JPH02222181A - 希土類元素添加光結合導波路 - Google Patents
希土類元素添加光結合導波路Info
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- JPH02222181A JPH02222181A JP4250889A JP4250889A JPH02222181A JP H02222181 A JPH02222181 A JP H02222181A JP 4250889 A JP4250889 A JP 4250889A JP 4250889 A JP4250889 A JP 4250889A JP H02222181 A JPH02222181 A JP H02222181A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
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]
本発明は希土類を添加した光結合導波路に関する。
[従来の技術]
近年、光ファイバのコアに希土類元素を添加した光フア
イバレーザーの研究が活発化し、各種レーザー光源用、
光増幅媒質用として注目されるようになってきた。
イバレーザーの研究が活発化し、各種レーザー光源用、
光増幅媒質用として注目されるようになってきた。
第6図は従来の光フアイバレーザーの構成例を示したも
のである(木材、中沢:光ファイバレサーの発振特性と
その光通信への応用、レーザ学会研究会、PTM−87
−16,PP、31〜37.1988年1月)。これは
光ファイバのコアに希土類元素を添加した光ファイバの
両端面をレーザーミラーに直に接触させるか、光ファイ
バの両端面に誘電体多層膜を蒸着させて光共振器を構成
したものである。励起光源にはArイオンレーザ−(波
長514.5n川)、色素レーサー(波長650nm)
、半導体レーサー(波長830 nm)等を用いて端面
励起か行われる。また光増幅器の例として第7図に示す
構成か上記両氏により提案されている。すなわち、希土
類を添加した光フアイバ内に信号光を伝搬させ、励起光
は光フアイバカップラを用いて合成させ、また光フアイ
バカップラで分離さぜる47.j成である。
のである(木材、中沢:光ファイバレサーの発振特性と
その光通信への応用、レーザ学会研究会、PTM−87
−16,PP、31〜37.1988年1月)。これは
光ファイバのコアに希土類元素を添加した光ファイバの
両端面をレーザーミラーに直に接触させるか、光ファイ
バの両端面に誘電体多層膜を蒸着させて光共振器を構成
したものである。励起光源にはArイオンレーザ−(波
長514.5n川)、色素レーサー(波長650nm)
、半導体レーサー(波長830 nm)等を用いて端面
励起か行われる。また光増幅器の例として第7図に示す
構成か上記両氏により提案されている。すなわち、希土
類を添加した光フアイバ内に信号光を伝搬させ、励起光
は光フアイバカップラを用いて合成させ、また光フアイ
バカップラで分離さぜる47.j成である。
[発明か解決しようとする課題]
前述した光フアイバレーサーおよび光フアイバ増幅器は
、 ■ 光ファイバのコア径が細径であるため励起パワー密
度が大きくなり、励起効率を」−げられること ■ 相互作用長を長くとれること ■ 特に石英系ファイバの場合、低損失であること ■ 可撓性があること 等の特徴がある。しかしながら、他の光部品、例えば光
源、受光器、光変調器、光カプラ、光合分波器、光フィ
ルタ、光スィッチなとと糾合せていわゆる多機能光集積
回路を実現しようとすると、実装が複雑になり、低コス
ト化か難しく、また小形化、高性能化も容易でないとい
った問題点かあった。
、 ■ 光ファイバのコア径が細径であるため励起パワー密
度が大きくなり、励起効率を」−げられること ■ 相互作用長を長くとれること ■ 特に石英系ファイバの場合、低損失であること ■ 可撓性があること 等の特徴がある。しかしながら、他の光部品、例えば光
源、受光器、光変調器、光カプラ、光合分波器、光フィ
ルタ、光スィッチなとと糾合せていわゆる多機能光集積
回路を実現しようとすると、実装が複雑になり、低コス
ト化か難しく、また小形化、高性能化も容易でないとい
った問題点かあった。
本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解決する
ことにあり、多機能光集積回路の実現か容易な光結合導
波路を提供することにある。
ことにあり、多機能光集積回路の実現か容易な光結合導
波路を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
すなわち、本発明は、低屈折率(屈折率n c1)のク
ラッドを介して少なくとも2つのコア導波路(屈折率n
c 、 nc >nc1)を並列に配置させた光結合
導波路において、該コアおよびクラッドに希」二類元素
を添加した光結合導波路を用いることにより、上記「1
的を達成させるようにしたものである。
ラッドを介して少なくとも2つのコア導波路(屈折率n
