JPH02262128A - 偏光無依存光スイッチ - Google Patents
偏光無依存光スイッチInfo
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- JPH02262128A JPH02262128A JP8245789A JP8245789A JPH02262128A JP H02262128 A JPH02262128 A JP H02262128A JP 8245789 A JP8245789 A JP 8245789A JP 8245789 A JP8245789 A JP 8245789A JP H02262128 A JPH02262128 A JP H02262128A
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- JP
- Japan
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- polarization
- mode
- optical switch
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、方向性結合器を用いた偏光無依存光スイッ
チに関し、特に先導波路内に光の閉じ込め効果が高く且
つ偏光依存性を低減した偏光無依存光スイッチに関する
。
チに関し、特に先導波路内に光の閉じ込め効果が高く且
つ偏光依存性を低減した偏光無依存光スイッチに関する
。
従来、この種の偏光無依存光スイッチは、その主要部を
形成する方向性結合器として、第5図の概略構成図に示
すものがあった。同図において、従来の偏光無依存光ス
イッチは、ニオブ酸リチウム(以下、L+ Nb Os
)の基板(1)上に二本の導波路(2) 、(3)を形
成し、該導波路(2) 、(3)の−部が接近して結合
部(6)を形成する構成である。
形成する方向性結合器として、第5図の概略構成図に示
すものがあった。同図において、従来の偏光無依存光ス
イッチは、ニオブ酸リチウム(以下、L+ Nb Os
)の基板(1)上に二本の導波路(2) 、(3)を形
成し、該導波路(2) 、(3)の−部が接近して結合
部(6)を形成する構成である。
上記−の導波路(2)の左側入射端面より強度P。の光
を入射すると、上記一部接近した結合部(6)の結合部
長(L)の長さに依存して変化し、この変化した強度P
A、PBの光を各導波路(2) 、(3)の右側出射端
面から射出する。この射出される強度PA、Piの多光
がPA/ (PA+ PR)〜0の関係が成立する最初
の長さLを完全結合長と呼ぶ。この完全結合長りについ
ての射出光PA、 Paとの関係を第6図(八)に示す
。また、完全結合長Iは、一般に入射光の偏光状態、即
ち、TEモードかTMモードかにより異なる長さをとる
。ここでTEモードとは電界成分が基板(1)に平行な
、偏光状態をさし、TMモードとは電界成分が基板(1
)に垂直な偏光状態をさしている。なお、上記二本の導
波路(2)、(3)はその構造を互いに等しく構成され
る。
を入射すると、上記一部接近した結合部(6)の結合部
長(L)の長さに依存して変化し、この変化した強度P
A、PBの光を各導波路(2) 、(3)の右側出射端
面から射出する。この射出される強度PA、Piの多光
がPA/ (PA+ PR)〜0の関係が成立する最初
の長さLを完全結合長と呼ぶ。この完全結合長りについ
ての射出光PA、 Paとの関係を第6図(八)に示す
。また、完全結合長Iは、一般に入射光の偏光状態、即
ち、TEモードかTMモードかにより異なる長さをとる
。ここでTEモードとは電界成分が基板(1)に平行な
、偏光状態をさし、TMモードとは電界成分が基板(1
)に垂直な偏光状態をさしている。なお、上記二本の導
波路(2)、(3)はその構造を互いに等しく構成され
る。
上記従来の偏光無依存光スイッチの方向性結合器は、結
合部(6)に一対の電極(図示を省略する)を設けて一
様Δβ型に構成し、電界を印加することにより電気光学
効果に基づき入射光をスイッチングすることができる。
合部(6)に一対の電極(図示を省略する)を設けて一
様Δβ型に構成し、電界を印加することにより電気光学
