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KR100960078B1 - Optical Isolator Using Surface Plasmon Resonance - Google Patents

Optical Isolator Using Surface Plasmon Resonance Download PDF

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KR100960078B1
KR100960078B1 KR1020080018945A KR20080018945A KR100960078B1 KR 100960078 B1 KR100960078 B1 KR 100960078B1 KR 1020080018945 A KR1020080018945 A KR 1020080018945A KR 20080018945 A KR20080018945 A KR 20080018945A KR 100960078 B1 KR100960078 B1 KR 100960078B1
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터가 개시된다. 전반사소자는 전면으로 입력된 입사광을 전반사한다. 금속박막은 전면이 전반사소자의 후면에 접하여 배치되며, 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 후면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성한다. 제1입사도파로는 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 플라즈몬 공명각을 이루도록 배치되며, 일단으로 입력된 입사광을 전반사소자의 전면으로 입사시킨다. 출사도파로는 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 제1입사도파로와 대칭되도록 배치되며, 전반사소자로부터 반사된 입사광이 출력된다. 제2입사도파로는 금속박막의 후면으로 제1교란광을 입사시켜 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 형성된 표면 플라즈몬 공명 조건을 변경하여 입사광이 출사도파로로 출력되도록 한다. 제3입사도파로는 금속박막의 후면으로 제2교란광을 입사시켜 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 반사광을 제거한다.본 발명에 따르면, 빛을 이용하여 광경로 내에서 역방향으로 흐르는 반사광을 억제할 수 있고, 광소자만으로 광집적회로를 구현할 수 있다.An optical isolator using surface plasmon resonance is disclosed. The total reflection element totally reflects the incident light input to the front surface. The metal thin film has a front surface disposed in contact with a rear surface of the total reflection element, and forms a surface plasmon resonance wave at the rear surface by incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element. The first incident waveguide is disposed to form a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element and a plasmon resonance angle, and the incident light input to one end is incident on the front surface of the total reflection element. The emission waveguide is disposed to be symmetrical with the first incident waveguide with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and the incident light reflected from the total reflection element is output. The second incident waveguide enters the first disturbing light into the rear surface of the metal thin film to change the surface plasmon resonance condition formed by the incident light input at the surface plasmon resonance angle so that the incident light is output to the emission waveguide. According to the present invention, the third incident waveguide receives the second disturbing light toward the rear surface of the metal thin film to satisfy the surface plasmon resonance condition for the reflected light traveling in the opposite direction to the incident light incident on the front surface of the total reflection element. By using light, the reflected light flowing in the reverse direction in the optical path can be suppressed, and the optical integrated circuit can be realized using only the optical device.

광 아이솔레이터, 표면 플라즈몬 공명, 금속박막, 전반사소자 Optical isolator, surface plasmon resonance, metal thin film, total reflection element

Description

표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터{Optical isolator using surface plasmon resonance}Optical isolator using surface plasmon resonance

본 발명은 광 아이솔레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광소자 개념의 광 아이솔레이터에 관한 것이다.The present invention relates to an optical isolator, and more particularly, to an optical isolator of the optical device concept using surface plasmon resonance.

최근 정보통신의 급속한 발전에 따른 정보량의 급증 현상으로 인해 초고속 정보통신의 기술에 대한 요구가 기하급수적으로 늘어나고 있다. 이러한 요구를 수용하기 위해 현재 많이 연구되고 있는 기술 중의 하나가 광 집적화이다. 현재 연구되어지고 있는 광 집적화는 상당히 기술이 발전하여 대부분의 광소자를 같은 기판위에 집적할 수 있는 단계까지 왔다. 하지만 아직까지도 같은 기판위에 단위소자를 집적할 때 어려움이 있는 광소자가 광 아이솔레이터이다. Recently, due to the rapid increase in information volume due to the rapid development of information and communication, the demand for technology of ultra-high speed information and communication is increasing exponentially. One of the technologies currently being studied to accommodate this demand is optical integration. The optical integration that is currently being studied is quite advanced and has reached the point where most optical devices can be integrated on the same substrate. However, an optical isolator is still an optical element that has difficulty in integrating unit devices on the same substrate.

광 아이솔레이터는 반사되어 돌아와 잡음을 일으키는 원치않는 빛을 차단하는 광소자이다. 즉, 광 아이솔레이터는 빛을 순방향으로만 통과하게 하고 역방향으로의 빛은 차단하는 소자임, 이를 사용함으로써 광의 전송 중에 발생할 수 있는 내재적 혼신을 제거하여 고품위의 전송효율을 얻을 수 있다. 도 1에는 편광자, 검광자, 영구자석, 패러데이터 회전자 등으로 구성된 종래의 광 아이솔레이터가 도시되 어 있다. 그러나 기존에 제시된 광 아이솔레이터는 자성물질, 패러데이터 회전자 등으로 구성되어 있어, InP와 같은 물질로 제조된 기판에 광 아이솔레이터를 집적화하는 것이 곤란하다는 문제가 있다. An optical isolator is an optical element that blocks unwanted light that bounces back and causes noise. That is, the optical isolator is a device that allows the light to pass only in the forward direction and blocks the light in the reverse direction. By using this, it is possible to obtain high quality transmission efficiency by eliminating inherent interference that may occur during the transmission of light. 1 shows a conventional optical isolator composed of a polarizer, an analyzer, a permanent magnet, a paradata rotor, and the like. However, the existing optical isolator is composed of a magnetic material, a paradata rotor, etc., and thus there is a problem that it is difficult to integrate the optical isolator on a substrate made of a material such as InP.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 InP와 같은 물질로 제조된 기판에 집적화될 수 있는 광 아이솔레이터를 제공하는 데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide an optical isolator that can be integrated in a substrate made of a material such as InP.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 바람직한 일 실시예는, 전면으로 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자; 전면이 상기 전반사소자의 후면에 접하여 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 후면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각을 이루도록 배치되며, 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 전면으로 입사시키는 제1입사도파로; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 상기 제1입사도파로와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자로부터 반사된 상기 입사광이 출력되는 출사도파로; 상기 금속박막의 후면으로 제1교란광을 입사시켜 상기 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 형성된 표면 플라즈몬 공명 조건을 변경하여 상기 입사광이 상기 출사도파로로 출력되도록 하는 제2입사도파로; 및 상기 금속박막의 후면으로 제2교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제3입사도파로;를 구비한다. In order to solve the above technical problem, a preferred embodiment of the optical isolator according to the present invention, the total reflection element for total reflection of the incident light input to the front; A metal film having a front surface disposed in contact with a rear surface of the total reflection element, and forming a surface plasmon resonance wave at the rear surface by incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element; A first incident waveguide disposed to form a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element and the plasmon resonance angle, and configured to allow the incident light input to one end to enter the front surface of the total reflection element; An emission waveguide disposed symmetrically with the first incident waveguide with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and outputting the incident light reflected from the total reflection element; A second incident waveguide for injecting a first disturbing light into a rear surface of the metal thin film to change the surface plasmon resonance condition formed by the incident light input at the surface plasmon resonance angle so that the incident light is output to the emission waveguide; And a third incident waveguide for removing the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element by injecting a second disturbing light into the rear surface of the metal thin film. Equipped.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 바 람직한 다른 실시예는, 전면에 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자; 상기 전반사소자의 후면과 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 상기 전반사소자의 후면과 대향하는 전면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각을 이루도록 배치되며, 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 전면으로 입사시키는 제1입사도파로; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 상기 제1입사도파로와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자로부터 반사된 상기 입사광이 출력되는 출사도파로; 상기 금속박막의 후면으로 제1교란광을 입사시켜 상기 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 형성된 표면 플라즈몬 공명 조건을 변경하여 상기 입사광이 상기 출사도파로로 출력되도록 하는 제2입사도파로; 및 상기 금속박막의 후면으로 제2교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제3입사도파로;를 구비한다.Another preferred embodiment of the optical isolator according to the present invention for solving the above technical problem, the total reflection element for total reflection of the incident light input to the front; A metal thin film disposed to be spaced apart from the rear surface of the total reflection element by a incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element to form a surface plasmon resonance wave on a front surface opposite to the rear surface of the total reflection element; A first incident waveguide disposed to form a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element and the plasmon resonance angle, and configured to allow the incident light input to one end to enter the front surface of the total reflection element; An emission waveguide disposed symmetrically with the first incident waveguide with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and outputting the incident light reflected from the total reflection element; A second incident waveguide for injecting a first disturbing light into a rear surface of the metal thin film to change the surface plasmon resonance condition formed by the incident light input at the surface plasmon resonance angle so that the incident light is output to the emission waveguide; And a third incident waveguide for removing the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element by injecting a second disturbing light into the rear surface of the metal thin film. Equipped.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 바람직한 또 다른 실시예는, 전면으로 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자; 전면이 상기 전반사소자의 후면에 접하여 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 후면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각에 대해 소정 각도 이탈되도록 배치되며, 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소 자의 전면으로 입사시키는 제1입사도파로; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 상기 제1입사도파로와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자로부터 반사된 상기 입사광이 출력되는 출사도파로; 및 상기 금속박막의 후면으로 교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제2입사도파로;를 구비한다.In order to solve the above technical problem, another preferred embodiment of the optical isolator according to the present invention, the total reflection element for total reflection of the incident light input to the front; A metal film having a front surface disposed in contact with a rear surface of the total reflection element, and forming a surface plasmon resonance wave at the rear surface by incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element; A first incident waveguide disposed to deviate by a predetermined angle from a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element and the plasmon resonance angle, and to enter the incident light input to one surface of the total reflection element; An emission waveguide disposed symmetrically with the first incident waveguide with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and outputting the incident light reflected from the total reflection element; And a second incident waveguide for removing the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light incident to the rear surface of the metal thin film and traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element. .

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 바람직한 또 다른 실시예는, 전면으로 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자; 상기 전반사소자의 후면과 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 상기 전반사소자의 후면과 대향하는 전면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각에 대해 소정 각도 이탈되도록 배치되며, 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 전면으로 입사시키는 제1입사도파로; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 상기 제1입사도파로와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자로부터 반사된 상기 입사광이 출력되는 출사도파로; 및 상기 금속박막의 후면으로 교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제2입사도파로;를 구비한다.In order to solve the above technical problem, another preferred embodiment of the optical isolator according to the present invention, the total reflection element for total reflection of the incident light input to the front; A metal thin film disposed to be spaced apart from the rear surface of the total reflection element by a incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element to form a surface plasmon resonance wave on a front surface opposite to the rear surface of the total reflection element; A first incident waveguide disposed to deviate from the normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element and a predetermined angle with respect to the plasmon resonance angle, and to allow the incident light inputted at one end to the front surface of the total reflection element; An emission waveguide disposed symmetrically with the first incident waveguide with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and outputting the incident light reflected from the total reflection element; And a second incident waveguide for removing the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light incident to the rear surface of the metal thin film and traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element. .

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 바람직한 또 다른 실시예는, 제1면에 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자; 전 면이 상기 전반사소자의 제1면에 접하여 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 후면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막; 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 제2면으로 입사시키고, 상기 전반사소자의 제2면으로 입사된 상기 입사광이 상기 전반사소자의 내부를 진행하여 상기 전반사소자의 제1면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각을 이루면서 상기 전반사소자의 제2면에 입사되도록 배치되는 제1광입력부; 상기 전반사소자의 제1면에 수직한 법선에 대해 상기 제1광입력부와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자의 제1면에 의해 반사되어 상기 전반사소자의 제3면을 통해 출사된 상기 입사광을 일단으로 입력받아 타단을 통해 출력하는 광출력부; 상기 금속박막의 후면으로 제1교란광을 입사시켜 상기 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 형성된 표면 플라즈몬 공명 조건을 변경하여 상기 입사광이 상기 광출력부로 출력되도록 하는 제2광입력부; 및 상기 금속박막의 후면으로 제2교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제3광입력부;를 구비한다.Another preferred embodiment of the optical isolator according to the present invention for solving the above technical problem, the total reflection element for total reflection of the incident light input to the first surface; A metal thin film having a front surface disposed in contact with the first surface of the total reflection element, and forming a surface plasmon resonance wave at the rear side by incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element; A normal line perpendicular to the first surface of the total reflection element by entering the incident light input to the second surface of the total reflection element, the incident light incident on the second surface of the total reflection element proceeds inside the total reflection element A first light input unit arranged to be incident on a second surface of the total reflection element while forming the plasmon resonance angle; The incident light is disposed to be symmetrical with the first light input unit with respect to a normal line perpendicular to the first surface of the total reflection element, and is reflected by the first surface of the total reflection element and exits the incident light emitted through the third surface of the total reflection element. An optical output unit for receiving the output through the other end; A second light input unit configured to change a surface plasmon resonance condition formed by incident light input to the surface plasmon resonance angle by injecting a first disturbing light into a rear surface of the metal thin film so that the incident light is output to the light output unit; And a third light input unit configured to remove the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element by injecting a second disturbing light into the rear surface of the metal thin film. Equipped.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 바람직한 또 다른 실시예는, 제1면에 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자; 상기 전반사소자의 제1면과 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 상기 전반사소자의 제1면과 대향하는 제1면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막; 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 제2면으로 입사시키고, 상기 전반사소자의 제2면으로 입사된 상기 입사광이 상기 전반사소자의 내부를 진행하여 상기 전반사소자의 제1면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각을 이루면서 상기 전반사소자의 제2면에 입사되도록 배치되는 제1광입력부; 상기 전반사소자의 제1면에 수직한 법선에 대해 상기 제1광입력부와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자의 제1면에 의해 반사되어 상기 전반사소자의 제3면을 통해 출사된 상기 입사광을 일단으로 입력받아 타단을 통해 출력하는 광출력부; 상기 금속박막의 후면으로 제1교란광을 입사시켜 상기 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 형성된 표면 플라즈몬 공명 조건을 변경하여 상기 입사광이 상기 광출력부로 출력되도록 하는 제2광입력부; 및 상기 금속박막의 후면으로 제2교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제3광입력부;를 구비한다.Another preferred embodiment of the optical isolator according to the present invention for solving the above technical problem, the total reflection element for total reflection of the incident light input to the first surface; A surface plasmon resonance wave is disposed on the first surface of the total reflection element and spaced apart from the first surface by a incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element. Metal thin film to form; A normal line perpendicular to the first surface of the total reflection element by entering the incident light input to the second surface of the total reflection element, the incident light incident on the second surface of the total reflection element proceeds inside the total reflection element A first light input unit arranged to be incident on a second surface of the total reflection element while forming the plasmon resonance angle; The incident light is disposed to be symmetrical with the first light input unit with respect to a normal line perpendicular to the first surface of the total reflection element, and is reflected by the first surface of the total reflection element and exits the incident light emitted through the third surface of the total reflection element. An optical output unit for receiving the output through the other end; A second light input unit configured to change a surface plasmon resonance condition formed by incident light input to the surface plasmon resonance angle by injecting a first disturbing light into a rear surface of the metal thin film so that the incident light is output to the light output unit; And a third light input unit configured to remove the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element by injecting a second disturbing light into the rear surface of the metal thin film. Equipped.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 바람직한 또 다른 실시예는, 제1면에 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자; 전면이 상기 전반사소자의 제1면에 접하여 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 후면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각에 대해 소정 각도 이탈되도록 배치되며, 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 전면으로 입사시키는 제1광입력부; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 상기 제1광입력부와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자로부터 반사된 상 기 입사광이 출력되는 광출력부; 및 상기 금속박막의 후면으로 교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제2광입력부;를 구비한다.Another preferred embodiment of the optical isolator according to the present invention for solving the above technical problem, the total reflection element for total reflection of the incident light input to the first surface; A metal thin film having a front surface disposed in contact with the first surface of the total reflection element, and forming a surface plasmon resonance wave at the rear surface by incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element; A first light input unit arranged to deviate from a normal angle perpendicular to the front surface of the total reflection element and a predetermined angle with respect to the plasmon resonance angle, and incident the incident light input to one surface to the front surface of the total reflection element; An optical output unit disposed to be symmetrical with the first light input unit with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and outputting the incident light reflected from the total reflection element; And a second light input unit configured to remove the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light incident to the back surface of the metal thin film and traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element. .