c 、 nc >nc1)を並列に配置させた光結合
導波路において、該コアおよびクラッドに希」二類元素
を添加した光結合導波路を用いることにより、上記「1
的を達成させるようにしたものである。
「作用]
」〕記光結合等波路においては光信号は2つのコア導波
路間を移り変わりなから干渉し合って伝搬し、ある結合
長の時には一方のコア導波路から他方のコア導波路へ完
全に光が移り、また別の長さの結合長の時にはお互いに
光信号を分は合って伝搬する。それゆえにコア導波路は
かりでなく、クラッド部にも希土類元素を添加しておけ
は、コア導波路間のクラッド部もレーザー機能および増
幅機能に大きく寄与させることかでき、より効率的なレ
ーザーおよび増幅器を実現さぜることかてきる。さらに
、上記光結合導波路にミラー、反射膜などの形成や、半
導体レーザー、受光素子などの能動光素子を実装すれば
、多機能光集積回路を実現することか可能である。
路間を移り変わりなから干渉し合って伝搬し、ある結合
長の時には一方のコア導波路から他方のコア導波路へ完
全に光が移り、また別の長さの結合長の時にはお互いに
光信号を分は合って伝搬する。それゆえにコア導波路は
かりでなく、クラッド部にも希土類元素を添加しておけ
は、コア導波路間のクラッド部もレーザー機能および増
幅機能に大きく寄与させることかでき、より効率的なレ
ーザーおよび増幅器を実現さぜることかてきる。さらに
、上記光結合導波路にミラー、反射膜などの形成や、半
導体レーザー、受光素子などの能動光素子を実装すれば
、多機能光集積回路を実現することか可能である。
[実施例]
第1図に本発明の光結合導波路の実施例を示す。
同図(a)は平面図、(b)はその側面図を示したもの
である。半導体、ガラス、強誘電体、磁性体なとよりな
る基板1」二に屈折率かnbのバッファ層2を設け、そ
の上に屈折率かnc(nc>nb)で略断面矩形状のコ
ア導波路3−1および3−2を形成させ、そしてその上
全体を屈折率かncl (ncl< nc )のクラッ
ド4で覆った構造である。希土類元素はコア導波路3−
1.3−2およびクラッド4に添加されている。2つの
コア導波路3−1および3−2は近接して配置された結
合部5を有しており、その結合長Ωを完全結合長L(コ
ア導波路3−1へ入射した光信号6がコア導波路3−2
へ完全に移り変わるのに要する長さ)に対して、 n Ω −(n=1. 3. 5・・・) ・・・ (1
)のように選ぶと3d13のカプラとして動作する。ま
たコア導波路3−1へ入射した波長λ1.λ2の光信号
を7−1へ波長λ1を7−2へ波長λ2をそれぞれ分波
させるには、波長λ1およびλ2に対する完全結合長を
それぞれL(λ1)およびL(λ2)とすると、 のように選べばよい。
である。半導体、ガラス、強誘電体、磁性体なとよりな
る基板1」二に屈折率かnbのバッファ層2を設け、そ
の上に屈折率かnc(nc>nb)で略断面矩形状のコ
ア導波路3−1および3−2を形成させ、そしてその上
全体を屈折率かncl (ncl< nc )のクラッ
ド4で覆った構造である。希土類元素はコア導波路3−
1.3−2およびクラッド4に添加されている。2つの
コア導波路3−1および3−2は近接して配置された結
合部5を有しており、その結合長Ωを完全結合長L(コ
ア導波路3−1へ入射した光信号6がコア導波路3−2
へ完全に移り変わるのに要する長さ)に対して、 n Ω −(n=1. 3. 5・・・) ・・・ (1
)のように選ぶと3d13のカプラとして動作する。ま
たコア導波路3−1へ入射した波長λ1.λ2の光信号
を7−1へ波長λ1を7−2へ波長λ2をそれぞれ分波
させるには、波長λ1およびλ2に対する完全結合長を
それぞれL(λ1)およびL(λ2)とすると、 のように選べばよい。
ここで、クラッド4内に希土類元素か添加されていない
と、結合部5のクラッド4内を伝搬する光信号のレーサ
ー発振、あるいは増幅作用が促進されない。これに対し
て、クラッド4に希土類元索か添加してあれば、」二記
作用が促進され、非常に効率の良いレーザー発振、ある
いは増幅作用を実現させることができる。すなイっち、
活性導波路長を等価的に長くさせる効果がある。
と、結合部5のクラッド4内を伝搬する光信号のレーサ
ー発振、あるいは増幅作用が促進されない。これに対し
て、クラッド4に希土類元索か添加してあれば、」二記
作用が促進され、非常に効率の良いレーザー発振、ある
いは増幅作用を実現させることができる。すなイっち、
活性導波路長を等価的に長くさせる効果がある。
第2図から第6図までは本発明の種々の光結合導波路の
結合部の断面図を示したものである。
結合部の断面図を示したものである。
第2図は3つのコア導波路3−1.3−2 33を並設
させた場合である。例えば、コア導波路3−1へ入射し
た光信号をコア導波路3−23−3へ分岐、あるいは分
波させるような場合に用いることかできる。
させた場合である。例えば、コア導波路3−1へ入射し
た光信号をコア導波路3−23−3へ分岐、あるいは分
波させるような場合に用いることかできる。
第3図も3つのコア導波路3−1.3−4.35を並設
