電体を含んで構成されてよい。コア２１及び３１は、誘電体線路ともいう。コア２１の比誘電率は、クラッド２２及び２３それぞれの比誘電率よりも高くされてよい。コア３１の比誘電率は、クラッド３３及び３４それぞれの比誘電率よりも高くされてよい。クラッド２３とクラッド３３とは、同一の誘電体材料で構成されてよい。クラッド２３とクラッド３３とは、一体に構成されてよい。クラッド２３とクラッド３３とが一体に構成される場合、アイソレータ１０の形成が容易になりうる。コア２１及び３１、並びに、クラッド２２、２３、３３及び３４の比誘電率は、空気の比誘電率よりも高くされてよい。コア２１及び３１、並びに、クラッド２２、２３、３３及び３４の比誘電率が空気の比誘電率よりも高くされることで、第１導波路２０及び第２導波路３０からの電磁波の漏れが抑制されうる。結果として、アイソレータ１０から外部に電磁波が放射されることによる損失が低減されうる。
【００４４】
コア２１又は３１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）で構成されてよい。クラッド２２、２３、３３又は３４は、例えば、石英ガラス（ＳｉＯ2）で構成されてよい。シリコン及び石英ガラスの比誘電率はそれぞれ、約１２及び約２である。シリコンは、約１．２μｍ〜約６μｍの近赤外波長を有する電磁波を低損失で伝搬させうる。コア２１又は３１は、シリコンで構成される場合、光通信で使用される１．３μｍ帯又は１．５５μｍ帯の波長を有する電磁波を低損失で伝搬させうる。
【００４５】
コア２１とクラッド２２及び２３とを含んで構成される第１導波路２０、並びに、非対称コアとクラッド３３及び３４とを含んで構成される第２導波路３０は、シングルモードでの導波条件を満たしてよい。第１導波路２０及び第２導波路３０がシングルモードでの導波条件を満たす場合、第１導波路２０及び第２導波路３０を伝搬する信号の波形が崩れにくくなる。シングルモードでの導波条件を満たす第１導波路２０及び第２導波路３０を組み合わせたアイソレータ１０は、光通信に適したものとなりうる。
【００４６】
コア２１又は３１の比誘電率は、Ｚ軸方向に沿って一様に分布してよいし、Ｚ軸方向に沿って変化するように分布してもよい。例えば、コア２１の比誘電率は、Ｚ軸方向の中央部で最も高くなり、クラッド２２及び２３に近づくにつれて低くなるように分布してよい。この場合、コア２１は、グレーデッド・インデックス型光ファイバと同様の原理で電磁波を伝搬させうる。
【００４７】
第１ポート２１１を介して第１導波路２０の第１端２０１からコア２１に入力された電磁波は、Ｘ軸に沿って延在する第１導波路２０のコア２１の中で、第２端２０２に向けて伝搬する。第１端２０１から第２端２０２に向かう方向は、第１方向ともいう。コア２１の中で伝搬する電磁波は、コア２１の中で第１方向に伝搬した距離に基づく結合係数に応じた割合で、第２導波路３０のコア３１に移りうる。電磁波がコア２１の中で第１方向に伝搬する場合の結合係数は、第１結合係数ともいう。
【００４８】
第２ポート２１２を介して第１導波路２０の第２端２０２からコア２１に入力された電磁波は、Ｘ軸に沿って延在する第１導波路２０のコア２１の中で、第１端２０１に向けて伝搬する。第２端２０２から第１端２０１に向かう方向は、第２方向ともいう。コア２１の中で伝搬する電磁波は、コア２１の中で第２方向に伝搬した距離に基づく結合係数に応じた割合で、第２導波路３０のコア３１に伝搬する。電磁波がコア２１の中で第２方向に伝搬する場合の結合係数は、第２結合係数ともいう。
【００４９】
第２導波路３０の非対称コアは、電磁波が第１方向に伝搬する場合と、電磁波が第２方向に伝搬する場合とで、異なる伝搬特性を有しうる。非対称コアの伝搬特性が電磁波の伝搬方向に基づいて異なる場合、第１結合係数と第２結合係数とは互いに異なりうる。つまり、非相反性部材３２は、第１結合係数と第２結合係数とを異ならせうる。
【００５０】
非相反性部材３２は、電磁波が第１方向に伝搬する場合と第２方向に伝搬する場合とにおいて、それぞれ異なる伝搬特性を有するような材料で構成されてよい。電磁波の伝搬方向によって異なる伝搬特性を有する材料は、非相反性材料ともいう。非相反性部材３２は、例えば、磁性ガーネット、フェライト、鉄、コバルト等の磁性体を含んで構成されてよい。非相反性部材３２の比誘電率は、式（１）のようにテンソルで表されうる。
【００５１】
【数１】
2020134845.tif 000003
テンソルの各要素は、複素数で表されてよい。各要素の添え字として用いられている数字は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に対応してよい。要素として複素数を有し、比誘電率を表すテンソルは、複素比誘電率テンソルともいう。
【００５２】
非相反性部材３２は、非相反性材料を所定の濃度で含んでよい。所定の濃度は、Ｘ軸に交差する断面の中で変化してよい。所定の濃度は、アイソレータ１０に入力される電磁波の偏光方向に沿って見た少なくとも一部において変化してよい。
