JP6660985B2 - 波長フィルタ - Google Patents
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Description
そして、第1の要旨において、この発明の波長フィルタでは、q(qは3以上の整数)個のアレイ導波路部を備え、スラブ導波路部の幅方向に直交する中心線と、スラブ導波路部の一端とが交わる点を原点とし、スラブ導波路部の一端に対する入力導波路部の接続位置は、原点と一致し、スラブ導波路部の他端に対する、複数のアレイ導波路部のうちの、一方の端に配置される第1アレイ導波路部の接続位置と、原点とを結ぶ線分を基準線とし、スラブ導波路部の他端に対する、複数のアレイ導波路部のうちの、他方の端に配置される第qアレイ導波路部の接続位置と原点とを結ぶ線分と、基準線との間の角度をθ q とし、スラブ導波路部の他端に対する、複数のアレイ導波路部のうちの、両端に配置されたアレイ導波路部の間に配置される第p(pはp>1かつp<qの整数)アレイ導波路部の接続位置と原点とを結ぶ線分と、基準線との間の角度をθ p とし、第pアレイ導波路部の曲線導波路部は、この順に直列に接続された第1曲線部及び第2曲線部によって構成され、第1アレイ導波路部の曲線導波路部は、第2曲線部によって構成され、第qアレイ導波路部の曲線導波路部は、第1曲線部によって構成され、第1曲線部は、第1アレイ導波路部側に曲率中心が存在する円弧状の曲線導波路として形成され、第2曲線部は、この順に直列に接続された、それぞれ円弧状の曲線導波路として形成された第1部分及び第2部分を含み、第1部分及び第2部分の一方は、第1曲線部と共通の曲率で形成され、第1部分及び第2部分の他方は、第1曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、第1曲線部における曲率半径の絶対値をRとして、第1曲線部は、Rθ p の長さで形成され、第1部分及び第2部分は、それぞれR(θ q −θ p )/2の長さで形成される。
また、第2の要旨において、この発明の波長フィルタでは、t個(tは5以上の整数)のアレイ導波路部を備え、スラブ導波路部の幅方向に直交する中心線と、スラブ導波路部の一端とが交わる点を原点とし、スラブ導波路部の一端に対する入力導波路部の接続位置は、原点と一致し、スラブ導波路部の他端に対する、複数のアレイ導波路部のうちの、中央に配置される第s(sはs>1かつs<tの整数)アレイ導波路部の接続位置と、原点とを結ぶ線分を基準線とし、スラブ導波路部の他端に対する、複数のアレイ導波路部のうちの、一方の端に配置される第1アレイ導波路部の接続位置と原点とを結ぶ線分と、基準線との間の角度をθ 1 とし、スラブ導波路部の他端に対する、複数のアレイ導波路部のうちの、他方の端に配置される第tアレイ導波路部の接続位置と原点とを結ぶ線分と、基準線との間の角度をθ t とし、スラブ導波路部の他端に対する、第1アレイ導波路部及び第sアレイ導波路部間に配置される第u(uはu>1かつu<sの整数)アレイ導波路部の接続位置と原点とを結ぶ線分と、基準線との間の角度をθ u とし、スラブ導波路部の他端に対する、第sアレイ導波路部及び第tアレイ導波路部間に配置される第v(vはv>sかつv<tの整数)アレイ導波路部の接続位置と原点とを結ぶ線分と、基準線との間の角度をθ v とし、θ 1 =θ t であり、第uアレイ導波路部及び第vアレイ導波路部の曲線導波路部は、この順に直列に接続された第1曲線部及び第2曲線部によって構成され、第1アレイ導波路部及び第tアレイ導波路部の曲線導波路部は、第1曲線部によって構成され、第sアレイ導波路部の曲線導波路部は、第2曲線部によって構成され、第vアレイ導波路部及び第tアレイ導波路部の第1曲線部は、第1アレイ導波路部側に曲率中心が存在する円弧状の曲線導波路として形成され、第1アレイ導波路部及び第uアレイ導波路部の第1曲線部は、第vアレイ導波路部及び第tアレイ導波路部の第1曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、第2曲線部は、この順に直列に接続された、それぞれ円弧状の曲線導波路として形成された第1部分及び第2部分を含み、第1部分及び第2部分の一方は、第tアレイ導波路部の第1曲線部と共通の曲率で形成され、第1部分及び第2部分の他方は、第tアレイ導波路部の第1曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、第1曲線部における曲率半径の絶対値をRとして、第vアレイ導波路部及び第tアレイ導波路部の第1曲線部は、Rθ t の長さで形成され、第1アレイ導波路部及び第uアレイ導波路部の第1曲線部は、Rθ 1 の長さで形成され、第vアレイ導波路部の第1部分及び第2部分は、それぞれR(θ t −θ v )/2の長さで形成され、第uアレイ導波路部の第1部分及び第2部分は、それぞれR(θ 1 −θ u )/2の長さで形成され、第sアレイ導波路部の第1部分及び第2部分は、それぞれR(θ t −θ v )/2の長さで形成される。
