JPH05100255A - 波長分波光検出器 - Google Patents
波長分波光検出器Info
- Publication number
- JPH05100255A JPH05100255A JP3285502A JP28550291A JPH05100255A JP H05100255 A JPH05100255 A JP H05100255A JP 3285502 A JP3285502 A JP 3285502A JP 28550291 A JP28550291 A JP 28550291A JP H05100255 A JPH05100255 A JP H05100255A
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- JP
- Japan
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- waveguide
- photodetector
- slab waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 周波数多重で光伝送されている光を分波して
それぞれの波長の光を光検出する機能を持ち、かつ、各
々の光検出器に適合する光波長を微調整することができ
る機能を持ち、モノリシックに一体化された波長分波光
検出器を提供する。 【構成】 スラブ導波上と基板裏面に電極を設け、スラ
ブ導波路に電圧を印加でき、かつスラブ導波路の一端面
に円弧状の垂直回折格子が形成してあり、かつスラブ導
波路の他端面に、複数個の受光側導波路を設け、かつこ
の受光側導波路の端部に光検出器が設けてあるか、ある
いはスラブ導波路の他端面に、直接複数個の光検出器を
設けてあり、かつ該回折格子の溝の方向が、前記スラブ
導波路の基板に垂直である。また、導波路と光検出器又
は光検出器相互が、エッチング溝もしくは絶縁層のバッ
ト接合により、電気的に分離してある。
それぞれの波長の光を光検出する機能を持ち、かつ、各
々の光検出器に適合する光波長を微調整することができ
る機能を持ち、モノリシックに一体化された波長分波光
検出器を提供する。 【構成】 スラブ導波上と基板裏面に電極を設け、スラ
ブ導波路に電圧を印加でき、かつスラブ導波路の一端面
に円弧状の垂直回折格子が形成してあり、かつスラブ導
波路の他端面に、複数個の受光側導波路を設け、かつこ
の受光側導波路の端部に光検出器が設けてあるか、ある
いはスラブ導波路の他端面に、直接複数個の光検出器を
設けてあり、かつ該回折格子の溝の方向が、前記スラブ
導波路の基板に垂直である。また、導波路と光検出器又
は光検出器相互が、エッチング溝もしくは絶縁層のバッ
ト接合により、電気的に分離してある。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、周波数分割多重光伝送
方式において、周波数多重で伝送されてくる光信号を分
波して光検出する機能をもった波長分波光検出器に関す
るものである。
方式において、周波数多重で伝送されてくる光信号を分
波して光検出する機能をもった波長分波光検出器に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、垂直回折格子と導波路が一体に形
成された光部品によって波長1.48〜1.56μmの
光を分光するものがあった。〔Appl.Phys.L
ett.58(1991)pp.1949〜1951〕
成された光部品によって波長1.48〜1.56μmの
光を分光するものがあった。〔Appl.Phys.L
ett.58(1991)pp.1949〜1951〕
【0003】図4は従来の波長分波器を表わす平面図で
あって、1はスラブ導波路部、2はリッジ導波路、3は
垂直回折格子、4は入力光(λ1 ,λ2 ……λn )、5
は出力光である。周波数多重された入力光は、リッジ導
波路1に入り、スラブ導波路部1で拡がり、垂直回折格
子3で分光され、それぞれ異なったリッジ導波路2に集
光する。垂直回折格子3はローランド円上にあり、リッ
ジ導波路2の入力部は1/2ローランド円上にあるか
ら、焦点ずれなしにそれぞれの波長の光は異なったリッ
ジ導波路2に集光する。
あって、1はスラブ導波路部、2はリッジ導波路、3は
垂直回折格子、4は入力光(λ1 ,λ2 ……λn )、5
は出力光である。周波数多重された入力光は、リッジ導
波路1に入り、スラブ導波路部1で拡がり、垂直回折格
子3で分光され、それぞれ異なったリッジ導波路2に集
光する。垂直回折格子3はローランド円上にあり、リッ
ジ導波路2の入力部は1/2ローランド円上にあるか
ら、焦点ずれなしにそれぞれの波長の光は異なったリッ
ジ導波路2に集光する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来例で
は、スラブ導波路部1の屈折率が固定であるので、分波
角度の微調機能がないという欠点、また光検出器も集積
されてないので、別の光検出器との光軸調整が必要にな
るという欠点があった。
は、スラブ導波路部1の屈折率が固定であるので、分波
角度の微調機能がないという欠点、また光検出器も集積
されてないので、別の光検出器との光軸調整が必要にな
るという欠点があった。
【0005】本発明の目的は、光検出器をモノリシック
に一体化していないという欠点と波長分波角度の微調が
できないという欠点を解決し、周波数多重で光伝送され
ている光を分波してそれぞれの波長の光を光検出する機
能を持ち、かつ、各々の光検出器に適合する光波長を微
調整することができる機能を持ち、モノリシックに一体
化された波長分波光検出器を提供することにある。
に一体化していないという欠点と波長分波角度の微調が
できないという欠点を解決し、周波数多重で光伝送され
ている光を分波してそれぞれの波長の光を光検出する機
能を持ち、かつ、各々の光検出器に適合する光波長を微
調整することができる機能を持ち、モノリシックに一体
化された波長分波光検出器を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による波長分波光検出器は、スラブ導波上と
