JPS5866495A - 光時間変換器 - Google Patents

光時間変換器

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JPS5866495A
JPS5866495A JP56165345A JP16534581A JPS5866495A JP S5866495 A JPS5866495 A JP S5866495A JP 56165345 A JP56165345 A JP 56165345A JP 16534581 A JP16534581 A JP 16534581A JP S5866495 A JPS5866495 A JP S5866495A
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JP
Japan
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optical
switch
time
signal
optical fiber
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Pending
Application number
JP56165345A
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English (en)
Inventor
Mitsukazu Kondo
充和 近藤
Fujio Saito
斉藤 冨士郎
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q11/00Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は検数の時系列光信号の順序を電気的化制御して
切換えることが可能な光時間変換器に調する。
光フアイバ過信システムは高速、大容量という特許を利
用して様々な分野で使われているo’!’i定地域内の
多数の端3I!岡の情報伝送の場合にはループ状やスタ
ー状勢の様々な形状の光償号網が使われる・このような
光通信網では、ある端末間の情報交樅を行なう場合、そ
の情報は他のいくつかの端末を経由して送4I!される
ことが多い。
各端末ては普通必要な情報のみが選択的に受信専れるが
、他の情報も同時に通過するので情報の**保持は離し
い。機密を要する情報の交換の場合には何らかの秘話手
段が必要となる。
また、前記の光通信網では、端末数が増加した場合情報
量が増大するので情報の伝送効率を増すξとが必要とな
る・通常、光伝送路では各情報量に何の信号もない空時
間が発生するか、そのような不要な空時間を圧縮して除
くことが望まれる〇また、通常各端末はデータ転送速度
や経済性の点から中央制御装置からの距離に従って順次
接続専れているのて送信データの配列は決まってしまう
。しかし、中央制御装置では他の端末のデータ内容によ
つて、ある端末データの処理方法が異なる場合などのよ
うにデータの最適な時間配列が送られてくる順序とは異
なる場合がある。このと会データの時間的配列を切換え
る必要が生ずる。
上述の秘話手段や情報の圧縮時系列光データの交換等の
処理は従来の電気通信の場合と同様に光信号を充電変換
した後メモリ作用を有した電気囲路等を用いて処理する
ことが考えられるが複雑な電気回路を要するこ七や、他
の端末に光のt重その情報を転送する場合のことを考え
ると光信号の状態で直接上述の処理ができた方が望まし
い・本発明の目的は簡単な構造を有し、時系列光信号の
順序を電気的に制御して任意に切換えることや光信号間
の間隔を圧縮することが可能な光時間変換器を提供する
ことにある・ 本発明の光時間変換器は、2つの入射端と鵞つの出射端
を有し、該入射端及び出射端の間の光路を電気的に制御
して切換えることが可能な21t2の光スィッチの任意
の1つの入射端と任意の1つの出射層を光ファイバによ
り接続した構成とlなって禽り時系列光信号の順序を電
気的に制御して任意に切換えることが可能で、かつ光信
号間の間隔を圧縮することが可能である。ざらに本発明
のもう1つの光時間変換器は、上記光時間変換器を光の
透過方向に複数個接続した構成となっており犬違償装置
の送信側において送信すべき時系列光信号をこの光時間
変換器に通過せしめ、前記光時間変換器にそれぞれ電気
信号を印加して前記時系列光信量の時閏駆序を並び換え
て送信し、受信側に書いてやはり複数の光時間変換器を
用いて受信専れた時系列光信号の順序を並び換えて元の
時系列光信号を復元する秘密保持が可能な光通信方式%
