JP7325254B2 - Isolator, isolator manufacturing method, and electromagnetic wave transmitter - Google Patents
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Description
本開示は、アイソレータ、アイソレータの製造方法、及び電磁波送信器に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to an isolator, a method of manufacturing an isolator, and an electromagnetic wave transmitter.
電磁波の伝搬方向によって透過率が異なるアイソレータが非相反位相器を含む構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。 A configuration is known in which an isolator having a different transmittance depending on the propagation direction of an electromagnetic wave includes a non-reciprocal phase shifter (see, for example, Patent Document 1).
アイソレータの機能を発現させるために磁界を印加する構成が必要とされる。磁界を印加する構成は、アイソレータの小型化の妨げになり得る。 A configuration for applying a magnetic field is required to exhibit the function of the isolator. A configuration that applies a magnetic field can hinder miniaturization of the isolator.
本開示は、アイソレータを小型化することを目的とする。 An object of the present disclosure is to miniaturize the isolator.
本開示の一実施形態に係るアイソレータは、第１コアと、第２コアと、非相反性部材と、磁界を生じさせる磁性体とを備える。前記第１コアと前記第２コアとは、第１方向に延在し、クラッドを介して前記第１方向に交差する第２方向に並んで位置する。前記非相反性部材は、前記第２コアに対して前記第２方向に並んで位置しつつ、前記第２コアの少なくとも一部に対して接触する。前記非相反性部材が位置する部分に前記磁性体によって生じている磁界のうち、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向の成分は、前記第２方向の成分より大きい。 An isolator according to an embodiment of the present disclosure includes a first core, a second core, a non-reciprocal member, and a magnetic material that produces a magnetic field. The first core and the second core extend in a first direction and are arranged side by side in a second direction crossing the first direction via the clad. The non-reciprocal member contacts at least a portion of the second core while being aligned in the second direction with respect to the second core. Of the magnetic field generated by the magnetic material at the portion where the non-reciprocal member is located, the component in the third direction orthogonal to the first direction and the second direction is larger than the component in the second direction.
本開示の一実施形態に係るアイソレータの製造方法は、第１方向に延在するコアが埋め込まれているクラッドに、前記コアから見て前記第１方向に交差する第２方向の側で前記コアの少なくとも一部が露出するように、第１トレンチを形成する第１工程を含む。前記製造方法は、前記第１トレンチに、前記コアの少なくとも一部に接触するように非相反性部材を埋め込む第２工程を含む。前記製造方法は、前記非相反性部材が位置する部分に磁界を生じさせ、前記磁界の前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向の成分が前記第２方向の成分より大きくなるように、前記クラッドに磁性体を埋め込んで着磁する第３工程を含む。 In an isolator manufacturing method according to an embodiment of the present disclosure, a clad in which a core extending in a first direction is embedded has the core on the second direction side crossing the first direction when viewed from the core. a first step of forming a first trench such that at least a portion of the is exposed. The manufacturing method includes a second step of embedding a non-reciprocal member in the first trench so as to contact at least a portion of the core. The manufacturing method generates a magnetic field in a portion where the non-reciprocal member is located, and a component of the magnetic field in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction is larger than a component in the second direction. , a third step of embedding a magnetic material in the clad and magnetizing it.
本開示の一実施形態に係る電磁波送信器は、電磁波を射出する光源と、電磁波の入力を受け、電磁波を出力するアイソレータと、電磁波を変調する変調器とを備える。前記アイソレータは、第１コアと、第２コアと、非相反性部材と、磁界を生じさせる磁性体とを備える。前記第１コアと前記第２コアとは、第１方向に延在し、クラッドを介して前記第１方向に交差する第２方向に並んで位置する。前記非相反性部材は、前記第２コアに対して前記第２方向に並んで位置しつつ、前記第２コアの少なくとも一部に対して接触する。前記非相反性部材が位置する部分に前記磁性体によって生じている磁界のうち、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向の成分は、前記第２方向の成分より大きい。 An electromagnetic wave transmitter according to an embodiment of the present disclosure includes a light source that emits electromagnetic waves, an isolator that receives an input of electromagnetic waves and outputs the electromagnetic waves, and a modulator that modulates the electromagnetic waves. The isolator comprises a first core, a second core, a non-reciprocal member, and a magnetic material that produces a magnetic field. The first core and the second core extend in a first direction and are arranged side by side in a second direction crossing the first direction via the clad. The non-reciprocal member contacts at least a portion of the second core while being aligned in the second direction with respect to the second core. Of the magnetic field generated by the magnetic material at the portion where the non-reciprocal member is located, the component in the third direction orthogonal to the first direction and the second direction is larger than the component in the second direction.
本開示の一実施形態によれば、アイソレータが小型化され得る。 According to one embodiment of the present disclosure, the isolator may be miniaturized.
（実施形態）
図１及び図２に示されるように、一実施形態に係るアイソレータ１０は、第１コア２１と、第２コア２２と、非相反性部材３１と、磁性体４０とを備える。アイソレータ１０は、第１コア２１の第１端２１１に入力される電磁波を所定値以上の透過率で第２端２１２に透過させ、第２端２１２に入力される電磁波を所定値未満の透過率で第１端２１１に透過させる。つまり、アイソレータ１０は、第１端２１１から第２端２１２に向かう電磁波の透過率が第２端２１２から第１端２１１に向かう電磁波の透過率より大きくなるように構成されている。その結果、アイソレータ１０は、一方向に電磁波を伝達できる。
(embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the
