JP2000111749A - 光導波路素子及びその製造方法 - Google Patents
光導波路素子及びその製造方法Info
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Abstract
業性を向上させることができ、さらに、光導波路面に対
し垂直性を保ち、特性のばらつきを小さくした光導波路
素子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 合分波光導波路は、光導波路に交差して
設けられたフィルタ用の溝18を有する光導波路基板1
0と、干渉フィルタ20と、補強用ブロック31,32
により挟み込んで固定され、その一部がフィルタ用の溝
18に挿入された干渉フィルタブロック30とを備えた
構成とし、その製造方法は、固定用ベース50上で、干
渉フィルタ20と、干渉フィルタ20を挟んで保持する
補強用ブロック31,32とを載せ、補強用ブロック3
1,32により干渉フィルタ20の一部が飛び出し量2
1だけ突出するように挟んで固定し、干渉フィルタ20
を固定した干渉フィルタブロック30を、フィルタ用の
溝18に、干渉フィルタ20の突出部20aが挿入され
るように位置合わせし、光導波路上に干渉フィルタブロ
ック30を接着材40により固定する。
Description
ール等に用いる光導波路素子及びその製造方法に関し、
詳細には、平面基板上の導波路に交差する溝に干渉フィ
ルタを挿入した光導波路素子及びその製造方法に関す
る。
徴を持つ光ファイバに、波長の異なる複数の光を伝搬し
て同一方向又は双方向の伝送容量を拡大する波長多重通
信を行う際に、波長の合波並びに分波を司る光合分波器
が必要となる。
波送受信モジュールとして、例えば、導波路内に干渉フ
ィルタとして誘電体多層膜フィルタを挿入した反射型W
DMがある。
成を示す図である。
導波路101,102,103が形成され、光導波路1
01,102の交差する位置の近傍に溝104が設けら
れ、その溝の中に誘電体多層膜フィルタ105が挿入さ
れ固定されている。
光導波路101,102と反対側に形成されている光導
波路103のフィルタ105に臨んだ部分の光軸は、光
導波路101のフィルタ105に臨んだ部分の光軸と一
致している。光導波路101と光導波路102はフィル
タ105の法線を中心線としてある角度で分岐してい
る。
の光は透過して、1.55μの光は反射する特性を持
つ。波長多重化された1.3μと1.55μの光が光導
波路101に入射され、1.55μの光はフィルタ10
5で反射されて、光導波路102へ導かれる。1.3μ
の光はフィルタ105を透過し、Y分岐部で分かれて、
それぞれの導波路はレーザダイオード(LD)、フォト
ダイオード(PD)に接続されている。
うな従来の誘電体多層膜フィルタを挿入した光導波路素
子にあっては、平面導波路内に形成された溝の中に、誘
電体多層膜フィルタを挿入する工程が難しく、その作業
に時間を要するという問題点があった。
をできるだけ近づければ、挿入損失を抑えることがで
き、しかも溝内部での倒れ角を小さくすることができ
る。しかし、微小なフィルタを溝の中に挿入することは
非常に難しく、時間が掛かりコスト上昇の原因となって
いた。一方、溝の幅を大きくすると、フィルタを挿入す
るのは容易になるが、溝の幅が広がることにより挿入損
失が大きくなり、かつ溝の中での倒れ角が大きくなっ
て、挿入損失が大きくなる欠点がある。
内に形成された溝の中に、誘電体多層膜フィルタを挿入
した光導波路素子として、例えば特開平9−10582
4号公報に開示されたものがある。この公報記載の素子
は、反りのある光素子を挿入することによって溝へのフ
ィルタの倒れ角を防止して、フィルタの挿入損失を安定
化させることと、溝の挿入口を広げた構造とすることに
よりフィルタの溝への挿入の容易化を図ろうとする。
フィルタそのものは14μmの厚さ、1mm角程度の非
常に小型で、かつ反りを有しているため、これをハンド
リングして、狭い溝の中に挿入することは依然として難
しい。
入する際の作業性を向上させることができ、さらに、光
導波路素子の基板に対し垂直性を保ち、特性のばらつき
を小さくした光導波路素子及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
