JPH05181074A - 光スイッチ - Google Patents

光スイッチ

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JPH05181074A
JPH05181074A JP34747191A JP34747191A JPH05181074A JP H05181074 A JPH05181074 A JP H05181074A JP 34747191 A JP34747191 A JP 34747191A JP 34747191 A JP34747191 A JP 34747191A JP H05181074 A JPH05181074 A JP H05181074A
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JP
Japan
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optical
switch element
fixed
switch
optical fiber
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Application number
JP34747191A
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English (en)
Inventor
Yukihiro Yokomachi
之裕 横町
Hideki Mizuno
秀樹 水野
Tomohiko Ueda
知彦 上田
Toru Yamanishi
徹 山西
Shinji Nagasawa
真二 長沢
Hideo Kobayashi
英夫 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 屈折率整合剤の粘性を調整することで、光ス
イッチ素子の突合せ端面間での気泡の発生を防止する光
スイッチを提供することを目的する。 【構成】 一方の光ファイバ5の端部を固着した第1の
スイッチ素子2と、他方の光ファイバ5の端部を固着し
た第2のスイッチ素子3とを、その端面21,21で突
き合わせると共に、その端面21,21間に屈折率整合
剤Sを充填した状態で、任意の光ファイバ5同士が光結
合するように光結合位置を選択的に切替える光スイッチ
において、屈折率整合剤Sは、油性でありその粘性係数
が常温にて10ポイズ以下のものであることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信等に用
いられ、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子と
を、光ファイバの並び方向に相対的に移動させて、任意
の光ファイバ同士が光結合するように光結合位置を選択
的に切替える光スイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の光スイッチとして図8に
示すものが知られている。このものは、一方の光ファイ
バ51を固着した固定スイッチ素子52に対し、他方の
光ファイバ51を固着した移動スイッチ素子53を図中
の矢印方向に電磁ソレノイド等により移動させ、定常位
置と切替位置とに光路の切替えを行えるようになってい
る。固定スイッチ素子52の突合わせ端面と移動スイッ
チ素子53突合わせ端面とは、それぞれ平面となってお
り、両端面は微小間隙を存して互いに平行に対面し、ま
た、固定スイッチ素子52の端面に固着されたアレイ状
の光ファイバ51の端面と、移動スイッチ素子53の端
面に固着されたアレイ状の光ファイバ51の端面とは、
微小間隙を存した対面状態となっている。固定、移動両
スイッチ素子52,53には、これらを光軸方向に貫通
する一対の位置決めピン54,54が取り付けられてお
り、この各位置決めピン54に対し、移動スイッチ素子
53はこれに形成した長溝55をガイドとして図中の矢
印方向に移動され、光路の切替えが行われるようになっ
ている。
【0003】そして、かかる場合一般に、このアレイ状
の両光ファイバ51,51の端面間にその光ファイバ5
1と略同一屈折率の屈折率整合剤(マッチングオイル)
を満たすべく、光スイッチ全体を屈折率整合剤S内に浸
漬して、両光ファイバ51,51端面間からの、光の結
合損失を低減するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来構造の
光スイッチを切替作動させると、屈折率整合剤Sの中を
移動スイッチ素子53が移動する際に、その移動によっ