アイソレータ１０は、基板５０によって保持されていてよい。基板５０は、基材５２と、クラッド５４とを備える。基材５２は、基材面５２ａを有する。クラッド５４は、基材面５２ａにおいて基材５２と接している。基材５２は、金属等の導体、シリコン等の半導体、ガラス、又は樹脂等を含んで構成されてよい。本実施形態において、基材５２は、シリコン（Ｓｉ）であるとするが、これに限られず、他の種々の材料であってよい。
クラッド５４は、第１コア２１と、第２コア２２と、非相反性部材３１と、磁性体４０とを保持してよい。第１コア２１及び第２コア２２、並びに、クラッド５４は、誘電体を含んで構成されてよい。第１コア２１及び第２コア２２は、誘電体線路とも称される。第１コア２１及び第２コア２２、並びに、クラッド５４の材質は、第１コア２１及び第２コア２２の比誘電率がクラッド５４の比誘電率よりも大きくなるように定められる。言い換えれば、第１コア２１及び第２コア２２、並びに、クラッド５４の材質は、クラッド５４の屈折率が第１コア２１及び第２コア２２それぞれの屈折率より大きくなるように定められる。このようにすることで、第１コア２１及び第２コア２２を伝搬する電磁波は、クラッド５４との境界において全反射され得る。その結果、第１コア２１及び第２コア２２を伝搬する電磁波の損失が低減され得る。本実施形態において、第１コア２１及び第２コア２２の材質は、シリコン（Ｓｉ）であるとするが、これに限られず、他の種々の材料であってよい。クラッド５４の材質は、石英ガラス又はシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）であるとするが、これに限られず、他の種々の材料であってよい。シリコン及び石英ガラスの比誘電率はそれぞれ、約１２及び約２である。シリコンは、約１．２μｍ～約６μｍの近赤外波長を有する電磁波を低損失で伝搬させ得る。第１コア２１又は第２コア２２は、シリコンで構成される場合、光通信で使用される１．３μｍ帯又は１．５５μｍ帯の波長を有する電磁波を低損失で伝搬させ得る。
The
第１コア２１及び第２コア２２、並びに、クラッド５４の比誘電率は、空気の比誘電率よりも大きくされてよい。第１コア２１及び第２コア２２、並びに、クラッド５４の比誘電率が空気の比誘電率よりも大きくされることで、アイソレータ１０からの電磁波の漏れが抑制され得る。結果として、アイソレータ１０から外部に電磁波が放射されることによる損失が低減され得る。
The relative permittivity of the
第１コア２１と第２コア２２とはそれぞれ、Ｙ軸方向に延在している。第１コア２１及び第２コア２２が延在する方向は、第１方向とも称される。第１コア２１と第２コア２２とは、クラッド５４を介して、Ｘ軸方向に並んで位置している。第１コア２１と第２コア２２とは、クラッド５４を介して電磁的に結合している。第１コア２１と第２コア２２とが並ぶ方向は、第２方向とも称される。第１方向と第２方向とは、交差している。
The
第１コア２１は、第１端２１１と、第２端２１２とを有する。第１端２１１は、Ｙ軸の負の方向の側に位置する。第２端２１２は、Ｙ軸の正の方向の側に位置する。アイソレータ１０は、第１コア２１との間で電磁波を入出力可能に構成されている第１ポート１０１及び第２ポート１０２を更に備えてよい。第１ポート１０１及び第２ポート１０２はそれぞれ、第１コア２１の端面として構成されてよいし、外部装置と接続され、電磁波を伝搬可能なカプラとして構成されてもよい。第１ポート１０１は、第１コア２１の第１端２１１の側に位置する。第２ポート１０２は、第１コア２１の第２端２１２の側に位置する。第１ポート１０１から第１コア２１に入力された電磁波は、第２ポート１０２に向けて第１コア２１を伝搬する。第２ポート１０２から第１コア２１に入力された電磁波は、第１ポート１０１に向けて第１コア２１を伝搬する。
The
第２コア２２は、第１端２２１と、第２端２２２とを有する。第１端２２１は、Ｙ軸の負の方向の側に位置する。第２端２２２は、Ｙ軸の正の方向の側に位置する。
The
第１コア２１と第２コア２２とは、延在する方向の少なくとも一部において、互いに沿って位置してよい。第１コア２１と第２コア２２とは、延在する方向の少なくとも一部において、互いに平行となるように位置してよい。第１コア２１又は第２コア２２は、少なくとも一部において直線状の構造を有してよい。第１コア２１と第２コア２２とは、これらのような簡易な構造を有することによって容易に形成され得る。
The
第１コア２１及び第２コア２２は、導波路とも称される。並んで位置する２つの導波路は、平行導波路とも称される。上述のとおり、第１コア２１と第２コア２２とは、クラッド５４を介して電磁的に結合している。つまり、平行導波路に含まれる２つの導波路は、クラッド５４を介して電磁的に結合している。これによって、一方の導波路に入力された電磁波は、その導波路を伝搬する間に他方の導波路に移り得る。つまり、第１コア２１を伝搬する電磁波の少なくとも一部は、第２コア２２に移り得る。その結果、第２コア２２の第１端２１１及び第２端２２２から電磁波が入力されない場合でも、第２コア２２を電磁波が伝搬し得る。一方で、第２コア２２を伝搬する電磁波の少なくとも一部は、第１コア２１に移り得る。その結果、電磁的に結合している第１コア２１と第２コア２２との間で電磁波が互いに移り得る。
The
平行導波路において、一方の導波路から他方の導波路へ移る電磁波の割合を表すパラメータは、結合係数ともいう。一方の導波路から他方の導波路へ電磁波が全く移らない場合、結合係数は０であるとする。一方の導波路から他方の導波路へ全ての電磁波が移る場合、結合係数は１であるとする。結合係数は、０以上且つ１以下の値であるとする。結合係数は、各導波路の形状、各導波路間の距離、又は、導波路が互いに沿う長さ等に基づいて決定される。例えば、結合係数は、各導波路の形状が近似するほど高くなり得る。各導波路間の距離は、第１コア２１と第２コア２２との間の距離に対応してよい。
In parallel waveguides, a parameter representing the proportion of electromagnetic waves that pass from one waveguide to another is also called a coupling coefficient. The coupling coefficient is assumed to be 0 if no electromagnetic wave is transferred from one waveguide to the other. Assume that the coupling coefficient is 1 if all electromagnetic waves are transferred from one waveguide to the other. Assume that the coupling coefficient is a value of 0 or more and 1 or less. The coupling coefficient is determined based on the shape of each waveguide, the distance between each waveguide, or the length along which the waveguides are along each other. For example, the coupling coefficient can be higher as the shapes of each waveguide are more similar. The distance between each waveguide may correspond to the distance between the
電磁波は、一方の導波路を伝搬しながら他方の導波路に移る。したがって、導波路間で移る電磁波の割合は、電磁波が伝搬する距離に応じて変化する。つまり、結合係数は、電磁波が導波路の中で伝搬する距離に応じて変化する。結合係数の極大値は、各導波路の形状又は各導波路間の距離等に基づいて決定され得る。結合係数の極大値は、１以下の値であってよい。 An electromagnetic wave travels to the other waveguide while propagating in one waveguide. Therefore, the proportion of electromagnetic waves that are transferred between waveguides varies according to the distance that the electromagnetic waves propagate. That is, the coupling coefficient changes according to the distance that electromagnetic waves propagate in the waveguide. The maximum value of the coupling coefficient can be determined based on the shape of each waveguide, the distance between each waveguide, or the like. The maximum value of the coupling coefficient may be a value of 1 or less.
平行導波路において、導波路が互いに沿う区間の始点における結合係数は０である。始点から、結合係数が極大値となる位置までの長さは、結合長とも称される。導波路が互いに沿う長さが結合長に等しい場合、導波路が互いに沿う区間の終点における結合係数は、極大値であり得る。結合長は、各導波路の形状又は各導波路間の距離等に基づいて決定され得る。 In parallel waveguides, the coupling coefficient is zero at the beginning of the section where the waveguides are along each other. The length from the starting point to the position where the coupling coefficient has a maximum value is also called the coupling length. If the length along which the waveguides are along each other is equal to the coupling length, the coupling coefficient at the end of the section along which the waveguides are along each other may be at a maximum value. The coupling length can be determined based on the shape of each waveguide, the distance between each waveguide, or the like.
