JP2002333601A - 導波路型光減衰器 - Google Patents
導波路型光減衰器Info
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- JP2002333601A JP2002333601A JP2001140175A JP2001140175A JP2002333601A JP 2002333601 A JP2002333601 A JP 2002333601A JP 2001140175 A JP2001140175 A JP 2001140175A JP 2001140175 A JP2001140175 A JP 2001140175A JP 2002333601 A JP2002333601 A JP 2002333601A
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- Japan
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- waveguide
- type optical
- optical attenuator
- waveguide type
- heater
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レスポンスがよく、小型の導波路型光減衰器
を提供する。 【解決手段】 アーム導波路に設けられたヒータ101
で発生した熱が高熱伝導率部材18を介してパッケージ
14に放熱されるので、余分な熱が効率的に放出され、
レスポンスの良い導波路型光減衰器を実現することがで
きる。また、高熱伝導率部材18の表面若しくは内部に
ヒータ101を駆動するための電気配線を形成すること
により、ヒータ101の配線等を簡略化することができ
るので、その分だけ小型化することができる。
を提供する。 【解決手段】 アーム導波路に設けられたヒータ101
で発生した熱が高熱伝導率部材18を介してパッケージ
14に放熱されるので、余分な熱が効率的に放出され、
レスポンスの良い導波路型光減衰器を実現することがで
きる。また、高熱伝導率部材18の表面若しくは内部に
ヒータ101を駆動するための電気配線を形成すること
により、ヒータ101の配線等を簡略化することができ
るので、その分だけ小型化することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いられ
る導波路型光減衰器に関する。
る導波路型光減衰器に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は導波路型光減衰器の従来例を示す
構造図である。図5は導波路型光減衰器の他の従来例を
示す平面図であり、図6は図5に示した導波路型光減衰
器のA−A線断面図である。
構造図である。図5は導波路型光減衰器の他の従来例を
示す平面図であり、図6は図5に示した導波路型光減衰
器のA−A線断面図である。
【0003】図4に示す光導波路素子29は、パッケー
ジ24上に接着剤25によって接着固定されている。光
ファイバ21a、21bは、融着接続部23a、23b
によって光導波路素子29の光回路(図示せず。)に接
続されている。光ファイバ21a、21bの他端は光フ
ァイバ引き留め部22a、22bによって固定されてお
り、外部から光ファイバに加わる力が融着接続部23
a、23bに伝達するのが防止されている。これら光導
波路素子29や光ファイバ21a、21bが実装された
パッケージ24はカバー26によって保護されている。
光導波路素子29の表面に設けられた金属薄膜ヒータ2
7は、配線28a、28bによってパッケージ外部に引
き出されている。
ジ24上に接着剤25によって接着固定されている。光
ファイバ21a、21bは、融着接続部23a、23b
によって光導波路素子29の光回路(図示せず。)に接
続されている。光ファイバ21a、21bの他端は光フ
ァイバ引き留め部22a、22bによって固定されてお
り、外部から光ファイバに加わる力が融着接続部23
a、23bに伝達するのが防止されている。これら光導
波路素子29や光ファイバ21a、21bが実装された
パッケージ24はカバー26によって保護されている。
光導波路素子29の表面に設けられた金属薄膜ヒータ2
7は、配線28a、28bによってパッケージ外部に引
き出されている。
【0004】この種の導波路型光減衰器における光減衰
方法について説明する。
方法について説明する。
【0005】図5、図6において二つのY分岐導波路間
に接続されたアーム導波路33、34を有する導波路素
子31の一方(図では上側)のアーム導波路34に金属
薄膜ヒータ35が設けられている。導波路素子31の両
端にある直線導波路コア32の端面には、光ファイバ3
6a、36bがそれぞれ接続されている。尚、37はク
ラッドであり、38は石英基板である。
に接続されたアーム導波路33、34を有する導波路素