式% 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する〇菖Ill
は本発明による光時間変換器の一例である0 llI園に詔いて、1は電気的に制御可能な2×2の光
スイッチであり、2は光スィッチ1に接続された電気−
路である0光スイツチlには入射fillとu1出射端
口と14があり入射端稔と出射端14は光ファイバ3に
よって接続されている0本実施例において光スィッチ1
は電気回路2によって電気信号を印加しないときは入射
端!1、nはそれぞれ実線15%16の光路をきり出射
端u114にそれぞれ接続される。しかし光スィッチ1
に信号を印加したときには入射端11.12はそれぞれ
破1117.1Bの光路により出射端14.13にそれ
ぞれgasれる0本実施例ICおいて、入射端11への
入射光は電圧を印加したときには出射端14に結合され
、光ファイバ3に入射して入射端12に入射する0ここ
で、入射端11に第2図(ωに示すような光信号BAが
入射したとき、光スイVチ1に信号Bが通過する間だけ
電気信号を印加したときには信号Bは光ファイバ3に入
射する0その後電気信号を除くと信号ムは光路15を通
うて出射端13に結合する0そζで光ファイバ3の長さ
を丁度光の通過時間が信号ムとBの長さを合せた時間に
等しくして1き、電気信号人が光スイッチ通逼後再び電
気信号を印加すると第2図(b)に示すような光信号ム
Bが得られる0 また、II 2 WA(c)に示すように空時間のある
光信号ムBが入射suE入射したとき光信号ムが通過す
る時間だけ電気信号を印加し、光ファイバ3の長さを光
の通過時間が空時間に等しくなるように遥ルで禽(七出
射jl13に得られる光信号は第1図−に示すように光
信奇人とBの間の空時間は圧縮専れる・ξのとき例えば
空時間を5μ(5)とすれば光ファイバ1として長き1
にの石英ファイバを使用すればよい。2×2の光スィッ
チ1としては電気的に制御可能であればta石を用いた
光スィッチやファラデー効果を用いた磁気光学光スイッ
チ等が使えるが高速の光信号を扱うときには電気光学効
果や音響光学効果を用いた光スィッチが適している・そ
の−例としてはニオブ酸リチウム結晶上にTl拡散によ
り形成した光導波路を用いた方角性結合形の電気光学光
スイッチがあるOgsamは本発明のもう1つの光時間
変換器の例を示すllIである0第3図において電気的
に制御可@tg2X20光スイッチ21.31.41カ
光透過方向に順次接続されている0即ち、光スィッチ2
1の出射端部と光スィッチ31の入射jIll134が
、光スイッチ社の出射端菖と光スィッチ41の入射両射
がそれぞれ接続されている。
また光スィッチ21.31.41にはそれぞれ電気回路
n1羽、Cが接続され、光スィッチ4の入射111I2
5と出射端Hの間は元ファイバ幻により、光スイッチ狙
の入射端あと出射端37の関は光ファイバ33により、
光スィッチ41の入射端砺と出射端47の閏は光ファイ
バ葛によりそれぞれwagれている・この構成では入射
光は光スイvf21の入射端一に入射する・先ず、第3
図の装置を光送信装置として用いる場合を説明する。
入射光は第4図(−に示すようなムBCDの時系列光信
号で成立っている・人BCDの各光信号の長さは全て1
JIIIeとする。 21% at、 41の各党スイ
ッチの動作は第1図の場合と同様に光スィッチに電気信
号を印加したときだけ入射光は破縁に示ルたような光路
をとり光ファイバ囚1羽、Cにそれぞれ結合される@ 本実施例KJlFいて、先ず、光スィッチ21は光信嗜
ムが通過する閏と光信号BCDが通過後電気信号が印加
され、光ファイバnの長さは光波の通過時間が光信号ム
BCDの長さに郷しく 12るように即ち4#鱈になる
ように選ばれている。そこで光スイッチガの出射端26
即ち、光スィッチ31の入射端Uにおいては#!4図も
)に示すような光信号BO2人が得られる。次に光スィ
ッチ31では光信号Cが通過する時間と光信号DAが通
過後電気信号が印加春れる・ 光ファイバおの長さを光波の通過時間が3μ式になるよ
うに選んであるので光スィッチ31の出射端では第4図
(c)に示すように光信号BΔDACが得られる0ここ
でΔは空時間を示す。
最後に光スィッチ41に光信号B△が通過する時間だけ
電気信号を印加し、光ファイバ心の長さを光通過時間が
1μ鱈になるように選ぶと光スイッチ社の出射1146
即ち本光送信装置の出射端では第4図(ロ)に示す光信
号BDACが得られる。この光信号BDACは光ファイ
バ等の光伝送体によって受信側に送信される◎ 次に第3図の装置を光受信装置として用いる場合を説明
