JPS623785Y2 - - Google Patents
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- JPS623785Y2 JPS623785Y2 JP1978174250U JP17425078U JPS623785Y2 JP S623785 Y2 JPS623785 Y2 JP S623785Y2 JP 1978174250 U JP1978174250 U JP 1978174250U JP 17425078 U JP17425078 U JP 17425078U JP S623785 Y2 JPS623785 Y2 JP S623785Y2
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Classifications
-
- 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
- G02F1/29—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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optical Communication System (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は光結合装置、より具体的にはスイツチ
可能な光結合装置に関する。
可能な光結合装置に関する。
LiTaO3,LiNbO3のような電気光学的材料を用
いて、米国特許第3695745号ならびに第3795433号
に記述されているような誘起光導波管(光導波チ
ヤネル)が作られている。これらの光導波チヤネ
ルは、電気光学的材料(基板)上に位置する一対
の電極(米国特許第3695745号の場合には基板の
対向表面上に設けられており、米国特許第
3795433号の場合には基板の一方表面上に設けら
れている)に電圧を印加することによつて電極間
に存在する基板部分の屈折率を他の基板部分の屈
折率よりも増加させることによつて形成される。
しかしながら、ここで必要な電圧はしばしば基板
のブレークダウン電圧に近く、装置の安全動作因
子は極めて小さい。米国特許3695745号に記載の
他の構成においては、所望のチヤネルの両側に位
置する形で基板の対向表面上に2対の電極が設け
られ、印加電圧により所望の導波チヤネル内の屈
折率に対する各電極対での電極間の屈折率を減少
させるようになつている。しかしながら、この構
成においても基板のブレークダウン電圧に近い電
圧を必要とする。
いて、米国特許第3695745号ならびに第3795433号
に記述されているような誘起光導波管(光導波チ
ヤネル)が作られている。これらの光導波チヤネ
ルは、電気光学的材料(基板)上に位置する一対
の電極(米国特許第3695745号の場合には基板の
対向表面上に設けられており、米国特許第
3795433号の場合には基板の一方表面上に設けら
れている)に電圧を印加することによつて電極間
に存在する基板部分の屈折率を他の基板部分の屈
折率よりも増加させることによつて形成される。
しかしながら、ここで必要な電圧はしばしば基板
のブレークダウン電圧に近く、装置の安全動作因
子は極めて小さい。米国特許3695745号に記載の
他の構成においては、所望のチヤネルの両側に位
置する形で基板の対向表面上に2対の電極が設け
られ、印加電圧により所望の導波チヤネル内の屈
折率に対する各電極対での電極間の屈折率を減少
させるようになつている。しかしながら、この構
成においても基板のブレークダウン電圧に近い電
圧を必要とする。
Applied Physics Letters,Vol.28,No.12の第
716頁のSoref等により記述された結合器を除いて
先行技術に存在するスイツチ可能な結合器は全
て、Applied Physics,Vol.15の第1053頁に
Burns等により記述された結合器のように単一モ
ード輻射のみで作動する。これらの単一モード結
合器は本来干渉性であり、また厳しい許容誤差内
で製作しなければならない。
716頁のSoref等により記述された結合器を除いて
先行技術に存在するスイツチ可能な結合器は全
て、Applied Physics,Vol.15の第1053頁に