子31の一方(図では上側)のアーム導波路34に金属
薄膜ヒータ35が設けられている。導波路素子31の両
端にある直線導波路コア32の端面には、光ファイバ3
6a、36bがそれぞれ接続されている。尚、37はク
ラッドであり、38は石英基板である。
【0006】この導波路型光減衰器の外部より金属薄膜
ヒータ35に電力を印加してアーム導波路34を加熱
し、両Y分岐導波路間のアーム導波路33、34間に温
度差を発生させる。この温度差によって両アーム導波路
33、34間に屈折率差を生じさせ、両アーム導波路3
3、34を伝搬する信号光間に位相差を与える。さらに
位相差を有する信号光同士をいずれか一方のY分岐導波
路で合流させることにより、結合率を下げて信号光の光
強度を減衰させることができる。また、この光回路は、
金属薄膜ヒータ35に印加する電力を調整することによ
り減衰量を調節することができる。
ヒータ35に電力を印加してアーム導波路34を加熱
し、両Y分岐導波路間のアーム導波路33、34間に温
度差を発生させる。この温度差によって両アーム導波路
33、34間に屈折率差を生じさせ、両アーム導波路3
3、34を伝搬する信号光間に位相差を与える。さらに
位相差を有する信号光同士をいずれか一方のY分岐導波
路で合流させることにより、結合率を下げて信号光の光
強度を減衰させることができる。また、この光回路は、
金属薄膜ヒータ35に印加する電力を調整することによ
り減衰量を調節することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図4に示し
た従来の導波路型光減衰器は、金属薄膜ヒータ35で発
生した熱がアーム導波路34のコアを加熱するに伴っ
て、石英(熱伝導率λ=1.9W/m・K)からなる導
波路素子31内を拡散して、図示しないパッケージに放
熱する。
た従来の導波路型光減衰器は、金属薄膜ヒータ35で発
生した熱がアーム導波路34のコアを加熱するに伴っ
て、石英(熱伝導率λ=1.9W/m・K)からなる導
波路素子31内を拡散して、図示しないパッケージに放
熱する。
【0008】しかしながら、S−Invarからなるパ
ッケージ(熱伝導率λ=15W/m・K)の熱伝導率が
低いため、効率よく放熱されず、パッケージの温度が次
第に上昇する。このため、金属薄膜ヒータ35に電力を
印加して発熱を開始してから熱的に定常状態に達するま
でには時間を要してしまい、光減衰のレスポンスが悪い
という問題があった。
ッケージ(熱伝導率λ=15W/m・K)の熱伝導率が
低いため、効率よく放熱されず、パッケージの温度が次
第に上昇する。このため、金属薄膜ヒータ35に電力を
印加して発熱を開始してから熱的に定常状態に達するま
でには時間を要してしまい、光減衰のレスポンスが悪い
という問題があった。
【0009】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、レスポンスがよく、小型の導波路型光減衰器を提供
することにある。
し、レスポンスがよく、小型の導波路型光減衰器を提供
することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の導波路型光減衰器は、Y分岐又はマッハツェ
ンダ干渉計等の導波路素子の一方又は両方のアーム導波
路に金属薄膜からなるヒータを設け、少なくとも一方の
ヒータを通電加熱することにより両アーム導波路間に温
度差を発生させ、温度上昇に起因する熱光学効果によっ
てアーム導波路の屈折率を変化させ、両アーム導波路を
伝搬する信号光に位相差を発生させ、信号光の合流時の
干渉により光強度を減衰させる導波路型光減衰器本体の
入出力ポートにそれぞれ光ファイバを接続した導波路型
光減衰器において、導波路素子及び光ファイバを、熱膨
張係数が1.0×10-6以下の低熱膨張材質からなるパ
ッケージにマウントすると共に、導波路素子とパッケー
ジとの間に、熱伝導率が100W/m・K以上の高熱伝
導率部材を挿入したものである。
に本発明の導波路型光減衰器は、Y分岐又はマッハツェ
ンダ干渉計等の導波路素子の一方又は両方のアーム導波
路に金属薄膜からなるヒータを設け、少なくとも一方の
ヒータを通電加熱することにより両アーム導波路間に温
度差を発生させ、温度上昇に起因する熱光学効果によっ
てアーム導波路の屈折率を変化させ、両アーム導波路を
伝搬する信号光に位相差を発生させ、信号光の合流時の
干渉により光強度を減衰させる導波路型光減衰器本体の
入出力ポートにそれぞれ光ファイバを接続した導波路型
光減衰器において、導波路素子及び光ファイバを、熱膨
張係数が1.0×10-6以下の低熱膨張材質からなるパ
ッケージにマウントすると共に、導波路素子とパッケー
ジとの間に、熱伝導率が100W/m・K以上の高熱伝
導率部材を挿入したものである。
【0011】上記構成に加え本発明の導波路型光減衰器
は、高伝導率部材の表面若しくは内部にヒータを駆動す
るための電気配線が形成されているのが好ましい。
