JPH0727127B2 - 反相反性偏光回転子を備えた光学システム - Google Patents
反相反性偏光回転子を備えた光学システムInfo
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- JPH0727127B2 JPH0727127B2 JP61503566A JP50356686A JPH0727127B2 JP H0727127 B2 JPH0727127 B2 JP H0727127B2 JP 61503566 A JP61503566 A JP 61503566A JP 50356686 A JP50356686 A JP 50356686A JP H0727127 B2 JPH0727127 B2 JP H0727127B2
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Description
【発明の詳細な説明】 1.発明の分野 本発明は一般に光学システム、例えば光ファイバ通信シ
ステムや光学的大容量記憶装置に関し、特に反相反性偏
光回転子（antireciprocal polarization rotator）を
備えた光学システムに関する。
ステムや光学的大容量記憶装置に関し、特に反相反性偏
光回転子（antireciprocal polarization rotator）を
備えた光学システムに関する。
2.技術的背景 情報通信や情報記憶のための光学システムは公知のもの
であり、現在では商業的に重要な位置にある。例えば、
第１図に概略図示したように、光通信システムは通常半
導体レーザを備えており、この半導体レーザは光信号、
例えば情報搬送光信号を光ファイバに送り、この光ファ
イバは上記光信号を光検出器に送出している。第２図に
概略図示したように、光学的大容量記憶装置は情報を記
憶するように処理され得るか、或いは処理されている光
ディスクを通常備えている。この情報は異なる光学的性
質、例えば異なる光反射率領域として上記ディスク上に
符号化（処理を通して）される。次に、このディスクは
読取られる。即ち、ディスクに記憶された情報は光源、
例えば半導体レーザをディスクに照射することにより
（通常はビームプリッタを通して）検出される。次に、
ディスクからの反射光が光検出器に入射される（即ち、
ビームスプリッタにより反射される。）。１方、ディス
クを透過した光が他の光検出器に送られる。
であり、現在では商業的に重要な位置にある。例えば、
第１図に概略図示したように、光通信システムは通常半
導体レーザを備えており、この半導体レーザは光信号、
例えば情報搬送光信号を光ファイバに送り、この光ファ
イバは上記光信号を光検出器に送出している。第２図に
概略図示したように、光学的大容量記憶装置は情報を記
憶するように処理され得るか、或いは処理されている光
ディスクを通常備えている。この情報は異なる光学的性
質、例えば異なる光反射率領域として上記ディスク上に
符号化（処理を通して）される。次に、このディスクは
読取られる。即ち、ディスクに記憶された情報は光源、
例えば半導体レーザをディスクに照射することにより
（通常はビームプリッタを通して）検出される。次に、
ディスクからの反射光が光検出器に入射される（即ち、
ビームスプリッタにより反射される。）。１方、ディス
クを透過した光が他の光検出器に送られる。
多くの光学システムには、直線偏光の偏光方向をその伝
搬方向とは関係なく、同じ方向に回転させる装置が含ま
れている。例えば、光学システムに用いられる半導体レ
ーザにより放射された光の周波数とパワー強度スペクト
ルは反射光がレーザに入射すると変化する。このような
変化は、検出情報に誤りを与えるので望ましくはない。
従って、光アイソレータと呼ばれる、反射光から半導体
レーザを隔離する装置を開発する試みがなされている。
第３図には、直線偏光の回転に基づく光アイソレータ
が、偏・検光子の間に配置したバルク（bulk）状の磁性
ガーネット材料、例えばバルク状の単結晶イットリウム
・鉄・ガーネット（Y3Fe5O12,YIGと呼ぶ。）材料により
例示されている。この光アイソレータは、単結晶YIGが
赤外波長領域では（約0.8μｍ〜約６μｍ）実質的に光
透過性（入射光の少なくとも50％が透過する。）なの
で、約1.3μｍの波長で動作する光ファイバ通信システ
ムに用いることが提案されている。このアイソレータを
動作させる場合は、磁石によりYIGを磁化して用いる
（光の伝搬方向に）。レーザから放射され、偏光子を通
った直線偏光はYIG材料に入射する。（磁化された）材
料内の正味の磁気能率の作用により、この直線偏光は円
複屈折（circularbirefringence）を受ける。（バルク
状材料、例えば、バルク状の単結晶YIGにおいては、直
線偏光は右および左回りの円偏光成分からなる。円複屈
折とは、これ等の２成分が異なる屈折率を見た結果とし
て、材料内を伝搬する上記成分の１方が他方より速くな
ることを意味する。）その結果、光は直線偏光のままで
あるが、その偏光方向は、光が材料を伝搬するにつれて
時計方向或いは反時計方向（第３図に示したように）の
いずれかに連続的に回転されることになる。〔この現象
は、一般にファラデー効果、または磁気光学旋光と呼ば
れ、例えばマグローヒル科学技術大辞典，第５版，第５
巻（マグローヒル社,1982年）第314頁（the McGraw Hil
l Encyclopedia on Science and Technology,5th editi
on,Vol.5（McGraw Hill,1982）,P.314）に説明されてい
る。〕材料の寸法を適切に定めると、光は例えば45°回
転（旋光）され、従って適切な方向の検光子により透過
されることになる。検光子を通った反射光もYIG材料に
入射し、初めに材料を通った光と同じ方向に45°回転さ
れる。従って、YIG材料を通った後の反射光は偏光子の
光透過方向に対して90°をなすようになり、これにより
レーザへの入射が阻止されることになる。（磁化された
材料が前方および後方に伝搬する直線偏光を同じ方向に
45°（或いは45°の奇数倍）回転させる現象は反相反性
（antireciprocal）磁気光学旋光と呼ばれる。このよう
な材料を含む装置は反相反性装置と呼ばれる。） 直線偏光の回転に基づく第２のタイプの装置としてサー
キュレータ（circulator）がある。このような装置を、
例えば光通信システムに用いると、半導体レーザからの
光信号を光ファイバの１端部に効率的に結合し、更に同
じファイバ端部から出た逆伝搬光信号の検出が可能にな
る。第４図には、このような光サーキュレータの１例
（光を光ファイバ端部に有効に結合させたり、それから
取出すのに適した構成を持つ）が例示してある。このサ
ーキュレータは、上記のアイソレータと同様に、バルク
状態の単結晶YIGを有し、更に偏光を検出する反射装置
を有している。このサーキュレータを動作させる場合
は、YIGを光の伝搬方向に磁化させる磁石が用いられ
る。光ファイバ端部から出射した直線偏光、例えば水平
に（第４で見て）直線偏光した光が磁化されたYIGに入
射される。（この光ファイバは、例えば、偏光保持ファ
イバである。１方、適切な方向の偏光子が非偏光保持フ
ァイバとYIGの間に配置される。）YIGの大きさを適当に
選ぶと、光は、例えば45°（第４図のファイバから見て
時計回りに）回転され、偏光検出反射装置により検出器
に送られる。レーザから放出された直線偏光で、例えば
−45°の方向を持つ（ファイバから出射したこの直線偏
光に対して）光が偏光感知反射装置により磁化されたYI
Gに反射される。YIGを伝搬した後のこの光は45°（第４
図のファイバから見て時計方向に）回転されており、従
って水平方向に直線偏光してファイバに入射することに
なる。
搬方向とは関係なく、同じ方向に回転させる装置が含ま
れている。例えば、光学システムに用いられる半導体レ
ーザにより放射された光の周波数とパワー強度スペクト
ルは反射光がレーザに入射すると変化する。このような
変化は、検出情報に誤りを与えるので望ましくはない。
従って、光アイソレータと呼ばれる、反射光から半導体
レーザを隔離する装置を開発する試みがなされている。
第３図には、直線偏光の回転に基づく光アイソレータ
が、偏・検光子の間に配置したバルク（bulk）状の磁性
ガーネット材料、例えばバルク状の単結晶イットリウム
・鉄・ガーネット（Y3Fe5O12,YIGと呼ぶ。）材料により
例示されている。この光アイソレータは、単結晶YIGが
赤外波長領域では（約0.8μｍ〜約６μｍ）実質的に光
透過性（入射光の少なくとも50％が透過する。）なの
で、約1.3μｍの波長で動作する光ファイバ通信システ
ムに用いることが提案されている。このアイソレータを
動作させる場合は、磁石によりYIGを磁化して用いる
（光の伝搬方向に）。レーザから放射され、偏光子を通
った直線偏光はYIG材料に入射する。（磁化された）材
料内の正味の磁気能率の作用により、この直線偏光は円
複屈折（circularbirefringence）を受ける。（バルク
状材料、例えば、バルク状の単結晶YIGにおいては、直
線偏光は右および左回りの円偏光成分からなる。円複屈
折とは、これ等の２成分が異なる屈折率を見た結果とし
て、材料内を伝搬する上記成分の１方が他方より速くな
ることを意味する。）その結果、光は直線偏光のままで
あるが、その偏光方向は、光が材料を伝搬するにつれて
時計方向或いは反時計方向（第３図に示したように）の
いずれかに連続的に回転されることになる。〔この現象
は、一般にファラデー効果、または磁気光学旋光と呼ば
れ、例えばマグローヒル科学技術大辞典，第５版，第５
巻（マグローヒル社,1982年）第314頁（the McGraw Hil
l Encyclopedia on Science and Technology,5th editi
on,Vol.5（McGraw Hill,1982）,P.314）に説明されてい
る。〕材料の寸法を適切に定めると、光は例えば45°回
転（旋光）され、従って適切な方向の検光子により透過
されることになる。検光子を通った反射光もYIG材料に
入射し、初めに材料を通った光と同じ方向に45°回転さ
れる。従って、YIG材料を通った後の反射光は偏光子の
光透過方向に対して90°をなすようになり、これにより
レーザへの入射が阻止されることになる。（磁化された
材料が前方および後方に伝搬する直線偏光を同じ方向に
45°（或いは45°の奇数倍）回転させる現象は反相反性
（antireciprocal）磁気光学旋光と呼ばれる。このよう
な材料を含む装置は反相反性装置と呼ばれる。） 直線偏光の回転に基づく第２のタイプの装置としてサー
キュレータ（circulator）がある。このような装置を、
例えば光通信システムに用いると、半導体レーザからの
光信号を光ファイバの１端部に効率的に結合し、更に同
じファイバ端部から出た逆伝搬光信号の検出が可能にな
る。第４図には、このような光サーキュレータの１例
（光を光ファイバ端部に有効に結合させたり、それから
取出すのに適した構成を持つ）が例示してある。このサ
ーキュレータは、上記のアイソレータと同様に、バルク
状態の単結晶YIGを有し、更に偏光を検出する反射装置
を有している。このサーキュレータを動作させる場合
は、YIGを光の伝搬方向に磁化させる磁石が用いられ
る。光ファイバ端部から出射した直線偏光、例えば水平
に（第４で見て）直線偏光した光が磁化されたYIGに入
射される。（この光ファイバは、例えば、偏光保持ファ
イバである。１方、適切な方向の偏光子が非偏光保持フ
ァイバとYIGの間に配置される。）YIGの大きさを適当に
選ぶと、光は、例えば45°（第４図のファイバから見て
時計回りに）回転され、偏光検出反射装置により検出器
に送られる。レーザから放出された直線偏光で、例えば
−45°の方向を持つ（ファイバから出射したこの直線偏
光に対して）光が偏光感知反射装置により磁化されたYI
Gに反射される。YIGを伝搬した後のこの光は45°（第４
図のファイバから見て時計方向に）回転されており、従
って水平方向に直線偏光してファイバに入射することに
なる。
バルク状材料に基づく反相反性光回転装置、例えば、単
結晶YIGアイソレータおよびサーキュレータは有用であ
るが、粗大であり（通常の寸法が3mm×3mm×3mm）、大
きな磁場を（通常は約1000エルステッド（Oe）以上）印
加する必要があり、更に高価であり（通常は約1000ド
ル）、従って商品としては不適当である。１方、薄膜
（厚さが入射光波長の約10倍以下）導波路反相反性装
置、例えば平面状に磁化された光アイソレータ或いはサ
ーキュレータの方が商業的にははるかに魅力のある装置
である。例えば、薄膜装置を用いると、導波光学系の使
用が可能になり（従って、第１図および２図では省略し
た集光レンズを必要としない）、印加磁場の大きさは比
較的小さくて済み（約100Oeより小さい）、更に比較的
安価になる。その上、この薄膜装置は光学システムに用
いられる集積形光学装置（種々の機能を持ち、同一基板
上に形成された２つ以上の構成成分を有する光学装
置。）の構成単位としても使用可能である。
結晶YIGアイソレータおよびサーキュレータは有用であ
るが、粗大であり（通常の寸法が3mm×3mm×3mm）、大
きな磁場を（通常は約1000エルステッド（Oe）以上）印
加する必要があり、更に高価であり（通常は約1000ド
ル）、従って商品としては不適当である。１方、薄膜
（厚さが入射光波長の約10倍以下）導波路反相反性装
置、例えば平面状に磁化された光アイソレータ或いはサ
ーキュレータの方が商業的にははるかに魅力のある装置
である。例えば、薄膜装置を用いると、導波光学系の使
用が可能になり（従って、第１図および２図では省略し
た集光レンズを必要としない）、印加磁場の大きさは比
較的小さくて済み（約100Oeより小さい）、更に比較的
安価になる。その上、この薄膜装置は光学システムに用
いられる集積形光学装置（種々の機能を持ち、同一基板
上に形成された２つ以上の構成成分を有する光学装
置。）の構成単位としても使用可能である。
薄膜反相反性装置は魅力があるように見えるが、薄膜導
波路は、直線複屈折を受ける。（薄膜の場合、直線偏光
は２つの直交する直線偏光成分からなるものとして表わ
すことができる。）これ等の成分の１つにおいては、光
の電場（電磁波）は薄膜表面に平行に向けられ、TM成分
と称される。他の成分では、電場は薄膜表面に垂直に向
けられ、TE成分と称される。上記直線複屈折とは、上記
２つの成分が異なる屈折率をもって合成され、結果とし
てこれ等の成分の１方が他方より速い速度で薄膜を伝搬
することを意味する。薄膜導波路における線形複屈折に
関しては、例えば、ピー・ケー・ティアン、「応用光
学」第10巻，第2395頁,1971年（P.K.Tien,App.Oqt.,Vo
l.10,P.2395（1971））を参照されたい。このようにし
て、磁化された薄膜を伝搬する時楕円複屈折、即ち直線
偏光成分と円偏光成分を共に含む複屈折をうけることに
なる。従って、初めに直線偏光した光は振動的に回転す
ることになる。（１つの振動を完了した場合に光が伝搬
した距離は複屈折周期P.と呼ばれる。）この振動を第５
図に示すが、そこでは入射光は、例えば角度ゼロ（ｙ軸
に対して）で磁化薄膜に入射している。薄膜を伝搬する
光は初めは比較的小さい角度、例えば３°時計回りに回
転される。更に伝搬すると反対方向に−３°回転し、な
お伝搬して距離Ｐに到ると初めの状態に復帰する（即
ち、ｙ軸に平行になる。）。この振動回転の間に、光の
偏光も直線偏光から楕円偏光へ、そして更に直線偏光に
連続的に変化する。振動の振幅は一定であり、また殆ん
どの材料に対して小さく、例えば、３°或いは４°なの
で正味の回転は殆んどないか、または全くないことにな
る。既に説明したように、反相反性装置は直線複屈折性
材料で通常得られるもの以上の回転をなさなければなら
ず、また出射する時の光はほぼ直線的に偏光されて、光
アイソレータの検光子の所での、例えば、光パワーの損
失を回避できなければならない。このようにして、直線
複屈折装置は、補償がなければ、それ等の都合の良い使
用を排除する作用を有するものである。光学スイッチ或
いは光変調器として都合良く用いられる磁化された薄膜
光学装置で、直線複屈折作用を補償するものが報告され
ている。（ピー・ケー・ティアン等の、「磁気光学導波
ガーネットフィルムにおける光のスイッチングと変調」
応用物理論集、第21巻、第８号、1972年10月15日，第39
4〜396頁（“Switching And Modulation of Light in M
agnets−Optic Waveguide Garnet Films",Applied Phys
ics Letters,Vol.21,No.8,October15,1972）、および
（Blank et al）ブランク等の米国特許3,764,195,1973
年10月９日付、を参照されたい。）第６図に示したよう
に、この装置はガーネット基板上にエピタキシャル成長
された磁性ガーネット薄膜およびこのガーネット薄膜の
上面に形成された蛇絞石マイクロ回路とを備えている。
このマイクロ回路は、これを通して流れる電流の方向が
複屈折周期の半分毎に反転されるように形成される。こ
のようにして、薄膜中の磁化方向（光の伝搬方向に沿っ
た）が複屈折周期の半分毎に反転され、これにより直線
複屈折材料で通常得られたもの以上の回転が可能になる
が、偏光の楕円性は除去されない。
波路は、直線複屈折を受ける。（薄膜の場合、直線偏光
は２つの直交する直線偏光成分からなるものとして表わ
すことができる。）これ等の成分の１つにおいては、光
の電場（電磁波）は薄膜表面に平行に向けられ、TM成分
と称される。他の成分では、電場は薄膜表面に垂直に向
けられ、TE成分と称される。上記直線複屈折とは、上記
２つの成分が異なる屈折率をもって合成され、結果とし
てこれ等の成分の１方が他方より速い速度で薄膜を伝搬
することを意味する。薄膜導波路における線形複屈折に
関しては、例えば、ピー・ケー・ティアン、「応用光
学」第10巻，第2395頁,1971年（P.K.Tien,App.Oqt.,Vo
l.10,P.2395（1971））を参照されたい。このようにし
て、磁化された薄膜を伝搬する時楕円複屈折、即ち直線
偏光成分と円偏光成分を共に含む複屈折をうけることに
なる。従って、初めに直線偏光した光は振動的に回転す
ることになる。（１つの振動を完了した場合に光が伝搬
した距離は複屈折周期P.と呼ばれる。）この振動を第５
図に示すが、そこでは入射光は、例えば角度ゼロ（ｙ軸
に対して）で磁化薄膜に入射している。薄膜を伝搬する
光は初めは比較的小さい角度、例えば３°時計回りに回
転される。更に伝搬すると反対方向に−３°回転し、な
お伝搬して距離Ｐに到ると初めの状態に復帰する（即
ち、ｙ軸に平行になる。）。この振動回転の間に、光の
偏光も直線偏光から楕円偏光へ、そして更に直線偏光に
連続的に変化する。振動の振幅は一定であり、また殆ん
どの材料に対して小さく、例えば、３°或いは４°なの
で正味の回転は殆んどないか、または全くないことにな
る。既に説明したように、反相反性装置は直線複屈折性
材料で通常得られるもの以上の回転をなさなければなら
ず、また出射する時の光はほぼ直線的に偏光されて、光
アイソレータの検光子の所での、例えば、光パワーの損
失を回避できなければならない。このようにして、直線
複屈折装置は、補償がなければ、それ等の都合の良い使
用を排除する作用を有するものである。光学スイッチ或
いは光変調器として都合良く用いられる磁化された薄膜
光学装置で、直線複屈折作用を補償するものが報告され
ている。（ピー・ケー・ティアン等の、「磁気光学導波
ガーネットフィルムにおける光のスイッチングと変調」
応用物理論集、第21巻、第８号、1972年10月15日，第39
4〜396頁（“Switching And Modulation of Light in M
agnets−Optic Waveguide Garnet Films",Applied Phys
ics Letters,Vol.21,No.8,October15,1972）、および
（Blank et al）ブランク等の米国特許3,764,195,1973
年10月９日付、を参照されたい。）第６図に示したよう
に、この装置はガーネット基板上にエピタキシャル成長
された磁性ガーネット薄膜およびこのガーネット薄膜の
上面に形成された蛇絞石マイクロ回路とを備えている。
このマイクロ回路は、これを通して流れる電流の方向が
複屈折周期の半分毎に反転されるように形成される。こ
のようにして、薄膜中の磁化方向（光の伝搬方向に沿っ
た）が複屈折周期の半分毎に反転され、これにより直線
複屈折材料で通常得られたもの以上の回転が可能になる
が、偏光の楕円性は除去されない。
直線複屈折を受け、サーキュレータ或いはアイソレータ
として用いられる装置も報告されている。（アール・エ
イチ・ストールン（R.H.Stolen）等の、「高複屈折性を
有する光ファイバにおけるファラディ回転」『応用光
学』，第19巻，第６号,1980年３月15日，第842〜845頁
（“Faraday Rotation in Highly Birefringent Optica
l Fibers,"Applied Optics,Vol.19,No.6,March 15,198
0）、およびE.H.Turner等の、「ファイバのファラディ
サーキュレータまたはアイソレータ」『光学論集』第６
巻，第７号,1981年７月第322〜323頁（“Fiber Faraday
Circulator or Isolator,"Optics Letters,Vol.6,No.
