JPS63256928A - 光導波路スイツチ - Google Patents
光導波路スイツチInfo
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- JPS63256928A JPS63256928A JP9142887A JP9142887A JPS63256928A JP S63256928 A JPS63256928 A JP S63256928A JP 9142887 A JP9142887 A JP 9142887A JP 9142887 A JP9142887 A JP 9142887A JP S63256928 A JPS63256928 A JP S63256928A
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- waveguide
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- light
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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- XULSCZPZVQIMFM-IPZQJPLYSA-N odevixibat Chemical compound C12=CC(SC)=C(OCC(=O)N[C@@H](C(=O)N[C@@H](CC)C(O)=O)C=3C=CC(O)=CC=3)C=C2S(=O)(=O)NC(CCCC)(CCCC)CN1C1=CC=CC=C1 XULSCZPZVQIMFM-IPZQJPLYSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- 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
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
-
- 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
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- G02F1/0147—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 intensity, phase, polarisation or colour based on thermo-optic effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- 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】
技術分野
本発明は、光通信、光コンピュータ等の分野で用いられ
る先導波路スイッチに関する。
る先導波路スイッチに関する。
従来技術
従来、この種の先導波路スイッチとしては、第３図ない
し第４図に示すような構造ないしは原理による分岐スイ
ッチがある。これは、例えばオーム社発行の「光集積回
路」 （西原浩等 共著）の第３１１頁において示され
ている。即ち、入力導波路１と出力導波路２，３とを分
岐角０を持たせてＹ字状に形成してなるＹ分岐導波路４
を導波してきた入射光Ｐｉを、入・出力導波路間の分岐
点より入力にて、導波路１，２及び１，３上にががるよ
うに両側に設けた電極５，６に印加する印加電圧Ｖｏに
よる電気光学効果によって導波光の界分布を変化させて
、出力導波路２又は３の何れから射出光ＰＡ又はＰＢを
射出させるかの光路切換えを行なうというものである。
し第４図に示すような構造ないしは原理による分岐スイ
ッチがある。これは、例えばオーム社発行の「光集積回
路」 （西原浩等 共著）の第３１１頁において示され
ている。即ち、入力導波路１と出力導波路２，３とを分
岐角０を持たせてＹ字状に形成してなるＹ分岐導波路４
を導波してきた入射光Ｐｉを、入・出力導波路間の分岐
点より入力にて、導波路１，２及び１，３上にががるよ
うに両側に設けた電極５，６に印加する印加電圧Ｖｏに
よる電気光学効果によって導波光の界分布を変化させて
、出力導波路２又は３の何れから射出光ＰＡ又はＰＢを
射出させるかの光路切換えを行なうというものである。
ここに、分岐点における導波路４の断面構造を第４図（
ａ）に示す。導波路４は例えばＴｉ拡散層として形成さ
れ、電極５．６は５ｉ０２等のバッファ層７を介して設
けられる。又、入力導波路１の幅をＷとしたとき、分岐
