JPH01248142A - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
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- JPH01248142A JPH01248142A JP63077898A JP7789888A JPH01248142A JP H01248142 A JPH01248142 A JP H01248142A JP 63077898 A JP63077898 A JP 63077898A JP 7789888 A JP7789888 A JP 7789888A JP H01248142 A JPH01248142 A JP H01248142A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 150
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 42
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 42
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
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- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
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- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/06—Polarisation independent
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は電気光学効果を有する結晶基板を用いた導波型
の光スイッチに関する。
の光スイッチに関する。
（従来の技術）
電気光学効果を有する結晶基板に形成された互いに近接
した２本の光導波路からなる光結合部と前記光結合部の
両側に続いて形成する曲線状の光導波路である光導入部
からなる光方向性結合器を用いた導波型光スイッチは光
交換機及び光通信ネットワークにおける伝送路切替器、
外部変換器などへ応用して好適である。
した２本の光導波路からなる光結合部と前記光結合部の
両側に続いて形成する曲線状の光導波路である光導入部
からなる光方向性結合器を用いた導波型光スイッチは光
交換機及び光通信ネットワークにおける伝送路切替器、
外部変換器などへ応用して好適である。
この光方向性結合器からなる導波型光スイッチについて
は、Ｍ、ＫＯＮＤＯらが文献エレクトロニクスレタース
２３巻２１号ＰＰ１１６７〜１１６９ （１９８７）に
発表している。この光スイッチは、導波路を伝搬する光
波モードの互いに直交した２つの偏光成分に対して光結
合部の等価屈折率をほぼ等しくしたものである。これに
より、任意の偏光の光波モードに対して光スイッチの動
作を行なうことができる（このように動作する光スイッ
チを偏光無依存光スイッチと称することにする）、第３
図はこの光スイッチの構造を示す模式的な平面図であり
、次に本図により従来の光スイッチを説明する。この光
スイッチでは、Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏｓ基板１表面にＴｉ
を熱拡散して光結合部２ａと光導入部２ｂから成る光導
波路２が形成しである。光結合＃２ａ上に設置された制
御電極４に電圧を印加し、光波モードの光路切替え、変
調を行なう。
は、Ｍ、ＫＯＮＤＯらが文献エレクトロニクスレタース
２３巻２１号ＰＰ１１６７〜１１６９ （１９８７）に
発表している。この光スイッチは、導波路を伝搬する光
波モードの互いに直交した２つの偏光成分に対して光結
合部の等価屈折率をほぼ等しくしたものである。これに
より、任意の偏光の光波モードに対して光スイッチの動
作を行なうことができる（このように動作する光スイッ
チを偏光無依存光スイッチと称することにする）、第３
図はこの光スイッチの構造を示す模式的な平面図であり
、次に本図により従来の光スイッチを説明する。この光
スイッチでは、Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏｓ基板１表面にＴｉ
を熱拡散して光結合部２ａと光導入部２ｂから成る光導
波路２が形成しである。光結合＃２ａ上に設置された制
御電極４に電圧を印加し、光波モードの光路切替え、変
調を行なう。
一般に、互いに直交した偏光成分に対して、先導波路と
Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏｊ基板１との屈折率差はＴｉの熱拡