Burns等により記述された結合器のように単一モ
ード輻射のみで作動する。これらの単一モード結
合器は本来干渉性であり、また厳しい許容誤差内
で製作しなければならない。
Soref等は、基板の対向表面上に主チヤネルを
形成する一対の主チヤネル電極および分岐チヤネ
ルを形成する一対の分岐チヤネル電極(実際に
は、基板の一方表面上の主チヤネル電極と分岐チ
ヤネル電極は共通電極でできている)がそれらの
間にギヤツプをもつて形成されている結合器を記
述している。主チヤネル電極には主チヤネル電極
間の基板部分の屈折率を増加させて光導波チヤネ
ルを形成するような電圧が印加される。分岐チヤ
ネル電極に主チヤネル電極と逆の電圧が印加され
るかまたは何らの電圧も印加されない場合には、
光エネルギーは理論的には分岐チヤネルと結合し
ない。主チヤネルに結合する電圧と等しい振幅と
同じ極性をもつ電圧が分岐チヤネル電極に印加さ
れると、主チヤネル中を伝播する光エネルギーは
主チヤネルと分岐チヤネルとに分割される。所望
の光導波とスイツチングを効率よく行なうには、
比較的高い電圧を用いられなければならずかつこ
れら電圧を切換えなければならない。このため、
光エネルギーが主チヤネルから分岐チヤネルに移
動する速度が限定されることになり、また必要な
電圧が基板のブレークダウン電圧に近づく場合に
は誤動作が生じる可能性がある。
形成する一対の主チヤネル電極および分岐チヤネ
ルを形成する一対の分岐チヤネル電極(実際に
は、基板の一方表面上の主チヤネル電極と分岐チ
ヤネル電極は共通電極でできている)がそれらの
間にギヤツプをもつて形成されている結合器を記
述している。主チヤネル電極には主チヤネル電極
間の基板部分の屈折率を増加させて光導波チヤネ
ルを形成するような電圧が印加される。分岐チヤ
ネル電極に主チヤネル電極と逆の電圧が印加され
るかまたは何らの電圧も印加されない場合には、
光エネルギーは理論的には分岐チヤネルと結合し
ない。主チヤネルに結合する電圧と等しい振幅と
同じ極性をもつ電圧が分岐チヤネル電極に印加さ
れると、主チヤネル中を伝播する光エネルギーは
主チヤネルと分岐チヤネルとに分割される。所望
の光導波とスイツチングを効率よく行なうには、
比較的高い電圧を用いられなければならずかつこ
れら電圧を切換えなければならない。このため、
光エネルギーが主チヤネルから分岐チヤネルに移
動する速度が限定されることになり、また必要な
電圧が基板のブレークダウン電圧に近づく場合に
は誤動作が生じる可能性がある。
従つて、本考案の主目的は、従来技術のものよ
り小さい電圧を用いて作動できるスイツチ可能な
光結合装置を提供することである。
り小さい電圧を用いて作動できるスイツチ可能な
光結合装置を提供することである。
上記目的を達成するため、本考案による光結合
装置は、電気光学的材料の基板中に基板の屈折率
n1より大きい屈折率n2の第1および第2の光導波
チヤネルを形成するとともに両チヤネル間の結合
領域の屈折率n3をn2>n3>n1を満たすようにして
おき、さらに、両チヤネル間の結合領域の基板の
上・下主表面上に1対の電極を設けて、該電極に
所定極性の電圧を印加したときには結合領域の屈
折率n3より増加させ(これにより結合領域の屈折
率をチヤネル領域のそれに近づけ、もつて両チヤ
ネル間での光エネルギーの結合を可能ならし
め)、また該電極に前記所定極性とは反対の極性
の電圧を印加したときには結合領域の屈折率をn3
より減少させる(これにより両チヤネル間の分離
を増大ないしは完全にする)ようにした構成を有
する。
装置は、電気光学的材料の基板中に基板の屈折率
n1より大きい屈折率n2の第1および第2の光導波
チヤネルを形成するとともに両チヤネル間の結合
領域の屈折率n3をn2>n3>n1を満たすようにして
おき、さらに、両チヤネル間の結合領域の基板の
上・下主表面上に1対の電極を設けて、該電極に
所定極性の電圧を印加したときには結合領域の屈
折率n3より増加させ(これにより結合領域の屈折
率をチヤネル領域のそれに近づけ、もつて両チヤ
ネル間での光エネルギーの結合を可能ならし
め)、また該電極に前記所定極性とは反対の極性
の電圧を印加したときには結合領域の屈折率をn3
より減少させる(これにより両チヤネル間の分離
を増大ないしは完全にする)ようにした構成を有
する。
以下、本考案の実施例を添付図面を参照して説
明する。
明する。
添付図面には、例えば3ミル(0.075mm)の厚
