JPH08201856A - 導波路型光スイッチおよびその製造方法 - Google Patents
導波路型光スイッチおよびその製造方法Info
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- JPH08201856A JPH08201856A JP880695A JP880695A JPH08201856A JP H08201856 A JPH08201856 A JP H08201856A JP 880695 A JP880695 A JP 880695A JP 880695 A JP880695 A JP 880695A JP H08201856 A JPH08201856 A JP H08201856A
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- slit
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低電圧で駆動し、しかもスリット内で液体を
自己保持することができる導波路型光スイッチおよびそ
の製造方法を提供する。 【構成】 石英基板１上に、断面が略矩形状で光が伝搬
するコア１３とコア１３を覆うと共にコア１３より低い
屈折率を有するクラッド１４とからなる光導波路のコア
パターンを、互いに交差するように形成し、コア１３の
交差部にコア１３を横断するように溝状のスリット４を
形成し、スリット４のコア１３の交差部に屈折率がコア
１３と略等しい液体５を注入し、液体５をヒータ１０か
らなる加熱手段により移動させることにより光を入射側
コアから出射側コアへ透過または反射させる導波路型光
スイッチにおいて、光導波路の上面にヒータ１０の埋め
込まれた石英基板を配置し、液体５を注入したスリット
空間を減圧封止したことを特徴としている。
自己保持することができる導波路型光スイッチおよびそ
の製造方法を提供する。 【構成】 石英基板１上に、断面が略矩形状で光が伝搬
するコア１３とコア１３を覆うと共にコア１３より低い
屈折率を有するクラッド１４とからなる光導波路のコア
パターンを、互いに交差するように形成し、コア１３の
交差部にコア１３を横断するように溝状のスリット４を
形成し、スリット４のコア１３の交差部に屈折率がコア
１３と略等しい液体５を注入し、液体５をヒータ１０か
らなる加熱手段により移動させることにより光を入射側
コアから出射側コアへ透過または反射させる導波路型光
スイッチにおいて、光導波路の上面にヒータ１０の埋め
込まれた石英基板を配置し、液体５を注入したスリット
空間を減圧封止したことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上の互いに交差す
る光路の交差部に設けられたスリット内の液体を移動さ
せることにより、伝搬する光路の切り替えを行う導波路
型光スイッチおよびその製造方法に関する。
る光路の交差部に設けられたスリット内の液体を移動さ
せることにより、伝搬する光路の切り替えを行う導波路
型光スイッチおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通信技術が定着するにつれ、低挿入損
失、低クロストーク、小形、高速スイッチング等の特性
を有する光マトリクススイッチの要望が高まっている。
失、低クロストーク、小形、高速スイッチング等の特性
を有する光マトリクススイッチの要望が高まっている。
【０００３】図９は導波路型光スイッチの従来例である
（特開平５−８８０３０号公報）。
（特開平５−８８０３０号公報）。
【０００４】同図において、Ｔ字型の導波路２が直交す
る交差部に略４５度の角度をなすスリット４を形成し、
導波路２の交差部を切断し、スリット４の溝の中に導波
路のコア１３の屈折率と略等しい屈折率を有する液体５