散量を増せば増大する。しかし、一般にＬ ｉ Ｎ ｂ
Ｏｓ基板１における屈折率差は、結晶の光軸方向以外
の光波モードの伝搬方向では、ある特定のＴｉの熱拡ｌ
ｔ量だけで同一になる。
Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏｊ基板１との屈折率差はＴｉの熱拡
散量を増せば増大する。しかし、一般にＬ ｉ Ｎ ｂ
Ｏｓ基板１における屈折率差は、結晶の光軸方向以外
の光波モードの伝搬方向では、ある特定のＴｉの熱拡ｌ
ｔ量だけで同一になる。
従って、第３図の光スイッチでは、光結合部２ａで光波
モードの互いに直交した２つの１付光成分に対するそれ
ぞれの等側屈折率がほぼ等しくなるＴｉ熱拡散量（以後
、特定Ｔｉ拡散量と呼ぶ）を用いて各偏光成分に対して
完全結合長が同一になるようにし閤光無依存性が実現さ
れている。前記特定Ｔｉ拡散量は比較的Ｔｉ拡散量の少
ない領域に存在する０例えば前述した文献を引用すれば
Ｔｉ拡散量に比例するＴｉ膜厚は４７０人である。
モードの互いに直交した２つの１付光成分に対するそれ
ぞれの等側屈折率がほぼ等しくなるＴｉ熱拡散量（以後
、特定Ｔｉ拡散量と呼ぶ）を用いて各偏光成分に対して
完全結合長が同一になるようにし閤光無依存性が実現さ
れている。前記特定Ｔｉ拡散量は比較的Ｔｉ拡散量の少
ない領域に存在する０例えば前述した文献を引用すれば
Ｔｉ拡散量に比例するＴｉ膜厚は４７０人である。
これに対し通常の光スイッチでは６００〜９００人程度
のＴｉ膜厚を用いるから、該文献のＴｉ拡散量は通常値
より４５〜ｂ は光波モードの横モード及び縦モードともシングルモー
ド領域を用いるが、このとき、Ｔｉ膜厚が厚い程、すな
わちＴｉ拡散量が多いほど前述した様にＬ ｔ Ｎ ｂ
Ｏｓ基板１と光導波路２との屈折率差は大きくなる。
のＴｉ膜厚を用いるから、該文献のＴｉ拡散量は通常値
より４５〜ｂ は光波モードの横モード及び縦モードともシングルモー
ド領域を用いるが、このとき、Ｔｉ膜厚が厚い程、すな
わちＴｉ拡散量が多いほど前述した様にＬ ｔ Ｎ ｂ
Ｏｓ基板１と光導波路２との屈折率差は大きくなる。
従って、光波モードの各偏光成分に対する光導波路２の
等側屈折率は大きくなるから、光波モードは光導波路２
に強く閉じ込められる。光波モードの一般的な特性とし
て光導波路２に強く閉じ込まれる程曲線状の光導波路で
の放射損失が低減される。つまり、光導波路２の等側屈
折率を大きくすれば曲線状の光導波路すなわち第３図に
おける光導入部２ｂの曲線状の光導波路の曲り方を大き
くでき、光スイッチ・変調器のデバイス素子長を短かく
できる。第３図における従来例の閏光無依存光スイッチ
では、前述した様にＴ１拡散量の少ない特定Ｔｉ拡散量
を用いなければならないから、光導入部２ｂの曲線状の
光導波路の曲りを損失の点から強くできず、このＴｉ拡
散量の制限からデバイス素子長りを一定値以下に小さく
できない。
等側屈折率は大きくなるから、光波モードは光導波路２
に強く閉じ込められる。光波モードの一般的な特性とし
て光導波路２に強く閉じ込まれる程曲線状の光導波路で
の放射損失が低減される。つまり、光導波路２の等側屈
折率を大きくすれば曲線状の光導波路すなわち第３図に
おける光導入部２ｂの曲線状の光導波路の曲り方を大き
くでき、光スイッチ・変調器のデバイス素子長を短かく
できる。第３図における従来例の閏光無依存光スイッチ
では、前述した様にＴ１拡散量の少ない特定Ｔｉ拡散量
を用いなければならないから、光導入部２ｂの曲線状の
光導波路の曲りを損失の点から強くできず、このＴｉ拡
散量の制限からデバイス素子長りを一定値以下に小さく
できない。
（発明が解決しようとする課題）
前述した様に、光結合部における等側屈折率を光波モー
ドの直交した偏光成分に対してほぼ等しくすることによ
り実現される偏光無依存光スイッチは、低損失を維持し
たままで短いデバイス素子長に実現することが困難であ
る。
ドの直交した偏光成分に対してほぼ等しくすることによ
り実現される偏光無依存光スイッチは、低損失を維持し
たままで短いデバイス素子長に実現することが困難であ
る。
本発明の目的は、低損失でしかもデバイス素子長を短く
できる偏光無依存光スイッチを与えることにある。
できる偏光無依存光スイッチを与えることにある。
（課題を解決するための手段）
前述の課題を解決するために本発明が提供する手段は、
電気光学効果を有する結晶基板に形成された２つの光導
波路と、該各光導波路にそれぞれ設けられている２つの
Ｔ４５とを有してなり、該各光導波路は前記電極に印加
される電圧に応じて互いに光結合をする光結合部と、該
光結合部に光を導き入れ又は該光結合部から出力される
光を導き出す光案内部とからなり、該光導波路は該光結
合部で該光案内部におけるよりも互いに接近して設けて
あり、該電極は該光結合部に近接して設けてある光スイ