させた実施例である。これはコア導波路3−コに対して
3−4.3−5の構造寸法、屈折率なとを異ならせるこ
とによって、光分岐器、光合分波器、光共振器などを構
成するのに好適な構成である。
させた実施例である。これはコア導波路3−コに対して
3−4.3−5の構造寸法、屈折率なとを異ならせるこ
とによって、光分岐器、光合分波器、光共振器などを構
成するのに好適な構成である。
第4図も同様にしてコア導波路3−1に対して、コア導
波路3−4の構造寸法、屈折率なとを異ならせることに
よって、光フィルタ、光共振器、光合分波器なとを実現
さぜることかできる。
波路3−4の構造寸法、屈折率なとを異ならせることに
よって、光フィルタ、光共振器、光合分波器なとを実現
さぜることかできる。
第5図は、今迄述べた埋込み型光結合導波路とは異なり
、リッジ型光結合導波路の例を示したものである。ずな
わち、クラッド8は今までのクラッド4に比し、薄い膜
で構成されている。
、リッジ型光結合導波路の例を示したものである。ずな
わち、クラッド8は今までのクラッド4に比し、薄い膜
で構成されている。
第6図はバッファ層2かない場合の実施例である。この
場合には基板1がバッファ層2の役目をし、その屈折率
はnsに選ばれる。
場合には基板1がバッファ層2の役目をし、その屈折率
はnsに選ばれる。
」二記第1図から第6図の実施例において、例えば基板
1にはSiまたは5102か用いられ、バッファ層2に
は5iOzの屈折率と等しくなるようにS i02 P
20!1−B20〕系のガラスが用いられる。コア導波
路3には、5i02T i 02系ガラスに、Er、N
d、Ceなどの希土類元素が少なくとも1つ添加された
ものを用いる。クラッドには5i02−P、20582
03系のガラスにEr、Nd、Ceなどの希土類元素か
添加されたものを用いる。また、導波路寸法としては、
コア内を伝搬させる信号光およびレーザ発振した場合の
発振信号光が単〜モート伝送するように選ぶ。例えば、
信号光およびレーザー発振信号光が1.5μm帯の場合
、先導波路の人。
1にはSiまたは5102か用いられ、バッファ層2に
は5iOzの屈折率と等しくなるようにS i02 P
20!1−B20〕系のガラスが用いられる。コア導波
路3には、5i02T i 02系ガラスに、Er、N
d、Ceなどの希土類元素が少なくとも1つ添加された
ものを用いる。クラッドには5i02−P、20582
03系のガラスにEr、Nd、Ceなどの希土類元素か
添加されたものを用いる。また、導波路寸法としては、
コア内を伝搬させる信号光およびレーザ発振した場合の
発振信号光が単〜モート伝送するように選ぶ。例えば、
信号光およびレーザー発振信号光が1.5μm帯の場合
、先導波路の人。
出力端に接続する単一モート光ファイバとの整合性を考
えて、コア導波路の幅および厚みは約10μm1コア導
波路とクラッドとの屈折率差は約0.4%、バッファ層
の厚みは約10μm1クラツドの厚みは約30μmとな
る。
えて、コア導波路の幅および厚みは約10μm1コア導
波路とクラッドとの屈折率差は約0.4%、バッファ層
の厚みは約10μm1クラツドの厚みは約30μmとな
る。
第7図は本発明のリング型共振器の実施例を示したもの
である。本実施例では、矢印12−1の方向からコア導
波路9−1に入射した励起光源(波長λp)に対して、
入射側には反射率9926のミラー13を設け、出射側
には反射率98%のミラー14を設けることによって、
波長λ01からλOnにわたって連続発振光を生じさせ
るようにしている。ここで、リング状の導波路10は結
合部11−1および11−2により、コア導波路91お
よび9−2と結合されている。そして、このリング状の
導波路は上記波長λ0からλnの中から所望の波長(例
えばλ(13)の光信号に結合を生じさせ、矢印12−
3のように光信号をとりたすようにしたものである。尚
、本実施例の別の利用方法としては、矢印12−1方向
より入射した波長λslからλsnの信号光および波長
λpの励起光に対して、コア導波路9−1内を伝搬する
ことによって」二記信号光を増幅させ、その信号光のう
ちある波長(例えばλs2)をリング状導波路10に結
合させ、矢印12−3方向へその波長λS2の信号光を
とり…ずようにする、いイつゆる光分波器としての使い
方も可能である。
である。本実施例では、矢印12−1の方向からコア導
波路9−1に入射した励起光源(波長λp)に対して、
入射側には反射率9926のミラー13を設け、出射側
には反射率98%のミラー14を設けることによって、
波長λ01からλOnにわたって連続発振光を生じさせ
るようにしている。ここで、リング状の導波路10は結
合部11−1および11−2により、コア導波路91お
よび9−2と結合されている。そして、このリング状の
導波路は上記波長λ0からλnの中から所望の波長(例
えばλ(13)の光信号に結合を生じさせ、矢印12−
3のように光信号をとりたすようにしたものである。尚
、本実施例の別の利用方法としては、矢印12−1方向
より入射した波長λslからλsnの信号光および波長