て発生する乱流又は圧力変化によりキャビテーション又
はエアレーション現象が生じ、屈折率整合剤S自体が気
化する。または、屈折整合剤S中の溶存空気が析出する
ことにより、気泡が発生する。かかる場合、発生した気
泡が光ファイバ51の端面間に入り込むと、通信光を散
乱させてしまい通信が一時的に途絶えてしまう問題があ
った。具体的には、図9(a)の正常な通信光パワー
と、図9(b)の気泡の侵入による通信光パワーとを比
較して示すように、切替動作直後の通信光が異常な状態
が観察された。
【0005】ところで、対向する物体間に満した屈折率
整合剤(マッチングオイル)中での気泡の発生について
は、P:物体間の減圧力、μ:マッチングオイルの粘
性、V:物体の軸方向の移動速度、A:物体の対向面の
面積、d:対向面間隔とした場合に、 P μVA/d3 の関係式が成立することが知られている。そして、エア
レーションの場合Pがあるしきい値を越えたときに気泡
が発生する。これを光スイッチに当てはめてみると、固
定スイッチ素子に対して移動スイッチ素子は平行移動で
あり軸方向の移動速度は理論的には零である。しかし、
両スィッチ素子の突合せ端面は加工精度に限界があり実
際には完全に平行ではなく、したがって、軸方向にも微
小移動し移動速度Vは零とはならない。この前提に立つ
と、粘性μを小さくすること、面積Aを小さくする
こと、間隔dを大きくすること、が気泡を防止する上
で有効であることがわかる。面積Aは光ファイバの並び
により決定され単純に小さくすることはできない。間隔
dは光ファイバの挿入損失の問題がありむやみに大きく
できない。したがって、実際的には粘性μを小さくする
ことが有効であると思われる。
【0006】本発明は、上記理論式に着目し、屈折率整
合剤の粘性を調整することで、光スイッチ素子の突合せ
端面間での気泡の発生を防止する光スイッチを提供する
ことをその目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
すべく、一方の光ファイバアレイの端部を固着した第1
のスイッチ素子と、他方の光ファイバアレイの端部を固
着した第2のスイッチ素子とを、その端面で、両光ファ
イバアレイが対面するように突き合わせると共に、第
1、第2の両スイッチ素子の端面間に屈折率整合剤を充
填した状態で、第1のスイッチ素子と当該第2のスイッ
チ素子とを、光ファイバの並び方向に相対的に移動させ
て、任意の光ファイバ同士が光結合するように光結合位
置を選択的に切替える光スイッチにおいて、屈折率整合
剤は、油性でありその粘性係数が常温にて10ポイズ以
下のものであることを特徴とする。
【0008】この場合、第1、第2の両スイッチ素子の
端面の光ファイバアレイが固着されている固着領域間の
間隙幅は、一方、他方の両光ファイバアレイの端面間の
間隙幅を越えるように、第1のスイッチ素子の端面と第
2のスイッチ素子の端面との少なくとも一方の端面の固
着領域が窪入形成されていることが好ましい。
【0009】
【作用】第1又は第2のスイッチ素子のいづれか一方を
固定した状態で、他方のスイッチ素子を切替え移動させ
て、光路の切り替えが行われる。この場合、屈折率整合
剤の中を移動スイッチ素子が移動する際に発生する気泡
は、前述のように負圧(P:物体間の減圧力)が一定の
しきい値以上となったときに気泡核が成長して発生す
る。したがって、屈折率整合剤が油性であり、その粘性
係数が常温にて10ポイズ以下であれば、移動スイッチ
素子の移動によって生ずる負圧は気泡核を成長させるに
十分な値とはならず、気泡の発生は抑制される。
【0010】また、たとえ製品のバラツキ等により屈折
率整合剤中に気泡が発生しても、第1、第2の両スイッ
チ素子の固着領域間の間隙幅が、一方、他方の両光ファ
イバアレイの端面間の間隙幅を越えることとなるため、
発生した気泡が光ファイバの端面間に入り込みそうにな
っても、これよりも広い空間を持つ固着領域側に移動し
てしまい、光ファイバの端面間に入り込むことがない。
【0011】
【実施例】以下、図1乃至図3を参照して、この発明の
一実施例に係る通信用の光スイッチを添付図面に基づき
説明する。図1はこの第1の実施例に係る光スイッチの
光スイッチ素子を示す斜視図であり、図2はその要部の
拡大斜視図であり、図3(a)は光スイッチ素子の要部
の拡大平面図であり、図3(b)は光スイッチ素子の要
部の縦断側面図である。
【0012】図1に示すように、光スイッチを構成する
この光スイッチ素子1は、移動スイッチ素子2の両側に
固定スイッチ素子3,3を配設し、両固定スイッチ素子
3,3を台(図示せず)上に固定し、両スイッチ素子
