JP3112246B2 - アレイ導波路格子 - Google Patents
アレイ導波路格子Info
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- JP3112246B2 JP3112246B2 JP11095096A JP11095096A JP3112246B2 JP 3112246 B2 JP3112246 B2 JP 3112246B2 JP 11095096 A JP11095096 A JP 11095096A JP 11095096 A JP11095096 A JP 11095096A JP 3112246 B2 JP3112246 B2 JP 3112246B2
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- channel waveguide
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フラットな光周波
数特性を有する光合分波器を実現し得るアレイ導波路格
子に関するものである。
数特性を有する光合分波器を実現し得るアレイ導波路格
子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来のアレイ導波路格子の一例、
ここではアレイ導波路型光合分波器を示すもので、基板
１上に、入力用チャネル導波路２、出力用チャネル導波
路３、チャネル導波路アレイ４、前記入力用チャネル導
波路２とチャネル導波路アレイ４とを接続する第１の扇
型スラブ導波路５、並びに前記チャネル導波路アレイ４
と出力用チャネル導波路３とを接続する第２の扇型スラ
ブ導波路６が形成されてなっている。
ここではアレイ導波路型光合分波器を示すもので、基板
１上に、入力用チャネル導波路２、出力用チャネル導波
路３、チャネル導波路アレイ４、前記入力用チャネル導
波路２とチャネル導波路アレイ４とを接続する第１の扇
型スラブ導波路５、並びに前記チャネル導波路アレイ４
と出力用チャネル導波路３とを接続する第２の扇型スラ
ブ導波路６が形成されてなっている。
【０００３】この種のアレイ導波路型光合分波器におい
て、前記チャネル導波路アレイ４はその長さが所定の導
波路長差ΔＬで順次長くなるように構成されている。ま
た、第１の扇型スラブ導波路５との境界近傍における入
力用チャネル導波路２及びチャネル導波路アレイ４の各
導波路のコアは、図２に示すように直線状に広がるテー
パ形状をなしており、また、第２の扇型スラブ導波路６
との境界近傍における出力用チャネル導波路３及びチャ
ネル導波路アレイ４の各導波路のコアは、図３に示すよ
うに直線状に広がるテーパ形状をなしていた。
て、前記チャネル導波路アレイ４はその長さが所定の導
波路長差ΔＬで順次長くなるように構成されている。ま
た、第１の扇型スラブ導波路５との境界近傍における入
力用チャネル導波路２及びチャネル導波路アレイ４の各
導波路のコアは、図２に示すように直線状に広がるテー
パ形状をなしており、また、第２の扇型スラブ導波路６
との境界近傍における出力用チャネル導波路３及びチャ
ネル導波路アレイ４の各導波路のコアは、図３に示すよ
うに直線状に広がるテーパ形状をなしていた。
【０００４】なお、図２及び図３において、Ｒは第１，
第２の扇型スラブ導波路５，６の曲率半径、Ｕは入力
用，出力用チャネル導波路２，３のテーパ形状の導波路
のコア開口幅、Ｓ1 は入力用，出力用チャネル導波路
２，３の間隔、ｄ1 は入力用，出力用チャネル導波路
２，３のテーパ形状の導波路の長さ、Ｄはチャネル導波
路アレイ４のテーパ形状の導波路のコア開口幅、２ａは
チャネル導波路部分のコア幅、Ｓ2 はチャネル導波路ア
レイ４の間隔、ｄ2 はチャネル導波路アレイ４のテーパ
形状の導波路の長さである。
第２の扇型スラブ導波路５，６の曲率半径、Ｕは入力
用，出力用チャネル導波路２，３のテーパ形状の導波路
のコア開口幅、Ｓ1 は入力用，出力用チャネル導波路
２，３の間隔、ｄ1 は入力用，出力用チャネル導波路
