JPH02110509A - ファラデー回転子を有する光学的アイソレータ、サーキュレータ、スイッチまたはそれに類する装置 - Google Patents

ファラデー回転子を有する光学的アイソレータ、サーキュレータ、スイッチまたはそれに類する装置

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JPH02110509A
JPH02110509A JP1188692A JP18869289A JPH02110509A JP H02110509 A JPH02110509 A JP H02110509A JP 1188692 A JP1188692 A JP 1188692A JP 18869289 A JP18869289 A JP 18869289A JP H02110509 A JPH02110509 A JP H02110509A
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faraday rotator
plane
polarization
polarizing filter
angle
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JP1188692A
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Hans Damman
ハンス、ダマン
Elke B Pross
エルケ、プロル
Gert Rabe
ゲルト、ラーグ
Wolfgang F M Tolksdorf
ウォルフガング、トルクスドルフ
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
    • G02F1/095—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure
    • G02F1/0955—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分寿〕 本発明は光の伝播方向に配向した磁場を受けるようにな
っており、Ｒつ光が一方向にのみ横切ることが出来るよ
うに互いに一つの角度をなす偏光面を９する前部偏光フ
ィルタと後部偏光フィルタの間に配置されそして夫々Ｔ
Ｅ面とＴＭ而において異る伝播定数βＴ−βＴＭ’有す
るファラデー回転子を含み、そしてそのＴＥ面が上記偏
光フィルタの偏光面間に伸びるように配置されている光
学的アイソレータ、サーキュレータ、スイッチ等の装置
に関する。
〔従来の技術〕
付貰された結晶層からなるファラデー回転子では製造条
件により生じる異方性は不回避である。
例えば電圧により屈折率の差が生じる。そのような異方
性により、いわゆるＴＭ面およびＴＥ而の２つの光学面
を与える磁気光学導波管が生しる。
層からなる導波管ではＴＥ面はこれら層の面内にある。
結晶付着プロセスによりつくられるストリップ導波管て
はＴＥ面は基面へ数度の傾斜角をもって伸びる。磁気光
学結晶内のＴＥ面の正確な向きは周知のδ）１定技術に
より決定出来る。これは伝播定数を与える異った異方性
効果により影響され、ＴＥ波とＴＭ波の位相率は等しく
はない。
Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　１
９８６．　　ｐ　ｐ。
１７５５−１７５７またはＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉ
ｃｓＬｅｔｔｅｒｓ　１９８８．　　Ｉ）り、　６８２
−６８４には上記の形式の構成が示されている。これら
文献ではＴＭ波とＴＥ波についての伝播定数の差Δβ−
βＴＭ−βＴＥは零であるべきであり、さもないと線形
偏光された入来波が楕円偏波としてファラデー回転子を
出ることになってしまうとしている。しかしながら、非
常に良好な光学的アイソ１ノージヨンはそのとき阻１１
−となっている偏光フィルタの偏光面に直角である線形
偏波が回転子の出力にも生じるときにのみ達成出来る。
〔発明がｇ決しようとする；！ｌｊ′ＸＪ）特別な製造
技術あるいは例えば外部的に加えられる機械的応力を用
いての後処理による差△βを零にする調整は複雑である
。
〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明の目的は
ＴＥ波およびＴＭ波の伝播定数を適合させるこの複雑な
技術を緩和することである。
この目的はファラデー回転子のＴＥ面をそれが偏光フィ
ルタの偏光面間に伸びるようにして配置させるこ、とに
より達成される。
本発明はファラデー回転子のＴＥ面が偏光フィルタの偏
光面間に適正に配置されれば冬作Δβ−〇（位相整合）
は不要となるということに基づく。
ファラデー回転子のＴ　Ｅ而と前段の偏光フィルタの偏
光面との間の角度αは、例えば実験により、直線−波が
Δβ〜０であってもファラデー回転子の出力に生じる角
度として得られる。
本発明によれば、所望の角度αは、ファラデー回転子の
前にあって阻止方向となった偏光フィルタの偏光面がＴ
Ｅ曲に対しド式で近似される角度αだけ回転するように
磁気光学的有効長りを適切に選ぶ。
但し　Ｋ−結合定数（ｃｍ−’　） 拳　　　−１ Δβ−βＴＭ−βＴＥ（Ｃｆｆｉ） Ｌ−ファラデー回転子の磁気光学ａ効長（Ｃｆｆｌ−■
