JPS6219810A - 光合波器 - Google Patents
光合波器Info
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- JPS6219810A JPS6219810A JP15962285A JP15962285A JPS6219810A JP S6219810 A JPS6219810 A JP S6219810A JP 15962285 A JP15962285 A JP 15962285A JP 15962285 A JP15962285 A JP 15962285A JP S6219810 A JPS6219810 A JP S6219810A
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- JP
- Japan
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- waveguide
- optical
- mode
- light
- film
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/126—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind using polarisation effects
-
- 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
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (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】
産業上の利用分野
本発明は光合波器に関する。更に詳しくは偏波を利用し
た2波長の光を合波する光学的素子に関するものである
。
た2波長の光を合波する光学的素子に関するものである
。
従来の技術
光ファイバの製造技術の進歩に伴って、その伝送損失が
大巾に低下した結果、従来の電気通信技術に代る光通信
技術をはじめとする様々な光ファイバの応用分野が開拓
され、一部では既に実用化されているものもみられる。
大巾に低下した結果、従来の電気通信技術に代る光通信
技術をはじめとする様々な光ファイバの応用分野が開拓
され、一部では既に実用化されているものもみられる。
光フアイバ通信システムについてその顕著な利点をみる
と、まず情報を殆ど無中継で長距離に亘り伝達できるこ
とを挙げることかできる。また、従来の通信システムと
比較して単位時間当たりに伝達し得る情報量が多く(数
桁堆大する)、更に画像情報を含む多種多様な情報が伝
達し得ることから将来の通信技術の中心的役割を演する
ものと考えられる。
と、まず情報を殆ど無中継で長距離に亘り伝達できるこ
とを挙げることかできる。また、従来の通信システムと
比較して単位時間当たりに伝達し得る情報量が多く(数
桁堆大する)、更に画像情報を含む多種多様な情報が伝
達し得ることから将来の通信技術の中心的役割を演する
ものと考えられる。
光フアイバシステム等各種の光フアイバ応用機器におい
ては発振器、受信器および伝送路としての光ファイバか
ら主として構成されるが、実際には従来の電子・電気回
路における各種電気回路部品と同様な変調、混合、復調
、増幅、分岐、合波などの各種結合並びに光情報の処理
を実施するための光学的素子が必要となる。
ては発振器、受信器および伝送路としての光ファイバか
ら主として構成されるが、実際には従来の電子・電気回
路における各種電気回路部品と同様な変調、混合、復調
、増幅、分岐、合波などの各種結合並びに光情報の処理
を実施するための光学的素子が必要となる。
このような光学的素子の一つとして光合波器がある。従
来の光合波器の一例(反射膜型)を第2図に示した。第
2図かられかるように、偏波分離プリズム11と、該プ
リズムの三方向にT字型に、夫々レンズ12.13.1
4を介して取付けられた光ファイバ15.16.17と
、プリズム11の対角面上に設けられた偏波分離多層膜
18とで構成される。相互に直交関係で配置された光フ
ァイバ15.16は偏波保持光ファイバであり、17は
単一モード光ファイバで構成される。第2図に示したよ
うに偏波保持光ファイバ15を伝1般する一紙面に平行
に振動する直線偏波光は偏波分離多層膜18を通過して
、光ファイバ17に結合され、また偏波保持光ファイバ
16を伝搬し、紙面と垂直に振動する直線偏波光は偏波
分離多層膜18で反射して光ファイバ17に結合され、
結果的に2つの光が光ファイバ17で合波されることに
なる。
来の光合波器の一例(反射膜型)を第2図に示した。第
2図かられかるように、偏波分離プリズム11と、該プ
リズムの三方向にT字型に、夫々レンズ12.13.1