図1及び図2を参照して、この発明の第1の波長フィルタについて説明する。図1は、第1の波長フィルタを示す概略的平面図である。図2は、図1に示す第1の波長フィルタをI−I線で切り取った概略的端面図である。なお、図1では、後述する光導波路コアのみを示してあり、支持基板及びクラッドを省略している。また、図2では、ハッチングを省略している。
図5を参照して、この発明の第2の波長フィルタについて説明する。図5は、第2の波長フィルタを示す概略的平面図である。なお、図5では、光導波路コアのみを示してあり、支持基板及びクラッドを省略している。なお、第2の波長フィルタは、各アレイ導波路部の配置、及びこれに伴う各アレイ導波路部の曲線導波路部の設計において、上述した第1の波長フィルタと相違する。第2の波長フィルタが備える構成要素については、第1の波長フィルタと共通する構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
上述した各波長フィルタは、例えばSOI(Silicon On Insulator)基板を利用することによって、簡易に製造することができる。以下、波長フィルタの製造方法の一例を説明する。
20:クラッド
30:光導波路コア
40:入力導波路部
41:入力ポート部
42:入力テーパ部
50:出力導波路部
51:出力テーパ部
52:出力ポート部
60:スラブ導波路部
70:アレイ導波路部
71:第1テーパ部
72:曲線導波路部
73:第2テーパ部
74:直線導波路部
75:第3テーパ部
76:反射部
77:第4テーパ部
100:第1の波長フィルタ
200:第2の波長フィルタ
Claims (8)
- 光導波路コアと、
前記光導波路コアを包含するクラッドと
を備え、
前記光導波路コアは、
スラブ導波路部と、
前記スラブ導波路部の一端側に設けられた入力導波路部と、
前記スラブ導波路部の一端側に、互いに並列に配置されて設けられた複数の出力導波路部と、
前記スラブ導波路部の他端側に、互いに並列に配置されて設けられた複数のアレイ導波路部と
を含み、
各前記アレイ導波路部は、それぞれ前記スラブ導波路部側からこの順に直列に接続された曲線導波路部、直線導波路部及び反射部を含んでおり、
前記直線導波路部は、各前記アレイ導波路部同士で互いに異なる光路長で形成されており、
各前記曲線導波路部は、それぞれ曲率半径の絶対値が一定の曲線導波路で構成されており、
前記曲線導波路部は、各前記アレイ導波路部同士で互いに曲率半径の絶対値及び長さが同一であり、
前記曲線導波路部から前記直線導波路部への光の各出射方向が、各前記アレイ導波路部同士で互いに平行であり、
前記反射部は、前記直線導波路部から送られる光を反射して前記直線導波路部に送り、
各前記出力導波路部は、各前記アレイ導波路部から前記スラブ導波路部に入力される、それぞれの波長の光が集光される複数の位置に、波長毎に一対一対応して設けられており、
q(qは3以上の整数)個の前記アレイ導波路部を備え、
前記スラブ導波路部の幅方向に直交する中心線と、前記スラブ導波路部の一端とが交わる点を原点とし、
前記スラブ導波路部の一端に対する前記入力導波路部の接続位置は、前記原点と一致し、
前記スラブ導波路部の他端に対する、複数の前記アレイ導波路部のうちの、一方の端に配置される第1アレイ導波路部の接続位置と、前記原点とを結ぶ線分を基準線とし、
前記スラブ導波路部の他端に対する、複数の前記アレイ導波路部のうちの、他方の端に配置される第qアレイ導波路部の接続位置と前記原点とを結ぶ線分と、前記基準線との間の角度をθqとし、
前記スラブ導波路部の他端に対する、複数の前記アレイ導波路部のうちの、両端に配置された前記アレイ導波路部の間に配置される第p(pはp>1かつp<qの整数)アレイ導波路部の接続位置と前記原点とを結ぶ線分と、前記基準線との間の角度をθpとし、
前記第pアレイ導波路部の前記曲線導波路部は、この順に直列に接続された第1曲線部及び第2曲線部によって構成され、
前記第1アレイ導波路部の前記曲線導波路部は、前記第2曲線部によって構成され、
前記第qアレイ導波路部の前記曲線導波路部は、前記第1曲線部によって構成され、
前記第1曲線部は、前記第1アレイ導波路部側に曲率中心が存在する円弧状の曲線導波路として形成され、
前記第2曲線部は、この順に直列に接続された、それぞれ円弧状の曲線導波路として形成された第1部分及び第2部分を含み、
前記第1部分及び前記第2部分の一方は、前記第1曲線部と共通の曲率で形成され、
前記第1部分及び前記第2部分の他方は、前記第1曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第1曲線部における曲率半径の絶対値をRとして、前記第1曲線部は、Rθpの長さで形成され、前記第1部分及び前記第2部分は、それぞれR(θq−θp)/2の長さで形成される