λpの励起光に対して、コア導波路9−1内を伝搬する
ことによって」二記信号光を増幅させ、その信号光のう
ちある波長(例えばλs2)をリング状導波路10に結
合させ、矢印12−3方向へその波長λS2の信号光を
とり…ずようにする、いイつゆる光分波器としての使い
方も可能である。
第8図は本発明の光結合導波路を用いて多機能光集積回
路とした実施例を示したもので、ここでは励起光源とし
て用いる半導体レーザ15の波長安定化をはかるように
した例を示している。。すなわち、半導体レーザ15の
光信号をミラー13を通してコア導波路9−1内へ入射
させ、発振した波長の光信号をミラー14を通して矢印
122に出射させる際に、半導体レーザ15の光信号の
一部をリング状導波路10を通してコア導波路9−2内
へ導びき、矢印12−3方向へ伝搬させて受光素子16
で受光させ、電気受信回路18を通して電気駆動回路1
7ヘフイードバツクさせることにより、半導体レーサー
15の波長を安定化させる。そして結果的に矢印12−
2方向へ出射させる発振光の波長安定化を行なわせるこ
とか可能となる。
路とした実施例を示したもので、ここでは励起光源とし
て用いる半導体レーザ15の波長安定化をはかるように
した例を示している。。すなわち、半導体レーザ15の
光信号をミラー13を通してコア導波路9−1内へ入射
させ、発振した波長の光信号をミラー14を通して矢印
122に出射させる際に、半導体レーザ15の光信号の
一部をリング状導波路10を通してコア導波路9−2内
へ導びき、矢印12−3方向へ伝搬させて受光素子16
で受光させ、電気受信回路18を通して電気駆動回路1
7ヘフイードバツクさせることにより、半導体レーサー
15の波長を安定化させる。そして結果的に矢印12−
2方向へ出射させる発振光の波長安定化を行なわせるこ
とか可能となる。
尚、本発明は上記実施例に限定されない。まず、コア導
波路、クラッドのガラス組成は5IO2にB、P、Ti
、Ge、Fなどの添加物を少なくとも一つ含んだものに
希土類元素を添加したもの、あるいはSiO2にアルカ
リ金属、アルカリ土類金属などの添加物やB、P、Ti
、Ge、Fなどの添加物を少なくとも一つ含んだものに
希土類元素を添加したものを用いることかできる。また
、バッファ層には5i02あるいは5i02にB。
波路、クラッドのガラス組成は5IO2にB、P、Ti
、Ge、Fなどの添加物を少なくとも一つ含んだものに
希土類元素を添加したもの、あるいはSiO2にアルカ
リ金属、アルカリ土類金属などの添加物やB、P、Ti
、Ge、Fなどの添加物を少なくとも一つ含んだものに
希土類元素を添加したものを用いることかできる。また
、バッファ層には5i02あるいは5i02にB。
P、Ti、Ge、F、アルカリ金属、アルカリ土類金属
などの添加物の少なくとも一つ含んたものを用いること
ができる。
などの添加物の少なくとも一つ含んたものを用いること
ができる。
[発明の効果コ
以上述べたように、本発明はプレーす構造の光結合導波
路のコア導波路およびクラッドに希土類元素を添加する
ことにより、結合部におけるクラッド内を伝搬する光信
号のレーザー発振、あるいは増幅作用を促進させること
ができ、非常に効率の良いレーザー発振、あるいは増幅
作用を実現させることができる。しかも光能動素子やミ
ラ反射膜なとを容易に実装できるので、小形で多機能な
光集積回路を実現することか可能となる。
路のコア導波路およびクラッドに希土類元素を添加する
ことにより、結合部におけるクラッド内を伝搬する光信
号のレーザー発振、あるいは増幅作用を促進させること
ができ、非常に効率の良いレーザー発振、あるいは増幅
作用を実現させることができる。しかも光能動素子やミ
ラ反射膜なとを容易に実装できるので、小形で多機能な
光集積回路を実現することか可能となる。
第1図および第7図は本発明の光結合導波路の実施例を
示したもので、第2図から第6図は本発明の光結合導波
路の種々の実施例の断面図を示したものである。第8図
は本発明の光結合導波路を用いて多機能光集積回路とし
た実施例を示したものである。第9図は従来の光フアイ
バレーザーの構成例を、第10図は従来の光フアイバ増
幅器の構成例をそれぞれ示したものである。 1、基板、 2、バッファ層、 3−1.3−2.3−3. 3−4゜ 9−1.!J−2:コア導波路、 8・クラッド、 :結合部、 0:リング状導波路、 3.14:ミラ 5:半導体レーザ、 6:受光素子。 第 閉 (b) 7C 潴 肥 第 圀 第 図 一電ニ了・− フ、7ド 4 第 閏 笥
示したもので、第2図から第6図は本発明の光結合導波
路の種々の実施例の断面図を示したものである。第8図
は本発明の光結合導波路を用いて多機能光集積回路とし
た実施例を示したものである。第9図は従来の光フアイ
バレーザーの構成例を、第10図は従来の光フアイバ増
幅器の構成例をそれぞれ示したものである。 1、基板、 2、バッファ層、 3−1.3−2.3−3. 3−4゜ 9−1.!J−2:コア導波路、 8・クラッド、 :結合部、 0:リング状導波路、 3.14:ミラ 5:半導体レーザ、 6:受光素子。 第 閉 (b) 7C 潴 肥 第 圀 第 図 一電ニ了・− フ、7ド 4 第 閏 笥