7,July 1981）、を参照）この装置は直線複屈折光ファ
イバと、一連のファイバ領域を磁化する（光の伝搬方向
に）複数の隔置された磁石とを備えている。各磁石の極
性は先行する磁石とは逆であり、１方磁石の間隔はファ
イバのファイバ複屈折周期の半分である。これ等の隔置
された磁石の個数、従ってこれに対応して隔置された磁
化ファイバ領域の数は経験的に選択され（特定のファイ
バに関係して）、従って最後の磁化ファイバ領域を出射
した光は楕円偏光になり、更にファイバの２つの複屈折
軸に沿った光の強度は等しくなる。動作に際しては、最
後の磁化ファイバ領域から延在するファイバの比較的長
い（約６複屈折周期）、非磁化、加熱部分を通して光を
伝搬させることにより楕円偏光が直線偏光に変化され
る。加熱の量は経験的に決定される。１方、上記の光は
外部補償板を通るようにされ、この補償板も楕円偏光を
直線偏光に変換するものである。この補償板の設定（直
線偏光を得るのに必要な）も経験的に行われる。以上に
より、直線複屈折材料で通常得られるもの以上の回転、
偏光の楕円性の除去、従って反相反性装置としての使用
が可能になる。しかしながら、光学システムの開発に従
事する研究者等は、未だ成功はしてないが、楕円偏光を
都合よく（経験的というよりも）直線偏光に変換する直
線複屈折光アイソレータ／サーキュレータ装置を検討し
ているのが現状である。
として用いられる装置も報告されている。（アール・エ
イチ・ストールン（R.H.Stolen）等の、「高複屈折性を
有する光ファイバにおけるファラディ回転」『応用光
学』，第19巻，第６号,1980年３月15日，第842〜845頁
（“Faraday Rotation in Highly Birefringent Optica
l Fibers,"Applied Optics,Vol.19,No.6,March 15,198
0）、およびE.H.Turner等の、「ファイバのファラディ
サーキュレータまたはアイソレータ」『光学論集』第６
巻，第７号,1981年７月第322〜323頁（“Fiber Faraday
Circulator or Isolator,"Optics Letters,Vol.6,No.
7,July 1981）、を参照）この装置は直線複屈折光ファ
イバと、一連のファイバ領域を磁化する（光の伝搬方向
に）複数の隔置された磁石とを備えている。各磁石の極
性は先行する磁石とは逆であり、１方磁石の間隔はファ
イバのファイバ複屈折周期の半分である。これ等の隔置
された磁石の個数、従ってこれに対応して隔置された磁
化ファイバ領域の数は経験的に選択され（特定のファイ
バに関係して）、従って最後の磁化ファイバ領域を出射
した光は楕円偏光になり、更にファイバの２つの複屈折
軸に沿った光の強度は等しくなる。動作に際しては、最
後の磁化ファイバ領域から延在するファイバの比較的長
い（約６複屈折周期）、非磁化、加熱部分を通して光を
伝搬させることにより楕円偏光が直線偏光に変化され
る。加熱の量は経験的に決定される。１方、上記の光は
外部補償板を通るようにされ、この補償板も楕円偏光を
直線偏光に変換するものである。この補償板の設定（直
線偏光を得るのに必要な）も経験的に行われる。以上に
より、直線複屈折材料で通常得られるもの以上の回転、
偏光の楕円性の除去、従って反相反性装置としての使用
が可能になる。しかしながら、光学システムの開発に従
事する研究者等は、未だ成功はしてないが、楕円偏光を
都合よく（経験的というよりも）直線偏光に変換する直
線複屈折光アイソレータ／サーキュレータ装置を検討し
ているのが現状である。
発明の概要 本発明は、直線複屈折の、ほぼ反相反的な装置、例え
ば、光アイソレータ或いはサーキュレータを備えた光学
システムを提供する。この装置は入射光が受けた振動の
振幅を（整流されているか、或いはされていないかのい
ずれか）増加させて、有限の距離内でほぼ45°に等しい
正味の回転（直線複屈折材料で通常得られるもの以上
の）を与えるものである。更に、この装置は熱或いはそ
の他の経験的な手段によらずに楕円偏光を直線偏光に変
換するものである。更に、この変換はこの装置内に組込
まれた装置の構成要素により実現される。
ば、光アイソレータ或いはサーキュレータを備えた光学
システムを提供する。この装置は入射光が受けた振動の
振幅を（整流されているか、或いはされていないかのい
ずれか）増加させて、有限の距離内でほぼ45°に等しい
正味の回転（直線複屈折材料で通常得られるもの以上
の）を与えるものである。更に、この装置は熱或いはそ
の他の経験的な手段によらずに楕円偏光を直線偏光に変
換するものである。更に、この変換はこの装置内に組込
まれた装置の構成要素により実現される。
本発明の光学システムに用いられる上記装置は、材料領
域毎に変化する楕円複屈折の直線成分或いは円成分のい
ずれかの符号および／または大きさと共に光伝搬方向に
楕円複屈折を（動作時に）示す一連の材料領域を有して
いる。（例えば、薄膜の場合、直線成分の符号および／
または大きさの変化は、磁化がない場合は、TEおよびTM
成分の速度差の符号および／または大きさの変化を意味
する。円成分の符号および／または大きさ変化は、直線
複屈折がない場合は、ファラディ回転（旋光）の方向お
よび／または大きさの変化を意味する。）装置の各領域
（１つを除いて）はこの領域の複屈折周期の１／２にほ
ぼ等しい長さ（光の伝搬方向の）を有する。但し、従来
のかかる装置とは対照的に、初めの、或いは最後の材料
領域が複屈折周期の１／４にほぼ等しい長さを持つ場合
はほぼ反相反的な（antireciprocal）動作が得られるに
過ぎない。最後の領域の長さが１／４周期の場合は、第
１の１／２周期領域に入射した直線偏光の偏光方向が装
置の直線複屈折軸の１つにほぼ平行な場合にのみ、ほぼ
反相反的な動作が達成される。第１領域の長さが１／４
周期の時は、この領域に入射した光の偏光方向が装置の
直線複屈折軸の１つに対してほぼ45°をなすように偏光
された場合にのみ、ほぼ反相反的な動作が得られる。
域毎に変化する楕円複屈折の直線成分或いは円成分のい
ずれかの符号および／または大きさと共に光伝搬方向に
楕円複屈折を（動作時に）示す一連の材料領域を有して
いる。（例えば、薄膜の場合、直線成分の符号および／
または大きさの変化は、磁化がない場合は、TEおよびTM
成分の速度差の符号および／または大きさの変化を意味
する。円成分の符号および／または大きさ変化は、直線
複屈折がない場合は、ファラディ回転（旋光）の方向お
よび／または大きさの変化を意味する。）装置の各領域
（１つを除いて）はこの領域の複屈折周期の１／２にほ
ぼ等しい長さ（光の伝搬方向の）を有する。但し、従来
のかかる装置とは対照的に、初めの、或いは最後の材料
領域が複屈折周期の１／４にほぼ等しい長さを持つ場合
はほぼ反相反的な（antireciprocal）動作が得られるに
過ぎない。最後の領域の長さが１／４周期の場合は、第
１の１／２周期領域に入射した直線偏光の偏光方向が装
置の直線複屈折軸の１つにほぼ平行な場合にのみ、ほぼ
反相反的な動作が達成される。第１領域の長さが１／４
周期の時は、この領域に入射した光の偏光方向が装置の
直線複屈折軸の１つに対してほぼ45°をなすように偏光
された場合にのみ、ほぼ反相反的な動作が得られる。
図面の簡単な説明 以下、本発明を添付図面を参照して説明する。
第１図および２図は、それぞれ、従来の光ファイバ通信
システムの概略図、および従来の光学的大容量記憶装置
の概略図であり、 第３図は、従来のバルク状単結晶磁性ガーネット光アイ
ソレータを備えた光学システムの概略図であり、 第４図は、従来のバルク状単結晶磁性ガーネット光サー
キュレータを備えた光学システムの概略図であり、 第５図は、磁化された直線複屈折媒体中を伝搬する光の
振動的な回転の様子を示したものであり、 第６図は、光スイッチ或いは変調器として有用な薄膜磁
性ガーネット材料を用いた公知の装置を示すものであ
り、 第７〜９図は本発明による光学システムの３つの実施例
の概略図であり、 第10〜13図は本発明による光学システムに用いられた光
アイソレータの４つの実施例を示したものであり、 第14図は本発明による光学システムに用いられた光サー
キュレータの１実施例を示したものであり、 第15図は、本発明による光学システムで用いられる反相
反装置の１実施例を用いて得られる、光の伝搬距離の関
数としての、偏光方向の回転度（旋光度）を示したもの
であり、 第16図は、不要の導波モードを低減させる公知の２層装
置を示したものであり、更に、 第17〜21図は本発明による反相反装置の実施例を示した
ものである。
システムの概略図、および従来の光学的大容量記憶装置
の概略図であり、 第３図は、従来のバルク状単結晶磁性ガーネット光アイ
ソレータを備えた光学システムの概略図であり、 第４図は、従来のバルク状単結晶磁性ガーネット光サー
キュレータを備えた光学システムの概略図であり、 第５図は、磁化された直線複屈折媒体中を伝搬する光の
振動的な回転の様子を示したものであり、 第６図は、光スイッチ或いは変調器として有用な薄膜磁
性ガーネット材料を用いた公知の装置を示すものであ
り、 第７〜９図は本発明による光学システムの３つの実施例
の概略図であり、 第10〜13図は本発明による光学システムに用いられた光
アイソレータの４つの実施例を示したものであり、 第14図は本発明による光学システムに用いられた光サー
キュレータの１実施例を示したものであり、 第15図は、本発明による光学システムで用いられる反相
反装置の１実施例を用いて得られる、光の伝搬距離の関
数としての、偏光方向の回転度（旋光度）を示したもの
であり、 第16図は、不要の導波モードを低減させる公知の２層装
置を示したものであり、更に、 第17〜21図は本発明による反相反装置の実施例を示した
ものである。
詳細な説明 本発明は光学システム、例えば、光ファイバ通信システ
ム或いは光学的大記憶容量装置を含むものである。この
光学システムは、検出情報に誤りがないようにし、及び
／又はバルク状の、すなわちバルクの光アイソレータ或
いはバルクの光サーキュレータを用いずに光を光ファイ
バ端部に有効に結合させるものである。
ム或いは光学的大記憶容量装置を含むものである。この
光学システムは、検出情報に誤りがないようにし、及び
／又はバルク状の、すなわちバルクの光アイソレータ或
いはバルクの光サーキュレータを用いずに光を光ファイ
バ端部に有効に結合させるものである。
第７〜９図に示したように、本発明による光学システム
10は、反相反装置、例えば光アイソレータ或いは光サー
キュレータであり、且つ直線複屈折材料を用いる構成要
素30により構成される。上記成分30が、例えば、光アイ
ソレータの場合は、システム10は更に第７〜８図に示し
た諸構成成分により一般に構成される。即ち、この構成
要素は、半導体レーザなどの光源20と、この光源20から
放射され、光アイソレータ30を通る光が入射する構成要
素50と、光検出器80とを備えている。この構成要素50
は、第７図に示したように、例えば光ファイバ60を備え
ている。１方、第８図に示したように、上記構成要素50
はビームスプリッタ65と光ディスク70とを備えている。
10は、反相反装置、例えば光アイソレータ或いは光サー
キュレータであり、且つ直線複屈折材料を用いる構成要
素30により構成される。上記成分30が、例えば、光アイ
ソレータの場合は、システム10は更に第７〜８図に示し
た諸構成成分により一般に構成される。即ち、この構成
要素は、半導体レーザなどの光源20と、この光源20から
放射され、光アイソレータ30を通る光が入射する構成要
素50と、光検出器80とを備えている。この構成要素50
は、第７図に示したように、例えば光ファイバ60を備え
ている。１方、第８図に示したように、上記構成要素50
はビームスプリッタ65と光ディスク70とを備えている。
例えば、上記システム要素30が光サーキュレータの場合
は、第９図に示したように、システム10は一般に光源20
と光検出器25、および光ファイバ50とを備えている。こ
の光源20から出た光はサーキュレータ30を介してファイ
バ50の１方の端部に結合される。上記サーキュレータ30
はまた、ファイバ端部から出射した光を検出器25に結合
させるためにも用いられる。一般には、他の光検出器お
よび／または光源（サーキュレータ30の有無に係らず）
が上記ファイバの反対側に配置される。（本実施例で
は、上記光ファイバ50は例えば偏光性保持ファイバであ
ると考える。そうでない時は、上記システムは更にファ
イバ50と光サーキュレータの間に偏光子を備えるものと
する。） 上記システム成分30が光アイソレータの場合は（第10〜
13図の４実施例を参照。）、アイソレータは偏光子32と
検光子48の間に材料40を有する。これ等の偏光子32およ
び検光子48には例えば偏光光ファイバが用いられる。偏
光子があると都合が悪い時は、これは金属（図略）、例
えばアルミニウムや金、チタンなどの領域により直ちに
置換えることができ、その場合この領域は材料40（光が
通る）の一部の上で光源20の隣りに配置される。このよ
うな金属領域は、光源20から放射された光（前方に伝
搬）の偏光方向に交差する偏光方向を持つ反射光を吸収
する。この金属領域の厚みは約0.01μｍ〜約10μｍの間
にあると好ましい。約0.01μｍ以下の厚みは、得られた
薄膜の吸光が低下するので望ましくない。約10μｍ以上
の厚みは、得られた薄膜が薄いものより大きな吸光度を
与えることがなく、また製造時間が長くなるので、排除
はしないとしても、余り望ましいものではない。
は、第９図に示したように、システム10は一般に光源20
と光検出器25、および光ファイバ50とを備えている。こ
の光源20から出た光はサーキュレータ30を介してファイ
バ50の１方の端部に結合される。上記サーキュレータ30
はまた、ファイバ端部から出射した光を検出器25に結合
させるためにも用いられる。一般には、他の光検出器お
よび／または光源（サーキュレータ30の有無に係らず）
が上記ファイバの反対側に配置される。（本実施例で
は、上記光ファイバ50は例えば偏光性保持ファイバであ
ると考える。そうでない時は、上記システムは更にファ
イバ50と光サーキュレータの間に偏光子を備えるものと
する。） 上記システム成分30が光アイソレータの場合は（第10〜
13図の４実施例を参照。）、アイソレータは偏光子32と
検光子48の間に材料40を有する。これ等の偏光子32およ
び検光子48には例えば偏光光ファイバが用いられる。偏
光子があると都合が悪い時は、これは金属（図略）、例
えばアルミニウムや金、チタンなどの領域により直ちに
置換えることができ、その場合この領域は材料40（光が
通る）の一部の上で光源20の隣りに配置される。このよ
うな金属領域は、光源20から放射された光（前方に伝
搬）の偏光方向に交差する偏光方向を持つ反射光を吸収
する。この金属領域の厚みは約0.01μｍ〜約10μｍの間
にあると好ましい。約0.01μｍ以下の厚みは、得られた
薄膜の吸光が低下するので望ましくない。約10μｍ以上
の厚みは、得られた薄膜が薄いものより大きな吸光度を
与えることがなく、また製造時間が長くなるので、排除
はしないとしても、余り望ましいものではない。
検光子48および材料40は、動作時には、偏光子に垂直に
