JP3013010B2 - Optical fiber type polarizing element - Google Patents

Optical fiber type polarizing element

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JP3013010B2 JP4097014A JP9701492A JP3013010B2 JP 3013010 B2 JP3013010 B2 JP 3013010B2 JP 4097014 A JP4097014 A JP 4097014A JP 9701492 A JP9701492 A JP 9701492A JP 3013010 B2 JP3013010 B2 JP 3013010B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ型偏光素子
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber type polarizing element.

【0002】[0002]

【従来技術】従来の光ファイバ型偏光素子の原理として
代表的なものは、 電界ベクトルが金属面に平行なTE0モードと、電界
ベクトルが金属面に垂直なTM0モードとの間の減衰定
数の差を大きくすることにより、実質的にTE0モード
のみを伝搬させる方式や、
2. Description of the Related Art A typical example of the principle of a conventional optical fiber type polarizing element is a difference in attenuation constant between a TE0 mode in which an electric field vector is parallel to a metal surface and a TM0 mode in which an electric field vector is perpendicular to a metal surface. Is increased, the method of substantially propagating only the TE0 mode,

【0003】TE0モードのカットオフを利用してT
M0モードのみを伝搬させる方式や、
[0003] Using the cutoff of the TE0 mode, T
A method of propagating only the M0 mode,

【0004】金属の代わりに複屈折性結晶を用い、T
E0モード及びTM0モードに対する導波路構造の違い
を利用して、TE0モードまたはTM0モードの内の一
方のみを伝搬させる方式等がある。
Using a birefringent crystal instead of metal,
There is a method in which only one of the TE0 mode and the TM0 mode is propagated by utilizing the difference in the waveguide structure between the E0 mode and the TM0 mode.

【0005】ここで図3は上記の方法を用いて構成し
た光ファイバ型偏光素子を示す側面図である。同図に示
すようにこの光ファイバ型偏光素子は、コア71とクラ
ッド73からなる偏波面保存光ファイバ70を所定の曲
率半径で曲げ、該曲げた部分のクラッド73とコア71
の一部を平面状に除去して除去部aを形成し、該除去部
aの面上に金属薄膜からなる損失膜層75を被着して構
成されている。このように構成すれば、この偏波面保存
光ファイバ70に入射されたTE0モードとTM0モー
ドの光は、該除去部aにおいて、そのTM0モードの光
のみが主として減衰され、実質的にTE0モードの光の
みが取り出せる。
FIG. 3 is a side view showing an optical fiber type polarizing element constructed by using the above method. As shown in the drawing, this optical fiber type polarizing element is such that a polarization-maintaining optical fiber 70 comprising a core 71 and a clad 73 is bent at a predetermined radius of curvature, and the bent clad 73 and the core 71 are bent.
Is removed in a plane to form a removed portion a, and a loss film layer 75 made of a metal thin film is applied on the surface of the removed portion a. With this configuration, the light of the TE0 mode and the TM0 mode incident on the polarization-maintaining single-mode fiber 70 is mainly attenuated in the removing section a, and only the light of the TM0 mode is substantially attenuated. Only light can be extracted.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構造
の光ファイバ型偏光素子においては、光ファイバ70を
曲げた状態でクラッド73とコア71の一部を除去して
いるので、形成された光ファイバ型偏光素子の光軸には
ある曲率の曲部が生じてしまう。そのため該曲部での挿
入損失が大きくなったり、また該曲部のためにこの光フ
ァイバ型偏光素子が直線状とならず、この光ファイバ型
偏光素子の両端に他の光ファイバを接続しようとしても
その接続が容易でなくなりこのためその結合効率があま
り良くないものとなっていた。
However, in the optical fiber type polarizing element having the above structure, the clad 73 and a part of the core 71 are removed while the optical fiber 70 is bent, so that the formed optical fiber type A curved portion having a certain curvature is generated on the optical axis of the polarizing element. For this reason, the insertion loss at the curved portion is increased, or the optical fiber type polarizing element is not linear due to the curved portion, and another optical fiber is connected to both ends of the optical fiber type polarizing element. However, the connection is not easy and the coupling efficiency is not very good.

