JPH0621889B2 - Y 分 岐 導 波 路 - Google Patents
Y 分 岐 導 波 路Info
- Publication number
- JPH0621889B2 JPH0621889B2 JP61202688A JP20268886A JPH0621889B2 JP H0621889 B2 JPH0621889 B2 JP H0621889B2 JP 61202688 A JP61202688 A JP 61202688A JP 20268886 A JP20268886 A JP 20268886A JP H0621889 B2 JPH0621889 B2 JP H0621889B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- branch
- refractive index
- shape
- width
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は、Y分岐導波路において、その分岐部の所定位
置に、直線導波路よりも幅が狭くかつ導波路と基板の中
間の屈折率を持つ切り込み領域を設けることにより、分
岐部で導波モードを連続的に徐々に変化させるように
し、よって分岐損失の低減化を可能にしたものである。
置に、直線導波路よりも幅が狭くかつ導波路と基板の中
間の屈折率を持つ切り込み領域を設けることにより、分
岐部で導波モードを連続的に徐々に変化させるように
し、よって分岐損失の低減化を可能にしたものである。
〔産業上の利用分野〕 本発明は、Y字形の導波路を持つY分岐導波路に関す
る。
る。
Y分岐導波路は、LAN(ローカリエリアネットワー
ク)やマッハツェンダ型変調器における分岐、合波回路
等として使用されており、その低損失化が望まれてい
る。
ク)やマッハツェンダ型変調器における分岐、合波回路
等として使用されており、その低損失化が望まれてい
る。
従来のY分岐導波路の理想的な形状を第4図(a)に示
す。これは、互いにY字形状をなす3本の直線導波路
1,2,3から構成され、これらが互いに交わる部分を
分岐部4とする。上記構成において、直線導波路1を伝
播されてきたシングルモード光は、分岐部4を介して2
本の直線導波路2,3に対称に分岐される。この種のY分
岐導波路の作成は、例えば電気光学材料であるLiNbO3
等の基板5に対して、上記直線導波路1,2,3及び分
岐部4となるべきY字形の領域に、Ti等の不純物を拡
散させるか或いはイオン交換を行って、その領域の屈折
率(n2)を基板5の屈折率(n1)よりも大きくして
導波路を形成することにより行っている。
す。これは、互いにY字形状をなす3本の直線導波路
1,2,3から構成され、これらが互いに交わる部分を
分岐部4とする。上記構成において、直線導波路1を伝
播されてきたシングルモード光は、分岐部4を介して2
本の直線導波路2,3に対称に分岐される。この種のY分
岐導波路の作成は、例えば電気光学材料であるLiNbO3
等の基板5に対して、上記直線導波路1,2,3及び分
岐部4となるべきY字形の領域に、Ti等の不純物を拡
散させるか或いはイオン交換を行って、その領域の屈折
率(n2)を基板5の屈折率(n1)よりも大きくして
導波路を形成することにより行っている。
上記従来のY分岐導波路では、分岐部4での損失を小さ
くするために、その分岐角θを非常に小さく(例えば0.
4゜)する必要がある。ところが、このように分岐角θ
を小さくしようとすると、分岐点4aの近傍における直
線導波路2,3の互いの間隔が非常に狭く微細な形状と
なる。そのため、実際にこれを作製した場合、露光や拡
散もしくはイオン交換等のプロセスにおいて、上記分岐
点4aの近傍が第4図(b)に示すようになまってしま
い、この部分で大きな損失が生ずることになった。
くするために、その分岐角θを非常に小さく(例えば0.
4゜)する必要がある。ところが、このように分岐角θ
を小さくしようとすると、分岐点4aの近傍における直
線導波路2,3の互いの間隔が非常に狭く微細な形状と
なる。そのため、実際にこれを作製した場合、露光や拡
散もしくはイオン交換等のプロセスにおいて、上記分岐
点4aの近傍が第4図(b)に示すようになまってしま
い、この部分で大きな損失が生ずることになった。
その損失を明らかにするため、導波路をTi:LiNbO3
とした場合の分岐損失を計算した結果を第5図に示す。
なおここでは、基板5の屈折率n1を2.14、直線導波路
1,2,3の幅を7μm、光波長を1.3 μm、分岐角θ
を0.4 ゜とした。同図より、分岐損失は分岐部4のなま
りの幅Dとともに単調に増加する。また、直線導波路
1,2,3の屈折率n2から基板5の屈折率n1(=2.