ッチであって、該光案内部の幅は少なくとも一部分にお
いて前記光結合部の幅より広いことを特徴とする。
電気光学効果を有する結晶基板に形成された２つの光導
波路と、該各光導波路にそれぞれ設けられている２つの
Ｔ４５とを有してなり、該各光導波路は前記電極に印加
される電圧に応じて互いに光結合をする光結合部と、該
光結合部に光を導き入れ又は該光結合部から出力される
光を導き出す光案内部とからなり、該光導波路は該光結
合部で該光案内部におけるよりも互いに接近して設けて
あり、該電極は該光結合部に近接して設けてある光スイ
ッチであって、該光案内部の幅は少なくとも一部分にお
いて前記光結合部の幅より広いことを特徴とする。
（実施例）
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る光スイッチの構成を模
式的に示す平面図である０本図の実施例では、曲線状の
光導波路からなる光導入部（前述の光案内部に相当する
）の幅ＷＩはすべての領域で光結合部の光導波路の幅Ｗ
２より広くしである。
式的に示す平面図である０本図の実施例では、曲線状の
光導波路からなる光導入部（前述の光案内部に相当する
）の幅ＷＩはすべての領域で光結合部の光導波路の幅Ｗ
２より広くしである。
結晶基板１として、Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏｓ基板を用いた
場合、前述した様に光導波路２を伝搬する光波モードに
おける等側屈折率を直交する偏光成分同士で同一にして
偏光無依存光スイッチを実現する。
場合、前述した様に光導波路２を伝搬する光波モードに
おける等側屈折率を直交する偏光成分同士で同一にして
偏光無依存光スイッチを実現する。
このとき、光結合器２ａの光導波路２上に設置した制御
型［！４に電圧を印加することにより、光波モードの伝
送路切替が行なわれる（光変調器として用いる場合には
、その電圧に応じて入力光が変調されて、変調光が入力
光と同じ光導波路から出力される）。
型［！４に電圧を印加することにより、光波モードの伝
送路切替が行なわれる（光変調器として用いる場合には
、その電圧に応じて入力光が変調されて、変調光が入力
光と同じ光導波路から出力される）。
第１図に示す様に光結合部２ａの光導波路２の幅Ｗ２よ
り、曲線状の光導波路２からなる光導入部２ｂの幅Ｗ１
を広くすれば、光結合部２ａと光導入部２ｂのそれぞれ
の光導波路２を特定Ｔｉ拡散量で形成した場合、光結合
部２ａの光導波路に比べ光導入部２ｂの光導波路におけ
る等側屈折率は任意の偏光成分において大きくなるから
、光波モードの光導波路２での閉じ込めは光結合部２ａ
の光導波路２におけるより光導入部２ｂの光導波路２の
方が強くなる。従って、曲線状の光導波路２からなる光
導入部２ｂにおける光波モードの損失は、光結合部２ａ
と光導入部２ｂの光導波路２との幅をともに同一のＷｌ
にした場合に比べ、低減される。また、曲線状の光導波
路の曲りを急にしても損失の低い光導入部２ｂが得られ
るから、光スイッチのデバイス素子長を短かくできる。
り、曲線状の光導波路２からなる光導入部２ｂの幅Ｗ１
を広くすれば、光結合部２ａと光導入部２ｂのそれぞれ
の光導波路２を特定Ｔｉ拡散量で形成した場合、光結合
部２ａの光導波路に比べ光導入部２ｂの光導波路におけ
る等側屈折率は任意の偏光成分において大きくなるから
、光波モードの光導波路２での閉じ込めは光結合部２ａ
の光導波路２におけるより光導入部２ｂの光導波路２の
方が強くなる。従って、曲線状の光導波路２からなる光
導入部２ｂにおける光波モードの損失は、光結合部２ａ
と光導入部２ｂの光導波路２との幅をともに同一のＷｌ
にした場合に比べ、低減される。また、曲線状の光導波
路の曲りを急にしても損失の低い光導入部２ｂが得られ
るから、光スイッチのデバイス素子長を短かくできる。
したがって、第１の実施例の構造の光スイッチを採用す
れば、この光スイッチを一基板上に多数個集積したマト
リクス光スイッチを小形に実現できる。つまり、低損失
化のために光導入部の長さを短かくできればそれだけ一
基板上に集積できる光スイッチの数は増し、マトリクス
サイズの拡大が計れる。第１図に示す構造は、Ｌ ｉ
Ｎ ｂ Ｏｓ基板に対してのみ有効でなく、ＬｉＴａｘ
ｉ基板、化合物半導体基板を用いた光スイッチに対して
も有効であるのは明らかである。
れば、この光スイッチを一基板上に多数個集積したマト
リクス光スイッチを小形に実現できる。つまり、低損失
化のために光導入部の長さを短かくできればそれだけ一
基板上に集積できる光スイッチの数は増し、マトリクス
サイズの拡大が計れる。第１図に示す構造は、Ｌ ｉ
Ｎ ｂ Ｏｓ基板に対してのみ有効でなく、ＬｉＴａｘ
ｉ基板、化合物半導体基板を用いた光スイッチに対して
も有効であるのは明らかである。
例えばＬ ｉ Ｎ ｂ Ｏｓ基板を用いて光結合部２ａ