効果に基づき入射光をスイッチングすることができる。
このスイッチング状態を第6図(B)に−様Δβのスイ
ッチングダイアグラムとして示す。同図において、e状
態(バー状態)は入射光の強度p、が射出光の強度PA
となり他の射出光の強度p、=oの状態を示し、■状態
(クロス状態)は入射光の強度P0が射出光の強度PB
となり、他の射出光の強度PA=0の状態を示す。また
、電界(ΔβL/π)を印加すると複数の円弧上におい
て上記θ状態となる。
ッチングダイアグラムとして示す。同図において、e状
態(バー状態)は入射光の強度p、が射出光の強度PA
となり他の射出光の強度p、=oの状態を示し、■状態
(クロス状態)は入射光の強度P0が射出光の強度PB
となり、他の射出光の強度PA=0の状態を示す。また
、電界(ΔβL/π)を印加すると複数の円弧上におい
て上記θ状態となる。
次に、結合部長しと完全結合長℃との比(L/L)がT
Mモード及びTEモードについて共にrlJ (L/
jl=1)として電界を印加した場合のTE/TM両モ
ード全モードチングダイアグラムを第7図に示す。同図
において、電界を印加して(ΔβL/π)を増加してい
くとTEモードが(ΔβL/π)岬5.2(V)でe状
態となり、さらに電界を印加して(ΔβL/π)を増加
していくと、TMモードが(ΔβL/π)45.9
(V)でe状態となる。このようにTE/TM両モード
全モードからe状態へ切り替えることにより入射光をス
イッチングすることができる。
Mモード及びTEモードについて共にrlJ (L/
jl=1)として電界を印加した場合のTE/TM両モ
ード全モードチングダイアグラムを第7図に示す。同図
において、電界を印加して(ΔβL/π)を増加してい
くとTEモードが(ΔβL/π)岬5.2(V)でe状
態となり、さらに電界を印加して(ΔβL/π)を増加
していくと、TMモードが(ΔβL/π)45.9
(V)でe状態となる。このようにTE/TM両モード
全モードからe状態へ切り替えることにより入射光をス
イッチングすることができる。
また、他の従来の偏光無依存光スイッチとしてELEC
TRONIC5LETTER58th 0ctorb
er 1987 Vo123、 No、21第11
67頁〜第1168頁に記載されたものがありこれを第
8図に示す。同図において、従来の偏光無依存光スイッ
チは、t、、 NbO3の基板(1)上に二本の導波路
(2) 、 (3)が形成され、該二本の導波路(2)
、(3)上に一対の電極(4)、(5)と該一対の電
極(4) 、(5)の外側に別の一対の電極(45)、
(55)とが各夕配設される構成である。
TRONIC5LETTER58th 0ctorb
er 1987 Vo123、 No、21第11
67頁〜第1168頁に記載されたものがありこれを第
8図に示す。同図において、従来の偏光無依存光スイッ
チは、t、、 NbO3の基板(1)上に二本の導波路
(2) 、 (3)が形成され、該二本の導波路(2)
、(3)上に一対の電極(4)、(5)と該一対の電
極(4) 、(5)の外側に別の一対の電極(45)、
(55)とが各夕配設される構成である。
上記構成において、上記電極(4)、 (5)、 (4
5)、(55)に電圧を印加し、θ状態となる上記電圧
なTE/TM両モード全モードせる条件は、L、 Nb
O3の基板(1)の電気光学係数γ13とγ33で決定
される。この場合におけるΔβ(印加電圧に対応)に対
するTE/TM両モード全モードトークを第9図に示す
。同図においてα=ΔβTE/ΔβTMである(ΔβT
E% 68TMはそれぞれTE、TMモードに対する方
向性結合器の位相不正合)。このαが0.25≦α≦0
.34である場合には、印加電圧の調整により両モード
でクロストーク−20dB以下とすることができる。波
長1.3μm付近での実測値はα= 0.29であり、
上記条件を満足していることがらθ状態になる電圧をT
E/TM両モード全モードせることができることなる。
5)、(55)に電圧を印加し、θ状態となる上記電圧
なTE/TM両モード全モードせる条件は、L、 Nb
O3の基板(1)の電気光学係数γ13とγ33で決定
される。この場合におけるΔβ(印加電圧に対応)に対
