Optical nonreciprical devices with magnetic thin films fabricated by supersonic free-jet PVD

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05365
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology
• Principal Investigator: Hideki Yokoi 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (90251636)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 湯本 敦史 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (20383987)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 光非相反素子 / 超音速フリージェットPVD法 / 磁性ガーネット / シリコン

Outline of Final Research Achievements

Magneto-optic waveguides were fabricated by deposition of magnetic garnet films on Si waveguides. Magnetic garnet films were deposited by supersonic free-jet PVD method. An optical isolator employing a nonreciprocal phase shift was fabricated with a Ce-substituted yttrium iron garnet cladding layer on Si rib waveguides. It was confirmed that lightwaves were well confined in the magneto-optic waveguides by observing near field pattern at an output facet.

Free Research Field

光エレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光通信システムでは、光源に用いられる半導体レーザの発振安定化のため、光非相反素子である光アイソレータが必要不可欠である。近赤外領域では、光アイソレータを構成するとき、使用波長域で透明であり、大きな磁気光学効果を示す磁性ガーネットが用いられる。磁気光学導波路製作に超音速フリージェットPVD法を採用することにより、Siなど他の光素子に用いられる材料を導波層とする光非相反素子を実現し、光通信システムの発展に寄与する。