さのC軸をもつLiNbO3でよい屈折率n1の透明基
板11を含む本考案の実施例による光結合装置1
0が示されている。基板11中にはn1より大きい
屈折率n2をもつ2つの光導波チヤネル12および
13が形成されており、チヤネル12および13
は所定の長さについてそれらの間に所定の分離を
もつて平行関係で延びていて両チヤネル間に結合
領域15が設定されている。結合領域15はn2>
n3>n1を満たす屈折率n3をもつている。
さのC軸をもつLiNbO3でよい屈折率n1の透明基
板11を含む本考案の実施例による光結合装置1
0が示されている。基板11中にはn1より大きい
屈折率n2をもつ2つの光導波チヤネル12および
13が形成されており、チヤネル12および13
は所定の長さについてそれらの間に所定の分離を
もつて平行関係で延びていて両チヤネル間に結合
領域15が設定されている。結合領域15はn2>
n3>n1を満たす屈折率n3をもつている。
光導波チヤネル12および13は所望の路に沿
つて基板11の全厚みにわたつてイオンを拡散す
ることによつて形成することができる。すなわ
ち、イオン拡散により屈折率がn1からn2に増加
し、屈折率n2をもつチヤネル12,13が得られ
る。また、このイオン拡散工程によりチヤネル1
2と13の間の結合領域15においても屈折率の
増加がもたらされ、領域15はn2>n3>n1を満た
す屈折率n3をもつことになる。チヤネル12と1
3の間の分離を適当に選ぶことにより、結合領域
15における屈折率の増加分Δnを各チヤネルの
中央における屈折率の増加分(n2−n1)の約半分
であるようにすることができる。この場合、結合
領域15の屈折率n3はn3=n1+Δn=n1+(n2−
n1)/2=(n1+n2)/2となる。
つて基板11の全厚みにわたつてイオンを拡散す
ることによつて形成することができる。すなわ
ち、イオン拡散により屈折率がn1からn2に増加
し、屈折率n2をもつチヤネル12,13が得られ
る。また、このイオン拡散工程によりチヤネル1
2と13の間の結合領域15においても屈折率の
増加がもたらされ、領域15はn2>n3>n1を満た
す屈折率n3をもつことになる。チヤネル12と1
3の間の分離を適当に選ぶことにより、結合領域
15における屈折率の増加分Δnを各チヤネルの
中央における屈折率の増加分(n2−n1)の約半分
であるようにすることができる。この場合、結合
領域15の屈折率n3はn3=n1+Δn=n1+(n2−
n1)/2=(n1+n2)/2となる。
前述の如く、結合領域15の屈折率n3はチヤネ
ル12,13の屈折率n2より小さくなつているの
で、チヤネル12と13の間にはある程度の所与
の分離が得られている。実質上完全なチヤネル結
合または分離、すなわち、スイツチング制御を行
なうために、一対の電極14が結合領域15の大
きさの範囲内で基板11の上・下主表面上にデポ
ジツトされている。結合領域15における所与の
チヤネル分離に対する、付加的なチヤネル分離す
なわち実質上完全なチヤネル分離は、電極14間
に結合領域15の屈折率をn3より減少させてn1に
近づける極性と大きさをもつ電圧E1を印加する
ことにより得られる。他方、電極14間に結合領
域15の屈折率をn3より増加させてn2に近づける
極性(電圧E1と逆極性)と大きさをもつ電圧E2
を印加する場合には、結合領域15の屈折率はチ
ヤネル12と13の屈折率に実質上等しくなり、
チヤネル12と13の間で光エネルギーが自由に
混合可能となる。電極14にこのような結合電圧
が印加されると、ポート16に結合される光エネ
ルギーは結合領域15においてチヤネル12と1
3間に分割されてポート17と18に結合する。
ポート16と18間の結合係数は結合領域15の
長さとポート16から伝播するビームの広がりに
依存する。同様に、ポート19に結合される光エ
ネルギーも分割されてポート17と18に結合す
る。装置は可逆的であるので、ポート17または
18に結合される光エネルギーは分割されてポー
ト16と19に結合する。なお、電極14間に電
圧が印加されないときにおける結合領域の屈折率
n3をn3=(n1+n2)/2に選んでおけば、E1=E2で
よい。
ル12,13の屈折率n2より小さくなつているの
で、チヤネル12と13の間にはある程度の所与
の分離が得られている。実質上完全なチヤネル結
合または分離、すなわち、スイツチング制御を行