反射光の偏光方向（後方伝搬）を調節するために用いら
れ、従って光源20への光透過は排除される。光源20がこ
のような垂直方向に整合された光の影響を殆んど受けな
い時は、偏光子32（或いは金属領域）は不要になる。
反射光の偏光方向（後方伝搬）を調節するために用いら
れ、従って光源20への光透過は排除される。光源20がこ
のような垂直方向に整合された光の影響を殆んど受けな
い時は、偏光子32（或いは金属領域）は不要になる。
システム成分30が光サーキュレータの時は、このサーキ
ュレータは材料40を有する（第14図に示した実施例を参
照）。更に、このサーキュレータは、偏光の異なる２本
の光ビームを異なる光路、例えば、偏光感知反射器或い
はルチル板（単数の、或いは複数の）などの公知の光学
装置に振り向ける手段90を備えている。
ュレータは材料40を有する（第14図に示した実施例を参
照）。更に、このサーキュレータは、偏光の異なる２本
の光ビームを異なる光路、例えば、偏光感知反射器或い
はルチル板（単数の、或いは複数の）などの公知の光学
装置に振り向ける手段90を備えている。
反相反装置、例えば、アイソレータ或いはサーキュレー
タに用いられる材料40は前方および後方伝搬光が通過す
る一連の材料領域44を有している。これ等の領域の各々
は光透過性であり（入射光の少なくとも50％が透過す
る。）、これ等の領域の少なくとも若干のものは磁性体
である（即ち、磁化可能である。）。これ等の材料領域
の厚みも組成も同じである必要はないが、一般に製造が
容易だと厚みや組成も一様にし易い。更に、材料領域44
は連続する薄膜として（入射光波長の約10倍以下の厚み
を持つ）製造されると好ましいが、厚膜も有用であり、
排除されるものではない。このような薄膜および厚膜は
直線複屈折を受け、従って上記磁性領域は、磁化される
と（光の伝搬方向に）楕円複屈折を示す。薄膜として形
成された場合の材料領域44は約0.1μｍから約100μｍの
範囲の厚みを持つことが好ましい。約0.1μｍ以下の厚
みの薄膜は、光導波路としては比較的貧弱であり好まし
くない。厚みが約100μｍ以上だと、このような厚膜を
通る光は望ましくない程広がってしまい（厚み方向
に）、従ってこの光を他の光学成分に直接結合させ難く
なり、やはり望ましくない。
タに用いられる材料40は前方および後方伝搬光が通過す
る一連の材料領域44を有している。これ等の領域の各々
は光透過性であり（入射光の少なくとも50％が透過す
る。）、これ等の領域の少なくとも若干のものは磁性体
である（即ち、磁化可能である。）。これ等の材料領域
の厚みも組成も同じである必要はないが、一般に製造が
容易だと厚みや組成も一様にし易い。更に、材料領域44
は連続する薄膜として（入射光波長の約10倍以下の厚み
を持つ）製造されると好ましいが、厚膜も有用であり、
排除されるものではない。このような薄膜および厚膜は
直線複屈折を受け、従って上記磁性領域は、磁化される
と（光の伝搬方向に）楕円複屈折を示す。薄膜として形
成された場合の材料領域44は約0.1μｍから約100μｍの
範囲の厚みを持つことが好ましい。約0.1μｍ以下の厚
みの薄膜は、光導波路としては比較的貧弱であり好まし
くない。厚みが約100μｍ以上だと、このような厚膜を
通る光は望ましくない程広がってしまい（厚み方向
に）、従ってこの光を他の光学成分に直接結合させ難く
なり、やはり望ましくない。
このような直線複屈折の作用を都合良く克服するには、
即ち、入射直線偏光を45°にほぼ等しい角度を（或いは
45°の奇数倍）通して回転させ、楕円偏光を都合良く直
線偏光に変換するには、反相反装置30は２つの条件を満
足しなければならない。先ず、（磁化された）領域44が
示す楕円複屈折の、直線成分の符号および／または大き
さ、或いは円成分の符号および／または大きさは領域毎
に変化するべきである。第２に、初めの、或いは最後の
領域を除く上記材料領域の各々は、この領域の複屈折周
期（Ｐ）の１／２にほぼ等しい光伝搬方向の長さを持つ
べきである。（各領域に対する複屈折周期は、光がその
領域を伝搬してその偏光方向の１つの完全な振動（osci
llation）を完了する距離として与えられる。）１方、
最初の領域、或いは最後の領域は、これ等のいずれかの
領域の１／４複屈折周期にほぼ等しい長さを持つべきで
ある。このような初めの領域或いは最後の領域が無い場
合は、出射光は、（入射光に対して）45°向きを変えら
れることはなく、また一般に楕円偏光されなくなること
をここに強調しておく。（領域44の各々における複屈折
周期Ｐは、この周期が、例えば、その領域の組成やその
領域の磁化の程度、および入射光の波長に依存するの
で、必らずしも同じではない。従って、各領域の複屈折
周期は一般にその領域が動作する特定条件に対して測定
されることになる。これに対する有用な測定法が、例え
ば、ケー・アンドー（K.Ando）等の「LPE−成長型二重
基層鉄ガーネット膜における成長誘導型光学複屈折」
『応用物理』第22巻、第10号,1983年10月，第L618〜L62
0（“Growth Induced Optical Birefringence in LPE−
Grown Bi−Based Iron Garnet Felms,"Japanese J.Appl
Phys.,Vol.22,No.10,October 1983）に記載されてい
る。
即ち、入射直線偏光を45°にほぼ等しい角度を（或いは
45°の奇数倍）通して回転させ、楕円偏光を都合良く直
線偏光に変換するには、反相反装置30は２つの条件を満
足しなければならない。先ず、（磁化された）領域44が
示す楕円複屈折の、直線成分の符号および／または大き
さ、或いは円成分の符号および／または大きさは領域毎
に変化するべきである。第２に、初めの、或いは最後の
領域を除く上記材料領域の各々は、この領域の複屈折周
期（Ｐ）の１／２にほぼ等しい光伝搬方向の長さを持つ
べきである。（各領域に対する複屈折周期は、光がその
領域を伝搬してその偏光方向の１つの完全な振動（osci
llation）を完了する距離として与えられる。）１方、
最初の領域、或いは最後の領域は、これ等のいずれかの
領域の１／４複屈折周期にほぼ等しい長さを持つべきで
ある。このような初めの領域或いは最後の領域が無い場
合は、出射光は、（入射光に対して）45°向きを変えら
れることはなく、また一般に楕円偏光されなくなること
をここに強調しておく。（領域44の各々における複屈折
周期Ｐは、この周期が、例えば、その領域の組成やその
領域の磁化の程度、および入射光の波長に依存するの
で、必らずしも同じではない。従って、各領域の複屈折
周期は一般にその領域が動作する特定条件に対して測定
されることになる。これに対する有用な測定法が、例え
ば、ケー・アンドー（K.Ando）等の「LPE−成長型二重
基層鉄ガーネット膜における成長誘導型光学複屈折」
『応用物理』第22巻、第10号,1983年10月，第L618〜L62
0（“Growth Induced Optical Birefringence in LPE−
Grown Bi−Based Iron Garnet Felms,"Japanese J.Appl
Phys.,Vol.22,No.10,October 1983）に記載されてい
る。
第10〜14図には上記の２つの条件を考慮した光アイソレ
ータ／サーキュレータ30の実施例が示してある。例え
ば、第10図に示した実施例においては、楕円複屈折の円
成分の符号は領域毎に変化し、即ち磁化の方向（単一頭
の矢印により示した）が領域毎に変化する。（長さP/2
の非磁化領域、或いは磁化が光の伝搬方向に垂直に向け
られ、磁化領域の間に介在された長さP/2の領域は排除
されない。このような領域の存在は単に回転方向に影響
するだけである。即ち、或る場合にはこのような領域
は、例えば＋45°の回転を−45°の回転に変えるだけで
ある。）第11図の実施例においては、領域毎に変化する
のは円成分の大きさである（第11図の第2,第4,および第
６領域は、磁化が光の伝搬方向に平行に揃えられるので
ゼロでない円成分を持つが、第1,第3,第5,および第７領
域は、磁化が光の伝搬方向に垂直に揃えられるのでゼロ
の円成分を有する。）１方、楕円複屈折の直線成分の符
号は第12図に示した実施例では交互に変化する（これは
以下に詳述する。）第13図に示した実施例の場合は、領
域毎に変化するのは直線成分の大きさである。直線成分
の大きさを変える１つの方法は厚さの異なる１つおきの
材料領域を形成することで与えられる。）１方、また第
13図に示したように、全ての領域は初めは一様な厚さで
製造され、次に屈折率が下の領域44のものより小さな屈
折率の材料領域46が従来の選択的な付着（deposition）
および／またはエッチング法により１つおきの領域44に
わたって形成される。） 一般に、45°にほぼ等しい（或いは45°の奇数倍）回転
を得るのに必要なほぼP/2に等しい長さの領域の個数は
経験的に決められる（例えば、領域数が異なる対照サン
プルに得られる、直線複屈折材料で通常達成されるもの
以上の回転を測定することによって）。本発明の目的を
達成するためには、回転角は、もし光源20からの光の強
度が偏光子20を透過した反射光強度の少なくとも10倍以
上の場合は、45°或いはその奇数倍にほぼ等しくなけれ
ばならない。更に、また本発明の目的を達成するために
は、上記材料領域は、もし領域の個数が例えば45°の回
転を発生するように選択され、また光源20からの光の強
度がこの場合も偏光子32を透過した反射光強度の少なく
とも10倍以上の場合は、P/2およびP/4にほぼ等しい長さ
を持たなければならない。
ータ／サーキュレータ30の実施例が示してある。例え
ば、第10図に示した実施例においては、楕円複屈折の円
成分の符号は領域毎に変化し、即ち磁化の方向（単一頭
の矢印により示した）が領域毎に変化する。（長さP/2
の非磁化領域、或いは磁化が光の伝搬方向に垂直に向け
られ、磁化領域の間に介在された長さP/2の領域は排除
されない。このような領域の存在は単に回転方向に影響
するだけである。即ち、或る場合にはこのような領域
は、例えば＋45°の回転を−45°の回転に変えるだけで
ある。）第11図の実施例においては、領域毎に変化する
のは円成分の大きさである（第11図の第2,第4,および第
６領域は、磁化が光の伝搬方向に平行に揃えられるので
ゼロでない円成分を持つが、第1,第3,第5,および第７領
域は、磁化が光の伝搬方向に垂直に揃えられるのでゼロ
の円成分を有する。）１方、楕円複屈折の直線成分の符
号は第12図に示した実施例では交互に変化する（これは
以下に詳述する。）第13図に示した実施例の場合は、領
域毎に変化するのは直線成分の大きさである。直線成分
の大きさを変える１つの方法は厚さの異なる１つおきの
材料領域を形成することで与えられる。）１方、また第
13図に示したように、全ての領域は初めは一様な厚さで
製造され、次に屈折率が下の領域44のものより小さな屈
折率の材料領域46が従来の選択的な付着（deposition）
および／またはエッチング法により１つおきの領域44に
わたって形成される。） 一般に、45°にほぼ等しい（或いは45°の奇数倍）回転
を得るのに必要なほぼP/2に等しい長さの領域の個数は
経験的に決められる（例えば、領域数が異なる対照サン
プルに得られる、直線複屈折材料で通常達成されるもの
以上の回転を測定することによって）。本発明の目的を
達成するためには、回転角は、もし光源20からの光の強
度が偏光子20を透過した反射光強度の少なくとも10倍以
上の場合は、45°或いはその奇数倍にほぼ等しくなけれ
ばならない。更に、また本発明の目的を達成するために
は、上記材料領域は、もし領域の個数が例えば45°の回
転を発生するように選択され、また光源20からの光の強
度がこの場合も偏光子32を透過した反射光強度の少なく
とも10倍以上の場合は、P/2およびP/4にほぼ等しい長さ
を持たなければならない。
材料領域44の組成と厚みが基本的には同じで、偏光の回
転が磁化方向の反転により得られる時は、45°の回転を
実現するのに必要なP/2の長さを有する領域の個数Ｎ
は、関係式 により十分近似できることが見出されている。ここでＦ
は材料領域内での比ファラディ回転（単位長さ当りの回
転度数）の（一様な）大きさを示すものである。１方、
Δβは上記領域内での直線複屈折の（一様な）大きさを
示している（即ち、 但し、nTEとnTEはそれぞれ、TM波が見た実効屈折率およ
びTE波が見た実効屈折率であり、更にλは真空中の光の
波長を示している。） 式（１）を満たさない（特定の光の波長λに対して）材
料領域の数（Ｎ）を用いることが望ましい時は、この数
はなお使用可能であり、また式（１）はなお、Ｆおよび
／またはΔβを変えることにより満足され得る（特定の
光の波長λに対して）ものである。例えば、Ｆは光の伝
搬方向の磁化成分を変えることにより直ちに変えること
ができる。このような変更は、例えば、磁化方向を揃え
るために用いられる磁場を、磁化が光の伝搬方向に平行
にならないように（従って光の伝搬方向の磁化成分を減
らすように）、回転させることにより直ちに実現するこ
とができる。１方、Δβは、材料領域44の厚みを（一様
に）変化させることにより、或いは領域44の上に、およ
び／または下にある、この領域44のものより小さな屈折
率の、１つ以上の材料層を形成することにより直ちに変
えることができる。この材料には、例えば、二酸化珪素
や窒化珪素やガドリニウム・ガリウム・ガーネットが考
えられる。
転が磁化方向の反転により得られる時は、45°の回転を
実現するのに必要なP/2の長さを有する領域の個数Ｎ
は、関係式 により十分近似できることが見出されている。ここでＦ
は材料領域内での比ファラディ回転（単位長さ当りの回
転度数）の（一様な）大きさを示すものである。１方、
Δβは上記領域内での直線複屈折の（一様な）大きさを
示している（即ち、 但し、nTEとnTEはそれぞれ、TM波が見た実効屈折率およ
びTE波が見た実効屈折率であり、更にλは真空中の光の
波長を示している。） 式（１）を満たさない（特定の光の波長λに対して）材
料領域の数（Ｎ）を用いることが望ましい時は、この数
はなお使用可能であり、また式（１）はなお、Ｆおよび
／またはΔβを変えることにより満足され得る（特定の
光の波長λに対して）ものである。例えば、Ｆは光の伝
搬方向の磁化成分を変えることにより直ちに変えること
ができる。このような変更は、例えば、磁化方向を揃え
るために用いられる磁場を、磁化が光の伝搬方向に平行
にならないように（従って光の伝搬方向の磁化成分を減
らすように）、回転させることにより直ちに実現するこ
とができる。１方、Δβは、材料領域44の厚みを（一様
に）変化させることにより、或いは領域44の上に、およ
び／または下にある、この領域44のものより小さな屈折
率の、１つ以上の材料層を形成することにより直ちに変
えることができる。この材料には、例えば、二酸化珪素
や窒化珪素やガドリニウム・ガリウム・ガーネットが考
えられる。
45°の回転を得るのに必要な領域数が決定されたら（経
験的に、或いは例えば式（１）を用いることにより、45
°の所望の倍数に等しい回転は領域の（元の）数の倍数
を用いることにより直ちに得られる。但し、それぞれの
連続する領域の組の順序は前回の組の逆であるべきであ