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 바람직한 또 다른 실시예는, 제1면에 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자; 상기 전반사소자의 제1면과 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 상기 전반사소자의 제1면과 대향하는 제1면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각에 대해 소정 각도 이탈되도록 배치되며, 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 전면으로 입사시키는 제1광입력부; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 상기 제1광입력부와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자로부터 반사된 상기 입사광이 출력되는 광출력부; 및 상기 금속박막의 후면으로 교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제2광입력부;를 구비한다.Another preferred embodiment of the optical isolator according to the present invention for solving the above technical problem, the total reflection element for total reflection of the incident light input to the first surface; A surface plasmon resonance wave is disposed on the first surface of the total reflection element and spaced apart from the first surface by a incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element. Metal thin film to form; A first light input unit arranged to deviate from a normal angle perpendicular to the front surface of the total reflection element and a predetermined angle with respect to the plasmon resonance angle, and incident the incident light input to one surface to the front surface of the total reflection element; An optical output unit arranged to be symmetrical with the first light input unit with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and outputting the incident light reflected from the total reflection element; And a second light input unit configured to remove the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light incident to the back surface of the metal thin film and traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element. .

본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터에 의하면, 빛을 이용하여 광경로 내에서 역방향으로 흐르는 반사광을 억제할 수 있고, 광소자만으로 광집적회로를 구현할 수 있으며, 광집적화를 통해서 순수한 광컴퓨터의 제작 이 가능할 수 있다. According to the optical isolator using the surface plasmon resonance according to the present invention, it is possible to suppress the reflected light flowing in the reverse direction in the optical path by using light, to implement an optical integrated circuit using only optical elements, pure optical computer through optical integration The production of may be possible.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of an optical isolator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제1실시예의 구성을 도시한 도면이다. 2 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the optical isolator according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제1실시예(200)는 크레취만(Kretschmann) 구조로 구현되며, 프리즘(210), 금속박막(220), 제1광입력부(230), 광출력부(240), 제2광입력부(250) 및 제3광입력부(260)를 구비한다. Referring to FIG. 2, the first embodiment 200 of the optical isolator according to the present invention is implemented with a Kretschmann structure, and includes a prism 210, a metal thin film 220, a first light input unit 230, and a light. An output unit 240, a second light input unit 250, and a third light input unit 260 are provided.

프리즘(210)의 바닥면에는 금속박막(220)의 제1면이 접하며, 제1광입력부(230)와 광출력부(240)는 각각 프리즘(210)의 나머지 두 면에 접하거나 일정거리 이격되어 배치된다. 제1광입력부(230)를 통해 레이저와 같은 단색광이 굴절률이 높은 프리즘(210)으로 입사되면, 입사광은 프리즘(210)의 바닥면에서 전반사되어 제1광입력부(230)의 반대편에 위치한 광출력부(240)에 도달한다. 그러나 주어진 두께의 금속박막(220)에 대해 프리즘(210)의 바닥면(즉, 금속박막(220)과 접한 면)에 수직한 법선을 기준으로 입사광의 입사각이 특정한 표면 플라즈몬 공명각이 되면, 표면 플라즈몬 공명이 발생하여 광출력부(240)로 항하는 광이 급격히 줄어들게 된다. 이러한 표면 플라즈몬 공명은 프리즘(210)과 금속박막(220)의 경계면에 평행한 방향의 입사광과 금속박막(220)의 제2면을 따라 진행하는 표면 플라즈몬 공명파(제1SPR파)의 위상이 일치할 때(즉, 광학적 조건이 TM 모드 광파(Transverse Magnetic light wave)의 모멘트가 금속박막(220)에서 전파되는 표면 플라즈몬 공명파(Surface Plasmon Wave)의 모멘트와 같게 될 때) 발생한다. 따라서 제1광입력부(230)는 입사광이 프리즘(210)의 바닥면과 수직인 법선에 대해 표면 플라즈몬 공명각을 이루며 프리즘(210)으로 입력되도록 배치되어야 한다. 또한 광출력부(240) 역시 프리즘(210)의 바닥면에서 전반사된 입사광이 프리즘(210)의 바닥면과 수직인 법선에 대해 표면 플라즈몬 공명각을 이루며 광출력부(240)로 향하도록 배치되어야 한다. 이와 같은 광학적 조건에서 사실상 프리즘(210)으로 입사된 광자 에너지는 모두 금속박막(220)의 제2면을 통해 흐르는 표면 플라즈몬 공명파(즉, 금속박막(220)과 유전체(본 실시예에서는 공기) 사이의 경계면에서 발생하는 전하밀도의 진동)로 바뀐다. 이러한 표면 플라즈몬 공명은 경계면에 수직하는 성분인 TM 편광된 파가 입사되어야 발생한다. 이와 같이 표면 플라즈몬 공명이 발생하면, 광출력부(240)로 향하는 광의 에너지가 거의 0가 된다. The first surface of the metal thin film 220 is in contact with the bottom surface of the prism 210, and the first light input unit 230 and the light output unit 240 are in contact with the remaining two surfaces of the prism 210 or spaced a predetermined distance apart. Are arranged. When monochromatic light, such as a laser, is incident on the prism 210 having a high refractive index through the first light input unit 230, the incident light is totally reflected at the bottom of the prism 210, and thus the light output is located opposite to the first light input unit 230. Reach to section 240. However, when the incident angle of incident light becomes a specific surface plasmon resonance angle based on a normal perpendicular to the bottom surface of the prism 210 (ie, the surface in contact with the metal thin film 220) with respect to the metal thin film 220 of a given thickness, the surface Plasmon resonance occurs and the light directed to the light output unit 240 is rapidly reduced. The surface plasmon resonance coincides with the incident light in a direction parallel to the interface between the prism 210 and the metal thin film 220 and the surface plasmon resonance wave (first SPR wave) traveling along the second surface of the metal thin film 220. (I.e., optical conditions occur when the moment of the TM mode light wave (Transverse Magnetic light wave) becomes equal to the moment of the Surface Plasmon Wave propagating in the metal thin film 220). Therefore, the first light input unit 230 should be disposed such that incident light is input to the prism 210 at a surface plasmon resonance angle with respect to a normal line perpendicular to the bottom surface of the prism 210. In addition, the light output unit 240 should also be disposed such that the incident light totally reflected from the bottom of the prism 210 faces the light output unit 240 at a surface plasmon resonance angle with respect to a normal perpendicular to the bottom of the prism 210. do. Under such optical conditions, the photon energy incident to the prism 210 is substantially all the surface plasmon resonance wave flowing through the second surface of the metal thin film 220 (that is, the metal thin film 220 and the dielectric (air in this embodiment)). Vibration of charge density occurring at the interface between them). This surface plasmon resonance occurs only when the TM polarized wave, a component perpendicular to the interface, is incident. When surface plasmon resonance occurs as described above, the energy of light directed toward the light output unit 240 becomes almost zero.

제2광입력부(250)는 금속박막(220)의 제2면에 접하거나 일정거리 이격되어 배치된다. 이때 금속박막(220)의 제2면에는 프리즘(210)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가진 유전물질로 이루어진 박막이 접하여 배치될 수 있다. 이러한 상태에서 제2광입력부(250)를 통해 레이저와 같은 제1교란광이 금속박막(220)의 제2면으로 입사되면, 금속박막(220)의 제2면에서 플라즈몬 공명에 의해 발생한 전자들의 집단 진동에 영향을 주게 되어 표면 플라즈몬 공명 조건이 변경된다. 그에 따라 표면 플라즈몬 공명의 결과로 반사된 후의 광 에너지가 특정한 각도에서 급격히 감소하던 조건이 변경되어 광출력부(240)에 도달하는 광에너지가 증가된다. 이와 같이 금속박 막(220)의 제2면으로 제1교란광이 가해지면, 입사광이 프리즘(210)의 바닥면에서 전반사되어 광출력부(240)로 향한다. 이때 제2광입력부(250)는 제1교란광의 입사방향이 입사광의 입사방향과 일치하도록 제1광입력부(230)와 광출력부(240) 사이의 각을 이등분하는 평면에 대해 제1광입력부(230) 쪽으로 각도를 이루며 배치되는 것이 바람직하다. 또한 금속박막(220)의 제2면과 수직인 법선을 기준으로 제2광입력부(250)를 통해 입력되는 제1교란광의 입사각, 교란광의 파장 및 교란광의 세기는 금속박막(220)의 굴절률, 입사광에 대응하는 표면 플라즈몬 공명각 및 입사광의 세기를 기준으로 실험적으로 결정된다.The second light input unit 250 is disposed in contact with the second surface of the metal thin film 220 or spaced a predetermined distance apart. In this case, a thin film made of a dielectric material having a refractive index lower than the refractive index of the prism 210 may be in contact with the second surface of the metal thin film 220. In this state, when the first disturbing light such as a laser enters the second surface of the metal thin film 220 through the second light input unit 250, the electrons generated by the plasmon resonance on the second surface of the metal thin film 220 are formed. It affects the collective vibration and changes the surface plasmon resonance conditions. As a result, the condition in which the light energy after reflection is rapidly decreased at a specific angle as a result of surface plasmon resonance is changed to increase the light energy reaching the light output unit 240. As such, when the first disturbing light is applied to the second surface of the metal foil film 220, the incident light is totally reflected at the bottom surface of the prism 210 and directed toward the light output unit 240. In this case, the second light input unit 250 may include a first light input unit with respect to a plane that bisects an angle between the first light input unit 230 and the light output unit 240 so that the incident direction of the first disturbing light coincides with the incident direction of the incident light. It is preferably arranged at an angle toward 230. In addition, the incident angle of the first disturbed light inputted through the second light input unit 250, the wavelength of the disturbed light, and the intensity of the disturbed light are based on the normal perpendicular to the second surface of the metal thin film 220. The surface plasmon resonance angle corresponding to the incident light and the intensity of the incident light are determined experimentally.

이때 광출력부(240)로부터 제1광입력부(230)로 향하는 반사광이 존재하게 되며, 이러한 반사광에 의해 신호의 혼선, 잡음의 발생 등의 문제가 발생하게 된다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 반사광에 대해 표면 플라즈몬 공명 조건을 충족시킴으로써 제1광입력부(230)로 향하는 반사광을 제거한다. 따라서 상술한 바와 같이 제1교란광에 의해 광출력부(240)로부터 광이 출력되도록 한 상태에서, 금속박막(220)의 제2면에 접하거나 일정거리 이격되어 배치된 제3광입력부(260)를 통해 레이저와 같은 제2교란광을 금속박막(220)의 제2면으로 입사시킨다. 이때 제3광입력부(260)는 제2교란광의 입사방향이 반사광의 입사방향과 일치하도록 제1광입력부(230)와 광출력부(240) 사이의 각을 이등분하는 평면에 대해 광출력부(240) 쪽으로 각도를 이루며 배치되는 것이 바람직하다. 또한 금속박막(220)의 제2면과 수직인 법선을 기준으로 제3광입력부(260)를 통해 입력되는 제2교란광의 입사각, 제2교란광의 파장 및 제2교란광의 세기는 금속박막(220)의 굴절률, 반사광 에 대응하는 표면 플라즈몬 공명각 및 반사광의 세기를 기준으로 실험적으로 결정된다. 이와 같이 제2교란광에 의해 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건이 충족되면, 금속박막(220)의 제2면을 따라 제1SPR파와 반대방향으로 진행하는 표면 플라즈몬 공명파(제2SPR파)가 발생되며, 따라서 프리즘(210)의 바닥면으로 입사된 반사광이 제거된다. At this time, the reflected light from the light output unit 240 to the first light input unit 230 is present, and such reflected light causes problems such as crosstalk of signals and generation of noise. In order to solve this problem, the present invention eliminates the reflected light directed toward the first light input unit 230 by satisfying the surface plasmon resonance condition for the reflected light. Accordingly, as described above, in the state where the light is output from the light output unit 240 by the first disturbing light, the third light input unit 260 disposed in contact with the second surface of the metal thin film 220 or spaced a predetermined distance apart. The second disturbing light, such as a laser, is incident on the second surface of the metal thin film 220 through. In this case, the third light input unit 260 may be configured such that the light output unit (260) is divided into a plane that bisects the angle between the first light input unit 230 and the light output unit 240 so that the incident direction of the second disturbing light coincides with the incident direction of the reflected light. Preferably at an angle toward 240). In addition, the incident angle of the second disturbing light, the wavelength of the second disturbing light, and the intensity of the second disturbing light are input through the third light input unit 260 based on a normal perpendicular to the second surface of the metal thin film 220. Is determined experimentally based on the refractive index of the surface, the surface plasmon resonance angle corresponding to the reflected light, and the intensity of the reflected light. As such, when the surface plasmon resonance condition for the reflected light is satisfied by the second disturbing light, a surface plasmon resonance wave (second SPR wave) traveling along the second surface of the metal thin film 220 in the opposite direction to the first SPR wave is generated. Therefore, the reflected light incident on the bottom surface of the prism 210 is removed.

도 3은 크레취만(Kretschmann) 구조의 표면 플라즈몬 공명기에서 표면 플라즈몬 공명이 유기될 때 광파의 진행을 유한 차분 시간 영역(Finite Difference Time Domain: FDTD) 방법으로 계산하여 도시한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 제1광입력부(230)로 입력된 레이저와 같은 단색광(310)이 프리즘(210)과 같이 굴절률이 높은 매질 쪽으로 입사되면, 입사광(310)은 프리즘(210)의 바닥면에 위치하는 금속박막(220)에서 반사되는데, 프리즘(210) 바닥면의 법선을 기준으로 하는 입사광(310)의 입사각이 특정한 각이 되면, 표면 플라즈몬 공명파(320)가 유기되어 광이 임계각 이상임에도 불구하고 프리즘(210) 바닥면에서 반사되어 광출력부(240)로 향하는 광 에너지(330)가 급격히 줄어들게 된다.FIG. 3 is a graph illustrating calculation of light waves by finite difference time domain (FDTD) method when surface plasmon resonance is induced in a surface plasmon resonator having a Kretschmann structure. Referring to FIG. 3, when a monochromatic light 310 such as a laser input to the first light input unit 230 is incident toward a medium having a high refractive index, such as a prism 210, the incident light 310 is formed on the bottom surface of the prism 210. When the incident angle of the incident light 310 based on the normal of the bottom surface of the prism 210 becomes a specific angle, the surface plasmon resonance wave 320 is induced and the light is above the critical angle. Nevertheless, the light energy 330 reflected from the bottom surface of the prism 210 toward the light output unit 240 is rapidly reduced.

도 4a는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제1실시예(200)에서 표면 플라즈몬 공명이 유기될 때 제1교란광을 금속박막(220)의 제2면에 입사시킨 후에 광파의 진행을 도시한 그래프이다. 도 4a를 참조하면, 입사광(410)에 의해 금속박막(220)에 표면 플라즈몬 공명파가 형성된 후에 제2광입력부(250)로 입력된 제1교란광(420)이 프리즘(210)의 바닥면에 위치하는 금속박막(220)의 제2면에 입사되면, 전자들의 집단 진동에 영향을 주게 되어 표면 플라즈몬 공명 조건이 바뀌게 된다. 따라서 표면 플라즈몬 공명에 의해서 줄었던 광출력부(240)로 향하는 광 에너지(430)가 증가하게 된다. 4A is a graph showing the progress of light waves after incident the first disturbing light onto the second surface of the metal thin film 220 when the surface plasmon resonance is induced in the first embodiment 200 of the optical isolator according to the present invention. to be. Referring to FIG. 4A, after the surface plasmon resonance wave is formed on the metal thin film 220 by the incident light 410, the first disturbing light 420 input to the second light input unit 250 is the bottom surface of the prism 210. When incident on the second surface of the metal thin film 220 positioned at, it affects the collective vibration of electrons, thereby changing the surface plasmon resonance condition. Therefore, the light energy 430 toward the light output unit 240 reduced by the surface plasmon resonance is increased.

