非相反損失を利用した導波路型光アイソレータの実現

利用不可逆损耗实现波导型光隔离器

• 批准号: 07J04059
• 负责人: 雨宮 智宏
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J04059/
• 关键词: 光集積; 導波路型アイソレータ; 磁気光学効果; フォトニクス; 結晶成長; スピントロニクス; 半導体光制御素子; MnAs,MnSb

導波路型アイソレータは、他の導波路ベースの光素子(レーザ等)との一体化が容易であることから、次世代の光集積回路において必須なものの1つとされ、近年、各研究機関で盛んに取り上げられている。本研究では、磁気光学効果の一種である非相反損失を利用することによって、上記素子を開発することを目的としている。以下、研究の実施状況について概要を述べる。非相反損失とは、ある条件のもとで前進波と後退波の伝搬損失が互いに異なる現象である。これを利用してアイソレータ動作を得るために、半導体光増幅器の上部に強磁性金属を配置した素子を提案した。本素子の強磁性金属を一軸方向に磁化させておくことで、素子内の前進波と後進波の有効屈折率に違いが生じ、前進波の損失よりも後退波の損失が大きくなる(横磁気Kerr効果の影響による)。ここで、前進波の損失分を、半導体光増幅器で補うことにより、後退波に対してのみ損失を生じる(消光をもつ)素子を実現できる。これまでの研究から、1.5μm帯において適切な特性を得るためには、強磁性体であるMnX系材料(X=As,Bi,Sb)を使用することが適切であることが認められた。よって、本研究では強磁性金属としてMnAs,MnSbに焦点を当ててきた。実際には、(1)理論計算、(2)MOVPEによる半導体光増幅器の成長、(3)MBEによる化合物半導体上へのMnAs,MnSbエピタキシャル成長およびその薄膜評価、(4)素子の作製・測定という流れで研究を進めてきた。

In recent years, the integration of optical elements of waveguide type and other waveguide elements is easy, and the integration of optical integration circuits of the next generation must be carried out. This paper presents a new method for the development of magneto-optical properties. The following is a summary of the implementation status of the study. Non-opposite loss, reverse condition, forward wave, backward wave, reverse loss, mutual difference, phenomenon, etc. This is the first time that a ferromagnetic metal has been placed on a semiconductor amplifier. Ferromagnetic metals of the element are magnetized in one axial direction, the forward wave in the element and the refractive index of the backward wave are generated, and the loss of the forward wave and the loss of the backward wave are large (the influence of the transverse magnetic Kerr effect). The loss component of forward wave, the compensation component of semiconductor optical amplifier, the loss component of backward wave, and the element component of extinction are realized. The study of MnX-based materials (X=As,Bi,Sb) in the 1.5μm band was carried out. In this study, ferromagnetic metals such as MnAs and MnSb were used. In practice,(1) theoretical calculation,(2) growth of MOVPE semiconductor amplifier,(3) thin film evaluation of MnAs,MnSb on compound semiconductor,(4) preparation, measurement and research of element.

项目成果

Waveguide-based 1.5 μm optical isolator based on magneto-optic effect in ferromagnetic MnAs

• DOI: 10.1143/jjap.46.205
• 发表时间: 2007-01-01
• 期刊: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS BRIEF COMMUNICATIONS & REVIEW PAPERS
• 作者: Amemiya, Tomohiro;Shimizu, Hiromasa;Nakano, Yoshiaki
• 通讯作者: Nakano, Yoshiaki

導波路型アイソレータのための非相反偏波コンバータの提案

用于波导型隔离器的非互易偏振转换器的提案

• 发表时间: 2007
• 作者: 雨宮 智宏;種村 拓夫;中野 義昭
• 通讯作者: 中野 義昭

Nonreciprocal propagation of light without extemal magnetic fields in a semiconductor waveide isolator with a MnAs layers

具有 MnAs 层的半导体波隔离器中无外部磁场的光的不可逆传播

• 发表时间: 2007
• 期刊: J.Magn.Magn.Mater 310
• 作者: T.Amemiya;H.Shimizu;P.N.Hai;M;Tanaka and Y.Nakano
• 通讯作者: Tanaka and Y.Nakano

TM-mode nonreciprocal-loss waveguide optical isolator with ferromagnetic MnX (X=As, Sb) materials

采用铁磁 MnX (X=As, Sb) 材料的 TM 模式非互易损耗波导光隔离器

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Amemiya;Y. Ogawa;H. Shimizu;M. Tanaka;H. Munekata;Y. Nakano
• 通讯作者: Y. Nakano

強磁性MnSbを用いた非相反損失による導波路型光アイソレータの高温特性

利用铁磁MnSb的不可逆损耗的波导型光隔离器的高温特性

• 发表时间: 2007
• 作者: 雨宮 智宏;小川 悠介;清水 大雅;宗片 比呂夫;中野 義昭
• 通讯作者: 中野 義昭