子は、平面基板と、平面基板上に形成された光導波路
と、光導波路に交差して設けられたフィルタ用の溝と、
波長分波機能を有する干渉フィルタと、干渉フィルタの
一部が突出するように、該干渉フィルタを挟んで固定す
る干渉フィルタブロックとを備え、フィルタ用の溝に干
渉フィルタが挿入されるように、干渉フィルタブロック
が平面基板上に固定されたことを特徴とする。
タを垂直に挟んで固定する第1及び第2の補強用ブロッ
クからなるものであってもよい。
ア層、クラッド層の順に積層されて構成されており、フ
ィルタ用の溝は、少なくとも光導波路のコア層の深さに
形成されているものであってもよい。
より形成されたものであってもよく、また、フォトリソ
グラフィ、及びエッチング加工により形成されたもので
あってもよい。
平面基板上の光導波路と交差してフィルタを挿入した光
導波路素子の製造方法において、干渉フィルタブロック
に干渉フィルタをその一部が突出するように挟んで固定
するステップと、光導波路のフィルタ用の溝に、干渉フ
ィルタが挿入されるように、平面基板上に干渉フィルタ
ブロックを固定するステップとを有することを特徴とす
る。
タであってもよい。
施の形態について説明する。
子(平面光集積回路)の構造を示す断面図であり、光導
波路素子を光合分波に用いられるフィルタ型合分波光導
波路素子に適用した例である。
導波路の光導波路基板であり、光導波路基板10は、後
述の光導波路と交差して誘電体多層膜フィルタ(干渉フ
ィルタ)20が挿入される。
1,32(第1及び第2の補強用ブロック)により両側
から挟み込まれて接着剤で固定されており、干渉フィル
タ20の一部は、補強用ブロック31,32の下側表面
から所定の飛び出し量だけ突出するようにして固定され
ている。また、干渉フィルタ20を挟み込む補強用ブロ
ック31,32の端面の上下部には、テーパ33〜36
が形成されている。
32により挟んで固定した干渉フィルタブロック30
は、光導波路基板10上において、平面導波路内の溝1
8に干渉フィルタ20を案内するように位置合わせされ
て接着材40で固定されている。この状態で干渉フィル
タ20の突出部20aが溝18内に突出している。
ロック30を載せた組立て後の構造を示している。
平面図である。
コンの基板11の上に石英系のガラスを堆積して光導波
路12が形成されている。この光導波路12はアンダー
クラッド層、コア層、クラッド層の順に積層されて構成
されている。コア層はクラッド層よりも高屈折率となっ
ており、その比屈折率差は0.2〜0.8%程度となっ
ている。ここでは、アンダークラッド層を20μ、上ク
ラッド層を20μとし、コアパターンの断面寸法、幅及
び厚さは5〜10μmが好ましく、ここでは8μに設定
した。
は、平行な一対の端面13,14と、この端面13,1
4に対し直交する平行な一対の端面から形成された四辺
形形状である。
は、所望の光導波路コアパターンとして、光導波路基板
10の一方の端面13に臨みフィルタ20に入射する光
を導く入力導波路15と、フィルタ20を透過して出力
される光を導く出力導波路16と、フィルタ20により
反射されて出力される光を導く出力導波路17とが形成
されている。
差する箇所には、フィルタ用の溝18が形成されてい
る。このフィルタ用の溝18は導波路端面13,14と
平行の位置関係にある。このフィルタ用の溝18の断面
はフィルタ20の幅よりもやや広く加工して、一例とし
て15μm幅の厚さのフィルタが挿入できるように、1
7〜20μmの幅、100μmほどの深さに加工されて
いる。
挟んで入力導波路15の延長上にあり、端面13と反対
側の端面14に臨んでいる。
ィルタ用の溝面の法線を中心線として反対側にかつ法線
に対して等しい角度θをなす位置関係にあり、出力導波
路17と入力導波路15との交差角は2θである。
点から6度から10度、好ましくは8度に設定するのが
よい。
から波長多重化された1.3μと1.55μの光が入射
され、そのうち1.55μの光はフィルタ20で反射さ
れて、一方の出力導波路17へ導かれる。1.3μの光
はフィルタ20を透過し、他方の出力導波路16へ出力
される。
合分波光導波路は、光導波路に交差して設けられたフィ
ルタ用の溝18を有する光導波路基板10と、波長分波
機能を有する干渉フィルタ20と、干渉フィルタ20の
