JPS62127829A - 導波路形液晶光マトリツクススイツチ - Google Patents
導波路形液晶光マトリツクススイツチInfo
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- JPS62127829A JPS62127829A JP26726485A JP26726485A JPS62127829A JP S62127829 A JPS62127829 A JP S62127829A JP 26726485 A JP26726485 A JP 26726485A JP 26726485 A JP26726485 A JP 26726485A JP S62127829 A JPS62127829 A JP S62127829A
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- Japan
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- liquid crystal
- refractive index
- waveguide
- waveguides
- electric field
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/1326—Liquid crystal optical waveguides or liquid crystal cells specially adapted for gating or modulating between optical waveguides
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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)
この発明は光フアイバ伝送回路や端末装置などの光路切
替えに用いられる導波路形液晶光マ) IJソクススイ
ノチに関する。
替えに用いられる導波路形液晶光マ) IJソクススイ
ノチに関する。
(従来の技術)
液晶光マトリックススイッチとして、従来クラッド層に
液晶を使用したものが知られている。第6図及び第7図
は斯る従来の液晶光マトリックススイッチを示し、下部
電極であるSi基板lの表面に5iOzバツフyN2を
介して5iO2−TazOsからなる平板導波路3が形
成されている。そして、平板導波路3の外表面にSiO
□配向層4を介して液晶のクラッドN5が配設され、更
にその外層に5iO1上部基板6が配設されている。上
述の平板導波路3には1本(例えば、2本)の平行光線
8a、 8b (第6図)が入射し、この平行光線8a
、 8bの光路中の動作点に、上述の下部電極lに加え
、前記上部基板6の外表面に形成された上部電極7が設
けられ、この上部及び下部電極7.1間に所定の電界を
印加することにより光路が切り替わるようになっている
。即ち、液晶5は電界を印加するとその結晶構造が変化
し、屈折率が変化する。これにより光路中の導波路の実
効屈折率が変化し、電界の印加部分と無印加部分とで屈
折率の界面B(第5図)が生し、伝搬光の光路が偏向さ
れ、出力光線9a。
液晶を使用したものが知られている。第6図及び第7図
は斯る従来の液晶光マトリックススイッチを示し、下部
電極であるSi基板lの表面に5iOzバツフyN2を
介して5iO2−TazOsからなる平板導波路3が形
成されている。そして、平板導波路3の外表面にSiO
□配向層4を介して液晶のクラッドN5が配設され、更
にその外層に5iO1上部基板6が配設されている。上
述の平板導波路3には1本(例えば、2本)の平行光線
8a、 8b (第6図)が入射し、この平行光線8a
、 8bの光路中の動作点に、上述の下部電極lに加え
、前記上部基板6の外表面に形成された上部電極7が設
けられ、この上部及び下部電極7.1間に所定の電界を
印加することにより光路が切り替わるようになっている
。即ち、液晶5は電界を印加するとその結晶構造が変化
し、屈折率が変化する。これにより光路中の導波路の実
効屈折率が変化し、電界の印加部分と無印加部分とで屈
折率の界面B(第5図)が生し、伝搬光の光路が偏向さ
れ、出力光線9a。
9bが得られる。斯(して、n木の各入出力端子を設け
、人力光路と出力光路の各交差部にパターン電極を設け
るとnxn光マトリックススイッチが得られる。
、人力光路と出力光路の各交差部にパターン電極を設け
るとnxn光マトリックススイッチが得られる。
(発明が解決しようとする問題点)
従来の光マトリツクススイッチの平tit波路3及びク
ラッド(液晶)層5の各厚みは夫々約0.5μm及び9
.0μmあり、屈折率は光の波長が1.3μmの場合で
導波路3が1.741.液晶は分子長軸方向に1.60
