JP2021193437A - Nonmagnetic waveguide type isolator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコン光回路上に集積可能な非磁性の導波路型アイソレータに関する。 The present invention relates to a non-magnetic waveguide isolator that can be integrated on a silicon optical circuit.
光ネットワークに用いられている各種光素子には、レーザ、変調器、多重化素子、光スイッチ等がある。光集積回路とは、レーザ・変調器・合分波器などの各種モジュールを、光ファイバを介さずに１チップ上に集積したものである。光集積回路の利点は、光通信における様々な機能を１チップの小型モジュールで実現することにより、消費電力・製造コストを抑えることができる点にある。 Various optical elements used in optical networks include lasers, modulators, multiplexing elements, optical switches, and the like. An optical integrated circuit is a circuit in which various modules such as a laser, a modulator, and a duplexer are integrated on one chip without using an optical fiber. The advantage of optical integrated circuits is that power consumption and manufacturing costs can be reduced by realizing various functions in optical communication with a single-chip small module.
上記光集積回路の材料としては、インジウムリン（ＩｎＰ）またはＳｉがある。上記多重化素子の材料としては、ＳｉＯ２がある。また、上記変調器の材料としては、大きなＥＯ（Electro-optic、電気光学）効果を示すニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ランタン添加のチタン酸ジルコン酸鉛（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）などの無機光学結晶が広く用いられている。 Materials for the optical integrated circuit include indium phosphide (InP) or Si. The material of the multiplexing element is SiO 2 . The materials for the modulator include lithium niobate (LiNbO 3 ), which exhibits a large EO (Electro-optic) effect, and lead zirconate titanate ((Pb, La) (Zr, Ti)) with lanthanum added. Inorganic optical crystals such as O 3) are widely used.
現在の光通信システムは、個別の光素子部品の組み合わせで実現されている。これらシステムをより高機能なものとするためには、各種の光素子を集積一体化（光回路化）するとともに、光源となるレーザ光の強度・周波数・位相の高度な安定化が必須となる。レーザの発振状態は外部からの反射による戻り光の影響を受けて不安定化しやすいため、レーザの出力光は透過させるが反対方向の戻り光は遮断するような非相反素子である光アイソレータ（optical isolator）が必要不可欠となる。 The current optical communication system is realized by a combination of individual optical element components. In order to make these systems more sophisticated, it is essential to integrate and integrate various optical elements (optical circuit) and to highly stabilize the intensity, frequency, and phase of the laser beam that is the light source. .. Since the oscillating state of a laser is easily destabilized by the influence of return light due to reflection from the outside, an optical isolator (optical) is a non-reciprocal element that transmits the output light of the laser but blocks the return light in the opposite direction. isolator) is indispensable.
光アイソレータは、入射光が直線偏光の場合に対応する偏光依存型光アイソレータ(Polarization Dependent Isolator)と、入射光の偏光状態に依存しない偏光無依存型光アイソレータ(Polarization Independent Isolator)に分類される。何れの光アイソレータも、磁界によって光の偏光状態が回転する磁気光学効果（ファラデー効果）を用いている。ファラデー回転子は、直線偏光の偏光面を回転させる働きを持っており、通信用では、ビスマス・鉄・ガーネット(ＢＩＧ)、イットリウム・鉄・ガーネット(ＹＩＧ)のような強磁性体結晶を用いる。 Optical isolators are classified into Polarization Dependent Isolators, which correspond to the case where the incident light is linearly polarized light, and Polarization Independent Isolators, which do not depend on the polarization state of the incident light. Each optical isolator uses a magneto-optical effect (Faraday effect) in which the polarization state of light is rotated by a magnetic field. The Faraday rotator has a function of rotating a plane of polarization of linearly polarized light, and for communication, a ferromagnetic crystal such as bismuth / iron / garnet (BIG) and yttrium / iron / garnet (YIG) is used.
シリコンフォトニクスを用いた光送信機においては、光源としてＤＦＢ（Distributed Feed-Back：分布帰還型）レーザ等が用いられる。光送信機においては、ＤＦＢレーザから出射された光は、シリコン基板に形成された光導波路等に入射するが、このような光がＤＦＢレーザにおいて光を出射する出射端より反射戻り光として入射する場合がある。反射戻り光がＤＦＢレーザに入射すると、レーザ発振が不安定となり、ノイズの原因となる。 In an optical transmitter using silicon photonics, a DFB (Distributed Feed-Back) laser or the like is used as a light source. In the optical transmitter, the light emitted from the DFB laser is incident on an optical waveguide or the like formed on a silicon substrate, and such light is incident as reflected return light from the emission end of the DFB laser. In some cases. When the reflected return light is incident on the DFB laser, the laser oscillation becomes unstable and causes noise.
このような反射戻り光の対策としては、ＤＦＢレーザと光導波路との間に、光アイソレータを挿入し、ＤＦＢレーザの外部からの反射戻り光が入射することを抑制する方法がある（例えば、特許文献１参照）。 As a countermeasure against such reflected return light, there is a method of inserting an optical isolator between the DFB laser and the optical waveguide to suppress the incident of the reflected return light from the outside of the DFB laser (for example, patent). See Document 1).
現在実用化されている光アイソレータは，磁性ガーネット結晶の両側に偏光子を配置した、いわゆるバルク型光アイソレータと呼ばれるものである。磁性ガーネット結晶は，光回路で一般的に用いられている半導体基板（シリコン，ＩｎＰなど）上に形成することが難しく、偏光子を必要とすることから考えても他素子との集積一体化は極めて難しいとされている。 The optical isolators currently in practical use are so-called bulk type optical isolators in which polarizing elements are arranged on both sides of a magnetic garnet crystal. Magnetic garnet crystals are difficult to form on semiconductor substrates (silicon, InP, etc.) that are generally used in optical circuits, and because they require a decoder, they cannot be integrated with other devices. It is said to be extremely difficult.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、シリコン光回路上に集積可能な非磁性の導波路型アイソレータを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a non-magnetic waveguide type isolator that can be integrated on a silicon optical circuit.