【0007】そのうえ上記のようにしてクラッド73及
びコア71の部分を除去すると該除去部aの強度が弱く
なってしまうという問題点もあった。
In addition, there is another problem that when the portions of the clad 73 and the core 71 are removed as described above, the strength of the removed portion a becomes weak.

【0008】また該除去部aに損失膜層75を装荷する
場合、該損失膜層75全体の膜厚を均一にする必要があ
るが、該膜厚寸法自体の調整及び該膜厚を全面にわたっ
て均一にする調整が困難であり、これらのことからモー
ド間に所望の減衰定数差を与えるための制御が困難であ
った。
When the lossy film layer 75 is loaded on the removed portion a, it is necessary to make the entire thickness of the lossy film layer 75 uniform. It is difficult to make uniform adjustments, and for these reasons, it is difficult to control to give a desired attenuation constant difference between modes.

【0009】一方、光ファイバを曲げないで形成される
光ファイバ型偏光素子として、図4に示すような構造の
ものがあった。この光ファイバ型偏光素子は、直線状の
偏波面保存光ファイバ90のクラッド93を所定長さ,
所定深さで平面状に除去し、該除去部bの面に金属膜等
の損失膜層95を形成して構成されている。このように
構成しても、この偏波面保存光ファイバ90に入射した
TE0モードとTM0モードの光は、その除去部bにお
いて、そのTM0モードの光のみが主として減衰され、
実質的にTE0モードの光のみが取り出せる。
On the other hand, as an optical fiber type polarizing element formed without bending an optical fiber, there is one having a structure as shown in FIG. In this optical fiber type polarizing element, a cladding 93 of a linear polarization maintaining optical fiber 90 is formed by a predetermined length.
It is configured such that it is planarly removed at a predetermined depth, and a loss film layer 95 such as a metal film is formed on the surface of the removed portion b. Even with such a configuration, the TE0 mode and TM0 mode light incident on the polarization-maintaining single-mode fiber 90 is mainly attenuated in the removing section b, and only the TM0 mode light is attenuated.
Substantially only TE0 mode light can be extracted.

【0010】しかしながらこの従来例においては、TM
0モードの光は十分に減衰されるが、同時に取り出した
い方のTE0モードの光もある程度減衰されてしまい、
このためモード間に所望の減衰定数差を与えるための制
御が困難になるという問題点があった。
However, in this conventional example, TM
The light in the 0 mode is sufficiently attenuated, but the light in the TE0 mode, which is desired to be extracted, is also attenuated to some extent.
For this reason, there is a problem that it is difficult to perform control for providing a desired attenuation constant difference between modes.

【0011】またこの従来例においても、損失膜層95
の膜厚寸法自体の調整及び該膜厚を全面にわたって均一
にする調整が困難であり、この点からもモード間に所望
の減衰定数差を与えるための制御が困難であった。
Also in this conventional example, the loss film layer 95
It is difficult to adjust the film thickness itself and to make the film thickness uniform over the entire surface, and from this point, it is also difficult to control to give a desired difference in attenuation constant between modes.

【0012】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、直線状に形成でき、強度が強く、加
工が容易で、しかもモード間の減衰定数差の調整が容易
に行える光ファイバ型偏光素子を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to be able to be formed in a straight line, to have a high strength, to be easily processed, and to easily adjust a difference in attenuation constant between modes. An object of the present invention is to provide an optical fiber type polarizing element.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】光ファイバ10の側面の
クラッド13の一部を機械的研磨もしくは化学エッチン
グ等で、クラッド13のコア11までの厚みd1,d2
3が光軸方向に沿って階段状に変化するように除去す
る。そして該除去部cに光の電磁界分布を閉じ込めるの
に影響を及ぼすような損失膜層21,23,25を蒸着
またはメッキ,メタライズ等を用いて装荷する。
A part of the clad 13 on the side surface of the optical fiber 10 is mechanically polished or chemically etched to obtain the thickness d 1 , d 2 , d 2 , d 2 of the clad 13 up to the core 11.
d 3 is removed so as to change stepwise along the optical axis direction. Then, the lossy film layers 21, 23, and 25 that affect the confinement of the electromagnetic field distribution of light are loaded in the removal portion c by vapor deposition, plating, metallization, or the like.