る。例えば、３つのP/2領域とP/4領域（例えば、磁化反
転を有する）が45°の回転を与える時は、付加的なP/4
領域（２つのP/4領域の間に磁化反転がない場合）およ
びこれに続く付加的な３つのP/2領域（磁化反転を示
す）は90°の回転を与える。更に、P/4領域を伴った３
つのP/2領域を付加すると135°の回転が得られる。
験的に、或いは例えば式（１）を用いることにより、45
°の所望の倍数に等しい回転は領域の（元の）数の倍数
を用いることにより直ちに得られる。但し、それぞれの
連続する領域の組の順序は前回の組の逆であるべきであ
る。例えば、３つのP/2領域とP/4領域（例えば、磁化反
転を有する）が45°の回転を与える時は、付加的なP/4
領域（２つのP/4領域の間に磁化反転がない場合）およ
びこれに続く付加的な３つのP/2領域（磁化反転を示
す）は90°の回転を与える。更に、P/4領域を伴った３
つのP/2領域を付加すると135°の回転が得られる。
２つの条件のいずれか１つが満たされた場合は、本発明
の装置によりほぼ反相反的な動作が直ちに得られる（こ
れが45°の回転を与えるか、45°の奇数倍の回転を与え
るかに関わらず）ことが見出されている。第１の条件
は、P/4領域が最後の材料領域の時は、入射光は本装置
の直線複屈折の２軸の１つにほぼ平行する第１の材料領
域に入射するべきであるということで与えられる。（直
線複屈折軸は、磁化がない場合に経験的に直ちに決定で
きる装置の２方向を示す。）例えば、直線偏光が任意の
方向の装置の非磁化対照サンプルに入射した場合、直線
複屈折軸は偏光の変化を与えない方向の軸である。）第
２の条件は、P/4領域が第１材料領域の時は、入射光は
直線複屈折軸のいずれかに対してほぼ45°に等しい角度
で（即ち、＋45°或いは−45°）上記領域に入射すべき
である。（本発明の目的のためには、入射光は複屈折軸
の１つにほぼ平行するか、複屈折軸の１つに対して45°
にほぼ等しい角度になるように方向づけられ、従っても
し２つの条件が満足される場合はほぼ反相反的動作が実
現される。先ず、材料領域の個数と長さを選択して45°
或いは45°の奇数倍の回転を与えるべきである。次に、
光源20からの光の強度は偏光子32を透過した反射光の強
度より少なくとも10倍以上でなければならない。） 本発明の装置には多くの（磁性）材料を用いることがで
き、その実用性は部分的には入射光に対する透過度に従
って与えられる。例えば、YIGは赤外光（波長領域が約
0.8μｍから約６μｍの間の光）をほぼ透過させる有用
な材料である。硼酸鉄（FeBO3）も有用であり、波長領
域が約0.5μｍから約３μｍの光にほぼ透明である。更
に、カドミウム・マンガン・テルル化物も有用であり、
波長領域が約0.6μｍから約５μｍの光にほぼ透明であ
る。その他の有用な材料が、例えば、ダブリュ・ジェイ
・ダボール（W.J.Tabor）による「磁気光学材料」（“M
agneto−Optic Materials"）の章〔エフ・ティー・アレ
ッチおよびイー・オー・シュルツ−デュボア編集の『レ
ーザーハンドブック』北オランダ出版アムステルダム,1
972年（Laser Handbook,edited by F.T.Arecchi and E.
O.Schultz−DuBois,North Holland Publishing Compan
y,Amsterdam,1972）〕にリストしてある。
の装置によりほぼ反相反的な動作が直ちに得られる（こ
れが45°の回転を与えるか、45°の奇数倍の回転を与え
るかに関わらず）ことが見出されている。第１の条件
は、P/4領域が最後の材料領域の時は、入射光は本装置
の直線複屈折の２軸の１つにほぼ平行する第１の材料領
域に入射するべきであるということで与えられる。（直
線複屈折軸は、磁化がない場合に経験的に直ちに決定で
きる装置の２方向を示す。）例えば、直線偏光が任意の
方向の装置の非磁化対照サンプルに入射した場合、直線
複屈折軸は偏光の変化を与えない方向の軸である。）第
２の条件は、P/4領域が第１材料領域の時は、入射光は
直線複屈折軸のいずれかに対してほぼ45°に等しい角度
で（即ち、＋45°或いは−45°）上記領域に入射すべき
である。（本発明の目的のためには、入射光は複屈折軸
の１つにほぼ平行するか、複屈折軸の１つに対して45°
にほぼ等しい角度になるように方向づけられ、従っても
し２つの条件が満足される場合はほぼ反相反的動作が実
現される。先ず、材料領域の個数と長さを選択して45°
或いは45°の奇数倍の回転を与えるべきである。次に、
光源20からの光の強度は偏光子32を透過した反射光の強
度より少なくとも10倍以上でなければならない。） 本発明の装置には多くの（磁性）材料を用いることがで
き、その実用性は部分的には入射光に対する透過度に従
って与えられる。例えば、YIGは赤外光（波長領域が約
0.8μｍから約６μｍの間の光）をほぼ透過させる有用
な材料である。硼酸鉄（FeBO3）も有用であり、波長領
域が約0.5μｍから約３μｍの光にほぼ透明である。更
に、カドミウム・マンガン・テルル化物も有用であり、
波長領域が約0.6μｍから約５μｍの光にほぼ透明であ
る。その他の有用な材料が、例えば、ダブリュ・ジェイ
・ダボール（W.J.Tabor）による「磁気光学材料」（“M
agneto−Optic Materials"）の章〔エフ・ティー・アレ
ッチおよびイー・オー・シュルツ−デュボア編集の『レ
ーザーハンドブック』北オランダ出版アムステルダム,1
972年（Laser Handbook,edited by F.T.Arecchi and E.
O.Schultz−DuBois,North Holland Publishing Compan
y,Amsterdam,1972）〕にリストしてある。
（符号が）変化する直線或いは円複屈折を与える材料領
域を形成する多くの方法が可能である。例えば、磁性材
料の硼酸鉄（FeBO3）は円複屈折（磁化された時）と結
晶性の（直線状の）複屈折を共に与える。（FeBO3の２
つの結晶軸は第12図ではａおよびｂと示してある。）こ
のようにして、反対向きの結晶部位を互いに隣接するよ
うに積重ねることにより（第12図に示したように）、交
互（符号）直線複屈折領域を持つ磁性材料が得られる。
（この方法に関しては、引用によりここに取込まれる、
1971年11月２日付のクルツィッヒ（Kurtzig）等の米国
特許第3,617,942号を参照されたい。） 交互（符号）円複屈折を有した材料領域を形成する方法
は反対向きの磁場を隣接する磁性領域に印加することか
らなる。これは、例えば、磁性材料の表面に蛇絞石のマ
イクロ回路を形成し、これに電流を流すことにより実現
される（ここで引用により与える1973年10月９日付けブ
ランク（Blank）等に対する米国特許第3,764,195号に記
載されたように。）。
域を形成する多くの方法が可能である。例えば、磁性材
料の硼酸鉄（FeBO3）は円複屈折（磁化された時）と結
晶性の（直線状の）複屈折を共に与える。（FeBO3の２
つの結晶軸は第12図ではａおよびｂと示してある。）こ
のようにして、反対向きの結晶部位を互いに隣接するよ
うに積重ねることにより（第12図に示したように）、交
互（符号）直線複屈折領域を持つ磁性材料が得られる。
（この方法に関しては、引用によりここに取込まれる、
1971年11月２日付のクルツィッヒ（Kurtzig）等の米国
特許第3,617,942号を参照されたい。） 交互（符号）円複屈折を有した材料領域を形成する方法
は反対向きの磁場を隣接する磁性領域に印加することか
らなる。これは、例えば、磁性材料の表面に蛇絞石のマ
イクロ回路を形成し、これに電流を流すことにより実現
される（ここで引用により与える1973年10月９日付けブ
ランク（Blank）等に対する米国特許第3,764,195号に記
載されたように。）。
例えば薄膜磁性ガーネット導波路、例えば薄膜YIG導波
路に直ちに適用出来、交互円複屈折を持つ材料領域を形
成する他の方法が有り、これはサブラチス磁化の変化を
与えるものである。例えば、YIG（Y3Fe5O12）の構造
は、各分子の５個の鉄原子のうちの３つが四面体格子サ
イトに配置され、残る２つの原子が八面体サイトの配置
されるように与えられる。更に、四面体サイトの３つの
磁気能率（四面体鉄原子に関係する）は互いに平行であ
るが、八面体サイトの２つの磁気能率に対して反平行で
ある。従って、外部磁場が有ると、（主要な）四面体能
率が印加磁場に平行になり、１方八面体能率が磁場に反
平行になる。重要なことには、ファラディ回転（旋光）
の方向を主として決定するのは八面体能率の方向であ
る。
路に直ちに適用出来、交互円複屈折を持つ材料領域を形
成する他の方法が有り、これはサブラチス磁化の変化を
与えるものである。例えば、YIG（Y3Fe5O12）の構造
は、各分子の５個の鉄原子のうちの３つが四面体格子サ
イトに配置され、残る２つの原子が八面体サイトの配置
されるように与えられる。更に、四面体サイトの３つの
磁気能率（四面体鉄原子に関係する）は互いに平行であ
るが、八面体サイトの２つの磁気能率に対して反平行で
ある。従って、外部磁場が有ると、（主要な）四面体能
率が印加磁場に平行になり、１方八面体能率が磁場に反
平行になる。重要なことには、ファラディ回転（旋光）
の方向を主として決定するのは八面体能率の方向であ
る。
YIGの交互（符号）円複屈折領域は、例えば、選択した
材料領域における四面体能率の大きさを、これ等の領域
における八面体能率が主要になる点まで減らすことによ
り形成される。従って、磁場が有る場合は、選択された
領域における（現在主要な）八面体能率が印加磁場に平
行に揃えられるが、非選択領域（ここでは四面体能率が
なお支配的である）の八面体能率は磁場に反平行にな
り、従って選択領域および非選択領域に逆符号のファラ
ディ回転が与えられる。
材料領域における四面体能率の大きさを、これ等の領域
における八面体能率が主要になる点まで減らすことによ
り形成される。従って、磁場が有る場合は、選択された
領域における（現在主要な）八面体能率が印加磁場に平
行に揃えられるが、非選択領域（ここでは四面体能率が
なお支配的である）の八面体能率は磁場に反平行にな
り、従って選択領域および非選択領域に逆符号のファラ
ディ回転が与えられる。
選択されたYIG材料領域の四面体能率の減少は、非磁性
イオン、例えばガリウム或いはアルミニウム或いはゲル
マニウムイオンで四面体サイトに配置された鉄原子を置
き換える（少なくとも部分的に）ことにより直ちに実現
できる。このような置換は、例えば、YIG材料を八面体
および四面体格子サイトの非磁性イオン先ず形成し、即
ち成長させ、次に非磁性イオン（以下に説明するよう
に）を選択領域の八面体格子サイトから四面体格子サイ
トに移動させることにより実現される。
イオン、例えばガリウム或いはアルミニウム或いはゲル
マニウムイオンで四面体サイトに配置された鉄原子を置
き換える（少なくとも部分的に）ことにより直ちに実現
できる。このような置換は、例えば、YIG材料を八面体
および四面体格子サイトの非磁性イオン先ず形成し、即
ち成長させ、次に非磁性イオン（以下に説明するよう
に）を選択領域の八面体格子サイトから四面体格子サイ
トに移動させることにより実現される。
上記の格子サイト間の非磁性イオンの移動は、ここで引
用する1974年10月29日付けル・クロー（Le Craw）等の
米国特許第3,845,477号に記載された手順により直ちに
実現される。ここでは、非磁性イオンをドープした薄膜
YIGを、例えば、ガドリニウム・ガリウム・ガーネット
（GGG）の基板45（第７図参照）に従来の方法によりエ
ピタキシャル成長させる。ドープしたYIG薄膜は「補償
点」に近接した組成（正味の磁気能率がゼロの組成）を
有すべきであるが、正味の四面体能率がなお正味の八面
体能率より支配的になるようなものでなければならな
い。このようにして、非磁性イオンが例えばカリウムの
時はその組成は好ましくは、1.05≦ｘ≦1.45としてY3Ga
xFe5-xO12として与えられる。約1.05以下のｘの値は、
得られた四面体能率が以下に説明する処理の後でも支配
的なままである、即ち八面体能率が優勢な所はないため
に望ましくはない。約1.45以上のｘ値も、得られた八面
体能率が支配的であり、従って四面体能率が優勢になる
所はないため望ましくない。
用する1974年10月29日付けル・クロー（Le Craw）等の
米国特許第3,845,477号に記載された手順により直ちに
実現される。ここでは、非磁性イオンをドープした薄膜
YIGを、例えば、ガドリニウム・ガリウム・ガーネット
（GGG）の基板45（第７図参照）に従来の方法によりエ
ピタキシャル成長させる。ドープしたYIG薄膜は「補償
点」に近接した組成（正味の磁気能率がゼロの組成）を
有すべきであるが、正味の四面体能率がなお正味の八面
体能率より支配的になるようなものでなければならな
い。このようにして、非磁性イオンが例えばカリウムの
時はその組成は好ましくは、1.05≦ｘ≦1.45としてY3Ga
xFe5-xO12として与えられる。約1.05以下のｘの値は、
得られた四面体能率が以下に説明する処理の後でも支配
的なままである、即ち八面体能率が優勢な所はないため
に望ましくはない。約1.45以上のｘ値も、得られた八面
体能率が支配的であり、従って四面体能率が優勢になる
所はないため望ましくない。
選択された材料領域の四面体配置鉄原子を例えばガリウ
ムイオンで選択的に置換することは、厚みが約1000Åか
ら約5000Åの範囲のSi領域を、選択した材料領域の各々
にわたって先ず形成することにより実現される。このSi
領域は、従来の選択的付着手順によるか、或いはYIG薄
膜の全上部面を被うSi層を形成し、次に従来のエッチン
グ法により選択したSi層部分を除去することにより形成
される。次に、このYIGの薄膜が、例えば温度範囲が約4
00℃から約800℃の窒素雰囲気内で約１／２時間から約2
4時間にわたってアニールされる。約400℃以下および約
１／２時間以下のアニール時間は、ガリウムイオンの転
送を殆んど或いは全く与えないので、望ましくない。約
800℃以上のアニール温度および約24時間以上のアニー
ル時間は、Siで被覆されないものを含む全ての領域が同
様量のガリウムイオン転送を受けるので望ましくない。
室温に冷却した後（所望の時間期間にわたって）Siによ
りカバーされない領域は基本的には変化しないが、シリ
コンで被覆された領域は八面体から四面体の格子サイト
へのガリウムイオンの転送を受けることになる。
ムイオンで選択的に置換することは、厚みが約1000Åか
ら約5000Åの範囲のSi領域を、選択した材料領域の各々
にわたって先ず形成することにより実現される。このSi
領域は、従来の選択的付着手順によるか、或いはYIG薄
膜の全上部面を被うSi層を形成し、次に従来のエッチン
グ法により選択したSi層部分を除去することにより形成
される。次に、このYIGの薄膜が、例えば温度範囲が約4
00℃から約800℃の窒素雰囲気内で約１／２時間から約2
4時間にわたってアニールされる。約400℃以下および約
１／２時間以下のアニール時間は、ガリウムイオンの転
送を殆んど或いは全く与えないので、望ましくない。約