点では幅２Ｗとされ、電極５，６間の隙間はｇとされて
いる。
ａ）に示す。導波路４は例えばＴｉ拡散層として形成さ
れ、電極５．６は５ｉ０２等のバッファ層７を介して設
けられる。又、入力導波路１の幅をＷとしたとき、分岐
点では幅２Ｗとされ、電極５，６間の隙間はｇとされて
いる。
そして、このような分岐点における屈折率分布、即ち導
波光に対する実効屈折率分布Ｎ（ｙ）を第４図（ｂ）に
示す。ｎｓは導波路４を形成した基板の屈折率であり、
導波路４の基準屈折率はＮである。
波光に対する実効屈折率分布Ｎ（ｙ）を第４図（ｂ）に
示す。ｎｓは導波路４を形成した基板の屈折率であり、
導波路４の基準屈折率はＮである。
まず、印加電圧Ｖｏ＝Ｏの場合には、導波光に対する実
効屈折率分布Ｎ（ｙ）は第４図（ｂ）中に破線で示すよ
うに導波′路４の分岐点全幅に渡り一様である。しかる
に、印加電圧Ｖ ｏ ） Ｏなる電圧を電極５に印加す
ると、導波光に対する実効屈折率分布Ｎ（ｙ）は第４図
（ｂ）中に実線で示すように導波路１０分岐点の幅方向
にステップ状なる非対称な屈折率分布となる。これによ
り、（Ｗ−ｇ／２）なる幅を持つ高屈折率領域、即ち電
極４側下部領域が新たに導波路化し、この部分に導波光
が閉じ込められる。よって、入力導波路１から導波した
光は出力導波路２から射出される。そして、印加電圧Ｖ
ｏの極性を逆（負）にすれば、出力導波路３側から射出
される状態に切換えられる。
効屈折率分布Ｎ（ｙ）は第４図（ｂ）中に破線で示すよ
うに導波′路４の分岐点全幅に渡り一様である。しかる
に、印加電圧Ｖ ｏ ） Ｏなる電圧を電極５に印加す
ると、導波光に対する実効屈折率分布Ｎ（ｙ）は第４図
（ｂ）中に実線で示すように導波路１０分岐点の幅方向
にステップ状なる非対称な屈折率分布となる。これによ
り、（Ｗ−ｇ／２）なる幅を持つ高屈折率領域、即ち電
極４側下部領域が新たに導波路化し、この部分に導波光
が閉じ込められる。よって、入力導波路１から導波した
光は出力導波路２から射出される。そして、印加電圧Ｖ
ｏの極性を逆（負）にすれば、出力導波路３側から射出
される状態に切換えられる。
このように、分岐スイッチでは、分岐点手前で導波光を
高屈折率側に引き寄せ、これに接続する出力導波路２又
は３から光パワーＰＡ又はＰＢを取出すものである。
高屈折率側に引き寄せ、これに接続する出力導波路２又
は３から光パワーＰＡ又はＰＢを取出すものである。
しかし、この方式による場合、電気光学効果により屈折
率に分布を持たせるために高電圧を必要とするものであ
る。又、多モードの導波路では低次の横方向モードのみ
を制御できるだけであり、効率が悪いという欠点を有す
る。
率に分布を持たせるために高電圧を必要とするものであ
る。又、多モードの導波路では低次の横方向モードのみ
を制御できるだけであり、効率が悪いという欠点を有す
る。
目的
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、高電圧
を必要とする二とがなく、かつ、低次モード光以外のモ
ード光も制御可能であり、多モード用デバイス化が容易
で、小型・高信頼性の先導波路スイッチを得ることを目
的とする。
を必要とする二とがなく、かつ、低次モード光以外のモ
ード光も制御可能であり、多モード用デバイス化が容易
で、小型・高信頼性の先導波路スイッチを得ることを目
的とする。
構成
本発明は、上記目的を達成するため、光学的に屈折率温
度依存性を持つ材料により形成した入力導波路と複数の
出力導波路とを設け、前記入力導波路と出力導波路との
間の各々の分岐部に隙間を形成し、前記入力導波路と各
々の出力導波路との間に対し前記隙間部分に渡って形成
されて選択的に加熱されるヒータを設けることにより、
熱光学効果を利用して屈折率を変化させるため、大きな
屈折率変化を持たせることができ、かつ、低次モード光
以外のモード光であっても制御できるようにしたことを
特徴とするものである。
度依存性を持つ材料により形成した入力導波路と複数の
出力導波路とを設け、前記入力導波路と出力導波路との
間の各々の分岐部に隙間を形成し、前記入力導波路と各
々の出力導波路との間に対し前記隙間部分に渡って形成
されて選択的に加熱されるヒータを設けることにより、
熱光学効果を利用して屈折率を変化させるため、大きな
屈折率変化を持たせることができ、かつ、低次モード光
以外のモード光であっても制御できるようにしたことを
特徴とするものである。
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。まず、基板１０上には入力導波路１１と出力
導波路１２．１３とが平面的に見てＹ分岐導波路形状で