基板裏面に電極を設け、スラブ導波路に電圧を印加で
き、かつスラブ導波路の一端面に円弧状の垂直回折格子
が形成してあり、かつスラブ導波路の他端面に、複数個
のリッジ導波路の如き導波路を設け、かつ該導波路の端
部に光検出器が設けてあり、あるいはスラブ導波路の他
端面に、直接複数個の光検出器を設けてあるが、かつ該
回折格子の溝の方向が、前記スラブ導波路の基板に垂直
であることを第1の特徴とし、導波路と光検出器あるい
は、光検出器相互がエッチング溝により、あるいは絶縁
層のバット接合により、電気的に分離してあることを第
2の特徴とする。
に、本発明による波長分波光検出器は、スラブ導波上と
基板裏面に電極を設け、スラブ導波路に電圧を印加で
き、かつスラブ導波路の一端面に円弧状の垂直回折格子
が形成してあり、かつスラブ導波路の他端面に、複数個
のリッジ導波路の如き導波路を設け、かつ該導波路の端
部に光検出器が設けてあり、あるいはスラブ導波路の他
端面に、直接複数個の光検出器を設けてあるが、かつ該
回折格子の溝の方向が、前記スラブ導波路の基板に垂直
であることを第1の特徴とし、導波路と光検出器あるい
は、光検出器相互がエッチング溝により、あるいは絶縁
層のバット接合により、電気的に分離してあることを第
2の特徴とする。
【0007】従来の技術とは、光検出器がモノリシック
に一体化されている点あるいは、スラブ導波路に逆バイ
アス電圧を印加して、電気光学効果によりスラブ導波路
の実効屈折率および光の分波角度を微調整することがで
きる点、すなわち各々の光検出器に適合する光の波長を
微調整することができる点が異なる。
に一体化されている点あるいは、スラブ導波路に逆バイ
アス電圧を印加して、電気光学効果によりスラブ導波路
の実効屈折率および光の分波角度を微調整することがで
きる点、すなわち各々の光検出器に適合する光の波長を
微調整することができる点が異なる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例を説明する斜視
図であって、11はn−InP基板、12は垂直回折格
子、13はスラブ導波路部、14はリッジ導波路、15
は光検出器、16は入力リッジ導波路、17はp−電
極、18はn−電極である。スラブ導波路部およびリッ
ジ導波路の層構造、および高反射膜は簡単のため省略し
てある。入力リッジ導波路16に入射した周波数多重さ
れた光λ1 ,λ2 ……λn は、スラブ導波路部13で横
に拡がり、ローランド円の円弧上にある垂直回折格子1
2で分波され、各々の波長に従い、リッジ導波路14に
集光し、光検出器15で電気信号に変換される。垂直回
折格子がローランド円上にあり、かつリッジ導波路の入
力端が1/2ローランド円上にあると、各々の波長の光
は焦点ずれを起こすことなく、分波集光され、リッジ導
波路14に入る。次に、スラブ導波路13に逆バイアス
を印加することにより、分波角を微調整するメカニズム
について述べる。
図であって、11はn−InP基板、12は垂直回折格
子、13はスラブ導波路部、14はリッジ導波路、15
は光検出器、16は入力リッジ導波路、17はp−電
極、18はn−電極である。スラブ導波路部およびリッ
ジ導波路の層構造、および高反射膜は簡単のため省略し
てある。入力リッジ導波路16に入射した周波数多重さ
れた光λ1 ,λ2 ……λn は、スラブ導波路部13で横
に拡がり、ローランド円の円弧上にある垂直回折格子1
2で分波され、各々の波長に従い、リッジ導波路14に
集光し、光検出器15で電気信号に変換される。垂直回
折格子がローランド円上にあり、かつリッジ導波路の入
力端が1/2ローランド円上にあると、各々の波長の光
は焦点ずれを起こすことなく、分波集光され、リッジ導
波路14に入る。次に、スラブ導波路13に逆バイアス
を印加することにより、分波角を微調整するメカニズム
について述べる。
【0009】電気光学効果による屈折率変化は次式で与
えられる。 ここで、Δnは屈折率変化、nは屈折率、Eは印加され
る電界、r41は電気光学係数でほぼ1.6×10-12 m
/V程度である。アンドープ層のトータル厚さを0.5
μm=5×10-7mとすると、50V印加した時にE=
108 V/mとなる。n≒3.3とすると、Δn≒2.
9×10-3となり、1.55μm帯では光検出器に適合
する光波長のシフトはΔλ≒14Å程度となる。また回
折格子の分解能は次式で与えられる。 Δλ=λ/(hNnett ) ………(2) ここでhは回折の次数、Nは回折格子の本数、nett は
実効屈折率、λは波長である。スラブ導波路部を充分長
くとると、回折格子の本数Nは大きくなり、充分周波数
分割多重方式に使用することができる。また回折格子の
形状を鋸状にすることおよび高反射膜を付加することに