第１コア２１から第２コア２２に移った電磁波は、第２コア２２においても第１コア２１における伝搬方向と同じ方向に伝搬する。第２コア２２において、電磁波が第１端２２１又は第２端２２２に到達した場合、電磁波は、第１端２２１又は第２端２２２から放射されたり、第１端２２１又は第２端２２２で反射されて逆方向に伝搬したりする。
The electromagnetic wave transferred from the
非相反性部材３１は、Ｙ軸方向に延在し、第２コア２２と並んで位置している。非相反性部材３１は、第２コア２２の少なくとも一部に対して接触していてよい。非相反性部材３１は、第２コア２２に対してＸ軸の正の方向の側に位置してよい。つまり、非相反性部材３１は、第１コア２１と第２コア２２との間に位置しないように構成されてよい。これによって、第１コア２１と第２コア２２との間の電磁的な結合が強まる。
The
図２に示されるように、Ｙ軸に交差する断面において、第２コア２２と非相反性部材３１との形状は、点対称とならないように構成される。第２コア２２と非相反性部材３１との形状は、さらに線対称とならないように構成されてもよい。第２コア２２と非相反性部材３１とは、非対称コアを形成しているともいえる。
As shown in FIG. 2, in the cross section intersecting the Y axis, the shapes of the
非対称コアの断面が点対称に近いか否かを表す指標として、対称度が用いられ得る。対称度は、非対称コアの断面形状と、所定点を中心としてその断面形状を１８０度回転させて得られる断面形状との間で、一致する部分が含まれる割合によって表されてよい。対称度が高い断面形状は、点対称に近いといえる。非対称コアは、その断面形状の対称度が低くなるように構成されてよい。 The degree of symmetry can be used as an indicator of whether the cross section of the asymmetric core is close to point symmetry. The degree of symmetry may be expressed by the proportion of matching portions between the cross-sectional shape of the asymmetric core and the cross-sectional shape obtained by rotating the cross-sectional shape by 180 degrees around a predetermined point. A cross-sectional shape with a high degree of symmetry can be said to be close to point symmetry. An asymmetric core may be configured such that its cross-sectional shape is less symmetrical.
非対称コアの断面において、第２コア２２の面積は、非相反性部材３１の面積よりも大きく構成されてよい。このようにすることで、非対称コアを伝搬する電磁波のうち、第２コア２２を伝搬する電磁波の割合が増加する。結果として、非対称コアにおける電磁波の損失が低減され得る。
In the cross section of the asymmetric core, the area of the
非対称コアの断面は、非対称コアの中で伝搬する電磁波の強度が最大となる部分に第２コア２２が位置するように構成されてよい。このようにすることで、電磁波の強度が高い部分が第２コア２２の中で伝搬し得る。結果として、非対称コアにおける電磁波の損失が低減され得る。
The cross-section of the asymmetric core may be configured such that the
第１コア２１及び非対称コアは、シングルモードでの導波条件を満たしてよい。第１コア２１及び非対称コアがシングルモードでの導波条件を満たす場合、第１コア２１及び非対称コアを伝搬する信号の波形が崩れにくくなる。シングルモードでの導波条件を満たす第１コア２１及び非対称コアを組み合わせたアイソレータ１０は、光通信に適したものとなり得る。
The
第１コア２１又は第２コア２２の比誘電率は、Ｘ軸方向又はＺ軸方向に沿って一様に分布してよいし、Ｘ軸方向又はＺ軸方向に沿って変化するように分布してもよい。例えば、第１コア２１の比誘電率は、Ｘ軸方向の中央部で最も大きくなり、クラッド５４に近づくにつれて小さくなるように分布してよい。この場合、第１コア２１は、グレーデッド・インデックス型光ファイバと同様の原理で電磁波を伝搬させ得る。
The dielectric constant of the
第１ポート１０１を介して第１コア２１の第１端２１１から入力された電磁波は、第２端２１２に向けて伝搬する。つまり、電磁波は第１コア２１をＹ軸の正の方向に伝搬する。第１端２１１から第２端２１２に向かう方向は、Ｓ１２方向とも称される。第１コア２１を伝搬する電磁波は、第１コア２１をＳ１２方向に伝搬した距離に基づく結合係数に応じた割合で、第２コア２２に移る。電磁波が第１コア２１をＳ１２方向に伝搬する場合の結合係数は、第１結合係数ともいう。
An electromagnetic wave input from the
第２ポート１０２を介して第１コア２１の第２端２１２から入力された電磁波は、第１端２１１に向けて伝搬する。つまり、電磁波は第１コア２１をＹ軸の負の方向に伝搬する。第２端２１２から第１端２１１に向かう方向は、Ｓ２１方向とも称される。第１コア２１を伝搬する電磁波は、第１コア２１をＳ２１方向に伝搬した距離に基づく結合係数に応じた割合で、第２コア２２に移る。電磁波が第１コア２１をＳ２１方向に伝搬する場合の結合係数は、第２結合係数ともいう。
An electromagnetic wave input from the
第２コア２２を含む非対称コアは、電磁波がＳ１２方向に伝搬する場合と、電磁波がＳ２１方向に伝搬する場合とで、異なる伝搬特性を有する。非対称コアの伝搬特性が電磁波の伝搬方向に基づいて異なる場合、第１結合係数と第２結合係数とは互いに異なる。つまり、非相反性部材３１は、第１結合係数と第２結合係数とを異ならせる。
The asymmetric core including the
非相反性部材３１は、電磁波がＳ１２方向に伝搬する場合とＳ２１方向に伝搬する場合とにおいて、それぞれ異なる伝搬特性を有するような材料で構成されてよい。電磁波の伝搬方向によって異なる伝搬特性を有する材料は、非相反性材料ともいう。非相反性部材３１は、非相反性材料として、例えば、磁性ガーネット、フェライト、鉄、コバルト等の磁性体を含んで構成されてよい。非相反性部材３１の比誘電率は、式（１）のようにテンソルで表され得る。
非相反性部材３１は、非相反性材料を所定の濃度で含んでよい。所定の濃度は、Ｙ軸に交差する断面の中で変化してよい。所定の濃度は、アイソレータ１０に入力される電磁波の偏光方向に沿って見た少なくとも一部において変化してよい。
The
図２に示されるように、非相反性部材３１は、第２コア２２に対して、Ｘ軸の正の方向の側に偏って位置してよい。非相反性部材３１は、複素比誘電率テンソルで表される比誘電率を有する。第２コア２２と非相反性部材３１とを含む非対称コアを、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波の位相と、Ｓ２１方向に伝搬する電磁波の位相との差は、位相差とも称される。非対称コアの対称度が低いほど、位相差が大きくなる。位相差が大きいほど、非対称コアにおける電磁波の伝搬特性の非相反性が大きくなる。
As shown in FIG. 2 , the
非相反性部材３１は、所定方向の磁界が印加される場合に非相反性を発現し得る。所定方向は、非対称コアの断面形状、又は、対称度に基づいて決定されてよい。アイソレータ１０は、磁性体４０が発生する磁界Ｈを非相反性部材３１に印加することによって、非対称コアに非相反性を発現させる。磁性体４０は、鉄、コバルト、又はニッケル等の強磁性体であってよい。磁性体４０は、強磁性体に着磁することによって構成されてよい。磁性体４０は、例えば、フェライト磁石又はネオジム磁石等の永久磁石であってもよい。
The
図３を参照して、非相反性を有する導波路と非相反性を有しない導波路との間の位相差が説明される。第１コア２１は、非相反性を有しない導波路に対応する。第２コア２２と非相反性部材３１とを含む非対称コアは、非相反性を有する導波路に対応する。第１コア２１と非対称コアとにおいて、電磁波は、波数ベクトルｋとして表されるように、Ｙ軸の正の方向に対応するＳ１２方向に伝搬すると仮定する。電磁波は、電界ベクトルＥとして表されるように、Ｘ軸に沿う電界成分を有すると仮定する。非対称コアにおいて、非相反性部材３１は、第２コア２２に対して、Ｘ軸の正の方向の側に位置すると仮定する。
With reference to FIG. 3, the phase difference between waveguides with non-reciprocity and waveguides without non-reciprocity is illustrated. The
非相反性部材３１に、波数ベクトルｋ及び電界ベクトルＥに交差する磁界Ｈ１又はＨ２が磁界Ｈとして印加されることによって、非対称コアは、非相反性を発現する。磁界Ｈは、磁性体４０によって生じている。非対称コアが非相反性を発現する場合、非対称コアを伝搬する電磁波の位相は、第１コア２１をＳ１２方向に伝搬する電磁波の位相に対して進んだり遅れたりする。非対称コアが発現する非相反性の大きさは、伝搬する電磁波の位相の進み又は遅れの大きさに対応する。伝搬する電磁波の位相の進み又は遅れの大きさは、磁界のうち、波数ベクトルｋ及び電界ベクトルＥに直交する方向の成分の大きさに基づいて定まる。波数ベクトルｋ及び電界ベクトルＥに直交する方向は、第３方向とも称される。
A magnetic field H1 or H2 that intersects the wave vector k and the electric field vector E is applied to the
非相反性部材３１が位置する部分に印加される磁界Ｈは、第３方向の成分と、それ以外の成分とを含む。アイソレータ１０における磁性体４０の位置は、第３方向の成分がそれ以外の成分より大きくなるように定められる。このようにすることで、非対称コアが非相反性を発現しやすくなる。
The magnetic field H applied to the portion where the
伝搬する電磁波の位相が進むか遅れるかは、非相反性部材３１に印加される磁界Ｈの向きによって定まる。例えば、非相反性部材３１にＺ軸の負の方向の磁界Ｈ１が印加される場合に非対称コアを伝搬する電磁波の位相が進むと仮定する。上記仮定において、磁界Ｈの向きがＺ軸の正の方向の磁界Ｈ２に変更される場合に非対称コアを伝搬する電磁波の位相は遅れる。
Whether the phase of the propagating electromagnetic wave leads or lags depends on the direction of the magnetic field H applied to the
