JPH04146402A - 光スイッチ及びその製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、伝搬する光の光路の切り替え又は遮断のため
に用いられる光スイッチ及びその製造方法に関するもの
である。

［従来の技術］ 光通信システムが高度化するにつれて、低挿入損失、低
タロストーク特性を持った空間分割形光スイッチのニー
ズが高まってきている。

従来、上記方式の光スイッチとして、第１０図に示すよ
うに光ファイバ（あるいは光導波路）ａ、ｂ、ｃの交差
部にエアギャップＧを設け、このギヤツブＧ内の液体の
注入／除去によって、光ファイバとギャップ界面の全反
射条件を制御して、光スイッチングをこなう方式が提案
されている（金山、安東；液体注入による全反射光スイ
ッチングの検討、昭和６３年電子情報通信学会春季全国
大会、　Ｃ−４１９，ｐｌ−１９６）　。

［発明が解決しようとする課ＩＩ］ 第１０図の光スイッチは、交差角θが９０°に近い値に
おいて、反射状態及び透過状態共に、低挿入損失且つ偏
波面異存性の殆ど無いスイッチングが可能である。この
方式でスイッチング速度を速くするためには、ギャップ
への液体の注入及び除去を高速で行わなければならない
。

しかし、上記論文の光スイッチでは、液体の注入及び除
去を手動により行っており、高速スイッチングが困難で
ある。

本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、液体の
注入及び除去を高速に行うこと、更に多チャンネルの光
導波路の光スイッチを一基板上に集積化することにある
。

本発明の他の目的は、低消費電力でスイッチングできる
導波路型光スイッチとその製造方法を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光スイッチは、光の伝搬する略矩形状のコア（
屈折率ｎｗ）がそれより低屈折率＜ｎｃ　）のクラッド
で覆われた光導波路と、そのコアの途中に設けた屈折率
がコアのそれと略等しい液体を挟み込むスリットと、該
液体を局部的に加熱する手段とを具備する構成のもので
ある。そして、加熱によるスリット部の液体を蒸発、気
化させる行程と、加熱を止めて気化した液体を凝結させ
て液体に戻す行程を伴う。

上記光導波路は、好ましくは平面基板上に、少なくとも
光の入射部としての枝路と光の出射部としての２つの枝
路とを、互いに直交配置して設けられる。従って、光導
波路のコアは、必要に応じｍ行ｎ列（ｍ、ｎ≧２）のマ
トリック状に構成される。

上記液体を挾み込むスリット部は、この直交部において
それぞれの枝路のコア内を伝搬する光路に対して略４５
°の角度をなすように設けられる。

上記液体を局部的に加熱する手段は、具体的には、スリ
ット部の設けられたクラッド上面部に給電線付き薄膜ヒ
ータとして設けられる。この場合、消費電力の観点から
、給電線付き薄膜ヒータは、これを絶縁体で覆い、液体
と接していない状態とするのが好ましい、上記液体をス
リット部へ供給する液体貯蔵タンクは、クラッド上面に
設けてもよいし、基板の下面に設けてもよい。

上記給電線付き薄膜ヒータを絶縁体で覆った導波路型光
スイッチは、次の（ａ）〜（ｅ）の工程で製造すること
ができる。

（ａ）基板上に、先導波路用ガラス膜として、低屈折率
層、コア層、クラッド層を順次積層する工程、 （ｂ）該クラッド層の上にメタル膜、フォトレジスト膜
を形成し、フォトリソグラフィによりパターン化する工
程、 （ｃ）ドライエツチングプロセスにより、メタル膜、ク
ラッド層、コア層にスリットを形成する工程、 （ｄ）フォトレジスト膜を剥離後、メタル膜上に再度フ
ォトレジスト膜を塗布し、パターン化した後、ドライエ
・ｙチングプロセスによりメタル膜に薄膜ヒータと給電
線とをパターン化する工程、（ｅ）その後で上記薄膜ヒ
ータと給電線のパターン上に絶縁膜を形成し、この絶縁
膜上に液体を満たす工程。