도 4b는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제1실시예(200)에서 제1교란광에 의해 표면 플라즈몬 공명 조건이 변경되어 광출력부(240)로 향하는 광에너지가 증가된 상태에서 제3광입력부(260)로부터 제2교란광이 입사된 후에 광파의 진행을 도시한 그래프이다. 도 4b를 참조하면, 제2교란광에 의해 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건이 충족되면, 반사광이 모두 제2SPR파로 변화되어 입사광과 반대방행으로 진행하는 반사광이 제거된다. 이때 제2교란광은 입사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건에 영향을 주지 않는다. 4B illustrates a third light input unit in a state where surface plasmon resonance conditions are changed by the first disturbing light in the first embodiment 200 of the optical isolator according to the present invention, and the light energy toward the light output unit 240 is increased. It is a graph showing the progress of light waves after the second disturbing light is incident from 260. Referring to FIG. 4B, when the surface plasmon resonance condition for the reflected light is satisfied by the second disturbing light, the reflected light is all changed to the second SPR wave and the reflected light traveling in the opposite direction to the incident light is removed. In this case, the second disturbing light does not affect the surface plasmon resonance condition for the incident light.

도 5는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제2실시예의 구성을 도시한 도면이다. Fig. 5 shows the construction of a second embodiment of an optical isolator according to the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제2실시예(500)는 오토(Otto) 구조로 구현되며, 프리즘(510), 금속박막(520), 지지부(530), 제1광입력부(540), 광출력부(550), 제2광입력부(560) 및 제3광입력부(570)를 구비한다. Referring to FIG. 5, the second embodiment 500 of the optical isolator according to the present invention is implemented in an auto structure, and includes a prism 510, a metal thin film 520, a support 530, and a first light input unit. 540, an light output unit 550, a second light input unit 560, and a third light input unit 570.

금속박막(520)의 제1면은 프리즘(510)의 바닥면과 평행하게 일정한 거리만큼 이격되어 위치하며, 금속박막(520)의 제2면에는 지지부(530)가 배치되어 금속박막(520)을 고정시킨다. 지지부(530)는 제2광입력부(560)로 입력된 제1교란광이 금속박막(520)에 입사될 수 있도록 투명한 재질(예를 들면, 박판의 유리)로 제작되는 것이 바람직하다. 만약 금속박막(520)의 두께가 충분히 두껍거나 금속박막(520)의 재질이 단단하면, 지지부(530)를 채용할 필요가 없다. 한편 금속박막(520)과 프리 즘(510)의 사이의 공간에는 프리즘(510)보다 굴절률이 낮은 유전물질이 삽입될 수 있다. 이때 삽입되는 유전물질은 박판의 형태로 제조되며, 일면은 프리즘(510)의 바닥면과 접하고 타면은 금속박막(520)의 제1면에 접한다. 제1광입력부(540)와 광출력부(550)는 각각 프리즘(510)의 나머지 두 면에 접하거나 일정거리 이격되어 배치된다. 제2광입력부(560)는 금속박막(520)(지지부(530)가 배치된 경우에는 지지부(530))과 접하거나 일정거리 이격되어 배치된다. 이때 제2광입력부(560)는 제1교란광의 입사방향이 입사광의 입사방향과 일치하도록 제1광입력부(540)와 광출력부(550) 사이의 각을 이등분하는 평면에 대해 제1광입력부(540) 쪽으로 각도를 이루며 배치되는 것이 바람직하다. The first surface of the metal thin film 520 is spaced apart by a predetermined distance in parallel with the bottom surface of the prism 510, the support 530 is disposed on the second surface of the metal thin film 520, the metal thin film 520 Fix it. The support part 530 is preferably made of a transparent material (eg, thin glass) so that the first disturbed light input to the second light input part 560 may be incident on the metal thin film 520. If the thickness of the metal thin film 520 is sufficiently thick or the material of the metal thin film 520 is hard, it is not necessary to employ the support part 530. Meanwhile, a dielectric material having a lower refractive index than the prism 510 may be inserted into the space between the metal thin film 520 and the prism 510. At this time, the dielectric material to be inserted is manufactured in the form of a thin plate, one surface is in contact with the bottom surface of the prism 510 and the other surface is in contact with the first surface of the metal thin film 520. The first light input unit 540 and the light output unit 550 are disposed in contact with the other two surfaces of the prism 510 or spaced apart from each other by a predetermined distance. The second light input unit 560 is disposed in contact with the metal thin film 520 (the support unit 530 when the support unit 530 is disposed) or spaced a predetermined distance apart. In this case, the second light input unit 560 includes a first light input unit with respect to a plane that bisects an angle between the first light input unit 540 and the light output unit 550 such that the incident direction of the first disturbing light coincides with the incident direction of the incident light. It is preferably arranged at an angle toward 540.

도 2를 참조하여 설명한 바와 동일하게, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제2실시예(500)의 제1광입력부(540)는 입사광이 프리즘(510)의 바닥면과 수직인 법선에 대해 표면 플라즈몬 공명각을 이루며 프리즘(510)으로 입력되도록 배치되어야 한다. 또한 광출력부(550) 역시 프리즘(510)의 바닥면에서 반사된 입사광이 프리즘(510)의 바닥면과 수직인 법선에 대해 표면 플라즈몬 공명각을 이루며 광출력부(550)로 향하도록 배치되어야 한다. 이러한 배치상태에서 제1광입력부(540)를 통해 입력된 입사광이 굴절률이 높은 프리즘(510)으로 입사되면, 표면 플라즈몬 공명에 의해 광자 에너지가 모두 프리즘(510)의 바닥면과 일정거리 이격되어 배치된 금속박막(520)의 제1면을 통해 흐르는 표면 플라즈몬 공명파(제1SPR파)로 변하여 광출력부(550)를 통해 출력되는 광이 급격히 줄어들게 된다. As described with reference to FIG. 2, the first light input unit 540 of the second embodiment 500 of the optical isolator according to the present invention has a surface plasmon with respect to a normal line in which incident light is perpendicular to the bottom surface of the prism 510. It should be arranged to be input to the prism 510 to form a resonance angle. In addition, the light output unit 550 should also be disposed such that the incident light reflected from the bottom surface of the prism 510 forms the surface plasmon resonance angle with respect to a normal perpendicular to the bottom surface of the prism 510 and faces the light output unit 550. do. When the incident light input through the first light input unit 540 enters the prism 510 having a high refractive index in such an arrangement state, all photon energy is spaced apart from the bottom surface of the prism 510 by surface plasmon resonance. The light output through the light output unit 550 is rapidly reduced by changing to a surface plasmon resonance wave (first SPR wave) flowing through the first surface of the thin metal film 520.

이러한 상태에서 제2광입력부(560)를 통해 레이저와 같은 제1교란광이 금속 박막(520)의 제2면으로 입사되면, 금속박막(520)의 제2면에서 표면 플라즈몬 공명에 의해 발생한 전자들의 집단 진동에 영향을 주게 되어 표면 플라즈몬 공명 조건이 바꾸게 된다. 그에 따라 초기에 표면 플라즈몬 공명의 결과로 반사된 후의 광에너지가 특정한 각도에서 급격히 감소하던 조건이 바뀌게 되어 광출력부(550)에 도달하는 광에너지가 증가된다. 이와 같이 금속박막(520)의 제2면으로 제1교란광이 가해지면, 입사광이 프리즘(510)의 바닥면에서 전반사되어 광출력부(550)로 향한다. 이때 금속박막(520)의 제2면과 수직인 법선을 기준으로 제2광입력부(560)를 통해 입력되는 제1교란광의 입사각, 교란광의 파장 및 교란광의 세기는 금속박막(520)의 굴절률, 입사광에 대응하는 표면 플라즈몬 공명각 및 입사광의 세기를 기준으로 실험적으로 결정된다.In this state, when the first disturbed light such as a laser enters the second surface of the metal thin film 520 through the second light input unit 560, electrons generated by surface plasmon resonance on the second surface of the metal thin film 520. This affects the group vibration of the surface, changing the surface plasmon resonance conditions. Accordingly, the condition in which the light energy after the initial reflection is rapidly reduced at a specific angle is changed as a result of surface plasmon resonance, thereby increasing the light energy reaching the light output unit 550. When the first disturbing light is applied to the second surface of the metal thin film 520 as described above, the incident light is totally reflected at the bottom surface of the prism 510 to be directed to the light output part 550. In this case, the incident angle of the first disturbed light, the wavelength of the disturbed light, and the intensity of the disturbed light, which are input through the second light input unit 560 based on a normal perpendicular to the second surface of the metal thin film 520, may be determined by the refractive index of the metal thin film 520. The surface plasmon resonance angle corresponding to the incident light and the intensity of the incident light are determined experimentally.

이때 광출력부(550)로부터 제1광입력부(540)로 향하는 반사광이 존재하게 되며, 이러한 반사광에 의해 신호의 혼선, 잡음의 발생 등의 문제가 발생하게 된다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 반사광에 대해 표면 플라즈몬 공명 조건을 충족시킴으로써 제1광입력부(540)로 향하는 반사광을 제거한다. 따라서 상술한 바와 같이 제1교란광에 의해 광출력부(550)로부터 광이 출력되도록 한 상태에서, 금속박막(520)의 제2면에 접하거나 일정거리 이격되어 배치된 제3광입력부(570)를 통해 레이저와 같은 제2교란광을 금속박막(520)의 제2면으로 입사시킨다. 이때 제3광입력부(570)는 제2교란광의 입사방향이 반사광의 입사방향과 일치하도록 제1광입력부(540)와 광출력부(550) 사이의 각을 이등분하는 평면에 대해 광출력부(550) 쪽으로 각도를 이루며 배치되는 것이 바람직하다. 또한 금속박막(520)의 제2면과 수직인 법선을 기준으로 제3광입력부(570)를 통해 입력되는 제2교란광의 입사각, 제2교란광의 파장 및 제2교란광의 세기는 금속박막(520)의 굴절률, 반사광에 대응하는 표면 플라즈몬 공명각 및 반사광의 세기를 기준으로 실험적으로 결정된다. 이와 같이 제2교란광에 의해 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건이 충족되면, 프리즘(510)과 금속박막(520)의 제2면을 따라 제1SPR파와 반대방향으로 진행하는 표면 플라즈몬 공명파(제2SPR파)가 발생되며, 이에 의해 프리즘(510)의 바닥면으로 입사된 반사광이 제거된다.At this time, the reflected light from the light output unit 550 to the first light input unit 540 is present, and the reflected light causes problems such as crosstalk of signals and generation of noise. In order to solve this problem, the present invention eliminates the reflected light directed to the first light input unit 540 by satisfying the surface plasmon resonance condition for the reflected light. Accordingly, as described above, in the state where the light is output from the light output unit 550 by the first disturbing light, the third light input unit 570 is disposed in contact with the second surface of the metal thin film 520 or spaced a predetermined distance apart. The second disturbance light, such as a laser, is incident on the second surface of the metal thin film 520 through. In this case, the third light input unit 570 may include a light output unit (2) for a plane that bisects an angle between the first light input unit 540 and the light output unit 550 such that the incident direction of the second disturbing light coincides with the incident direction of the reflected light. 550 is preferably disposed at an angle toward the (550). In addition, the incident angle of the second disturbing light, the wavelength of the second disturbing light, and the intensity of the second disturbing light, which are input through the third light input unit 570 based on a normal perpendicular to the second surface of the metal thin film 520, are measured by the metal thin film 520. ) Is experimentally determined based on the refractive index of), the surface plasmon resonance angle corresponding to the reflected light, and the intensity of the reflected light. As such, when the surface plasmon resonance condition for the reflected light is satisfied by the second disturbing light, the surface plasmon resonance wave traveling in the opposite direction to the first SPR wave along the second surface of the prism 510 and the metal thin film 520 (second SPR). Wave) is generated, and the reflected light incident on the bottom surface of the prism 510 is removed.

도 6은 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제3실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제3실시예는 도 1에 도시된 크레취만 구조의 광 아이솔레이터를 반도체 제조공정에 의해 온칩(On-Chip)으로 집적화할 수 있도록 변형한 것이다.Fig. 6 is a diagram showing the configuration of the third embodiment of the optical isolator according to the present invention. The third embodiment of the optical isolator according to the present invention shown in FIG. 6 is modified to integrate the optical isolator of the Crechmann structure shown in FIG. 1 into an on-chip by a semiconductor manufacturing process.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제3실시예(600)는 제1입사도파로(610), 전반사소자(620), 금속박막(630), 출사도파로(640), 제2입사도파로(650) 및 제3입사도파로(660)로 구성된다. 각각의 도파로는 광섬유와 같은 광신호 전달물질 또는 광도파로로 이루어진다.Referring to FIG. 6, a third embodiment 600 of an optical isolator according to the present invention includes a first incident waveguide 610, a total reflection element 620, a metal thin film 630, an emission waveguide 640, and a second waveguide 640. The incident waveguide 650 and the third incident waveguide 660 are formed. Each waveguide consists of an optical signal transmission material such as an optical fiber or an optical waveguide.

제1입사도파로(610)의 일단부로는 광원 또는 광선로를 통해 입사광이 입력된다. 전반사소자(620)는 입사된 광을 전반사하는 소자로서, 대표적으로 전반사미러가 있다. 이때 제1입사도파로(610)와 전반사소자(620)의 표면에 수직한 법선이 이루는 각은 표면 플라즈몬 공명을 일으킬 수 있도록 표면 플라즈몬 공명각이 되어야 한다. 금속박막(630)은 전반사소자(620)의 후면에 형성된다. 이러한 금속박막(630) 은 일반적인 박막증착공정에 의해 형성된다. 제1입사도파로(610)를 통해 전반사소자(620)의 전면에 특정한 파장을 가진 입사광이 입력되면, 도 1에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제1실시예(200)와 동일하게 금속박막(630)의 후면(즉, 전반사소자(620)와 면하지 않는 면)에 존재하는 자유전자가 표면 플라즈몬 공명파를 형성한다. 따라서 전반사소자(620)에 의해 반사되어 출사도파로(640)로 출력되는 입사광은 표면 플라즈몬 공명 조건하에서 급격히 감소하는 특성을 보인다. 이때 출사도파로(640)는 전반사소자(620)의 전면에 수직한 법선을 기준으로 입사광의 입사각과 동일한 각도를 이루도록 배치된다. One end of the first incident waveguide 610 receives incident light through a light source or an optical path. The total reflection element 620 is a device that totally reflects the incident light, and typically has a total reflection mirror. At this time, the angle formed by the normal perpendicular to the surface of the first incident waveguide 610 and the total reflection element 620 should be the surface plasmon resonance angle so as to cause surface plasmon resonance. The metal thin film 630 is formed on the rear surface of the total reflection element 620. The metal thin film 630 is formed by a general thin film deposition process. When incident light having a specific wavelength is input to the entire surface of the total reflection element 620 through the first incident waveguide 610, the metal thin film is the same as the first embodiment 200 of the optical isolator according to the present invention shown in FIG. Free electrons present on the rear surface (ie, the surface not facing the total reflection element 620) form the surface plasmon resonance wave. Therefore, the incident light reflected by the total reflection element 620 and outputted to the emission waveguide 640 exhibits a rapidly decreasing characteristic under surface plasmon resonance conditions. In this case, the emission waveguide 640 is disposed to form an angle equal to an incident angle of incident light based on a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element 620.

이러한 상태에서 제2입사도파로(650)를 통해 입력된 제1교란광이 금속박막(630)의 후면에 가해지면, 전자들의 집단 진동에 영향을 주게 되어 표면 플라즈몬 공명 조건이 바꾸게 된다. 그에 따라 초기에 표면 플라즈몬 공명의 결과로 반사된 후의 광에너지가 특정한 각도에서 급격히 감소하던 조건이 바뀌게 되어 출사도파로(640)에 도달하는 광에너지를 증가시킬 수 있게 된다. 한편 제2입사도파로(650)는 제1교란광의 입사방향이 입사광의 입사방향과 일치하도록 제1입사도파로(610)와 출사도파로(640) 사이의 각을 이등분하는 평면에 대해 제1입사도파로(610) 쪽으로 각도를 이루며 배치되는 것이 바람직하다. 또한 금속박막(630)의 후면과 수직인 법선에 대한 제2입사도파로(650)를 통해 입력되는 제1교란광의 입사각, 제1교란광의 파장 및 제1교란광의 세기는 금속박막(630)의 굴절률, 입사광에 대응하는 표면 플라즈몬 공명각 및 입사광의 세기를 기준으로 실험적으로 결정된다.In this state, when the first disturbing light input through the second incident waveguide 650 is applied to the rear surface of the metal thin film 630, the surface plasmon resonance condition is changed by affecting the collective vibration of electrons. Accordingly, a condition in which the light energy after the initial reflection is rapidly reduced at a specific angle is changed as a result of surface plasmon resonance, thereby increasing the light energy reaching the emission waveguide 640. On the other hand, the second incident waveguide 650 has a first incident waveguide (with respect to a plane dividing the angle between the first incident waveguide 610 and the outgoing waveguide 640 so that the incident direction of the first disturbing light coincides with the incident direction of the incident light). It is preferably arranged at an angle toward 610. In addition, the incident angle of the first disturbed light, the wavelength of the first disturbed light, and the intensity of the first disturbed light input through the second incident waveguide 650 with respect to the normal line perpendicular to the back surface of the metal thin film 630 are the refractive indices of the metal thin film 630. The surface plasmon resonance angle corresponding to the incident light and the intensity of the incident light are determined experimentally.