形成されている。これらの導波路ｊｌ、１２．１３は何
れも光学的に屈折率温度依存性を有する材料により形成
されたもので、何れも幅Ｗにて形成されている。より具
体的には、屈折率の温度係数ａｎ／ａＴ＞Ｏなる材料、
例え−５＝ ばＬｉＮＯ３，ソーダガラス、Ｐ １．、 Ｚ Ｔ等が
用いられて形成されている。
説明する。まず、基板１０上には入力導波路１１と出力
導波路１２．１３とが平面的に見てＹ分岐導波路形状で
形成されている。これらの導波路ｊｌ、１２．１３は何
れも光学的に屈折率温度依存性を有する材料により形成
されたもので、何れも幅Ｗにて形成されている。より具
体的には、屈折率の温度係数ａｎ／ａＴ＞Ｏなる材料、
例え−５＝ ばＬｉＮＯ３，ソーダガラス、Ｐ １．、 Ｚ Ｔ等が
用いられて形成されている。
しかして、本実施例ではこれらの入力導波路１１と出力
導波路１２．１３とは第３図のようには直結されておら
ず、各々の分岐部間を切断することにより、所定幅の隙
間１４．１５が形成されている。そして、前記入力導波
路１１上には中心線上に位置させて幅Ｗ／３程度のヒー
タ１６が分岐部付近まで形成されている。更に、このヒ
ータ１６に対し連続的ではあるが、切断されて独立して
全体的にＹ字状となるように分岐させたヒータ１７．１
８が設けられている。ここに、ヒータ１７は前記人力導
波路１１側から出力導波路１２側に渡って形成したもの
であり、前記隙間１４上を通るものである。又、ヒータ
１８も同様であり、前記入力導波路１１側から他方の出
力導波路１３側に渡って形成したものであり、前記隙間
１５上を通る状態で形成されている。なお、これらのヒ
ータ１６，１７．１８の下層には何れもバッファ層１９
が介在されている。
導波路１２．１３とは第３図のようには直結されておら
ず、各々の分岐部間を切断することにより、所定幅の隙
間１４．１５が形成されている。そして、前記入力導波
路１１上には中心線上に位置させて幅Ｗ／３程度のヒー
タ１６が分岐部付近まで形成されている。更に、このヒ
ータ１６に対し連続的ではあるが、切断されて独立して
全体的にＹ字状となるように分岐させたヒータ１７．１
８が設けられている。ここに、ヒータ１７は前記人力導
波路１１側から出力導波路１２側に渡って形成したもの
であり、前記隙間１４上を通るものである。又、ヒータ
１８も同様であり、前記入力導波路１１側から他方の出
力導波路１３側に渡って形成したものであり、前記隙間
１５上を通る状態で形成されている。なお、これらのヒ
ータ１６，１７．１８の下層には何れもバッファ層１９
が介在されている。
そして、前記ヒータ１６，１７．１８は何れも電源電圧
Ｖｏが選択的に印加されて選択的に発熱するものである
。
Ｖｏが選択的に印加されて選択的に発熱するものである
。
このような構成において、例えばヒータ１６゜１７に電
圧Ｖｏを印加して発熱させ、ヒータ】８には通電せず発
熱しない状態の場合を考える。この場合、入力導波路１
１中を伝搬してきた光は、その上に形成したヒータ１６
による加熱で正の温度係数の屈折率温度依存性を持つ入
力導波路１１は熱光学効果により、ヒータ１６対応部分
の屈折率が大きくなるので、このヒータ１６対応部分に
閉じ込められた状態で分岐部付近まで伝搬する。
圧Ｖｏを印加して発熱させ、ヒータ】８には通電せず発
熱しない状態の場合を考える。この場合、入力導波路１
１中を伝搬してきた光は、その上に形成したヒータ１６
による加熱で正の温度係数の屈折率温度依存性を持つ入
力導波路１１は熱光学効果により、ヒータ１６対応部分
の屈折率が大きくなるので、このヒータ１６対応部分に
閉じ込められた状態で分岐部付近まで伝搬する。
そして、このヒータ１６の端部付近まで至ると、今度は
ヒータ１７対応の出力導波路１２側に導かれ、出力導波
路１３側には導かれない状態となる。
ヒータ１７対応の出力導波路１２側に導かれ、出力導波
路１３側には導かれない状態となる。
即ち、ヒータ１７は通電により発熱しており、その下部
の導波路１１．１２のヒータ１７対応部分（第２図中に
破線アで示すような領域）に対して熱光学効果を作用さ
せて、ヒータ１７対応部分の屈折率を高い状態に可変さ
せる。よって、ヒータ１６対応部分の分岐側端部まで伝
搬した光を高屈折率化された出力導波路１２側に進行さ
せる。この際、入力導波路１１と出力導波路１２との間
には隙間１４が存在するが、この隙間１４部分もヒータ
１７による熱光学効果によって屈折率が高くなっている
ので、隙間１４部分で漏れることなく出力導波路１２側
に直進進行する。
の導波路１１．１２のヒータ１７対応部分（第２図中に
破線アで示すような領域）に対して熱光学効果を作用さ