前記した課題を解決するため、本発明に係る非磁性の導波路型アイソレータは、内部がエネルギーギャップを持つ絶縁体であり、そのエッジがギャップレスの金属状態であるトポロジカルフォトニック構造体と、前記トポロジカルフォトニック構造体に配置された、カイラル性を有するメタマテリアルと、を有することを特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
In order to solve the above-mentioned problems, the non-magnetic waveguide isolator according to the present invention includes a topological photonic structure in which the inside is an insulator having an energy gap and the edges thereof are in a gapless metallic state, and the topological photonic structure. It is characterized by having a metamaterial having a chiral property, which is arranged in a photonic structure.
Other means will be described in the form for carrying out the invention.
本発明によれば、シリコン光回路上に集積可能な非磁性の導波路型アイソレータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a non-magnetic waveguide type isolator that can be integrated on a silicon optical circuit.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る非磁性の導波路型アイソレータの構造を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図（Cross section of topological edge state waveguide）である。図３は、図１の非磁性の導波路型アイソレータの上面図（Si-based topological edge state waveguide we used in simulation）である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a non-magnetic waveguide type isolator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross section (Cross section of topological edge state waveguide) of FIG. FIG. 3 is a top view (Si-based topological edge state waveguide we used in simulation) of the non-magnetic waveguide type isolator of FIG.
トポロジカル絶縁体（Topological insulator）やワイル半金属（Weyl Semimetal）などにおける電子系のトポロジーをフォトンの系にトレースする試みは、トポロジカルフォトニクスと呼ばれ、近年急速に進展している。トポロジカル絶縁体は、バルクはエネルギーギャップを持つ絶縁体でありながら、エッジ（２次元系では端、３次元系では表面）にギャップレスの金属状態が生じている物質をいう。 Attempts to trace the topology of electronic systems such as topological insulators and Weyl Semimetal to photon systems are called topological photonics and have been rapidly progressing in recent years. A topological insulator is a substance in which a bulk is an insulator having an energy gap, but a gapless metallic state is generated at an edge (an edge in a two-dimensional system and a surface in a three-dimensional system).
特に、Ｃ６ｖ対称性（６０°回転させると重なる対称性）を有する誘電体が蜂の巣格子状に配列された構造におけるＺ２トポロジー（電子波動関数のもつトポロジカルな構造の分野における一つのクラス）の発現は、光渦の伝送が可能なトポロジカルエッジ状態の実現を可能にする。 In particular, C 6v symmetry (one class in the field of topological structures with electron wave function) Z 2 topologies in the structure in which a dielectric is arranged in a honeycomb lattice shape having a (60 ° Rotation overlap symmetry) The manifestation allows the realization of a topological edge state in which optical vortices can be transmitted.
図１乃至図３に示すように、非磁性の導波路型アイソレータ１は、内部がエネルギーギャップを持つ絶縁体であり、そのエッジがギャップレスの金属状態であるトポロジカルフォトニック構造体（Topological photonic structure）１２と、トポロジカルフォトニック構造体１２の表面に配置された、カイラル性を有するメタマテリアル（Chiral metamaterial）２０と、を有する。
本実施形態では、非磁性の導波路型アイソレータ１は、バルクがエネルギーギャップを持つ絶縁体であるフォトニック構造体（Trivial photonic structure）１１と、トポロジカルフォトニック構造体１２と、フォトニック構造体１１とトポロジカルフォトニック構造体１２の境界において光渦伝播が可能なトポロジカルエッジ状態を発現するトポロジカルエッジ（Topological edge）１３と、トポロジカルエッジ１３近傍に配置されたメタマテリアル２０と、を有する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
In the present embodiment, the non-magnetic
<メタマテリアル２０>
メタマテリアル２０は、伝送方向によって回転方向が逆転する方向依存性を有する特定の偏光または光渦の、いずれか一方の回転方向の偏光または光渦を有する光と相互作用（interaction）して放射させる。
メタマテリアル２０は、円偏光に対して、カイラル性を有するナノスケール金属構造である。
メタマテリアル２０は、円偏光に対して、カイラル性を有する誘電体であってもよい。
メタマテリアル２０は、１．５５μｍ波長帯を含む所定波長帯で相互作用（interaction）する共振条件を満たす構造のアンテナである。
メタマテリアル２０は、トポロジカルフォトニック構造体１２の表面から上面視して、卍形状または逆卍形状のカイラルアンテナである。
メタマテリアル２０は、トポロジカルフォトニック構造体１２に、１または複数配置される。
<
The
The
The
The
The
The
<トポロジカルフォトニック構造体１２>
トポロジカルフォトニック構造体１２によって作られた２つの領域の界面に生じる光状態（トポロジカルエッジ状態）は、特定の偏光・光渦を有する光のみを許容し、これら特定の偏光・光渦は伝播方向依存性を有する。
<
The light state (topological edge state) generated at the interface between the two regions created by the
フォトニック構造体１１は、Ｃ６ｖ対称性を有する第１誘電体１１１が蜂の巣格子状（例えば、周期ａ＝８００ｎｍ）に配列された構造である。
トポロジカルフォトニック構造体１２は、Ｃ６ｖ対称性を有する第２誘電体１１２が蜂の巣格子状（例えば、周期ａ＝８００ｎｍ）に配列された構造である。
The
The
第１誘電体１１１は、ＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）ウェハ上に、Ｃ６ｖ対称性を有するナノホール１１１ａを蜂の巣格子状（周期ａ＝８００ｎｍ）のセル（unit cell）１２１に配列したナノ（ｎｍ，１ｎｍ＝１０−９ｍ）構造を用いる。
第２誘電体１１２は、ＳＯＩウェハ（例えばＳｉ膜厚２２０ｎｍ）１３１上に、Ｃ６ｖ対称性を有するナノホール１１２ａを蜂の巣格子状（周期ａ＝８００ｎｍ）のセル１２２に配列したナノ構造を用いる。第１誘電体１１１のナノホール１１１ａと第２誘電体１１２のナノホール１１２ａは、蜂の巣格子のセル１２１，１２２中心からナノホール１１１ａ，１１２ａの中心までの距離ｒおよびナノホール１辺の長さｌのパラメータがそれぞれ異なる（後記）。
The first dielectric 111 is a nano (nm) in which nanoholes 111a having C 6v symmetry are arranged in a honeycomb lattice-like (period a = 800 nm) cell (unit cell) 121 on an SOI (Silicon-On-Insulator) wafer. , 1 nm = 10-9 m) structure is used.