するTE/TM両モード全モードトークを第9図に示す
。同図においてα=ΔβTE/ΔβTMである(ΔβT
E% 68TMはそれぞれTE、TMモードに対する方
向性結合器の位相不正合)。このαが0.25≦α≦0
.34である場合には、印加電圧の調整により両モード
でクロストーク−20dB以下とすることができる。波
長1.3μm付近での実測値はα= 0.29であり、
上記条件を満足していることがらθ状態になる電圧をT
E/TM両モード全モードせることができることなる。
さらに、他の従来の偏光無依存光スイッチとしてELE
CTRONIC5LETTER515th Septe
mber 1988V()1.24.NO,19第11
98頁ないし第1200頁に記載されたものがあり、こ
の従来の偏光無依存光スイッチはり、 Nb o3のよ
うな光学的結晶の場合に電気光学効果がTE/TM両モ
ード全モード等しく作用t ルX −cutの結晶を用
いることにより偏光無依存性を確保していた。
CTRONIC5LETTER515th Septe
mber 1988V()1.24.NO,19第11
98頁ないし第1200頁に記載されたものがあり、こ
の従来の偏光無依存光スイッチはり、 Nb o3のよ
うな光学的結晶の場合に電気光学効果がTE/TM両モ
ード全モード等しく作用t ルX −cutの結晶を用
いることにより偏光無依存性を確保していた。
(発明が解決しようとする課題)
従来の偏光無依存光スイッチは以上のように構成されて
いたので、前記第5図のスイッチングダイアグラムに示
すようにTEモードとTMモートとのモード切替に関す
る(ΔβL/π)が異なり、偏光無依存性を完全するこ
とができないという課題を有していた。また他の従来の
偏光無依存光スイッチはTE/TMの両モードの完全結
合長の一致を比較的遮断条件に近い所で得られるが、導
波路における光の閉じ込め効果が弱いため、導波路伝搬
損失や導波路臼がり部分での放射損失が大きくなりやす
いという課題を有し、また他の従来光スイッチでは利用
できる電気光学効果の作用が弱いため、光のスイッチン
グに必要なスイッチング電圧が大きくなるという課題を
有していた。
いたので、前記第5図のスイッチングダイアグラムに示
すようにTEモードとTMモートとのモード切替に関す
る(ΔβL/π)が異なり、偏光無依存性を完全するこ
とができないという課題を有していた。また他の従来の
偏光無依存光スイッチはTE/TMの両モードの完全結
合長の一致を比較的遮断条件に近い所で得られるが、導
波路における光の閉じ込め効果が弱いため、導波路伝搬
損失や導波路臼がり部分での放射損失が大きくなりやす
いという課題を有し、また他の従来光スイッチでは利用
できる電気光学効果の作用が弱いため、光のスイッチン
グに必要なスイッチング電圧が大きくなるという課題を
有していた。
この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
、導波路の光閉じ込め効果を極めて高く確保でき、かつ
クロストークの低減を図ることができる偏光無依存光ス
イッチを得ることを目的とする。
、導波路の光閉じ込め効果を極めて高く確保でき、かつ
クロストークの低減を図ることができる偏光無依存光ス
イッチを得ることを目的とする。
この発明に係る偏光無依存光スイッチは、二つの導波路
を近接して配置し、該両導波路間で光強 スイッチ
は、L、 NbO3の基板(1)上に二本の導波環を変
換する方向性結合器の結合部長を、TE 路(2
) 、(3)を形成し、該導波路(2) 、 (3)の
ヤード、ついてTEモードのの完全結合長の約3
部が接近して結合部(6)を形成し、該結合部(6)倍
とすると共に、TMモードについてTMモード ′
の結合部長りをTEモードについてTEモードのの完全
結合長の約1倍として形成し、上記光強度 完全結
合長の約3倍とすると共にTMモードにっの変換を一様
Δβ型にて駆動制御するものであ いてTMモード
の完全結合長の約1倍として形成8゜
し、上記結合部(6
)を形成する導波路(2) 、(3)(作用)
上にスイッチング
電圧■を印加する電極(4)、この発明における偏光無
依存光スイッチは、方 (5)を形成する構成であ
る。
を近接して配置し、該両導波路間で光強 スイッチ