【００５３】
第２導波路３０は、Ｘ軸に交差する断面において、図３に示される形状を有してよい。第２導波路３０のＹ軸方向の寸法は、Ａで表されるものとする。コア３１及び非相反性部材３２それぞれのＺ軸方向の寸法は、Ｂで表されるものとする。非相反性部材３２のＹ軸方向の寸法は、Ｃで表されるものとする。非相反性部材３２は、コア３１とＹ軸に沿って並び、Ｙ軸の負の方向の側に偏って位置するものとする。第２導波路３０は、Ｘ軸方向の寸法が所定の長さとなるようにＸ軸方向に延在するものとする。非相反性部材３２は、複素比誘電率テンソルで表される比誘電率を有するものとする。
【００５４】
図３に例示される第２導波路３０について、第２導波路３０を第１方向に伝搬する電磁波の位相と第２方向に伝搬する電磁波の位相との差がシミュレーションによって計算されうる。第１方向に伝搬する電磁波の位相と第２方向に伝搬する電磁波の位相との差は、位相差ともいう。図４のグラフに示されるように、位相差は、Ｃ／Ａの値に応じて変化しうる。Ｃ／Ａの値は、非対称コアをＺ軸方向に見て、非相反性部材３２によって占有される割合を表す。図４のグラフによれば、Ｃ／Ａの値が０．５に近づく場合に、位相差が大きくなりうる。位相差は、Ｃ／Ａの値を変化させることによって調整されうる。位相差が大きい場合、電磁波の減衰量の非相反性が大きくなりうる。つまり、位相差が大きいほど、電磁波が第１方向に伝搬する場合の減衰量と、第２方向に伝搬する場合の減衰量との差が大きくなりうる。第２導波路３０は、Ｃ／Ａの値が調整されることによって、電磁波の伝搬方向に応じて電磁波の減衰量が異なる性質を有するように構成されうる。電磁波の伝搬方向に応じて電磁波の減衰量が異なる性質は、非相反性ともいう。Ｃ／Ａの値が０．５に近づく場合、非対称コアの対称度が低くなるといえる。つまり、非対称コアの対称度が低くされることによって、第２導波路３０の非相反性が大きくされうる。
【００５５】
第２導波路３０は、Ｘ軸に交差する断面において、図５に示される形状を有してよい。第２導波路３０のＹ軸方向の寸法、及び、コア３１のＹ軸方向の寸法は、Ａで表されるものとする。コア３１のＺ軸方向の寸法は、Ｂで表されるものとする。非相反性部材３２のＹ軸方向及びＺ軸方向それぞれの寸法は、Ｃ及びＤで表されるものとする。非相反性部材３２は、コア３１よりもＺ軸の正の方向の側に位置し、第２導波路３０の中でＹ軸の負の方向の側に偏って位置するものとする。第２導波路３０は、Ｘ軸方向の寸法が所定の長さとなるようにＸ軸方向に延在するものとする。非相反性部材３２は、複素比誘電率テンソルで表される比誘電率を有するものとする。
【００５６】
図５に例示される第２導波路３０について、第２導波路３０を第１方向に伝搬する電磁波の位相と第２方向に伝搬する電磁波の位相との差がシミュレーションによって計算されうる。図６のグラフに示されるように、位相差は、Ｃ／Ａの値に応じて変化しうる。位相差とＣ／Ａの値との関係は、Ｄ／Ｂの値に応じて変化しうる。図６のグラフによれば、Ｃ／Ａの値が０．５に近づく場合に、位相差が大きくなりうる。位相差は、Ｃ／Ａの値を変化させることによって調整されうる。図６のグラフによれば、Ｄ／Ｂの値が大きくなる場合に、位相差が大きくなりうる。位相差は、Ｄ／Ｂの値を変化させることによって調整されうる。第２導波路３０は、Ｃ／Ａの値及びＤ／Ｂの値が調整されることによって、非相反性を有するように構成されうる。Ｄ／Ｂの値が図６に例示される範囲で大きくなる場合、非対称コアの対称度が低くなるといえる。つまり、非対称コアの対称度が低くされることによって、第２導波路３０の非相反性が大きくされうる。
【００５７】
第２導波路３０は、Ｘ軸に交差する断面において、図７に示される形状を有してよい。この場合、非対称コアは点対称ではない。よって、図７に例示される第２導波路３０は、非相反性を有しうる。
【００５８】
また、第２導波路３０の非相反性は、コア３１の縦横比によっても異なる。第２導波路３０の構成による非相反性の大きさの違いについて、図２６、図２７に示す。図２６にコア３１の縦横比が１の場合の誘電率と非相反性の大きさの関係を示す。これより、コア３１の誘電率は、動作周波数において６以上であることが望ましいと言える。図２７にはコア３１の縦横比と非相反性の大きさの関係を示す。これより、コア３１の縦横比は０．８乃至１．２の間であることが望ましいと言える。
【００５９】
平行導波路の一方の導波路が非相反性を有する場合、電磁波が第１方向に伝搬する場合の結合係数の極大値は、電磁波が第２方向に伝搬する場合の結合係数の極大値と異なりうる。例えば図８に示されるように、電磁波が第１方向に伝搬する場合における第１導波路２０と第２導波路３０との結合係数の極大値は、０に近い値となるように構成されうる。例えば図９に示されるように、電磁波が第２方向に伝搬する場合における第１導波路２０と第２導波路３０との結合係数の極大値は、１に近い値となるように構成されうる。電磁波の伝搬方向ごとに結合係数の極大値が異なることによって、電磁波の伝搬方向ごとに電磁波の透過率が異なりうる。図８及び図９において、横軸及び縦軸はそれぞれ、平行導波路における電磁波の進行距離、及び、結合係数を表す。