を充填しておき、かつ、スリット４の周囲のクラッド１
４の上面に給電線付きの薄膜ヒータ１０を設け、薄膜ヒ
ータ１０およびスリット４の内壁面が絶縁層１５で覆わ
れるようにした構造であってこの薄膜ヒータ１０に通電
することによりスリット４のごく近傍だけを加熱し、ス
リット４内の液体５が蒸発して気化する。これによりコ
ア１３内を矢印３−１方向から矢印３−２方向へ伝搬し
ていた光は、このスリット４内の液体が気化しているの
で、スリット４の内壁面で反射し、直交するコア導波路
へ折り曲げられ、矢印３−３方向へ伝搬する。
る交差部に略４５度の角度をなすスリット４を形成し、
導波路２の交差部を切断し、スリット４の溝の中に導波
路のコア１３の屈折率と略等しい屈折率を有する液体５
を充填しておき、かつ、スリット４の周囲のクラッド１
４の上面に給電線付きの薄膜ヒータ１０を設け、薄膜ヒ
ータ１０およびスリット４の内壁面が絶縁層１５で覆わ
れるようにした構造であってこの薄膜ヒータ１０に通電
することによりスリット４のごく近傍だけを加熱し、ス
リット４内の液体５が蒸発して気化する。これによりコ
ア１３内を矢印３−１方向から矢印３−２方向へ伝搬し
ていた光は、このスリット４内の液体が気化しているの
で、スリット４の内壁面で反射し、直交するコア導波路
へ折り曲げられ、矢印３−３方向へ伝搬する。
【０００５】一方、薄膜ヒータ１０の通電加熱を停止す
れば、熱伝導によってただちにスリット４の周辺は自然
冷却され、気化した液体は凝結して液体に戻るので、光
は再び矢印３−２方向へ直進する。
れば、熱伝導によってただちにスリット４の周辺は自然
冷却され、気化した液体は凝結して液体に戻るので、光
は再び矢印３−２方向へ直進する。
【０００６】また、絶縁層１５を薄膜ヒータ１０上に設
けることにより、給電線ヒータの錆、腐食等による劣
化、抵抗値の変化等を防止できる。
けることにより、給電線ヒータの錆、腐食等による劣
化、抵抗値の変化等を防止できる。
【０００７】以上においてスリット４内への液体の注入
および除去動作を、ヒータ加熱、自然冷却による液体の
蒸発、凝縮方式で行うことにより、高速のスイッチング
動作を実現することができる。
および除去動作を、ヒータ加熱、自然冷却による液体の
蒸発、凝縮方式で行うことにより、高速のスイッチング
動作を実現することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示した光スイッチは、スリット４の上部の液体充填タン
ク２３内に注入する液体５が微量であったため、液体注
入することが困難であった。またスリット４の上部の液
体充填タンク２３内に液体５が存在するため、自己保持
特性を達成することが難しかったため、液体充填タンク
２３内の液体５以外の空間に１気圧の空気が存在し、ス
リット４内の液体を蒸発・気化させるのに薄膜ヒータ１
０に通電する電圧を高くしなければならない。
示した光スイッチは、スリット４の上部の液体充填タン
ク２３内に注入する液体５が微量であったため、液体注
入することが困難であった。またスリット４の上部の液
体充填タンク２３内に液体５が存在するため、自己保持
特性を達成することが難しかったため、液体充填タンク
２３内の液体５以外の空間に１気圧の空気が存在し、ス
リット４内の液体を蒸発・気化させるのに薄膜ヒータ１
０に通電する電圧を高くしなければならない。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、低電圧で駆動し、しかもスリット内の液体を自己保
持することができる導波路型光スイッチおよびその製造
方法を提供することにある。
し、低電圧で駆動し、しかもスリット内の液体を自己保
持することができる導波路型光スイッチおよびその製造
方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板上に、断面が略矩形状で光が伝搬する