4を介して取付けられた光ファイバ15.16.17と
、プリズム11の対角面上に設けられた偏波分離多層膜
18とで構成される。相互に直交関係で配置された光フ
ァイバ15.16は偏波保持光ファイバであり、17は
単一モード光ファイバで構成される。第2図に示したよ
うに偏波保持光ファイバ15を伝1般する一紙面に平行
に振動する直線偏波光は偏波分離多層膜18を通過して
、光ファイバ17に結合され、また偏波保持光ファイバ
16を伝搬し、紙面と垂直に振動する直線偏波光は偏波
分離多層膜18で反射して光ファイバ17に結合され、
結果的に2つの光が光ファイバ17で合波されることに
なる。
この方法では、レンズ12.13.14を介して合波さ
れるので、その軸合せの難しさに加えて、震動等の外的
要因により軸ずれを生じるという欠点があった。
れるので、その軸合せの難しさに加えて、震動等の外的
要因により軸ずれを生じるという欠点があった。
発明が解決しようとする問題点
以上述べたように、光ファイバの伝送損失低下に伴って
光フアイバ応用技術の発展は目ざましく、そのために光
変調、分岐、合波などといった各種結合並びに光情報処
理を実施するのに有用な各種光学的素子の開発゛、改善
が急務となっている。
光フアイバ応用技術の発展は目ざましく、そのために光
変調、分岐、合波などといった各種結合並びに光情報処
理を実施するのに有用な各種光学的素子の開発゛、改善
が急務となっている。
このような光学的素子の1種である光合波器についても
、従来の製品にあってはレンズの使用を含むために上述
のような各種難点を有していた。
、従来の製品にあってはレンズの使用を含むために上述
のような各種難点を有していた。
そこで、このような難点を解決し得る新しい構成の光合
波器の開発が待たれており、本発明の目的もこのような
光合波器を提供することにある。
波器の開発が待たれており、本発明の目的もこのような
光合波器を提供することにある。
即ち、本発明は光導波路に偏波分離機能を付与させるこ
とによって低損失、高安定な光合波器を実現することを
目的とするものである。
とによって低損失、高安定な光合波器を実現することを
目的とするものである。
問題点を解決するための手段
本発明者等は、従来の光合波器の現状に鑑みて、レンズ
を使用することのない、従って面倒な軸合せ操作を排除
でき、外力の作用があっても軸ずれを生じることのない
光合波器を開発すべく種々検討した結果、光導波路上に
金属膜を装荷することによって該導波路の光吸収特性を
変化させると、TMモードの伝搬定数は大きく変化する
のに対し、TEモードの伝搬定数は大きな変化を示さな
いという性質を利用することが有利であることを見出し
、本発明を完成した。
を使用することのない、従って面倒な軸合せ操作を排除
でき、外力の作用があっても軸ずれを生じることのない
光合波器を開発すべく種々検討した結果、光導波路上に
金属膜を装荷することによって該導波路の光吸収特性を
変化させると、TMモードの伝搬定数は大きく変化する
のに対し、TEモードの伝搬定数は大きな変化を示さな
いという性質を利用することが有利であることを見出し
、本発明を完成した。
即ち、本発明の光合波器は、基板およびその上に形成さ
れた2本の導波路からなる光方向性結合器と、該導波路
の一方に装荷された金属膜とで構成されることを特徴と
する。
れた2本の導波路からなる光方向性結合器と、該導波路
の一方に装荷された金属膜とで構成されることを特徴と
する。
本発明の光合波器は、例えば添付第1図に示すような構
成を有する。第1図から明らかな如く、該光合波器はガ
ラス、LiNbO3などで形成された基板21と、その
上に形成された2本の光導波路22.23とからなる光
方向性結合器Aと、一方の光導波路23に装荷された金
属膜24とで構成される。
成を有する。第1図から明らかな如く、該光合波器はガ
ラス、LiNbO3などで形成された基板21と、その
上に形成された2本の光導波路22.23とからなる光
方向性結合器Aと、一方の光導波路23に装荷された金
属膜24とで構成される。
ここで、上記導波路は従来公知の各種方法により形成す
ることができ、例えば基板上に該基板よりも屈折率の高
い材料を各種エピタキシー法(気相、液相、分子ビーム
、有機金属CVD)あるいは真空蒸着、スパッタリング
などにより堆積し、フォトリソグラフィー法によるパタ
ーニングによって目的とする導波路パターンを得ること
ができる。また、勿論不純物イオン拡散、イオン交換な
どによる固相拡散で導波路形成することも可能である。
ることができ、例えば基板上に該基板よりも屈折率の高
い材料を各種エピタキシー法(気相、液相、分子ビーム
、有機金属CVD)あるいは真空蒸着、スパッタリング
などにより堆積し、フォトリソグラフィー法によるパタ
ーニングによって目的とする導波路パターンを得ること