は、高伝導率部材の表面若しくは内部にヒータを駆動す
るための電気配線が形成されているのが好ましい。
【0012】上記構成に加え本発明の導波路型光減衰器
は、導波路素子、高熱伝導率部材及びパッケージ間の接
続固定には、熱伝導率が0.8W/m・K以上の接着剤
が用いられているのが好ましい。
は、導波路素子、高熱伝導率部材及びパッケージ間の接
続固定には、熱伝導率が0.8W/m・K以上の接着剤
が用いられているのが好ましい。
【0013】本発明によれば、アーム導波路に設けられ
たヒータで発生した熱が高熱伝導率部材を介してパッケ
ージに放熱されるので、余分な熱が効率的に放出され、
レスポンスの良い導波路型光減衰器を実現することがで
きる。また、高伝導率部材の表面若しくは内部にヒータ
を駆動するための電気配線を形成することにより、ヒー
タの配線等を簡略化することができるので、その分だけ
小型化することができる。
たヒータで発生した熱が高熱伝導率部材を介してパッケ
ージに放熱されるので、余分な熱が効率的に放出され、
レスポンスの良い導波路型光減衰器を実現することがで
きる。また、高伝導率部材の表面若しくは内部にヒータ
を駆動するための電気配線を形成することにより、ヒー
タの配線等を簡略化することができるので、その分だけ
小型化することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【0015】図1は本発明の導波路型光減衰器を示す構
造図である。
造図である。
【0016】同図に示す導波路型光減衰器は、図には示
されない二つのアーム導波路を有するY分岐(マッハツ
ェンダ干渉計等でもよい。)の導波路素子19の一方
(両方でもよい。)のアーム導波路に金属薄膜からなる
ヒータ101を設け、そのヒータ101を通電加熱する
ことにより両アーム導波路間に温度差を発生させ、温度
上昇に起因する熱光学効果によってアーム導波路の屈折
率を変化させ、両アーム導波路を伝搬する光に位相差を
発生させて合流時の干渉により光強度を減衰させる導波
路型光減衰器本体の入出力ポートにそれぞれ光ファイバ
11a、11bを接続した導波路型光減衰器であって、
導波路素子19及び光ファイバ11a、11bを、熱膨
張係数が1.0×10-6以下の低熱膨張材質からなるパ
ッケージ14にマウントすると共に、導波路素子19と
パッケージ14との間に、熱伝導率が100W/m・K
以上の高熱伝導率部材(例えば、窒化アルミニウム:熱
伝導率λ=140W/m・K)18を挿入したものであ
る。
されない二つのアーム導波路を有するY分岐(マッハツ
ェンダ干渉計等でもよい。)の導波路素子19の一方
(両方でもよい。)のアーム導波路に金属薄膜からなる
ヒータ101を設け、そのヒータ101を通電加熱する
ことにより両アーム導波路間に温度差を発生させ、温度
上昇に起因する熱光学効果によってアーム導波路の屈折
率を変化させ、両アーム導波路を伝搬する光に位相差を
発生させて合流時の干渉により光強度を減衰させる導波
路型光減衰器本体の入出力ポートにそれぞれ光ファイバ
11a、11bを接続した導波路型光減衰器であって、
導波路素子19及び光ファイバ11a、11bを、熱膨
張係数が1.0×10-6以下の低熱膨張材質からなるパ
ッケージ14にマウントすると共に、導波路素子19と
パッケージ14との間に、熱伝導率が100W/m・K
以上の高熱伝導率部材(例えば、窒化アルミニウム:熱
伝導率λ=140W/m・K)18を挿入したものであ
る。
【0017】光ファイバ11a、11bは、光ファイバ
引き留め部12a、12bによってパッケージ14に固
定されており、外部から光ファイバ11a、11bに加
わる力が融着接続部13a、13bに伝達するのが防止
されるようになっている。
引き留め部12a、12bによってパッケージ14に固
定されており、外部から光ファイバ11a、11bに加
わる力が融着接続部13a、13bに伝達するのが防止
されるようになっている。
【0018】高熱伝導率部材18の表面(若しくは内
部)にはヒータ101を駆動するための電気配線が形成
されており、電気配線とヒータ101とはボンディング
ワイヤ102a、102bで接続されている。
部)にはヒータ101を駆動するための電気配線が形成
されており、電気配線とヒータ101とはボンディング
ワイヤ102a、102bで接続されている。
【0019】パッケージ14、高熱伝導率部材18及び
導波路素子19間の接続固定には、熱伝導率が0.8W
/m・K以上の接着剤(例えば、東レ・ダウ・コーニン
グ社製シリコーン接着剤SE4410:熱伝導率λ=
0.92W/m・K)15、17が用いられている。
尚、図中、16はカバーである。
導波路素子19間の接続固定には、熱伝導率が0.8W
/m・K以上の接着剤(例えば、東レ・ダウ・コーニン
グ社製シリコーン接着剤SE4410:熱伝導率λ=
0.92W/m・K)15、17が用いられている。
尚、図中、16はカバーである。