は、L、 NbO3の基板(1)上に二本の導波環を変
換する方向性結合器の結合部長を、TE 路(2
) 、(3)を形成し、該導波路(2) 、 (3)の
ヤード、ついてTEモードのの完全結合長の約3
部が接近して結合部(6)を形成し、該結合部(6)倍
とすると共に、TMモードについてTMモード ′
の結合部長りをTEモードについてTEモードのの完全
結合長の約1倍として形成し、上記光強度 完全結
合長の約3倍とすると共にTMモードにっの変換を一様
Δβ型にて駆動制御するものであ いてTMモード
の完全結合長の約1倍として形成8゜
し、上記結合部(6
)を形成する導波路(2) 、(3)(作用)
上にスイッチング
電圧■を印加する電極(4)、この発明における偏光無
依存光スイッチは、方 (5)を形成する構成であ
る。
向性結合器の結合部長をTEモードの完全結合長
次に、上記構成に基づく本実施例光スイッチのの3倍
及びTMモードの完全結合長の約1倍とし 動作に
ついて説明する。まず、電極(4) 、(5)にて形成
することにより、TE/TM両モードの■ スイッ
チング電圧Vが印加されない状態では、第状態からe状
態への移行を極めて近い印加電圧値 2図の(Δβ
L/π)においてTEモード(L/で行なう。
ItLr3)は
■状態であり、またTMモード(L/(実施例)
J241)は■
状態である。ここでスイッチグミ工具下、この発明の一
実施例を第1図ないし第2 vを印加し、徐々に増
加させて第2図に表される図に基づいて説明する。この
第1図は本実施例に TE/TM両モードのL/u
43、L/β〜1係る偏光無依存光スイッチの概略構
成図、第2図 を右側へ平行移動させる。この平行
移動直線とは本実施例のスイッチングダイアダラムを示
す。 TE/TM両モードの各スイッチングダイ
アゲラ上記各図において、本実施例に係る偏光無依存光
ム曲線との交叉した点は各々θ状態、切、換え。
次に、上記構成に基づく本実施例光スイッチのの3倍
及びTMモードの完全結合長の約1倍とし 動作に
ついて説明する。まず、電極(4) 、(5)にて形成
することにより、TE/TM両モードの■ スイッ
チング電圧Vが印加されない状態では、第状態からe状
態への移行を極めて近い印加電圧値 2図の(Δβ
L/π)においてTEモード(L/で行なう。
ItLr3)は
■状態であり、またTMモード(L/(実施例)
J241)は■
状態である。ここでスイッチグミ工具下、この発明の一
実施例を第1図ないし第2 vを印加し、徐々に増
加させて第2図に表される図に基づいて説明する。この
第1図は本実施例に TE/TM両モードのL/u
43、L/β〜1係る偏光無依存光スイッチの概略構
成図、第2図 を右側へ平行移動させる。この平行
移動直線とは本実施例のスイッチングダイアダラムを示
す。 TE/TM両モードの各スイッチングダイ
アゲラ上記各図において、本実施例に係る偏光無依存光
ム曲線との交叉した点は各々θ状態、切、換え。
れたことを示している。このe状態への切換点は、TE
/TM両モードについて共に(ΔβL/π)=7.94
(V)のスイッチング電圧Vが印加された状態である。
/TM両モードについて共に(ΔβL/π)=7.94
(V)のスイッチング電圧Vが印加された状態である。
さらに、上記実施例光スイッチの動作をチャンネル出力
強度に関し第3図に基づき詳述する。この第3図は完全
結合長に対する■状態のチャンネル出力強度の関係を示
す光強度グラフである。同図において、TEモードにつ
いて2.7≦L / I TE≦3.3 とし、TMモ
ードについて0.7≦L/ItTM≦1.3とする数値
範囲が定められ、この数値範囲は挿入損失の観点より定
めたものである。この各完全結合長が2.7≦L/uア
、≦3.3.0.7≦L/J2TM≦1.3とした場合
には、■状態におけるチャンネル出力光強度は約75%
程度を下限とする範囲とすることができる。このチャン
ネル出力光強度的75%は挿入損失が約1.25dBと
なることから、実用範囲としては挿入損失をより多くし
ても許容できる。よって挿入損失約−2dBの範囲とす
れば、TE/TM両モードの完全結合長は2.6≦L/
ItT、≦3.4.0.6≦L / it TM≦1.