ができる。また、勿論不純物イオン拡散、イオン交換な
どによる固相拡散で導波路形成することも可能である。
前記金属膜としてはAIを代表的なものとして例示でき
(ただし、これ以外のものを用いることもできる)、こ
れらは真空蒸着法、スパッタ法、イオンブレーティング
法等の各種方法に従って得ることができるが、真空蒸着
法で十分である。
(ただし、これ以外のものを用いることもできる)、こ
れらは真空蒸着法、スパッタ法、イオンブレーティング
法等の各種方法に従って得ることができるが、真空蒸着
法で十分である。
この金属膜は所定の形状、寸法で光方向性結合器の一方
の導波路上に装荷されるが、パターン化の方法としては
上記の導波路形成と同様に、フォトリソグラフィーに従
って実施でき、例えば所定のパターンを有するマスクを
介して金属を蒸着するか、あるいはリフトオフ法を利用
することによっても可能である。該金属膜の厚さは50
0Å以上であれば十分な効果を期待することができる。
の導波路上に装荷されるが、パターン化の方法としては
上記の導波路形成と同様に、フォトリソグラフィーに従
って実施でき、例えば所定のパターンを有するマスクを
介して金属を蒸着するか、あるいはリフトオフ法を利用
することによっても可能である。該金属膜の厚さは50
0Å以上であれば十分な効果を期待することができる。
しかしながら、この下限は臨界的なものではなく、成膜
技術上の限界にすぎない。従って、均質なより薄い膜で
あれば500A以下であっても何等さしつかえない。以
上の条件を満たすものであれば金属膜が装荷された導波
路に対し、TEモードのみが100%結合するという要
件を有利に達成することができる。
技術上の限界にすぎない。従って、均質なより薄い膜で
あれば500A以下であっても何等さしつかえない。以
上の条件を満たすものであれば金属膜が装荷された導波
路に対し、TEモードのみが100%結合するという要
件を有利に達成することができる。
作用
かくして得られる本発明の光合波器はTEモードのみが
100%結合する条件下において、金属膜が装荷された
導波路にはその入射端からTEモード光を光ファイバよ
って直接導入し、一方金属膜の装荷されていない導波路
にはその入射端からTMモード光を同様に光ファイバに
より導入することにより、金属膜が装荷されていない導
波路の出射端からTEモード光とTMモード光とが合波
された出力光を取出すことができる。
100%結合する条件下において、金属膜が装荷された
導波路にはその入射端からTEモード光を光ファイバよ
って直接導入し、一方金属膜の装荷されていない導波路
にはその入射端からTMモード光を同様に光ファイバに
より導入することにより、金属膜が装荷されていない導
波路の出射端からTEモード光とTMモード光とが合波
された出力光を取出すことができる。
上記構造の如く、光導波路上に金属膜が装荷されるとT
Mモードは大きな損失を受けると同時に、伝搬定数も大
きく変化する。いま、この点を明らかにするために、光
方向性結合器Aの導波路22の出射端からPt”1.0
なる入力光を導入した場合、導波路22および23から
の出力光(夫々P1およびβ2とする)は以下の式で表
すことができる。
Mモードは大きな損失を受けると同時に、伝搬定数も大
きく変化する。いま、この点を明らかにするために、光
方向性結合器Aの導波路22の出射端からPt”1.0
なる入力光を導入した場合、導波路22および23から
の出力光(夫々P1およびβ2とする)は以下の式で表
すことができる。
Pl=1−β2 (1)こ
こで、β1、β2は各導波路22.23の伝搬定数であ
り、Cは結合係数、L、は100%結合長、Lは結合長
である。そこで導波路22.23の損失係数をβ1、β
2としてPlおよびβ2の光強度をπL/2L。
こで、β1、β2は各導波路22.23の伝搬定数であ
り、Cは結合係数、L、は100%結合長、Lは結合長
である。そこで導波路22.23の損失係数をβ1、β
2としてPlおよびβ2の光強度をπL/2L。
に対してプロットすると第3図に示すような関係となる
。この結果から理解されるように、(β1−β2)/C
が大きい場合には(αヨーα2)/Cの大きさに拘わら
ず、光結合を生じないことがわかる。
。この結果から理解されるように、(β1−β2)/C
が大きい場合には(αヨーα2)/Cの大きさに拘わら
ず、光結合を生じないことがわかる。
従って、TEモードが100%となるような結合長(L
、)において、導波路23上に金属膜を装荷すると、T
Eモード光は導波路22にほぼ100%結合され、一方
TMモード光は直進するので、結果的にTEモード光と
TMモード光とが合波されることになる(後の実施例参
照)。
、)において、導波路23上に金属膜を装荷すると、T
Eモード光は導波路22にほぼ100%結合され、一方
TMモード光は直進するので、結果的にTEモード光と