なうために、一対の電極14が結合領域15の大
きさの範囲内で基板11の上・下主表面上にデポ
ジツトされている。結合領域15における所与の
チヤネル分離に対する、付加的なチヤネル分離す
なわち実質上完全なチヤネル分離は、電極14間
に結合領域15の屈折率をn3より減少させてn1に
近づける極性と大きさをもつ電圧E1を印加する
ことにより得られる。他方、電極14間に結合領
域15の屈折率をn3より増加させてn2に近づける
極性(電圧E1と逆極性)と大きさをもつ電圧E2
を印加する場合には、結合領域15の屈折率はチ
ヤネル12と13の屈折率に実質上等しくなり、
チヤネル12と13の間で光エネルギーが自由に
混合可能となる。電極14にこのような結合電圧
が印加されると、ポート16に結合される光エネ
ルギーは結合領域15においてチヤネル12と1
3間に分割されてポート17と18に結合する。
ポート16と18間の結合係数は結合領域15の
長さとポート16から伝播するビームの広がりに
依存する。同様に、ポート19に結合される光エ
ネルギーも分割されてポート17と18に結合す
る。装置は可逆的であるので、ポート17または
18に結合される光エネルギーは分割されてポー
ト16と19に結合する。なお、電極14間に電
圧が印加されないときにおける結合領域の屈折率
n3をn3=(n1+n2)/2に選んでおけば、E1=E2で
よい。
以上の説明から、本考案による装置が従来の装
置に比べて小さい電圧を用いて作動できることは
明白であろう。本明細書の冒頭に述べた従来技術
のものにおいては1つの光導波チヤネルの形成
は、例えば、チヤネル領域における基板の上・下
表面あるいはチヤネル領域の両側の基板の一表面
上に一対の電極を設けて該電極間に電圧を印加す
ることによりチヤネル内の屈折率をn1からn2に増
加させることによつて行なわれていたが、本考案
においてはチヤネルの形成は実施例の如くイオン
拡散によつて行なうことができるのでチヤネル形
成のための電圧印加は不要である。また、従来技
術におけるスイツチ可能な光結合装置、例えば、
Soref等の結合器では、主チヤネルと分岐チヤネ
ルの間の結合あるいは分離は分岐チヤネル電極間
に主チヤネル電極に印加する電圧(屈折率をn1か
らn2に増加させるに必要な電圧)と大きさが等し
くて極性が同じかあるいは逆の電圧を印加するこ
とによつて行なわれていたが、本考案においては
2つのチヤネル間の結合領域15がn2>n3>n1を
満たす屈折率n3をもつているので、この結合領域
の屈折率n3を増加させて両チヤネル間の結合を生
じさせたり、あるいはn3を減少させて両チヤネル
間の分離を生じさせるのに電極14に印加する電
圧は屈折率をn1からn2に変化させるに必要な電圧
より小さくてよい。例えば、結合領域15の屈折
率がn3=(n1+n2)/2に設定してある場合には、
電極14に印加する電圧の大きさは屈折率をn1か
らn2に変化させるに必要な電圧の半分でよい。
置に比べて小さい電圧を用いて作動できることは
明白であろう。本明細書の冒頭に述べた従来技術
のものにおいては1つの光導波チヤネルの形成
は、例えば、チヤネル領域における基板の上・下
表面あるいはチヤネル領域の両側の基板の一表面
上に一対の電極を設けて該電極間に電圧を印加す
ることによりチヤネル内の屈折率をn1からn2に増
加させることによつて行なわれていたが、本考案
においてはチヤネルの形成は実施例の如くイオン
拡散によつて行なうことができるのでチヤネル形
成のための電圧印加は不要である。また、従来技
術におけるスイツチ可能な光結合装置、例えば、
Soref等の結合器では、主チヤネルと分岐チヤネ
ルの間の結合あるいは分離は分岐チヤネル電極間
に主チヤネル電極に印加する電圧(屈折率をn1か
らn2に増加させるに必要な電圧)と大きさが等し
くて極性が同じかあるいは逆の電圧を印加するこ
とによつて行なわれていたが、本考案においては
2つのチヤネル間の結合領域15がn2>n3>n1を
満たす屈折率n3をもつているので、この結合領域
の屈折率n3を増加させて両チヤネル間の結合を生
じさせたり、あるいはn3を減少させて両チヤネル
間の分離を生じさせるのに電極14に印加する電
圧は屈折率をn1からn2に変化させるに必要な電圧
より小さくてよい。例えば、結合領域15の屈折
率がn3=(n1+n2)/2に設定してある場合には、
電極14に印加する電圧の大きさは屈折率をn1か