14)を引いた差をΔnとすると、Δn=0.004 ではD=
1μmで0.2 dB、2μmで0.5 dBの損失となる。このよ
うに大きな損失を生ずる原因は、分岐開始部で中央にパ
ワーが集中しているのに対し、分岐後のモード形状は急
激に中央が凹んだ形状となるためで、これら両者の差異
が大きいほど損失となる。
とした場合の分岐損失を計算した結果を第5図に示す。
なおここでは、基板5の屈折率n1を2.14、直線導波路
1,2,3の幅を7μm、光波長を1.3 μm、分岐角θ
を0.4 ゜とした。同図より、分岐損失は分岐部4のなま
りの幅Dとともに単調に増加する。また、直線導波路
1,2,3の屈折率n2から基板5の屈折率n1(=2.
14)を引いた差をΔnとすると、Δn=0.004 ではD=
1μmで0.2 dB、2μmで0.5 dBの損失となる。このよ
うに大きな損失を生ずる原因は、分岐開始部で中央にパ
ワーが集中しているのに対し、分岐後のモード形状は急
激に中央が凹んだ形状となるためで、これら両者の差異
が大きいほど損失となる。
本発明は、上記問題点に鑑み、低損失で作製容易なY分
岐導波路を提供することを目的とする。
岐導波路を提供することを目的とする。
本発明のY分岐導波路は、分岐された2本の直線導波路
のそれぞれ内側の壁面が接する部分から、分岐前の1本
の直線導波路が分岐を開始する位置まで、直線導波路と
基板との中間の屈折率を持ち、矩形状もしくは光の進行
方向に対し対称に広がる楔状であってその先端部の幅が
直線導波路の幅よりも狭い 0.5〜2μmの切り込み領域
を設けたものである。
のそれぞれ内側の壁面が接する部分から、分岐前の1本
の直線導波路が分岐を開始する位置まで、直線導波路と
基板との中間の屈折率を持ち、矩形状もしくは光の進行
方向に対し対称に広がる楔状であってその先端部の幅が
直線導波路の幅よりも狭い 0.5〜2μmの切り込み領域
を設けたものである。
分岐部に上述したような切り込み領域を設ければ、そこ
を伝播する光の導波モードは、分岐開始とともに、連続
的に徐々に変化していくようになり、パワー分布も徐々
に中央が凹んだ形状となっていく。このことにより、周
囲への光散乱が非常に小さくなり、従って分岐時の損失
は大きく低減される。しかも上記構成であると、分岐側
の2つの直線導波路の間隔を非常に狭い微細な形状にす
る必要がないので、露光や拡散もしくはイオン交換等に
よって導波路を作製する際の形状のなまりが問題となる
ことはない。
を伝播する光の導波モードは、分岐開始とともに、連続
的に徐々に変化していくようになり、パワー分布も徐々
に中央が凹んだ形状となっていく。このことにより、周
囲への光散乱が非常に小さくなり、従って分岐時の損失
は大きく低減される。しかも上記構成であると、分岐側
の2つの直線導波路の間隔を非常に狭い微細な形状にす
る必要がないので、露光や拡散もしくはイオン交換等に
よって導波路を作製する際の形状のなまりが問題となる
ことはない。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。
明する。
第1図(a)は、本発明の一実施例を示す構成図である。
同図において、Y字形に構成されたシングルモードの直
線導波路1,2,3および分岐部4を基板5に形成した
点は第4図に示した従来のY分岐導波路と同様である
が、本実施例の特徴は、分岐部4に光の進行方向(矢印
A方向)に関して対称に広がる楔状の切り込み領域6を
設けたことにある。この場合、楔状の切り込み領域6の
先端部6aの幅をF、後端部の幅をGとすると、F<G
の関係となっている。
同図において、Y字形に構成されたシングルモードの直
線導波路1,2,3および分岐部4を基板5に形成した
点は第4図に示した従来のY分岐導波路と同様である
が、本実施例の特徴は、分岐部4に光の進行方向(矢印
A方向)に関して対称に広がる楔状の切り込み領域6を
設けたことにある。この場合、楔状の切り込み領域6の
先端部6aの幅をF、後端部の幅をGとすると、F<G
の関係となっている。
上記切り込み領域6は、直線導波路1,2,3よりも狭
い幅であって、かつ直線導波路1,2,3の屈折率n2
と基板5の屈折率n1との中間の屈折率n3(n1<n
3<n2)を有している。更に、この切り込み領域6
は、分岐側の直線導波路2,3のそれぞれ内側の壁面2
a,3aが接する部分(即ち、理想上の分岐点4a付
近)から、分岐部4の中央を直線導波路1に向って延
び、その先端部6aは、この先端部6aから直線導波路
1が分岐を開始する位置Bまでの距離L=0とすること
によりこの分岐開始位置にある。すると分岐部4に存在