の光導波１％２の幅Ｗ１を９μｍとし、特定Ｔｉ拡散量
に相当するＴｉｇ！厚を４７０人で光導波路２を形成し
た場合、光導入部２ｂの曲線状の光導波路２の幅Ｗ２を
９μｍにすると、前記曲率半径３０ｎｍの円弧状の光導
波路での損失が２ ｄ Ｂ ／ ｒｍであったのに対し
て、第１図の構造を採用して曲線状の先導波路２の幅Ｗ
２を１１１１ｍにすることにより損失が０．５ｄＢ／ｍ
ｍになり、光導入部２ｂｉｆｆｌ域での低損失化が計れ
る。また、光導入部２ｂでの損失として２ ｄ Ｂ ／
ｔｎｎが許される場合は、曲率半径として２０ｍ程度
が許されるため、偏光無依存光スイッチ・変調器のデバ
イス素子長し短長化が実現できる。
の光導波１％２の幅Ｗ１を９μｍとし、特定Ｔｉ拡散量
に相当するＴｉｇ！厚を４７０人で光導波路２を形成し
た場合、光導入部２ｂの曲線状の光導波路２の幅Ｗ２を
９μｍにすると、前記曲率半径３０ｎｍの円弧状の光導
波路での損失が２ ｄ Ｂ ／ ｒｍであったのに対し
て、第１図の構造を採用して曲線状の先導波路２の幅Ｗ
２を１１１１ｍにすることにより損失が０．５ｄＢ／ｍ
ｍになり、光導入部２ｂｉｆｆｌ域での低損失化が計れ
る。また、光導入部２ｂでの損失として２ ｄ Ｂ ／
ｔｎｎが許される場合は、曲率半径として２０ｍ程度
が許されるため、偏光無依存光スイッチ・変調器のデバ
イス素子長し短長化が実現できる。
第２図は本発明の池の一実施例に係る光スイッチを模式
的に示す平面図である。この実施例では、曲線状の光導
波路から成る光導入部２ｂの光導波路２の幅を一部分だ
けで光結合部２ａの幅より広くしてあり、光導波路２は
幅Ｗ２の部分と幅Ｗ１の部分とからなる。光導入部２ｂ
の光導波路２の幅Ｗ＋は光結合部２ａの先導波路２の幅
Ｗ＋と同一であり、光結合部２ａと光導入部２ｂの接続
部分について光導波路２ｂの曲線状の光導波路２の幅を
Ｗ＋とじている。この構造により、光結合部２ａの任意
の偏光成分に対する完全結合長が、光導入部２ｂの光導
波路２の形状に何らの影響も受けずに、しかも損失が低
くくデバイス素子長しの短い偏光無依存光スイッチが得
られる。
的に示す平面図である。この実施例では、曲線状の光導
波路から成る光導入部２ｂの光導波路２の幅を一部分だ
けで光結合部２ａの幅より広くしてあり、光導波路２は
幅Ｗ２の部分と幅Ｗ１の部分とからなる。光導入部２ｂ
の光導波路２の幅Ｗ＋は光結合部２ａの先導波路２の幅
Ｗ＋と同一であり、光結合部２ａと光導入部２ｂの接続
部分について光導波路２ｂの曲線状の光導波路２の幅を
Ｗ＋とじている。この構造により、光結合部２ａの任意
の偏光成分に対する完全結合長が、光導入部２ｂの光導
波路２の形状に何らの影響も受けずに、しかも損失が低
くくデバイス素子長しの短い偏光無依存光スイッチが得
られる。
なお１発明の構造の光スイッチは、よく知られているよ
うに、変調信号を制御電極に加えることにより光変調器
として作動させることができる。
うに、変調信号を制御電極に加えることにより光変調器
として作動させることができる。
（発明の効果）
以上に説明したように、本発明によれば、光結合部の光
導波路の幅より、曲線状の光導波路からなる光導入部の
光導波路の幅を広くすることにより、損失が小さくデバ
イス素子長が短い偏光無依存光スイッチを得ることがで
きる。
導波路の幅より、曲線状の光導波路からなる光導入部の
光導波路の幅を広くすることにより、損失が小さくデバ
イス素子長が短い偏光無依存光スイッチを得ることがで
きる。
第１図および第２図は本発明の実施例を模式的に示す平
面図、第３図は従来の光スイッチを模式的に示す平面図
である。 １・・・電気光学効果を有する結晶基板、２・・・光導
波路、２ａ・・・光結合部、２ｂ・・・光導入部、４・
・・制御電極。
面図、第３図は従来の光スイッチを模式的に示す平面図
である。 １・・・電気光学効果を有する結晶基板、２・・・光導
波路、２ａ・・・光結合部、２ｂ・・・光導入部、４・
・・制御電極。
Claims (1)
- 電気光学効果を有する結晶基板に形成された２つの光導
波路と、該各光導波路にそれぞれ設けられている２つの
電極とを有してなり、該各光導波路は前記電極に印加さ
れる電圧に応じて互いに光結合をする光結合部と、該光
結合部に光を導き入れ又は該光結合部から出力される光
を導き出す光案内部とからなり、該光導波路は該光結合
部で該光案内部におけるよりも互いに接近して設けてあ
り、該電極は該光結合部に近接して設けてある光スイッ
チにおいて、該光案内部の幅は少なくとも一部分におい
て前記光結合部の幅より広いことを特徴とする光スイッ
チ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63077898A JP2927795B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 光スイッチ |