する◎光スイッチ4の入射端には送信装置によって伝送
ξれた光信号BDACが入射する〇そして光スィッチ4
は先ず光信号BDが通過する時間に電気信号が印加され
る・光ファイバnの長を光通過時間が1μ察になるよう
に選ばれている〇そして光信号Cが通過後電気信号を再
び印加することにより第4図(f)に示すような光信号
BACI)が得られる0な詔このと舎光414#Dは光
ファイバnを3回通過する。次に光スイッチ社は光信号
CDが通過しDが再び出射端箕に結合する関だけ電気信
号が印加される。光ファイバおの長さは光通過時間が1
jsecになるように選ばれているのて第4図ωのよう
な光信号BAΔCDが得ら、れる@最後に光スィッチ4
1には光信号Bが通過する時間と光信号Δが通過する時
間だけ電気信号を印加し1光フアイバ心の長さを光透過
時間が2声鱈となるように選んであるので光スイッチ社
の出射端部には第4図(h)に示すように光信号ムBC
Dが得られる・即ち、送信装置に入射する前の光信号が
復元される・ 上達の如く本発明の光時間変換器においてはあらかしめ
送償儒と受信側で光信号の時間配列を取り決めて肴(こ
とによりデータ等を他者には判別て命ないような時系列
光信号として、光伝送路を伝送専せることがで舎る◎ま
た時系列光信号の配列順序は電気信号の印加のやり方に
よって任意にプログラムすることが’t”きるという特
長がある。
第5図(ωは本発明による光時間変換器の一実施例を示
す千wllであり第5図缶)、(c)は光信号の時間配
列を示す〇 第sm#c怠いて、L i N bO曾結晶基板51上
に互いに近接して設置専れた光導波路52及び幻により
構成専れた長ざ数置の光方向性結合器が形成され、光導
波路団の両端が長さ数m〜数−の光ファイバ馴の両端5
及び箕とそれぞれ端面同志接続されている@光導波路♀
及び詔の上には光吸収を防ぐためのパ!7ツ層810s
属がコーティングされ、その上にそれぞれ電極釘及び詔
が設置され、電極58が接地されている0また、先導波
路社の両端には光ファイバ59及びφがそれぞれ配置さ
れている0但し、ここでLINbOs結晶基板社はX板
であり、光ファイバー、(至)、ωは全て単一モードフ
ァイバか又は導波光の偏波面を保存するファイバである
0また、先導波路詔及び8により構成された光方向性結
合器の長さは、TM波に対して完全結合長の2倍となる
ように選ばれている。即ち、光導液路乾に入射した光は
一旦エネルギーが先導波路郭に移り、ざらに光導波結社
の出射端では再び全エネルギーが光導波路52に一移る
ように形成されている0 上記条件は、例えば光導波路認及び団をT1拡散法で形
成するときはT1膜厚や拡散条件、光導波路幅や間隔等
を調整することにより達成することができる〇 第5図(1)に詔いて、光ファイバ(至)にはLINb
O*結晶基板51の表面に対し垂直な偏光成分を有する
光波61が伝搬して光導波路52に入射する。但し、光
波61は第5図6)に示すように光信号Bとムが時こζ
で、電極釘に電圧を印加しないときは光波社はそのまま
の状態で光ファイバωに結合し、出射光乾となる。電極
釘に電圧を印加した場合1電気党学効果によって光導波
結社及び閏の屈折率が変化するのて電圧の調整化より光
導波路520光波を先導波路犯の出射端て全でエネルギ
ーが光導波路!53に移るようにすることができる0、
そこて、光波似の中で光信号Bが光導波路52を通過し
て光ファイバωへ入射した後、電極57に電圧を印加す
ることにより光信号ムは光ファイバ54に入射する。こ
ζて光方向性結合器の長さを6mとするとそれを光波が
通過するのに要する時間は約40rJseであるので光
信号AとBが例えば数fisljC穆度の間隔に接近は
いてもそれらを分離するのは容易である。
光ファイバ父の長さを例えば200m とすれば光信奇
人は約1μ獣後に再び光導波路認に入射し、その時電l
@57に電圧が印加されていれば光導波結社へ結合して
光ファイバωに入射する。その結果出射光62JC詔い
ては光信号BとAの間には1μ就の間隔が生ずる。ここ
で電@釘に電圧を一2印加して光信奇人を光ファイバ5
4に入射した稜電圧Oとし5μ式後に再び電圧を印加す
れば光信号ムは光ファイバ9を5局するので光信号Bと
Aとの閾にはSjI就の間隔が生ずる◎上記の如く、本
実施例の光時間変換器においては光ファイバ斜の長さを
必要な遅延時間に応じて選ぶことにより光信号Bとムを
任意の時間間隔で分離することが可能てあり、さらに、
電極57への電圧の印加時期を選ぶことにより光ファイ
バ詞の1回の通過により得られる遅延時間の整数倍の時
間だけ光信号Bとムを離すことができる。ここで光フア