【００６０】
第２導波路３０が非相反性を有する場合、第１導波路２０と第２導波路３０との結合係数は、電磁波の伝搬方向に応じて異なりうる。つまり、第２導波路３０が非相反性を有する場合、アイソレータ１０の第１結合係数は、第２結合係数と異なりうる。第２導波路３０の非相反性の大きさが調整されることによって、第２結合係数は、第１結合係数よりも大きくされうる。
【００６１】
第１ポート２１１から第１導波路２０に入力された電磁波が第１方向に伝搬する場合、入力された電磁波のうち第２導波路３０に移った電磁波の少なくとも一部が端部３０２に到達しうる。第２導波路３０の端部３０２に到達した電磁波は、第１導波路２０の第２ポート２１２から出力されず、端部３０２から外部に放射されたり、端部３０２で反射されたりしうる。第１結合係数が大きい場合、第１導波路２０に入力された電磁波のうち、第２導波路３０に移って、端部３０２に到達する電磁波の割合が大きくなりうる。この場合、第１導波路２０に入力された電磁波のうち、第２ポート２１２から出力される電磁波の割合が小さくなりうる。つまり、第１ポート２１１に入力される電磁波の強度に対する、第２ポート２１２から出力される電磁波の強度の比が小さくなりうる。第１ポート２１１に入力される電磁波の強度に対する、第２ポート２１２から出力される電磁波の強度の比は、第１方向に伝搬する電磁波に対するアイソレータ１０の透過率ともいう。第１結合係数が大きい場合、第１方向に伝搬する電磁波に対する透過率が低くなりうる。一方で、第１結合係数が小さい場合、第２導波路３０に移る電磁波の割合が小さくなりうるので、第１方向に伝搬する電磁波に対する透過率が高くなりうる。
【００６２】
第２ポート２１２から第１導波路２０に入力され第２方向に伝搬する電磁波は、第１方向に伝搬する電磁波がアイソレータ１０から受ける作用と同一の作用を受けうる。その作用によって、第２方向に伝搬する電磁波の一部は、第２導波路３０の端部３０１に到達しうる。第２結合係数が大きい場合、第２方向に伝搬する電磁波に対する透過率が低くなりうる。第２結合係数が小さい場合、第２方向に伝搬する電磁波に対する透過率が高くなりうる。
【００６３】
第１結合係数と第２結合係数とが異なる場合、第１方向に伝搬する電磁波に対する透過率と、第２方向に伝搬する電磁波に対する透過率とが異なりうる。つまり、アイソレータ１０は、第１結合係数と第２結合係数とを異ならせることによって、一方向に電磁波を伝搬させやすくし、逆方向に電磁波を伝搬させにくくするように機能しうる。第２結合係数が第１結合係数よりも大きい場合、アイソレータ１０は、第１方向に電磁波を伝搬させやすくし、第２方向に電磁波を伝搬させにくくするように機能しうる。第１結合係数及び第２結合係数がそれぞれ略０及び略１とされる場合、第１方向に伝搬する電磁波に対する透過率と、第２方向に伝搬する電磁波に対する透過率との差が大きくされうる。結果として、アイソレータ１０の機能が向上されうる。
【００６４】
平行導波路の一方の導波路が非相反性を有する場合、第１方向に伝搬する電磁波に対する平行導波路の結合長は、第２方向に伝搬する電磁波に対する平行導波路の結合長と異なりうる。例えば図８に示されるように、アイソレータ１０において第１方向に伝搬する電磁波に対する結合長は、Ｌ1と表されうる。例えば図９に示されるように、アイソレータ１０において第２方向に伝搬する電磁波に対する結合長は、Ｌ2と表されうる。アイソレータ１０は、Ｌ1とＬ2とが異なるように構成されてよい。
【００６５】
平行導波路において２つの導波路が互いに沿う長さが結合長に等しい場合、結合係数が極大値となりうる。例えば図８のグラフに示される関係を有する平行導波路において、２つの導波路が互いに沿う長さがＬ1である場合、結合係数が極大値となりうる。２つの導波路が互いに沿う長さが結合長の２倍に等しい場合、結合係数が極小値となりうる。例えば図８に示される関係を有する平行導波路において、２つの導波路が互いに沿う長さが２Ｌ1である場合、結合係数が極小値となりうる。
【００６６】
図８のグラフに示される関係は、電磁波の進行距離が長くなった領域でも繰り返されうる。つまり、２つの導波路が互いに沿う長さがＬ1の奇数倍である場合、結合係数が極大値となりうる。２つの導波路が互いに沿う長さがＬ1の偶数倍である場合、結合係数が極小値となりうる。図９に示される関係を有する平行導波路においても、２つの導波路が互いに沿う長さがＬ2の奇数倍である場合、及び、Ｌ2の偶数倍ある場合それぞれで、結合係数が極大値及び極小値となりうる。Ｌ1及びＬ2は、平行導波路における最短の結合長となりうる長さであり、単位結合長ともいう。つまり、結合長は、単位結合長の奇数倍であってよい。
【００６７】
