(57)【要約】  本発明は、平面光波回路（１０）、磁気光学薄膜（２０）、および磁場を有する金属薄膜（３０）を含む、光アイソレーターを提供する。平面光波回路（１０）は光信号を送信するためのチャネルを有して構成され、磁気光学薄膜（２０）は平面光波回路（１０）の上に配置され、磁気光学薄膜（２０）が位置する平面は光信号を送信するためのチャネルに平行であり、磁場を有する金属薄膜（３０）は磁気光学薄膜（２０）の上に配置される。
2016523393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面光波回路（１０）と、磁気光学薄膜（２０）と、磁場を有する金属薄膜（３０）と、を備え、
前記平面光波回路（１０）は光信号を送信するためのチャネルを有して構成され、前記磁気光学薄膜（２０）は前記平面光波回路（１０）の上に配置され、前記磁気光学薄膜（２０）が位置する平面は光信号を送信するためのチャネルに平行であり、前記磁場を有する金属薄膜（３０）は前記磁気光学薄膜（２０）の上に配置される、光アイソレーター。
【請求項２】
前記平面光波回路（１０）は３つの層、被覆、コア層、および基板を含み、前記コア層は、前記被覆と前記基板の間に位置し、前記コア層は前記光信号を送信するためのチャネルである、請求項１に記載の光アイソレーター。
【請求項３】
前記磁場を有する金属薄膜（３０）は強磁性金属薄膜（３０１）である、請求項１または２に記載の光アイソレーター。
【請求項４】
前記磁場を有する金属薄膜（３０）は金属薄膜（３０２）および永久磁石薄膜（３０４）を備え、前記金属薄膜（３０２）は前記磁気光学薄膜（２０）の上に配置され、前記永久磁石薄膜（３０４）は前記金属薄膜（３０２）の上に配置される、請求項１または２に記載の光アイソレーター。
【請求項５】
前記金属薄膜（３０２）の組成材料は、金、銀、および銅のうちの１つまたはより多くを含む、請求項４に記載の光アイソレーター。
【請求項６】
前記平面光波回路（１０）はシリカで作られる、請求項１または２に記載の光アイソレーター。
【請求項７】
前記平面光波回路（１０）の組成材料は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０３）、ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物、絶縁体上のケイ素、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、および高分子ポリマーのうちの１つまたはより多くを含む、請求項１または２に記載の光アイソレーター。
【請求項８】
前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物は、ＩｎＰおよびＧａＡｓのうちの１つまたはより多くを含む、請求項７に記載の光アイソレーター。
【請求項９】
前記光信号を送信するためのチャネルは、誘電体格子を有して構成される、請求項１に記載の光アイソレーター。
【請求項１０】
誘電体格子が前記コア層において配置される、請求項２に記載の光アイソレーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信の分野、詳細には、光アイソレーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
光アイソレーターは、光が一方向に送信されることを可能にし、光が逆方向に送信されることを不能にする光素子である。例えば、光アイソレーターが半導体レーザーの放射端に配置された後、レーザーから放射される光が光アイソレーターを通過し、光通信のために使用される光源として使用されることができる。一方、光アイソレーターを通して半導体レーザーに入射しようとする光は光アイソレーターによって止められ、半導体レーザーに入射することができない。光アイソレーターが半導体レーザーの放射端に配置されないならば、反射された光は半導体レーザーに入射し、半導体レーザーの振動特性が劣化する、出力強度が変化する（強度ノイズを発生させる）、振動波長が変化する（位相ノイズを発生させる）等を引き起こす。
【０００３】
半導体レーザーについてだけでなく、光増幅器のような能動素子についても、予期しない光反射は、また、能動素子の動作特性の劣化を引き起こす。この現象を防止するため、半導体レーザーまたは能動素子における望ましくない現象の発生を防止するために、光アイソレーターが半導体レーザーまたは能動素子の出力端に設定される必要がある。特に、半導体レーザーが高速光ファイバー通信のために使用される光源として使用されるとき、光源の振動の安定性は絶対的な条件である。従って、光アイソレーターが使用されなければならない。