【0014】これらクラッドの異なる厚みd1,d2,d
3と損失膜層21,23,25の厚みにより光ファイバ
10内を導波するTE0モードとTM0モードのそれぞ
れに対する減衰定数が影響を受け、それぞれ変化する。
従って除去部cのクラッド13部分の厚みd1,d2,d
3及び除去部c全体の長さを調整することにより(場合
によっては各損失膜層21,23,25の膜厚も調整す
ることにより)、容易に両モード間の減衰定数差を調整
でき、所望の減衰定数差が得られる。これによって一方
のモードを通過させ、他方のモードを減衰させることが
可能となる。
The different thicknesses d 1 , d 2 , d of these claddings
The attenuation constant for each of the TE0 mode and the TM0 mode guided in the optical fiber 10 is affected by the thickness 3 and the thickness of the lossy film layers 21, 23, 25, and changes.
Cladding 13 portion of the thickness d 1 of the thus removing portions c, d 2, d
By adjusting the lengths of 3 and the entire removed portion c (and in some cases by adjusting the film thickness of each lossy film layer 21, 23, 25), it is possible to easily adjust the attenuation constant difference between both modes, A desired attenuation constant difference is obtained. This makes it possible to pass one mode and attenuate the other mode.

【0015】また光ファイバ10の除去部cの形状を、
本発明の実施例のように、光軸方向に向かって非対称に
形成すれば、モードの減衰強度に方向性を持たせること
ができる。
The shape of the removing portion c of the optical fiber 10 is
As in the embodiment of the present invention, when formed asymmetrically in the optical axis direction, it is possible to give directionality to the mode attenuation intensity.

【0016】さらに除去部c内に、該除去部cを形成し
ていない部分と同じ外形となるように補強材30を充填
すれば、高強度化が実現できる。
Further, if the reinforcing member 30 is filled in the removed portion c so as to have the same outer shape as the portion where the removed portion c is not formed, high strength can be realized.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は本発明にかかる光ファイバ型偏光素
子の第1実施例を示す図であり、同図(a)は側面図、
同図(b)は同図(a)のA−A断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a first embodiment of an optical fiber type polarizing element according to the present invention, wherein FIG.
FIG. 2B is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【0018】同図に示すようにこの光ファイバ型偏光素
子は、コア11とクラッド13からなる偏波面保存光フ
ァイバ10を具備し、そのクラッド13の一部を該クラ
ッド13のコア11までの厚みが光軸方向に沿って階段
状に変化するように除去し、該階段状の除去部cの表面
にそれぞれ損失膜層21,23,25を装荷し、該除去
部cに補強材30を充填して構成されている。以下この
光ファイバ型偏光素子について具体的に説明する。
As shown in FIG. 1, this optical fiber type polarizing element includes a polarization maintaining optical fiber 10 comprising a core 11 and a clad 13, and a part of the clad 13 is formed to have a thickness up to the core 11 of the clad 13. Is removed so as to change stepwise along the optical axis direction, loss film layers 21, 23, and 25 are loaded on the surface of the stepped removal part c, and the removal part c is filled with the reinforcing material 30. It is configured. Hereinafter, this optical fiber type polarizing element will be specifically described.

【0019】この光ファイバ型偏光素子を製造するに
は、まず石英系の偏波面保存光ファイバ10をV溝ブロ
ック(図示せず)のV溝内に保持する。次に該偏波面保
存光ファイバ10の側面のクラッド13の部分をレーザ
ー微細加工によって光軸方向に向かって階段状に3段階
に除去加工する。なお除去面はいずれも平面状とする。
このとき該階段状の除去部cのクラッド13のコア11
までの厚みd1,d2,d3はこの実施例ではそれぞれ5
0μm,20μm,5μmとし、それぞれ第1領域,第
2領域,第3領域とする。なおこの除去部c全体の長さ
は、1mm程度で十分である。
In order to manufacture this optical fiber type polarizing element, first, the polarization-maintaining optical fiber 10 made of quartz is held in a V-groove of a V-groove block (not shown). Next, the portion of the cladding 13 on the side surface of the polarization-maintaining single-mode fiber 10 is removed in three steps in the optical axis direction by laser micromachining. The removal surfaces are all planar.
At this time, the core 11 of the cladding 13 of the stepped removal part c
In this embodiment, the thicknesses d 1 , d 2 , and d 3 are 5
0 μm, 20 μm, and 5 μm, which are a first region, a second region, and a third region, respectively. Note that the length of the entire removed portion c is approximately 1 mm.