より、回折効率を85〜95%程度にすることができ
る。
えられる。 ここで、Δnは屈折率変化、nは屈折率、Eは印加され
る電界、r41は電気光学係数でほぼ1.6×10-12 m
/V程度である。アンドープ層のトータル厚さを0.5
μm=5×10-7mとすると、50V印加した時にE=
108 V/mとなる。n≒3.3とすると、Δn≒2.
9×10-3となり、1.55μm帯では光検出器に適合
する光波長のシフトはΔλ≒14Å程度となる。また回
折格子の分解能は次式で与えられる。 Δλ=λ/(hNnett ) ………(2) ここでhは回折の次数、Nは回折格子の本数、nett は
実効屈折率、λは波長である。スラブ導波路部を充分長
くとると、回折格子の本数Nは大きくなり、充分周波数
分割多重方式に使用することができる。また回折格子の
形状を鋸状にすることおよび高反射膜を付加することに
より、回折効率を85〜95%程度にすることができ
る。
【0010】図2は第1の実施例の波長分波検出器の光
検出器とリッジ導波路との結合部を表わす断面図であっ
て、21はn−InP基板、22はn−InP層、23
はアンドープのInGaAsP層(λg=1.3μ
m)、24はアンドープInP層、25はp−InP
層、26はp−InGaAsP層、27はn電極、28
はp電極、29はn−InP層、30はn−InGaA
s層、31はアンドープInGaAs層、32はp−I
nP層、33はp−InGaAsP層、34は無反射
膜、35はエッチング溝、36はリッジ導波路部、37
は光検出器部である。このような構造になっているか
ら、逆バイアスを印加するスラブ導波路部13と光検出
器は電気的に分離されている。
検出器とリッジ導波路との結合部を表わす断面図であっ
て、21はn−InP基板、22はn−InP層、23
はアンドープのInGaAsP層(λg=1.3μ
m)、24はアンドープInP層、25はp−InP
層、26はp−InGaAsP層、27はn電極、28
はp電極、29はn−InP層、30はn−InGaA
s層、31はアンドープInGaAs層、32はp−I
nP層、33はp−InGaAsP層、34は無反射
膜、35はエッチング溝、36はリッジ導波路部、37
は光検出器部である。このような構造になっているか
ら、逆バイアスを印加するスラブ導波路部13と光検出
器は電気的に分離されている。
【0011】図3は第2の実施例の波長分光光検出器の
光検出器とリッジ導波路の結合部を説明する断面図であ
る。41はn−InP層、42はn−InP層、43は
アンドープInGaAsP層(λg=1.3μm)、4
4はアンドープInP層、45はp−InP層、46は
p−InGaAsP層、47はn−InP層、48はn
−InGaAs層、49はアンドープInGaAs層、
50はp−InP層、51はp−InGaAsP層、5
2は絶縁性Si−InP層、53は絶縁性Si−InG
aAsP層(λg=1.3μm)、54は絶縁性Si−
InP、57はリッジ導波路部、58は光検出器部、5
9は絶縁層部である。絶縁層部は、バット接合により形
成している。このような構造になっているから、逆バイ
アスを印加するスラブ導波路部と光検出器部は電気的に
分離されている。
光検出器とリッジ導波路の結合部を説明する断面図であ
る。41はn−InP層、42はn−InP層、43は
アンドープInGaAsP層(λg=1.3μm)、4
4はアンドープInP層、45はp−InP層、46は
p−InGaAsP層、47はn−InP層、48はn
−InGaAs層、49はアンドープInGaAs層、
50はp−InP層、51はp−InGaAsP層、5
2は絶縁性Si−InP層、53は絶縁性Si−InG
aAsP層(λg=1.3μm)、54は絶縁性Si−
InP、57はリッジ導波路部、58は光検出器部、5
9は絶縁層部である。絶縁層部は、バット接合により形
成している。このような構造になっているから、逆バイ
アスを印加するスラブ導波路部と光検出器部は電気的に
分離されている。
【0012】また、光検出器とスラブ導波路部との電気
的分離にプロトン(H+ )注入を用いることもできる。
また、実施例はInGaAsP/InP系結晶について
述べたが、AlGaAs/GaAs系結晶で製作しても
良い。またスラブ導波路のコア層に例えばアンドープI
nGaAs/InAlAsの超格子層を使用しても良
い。このような超格子層を用いた場合には、電気光学係
数を高くすることができる。この結果から明らかなよう
に、従来の技術に比べ、光検出器がモノリシックに集積
化されている点および分波角度、すなわち各々の光検出
器に適合する光波長を微調整することができる点の改善
があった。