［作用］ 加熱手段によりスリット中の液体を蒸発、気化させると
、光導波路に進入した光は、スリット界面において屈折
率の違いにより、全反射して、当該光導波路枝路と直交
する先導波路枝路に導かれる。一方、加熱を止めて気化
した液体を凝結させて液体に戻すと、スリットが、先導
波路のコアの材料とほぼ等しい屈折率を持つ液体で溝た
されることとなり、光は恰もスリットが無いが如く直進
する。かくして光がスイッチングされる。

この液体の注入及び除去動作は、加熱・冷却による液体
の蒸発−凝縮によって行われるため、高速な光スイツチ
ング動作が実現される。

更に、その素子構造を基板上に形成することにより、多
チャンネルのマトリヅクス型光スイッチを一基板に集積
化することができる。

給電線付き薄膜ヒータが絶縁体で覆われるように構成し
た場合には、薄膜ヒータが液体と接していないため、効
率良く加熱・冷却による液体の蒸発・１１縮を行わせる
ことができ、従って低消費電力で光スイッチングさせる
ことができる。また、長期的にも安定した光スイツチン
グ動作をさせることができる。

光導波路材料としては、シリコン基板あるいはガラス（
例えば石英）基板の上に成膜した酸化珪素を主成分とす
る材料を用いている。一方、スイッチ部分に用いる液体
材料は、光導波路のコア部分と屈折率がほぼ等しいもの
、例えばメチルシクロが適当である。

酸化珪素を主成分とするコア屈折率（ｎ、＝１．４６０
〜１．４６８　）に近い屈折率を持つ液体としては、次
のようなものがある。

ＣＣＪ、テトラクロルメタン （ｎ　＝　１．４５９８．　ｂ　ｐ　；　７６．５℃）
ＣＪｓ　ＣＮＯ２トリクロロニトロメタン（ｎ　＝　１
．４６０７５　） ＣＨｓ　Ｃｓ　Ｈ１゜ＯＨメチルシクロへキサノー（ｎ
＝１．４６１　　、　　ｂｐ　；１５５　℃）（ｃ２Ｈ
８）ＧｅＣＨｔ　　ＣＨ２Ｃ０Ｈ（ｎ　＝　１．４６１
２．　　ｂ　ｐ　；　ｔ３６℃）Ｃ４Ｈｔ　ｔｃ　Ｊ　
　シクロへキシルクロライド（ｎ　＝　１．４６２１６
　、　ｂ　ｐ　；　１４３．３℃）Ｃｘ４Ｈ４，７−シ
クロへキシルオダデカン（ｎ　＝　１．４６３４．　ｂ
　ｐ　；　１７９℃）ＨＣＦ　　ＣＪ　　ＣＳｏ　　Ｃ
２Ｈ％（ｎ＝１．４６３６．　　ｂｐ；７１℃）ｃ、　
Ｈｓ　Ｆ　　フロロベンゼン （ｎ　＝　１．４６４１２　、　ｂ　ｐ　；　８４’、
８５℃）ＣｓＨ＋＋ＯＨシクロヘキサノール （ｎ　＝１．４６５６．　ｂ　ｐ　；　１６１．１℃）
ＣｓＨ１＊　　テレピンオイル （ｎ　＝　１．４６６３．　ｂ　ｐ　；　１５５℃）但
し、ｎは液体の屈折率＋ｂＰは液体の沸点である。

しかし、固体部分と液体部分の屈折率を組み合わせると
いうことに本発明の本質があるわけであるから、上記の
光導波路と液体材料の組み合わせは、その条件内で選択
の余地がある０例えば、相溶性のある２種類（あるいは
２種類以上でも良い）の液体ＡとＢを混合することによ
り、ｎｗに近い屈折率の液体を実現しても良い。