The second dielectric 112 uses a nanostructure in which nanoholes 112a having C 6v symmetry are arranged in a honeycomb lattice-shaped (period a = 800 nm)
図２に示すように、トポロジカルエッジ伝送路は、Ｓｉ基板（Si substrate）１３１上に、膜厚１．０μｍのＳｉＯ２絶縁膜１３２と、膜厚２２０ｎｍのＳｉ膜１３３と、膜厚２０ｎｍのＡｕからなるメタマテリアル２０と、を積層する。Ｓｉ膜１３３上のエアギャプは、１．０μｍ以上である。
As shown in FIG. 2, the topological edge transmission line consists of a SiO 2 insulating film 132 having a film thickness of 1.0 μm, a
Ｓｉ膜１３３には、Ｓｉ基板１３１に向かって、Ｃ６ｖ対称性を有するナノホール１１１ａとナノホール１１２ａとが開孔され、残存Ｓｉ膜１３３と当該Ｓｉ膜１３３に開孔したナノホール１１１ａからなるフォトニック構造は、フォトニック構造体１１を形成する。また、残存Ｓｉ膜１３３と当該Ｓｉ膜１３３に開孔したナノホール１１２ａからなるフォトニック構造は、トポロジカルフォトニック構造体１２を形成する。
フォトニック構造体１１とトポロジカルフォトニック構造体１２の境界のトポロジカルエッジ１３には、トポロジカルエッジモード（Topological edge mode）が発現している。
In the
A topological edge mode is expressed in the
図４は、Ｃ６ｖ対称性を有するナノホールの構造を示すブリルアンゾーンの図（Schematic image of a unit cell）である。フォトニック構造体１１の第１誘電体１１１のナノホール１１１ａを例に採る。トポロジカルフォトニック構造体１２の第２誘電体１１２のナノホール１１２ａについても同様の構造である。
図４の右図に示すように、蜂の巣格子のセル１２１の中心をブリルアンゾーンの中心（原点）Γ点とする。また、ブリルアンゾーンの高対称点として、Ｍ点（長方形面の中心）、Ｋ点（２つの長方形面をつなぐ辺の中心）、Ａ点（六角形面の中心）、Ｈ点（端点）、Ｌ点（六角形面と長方形面をつなぐ辺の中心）がある。
FIG. 4 is a Schematic image of a unit cell showing the structure of a nanohole having C 6v symmetry. Taking the
As shown in the right figure of FIG. 4, the center of the
図４の左図に示すように、Ｓｉ膜１３３（図３参照）は、蜂の巣格子状のセル１２１とセル１２１に配列されたＣ６ｖ対称性を有するナノホール１１１ａとが形成される。残存Ｓｉ膜１３３と当該Ｓｉ膜１３３に開孔したナノホール１１１ａからなるフォトニック構造は、フォトニック構造体１１の第１誘電体１１１を形成する。図４の左図は、フォトニック構造体１１のセル１２１を上面手前の斜め上から見た図であり、開孔したナノホール１１１ａの下のＳｉＯ２絶縁膜１３２が露出している。
図４の左図のナノホール１１１ａは、蜂の巣格子のセル１２１の中心（Γ点）からナノホール１１１ａの中心までの距離ｒ、ナノホール１１１ａの１辺の長さｌをパラメータとする。隣り合うナノホール１１１ａのセル１２１の中心角は、π／３である。
フォトニック構造体１１のナノホール１１１ａの場合、例えばｒ＝２４０ｎｍ，ｌ＝２４０ｎｍである。
また、トポロジカルフォトニック構造体１２のナノホール１１２ａの場合、例えばｒ＝２９０ｎｍ，ｌ＝２５０ｎｍである。
さらに、図４の左図に示すように、隣り合う蜂の巣格子のセル１２１同士の中心（Γ点）間距離ａ１、ａ２は、同じ（ここでは、ａ１＝ａ２＝８００ｎｍ≡ａ）である。
As shown in the left figure of FIG. 4, the Si film 133 (see FIG. 3) is formed with honeycomb lattice-shaped
The
In the case of the
Further, in the case of the
Further, as shown in the left figure of FIG. 4, the distances a1 and a2 between the centers (Γ points) of the
図５は、本発明の実施形態に係る非磁性の導波路型アイソレータにおけるトポロジカルエッジ伝送路で用いるフォトニック構造体１１とトポロジカルフォトニック構造体１２のバンド図（Typical photonic bands for (left) trivial and (right) topological photonic crystals）である。図５の横軸にWave vector（2■/■）をとり、縦軸にNormalized frequency（ωa/2■c ■/λ）をとる。横軸のWave vector（2■/■）のΓ点は、蜂の巣格子状のセル１２１（図２参照）のブリルアンゾーンの中心、Ｋ点は２つの長方形面をつなぐ辺の中心、Ｍ点は長方形面の中心である（図４の右図参照）。図６は、本発明の実施形態に係る非磁性の導波路型アイソレータにおけるトポロジカルエッジ伝送路で用いるフォトニック構造体１１とトポロジカルフォトニック構造体１２のバンドダイヤグラムの概要図（Band diagram for optical vortex propagation with charge number of ±1）である。
FIG. 5 is a band diagram (Typical photonic bands for (left) trivial and) of the
図７は、ＦＤＴＤ法（Finite-difference time-domain method：時間領域差分法）により計算されたトポロジカルエッジ伝送路（フォトニック構造体１１とトポロジカルフォトニック構造体１２の境界）近傍の磁界分布（Ｈｚ）を示す図（Calculated magnetic field Hy）である。横軸にｘ軸（ｘ axis）(μｍ)、縦軸にｙ軸（ｙ axis）(μｍ)をとる。
図７の濃淡は、磁界分布（Ｈｚ）の強度（濃いほど強度が大きい）を表わしている。図７に示すように、電磁場は、フォトニック構造体１１とトポロジカルフォトニック構造体１２の境界のトポロジカルエッジ１３に局在している。
FIG. 7 shows the magnetic field distribution (Hz) near the topological edge transmission path (boundary between the
The shades in FIG. 7 represent the intensity of the magnetic field distribution (Hz) (the darker the intensity, the greater the intensity). As shown in FIG. 7, the electromagnetic field is localized at the
ここで、トポロジカルエッジ伝送路は、フォトニック構造体１１とトポロジカルフォトニック構造体１２の境界でトポロジカルエッジ状態を発現するトポロジカルエッジ１３を有するものであればよく、フォトニック構造は、限定されない。例えば、誘電体が、Ｃ６ｖ対称性を有する蜂の巣格子状に配置されていることには限定されず、自明なフォトニック構造体は、配列されたセル内で対称性を有する第１誘電体を備え、トポロジカルフォトニック構造体は、配列されたセル内で対称性を有する第２誘電体を備えるものであればよい。
Here, the topological edge transmission line may be any one having a
また、誘電体を形成する方法は、上述したナノホールに限らず、例えば誘電体ピラーを設ける構成でもよい。さらに、ナノホールのパラメータは勿論のこと、ナノホールの個数も限定されない。ただし、セルが蜂の巣格子状に配置される場合、ナノホールの配置もＣ６ｖ対称性を有する構造が自然である。同様に、セルの形状も蜂の巣格子状に限定されない。 Further, the method for forming the dielectric is not limited to the nanoholes described above, and for example, a configuration in which a dielectric pillar is provided may be used. Furthermore, the number of nanoholes is not limited as well as the parameters of the nanoholes. However, when the cells are arranged in a honeycomb lattice, the arrangement of the nanoholes naturally has a structure having C 6v symmetry. Similarly, the shape of the cell is not limited to the honeycomb grid pattern.