伝搬する電磁波の位相が進むか遅れるかは、電界ベクトルＥの方向が水平である場合に、波数ベクトルｋの向きに対して非相反性部材３１が第２コア２２より右側に位置するか左側に位置するかによって定まる。例えば、図３に示されるように、電磁波がＹ軸の正の方向に対応するＳ１２方向に伝搬し、非相反性部材３１が第２コア２２よりも電磁波の伝搬方向に向かって右側に位置し、且つ、非相反性部材３１に磁界Ｈ１が印加される場合に、電磁波の位相が進むと仮定する。上記仮定において、非相反性部材３１が第２コア２２より左側に位置するように変更される場合、非対称コアをＳ１２方向に伝搬する電磁波の位相は遅れる。図３の構成例において、電磁波が逆にＳ２１方向に進む場合、非相反性部材３１は、電磁波の伝搬方向に向かって左側に位置する。したがって、電磁波の位相は、電磁波がＳ１２方向に伝搬する場合に進むとすれば、電磁波がＳ２１方向に伝搬する場合に遅れる。逆に、電磁波の位相は、電磁波がＳ１２方向に伝搬する場合に遅れるとすれば、電磁波がＳ２１方向に伝搬する場合に進む。これによって、非対称コアにおいて非相反性が発現する。
Whether the phase of the propagating electromagnetic wave leads or lags depends on whether the
平行導波路の一方の導波路において非相反性が発現する場合、第１結合係数が極大値となる位置の周期と、第２結合係数が極大値となる位置の周期とが異なり得る。つまり、アイソレータ１０において、第１コア２１の第１端２１１の側を始点とした結合長と、第１コア２１の第２端２１２の側を始点とした結合長とが異なり得る。電磁波の伝搬方向に応じて結合長が異なることによって、平行導波路の延在方向に沿った位置に応じて第１結合係数と第２結合係数との差が変化する。
When non-reciprocity occurs in one waveguide of the parallel waveguides, the period at which the first coupling coefficient has a maximum value and the period at which the second coupling coefficient has a maximum value may differ. That is, in the
第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点における第１結合係数が大きいほど、第１コア２１に入力されてＳ１２方向に伝搬する電磁波のうち、第２コア２２に移り第２コア２２の第２端２２２に到達する電磁波の割合が大きくなる。逆に、第１コア２１に入力されてＳ１２方向に伝搬する電磁波のうち、第１コア２１の第２端２１２に到達し第２ポート１０２から出力される電磁波の割合が小さくなる。つまり、第１ポート１０１に入力される電磁波の強度に対する、第２ポート１０２から出力される電磁波の強度の比が小さくなる。第１ポート１０１に入力される電磁波の強度に対する、第２ポート１０２から出力される電磁波の強度の比は、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する透過率とも称される。Ｓ１２方向に伝搬する電磁波から見た、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点は、その範囲の第２端２１２側の端に対応する。
The larger the first coupling coefficient at the end point of the range in which the
第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点における第１結合係数が大きい場合、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する透過率が低くなり得る。一方で、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点における第１結合係数が小さい場合、第２コア２２に移る電磁波の割合が小さくなるので、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する透過率が高くなり得る。
When the first coupling coefficient at the end point of the range in which the
第２ポート１０２から第１コア２１に入力されＳ２１方向に伝搬する電磁波は、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波がアイソレータ１０から受ける作用と同一の作用を受け得る。その作用によって、Ｓ２１方向に伝搬する電磁波の一部は、第２コア２２の第１端２２１に到達する。第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点における第２結合係数が大きいほど、Ｓ２１方向に伝搬する電磁波に対する透過率が低くなる。Ｓ２１方向に伝搬する電磁波から見た、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点は、その範囲の第１端２１１側の端に対応する。
The electromagnetic wave that is input from the
第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点において第１結合係数と第２結合係数とが異なることによって、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する透過率と、Ｓ２１方向に伝搬する電磁波に対する透過率とが異なり得る。つまり、アイソレータ１０は、第１結合係数と第２結合係数とを異ならせることによって、一方向に電磁波を伝搬させやすくし、逆方向に電磁波を伝搬させにくくするように機能する。第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点において第２結合係数が第１結合係数よりも大きい場合、アイソレータ１０は、Ｓ１２方向に電磁波を伝搬させやすくし、Ｓ２１方向に電磁波を伝搬させにくくするように機能し得る。第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合している範囲の終点において第１結合係数及び第２結合係数がそれぞれ略０及び略１とされる場合、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する透過率と、Ｓ２１方向に伝搬する電磁波に対する透過率との差が大きくされ得る。結果として、アイソレータ１０の機能が向上され得る。
The difference between the first coupling coefficient and the second coupling coefficient at the end point of the range in which the
アイソレータ１０において、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数と第２結合係数との差が大きいほど、電磁波の伝搬方向に応じた透過率の差が大きくなる。例えば、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数と第２結合係数との差が極大値となるように第１コア２１及び非対称コアの長さが定められてよい。このようにすることで、アイソレータ１０における電磁波の伝搬方向に応じた透過率の差が極大となり得る。非対称コアの非相反性の大きさが調整されることによって、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数と第２結合係数との差の大きさが調整されてもよい。
In the
平行導波路の一方の導波路が非相反性を有する場合、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する平行導波路の結合長は、Ｓ２１方向に伝搬する電磁波に対する平行導波路の結合長と異なり得る。アイソレータ１０においてＳ１２方向に伝搬する電磁波に対する結合長は、Ｌ1と表されるとする。アイソレータ１０においてＳ２１方向に伝搬する電磁波に対する結合長は、Ｌ2と表されるとする。アイソレータ１０は、Ｌ1とＬ2とが異なるように構成されてよい。
If one of the parallel waveguides has nonreciprocity, the coupling length of the parallel waveguides for electromagnetic waves propagating in the S12 direction can be different from the coupling length of the parallel waveguides for electromagnetic waves propagating in the S21 direction. Suppose that the coupling length for the electromagnetic wave propagating in the S12 direction in the
平行導波路において２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さが結合長に等しい場合、結合係数が極大値となり得る。２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さがＬ1である場合、２つの導波路が電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数が極大値となり得る。２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さが結合長の２倍に等しい場合、結合係数が極小値となり得る。２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さが２Ｌ1である場合、２つの導波路が電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数が極小値となり得る。 If the length of the range in which two waveguides are electromagnetically coupled in parallel waveguides is equal to the coupling length, the coupling coefficient can reach a maximum value. When the length of the range in which the two waveguides are electromagnetically coupled is L1 , the first coupling coefficient at the end point of the range in which the two waveguides are electromagnetically coupled can be the maximum value. If the length of the area where two waveguides are electromagnetically coupled is equal to twice the coupling length, the coupling coefficient can be a local minimum. When the length of the range in which the two waveguides are electromagnetically coupled is 2L 1 , the first coupling coefficient at the end point of the range in which the two waveguides are electromagnetically coupled can be a minimum value.