9.短軸方向に1.492である。このような光マトリ
ツクススイッチではレンズ系により完全な平行光線を得
ることが困難であるために、入力端から出力端までの光
路距離が長いと光束が広がってクロストーク(漏話)が
大きくなりマトリックス数を増加して大型化を図ること
が困難であった。
ラッド(液晶)層5の各厚みは夫々約0.5μm及び9
.0μmあり、屈折率は光の波長が1.3μmの場合で
導波路3が1.741.液晶は分子長軸方向に1.60
9.短軸方向に1.492である。このような光マトリ
ツクススイッチではレンズ系により完全な平行光線を得
ることが困難であるために、入力端から出力端までの光
路距離が長いと光束が広がってクロストーク(漏話)が
大きくなりマトリックス数を増加して大型化を図ること
が困難であった。
又、導波路3の厚みが薄いため光信号の損失が大きい。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
、低[置火で光ファイバと接続でき、挿入tfiが小さ
く、且つ、クロストークが小さい液晶光マトリックスス
イッチを提供することを目的とする。
、低[置火で光ファイバと接続でき、挿入tfiが小さ
く、且つ、クロストークが小さい液晶光マトリックスス
イッチを提供することを目的とする。
(問題を解決するための手段)
上述の口約を達成するために本発明に依れば、導波路の
各交差部に液晶セルと、該液晶セルの上部及び下部電極
とを設け、各液晶セルに充填される液晶を当該2つの導
波路がなす交差角の実質的に2等分線方向に分子配向さ
せ、前記上部及び下部電極間の電界印加時及び無印加時
のいずれか一方における液晶の屈折率を前記導波路の屈
折率と実質的に等しい値に設定したことを特徴とする導
波路形液晶光マトリックススイッチが提供される。
各交差部に液晶セルと、該液晶セルの上部及び下部電極
とを設け、各液晶セルに充填される液晶を当該2つの導
波路がなす交差角の実質的に2等分線方向に分子配向さ
せ、前記上部及び下部電極間の電界印加時及び無印加時
のいずれか一方における液晶の屈折率を前記導波路の屈
折率と実質的に等しい値に設定したことを特徴とする導
波路形液晶光マトリックススイッチが提供される。
(作用)
本発明に依る導波路形液晶光マトリックススイッチの導
波路の各交差部に設けられ、液晶セルに充填された液晶
は電界印加時及び無印加時のいずれか一方において、そ
の屈折率が導波路の屈折率と実質的に等しい値に設定さ
れており、液晶と導波路の屈折率が等しいとき、導波路
を伝搬してきた光信号は液晶セルによって偏向されるこ
となく同導波路を伝搬していく。一方、電界状態の反転
により液晶と導波路の屈折率の界面が生じ該界面におい
て導波路を伝搬してきた光信号が反射又は屈折され、光
信号の伝搬する導波路が切替えられる。
波路の各交差部に設けられ、液晶セルに充填された液晶
は電界印加時及び無印加時のいずれか一方において、そ
の屈折率が導波路の屈折率と実質的に等しい値に設定さ
れており、液晶と導波路の屈折率が等しいとき、導波路
を伝搬してきた光信号は液晶セルによって偏向されるこ
となく同導波路を伝搬していく。一方、電界状態の反転
により液晶と導波路の屈折率の界面が生じ該界面におい
て導波路を伝搬してきた光信号が反射又は屈折され、光
信号の伝搬する導波路が切替えられる。
(実施例)
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図及び第2図は0本の入力用導波路10(10a。
〜1oan)と、これらに交差するn木の出力用導波路
11 (11a+〜1lan)とを格子状にパターン
配列した、本発明に係るnxn液晶光マトリックススイ
ッチを示し、各導波路10a、〜10an、 1la1
〜1lanは後述するように夫々厚さ50μm1幅5o
μmの断面正方形のSift−Tag’s (2酸化ケ
イ素・タンタル酸系)から成り、各入力用4波路108
1〜10anと各出力用導波路11al=11anとは
所定の角度θ (例えば、246)をなして交差するよ
うに配設されている。
11 (11a+〜1lan)とを格子状にパターン
配列した、本発明に係るnxn液晶光マトリックススイ
ッチを示し、各導波路10a、〜10an、 1la1
〜1lanは後述するように夫々厚さ50μm1幅5o
μmの断面正方形のSift−Tag’s (2酸化ケ
イ素・タンタル酸系)から成り、各入力用4波路108
1〜10anと各出力用導波路11al=11anとは
所定の角度θ (例えば、246)をなして交差するよ
うに配設されている。
又、入力用導波路10a+〜1Oanの各導波路間隔及
び出力用導波路flat〜1lanの各導波路間隔は夫
々略0.5mmに設定されている。そして、各交差部、
且つ導波路の光路内に液晶挿入用の空セル12が形成さ
れている。より具体的には、液晶挿入用の空セル12は