<戻り光の低減>
図８は、トポロジカルエッジ１３を有する光集積回路上での戻り光の低減を説明する図である。
トポロジカルフォトニック構造体１２を用いるトポロジカルエッジ伝送路４０は、ＴＥ（Transverse Electric）／ＴＭ（Transverse Magnetic）モードの光を伝送するInput用Ｓｉ系導波路（Si waveguide）４１と、ＴＥ／ＴＭモードの光を伝送するMonitor用Ｓｉ系導波路（Si waveguide）４２と、ＴＥ／ＴＭモード伝送から光渦伝送へ変換するトポロジカルエッジ１３と、を有する。
<Reduction of return light>
FIG. 8 is a diagram illustrating reduction of return light on an optical integrated circuit having a
The topological
Input用Ｓｉ系導波路４１およびMonitor用Ｓｉ系導波路４２は、例えばｃ-Ｓｉ(crystal silicon)からなるｃ-Ｓｉ導波路、またはａ-Ｓｉ(amorphous silicon):Ｈからなるａ-Ｓｉ:Ｈ導波路である。Input用Ｓｉ系導波路４１およびMonitor用Ｓｉ系導波路４２の材質は、シリコン（Ｓｉ）には限定されず、どのような材質でもよい。例えば、導波路の材質が化合物半導体（例えば、ＩｎＰ）であってもよい。
Input用Ｓｉ系導波路４１およびMonitor用Ｓｉ系導波路４２は、先端に向かって幅が狭くなるテーパ（taper）４１ａ，４２ａを有する。Input用Ｓｉ系導波路４１およびMonitor用Ｓｉ系導波路４２のテーパ４１ａ，４２ａの先頭から延びる光軸は、テーパが形成されたフォトニック構造体１１とトポロジカルフォトニック構造体１２の境界のトポロジカルエッジ１３に向かっている。
The Si-based
The Si-based
図８の白抜矢印に示すように、Input用Ｓｉ系導波路４１に入れたＴＥ／ＴＭモードの入力光（Incident light）５１が、フォトニック構造体１１とトポロジカルフォトニック構造体１２の境界のトポロジカルエッジ状態のトポロジカルエッジ１３に入力され、トポロジカル伝送路上を光渦（図示省略）で伝送する。すなわち、Input用Ｓｉ系導波路４１に入れたＴＥ／ＴＭモードの入力光（Incident light）５１が、トポロジカルエッジ状態で光渦に高効率で変換されている。また、トポロジカル伝送路上を伝送した光渦は、Monitor用Ｓｉ系導波路４２に導かれ、ＴＥ／ＴＭモードの光５１に高効率で変換される。
As shown by the white arrow in FIG. 8, the
Monitor用Ｓｉ系導波路４２から出た光は、例えばＤＦＢレーザにおいて光を出射する出射端より反射戻り光として入射する場合がある。図８の網掛矢印に示すように、Monitor用Ｓｉ系導波路４２からの戻り光（Return light from Si waveguide）５２は、光集積回路上で所望ではない光伝播である。
The light emitted from the Si-based
図８に示すように、フォトニック構造１１とトポロジカルフォトニック構造体１２によって作られた２つの領域の界面に生じる光状態（トポロジカルエッジ状態）は、特定の偏光・光渦を有する光のみを許容し、これらは方向依存性を有する。具体的には、伝送方向によって、偏光・光渦の回転方向が逆転する。
As shown in FIG. 8, the light state (topological edge state) generated at the interface between the two regions created by the
以上、図８のフォトニック構造１１とトポロジカルフォトニック構造体１２を有する光集積回路において、下記（１）（２）が要請される。
（１）トポロジカルエッジ１３では、単一方向に特定の偏光または光渦を伝播させる。
（２）光集積回路上での戻り光を低減させる。
As described above, in the optical integrated circuit having the
(1) The
(2) Reduce the return light on the optical integrated circuit.
図９および図１０は、図８のトポロジカルフォトニック構造体１２を有する光集積回路において、単一方向光伝播を説明する図である。図９は、図８のトポロジカルフォトニック構造体１２のトポロジカルエッジ１３の表面の上方に、反時計回りのカイラル性を有するカイラルアンテナ（ＬＣＰ）（図１１左図参照）を配置した例を示し、図１０は、同じく、時計回りのカイラル性を有するカイラルアンテナ（ＲＣＰ）（図１１右図参照）を配置した例を示す。
9 and 10 are diagrams illustrating unidirectional light propagation in an optical integrated circuit with the
各偏光に対して、吸収・放射が大きいカイラルアンテナＬＣＰ，ＲＣＰを光集積回路上に配置する。
図９の矢印に示すように、トポロジカルエッジ１３部分にカイラルアンテナＬＣＰを配置することで、ＬＣＰに依存した単一方向光伝播（図９左方向光伝播）を実現できる。
また、図１０の矢印に示すように、トポロジカルエッジ１３部分にカイラルアンテナＲＣＰを配置することで、ＲＣＰに依存した単一方向光伝播（図１０右方向光伝播）を実現できる。
Chiral antennas LCP and RCP, which absorb and emit large amounts of light, are arranged on the optical integrated circuit for each polarized light.