らn2に変化させるに必要な電圧の半分でよい。
なお、本考案の実施例の如くイオン拡散により
形成したチヤネルは、TEとTMの両偏光を導波
する有利な性質をもつている。TE光に対する電
気光学効果はTM光に対する効果の1/4であると
いう事実により、TM光を制御する電圧ではTE
偏光の1/2しかスイツチおよび(または)導波で
きない。全てが電圧で制御されるスイツチ構造に
おいては、TM光の実効的な制御はTE光の制御
のようにはいかず、いずれかのチヤネルにおいて
より大きな通過損失が生じる。さらに、効果的な
スイツチング動作を得るために外部偏光器が(フ
アイバと電気光学的材料の結晶との境界面に)必
要である。イオン拡散によるチヤネルは両偏光を
導波するので、等しくかつより低い通過損失を与
え、両偏光ともスイツチ内に注入できる。電気光
学効果は、拡散によるチヤネルを用いるとTM偏
光の全てとTE偏光の半分をスイツチする。その
結果、より低い通過損失をもつより効果的なスイ
ツチ構造が得られる。
形成したチヤネルは、TEとTMの両偏光を導波
する有利な性質をもつている。TE光に対する電
気光学効果はTM光に対する効果の1/4であると
いう事実により、TM光を制御する電圧ではTE
偏光の1/2しかスイツチおよび(または)導波で
きない。全てが電圧で制御されるスイツチ構造に
おいては、TM光の実効的な制御はTE光の制御
のようにはいかず、いずれかのチヤネルにおいて
より大きな通過損失が生じる。さらに、効果的な
スイツチング動作を得るために外部偏光器が(フ
アイバと電気光学的材料の結晶との境界面に)必
要である。イオン拡散によるチヤネルは両偏光を
導波するので、等しくかつより低い通過損失を与
え、両偏光ともスイツチ内に注入できる。電気光
学効果は、拡散によるチヤネルを用いるとTM偏
光の全てとTE偏光の半分をスイツチする。その
結果、より低い通過損失をもつより効果的なスイ
ツチ構造が得られる。
本考案を好適実施例を用いて記述してきたが、
そこに用いられた用語は限定の意味はなく、本考
案の範囲と精神を離れることなく種々の変形が可
能であることが理解されるべきである。
そこに用いられた用語は限定の意味はなく、本考
案の範囲と精神を離れることなく種々の変形が可
能であることが理解されるべきである。
図面は本考案の実施例による光結合装置の模式
的斜視図である。 11……電気光学的材料の基板、12,13…
…光導波チヤネル、14……電極、15……結合
領域、16,17,18,19……ポート。
的斜視図である。 11……電気光学的材料の基板、12,13…
…光導波チヤネル、14……電極、15……結合
領域、16,17,18,19……ポート。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 第1および第2の主表面を有する屈折率n1の
電気光学的材料の基板と、該基板中に第1およ
び第2の光導波チヤネルを形成するために前記
屈折率n1を屈折率n2まで増加させる第1および
第2の手段とを備えていて、前記第1および第
2の光導波チヤネルは所定の長さについてそれ
らの間に所定の分離をもつて平行関係で延びて
いて両チヤネル間に結合領域を設定しており、
かつ該結合領域はn2>n3>n1を満たす屈折率n3
をもつており、さらに、前記基板の前記結合領
域の大きさの範囲での前記第1および第2の主
表面上に前記基板を通して電圧を印加する電極
手段が設けられていて、所定極性の電圧の印加
により前記結合領域の屈折率n3に屈折率増加が
生じ、また前記所定極性とは反対の極性の電圧
の印加により前記結合領域の屈折率n3に屈折率
減少が生じるようになつていることを特徴とす
る光結合装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第1項記載におい
て、前記第1および第2の光導波チヤネルを形
成するための前記第1および第2の手段はイオ
ン拡散で形成されていることを特徴とする光結
合装置。 (3) 実用新案登録請求の範囲第2項記載におい
て、前記イオン拡散により前記第1および第2
の光導波チヤネルにおける屈折率増加(n2−
n1)の約半分の屈折率増加が前記結合領域に与
えられており、それにより前記結合領域の屈折
率n3は(n1+n2)/2に略々等しくなつている