一部が表面から飛び出すように補強用ブロック31,3
2により両側から挟み込んで固定した干渉フィルタブロ
ック30とを備え、干渉フィルタブロック30を、光導
波路基板10上において、フィルタ用の溝18に干渉フ
ィルタ20を案内するように位置合わせして接着材40
により固定した構造となっている。
合分波光導波路の製造方法を説明する。
する。
によりアンダークラッド層とコア層を形成を形成する。
例えば、アンダークラッド層を20μ、上クラッド層を
20μとし、コアパターンの断面寸法、幅及び厚さは5
から10μmが好ましく、ここでは8μに設定した。
後、光導波路コアパターンが描かれたフォトマスクパタ
ーンを用いてマスク材をパターン化するフォトリソグラ
フィ工程によりマスク材を作製する。
エッチング(RIE)により石英系コア層の不要部分を
除去し、光導波路コアパターンを形成する。
CVDにより上クラッド層を形成し、光導波路コア部を
埋め込む。
クパターンを用いて導波路コアパターンが形成されるた
め、その相対位置精度は非常に高い。
2に示す光導波路コアパターンが形成される。
波路基板を多数隣接して形成した後、所定の位置にフィ
ルタ用の溝18を通すための溝切り加工を行う。この溝
切り加工には、例えばダイシング装置を用いる。このフ
ィルタ用の溝18の断面は、フィルタ20の幅よりもや
や広く加工して、一例として15μm幅の厚さのフィル
タが挿入できるように、17〜20μmの幅とし、深さ
は100μmほどにダイシングする。
溝を形成しているが、溝の深さを小さくすることができ
るので、ダイシングのような機械加工でなく、フィルタ
溝パターンが描かれたフォトマスクパターンを用いてフ
ォトリソグラフィ、エッチングでも溝形成は可能であ
る。
断し、多数の四辺形の光導波路基板を形成する。
アパターン及びフィルタ用の溝18が形成された導波路
基板10が得られる。
法について説明する。
示す断面図、図4はその平面図である。
ブロック30の組立て用ステージとなる平面度が高い固
定用ベース50上に、補強板である補強用ブロック3
1,32を載せ、その補強用ブロック31,32の間に
干渉フィルタ20を挟み込む。この時、固定用ベース5
0上に補強用ブロック31,32の一方の面、及び干渉
フィルタ20の一方の端面が固定用ベース50の上面に
当接して、干渉フィルタ20に傾きがないように合せ込
む。
ブロック31,32が干渉フィルタブロック30とな
る。
たときの外形が光導波路基板10の外形と略等しく、干
渉フィルタ20を挟み込んで固定した状態で光導波路基
板10表面を覆うことができる。
同じ材質が好ましく、ここではガラス板を用いた。ま
た、補強用ブロック31,32は、干渉フィルタ20を
挟み込んで固定した場合に、干渉フィルタ20の突出部
20aがその表面から所定の飛び出し量21突出する厚
みに加工する。例えば、約1.6mmの高さを有する干
渉フィルタ20を用いる場合には、補強用ブロック3
1,32の厚さを約1.5mmに加工することにより、
フィルタ突出部20aの飛び出し量21を約0.05〜
0.1mm飛び出すようにする。
ス50の表面に対し垂直な端面を有し、干渉フィルタ2
0を挟み込む端面は精密に垂直度が保たれる。
20は接着剤を用いて固定する。接着剤の塗布方法は、
挟み込む前に、補強用ブロック31,32のフィルタ2
0と対向する面に塗布した。この他に、合せ込んだ後、
干渉フィルタ20と補強用ブロック31,32との間に
接着剤を流してもよい。接着剤には、紫外線硬化型のも
のを使用する。
固定させる。この硬化中、両側の補強用ブロック31,
32から適度な圧力Fをかけて、接着剤の厚さが均等か
つ、適正な厚さになるようにする。この圧力Fにより、
干渉フィルタ20にあった反り、曲がりなどが矯正さ
れ、フラットな面にすることができる。このときの余分
な接着剤は補強用ブロック31,32の角に形成したテ
ーパ33,34,35,36に逃げるようにする。
接着しないよう、非接着性の材料、例えばテフロン系の
材料を用いた。2つの補強用ブロック31,32と、干
渉フィルタ20の高さ寸法は精度高いものを用意し、補
強用ブロック31,32の表面からの干渉フィルタ20
の突出部20aの飛び出し量21を調整した。
は、パイレックスガラスを使用し、その厚さは1.5m
m、干渉フィルタ20の厚さは15μ、その高さは1.