的分離にプロトン(H+ )注入を用いることもできる。
また、実施例はInGaAsP/InP系結晶について
述べたが、AlGaAs/GaAs系結晶で製作しても
良い。またスラブ導波路のコア層に例えばアンドープI
nGaAs/InAlAsの超格子層を使用しても良
い。このような超格子層を用いた場合には、電気光学係
数を高くすることができる。この結果から明らかなよう
に、従来の技術に比べ、光検出器がモノリシックに集積
化されている点および分波角度、すなわち各々の光検出
器に適合する光波長を微調整することができる点の改善
があった。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、スラ
ブ導波路上と基板裏面に電極が設けてあり、かつスラブ
導波路の一端にローランド円の円弧状の垂直回折効果が
設けてあり、かつ、スラブ導波路の他端面に、複数個の
リッジ導波路等の導波路が設けてあり、かつ該同波路の
端部に光検出器が設けてあるか、あるいは、直接複数個
の光検出器が設けてあり、かつ導波路と光検出器あるい
は光検出器相互が電気的に分離してあるから、周波数分
割多重で光伝送されてきた光を、分波して光検出するこ
とができる利点と、スラブ導波路に逆バイアスを印加す
ることにより、電気光学効果により、実効屈折率,波長
分波角、すなわち各々の光検出器に適合する波長を微調
整することができる利点がある。
ブ導波路上と基板裏面に電極が設けてあり、かつスラブ
導波路の一端にローランド円の円弧状の垂直回折効果が
設けてあり、かつ、スラブ導波路の他端面に、複数個の
リッジ導波路等の導波路が設けてあり、かつ該同波路の
端部に光検出器が設けてあるか、あるいは、直接複数個
の光検出器が設けてあり、かつ導波路と光検出器あるい
は光検出器相互が電気的に分離してあるから、周波数分
割多重で光伝送されてきた光を、分波して光検出するこ
とができる利点と、スラブ導波路に逆バイアスを印加す
ることにより、電気光学効果により、実効屈折率,波長
分波角、すなわち各々の光検出器に適合する波長を微調
整することができる利点がある。
【図1】本発明の第1の実施例の波長分波光検出器の斜
視図である。
視図である。
【図2】本発明の第1の実施例の波長分波光検出器の光
検出器とリッジ導波路の結合部の断面図である。
検出器とリッジ導波路の結合部の断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例の波長分波光検出器の光
検出器とリッジ導波路の結合部の断面図である。
検出器とリッジ導波路の結合部の断面図である。
【図4】従来の波長分波器の平面図である。
1 スラブ導波路部 2 リッジ導波路部 3 垂直回折格子 4 入力光(λ1 ,λ2 ……λn ) 5 出力光 11 n−InP基板 12 垂直回折格子 13 スラブ導波路部 14 リッジ導波路(受光側導波路) 15 光検出器 16 入力リッジ導波路 17 p電極 18 n電極 21 n−InP基板 22 n−InP 23 u−InGaAsP(λg=1.3μm) 24 u−InP 25 p−InP 26 p−InGaAsP 27 n電極 28 p電極 29 n−InP 30 n−InGaAs 31 u−InGaAs 32 p−InP 33 p−InGaAsP 34 無反射膜 35 エッチング溝 36 リッジ導波路(受光側導波路) 37 光検出器部 41 n−InP基板 42 n−InP 43 u−InGaAsP(λg=1.3μm) 44 u−InP 45 p−InP 46 p−InGaAsP 47 n−InP 48 n−InGaAs 49 u−InGaAs 50 p−InP 51 p−InGaAsP 52 Si−InP 53 Si−InGaAsP(λg=1.3μm) 54 Si−InP 55 n電極 56 p電極 57 リッジ導波路部(受光側導波路) 58 光検出部 59 絶縁層部
Claims (5)
- 【請求項1】 スラブ導波路上と基板裏面に電極を備
え、該スラブ導波路の一端面に円弧状の垂直回折格子が
形成され、かつ該スラブ導波路の他端面に複数個の受光
側導波路を備えるとともに該受光側導波路の端部に光検
出器が設けられるか又は前記スラブ導波路の他端面に直
接複数個の光検出器が設けられ、さらに前記回折格子の
溝の方向が前記スラブ導波路の基板に垂直であり、前記
導波路と光検出器又は複数の光検出器相互がエッチング
溝もしくは絶縁層のバット接合により電気的に分離して
あり、前記円弧状の垂直回折効果がローランド円上にあ
り、かつ、前記受光側導波路あるいは前記光検出器の入
射部が1/2ローランド円上にあるように構成され波長
分波光検出器。 - 【請求項2】 回折効率を高めるために前記垂直回折格
子の形状を鋸状にして、入射光と回折光とが該回折格子