2,3に貫通させた丸棒状の一対の位置決めピン4,4
で、移動スイッチ素子2を宙吊り状態にしておいて切替
操作を行うようになっている。この切替操作は、移動ス
イッチ素子2を固定スイッチ素子3に対して、定常位置
と1以上の切替位置とに相互に機械的に移動させ、その
都度両スイッチ素子2,3のそれぞれの光ファイバ5の
光軸を一致させる。移動スイッチ素子2と固定スイッチ
素子3との両突合わせ端面には、それぞれファイバアレ
イ6を構成する複数の光ファイバ5が固着されており、
両位置決めピン4,4を案内にしてこれら両スイッチ素
子2,3同士を突合わせることより、光ファイバ5同士
を同一光軸上に整列、かつ対面させて光接続がなされ
る。
【0013】移動スイッチ素子2は、チップ7と、位置
決めピン4を押さえるシートプレート8と、これらのケ
ーシングであると共に付勢手段でもあるクランパ9とを
備えている。チップ7の上面両側には、それぞれ光軸方
向に平行に延びる一対の位置決め溝10a,10bが形
成されている。この各一対の位置決め溝10a,10b
は、位置決めピン4と定常位置で係合する第1位置決め
溝10aと、切替位置で係合する第2位置決め溝10b
とで構成され、移動スイッチ素子2のスイッチ操作の際
に位置決めピン4が第1位置決め溝10aと第2位置決
め溝10bとの間でクリック的に相対移動できるように
なっている。各位置決め溝10a,10bは「V」字状
(全体では「W」字状)に形成されており、丸棒状の位
置決めピン4は、この各位置決め溝10a,10bに2
点で接触して、光路の切替え位置をクリック的に規制さ
れ、光軸合わせのための位置決めを正確なものとしてい
る。
【0014】シートプレート8は、両位置決めピン4,
4を均一に押さえるもので、シートプレート8と位置決
めピン4とは接着されることなく、単に当接状態となっ
ている。そして、この当接状態はクランパ9により維持
され、クランパ9はステンレスで構成され、このシート
プレート8を介して位置決めピン4を位置決め溝10
a,10bに相対的に付勢している。この付勢により、
各位置決めピン4は各位置決め溝10a,10bに2点
で接触し、位置合せを確実なものとしている。
【0015】一方、移動チップ7の上面中央には、光軸
方向中央に横並びに所定数のファイバ固定溝11が形成
されており、これに被覆が除去された所定数の光ファイ
バ5が係合されている。この所定数の光ファイバ5はそ
の端部において押え片12との間に充填した接着剤13
により接着固定され(図3(b)参照)、各光ファイバ
5の端面を横並びに整列させた光ファイバアレイ6を構
成している。そして、光スイッチ全体は、後に詳述する
屈折率整合剤S内に浸漬され、通信光の挿入損失および
反射の低減が図られている。
【0016】以上の一般的な構成に加え、本実施例は図
2および図3に示すように、光ファイバ5の端面22回
りに特異な構成を備えている。すなわち、固定、移動両
スイッチ素子2,3の端面21,21の内、光ファイバ
が固着された固着領域21a,21aが窪入形成されて
おり、突き合わされたこの両領域21a,21a間の間
隙幅が、突き合わされた両光ファイバの端面22,22
間の間隙幅を越える幅となっている。したがって、固着
領域21aでは、光ファイバ5がスイッチ素子2,3の
端面から幾分突出したものとなっており、これらは屈折
率整合剤Sに浸漬されている。この場合、図4に示すよ
うに、移動スイッチ素子2,3の切替操作により屈折率
整合剤S内に気泡Bが発生することがあっても、気泡B
は表面張力の影響で広いスペース側へ移動する。したが
って、同図の矢印で示すように両光ファイバ5,5の端
面22,22間の間隙に侵入しようとした場合、この間
隙よりスペースの広い固着領域21a,21aの領域間
側に逃げ、光ファイバ5の周囲を回り込むようにして上
昇する。なお、この場合、第1、第2の両スイッチ素子
2,3の固着領域21a,21a間の間隙幅が、5μm
以上となるように、固着領域21a,21aが窪入形成
されていることが有用である。
【0017】なお、図1に示すように、紙面手前の固定
スイッチ素子3と移動スイッチ素子2とは離れた状態と
なっており、また、紙面先方の固定スイッチ素子3と移
動スイッチ素子2とは接触した状態となっているが、両
固定スイッチ素子3,3と移動スイッチ素子2の配置関
係は、実際には対面する各光ファイバ5,5の端面2
2,22同士が接触して互いに傷付くことがなく、かつ
接続損失が少ない範囲の微小な間隙を存して対向してい
る(図3および図4についても同じ)。そして、本実施
例では、移動スイッチ素子2の前後方向両側に固定スイ