TMモード光とが合波されることになる(後の実施例参
照)。
かくして、本発明の光合波器によればレンズを使用する
ことなしにTEモード光並びにTMモード光を伝搬する
光ファイバから直接光方向性結合器上の導波路に各光を
導入することによって合波を実現できるので、軸合せ等
の面倒がなく、外力の作用に対しても安定である。
ことなしにTEモード光並びにTMモード光を伝搬する
光ファイバから直接光方向性結合器上の導波路に各光を
導入することによって合波を実現できるので、軸合せ等
の面倒がなく、外力の作用に対しても安定である。
本発明の光合波路は光の合波は勿論のこと、態様によっ
ては光フィルタとして使用することも可能である。
ては光フィルタとして使用することも可能である。
実施例
以下実施例により本発明を更に具体的に説明する。
第1図は本発明の光合波器の好ましいl構成例で、基板
としてのガラス21と、光導波路22および23とAI
金属膜24で構成され、TMモードを励起する直線偏波
光25をAI膜のない導波路22に、TEモードを励起
する直線偏波光26をAI膜24を装荷した導波路23
に導入することにより、合波光27が得られる。
としてのガラス21と、光導波路22および23とAI
金属膜24で構成され、TMモードを励起する直線偏波
光25をAI膜のない導波路22に、TEモードを励起
する直線偏波光26をAI膜24を装荷した導波路23
に導入することにより、合波光27が得られる。
第4図には、屈折率n、=2.200の基板上にn9=
2、206なる屈折率を持つ導波路を設けその一方の上
にnt=1.48 J9.0のA1膜を装荷した時の
(β。
2、206なる屈折率を持つ導波路を設けその一方の上
にnt=1.48 J9.0のA1膜を装荷した時の
(β。
−β6)/βbおよびα(損失係数)と導波路厚との関
係を示した(ただし、β4はA1膜を装荷した導波路の
伝1般定数であり、一方β5はAI膜を装荷してない導
波路の伝搬定数を示す)。図から明らかなように、TM
モードの損失は極めて大きいが、TEモードのそれは無
視できる程小さい。
係を示した(ただし、β4はA1膜を装荷した導波路の
伝1般定数であり、一方β5はAI膜を装荷してない導
波路の伝搬定数を示す)。図から明らかなように、TM
モードの損失は極めて大きいが、TEモードのそれは無
視できる程小さい。
したがって、第1図についてTEモードが100%とな
るような結合長において、へl金属膜24を装荷すると
、導波路23のTEモード光は導波路22にほぼ100
%結合されるのに対し、導波路22のTMモード光は直
進し、結果的にTEモード光とTMモード光が合波され
る。
るような結合長において、へl金属膜24を装荷すると
、導波路23のTEモード光は導波路22にほぼ100
%結合されるのに対し、導波路22のTMモード光は直
進し、結果的にTEモード光とTMモード光が合波され
る。
また、第5図に本発明の光合波器A(第1図参照)に、
各偏波光25および26を夫々導波路22.23に導入
するための偏波光保持光ファイバ28.29を取付け、
一方導波路22の右端から出射する合波光27を伝(般
させるための出射光ファイバ30(単一モード光ファイ
バ)を取付けた状態を示した。これによって、従来の光
合波路と比較して、すべてバルク形を導波路とした点に
特徴を有し、レンズの使用を完全に排除できる。
各偏波光25および26を夫々導波路22.23に導入
するための偏波光保持光ファイバ28.29を取付け、
一方導波路22の右端から出射する合波光27を伝(般
させるための出射光ファイバ30(単一モード光ファイ
バ)を取付けた状態を示した。これによって、従来の光
合波路と比較して、すべてバルク形を導波路とした点に
特徴を有し、レンズの使用を完全に排除できる。
発明の効果
以上詳しく説明したように、本発明の光合波器によれば
、基板とその上に設けられた2本の導波路とからなる光
方向結合器を用い、一方の導波路上に金属膜を装荷した
構成とすることにより、光ファイバとの軸合せがレンズ
を介することなしに実現できる。従って極めて使用が容
易であり、かつ接続ケ所が少ないので、震動等の外乱に
対して軸ずれが小さく小形化できる。
、基板とその上に設けられた2本の導波路とからなる光
方向結合器を用い、一方の導波路上に金属膜を装荷した
構成とすることにより、光ファイバとの軸合せがレンズ
を介することなしに実現できる。従って極めて使用が容
易であり、かつ接続ケ所が少ないので、震動等の外乱に
対して軸ずれが小さく小形化できる。
第1図は本発明の光合波器の好ましい構成例を示す図で
あり、 第2図は従来の光合波器の構成を説明するだめの図であ
り、 第3図は光方向性結合器の結合長と出方光強度との関係
をプロットしたグラフであり、第4図は導波路の一方の
上に金属膜を装荷した場合のTMモードおよびTEモー