| DE68913782T DE68913782T2 (de) | 1988-03-29 | 1989-03-29 | Polarisationsunabhängiger optischer Wellenleiterschalter. |
| US07/330,024 US4983006A (en) | 1988-03-29 | 1989-03-29 | Polarization-independent optical waveguide switch |
| EP89303076A EP0335672B1 (en) | 1988-03-29 | 1989-03-29 | Polarization-independent optical waveguide switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63077898A JP2927795B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 光スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01248142A true JPH01248142A (ja) | 1989-10-03 |
| JP2927795B2 JP2927795B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=13646895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63077898A Expired - Lifetime JP2927795B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 光スイッチ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4983006A (ja) |
| EP (1) | EP0335672B1 (ja) |
| JP (1) | JP2927795B2 (ja) |
| DE (1) | DE68913782T2 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5061030A (en) * | 1989-08-15 | 1991-10-29 | Optical Measurement Technology Development Co., Ltd. | Optical integrated modulator |
| GB9018384D0 (en) * | 1990-08-22 | 1990-10-03 | Marconi Gec Ltd | Integrated optic waveguide coupler |
| US5243672A (en) * | 1992-08-04 | 1993-09-07 | At&T Bell Laboratories | Planar waveguide having optimized bend |
| US5495544A (en) * | 1995-03-22 | 1996-02-27 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Polarization-independent electro-optically switched directional coupler |
| US5719976A (en) * | 1995-10-24 | 1998-02-17 | Lucent Technologies, Inc. | Optimized waveguide structure |
| US5771321A (en) * | 1996-01-04 | 1998-06-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Micromechanical optical switch and flat panel display |
| US6233378B1 (en) * | 2000-05-15 | 2001-05-15 | Nu-Wave Photonics Inc. | Optical switch utilizing two unidirectional waveguide couplers |
| US6782149B2 (en) * | 2001-07-26 | 2004-08-24 | Battelle Memorial Institute | Contoured electric fields and poling in polarization-independent waveguides |
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