２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さがＬ1の奇数倍である場合、２つの導波路が電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数が極大値となり得る。２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さがＬ1の偶数倍である場合、２つの導波路が電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数が極小値となり得る。２つの導波路が電磁的に結合する範囲の長さがＬ2の奇数倍である場合、及び、Ｌ2の偶数倍である場合それぞれで、２つの導波路が電磁的に結合する範囲の終点における第２結合係数が極大値及び極小値となり得る。Ｌ1及びＬ2は、平行導波路における最短の結合長となり得る長さであり、単位結合長とも称される。つまり、結合長は、単位結合長の奇数倍であってよい。 If the length of the range in which the two waveguides are electromagnetically coupled is an odd multiple of L 1 , the first coupling coefficient at the end point of the range in which the two waveguides are electromagnetically coupled can have a maximum value. If the length of the range in which the two waveguides are electromagnetically coupled is an even multiple of L 1 , the first coupling coefficient at the end point of the range in which the two waveguides are electromagnetically coupled can be a minimum value. When the length of the range where the two waveguides are electromagnetically coupled is an odd multiple of L2 and when it is an even multiple of L2 , the end point of the range where the two waveguides are electromagnetically coupled A second coupling coefficient at can be a local maximum and a local minimum. L 1 and L 2 are lengths that can be the shortest coupling lengths in parallel waveguides, and are also called unit coupling lengths. That is, the bond length may be an odd multiple of the unit bond length.
第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の長さが調整されることによって、第１結合係数及び第２結合係数が調整され得る。第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の長さは、Ｓ２１方向に伝搬する電磁波に対する単位結合長の奇数倍と略同一であってよい。このようにすることで、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点における第２結合係数が大きくされ得る。第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の長さは、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波に対する単位結合長の偶数倍と略同一であってよい。このようにすることで、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数が小さくされ得る。このようにすることで、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点において、第２結合係数が第１結合係数より大きくされ得る。
The first coupling coefficient and the second coupling coefficient can be adjusted by adjusting the length of the range in which the
平行導波路における電磁波の伝搬モードは、偶モードと奇モードとを含み得る。偶モードは、平行導波路を構成する各導波路において、伝搬する電磁波の電場が同じ方向を向くモードである。奇モードは、平行導波路を構成する各導波路において、伝搬する電磁波の電場が反対の方向を向くモードである。電磁波は、平行導波路の実効屈折率に基づいて、平行導波路を伝搬し得る。平行導波路の実効屈折率は、平行導波路を構成する各導波路の形状、導波路を構成する材料の比誘電率、又は、電磁波の伝搬モード等に基づいて決定され得る。電磁波が偶モードで伝搬する場合の平行導波路の実効屈折率は、偶モード屈折率ともいう。電磁波が奇モードで伝搬する場合の平行導波路の実効屈折率は、奇モード屈折率ともいう。偶モード屈折率及び奇モード屈折率はそれぞれ、ｎeven及びｎoddと表されるものとする。平行導波路における結合長は、以下の式（２）で表され得る。
アイソレータ１０の一方のポートに入力される電磁波のうち、他方のポートから出力されない電磁波の量は、減衰量ともいう。電磁波の減衰量が大きい場合、その電磁波の透過率は低いといえる。アイソレータ１０におけるＳ１２方向及びＳ２１方向に伝搬する電磁波の減衰量は、有限要素法等を用いたシミュレーションによって算出され得る。アイソレータ１０は、所定の周波数を有する電磁波について、Ｓ１２方向に伝搬する電磁波の減衰量とＳ２１方向に伝搬する電磁波の伝搬量とを異ならせるように機能し得る。アイソレータ１０が電磁波の伝搬方向ごとに減衰量を異ならせるように機能し得る所定の周波数帯は、アイソレータ１０の動作周波数とも称される。アイソレータ１０の動作周波数は、アイソレータ１０の構成に基づいて、任意に決定され得る。つまり、任意の動作周波数において、第１コア２１と非対称コアとが電磁的に結合する範囲の終点における第１結合係数は、第２結合係数よりも大きくされ得る。
Of the electromagnetic waves that are input to one port of the
アイソレータ１０は、第２コア２２の第１端２２１及び第２端２２２に、電磁波を放射するアンテナをさらに備えてよい。アンテナは、第１端２２１及び第２端２２２に到達した電磁波を効率よく放射し得る。アンテナによって、第１端２２１及び第２端２２２で電磁波が反射しにくくなる。結果として、アイソレータ１０の機能が向上され得る。
The
第２コア２２は、第１端２２１及び第２端２２２に切断面を有してよい。切断面は、アンテナとして機能してよい。切断面は、その法線ベクトルの向きがＹ軸に対して傾きを有するように構成されてよい。言い換えれば、切断面の法線ベクトルは、第２コア２２における電磁波の伝搬方向に交差してよい。切断面の法線ベクトルの向きとＹ軸との間の角度は、９０度に近づけられてよい。切断面の法線ベクトルの向きとＹ軸との間の角度が９０度に近い場合、第２コア２２は、第１端２２１及び第２端２２２において、その厚みが緩やかに減少するテーパ形状を有するように構成される。結果として、第１端２２１及び第２端２２２における電磁波の反射率が低減され得る。
The
アイソレータ１０は、第２コア２２の第１端２２１及び第２端２２２の外側に電磁波吸収部材をさらに備えてよい。電磁波吸収部材は、第１端２２１及び第２端２２２から放射される電磁波を吸収する。このようにすることで、アイソレータ１０から放射される電磁波がアイソレータ１０の周辺に位置する他の回路に影響を及ぼしにくくなる。
The