コアとコアを覆うと共にコアより低い屈折率を有するク
ラッドとからなる光導波路のコアパターンを、互いに交
差するように形成し、コアの交差部にコアを横断するよ
うに溝状のスリットを形成し、スリットのコアの交差部
に屈折率がコアと略等しい液体を注入し、液体をヒータ
からなる加熱手段で移動させることにより光を入射側コ
アから出射側コアへ透過または反射させる導波路型光ス
イッチにおいて、光導波路の上面にヒータの埋め込まれ
た石英基板を配置し、液体を注入したスリット空間を減
圧封止したものである。
に本発明は、基板上に、断面が略矩形状で光が伝搬する
コアとコアを覆うと共にコアより低い屈折率を有するク
ラッドとからなる光導波路のコアパターンを、互いに交
差するように形成し、コアの交差部にコアを横断するよ
うに溝状のスリットを形成し、スリットのコアの交差部
に屈折率がコアと略等しい液体を注入し、液体をヒータ
からなる加熱手段で移動させることにより光を入射側コ
アから出射側コアへ透過または反射させる導波路型光ス
イッチにおいて、光導波路の上面にヒータの埋め込まれ
た石英基板を配置し、液体を注入したスリット空間を減
圧封止したものである。
【００１１】本発明は、基板上に、断面が略矩形状で光
が伝搬するコアとコアを覆うと共に上記コアより低い屈
折率を有するクラッドとからなる光導波路のコアパター
ンを、互いに交差するように形成し、コアの交差部にコ
アを横断するように溝状のスリットを形成し、スリット
のコアの交差部に屈折率がコアと略等しい液体を注入
し、液体をヒータからなる加熱手段により移動させるこ
とにより光を入射側コアから出射側コアへ透過または反
射させる導波路型光スイッチの製造方法において、光導
波路の上面にヒータの埋め込まれた基板を配置し、マニ
ュピュレータによりスリット空間へ液体を注入した後ス
リット空間を減圧封止するものである。
が伝搬するコアとコアを覆うと共に上記コアより低い屈
折率を有するクラッドとからなる光導波路のコアパター
ンを、互いに交差するように形成し、コアの交差部にコ
アを横断するように溝状のスリットを形成し、スリット
のコアの交差部に屈折率がコアと略等しい液体を注入
し、液体をヒータからなる加熱手段により移動させるこ
とにより光を入射側コアから出射側コアへ透過または反
射させる導波路型光スイッチの製造方法において、光導
波路の上面にヒータの埋め込まれた基板を配置し、マニ
ュピュレータによりスリット空間へ液体を注入した後ス
リット空間を減圧封止するものである。
【００１２】
【作用】上記構成によれば、石英基板上に複数の光導波
路を交差するように形成し、これらの光導波路の交差部
に液体を挟み込むようにスリットを形成したものを導波
路側基板とし、石英基板上にヒータおよび給電線を形成
し、その上に絶縁膜を蒸着したものをヒータ側基板とし
て、導波路側基板およびヒータ側基板のスリット空間の
周辺に撥油・撥水処理膜を形成するので、スリット内に
液体の注入が容易となる。スリット内に液体を注入した
後、撥油・撥水処理膜の周囲に金属膜とその合金膜ある
いは無機膜を蒸着して、減圧雰囲気中で金属膜とその合
金膜あるいは無機膜を溶融接合させるので、導波路側基
板、ヒータ側基板の接合およびスリット空間の減圧封止
が容易となる。このため、低い加熱温度でもスリット内
に充填された液体は気化しやすくなり、その結果ヒータ
に印加する電圧を低くすることができる。またスリット
上には液体タンクがないためスリット内での液体の界面
張力による自己保持が可能となる。
路を交差するように形成し、これらの光導波路の交差部
に液体を挟み込むようにスリットを形成したものを導波
路側基板とし、石英基板上にヒータおよび給電線を形成
し、その上に絶縁膜を蒸着したものをヒータ側基板とし
て、導波路側基板およびヒータ側基板のスリット空間の