이때 출사도파로(640)로부터 제1입사도파로(610)로 향하는 반사광이 존재하게 되며, 제3입사도파로(660)를 통해 제2교란광을 금속박막(630)의 후면에 입사시켜 반사광에 대해 표면 플라즈몬 공명 조건을 충족시킴으로써 제1입사도파로(610)로 향하는 반사광을 제거할 수 있다. 따라서 상술한 바와 같이 제1교란광에 의해 출사도파로(640)로부터 광이 출력되도록 한 상태에서, 금속박막(630)의 후면에 접하거나 일정거리 이격되어 배치된 제3입사도파로(660)를 통해 레이저와 같은 제2교란광을 금속박막(630)의 후면으로 입사시킨다. 이때 제3입사도파로(660)는 제2교란광의 입사방향이 반사광의 입사방향과 일치하도록 제1입사도파로(610)와 출사도파로(640) 사이의 각을 이등분하는 평면에 대해 출사도파로(640) 쪽으로 각도를 이루며 배치되는 것이 바람직하다. 또한 금속박막(630)의 후면과 수직인 법선에 대한 제3광입력부(660)를 통해 입력되는 제2교란광의 입사각, 제2교란광의 파장 및 제2교란광의 세기는 금속박막(630)의 굴절률, 반사광에 대응하는 표면 플라즈몬 공명각 및 반사광의 세기를 기준으로 실험적으로 결정된다. 이와 같이 제2교란광에 의해 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건이 충족되면, 금속박막(630)의 전면을 따라 제1SPR파와 반대방향으로 진행하는 표면 플라즈몬 공명파(제2SPR파)가 발생되며, 이에 의해 전반사미러(620)로 입사된 반사광이 모두 제거된다. At this time, the reflected light from the exiting waveguide 640 toward the first incident waveguide 610 is present, and the second disturbing light is incident on the rear surface of the metal thin film 630 through the third incident waveguide 660 to the surface of the reflected light. By satisfying the plasmon resonance condition, the reflected light directed to the first incident waveguide 610 may be removed. Therefore, as described above, in the state in which light is output from the emission waveguide 640 by the first disturbing light, the third incident waveguide 660 is disposed in contact with the rear surface of the metal thin film 630 or spaced a predetermined distance apart. The second disturbing light such as a laser is incident on the rear surface of the metal thin film 630. In this case, the third incident waveguide 660 is an emission waveguide 640 with respect to a plane that bisects an angle between the first incident waveguide 610 and the emission waveguide 640 so that the incident direction of the second disturbing light coincides with the incident direction of the reflected light. It is preferably arranged at an angle toward. In addition, the incident angle of the second disturbing light, the wavelength of the second disturbing light, and the intensity of the second disturbing light, which are input through the third light input unit 660 with respect to a normal line perpendicular to the back surface of the metal thin film 630, are determined by the refractive index of the metal thin film 630. The surface plasmon resonance angle corresponding to the reflected light and the intensity of the reflected light are determined experimentally. As such, when the surface plasmon resonance condition for the reflected light is satisfied by the second disturbing light, a surface plasmon resonance wave (second SPR wave) is generated along the entire surface of the metal thin film 630 in the opposite direction to the first SPR wave. As a result, all of the reflected light incident on the total reflection mirror 620 is removed.

도 7은 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제4실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제4실시예는 도 5에 도시된 오토 구조의 광 아이솔레이터를 반도체 제조공정에 의해 온칩(On-Chip)으로 집적화할 수 있도록 변형한 것이다.Fig. 7 is a diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the optical isolator according to the present invention. The fourth embodiment of the optical isolator according to the present invention shown in FIG. 7 is modified to integrate the optical isolator of the auto structure shown in FIG. 5 into an on-chip by a semiconductor manufacturing process.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제4실시예(700)는 제1입사도파로(710), 전반사소자(720), 금속박막(730), 출사도파로(740), 제2입사도파로(750) 및 제3입사도파로(760)로 구성된다. 본 실시예는 반도체 제조공정으로 제조되므로, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제2실시예의 지지부를 구비할 필요가 없다. 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제4실시예(700)에서 제1입사도파로(710), 전반사소자, 출사도파로(740), 제2입사도파로(750) 및 제3입사도파로(760)의 구조 및 상호연결관계는 도 6을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제3실시예(600)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 다만 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제4실시예(700)의 금속박막(730)의 배치구조는 도 6을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제3실시예(600)와 상이한 바, 이하에서는 이에 대해 설명한다.Referring to FIG. 7, the fourth embodiment 700 of the optical isolator according to the present invention includes a first incident waveguide 710, a total reflection element 720, a metal thin film 730, an emission waveguide 740, and a second incident wave. It consists of a waveguide 750 and a third incident waveguide 760. Since this embodiment is manufactured by a semiconductor manufacturing process, it is not necessary to include the supporting portion of the second embodiment of the optical isolator according to the present invention. In the fourth embodiment 700 of the optical isolator according to the present invention, the structure of the first incident waveguide 710, the total reflection element, the emission waveguide 740, the second incident waveguide 750, and the third incident waveguide 760 and Since the interconnection relationship is the same as that of the third embodiment 600 of the optical isolator according to the present invention described with reference to FIG. 6, the detailed description is omitted. However, the arrangement structure of the metal thin film 730 of the fourth embodiment 700 of the optical isolator according to the present invention is different from the third embodiment 600 of the optical isolator according to the present invention described with reference to FIG. This is explained in detail.

금속박막(730)은 전반사소자(720)의 후면으로부터 일정거리 이격되어 형성된다. 이때 전반사소자(720)의 후면에 전반사소자(720)와 금속박막(730)의 이격거리에 해당하는 두께로 중간층을 증착한 후 금속박막(730)을 증착하고, 에칭에 의해 중간층을 제거하는 방법에 의해 금속박막(730)을 형성할 수 있다. 나아가 중간층을 제1입사도파로(710)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 유전물질로 형성하면, 중간층을 제거하지 않아도 되는 이점이 있다. 그리고 제2입사도파로(750) 및 제3입사도파로(760)는 금속박막(730)의 후면에 접하여 배치된다. The metal thin film 730 is formed spaced apart from the rear surface of the total reflection element 720 by a predetermined distance. In this case, after depositing the intermediate layer to a thickness corresponding to the distance between the total reflection element 720 and the metal thin film 730 on the rear surface of the total reflection element 720, the metal thin film 730 is deposited, the method of removing the intermediate layer by etching The metal thin film 730 can be formed. Furthermore, when the intermediate layer is formed of a dielectric material having a refractive index lower than that of the first incident waveguide 710, there is an advantage in that the intermediate layer does not need to be removed. The second incident waveguide 750 and the third incident waveguide 760 are disposed in contact with the rear surface of the metal thin film 730.

제1입사도파로(710)를 통해 전반사소자(720)의 전면에 특정한 파장을 가진 입사광이 입력되면, 도 5에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제2실시 예(500)와 동일하게 금속박막(730)의 전면(즉, 전반사소자(720)와 대향하는 면)에 존재하는 자유전자가 표면 플라즈몬 공명파를 형성한다. 따라서 전반사소자(720)에 의해 반사되어 출사도파로(740)로 출력되는 광에너지는 표면 플라즈몬 공명 조건하에서 급격히 감소하는 특성을 보인다. 이러한 상태에서 금속박막(730)의 후면에 접하여 형성된 제2입사도파로(750)를 통해 제1교란광이 입력되면, 전자들의 집단 진동에 영향을 주게 되어 표면 플라즈몬 공명 조건이 변경되어 출사도파로(740)에 도달하는 광에너지가 증가된다. 이와 같이 제1교란광에 의해 출사도파로(740)로부터 광이 출력되도록 한 상태에서, 출사도파로(740)로부터 제1입사도파로(710)로 향하는 반사광을 제거하기 위해 금속박막(730)의 후면에 접하는 제3입사도파로(760)를 통해 레이저와 같은 제2교란광을 금속박막(730)의 후면으로 입사시킨다. 이러한 제2교란광에 의해 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건이 충족되면, 금속박막(730)의 전면을 따라 입사광에 의해 생성된 표면 플라즈몬 공명파와 반대방향으로 진행하는 표면 플라즈몬 공명파가 발생하며, 이에 의해 전반사소자(720)로 입사된 반사광이 제거된다. When incident light having a specific wavelength is input to the entire surface of the total reflection element 720 through the first incident waveguide 710, the metal thin film is the same as the second embodiment 500 of the optical isolator according to the present invention illustrated in FIG. 5. Free electrons present on the front surface (ie, the surface opposite to the total reflection element 720) of 730 form a surface plasmon resonance wave. Therefore, the light energy reflected by the total reflection element 720 and output to the emission waveguide 740 is rapidly reduced under surface plasmon resonance conditions. In this state, when the first disturbing light is input through the second incident waveguide 750 formed in contact with the rear surface of the metal thin film 730, the group plasmon resonance condition is changed by affecting the collective vibration of electrons and thus the emission waveguide 740. The light energy reaching) is increased. As described above, the light is emitted from the emission waveguide 740 by the first disturbing light, and then, on the rear surface of the metal thin film 730 to remove the reflected light from the emission waveguide 740 toward the first incident waveguide 710. The second disturbing light, such as a laser, is incident on the rear surface of the metal thin film 730 through the third incident waveguide 760 in contact. When the surface plasmon resonance condition for the reflected light is satisfied by the second disturbing light, a surface plasmon resonance wave that travels in a direction opposite to the surface plasmon resonance wave generated by the incident light is generated along the front surface of the metal thin film 730, and thus As a result, the reflected light incident on the total reflection element 720 is removed.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제1실시예 내지 제4실시예는 표면 플라즈몬 공명 조건이 변경된 상태에서 반사광에 대해 표면 플라즈몬 공명을 만족시키 위해 별도의 교란광을 가함으로써 광 아이솔레이터로 동작하게 된다. 그러나 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제1실시예 내지 제4실시예는 제1교란광이 가해져 입사광이 출력단으로 향하도록 하고 있으나 출력단을 통해 출력되는 광의 에너지가 입사광의 에너지에 비해 상당히 감소되는 문제가 있다. 따라서 출력 단으로 향하는 광에너지를 높이기 위한 구성이 필요하다. 이는 출력단에 별도의 증폭기를 연결하거나 입력단과 출력단에 공진부를 연결함으로써 가능하다. 이하에서는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제3실시예 및 제4실시예의 입력단과 출력단에 다양한 형태의 공진기가 연결된 실시예들에 대해 설명한다.As described above, the first to fourth embodiments of the optical isolator according to the present invention operate as an optical isolator by applying a separate disturbing light to satisfy the surface plasmon resonance with respect to the reflected light while the surface plasmon resonance condition is changed. Done. However, in the first to fourth embodiments of the optical isolator according to the present invention, the first disturbing light is applied so that incident light is directed to the output end, but the energy of the light output through the output end is considerably reduced compared to the energy of the incident light. have. Therefore, a configuration is needed to increase the light energy directed to the output stage. This can be done by connecting a separate amplifier to the output stage or by connecting the resonators to the input and output stages. Hereinafter, embodiments in which various types of resonators are connected to the input and output terminals of the third and fourth embodiments of the optical isolator according to the present invention will be described.

도 8은 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제5실시예의 구성을 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제5실시예는 도 6에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제3실시예에 삼각형상의 공진부를 결합한 형태이다.8 is a diagram showing the configuration of the fifth embodiment of the optical isolator according to the present invention. A fifth embodiment of the optical isolator according to the present invention combines a triangular resonator with a third embodiment of the optical isolator according to the present invention shown in FIG.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제5실시예(800)는 주도파로(810), 공진도파로(820), 전반사소자(830, 832, 834), 금속박막(840), 제1외부도파로(850) 및 제2외부도파로(860)로 구성된다. Referring to FIG. 8, the fifth embodiment 800 of the optical isolator according to the present invention includes a main waveguide 810, a resonant waveguide 820, total reflection elements 830, 832, and 834, a metal thin film 840, It consists of a first external waveguide 850 and a second external waveguide 860.

주도파로(810)의 일단에는 입사광이 입력되고, 타단으로는 전반사소자(830)에 의해 반사된 입사광이 출력된다. 또한 주도파로(810)의 일부영역은 입력단을 통해 입력된 입사광이 공진도파로(820)로 결합되는 광결합영역을 형성한다. 공진도파로(820)는 복수의 광도파로가 삼각형상으로 배치되어 구성되며, 삼각형상의 공진도파로(820)의 세변을 구성하는 광도파로 중에서 하나의 광도파로는 주도파로(810)와 평행하게 배치된다. 주도파로(810)와 평행하게 배치된 광도파로에는 공진도파로(820) 내를 주회하던 입사광이 주도파로(810)로 결합되는 광결합영역이 형성된다. 그리고 나머지 두 개의 광도파로는 도 6에 도시된 광 아이솔레이터의 제3실시예의 제1입사도파로(610)와 출사도파로(640)에 대응된다. 전반사소자(830, 832, 834)는 삼각형상의 공진도파로(820)의 세변을 구성하는 광도파로들이 서로 접속되 는 지점인 꼭지점 영역에 배치된다. 한편 공진도파로(820)에 설치된 전반사소자(830, 832, 834) 중에서 주도파로(810)를 구성하는 광도파로와 평행하게 배치되는 광도파로를 제외한 다른 두 개의 광도파로가 접속되는 꼭지점 영역에 배치된 전반사소자(830)의 후면에는 금속박막(840)이 증착된다. 따라서 나머지 두 개의 광도파로 각각과 해당 광도파로들이 접속되는 꼭지점 영역에 배치된 전반사소자(830)의 표면에 수직한 법선이 이루는 각은 표면 플라즈몬 공명을 일으킬 수 있도록 표면 플라즈몬 공명각이 되어야 한다.Incident light is input to one end of the main waveguide 810, and incident light reflected by the total reflection element 830 is output to the other end. In addition, a partial region of the main waveguide 810 forms an optical coupling region in which incident light input through the input terminal is coupled to the resonance waveguide 820. The resonant waveguide 820 includes a plurality of optical waveguides arranged in a triangular shape, and one optical waveguide among the optical waveguides forming three sides of the triangular resonant waveguide 820 is disposed in parallel with the main waveguide 810. In the optical waveguide disposed in parallel with the main waveguide 810, an optical coupling region is formed in which incident light that has been traveling around the resonance waveguide 820 is coupled to the main waveguide 810. The remaining two optical waveguides correspond to the first incident waveguide 610 and the emission waveguide 640 of the third embodiment of the optical isolator shown in FIG. 6. The total reflection elements 830, 832, and 834 are disposed in a vertex region that is a point where optical waveguides forming three sides of the triangular resonant waveguide 820 are connected to each other. Meanwhile, among the total reflection elements 830, 832, and 834 installed in the resonance waveguide 820, the optical waveguides disposed in parallel with the optical waveguides constituting the main waveguide 810 are disposed in the vertex region to which two other optical waveguides are connected. The metal thin film 840 is deposited on the rear surface of the total reflection element 830. Therefore, an angle formed by a normal perpendicular to the surface of the total reflection element 830 disposed at the vertex region to which each of the remaining two optical waveguides and the optical waveguides is connected must be a surface plasmon resonance angle to cause surface plasmon resonance.