図１及び図２に例示されるアイソレータ１０において、磁性体４０は、第１コア２１から見て第２コア２２より遠くに位置する。磁性体４０の磁化方向は、Ｚ軸に沿っている。この配置によって、非相反性部材３１に波数ベクトルｋ及び電界ベクトルＥに交差する磁界Ｈが印加される。磁性体４０の位置は、磁界Ｈの第３方向の成分がそれ以外の成分より大きくなるように定められる。
In the
アイソレータ１０は、図１及び図２に例示される構成に限られず、種々の形態で構成されてよい。例えば、図４に示されるように、磁性体４０は、アイソレータ１０を第３方向から平面視した場合に、非相反性部材３１と重なって位置してよい。磁性体４０の磁化方向は、第３方向に沿っている。このようにすることでも、磁界Ｈの第３方向の成分がそれ以外の成分より大きくなり得る。
The
図５に示されるように、磁性体４０は、非相反性部材３１よりもＺ軸の正の方向の側に位置する第１磁性体と、Ｚ軸の負の方向の側に位置する第２磁性体とを含んでよい。第１磁性体は、第３方向に沿って、非相反性部材３１の一方の側に位置する。第２磁性体は、第３方向に沿って、非相反性部材３１の、第１磁性体が位置する側の反対側に位置する。第１磁性体と第２磁性体の磁化方向は、第３方向に沿い、同じ方向を向いている。このようにすることでも、磁界Ｈの第３方向の成分がそれ以外の成分より大きくなり得る。磁性体４０が非相反性部材３１を挟んで位置することによって、非相反性部材３１に印加される磁界Ｈは、アイソレータ１０の周囲の磁界による影響を受けにくくなる。
As shown in FIG. 5, the
図４及び図５に例示される構成において、磁性体４０と非相反性部材３１との間にクラッド５４が位置している。磁性体４０は、非相反性部材３１に接していてよい。このようにすることで、非相反性部材３１に印加される磁界Ｈが大きくされ得る。
In the configuration illustrated in FIGS. 4 and 5, clad 54 is positioned between
（アイソレータ１０を含む他の実施形態）
図６及び図７に示されるように、一実施形態に係るアイソレータ１０において、第２コア２２は、円環形状を有し、光学的に断絶なく繋がっていてよい。つまり、第２コア２２が端部を有しないように構成されてよい。このように構成された第２コア２２を含む非対称コアは、第２コア２２が端部を有する構成と比較して、より大きい非相反性を発現し得る。また、第１コア２１と第２コア２２とが電磁的に結合する範囲が短くされ得る。その結果、アイソレータ１０の小型化が実現され得る。
(Another Embodiment Including Isolator 10)
As shown in FIGS. 6 and 7, in the
図８及び図９に示されるように、一実施形態に係るアイソレータ１０は、アレイアンテナ６０に接続されてよい。アレイアンテナ６０は、複数のアンテナ素子を有し、各アンテナ素子が放射する電波の位相を制御することによって電波の指向性を制御できる。各アンテナ素子と第１ポート１０１との間を接続し電磁波を伝搬する導波路は、第１コア２１を含む。各アンテナ素子に接続する導波路の少なくとも一部は、第１コア２１と非相反性部材３１とを含む非対称コアとして構成される。このようにすることで、アイソレータ１０は、非対称コアに非相反性を発現させることによって、各アンテナ素子に伝搬する電磁波の位相を進ませたり遅らせたりし得る。その結果、アレイアンテナ６０は、簡易な構成で位相を制御でき、小型化され得る。
The
（アイソレータ１０の製造方法）
図１及び図２に例示されているアイソレータ１０は、図１０Ａから図１０Ｋまでに例示される断面図に沿ったプロセスフローによって製造されてよい。
(Manufacturing method of isolator 10)
The
図１０Ａに示されるように、基板５０は、基材面５２ａを有する基材５２と、基材面５２ａの上に位置するクラッド５４とを備える。
As shown in FIG. 10A, the
図１０Ｂに示されるように、クラッド５４に、トレンチ７１が形成される。トレンチ７１は、側壁７１Ｓによって区画される溝又は穴に対応する。トレンチ７１は、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングで形成されてよい。
A
図１０Ｃに示されるように、トレンチ７１の内部に第１コア２１と第２コア２２とが成膜される。第１コア２１及び第２コア２２は、同じ材料で構成される場合、同時にトレンチ７１内に成膜されてよい。第１コア２１及び第２コア２２は、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。
As shown in FIG. 10C, the
図１０Ｄに示されるように、第１コア２１と第２コア２２とが成膜されたトレンチ７１がクラッド５４によって埋められる。その結果、第１コア２１と第２コア２２とが基板５０に埋め込まれる。クラッド５４は、プラズマＣＶＤ又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。クラッド５４を成膜した後の基板５０の表面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等のプロセスによって平坦化されてよい。
As shown in FIG. 10D , the
図１０Ｅに示されるように、第２コア２２に隣接する位置にトレンチ７２が形成される。トレンチ７２は、側壁７２Ｓによって区画される溝又は穴に対応する。トレンチ７２は、例えばＲＩＥ等のドライエッチングで形成されてよい。トレンチ７２のドライエッチングは、第２コア２２が側壁７２Ｓで覆われ、露出しないように実行されてよい。このようにすることで、ドライエッチングプロセスが第２コア２２にダメージを与えにくくなる。第２コア２２を覆う側壁７２Ｓは、フッ酸エッチング等のウェットエッチングプロセスによってエッチングされてよい。このようにすることで、第２コア２２は、トレンチ７２の形成によって露出しても、ダメージを受けにくくなる。
A
図１０Ｆに示されるように、トレンチ７２の内部に非相反性部材３１が成膜される。非相反性部材３１は、プラズマＣＶＤ又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。内部に非相反性部材３１が成膜されるトレンチ７２は、第１トレンチとも称される。
A
図１０Ｇに示されるように、非相反性部材３１が成膜されたトレンチ７２がクラッド５４によって埋められる。その結果、非相反性部材３１が基板５０に埋め込まれる。クラッド５４は、プラズマＣＶＤ又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。クラッド５４を成膜した後の基板５０の表面は、ＣＭＰ等のプロセスによって平坦化されてよい。
As shown in FIG. 10G, the
図１０Ｈに示されるように、トレンチ７３が形成される。トレンチ７３は、側壁７３Ｓによって区画される溝又は穴に対応する。トレンチ７３は、例えばＲＩＥ等のドライエッチングで形成されてよい。トレンチ７３が形成される位置及びトレンチ７３の深さは、磁性体４０の位置に基づいて定まる。磁性体４０の位置は、上述のとおり、非相反性部材３１が位置する部分に印加される磁界Ｈの、第３方向の成分がそれ以外の成分より大きくなるように定められる。
A
図１０Ｉに示されるように、トレンチ７３の内部に磁性体４０が成膜される。磁性体４０は、プラズマＣＶＤ又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。内部に磁性体４０が成膜されるトレンチ７３は、第２トレンチとも称される。
As shown in FIG. 10I, the
図１０Ｊに示されるように、磁性体４０が成膜されたトレンチ７３がクラッド５４によって埋められる。その結果、磁性体４０が基板５０に埋め込まれる。クラッド５４は、プラズマＣＶＤ又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。クラッド５４を成膜した後の基板５０の表面は、ＣＭＰ等のプロセスによって平坦化されてよい。
As shown in FIG. 10J, the
図１０Ｋに示されるように、磁性体４０が着磁される。着磁は、基板５０に対して磁界を印加することによって行われてよい。磁性体４０の磁化方向、及び、磁化の強さを制御することによって、アイソレータ１０において非対称コアに発現させる非相反性の大きさが制御される。
As shown in FIG. 10K, the
以上、図１０Ａから図１０Ｋまでを参照して説明してきたプロセスフローによって、図１及び図２に例示されているアイソレータ１０が製造され得る。