第１導波路２０と第２導波路３０とが互いに沿う長さが調整されることによって、第１結合係数及び第２結合係数が調整されうる。第１導波路２０と第２導波路３０とが互いに沿う長さは、第２方向に伝搬する電磁波に対する単位結合長の奇数倍と略同一であってよい。このようにすることで、第２結合係数が大きくされうる。第１導波路２０と第２導波路３０とが互いに沿う長さは、第１方向に伝搬する電磁波に対する単位結合長の偶数倍と略同一であってよい。このようにすることで、第１結合係数が小さくされうる。このようにすることで、第２結合係数が第１結合係数より大きくされてよい。
【００６８】
アイソレータ１０の一方のポートに入力される電磁波のうち、他方のポートから出力されない電磁波の量は、減衰量ともいう。電磁波の減衰量が大きい場合、その電磁波の透過率は低いといえる。アイソレータ１０における第１方向及び第２方向に進む電磁波の減衰量は、有限要素法等を用いたシミュレーションによって算出されうる。図１０において、第２方向に伝搬する電磁波の減衰量と電磁波の周波数との関係は、Ｓ１２で表される実線のグラフで表される。第１方向に伝搬する電磁波の減衰量と電磁波の周波数との関係は、Ｓ２１で表される破線のグラフで表される。グラフの横軸及び縦軸はそれぞれ、第１導波路２０を伝搬する電磁波の周波数、及び、その電磁波の減衰量を表す。電磁波の減衰量は、デシベル（ｄＢ）を単位として表されるものとする。縦軸に沿って見て上方に位置するプロットは、電磁波の減衰量が少ないことを表す。縦軸に沿って見て下方に位置するプロットは、電磁波の減衰量が多いことを表す。
【００６９】
図１０に示されるように、ｆｂ１で表される所定の周波数帯において、第２方向に伝搬する電磁波の減衰量は、第１方向に伝搬する電磁波の減衰量よりも大きくなりうる。この場合、アイソレータ１０は、所定の周波数帯の電磁波を、第１ポート２１１から第２ポート２１２に向けて伝搬させやすくする一方で、第２ポート２１２から第１ポート２１１へ伝搬させにくくするように機能しうる。アイソレータ１０が電磁波の伝搬方向ごとに減衰量を異ならせるように機能しうる所定の周波数帯は、アイソレータ１０の動作周波数ともいう。アイソレータ１０の動作周波数は、アイソレータ１０の構成に基づいて、任意に決定されうる。つまり、任意の動作周波数において、第１結合係数よりも第２結合係数の方が大きくされうる。
【００７０】
本実施形態に係るアイソレータ１０は、第１方向に伝搬する電磁波に対する透過率と第２方向に伝搬する電磁波に対する透過率とを異ならせる機能を有する。このような機能は、図１１に示される比較例に係るアイソレータ９０によっても実現されうる。
【００７１】
アイソレータ９０は、入力端９１と、分岐結合器９２と、相反移相器９３と、非相反移相器９４と、分岐結合器９５と、出力端９６とを備える。入力端９１から入力された電磁波は、分岐結合器９２で分岐され、相反移相器９３と非相反移相器９４とに伝搬する。電磁波は、相反移相器９３と非相反移相器９４とでそれぞれ移相され、分岐結合器９５で結合され、出力端９６に伝搬する。相反移相器９３と非相反移相器９４とは、入力端９１から入力された電磁波が出力端９６から出力されるように構成されうる。一方で、出力端９６から入力された電磁波は、分岐結合器９５で分岐され、相反移相器９３と非相反移相器９４とに伝搬する。電磁波は、相反移相器９３と非相反移相器９４とでそれぞれ移相され、分岐結合器９２で結合され、入力端９１に伝搬する。相反移相器９３と非相反移相器９４とは、出力端９６から入力された電磁波が入力端９１からは出力されないように構成されうる。
【００７２】
比較例に係るアイソレータ９０において、非相反移相器９４、並びに、分岐結合器９２及び９５における電磁波の損失が比較的大きい。一方、本実施形態に係るアイソレータ１０において、電磁波は原則としてコア３１を伝搬する。結果として、本実施形態に係るアイソレータ１０における電磁波の損失は、比較例に係るアイソレータ９０における電磁波の損失よりも小さくなりうる。つまり、本実施形態に係るアイソレータ１０は、電磁波の損失を低減しつつ、電磁波を一方向に透過しやすく、逆方向に透過しにくいように機能しうる。本実施形態に係るアイソレータ１０において、第１導波路２０及び第２導波路３０はそれぞれ、相反線路及び非相反線路ともいう。
【００７３】
比較例に係るアイソレータ９０において、非相反移相器９４、並びに、分岐結合器９２及び９５は、直列に接続されるように実装され、小型化されにくい。一方、本実施形態に係るアイソレータ１０は、第１導波路２０と第２導波路３０とが重なることで、基板５０の上で小型化されやすい。結果として、本実施形態に係るアイソレータ１０は、基板５０の上で、集積して実装されうる。つまり、本実施形態に係るアイソレータ１０は、集積化された構成によって、電磁波を一方向に透過しやすく、逆方向に透過しにくいように機能しうる。
【００７４】
図１２に示されるように、アイソレータ１０は、第２導波路３０の端部３０１及び３０２に、電磁波を放射するアンテナ６０をさらに備えてよい。アンテナ６０は、端部３０１及び３０２に到達した電磁波を効率よく放射しうる。アンテナ６０によって、端部３０１及び３０２で電磁波が反射しにくくなる。結果として、アイソレータ１０の機能が向上されうる。