２，３のテーパ形状の導波路の長さ、Ｄはチャネル導波
路アレイ４のテーパ形状の導波路のコア開口幅、２ａは
チャネル導波路部分のコア幅、Ｓ2 はチャネル導波路ア
レイ４の間隔、ｄ2 はチャネル導波路アレイ４のテーパ
形状の導波路の長さである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図４は前述した従来の
アレイ導波路格子の光周波数特性を示すもので、各導波
路の中心光周波数（ここでは２００ＧＨｚ間隔）の近傍
で放物線状の損失特性をなしている。このため、レーザ
光源の波長（光周波数）が温度変化等により各信号チャ
ネル（導波路）の中心光周波数から変動すると、損失が
大幅に増加してしまうという問題があった。
アレイ導波路格子の光周波数特性を示すもので、各導波
路の中心光周波数（ここでは２００ＧＨｚ間隔）の近傍
で放物線状の損失特性をなしている。このため、レーザ
光源の波長（光周波数）が温度変化等により各信号チャ
ネル（導波路）の中心光周波数から変動すると、損失が
大幅に増加してしまうという問題があった。
【０００６】本発明の目的は、フラットな光周波数特性
を有するアレイ導波路格子を提供することにある。
を有するアレイ導波路格子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記課題を
達成するため、基板上に配置された入力用チャネル導波
路と、出力用チャネル導波路と、チャネル導波路アレイ
と、前記入力用チャネル導波路及びチャネル導波路アレ
イを接続する第１の扇型スラブ導波路と、前記チャネル
導波路アレイ及び出力用チャネル導波路を接続する第２
の扇型スラブ導波路とを備え、前記チャネル導波路アレ
イの長さが所定の導波路長差で順次長くなるように構成
されたアレイ導波路格子において、第１の扇型スラブ導
波路との境界近傍における入力用チャネル導波路の各導
波路のコアが ｙ＝（１／Ａ）（ａ2−ｘ2） （但し、Ａはパラボラ形状を指定するパラメータ、ａは
コア幅の１／２）なる式で決められるパラボラ形状をな
しているアレイ導波路格子を提案する。
達成するため、基板上に配置された入力用チャネル導波
路と、出力用チャネル導波路と、チャネル導波路アレイ
と、前記入力用チャネル導波路及びチャネル導波路アレ
イを接続する第１の扇型スラブ導波路と、前記チャネル
導波路アレイ及び出力用チャネル導波路を接続する第２
の扇型スラブ導波路とを備え、前記チャネル導波路アレ
イの長さが所定の導波路長差で順次長くなるように構成
されたアレイ導波路格子において、第１の扇型スラブ導
波路との境界近傍における入力用チャネル導波路の各導
波路のコアが ｙ＝（１／Ａ）（ａ2−ｘ2） （但し、Ａはパラボラ形状を指定するパラメータ、ａは
コア幅の１／２）なる式で決められるパラボラ形状をな
しているアレイ導波路格子を提案する。
【０００８】本発明によれば、第１の扇型スラブ導波路
との境界近傍における入力用チャネル導波路の各導波路
のコアをパラボラ形状となしたことにより、第２の扇型
スラブ導波路と出力用チャネル導波路との境界において
フラットな電界分布をもつ光分布を形成することがで
き、これによって光源の波長（光周波数）が変化しても
分波出力特性はほぼ一定となるフラットな光周波数特性
を備えたアレイ導波路格子を提供でき、大容量・長距離
光通信及び波長分割ルーティング等に適した光合分波器
を実現することができる。
との境界近傍における入力用チャネル導波路の各導波路
のコアをパラボラ形状となしたことにより、第２の扇型
スラブ導波路と出力用チャネル導波路との境界において
フラットな電界分布をもつ光分布を形成することがで
き、これによって光源の波長（光周波数）が変化しても
分波出力特性はほぼ一定となるフラットな光周波数特性
を備えたアレイ導波路格子を提供でき、大容量・長距離
光通信及び波長分割ルーティング等に適した光合分波器
を実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１０】図５は本発明のアレイ導波路格子の実施の