する導波路4b,4cは、分岐開始位置Bから光の進行
方向に沿ってテーパを成すようになる。そして導波モー
ドの変化は分岐開始位置から始まるので、切り込み領域
6の先端部6aが分岐開始位置(L=0)から始まれば
導波モードを分岐部4で連続的に変化されることができ
る。
い幅であって、かつ直線導波路1,2,3の屈折率n2
と基板5の屈折率n1との中間の屈折率n3(n1<n
3<n2)を有している。更に、この切り込み領域6
は、分岐側の直線導波路2,3のそれぞれ内側の壁面2
a,3aが接する部分(即ち、理想上の分岐点4a付
近)から、分岐部4の中央を直線導波路1に向って延
び、その先端部6aは、この先端部6aから直線導波路
1が分岐を開始する位置Bまでの距離L=0とすること
によりこの分岐開始位置にある。すると分岐部4に存在
する導波路4b,4cは、分岐開始位置Bから光の進行
方向に沿ってテーパを成すようになる。そして導波モー
ドの変化は分岐開始位置から始まるので、切り込み領域
6の先端部6aが分岐開始位置(L=0)から始まれば
導波モードを分岐部4で連続的に変化されることができ
る。
上記構成において、直線導波路1内を進行してきたシン
グルモード光が2本の直線導波路2,3内に分岐される
ときのパワー分布の変化を、L=0の場合につき第1図
(a)の3つの位置(分岐前の位置a、分岐開始直後の位
置b、分岐完了前の位置c)と対応させて同図(b)に示
す。すると、中央に集中していたパワー分布(a)が、
分岐開始直後に中央に小さな凹みが生じ(b)、更に分
岐が進むと上記中央の凹みは更に大きく変化する
(c)。このことから、分岐部4aを伝播する光の導波
モードは、分岐開始とともに連続的に徐々に変化してい
くことがわかる。従って、周囲への光散乱が非常に小さ
くなり、分岐時の損失は大きく低減される。
グルモード光が2本の直線導波路2,3内に分岐される
ときのパワー分布の変化を、L=0の場合につき第1図
(a)の3つの位置(分岐前の位置a、分岐開始直後の位
置b、分岐完了前の位置c)と対応させて同図(b)に示
す。すると、中央に集中していたパワー分布(a)が、
分岐開始直後に中央に小さな凹みが生じ(b)、更に分
岐が進むと上記中央の凹みは更に大きく変化する
(c)。このことから、分岐部4aを伝播する光の導波
モードは、分岐開始とともに連続的に徐々に変化してい
くことがわかる。従って、周囲への光散乱が非常に小さ
くなり、分岐時の損失は大きく低減される。
なお、切り込み領域6を楔状(F<G)とする代りに矩
形状(F=G)としてもよく、このようにした場合であ
っても導波路4b,4cをテーパ状にでき、上記と同様
に低損失化が可能になる。
形状(F=G)としてもよく、このようにした場合であ
っても導波路4b,4cをテーパ状にでき、上記と同様
に低損失化が可能になる。
次に、切り込み領域6を矩形状(F=G)とした場合に
おいて、その屈折率n3および幅F(=G)の具体的な
設定手順について説明する。なおここでは、Ti:LiNb
O3導波路を想定し、導波路幅を7μm、その屈折率n
2を2.144 、基板屈折率n1を2.140 、分岐角θを0.4
゜とした場合について、数値計算による理論検討を行っ
たものである。
おいて、その屈折率n3および幅F(=G)の具体的な
設定手順について説明する。なおここでは、Ti:LiNb
O3導波路を想定し、導波路幅を7μm、その屈折率n
2を2.144 、基板屈折率n1を2.140 、分岐角θを0.4
゜とした場合について、数値計算による理論検討を行っ
たものである。
まず、切り込み領域6の屈折率n3の設定手順について
述べる。そのために、幅F=G=2μmとし、切り込み
領域6の屈折率差Δn′{屈折率n3から基板5の屈折
率n1(=2.14)を引いた値}を変化させて、分岐損失
を調べてみる。その結果を第2図に示す。同図により、
上記屈折率差Δn′が0.002 (即ちn3=2.142 )の時
に分岐損失が極小値をとることがわかる。この値は、導
波路の屈折率差Δn(=0.004 )の半分の値である。こ
のことから、屈折率n3は、n1とn2の丁度中間の値
に設定することが望ましいと言える。このような値を持
つ屈折率n3はパターン形状がなまる導波路作製法(例
えば拡散、イオン交換等)で導波路を作製すれば,切り
込み領域6に両側からTi等がしみ出すことにより容易
に得られる。
述べる。そのために、幅F=G=2μmとし、切り込み
領域6の屈折率差Δn′{屈折率n3から基板5の屈折
率n1(=2.14)を引いた値}を変化させて、分岐損失
を調べてみる。その結果を第2図に示す。同図により、
上記屈折率差Δn′が0.002 (即ちn3=2.142 )の時