） である。そして後段の偏光フィルタの偏光面は前段の偏
光フィルタの偏光面がファラデー回転子により回転され
たときその偏光面に直角となり、ファラデー回転子を出
る光が阻止されるようにこれら偏光フィルタの偏光面間
の角度を選ぶことにより、特定のファラデー回転子に対
応する結合定数におよび伝播定数βＴＭとβＴＥについ
て与えられた値として見い出すことが出来る。互いに９
０°異る２つの等価角αがこのとき得られる。α＋９０
゜はここでは考えない。
一方向においての非常に良好なアイソレータ効果および
逆方向においての低減衰光路の両方は、与えられたＫと
Δβの値において前段の偏光フィルタの偏光面とファラ
デー回転子のＴＥ面との間の角度が約２０°と約２５°
の間、理想的には２２．５°となるようにファラデー回
転子のａ効長りを選ぶことにより達成出来る。この理想
状態では光がファラデー回転子を４５°の角度で通ると
き光の偏光面の非可逆位相回転がα−２２，５゜で生じ
る。これら偏光フィルタの偏光面はこのとき互いに４５
°回転する。例えば、偏光されたレーザ光は一方向では
極めて小さい損失をもってアイソレータを通るが逆方向
では固体結晶体（Δβ−〇）を有するアイソレータの場
合と同様（ｒＰｈｓｉｋ　Ｉｎ　ｕｎｓｃｒｃｒ　Ｚｃ
ｌｔ　Ｊ　１９８７．　　ｐｐ。
１３０−１３６参照）に非反射光がレーザにもどされる
。値１Δβ／Ｋｌが小さい程損失は小さい。
例えば１Δβ／Ｋｌ≦　１／２については最大損失は１
１９６である。値１Δβ／Ｋｌ≦１／２は導波管の製造
においてあまり困難を伴ずに達成出来る。理想的な公称
データはそれらが幾何寸法、結晶データ、製造パラメー
タあるいは角度のｒ；Ａ整であってもなくても、絶対精
度をもって実現しえないから、偏光フィルタの少くとも
１個がアイソレーションの最適調整のためにファラデー
回転子に対し回転しうるということは極めて有利である
。
磁気光学的有効長しはこのとき、少くともはゾ公称角度
α−２２，５°となるように寸法づけることが出来る。
トレランスの変動の場合にはアイソレーション方向に配
置された前段の偏光フィルタは線形（−波がファラデー
回転子の出力で測定されるまでファラデー回転子に対し
回転される（あるいはその逆でもよい）。続いて、他方
の偏光フィルタの偏光面が出力光の偏光面に直角に同転
される一般に理想的なアイソレーションは逆ｈ゛向の減
衰の最少な光路と同時に得られず、例えば２９６の無視
しうる程度の付加的な減衰が発生する。
本発明による構成では製造トレランス、特に最適公称角
α−２２，５°の範囲内のそれはΔβが小さいから効果
も小さい。最適アイソレーション効果の調整による近似
がこのように簡略化される。
ストリップ導波管ではΔβについては非常に小さい値と
なるから、本発明によるそれらのアイソレータとしての
使用は有利である。非常に小さいΔβ値はストリップ導
波管が基層上に結晶層を付着し、カバーマスクをはずれ
たと４二ろの磁気光学結晶層領域をエツチングで除去し
、そしてクラッド層を付着することにより実現されるの
であり、マスクの幅は約５μｍと約２０μｍの間の範囲
で選ばれる。
〔実施例〕
第１図に斜視図で示す光学的アイソレータはファラデー
回転子１と入力偏光フィルタ２と出力偏光フィルタ３か
らなり、このファラデー回転Ｔに磁場Ｂが与えられる。
ファラデー回転Ｔ１の磁気光学有効長し並びにこれら要
素の角度は方向５で入る偏光された光波４が低損失の出
力波６としてアイソレータを出るように選ばれるのであ
り、この出力波６の偏光面は４５°回転しそして偏光フ
ィルタ２の偏光方向Ｐ２となっている。
出力波６の一部はアイソレーション方向９に反射されて
非可逆ファラデー回転子１内で更に４５°回転して偏光
フィルタ３の偏光方向Ｐ１に直角の面に偏光した波８に
される。この光波８はそのため偏光フィルタ３を通らな
い。この最適な形では偏光フィルタ２と３の偏光面の方
向Ｐ１とＰ２は互いにδ−４５°だけ傾斜している。
この角度δはファラデー回転子１のＴＥ力方向平向ＴＥ
により２分される。（α−２２，５°）ファラデー回転
子１の磁気光学有効長しは次式％式％ しかしながら、長さしが製造条件によりこの最適値から
ずれると、角度αは、アイソレーション方向９の直線偏
光波が向き８に対応してファラデー回転子を出るように
調整出来るのであり、この光波はフィルタ３が適正位置
に調整されていればフィルタ３により完全に阻止される
。か向５でファラデー回転子を通る人力波４は僅かに楕
円変形される。従って、その強度の小さい部分は偏光フ
ィルタ２を通らない。方向５における損失は角度αの値
が２２．５°に近い程小さくなる。最適値α＝２２，５
“からのずれは伝播定数βＴＭとβＴ、の差Δβが小さ
ければ大きな効果を有さない。従って第２図に示す形式
の磁気光学ストリップ導波管は非常に適したものである
ことが証明されている。
次の層構造が第２ａ図の段階での結晶付石により実現さ
れ（層厚はＡｐｐｔ！ｃｄ　Ｐｈｙｓｉｃｃ＋　１．ｃ
ｔｔｃｒｓ１９８ｇ、ｐｐ６８２−６８４による）、基
層１０、吸収層１１、クラッド層１２および磁気光学層
１３からなっている。この磁気光学層１３はマスク１４
で覆われ、そして第２ｂ図の横進が、磁気光学層１３の