The
図５に例示されているアイソレータ１０は、図１１Ａから図１１Ｄまでに例示される断面図に沿ったプロセスフローによって製造されてよい。
The
上述の図１０Ｄまでで形成した基板５０に、図１１Ａに示されるように、トレンチ７４が形成される。トレンチ７４は、側壁７４Ｓによって区画される溝又は穴に対応する。トレンチ７４は、例えばＲＩＥ等のドライエッチングで形成されてよい。トレンチ７４のドライエッチングは、第２コア２２が側壁７４Ｓで覆われ、露出しないように実行されてよい。このようにすることで、ドライエッチングプロセスが第２コア２２にダメージを与えにくくなる。第２コア２２を覆う側壁７４Ｓは、フッ酸エッチング等のウェットエッチングプロセスによってエッチングされてよい。このようにすることで、第２コア２２は、トレンチ７４の形成によって露出しても、ダメージを受けにくくなる。トレンチ７４が形成される位置及びトレンチ７４の深さは、磁性体４０の位置に基づいて定まる。磁性体４０の位置は、上述のとおり、非相反性部材３１が位置する部分に印加される磁界Ｈの、第３方向の成分がそれ以外の成分より大きくなるように定められる。
In the
図１１Ｂに示されるように、トレンチ７４の内部に磁性体４０と非相反性部材３１とが成膜される。磁性体４０及び非相反性部材３１は、プラズマＣＶＤ又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。磁性体４０は、第１磁性体と第２磁性体と含んでよい。トレンチ７４の内部に、第１磁性体、非相反性部材３１、及び第２磁性体が順に成膜されてよい。
As shown in FIG. 11B, the
図１１Ｃに示されるように、磁性体４０及び非相反性部材３１が成膜されたトレンチ７４がクラッド５４によって埋められる。その結果、磁性体４０及び非相反性部材３１が基板５０に埋め込まれる。クラッド５４は、プラズマＣＶＤ又はスパッタ等のプロセスによって成膜されてよい。クラッド５４を成膜した後の基板５０の表面は、ＣＭＰ等のプロセスによって平坦化されてよい。
As shown in FIG. 11C, the
図１１Ｄに示されるように、磁性体４０が着磁される。着磁は、基板５０に対して磁界を印加することによって行われてよい。磁性体４０の磁化方向、及び、磁化の強さを制御することによって、アイソレータ１０において非対称コアに発現させる非相反性の大きさが制御される。
As shown in FIG. 11D, the
以上、図１１Ａから図１１Ｄまでを参照して説明してきたプロセスフローによって、図５に例示されているアイソレータ１０が製造され得る。
The
（電磁波送信器１００の実施形態）
アイソレータ１０は、電磁波を送信する構成と組み合わされて使用されてよい。図１２に示されるように、電磁波送信器１００は、アイソレータ１０と、光源１１０とを備える。電磁波送信器１００は、光源１１０からアイソレータ１０に電磁波を入力し、アイソレータ１０から受信器１４０に向けて電磁波を出力する。アイソレータ１０は、光源１１０から受信器１４０に向けて伝搬する電磁波の透過率が受信器１４０から光源１１０に向けて伝搬する電磁波の透過率より大きくなるように構成される。このようにすることで、光源１１０に向けて電磁波が入射しにくくなる。その結果、光源１１０が保護され得る。
(Embodiment of electromagnetic wave transmitter 100)
The
光源１１０は、例えば、ＬＤ（Laser Diode）又はＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）等の半導体レーザであってよい。光源１１０は、可視光に限られず種々の波長の電磁波を射出するデバイスを含んでよい。光源１１０は、基板５０の上にアイソレータ１０とともに形成されてよい。光源１１０は、偏光方向がＸ軸方向となるような直線偏光の電磁波をアイソレータ１０に入力してよい。
The
電磁波送信器１００は、変調器１２０と信号入力部１３０とをさらに備えてよい。変調器１２０は、電磁波の強度を変化させることによって変調する。変調器１２０は、光源１１０とアイソレータ１０との間ではなく、アイソレータ１０と受信器１４０との間に位置してもよい。変調器１２０は、例えば、電磁波をパルス変調してもよい。信号入力部１３０は、外部装置等からの信号の入力を受け付ける。信号入力部１３０は、例えばＤ／Ａコンバータを含んでよい。信号入力部１３０は、変調器１２０に信号を出力する。変調器１２０は、信号入力部１３０で取得した信号に基づいて、電磁波を変調する。
The
光源１１０は、変調器１２０及び信号入力部１３０を含んで構成されてもよい。この場合、光源１１０は、変調した電磁波を出力し、アイソレータ１０に入力してもよい。
図１３に示されるように、電磁波送信器１００は、基板５０の上に実装されてよい。光源１１０は、変調器１２０を介して、第１コア２１のＹ軸の負の方向の側の端部に接続するように実装されてよい。この場合、変調器１２０は、第１コア２１のＹ軸の負の方向の側の端部に接続するように実装される。光源１１０は、変調器１２０を介さずに、第１コア２１のＹ軸の負の方向の側の端部に接続するように実装されてよい。受信器１４０は、変調器１２０を介さずに、第１コア２１のＹ軸の正の方向の側の端部に接続するように実装されてよい。受信器１４０は、変調器１２０を介して、第１コア２１のＹ軸の正の方向の側の端部に接続するように実装されてよい。この場合、変調器１２０は、第１コア２１のＹ軸の正の方向の側の端部に接続するように実装される。信号入力部１３０は、電気配線８０によって変調器１２０に接続されてよい。電気配線８０は、第３方向から基板５０を平面視した場合に、磁性体４０と重ならないように位置してよい。このようにすることで、電気配線８０が伝送する電気信号は、磁性体４０による磁界Ｈの影響を受けにくくなる。また、電気配線８０で伝送される電気信号によって生じる磁界が、磁性体４０が生じる磁界Ｈに影響を及ぼしにくくなる。
As shown in FIG. 13,
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態について装置を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 Although the embodiments of the present disclosure have been described with reference to the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various variations or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included within the scope of this disclosure. For example, functions included in each component or each step can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and multiple components or steps can be combined into one or divided. is. Although the embodiments of the present disclosure have been described with a focus on the apparatus, the embodiments of the present disclosure may also be implemented as a method including steps performed by each component of the apparatus. Embodiments according to the present disclosure can also be implemented as a method, a program, or a storage medium recording a program executed by a processor provided in an apparatus. It should be understood that these are also included within the scope of the present disclosure.