ドの伝搬定数の変化並びに損失と、導波路の厚さとの関
係をプロットしたグラフであり、 第5図は本発明の光合波器に光ファイバを取付けた状態
を示す図である。 (主な参照番号) 11・・偏波分離プリズム、 12.13.14・・レンズ、 15.16.28.29・・偏波保持光ファイバ、17
.30・・出射光ファイバ、 18・・偏波分離多層膜、 21・・基板、 22.23・・導波路、24・・金属
膜、 25・・TMモード励起直線偏波光、 26・・TEモード励起直線偏波光、 27・・出射光
あり、 第2図は従来の光合波器の構成を説明するだめの図であ
り、 第3図は光方向性結合器の結合長と出方光強度との関係
をプロットしたグラフであり、第4図は導波路の一方の
上に金属膜を装荷した場合のTMモードおよびTEモー
ドの伝搬定数の変化並びに損失と、導波路の厚さとの関
係をプロットしたグラフであり、 第5図は本発明の光合波器に光ファイバを取付けた状態
を示す図である。 (主な参照番号) 11・・偏波分離プリズム、 12.13.14・・レンズ、 15.16.28.29・・偏波保持光ファイバ、17
.30・・出射光ファイバ、 18・・偏波分離多層膜、 21・・基板、 22.23・・導波路、24・・金属
膜、 25・・TMモード励起直線偏波光、 26・・TEモード励起直線偏波光、 27・・出射光
Claims (4)
- (1)基板およびその上に形成された2本の導波路から
なる光方向性結合器と、該導波路の一方の上に装荷され
た金属膜とで構成されることを特徴とする光合波器。 - (2)TEモードのみが100%結合する条件下におい
て前記金属膜を装荷した導波路の入射端よりTEモード
光を導入し、一方金属膜が装荷されていない導波路端か
らTMモード光を導入し、金属膜が装荷されていない導
波路の他端部からTEモード光とTMモード光との合波
された出力光を取出すことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の光合波器。 - (3)前記金属膜がアルミニウム膜であり、蒸着法によ
り形成されたものである特許請求の範囲第1項または第
2項記載の光合波器。 - (4)前記基板がガラスまたはLiNbO_3である特
許請求の範囲第3項記載の光合波路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15962285A JPS6219810A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 光合波器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15962285A JPS6219810A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 光合波器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6219810A true JPS6219810A (ja) | 1987-01-28 |
Family
ID=15697740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15962285A Pending JPS6219810A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 光合波器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6219810A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2634905A1 (fr) * | 1988-07-05 | 1990-02-02 | Labo Electronique Physique | Dispositif semiconducteur optoelectronique integre incluant un separateur des polarisations te/tm |
-
1985
- 1985-07-19 JP JP15962285A patent/JPS6219810A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2634905A1 (fr) * | 1988-07-05 | 1990-02-02 | Labo Electronique Physique | Dispositif semiconducteur optoelectronique integre incluant un separateur des polarisations te/tm |
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