形態の一例、ここではアレイ導波路型光合分波器を示す
もので、基板１１上に、入力用チャネル導波路１２、出
力用チャネル導波路１３、チャネル導波路アレイ１４、
前記入力用チャネル導波路１２とチャネル導波路アレイ
１４とを接続する第１の扇型スラブ導波路１５、並びに
前記チャネル導波路アレイ１４と出力用チャネル導波路
１３とを接続する第２の扇型スラブ導波路１６が形成さ
れてなっている。
形態の一例、ここではアレイ導波路型光合分波器を示す
もので、基板１１上に、入力用チャネル導波路１２、出
力用チャネル導波路１３、チャネル導波路アレイ１４、
前記入力用チャネル導波路１２とチャネル導波路アレイ
１４とを接続する第１の扇型スラブ導波路１５、並びに
前記チャネル導波路アレイ１４と出力用チャネル導波路
１３とを接続する第２の扇型スラブ導波路１６が形成さ
れてなっている。
【００１１】チャネル導波路アレイ１４はその長さが所
定の導波路長差ΔＬで順次長くなるように構成されてい
る。また、第１の扇型スラブ導波路１５との境界近傍に
おける入力用チャネル導波路１２の各導波路のコアは、
図６に示すようにパラボラ形状をなしている。また、第
１の扇型スラブ導波路１５との境界近傍におけるチャネ
ル導波路アレイ１４の各導波路のコアは、直線状に広が
るテーパ形状をなしている。
定の導波路長差ΔＬで順次長くなるように構成されてい
る。また、第１の扇型スラブ導波路１５との境界近傍に
おける入力用チャネル導波路１２の各導波路のコアは、
図６に示すようにパラボラ形状をなしている。また、第
１の扇型スラブ導波路１５との境界近傍におけるチャネ
ル導波路アレイ１４の各導波路のコアは、直線状に広が
るテーパ形状をなしている。
【００１２】なお、図６において、Ｒは第１の扇型スラ
ブ導波路１５の曲率半径、Ｗは入力用チャネル導波路１
２のパラボラ形状の導波路のコア開口幅、Ｓ1 は入力用
チャネル導波路１２の間隔、ｌ1 は入力用チャネル導波
路１２のパラボラ形状の導波路の長さ、Ｄはチャネル導
波路アレイ１４のテーパ形状の導波路のコア開口幅、２
ａはチャネル導波路部分のコア幅、Ｓ2 はチャネル導波
路アレイ１４の間隔、ｄ2 はチャネル導波路アレイ１４
のテーパ形状の導波路の長さである。
ブ導波路１５の曲率半径、Ｗは入力用チャネル導波路１
２のパラボラ形状の導波路のコア開口幅、Ｓ1 は入力用
チャネル導波路１２の間隔、ｌ1 は入力用チャネル導波
路１２のパラボラ形状の導波路の長さ、Ｄはチャネル導
波路アレイ１４のテーパ形状の導波路のコア開口幅、２
ａはチャネル導波路部分のコア幅、Ｓ2 はチャネル導波
路アレイ１４の間隔、ｄ2 はチャネル導波路アレイ１４
のテーパ形状の導波路の長さである。
【００１３】前記第１の扇型スラブ導波路１５との境界
近傍における入力用チャネル導波路１２の各導波路のコ
アのパラボラ形状は、図７に示すように ｙ＝（１／Ａ）（ａ2 −ｘ2 ） なる式で決められる（但し、Ａはパラボラ形状を指定す
るパラメータ、ａはコア幅の１／２である。）。
近傍における入力用チャネル導波路１２の各導波路のコ
アのパラボラ形状は、図７に示すように ｙ＝（１／Ａ）（ａ2 −ｘ2 ） なる式で決められる（但し、Ａはパラボラ形状を指定す
るパラメータ、ａはコア幅の１／２である。）。
【００１４】ここで、図５において、入力用チャネル導
波路１２の一つのポートに光周波数ｆ（波長λ＝ｃ／
ｆ：但し、ｃは光速）の信号光が入射した場合を考え
る。
波路１２の一つのポートに光周波数ｆ（波長λ＝ｃ／
ｆ：但し、ｃは光速）の信号光が入射した場合を考え
る。
【００１５】入射された光は、図６に示すパラボラ形状
の領域を通過する際に平行ビーム状の光分布をなし、第
１の扇型スラブ導波路１５との境界において図８に示す
ような空間的にフラットな電界分布を生じる。コア幅２
ａ＝７μｍ、コア厚２ｔ＝７μｍ、屈折率差Δ＝０．７
５％の光導波路の場合、図８に示すようなフラット光分
布を得るための構造パラメータは、Ａ＝１．０、ｌ1 ＝
２５０μｍである。
の領域を通過する際に平行ビーム状の光分布をなし、第