As shown by the arrow in FIG. 9, by arranging the chiral antenna LCP at the
Further, as shown by the arrow in FIG. 10, by arranging the chiral antenna RCP at the
このように、各偏光に対して、吸収・放射が大きいカイラルアンテナをデバイス上に配置することで、それに対応した方向の光伝播が抑えられる。 In this way, by arranging a chiral antenna having a large absorption / emission for each polarized light on the device, light propagation in the corresponding direction can be suppressed.
図１１は、カイラルアンテナを説明する図である。図１１左図は、反時計回りのカイラル性を有するカイラルアンテナ（ＬＣＰ）２０を示す図であり、図１１右図は、時計回りのカイラル性を有するカイラルアンテナ（ＲＣＰ）２０Ｒを示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating a chiral antenna. The left figure of FIG. 11 is a diagram showing a chiral antenna (LCP) 20 having a counterclockwise chiral property, and the right figure of FIG. 11 is a diagram showing a chiral antenna (RCP) 20R having a clockwise chiral property. ..
カイラルアンテナ２０，２０Ｒは、円偏光に対して、カイラル性を有し、いずれか一方の回転方向の偏光または光渦を有する光と相互作用（interaction）して光を放射（損失）させるものであればよく、構造（外観形状も含む）や材質はどのようなものでもよい。例えば、カイラルアンテナ２０，２０Ｒは、円偏光に対して、カイラル性を有するナノスケール金属構造である。また、カイラル性を有する誘電体（図示省略）であってもよい。
The
カイラルアンテナ２０，２０Ｒは、１．５５μｍ波長帯を含む所定波長帯で相互作用（interaction）する共振条件を満たす構造のアンテナである。カイラルアンテナ２０，２０Ｒは、方向依存性を有する特定の偏光または光渦の、いずれか一方の回転方向の偏光または光渦を有する光と相互作用（interaction）して放射させる。具体的には、カイラルアンテナ２０，２０Ｒに電磁波が入ると、カイラルアンテナの中で電子が共振振動する状態となり一部は熱等で損失となり（吸収）、また誘導電流によってカイラルアンテナの中の電子を介して電磁場においてカイラルアンテナの上側に光を放射する（放射）。
The
カイラルアンテナ（ＬＣＰ）２０とカイラルアンテナ（ＲＣＰ）２０Ｒとは、図１１左図の破線に対して鏡像対称である。
カイラルアンテナ（ＬＣＰ）２０は、トポロジカルフォトニック領域の表面から上面視して、例えば卍形状であり、カイラルアンテナ（ＬＣＰ）２０Ｒは、逆卍形状である。
The chiral antenna (LCP) 20 and the chiral antenna (RCP) 20R are mirror image symmetric with respect to the broken line in the left figure of FIG.
The chiral antenna (LCP) 20 has, for example, a swastika shape when viewed from the surface of the topological photonic region, and the chiral antenna (LCP) 20R has an inverted swastika shape.
カイラルアンテナ２０，２０Ｒは、材質がＡｕ、中心点を基点に四等分した場合の一辺の長さVerticalを２００ｎｍ、メタマテリアルの幅Sideを９０ｎｍ、メタマテリアルの厚さHeightを２０ｎｍとする。
なお、カイラルアンテナ２０，２０Ｒを構成するメタマテリアルの材質や、各部の寸法は、一例であり、限定されない。また、カイラルアンテナの形状も限定されず、後記図２０に示す形状のカイラルアンテナ２０Ａなどであってもよい。
For the
The materials of the metamaterials constituting the
<非磁性の導波路型アイソレータの構造例>
図１２は、図８のトポロジカルフォトニック構造体１２上に、カイラルアンテナ（ＬＣＰ）２０を配置した非磁性の導波路型アイソレータ１を示す図である。
図１２に示すように、非磁性の導波路型アイソレータ１は、図８に示すトポロジカルフォトニック構造体１２上に、図１１左図に示すカイラルアンテナ（ＬＣＰ）２０を配置する。
<Structural example of non-magnetic waveguide type isolator>
FIG. 12 is a diagram showing a non-magnetic
As shown in FIG. 12, in the non-magnetic
トポロジカルフォトニック構造体１２上に、偏光に対して、吸収・放射が大きいカイラルアンテナ（ＬＣＰ）２０を配置することで、それに対応した方向の光伝播が抑えることができる。すなわち、カイラルアンテナ（ＬＣＰ）２０は、円偏光に対して、カイラル性を有し、いずれか一方の回転方向の偏光または光渦を有する光との相互作用（interaction）によりMonitor用Ｓｉ系導波路４２からの戻り光５２を放射（損失）させるので、光集積回路は一方向性のアイソレータとして動作する。
By arranging the chiral antenna (LCP) 20 having a large absorption / emission with respect to polarized light on the
［シミュレーション］
本実施形態に係る非磁性の導波路型アイソレータ１の実現にあたっては，「シリコン光回路上に空孔を作製する技術」と「ナノスケールの金属構造を配置する技術」の２つの技術が必要となるが、いずれも標準的なシリコンフォトニクスのプロセスを用いて実現することができる。シミュレーションモデル（条件）を図１２乃至図１５に示し、シミュレーション結果を図１６および図１７に示す。
[simulation]
In order to realize the non-magnetic
図１３は、図８のトポロジカルエッジ１３による光集積回路の光入出力側にモニタ（Monitor）６１，６２を載置したシミュレーションモデルであり、図１３左図は、図１３左図の矢印に示すように、左側からの入力光（Incident light）５１をモニタ６１，６２で検出する例（leftからrightへの光の伝播）、図１３右図は、図１３右図の矢印に示すように、右側からの入力光５１をモニタ６２，６１で検出する例（rightからleftへの光の伝播）である。図１３のシミュレーションモデルのシミュレーション結果は、図１６および図１７の「ＷＧ」に示される。
FIG. 13 is a simulation model in which monitors 61 and 62 are mounted on the optical input / output side of the optical integrated circuit by the
図１４は、図１２のトポロジカルフォトニック構造体１２上にカイラルアンテナ２０（図１１左図参照）を２つ配置するとともに、光集積回路の光入出力側にモニタ６１，６２を載置したシミュレーションモデルである。図１４左図は、図１４左図の矢印に示すように、左側からの入力光５１をモニタ６１，６２で検出する例（leftからrightへの光の伝播）、図１４右図は、図１４右図の矢印に示すように、右側からの入力光５１をモニタ６２，６１で検出する例（rightからleftへの光の伝播）である。図１４のシミュレーションモデルのシミュレーション結果は、図１６および図１７の「卍×２」に示される。