【０００４】
現在、市場における光アイソレーターのほとんどは、典型的な光アイソレーター、例えば、ファラデー磁気光学回転結晶型光アイソレーターおよび複屈折結晶型光アイソレーターであり、これらの典型的な光アイソレーターは同軸光電子デバイスのカプセル化のために使用される。ＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit、平面光波回路）のような光電子デバイスと比較して、典型的な光アイソレーターのサイズが比較的大きく、典型的な光アイソレーターは光伝播方向に垂直に置かれる必要があり、これはデバイスのカプセル化サイズを増大させる、という主な理由のために、典型的な光アイソレーターは容易に統合またはカプセル化されない。さらに、典型的な光アイソレーターの材料はＰＬＣ光電子デバイスのそれと異なり、より大きな挿入損失を有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例は、送信された光信号を分離するための光アイソレーターを提供する。
【０００６】
本発明の実施例は、平面光波回路（１０）、磁気光学薄膜（２０）、および磁場を有する金属薄膜（３０）を含み、
平面光波回路（１０）は光信号を送信するためのチャネルを有して構成され、磁気光学薄膜（２０）は平面光波回路（１０）の上に配置され、磁気光学薄膜（２０）が位置する平面は光信号を送信するためのチャネルに平行であり、磁場を有する金属薄膜（３０）は磁気光学薄膜（２０）の上に配置される、光アイソレーターを提供する。
【０００７】
平面光波回路（１０）は３つの層、被覆、コア層、および基板を含み、コア層は被覆と基板の間に位置し、コア層は光信号を送信するためのチャネルである。
【０００８】
一実現形態として、磁場を有する金属薄膜（３０）は強磁性金属薄膜（３０１）である。
【０００９】
一実現形態として、磁場を有する金属薄膜（３０）は金属薄膜（３０２）および永久磁石薄膜（３０４）を含み、金属薄膜（３０２）は磁気光学薄膜（２０）の上に配置され、永久磁石薄膜（３０４）は金属薄膜（３０２）の上に配置される。
【００１０】
金属薄膜（３０２）の組成材料は、金、銀、および銅のうちの１つまたはより多くを含む。
【００１１】
一実現形態として、平面光波回路（１０）はシリカで作られる。
【００１２】
一実現形態として、平面光波回路（１０）の組成材料は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０３）、ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物、絶縁体上のケイ素、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、および高分子ポリマーのうちの１つまたはより多くを含む。
【００１３】
ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物は、ＩｎＰおよびＧａＡｓのうちの１つまたはより多くを含む。
【００１４】
一実現形態として、光信号を送信するためのチャネルは、誘電体格子を有して構成される。
【００１５】
特に、誘電体格子がコア層において配置される。
【００１６】
本発明の実施例による光アイソレーターは、順方向に送信される光信号がＰＬＣ内で円滑に送信されることを可能にし、逆方向に送信される光信号がＰＬＣ内で送信されることを不能にし、それによって、光を分離する機能を実現する。
【００１７】
本発明の実施例における技術的解決策をより明確に説明するために、以下は、実施例または先行技術を説明するために必要な添付図面を簡単に紹介する。明らかに、以下の説明における添付図面は本発明のほんのいくつかの実施例を表わし、この技術分野の当業者は創作的な労力なしでこれらの添付図面から他の図面をなおも導き出し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例による光アイソレーターの概要の構成図である。
【図２】本発明の一実施例による光アイソレーターの概要の構成図である。
【図３】本発明の一実施例による光アイソレーターの概要の構成図である。