4とすることもできる。
強度に関し第3図に基づき詳述する。この第3図は完全
結合長に対する■状態のチャンネル出力強度の関係を示
す光強度グラフである。同図において、TEモードにつ
いて2.7≦L / I TE≦3.3 とし、TMモ
ードについて0.7≦L/ItTM≦1.3とする数値
範囲が定められ、この数値範囲は挿入損失の観点より定
めたものである。この各完全結合長が2.7≦L/uア
、≦3.3.0.7≦L/J2TM≦1.3とした場合
には、■状態におけるチャンネル出力光強度は約75%
程度を下限とする範囲とすることができる。このチャン
ネル出力光強度的75%は挿入損失が約1.25dBと
なることから、実用範囲としては挿入損失をより多くし
ても許容できる。よって挿入損失約−2dBの範囲とす
れば、TE/TM両モードの完全結合長は2.6≦L/
ItT、≦3.4.0.6≦L / it TM≦1.
4とすることもできる。
次に、上記実施例に係る偏光無依存光スイッチな一実施
例製造方法との関係で説明する。
例製造方法との関係で説明する。
一般にり、 NbO3の基板(1)に導波路(2)、(
3)を形成する方法としては、TI拡散法が最も一般的
に用いられる。このT1拡散法により形成した導波路(
2) 、(3)では異常光に対する屈折率変化Δn8の
方が常光線に対する屈折率変化Δn0よりも大きくする
ことが容易である。即ち、Z−cut結晶のり。
3)を形成する方法としては、TI拡散法が最も一般的
に用いられる。このT1拡散法により形成した導波路(
2) 、(3)では異常光に対する屈折率変化Δn8の
方が常光線に対する屈折率変化Δn0よりも大きくする
ことが容易である。即ち、Z−cut結晶のり。
NbO3基板(1)ではTMモードの完全結合長をTE
モードの完全結合長よりも長くすることが容易である。
モードの完全結合長よりも長くすることが容易である。
導波路(2) 、 (3)の幅や二本の導波路間隔、そ
してTI拡散条件を適当に設定することで、方向性結合
器の結合部長しの長さが、TE/TM両モードの完全結
合長に対してそれぞれ約3倍、1倍とすることは容易に
可能であり、このような導波路は光の閉じ込め効果が十
分に大きなものである。
してTI拡散条件を適当に設定することで、方向性結合
器の結合部長しの長さが、TE/TM両モードの完全結
合長に対してそれぞれ約3倍、1倍とすることは容易に
可能であり、このような導波路は光の閉じ込め効果が十
分に大きなものである。
この構成を第4図に示し、同図において電極(4) 、
(5)が金属で構成されるため、金属により光の吸収を
避けるため導波路(2) 、(3)と電極(4) 、(
51間ニ5I02(約4000人)層を設ける構成とす
る。
(5)が金属で構成されるため、金属により光の吸収を
避けるため導波路(2) 、(3)と電極(4) 、(
51間ニ5I02(約4000人)層を設ける構成とす
る。
〔発明の効果)
以上説明したようにこの発明に係る偏光無依存光スイッ
チは、方向性結合器の結合部長を、TEモードについて
TEモードの完全結合長の約3倍とすると共にTMモー
ドについてTMモードの完全結合長の約1倍とし、方向
性結合器を一様Δβ型にて駆動制御する構成を採ったこ
とから、導波路の光閉じ込め効果を極めて高く確保でき
ると共に、TE/TM両モードの■状態からe状態への
移行が極めて近い印加電圧値で行なえるためクロストー
クの低減を図ることができるという効果を奏する。
チは、方向性結合器の結合部長を、TEモードについて
TEモードの完全結合長の約3倍とすると共にTMモー
ドについてTMモードの完全結合長の約1倍とし、方向
性結合器を一様Δβ型にて駆動制御する構成を採ったこ
とから、導波路の光閉じ込め効果を極めて高く確保でき
ると共に、TE/TM両モードの■状態からe状態への
移行が極めて近い印加電圧値で行なえるためクロストー
クの低減を図ることができるという効果を奏する。
第1図はこの発明の一実施例に係る偏光無依存光スイッ
チの概略構成図、第2図は第1図記載の実施例における
スイッチングダイアグラム、第3図は完全結合長に対す
る■状態のチャンネル出力強度の関係グラフ、第4図は
第1図記載の実施例における一部断面構成図、第5図は