이러한 상태에서 주도파로(810)의 입력단을 통해 입력된 입사광은 광결합영역을 통해서 삼각형상의 공진도파로(820)로 광결합되며, 공진도파로(820)로 입력된 입사광에 의해 금속박막(840)에 존재하는 자유전자가 표면 플라즈몬 공명파를 형성하게 된다. 따라서 공진도파로(820)로 입력된 입사광은 공진도파로(820) 내를 주회하게 되어 주도파로(810)의 출력단을 통해 출력되는 광이 존재하지 않게 된다. 이때 제1외부도파로(850)를 통해 제1교란광이 금속박막(840)의 후면으로 입사되면, 전자들의 집단 진동에 영향을 주게 되어 표면 플라즈몬 공명 조건이 변하게 된다. 이에 의해 주도파로(810)와 공진도파로(820) 사이의 광결합조건이 변경되어 주도파로(810)의 출력단을 통해 광이 출력된다. In this state, the incident light input through the input terminal of the main waveguide 810 is optically coupled to the triangular resonance waveguide 820 through the optical coupling region, and is incident on the metal thin film 840 by the incident light input to the resonance waveguide 820. The free electrons present form a surface plasmon resonance wave. Therefore, the incident light input to the resonant waveguide 820 circulates in the resonant waveguide 820 such that there is no light output through the output terminal of the main waveguide 810. At this time, when the first disturbing light is incident on the rear surface of the metal thin film 840 through the first external waveguide 850, the surface plasmon resonance condition is changed by affecting the collective vibration of electrons. As a result, the optical coupling condition between the main waveguide 810 and the resonance waveguide 820 is changed to output light through the output terminal of the main waveguide 810.

이와 같이 제1교란광에 의해 주도파로(810)의 출력단으로부터 광이 출력되도록 한 상태에서, 도 6을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제3실시예와 동일하게 배치된 제3입사도파로(860)를 통해 제2교란광을 금속박막(840)의 후면으로 입사시켜 공진도파로(820)를 주회하는 입사광의 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 충족시키면, 금속박막(840)의 전면을 따라 진행하는 표면 플라즈몬 공명파가 발생한다. 따라서 공진도파로(820) 내의 반사광은 모두 표면 플라즈몬 공명파로 변하게 되어 반사광의 제거가 가능하다. As described above, the third incident waveguide is disposed in the same manner as the third embodiment of the optical isolator according to the present invention described with reference to FIG. 6 while the light is output from the output terminal of the main waveguide 810 by the first disturbing light. When the second disturbing light is incident on the rear surface of the metal thin film 840 through 860 to satisfy the surface plasmon resonance condition for the reflected light traveling in the opposite direction of the incident light that traverses the resonance waveguide 820, the metal thin film 840 A surface plasmon resonance wave is generated that runs along the front of the plane. Therefore, all of the reflected light in the resonance waveguide 820 is changed to the surface plasmon resonance wave, it is possible to remove the reflected light.

도 9는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제6실시예의 구성을 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제6실시예는 도 7에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제4실시예에 삼각형상의 공진부를 결합한 형태이다.9 is a diagram showing the configuration of a sixth embodiment of an optical isolator according to the present invention. The sixth embodiment of the optical isolator according to the present invention combines a triangular resonator with the fourth embodiment of the optical isolator according to the present invention shown in FIG.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제6실시예(900)는 금속박막(940)의 위치와 표면 플라즈몬 공명 파가 발생하는 위치만 상이할 뿐 다른 구성요소 및 그에 대응하는 동작은 도 8을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제5실시예(800)와 동일하다. 즉, 금속박막(940)은 공진도파로(920)에 설치된 전반사소자(930, 932, 934) 중에서 주도파로(910)를 구성하는 광도파로와 평행하게 배치되는 광도파로를 제외한 다른 두 개의 광도파로가 접속되는 꼭지점 영역에 배치된 전반사소자(930)의 후면과 일정정도 이격된 지점에 증착된다. 그리고 제1외부도파로(950) 및 제2외부도파로(960)는 금속박막(940)의 후면에 접하여 배치된다. 이때 제1교란광에 의해 주도파로(910)의 출력단으로부터 광이 출력되도록 한 상태에서, 도 8을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제5실시예(800)와 동일하게 배치된 제2외부도파로(960)를 통해 제2교란광을 금속박막(940)의 후면으로 입사시키면 금속박막(940)의 전면을 따라 진행하는 표면 플라즈몬 공명파가 발생된다. 따라서 공진도파로(920) 내의 반사광은 모두 표면 플라즈몬 공명파로 변하게 되어 반사광의 제거가 가능하다. 9, the sixth embodiment 900 of the optical isolator according to the present invention differs only from the position of the metal thin film 940 and the position where the surface plasmon resonance wave is generated. It is the same as the fifth embodiment 800 of the optical isolator according to the present invention described with reference to FIG. That is, the metal thin film 940 has two other optical waveguides except for the optical waveguides arranged in parallel with the optical waveguides constituting the main waveguide 910 among the total reflection elements 930, 932, and 934 installed in the resonance waveguide 920. It is deposited at a point spaced a certain distance from the rear surface of the total reflection element 930 disposed in the vertex region to be connected. The first external waveguide 950 and the second external waveguide 960 are disposed in contact with the rear surface of the metal thin film 940. At this time, in the state in which the light is output from the output terminal of the main waveguide 910 by the first disturbing light, the second arrangement is the same as the fifth embodiment 800 of the optical isolator according to the present invention described with reference to FIG. When the second disturbing light is incident on the rear surface of the metal thin film 940 through the external waveguide 960, a surface plasmon resonance wave traveling along the front surface of the metal thin film 940 is generated. Therefore, the reflected light in the resonant waveguide 920 is changed to the surface plasmon resonance wave, it is possible to remove the reflected light.

상술한 바와 같이 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제5실시예 및 제6실시예는 삼각형상의 공진부에 의해 입력광에 대한 출력광의 에너지 감소량의 최소화할 수 있다. 또한 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제5실시예 및 제6실시예는 동일한 웨이퍼에 광 집적화 (Photonic Integrated Circuit : PIC) 기술에 의해 온칩으로 제작될 수 있다. 그리고 상술한 실시예들에 대한 설명시 삼각형상의 공진도파로를 예를 들어 설명하였지만, 공진도파로의 형태는 원형, 사각형 등 다양하게 구성될 수 있다. 나아가 공진부 역시 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하에서는 도 6에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제3실시예에 다양한 형태의 공진부를 적용한 실시예들을 설명한다. 이때 설명의 편의상 공진부의 광결합원리만을 설명하고 나머지 설명은 생략한다. 그리고 이하에서 설명된 실시예들에 적용되는 공진부들은 도 7에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제4실시예에도 적용될 수 있다.As described above, the fifth and sixth embodiments of the optical isolator according to the present invention described with reference to FIGS. 8 and 9 can minimize the amount of energy reduction of the output light to the input light by the triangular resonator. In addition, the fifth and sixth embodiments of the optical isolator according to the present invention described with reference to FIGS. 8 and 9 may be fabricated on-chip by photonic integrated circuit (PIC) technology on the same wafer. In the above description of the embodiments, the triangular resonant waveguide has been described as an example, but the shape of the resonant waveguide may be configured in various ways such as a circle and a rectangle. Furthermore, the resonator may be implemented in various forms. Hereinafter, embodiments in which the resonator of various forms are applied to the third embodiment of the optical isolator according to the present invention shown in FIG. 6 will be described. In this case, only the optical coupling principle of the resonator unit is described for convenience of description, and the remaining description is omitted. Resonators applied to the embodiments described below may also be applied to the fourth embodiment of the optical isolator according to the present invention illustrated in FIG. 7.

도 10은 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제7실시예의 구성을 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제7실시예는 도 6에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제3실시예에 마흐-젠더(Mach-Zehnder) 전계광학 변조기(Electrooptic Modulator)를 결합한 구조를 갖는다. 마흐-젠더 전계광학 변조기는 두 개의 도파로가 서로 평행하게 구성되어 있는 구조이고, 전기광학물질 위에 만들어진 변조기의 입력 부분에 입사되는 빛은 서로 다른 두 개의 도파로 경로를 거쳐 다시 하나의 빛으로 합쳐진다. 이때 한쪽 경로에 전압을 가하게 되면 그 부분에서 굴절률이 변하게 되고 이에 따라 해당 경로를 통과하는 빛이 위상 변화를 일 으켜 다른 경로를 거쳐 온 빛과 보강 또는 상쇄간섭을 일으키게 된다. 10 is a diagram showing the configuration of a seventh embodiment of an optical isolator according to the present invention. A seventh embodiment of the optical isolator according to the present invention has a structure in which a Mach-Zehnder electrooptic modulator is coupled to a third embodiment of the optical isolator according to the present invention shown in FIG. 6. The Mach-Gender electro-optic modulator is a structure in which two waveguides are arranged in parallel with each other, and the light incident on the input portion of the modulator made on the electro-optic material is merged into two pieces of light through two different waveguide paths. In this case, when a voltage is applied to one path, the refractive index changes in the portion, and thus light passing through the path causes a phase change to cause reinforcement or destructive interference with light passing through the other path.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제7실시예(1000)는 마흐-젠더 전계광학 변조기를 구성하는 두 개의 광도파로(1010, 1015) 중에서 하나의 광도파로(1010)의 광결합영역에 각각의 꼭지점에 전반사소자(1030, 1032, 1034)가 배치된 공진도파로(1020)가 광결합되는 구조를 갖는다. 마흐-젠더 전계광학 변조기의 입력단으로 입력된 입사광은 서로 다른 두 개의 광도파로(1010, 1015)를 거쳐 다시 하나의 빛으로 합쳐진 후 출력단으로 출력된다. 이때 한쪽 광도파로(1010)를 통해 입사된 입사광은 해당 광도파로(1010)와 평행하게 배치된 공진도파로(1020)를 구성하는 광도파로로 결합되어 공진도파로(1020)로 입력된다. 공진도파로(1020)로 입력된 분기광은 공진도파로(1020)의 꼭지점에 배치된 전반사소자(1030, 1032, 1034)에 의해 반사되어 공진도파로(1020) 내를 주회한다. Referring to FIG. 10, a seventh embodiment 1000 of an optical isolator according to the present invention is a light of one optical waveguide 1010 of two optical waveguides 1010 and 1015 constituting a Mach-gender electro-optic modulator. The resonance waveguide 1020 having the total reflection elements 1030, 1032, and 1034 disposed at each vertex in the coupling region is optically coupled. The incident light input to the input terminal of the Mach-Gender electro-optic modulator is merged into two pieces of light through two different optical waveguides 1010 and 1015 and then output to the output terminal. At this time, the incident light incident through the one optical waveguide 1010 is coupled to the optical waveguide constituting the resonant waveguide 1020 disposed in parallel with the optical waveguide 1010 is input to the resonant waveguide 1020. The branched light input to the resonant waveguide 1020 is reflected by the total reflection elements 1030, 1032, and 1034 disposed at the vertices of the resonant waveguide 1020, thereby circulating in the resonant waveguide 1020.

이러한 상태에서 제1외부도파로(1050)를 통해 입력된 제1교란광이 금속박막(1040)의 후면으로 입사되면, 금속박막(1040)에서 발생한 전자들의 집단 진동에 영향을 주게 되어 표면 플라즈몬 공명 조건이 바뀌게 된다. 이와 같이 표면 플라즈몬 공명 조건이 바뀌게 되면 마흐-젠더 전계광학 변조기 형태를 구성하는 한쪽 광도파로(1010)에서 공진도파로(1020)로 결합되는 조건이 바뀌게 된다. 공진 조건이 변경되면 공진도파로(1020)로부터 마흐-젠더 전계광학 변조기 형태를 구성하는 한쪽 광도파로(1010)로 결합되는 광이 다른 광도파로(1015)를 거쳐 온 광과 보강 또는 상쇄간섭을 일으켜 마흐-젠더 전계광학 변조기의 출력단을 통해 광이 출력된다. 이때 제2외부도파로(1060)를 통해 제2교란광을 금속박막(1040)의 후면으로 입사시 키면 공진도파로(1020) 내의 반사광이 금속박막(1040)의 후면을 따라 진행하는 표면 플라즈몬 공명파로 변하게 되어 반사광의 제거가 가능하다. In this state, when the first disturbed light input through the first external waveguide 1050 is incident on the rear surface of the metal thin film 1040, the plasmon resonance condition is influenced by the collective vibration of electrons generated in the metal thin film 1040. Will change. As such, when the surface plasmon resonance condition is changed, the coupling condition of the optical waveguide 1010 constituting the shape of the Mach-gender electro-optic modulator to the resonance waveguide 1020 is changed. When the resonance condition is changed, the light coupled from the resonant waveguide 1020 to one optical waveguide 1010 constituting the form of a Mach-gender electro-optic modulator causes constructive or destructive interference with light passing through the other optical waveguide 1015. Light is output through the output of the gender electro-optic modulator. In this case, when the second disturbing light enters the rear surface of the metal thin film 1040 through the second external waveguide 1060, the reflected light in the resonance waveguide 1020 changes into a surface plasmon resonance wave which travels along the rear surface of the metal thin film 1040. It is possible to remove the reflected light.

도 11은 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제8실시예의 구성을 도시한 도면이다.Fig. 11 shows the construction of an eighth embodiment of an optical isolator according to the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제8실시예(1100)는 주도파로(1110), 광결합부(1120), 공진도파로(1130), 전반사소자(1140, 1142, 1144, 1146), 금속박막(1150), 제1외부도파로(1160) 및 제2외부도파부(1070)를 구비한다. Referring to FIG. 11, an eighth embodiment 1100 of an optical isolator according to the present invention includes a main waveguide 1110, an optical coupling unit 1120, a resonance waveguide 1130, and total reflection elements 1140, 1142, 1144, and 1146. ), A metal thin film 1150, a first external waveguide 1160, and a second external waveguide 1070.

주도파로(1110)의 일단으로는 입사광이 입력되고, 타단으로는 공진도파로(1130)로 결합되어 공진도파로(1130) 내를 주회하던 입사광이 재차 주도파로(1110)로 결합된 후 출력된다. 그리고 주도파로(1110)에는 입력된 입사광이 광결합부(1120)로 결합되는 광결합영역이 형성된다. 광결합부(1120)는 주도파로(1110)의 일단으로 입력된 입사광을 주도파로(1110)의 타단 및 공진도파로(1130)로 분배한다. 또한 광결합부(1120)는 공진도파로(1130) 내를 주회한 광신호를 주도파로(1110)의 타단 및 공진도파로(1130)로 분배한다. 이러한 광결합부(1120)에 의해 자기상 맺힘(Self Imaging) 현상을 이용한 다중 모드 간섭 결합기(Multi-mode Interference Coupler : MMIC)를 구성하면 전체적인 광 아이솔레이터의 크기를 줄일 수 있고, 광결합부(1120)와 다른 소자들을 단일 웨이퍼 상에 용이하게 구현할 수 있는 이점이 있다. An incident light is input to one end of the main waveguide 1110, and the incident light that is wound around the resonance waveguide 1130 is coupled to the main waveguide 1110 and then output to the other end. In addition, an optical coupling region in which the input incident light is coupled to the optical coupling unit 1120 is formed in the main waveguide 1110. The optical coupling unit 1120 distributes incident light input to one end of the main waveguide 1110 to the other end of the main waveguide 1110 and the resonance waveguide 1130. In addition, the optical coupling unit 1120 distributes the optical signal circulated in the resonance waveguide 1130 to the other end of the main waveguide 1110 and the resonance waveguide 1130. By constructing a multi-mode interference coupler (MMIC) using the self-imaging phenomenon by the optical coupling unit 1120, the size of the overall optical isolator can be reduced, and the optical coupling unit 1120 ) And other devices can be easily implemented on a single wafer.

공진도파로(1130)는 광결합부(1120)와 광결합되어 주도파로(1110)의 일단을 통해 입력된 입사광 중에서 공진도파로(1130)로 결합되는 분기광을 입력받는 광결 합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 사각형상으로 배치되어 구성된다. 이때 사각형상의 공진도파로(1130)의 네변을 구성하는 광도파로 중에서 하나의 광도파로가 광결합기(1120)에 접속된다. 전반사소자(1140, 1142, 1144, 1146)는 사각형상의 공진도파로(1130)의 네변을 구성하는 광도파로들이 서로 접속되는 지점인 꼭지점 영역에 배치된다. 한편 공진도파로(1130)에 설치된 전반사미러(1140, 1142, 1144, 1146) 중에서 광결합부(1120)에 결합된 광도파로를 제외한 다른 세 개의 광도파들이 접속하는 꼭지점 중 하나에 설치된 전반사소자(1140)에는 금속박막(1150)이 증착된다. The resonance waveguide 1130 has an optical coupling region that is optically coupled with the optical coupling unit 1120 to receive the branched light coupled to the resonance waveguide 1130 from the incident light input through one end of the main waveguide 1110, and has a plurality of optical coupling regions. An optical waveguide is arranged in a rectangular shape. In this case, one optical waveguide among the optical waveguides constituting four sides of the rectangular resonance waveguide 1130 is connected to the optical coupler 1120. The total reflection elements 1140, 1142, 1144, and 1146 are disposed in the vertex region, which is a point where the optical waveguides constituting the four sides of the rectangular resonance waveguide 1130 are connected to each other. Meanwhile, the total reflection element 1140 installed at one of the vertices of the total reflection mirrors 1140, 1142, 1144, and 1146 installed in the resonant waveguide 1130, except for the optical waveguide coupled to the optical coupling unit 1120, is connected to three other optical waveguides. ), A metal thin film 1150 is deposited.