入力用導波路10a2の光軸に対して前記所定の角度θ
の半分の角度(12°)だけ、傾けて配設されており、
且つ、出力用導波路11a2の光軸に対しても同じ角度
(12°)だけ傾けて配設されている。そして、液晶セ
ル12の一側面12aは入力用導波路10a2の上流側
に臨み、且つ出力導波路11a2の下流側に臨んでいる
。
び出力用導波路flat〜1lanの各導波路間隔は夫
々略0.5mmに設定されている。そして、各交差部、
且つ導波路の光路内に液晶挿入用の空セル12が形成さ
れている。より具体的には、液晶挿入用の空セル12は
入力用導波路10a2の光軸に対して前記所定の角度θ
の半分の角度(12°)だけ、傾けて配設されており、
且つ、出力用導波路11a2の光軸に対しても同じ角度
(12°)だけ傾けて配設されている。そして、液晶セ
ル12の一側面12aは入力用導波路10a2の上流側
に臨み、且つ出力導波路11a2の下流側に臨んでいる
。
液晶セル12には液晶(例えば、Pct(1132、屈
折率は波長1.3μmに対し、分子長軸方向1.609
.短軸方向1.492 )が充填され、この液晶は屈折
率に異方性を有するが、前記入力用及び出力用導波路1
0az、 1lazに対して屈折率が等しくなるように
分子配向される。即ち、液晶挿入用の空セル12は、詳
細は後述するように基板上面に形成させた配向層を存し
、この配向層は2つの導波路10az、 1laiがな
す交差角の実質的に2等分線方向にラビングされており
、液晶はラビングされた方向に分子配向される。
折率は波長1.3μmに対し、分子長軸方向1.609
.短軸方向1.492 )が充填され、この液晶は屈折
率に異方性を有するが、前記入力用及び出力用導波路1
0az、 1lazに対して屈折率が等しくなるように
分子配向される。即ち、液晶挿入用の空セル12は、詳
細は後述するように基板上面に形成させた配向層を存し
、この配向層は2つの導波路10az、 1laiがな
す交差角の実質的に2等分線方向にラビングされており
、液晶はラビングされた方向に分子配向される。
導波路10az、 1lazの屈折率は液晶セル12の
後述する上下電極(第1図には仮想線で上部電極13a
が示しである)間に電界が印加されない場合の液晶の屈
折率と略等しくなるように設定しである。
後述する上下電極(第1図には仮想線で上部電極13a
が示しである)間に電界が印加されない場合の液晶の屈
折率と略等しくなるように設定しである。
従って、上下電極に電界が印加されない場合には導波路
10az、 1lazと液晶との間に屈折率の界面が生
じないために導波路10a2. flatを伝搬してき
た光信号は導波路10az、 1lazと液晶との境界
面(前記−側面12a等)で屈折や反射を生じることな
く直進することになる。一方、上下電極に電界が印加さ
れた場合には液晶の分子は電極に対して垂直配向となり
、屈折率が小さくなって導波路10atと液晶との間に
屈折率の界面(12a)が生じ、この界面12aにおい
て導波路10a、を伝搬してきた光信号は全反射を生じ
、出力用導波路11a2にその光路を切替える。
10az、 1lazと液晶との間に屈折率の界面が生
じないために導波路10a2. flatを伝搬してき
た光信号は導波路10az、 1lazと液晶との境界
面(前記−側面12a等)で屈折や反射を生じることな
く直進することになる。一方、上下電極に電界が印加さ
れた場合には液晶の分子は電極に対して垂直配向となり
、屈折率が小さくなって導波路10atと液晶との間に
屈折率の界面(12a)が生じ、この界面12aにおい
て導波路10a、を伝搬してきた光信号は全反射を生じ
、出力用導波路11a2にその光路を切替える。
斯くして、導波路の各交差部の液晶セルの上下電極の電
界を公知の方法で制御すれば、nxnマトリックススイ
ッチが実現される。
界を公知の方法で制御すれば、nxnマトリックススイ
ッチが実現される。
次に、第3図及び第4図に示される導波路及び液晶セル
の形成手順を参照しながら、本発明に係る液晶光マトリ
ックススイッチの構成の詳細を説明する。
の形成手順を参照しながら、本発明に係る液晶光マトリ
ックススイッチの構成の詳細を説明する。
導波路10の両側にクラッド層19を形成させる場合に
はSiO□基板15(第3図(a))に下部薄膜電極1
3bを蒸着した後(同図(b)) 、クラッド層19“
が蒸着される(同図(C))。そして、このクラッド層
19’のコア部、即ち、導波路10が形成される部分1
9′をスパッタエツチング法によりエツチングしく同図
(d)) 、これに5iOt−Ta205導波路iio
”を蒸着しく同図(e))、スパッタエツチング法によ
り前記導波路形成部分19°1を残して導波路層101
′をエツチングし、導波路10を形成する(同図(f)
)。尚、クラッド層19の導波路10の下方部分は配向