【0020】図2は図1に示した導波路型光減衰器のヒ
ータによる導波路コアの温度特性を示す図であり、横軸
は時間軸を示し、縦軸は温度軸を示す。
ータによる導波路コアの温度特性を示す図であり、横軸
は時間軸を示し、縦軸は温度軸を示す。
【0021】図2において、41は導波路素子表面のヒ
ータ温度履歴を示し、42はヒータ101直下の導波路
コア(図6に示すアーム導波路34のコアに相当す
る。)の温度履歴を示し、43はY分岐導波路の対象導
波路コア(図6に示すアーム導波路33のコアに相当す
る。)の温度履歴を示す。
ータ温度履歴を示し、42はヒータ101直下の導波路
コア(図6に示すアーム導波路34のコアに相当す
る。)の温度履歴を示し、43はY分岐導波路の対象導
波路コア(図6に示すアーム導波路33のコアに相当す
る。)の温度履歴を示す。
【0022】図2よりヒータ通電加熱開始約1秒後には
略定常状態に達していることが分かる。また、光減衰を
発生させるヒータ101の直下の導波路コアの温度履歴
42とY分岐導波路の対象導波路コアの温度履歴43と
の温度差は約300msec後には略一定となってい
る。これは、光減衰のレスポンスが約300msec程
度であることを意味する。
略定常状態に達していることが分かる。また、光減衰を
発生させるヒータ101の直下の導波路コアの温度履歴
42とY分岐導波路の対象導波路コアの温度履歴43と
の温度差は約300msec後には略一定となってい
る。これは、光減衰のレスポンスが約300msec程
度であることを意味する。
【0023】図3は図4に示した導波路型光減衰器のヒ
ータによる導波路コアの温度特性を示す図であり、横軸
は時間軸を示し、縦軸は温度軸を示す。
ータによる導波路コアの温度特性を示す図であり、横軸
は時間軸を示し、縦軸は温度軸を示す。
【0024】図3において、51はヒータ温度履歴を示
し、52はヒータ直下の導波路コア(図6に示すアーム
導波路34のコアに相当する。)の温度履歴を示し、5
3はY分岐導波路の対象導波路コア(図6に示すアーム
導波路33のコアに相当する。)の温度履歴を示す。図
3よりヒータ加熱開始後約1秒後でも温度上昇を続けて
おり、安定しないことが分かる。
し、52はヒータ直下の導波路コア(図6に示すアーム
導波路34のコアに相当する。)の温度履歴を示し、5
3はY分岐導波路の対象導波路コア(図6に示すアーム
導波路33のコアに相当する。)の温度履歴を示す。図
3よりヒータ加熱開始後約1秒後でも温度上昇を続けて
おり、安定しないことが分かる。
【0025】また、光減衰を発生させるヒータ直下の導
波路コアの温度履歴52とY分岐導波路の対象導波路コ
アの温度履歴53との温度差が一定になるまで約500
msec程度の時間を要している。これは、光減衰のレ
スポンスが500msec以上であることを意味する。
波路コアの温度履歴52とY分岐導波路の対象導波路コ
アの温度履歴53との温度差が一定になるまで約500
msec程度の時間を要している。これは、光減衰のレ
スポンスが500msec以上であることを意味する。
【0026】ここで、高熱伝導率部材18としては様々
な材料があるが、高熱伝導率を有し、かつ内部配線が可
能であることが必要である。さらに高熱伝導率部材18
は石英と貼り合わせる必要があるため、できるだけ低熱
膨張率を有することが望ましい。そこで本発明者らは高
熱伝導率部材19として窒化アルミニウムを採用した。
な材料があるが、高熱伝導率を有し、かつ内部配線が可
能であることが必要である。さらに高熱伝導率部材18
は石英と貼り合わせる必要があるため、できるだけ低熱
膨張率を有することが望ましい。そこで本発明者らは高
熱伝導率部材19として窒化アルミニウムを採用した。
【0027】本導波路型光減衰器野構造は、導波路と光
ファイバとの接続が、融着型でなく樹脂接続型でも同様
の効果が期待できる。
ファイバとの接続が、融着型でなく樹脂接続型でも同様
の効果が期待できる。
【0028】本導波路型光減衰器は、波長多重伝送方式
(Wavelength Division Mult
i/Demultiplexer,WDM)で各波長毎
の強度を調節することによりチャンネル毎の光強度をイ
コライズさせることができる。
(Wavelength Division Mult
i/Demultiplexer,WDM)で各波長毎
の強度を調節することによりチャンネル毎の光強度をイ
コライズさせることができる。
【0029】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【0030】レスポンスがよく、小型の導波路型光減衰
器の提供を実現することができる。
器の提供を実現することができる。
【図1】本発明の導波路型光減衰器を示す構造図であ
る。
る。
【図2】図1に示した導波路型光減衰器のヒータによる
導波路コアの温度特性を示す図である。
導波路コアの温度特性を示す図である。
【図3】図4に示した導波路型光減衰器のヒータによる