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、低屈折率(屈折率nc1)のクラッドを介して少な
くとも2つのコア導波路(屈折率nc、nc>nc1)
を並列に配置させた光結合導波路において、該コア導波
路およびクラッドに希土類元素を添加したことを特徴と
する光結合導波路。 2、第1項記載の光結合導波路において、導波路構造と
して、埋込み型、あるいはリッジ型を用いたことを特徴
とする光結合導波路。 3、第1項記載の光結合導波路において、光結合導波路
として、方向性結合器、あるいはリング共振器を用いた
ことを特徴とする光結合導波路。 4、第1〜第3項記載の光結合導波路において、その入
出力端もしくは導波路の途中にミラー、反射膜や、半導
体レーザ、受光素子などの能動光素子、電子回路を実装
した光結合導波路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1042508A JP2730954B2 (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | 希土類元素添加光結合導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1042508A JP2730954B2 (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | 希土類元素添加光結合導波路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02222181A true JPH02222181A (ja) | 1990-09-04 |
JP2730954B2 JP2730954B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=12638006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1042508A Expired - Fee Related JP2730954B2 (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | 希土類元素添加光結合導波路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2730954B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003075667A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Agilent Technol Inc | 柱状集積回路および柱状集積回路の製造方法 |
US6693736B1 (en) | 1992-09-10 | 2004-02-17 | Fujitsu Limited | Optical circuit system and components of same |
WO2010024263A1 (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-04 | セントラル硝子株式会社 | 干渉型光ファイバジャイロ |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6329986A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-08 | Hoya Corp | 光導波形レ−ザ− |
-
1989
- 1989-02-22 JP JP1042508A patent/JP2730954B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6329986A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-08 | Hoya Corp | 光導波形レ−ザ− |
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JP2003075667A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Agilent Technol Inc | 柱状集積回路および柱状集積回路の製造方法 |
WO2010024263A1 (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-04 | セントラル硝子株式会社 | 干渉型光ファイバジャイロ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2730954B2 (ja) | 1998-03-25 |
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