［実施例］ 以下に、本発明を図示の実施例によって詳細に説明する
。

第１図は本発明の光スイツチ基板の上面図であり、第２
図はそのＡ−Ａ断面の拡大図である。

光導波路５は、単結晶シリコンの平面基板１上に、興な
る屈折率をもった酸化珪素の層を重ねた構造によって形
成されており、光の伝搬する略矩形状のコア（屈折率ｎ
１）３と、該コアを覆う低屈折率ｎ６の上下のクラッド
４．６とを有する。

基板上の光導波路コアは、少なくとも互いに直交するよ
うに構成された３つの枝路３ａ、３ｂ。

３ｃを有し、これら３枝路は第１図に示すように軸線が
交差する位置関係に置かれている。このうち、枝路３ａ
は光導波路コアへの光の入射部として、残りの２つの枝
路３ｂ、３ｃは光の出射部として機能する。ここでは、
光の入口１ｌＩ１１１の光導波路コア（枝路３ａ）に対
し、一方の出口１！１１２の枝路３ｂは入口（１！１１
１の枝路３ａの延長線上に、又、他方の出口側１３の枝
路３Ｃは入口側の枝路３ａと直交するように形成されて
いる。

光導波路５の途中には、屈折率がコア３のそれと略等し
い液体を挟み込む１本のスリット８が、それぞれのコア
技路内を伝搬する光路に対して略４５゛の角度をなすよ
うに設けられ、該スリット８によって光導波路の交差部
分が切断されている。

このスリット８の溝の中に、光導波路のコア３の材料と
ほぼ等しい屈折率を持つ液体が満たされた場合、光は恰
もスリット８が無いが如く直進する。一方、このスリッ
ト８の中の液体が気化した場合、光導波路５に入口側１
１から進入した光は、スリット界面において屈折率の違
いにより、全反射して、前記の光導波路枝路３ａと直交
する出口側１３の光導波路枝路３Ｃに導かれる。

光スイツチ基板上の上面１４及び前記スリット８の内面
は、第２図に示す如く、光導波路のコア３と同じ屈折率
を持つ液体６で満たされている。

コア３の屈折率ｎ１が１．４６１の酸化珪素を主成分と
するガラスの場合、液体としてメチルシクロヘキサノー
ルを選べば、屈折率はほぼ一致する。この液体はクラッ
ド４の上面に設けた液体貯蔵タンクからスリット８へ供
給されるが、この液体貯蔵タンクは、例えば第４図に示
すように金属性のパラゲージ２０にメチルシクロヘキサ
ノールを封入することで構成される。

スリット８近傍の表面には、この部分つまり上記液体を
局部的に加熱する手段として、抵抗発熱体から成る薄膜
ヒータ９が形成されている。この薄膜ヒータ９に通電す
ることによって、スリット８の極く近傍だけが加熱され
、スリット８内の液体を気化させることができる。この
とき、光はスリット８の内面で反射し、直交する光導波
路枝路３Ｃ側（出口１１！１１３）へ折り曲げられる。

一方、通電加熱を止めれば、伝熱によって直ちにスリッ
ト８の周辺は冷却され、気化した液体は直ちに凝結し液
体に戻るから、光は再び先導波路枝路３ｂ（出口側１２
）の方へ直進する。尚、薄膜ヒータ９の表面には、上面
の液体６との絶縁を取るために絶縁膜がコーティングさ
れている（但し、図には省略しである）。

要するに、スリット８の溝の中に光導波路５のコア３の
屈折率とほぼ等しい屈折率を持つ液体６を充填しておき
、かつ、スリット８の周囲のクラッド４の上面に薄膜ヒ
ータ９を形成し、この薄膜ヒータ９に通電することによ
ってスリット８の掻く近傍だけを加熱し、スリット８内
の液体を気化させる。それによって、コア３内を入口側
１１から出口＠１２方向へ伝搬していた光は、このスリ
ット８内の液体が蒸発して気化しているので、スリット
８の内面で反射し、直交する光導波路コア枝路３Ｃへ折
り曲げられ、出口側１３へ伝搬する。