条片１５を残すようにするエツチングプロセスでつくら
れた。もう一つのクラッド層１６がその上に付着されて
第２Ｃ図の磁気光学的ストリップ導波管が得られた。こ
れら結晶層を対称的に付着すると、ＴＥ面は一般にこれ
ら層面と平行となりＴＥ面はそれに直角となる。
第２Ｃ図の磁気光学ストリップ導波管は第１図のファラ
デー回転子に特に適している。マスク幅すを５μｍと２
０μｍの間にすることによりΔβの値は非常に小さくな
る。
本発明を光学的アイソレータについて述べた。
そのような要素を用いることにより、光学的サーキュレ
ータ、光学的スイッチその他を構成することは当業者に
は容易である。必要であれば磁場を切り、あるいはその
方向を逆にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による光学的アイソレータの基本構造を
示す図、第２図は本発明にｂ′効な磁気光学ストリップ
導波管のａ２逍段階ａ、ｂ、ｃを示す図である。 １・・・ファラデー回転・子、２・・・入力偏光フィル
タ、３・・・出力偏光フィルタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、光の伝播方向に配向した磁場を受けるようになって
    おり、且つ光が一方向にのみ横切ることが出来るように
    互いに一つの角度をなす偏光面を有する前部偏光フィル
    タと後部偏光フィルタの間に配置されて夫々ＴＥ面とＴ
    Ｍ面において異る伝播定数β＿Ｔ＿Ｅとβ＿Ｔ＿Ｍを有
    するファラデー回転子を含み、前記ＴＥ面が上記偏光フ
    ィルタの偏光面間に伸びるように配置されていることを
    特徴とする光学的アイソレータ、サーキュレータ、スイ
    ッチまたはそれに類する装置。 ２、阻止方向において前記ファラデー回転子の前の前部
    偏光フィルタの偏光面が下記で近似される角度αだけＴ
    Ｅ面に対して回転していることｔｇ２α＝Ｋ／√［Ｋ＾
    ２＋（Δβ／２）＾２］・ｔｇ｛Ｌ√［Ｋ＾２＋（Δβ
    ／２）＾２］｝但しＫ＝結合定数（ｃｍ＾−＾１） Δβ＝β＿Ｔ＿Ｍ−β＿Ｔ＿Ｅ（°ｃｍ＾−＾１）Ｌ＝
    ファラデー回転子の磁気光学有効長 （ｃｍ＾−＾１） およびこれら偏光フィルタの偏光面間の角度は前部偏光
    フィルタの偏光面がファラデー回転子により回転される
    とき後部偏光フィルタの偏光面が前部偏光フィルタの偏
    光面に直角となるように選ばれてファラデー回転子を出
    る光が阻止されるようになっていることを特徴とする請
    求項１記載のアイソレータ。 ３、与えられたＫおよびΔβの値についてファラデー回
    転子の磁気光学有効長Ｌは前部偏光フィルタの偏光面と
    ファラデー回転子のＴＥ面間の角度が約２０°と約２５
    °の間の値、理想的には２２．５°の値を有するように
    選ばれることを特徴とする請求項２記載のアイソレータ
    。 ４、前記偏光フィルタの内の少くとも１個がファラデー
    回転子に対して回転可能とされてアイソレーションの最
    適な調整を可能にすることを特徴とする請求項１乃至３
    の１に記載のアイソレータ。 ５、ファラデー回転子がストリップ導波管であることを
    特徴とする請求項１乃至４の１に記載のアイソレータ。 ６、前記ストリップ導波管は基層上に結晶層を付着し、
    カバーマスク以外のところの磁気光学結晶層領域をエッ
    チングで除去し、次にクラッド層を付着することにより
    製造され、上記マスクの幅が約５μｍと約２０μｍの間
    の範囲内で選ばれることを特徴とする請求項５記載のア
    イソレータ。
JP1188692A 1988-07-23 1989-07-20 ファラデー回転子を有する光学的アイソレータ、サーキュレータ、スイッチまたはそれに類する装置 Pending JPH02110509A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3825079.9 1988-07-23
DE3825079A DE3825079A1 (de) 1988-07-23 1988-07-23 Optischer isolator, zirkulator, schalter oder dergleichen mit einem faraday-rotator

Publications (1)

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JPH02110509A true JPH02110509A (ja) 1990-04-23

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ID=6359398

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US (1) US5612813A (ja)
EP (1) EP0352844B1 (ja)
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DE (2) DE3825079A1 (ja)

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