800℃以上のアニール温度および約24時間以上のアニー
ル時間は、Siで被覆されないものを含む全ての領域が同
様量のガリウムイオン転送を受けるので望ましくない。
室温に冷却した後（所望の時間期間にわたって）Siによ
りカバーされない領域は基本的には変化しないが、シリ
コンで被覆された領域は八面体から四面体の格子サイト
へのガリウムイオンの転送を受けることになる。
薄膜YIG内に相互（符号が）円複屈折を有する材料領域
を形成する新しい方法があり、これは非磁性イオンを十
分にドープして一様な八面体支配領域を形成する薄膜を
用いるものである。この方法では、次に、非磁性イオン
を選択された材料領域の四面体から八面体格子サイトに
移動させることにより、これ等の領域が四面体で支配さ
れるようになる。従って、また磁場が存在する場合は、
選択された材料領域の八面体能率（モーメント）はそれ
等自体磁場に反平行に揃えられ、１方非選択領域の八面
体能率（モーメント）はそれ等自体磁場に平行に揃えら
れる。
を形成する新しい方法があり、これは非磁性イオンを十
分にドープして一様な八面体支配領域を形成する薄膜を
用いるものである。この方法では、次に、非磁性イオン
を選択された材料領域の四面体から八面体格子サイトに
移動させることにより、これ等の領域が四面体で支配さ
れるようになる。従って、また磁場が存在する場合は、
選択された材料領域の八面体能率（モーメント）はそれ
等自体磁場に反平行に揃えられ、１方非選択領域の八面
体能率（モーメント）はそれ等自体磁場に平行に揃えら
れる。
この方法で用いられるYIG膜は、既に注目したように、
「補償点」に近接しているが、八面体支配をもたらす組
成を有している。ガリウムが非磁性イオンの場合は、上
記薄膜の組成は、1.1≦ｚ≦1.5としてY3GazFe5-zO12で
与えられる。約1.1以下のｚの値は、得られた薄膜が優
勢な四面体（優勢な八面体よりむしろ）能率を持つの
で、望ましくない。１方、約1.5以上のｚ値は、以下に
与える処理の後も、得られた八面体能率が依然として支
配的なので、望ましくない。
「補償点」に近接しているが、八面体支配をもたらす組
成を有している。ガリウムが非磁性イオンの場合は、上
記薄膜の組成は、1.1≦ｚ≦1.5としてY3GazFe5-zO12で
与えられる。約1.1以下のｚの値は、得られた薄膜が優
勢な四面体（優勢な八面体よりむしろ）能率を持つの
で、望ましくない。１方、約1.5以上のｚ値は、以下に
与える処理の後も、得られた八面体能率が依然として支
配的なので、望ましくない。
選択された材料領域における四面体サイトから八面体サ
イトへのガリウムイオンの転送は、これ等の選択された
材料領域を少なくとも１マイクロ秒に等しい時間幅にわ
たって少なくとも1200℃の温度に加熱し、次にこれ等の
領域を約10秒以下、好ましくは約0.1sec以下の時間幅に
わたって室温に冷却することにより実現される。約1200
℃以下の加熱温度、および約１マイクロ秒以下の加熱時
間は、その結果として望ましくない程少数のガリウムイ
オンが四面体サイトから八面体サイトに転送されるので
望ましくない。１方、約10秒以上の冷却時間は、望まし
くない程多くのガリウムイオンが初めは四面体サイトか
ら八面体サイトに移動され、次に四面体サイトに戻さ
れ、サブラチス（sublattice）を支配的なままに残すの
で、望ましくないない。上記の加熱および冷却手順は、
レーザ、例えば連続波（CW）アルゴンイオンレーザで選
択的に走査することにより選択された材料領域で直ちに
実現される。
イトへのガリウムイオンの転送は、これ等の選択された
材料領域を少なくとも１マイクロ秒に等しい時間幅にわ
たって少なくとも1200℃の温度に加熱し、次にこれ等の
領域を約10秒以下、好ましくは約0.1sec以下の時間幅に
わたって室温に冷却することにより実現される。約1200
℃以下の加熱温度、および約１マイクロ秒以下の加熱時
間は、その結果として望ましくない程少数のガリウムイ
オンが四面体サイトから八面体サイトに転送されるので
望ましくない。１方、約10秒以上の冷却時間は、望まし
くない程多くのガリウムイオンが初めは四面体サイトか
ら八面体サイトに移動され、次に四面体サイトに戻さ
れ、サブラチス（sublattice）を支配的なままに残すの
で、望ましくないない。上記の加熱および冷却手順は、
レーザ、例えば連続波（CW）アルゴンイオンレーザで選
択的に走査することにより選択された材料領域で直ちに
実現される。
サブラチス磁化を改変する上記の方法は、YIG膜（非磁
性イオンでドープされた）が薄膜の上面に平行な（従っ
て光の伝搬方向に揃えられた）磁化容易軸を有するもの
と仮定している。しかしながら、ヒ素成長薄膜は通常、
成長誘起異方性および磁気歪の、例えば圧縮性の異方性
を示す。前者は膜面に垂直な磁化容易軸をもたらすが、
後者は膜面に平行する磁化容易軸を与える。これ等の成
長誘起異方性が非常に大きく、従って磁化容易軸が膜表
面に垂直な時は、これ等の異方性は排除されなければな
らない。殆んどの場合、これは従来のアニール法（例え
ば、エイ・ジェイ・クルツィッヒおよびエフ・ビー・ヘ
イグドーン（A.J.Kurtzig）とF.B.Hagedorn）等の、
「バルク状、薄膜状ガーネットにおける非立方体磁石の
異方性」『IEEEトランス磁性学』第７巻,1971年，第473
頁（“Noncubic Magnetic Anisotropies in Bulk and T
hin Film Garnets,"IEEE Trans.Magnetism,Vol.MAG7,P.
473）を参照されたい。）により直ちに実現できる。
性イオンでドープされた）が薄膜の上面に平行な（従っ
て光の伝搬方向に揃えられた）磁化容易軸を有するもの
と仮定している。しかしながら、ヒ素成長薄膜は通常、
成長誘起異方性および磁気歪の、例えば圧縮性の異方性
を示す。前者は膜面に垂直な磁化容易軸をもたらすが、
後者は膜面に平行する磁化容易軸を与える。これ等の成
長誘起異方性が非常に大きく、従って磁化容易軸が膜表
面に垂直な時は、これ等の異方性は排除されなければな
らない。殆んどの場合、これは従来のアニール法（例え
ば、エイ・ジェイ・クルツィッヒおよびエフ・ビー・ヘ
イグドーン（A.J.Kurtzig）とF.B.Hagedorn）等の、
「バルク状、薄膜状ガーネットにおける非立方体磁石の
異方性」『IEEEトランス磁性学』第７巻,1971年，第473
頁（“Noncubic Magnetic Anisotropies in Bulk and T
hin Film Garnets,"IEEE Trans.Magnetism,Vol.MAG7,P.
473）を参照されたい。）により直ちに実現できる。
公知のように、ビスマスによるYIG膜のドーピングは
（Ｙを置換する。）ファラディ回転（旋光）度をかなり
増加させるが、成長誘起異方性も増強する。更に、これ
等の増強された成長誘起異方性は、必要な温度が非常に
高く（約1300℃より高い）、従ってYIG膜がかなり損傷
或いは破壊されるので、材料からアニールにより除くこ
とはできないと長く考えられている。（例えば、ビー・
ハンセン（P.Hansen）等の、「ビスマス置換ガドリニュ
ウム鉄ガーネット膜の磁性的、磁気光学的性質」『物理
研究Ｂ』第27巻，第７号,1983年４月１日（“Magnetic
and Magneto−Optical Propertics of Bismutn−Substi
tuted Gadolinium Iron Garnet Films",Physical Revie
w B,Vol.27,No.7,Apri1 l,1983）第4375−4383頁を参照
されたい。）。
（Ｙを置換する。）ファラディ回転（旋光）度をかなり
増加させるが、成長誘起異方性も増強する。更に、これ
等の増強された成長誘起異方性は、必要な温度が非常に
高く（約1300℃より高い）、従ってYIG膜がかなり損傷
或いは破壊されるので、材料からアニールにより除くこ
とはできないと長く考えられている。（例えば、ビー・
ハンセン（P.Hansen）等の、「ビスマス置換ガドリニュ
ウム鉄ガーネット膜の磁性的、磁気光学的性質」『物理
研究Ｂ』第27巻，第７号,1983年４月１日（“Magnetic
and Magneto−Optical Propertics of Bismutn−Substi
tuted Gadolinium Iron Garnet Films",Physical Revie
w B,Vol.27,No.7,Apri1 l,1983）第4375−4383頁を参照
されたい。）。
ビスマスドープYIG膜の成長誘起異方性は、アニール前
に膜をCaで（Ｙを置換する）ドープすることにより膜を
傷つけずに膜から直ちにアニールで除けることが見出さ
れている。好ましくは、ビスマスおよびカルシウムドー
プ膜の組成はY3-a-bBiaCabFe5-cXcO12で与えられる。こ
こに、0.2≦ａ≦2.0、0.001≦ｂ≦0.1、であり、ｘは、
例えば非磁性イオン、例えばガリウムを示し、更にｃは
単位の配合物当りのＸの量を示すものである。更に、ア
ニール温度は約900℃から約1300℃の間が好ましく、ア
ニール時間は約１／４時間から約24時間の間が好まし
い。約0.2以下のａの値は、得られたファラディ回転
（旋光）が増加よりむしろ減少されるので、望ましくな
い。約2.0以上のａの値は、光学的品質が高い薄膜の成
長が困難なので望ましくない。約0.001以下のｂ値は、
必要なアニール温度が望ましくなく高いので、好ましく
ない。約0.1以上のｂの値は、得られた膜が、例えば、
赤外光に対して望ましくない程透過率が低いので、好ま
しくない。約900℃以下のアニール温度、および約１／
４時間以下のアニール時間は、得られた膜の成長誘起異
方性が望ましくない程大きいので、好ましくない。約13
00℃以上のアニール温度および約24時間以上のアニール
時間は、得られた膜が分解され易いので、望ましくな
い。
に膜をCaで（Ｙを置換する）ドープすることにより膜を
傷つけずに膜から直ちにアニールで除けることが見出さ
れている。好ましくは、ビスマスおよびカルシウムドー
プ膜の組成はY3-a-bBiaCabFe5-cXcO12で与えられる。こ
こに、0.2≦ａ≦2.0、0.001≦ｂ≦0.1、であり、ｘは、
例えば非磁性イオン、例えばガリウムを示し、更にｃは
単位の配合物当りのＸの量を示すものである。更に、ア
ニール温度は約900℃から約1300℃の間が好ましく、ア
ニール時間は約１／４時間から約24時間の間が好まし
い。約0.2以下のａの値は、得られたファラディ回転
（旋光）が増加よりむしろ減少されるので、望ましくな
い。約2.0以上のａの値は、光学的品質が高い薄膜の成
長が困難なので望ましくない。約0.001以下のｂ値は、
必要なアニール温度が望ましくなく高いので、好ましく
ない。約0.1以上のｂの値は、得られた膜が、例えば、
赤外光に対して望ましくない程透過率が低いので、好ま
しくない。約900℃以下のアニール温度、および約１／
４時間以下のアニール時間は、得られた膜の成長誘起異
方性が望ましくない程大きいので、好ましくない。約13
00℃以上のアニール温度および約24時間以上のアニール
時間は、得られた膜が分解され易いので、望ましくな
い。
例えばYIG内に、光の伝搬方向に平行且つ垂直に揃えら
れた磁化を有する材料領域を形成する方法も多くのもの
が報告されている。このような方法の１つが、例えば、
イー・エム・ギョージィ（E.M.Gyorgy）等により、「LP
E気泡ガーネット膜における単軸異方性の位置制御」
『応用物理論集』第25巻，第３号,1974年，第167〜168
頁（“Local Control of Uniaxial Anisotropy In LPE
Bubble Garnet Films",Applied Physics Letters,Vol.2
5,No.3,（1974））に記載されている。
れた磁化を有する材料領域を形成する方法も多くのもの
が報告されている。このような方法の１つが、例えば、
イー・エム・ギョージィ（E.M.Gyorgy）等により、「LP
E気泡ガーネット膜における単軸異方性の位置制御」
『応用物理論集』第25巻，第３号,1974年，第167〜168
頁（“Local Control of Uniaxial Anisotropy In LPE
Bubble Garnet Films",Applied Physics Letters,Vol.2
5,No.3,（1974））に記載されている。
通常、光導波装置、例えば、薄膜或いは光ファイバ、反
相反偏光回転子（APRs）は唯１つの、或いは幾つかの選
択された導波モードを回転させるように設計される。
（電磁波を光線として近似した場合、ここに示した導波
モードは、例えば、APRの薄膜或いは光ファイバコア内
を全内部反射する光線である。このような全内部反射
は、下側の、或いは周囲の媒体、例えば薄膜を支承する
基板或いは光ファイバを囲繞するクラッディングなどよ
り屈折率の大きな薄膜或いは光ファイバコアにより実現
される。）従って、このようなAPRsの性能は、望ましく
ない導波モード（即ち、APRsにより正しくは回転されな
い導波モード）の個数が減少するにつれ次第に増強され
ると考えられている。これは、APRsの動作に重要なのは
導波モードだけという仮定に基づくものである。
相反偏光回転子（APRs）は唯１つの、或いは幾つかの選
択された導波モードを回転させるように設計される。
（電磁波を光線として近似した場合、ここに示した導波
モードは、例えば、APRの薄膜或いは光ファイバコア内
を全内部反射する光線である。このような全内部反射
は、下側の、或いは周囲の媒体、例えば薄膜を支承する
基板或いは光ファイバを囲繞するクラッディングなどよ
り屈折率の大きな薄膜或いは光ファイバコアにより実現
される。）従って、このようなAPRsの性能は、望ましく
ない導波モード（即ち、APRsにより正しくは回転されな
い導波モード）の個数が減少するにつれ次第に増強され
ると考えられている。これは、APRsの動作に重要なのは
導波モードだけという仮定に基づくものである。
導波モードの個数を減らした導波APRsを形成しようとす
る従来の研究（他の人による）は、導波モードの個数が
２つのバラメータのいずれかを減らすことにより低減さ
れ得るという認識に基づくものであった。即ち、導波AP
Rの厚みが一定にしてある場合、APRと、その下の、或い
は周囲の媒体との間の屈折率差を減らすと、臨界角（光
線が全内部反射される、APRと、その下の、或いはその
周囲の媒体との間の界面から測定された、最大角）が低
減され、従って導波モードの可能な個数が低減される。
１方、Δｎが一定の場合、 例えば、APRの厚みを減らすと、薄膜或いはAPR光ファイ
バコアの直径は隣接モードの光線間の角度間隔を増加さ
せ、これは再び導波モードの個数を低減させる。
る従来の研究（他の人による）は、導波モードの個数が
２つのバラメータのいずれかを減らすことにより低減さ
れ得るという認識に基づくものであった。即ち、導波AP
Rの厚みが一定にしてある場合、APRと、その下の、或い
は周囲の媒体との間の屈折率差を減らすと、臨界角（光
線が全内部反射される、APRと、その下の、或いはその
周囲の媒体との間の界面から測定された、最大角）が低
減され、従って導波モードの可能な個数が低減される。