一方、薄膜ヒータ９への通電加熱を止めれば、伝熱によ
って直ちにスリット周辺は冷却され、気化した液体は直
ちに凝結し液体に戻るから、光は再び出口側１２方向へ
直進する。このように、スリブト８内への液体の注入及
び除去動作を加熱・冷却による液体の蒸発・凝縮によっ
て行うことにより、高速のスイッチング動作を実現する
。

以下に、上記光スイッチの製造方法について述べる。

先ず、単結晶シリコンの基板１の上に、直交する略矩形
状のコア光導波路５を形成する。これは、コア下側のク
ラッド（以下、低屈折層と称する）２、コア３．コア上
側のクラッド４の部分が積層された埋込み光導波路枝路
である。

コア３の部分については、ホトリソグラフィの手法で、
直交する光導波路枝路のパターンを形成する。低屈折層
２．クラッド４の部分は、３ｉ０ｚ、あるいは５ｉｆｔ
にＰ２Ｏ２゜Ｂ２０１等の不純物をドーズし、一方、コ
ア３の部分にはＴ　ｉ　０２　、　Ｇｅ　０２等の不純
物をドープすることにより、コア部分の屈折率をクラッ
ド部分よりも高めて光導波路が形成される。上記クラッ
ド及びコア膜の成膜には、化学的気相成長法（ｃＶＤ、
プラズマＣＶＤ等）スパッタリング法。

電子ビーム蒸着法、ゾル・ゲル法等を用いることができ
る０本実施例の場合、低屈折層２及びクラッド４の厚さ
はそれぞれ１０μｍと２０μｍ、コア３の寸法は厚さ１
幅ともに約１０μｍである。

次いで、光導波路枝路の交差部分に、スリット８を加工
する。溝はコア層を完全に除去するまで垂直に堀込む必
要があり、本例の場合には３０μｍ以上掘る必要がある
。一方、スリット８の幅はできるだけ小さく、１０μｍ
以下とすることが望ましい。この様な加工には、反応性
イオンエツチング（ＲＩＢ＞の手法が有効である１本例
では、深さ３５μｍ、＠８μｍの溝を長さ６０μｍにわ
たって加工した。

最後に、スリット８の周囲に、抵抗発熱体８及び給電線
１０．１０を金属材料の蒸着によって形成する。薄膜ヒ
ータ９を構成する抵抗発熱体の材料としては例えばクロ
ムが適しており、また給電、ｌｌｌ０．１０の材料とし
ては金などが適している。

上記光スイッチは、シリコン基板の上に、例えばコアを
ｍ行ｎ列＜ｍ、ｎ＞２）のマトリック状に構成し、これ
に対して多数の光スイッチを集積することができる。

集積化した光スイッチの例を第３図に示す。ここでは４
×４の光スイッチが一基板上に形成されている。矢印１
１１〜１１４で示す独立な４本の入線がスイッチされて
、矢印１２１〜１２４及び１３１〜１３４で示す２系統
の出線に振り分けられる。尚、この図には煩雑さを避け
るため、スイッチング用の給電線は書き込んでいない。

以上のようにして、製作された光スイツチ基板は、メチ
ルシクロヘキサノールに浸漬して封止される。このとき
に不純物ガスなどを混入させないことが、液体の蒸発・
凝縮温度を一定とし、確実に動作を行うなめに重要であ
る。

第４図は、光スイッチの全体の構成図である。

基板は金属性のパッケージ２０に封じ、メチルシクロヘ
キサノールを封入する際には、内部が純粋にメチルシク
ロヘキサノールの気相２１と液相２２で満たされるよに
脱気を行う、また、光ファイバ２３及びスイッチングの
ための給電線２４は、ハーメチックシールでパッケージ
２ｏから外部に引き出される。前記のパッケージ２０は
、周囲をヒータ２５と断熱材２６で覆い、パッケージ温
度を外気温度より高く、しかもメチルシクロヘキサノー
ルの沸点より低い温度に保つようになっている。

