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光アイソレ―タ コモンズ 外国出願あり

国内特許コード P03A000548
整理番号 U1998P165
掲載日 2003年8月28日
出願番号 特願平11-075746
公開番号 特開2000-266947
登録番号 特許第3054707号
出願日 平成11年3月19日(1999.3.19)
公開日 平成12年9月29日(2000.9.29)
登録日 平成12年4月14日(2000.4.14)
発明者
  • 中野 義昭
  • 竹中 充
出願人
  • 学校法人東京大学
発明の名称 光アイソレ―タ コモンズ 外国出願あり
発明の概要 半導体基板上に集積化できる光アイソレータを実現する。本発明による光アイソレータは、半導体基板上に形成した光導波路と、この光導波路上に形成した光吸収性磁性材料層とを有する導波路構造体を具える。磁性材料層は導波路を伝搬する光波の磁気ベクトルの振動方向と対応する方向に磁化する。導波路を伝搬する光波が導波路全体として感ずる等価屈折率は、光磁気効果により光波の伝搬方向に応じて変化するので、導波路を伝搬する光波の減衰量を一方向と反対方向とで相違させることができ、この減衰量の差を利用することにより光アイソレータを構成することができる。
従来技術、競合技術の概要 光通信システムにおいては、光ファイバの端面での反射光や散乱光が光源側に戻るのを防止するため光アイソレータが用いられている。現在実用化されている光アイソレータとして、光磁気材料による偏光面の回転を利用した光アイソレータが実用化されている。例えば、ファラディ回転型の光アイソレータは偏光子、光学的に透明な材料のファラディ回転子、及び検光子で構成されており、順方向に進む円偏光のうち偏光子の偏光面と一致した偏光成分は偏光子を通過し、ファラディ回転子により偏光面が45°回転し、偏光子に対して45°傾いている検光子を通過して出射する。一方、順方向とは反対の方向に伝搬する戻り光は、検光子を通過した後ファラディ回転子により偏光面が45°の回転を受けて偏光子に戻るため、偏光子により阻止される。この従来の光アイソレータで用いられている偏光子及び検光子として偏光ビームスプリッタや複屈折プリズムが用いられている。
産業上の利用分野 半導体レーザや光導波路と共に基板上に集積化することができる光アイソレータ
特許請求の範囲 【請求項1】 層形成すべき表面を有する第1導電型の半導体基板と、この基板上に形成され、第1導電型の第1のクラッド層と、この第1のクラッド層上に形成した活性層と、活性層上に形成した第1導電型とは反対の第2導電型の第2のクラッド層と、前記半導体基板の層形成面とは反対側に形成した第1の電極と、前記第2のクラッド層の上側に形成した第2の電極とを有する半導体光増幅器構造体を具え、前記第1及び第2のクラッド層並びに活性層が、光波が伝搬する光導波路を構成し、前記半導体光増幅器構造体が、さらに前記光導波路を伝搬する光波に対して光吸収作用を有する光吸収性磁性材料層を具え、前記磁性材料層が前記光波の磁気ベクトルの振動方向と対応する方向の磁界成分を有するように磁化され、前記導波路構造体が、前記光吸収性磁性材料層の光磁気効果により光導波路を伝搬する光波に対して伝搬方向に応じて等価屈折率が変化する非相反性光学特性を有し、この非相反性の等価屈折率変化により、光導波路を第1の方向に伝搬する第1の光波の当該導波路を伝搬する際に生ずる減衰量が第1の方向とは反対の第2の方向に伝搬する第2の光波の当該導波路を伝搬する際に生ずる減衰量よりも小さくなるように構成したことを特徴とする光アイソレータ。
【請求項2】 前記第1の光波を伝送系に沿って伝送すべき信号光とし、前記第2の光波を信号光とは反対の方向に伝搬する戻り光としたことを特徴とする請求項1に記載の光アイソレータ。
【請求項3】 前記信号光をTMモード波とし、前記光吸収性磁性材料層を前記基板の層形成面と平行に形成すると共に前記信号光の磁気ベクトルの振動方向と対応する方向の磁界成分を有するように磁化したことを特徴とする請求項2に記載の光アイソレータ。
【請求項4】 前記信号光をTEモード波とし、前記光吸収磁性材料層を前記基板の層形成面とほぼ直交するように形成すると共に信号光の磁気ベクトルの振動方向と対応する方向の磁界成分を有するように磁化したことを特徴とする請求項2に記載の光アイソレータ。
【請求項5】 前記磁性材料を、ニッケル、鉄、コバルト又はイットリウム鉄ガーネット(YIG)の磁性材料から選択したことを特徴とする請求項1に記載の光アイソレータ。
【請求項6】 層形成すべき表面を有する第1導電型の半導体基板と、この半導体基板の層形成すべき面の上側に形成した第1導電型の第1のクラッド層と、第1のクラッド層の上側に形成した活性層と、活性層の上側に形成した第1導電型とは反対の第2導電型の第2のクラッド層と、前記半導体基板の層形成すべき面とは反対側の面に形成した第1の電極と、前記第2のクラッド層の上側に形成した第2の電極とを有する半導体光増幅器構造体を具え、前記第1のクラッド層、活性層及び第2のクラッド層により光導波路を構成し、前記第2の電極が、導波路を伝搬する光波の磁気ベクトルの振動方向と対応する方向の磁界成分を有するように磁化した光吸収性磁性材料層を含み、前記光導波路と第2の電極の磁性材料層とが光導波路構造体を構成し、この光導波路構造体が、前記光吸収性磁性材料層の光磁気効果により光導波路を伝搬する光波に対して伝搬方向に応じて等価屈折率が変化する非相反性光学特性を有し、この非相反性の等価屈折率の変化により、光導波路を第1の方向に伝搬する第1の光波の当該導波路を伝搬する際に生ずる減衰量が第1の方向とは反対の第2の方向に伝搬する第2の光波の当該導波路を伝搬する際に生ずる減衰量よりも小さくなるように構成したことを特徴とする光アイソレータ。
【請求項7】 さらに、前記第1の電極と第2の電極との間に接続した直流バイアス源を具え、前記第1の光波が導波路を伝搬する際に受ける減衰を補償するように光増幅を行うことを特徴とする請求項6に記載の光アイソレータ。
【請求項8】 前記第1の光波を光増幅すべき信号光とし、前記光吸収性磁性材料層が、前記信号光の磁気ベクトルの振動方向と対応する方向の磁界成分を有するように磁化されていることを特徴とする請求項6に記載の光アイソレータ。
【請求項9】 前記第2の電極が、前記第1の光波の磁気ベクトルの振動方向と対応する方向に磁化したニッケル層と金層とを有することを特徴とする請求項6に記載の光アイソレータ。
【請求項10】 前記半導体基板をInPで構成し、前記第1及び第2のクラッド層をInPで構成し、前記活性層をInGaAsPで構成したことを特徴とする請求項6に記載の光アイソレータ。
【請求項11】 前記第1導電型をn型とし、前記第2導電型をp型としたことを特徴とする請求項10に記載の光アイソレータ。
産業区分
  • 光学装置
  • 伝送方式
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中


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