【００７５】
第２導波路３０は、端部３０１及び３０２に切断面を有してよい。第２導波路３０の両端の切断面は、アンテナ６０として機能してよい。第２導波路３０の端部３０１及び３０２における切断面の法線ベクトルは、Ｘ軸に対して傾きを有する方向を向くように構成されてよい。切断面の法線ベクトルの向きとＸ軸方向との間の角度は、０度より大きくてよい。言い換えれば、切断面の法線ベクトルは、第２導波路３０における電磁波の伝搬方向に交差する方向の成分を有してよい。切断面の法線ベクトルの向きとＸ軸方向との間の角度は、９０度に近い値であってよい。切断面の法線ベクトルの向きとＸ軸との間の角度が９０度に近い場合、第２導波路３０は、端部３０１及び３０２において、その厚みが緩やかに減少するテーパ形状となる。結果として、端部３０１及び３０２における電磁波の反射率が低減されうる。第２導波路３０が基板５０から見て第１導波路２０の上に位置する場合、第２導波路３０の両端の切断面は、基板５０の上における加工によって形成されやすくなる。
【００７６】
図１３に示されるように、アイソレータ１０は、第２導波路３０の端部３０１及び３０２の外側に、電磁波吸収部材７０をさらに備えてよい。電磁波吸収部材７０は、端部３０１及び３０２から放射される電磁波を吸収しうる。このようにすることで、アイソレータ１０から放射される電磁波がアイソレータ１０の周辺に位置する他の回路に影響を及ぼしにくくなる。
【００７７】
図１４に示されるように、アイソレータ１０は、複数の第２導波路３０を備えてよい。第２導波路３０の数は、２つに限られず、３つ以上であってよい。第２導波路３０それぞれは、第１導波路２０に直列に結合してよい。第２導波路３０それぞれと第１導波路２０とが互いに沿う長さは、第２方向に伝搬する電磁波に対する結合長と略同一であってよい。アイソレータ１０が複数の第２導波路３０を備えることによって、第２方向に伝搬する電磁波が第２導波路３０から放射されやすくなり、第２端２０２から第１端２０１まで到達しにくくなる。結果として、電磁波を一方向に伝搬させやすくするとともに、逆方向に伝搬させにくくするというアイソレータ１０の機能が向上されうる。
【００７８】
図１５に示されるように、第１導波路２０は、整合調整回路２５を含んでよい。整合調整回路２５は、第１導波路２０の中で伝搬する電磁波の周波数ごとの伝搬特性を調整しうる。整合調整回路２５は、例えば図１６に示されるように、コア２１が複数の孔部２４を有する構造として設けられてよい。図１６において、第２導波路３０は、二点鎖線の仮想線で示される。孔部２４は、Ｙ軸方向にコア２１を貫通してよい。孔部２４は、コア２１の第１面２１ａから第２面２１ｂまで貫通してよい。孔部２４は、Ｙ軸方向にクラッド２２及び２３まで貫通してもよい。孔部２４は、Ｘ軸方向に並んでよい。つまり、孔部２４は、コア２１が延在する方向に並んでよい。孔部２４の数は、９個に限られない。孔部２４をＺ軸方向から見た形状は、矩形状に限られず、円状又は多角形状等の種々の形状であってよい。
【００７９】
孔部２４は、Ｘ軸方向に周期的に並んでよい。コア２１がＸ軸方向に周期的に並ぶ孔部２４を有する場合、コア２１を含む第１導波路２０は、ブラッグ回折格子を構成しうる。第１導波路２０に第１ポート２１１から電磁波が入力された場合、入力された電磁波のうちブラッグ反射条件を満たす波長を有する電磁波は、反射されて第１ポート２１１に戻りうる。一方で、その他の波長を有する電磁波は、第２ポート２１２に向けて伝搬しうる。つまり、孔部２４を備える第１導波路２０は、所定の波長を有する電磁波に対するフィルタとして機能しうる。
【００８０】
第１導波路２０が整合調整回路２５を含む場合、例えば図１７に示されるように、ｆｂ２で表される所定の周波数帯において、第１方向に伝搬する電磁波の減衰量は、第２方向に伝搬する電磁波の減衰量よりも大きくなりうる。ｆｂ２は、図１０のｆｂ１で示される周波数帯と異なる周波数帯とされてよい。整合調整回路２５の構成が調整されることによって、ｆｂ２は、ｆｂ１で示される周波数帯よりも、高い周波数帯とされたり、低い周波数帯とされたりしうる。図１７のグラフに関して図１０のグラフと共通する事項の説明は省略される。
【００８１】
非相反性部材３２は、所定方向の磁場が印加される場合に非相反性を有するように構成されてよい。非相反性部材３２は、Ｚ軸方向の成分を有する磁場が印加される場合に非相反性を有するように構成されてよい。所定方向は、Ｚ軸方向に限られず、種々の方向であってよい。所定方向は、非対称コアの断面形状、又は、対称度に基づいて決定されてよい。非相反性部材３２は、磁場の強度又は向きの変化に応じて異なる大きさの非相反性を有するように構成されてよい。アイソレータ１０がこのように構成されることで、非相反性部材３２が非相反性を有するか否か、又は、非相反性部材３２が有する非相反性の大きさが制御されうる。