上記光スイッチの特長は、光導波路５に形成されるスリ
ット８の寸法が小さいほど、スリット周辺の熱容量が小
さくなるので、薄膜ヒータ９に供給する電力が小さく、
しがも高速なスイッチング動作が可能になる点にある。

また、上記実施例で述べたような製造方法をとれば、シ
リコン基板あるいは石英などのガラス基板上に、スイッ
チ素子を小さく作り込むことが可能であり、数十ｍｓの
高速なスイッチング動作が可能になる利点を持つ。

第５図は、第１図に示した薄膜ヒータ９の変形実施例で
ある。即ち、クラッド上面に設ける薄層ヒータ９を“コ
”字状に形成し、その両端より給電線１０．１０により
通電する構成である。このように、薄膜ヒータ９は種々
の形状に形成することができる。

第６図は、第２図に示した液体貯蔵タンクの変形実施例
である。即ち、液体６を基板１の下面側に設けた液体貯
蔵タンク１５に入れておき、ここからスリット８の部分
へ液体６を供給する構成である。

ところで、上記第１図〜第４図の実施例では、薄膜ヒー
タ９が液体６と接しているので、給電線１０．１０は液
体６と接しないように絶縁体を覆って通電しなければな
らない、また、薄膜ヒータ９が液体６と直に接している
ため、この薄膜ヒータ９に通電しなときり、スリット８
内の液体６以外に薄膜ヒータ９の上面付近の液体も加熱
される。

即ち、スリット８内の液体の加熱方式としては効率が悪
く、消費電力が増す、更には、薄膜ヒータ９が常に液体
６と接しているため、錆び、腐蝕等の点で長期的信頼性
に欠ける。

第７図に、この点を考慮した導波路型光スイッチの実施
例を示す、同図（ａ）は上面図であり、同図（ｂ）はそ
の断面図である。

光導波路５は、第１図と同じ様に、丁字形の光導波路構
造で構成され、直交した交差部にスリット８が設けられ
ている。このスリット８は、入口側１１から伝搬してく
る光に対して、略４５°の角度をなすように設けられて
いる。そして、このスリット８内への液体６の注入及び
除去動作を加熱・冷却による液体の蒸発・凝縮によって
行うことにより、入口ｆＰ１１１方向から伝搬してきた
光を、出口側１２方向或いは出口側１３方向へスイッチ
ングする。

まず、構成から説明する。

基板１上に低屈折率層２（屈折率ｎｂ）が形成され、そ
の上に略矩形状のコア３（屈折率ｎｗ。

ｎｗ＞ｎ、）が設けられている。そして、上記コア３は
屈折率ｎａ　　（ｎｅ　＜ｎｗ　）のクラッド４で全面
が覆われた、いわゆる埋込型光導波路で構成されている
。このクラッド４の上に薄膜ヒータ９（例えばＣｒ或い
はＴｉで構成された薄膜層）と給電線１０．１０がパタ
ーン化されている。そして上記薄膜ヒータ９と給電線１
０．１０は、絶縁層１６で全面が覆われている。この絶
縁層１６の屈折率は、コア３の屈折率ｎ、と略等しいこ
とが好ましい。従って、この絶縁層１６の材質としては
、コア３の材質と略等しいもの、例えば、５ｉ０２にＧ
ｅ、Ｐ、Ａｊ　、Ｚｎなどの屈折率制御用添加物を含ん
だものを用いる。