周辺に撥油・撥水処理膜を形成するので、スリット内に
液体の注入が容易となる。スリット内に液体を注入した
後、撥油・撥水処理膜の周囲に金属膜とその合金膜ある
いは無機膜を蒸着して、減圧雰囲気中で金属膜とその合
金膜あるいは無機膜を溶融接合させるので、導波路側基
板、ヒータ側基板の接合およびスリット空間の減圧封止
が容易となる。このため、低い加熱温度でもスリット内
に充填された液体は気化しやすくなり、その結果ヒータ
に印加する電圧を低くすることができる。またスリット
上には液体タンクがないためスリット内での液体の界面
張力による自己保持が可能となる。
【００１３】ここで、導波路側基板、ヒータ側基板に蒸
着する金属膜とその合金膜あるいは無機膜について説明
する。
着する金属膜とその合金膜あるいは無機膜について説明
する。
【００１４】導波路側基板、ヒータ側基板に蒸着する金
属膜としては、例えば両基板とも酸化硅素を主成分とす
る材料の場合、酸化硅素（例えば石英）と密着性の良い
Ｃｒ、ＷＳｉ膜などを第１の金属膜としてはじめに蒸着
する。第１の金属膜の上に直接続半田膜を蒸着すると、
第１の金属膜の金属原子がこの半田膜に取り込まれてし
まうおそれがあるので、これを防止するためにＴｉなど
の膜を第２の金属膜として蒸着する。その上に、半田膜
と下地金属膜との接着を良くするため、第２の金属膜の
上部に蒸着されるであろう半田膜と第２の金属膜との間
に、第３の金属膜としてＡｕ、Ｐｔ膜を蒸着する。
属膜としては、例えば両基板とも酸化硅素を主成分とす
る材料の場合、酸化硅素（例えば石英）と密着性の良い
Ｃｒ、ＷＳｉ膜などを第１の金属膜としてはじめに蒸着
する。第１の金属膜の上に直接続半田膜を蒸着すると、
第１の金属膜の金属原子がこの半田膜に取り込まれてし
まうおそれがあるので、これを防止するためにＴｉなど
の膜を第２の金属膜として蒸着する。その上に、半田膜
と下地金属膜との接着を良くするため、第２の金属膜の
上部に蒸着されるであろう半田膜と第２の金属膜との間
に、第３の金属膜としてＡｕ、Ｐｔ膜を蒸着する。
【００１５】一方、金属膜とその合金膜あるいは無機膜
としてはＰｂ：Ｓｎが６：４あるいは７：３であるよう
な半田を主に用いるが、より接合が良く、減圧封止がで
きるものであればそれ以外の金属膜とその合金膜あるい
は無機膜を用いてもよい。
としてはＰｂ：Ｓｎが６：４あるいは７：３であるよう
な半田を主に用いるが、より接合が良く、減圧封止がで
きるものであればそれ以外の金属膜とその合金膜あるい
は無機膜を用いてもよい。
【００１６】またヒータとしてはＣｒ、Ｔｉ、ＮｉＣｒ
等の金属膜が用いられる。
等の金属膜が用いられる。
【００１７】次に金属膜とその合金膜あるいは無機膜を
高温溶融させるために用いるレーザとしては、例えばア
ルゴンイオンレーザ、ＹＡＧレーザ等を用いることがで
きる。また２つの膜に電流を流し、陽極接合してもよ
い。
高温溶融させるために用いるレーザとしては、例えばア
ルゴンイオンレーザ、ＹＡＧレーザ等を用いることがで
きる。また２つの膜に電流を流し、陽極接合してもよ
い。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１９】図１は本発明の導波路型光スイッチの一実
施例を示す図であり、（ａ）は導波路側基板の上面図、
（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。なお、図１（ｂ）
は便宜上導波路側基板とヒータ側基板とを接合する前の
状態を示している。
施例を示す図であり、（ａ）は導波路側基板の上面図、
（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。なお、図１（ｂ）
は便宜上導波路側基板とヒータ側基板とを接合する前の
状態を示している。
【００２０】同図において、石英基板１上に断面形状が