ことを特徴とする光結合装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/862,456 US4185884A (en) | 1977-12-20 | 1977-12-20 | Four port optical internal reflectance switchable coupler |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5496243U JPS5496243U (ja) | 1979-07-07 |
| JPS623785Y2 true JPS623785Y2 (ja) | 1987-01-28 |
Family
ID=25338530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1978174250U Expired JPS623785Y2 (ja) | 1977-12-20 | 1978-12-19 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4185884A (ja) |
| JP (1) | JPS623785Y2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4471474A (en) * | 1979-09-28 | 1984-09-11 | Hughes Aircraft Company | Coupled waveguide acousto-optic hydrophone |
| US4730171A (en) * | 1986-04-28 | 1988-03-08 | Northern Telecom Limited | Optical signal modulators |
| DE3641559A1 (de) * | 1986-11-18 | 1988-05-26 | Ant Nachrichtentech | Optischer wellenleiter-schalter mit einen richtkoppler bildenden streifen-wellenleitern, der durch injektion von ladungstraegern geschaltet wird |
| FR2608783B1 (fr) * | 1986-12-23 | 1989-04-14 | Labo Electronique Physique | Element de commutation optique entre deux guides de lumiere et matrice de commutation optique formee de ces elements de commutation |
| JP2927795B2 (ja) * | 1988-03-29 | 1999-07-28 | 日本電気株式会社 | 光スイッチ |
| JP3233067B2 (ja) * | 1997-05-21 | 2001-11-26 | 日本電気株式会社 | 導波路素子及び導波路型合分波素子並びに導波路集積回路 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3589794A (en) * | 1968-08-07 | 1971-06-29 | Bell Telephone Labor Inc | Optical circuits |
| GB1437067A (en) * | 1974-08-08 | 1976-05-26 | Standard Telephones Cables Ltd | Optical waveguide couplers |
-
1977
- 1977-12-20 US US05/862,456 patent/US4185884A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-12-19 JP JP1978174250U patent/JPS623785Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5496243U (ja) | 1979-07-07 |
| US4185884A (en) | 1980-01-29 |
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