【００８２】
図１８に示されるように、アイソレータ１０は、磁場を印加する磁場印加部８０をさらに備えてよい。磁場印加部８０は、第２導波路３０に対してＺ軸の正の方向に位置してよい。磁場印加部８０は、第２導波路３０に対して第１導波路２０を介して基板５０の側に位置してよい。磁場印加部８０は、図１８に例示される態様とは異なる態様で位置してもよい。磁場印加部８０は、フェライト磁石又はネオジム磁石等の永久磁石であってよい。磁場印加部８０は、電磁石であってもよい。
【００８３】
平行導波路における電磁波の伝搬モードは、偶モードと奇モードとを含みうる。偶モードは、平行導波路を構成する各導波路において、伝搬する電磁波の電場が同じ方向を向くモードである。奇モードは、平行導波路を構成する各導波路において、伝搬する電磁波の電場が反対の方向を向くモードである。電磁波は、平行導波路の実効屈折率に基づいて、平行導波路を伝搬しうる。平行導波路の実効屈折率は、平行導波路を構成する各導波路の形状、導波路を構成する材料の比誘電率、又は、電磁波の伝搬モード等に基づいて決定されうる。電磁波が偶モードで伝搬する場合の平行導波路の実効屈折率は、偶モード屈折率ともいう。電磁波が奇モードで伝搬する場合の平行導波路の実効屈折率は、奇モード屈折率ともいう。偶モード屈折率及び奇モード屈折率はそれぞれ、ｎeven及びｎoddと表されるものとする。平行導波路における結合長は、以下の式（２）で表されうる。
【００８４】
【数２】
2020134845.tif 000004
（Ｌ：結合長、ｍ：奇数、λ0：真空中の波長）
アイソレータ１０は、光を入力する構成と組み合わされて使用されうる。この場合、アイソレータ１０は、光アイソレータともいう。図１９に示されるように、光源装置１００は、アイソレータ１０と、光源１１０と、レンズ１１２と、光源１１０に電力を供給する電源１１４とを含む。光源１１０は、例えば、ＬＤ（Laser Diode）又はＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity SurfaceEmitting LASER）等の半導体レーザであってよい。光源１１０は、基板５０上に形成されてよい。
【００８５】
レンズ１１２は、光源１１０から出力された光を、アイソレータ１０の第１導波路２０の第１ポート２１１に集光させる。レンズ１１２の形状は特に限定されない。レンズ１１２として、小球レンズ、両凸レンズ、又は平凸レンズ等が採用されうる。レンズ１１２は、伝搬される光の波長に対して光透過性の材料を含んで構成されてよい。
【００８６】
光源１１０は、レンズ１１２を介して第１ポート２１１に光学的に接続されるともいえる。光源１１０、レンズ１１２、及び、第１ポート２１１は、位置ずれを生じないように相互の位置関係が固定されてよい。光源１１０、レンズ１１２、及び、第１ポート２１１は、基板５０の上に一体として集積されてよい。光源１１０は、偏光方向がＹ軸方向となるような直線偏光の光を、第１ポート２１１に入力してよい。光源装置１００は、レンズ１１２を有しなくてもよい。光源装置１００は、レンズ１１２を有しない場合、光源１１０から出射した光を第１ポート２１１に直接入力してよい。
【００８７】
光源１１０から第１ポート２１１への光の入力方法は、光源１１０の光を直接又はレンズ１１２を介して入力する方法に限られない。光源１１０は、光ファイバを介して第１ポート２１１に結合してよい。光ファイバを伝搬する光を第１ポート２１１に入力する方法は、レンズ等を介して自由空間を接続する方法、光ファイバの出射面と第１ポート２１１とを直接突き合わせる方法、又は、接続導波路１２０（図２０参照）を用いる方法等、種々の方法を含んでよい。
【００８８】
光源装置１００は、光源１１０とアイソレータ１０とを備えることによって、光源１１０から出力される光を、アイソレータ１０を通して第１方向に向けて出力しうる。一方で、光源装置１００は、アイソレータ１０によって第２方向に戻る光を伝搬させにくくし、光源１１０の側に光が戻りにくくしうる。結果として、光が効率よく出力されうる。
【００８９】
光源装置１００において、第１導波路２０が基板面５０ａに接するように構成されてよい。つまり、第１導波路２０が第２導波路３０より基板面５０ａに近い側に位置してよい。このようにすることで、基板５０の上に集積された光源１１０と第１ポート２１１とが容易に光学的に接続されうる。
【００９０】
図２０に示されるように、接続導波路１２０は、コア１２１とクラッド１２２及び１２３とを有してよい。コア１２１の比誘電率は、第１導波路２０のコア２１の比誘電率と略同一であってよい。コア１２１は、コア２１と同じ材料で形成されてよい。クラッド１２２及び１２３の比誘電率は、コア１２１の比誘電率よりも低くされてよい。クラッド１２２及び１２３の比誘電率は、第１導波路２０のクラッド２２及び２３の比誘電率と略同一であってよい。クラッド１２２及び１２３は、クラッド２２及び２３と同じ材料で形成されてよい。コア１２１のＸ軸の正の方向の側の端面は、コア２１のＸ軸の負の方向の側の端面に位置する第１ポート２１１と接するものとする。コア１２１のＺ軸方向の厚みは、第１導波路２０のコア２１のＺ軸方向の厚みよりも厚くてよい。コア１２１のＺ軸方向の厚みは、第１導波路２０のコア２１のＺ軸方向の厚みと略同一であってもよい。