層17として機能する。
はSiO□基板15(第3図(a))に下部薄膜電極1
3bを蒸着した後(同図(b)) 、クラッド層19“
が蒸着される(同図(C))。そして、このクラッド層
19’のコア部、即ち、導波路10が形成される部分1
9′をスパッタエツチング法によりエツチングしく同図
(d)) 、これに5iOt−Ta205導波路iio
”を蒸着しく同図(e))、スパッタエツチング法によ
り前記導波路形成部分19°1を残して導波路層101
′をエツチングし、導波路10を形成する(同図(f)
)。尚、クラッド層19の導波路10の下方部分は配向
層17として機能する。
次に、上述のようにして形成された第3図の導波路10
に、前記交差部位置の液晶挿入用の空セル12がエツチ
ングにより穿設される(第4図(a))。そして、液晶
の分子配向を前述した一定方向に揃えるために液晶セル
12部分の配向層17に該一定方向にラビング処理(配
列処理)が施される。次いで、上部薄膜電極13aを蒸
着し、液晶注入口21を穿設した上部SiO□基板20
を、電極蒸着面を下にしてこれらが液晶挿入用の空セル
12に整合するように導波路10に接合する。このよう
に形成された液晶挿入用の空セル12に液晶注入口21
から液晶24が注入され、封止部材22により液密に封
止される。尚、前記下部薄膜電極13bは共通電極とし
て機能し、上部(1膜)電極13aはパターン電極とし
て機能し、各上部電極13aから引き出されるリードを
図示しない制御回路に接続して公知の切換制御が実行さ
れる。
に、前記交差部位置の液晶挿入用の空セル12がエツチ
ングにより穿設される(第4図(a))。そして、液晶
の分子配向を前述した一定方向に揃えるために液晶セル
12部分の配向層17に該一定方向にラビング処理(配
列処理)が施される。次いで、上部薄膜電極13aを蒸
着し、液晶注入口21を穿設した上部SiO□基板20
を、電極蒸着面を下にしてこれらが液晶挿入用の空セル
12に整合するように導波路10に接合する。このよう
に形成された液晶挿入用の空セル12に液晶注入口21
から液晶24が注入され、封止部材22により液密に封
止される。尚、前記下部薄膜電極13bは共通電極とし
て機能し、上部(1膜)電極13aはパターン電極とし
て機能し、各上部電極13aから引き出されるリードを
図示しない制御回路に接続して公知の切換制御が実行さ
れる。
又、前記上部電極13aの形状を長さ350μm9幅1
50μmとしく第1圓)、各導波路間隔を0.5mmと
する(第2図)と、電極の間隔は約1 mとなるので、
リード幅を100μmとしても、10 X 10のマト
リックスイッチに集積可能である。
50μmとしく第1圓)、各導波路間隔を0.5mmと
する(第2図)と、電極の間隔は約1 mとなるので、
リード幅を100μmとしても、10 X 10のマト
リックスイッチに集積可能である。
更に、本発明の液晶光マトリックススイッチは導波路1
0.11の外形形状を種々に変更することにより5M光
フアイバ及びGl光ファイバのいずれにも適用可能であ
る。
0.11の外形形状を種々に変更することにより5M光
フアイバ及びGl光ファイバのいずれにも適用可能であ
る。
更に又、上述の実施例では液晶セル12に充填される液
晶の屈折率を電界無印加時に導波路10゜11の屈折率
と略等しい値になるように設定されたが、本発明はこれ
に限定されず、電界印加時に両者の屈折率が等しくなる
ように設定するようにしてもよく、この場合、電界無印
加時に入力用導波路を伝搬してきた光信号は導波路と液
晶との界面で屈折するので、出力用導波路はこの屈折方
向に配設すればよい。
晶の屈折率を電界無印加時に導波路10゜11の屈折率
と略等しい値になるように設定されたが、本発明はこれ
に限定されず、電界印加時に両者の屈折率が等しくなる
ように設定するようにしてもよく、この場合、電界無印
加時に入力用導波路を伝搬してきた光信号は導波路と液
晶との界面で屈折するので、出力用導波路はこの屈折方
向に配設すればよい。
(発明の効果)
以上詳述したように本発明の導波路形成部分マトリック
ススイッチに依れば、導波路の各交差部の光路内に液晶
セルを設け、該液晶セルに充填される液晶の分子配向を
2つの導波路がなす交差角の実質的に2等分線方向に一
敗させ、上部及び下部電極間の電界印加時及び無印加時
のいずれか−方における液晶の屈折率を導波路の屈折率
と実質的に等しい値に設定したので、スイノチイング動
作時に大きな偏向角が得られ、クロストークが小さく挿
入1員が小さく、しかも低損失で光ファイバと接続でき
るという優れた効果を奏する。
ススイッチに依れば、導波路の各交差部の光路内に液晶
セルを設け、該液晶セルに充填される液晶の分子配向を
2つの導波路がなす交差角の実質的に2等分線方向に一
敗させ、上部及び下部電極間の電界印加時及び無印加時