本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１トレンチは、第２トレンチと識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。 Descriptions such as “first” and “second” in the present disclosure are identifiers for distinguishing the configurations. Configurations that are differentiated in descriptions such as "first" and "second" in this disclosure may interchange the numbers in that configuration. For example, the first trench can be interchanged with the second trench and the identifiers "first" and "second." The exchange of identifiers is done simultaneously. The configurations are still distinct after the exchange of identifiers. Identifiers may be deleted. Configurations from which identifiers have been deleted are distinguished by codes. The description of identifiers such as “first” and “second” in this disclosure should not be used as a basis for interpreting the order of the configuration or the existence of lower numbered identifiers.
本開示において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって構成される直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。 In the present disclosure, the X-axis, Y-axis, and Z-axis are provided for convenience of explanation and may be interchanged with each other. Configurations according to the present disclosure have been described using a Cartesian coordinate system formed by X, Y, and Z axes. The positional relationship of each configuration according to the present disclosure is not limited to an orthogonal relationship.
１０ アイソレータ（１０１：第１ポート、１０２：第２ポート）
２１ 第１コア（２１１：第１端、２１２：第２端）
２２ 第２コア（２２１：第１端、２２２：第２端）
３１ 非相反性部材
４０ 磁性体
５０ 基板
５２ 基材
５２ａ 基材面
５４ クラッド
６０ アレイアンテナ
７１～７４ トレンチ（７１Ｓ～７４Ｓ：側壁）
８０ 電気配線
１００ 電磁波送信器
１１０ 光源
１２０ 変調器
１３０ 信号入力部
１４０ 受信器
10 isolator (101: first port, 102: second port)
21 first core (211: first end, 212: second end)
22 second core (221: first end, 222: second end)
31
80
Claims (10)
前記第１コアと前記第２コアと前記非相反性部材と前記磁性体とは、前記クラッドに埋め込まれた状態で前記クラッドによって保持され、
前記第１コアと前記第２コアとは、第１方向に延在し、前記クラッドを介して前記第１方向に交差する第２方向に並んで位置し、
前記非相反性部材は、前記第２コアに対して前記第２方向に並んで位置しつつ、前記第２コアの少なくとも一部に対して接触し、
前記非相反性部材が位置する部分に前記磁性体によって生じている磁界のうち、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向の成分は、前記第３方向以外の成分より大きい、アイソレータ。 A first core, a second core, a non-reciprocal member, a magnetic material that generates a magnetic field, and a clad,
The first core, the second core, the non-reciprocal member, and the magnetic material are held by the clad in a state of being embedded in the clad,
the first core and the second core extend in a first direction and are arranged side by side in a second direction intersecting the first direction through the clad;
the non-reciprocal member is in contact with at least a portion of the second core while being aligned in the second direction with respect to the second core;
Of the magnetic field generated by the magnetic body in the portion where the non-reciprocal member is located, a component in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction is larger than components other than the third direction, isolator.
前記第１磁性体は、前記第３方向に沿って前記非相反性部材の一方の側に位置し、
前記第２磁性体は、前記第３方向に沿って、前記第１磁性体が位置する側の反対側に位置する、請求項３に記載のアイソレータ。 The magnetic body includes a first magnetic body and a second magnetic body,
the first magnetic body is located on one side of the non-reciprocal member along the third direction;
4. The isolator according to claim 3, wherein said second magnetic body is located on the opposite side of said first magnetic body along said third direction.
前記磁性体は、前記第３方向から見て、前記電気配線と重ならないように位置する、請求項１から５までのいずれか一項に記載のアイソレータ。 Further comprising an electrical wiring for transmitting an electrical signal to a modulator mounted to be connected to the end of the first core,
6. The isolator according to any one of claims 1 to 5, wherein said magnetic body is positioned so as not to overlap said electric wiring when viewed from said third direction.
前記第１トレンチに、前記コアの少なくとも一部に接触するように非相反性部材を埋め込む第２工程と、
前記非相反性部材が位置する部分に磁界を生じさせ、前記磁界の前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向の成分が前記第３方向以外の成分より大きくなるように、前記クラッドに磁性体を埋め込んで着磁する第３工程と
を含む、アイソレータの製造方法。 A first trench is formed in the clad in which the core extending in the first direction is embedded so that at least part of the core is exposed on the second direction side crossing the first direction when viewed from the core. a first step of forming;
a second step of embedding a non-reciprocal member in the first trench so as to contact at least a portion of the core;
A magnetic field is generated in a portion where the non-reciprocal member is located, and the magnetic field component in the third direction perpendicular to the first direction and the second direction is larger than the components other than the third direction. and a third step of embedding a magnetic material in the clad and magnetizing the clad.
電磁波の入力を受け、電磁波を出力するアイソレータと、
電磁波を変調する変調器と
を備え、
前記アイソレータは、第１コアと、第２コアと、非相反性部材と、磁界を生じさせる磁性体と、クラッドとを備え、
前記第１コアと前記第２コアと前記非相反性部材と前記磁性体とは、前記クラッドに埋め込まれた状態で前記クラッドによって保持され、
前記第１コアと前記第２コアとは、第１方向に延在し、前記クラッドを介して前記第１方向に交差する第２方向に並んで位置し、
前記非相反性部材は、前記第２コアに対して前記第２方向に並んで位置しつつ、前記第２コアの少なくとも一部に対して接触し、
前記非相反性部材が位置する部分に前記磁性体によって生じている磁界のうち、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向の成分は、前記第３方向以外の成分より大きい、電磁波送信器。 a light source that emits electromagnetic waves;
an isolator that receives an electromagnetic wave input and outputs an electromagnetic wave;
a modulator that modulates electromagnetic waves,
The isolator comprises a first core, a second core, a non-reciprocal member, a magnetic material that produces a magnetic field, and a clad,
The first core, the second core, the non-reciprocal member, and the magnetic material are held by the clad in a state of being embedded in the clad,
the first core and the second core extend in a first direction and are arranged side by side in a second direction intersecting the first direction through the clad;
the non-reciprocal member is in contact with at least a portion of the second core while being aligned in the second direction with respect to the second core;
Of the magnetic field generated by the magnetic body in the portion where the non-reciprocal member is located, a component in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction is larger than components other than the third direction, electromagnetic wave transmitter.
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040179256A1 (en) | 2003-05-12 | 2004-09-16 | Hammer Jacob M. | Ferromagnetic-semiconductor composite isolator and method |
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| US20100238536A1 (en) | 2009-03-18 | 2010-09-23 | Juejun Hu | Integrated silicon/silicon-germanium magneto-optic isolator |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040179256A1 (en) | 2003-05-12 | 2004-09-16 | Hammer Jacob M. | Ferromagnetic-semiconductor composite isolator and method |
| JP2007500370A (en) | 2003-07-28 | 2007-01-11 | キネティック リミテッド | Monolithic optical transmitter and receiver incorporating a hollow waveguide |
| US20090136191A1 (en) | 2007-11-01 | 2009-05-28 | Lei Bi | Magnetic material for magneto-optical isolator |
| WO2009107194A1 (en) | 2008-02-25 | 2009-09-03 | 学校法人芝浦工業大学 | Method of manufacturing light nonreciprocal element |
| US20140314371A1 (en) | 2008-07-01 | 2014-10-23 | Duke University | Polymer optical isolator |
| US20100238536A1 (en) | 2009-03-18 | 2010-09-23 | Juejun Hu | Integrated silicon/silicon-germanium magneto-optic isolator |
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