略矩形状のコア１３（屈折率ｎａ）が交差角α（９０度
≦α≦１８０度、但し図では９０度）で交差するように
形成されている。その上に低屈折率層のクラッド１４
（屈折率ｎｂ、ｎｂ＜ｎａ）が基板１上の全面にわたっ
て形成され、埋め込み型構造の導波路が形成されてい
る。導波路が交差した交差部にはスリット４が形成され
ている。このスリット４は、矢印３−１方向から伝搬し
てくる光に対して、略α／２度の角度をなすように設け
られている。スリット４の周辺には撥油・撥水処理膜６
がスリット４に接するように形成されている。撥油処理
膜と撥水処理膜のいずれを使用するかについては、スリ
ット４内に収容される液体５が油性の場合には撥油処理
膜６が使用され、液体５が水性の場合には撥水処理膜が
使用される。撥油・撥水処理膜６のすぐ周辺に撥油・撥
水処理膜６と接するように金属膜および半田膜７−１が
形成されている。
略矩形状のコア１３（屈折率ｎａ）が交差角α（９０度
≦α≦１８０度、但し図では９０度）で交差するように
形成されている。その上に低屈折率層のクラッド１４
（屈折率ｎｂ、ｎｂ＜ｎａ）が基板１上の全面にわたっ
て形成され、埋め込み型構造の導波路が形成されてい
る。導波路が交差した交差部にはスリット４が形成され
ている。このスリット４は、矢印３−１方向から伝搬し
てくる光に対して、略α／２度の角度をなすように設け
られている。スリット４の周辺には撥油・撥水処理膜６
がスリット４に接するように形成されている。撥油処理
膜と撥水処理膜のいずれを使用するかについては、スリ
ット４内に収容される液体５が油性の場合には撥油処理
膜６が使用され、液体５が水性の場合には撥水処理膜が
使用される。撥油・撥水処理膜６のすぐ周辺に撥油・撥
水処理膜６と接するように金属膜および半田膜７−１が
形成されている。
【００２１】図１に示した導波路型光スイッチは以下の
ように動作する。
ように動作する。
【００２２】スリット４内で液体５のコア交差部側８か
ら対コア交差部側９への移動、あるいは対コア交差部９
からコア交差部側８への移動を、加熱手段としての薄膜
ヒータ１０−１、１０−２の一方を加熱して液体５の少
なくとも一部を気化させることによって行うことによ
り、矢印３−１方向から伝搬してきた光が矢印３−２方
向あるいは矢印３−３方向へ切り替えられる。
ら対コア交差部側９への移動、あるいは対コア交差部９
からコア交差部側８への移動を、加熱手段としての薄膜
ヒータ１０−１、１０−２の一方を加熱して液体５の少
なくとも一部を気化させることによって行うことによ
り、矢印３−１方向から伝搬してきた光が矢印３−２方
向あるいは矢印３−３方向へ切り替えられる。
【００２３】ここで図２および図３は図１に示した導波
路型光スイッチの変形例を示す図であり、半田膜を２重
にした場合を示している。図２（ａ）は導波路型光スイ
ッチの導波路基板側の上面図、図２（ｂ）はスリット部
分の拡大図、図３はそのヒータ側基板の上面図をそれぞ
れ示す。図４は図２および図３におけるＢ−Ｂ線部分断
面図である。
路型光スイッチの変形例を示す図であり、半田膜を２重
にした場合を示している。図２（ａ）は導波路型光スイ
ッチの導波路基板側の上面図、図２（ｂ）はスリット部
分の拡大図、図３はそのヒータ側基板の上面図をそれぞ
れ示す。図４は図２および図３におけるＢ−Ｂ線部分断
面図である。
【００２４】図２〜図４に示した導波路型光スイッチは
光のスイッチング動作のため二つの独立した薄膜ヒータ
を有している。
光のスイッチング動作のため二つの独立した薄膜ヒータ
を有している。
【００２５】ここで、導波路型光スイッチによるスイッ
チング動作について説明する。
チング動作について説明する。
【００２６】スリット４のコア交差部側８に液体５が存
在しているときには、入射側３−１から入ってきた光は
スリット４および液体５を透過して出射側３−２に到達