【００９１】
コア１２１にＸ軸の負の方向の側から入力される光は、Ｙ軸方向を偏光方向とする直線偏光であってよい。言い換えれば、コア１２１にＸ軸の負の方向の側から入力される光の偏光方向は、基板面５０ａに平行であってよい。基板５０の上に集積された光源１１０が半導体レーザである場合、半導体レーザが射出する光の偏光方向は基板面５０ａに平行となる。半導体レーザは、基板５０の上に集積しやすい。結果として、光源装置１００の形成が容易になりうる。
【００９２】
コア１２１とコア２１との接続部において、コア１２１のＹ軸方向の幅は、コア２１のＹ軸方向の幅と略同一であってよい。コア１２１及びコア２１のＹ軸方向の幅が、コア１２１とコア２１との接続部で不連続に変化する場合、Ｙ軸方向を偏光方向とする光は、接続部において放射しやすくなる。コア１２１とコア２１との接続部において、コア１２１及びコア２１それぞれのＹ軸方向の幅が略同一とされることで、放射による損失が低減されうる。
【００９３】
図２１に示されるように、接続導波路１２０のコア１２１は、第１導波路２０のコア２１との接続部に近づくにつれて、Ｚ軸方向の厚みが薄くなるテーパ形状に構成されてよい。このようにすることで、接続導波路１２０にＹ軸方向を偏光方向とする光が入力された場合に、入力された光は、コア２１における光の伝搬モードに整合されうる。コア１２１からコア２１に光が入射する際、光の伝搬モードの不整合が発生しにくくなる。結果として、コア１２１からコア２１に光が入射する際の損失の発生が低減されうる。
【００９４】
図２２に示されるように、他の実施形態に係るアイソレータ１０は、基板５０の上に、基板面５０ａ（図１等参照）に沿って並んで位置する第１導波路２０と、第２導波路３０とを備える。アイソレータ１０は、第１導波路２０及び第２周囲に位置するクラッド４０をさらに備えてよい。
【００９５】
図２３に示されるように、第１導波路２０は、Ｘ軸の正の方向の側及び負の方向の側それぞれに、第１端２０１及び第２端２０２を有する。第１導波路２０は、第１端２０１及び第２端２０２それぞれに、電磁波が入出力される第１ポート２１１及び第２ポート２１２を備える。第１ポート２１１から第１導波路２０に入力される電磁波は、Ｘ軸に沿って第２ポート２１２に向けて進む。第２ポート２１２から第１導波路２０に入力される電磁波は、Ｘ軸に沿って第１ポート２１１に向けて進む。第１ポート２１１及び第２ポート２１２はそれぞれ、コア２１（図２４参照）の端面として構成されてよいし、外部装置と接続され、電磁波を伝搬可能なカプラとして構成されてもよい。
【００９６】
第２導波路３０は、Ｘ軸の正の方向の側及び負の方向の側それぞれに、端部３０１及び３０２を有する。言い換えれば、第２導波路３０は、両端を有する。第２導波路３０は、第１導波路２０に沿って位置し、第１導波路２０と互いに結合する。第２導波路３０の数は、１つに限られず、２つ以上であってよい。
【００９７】
第１導波路２０と第２導波路３０とは、延在する方向の少なくとも一部において、互いに沿って位置してよい。第１導波路２０と第２導波路３０とは、延在する方向の少なくとも一部において、互いに平行となるように位置してよい。第１導波路２０又は第２導波路３０は、直線状の構造を有してよい。第１導波路２０と第２導波路３０とは、これらのような簡易な構造を有することによって、基板５０の上で容易に形成されうる。
【００９８】
第２導波路３０において、第１導波路２０から移ってきた電磁波は、第２導波路３０の中でも第１導波路２０の中と同じ方向に伝搬する。第２導波路３０において、電磁波が端部３０１又は３０２に到達した場合、電磁波は、端部３０１又は３０２から放射されたり、端部３０１又は３０２で反射されて逆方向に進んだりしうる。
【００９９】
図２４に示されるように、第１導波路２０は、コア２１と、クラッド２２及び２３とを備える。コア２１、並びに、クラッド２２及び２３は、Ｘ軸方向に延在する。クラッド２２及び２３は、コア２１に対して、Ｚ軸の負の方向の側及び正の方向の側に位置する。クラッド２２は、コア２１から見て基板５０の側に位置する。クラッド２３は、コア２１から見て基板５０の反対側に位置する。基板５０から見て、クラッド２２、コア２１、及び、クラッド２３が順番に積層されるともいえる。コア２１は、基板５０の側に位置する第１面２１ａと、第１面２１ａの反対側に位置する第２面２１ｂとを有してよい。クラッド２２及び２３はそれぞれ、第１面２１ａ及び第２面２１ｂに接するように位置してよい。
【０１００】