導波路コアの温度特性を示す図である。
導波路コアの温度特性を示す図である。
【図4】導波路型光減衰器の従来例を示す構造図であ
る。
る。
【図5】導波路型光減衰器の他の従来例を示す平面図で
ある。
ある。
【図6】図5に示した導波路型光減衰器のA−A線断面
図である。
図である。
11a、11b 光ファイバ 14 パッケージ 15、17 接着剤 16 カバー 18 高熱伝導率部材 101 ヒータ
フロントページの続き (72)発明者 櫨川 哲 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 Fターム(参考) 2H047 KA04 LA16 MA05 NA01 QA07 RA08 TA01 TA11 2H079 AA06 AA12 BA01 CA04 EA05 EB27 HA11 HA15
Claims (3)
- 【請求項1】 Y分岐又はマッハツェンダ干渉計等の導
波路素子の一方又は両方のアーム導波路に金属薄膜から
なるヒータを設け、少なくとも一方のヒータを通電加熱
することにより両アーム導波路間に温度差を発生させ、
温度上昇に起因する熱光学効果によって上記アーム導波
路の屈折率を変化させ、両アーム導波路を伝搬する信号
光に位相差を発生させ、信号光の合流時の干渉により光
強度を減衰させる導波路型光減衰器本体の入出力ポート
にそれぞれ光ファイバを接続した導波路型光減衰器にお
いて、上記導波路素子及び上記光ファイバを、熱膨張係
数が1.0×10-6以下の低熱膨張材質からなるパッケ
ージにマウントすると共に、上記導波路素子と上記パッ
ケージとの間に、熱伝導率が100W/m・K以上の高
熱伝導率部材を挿入したことを特徴とする導波路型光減
衰器。 - 【請求項2】 上記高伝導率部材の表面若しくは内部に
上記ヒータを駆動するための電気配線が形成されている
請求項1に記載の導波路型光減衰器。 - 【請求項3】 上記導波路素子、上記高熱伝導率部材及
び上記パッケージ間の接続固定には、熱伝導率が0.8
W/m・K以上の接着剤が用いられている請求項1又は
2に記載の導波路型光減衰器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001140175A JP2002333601A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | 導波路型光減衰器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001140175A JP2002333601A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | 導波路型光減衰器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002333601A true JP2002333601A (ja) | 2002-11-22 |
Family
ID=18986822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001140175A Pending JP2002333601A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | 導波路型光減衰器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002333601A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007086303A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Hitachi Cable Ltd | 導波路型可変光減衰器 |
JP2023549421A (ja) * | 2020-12-07 | 2023-11-24 | アワーズ テクノロジー リミテッド ライアビリティー カンパニー | 光学装置の放熱 |
-
2001
- 2001-05-10 JP JP2001140175A patent/JP2002333601A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007086303A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Hitachi Cable Ltd | 導波路型可変光減衰器 |
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JP7412671B2 (ja) | 2020-12-07 | 2024-01-15 | オーロラ・オペレイションズ・インコーポレイティッド | 光学装置の放熱 |
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