従来の偏光無依存光スイッチの概略構成図、第6図(A
)は完全結合長に対する射出光強度の関係グラフ、第6
図(B)は−様Δβのスイッチングダイアグラム、第7
図はTE/TM両モードのスイッチングダイアグラム、
第8図は他の従来の偏光無依存光スイッチの概略構成図
、第9図はTEモードのスイッチング電圧に対するクロ
ストークの関係グラフを示す。 (1)・・・L、 Nbo3の基板 (2) 、 (3)・・・導波路 (4) 、 (5)・・・電極 (6)・・・結合部 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 □l/] V鼾宥′1′端 一207− V]
チの概略構成図、第2図は第1図記載の実施例における
スイッチングダイアグラム、第3図は完全結合長に対す
る■状態のチャンネル出力強度の関係グラフ、第4図は
第1図記載の実施例における一部断面構成図、第5図は
従来の偏光無依存光スイッチの概略構成図、第6図(A
)は完全結合長に対する射出光強度の関係グラフ、第6
図(B)は−様Δβのスイッチングダイアグラム、第7
図はTE/TM両モードのスイッチングダイアグラム、
第8図は他の従来の偏光無依存光スイッチの概略構成図
、第9図はTEモードのスイッチング電圧に対するクロ
ストークの関係グラフを示す。 (1)・・・L、 Nbo3の基板 (2) 、 (3)・・・導波路 (4) 、 (5)・・・電極 (6)・・・結合部 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 □l/] V鼾宥′1′端 一207− V]
Claims (1)
- 二つの導波路を近接して配置し、該両導波路間で光強度
を変換する方向性結合器にて構成され、該光強度の変換
を一様Δβ型にて駆動制御する偏光無依存光スイッチに
おいて、上記方向性結合器の結合部長を、TEモードに
ついてTEモードの完全結合長の約3倍とすると共に、
TMモードについてTMモードの完全結合長の約1倍と
することを特徴とする偏光無依存光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8245789A JPH02262128A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 偏光無依存光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8245789A JPH02262128A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 偏光無依存光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02262128A true JPH02262128A (ja) | 1990-10-24 |
Family
ID=13775040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8245789A Pending JPH02262128A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 偏光無依存光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02262128A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04237016A (ja) * | 1991-01-22 | 1992-08-25 | Nec Corp | 光制御デバイス |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP8245789A patent/JPH02262128A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04237016A (ja) * | 1991-01-22 | 1992-08-25 | Nec Corp | 光制御デバイス |
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