のいずれか−方における液晶の屈折率を導波路の屈折率
と実質的に等しい値に設定したので、スイノチイング動
作時に大きな偏向角が得られ、クロストークが小さく挿
入1員が小さく、しかも低損失で光ファイバと接続でき
るという優れた効果を奏する。
第1図乃至第4図は本発明の一実施例を示し、第1図は
導波路形液晶光マトリックススイッチの導波路交差部に
形成された液晶セルを示す横断面図、第2図は入力用導
波路lO及び出力用導波路11の構成を示すレイアウト
図、第3図は導波路の形成手順を説明するための工程図
、第4図は導波路内に形成される液晶セルの縦断面図、
第5図及び第6図は従来の液晶光マトリックススイッチ
の構成図である。 10・・・人力用導波路、11・・・出力用導波路、1
2・・・液晶セル、13a・・・上部(薄膜)電極、1
3b・・・下部(薄膜)電極、17・・・配向層、24
・・・液晶。 出 願 人 古河電気工業株式会社代 埋入 弁
理士 長門侃二 猟1図 第2図 第3図 (a) (b) (c)
(d)第4図 (a) (b) 第5図 第6図
導波路形液晶光マトリックススイッチの導波路交差部に
形成された液晶セルを示す横断面図、第2図は入力用導
波路lO及び出力用導波路11の構成を示すレイアウト
図、第3図は導波路の形成手順を説明するための工程図
、第4図は導波路内に形成される液晶セルの縦断面図、
第5図及び第6図は従来の液晶光マトリックススイッチ
の構成図である。 10・・・人力用導波路、11・・・出力用導波路、1
2・・・液晶セル、13a・・・上部(薄膜)電極、1
3b・・・下部(薄膜)電極、17・・・配向層、24
・・・液晶。 出 願 人 古河電気工業株式会社代 埋入 弁
理士 長門侃二 猟1図 第2図 第3図 (a) (b) (c)
(d)第4図 (a) (b) 第5図 第6図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、導波路の各交差部に液晶セルと、該液晶セルの上部
及び下部電極とを設け、各液晶セルに充填される液晶を
当該2つの導波路がなす交差角の実質的に2等分線方向
に分子配向させ、前記上部及び下部電極間の電界印加時
及び無印加時のいずれか一方における液晶の屈折率を前
記導波路の屈折率と実質的に等しい値に設定したことを
特徴とする導波路形液晶光マトリックススイッチ。 2、前記各液晶セルの上部及び下部の少なくともいずれ
か一方に配向層を設け、該配向層を配列処理したことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の導波路形液晶光
マトリックススイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26726485A JPS62127829A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 導波路形液晶光マトリツクススイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26726485A JPS62127829A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 導波路形液晶光マトリツクススイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62127829A true JPS62127829A (ja) | 1987-06-10 |
Family
ID=17442426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26726485A Pending JPS62127829A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 導波路形液晶光マトリツクススイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62127829A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02184825A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-07-19 | Philips Gloeilampenfab:Nv | 光電スイッチ素子を有する集積半導体装置 |
| US5317429A (en) * | 1990-11-28 | 1994-05-31 | Fujitsu Limited | Trilayer nematic liquid crystal optical switching device |
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