FIG. 14 shows a simulation in which two chiral antennas 20 (see the left figure of FIG. 11) are arranged on the
図１５は、図１２のトポロジカルフォトニック構造体１２上にカイラルアンテナ２０Ｒ（図１１右図参照）を２つ配置するとともに、光集積回路の光入出力側にモニタ６１，６２を載置したシミュレーションモデルである。図１５左図は、図１５左図の矢印に示すように、左側からの入力光５１をモニタ６１，６２で検出する例（leftからrightへの伝播）、図１５右図は、図１５右図の矢印に示すように、右側からの入力光５１をモニタ６２，６１で検出する例（rightからleftへの伝播）である。図１５のシミュレーションモデルのシミュレーション結果は、図１６および図１７の「逆卍×２」に示される。
FIG. 15 shows a simulation in which two
カイラルアンテナの回転方向と伝播方向の関係について説明する。
カイラルアンテナは、円偏光に対して、いずれか一方の回転方向の偏光または光渦を有する光と相互作用（interaction）して吸収し、この偏光または光渦を有する光を放射（損失）させる。カイラルアンテナが、各偏光に対して、吸収・放射する吸収・放射量が伝播ロスLoss[dB]であり、次式（１）で示される。Lossが大きいほど、アンテナにおける吸収・放射量が大きい。なお、順方向であっても伝播ロスLossがある（図１６および図１７のカイラルアンテナなし（ＷＧ）参照）。
The relationship between the rotation direction and the propagation direction of the chiral antenna will be described.
The chiral antenna interacts with and absorbs circularly polarized light with light having either polarized light or an optical vortex in one of the rotational directions, and emits (losses) the light having this polarized light or an optical vortex. The absorption / radiation amount absorbed / emitted by the chiral antenna for each polarized light is the propagation loss Loss [dB], which is expressed by the following equation (1). The larger the Loss, the larger the amount of absorption and radiation in the antenna. There is a propagation loss loss even in the forward direction (see No chiral antenna (WG) in FIGS. 16 and 17).
図１６は、カイラルアンテナなし（ＷＧ）、カイラルアンテナ２０を１つ（卍×１）、カイラルアンテナ２０Ｒを１つ（逆卍×１）、カイラルアンテナ２０を２つ（卍×２）、およびカイラルアンテナ２０Ｒを２つ（逆卍×２）のそれぞれにおいて、図１３乃至図１５のleftからrightへの光の伝播のLossと、rightからleftへの光の伝播のLossとを比較して示すグラフである。
FIG. 16 shows no chiral antenna (WG), one chiral antenna 20 (swastika x 1), one
図１７は、図１６のシミュレーションモデルのシミュレーション結果を表にして示す図である。
図１６および図１７に示すように、トポロジカルフォトニック構造体１２上にカイラルアンテナを配置しないカイラルアンテナなし（ＷＧ）の場合は、Lossについて有意な差異はない。
FIG. 17 is a diagram showing the simulation results of the simulation model of FIG. 16 in a table.
As shown in FIGS. 16 and 17, there is no significant difference in Loss in the case of no chiral antenna (WG) with no chiral antenna on
図１６および図１７に示すように、カイラルアンテナ２０を１つ配置したシミュレーションモデル（卍×１）は、leftからrightへの光の伝播はloss小、rightからleftへの光の伝播はloss大である。また、カイラルアンテナ２０を２つ配置したシミュレーションモデル（卍×２）は、カイラルアンテナ２０，２０Ｒを１つ配置した場合よりも光の伝播のlossの差（leftとrightの吸収量の差）は、格段に大きい。
As shown in FIGS. 16 and 17, in the simulation model (swastika × 1) in which one
同様に、カイラルアンテナ２０を１つ配置したシミュレーションモデル（逆卍×１）は、leftからrightへの光の伝播はloss大、rightからleftへの光の伝播はloss小である。カイラルアンテナ２０Ｒを２つ配置したシミュレーションモデル（逆卍×２）は、カイラルアンテナ２０Ｒを１つ配置した場合よりも光の伝播のlossの差（leftとrightの吸収量の差）は、格段に大きい。
Similarly, in the simulation model (reverse swastika × 1) in which one
このように、トポロジカルフォトニック構造体１２上にカイラルアンテナ２０を配置したシミュレーションモデル（卍×１，卍×２）では、leftからrightへの光の伝播はloss小、rightからleftへの光の伝播はloss大となる。また、カイラルアンテナ２０を２つ配置した場合は、カイラルアンテナ２０を１つ配置した場合よりも光の伝播のlossの差は、大きいことが確かめられた。例えば、カイラルアンテナ２０を２つ配置した場合は、左右の吸収量の差は５[dB]得られている。
同様に、トポロジカルフォトニック構造体１２上にカイラルアンテナ２０Ｒを配置したシミュレーションモデル（卍×１，卍×２）では、leftからrightへの光の伝播はloss大、rightからleftへの光の伝播はloss小となる。また、カイラルアンテナ２０Ｒを２つ配置した場合は、カイラルアンテナ２０Ｒを１つ配置した場合よりも光の伝播のlossの差は、大きいことが確かめられた。
In this way, in the simulation model (swastika x 1, swastika x 2) in which the
Similarly, in the simulation model (swastika x 1, swastika x 2) in which the
［実測］
図１８は、図１４に示すトポロジカルフォトニック構造体１２上にカイラルアンテナ２０を２つ配置した場合の磁界分布（Ｈｚ）を示す図（Calculated magnetic field Hy）である。縦軸にｚ軸（z axis）(μｍ)、横軸にｙ軸（ｙ axis）(μｍ)をとる。図１８の濃淡は、磁界分布（Ｈｚ）の強度（濃いほど強度が大きい）を表わしている。
[Actual measurement]
FIG. 18 is a diagram (Calculated magnetic field Hy) showing a magnetic field distribution (Hz) when two