１の扇型スラブ導波路１５との境界において図８に示す
ような空間的にフラットな電界分布を生じる。コア幅２
ａ＝７μｍ、コア厚２ｔ＝７μｍ、屈折率差Δ＝０．７
５％の光導波路の場合、図８に示すようなフラット光分
布を得るための構造パラメータは、Ａ＝１．０、ｌ1 ＝
２５０μｍである。
【００１６】このようにして得られたフラットな分布を
もつ光は、さらに第１の扇型スラブ導波路１５において
横方向に広がって進み、チャネル導波路アレイ１４の各
導波路を励振し、第２の扇型スラブ導波路１６において
光周波数ｆに対応した出力用チャネル導波路１３の位置
に集光する。
もつ光は、さらに第１の扇型スラブ導波路１５において
横方向に広がって進み、チャネル導波路アレイ１４の各
導波路を励振し、第２の扇型スラブ導波路１６において
光周波数ｆに対応した出力用チャネル導波路１３の位置
に集光する。
【００１７】この時、相反の定理により、第２の扇型ス
ラブ導波路１６と出力用チャネル導波路１３との境界に
おける光分布も、図９に示すような、前記同様にフラッ
トな光分布となる。
ラブ導波路１６と出力用チャネル導波路１３との境界に
おける光分布も、図９に示すような、前記同様にフラッ
トな光分布となる。
【００１８】図１０は第２の扇型スラブ導波路１６近傍
の拡大図であり、第２の扇型スラブ導波路１６との境界
近傍における出力用チャネル導波路１３及びチャネル導
波路アレイ１４の各導波路のコアは、直線状に広がるテ
ーパ形状をなしている。
の拡大図であり、第２の扇型スラブ導波路１６との境界
近傍における出力用チャネル導波路１３及びチャネル導
波路アレイ１４の各導波路のコアは、直線状に広がるテ
ーパ形状をなしている。
【００１９】図１０において、Ｒは第２の扇型スラブ導
波路１６の曲率半径、Ｕは出力用チャネル導波路１３の
テーパ形状の導波路のコア開口幅、Ｓ1 は出力用チャネ
ル導波路１３の間隔、ｄ1 は出力用チャネル導波路１３
のテーパ形状の導波路の長さ、Ｄはチャネル導波路アレ
イ１４のテーパ形状の導波路のコア開口幅、２ａはチャ
ネル導波路部分のコア幅、Ｓ2 はチャネル導波路アレイ
１４の間隔、ｄ2 はチャネル導波路アレイ１４のテーパ
形状の導波路の長さである。
波路１６の曲率半径、Ｕは出力用チャネル導波路１３の
テーパ形状の導波路のコア開口幅、Ｓ1 は出力用チャネ
ル導波路１３の間隔、ｄ1 は出力用チャネル導波路１３
のテーパ形状の導波路の長さ、Ｄはチャネル導波路アレ
イ１４のテーパ形状の導波路のコア開口幅、２ａはチャ
ネル導波路部分のコア幅、Ｓ2 はチャネル導波路アレイ
１４の間隔、ｄ2 はチャネル導波路アレイ１４のテーパ
形状の導波路の長さである。
【００２０】前記出力用チャネル導波路１３のコア開口
幅Ｕは、図９に示したフラットな光分布の幅に比べて数
分の１になるように設計されているので、光源の光周波
数ｆが多少変化しても出力用チャネル導波路１３へ結合
する光の量はほぼ一定となる。つまり、光源の光周波数
ｆが多少変化しても分波出力がほぼ一定となるようなフ
ラットな光周波数特性が実現される。
幅Ｕは、図９に示したフラットな光分布の幅に比べて数
分の１になるように設計されているので、光源の光周波
数ｆが多少変化しても出力用チャネル導波路１３へ結合
する光の量はほぼ一定となる。つまり、光源の光周波数
ｆが多少変化しても分波出力がほぼ一定となるようなフ
ラットな光周波数特性が実現される。
【００２１】前述したアレイ導波路格子に関し、以下の
ようなパラメータを用いてマスクを作製した。即ち、Ｒ
＝１１．３ｍｍ、Ｗ＝３５μｍ、Ｓ1 ＝２５μｍ、ｌ1
＝２５０μｍ、Ｄ＝２０μｍ、２ａ＝７μｍ、Ｓ2 ＝２
５μｍ、ｄ2 ＝２ｍｍ、Ａ＝１．０、Ｕ＝１０μｍ、Δ
Ｌ＝６３μｍである。
ようなパラメータを用いてマスクを作製した。即ち、Ｒ
＝１１．３ｍｍ、Ｗ＝３５μｍ、Ｓ1 ＝２５μｍ、ｌ1
＝２５０μｍ、Ｄ＝２０μｍ、２ａ＝７μｍ、Ｓ2 ＝２
５μｍ、ｄ2 ＝２ｍｍ、Ａ＝１．０、Ｕ＝１０μｍ、Δ
Ｌ＝６３μｍである。
【００２２】このようにして作製したマスクにより石英