この絶縁層１６の上に液体貯蔵タンク７が設けられ、こ
のタンク７内に液体６が充填されている。

液体６は薄膜ヒータ９．給電線１０．１０とは接触して
おらず、絶縁層１６によって絶縁されている。スリット
８の内壁面も絶縁層１６が形成されている。この絶縁層
１６は液体貯蔵タンク７内の液体６の温度上昇を抑圧す
ることができる。つまり、より低い電圧源１７でスリッ
ト８内の液体を帰化させることができ、高速のスイッチ
ングが可能となる。

上記第７図の実施例の具体例について述べる。

基板１には、Ｓ１或いはガラス（例えば、Ｓ　ｉ　Ｏ２
にＧｅ、Ｔｉ、Ｐ、Ｂ、Ａｊ　、Ｆ、Ｚｎなどの添加物
を少なくとも一種類含んだもの）を用いる。低屈折率層
２には、ＳｉＯ２、あるいはＳ　ｉ　Ｏ２にＢ、Ｐ、Ｆ
、Ｇｅ、などの屈折率制御用添加物を少なくとも一種類
含んだものを用い、またクラッド４も同様のものを用い
る。コア３にはＳｉＯ２にＧｅ、Ｔｉ、Ｐ、ＡＪ　、Ｚ
ｎ、Ｅｒ。

Ｎｄ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｔｍ、Ｆ、Ｎａ、Ｂなどの添加物を
少なくとも一種類含んだものを用いる。

コア３（屈折率ｎｗ）に対するクラッド４（屈折率ｎ。

）或いは低屈折率層２（屈折率ｎｂ）の比屈折率差Δ、 ｎｗ　−ｎＣ Δ＝（）Ｘ１００％、又は ｎｗ ｂ は、０．２％〜１％の範囲内に、即ち、単一モード光導
波路となるように選ばれる。絶縁層１６もコア３と同一
の材料のものが用いられる。

尚、低屈折率層２．クラッド４の厚みは１０μｍ〜数１
０μｍの範囲に設定され、コア３の厚み及び幅は数μｍ
−１０数μｍの範囲から選ばれる。

絶縁層１６の厚みは、数千人〜数μｍの範囲から選ばれ
る。スリット８の幅は数μｍに、またその長さは数１０
μｍ〜１００μｍの範囲から選ばれる。

液体６としては、コア３の屈折率ｎｗと略等しい屈折率
の液体であることと、沸点ができる限り低いことが望ま
しく、例えば、フルオロベンゼンＣ，Ｈ５Ｆ　＜温度２
０℃におけある屈折率１．４６４１２゜沸点８４．９℃
）を用いることができる。

薄膜ヒータ９に、例えばＴｉ薄膜（厚み０．２μｍ１幅
２０μｍ、長さ１ｍｍ）を用いたとすると、上記し−タ
抵抗は約０．５Ωとなり、電圧源１７の印加電力を約０
．４Ｗにすることにより、上記薄膜ヒータ９の表面温度
は約１２０℃となり、スリット８内の液体を気化するこ
とができる。

また、本光スイッチの応答速度が薄膜ヒータ表面の温度
変化の速度に依存すると考えると、その立ち上がり及び
立ち下がり時間は、１ｍｓを期待することができる。

第７図の実施例は、１人力、２出力のいわゆる１×２型
光スイツチの場合であったが、本発明は上記実施例に限
定されない０例えば、第８図に示すように、２人力、４
出力の光スイッチのように、ｎｘｍ型光スイッチ（ｎ、
ｍ：≧２）にも適用することができる。

第８図において、矢印１１１，１１２は光ファイバ１８
１，１８２から導波路型光スイッチ３０へ入力する光信
号の方向を示し、矢印１２１゜１２２は光ファイバ１８
３．１８４から出力される光信号の方向を、矢印１３１
，１３２は光ファイバ１８５，１８６から出力される光
信号の方向を示す、光導波路５のコア枝路の交差部には
、それぞれスリット８１〜８４が設けである。尚、同図
には薄膜ヒータ９１〜９４へ電力を供給する給電線は省
略しであるが、実際の構成では当然設けられるものであ
る。