【0020】次に該除去部cの表面処理を行った後に、
該除去部cの第1領域から第3領域にわたって、0.1
μm厚の損失膜層21,23,25を蒸着する。そして
この偏波面保存光ファイバ10内に光を入射して実際に
導波するTM0モードとTE0モードの減衰定数差を求
め、該減衰定数差が設計値よりずれている場合は、第1
領域から第3領域の全て或いは該領域の内の1つ又は2
つの領域にさらに損失薄膜を装荷して両モードの減衰定
数を変化させて調整する。このようにこの実施例におい
ては第1領域から第3領域に設けたそれぞれの損失膜層
21,23,25の厚みを調整することで、容易に減衰
定数差を調整でき、これによって設計値に大きな自由度
を持たせることが出来る。なお図4に示す従来例におい
ては損失膜層95を設ける面は1面だけなので、このよ
うな効果は期待できない。
Next, after performing the surface treatment of the removing section c,
0.1 from the first region to the third region of the removed portion c.
A loss film layer 21, 23, 25 having a thickness of μm is deposited. Then, the difference between the attenuation constants of the TM0 mode and the TE0 mode, in which light is incident on the polarization-maintaining optical fiber 10 and is actually guided, is determined.
From the region to all of the third region or one or two of the regions
Two regions are further loaded with a lossy thin film, and the damping constants of both modes are changed and adjusted. As described above, in this embodiment, the difference between the attenuation constants can be easily adjusted by adjusting the thickness of each of the loss film layers 21, 23, and 25 provided in the first to third regions. A great degree of freedom can be provided. In the conventional example shown in FIG. 4, such an effect cannot be expected because the loss film layer 95 is provided on only one surface.

【0021】また損失膜層21,23,25を蒸着する
各面は、3つに分割されているので、各々の面積は小さ
く、図3や図4に示す従来例のように1つの損失膜層7
5,95が大面積とならず、従って各損失膜層21,2
3,25における膜厚を均一にすることが容易となる。
Each surface on which the loss film layers 21, 23, and 25 are deposited is divided into three, so that the area of each surface is small, and one loss film is formed as in the conventional example shown in FIGS. Layer 7
5, 95 does not have a large area, and therefore each loss film layer 21,
It becomes easy to make the film thickness uniform in 3 and 25.

【0022】次にクラッド13の除去部cに、Si系の
補強材30(クラッド13と同程度の屈折率のもの)を
充填して、その外形を該除去部c以外の部分の外形とほ
ぼ同一となるように整える。これによって該除去部cの
強度を高めることが出来る。
Next, the removed portion c of the clad 13 is filled with a Si-based reinforcing material 30 (having the same refractive index as that of the clad 13), and its outer shape is substantially the same as the outer shape of the portion other than the removed portion c. Arrange to be the same. Thereby, the strength of the removed portion c can be increased.