ッチ素子3,3を配設することで、移動、固定両チップ
2,3間の光軸方向の位置決めも行っている。また、固
定スイッチ素子3は、移動スイッチ素子2と全く同一の
構成となっている。但し、位置決めピン4と位置決め溝
10a,10bおよびシートプレート8とは接着され、
位置決めピン4が固定スイッチ素子3に固定されてい
る。また、固定スイッチ素子3のクランパ9等は、単な
るケーシングとして機能するのみである。
【0018】次に、図5に基づいてこの光スイッチ素子
1の光路の切替え動作を説明する。図5(a)は、移動
スイッチ素子2が定常位置にある定常状態を示す。シー
トプレート8と第1位置決め溝10aとの間には、位置
決めピン4が挟み込まれており、クランパ9により各位
置決めピン4が各第1位置決め溝10aに係合し位置決
めされている。このとき固定スイッチ素子3の所定の光
ファイバ5と移動スイッチ素子2の所定の光ファイバ5
とが微小間隙を介して対面し、光接続がなされている。
【0019】図5(b)は、移動スイッチ素子2が定常
位置から切替位置に移行する途中の中立状態を示す。定
常位置にある移動スイッチ素子2に移動装置(図示せ
ず)により力が加えられると、移動スイッチ素子2が移
動され、位置決めピン4によりシートプレート8とチッ
プ7との隙間がクランパ9の付勢力に抗して押し広げら
れ、位置決めピン4が第1位置決め溝10aから第2位
置決め溝10bに落とし込まれる。
【0020】図5(c)は、移動スイッチ素子2が切替
位置にある切替状態を示す。この場合も、クランパ9に
より各位置決めピン4が各第2位置決め溝10bに係合
し位置決めがなされている。このとき固定スイッチ素子
3の所定の光ファイバ5と、切替えるべき移動スイッチ
素子2の所定の光ファイバ5とが微小間隙を介して対面
し、光路の切替えが完了している状態にある。また、こ
の操作を逆の手順で行えば切替位置から定常位置へのス
イッチの切替えが行われる。
【0021】以上の実施例において、光スイッチ全体が
屈折率整合剤S内に浸漬されており、両光ファイバ5,
5の端面間には、光ファイバ5と略同一の屈折率を有す
る屈折率整合剤Sが満されている。屈折率整合剤Sは、
光ファイバ5に対応させて屈折率1.46のシリコンオ
イルが用いられ、その粘性係数は常温にて10ポイズ以
下が好ましい。
【0022】図6は、シリコンオイルの粘性係数とシリ
コンオイル中の気泡の発生の有無を常温にて測定した実
験結果である。後述する条件下で行われたこの実験で
は、粘性係数が8ポイズ、9ポイズ、10ポイズで気泡
の発生は確認できなかった。しかし、11ポイズ、12
ポイズでは気泡が発生しており、明らかに粘性係数が1
0ポイズ以下のシリコンオイルを用いることが気泡防止
には有効であることがわかる。
【0023】以下に実験条件を示す。本実施例では、チ
ップ7をシリコン製とし、位置決めピン4は直径0.5
mmのジルコニア製の丸棒とした。ファイバ固定溝12
と両位置決め溝10a,10bとは、V溝研削加工盤に
より制作される。そして、光ファイバ5を0.25mm
ピッチで6本並べるべくファイバ固定溝12は、0.2
5mmピッチで6列形成し、溝角度は60度とした。第
1位置決め溝10aと第2位置決め溝10bは0.5m
mピッチとし、溝角度は110度とした。また、両位置
決め溝10a,10b間の位置決めピン4の乗り越え高
さは0.1mmとした。さらに、固着領域21a,21
a間の間隙幅が10μm以上となるように、各光ファイ
バ5の突出長さを0.1mmとした。
【0024】一方で、上記条件で試作した光スイッチに
基づいて、10000回の連続切替えにおける通信光パ
ワーの波形および挿入損失の変動について評価した。な
お、この場合、光ファイバ5はシングルモードファイバ
のコア径が10μmのものを使用した。そして、10個
の光スイッチについて評価したところ、いずれも図9
(a)に示すような波形となり、図9(b)に示すよう
な異常な波形は現れなかった。また、挿入損失の変動も
図7に示すように、移動スイッチ素子2の#2の光ファ
イバ5も固定スイッチ素子3の#1の光ファイバ5も、
共に挿入損失が、ほぼ0.1dB以内の変動幅となって
おり、気泡の影響のない良好な結果を得ることができ
た。
【0025】以上のように本実施例によれば、常温にて
10ポイズ以下の屈折率整合剤S(シリコンオイル)を
用いているので、屈折率整合剤Sの気泡の発生が防止さ
れ通信光に散乱等の影響を及ぼすことがない。
【0026】なお、本実施例では、移動スイッチ素子2
および固定スイッチ素子3ともにその突合わせ端面が窪
入形成された固着領域21aを持つ構造となっている