【図４】本発明の一実施例による光アイソレーターの概要の構成図である。
【図５】本発明の一実施例による光アイソレーターの概要の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下は、本発明の実施例における添付図面を参照して、本発明の実施例における技術的解決策を明確かつ十分に説明する。明らかに、説明される実施例はほんのいくつかであり、本発明の実施例の全てではない。創作的な労力なしで本発明の実施例に基づいてこの技術分野の当業者によって得られる他の全ての実施例は、本発明の保護範囲内にある。
【００２０】
本発明の一実施例は光アイソレーターを提供する。図１に表されているように、光アイソレーターは、ＰＬＣ１０、磁気光学薄膜２０、および磁場を有する金属薄膜３０を含む。ＰＬＣ１０は、光信号を送信するためのチャネルを有して構成され、磁気光学薄膜２０は、ＰＬＣ１０の上に配置され、磁気光学薄膜２０が位置する平面は、ＰＬＣ１０における光信号を送信するためのチャネルに平行である。磁場を有する金属薄膜３０は、磁気光学薄膜２０の上に配置される。
【００２１】
ＰＬＣ１０の組成材料は、シリカであることが可能であり、または、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０３）、ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物、絶縁体上のケイ素、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、および高分子ポリマーのうちの１つまたはより多くからなることも可能である。ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物は、ＩｎＰおよびＧａＡｓのうちの１つまたはより多くを含み得る。ＰＬＣ１０は非常に広い範囲の組成材料を有し、上記は、単に、いくつかのよく見られる組成材料を挙げている。
【００２２】
一実現形態として、ＰＬＣ１０は３つの層、被覆、コア層、および基板を含む。図２に表わされているように、コア層は、被覆と基板の間に挟まれ、光信号を送信するように構成され、光信号を送信するためのチャネルである。
【００２３】
異なる波長の光信号を送信するために、一実現形態は、被覆、コア層、および基板のうちの１つまたはより多くの層の厚さを設定することによって実現され得る。もちろん、層の厚さは、ＰＬＣ１０の異なる製造材料のために異なり得る。例えば、１５５０ｎｍ帯域の光信号を送信するために、ＰＬＣ１０がシリカで作られるならば、コア層の厚さは約４から８ミクロンに設定されることが可能であり、基盤の厚さが約１２μｍに設定されることが可能であり、被覆の厚さが約１９μｍに設定されることが可能である
【００２４】
この実施例において、磁気光学薄膜２０は、磁気光学効果を生じさせることができる媒質であることが可能であり、磁気光学薄膜２０の組成材料はガーネット等であることが可能である。磁場を有する金属薄膜３０は複数の実現形態を有し得る。一実現形態として、磁場を有する金属薄膜３０は、強磁性金属薄膜であり得る。図３に表わされているように、強磁性金属薄膜３０１は、磁場を生じさせることができる金属薄膜として、磁気光学薄膜２０の上に配置される。
【００２５】
もう１つの実現形態として、磁場を有する金属薄膜３０は、金属薄膜３０２と永久磁石薄膜３０４からなることも可能である。図４に表わされているように、金属薄膜３０２は磁気光学薄膜２０の上に配置され、永久磁石薄膜３０４は金属薄膜３０２の上に配置される。
【００２６】
金属薄膜３０２の組成材料は、金、銀、および銅のうちの１つまたはより多くであることが可能であり、もちろん、他の金属であることも可能である。
【００２７】
磁場を有する金属薄膜３０が強磁性金属薄膜３０１であるとき、強磁性金属薄膜３０１の表面上に、均一に分布した高密度の自由電子が存在する。電場によって励起されるとき、自由電子は電場の方向に従って均一でない密度で分布し得る。すなわち、電場によって励起されるとき、自由電子は瞬間的な誘起電気双極子を生成する。誘起電気双極子が、特定の周波数で、集団的な形態で、電気双極子振動を行うとき、ＳＰＰ（Surface Plasmon Polariton、表面プラズモン・ポラリトン）が形成される。Maxwellの理論によれば、ＴＭ（Transverse Magnetic、横磁界）波は光信号として金属の表面に沿って送信されることができる。