する。スリット４のコア交差部側のヒータ１０−１に電
圧が印加されると加熱された液体５の一部が気化し、対
コア交差部側のヒータ１０−２には電圧が印加されてい
ないため、加熱されていないスリット４の対コア交差部
側９に移動する。これにより入射側３−１から入ってき
た光がスリット４の壁面と減圧空間との間の屈折率差に
より反射し、他方の出射側３−３に到達する。
在しているときには、入射側３−１から入ってきた光は
スリット４および液体５を透過して出射側３−２に到達
する。スリット４のコア交差部側のヒータ１０−１に電
圧が印加されると加熱された液体５の一部が気化し、対
コア交差部側のヒータ１０−２には電圧が印加されてい
ないため、加熱されていないスリット４の対コア交差部
側９に移動する。これにより入射側３−１から入ってき
た光がスリット４の壁面と減圧空間との間の屈折率差に
より反射し、他方の出射側３−３に到達する。
【００２７】次にコア交差部側のヒータ１０−１への電
圧の印加を停止し対コア交差部側のヒータ１０−２によ
る加熱を開始すると、コア交差部側８に液体５が移動し
光が直線的に透過する。
圧の印加を停止し対コア交差部側のヒータ１０−２によ
る加熱を開始すると、コア交差部側８に液体５が移動し
光が直線的に透過する。
【００２８】次に上述した導波路型光スイッチの製造方
法について説明する。
法について説明する。
【００２９】まず石英と密着性の良い第１の金属膜を成
膜する。第１の金属膜上に、第１の金属膜上に形成され
るであろう半田膜へ第１の金属膜の原子が拡散するのを
防止するため第２の金属膜を蒸着する。次に第２の金属
膜の上に半田膜との接着を良くするため第３の金属膜を
蒸着し、第３の金属膜上に半田膜を成膜する。７−１−
２は減圧封止するための半田膜であり、７−２−２は導
波路側基板とヒータ側基板とを接合するための半田膜で
ある。
膜する。第１の金属膜上に、第１の金属膜上に形成され
るであろう半田膜へ第１の金属膜の原子が拡散するのを
防止するため第２の金属膜を蒸着する。次に第２の金属
膜の上に半田膜との接着を良くするため第３の金属膜を
蒸着し、第３の金属膜上に半田膜を成膜する。７−１−
２は減圧封止するための半田膜であり、７−２−２は導
波路側基板とヒータ側基板とを接合するための半田膜で
ある。
【００３０】一方、ヒータ側基板については以下のよう
に形成する導波路基板上でスリットが形成される位置
に、薄膜ヒータ１０−１、１０−２を成膜する。これら
薄膜ヒータに給電線１１−１〜１１−４を薄膜状に給電
線した後、絶縁層１５を成膜する。その上に前述した導
波路基板上に形成したのと同様に、撥油・撥水処理膜６
を成膜する。成膜する箇所は両基板を張り合わせたとき
にスリット４の上部に位置するところとする。そのすぐ
周辺に撥油・撥水処理膜６と接するように、金属膜およ
び半田膜７を形成する。
に形成する導波路基板上でスリットが形成される位置
に、薄膜ヒータ１０−１、１０−２を成膜する。これら
薄膜ヒータに給電線１１−１〜１１−４を薄膜状に給電
線した後、絶縁層１５を成膜する。その上に前述した導
波路基板上に形成したのと同様に、撥油・撥水処理膜６
を成膜する。成膜する箇所は両基板を張り合わせたとき
にスリット４の上部に位置するところとする。そのすぐ
周辺に撥油・撥水処理膜６と接するように、金属膜およ
び半田膜７を形成する。
【００３１】尚、基板１にはＳｉあるいはガラス（例え
ばＳｉＯ2 あるいはＳｉＯ2 にＧｅ、Ｔｉ、Ｐ、Ｂ、Ａ
ｌ、Ｆ、Ｚｎ等の添加物を少なくとも１種類含んだも
の）が用いられる。クラッド１４にはＳｉＯ2 あるいは
ＳｉＯ2 にＧｅ、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Ｇｅ等の添加物を少なく
とも１種類含んだものが用いられる。コア１３にはＧ
