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本研究は、ダイレクトボンディング法を用いることにより製作可能となる、SiO_2/Si/磁性ガーネット構造の磁気光学導波路を用いた導波路形光アイソレータに関する研究を目的としている。SiO_2/Si/磁性ガーネット構造の磁気光学導波路により構成される様々な動作原理に基づく光アイソレータを設計・試作し、その特性を評価することを目的としている。最終的には、開発した素子と半導体レーザ等の他の光素子とのモノリシック集積化を目指している。
SiO_2/Si/磁性ガーネット構造の磁気光学導波路を伝搬するTMモードが前進波と後退波で異なる伝搬定数を有することを利用した非相反移相形光アイソレータについて検討した。光アイソレータを設計するために、SiO_2/Si/磁性ガーネット構造の磁気光学導波路で生じる非相反移相効果の大きさを計算した。磁性ガーネットを導波層として用いる通常の構造の磁気光学導波路の非相反移相効果の大きさも併せて計算した。その結果、SiO_2/Si/磁性ガーネット構造の磁気光学導波路は、極めて大きな非相反移相効果を示すことが分かった。
非相反移相形光アイソレータは、二つのテーパ状三分岐光結合器及び非相反移相器、相反移相器により構成されるマッハツェンダ干渉計を有する。波長1.55μmにおいて、テーパ状三分岐光結合器、非相反移相器、相反移相器を設計した。SiO_2/Si/磁性ガーネット構造の磁気光学導波路が極めて大きな非相反移相効果を示すため、十分小さな光アイソレータが実現可能であることが明らかとなった。
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