第９図は、第７図、第８図の導波路型光スイッチの製造
方法を示したものである。

まず、ｆａ）において、石英基板１上にコア３の膜を形
成し、その上にクラッド４の膜を形成する。

第７図の低屈折率層２は基板１に石英ガラスを用いてい
るので、この石英ガラスで低屈折率層２を兼用する。コ
ア３及びクラッド４は電子ビーム蒸着法、スパッタリン
グ法などの物理的蒸着法、或いは、火炎堆積法、ＣＶＤ
法（含むプラズマＣＶＤ法）などの方法によって形成す
ることができる。

次に、（ｂ）に示すように、クラッド４の上にメタル膜
３１、例えばＣｒ、Ｔｉ膜などを形成する。

このメタル８３１は、上記電子ビーム蒸着法、スパッタ
リング法などで形成する。そして、（ｃ）に示すように
、このメタル膜３１の上にフォトレジスト膜３２を塗布
し、フォトマスクを介して露光現像１焼付けにより、フ
ォトレジスト膜３２のバターニングを行う。

次に、（ｄ）に示すように、このフォトレジスト膜３２
のパターンをマスクにして、ドライエツチングプロセス
によりメタルｌ！［３１のバターニングを行う、更に、
上記７オトレジスト膜３２．メタル膜３１のパターンを
マスクにして、ドライエツチングによりクラッド４とコ
ア３のドライエツチングを行い、スリット８を形成する
。

次に、（ｅ）に示すように、まずフォトレジスト膜３２
を除去後、メタル膜３１上に再度フォトレジスト膜を塗
布する。そして薄膜ヒータ９と給電線１０．１０形成用
のフォトマスクを介して、上記フォトレジスト膜にバタ
ーニングを行う。次に、このフォトレジスト膜のパター
ンをマスクにしてドライエツチングを行い、メタル膜３
１を薄膜ヒータ９と給電線１０．１０にパターン化する
。その後、上記フォトレジスト膜を取り除く。

最後に、（ｆ）に示すように、コア３の屈折率と同じ屈
折率の絶縁膜１６を上記薄膜ヒータ９と給電線１０．１
０上に形成させ、全面を゛覆う、この絶縁膜１６の形成
は、スリット８内の内壁面にもカバーできるように、減
圧ＣＶＤ法、例えばプラズマＣＶＤ法によって行う。

上記の如くして製造された導波路型光スイッチは、液体
を蒸発、気化させる薄膜ヒータが絶縁体によって液体と
接していない、そのため、スリットの付近の液体のみを
局所的に加熱することができ、低消ｔｔ力で効１４Ａ良
い加熱方式である。また、給電線１０．１０も合わせて
絶縁体で覆われ、液体に接していないので、短絡する危
険もない。更に、薄膜ヒータ、給電線が絶縁体で覆われ
ていることから、長期的に安定であり、錆び、腐蝕など
による劣化、抵抗値変化などの問題もない。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば次のような効果が得
られる。