【0023】そして図1に示すように、光ファイバ型偏
光素子の左側からTE0モードとTM0モードの光を入
射すれば、まず損失膜層21の部分でTM0モードの光
が減衰される。このとき該損失膜層21を設けた部分の
クラッド13のコア11までの厚みd1は比較的厚いの
で、TE0モードの光は殆ど減衰されない。次に損失膜
層23の部分では、同様にTM0モードの光は減衰され
るが、該部分のクラッド13の厚みd2はあまり薄くな
いので、TE0モードの光はあまり減衰されない。そし
て次に損失膜層25の部分では、同様にTM0モードの
光は減衰され、且つ該部分のクラッド13の厚みd3
薄いのでTE0モードの光も減衰されるが、該損失膜層
25の光軸方向の長さは短いので、その減衰量は小さ
い。
As shown in FIG. 1, when light in the TE0 mode and light in the TM0 mode enter from the left side of the optical fiber type polarization element, the light in the TM0 mode is attenuated at the loss film layer 21 first. At this time, since the thickness d 1 of the portion where the loss film layer 21 is provided up to the core 11 of the clad 13 is relatively thick, the light in the TE0 mode is hardly attenuated. The next part of the losses film layer 23, but similarly light TM0 mode is attenuated, since the thickness d 2 of the moiety of the cladding 13 is not so thin, light TE0 mode is not too attenuated. And then in the portion of the loss layer 25, similarly TM0 mode light is attenuated, and although the thickness d 3 of the moiety of the cladding 13 is also attenuated thin because TE0 mode of light of the loss layer 25 Since the length in the optical axis direction is short, the attenuation is small.

【0024】つまり本発明によれば、3段階で徐々にT
M0モードの光を減衰するので、TE0モードの光は殆
ど減衰されず、両者の減衰定数の差を大きくすることが
できる(なお図4に示す従来例においては、前述のよう
に、TE0モードの光もある程度減衰してしまうので、
モード間の減衰定数差を大きくすることが困難であ
る)。
That is, according to the present invention, T is gradually increased in three stages.
Since the light in the M0 mode is attenuated, the light in the TE0 mode is hardly attenuated, and the difference between the attenuation constants of the two can be increased. (In the conventional example shown in FIG. Since the light is attenuated to some extent,
It is difficult to increase the difference in attenuation constant between modes).

【0025】言い替えれば、クラッド13の各厚み
1,d2,d3をそれぞれ調整することによって(場合
によっては前述のように各損失膜層21,23,25の
膜厚も調整することによって)、モード間の減衰定数差
を大きくも小さくもでき、その制御が容易に行える。
In other words, by adjusting the thicknesses d 1 , d 2 , and d 3 of the cladding 13 (in some cases, by adjusting the thicknesses of the lossy film layers 21, 23, and 25 as described above). ), The difference between the damping constants between the modes can be made larger or smaller, and the control thereof can be easily performed.

【0026】なお上記実施例においては、波長1.0〜
1.5μmの波長帯において偏光特性は、30dB程度
が期待できる。
In the above embodiment, the wavelength is 1.0 to 1.0.
In the wavelength band of 1.5 μm, the polarization characteristics can be expected to be about 30 dB.

【0027】図2は本発明にかかる光ファイバ型偏光素
子の参考例を示す図であり、同図(a)は側面図、同図
(b)は同図(a)のB−B断面図である。同図に示す
ようにこの光ファイバ型偏光素子においては、偏波面保
存光ファイバ40のクラッド43の一部を該クラッド4
3のコア41までの厚みが光軸方向に沿って除々に変化
するように斜面状に除去し、該斜面状の除去部dの表面
に損失膜層51を装荷し、該除去部dに補強材60を充
填して構成されている。
FIG. 2 is a view showing a reference example of an optical fiber type polarizing element according to the present invention, wherein FIG. 2 (a) is a side view, and FIG. 2 (b) is a sectional view taken along line BB of FIG. 2 (a). It is. As shown in the drawing, in this optical fiber type polarization element, a part of the cladding 43 of the polarization-maintaining optical fiber 40 is
3 is gradually removed along the optical axis direction so as to gradually change the thickness, and a loss film layer 51 is loaded on the surface of the sloped removal portion d to reinforce the removal portion d. Material 60 is filled.