１方、Δｎが一定の場合、 例えば、APRの厚みを減らすと、薄膜或いはAPR光ファイ
バコアの直径は隣接モードの光線間の角度間隔を増加さ
せ、これは再び導波モードの個数を低減させる。
例えば、GGG基板上に形成されたYIGの膜の場合には、YI
GとGGGの間の比較的大きな屈折率差（YIGの屈折率はGGG
のそれより約10％高い。）によりYIG膜により導波され
るモード数が多くなる。従って、単一モード動作を実現
するには、YIG膜の厚みは約１μｍ以下に低減されるべ
きである。このような非常に薄いYIG膜は例えば従来の
液相エピタキシ（LPE）法を用いて直ちに形成される
が、このような薄膜は、例えば光源を、例えば半導体レ
ーザをこのような膜に整合させ、従って光をこのような
膜に結合させることが難しいので不都合になることが多
い。しかも、これ等の超薄膜は望ましくない程多量の直
線複屈折をAPRに導入することが多い。
GとGGGの間の比較的大きな屈折率差（YIGの屈折率はGGG
のそれより約10％高い。）によりYIG膜により導波され
るモード数が多くなる。従って、単一モード動作を実現
するには、YIG膜の厚みは約１μｍ以下に低減されるべ
きである。このような非常に薄いYIG膜は例えば従来の
液相エピタキシ（LPE）法を用いて直ちに形成される
が、このような薄膜は、例えば光源を、例えば半導体レ
ーザをこのような膜に整合させ、従って光をこのような
膜に結合させることが難しいので不都合になることが多
い。しかも、これ等の超薄膜は望ましくない程多量の直
線複屈折をAPRに導入することが多い。
超薄膜を用いずに単一モード動作を実現するには、装置
は予め製造されており、（他で）、しかもGGG基板上に
形成された（第16図に示したように）YIG（組成が改質
された）の２層を有している。（エー・シブカワ（A.Sh
ibukawa）等の『応用光学』第20号，第2444頁,1981年
（Applied Optics,20,page 2444（1981））を参照のこ
と。）底部YIG層は、上部YIG層のものよりわずかに小さ
い（組成がわずかに異なるため）がGGG基板のものより
は高い（第16図に示した屈折率分布を参照のこと。）屈
折率を有する。上部YIG層の厚みは数ミクロンである。
上部および下部YIG層の間の屈折率差は上部（或いは下
部）YIG層とGGGの間のものよりはるかに小さいので、単
一モード導波は上部YIG層で実現される。
は予め製造されており、（他で）、しかもGGG基板上に
形成された（第16図に示したように）YIG（組成が改質
された）の２層を有している。（エー・シブカワ（A.Sh
ibukawa）等の『応用光学』第20号，第2444頁,1981年
（Applied Optics,20,page 2444（1981））を参照のこ
と。）底部YIG層は、上部YIG層のものよりわずかに小さ
い（組成がわずかに異なるため）がGGG基板のものより
は高い（第16図に示した屈折率分布を参照のこと。）屈
折率を有する。上部YIG層の厚みは数ミクロンである。
上部および下部YIG層の間の屈折率差は上部（或いは下
部）YIG層とGGGの間のものよりはるかに小さいので、単
一モード導波は上部YIG層で実現される。
導波APR内の導波モードの個数を（APRを設計したモード
に）減らしても、多くの場合にAPRの性能を改善する程
それ自身十分ではないことが（本発明者等により）見出
されている。例えば、導波用APRが光アイソレータの１
成分（第10図を参照）の時は、導波された偏光回転（旋
光）モード（或いは複数モード）は光アイソレータの検
光子により、例えば、光ファイバに伝達される。この透
過光のいずれかが光ファイバにより検光子を通してAPR
に向けて反射されたとすると、この光は導波APR、例え
ば、YIG層と、（低屈折率の）第2YIG層或いはGGG基板な
どの下の材料層との間の界面に臨界角以上の角度で照る
ことが多いと思われる。従って、この反射光はAPRによ
り導波もされず、正しく回転されることもない。しかし
ながら、多くの場合に反射光はAPRとその下の基板材料
とを有する導波路により導波されると思われる。この、
基板およびAPRにより導波される後方伝搬光は基板を出
射して、光アイソレータによりしゃへいされた光源を照
らすことが多く、従って光アイソレータの有効性が低減
される。
に）減らしても、多くの場合にAPRの性能を改善する程
それ自身十分ではないことが（本発明者等により）見出
されている。例えば、導波用APRが光アイソレータの１
成分（第10図を参照）の時は、導波された偏光回転（旋
光）モード（或いは複数モード）は光アイソレータの検
光子により、例えば、光ファイバに伝達される。この透
過光のいずれかが光ファイバにより検光子を通してAPR
に向けて反射されたとすると、この光は導波APR、例え
ば、YIG層と、（低屈折率の）第2YIG層或いはGGG基板な
どの下の材料層との間の界面に臨界角以上の角度で照る
ことが多いと思われる。従って、この反射光はAPRによ
り導波もされず、正しく回転されることもない。しかし
ながら、多くの場合に反射光はAPRとその下の基板材料
とを有する導波路により導波されると思われる。この、
基板およびAPRにより導波される後方伝搬光は基板を出
射して、光アイソレータによりしゃへいされた光源を照
らすことが多く、従って光アイソレータの有効性が低減
される。
更に、例えば、光アイソレータやサーキュレータに用い
られる導波APRsの有効性は、もし２つの条件が満足され
たなら、かなり増加することが見出されている。先ず、
APRsにより導波されたモードの個数は、APRsにより正し
く回転されるものに（実際と同程度に）低減されるべき
である。第２に、また同じように重要なことであるが、
APRの下にある基板材料、例えば、導波薄膜を支承する
基板、或いは光ファイバの導波コアを囲繞するクラッデ
ィングは、APRの長さにわたって少なくとも因子10だけ
基板およびAPRにより導波された光の電磁エネルギーを
低減させる材料を含むべきである。
られる導波APRsの有効性は、もし２つの条件が満足され
たなら、かなり増加することが見出されている。先ず、
APRsにより導波されたモードの個数は、APRsにより正し
く回転されるものに（実際と同程度に）低減されるべき
である。第２に、また同じように重要なことであるが、
APRの下にある基板材料、例えば、導波薄膜を支承する
基板、或いは光ファイバの導波コアを囲繞するクラッデ
ィングは、APRの長さにわたって少なくとも因子10だけ
基板およびAPRにより導波された光の電磁エネルギーを
低減させる材料を含むべきである。
第１の条件は、例えば、厚みが比較的小さい（望ましく
ない導波モードの本数を減らすように選択された厚み）
APRを形成することにより満足される。（この適切な厚
みは種々の厚みの対照サンプルを用いることにより経験
的に決定される。）１方、APRとその下の或いはそれを
囲繞する媒体の屈折率差は低減される。これは、例え
ば、屈折率が領域10のものよりは小さいが下の基板130
のものよりは大きい材料の領域（或いは複数の領域）11
0にわたってAPR、例えば、導波領域100（第７図参照）
を形成することにより実現される。所望数のモードを導
波するのに必要な領域100と110（これ等は共に、第17図
に示したように一様な屈折率を有するものと仮定され
る。）の間の屈折率差Δｎは、例えば、経験的に決定さ
れる（屈折率の異なる対照サンプルを用いて）。１方、
最高−モード（ｍ＝0,1,2,…）までの導波を得るのに必
要なΔｎは、 なる要件により十分良く近似される。但し、n100とn110
はそれぞれ領域100と110の屈折率を示し、ｔは導波領域
100の厚みであり、更にλ0は導波光の波長（真空中）を
示している。（上記の式に関しては、アール・ジィー・
ハンスパーガー（R.G.Hunsperfger）による『集積光
学、その理論と技術』スプリンガ出版，ベルリン,1982
年，第37頁（Integrated Optics:Theory and Technolog
y（Springer−Berlag,Berlin,1982）,page37）を参照さ
れたい。） 第２の条件は、例えば、導波APRの下の材料、例えば、
基板材料或いは領域110などの下にある領域（第17図参
照）がAPRに限定されないモードを吸収すれば満足され
る。この吸収材料、例えば、固有に吸収性の基板材料或
いは基板材料に付加された吸収性ドーパントはAPRの材
料のものより少なくとも10倍は大きい吸収係数ｔ（ｔは
当該波長）を持つべきである。更に、この吸収材料は
（光源を再放射光から保護するために）当該波長で非発
光性（無幅射）でなければならない。好ましくは、導波
モードの強度が望ましくない程大きく減少するのを避け
るために、吸収材料はAPRから十分隔置され、それによ
り導波モードの電磁エネルギーがAPRの長さにわたって
約50％だけ低減されるようにしなければならない。（導
波モードの消えやすい場、即ち、導波光に関係する電場
の指数減衰部はかなりの量のエネルギーを含み、APRの
範囲以上に延在して存在することが多い。）この場合、
適当な間隔は一般に経験的に決定される。（光を吸収す
るより散乱する材料は、散乱光が、例えば、しゃへいさ
れるべき光源に照たる可能性があるため、あまり望まし
くない。） 第17図に示したAPR100が、例えば、YIGのビスマス（B
i）ドープ層内に形成され（上記のように）、基板130が
GGGの時は、第１の条件は、領域110が領域100のものよ
り小さい屈折率（但しGGG基板130のものよりは大き
い。）のBiドープYIG層の場合に満足される。これは、
例えば、領域110内のBiの量を減らすことにより実現さ
れる。このような減少は成長温度を上げることにより、
或いは領域100に対して用いられたものと同じ溶融体を
形成する領域110のLPE成長時に回転速度を減らすことに
より直ちに達成される。１方、領域110は異なる溶融体
から成長され、構成要素に含まれるBiの濃度は低減され
る。
ない導波モードの本数を減らすように選択された厚み）
APRを形成することにより満足される。（この適切な厚
みは種々の厚みの対照サンプルを用いることにより経験
的に決定される。）１方、APRとその下の或いはそれを
囲繞する媒体の屈折率差は低減される。これは、例え
ば、屈折率が領域10のものよりは小さいが下の基板130
のものよりは大きい材料の領域（或いは複数の領域）11
0にわたってAPR、例えば、導波領域100（第７図参照）
を形成することにより実現される。所望数のモードを導
波するのに必要な領域100と110（これ等は共に、第17図
に示したように一様な屈折率を有するものと仮定され
る。）の間の屈折率差Δｎは、例えば、経験的に決定さ
れる（屈折率の異なる対照サンプルを用いて）。１方、
最高−モード（ｍ＝0,1,2,…）までの導波を得るのに必
要なΔｎは、 なる要件により十分良く近似される。但し、n100とn110
はそれぞれ領域100と110の屈折率を示し、ｔは導波領域
100の厚みであり、更にλ0は導波光の波長（真空中）を
示している。（上記の式に関しては、アール・ジィー・
ハンスパーガー（R.G.Hunsperfger）による『集積光
学、その理論と技術』スプリンガ出版，ベルリン,1982
年，第37頁（Integrated Optics:Theory and Technolog
y（Springer−Berlag,Berlin,1982）,page37）を参照さ
れたい。） 第２の条件は、例えば、導波APRの下の材料、例えば、
基板材料或いは領域110などの下にある領域（第17図参
照）がAPRに限定されないモードを吸収すれば満足され
る。この吸収材料、例えば、固有に吸収性の基板材料或
いは基板材料に付加された吸収性ドーパントはAPRの材
料のものより少なくとも10倍は大きい吸収係数ｔ（ｔは
当該波長）を持つべきである。更に、この吸収材料は
（光源を再放射光から保護するために）当該波長で非発
光性（無幅射）でなければならない。好ましくは、導波
モードの強度が望ましくない程大きく減少するのを避け
るために、吸収材料はAPRから十分隔置され、それによ
り導波モードの電磁エネルギーがAPRの長さにわたって
約50％だけ低減されるようにしなければならない。（導
波モードの消えやすい場、即ち、導波光に関係する電場
の指数減衰部はかなりの量のエネルギーを含み、APRの
範囲以上に延在して存在することが多い。）この場合、
適当な間隔は一般に経験的に決定される。（光を吸収す
るより散乱する材料は、散乱光が、例えば、しゃへいさ
れるべき光源に照たる可能性があるため、あまり望まし
くない。） 第17図に示したAPR100が、例えば、YIGのビスマス（B
i）ドープ層内に形成され（上記のように）、基板130が
GGGの時は、第１の条件は、領域110が領域100のものよ
り小さい屈折率（但しGGG基板130のものよりは大き
い。）のBiドープYIG層の場合に満足される。これは、
例えば、領域110内のBiの量を減らすことにより実現さ
れる。このような減少は成長温度を上げることにより、
或いは領域100に対して用いられたものと同じ溶融体を
形成する領域110のLPE成長時に回転速度を減らすことに
より直ちに達成される。１方、領域110は異なる溶融体
から成長され、構成要素に含まれるBiの濃度は低減され
る。
第２の条件を実現するためには、プラセオジウム（Pr）
或いはゲルマニウム或いはコバルト或いはニッケル（こ
れ等は吸収スペクトルが異なる。）などの吸収性ドーパ
ントがBiドープYIG層110に（初期溶融体を介して）取込
まれる。（例えば、Rrの吸収スペクトルは1.48μｍおよ
び1.54μｍの波長に吸収ピークを示すが、1.51μｍでは
比較的低い吸収を示す。）例えば、もしPrが吸収ドーパ
ントとして用いられた場合、Prの量は式の単位当り約0.
05から約２原子の間にある。約0.05以下の量は、望まし
くない程吸収が低いため、好ましくない。約２以上の量
は、得られた層が、不可能ではないとしてもGGG基板上
に良好なエピタキシャル成長を実現するのが困難となる
ような大きな格子定数を持つので、望ましくない。（よ
り大きな格子定数を持つ基板を用いた時は、Prの量は式
の単位当り最高約３原子になることができる。） 上部YIG領域100の厚みは約１μｍから約100μｍの間に
あるのが好ましい。約１μｍ以下の厚みは、排除される
ものではないが、このような薄膜に光を結合させるのが
難しい場合が多く、また薄膜の直線複屈折が望ましくな
い程大きい場合が多いので、余り好ましくない。約100
μｍ以上の厚みは、排除はされないが、このような厚膜
を伝搬する光が厚み方向に望ましくない程大きく拡散
し、光を他の光学成分に直結するのが難しくなるので、
望ましくない。更に、このような厚膜はエピタキシャル
法で成長させるのが困難である。
或いはゲルマニウム或いはコバルト或いはニッケル（こ
れ等は吸収スペクトルが異なる。）などの吸収性ドーパ
ントがBiドープYIG層110に（初期溶融体を介して）取込
まれる。（例えば、Rrの吸収スペクトルは1.48μｍおよ
び1.54μｍの波長に吸収ピークを示すが、1.51μｍでは
比較的低い吸収を示す。）例えば、もしPrが吸収ドーパ
ントとして用いられた場合、Prの量は式の単位当り約0.