イバ図の伝搬損失を0.5 dB/11 s光ファイバ
(と先導波路団との接続損失をQ、5 dBとし、許容
損失を3dBとすれば光ファイバ8の長さは4−まで長
くでき光信奇人とBを約20111(5)離すことがで
きる0本実施例の光時間変換器では、さらに、光信号A
とBIDI@序を入換え、第5図cc)のような出射光
を得ることができる0このときは1光信号Bが方向性結
合器に入射する直前に電ms7に電圧を印加して光信9
Bを光ファイバ8へ入射する。そして光信号B、6!通
過後電圧を0とし、光信奇人が光ファイバへ入射後再び
電圧を印加する0但し、光ファ゛イバ馴の長さはそこを
光が通過する時間が光信奇人の長さと等しくなるように
選ばれている。
本実施例において、光ファイバーの一方の端面郭と出射
偏光ファイバωの位置を入換えてもよい〇このときは入
射光61は電圧を印加しないときは常に光ファイバ8を
通過して光ファイバωへ結合シミ極釘に電圧を印加した
ときは、光ファイバヌヘ入射することなしに光ファイバ
ωへ結合する。このときも電圧の印加の時期を選ぶこと
により第1図の場合と同様な効果を得る仁とができる。
第6図−)は本発明による光時間、変換器の他の実施例
を示す平面図であり、第5図(a)の光時間変換器を2
個用いて構成されている0第6図(a)において、Li
Nb0 s 結晶基1[51上に光導波路52.53s
Bが形成され、先導波路52と詔は互いに近接してts
lの光方向性結合器を構成し、先導波路52と8は同様
に第2の光方向性結合器を構成する。光導波路詔の両端
には光ファーμ54が接続され、光導波路ωの両端には
光ファイバ句4が接続されている。
ここで1sl及び第2の光方向性結合器の形状は第5図
(a)の光方向性結合器と同じに“選ばれており、第1
及び第2の光方向性結合器にそれぞれ設置された電極5
7及び67に電圧を印加しないときには光導波路52を
伝搬する光波は光ファイバ(及びukは結合しない。光
導波路52の入出射端にはそれぞれ光ファイバ圀及び印
が設置されている。ここで光ファイバ59を伝搬する光
波61は第6図Cωに示すように光信号C,B、Aff
i順次時系列で配置されたものとする。本実施例にたい
ては、第1の光方向性結合器によって光信号Cだけが光
ファイバ斜に入射し、第2の光方向性結合器によって光
信号Bだけが光ファイバ64に入射するように’1tl
i57.67に電圧が印加される0そこで光ファイバ舅
の遅延時間を光ファイバ64の遅延時間の2倍となるよ
うにすることにより出射光62の中での光信号の配列を
第6図(c)に示すように票6図Φ)とは全く逆にする
ことができる0 第7図は本発明による光時間変換器の他の実施例を示す
千wIElである0第7図に右いても第5図(ml七同
様にLINbO・結晶基板51上に光導波路52及び!
13F−よって光方向性結合器が形成され、光導波路&
の両端は光ファイバ騙に接続されている〇僅し、第5g
(ロ)とは光導波路&の入出射端の部分に周期状電極司
、71がそれぞれ設置されている点と、先導波結社と電
&570間の810smlによる8177層が除かれて
いる点が異なっている。
本実施例においては電&57に電圧を印加すると七によ
りTE波が光導波路52から光導波路5を通うて党ファ
イバ(に入射するように構成されているO すなわち、本実施例では光ファイバ59から入射する党
はI、1Nilへ結晶基板嵌置に平行な偏光である〇専
らに、周期状電極冗又はnに電圧を印加すること化より
、導波光の偏光面を90°回転し、TM−テlll関の
変換を行なうことができる。そこで本llI論例ては一
方の光信号をTM波に変換することにより同時E2つの
光信号を光ファイバーに入射し、選択的に一方のみを光
導波路52の側に取出すことができる。例えば第5図(
b)に示すような信号光がTE波として光導波結社に入
射した場合、電極57に電圧を印加して先ず、光信号B
を先導波路8に移し、さらに電極71に電圧を印加して
光信号BをTM波に変換し、光ファイバーに入射する0
次に電極57に電圧を印加して信号光ムを光ファイバ5
4に入射する0 このときには電極71に電圧を印加しないので信号光A
はTE波の1まであるtこで光導波結社の上には直接電
極57が設置されているので光導波結団を伝搬したTM
波は光導波路52へは結合しないがTE波については上
述のように電極57に電圧を印加して結合させることが
できる。そ仁で電lK釘に電圧を印加しても信号光ムだ
けが取り出されるO信号光Bを取り出すときkは電極7
0又はnに電圧を印加してTM波をTE波に変換しなく
てはならない。
上述のように本実施例では2つの光信号を独立に制御で