ことを特徴とする波長フィルタ。 - 前記第pアレイ導波路部及び前記第1アレイ導波路部の全て又はいくつかにおいて、前記第2曲線部は、この順に直列に接続された、それぞれ円弧状の曲線導波路として形成された第1部分、第2部分及び第3部分を含み、
第1部分、第2部分及び第3部分を含む前記第2曲線部では、
前記第1部分及び前記第3部分は、前記第1曲線部と共通の曲率で形成され、
前記第2部分は、前記第1曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第1部分及び前記第3部分は、それぞれR(θq−θp)/4の長さで形成され、
前記第2部分は、R(θq−θp)/2の長さで形成される
ことを特徴とする請求項1に記載の波長フィルタ。 - 光導波路コアと、
前記光導波路コアを包含するクラッドと
を備え、
前記光導波路コアは、
スラブ導波路部と、
前記スラブ導波路部の一端側に設けられた入力導波路部と、
前記スラブ導波路部の一端側に、互いに並列に配置されて設けられた複数の出力導波路部と、
前記スラブ導波路部の他端側に、互いに並列に配置されて設けられた複数のアレイ導波路部と
を含み、
各前記アレイ導波路部は、それぞれ前記スラブ導波路部側からこの順に直列に接続された曲線導波路部、直線導波路部及び反射部を含んでおり、
前記直線導波路部は、各前記アレイ導波路部同士で互いに異なる光路長で形成されており、
各前記曲線導波路部は、それぞれ曲率半径の絶対値が一定の曲線導波路で構成されており、
前記曲線導波路部は、各前記アレイ導波路部同士で互いに曲率半径の絶対値及び長さが同一であり、
前記曲線導波路部から前記直線導波路部への光の各出射方向が、各前記アレイ導波路部同士で互いに平行であり、
前記反射部は、前記直線導波路部から送られる光を反射して前記直線導波路部に送り、
各前記出力導波路部は、各前記アレイ導波路部から前記スラブ導波路部に入力される、それぞれの波長の光が集光される複数の位置に、波長毎に一対一対応して設けられており、
t個(tは5以上の整数)の前記アレイ導波路部を備え、
前記スラブ導波路部の幅方向に直交する中心線と、前記スラブ導波路部の一端とが交わる点を原点とし、
前記スラブ導波路部の一端に対する前記入力導波路部の接続位置は、前記原点と一致し、
前記スラブ導波路部の他端に対する、複数の前記アレイ導波路部のうちの、中央に配置される第s(sはs>1かつs<tの整数)アレイ導波路部の接続位置と、前記原点とを結ぶ線分を基準線とし、
前記スラブ導波路部の他端に対する、複数の前記アレイ導波路部のうちの、一方の端に配置される第1アレイ導波路部の接続位置と前記原点とを結ぶ線分と、前記基準線との間の角度をθ1とし、
前記スラブ導波路部の他端に対する、複数の前記アレイ導波路部のうちの、他方の端に配置される第tアレイ導波路部の接続位置と前記原点とを結ぶ線分と、前記基準線との間の角度をθtとし、
前記スラブ導波路部の他端に対する、前記第1アレイ導波路部及び前記第sアレイ導波路部間に配置される第u(uはu>1かつu<sの整数)アレイ導波路部の接続位置と前記原点とを結ぶ線分と、前記基準線との間の角度をθuとし、
前記スラブ導波路部の他端に対する、前記第sアレイ導波路部及び前記第tアレイ導波路部間に配置される第v(vはv>sかつv<tの整数)アレイ導波路部の接続位置と前記原点とを結ぶ線分と、前記基準線との間の角度をθvとし、
θ1=θtであり、
前記第uアレイ導波路部及び前記第vアレイ導波路部の前記曲線導波路部は、この順に直列に接続された第1曲線部及び第2曲線部によって構成され、
前記第1アレイ導波路部及び前記第tアレイ導波路部の前記曲線導波路部は、前記第1曲線部によって構成され、
前記第sアレイ導波路部の前記曲線導波路部は、前記第2曲線部によって構成され、
前記第vアレイ導波路部及び前記第tアレイ導波路部の前記第1曲線部は、前記第1アレイ導波路部側に曲率中心が存在する円弧状の曲線導波路として形成され、
前記第1アレイ導波路部及び前記第uアレイ導波路部の前記第1曲線部は、前記第vアレイ導波路部及び前記第tアレイ導波路部の前記第1曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第2曲線部は、この順に直列に接続された、それぞれ円弧状の曲線導波路として形成された第1部分及び第2部分を含み、
前記第1部分及び前記第2部分の一方は、前記第tアレイ導波路部の前記第1曲線部と共通の曲率で形成され、
前記第1部分及び前記第2部分の他方は、前記第tアレイ導波路部の前記第1曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第1曲線部における曲率半径の絶対値をRとして、