（１）微細なスリット内の微量の液体を局部的に加熱・
冷却し、蒸発・凝縮させることによってスイッチング動
作ができるので、光スイッチングの高速動作が実現する
。

（２）光スイッチに可動部分がないので、システムの故
障に対する信頼性が高い。

（３）製造方法が、リングラフィとエツチングによるも
のであり、素子の微細化及び多チャンネルの光導波路の
スイッチの集積化が可能となる。

（４）給電線付き薄膜ヒータを絶縁体で覆った構成にし
た場合には、薄膜ヒータが液体と接していないため、効
率良く加熱・冷却による液体の蒸発・凝縮を行わせるこ
とができ、従って低消費電力で且つ長期的に安定して光
スイツチング動作をさせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光スイツチ基板の上面
図、第２図は第１図及び第５図のＡ−Ａ部分の拡大断面
図、第３図は多チャンネルの光導波路のスイッチに集積
化した本発明の実施例に係る光スイツチ基板の上面図、
第４図は本発明の光スイッチの全体の構成を示す断面図
、第５図は薄膜ヒータの変形例を示す光スイツチ基板の
上面図、第６図は液体貯蔵タンクの変形例を示す第２図
と同様の拡大断面図、第７図は薄膜ヒータを絶縁体で覆
った本発明の導波路型光スイッチの実施例を示したもの
で、（ａ）は上面図、ｆｂ）はその断面図、第８図は第
７図の導波路型光スイッチを集積化した実施例を示す図
、第９図は第７図の導波路型光スイッチの製造方法を示
す図、第１０図は従来の光スイッチの概略図である。 図中、１は基板、２は下側クラッド（低屈折率層）、３
はコア、３ａ、３ｂ、３ｃは枝路、４は上側クラッド、
５は光導波路、６は液体、７は液体貯蔵タンク、８はス
リット、９は薄膜ヒータ、１０は給電線、１１は光の入
口側、１２．１３は光の出口側、１４は光スイツチ基板
の上面、１５は液体貯蔵タンク、１６は絶縁層（絶縁体
）、１７は電圧源、２０はパラゲージを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光の伝搬する略矩形状のコアがそれより低屈折率の
   クラッドで覆われた光導波路と、そのコアの途中に設け
   た屈折率がコアのそれと略等しい液体を挟み込むスリッ
   トと、該液体を局部的に加熱する手段とを具備すること
   を特徴とする光スイッチ。 ２、加熱によるスリット部の液体を蒸発、気化させる行
   程と、加熱を止めて気化した液体を凝結させて液体に戻
   す行程を有することを特徴とする請求項１記載の光スイ
   ッチ。 ３、上記光導波路は平面基板上に構成されていることを
   特徴とする請求項１記載の光スイッチ。 ４、上記基板上のコアは少なくとも光の入射部としての
   枝路と光の出射部としての２つの枝路とからなり、これ
   らの枝路は互いに直交配置され、上記液体を挟み込むス
   リット部は、この直交部においてそれぞれの枝路のコア
   内を伝搬する光路に対して略４５゜の角度をなすように
   設けられていることを特徴とする請求項３記載の光スイ
   ッチ。 ５、上記光導波路のコアはｍ行ｎ列（ｍ、ｎ＞２）のマ
   トリック状に構成されていることを特徴とする請求項３
   記載の光スイッチ。 ６、上記液体を局部的に加熱する手段が、スリットの設
   けられたクラッド上面部に設けた給電線付き薄膜ヒータ
   であることを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。 ７、上記給電線付き薄膜ヒータが絶縁体で覆われ液体と
   接していないことを特徴とする請求項６記載の光スイッ
   チ。 ８、上記液体はクラッド上面に設けた液体貯蔵タンクか
   らスリット部へ供給されるようにしたことを特徴とする
   請求項１又は７記載の光スイッチ。 ９、上記液体は基板の下面に設けた液体貯蔵タンクから
   スリット部へ供給されるようにしたことを特徴とする請
   求項１又は７記載の光スイッチ。 １０、次の工程（ａ）〜（ｅ）から成る光スイッチの製
   造方法。 （ａ）基板上に、光導波路用ガラス膜として、低屈折率
   層、コア層、クラッド層を順次積層する工程、 （ｂ）該クラッド層の上にメタル膜、フォトレジスト膜
   を形成し、フォトリソグラフィによりパターン化する工
   程、 （ｃ）ドライエッチングプロセスにより、メタル膜、ク
   ラッド層、コア層にスリットを形成する工程、 （ｄ）フォトレジスト膜を剥離後、メタル膜上に再度フ
   ォトレジスト膜を塗布し、パターン化した後、ドライエ
   ッチングプロセスによりメタル膜に薄膜ヒータと給電線
   とをパターン化する工程、 （ｅ）その後で上記薄膜ヒータと給電線のパターン上に
   絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に液体を満たす工程。