05から約２原子の間にある。約0.05以下の量は、望まし
くない程吸収が低いため、好ましくない。約２以上の量
は、得られた層が、不可能ではないとしてもGGG基板上
に良好なエピタキシャル成長を実現するのが困難となる
ような大きな格子定数を持つので、望ましくない。（よ
り大きな格子定数を持つ基板を用いた時は、Prの量は式
の単位当り最高約３原子になることができる。） 上部YIG領域100の厚みは約１μｍから約100μｍの間に
あるのが好ましい。約１μｍ以下の厚みは、排除される
ものではないが、このような薄膜に光を結合させるのが
難しい場合が多く、また薄膜の直線複屈折が望ましくな
い程大きい場合が多いので、余り好ましくない。約100
μｍ以上の厚みは、排除はされないが、このような厚膜
を伝搬する光が厚み方向に望ましくない程大きく拡散
し、光を他の光学成分に直結するのが難しくなるので、
望ましくない。更に、このような厚膜はエピタキシャル
法で成長させるのが困難である。
下部YIG領域110の厚みは約0.01μｍから約100μｍの間
にある。約0.01μｍ以下の厚みは、このような薄膜が２
つのYIG領域により導波された光を望ましくない程少量
吸収するので、好ましくない。約100μｍ以上の厚み
は、このような厚膜のエピタキシャル法による成長が困
難なため、望ましくない。
にある。約0.01μｍ以下の厚みは、このような薄膜が２
つのYIG領域により導波された光を望ましくない程少量
吸収するので、好ましくない。約100μｍ以上の厚み
は、このような厚膜のエピタキシャル法による成長が困
難なため、望ましくない。
第18図に示した本発明の好ましい実施例によると、APR1
00により導波されたモードに関係する消えやすい場の吸
収は、APR100と基板130の間に２つの材料領域115と120
を形成することにより、回避できるか、かなり低減でき
る。ここで、吸収材料を含むのは領域120であるが、領
域115は（これは強い吸収材料は何等含まない。）APRに
より導波されたモードに関係する消えやすい場の、領域
120により吸収を回避できるよう十分厚く形成される。
第18図に示したように、APR100内で光導波路を得るため
（全内部反射）、領域115とAPR100より小さな屈折率を
有している。但し、領域115と120の間の界面における全
内部反射を避けるため、従って望ましくないモードを避
けるため、領域120の屈折率は領域115のものに等しい
か、それより大きく構成される。
00により導波されたモードに関係する消えやすい場の吸
収は、APR100と基板130の間に２つの材料領域115と120
を形成することにより、回避できるか、かなり低減でき
る。ここで、吸収材料を含むのは領域120であるが、領
域115は（これは強い吸収材料は何等含まない。）APRに
より導波されたモードに関係する消えやすい場の、領域
120により吸収を回避できるよう十分厚く形成される。
第18図に示したように、APR100内で光導波路を得るため
（全内部反射）、領域115とAPR100より小さな屈折率を
有している。但し、領域115と120の間の界面における全
内部反射を避けるため、従って望ましくないモードを避
けるため、領域120の屈折率は領域115のものに等しい
か、それより大きく構成される。
領域100,115,および120が、例えば、BiドープYIGの場合
は、屈折率の必要な変化は上記のようにBiの量を変える
ことにより実現される。更に、Prなどの吸収性ドーパン
トが領域120に（初期溶融体を介して）取込まれる。Pr
の量の範囲は上記の理由から上記のように与えられる。
は、屈折率の必要な変化は上記のようにBiの量を変える
ことにより実現される。更に、Prなどの吸収性ドーパン
トが領域120に（初期溶融体を介して）取込まれる。Pr
の量の範囲は上記の理由から上記のように与えられる。
領域100の厚みは上記の理由から上記の範囲にわたって
延在する。
延在する。
領域115の厚みは約0.1μｍから約100μｍの間にある。
約0.1μｍ以下の厚みは、このような薄膜が領域100によ
り導波されたモードに関係する消えやすい場の望ましく
ない程わずかな部分を含むので、望ましくない。約100
μｍ以上の厚みは、このような厚膜がエピタキシャル法
による成長が困難なため、望ましくない。
約0.1μｍ以下の厚みは、このような薄膜が領域100によ
り導波されたモードに関係する消えやすい場の望ましく
ない程わずかな部分を含むので、望ましくない。約100
μｍ以上の厚みは、このような厚膜がエピタキシャル法
による成長が困難なため、望ましくない。
領域120の厚みは上記の理由から領域110に対して上記の
範囲にわたって延在する。
範囲にわたって延在する。
第19図に示した好ましい実施例の１変形例においては、
APR領域100は領域115と120に機能的に類似して２つの材
料領域125と135を上部に有している。材料領域125は、
強い吸収性材料は含まないが、APR領域100のものよりは
低く、但し周囲大気のものよりは高い屈折率を有してい
る。従って、APR領域の直線複屈折が低減される。領域1
35は強い吸収材料を含み、領域125と135の境界における
全内部反射を避けるため領域125のものに等しいか、そ
れより高い屈折率を有している。
APR領域100は領域115と120に機能的に類似して２つの材
料領域125と135を上部に有している。材料領域125は、
強い吸収性材料は含まないが、APR領域100のものよりは
低く、但し周囲大気のものよりは高い屈折率を有してい
る。従って、APR領域の直線複屈折が低減される。領域1
35は強い吸収材料を含み、領域125と135の境界における
全内部反射を避けるため領域125のものに等しいか、そ
れより高い屈折率を有している。
第17〜19図に示したものを含む上記本発明の実施例の全
ては異なる材料領域を含み、各領域は基本的に一様な組
成を持ち、その厚みに沿って基本的に一定の屈折率を持
ち、更に、異なる領域の間の界面には屈折率の不連続
（と仮定されるもの）が存在する。但し、本発明は、光
導波がグレーデッド屈折率、即ち滑らかに変化する屈折
率を持つ装置を用いて直ちに実現されるので、上記のよ
うな不連続を有した装置に必らずしも限定されるもので
はない。例えば、第20図は本発明の実施例を示したもの
で、この実施例はグレーデッド屈折率分布を持ち、第17
図に示した２つの領域100と110に機能的に等価な単一材
料領域140を有している。１本以上の選択されたモード
の光導波は、領域140の屈折率分布の（第20図参照）局
所的な光導波最大150（以下で説明する）を利用して実
現される。局所的な光導波最大により導波されないモー
ドの吸収は、例えば、この光導波最大の下の領域140の
少なくとも１部に吸収性ドーパントを取込むことにより
実現される。
ては異なる材料領域を含み、各領域は基本的に一様な組
成を持ち、その厚みに沿って基本的に一定の屈折率を持
ち、更に、異なる領域の間の界面には屈折率の不連続
（と仮定されるもの）が存在する。但し、本発明は、光
導波がグレーデッド屈折率、即ち滑らかに変化する屈折
率を持つ装置を用いて直ちに実現されるので、上記のよ
うな不連続を有した装置に必らずしも限定されるもので
はない。例えば、第20図は本発明の実施例を示したもの
で、この実施例はグレーデッド屈折率分布を持ち、第17
図に示した２つの領域100と110に機能的に等価な単一材
料領域140を有している。１本以上の選択されたモード
の光導波は、領域140の屈折率分布の（第20図参照）局
所的な光導波最大150（以下で説明する）を利用して実
現される。局所的な光導波最大により導波されないモー
ドの吸収は、例えば、この光導波最大の下の領域140の
少なくとも１部に吸収性ドーパントを取込むことにより
実現される。
第21図には本発明の更に他の実施例が示してあるが、こ
れはグレーデッド屈折率分布を持ち、第18図に示した３
つの領域110,115,および120に機能的に等価な単一材料
領域を有するものである。１本以上の選択したモードの
導波は領域160の屈折率分布の局所的な導波最大170（第
21図を参照）を用いて実現される。局所的な最小175に
より第１の局所導波最大170から分離された第２の局所
導波最大180は望ましくないモードを防止するように動
作する。上記の局所導波最大170により導波されないモ
ードの吸収は、例えば、局所的最小175の下にあり、局
所的最大部180を横切って延在する領域160の少なくとも
１部に吸収性ドーパントを取込むことにより実現され
る。
れはグレーデッド屈折率分布を持ち、第18図に示した３
つの領域110,115,および120に機能的に等価な単一材料
領域を有するものである。１本以上の選択したモードの
導波は領域160の屈折率分布の局所的な導波最大170（第
21図を参照）を用いて実現される。局所的な最小175に
より第１の局所導波最大170から分離された第２の局所
導波最大180は望ましくないモードを防止するように動
作する。上記の局所導波最大170により導波されないモ
ードの吸収は、例えば、局所的最小175の下にあり、局
所的最大部180を横切って延在する領域160の少なくとも
１部に吸収性ドーパントを取込むことにより実現され
る。
以上説明したように、屈折率分布の局所的光導波最大の
存在は１本以上のモードの導波には不可欠である。本発
明の目的に対して、局所的光導波最大の概念はグレーデ
ッド屈折率分布に限定されるものでなく、不連続分布を
含む任意の分布に適用可能である。即ち、および本発明
の目的を実現するために、屈折率分布は、２つの条件が
満足されるという条件の下で、局所導波最大を有する。
先ず、屈折率分布のフーリエ解析を実施した後、0.05λ
0（真空中の導波されるべき火の波長）より小さな波長
成分を除いたフーリエ成分の和により規定される曲線は
局所的な最大値を持つべきである。第２に、この局所的
な最大値は（上記曲線上の点）そのいずれかの側へ少な
くとも0.02λ0にある２点の高さより少なくとも0.001％
大きな高さ（振幅）を持つべきである。
存在は１本以上のモードの導波には不可欠である。本発
明の目的に対して、局所的光導波最大の概念はグレーデ
ッド屈折率分布に限定されるものでなく、不連続分布を
含む任意の分布に適用可能である。即ち、および本発明
の目的を実現するために、屈折率分布は、２つの条件が
満足されるという条件の下で、局所導波最大を有する。
先ず、屈折率分布のフーリエ解析を実施した後、0.05λ
0（真空中の導波されるべき火の波長）より小さな波長
成分を除いたフーリエ成分の和により規定される曲線は
局所的な最大値を持つべきである。第２に、この局所的
な最大値は（上記曲線上の点）そのいずれかの側へ少な
くとも0.02λ0にある２点の高さより少なくとも0.001％
大きな高さ（振幅）を持つべきである。
（0.001％より小さな高さも可能であるが、このような
小さな高さは、これ等が望ましくない程小さな光導波を
与えるので、即ち、導波モードの消えやすい場が導波領
域から望ましくない程離れて延存するので、一般には望
ましくない。） 例えば、もし上記のフーリエ解析が第17図および18図に
示した不連続分布に対して行われた場合、対応するフー
リエ成分（0.05λ0より小さな波長の成分を除く）の和
により規定された曲線は、それぞれ、第20図および21図
に示した屈折率分布に非常に類似したものになる。これ
等の曲線の局所的な最大値は、もし元の分布の屈折率の
不連続的な変化の大きさが対応する、より小さな屈折率
の0.001％より大きな場合は、局所的な光導波最大値に
なる。
小さな高さは、これ等が望ましくない程小さな光導波を
与えるので、即ち、導波モードの消えやすい場が導波領
域から望ましくない程離れて延存するので、一般には望
ましくない。） 例えば、もし上記のフーリエ解析が第17図および18図に
示した不連続分布に対して行われた場合、対応するフー
リエ成分（0.05λ0より小さな波長の成分を除く）の和
により規定された曲線は、それぞれ、第20図および21図
に示した屈折率分布に非常に類似したものになる。これ
等の曲線の局所的な最大値は、もし元の分布の屈折率の
不連続的な変化の大きさが対応する、より小さな屈折率
の0.001％より大きな場合は、局所的な光導波最大値に
なる。
例１ 磁性膜Y3-a-bBiaCabFe5-cGacO12を従来の液相エピタキ
シ法によりガドリニウム・ガリウム・ガーネット（GG
G）基板の（111）面上に成長させた。但し、ａは約0.
5、ｂは約0.03、ｃは約1.3で、膜の厚さは2.8μｍであ
る。成長温度は約900℃であった。この膜は膜面に垂直
な磁化容易軸を与える成長誘起異方性を有するものであ
った。更にこの膜は、成長誘起異方性がない場合は膜面
に平行な磁化容易軸を与え、（Ｙを置換する）BiとCaの
存在下で誘起される圧縮異方性も有していた。（Biはま
た膜内でのファラデー回転度を増加させる。） この膜を支承したGGG基板を磁石のポールピースの間に
配置し、2000Oeの飽和磁場により膜を磁化した（膜面に
垂直に揃えられた正味の能率を形成するために）。次
に、光をモノクロメータに通して波長が1.5μｍの光を
発生させ、これを膜面に垂直に入射させた。エー・パオ
レッティ編集の『磁性ガーネットの物理』北オランダ19
78年（Physics of Magnetic Garnets,edited by A.Paol
etti（North Holland,1978））のジェイ・エフ・ディロ
ン・ジュニア（J.F.Dillon,Jr.）による章に記載の従来
の方法により、1.5μｍ光の受けたファラディ回転角
（旋光度）を測定したら140度/cmであり、回転の符号は
磁化の八面体サブラチス支配に対応するものであった。
シ法によりガドリニウム・ガリウム・ガーネット（GG
G）基板の（111）面上に成長させた。但し、ａは約0.
5、ｂは約0.03、ｃは約1.3で、膜の厚さは2.8μｍであ
る。成長温度は約900℃であった。この膜は膜面に垂直
な磁化容易軸を与える成長誘起異方性を有するものであ
った。更にこの膜は、成長誘起異方性がない場合は膜面
に平行な磁化容易軸を与え、（Ｙを置換する）BiとCaの
存在下で誘起される圧縮異方性も有していた。（Biはま
た膜内でのファラデー回転度を増加させる。） この膜を支承したGGG基板を磁石のポールピースの間に
配置し、2000Oeの飽和磁場により膜を磁化した（膜面に
垂直に揃えられた正味の能率を形成するために）。次
に、光をモノクロメータに通して波長が1.5μｍの光を
発生させ、これを膜面に垂直に入射させた。エー・パオ
レッティ編集の『磁性ガーネットの物理』北オランダ19
78年（Physics of Magnetic Garnets,edited by A.Paol
etti（North Holland,1978））のジェイ・エフ・ディロ
ン・ジュニア（J.F.Dillon,Jr.）による章に記載の従来
の方法により、1.5μｍ光の受けたファラディ回転角
（旋光度）を測定したら140度/cmであり、回転の符号は
磁化の八面体サブラチス支配に対応するものであった。
この膜の成長誘起異方性は、初めに約1000℃の窒素雰囲
気中で約17時間膜をアニールすることにより除去された
（膜面に平行する磁化容易軸を与える。）。次に、この
膜を約17時間かけて室温（約23℃）に徐々に冷却した。
気中で約17時間膜をアニールすることにより除去された
（膜面に平行する磁化容易軸を与える。）。次に、この
膜を約17時間かけて室温（約23℃）に徐々に冷却した。
膜面に平行に揃えた小さな棒磁石（これは約100Oeの飽
和磁場を発生した。）により上記アニールした膜を磁化
した。（正味の能率は膜面に平行である。）。ニューヨ
ーク州のバーレイ・インストルメンツ・カンパニ・オブ
・フィシャズ（Burleigh Instruments Company of Fish
ers,New York）から購入したKCl:T2(0)カラーセンタレ
ーザ（1.4μｍ〜1.6μｍで同調自在）からの直線偏光赤
外光（波長は1.45μｍ）をルチルプリズム（ニュージャ
ージィ州、コードウェル研究用光学機器会社Optics for
Research Corporation of Caldwell,New Jersey）から
購入）を通して膜に結合させた。（膜に結合できる若干
のモードはここで用いたTM0モードであった。）膜を伝
搬する場合の光の受ける回転度（旋光度）は、透過光強
度の最小値が得られるまで（膜の入力端に隣接して置か
れた）偏光子に対して（膜の出力端に隣接して置かれ
た）検光子を回転させて測定した。この手順を、結合プ
リズムを膜の長さに沿って位置を変えながら、繰返し
た。得られた偏光の回転（旋光度）を、光の伝搬距離の
関数として、第15（ａ）図にプロットした。このプロッ
ト（これは、約＋４°から約−４°まで振動した回転を
示した）から、膜の複屈折周期を1.84mmと決定した。
和磁場を発生した。）により上記アニールした膜を磁化
した。（正味の能率は膜面に平行である。）。ニューヨ
ーク州のバーレイ・インストルメンツ・カンパニ・オブ
・フィシャズ（Burleigh Instruments Company of Fish
ers,New York）から購入したKCl:T2(0)カラーセンタレ
ーザ（1.4μｍ〜1.6μｍで同調自在）からの直線偏光赤
外光（波長は1.45μｍ）をルチルプリズム（ニュージャ
ージィ州、コードウェル研究用光学機器会社Optics for
Research Corporation of Caldwell,New Jersey）から
購入）を通して膜に結合させた。（膜に結合できる若干
のモードはここで用いたTM0モードであった。）膜を伝
搬する場合の光の受ける回転度（旋光度）は、透過光強
度の最小値が得られるまで（膜の入力端に隣接して置か
れた）偏光子に対して（膜の出力端に隣接して置かれ
た）検光子を回転させて測定した。この手順を、結合プ
リズムを膜の長さに沿って位置を変えながら、繰返し
た。得られた偏光の回転（旋光度）を、光の伝搬距離の
関数として、第15（ａ）図にプロットした。このプロッ
ト（これは、約＋４°から約−４°まで振動した回転を
示した）から、膜の複屈折周期を1.84mmと決定した。
焦点距離が20cmのレンズにより光出力を集束させたCW
（連続波）アルゴンイオンレーザを用い膜のレーザアニ
ール領域に照射した（従ってまた反転サブラチス磁化領
域を形成した。）。アニールはレーザパワーを0.85ワッ
トに（膜を損傷させるしきい値の約10％下）セットし、
レーザに対して膜を2cm/secで、20μｍ間隔のレイタ（r
ater）パターンをなして移動させて行った。0.92mm幅の
（複屈折周期の半分）幾つかのバンドをアニールし、こ
のアニールしたバンドをやはり0.92mm幅の非アニールバ
ンドにより分離した。膜の研磨したエッジに隣接する0.