6mmに設定してフィルタ突出部20aの飛び出し量2
1を80μに設定した。この飛び出し量21は0.05
〜0.1mmの範囲を目標にした。
路基板10及び干渉フィルタブロック30の組立てにつ
いて説明する。
ロック30を載せた組立て後の様子を示している。
に導波路基板10のフィルタ用の溝18の内部と基板1
0の上面に接着剤40を適量塗布する。接着剤40に
は、紫外線硬化型のものを使用する。
8に、干渉フィルタブロック30のフィルタ突出部20
aを挿入するように載せる。すなわち、図3に示す干渉
フィルタブロック30を、飛び出し量21で示されるフ
ィルタ突出部20aが下になるようにひっくり返し、フ
ィルタ用の溝18にフィルタ突出部20aを挿入するよ
うにして載せる。
ク30のフィルタ突出部20aを挿入するように載せる
ことがフィルタ20の装着作業となるが、この作業は、
フィルタ20と一体化された干渉フィルタブロック30
を担持して行うものであるため、フィルタ単体を溝に挿
入する従来のフィルタ挿入する場合に比べ、作業が極め
て容易となる。
30の上方から照射して接着剤40を硬化させ、光導波
路と干渉フィルタブロック30を固定して組み立てを完
了する。本実施形態では、フィルタ20は干渉フィルタ
ブロック30の下部から80μほど突き出しており、光
導波路上面から20〜30μほどに位置するコア部に対
応した位置まで延びている。
ルタ突出部20aの挿入深さより大きければよく、一致
する必要はない。フィルタ20の保持は補強用ブロック
31,32で行うからである。
合分波光導波路の動作を説明する。
から波長多重化された1.3μと1.55μ光が入射さ
れ、フィルタ20には入射角θで入射される。
透過し、出力導波路16へ出力される。1.55μの光
はフィルタ20で反射されて、出力導波路17へ導かれ
る。出力導波路16,17から導波路端面13,14へ
出射される光は、それぞれ図示しない光ファイバへと出
射される。
ルタ型合分波光導波路は、光導波路に交差して設けられ
たフィルタ用の溝18を有する光導波路基板10と、波
長分波機能を有する干渉フィルタ20と、干渉フィルタ
20の一部が表面から飛び出すように補強用ブロック3
1,32により両側から挟み込んで固定した干渉フィル
タブロック30とを備えた構成とし、その製造方法は、
平面度が高い固定用ベース50上に、干渉フィルタ20
と、干渉フィルタ20を挟んで保持する補強用ブロック
31,32とを載せ、補強用ブロック31,32により
干渉フィルタ20の一部が飛び出し量21だけ突出する
ように挟んで固定し、干渉フィルタ20を固定した干渉
フィルタブロック30を、光導波路のフィルタ用の溝1
8に、干渉フィルタ20の突出部20aが挿入されるよ
うに位置合わせし、光導波路素子上に干渉フィルタブロ
ック30を接着材40により固定するようにしているの
で、フィルタ20の装着作業は、補強用ブロック31,
32で一体化された干渉フィルタブロック30を担持し
て行うことになりその作業性が極めて良好となる。その
結果、フィルタ用の溝18への挿入に要する時間を大幅
に短縮することができ、また、ハンドリング中にフィル
タが破損するような事故を少なくすることができた。
から見た形状が光導波路基板10の外形と略等しいもの
としたので、光導波路基板10上に干渉フィルタブロッ
ク30を固定して一体化した場合に、干渉フィルタブロ
ック30の端面と光導波路基板10の導波路端面とが同
一面上で揃い、結果として光導波路基板10端面の面積
を拡大したようになるため、光ファイバを保持する光フ
ァイバ保持部材と結合する際の強度を強める機能を得る
ことができる。
補強用ブロック31,32が行うため、光導波路素子の
溝へのフィルタ20の挿入深さは小さくてよい。この場
合、フィルタ20の溝への突き出し量は、光導波路のコ
ア部に対応する位置に延在すればよく、溝の深さをより
浅く抑えた方が、溝の幅のばらつきが小さくでき、損失
変動を少なくできる。溝の深さが従来より浅くてよいの
で、ダイシングブレードの切断時の振れなどにより発生
する溝幅ばらつきを抑えることができる。その結果、挿
入損失を小さくし、そのばらつきも抑えることができ
る。
ることから、溝はシリコン基板まで入り込む必要はな
く、石英部だけでも十分であり、ダイシング加工のよう
な機械加工でなく、導波路パターンを形成したフォトリ