の溝の面に対して略正反射の関係になるように形成され
ていることを特徴とする請求項1に記載の波長分波光検
出器。 - 【請求項3】 回折効率を高めるために前記垂直回折格
子の端面に絶縁膜と金属膜とからなる高反射膜が形成さ
れていることを特徴とする請求項1又は2に記載の波長
分波光検出器。 - 【請求項4】 前記スラブ導波路がn型InP基板,n
型InPクラッド層,アンドープInGaAsPコア
層,アンドープInP層,p型InP層,p型InGa
AsP層からなり、逆バイアス電圧が印加できるように
構成されていることを特徴とする請求項1,2,3のい
ずれかに記載の波長分波光検出器。 - 【請求項5】 前記スラブ導波路がn型InP基板,n
型InPクラッド層,アンドープInGaAs/InA
lAs超格子コア層、アンドープInP層,p型InP
層,p型InGaAsP層からなり、逆バイアス電圧が
印加できるように構成されていることを特徴とする請求
項1,2,3のいずれかに記載の波長分波光検出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3285502A JP2986029B2 (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | 波長分波光検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3285502A JP2986029B2 (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | 波長分波光検出器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05100255A true JPH05100255A (ja) | 1993-04-23 |
JP2986029B2 JP2986029B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=17692362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3285502A Expired - Fee Related JP2986029B2 (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | 波長分波光検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2986029B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0672924A1 (en) * | 1994-03-16 | 1995-09-20 | Fujitsu Limited | Optical switching device |
JP2004354176A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出器及びそれを用いた分光器 |
JP2006043120A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 生体センサ及び測定方法 |
CN110186563A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-30 | 浙江溯源光科技有限公司 | 基于柱面光栅的分光波导模块和集成光谱仪及制作方法 |
-
1991
- 1991-10-07 JP JP3285502A patent/JP2986029B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0672924A1 (en) * | 1994-03-16 | 1995-09-20 | Fujitsu Limited | Optical switching device |
JP2004354176A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出器及びそれを用いた分光器 |
JP2006043120A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 生体センサ及び測定方法 |
CN110186563A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-30 | 浙江溯源光科技有限公司 | 基于柱面光栅的分光波导模块和集成光谱仪及制作方法 |
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