せて、ヒータ１７対応部分の屈折率を高い状態に可変さ
せる。よって、ヒータ１６対応部分の分岐側端部まで伝
搬した光を高屈折率化された出力導波路１２側に進行さ
せる。この際、入力導波路１１と出力導波路１２との間
には隙間１４が存在するが、この隙間１４部分もヒータ
１７による熱光学効果によって屈折率が高くなっている
ので、隙間１４部分で漏れることなく出力導波路１２側
に直進進行する。
一方、この際、ヒータ１８にも通電されていれば、入力
導波路１１中を伝搬した光は全て出力導波路１２側へは
進行せず、一部の光は出力導波路１３側へも進行すると
考えられる。しかるに、前述したように、このヒータ１
８には通電されておらず、このヒータ１８は冷えた状態
にある。よって、このヒータ１８に対応した部分の入力
導波路１１、出力導波路１３では熱光学効果が作用せず
、高屈折率化しない。かつ、入力導波路１１と出力導波
路１３とは隙間１５により切断された状態にある。つま
り、入力導波路１１と隙間１５との間の屈折率差は極め
て大きな状態となっており、入力導波路１１側から出力
導波路１３側へ進行しようとする光があっても、第２図
中に破線矢印で示すように隙間１５中を直進せずに漏れ
てしまい、出力導波路１３中には進行しない。
導波路１１中を伝搬した光は全て出力導波路１２側へは
進行せず、一部の光は出力導波路１３側へも進行すると
考えられる。しかるに、前述したように、このヒータ１
８には通電されておらず、このヒータ１８は冷えた状態
にある。よって、このヒータ１８に対応した部分の入力
導波路１１、出力導波路１３では熱光学効果が作用せず
、高屈折率化しない。かつ、入力導波路１１と出力導波
路１３とは隙間１５により切断された状態にある。つま
り、入力導波路１１と隙間１５との間の屈折率差は極め
て大きな状態となっており、入力導波路１１側から出力
導波路１３側へ進行しようとする光があっても、第２図
中に破線矢印で示すように隙間１５中を直進せずに漏れ
てしまい、出力導波路１３中には進行しない。
つまり、ヒータ１６，１７への通電、ヒータ１８の非通
電により、入力導波路１１から出力導波路１２への伝搬
路が選択される。逆に、ヒータ１６．１８への通電、ヒ
ータ１７の非通電状態に切換えれば、入力導波路１１か
ら出力導波路１３への伝搬路が選択される。又、双方の
出力導波路１２．１３から光を射出させたい場合には、
ヒータ１６．１７．１８の全てに通電すればよい。
電により、入力導波路１１から出力導波路１２への伝搬
路が選択される。逆に、ヒータ１６．１８への通電、ヒ
ータ１７の非通電状態に切換えれば、入力導波路１１か
ら出力導波路１３への伝搬路が選択される。又、双方の
出力導波路１２．１３から光を射出させたい場合には、
ヒータ１６．１７．１８の全てに通電すればよい。
このように、本実施例では熱光学効果により導−９＝
波路１１〜１３の屈折率を可変させ、必要伝搬路を高屈
折率化して伝搬すべき光を閉じ込めるようにしているの
で、第３図のような電気光学効果を利用するものより、
大きな屈折率変化を持たせることができ、より確実かつ
高効率にて光を制御することができる。これは、双方の
出ノＪ導波路１２゜１３を選択する場合でも同様であり
、従来のように無電圧状態とし導波路と基板との間の屈
折率差のみで光を閉じ込め伝搬させる方式に比べ、より
高い屈折率差にて光を閉じ込めて伝搬させることができ
るので、放射損失を低減させることができる。更には、
これらの結果、低次モード光以外のモード光であっても
、制御可能であり、多モードデバイス化を簡易な構造で
達成し得ることとなる。
折率化して伝搬すべき光を閉じ込めるようにしているの
で、第３図のような電気光学効果を利用するものより、
大きな屈折率変化を持たせることができ、より確実かつ
高効率にて光を制御することができる。これは、双方の
出ノＪ導波路１２゜１３を選択する場合でも同様であり
、従来のように無電圧状態とし導波路と基板との間の屈
折率差のみで光を閉じ込め伝搬させる方式に比べ、より
高い屈折率差にて光を閉じ込めて伝搬させることができ
るので、放射損失を低減させることができる。更には、
これらの結果、低次モード光以外のモード光であっても
、制御可能であり、多モードデバイス化を簡易な構造で
達成し得ることとなる。
この際、厳密なる精密さを必要としないので、コスト的
にも安価なものとし得る。
にも安価なものとし得る。
なお、本実施例では、導波路１１〜】３の屈折率の温度
係数ａｎ／ａＴが正なる拐料のもので説明したが、この
温度係数ａ ｎ ／ ａ Ｔが負のものであってもよい
。負の温度係数を持つ材料としては、例えばＴｉＯ２、
ＰｂＭｎＯ４、フォトポリマなどがある。