ソグラフィ、及びエッチングも可能である。このような
フォトリソ、エッチングで製作すると、溝の加工精度を
大幅に高めることができる。
挿入に掛かる時間が短縮され、低コストで、歩留まりが
高い、誘電体多層膜フィルタを用いた波長合分波光導波
路が実現できる。
子を、反射型WDM光導波路素子に適用すれば、導波路
全体の損失を少なくすることができ、製造工程の効率化
及びコスト低減を図ることができる。
用いた場合について説明したが、これに限定されず、石
英系導波路以外の拡散ガラス導波路、有機ポリマ系導波
路等どのような埋込み型導波路に対しても適用可能であ
る。
1.3μと1.55μの光を入射し、1.3μの光を透
過し、1.55μの光を反射する波長合分波器に適用し
て説明したが、それ以外の波長領域の波長合分波器とし
ても使用できる。
コア層、クラッド層、光導波路コアパターン、干渉フィ
ルタ、補強用ブロック等の種類などは上述した実施形態
に限られない。
では、平面基板上に形成された光導波路と、光導波路に
交差して設けられたフィルタ用の溝と、波長分波機能を
有する干渉フィルタと、干渉フィルタの一部が突出する
ように、該干渉フィルタを挟んで固定する干渉フィルタ
ブロックとを備え、フィルタ用の溝に干渉フィルタが挿
入されるように、干渉フィルタブロックを位置合わせし
て、光導波路上に干渉フィルタブロックを固定するよう
にしたので、フィルタ素子を導波路の溝に挿入する際の
作業性を向上させることができ、さらに、光導波路面に
対し垂直性を保ち、特性のばらつきを小さくすることが
できる。
の構造を示す断面図である。
平面図である。
干渉フィルタブロックの構造を示す断面図である。
である。
導波路、13,14端面、15 入力導波路、16,1
7 出力導波路、18 フィルタ用の溝、20 誘電体
多層膜フィルタ(干渉フィルタ)、20a フィルタ突
出部、21飛び出し量、30 干渉フィルタブロック、
31,32 補強用ブロック(第1及び第2の補強用ブ
ロック)、40 接着材、50 固定用ベース
Claims (7)
- 【請求項1】 平面基板と、 前記平面基板上に形成された光導波路と、 光導波路に交差して設けられたフィルタ用の溝と、 波長分波機能を有する干渉フィルタと、 前記干渉フィルタの一部が突出するように、該干渉フィ
ルタを挟んで固定する干渉フィルタブロックとを備え、 前記フィルタ用の溝に前記干渉フィルタが挿入されるよ
うに、前記干渉フィルタブロックが前記平面基板上に固
定されたことを特徴とする光導波路素子。 - 【請求項2】 前記干渉フィルタブロックは、 前記干渉フィルタを垂直に挟んで固定する第1及び第2
の補強用ブロックからなることを特徴とする請求項1記
載の光導波路素子。 - 【請求項3】 前記光導波路は、アンダークラッド層、
コア層、クラッド層の順に積層されて構成されており、 前記フィルタ用の溝は、少なくとも前記光導波路のコア
層の深さに形成されていることを特徴とする請求項1記
載の光導波路素子。 - 【請求項4】 前記フィルタ用の溝は、ダイシング加工
により形成されたことを特徴とする請求項1又は3の何
れかに記載の光導波路素子。 - 【請求項5】 前記フィルタ用の溝は、フォトリソグラ
フィ、及びエッチング加工により形成されたことを特徴
とする請求項1又は3の何れかに記載の光導波路素子。 - 【請求項6】 前記干渉フィルタは、誘電体多層膜フィ
ルタであることを特徴とする請求項1記載の光導波路素
子。 - 【請求項7】 平面基板上の光導波路と交差してフィル
タを挿入した光導波路素子の製造方法において、 干渉フィルタブロックに干渉フィルタをその一部が突出
するように挟んで固定するステップと、 前記光導波路のフィルタ用の溝に、前記干渉フィルタが
挿入されるように、前記平面基板上に前記干渉フィルタ
ブロックを固定するステップとを有することを特徴とす
る光導波路素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27985298A JP4140094B2 (ja) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | 光導波路素子及びその製造方法 |
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