46mm幅（複屈折周期の1/4）のバンドはアニールしない
で残した。得られたレーザアニール領域は非アニール領
域に比べて暗く見えた。
（連続波）アルゴンイオンレーザを用い膜のレーザアニ
ール領域に照射した（従ってまた反転サブラチス磁化領
域を形成した。）。アニールはレーザパワーを0.85ワッ
トに（膜を損傷させるしきい値の約10％下）セットし、
レーザに対して膜を2cm/secで、20μｍ間隔のレイタ（r
ater）パターンをなして移動させて行った。0.92mm幅の
（複屈折周期の半分）幾つかのバンドをアニールし、こ
のアニールしたバンドをやはり0.92mm幅の非アニールバ
ンドにより分離した。膜の研磨したエッジに隣接する0.
46mm幅（複屈折周期の1/4）のバンドはアニールしない
で残した。得られたレーザアニール領域は非アニール領
域に比べて暗く見えた。
この暗くなったレーザアニール領域を漂白させるため、
350℃のN2（85体積％）とH2O（15％）の雰囲気中で約１
時間加熱した。
350℃のN2（85体積％）とH2O（15％）の雰囲気中で約１
時間加熱した。
カラーセンタレーザからの直線偏光をルチルプリズムを
通して再び漂白レーザアニール膜に結合させた。膜の研
磨エッジからのプリズムの距離（光が伝搬した距離）の
関数としての得られた光の回転（旋光）を第15（ｂ）図
にプロットしてある。図から明らかなように、回転は距
離と共に単調に増加した。（即ち、光の受けた振動の振
幅は距離に従って増加した。）更に、また５１／２複屈
折周期および1/4複屈折周期伝搬（全距離5.06mm）した
後、光は＋45°回転し、直線偏光になった。
通して再び漂白レーザアニール膜に結合させた。膜の研
磨エッジからのプリズムの距離（光が伝搬した距離）の
関数としての得られた光の回転（旋光）を第15（ｂ）図
にプロットしてある。図から明らかなように、回転は距
離と共に単調に増加した。（即ち、光の受けた振動の振
幅は距離に従って増加した。）更に、また５１／２複屈
折周期および1/4複屈折周期伝搬（全距離5.06mm）した
後、光は＋45°回転し、直線偏光になった。
この光の回転の反相反性を検証するため、＋45°偏光し
た光（そして逆方向に伝搬する）を膜の研磨エッジに結
合させた。この光は膜の1/4複屈折周期および５１／２
複屈折周期長領域を伝搬した後＋90°の方向を持つこと
が見出された。
た光（そして逆方向に伝搬する）を膜の研磨エッジに結
合させた。この光は膜の1/4複屈折周期および５１／２
複屈折周期長領域を伝搬した後＋90°の方向を持つこと
が見出された。
例２ ３つの鉄・ガーネット膜を従来の液相エピタキシ法によ
りGGG基板の（111）方向面上に成長させた。上部の磁気
光学活性膜を950℃の温度で成長させ、Y2・5Ri0・5Fe3・6G
a1.4C12の公称組成を有していた。この組成は、上記の
レーザアニール法により磁化方法に周期的反転を与え得
るように選択した。少量のCa（単位式当り約0.2原子以
下）もまた上部膜に取込んで光吸収を低くし、更に高温
炉アニールにより成長誘起一軸磁気異方性を除去し易く
する酸素空格子点を与えるようにした。
りGGG基板の（111）方向面上に成長させた。上部の磁気
光学活性膜を950℃の温度で成長させ、Y2・5Ri0・5Fe3・6G
a1.4C12の公称組成を有していた。この組成は、上記の
レーザアニール法により磁化方法に周期的反転を与え得
るように選択した。少量のCa（単位式当り約0.2原子以
下）もまた上部膜に取込んで光吸収を低くし、更に高温
炉アニールにより成長誘起一軸磁気異方性を除去し易く
する酸素空格子点を与えるようにした。
中間のガーネット膜を上部膜に用いたものと同じ溶融体
から成長させたが、成長温度は15℃高くした。従って、
この膜は上部膜よりゆっくりと成長させ、より少ないBi
を膜に取込み（式の単位当り約0.1少ないRi）、従って
屈折率は上部膜よりわずかに低かった。
から成長させたが、成長温度は15℃高くした。従って、
この膜は上部膜よりゆっくりと成長させ、より少ないBi
を膜に取込み（式の単位当り約0.1少ないRi）、従って
屈折率は上部膜よりわずかに低かった。
底部ガーネット膜の公称組成はY1.7Bi0.5Pr0.3Lu0.5Fe
3.6Ga1.4O12であった。このPrはGGG基板の格子を合わせ
るために付加したものである。
3.6Ga1.4O12であった。このPrはGGG基板の格子を合わせ
るために付加したものである。
３種の膜の屈折率は（上部から下部へ）2.17,2.16,およ
び2.18（波長1.5μｍで）と評価された。これ等の評価
は３種の対応する単一膜の屈折率の測定値に基づいて行
われ、これ等の測定は従来のプリズム結合法を用いて行
われた。
び2.18（波長1.5μｍで）と評価された。これ等の評価
は３種の対応する単一膜の屈折率の測定値に基づいて行
われ、これ等の測定は従来のプリズム結合法を用いて行
われた。
上記３種のガーネット膜（GGG基板上の）の厚みは従来
の干渉法（45°入射角の可視光を用いた。）により測定
した。これ等の厚みは（上部から下部へ）3.5μm,4.4μ
m,および5.9μｍであった。
の干渉法（45°入射角の可視光を用いた。）により測定
した。これ等の厚みは（上部から下部へ）3.5μm,4.4μ
m,および5.9μｍであった。
３種の膜構造の導波モードは赤外光をこの構造のエッジ
から8mmの距離でルチルプリズムを通してこの構造に結
合させることにより検討した。このエッジからの光は赤
外検出TVカメラ（ニュージャージィのナットリィ電気物
理器材会社（Electrophysics Corporation of Nutey,Ne
w Jersey）からのモデルNo.7290）により検出した。1.4
μｍから1.6μｍにわたって同調可能なKCl:T1(0)カラー
センタレーザ（バーレィ・インストルメンツ・カンパニ
ー・オブ・フィッシャ，ニューヨークから購入）を赤外
光源として用いた。レーザ光の入射角は約３°から約25
°まで（45°−45°−90°プリズムの斜辺面に垂直な方
向から測定して）変化させ、３種の膜の構造中に各種TE
モードを入射させた。光の波長も下部Pr含有膜が十分透
明な波長1.51μｍから1.48μｍへ、更に、下部膜が十分
吸収性にある波長の1.54μｍへ変化させた。
から8mmの距離でルチルプリズムを通してこの構造に結
合させることにより検討した。このエッジからの光は赤
外検出TVカメラ（ニュージャージィのナットリィ電気物
理器材会社（Electrophysics Corporation of Nutey,Ne
w Jersey）からのモデルNo.7290）により検出した。1.4
μｍから1.6μｍにわたって同調可能なKCl:T1(0)カラー
センタレーザ（バーレィ・インストルメンツ・カンパニ
ー・オブ・フィッシャ，ニューヨークから購入）を赤外
光源として用いた。レーザ光の入射角は約３°から約25
°まで（45°−45°−90°プリズムの斜辺面に垂直な方
向から測定して）変化させ、３種の膜の構造中に各種TE
モードを入射させた。光の波長も下部Pr含有膜が十分透
明な波長1.51μｍから1.48μｍへ、更に、下部膜が十分
吸収性にある波長の1.54μｍへ変化させた。
1.51μｍでは17本のTEモードを３種の膜の構造に入射さ
せ、それから出射するのを検出した。1.48μｍおよび1.
51μｍでは、TE0モードの強度だけが基本的には影響を
受けなかった。上記構造から出射したその他の16本のTE
モードの各々の強度は少なくとも因子100だけ減少し
た。
せ、それから出射するのを検出した。1.48μｍおよび1.
51μｍでは、TE0モードの強度だけが基本的には影響を
受けなかった。上記構造から出射したその他の16本のTE
モードの各々の強度は少なくとも因子100だけ減少し
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 1/095 (72)発明者 ウオルフ，レイモンド アメリカ合衆国 07974 ニユ−ジヤーシ イ，ニユープロヴイデンス，ウオーカー ドライヴ 21 (56)参考文献 特開 昭58−190904（ＪＰ，Ａ) Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｒｍｓ，ｖ ｏｌ．114，ｎｏ．１／２，1984 Ｐ．187 −219
Claims (14)
- 【請求項１】電磁放射源と、 前記電磁放射源と光学的に連通することができ、前記電
磁放射源により放射される電磁放射の少なくとも一部を
伝達又は反射する役目を果たす構成要素と、 前記電磁放射源と前記構成要素と光学的に連通すること
ができる実質的に反相反性な特徴を有する偏光回転子を
含む装置 からなる光学システムであって、 前記偏光回転子を含む前記装置が、 前記偏光回転子内部に位置する第１局所光導波最大値を
もつ屈折率分布を有する材料と、 前記光学システムの作動中において、前記偏光回転子を
含む前記装置を横切るが前記偏光回転子によっては導か
れない電磁放射の少なくとも一部の電磁エネルギーを減
ずるための手段 を有する光学システム。 - 【請求項２】請求項１記載の光学システムであって、前
記屈折率分布は前記装置内にはあるが前記偏光回転子の
外部にある第２局所光導波最大値をもつ光学システム。 - 【請求項３】請求項１記載の光学システムであって、前
記手段は電磁エネルギーを吸収することができる材料を
有する光学システム。 - 【請求項４】請求項３記載の光学システムであって、前
記装置は第１及び第２材料領域を有し、前記第１局所光
導波最大値は前記第１領域内に位置づけられ、かつ前記
第２材料領域は前記電磁エネルギーを吸収することがで
きる吸収材料を含んでいる光学システム。 - 【請求項５】請求項２記載の光学システムであって、前
記手段は電磁放射を吸収することができる材料を有する
光学システム。 - 【請求項６】請求項５記載の光学システムであって、前
記装置は第１、第２及び第３材料領域を有し、前記第１
光導波最大値は前記第１領域内に位置付けられ、前記第
２光導波最大値は前記第３領域内に位置付けられ、さら
に前記第３領域は前記吸収材料を含む光学システム。 - 【請求項７】請求項１記載の光学システムであって、前
記材料はイットリウム、鉄及び酸素を含む光学システ
ム。 - 【請求項８】請求項７記載の光学システムであって、前
記材料はさらにビスマスを含む光学システム。 - 【請求項９】請求項１記載の光学システムであって、前
記装置は光アイソレータを有する光学システム。 - 【請求項１０】請求項１記載の光学システムであって、
前記装置は光サーキュレータを有する光学システム。 - 【請求項１１】請求項１記載の光学システムであって、
前記構成要素により伝達され又は反射された電磁放射の
少なくとも一部を検出する光検出器からさらに構成され
ている光学システム。 - 【請求項１２】請求項１記載の光学システムであって、
前記放射源が半導体レーザを含んでいる光学システム。 - 【請求項１３】請求項１記載の光学システムであって、
前記構成要素が光ファイバを含んでいる光学システム。 - 【請求項１４】請求項１記載の光学システムであって、
前記構成要素が光ディスクを含んでいる光学システム。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/728,669 US4671621A (en) | 1985-04-29 | 1985-04-29 | Optical systems with antireciprocal polarization rotators |
| US728669 | 1985-04-29 | ||
| US711016 | 1985-08-30 | ||
| US06/771,016 US4762384A (en) | 1985-04-29 | 1985-08-30 | Optical systems with antireciprocal polarization rotators |
| PCT/US1986/000885 WO1986006503A2 (en) | 1985-04-29 | 1986-04-23 | Optical systems with antireciprocal polarization rotators |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62502712A JPS62502712A (ja) | 1987-10-15 |
| JPH0727127B2 true JPH0727127B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=27111726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61503566A Expired - Fee Related JPH0727127B2 (ja) | 1985-04-29 | 1986-04-23 | 反相反性偏光回転子を備えた光学システム |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4762384A (ja) |
| EP (1) | EP0236345B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0727127B2 (ja) |
| CA (1) | CA1259835A (ja) |
| DE (1) | DE3682194D1 (ja) |
| WO (1) | WO1986006503A2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4886332A (en) * | 1987-10-19 | 1989-12-12 | American Telephone And Telegraph Company | Optical systems with thin film polarization rotators and method for fabricating such rotators |
| AU605029B2 (en) * | 1988-03-25 | 1991-01-03 | Telstra Corporation Limited | Magneto-optic device |
| DE3825079A1 (de) * | 1988-07-23 | 1990-02-01 | Philips Patentverwaltung | Optischer isolator, zirkulator, schalter oder dergleichen mit einem faraday-rotator |
| JP2505542B2 (ja) * | 1988-07-28 | 1996-06-12 | 日本碍子株式会社 | 光学素子および光磁界検出センサ |
| US4988170A (en) * | 1989-03-31 | 1991-01-29 | Gte Laboratories Incorporated | Quasi-achromatic optical isolators and circulators |
| US4991938A (en) * | 1989-04-07 | 1991-02-12 | Gte Laboratories Incorporated | Quasi-achromatic optical isolators and circulators using prisms with total internal fresnel reflection |
| JP2564689B2 (ja) * | 1989-11-14 | 1996-12-18 | 並木精密宝石株式会社 | 光アイソレータの製造方法 |
| US5061037A (en) * | 1990-10-22 | 1991-10-29 | Hughes Aircraft Company | Dual septum polarization rotator |
| US5152597A (en) * | 1990-12-03 | 1992-10-06 | Eastman Kodak Company | Magneto-optic readout using a polarization-preserving optical fiber |
| JP2932742B2 (ja) * | 1991-04-30 | 1999-08-09 | 日本電気株式会社 | 導波路型光デバイス |
| US5455516A (en) * | 1992-04-21 | 1995-10-03 | Thermedics Inc. | Meter and method for in situ measurement of the electromagnetic properties of various process materials using cutoff frequency characterization and analysis |
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| US6246807B1 (en) | 1999-04-06 | 2001-06-12 | Adc Telecommunications, Inc. | Optical circulator |
| GB201719576D0 (en) * | 2017-11-24 | 2018-01-10 | Univ Southampton | Magnetic field sensors, methods of detecting a magnetic field, and related magnetically responsive light propagating components and optical devices |
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- 1985-08-30 US US06/771,016 patent/US4762384A/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-04-23 WO PCT/US1986/000885 patent/WO1986006503A2/en not_active Ceased
- 1986-04-23 EP EP86904480A patent/EP0236345B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-04-23 DE DE8686904480T patent/DE3682194D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-04-23 JP JP61503566A patent/JPH0727127B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1986-04-29 CA CA000507813A patent/CA1259835A/en not_active Expired
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| JPS62502712A (ja) | 1987-10-15 |
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| WO1986006503A3 (en) | 1987-07-02 |
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