ｅ、Ｔｉ、Ｐ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｓｒ、Ｃｅ、
Ｔｍ、Ｆ、Ｎａ、Ｂ等の添加物を少なくとも１種類含ん
だものが用いられる。
ばＳｉＯ2 あるいはＳｉＯ2 にＧｅ、Ｔｉ、Ｐ、Ｂ、Ａ
ｌ、Ｆ、Ｚｎ等の添加物を少なくとも１種類含んだも
の）が用いられる。クラッド１４にはＳｉＯ2 あるいは
ＳｉＯ2 にＧｅ、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Ｇｅ等の添加物を少なく
とも１種類含んだものが用いられる。コア１３にはＧ
ｅ、Ｔｉ、Ｐ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｓｒ、Ｃｅ、
Ｔｍ、Ｆ、Ｎａ、Ｂ等の添加物を少なくとも１種類含ん
だものが用いられる。
【００３２】コア１３の屈折率ｎａと、クラッド１４の
屈折率ｎｂとの比屈折率差Δ（＝（ｎａ−ｎｂ）／ｎａ
×１００％）は０．２％〜１％の範囲内に、すなわち単
一モード光導波路となるように選ばれる。尚、クラッド
１４の厚みは１０μｍ〜数十μｍの範囲に設定され、コ
ア１３の厚みおよび幅は数μｍ〜十数μｍの範囲から選
ばれる。絶縁層１５の厚みは、数百ｎｍ〜数μｍの範囲
から選ばれる。スリット４の幅は、数μｍ〜十数μｍ
に、またその長さは数十μｍ〜数百μｍの範囲から選ば
れる。液体５としてはコア１３の屈折率ｎａと略等しい
屈折率の液体であることが望ましく、メチルシクロヘキ
サノール（ＣＨ3 Ｃ6 Ｈ10ＯＨ、屈折率１．４６１、１
気圧における沸点１５５度）などが用いられる。
屈折率ｎｂとの比屈折率差Δ（＝（ｎａ−ｎｂ）／ｎａ
×１００％）は０．２％〜１％の範囲内に、すなわち単
一モード光導波路となるように選ばれる。尚、クラッド
１４の厚みは１０μｍ〜数十μｍの範囲に設定され、コ
ア１３の厚みおよび幅は数μｍ〜十数μｍの範囲から選
ばれる。絶縁層１５の厚みは、数百ｎｍ〜数μｍの範囲
から選ばれる。スリット４の幅は、数μｍ〜十数μｍ
に、またその長さは数十μｍ〜数百μｍの範囲から選ば
れる。液体５としてはコア１３の屈折率ｎａと略等しい
屈折率の液体であることが望ましく、メチルシクロヘキ
サノール（ＣＨ3 Ｃ6 Ｈ10ＯＨ、屈折率１．４６１、１
気圧における沸点１５５度）などが用いられる。
【００３３】薄膜ヒータ１０に、例えばＣｒ薄膜（厚み
０．２５μｍ、幅１５μｍ、長さ３５μｍ）を用いたと
すると、薄膜ヒータ１０の抵抗値は約１．５Ωとなり、
電圧源１２の印加電力を約３０ｍＷとすることにより、
薄膜ヒータ１０の温度は約３００度となり、スリット４
内の液体５を気化させることができる。撥油・撥水処理
膜については、用いられる液体５が水性の場合には例え
ばフッ素樹脂が用いられる。次に金属膜および半田膜７
について述べる。
０．２５μｍ、幅１５μｍ、長さ３５μｍ）を用いたと
すると、薄膜ヒータ１０の抵抗値は約１．５Ωとなり、
電圧源１２の印加電力を約３０ｍＷとすることにより、
薄膜ヒータ１０の温度は約３００度となり、スリット４
内の液体５を気化させることができる。撥油・撥水処理
膜については、用いられる液体５が水性の場合には例え
ばフッ素樹脂が用いられる。次に金属膜および半田膜７
について述べる。
【００３４】まず第１の金属膜には例えばＣｒ、ＷＳｉ
などが用いられ、第２の金属膜には例えばＴｉなどが用
いられ、第３の金属膜には例えばＡｕ、Ｐｔ等が用いら
れる。半田膜としてはＰｂ：Ｓｎが６：４あるいは７：
３であるような半田あるいはそれ以外でも接着力のある
半田を用いることができる。
などが用いられ、第２の金属膜には例えばＴｉなどが用
いられ、第３の金属膜には例えばＡｕ、Ｐｔ等が用いら
れる。半田膜としてはＰｂ：Ｓｎが６：４あるいは７：
３であるような半田あるいはそれ以外でも接着力のある
半田を用いることができる。