系光導波路を用いて本実施の形態のアレイ導波路格子を
作製した。
系光導波路を用いて本実施の形態のアレイ導波路格子を
作製した。
【００２３】まず、Ｓｉ基板上に火炎堆積法によってＳ
ｉＯ2 下部クラッド層を堆積し、次にＧｅＯ2 をドーパ
ントとして添加したＳｉＯ2 ガラスのコア層を堆積した
後に、電気炉で透明ガラス化した。次に、前記設計に基
づく図５、図６及び図１０に示すようなパターンを用い
てコア層をエッチングして光導波路部分を作製した。最
後に、再びＳｉＯ2 上部クラッド層を堆積した。
ｉＯ2 下部クラッド層を堆積し、次にＧｅＯ2 をドーパ
ントとして添加したＳｉＯ2 ガラスのコア層を堆積した
後に、電気炉で透明ガラス化した。次に、前記設計に基
づく図５、図６及び図１０に示すようなパターンを用い
てコア層をエッチングして光導波路部分を作製した。最
後に、再びＳｉＯ2 上部クラッド層を堆積した。
【００２４】このようにして作製したアレイ導波路格子
の光周波数特性の測定結果を図１１に示す。図１１よ
り、光周波数特性がフラット化されていることが分か
る。
の光周波数特性の測定結果を図１１に示す。図１１よ
り、光周波数特性がフラット化されていることが分か
る。
【００２５】これによって、従来のアレイ導波路格子で
は３５ＧＨｚであった１ｄＢ帯域幅（Ｂ1.0dB ）が、隣
接する信号チャネルへのクロストークを劣化させること
なく１２０ＧＨｚにまで拡大された。
は３５ＧＨｚであった１ｄＢ帯域幅（Ｂ1.0dB ）が、隣
接する信号チャネルへのクロストークを劣化させること
なく１２０ＧＨｚにまで拡大された。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１の扇型スラブ導波路との境界近傍における入力用チ
ャネル導波路の各導波路のコアがパラボラ形状をなして
いるため、隣接する信号チャネルへのクロストークを劣
化させることなく、１ｄＢ帯域幅、３ｄＢ帯域幅を大幅
に増大でき、フラットな光周波数特性を実現し得る。従
って、光源の波長が温度変化等により各信号チャネルの
中心波長から変動した場合でも通過損失が増加せず、波
長分割ルーティングシステム等の設計の許容度が増すと
いう利点を有する。
第１の扇型スラブ導波路との境界近傍における入力用チ
ャネル導波路の各導波路のコアがパラボラ形状をなして
いるため、隣接する信号チャネルへのクロストークを劣
化させることなく、１ｄＢ帯域幅、３ｄＢ帯域幅を大幅
に増大でき、フラットな光周波数特性を実現し得る。従
って、光源の波長が温度変化等により各信号チャネルの
中心波長から変動した場合でも通過損失が増加せず、波
長分割ルーティングシステム等の設計の許容度が増すと
いう利点を有する。
【図１】従来のアレイ導波路格子の一例を示す構成図
【図２】図１における第１の扇型スラブ導波路近傍の拡
大図
大図
【図３】図１における第２の扇型スラブ導波路近傍の拡
大図
大図
【図４】従来のアレイ導波路格子の光周波数特性の測定
結果を示す図
結果を示す図
【図５】本発明のアレイ導波路格子の実施の形態の一例
を示す構成図
を示す構成図
【図６】図５における第１の扇型スラブ導波路近傍の拡
大図
大図
【図７】第１の扇型スラブ導波路との境界近傍における
入力用チャネル導波路のコアの拡大図
入力用チャネル導波路のコアの拡大図
【図８】第１の扇型スラブ導波路と入力用チャネル導波
路との境界における電界分布を示す図
路との境界における電界分布を示す図
【図９】第２の扇型スラブ導波路と出力用チャネル導波
路との境界における電界分布を示す図
路との境界における電界分布を示す図
【図１０】図５における第２の扇型スラブ導波路近傍の
拡大図
拡大図
【図１１】本発明のアレイ導波路格子の光周波数特性の
測定結果を示す図
測定結果を示す図
１１…基板、１２…入力用チャネル導波路、１３…出力
用チャネル導波路、１４…チャネル導波路アレイ、１５
…第１の扇型スラブ導波路、１６…第２の扇型スラブ導
波路。
用チャネル導波路、１４…チャネル導波路アレイ、１５
…第１の扇型スラブ導波路、１６…第２の扇型スラブ導