が、これは、あくまでも製品のバラツキや何らかのアク
シデントにより10ポイズ以下の屈折率整合剤Sでも気
泡が発生してしまった場合に、その気泡をファイバ5の
端面22間に侵入させないようにするためのものであ
り、基本的にはこのような構造とする必要はない。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、屈折率整
合剤を油性であって常温にて10ポイズ以下のものとし
ているので、屈折率整合剤中の気泡の発生が防止され、
安定した光路の切替えが可能になる。
【0028】この場合、第1のスイッチ素子の端面と第
2のスイッチ素子との少なくとも一方の端面の内、光フ
ァイバアレイが固着された固着領域が、第1、第2の両
スイッチ素子の固着領域間の間隙幅が、一方、他方の両
光ファイバアレイの端面間の間隙幅を越えるように窪入
形成されていれば、たとえ何らの他の要因で気泡が発生
してしまっても、他方の両光ファイバアレイの端面間へ
の気泡の侵入が防止され、より一層安定した光路の切替
えが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の光スイッチを示す斜視図
である。
【図2】光スイッチ素子の要部の拡大斜視図である。
【図3】両光スイッチ素子の突合わせ部分の構造を現し
た説明図である。
【図4】両光ファイバの突合わせ部分の状態を現した拡
大斜視図である。
【図5】この光スイッチの作動を現した正面図である。
【図6】シリコンオイルの粘性係数と気泡の発生の有無
を表した説明図である。
【図7】挿入損失の実験結果の説明図である。
【図8】従来の光スイッチの斜視図である。
【図9】課題を説明するための実験結果を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…光スイッチ素子、2…移動スイッチ素子、3…固定
スイッチ素子、5…光ファイバ、6…ファイバアレイ、
7…チップ、21…端面、21a…固着領域、22…端
面、S…屈折率整合剤、B…気泡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 知彦 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 山西 徹 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 長沢 真二 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 小林 英夫 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の光ファイバアレイの端部を固着し
    た第1のスイッチ素子と、他方の光ファイバアレイの端
    部を固着した第2のスイッチ素子とを、その端面で、両
    光ファイバアレイが対面するように突き合わせると共
    に、当該第1、第2の両スイッチ素子の端面間に屈折率
    整合剤を充填した状態で、当該第1のスイッチ素子と当
    該第2のスイッチ素子とを、光ファイバの並び方向に相
    対的に移動させて、任意の光ファイバ同士が光結合する
    ように光結合位置を選択的に切替える光スイッチにおい
    て、 前記屈折率整合剤は、油性でありその粘性係数が常温に
    て10ポイズ以下のものであることを特徴とする光スイ
    ッチ。
  2. 【請求項2】 前記第1、第2の両スイッチ素子の端面
    の光ファイバアレイが固着されている固着領域間の間隙
    幅は、前記一方、他方の両光ファイバアレイの端面間の
    間隙幅を越えるように、前記第1のスイッチ素子の端面
    と前記第2のスイッチ素子の端面との少なくとも一方の
    端面の固着領域が窪入形成されていることを特徴とする
    請求項1に記載の光スイッチ。
JP34747191A 1991-12-27 1991-12-27 光スイッチ Pending JPH05181074A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6565265B2 (en) 2000-03-23 2003-05-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical connector and method of assembling optical connector

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