공진도파로(1130)를 통해 금속박막(1150)이 증착된 전반사소자(1140)의 전면에 특정한 파장을 가진 분기광이 포면 플라즈몬 공명각으로 입사되면, 금속박막(1150)의 후면에 존재하는 자유전자가 표면 플라즈몬 공명파를 형성한다. 이때 제1외부도파로(1160)를 통해 제1교란광이 금속박막(1150)의 후면으로 입사되면, 금속박막(1150)에서 발생한 전자들의 집단 진동에 영향을 주게 되어 표면 플라즈몬 공명 조건이 변경된다. 그리고 변경된 표면 플라즈몬 공진 조건에 의해 주도파로(1110)와 공진도파로(1130) 사이의 광결합조건이 변경되어 주도파로(1110)의 타단을 통해 광이 출력된다. 이때 제2외부도파로(1160)를 통해 제2교란광을 금속박막(1150)의 후면으로 입사시키면 공진도파로(1130) 내의 반사광이 금속박막(1150)의 후면을 따라 진행하는 표면 플라즈몬 공명파로 변하게 되어 반사광의 제거가 가능하다. When branched light having a specific wavelength is incident on the front surface of the total reflection element 1140 on which the metal thin film 1150 is deposited through the resonant waveguide 1130 at the surface plasmon resonance angle, free electrons present on the rear surface of the metal thin film 1150 Form a surface plasmon resonance wave. In this case, when the first disturbing light is incident on the rear surface of the metal thin film 1150 through the first external waveguide 1160, the first sway light affects the collective vibration of electrons generated in the metal thin film 1150, thereby changing the surface plasmon resonance condition. The optical coupling condition between the main waveguide 1110 and the resonant waveguide 1130 is changed by the changed surface plasmon resonance condition so that light is output through the other end of the main waveguide 1110. At this time, when the second disturbing light is incident on the rear surface of the metal thin film 1150 through the second external waveguide 1160, the reflected light in the resonance waveguide 1130 is changed into a surface plasmon resonance wave traveling along the rear surface of the metal thin film 1150. The reflected light can be removed.

상술한 실시예들은 표면 플라즈몬 공명각으로 입사된 입사광에 의해 금속박 막에 표면 플라즈몬 공명 파를 생성하여 출력광을 발생하지 않도록 한 상태에서 외부로부터 금속박막의 후면에 제1교란광을 입사시켜 플라즈몬 공명 조건을 변경함으로써 출력광이 존재하도록 한 후, 외부로부터 금속박막의 후면에 제2교란광을 입사시켜 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광을 제거하는 원리를 적용한 광 아이솔레이터들이다. 그러나 이와 달리 전반사소자로 입사되는 입사광의 입사각을 표면 플라즈몬 공명각에 근접하도록(예를 들면, 입사각을 표면 플라즈몬 공명각에 대해 ±5°의 범위 내에서 설정) 구성하고, 외부로부터 금속박막의 후면에 교란광을 입사시켜 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 플라즈몬 공명 조건을 만족시킴으로써 반사광을 제거하는 형태로 광 아이솔레이터를 구성할 수도 있다. The above-described embodiments generate a surface plasmon resonance wave on the metal film by incident light incident at the surface plasmon resonance angle so as not to generate an output light, thereby injecting a first disturbing light to the rear surface of the metal film from outside, thereby causing plasmon resonance. The optical isolators apply the principle of eliminating the reflected light traveling in the opposite direction to the incident light by causing the second light to enter the rear surface of the metal thin film from the outside after changing the condition. However, in contrast, the incident angle of the incident light incident on the total reflection element is configured to be close to the surface plasmon resonance angle (for example, the angle of incidence is set within a range of ± 5 ° to the surface plasmon resonance angle), and the rear surface of the metal thin film The optical isolator may be configured to remove the reflected light by satisfying the plasmon resonance condition for the reflected light incident by the disturbed light and traveling in the opposite direction to the incident light.

도 12는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제9실시예의 구성을 도시한 도면이다. 12 is a diagram showing the configuration of a ninth embodiment of an optical isolator according to the present invention.

도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제9실시예(1200)는 크레취만(Kretschmann) 구조로 구현되며, 프리즘(1210), 금속박막(1220), 제1광입력부(1230), 광출력부(1240) 및 제2광입력부(1250)를 구비한다. 도 12에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제9실시예(1200)는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제1실시예(200)와 비교할 때 입사광의 입사각과 교란광의 입력구조만 상이할 뿐 기본적인 동작원리는 동일하다. 즉, 입사광의 입사각도는 입사광에 대한 표면 플라즈몬 공명각으로부터 일정정도 이탈한 각도(즉, 입사각(θr)=표면 플라즈몬 공명각±5°, 단, 입사각(θr)≠표면 플라즈몬 공명각)가 되도록 제1광입력부(1230)가 배치된다. 또한 금속박막(1220)을 기준으로 광출력 부(1240)와 서로 마주보는 위치에 배치된 제2광입력부(1250)를 통해 금속박막(1220)의 후면으로 교란광을 입사시켜 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시킴으로써 반사광을 금속박막(1220)의 제2면을 따라 진행하는 표면 플라즈몬 공명파로 변환한다. Referring to FIG. 12, a ninth embodiment 1200 of an optical isolator according to the present invention is implemented in a Kretschmann structure, and includes a prism 1210, a metal thin film 1220, a first light input unit 1230, and a light. An output unit 1240 and a second light input unit 1250 are provided. The ninth embodiment 1200 of the optical isolator according to the present invention shown in FIG. 12 is characterized by the incident angle of the incident light and the disturbance light as compared with the first embodiment 200 of the optical isolator according to the present invention shown in FIG. 2. Only the input structure is different, the basic operation principle is the same. That is, the incident angle of the incident light is such that the angle deviates from the surface plasmon resonance angle with respect to the incident light (that is, the incident angle (θr) = surface plasmon resonance angle ± 5 °, provided that the incident angle (θr) ≠ surface plasmon resonance angle). The first light input unit 1230 is disposed. In addition, the surface plasmon for the reflected light is incident by entering the disturbing light to the rear surface of the metal thin film 1220 through the second light input unit 1250 disposed at the position facing the light output unit 1240 with respect to the metal thin film 1220. By satisfying the resonance condition, the reflected light is converted into a surface plasmon resonance wave traveling along the second surface of the metal thin film 1220.

도 13은 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제10실시예의 구성을 도시한 도면이다. FIG. 13 is a diagram showing the configuration of a tenth embodiment for an optical isolator according to the present invention.

도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제10실시예(1300)는 오토(Otto) 구조로 구현되며, 프리즘(1310), 금속박막(1320), 지지부(1330), 제1광입력부(1340), 광출력부(1350) 및 제2광입력부(1360)를 구비한다. 도 13에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제10실시예(1300)는 도 12에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제9실시예(1200)와 비교할 때 금속박막(1320)의 위치만 상이할 뿐 기본적인 동작원리는 동일하다. 즉, 금속박막(1320)이 프리즘(1310)의 바닥면으로부터 일정정도 이격되어 위치하며, 금속박막(1320)을 지지하기 위해 선택적으로 금속박막(1320)의 제2면에 지지부(1330)가 부설된다. 또한 제2광입력부(1360)를 통해 입력된 교란광에 의해 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광은 금속박막(1320)의 제1면 상으로 흐르는 표면 플라즈몬 공명파로 변환된다.Referring to FIG. 13, the tenth embodiment 1300 of the optical isolator according to the present invention has an auto structure, and includes a prism 1310, a metal thin film 1320, a support 1330, and a first light input unit. 1340, an optical output unit 1350, and a second optical input unit 1360. The tenth embodiment 1300 for the optical isolator according to the present invention shown in FIG. 13 is a comparison of the ninth embodiment 1200 for the optical isolator according to the present invention shown in FIG. 12. Only the location is different, the basic operation principle is the same. That is, the metal thin film 1320 is positioned to be spaced apart from the bottom surface of the prism 1310 to some extent, and the support 1330 is selectively provided on the second surface of the metal thin film 1320 to support the metal thin film 1320. do. In addition, the reflected light traveling in the opposite direction to the incident light by the disturbing light input through the second light input unit 1360 is converted into a surface plasmon resonance wave flowing on the first surface of the metal thin film 1320.

도 14는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제11실시예의 구성을 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제11실시예는 도 12에 도시된 크레취만 구조의 광 아이솔레이터를 반도체 제조공정에 의해 온칩(On-Chip)으로 집적화할 수 있도록 변형한 것이다. 14 is a diagram showing the configuration of the eleventh embodiment of the optical isolator according to the present invention. An eleventh embodiment of the optical isolator according to the present invention is modified so that the optical isolator of the Crechmann structure shown in FIG. 12 can be integrated into an on-chip by a semiconductor manufacturing process.

도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제11실시예(1400)는 제1입사도파로(1410), 전반사소자(1420), 금속박막(1430), 출사도파로(1440) 및 제2입사도파로(1450)로 구성된다. 각각의 도파로는 광섬유와 같은 광신호 전달물질 또는 광도파로로 이루어진다. Referring to FIG. 14, an eleventh embodiment 1400 of an optical isolator according to the present invention includes a first incident waveguide 1410, a total reflection element 1420, a metal thin film 1430, an emission waveguide 1440, and a second It consists of an incident waveguide 1450. Each waveguide consists of an optical signal transmission material such as an optical fiber or an optical waveguide.

제1입사도파로(1410)의 일단부로는 광원 또는 광선로를 통해 입사광이 입력된다. 제1입사도파로(1410)의 타단부는 전반사소자(1420)의 전면에 수직한 법선을 기준으로 일정한 각도를 이루며 연결된다. 이때 제1입사도파로(1410)와 전반사소자(1420)의 표면에 수직한 법선이 이루는 각은 표면 플라즈몬 공명각으로부터 일정정도 이탈한 각도(즉, 입사각(θr)=표면 플라즈몬 공명각±5°, 단, 입사각(θr)≠표면 플라즈몬 공명각)가 되어야 한다. 금속박막(1430)은 전반사소자(1420)의 후면에 형성된다. 제1입사도파로(1410)를 통해 전반사소자(1420)의 전면에 특정한 파장을 가진 입사광이 입력되면, 전반사소자(1420)에 의해 전반사되어 출사도파로(1440)로 출력된다. 이때 출사도파로(1440)로부터 전반사소자(1420)로 향하는 반사광이 발생하게 되며, 이러한 반사광을 제거하기 위해 금속박막(1430)을 기준으로 출사도파로(1440)와 서로 마주보도록 배치된 제2입사도파로(1450)를 통해 금속박막(1430)의 후면에 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 충족시킬 수 있는 교란광을 가한다. 금속박막(1430)의 후면에 교란광이 가해지면, 반사광이 금속박막(1430)의 후면을 통해 전달되는 표면 플라즈몬 공명파로 변하게 된다. One end of the first incident waveguide 1410 receives incident light through a light source or an optical path. The other end of the first incident waveguide 1410 is connected at a predetermined angle with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element 1420. At this time, the angle formed by the normal perpendicular to the surface of the first incident waveguide 1410 and the total reflection element 1420 is an angle deviated to some extent from the surface plasmon resonance angle (that is, the angle of incidence (θr) = surface plasmon resonance angle ± 5 °, However, the angle of incidence (θr) ≠ surface plasmon resonance angle) should be obtained. The metal thin film 1430 is formed on the rear surface of the total reflection element 1420. When incident light having a specific wavelength is input to the entire surface of the total reflection element 1420 through the first incident waveguide 1410, the total reflection is output by the total reflection element 1420 and output to the emission waveguide 1440. At this time, the reflected light toward the total reflection element 1420 is generated from the emission waveguide 1440, and the second incident waveguide disposed to face the emission waveguide 1440 on the basis of the metal thin film 1430 to remove the reflected light. 1450 is applied to the rear surface of the metal thin film 1430 to disturb the surface plasmon resonance conditions for the reflected light. When disturbed light is applied to the rear surface of the metal thin film 1430, the reflected light is changed into a surface plasmon resonance wave transmitted through the rear surface of the metal thin film 1430.

도 15는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제12실시예의 구성을 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제12실시예는 도 13에 도시된 오 토 구조의 광 아이솔레이터를 반도체 제조공정에 의해 온칩(On-Chip)으로 집적화할 수 있도록 변형한 것이다. Fig. 15 shows the construction of a twelfth embodiment of an optical isolator according to the present invention. The twelfth embodiment of the optical isolator according to the present invention is modified to integrate the optical isolator of the auto structure shown in FIG. 13 into an on-chip by a semiconductor manufacturing process.

도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제12실시예(1500)는 제1입사도파로(1510), 전반사소자(1520), 금속박막(1530), 출사도파로(1540) 및 제2입사도파로(1550)를 구비한다. 도 15에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제12실시예(1500)는 도 14에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제11실시예(1400)와 비교할 때 금속박막(1530)의 위치만 상이할 뿐 기본적인 동작원리는 동일하다. 즉, 금속박막(1530)이 전반사소자(1520)의 바닥면으로부터 일정정도 이격되어 위치한다. 또한 제2입사도파로(1550)를 통해 입력된 교란광에 의해 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광은 금속박막(1530)의 제1면 상으로 흐르는 표면 플라즈몬 공명파로 변환된다.Referring to FIG. 15, a twelfth embodiment 1500 of an optical isolator according to the present invention includes a first incident waveguide 1510, a total reflection element 1520, a metal thin film 1530, an emission waveguide 1540, and a second incident light. A waveguide 1550 is provided. The twelfth embodiment 1500 of the optical isolator according to the present invention shown in FIG. 15 is compared with the eleventh embodiment 1400 of the optical isolator according to the present invention shown in FIG. 14. Only the location is different, the basic operation principle is the same. That is, the metal thin film 1530 is positioned to be spaced apart from the bottom surface of the total reflection element 1520 to some extent. In addition, the reflected light traveling in the opposite direction to the incident light by the disturbed light input through the second incident waveguide 1550 is converted into a surface plasmon resonance wave flowing on the first surface of the metal thin film 1530.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제9실시예 내지 제12실시예는 도 8 내지 도 11을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 광 아이솔레이터에 대한 제5실시예 내지 제8실시예에 적용되는 공진부를 적용함으로써 출력단으로 향하는 광에너지를 높일 수 있다. The ninth to twelfth embodiments of the optical isolator according to the present invention as described above are applied to the fifth to eighth embodiments of the optical isolator according to the present invention described with reference to Figs. By applying the resonator, the light energy directed to the output terminal can be increased.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

도 1은 종래의 광 아이솔레이터의 구성을 도시한 도면,1 is a view showing the configuration of a conventional optical isolator,

도 2는 크레취만(Kretschmann) 구조를 이용한 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제1실시예를 도시한 도면,FIG. 2 shows a first embodiment of an optical isolator according to the invention using a Kretschmann structure, FIG.

도 3은 크레취만(Kretschmann) 구조의 광 아이솔레이터의 제1실시예에서 표면 플라즈몬 공명이 유기될 때 광파의 진행을 유한차분 시간영역(Finite Difference Time Domain: FDTD) 방법으로 계산하여 도시한 그래프,FIG. 3 is a graph illustrating the calculation of light waves by finite difference time domain (FDTD) method when surface plasmon resonance is induced in a first embodiment of an optical isolator having a Kretschmann structure.