波路。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−201705（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−337446（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−326308（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−171112（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−218317（ＪＰ，Ａ) Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏ ｌ．20 Ｎｏ．１（1995）ｐ．43−45 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14 G02B 6/28 - 6/293 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に配置された入力用チャネル導波
路と、出力用チャネル導波路と、チャネル導波路アレイ
と、前記入力用チャネル導波路及びチャネル導波路アレ
イを接続する第１の扇型スラブ導波路と、前記チャネル
導波路アレイ及び出力用チャネル導波路を接続する第２
の扇型スラブ導波路とを備え、前記チャネル導波路アレ
イの長さが所定の導波路長差で順次長くなるように構成
されたアレイ導波路格子において、 第１の扇型スラブ導波路との境界近傍における入力用チ
ャネル導波路の各導波路のコアが ｙ＝（１／Ａ）（ａ2−ｘ2） （但し、Ａはパラボラ形状を指定するパラメータ、ａは
コア幅の１／２）なる式で決められるパラボラ形状をな
していることを特徴とするアレイ導波路格子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11095096A JP3112246B2 (ja) | 1996-05-01 | 1996-05-01 | アレイ導波路格子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11095096A JP3112246B2 (ja) | 1996-05-01 | 1996-05-01 | アレイ導波路格子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09297228A JPH09297228A (ja) | 1997-11-18 |
| JP3112246B2 true JP3112246B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=14548660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11095096A Expired - Lifetime JP3112246B2 (ja) | 1996-05-01 | 1996-05-01 | アレイ導波路格子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3112246B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8867873B2 (en) | 2008-07-14 | 2014-10-21 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Arrayed waveguide grating |
Families Citing this family (20)
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|---|---|---|---|---|
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