図１８左図に示すように、leftからrightへの光の伝播では、１つ目のleft側のカイラルアンテナ２０の影響を受けずに２つ目のright側のカイラルアンテナ２０にlossなく伝播し、leftからrightへの光の伝播はloss小であることが確認できた。また、図１８右図に示すように、rightからleftへの光の伝播では、１つ目のright側のカイラルアンテナ２０で相互作用（interaction）し、放射（損失）された光がleft側のカイラルアンテナ２０に伝播されている、すなわちrightからleftへの光の伝播はloss大であることが確認できた。
As shown in the left figure of FIG. 18, in the propagation of light from left to right, the light propagates to the second
図１９は、図１５に示すトポロジカルフォトニック構造体１２上にカイラルアンテナ２０Ｒを２つ配置した場合の磁界分布（Ｈｙ）を示す図（Calculated magnetic field Hz）である。縦軸にｙ軸（ｙaxis）(μｍ)、横軸にｘ軸（x axis）(μｍ)をとる。図１８の濃淡は、磁界分布（Ｈｚ）の強度（濃いほど強度が大きい）を表わしている。
FIG. 19 is a diagram (Calculated magnetic field Hz) showing the magnetic field distribution (Hy) when two
図１９左図に示すように、leftからrightへの伝播は、１つ目のleft側のカイラルアンテナ２０Ｒで相互作用（interaction）し、放射（損失）された光がright側のカイラルアンテナ２０に伝播されている、すなわちleftからrightへの光の伝播はloss大であることが確認できた。これに対し、図１９右図に示すように、rightからleftへの伝播では、１つ目のright側のカイラルアンテナ２０Ｒの影響を受けずに２つ目のleft 側のカイラルアンテナ２０Ｒにlossなく光が伝播し、rightからleftへの光の伝播はloss小であることが確認できた。
As shown in the left figure of FIG. 19, the propagation from left to right interacts with the first
［変形例］
図２０は、本発明の実施形態に係る変形例の非磁性の導波路型アイソレータの上面図である。図３と同一構成部分には同一符号を付している。
変形例の非磁性の導波路型アイソレータ１は、トポロジカルフォトニック構造体１２上にカイラルアンテナ２０Ａを有する。
[Modification example]
FIG. 20 is a top view of a non-magnetic waveguide type isolator of a modified example according to the embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals.
The
カイラルアンテナ２０Ａは、カイラル性を有するナノスケール金属構造である。カイラルアンテナ２０Ａは、上面視して、４つ羽の風車形状であり、トポロジカルエッジ１３に沿って、羽の向きが光渦伝播方向と水平・垂直になるように配置される。
The
以上説明したように、本実施形態に係る非磁性の導波路型アイソレータ１（図３参照）は、内部がエネルギーギャップを持つ絶縁体であり、そのエッジがギャップレスの金属状態であるトポロジカルフォトニック構造体１２と、トポロジカルフォトニック構造体１２の表面に配置された、カイラル性を有するカイラルアンテナ２０，２０Ｒ（メタマテリアル）と、を有する。
As described above, the non-magnetic waveguide type isolator 1 (see FIG. 3) according to the present embodiment is a topological photonic structure in which the inside is an insulator having an energy gap and the edge thereof is a gapless metallic state. It has a
この構成により、各偏光に対して、吸収・放射が大きいカイラルアンテナ２０，２０Ｒをデバイス上に配置することで、いずれかの偏光・光渦を有する光を放射（損失）させる。すなわち、図３に示すように、非磁性の導波路型アイソレータ１では、入力光（Incident light）５１が、トポロジカルエッジ状態で光渦伝播する。また、非磁性の導波路型アイソレータ１への戻り光（Counter propagation）５２は、カイラルアンテナ２０で相互作用（interaction）し、Radiation of counter propagating light５３となって放射（損失）する。これにより、戻り光５２は、放射（損失）した戻り光５４となる。これにより、対応した方向の光伝播を抑えることができ、光集積デバイスは一方向性のアイソレータとして動作する。トポロジカルシリコン光回路（Topological photonic integrated circuits：T-PICs）上に集積可能な非磁性の導波路型アイソレータを実現することができる。
With this configuration, by arranging the
本実施形態に係る非磁性の導波路型アイソレータ１は、シリコン光回路上に形成された他素子とのモノリシック集積が容易であり、ガーネット結晶のような別材料系（磁性材料系）をシリコンプラットフォームへ導入する必要もない。既存技術に対する課題解決策として有望である。
The non-magnetic
本実施形態では、非磁性の導波路型アイソレータ１は、バルクがエネルギーギャップを持つ絶縁体であるフォトニック構造体１１と、トポロジカルフォトニック構造体１２と、フォトニック構造体１１とトポロジカルフォトニック構造体１２の境界において光渦伝播が可能なトポロジカルエッジ状態を発現するトポロジカルエッジ１３と、トポロジカルエッジ１３近傍に配置された２０，２０Ｒと、を有する。
In the present embodiment, the non-magnetic
この構成により、特殊な光伝播が可能なトポロジカルエッジ状態で光渦の伝送が可能な非磁性の導波路型アイソレータを実現することができる。 With this configuration, it is possible to realize a non-magnetic waveguide type isolator capable of transmitting an optical vortex in a topological edge state capable of special light propagation.
非磁性の導波路型アイソレータ１０は、トポロジカル特性の光回路への応用が可能である。光渦の伝送を用いた非磁性の導波路型アイソレータは、半導体基板（シリコン，ＩｎＰなど）上に形成することができ、半導体レーザや大容量伝送のキーコンポーネントであるマルチコアファイバとの整合性にも優れていることから光通信との親和性の向上も期待できる。
The non-magnetic
本発明は上記の実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
例えば、カイラル性を有するメタマテリアルは、トポロジカルフォトニック構造体に配置されるものであれば、どのような配置でもよい。ここで、トポロジカルフォトニック構造体の配置には、トポロジカルエッジ近傍（トポロジカルエッジ近傍は、フォトニック構造体も含む）に配置される場合も含まれる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and includes other modifications and applications as long as it does not deviate from the gist of the present invention described in the claims.