前記第vアレイ導波路部及び前記第tアレイ導波路部の前記第1曲線部は、Rθtの長さで形成され、
前記第1アレイ導波路部及び前記第uアレイ導波路部の前記第1曲線部は、Rθ1の長さで形成され、
前記第vアレイ導波路部の前記第1部分及び前記第2部分は、それぞれR(θt−θv)/2の長さで形成され、
前記第uアレイ導波路部の前記第1部分及び前記第2部分は、それぞれR(θ1−θu)/2の長さで形成され、
前記第sアレイ導波路部の前記第1部分及び前記第2部分は、それぞれR(θt−θv)/2の長さで形成される
ことを特徴とする波長フィルタ。 - 前記第uアレイ導波路部、前記第sアレイ導波路部及び前記第vアレイ導波路部の全て又はいくつかにおいて、前記第2曲線部は、この順に直列に接続された、それぞれ円弧状の曲線導波路として形成された第1部分、第2部分及び第3部分を含み、
第1部分、第2部分及び第3部分を含む前記第2曲線部を、前記第uアレイ導波路部が含む場合、
前記第uアレイ導波路部の前記第1部分及び前記第3部分は、前記第uアレイ導波路部の前記第1曲線部と共通の曲率で形成され、
前記第uアレイ導波路部の前記第2部分は、前記第uアレイ導波路部の前記第1曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第uアレイ導波路部の前記第1部分及び前記第3部分は、それぞれR(θ1−θu)/4の長さで形成され、
前記第uアレイ導波路部の前記第2部分は、R(θ1−θu)/2の長さで形成され、
第1部分、第2部分及び第3部分を含む前記第2曲線部を、前記第vアレイ導波路部が含む場合、
前記第vアレイ導波路部の前記第1部分及び前記第3部分は、前記第vアレイ導波路部の前記第1曲線部と共通の曲率で形成され、
前記第vアレイ導波路部の前記第2部分は、前記第vアレイ導波路部の前記第1曲線部の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第vアレイ導波路部の前記第1部分及び前記第3部分は、それぞれR(θt−θv)/4の長さで形成され、
前記第vアレイ導波路部の前記第2部分は、R(θt−θv)/2の長さで形成され、
第1部分、第2部分及び第3部分を含む前記第2曲線部を、前記第sアレイ導波路部が含む場合、
前記第sアレイ導波路部の前記第1部分及び前記第3部分は、前記第uアレイ導波路部又は前記第vアレイ導波路部の前記第1曲線部と共通の曲率で形成され、
前記第sアレイ導波路部の前記第2部分は、当該第sアレイ導波路部の前記第1部分及び前記第3部分の曲率に対して、正負が反転し、かつ絶対値が等しい曲率で形成され、
前記第sアレイ導波路部の前記第1部分及び前記第3部分は、それぞれR(θt−θv)/4の長さで形成され、
前記第sアレイ導波路部の前記第2部分は、R(θt−θv)/2の長さで形成される
ことを特徴とする請求項3に記載の波長フィルタ。 - 前記反射部には、光伝播方向に沿って周期的に配列した複数の空孔が形成されることによって、フォトニック結晶が形成されており、
前記フォトニック結晶は、入力される光に対し、前記空孔の形成周期をΛ、及び等価屈折率をnとして、λ=2nΛを満たす波長λの光を反射する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の波長フィルタ。 - 前記反射部には、当該反射部に格子溝が形成されることによって、グレーティングが形成されており、
前記格子溝は、前記反射部の側面から、当該反射部を凹状に掘り込んで形成されており、及び当該反射部の一方の側面及び他方の側面に沿って周期的に、かつ互いに対称となる位置に複数形成されており、
前記グレーティングは、入力される光に対し、前記格子溝の形成周期をΛ、及び等価屈折率をnとして、λ=2nΛを満たす波長λの光を反射する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の波長フィルタ。 - 前記反射部には、当該反射部に幅方向に渡る格子溝を形成することによって、グレーティングが形成されており、
前記格子溝は、前記反射部が上面から厚さ方向に除去されて形成されており、かつ光伝播方向に沿って周期的に複数形成されており、
前記グレーティングは、入力される光に対し、前記格子溝の形成周期をΛ、及び等価屈折率をnとして、λ=2nΛを満たす波長λの光を反射する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の波長フィルタ。 - 前記直線導波路部の幅は、前記曲線導波路部の幅に対して大きく設定されている
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の波長フィルタ。
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