도 4a는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제1실시예(200)에서 표면 플라즈몬 공명이 유기될 때 제1교란광을 금속박막(220)의 제2면에 입사시킨 후에 광파의 진행을 도시한 그래프,4A is a graph showing the progress of light waves after incident the first disturbing light onto the second surface of the metal thin film 220 when the surface plasmon resonance is induced in the first embodiment 200 of the optical isolator according to the present invention. ,

도 4b는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제1실시예(200)에서 제1교란광에 의해 표면 플라즈몬 공명 조건이 변경되어 광출력부(240)로 향하는 광에너지가 증가된 상태에서 제3광입력부(260)로부터 제2교란광이 입사된 후에 광파의 진행을 도시한 그래프,4B illustrates a third light input unit in a state where surface plasmon resonance conditions are changed by the first disturbing light in the first embodiment 200 of the optical isolator according to the present invention, and the light energy toward the light output unit 240 is increased. A graph showing the progress of the light waves after the second disturbing light is incident from 260,

도 5는 오토(Otto) 구조를 이용한 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제2실시예를 도시한 도면,FIG. 5 shows a second embodiment of an optical isolator according to the present invention using an Otto structure; FIG.

도 6은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제1실시예를 반도체 제조공정에 의해 온칩(On-Chip)으로 집적화할 수 있도록 변형한 제3실시예를 도시한 도면,FIG. 6 is a view showing a third embodiment in which the first embodiment of the optical isolator according to the present invention shown in FIG. 2 is modified to be integrated on-chip by a semiconductor manufacturing process;

도 7은 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제2실시예를 반도체 제조공정에 의해 온칩(On-Chip)으로 집적화할 수 있도록 변형하여 이루어진 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제4실시예를 도시한 도면,FIG. 7 is a view showing a fourth embodiment of the optical isolator according to the present invention, in which the second embodiment of the optical isolator according to the present invention is modified to be integrated into an on-chip by a semiconductor manufacturing process.

도 8은 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제3실시예에 삼각형상의 공진부를 결합하여 이루어진 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제5실시예를 도시한 도면,8 is a view showing a fifth embodiment of the optical isolator according to the present invention formed by coupling a triangular resonator to a third embodiment of the optical isolator according to the present invention;

도 9는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제4실시예에 삼각형상의 공진부를 결합하여 이루어진 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제6실시예를 도시한 도면,9 is a view showing a sixth embodiment of the optical isolator according to the present invention formed by coupling a triangular resonator to a fourth embodiment of the optical isolator according to the present invention;

도 10은 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제3실시예에 마흐-젠더(Mach-Zehnder) 전계광학 변조기(Electrooptic Modulator)를 결합하여 이루어진 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제7실시예를 도시한 도면,FIG. 10 shows a seventh embodiment of an optical isolator according to the present invention in which a Mach-Zehnder electrooptic modulator is coupled to a third embodiment of an optical isolator according to the present invention.

도 11은 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제3실시예에 광결합기를 결합하여 이루어진 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제8실시예를 도시한 도면,11 is a view showing an eighth embodiment of the optical isolator according to the present invention made by coupling an optical coupler to a third embodiment of the optical isolator according to the present invention;

도 12는 크레취만 구조를 이용한 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제9실시예를 도시한 도면,12 shows a ninth embodiment of an optical isolator according to the present invention using a Crechmann structure;

도 13은 오토 구조를 이용한 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제10실시예를 도시한 도면,FIG. 13 shows a tenth embodiment of an optical isolator according to the present invention using an auto structure;

도 14는 도 12에 도시된 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제9실시예를 반도체 제조공정에 의해 온칩(On-Chip)으로 집적화할 수 있도록 변형한 제11실시예를 도시한 도면, 그리고,FIG. 14 is a view showing an eleventh embodiment in which a ninth embodiment of the optical isolator according to the present invention shown in FIG. 12 is modified to be integrated on-chip by a semiconductor manufacturing process, and FIG.

도 15는 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제10실시예를 반도체 제조공정에 의해 온칩(On-Chip)으로 집적화할 수 있도록 변형하여 이루어진 본 발명에 따른 광 아이솔레이터의 제12실시예를 도시한 도면이다.FIG. 15 is a view showing a twelfth embodiment of the optical isolator according to the present invention, in which the tenth embodiment of the optical isolator according to the present invention is modified to be integrated on-chip by a semiconductor manufacturing process. .

Claims (23)