に分岐損失が極小値をとることがわかる。この値は、導
波路の屈折率差Δn(=0.004 )の半分の値である。こ
のことから、屈折率n3は、n1とn2の丁度中間の値
に設定することが望ましいと言える。このような値を持
つ屈折率n3はパターン形状がなまる導波路作製法(例
えば拡散、イオン交換等)で導波路を作製すれば,切り
込み領域6に両側からTi等がしみ出すことにより容易
に得られる。
続いて、切り込み領域6の幅F(=G)の設定手順につ
いて述べる。この場合は、上記で得られた結果に基づき
Δn′=0.002 とし、幅F(=G)を変化させて分岐損
失を調べてみる。その結果を第3図に示す。同図より、
F(=G)=2μmまでは分岐損失に変化が見らず、そ
れ以上で増加している。このことから,幅F(=G)を
2μm以下に設定することが望ましいと言える。ただ
し、Fをゼロに近づけるほど先端部6aでのなまりの発
生が問題となるので、少なくもと 0.5μm以上であるこ
とが必要である。すなわち、幅Fは 0.5〜2μmの範囲
内に設定されることが望ましい。このように 0.5〜2μ
mという幅、は第4図に示した分岐点4aの近傍におけ
る微小な導波路間隔と比べて大きく、形状のなまりは問
題とならない。
いて述べる。この場合は、上記で得られた結果に基づき
Δn′=0.002 とし、幅F(=G)を変化させて分岐損
失を調べてみる。その結果を第3図に示す。同図より、
F(=G)=2μmまでは分岐損失に変化が見らず、そ
れ以上で増加している。このことから,幅F(=G)を
2μm以下に設定することが望ましいと言える。ただ
し、Fをゼロに近づけるほど先端部6aでのなまりの発
生が問題となるので、少なくもと 0.5μm以上であるこ
とが必要である。すなわち、幅Fは 0.5〜2μmの範囲
内に設定されることが望ましい。このように 0.5〜2μ
mという幅、は第4図に示した分岐点4aの近傍におけ
る微小な導波路間隔と比べて大きく、形状のなまりは問
題とならない。
このようにして切り込み領域6の屈折率n3および幅F
(=G)を設定することにより、従来のY分岐導波路よ
りも著しく低損失なY分岐導波路が実現できる。
(=G)を設定することにより、従来のY分岐導波路よ
りも著しく低損失なY分岐導波路が実現できる。
なお、ここでは切り込み領域6が矩形状の場合について
検討を行ったが、第1図(a)に示したような楔状(F<
G)とすることにより、更に低損失化が可能となる。
検討を行ったが、第1図(a)に示したような楔状(F<
G)とすることにより、更に低損失化が可能となる。
また第1図(a)において、切り込み領域6と分岐側の直
線導波路2,3の内側の壁面2a,3aとをなめらかに
接続するようにしてもよい。即ち、切り込み領域6の幅
と上記壁面2a,3aの互いの間隔とが、光の進行方向
に対して連続的に接合されるとともに、この接合によっ
て形成される壁面曲線の一次の微分係数が連続的となる
ようにしてもよい。このようにすれば、更に効率良く光
を分岐することができる。
線導波路2,3の内側の壁面2a,3aとをなめらかに
接続するようにしてもよい。即ち、切り込み領域6の幅
と上記壁面2a,3aの互いの間隔とが、光の進行方向
に対して連続的に接合されるとともに、この接合によっ
て形成される壁面曲線の一次の微分係数が連続的となる
ようにしてもよい。このようにすれば、更に効率良く光
を分岐することができる。
本発明のY分岐導波路によれば、導波モードが連続的に
徐々に変化していくために、著しい低損失化が可能にな
り、しかも従来のY分岐導波路のような微細形状を含ま
ないために、露光や拡散もしくはイオン交換等のプロセ
スによる形状のなまりが問題にならず、よって作製が非
常に容易になる。
徐々に変化していくために、著しい低損失化が可能にな
り、しかも従来のY分岐導波路のような微細形状を含ま
ないために、露光や拡散もしくはイオン交換等のプロセ
スによる形状のなまりが問題にならず、よって作製が非
常に容易になる。
第1図(a)は本発明の一実施例を示す構成図、 第1図(b)は同実施例における光パワー分布の変化を示
す図、 第2図は同実施例における切り込み領域の屈折率差Δ
n′と分岐損失との関係の一例を示す図、 第3図は同実施例における切り込み領域の幅F(=G)
と分岐損失との関係の一例を示す図、 第4図(a),(b)はそれぞれ、従来のY分岐導波路の理想
形状と実際形状を示す構成図、 第5図は上記従来のY分岐導波路における分岐部のなま
りの幅Dと分岐損失との関係の一例を示す図である。 1,2,3……直線導波路、 4……分岐部、 6……切り込み領域、 6a……先端部.