係数ａｎ／ａＴが正なる拐料のもので説明したが、この
温度係数ａ ｎ ／ ａ Ｔが負のものであってもよい
。負の温度係数を持つ材料としては、例えばＴｉＯ２、
ＰｂＭｎＯ４、フォトポリマなどがある。
効果
本発明は、上述したように光学的に屈折率温度依存性を
持つ材料により形成した入力導波路と複数の出力導波路
とを設けてそれらの間の分岐部に隙間を形成し、これら
の隙間部分に渡って各々の出力導波路に対して形成され
て選択的に加熱されるヒータを設けたので、熱光学効果
を利用して屈折率を大きく変化させて必要な導波路を形
成することができ、電気光学効果を利用するようなもの
に比べて高効率、高信頼の下に光を制御することができ
、かつ、低次モード光以外のモード光であっても制御で
き、多モード光用デバイス化も簡易で高集積化した構成
にて安価に達成することができるものである。
持つ材料により形成した入力導波路と複数の出力導波路
とを設けてそれらの間の分岐部に隙間を形成し、これら
の隙間部分に渡って各々の出力導波路に対して形成され
て選択的に加熱されるヒータを設けたので、熱光学効果
を利用して屈折率を大きく変化させて必要な導波路を形
成することができ、電気光学効果を利用するようなもの
に比べて高効率、高信頼の下に光を制御することができ
、かつ、低次モード光以外のモード光であっても制御で
き、多モード光用デバイス化も簡易で高集積化した構成
にて安価に達成することができるものである。
第１図は本発明の一実施例を示す概略平面図、第２図は
分岐部付近の断面図、第３図は従来例を示す概略平面図
、第４図は断面構造及び屈折率分布を示す説明図である
。
分岐部付近の断面図、第３図は従来例を示す概略平面図
、第４図は断面構造及び屈折率分布を示す説明図である
。
Claims (1)
- 光学的に屈折率温度依存性を持つ材料により形成した入
力導波路と複数の出力導波路とを設け、前記入力導波路
と出力導波路との間の各々の分岐部に隙間を形成し、前
記入力導波路と各々の出力導波路との間に対し前記隙間
部分に渡つて形成されて選択的に加熱されるヒータを設
けたことを特徴とする光導波路スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9142887A JPS63256928A (ja) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | 光導波路スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9142887A JPS63256928A (ja) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | 光導波路スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63256928A true JPS63256928A (ja) | 1988-10-24 |
Family
ID=14026102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9142887A Pending JPS63256928A (ja) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | 光導波路スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63256928A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09211501A (ja) * | 1996-01-31 | 1997-08-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 熱光学光スイッチ |
| US6741775B2 (en) | 2000-02-04 | 2004-05-25 | Fujikura Ltd. | Optical switch |
| WO2009113469A1 (ja) * | 2008-03-13 | 2009-09-17 | 日本電気株式会社 | 光デバイス、その製造方法とそれを用いた光集積デバイス |
-
1987
- 1987-04-14 JP JP9142887A patent/JPS63256928A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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