DOI QR코드

DOI QR Code

Investigation of a nonreciprocal phase shift properties of optical waveguide isolators with a magneto-optic layer

자기 광학적층을 갖는 광 도파로 아이솔레이터 제작을 위한 비가역적 위상변위에 대한 연구

  • Yang, Jeong-Su (Photonics Research Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Kim, Young-Il (Photonics Research Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Byun, Young-Tae (Photonics Research Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Woo, Deok-Ha (Photonics Research Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Lee, Seok (Photonics Research Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Kim, Sun-Ho (Photonics Research Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Yi, Jong-Chang (School of EE Hong-Ik University)
  • 양정수 (한국과학기술연구원 광기술 연구센터) ;
  • 김영일 (한국과학기술연구원 광기술 연구센터) ;
  • 변영태 (한국과학기술연구원 광기술 연구센터) ;
  • 우덕하 (한국과학기술연구원 광기술 연구센터) ;
  • 이석 (한국과학기술연구원 광기술 연구센터) ;
  • 김선호 (한국과학기술연구원 광기술 연구센터) ;
  • 이종창 (홍익대학교 전자전기공학부)
  • Published : 2003.04.01

Abstract

The nonreciprocal phase shift characteristics of infinite slab optical waveguides with magneto-optic materials in the cladding layer was calculated at 1.55 ${\mu}{\textrm}{m}$ for optical isolators. The infinite slab waveguide structures considered in this paper were as follows. rho magneto-optic materials used as a cladding layer were Ce:YIG and LNB(LuNdBi)$_3$(FeAl)$_{5}$)$_{12}$,). Their specific Faraday rotations Θ$_{F}$ are 4500$^{\circ}$/cm, 500$^{\circ}$/cm at wavelength 1.55 ${\mu}{\textrm}{m}$ respectively. The guiding layer with multi-quantum well structure was used, and it consists of 1.3Q and InGaAs. In order to investigate the effect of evanescent field penetrating the cadding, layer, guiding mode characteristics were calculated for the cases when the substrate is InP and air. We calculated the minimum lengths of 90$^{\circ}$ nonreciprocal phase shifters and their optimum guiding layer thicknesses in various optical waveguide structures.res.s.

광 아이솔레이터의 제작을 위해 비가역적 위상변위 효과를 갖는 자기 광학물질을 클래딩 충으로 활용한 무한 평면 광도파로의 비가역적 위상변위 특성을 1.55 $\mu\textrm{m}$ 파장에서 계산하였다. 본 연구에서 사용된 무한 평면 광 도파로의 구조는 클래딩 충으로 자기 광학 물질인 Ce:YIG와 LNB(LuNdBi)$_3$(FeAl)$_{5}$)$_{l2}$)가 사용되었고, 각 각의 고유 패러데이 회전 Θ$_{F}$는 1.55 $\mu\textrm{m}$ 파장에서 4500$^{\circ}$/cm, 500$^{\circ}$/cm이다 가이딩 층은 1.3Q와 InGaAs로 이루어진 다중 양자 우물 구조를 사용하였다. 클래딩 층을 지나는 감쇄 전계에 따른 영향을 조사하기 위하여 기판의 굴절률이 InP와 공기의 굴절률을 갖는 경우에 대하여 도파 모드를 계산하였다. 여러 광 도파로 구조에서 비가역적 위상변위가 90$^{\circ}$가 되는 위상 변위기의 크기가 최소가 되는 길이와 최적화된 가이딩 충의 두께를 구하였다.다.다.다.

Keywords

References

  1. T. Mizumoto, H. Chihara, N. Tokui, and Y Naito, 'VERIFICATION OF WAVEGUIDE-TYPE OPTICAL CIRCULATOR OPERATION,' Electron. Lett, vol. 26, no. 3, pp. 199-200, 1990 https://doi.org/10.1049/el:19900134
  2. A. F. Popkov, M. Fehndrich, M. Lohmeyer, and H. Dorsch, 'Nonreciprocal TE-mode phase shift by domain walls in magnetooptic rib waveguides,' Appl. Phys. Lett, vol. 72, no. 20, pp. 2508-2510, 1998 https://doi.org/10.1063/1.121402
  3. N. Bahlmann, V. Chandrasekhara, A. Erdmann, R. Gerhardt, P. Hertel, R. Lehmann, D. Salz, F. Schroteler, M. Wallenhorst, and H. Dotsch, 'Improved Design of Magneto- opticRib Waveguides for Optical Isolators,' J. Lightwave Technol, vol. 16, no. 5, pp. 818-823, 1998 https://doi.org/10.1109/50.669010
  4. H. Yokoi and T. Mizumoto, 'Proposed configuration of integrated optical isolator employing wafer-direct bonding technique,' Electron. Lett, vol. 33, no. 21, pp. 1787-1788, 1997 https://doi.org/10.1049/el:19971253
  5. J. Fujita, M. Levy, R. M. Osgood, Jr, L. WIlkens and H. Dorsch, 'Waveguide optical isolator based on Mach-Zehnder interferometer,' Appl. Phys. Lett, vol. 76, no. 16, pp. 2158-2160, 2000 https://doi.org/10.1063/1.126284
  6. S. Yamamoto and T. Makimoto, 'Thin-film optical waveguides and design of nonreciprocal devices for integrated optics,' J. Appl. Phys. vol. 45, no. 2, pp. 882-888, 1974 https://doi.org/10.1063/1.1663332
  7. T. Shintaku, and T. Uno, 'Optical waveguide isolator based on nonreciprocal radiation,' J. Appl. Phys., vol. 76, no. 12, pp. 8155-8159, 1994 https://doi.org/10.1063/1.357867
  8. T. Mizumoto, S. Mashimo, T. Ida, and Y Naito, 'In-plane magnetized rare earth iron garnet for a waveguide optical isolator employing nonreciprocal phase shift,' IEEE. Trans. Magn., vol. 29, no. 6, pp. 3417-3419,1993 https://doi.org/10.1109/20.281181