【0028】この実施例においても、光ファイバ型偏光
素子の左側からTE0モードとTM0モードの光を入射
すれば、TM0モードの光は該除去部dの全長にわたっ
て効果的に減衰を受ける。一方TE0モードの光はクラ
ッド43の厚い部分ではほとんど減衰されず、該厚みが
薄くなるほどその減衰量が増すが、該クラッド43の厚
みが薄い部分の光軸方向の長さは短いのでその減衰量は
小さい。従ってTM0モードの光とTE0モードの光の
減衰定数の差を大きくすることができる。言い替えれ
ば、除去部dの長さと傾斜角度と損失膜層51の膜厚を
調整することで、減衰定数差の制御が容易に行える。
Also in this embodiment, if TE0 mode light and TM0 mode light are incident from the left side of the optical fiber type polarizing element, the TM0 mode light is effectively attenuated over the entire length of the removing portion d. On the other hand, light in the TE0 mode is hardly attenuated in the thick portion of the cladding 43, and the attenuation increases as the thickness decreases. However, since the length of the thin portion of the cladding 43 in the optical axis direction is short, the attenuation is small. Is small. Therefore, the difference between the attenuation constants of the TM0 mode light and the TE0 mode light can be increased. In other words, by adjusting the length, the inclination angle, and the thickness of the lossy film layer 51, the difference in the attenuation constant can be easily controlled.

【0029】またこの参考例においては、除去部dの形
状が階段状でなく斜面状なので、第1実施例と相違し、
該部分を通過する光の実効屈折率が不連続になるのを防
止できる。
Further, in this reference example , the shape of the removing portion d is not a step but a slope, so that it differs from the first embodiment.
It is possible to prevent the effective refractive index of light passing through the portion from becoming discontinuous.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる光ファイバ型偏光素子によれば、以下のような優れ
た効果を有する。 モード間の減衰定数差の調整が容易に行える。
As described above in detail, the optical fiber type polarizing element according to the present invention has the following excellent effects. Adjustment of the attenuation constant difference between modes can be easily performed.

【0031】曲部を有さず直線状に形成できるため損
失が小さく他の光ファイバとの接続が容易に行える。
除去部を階段状にしたので、各領域の損失膜層の厚みを
別々に調整することで容易に減衰定数差を調整できる。
除去部に補強材を充填したので、除去部の強度を高め
ることができる。
Loss because it can be formed straight without a curved part
Loss is small and connection with other optical fibers can be easily performed.
Since the removal part is stepped, the thickness of the loss film layer in each region is reduced.
By separately adjusting, the difference in attenuation constant can be easily adjusted.
The removal section is filled with reinforcing material to increase the strength of the removal section
Can be

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる光ファイバ型偏光素子の第1実
施例を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of an optical fiber type polarizing element according to the present invention.

【図2】本発明にかかる光ファイバ型偏光素子の参考例
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a reference example of an optical fiber type polarizing element according to the present invention.

【図3】従来の光ファイバ型偏光素子を示す側面図であ
る。
FIG. 3 is a side view showing a conventional optical fiber type polarizing element.

【図4】従来の光ファイバ型偏光素子を示す側面図であ
る。
FIG. 4 is a side view showing a conventional optical fiber type polarizing element.

【符号の説明】 10,40 光ファイバ 11,41 コア 13,43 クラッド c,d 除去部 21,23,25,51 損失膜層[Description of Signs] 10, 40 Optical fiber 11, 41 Core 13, 43 Cladding c, d Removal unit 21, 23, 25, 51 Loss film layer

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 コアとクラッドからなる光ファイバにお
いて、 該光ファイバのクラッドの一部を該クラッドのコアまで
の厚みが光軸方向に沿って階段状に変化するように除去
し、該除去部に損失膜層を装荷して伝搬する光のTE0
モード及びTM0モードの内のいずれか一方を伝搬させ
る部分を形成するとともに、上記除去部に補強材を充填
したことを特徴とする光ファイバ型偏光素子。
1. An optical fiber comprising a core and a clad, wherein a part of the clad of the optical fiber is removed so that the thickness of the clad to the core changes stepwise along the optical axis direction. TE0 of light propagating with a lossy film layer loaded
An optical fiber type polarizing element, wherein a portion for transmitting one of the mode and the TM0 mode is formed , and the removing portion is filled with a reinforcing material .
JP4097014A 1992-03-24 1992-03-24 Optical fiber type polarizing element Expired - Fee Related JP3013010B2 (en)

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