す図、 第2図は同実施例における切り込み領域の屈折率差Δ
n′と分岐損失との関係の一例を示す図、 第3図は同実施例における切り込み領域の幅F(=G)
と分岐損失との関係の一例を示す図、 第4図(a),(b)はそれぞれ、従来のY分岐導波路の理想
形状と実際形状を示す構成図、 第5図は上記従来のY分岐導波路における分岐部のなま
りの幅Dと分岐損失との関係の一例を示す図である。 1,2,3……直線導波路、 4……分岐部、 6……切り込み領域、 6a……先端部.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 女鹿田 直之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 佐脇 一平 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 椎名 徹 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−126809(JP,A) 特公 昭55−30602(JP,B1)
Claims (3)
- 【請求項1】シングルモードの直線導波路(1,2,
3)を基板(5)内にY字形に構成してなるY分岐導波
路において、 前記直線導波路の屈折率と前記基板の屈折率との中間の
屈折率を持ち、矩形状もしくは光の進行方向に対し対称
に広がる楔状であってその先端部の幅が前記直線導波路
の幅よりも狭い 0.5〜2μmの切り込み領域(6)を、
前記直線導波路のうち分岐された2本の直線導波路
(2,3)のそれぞれ内側の壁面が接する部分から、分
岐前の1本の直線導波路(1)が分岐を開始する位置ま
で設けたことを特徴とするY分岐導波路。 - 【請求項2】前記切り込み領域の形状が前記楔状であっ
て、前記切り込み領域の幅と前記分岐された2本の直線
導波路の内側の互いの壁面間隔とが前記光の進行方向に
対して連続的に接合されるとともに、該接合によって形
成される曲線の一次の微分係数が連続的であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載のY分岐導波路。 - 【請求項3】前記切り込み領域の屈折率は、前記直線導
波路の屈折率と前記基板の屈折率との丁度中間の値であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
記載のY分岐導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61202688A JPH0621889B2 (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | Y 分 岐 導 波 路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61202688A JPH0621889B2 (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | Y 分 岐 導 波 路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360407A JPS6360407A (ja) | 1988-03-16 |
| JPH0621889B2 true JPH0621889B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=16461506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61202688A Expired - Lifetime JPH0621889B2 (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | Y 分 岐 導 波 路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621889B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07174929A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-07-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ブランチングデバイスおよび光学部品 |
| JP3258542B2 (ja) * | 1995-07-12 | 2002-02-18 | 日本電信電話株式会社 | 分岐合流光導波路 |
| KR19990038490A (ko) | 1997-11-05 | 1999-06-05 | 윤종용 | 광파워 분할기 및 그 제작방법 |
| JP4626153B2 (ja) * | 2004-02-20 | 2011-02-02 | 日本電気株式会社 | 光導波路回路の製造方法 |
| JP4960201B2 (ja) * | 2007-11-15 | 2012-06-27 | 日本電信電話株式会社 | 光波長合分波回路 |
| JP6996381B2 (ja) * | 2018-03-23 | 2022-01-17 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
| CN113376740B (zh) * | 2021-06-18 | 2022-11-22 | 南京刻得不错光电科技有限公司 | 分光/合光元件及光子器件 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5530602A (en) * | 1978-08-23 | 1980-03-04 | Berber Viktor A | Device for introducing material into grain size analyzer for grains contained in liquid |
| JPS56126809A (en) * | 1980-03-10 | 1981-10-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light branching circuit |
-
1986
- 1986-08-30 JP JP61202688A patent/JPH0621889B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6360407A (ja) | 1988-03-16 |
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