第２導波路３０は、コア３１と、非相反性部材３２と、クラッド３３及び３４とを備える。コア３１、非相反性部材３２、並びに、クラッド３３及び３４は、Ｘ軸方向に延在する。非相反性部材３２は、コア３１に対して、Ｙ軸の正の方向又は負の方向に並んで位置してよい。言い換えれば、コア３１と非相反性部材３２とは、基板面内に並んで位置してよい。非相反性部材３２は、コア３１に対して、Ｚ軸の正の方向又は負の方向の側に位置してもよい。
【０１０１】
図２４に示されるように、Ｘ軸に交差する断面から見たコア３１及び非相反性部材３２の形状は、点対称とならないように構成される。コア３１及び非相反性部材３２の形状は、さらに線対称とならないように構成されてもよい。コア３１と非相反性部材３２とは、まとめて非対称コアともいう。非対称コアは、コア３１と非相反性部材３２とを含んで構成される。非対称コアは、Ｘ軸に交差する断面の少なくとも一部に非相反性部材３２を有してよい。コア３１は、少なくとも１種類の誘電体を含んで構成されてよい。非相反性部材３２は、少なくとも１種類の誘電体の基板５０の側の面、又は、その反対側の面に接してよい。
【０１０２】
図２４に示されるように、第１導波路２０は、第１誘電体としてコア２１を含み、第２誘電体としてクラッド４０を含んでよい。第２誘電体は、第１誘電体と異なる種類の誘電体であってよい。第１誘電体と第２誘電体とは、基板面５０ａに平行な方向に並んでよい。第２導波路３０は、第３誘電体としてコア３１を含み、第４誘電体としてクラッド４０を含んでよい。第４誘電体は、第３誘電体と異なる種類の誘電体であってよい。第３誘電体と第４誘電体と非相反性部材３２とは、基板面５０ａに平行な方向に並んでよい。第３誘電体と第４誘電体と非相反性部材３２とは、基板面５０ａの面内方向に接触していてよい。第１導波路２０のクラッド２２及び２３の少なくとも一方は、第２導波路３０のクラッド３３及び３４の少なくとも一方と一体であってよい。第１導波路２０のクラッド２２及び２３の少なくとも一方は、クラッド４０と一体であってよい。第２導波路３０のクラッド３３及び３４の少なくとも一方は、クラッド４０と一体であってよい。
【０１０３】
第１導波路２０と第２導波路３０とが基板面５０ａに沿って並んでいる場合であっても、アイソレータ１０は、図１１に示されている比較例に係るアイソレータ９０と比較して、小型化されうる。アイソレータ１０が小型化されうる理由は、分岐結合器９２が必要とされないことによる。
【０１０４】
本実施形態において、図２５に例示されているように、ｆｂ３で表される所定の周波数帯において、第１方向に伝搬する電磁波の減衰量は、第２方向に伝搬する電磁波の減衰量よりも大きくなりうる。ｆｂ３は、図１０のｆｂ１又は図１７のｆｂ２で示される周波数帯と異なる周波数帯とされてよい。図２５のグラフに関して図１０及び図１７のグラフと共通する事項の説明は省略される。
【０１０５】
図２２において、第２導波路３０の端部がクラッド４０に囲まれている場合であっても、第２導波路３０を伝搬する電磁波は、第２導波路３０の端部からクラッド４０に放射されうる。
【０１０６】
本開示に係るアイソレータ１０及び光源装置１００は、変調機能を有する光送信機に搭載されてよい。本開示に係るアイソレータ１０は、光スイッチ又は光増幅器に用いられてよい。本開示に係るアイソレータ１０は、デバイスで用いられてよい。本開示に係るアイソレータ１０を備えるデバイスは、データセンターにおいて通信するために用いられてよい。
【０１０７】
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態について装置を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【０１０８】
本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１ポートは、第２ポートと識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
【０１０９】
本開示において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって構成される直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１１０】
１０ アイソレータ
２０ 第１導波路
２０１ 第１端
２０２ 第２端
２１ コア
２１１ 第１ポート
２１２ 第２ポート
２２、２３ クラッド
２４ 孔部
２５ 整合調整回路
３０ 第２導波路
３０１、３０２ 端部
３１ コア
３２ 非相反性部材
３３、３４ クラッド
４０ クラッド
５０ 基板
５０ａ 基板面
６０ アンテナ
７０ 電磁波吸収部材
８０ 磁場印加部
１００ 光源装置
１１０ 光源
１１２ レンズ
１１４ 電源
１２０ 接続導波路
１２１ コア
１２２、１２３ クラッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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