しかし、ＴＥ（Transverse Electric、横電界）波も光信号として金属の表面に沿って送信されることはできない。ＳＰ（Surface Plasmon、表面プラズモン）効果のために、この実施例におけるＰＬＣ１０はＴＭ波が通過することを可能にする。強磁性金属薄膜３０１のパラメータを調整することによって、順方向のＴＭ波がＳＰＰモードと整合するとき、その２つがＰＬＣ１０内で互いに変換され、従って順方向に送信される。逆方向のＴＭ波について、偏光の非相反性のために、金属の誘電定数が変化し、逆方向のＴＭ波とＳＰＰモードについて整合条件が破れ、それによって、逆方向のＴＭ波はＰＬＣ１０に入ることができず、それによって、光を分離する目的を達成する。
【００２８】
磁場を有する金属薄膜３０が金属薄膜３０２および永久磁石薄膜３０４を含むとき、順方向に送信されるＴＭ波は、ＰＬＣ１０内で送信されるとき、磁気光学薄膜２０を通過し、金属薄膜３０２の表面上でＳＰ効果を励起する。このようにして、ＴＭ波とＳＰＰモードはＰＬＣ１０内で互いに変換され、それによって、ＴＭ波はＰＬＣ１０を円滑に通過する。しかし、磁気光学薄膜２０の偏光の非相反性のために、逆方向のＴＭ波とＳＰＰモードは互いに変換されることができず、それによって、逆方向のＴＭ波はＰＬＣ１０内を通過することができない。
【００２９】
この実施例による光アイソレーターにおいて、ＴＭ波が順方向に送信されるとき、ＴＭ波とＳＰＰモードは互いに変換され、ＴＭ波はＰＬＣ１０内で円滑に送信され、ＴＭ波が逆方向に送信されるとき、その２つのモードは互いに変換されることができず、それによって、逆方向のＴＭ波はＰＬＣ１０内で送信されることができず、それによって、光を分離する機能を実現する。
【００３０】
光アイソレーターの挿入損失をさらに低減し、光アイソレーターの分離をさらに向上させるために、上記で提供される光アイソレーターに誘電体格子が追加されることも可能である。誘電体格子は、ＰＬＣ１０の光信号を送信するためのチャネル内に配置されることが可能であり、特に、ＰＬＣ１０のコア層内に配置されることが可能である。図５に表わされているように、誘電体格子が光アイソレーター内に配置されるので、ＴＭ波が分離されることができるだけでなく、ＴＥ波も分離されることができる。
【００３１】
順方向に送信されるＴＭ波が誘電体格子５０を通過するとき、誘電体格子５０はＳＰＰモードとＴＭ波の間の整合を破るので、より多くのＴＭ波がＳＰＰモードに変換され、誘電体格子５０を横切った後、ＳＰＰモードはＴＭ波に変換され、ＴＭ波はＰＬＣ１０のコア層に入り、送信され、それによって、挿入損失はさらに低減されることができる。反射されたＴＭ波について、偏光の非相反性のために、金属薄膜３０（図３における強磁性金属薄膜３０１または図４における金属薄膜３０２）の誘電定数が変化し、ＳＰＰモードとＴＭ波についての整合条件が破れ、それによって、逆方向のＴＭ波はＰＬＣ１０に入ることができない。逆方向の少量のＴＭ波およびＴＥ波がＰＬＣ１０に入ったとしても、ＴＭ波およびＴＥ波は誘電体格子５０によって反射され、それによって、光アイソレーターの分離はさらに向上されることができる。
【００３２】
この実施例による光アイソレーターにおいて、光信号を送信するためのチャネルに誘電体格子を追加することによって光アイソレーターの挿入損失はさらに低減されることができ、それによって、光アイソレーターの分離をさらに向上させる。
【００３３】
上記の説明は本発明の単に特定の実施例であり、本発明の保護範囲を限定することは意図されない。本発明において開示される技術的範囲内でこの技術分野の当業者によって容易に理解されるいずれの変形または置換も本発明の保護範囲内にある。従って、本発明の保護範囲は請求項の保護範囲に従う。
【符号の説明】
【００３４】
１０  平面光波回路
２０  磁気光学薄膜
３０  磁場を有する金属薄膜
５０  誘電体格子
３０１  強磁性金属薄膜
３０２  金属薄膜
３０４  永久磁石薄膜
【図１】
2016523393.tif 000003
【図２】
2016523393.tif 000004
【図３】
2016523393.tif 000005
【図４】
2016523393.tif 000006
【図５】
2016523393.tif 000007
【国際調査報告】
2016523393.tif 000008
2016523393.tif 000009
2016523393.tif 000010
2016523393.tif 000011