For example, the chiral metamaterial may be arranged in any arrangement as long as it is arranged in the topological photonic structure. Here, the arrangement of the topological photonic structure includes the case where the topological photonic structure is arranged in the vicinity of the topological edge (the vicinity of the topological edge also includes the photonic structure).
また、メタマテリアルの構造、配列、寸法、個数、材質は、実施形態・変形例には限定されない。メタマテリアルは、３個以上でもよいが、順方向の伝播ロスが増えることに留意する。また、メタマテリアルは、ナノスケール金属構造であることで、カイラルアンテナを作成しやすい利点がある。ただし、メタマテリアルメタルを用いた場合、interactionが大きく順方向の伝播ロスが大きくなる。メタマテリアルは、誘電体を用いて作製してもよく、誘電体を使うとinteractionを小さくできる可能性があるが、アイソレータとして使用するためには数個配置する。 Further, the structure, arrangement, dimensions, number, and material of the metamaterial are not limited to the embodiments / modifications. The number of metamaterials may be three or more, but keep in mind that the forward propagation loss increases. Further, since the metamaterial has a nanoscale metal structure, it has an advantage that it is easy to create a chiral antenna. However, when metamaterial metal is used, the interaction is large and the forward propagation loss is large. The metamaterial may be manufactured using a dielectric, and there is a possibility that the interaction can be reduced by using a dielectric, but several metamaterials are arranged for use as an isolator.
また、上記実施の形態では、非磁性の導波路型アイソレータという名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、光アイソレータ等であってもよい。 Further, in the above embodiment, the name of the non-magnetic waveguide type isolator is used, but this is for convenience of explanation, and may be an optical isolator or the like.
１ 非磁性の導波路型アイソレータ
１１ フォトニック構造体（Trivial photonic structure）
１２ トポロジカルフォトニック構造体（Topological photonic structure）
１３ トポロジカルエッジ（Topological edge）
２０，２０Ｒ，２０Ａ カイラルアンテナ（カイラル性を有するメタマテリアル）（Chiral metamaterial）
４０ トポロジカルエッジ伝送路
４１ Input用Ｓｉ系導波路
４２ Monitor用Ｓｉ系導波路
５１ 入力光（Incident light）
５２ 戻り光（Counter propagation）
５３ Radiation of counter propagating light
５４ 放射（損失）した戻り光
１１１ 第１誘電体
１１２ 第２誘電体
１２１ フォトニック構造体のセル
１２２ トポロジカルフォトニック構造体のセル
1 Non-magnetic
12 Topological photonic structure
13 Topological edge
20,20R, 20A Chiral antenna (Chiral metamaterial)
40 Topological
52 Return light (Counter propagation)
53 Radiation of counter propagating light
54 Radiated (loss) return light 111 1st dielectric 112
Claims (14)
前記トポロジカルフォトニック構造体に配置された、カイラル性を有するメタマテリアル（Chiral metamaterial）と、を有する
ことを特徴とする非磁性の導波路型アイソレータ。 A topological photonic structure, which is an insulator with an energy gap inside and whose edges are in a gapless metallic state,
A non-magnetic waveguide type isolator characterized by having a chiral metamaterial arranged in the topological photonic structure.
ことを特徴とする請求項１に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The metamaterial interacts with light having the polarized light or the optical vortex in one of the rotational directions of a specific polarized light or an optical vortex having a direction dependence in which the rotation direction is reversed depending on the transmission direction. The non-magnetic waveguide type isolator according to claim 1, wherein the light is emitted.
ことを特徴とする請求項１に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The non-magnetic waveguide type isolator according to claim 1, wherein the metamaterial has a nanoscale metal structure having chiral symmetry with respect to circularly polarized light.
ことを特徴とする請求項１に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The non-magnetic waveguide type isolator according to claim 1, wherein the metamaterial is a dielectric having chiral symmetry with respect to circularly polarized light.
ことを特徴とする請求項１に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The non-magnetic waveguide type isolator according to claim 1, wherein the metamaterial is an antenna having a structure that satisfies a resonance condition that interacts in a predetermined wavelength band including a 1.55 μm wavelength band.
ことを特徴とする請求項１に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The non-magnetic waveguide type isolator according to claim 1, wherein the metamaterial is a swastika-shaped or inverted swastika-shaped chiral antenna when viewed from the surface of the topological photonic structure.
ことを特徴とする請求項１に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The non-magnetic waveguide type isolator according to claim 1, wherein the metamaterial is arranged one or more in the topological photonic structure.
前記フォトニック構造体と前記トポロジカルフォトニック構造体の境界において光渦伝播が可能なトポロジカルエッジ状態を発現するトポロジカルエッジ（Topological edge）と、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The Trivial photonic structure, in which the bulk is an insulator with an energy gap,
The non-magnetism according to claim 1, wherein the photonic structure has a topological edge that expresses a topological edge state capable of propagating an optical vortex at the boundary between the photonic structure and the topological photonic structure. Waveguide isolator.
ことを特徴とする請求項８に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The non-magnetic waveguide type isolator according to claim 8, wherein the topological edge allows light having a specific polarized light or an optical vortex.
ことを特徴とする請求項９に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The non-magnetic waveguide type isolator according to claim 9, wherein the specific polarized light or the optical vortex has a direction dependence in which the rotation direction of the polarized light or the optical vortex is reversed depending on the transmission direction.
ことを特徴とする請求項８に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The non-magnetic waveguide type isolator according to claim 8, wherein the metamaterial is arranged in the vicinity of the topological edge.
ことを特徴とする請求項１に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The non-magnetic waveguide type isolator according to claim 1, wherein the topological photonic structure includes a dielectric having symmetry in the arranged cells.
ことを特徴とする請求項１に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The non-magnetic waveguide isolator according to claim 1, wherein the topological photonic structure comprises a structure in which dielectrics including nanoholes having C 6v symmetry are arranged in honeycomb lattice cells.
ことを特徴とする請求項１に記載の非磁性の導波路型アイソレータ。 The topological photonic structure, non-magnetic waveguide isolator of claim 1, characterized in that the topological structure represented by Z 2 topology.
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