きるのて第5図や籐6図の実施例のように信号光を取り
出すタイミングをそれほど厳しく制御する必要がない。
嬉6図は電気光学効果による!千反射形スイッチを用い
た本発明の光時間変換器の一実施例である・第8図にお
いてニオブ鹸リチウム結晶(資)の上にテl拡散法によ
り交差光導波路編が製作されその交舞部に電極81が設
置され、電極81には電気回路2が談絖されている。’
を極81に電圧を印加することkより交差導波路劇への
入射光82は交差部て反射され出射大田となる・電圧を
印加しないと会には入射光稔はそのま才直進し、光ファ
イバ6に入射し、再び交差光導波路に入射して出射光お
となる0 第9図は音響光学効果を用いた光時間変換器の一実施例
である。本実施例においては超音波光偏向器を3×2の
光スィッチとして用いている0超音波トランスジ鳳−サ
郭に超音波媒体%が接着されており、トランスジ暴−サ
95に接続された電気回路2により電気信号が印加され
たとき、超音tIL謀体%中に超音波が励振される。入
射光曽は超音波が励振されないときはそのまま直進し、
出射光郭となる。超音波が励振されたときには入射光n
は回折されて光ファイバ郭に入射する。
本実施例では2×2の光スィッチの部分は光波がビーム
状となっているので光ファイバ郭への入出射はレンズq
を用いる。光ファイバ郭を通過した光は再び超音波で回
折され出射光郭となる0以上述べた如く本発明によれば
時系列光信号の順序を電気的に制御して任意に切換える
ことや、光信号間の間隔を圧縮することが可能な光時間
変換器が得られ、さらに上記光時間変m器を用いた秘書
保持が可能な光通信方式が得られる。
なお本発明に用いる2×2の光スィッチは上述の笑施例
に述べたものの他に、回′折形、分岐干渉形、全反射形
勢様々のタイプの電気的に制御可能な導波形光スイッチ
を用いることができる0
【図面の簡単な説明】
第1図、第3図は本発明の元時1kl変換器の概念目、
第2図(a) 〜(d)、第4図(a)y (h)、第
5図(ta、(C)、る時系列光信号の一例を示す図、
第5図(1)、第6aω、第7園、第8凶、第9図は本
発明の実施例を示す図である・ 図において i 、21、ai、41は2×2の光スイ!チ、2.2
2、詔、社は電気回路、3、ム、33.43.54.5
9、弱、64.85、郭は光ファイバ、511(資)は
LiNb0・結晶基板、社、Sl 口、8は先導波路、
57.58.67、社は電極、郭は超音波トランスジ、
−サ、%は趣音波媒体を示す。 発l圓 第2図 (α)                      
c′bン(C)             (cL)発
3図 第4−用 Cα’      (b)       (C)   
   (cL)工阿江し」死am口]面L 玉「口可−
(e>              <f)     
            rグン          
   (メ一ン↓−一 第8回 亭9図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.2つの入射端と2つの出射端を有し、缶入出射端間
    の光路を電気的制御により切り換えることができる2×
    2の光スィッチの任意の1つの入射端と任意の1つの出
    射端を光ファイバにより接続してなる光時間変換器。
  2. 2.2つの入射端と2つの出射端を有し、缶入・出射端
    間の光路を電気的制御により切り換えることができる2
    ×2の光スイ豐千の任意の1つの入射端と任意の1つの
    出射端とを光ファイバにより接続して成る光時間変換器
    を光の透過方内に複数個接続した仁とを特徴とする光時
    間変換器O
JP56165345A 1981-10-16 1981-10-16 光時間変換器 Pending JPS5866495A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2553951A1 (fr) * 1983-10-25 1985-04-26 Thomson Csf Dispositif de memorisation d'informations dans un systeme de transmission par fibre optique
EP0569901A2 (de) * 1992-05-15 1993-11-18 Siemens Aktiengesellschaft Optische Koppeleinrichtung

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