전면으로 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자;A total reflection element for total reflection of incident light input to the front surface; 전면이 상기 전반사소자의 후면에 접하여 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 후면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막;A metal film having a front surface disposed in contact with a rear surface of the total reflection element, and forming a surface plasmon resonance wave at the rear surface by incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각을 이루도록 배치되며, 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 전면으로 입사시키는 제1입사도파로;A first incident waveguide disposed to form a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element and the plasmon resonance angle, and configured to allow the incident light input to one end to enter the front surface of the total reflection element; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 상기 제1입사도파로와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자로부터 반사된 상기 입사광이 출력되는 출사도파로;An emission waveguide disposed symmetrically with the first incident waveguide with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and outputting the incident light reflected from the total reflection element; 상기 금속박막의 후면으로 제1교란광을 입사시켜 상기 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 형성된 표면 플라즈몬 공명 조건을 변경하여 상기 입사광이 상기 출사도파로로 출력되도록 하는 제2입사도파로; 및A second incident waveguide for injecting a first disturbing light into a rear surface of the metal thin film to change the surface plasmon resonance condition formed by the incident light input at the surface plasmon resonance angle so that the incident light is output to the emission waveguide; And 상기 금속박막의 후면으로 제2교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제3입사도파로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.A third incident waveguide for removing the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for a reflected light traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element by injecting a second disturbing light into the rear surface of the metal thin film; Optical isolator using surface plasmon resonance, characterized in that. 전면에 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자;A total reflection element for totally reflecting the incident light input to the front surface; 상기 전반사소자의 후면과 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 상기 전반사소자의 후면과 대향하는 전면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막;A metal thin film disposed to be spaced apart from the rear surface of the total reflection element by a incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element to form a surface plasmon resonance wave on a front surface opposite to the rear surface of the total reflection element; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각을 이루도록 배치되며, 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 전면으로 입사시키는 제1입사도파로;A first incident waveguide disposed to form a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element and the plasmon resonance angle, and configured to allow the incident light input to one end to enter the front surface of the total reflection element; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 상기 제1입사도파로와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자로부터 반사된 상기 입사광이 출력되는 출사도파로;An emission waveguide disposed symmetrically with the first incident waveguide with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and outputting the incident light reflected from the total reflection element; 상기 금속박막의 후면으로 제1교란광을 입사시켜 상기 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 형성된 표면 플라즈몬 공명 조건을 변경하여 상기 입사광이 상기 출사도파로로 출력되도록 하는 제2입사도파로; 및A second incident waveguide for injecting a first disturbing light into a rear surface of the metal thin film to change the surface plasmon resonance condition formed by the incident light input at the surface plasmon resonance angle so that the incident light is output to the emission waveguide; And 상기 금속박막의 후면으로 제2교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제3입사도파로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.A third incident waveguide for removing the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for a reflected light traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element by injecting a second disturbing light into the rear surface of the metal thin film; Optical isolator using surface plasmon resonance, characterized in that. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 일단으로 상기 입사광이 입력되고 타단으로 상기 입사광이 출력되며, 상기 일단과 타단 사이에 상기 입사광의 적어도 일부가 분기되는 광결합영역을 가지는 주도파로; 및A main waveguide having an optical coupling region in which the incident light is input at one end and the incident light is output at the other end, and at least a portion of the incident light is split between the one end and the other end; And 상기 주도파로의 광결합영역과 광결합되어 상기 주도파로로부터 분기된 분기광신호를 입력받는 광결합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 다각형상으로 배치되어 구성되는 공진도파로;를 더 포함하며,A resonant waveguide having an optical coupling region optically coupled with the optical coupling region of the main waveguide and receiving a branched optical signal branched from the main waveguide, wherein the plurality of optical waveguides are arranged in a polygonal shape; 상기 제1입사도파로와 상기 출사도파로는 상기 공진도파로를 구성하는 복수의 광도파로 중에서 서로 이웃하는 두 개의 제1광도파로와 각각 일체로 형성되고,The first incident waveguide and the exiting waveguide are integrally formed with two first optical waveguides adjacent to each other among a plurality of optical waveguides constituting the resonance waveguide, 상기 공진도파로를 구성하는 복수의 광도파로 중에서 상기 제1광도파로를 제외한 나머지 광도파로가 접하는 꼭지점 영역에는 상기 공진도파로로 입력된 상기 분기광신호를 전반사시켜 상기 분기광신호가 상기 공진도파로 내를 주회하도록 하는 전반사소자가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.Of the plurality of optical waveguides constituting the resonant waveguide, the branched light signal input to the resonant waveguide is totally reflected at a vertex region of the optical waveguide except for the first optical waveguide so that the branched light signal circulates in the resonance waveguide. Optical isolator using a surface plasmon resonance, characterized in that the total reflection element is disposed. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 일단으로 상기 입사광이 입력되고 타단으로 상기 입사광이 출력되며, 상기 일단과 타단 사이에 상기 입사광의 적어도 일부가 분기되는 광결합영역을 가지는 주도파로;A main waveguide having an optical coupling region in which the incident light is input at one end and the incident light is output at the other end, and at least a portion of the incident light is split between the one end and the other end; 상기 주도파로와 평행하게 배치고, 일단은 상기 주도파로의 일단에 광결합되며, 타단은 상기 주도파로의 타단에 광결합되는 보조도파로; 및An auxiliary waveguide disposed in parallel with the main waveguide, one end of which is optically coupled to one end of the main waveguide, and the other end of which is optically coupled to the other end of the main waveguide; And 상기 주도파로의 광결합영역과 광결합되어 상기 주도파로로부터 분기된 분기 광신호를 입력받는 광결합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 다각형상으로 배치되어 구성되는 공진도파로;를 더 포함하며,A resonant waveguide having an optical coupling region optically coupled with the optical coupling region of the main waveguide and receiving a branched optical signal branched from the main waveguide, and having a plurality of optical waveguides arranged in a polygonal shape; 상기 제1입사도파로와 상기 출사도파로는 상기 공진도파로를 구성하는 복수의 광도파로 중에서 서로 이웃하는 두 개의 제1광도파로와 각각 일체로 형성되고,The first incident waveguide and the exiting waveguide are integrally formed with two first optical waveguides adjacent to each other among a plurality of optical waveguides constituting the resonance waveguide, 상기 공진도파로를 구성하는 복수의 광도파로 중에서 상기 제1광도파로를 제외한 나머지 광도파로가 접하는 꼭지점 영역에는 상기 공진도파로로 입력된 상기 분기광신호를 전반사시켜 상기 분기광신호가 상기 공진도파로 내를 주회하도록 하는 전반사소자가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.Of the plurality of optical waveguides constituting the resonant waveguide, the branched light signal input to the resonant waveguide is totally reflected at a vertex region of the optical waveguide except for the first optical waveguide so that the branched light signal circulates in the resonance waveguide. Optical isolator using a surface plasmon resonance, characterized in that the total reflection element is disposed. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 일단으로 상기 입사광이 입력되고 타단으로 상기 입사광이 출력되며, 상기 일단과 타단 사이에 상기 입사광의 적어도 일부가 분기되는 광결합영역을 가지는 주도파로;A main waveguide having an optical coupling region in which the incident light is input at one end and the incident light is output at the other end, and at least a portion of the incident light is split between the one end and the other end; 상기 주도파로의 광결합영역과 광결합되어 상기 주도파로로부터 분기된 분기광신호를 입력받는 광결합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 다각형상으로 배치되어 구성되는 공진도파로; 및A resonant waveguide having an optical coupling region optically coupled to the optical coupling region of the main waveguide and receiving a branched optical signal branched from the main waveguide, and having a plurality of optical waveguides arranged in a polygonal shape; And 상기 주도파로와 상기 공진도파로의 광결합영역에 배치되며, 상기 주도파로의 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 주도파로의 타단 및 상기 공진도파로로 분배하는 광결합부;를 더 포함하며,An optical coupling unit disposed in an optical coupling region of the main waveguide and the resonance waveguide and distributing the incident light input to one end of the main waveguide to the other end of the main waveguide and the resonance waveguide; 상기 제1입사도파로와 상기 출사도파로는 상기 공진도파로를 구성하는 복수의 광도파로 중에서 서로 이웃하는 두 개의 제1광도파로와 각각 일체로 형성되고,The first incident waveguide and the exiting waveguide are integrally formed with two first optical waveguides adjacent to each other among a plurality of optical waveguides constituting the resonance waveguide, 상기 공진도파로를 구성하는 복수의 광도파로 중에서 상기 제1광도파로를 제외한 나머지 광도파로가 접하는 꼭지점 영역에는 상기 공진도파로로 입력된 상기 분기광신호를 전반사시켜 상기 분기광신호가 상기 공진도파로 내를 주회하도록 하는 전반사소자가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.Of the plurality of optical waveguides constituting the resonant waveguide, the branched light signal input to the resonant waveguide is totally reflected at a vertex region of the optical waveguide except for the first optical waveguide so that the branched light signal circulates in the resonance waveguide. Optical isolator using a surface plasmon resonance, characterized in that the total reflection element is disposed. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 전반사소자와 상기 금속박막 사이에는 상기 제1입사도파로의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가진 유전물질이 위치하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.An optical isolator using surface plasmon resonance, wherein a dielectric material having a refractive index lower than that of the first incident waveguide is disposed between the total reflection element and the metal thin film. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제2입사도파로는 상기 제1교란광의 입사방향이 상기 전반사소자로의 상기 입사광의 입사방향과 일치하도록 상기 제1입사도파로와 상기 출사도파로 사이의 각을 이등분하는 평면에 대해 상기 제1입사도파로 쪽으로 각도를 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.The second incidence waveguide is the first incidence waveguide with respect to a plane which bisects an angle between the first incidence waveguide and the outgoing waveguide so that the incidence direction of the first disturbing light coincides with the incidence direction of the incidence light to the total reflection element. Optical isolator using surface plasmon resonance, characterized in that arranged at an angle toward. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제3입사도파로는 상기 제2교란광의 입사방향이 상기 전반사소자로의 상기 반사광의 입사방향과 일치하도록 상기 제1입사도파로와 상기 출사도파로 사이의 각을 이등분하는 평면에 대해 상기 출사도파로 쪽으로 각도를 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.The third incident waveguide is angled toward the exit waveguide with respect to a plane that bisects an angle between the first incident waveguide and the exiting waveguide so that the incident direction of the second disturbing light coincides with the incident direction of the reflected light to the total reflection element. Optical isolator using surface plasmon resonance, characterized in that arranged in the form. 전면으로 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자;A total reflection element for total reflection of incident light input to the front surface; 전면이 상기 전반사소자의 후면에 접하여 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 후면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막;A metal film having a front surface disposed in contact with a rear surface of the total reflection element, and forming a surface plasmon resonance wave at the rear surface by incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각에 대해 소정 각도 이탈되도록 배치되며, 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 전면으로 입사시키는 제1입사도파로;A first incident waveguide disposed to deviate from the normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element and a predetermined angle with respect to the plasmon resonance angle, and to allow the incident light inputted at one end to the front surface of the total reflection element; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 상기 제1입사도파로와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자로부터 반사된 상기 입사광이 출력되는 출사도파로; 및An emission waveguide disposed symmetrically with the first incident waveguide with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and outputting the incident light reflected from the total reflection element; And 상기 금속박막의 후면으로 교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제2입사도파로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.A second incident waveguide for removing the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light incident to the back surface of the metal thin film and traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element; Optical isolator using surface plasmon resonance. 전면으로 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자;A total reflection element for total reflection of incident light input to the front surface; 상기 전반사소자의 후면과 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 상기 전반사소자의 후면과 대향하는 전면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막;A metal thin film disposed to be spaced apart from the rear surface of the total reflection element by a incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element to form a surface plasmon resonance wave on a front surface opposite to the rear surface of the total reflection element; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각에 대해 소정 각도 이탈되도록 배치되며, 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 전면으로 입사시키는 제1입사도파로;A first incident waveguide disposed to deviate from the normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element and a predetermined angle with respect to the plasmon resonance angle, and to allow the incident light inputted at one end to the front surface of the total reflection element; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 상기 제1입사도파로와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자로부터 반사된 상기 입사광이 출력되는 출사도파로; 및An emission waveguide disposed symmetrically with the first incident waveguide with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and outputting the incident light reflected from the total reflection element; And 상기 금속박막의 후면으로 교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제2입사도파로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.A second incident waveguide for removing the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light incident to the back surface of the metal thin film and traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element; Optical isolator using surface plasmon resonance. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,The method according to claim 9 or 10, 일단으로 상기 입사광이 입력되고 타단으로 상기 입사광이 출력되며, 상기 일단과 타단 사이에 상기 입사광의 적어도 일부가 분기되는 광결합영역을 가지는 주도파로; 및A main waveguide having an optical coupling region in which the incident light is input at one end and the incident light is output at the other end, and at least a portion of the incident light is split between the one end and the other end; And 상기 주도파로의 광결합영역과 광결합되어 상기 주도파로로부터 분기된 분기 광신호를 입력받는 광결합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 다각형상으로 배치되어 구성되는 공진도파로;를 더 포함하며,A resonant waveguide having an optical coupling region optically coupled with the optical coupling region of the main waveguide and receiving a branched optical signal branched from the main waveguide, and having a plurality of optical waveguides arranged in a polygonal shape; 상기 제1입사도파로와 상기 출사도파로는 상기 공진도파로를 구성하는 복수의 광도파로 중에서 서로 이웃하는 두 개의 제1광도파로와 각각 일체로 형성되고,The first incident waveguide and the exiting waveguide are integrally formed with two first optical waveguides adjacent to each other among a plurality of optical waveguides constituting the resonance waveguide, 상기 공진도파로를 구성하는 복수의 광도파로 중에서 상기 제1광도파로를 제외한 나머지 광도파로가 접하는 꼭지점 영역에는 상기 공진도파로로 입력된 상기 분기광신호를 전반사시켜 상기 분기광신호가 상기 공진도파로 내를 주회하도록 하는 전반사소자가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.Of the plurality of optical waveguides constituting the resonant waveguide, the branched light signal input to the resonant waveguide is totally reflected at a vertex region of the optical waveguide except for the first optical waveguide so that the branched light signal circulates in the resonance waveguide. Optical isolator using a surface plasmon resonance, characterized in that the total reflection element is disposed. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,The method according to claim 9 or 10, 일단으로 상기 입사광이 입력되고 타단으로 상기 입사광이 출력되며, 상기 일단과 타단 사이에 상기 입사광의 적어도 일부가 분기되는 광결합영역을 가지는 주도파로;A main waveguide having an optical coupling region in which the incident light is input at one end and the incident light is output at the other end, and at least a portion of the incident light is split between the one end and the other end; 상기 주도파로와 평행하게 배치고, 일단은 상기 주도파로의 일단에 광결합되며, 타단은 상기 주도파로의 타단에 광결합되는 보조도파로; 및An auxiliary waveguide disposed in parallel with the main waveguide, one end of which is optically coupled to one end of the main waveguide, and the other end of which is optically coupled to the other end of the main waveguide; And 상기 주도파로의 광결합영역과 광결합되어 상기 주도파로로부터 분기된 분기광신호를 입력받는 광결합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 다각형상으로 배치되어 구성되는 공진도파로;를 더 포함하며,A resonant waveguide having an optical coupling region optically coupled with the optical coupling region of the main waveguide and receiving a branched optical signal branched from the main waveguide, wherein the plurality of optical waveguides are arranged in a polygonal shape; 상기 제1입사도파로와 상기 출사도파로는 상기 공진도파로를 구성하는 복수 의 광도파로 중에서 서로 이웃하는 두 개의 제1광도파로와 각각 일체로 형성되고,The first incident waveguide and the exiting waveguide are integrally formed with two first optical waveguides adjacent to each other among a plurality of optical waveguides constituting the resonance waveguide, 상기 공진도파로를 구성하는 복수의 광도파로 중에서 상기 제1광도파로를 제외한 나머지 광도파로가 접하는 꼭지점 영역에는 상기 공진도파로로 입력된 상기 분기광신호를 전반사시켜 상기 분기광신호가 상기 공진도파로 내를 주회하도록 하는 전반사소자가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.Of the plurality of optical waveguides constituting the resonant waveguide, the branched light signal input to the resonant waveguide is totally reflected at a vertex region of the optical waveguide except for the first optical waveguide so that the branched light signal circulates in the resonance waveguide. Optical isolator using a surface plasmon resonance, characterized in that the total reflection element is disposed. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,The method according to claim 9 or 10, 일단으로 상기 입사광이 입력되고 타단으로 상기 입사광이 출력되며, 상기 일단과 타단 사이에 상기 입사광의 적어도 일부가 분기되는 광결합영역을 가지는 주도파로;A main waveguide having an optical coupling region in which the incident light is input at one end and the incident light is output at the other end, and at least a portion of the incident light is split between the one end and the other end; 상기 주도파로로부터 분기된 분기광신호를 입력받는 광결합영역을 가지며, 복수의 광도파로가 다각형상으로 배치되어 구성되는 공진도파로; 및A resonant waveguide having an optical coupling region for receiving a branched optical signal branched from the main waveguide, and having a plurality of optical waveguides arranged in a polygonal shape; And 상기 주도파로의 광결합영역 및 상기 공진도파로의 광결합영역과 각각 광결합되어, 상기 주도파로의 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 주도파로의 타단 및 상기 공진도파로로 분배하는 광결합부;를 더 포함하며,An optical coupling portion optically coupled to the optical coupling region of the main waveguide and the optical coupling region of the resonance waveguide, respectively, to distribute the incident light input to one end of the main waveguide to the other end of the main waveguide and the resonance waveguide; Include, 상기 제1입사도파로와 상기 출사도파로는 상기 공진도파로를 구성하는 복수의 광도파로 중에서 서로 이웃하는 두 개의 제1광도파로와 각각 일체로 형성되고,The first incident waveguide and the exiting waveguide are integrally formed with two first optical waveguides adjacent to each other among a plurality of optical waveguides constituting the resonance waveguide, 상기 공진도파로를 구성하는 복수의 광도파로 중에서 상기 제1광도파로를 제외한 나머지 광도파로가 접하는 꼭지점 영역에는 상기 공진도파로로 입력된 상기 분기광신호를 반사시켜 상기 분기광신호가 상기 공진도파로 내를 주회하도록 하는 전반사소자가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.The branched optical signal is circulated in the resonance waveguide by reflecting the branched optical signal input to the resonance waveguide in a vertex region of the plurality of optical waveguides constituting the resonance waveguide, except for the first optical waveguide. Optical isolator using a surface plasmon resonance, characterized in that the total reflection element is disposed. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 전반사소자와 상기 금속박막 사이에는 상기 제1입사도파로의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가진 유전물질이 위치하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.An optical isolator using surface plasmon resonance, wherein a dielectric material having a refractive index lower than that of the first incident waveguide is disposed between the total reflection element and the metal thin film. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,The method according to claim 9 or 10, 상기 제2입사도파로는 상기 교란광의 입사방향이 상기 전반사소자로의 상기 반사광의 입사방향과 일치하도록 상기 제1입사도파로와 상기 출사도파로 사이의 각을 이등분하는 평면에 대해 상기 출사도파로 쪽으로 각도를 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.The second incident waveguide forms an angle toward the emission waveguide with respect to a plane that bisects an angle between the first incident waveguide and the emission waveguide so that the incident direction of the disturbed light coincides with the incident direction of the reflected light to the total reflection element. An optical isolator using surface plasmon resonance characterized in that the arrangement. 제1면에 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자;A total reflection element that totally reflects incident light input to the first surface; 전면이 상기 전반사소자의 제1면에 접하여 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 후면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막;A metal thin film having a front surface disposed in contact with the first surface of the total reflection element, and forming a surface plasmon resonance wave at the rear surface by incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element; 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 제2면으로 입사시키고, 상기 전반사소자의 제2면으로 입사된 상기 입사광이 상기 전반사소자의 내부를 진행하여 상기 전반사소자의 제1면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각을 이루면서 상기 전반사소자의 제2면에 입사되도록 배치되는 제1광입력부;A normal line perpendicular to the first surface of the total reflection element by entering the incident light input to the second surface of the total reflection element, the incident light incident on the second surface of the total reflection element proceeds inside the total reflection element A first light input unit arranged to be incident on a second surface of the total reflection element while forming the plasmon resonance angle; 상기 전반사소자의 제1면에 수직한 법선에 대해 상기 제1광입력부와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자의 제1면에 의해 반사되어 상기 전반사소자의 제3면을 통해 출사된 상기 입사광을 일단으로 입력받아 타단을 통해 출력하는 광출력부;The incident light is disposed to be symmetrical with the first light input unit with respect to a normal line perpendicular to the first surface of the total reflection element, and is reflected by the first surface of the total reflection element and exits the incident light emitted through the third surface of the total reflection element. An optical output unit for receiving the output through the other end; 상기 금속박막의 후면으로 제1교란광을 입사시켜 상기 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 형성된 표면 플라즈몬 공명 조건을 변경하여 상기 입사광이 상기 광출력부로 출력되도록 하는 제2광입력부; 및A second light input unit configured to change a surface plasmon resonance condition formed by incident light input to the surface plasmon resonance angle by injecting a first disturbing light into a rear surface of the metal thin film so that the incident light is output to the light output unit; And 상기 금속박막의 후면으로 제2교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제3광입력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.And a third light input unit configured to remove the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element by injecting a second disturbing light into the rear surface of the metal thin film. Optical isolator using surface plasmon resonance, characterized in that. 제1면에 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자;A total reflection element that totally reflects incident light input to the first surface; 상기 전반사소자의 제1면과 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 상기 전반사소자의 제1면과 대향하는 제1면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막;A surface plasmon resonance wave is disposed on the first surface of the total reflection element and spaced apart from the first surface by a incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element. Metal thin film to form; 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 제2면으로 입사시키고, 상기 전반사소자의 제2면으로 입사된 상기 입사광이 상기 전반사소자의 내부를 진행하여 상기 전반사소자의 제1면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각을 이루면서 상기 전반사소자의 제2면에 입사되도록 배치되는 제1광입력부;A normal line perpendicular to the first surface of the total reflection element by entering the incident light input to the second surface of the total reflection element, the incident light incident on the second surface of the total reflection element proceeds inside the total reflection element A first light input unit arranged to be incident on a second surface of the total reflection element while forming the plasmon resonance angle; 상기 전반사소자의 제1면에 수직한 법선에 대해 상기 제1광입력부와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자의 제1면에 의해 반사되어 상기 전반사소자의 제3면을 통해 출사된 상기 입사광을 일단으로 입력받아 타단을 통해 출력하는 광출력부;The incident light is disposed to be symmetrical with the first light input unit with respect to a normal line perpendicular to the first surface of the total reflection element, and is reflected by the first surface of the total reflection element and exits the incident light emitted through the third surface of the total reflection element. An optical output unit for receiving the output through the other end; 상기 금속박막의 후면으로 제1교란광을 입사시켜 상기 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 형성된 표면 플라즈몬 공명 조건을 변경하여 상기 입사광이 상기 광출력부로 출력되도록 하는 제2광입력부; 및A second light input unit configured to change a surface plasmon resonance condition formed by incident light input to the surface plasmon resonance angle by injecting a first disturbing light into a rear surface of the metal thin film so that the incident light is output to the light output unit; And 상기 금속박막의 후면으로 제2교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제3광입력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.And a third light input unit configured to remove the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element by injecting a second disturbing light into the rear surface of the metal thin film. Optical isolator using surface plasmon resonance, characterized in that. 제1면에 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자;A total reflection element that totally reflects incident light input to the first surface; 전면이 상기 전반사소자의 제1면에 접하여 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 후면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막;A metal thin film having a front surface disposed in contact with the first surface of the total reflection element, and forming a surface plasmon resonance wave at the rear surface by incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각에 대해 소정 각도 이탈되도록 배치되며, 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 전면으로 입사시키는 제1광입력부;A first light input unit arranged to deviate from a normal angle perpendicular to the front surface of the total reflection element and a predetermined angle with respect to the plasmon resonance angle, and incident the incident light input to one surface to the front surface of the total reflection element; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 상기 제1광입력부와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자로부터 반사된 상기 입사광이 출력되는 광출력부; 및An optical output unit arranged to be symmetrical with the first light input unit with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and outputting the incident light reflected from the total reflection element; And 상기 금속박막의 후면으로 교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제2광입력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.And a second light input unit configured to remove the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light incident to the rear surface of the metal thin film and traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element. Optical isolator using surface plasmon resonance. 제1면에 입력된 입사광을 전반사시키는 전반사소자;A total reflection element that totally reflects incident light input to the first surface; 상기 전반사소자의 제1면과 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 전반사소자의 전면에 표면 플라즈몬 공명각으로 입력된 입사광에 의해 상기 전반사소자의 제1면과 대향하는 제1면에 표면 플라즈몬 공명파를 형성하는 금속박막;A surface plasmon resonance wave is disposed on the first surface of the total reflection element and spaced apart from the first surface by a incident light input at a surface plasmon resonance angle on the front surface of the total reflection element. Metal thin film to form; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선과 상기 플라즈몬 공명각에 대해 소정 각도 이탈되도록 배치되며, 일단으로 입력된 상기 입사광을 상기 전반사소자의 전면으로 입사시키는 제1광입력부;A first light input unit arranged to deviate from a normal angle perpendicular to the front surface of the total reflection element and a predetermined angle with respect to the plasmon resonance angle, and incident the incident light input to one surface to the front surface of the total reflection element; 상기 전반사소자의 전면에 수직한 법선에 대해 상기 제1광입력부와 대칭되도록 배치되며, 상기 전반사소자로부터 반사된 상기 입사광이 출력되는 광출력부; 및An optical output unit arranged to be symmetrical with the first light input unit with respect to a normal line perpendicular to the front surface of the total reflection element, and outputting the incident light reflected from the total reflection element; And 상기 금속박막의 후면으로 교란광을 입사시켜 상기 전반사소자의 전면에 입 사된 입사광과 반대방향으로 진행하는 반사광에 대한 표면 플라즈몬 공명 조건을 만족시켜 상기 반사광을 제거하는 제2광입력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.And a second light input unit configured to remove the reflected light by satisfying a surface plasmon resonance condition for the reflected light incident to the rear surface of the metal thin film and traveling in a direction opposite to the incident light incident on the front surface of the total reflection element. Optical isolator using surface plasmon resonance. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,The method according to claim 16 or 17, 상기 제2광입력부는 상기 제1교란광의 입사방향이 상기 전반사소자로의 상기 입사광의 입사방향과 일치하도록 상기 제1광입력부와 상기 광출력부 사이의 각을 이등분하는 평면에 대해 상기 제1광입력부 쪽으로 각도를 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.The second light input unit is configured to bisect the angle between the first light input unit and the light output unit so that the incident direction of the first disturbing light coincides with the incident direction of the incident light to the total reflection element. Optical isolator using surface plasmon resonance, characterized in that arranged at an angle toward the input. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,The method according to claim 16 or 17, 상기 제3광입력부는 상기 제2교란광의 입사방향이 상기 전반사소자로의 상기 반사광의 입사방향과 일치하도록 상기 제1광입력부와 상기 광출력부 사이의 각을 이등분하는 평면에 대해 상기 광출력부 쪽으로 각도를 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.The third light input unit is arranged in two directions such that the angle between the first light input unit and the light output unit is bisected so that the incident direction of the second disturbing light coincides with the incident direction of the reflected light to the total reflection element. Optical isolator using surface plasmon resonance, characterized in that arranged at an angle toward. 제 18항 또는 제 19항에 있어서,The method of claim 18 or 19, 상기 제2광입력부는 상기 교란광의 입사방향이 상기 전반사소자로의 상기 반사광의 입사방향과 일치하도록 상기 제1광입력부와 상기 광출력부 사이의 각을 이등분하는 평면에 대해 상기 광출력부 쪽으로 각도를 이루며 배치되는 것을 특징으 로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.The second light input part is angled toward the light output part with respect to a plane that bisects an angle between the first light input part and the light output part so that the incident direction of the disturbed light coincides with the incident direction of the reflected light to the total reflection element. Optical isolator using surface plasmon resonance, characterized in that arranged in the form. 제 16항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 16 to 19, 상기 전반사소자는 프리즘인 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 아이솔레이터.The total reflection element is an optical isolator using surface plasmon resonance, characterized in that the prism.
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