【００３５】一方、ヒータ側基板については薄膜ヒータ
１０−１、１０−２として例えばＣｒ、Ｔｉ、ＮｉＣｒ
等が用いられる。給電線１１−１〜１１−４について
は、例えばＡｕ、Ｐｔなどを絶縁層１５としてはＳｉＯ
2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ等が用いられる。
１０−１、１０−２として例えばＣｒ、Ｔｉ、ＮｉＣｒ
等が用いられる。給電線１１−１〜１１−４について
は、例えばＡｕ、Ｐｔなどを絶縁層１５としてはＳｉＯ
2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ等が用いられる。
【００３６】次に実施例の作用について述べる。
【００３７】石英基板上に複数の光導波路を交差するよ
うに形成し、これらの光導波路の交差部に液体を挟み込
むようにスリットを形成したものを導波路側基板とし、
石英基板上にヒータおよび給電線を形成し、その上に絶
縁膜を蒸着したものをヒータ側基板として、導波路側基
板およびヒータ側基板のスリット空間の周辺に撥油・撥
水処理膜を形成するので、スリット内に液体の注入が容
易となる。スリット内に液体を注入した後、撥油・撥水
処理膜の周囲に金属膜とその合金膜あるいは無機膜を蒸
着して、減圧中で金属膜とその合金膜あるいは無機膜を
高温溶融させるので、導波路側基板、ヒータ側基板の接
合およびスリット空間の減圧封止が容易となる。このた
め、低い温度でもスリット内に充填された液体が容易に
気化し、その結果ヒータに印加する電圧を低くすること
ができる。またスリット上には液体タンクがないためス
リット内での液体の界面張力による自己保持が可能とな
る。
うに形成し、これらの光導波路の交差部に液体を挟み込
むようにスリットを形成したものを導波路側基板とし、
石英基板上にヒータおよび給電線を形成し、その上に絶
縁膜を蒸着したものをヒータ側基板として、導波路側基
板およびヒータ側基板のスリット空間の周辺に撥油・撥
水処理膜を形成するので、スリット内に液体の注入が容
易となる。スリット内に液体を注入した後、撥油・撥水
処理膜の周囲に金属膜とその合金膜あるいは無機膜を蒸
着して、減圧中で金属膜とその合金膜あるいは無機膜を
高温溶融させるので、導波路側基板、ヒータ側基板の接
合およびスリット空間の減圧封止が容易となる。このた
め、低い温度でもスリット内に充填された液体が容易に
気化し、その結果ヒータに印加する電圧を低くすること
ができる。またスリット上には液体タンクがないためス
リット内での液体の界面張力による自己保持が可能とな
る。
【００３８】尚、図１〜図４に示した導波路型光スイッ
チは１入力２出力の１×２型導波路下端光スイッチの場
合で説明したが、これに限定されるものではなくｎ×ｍ
型導波路型光スイッチ（ｎ≧１、ｍ≧２）にも適用でき
る。
チは１入力２出力の１×２型導波路下端光スイッチの場
合で説明したが、これに限定されるものではなくｎ×ｍ
型導波路型光スイッチ（ｎ≧１、ｍ≧２）にも適用でき
る。
【００３９】図５は本発明の導波路型光スイッチの他の
実施例を示す図である。尚、説明を簡単にするため薄膜
ヒータおよび給電線が省略してあるが、実際には薄膜状
に設けられている。
実施例を示す図である。尚、説明を簡単にするため薄膜
ヒータおよび給電線が省略してあるが、実際には薄膜状
に設けられている。
【００４０】同図における導波路型光スイッチはｎ＝
４、ｍ＝８の場合、すなわち４×８型導波路型光スイッ
チに適用した場合を示している。
４、ｍ＝８の場合、すなわち４×８型導波路型光スイッ
チに適用した場合を示している。
【００４１】Ａ１〜Ａ４はコア導波路１６ａへ光を入射
する入射側光ファイバ１７を示し、Ｂ１〜Ｂ４はコア導
波路１６ａ〜１６ｄから透過してきた光を受ける透過側
光ファイバ１８を示し、Ｃ１〜Ｃ４はコア導波路から全
反射してきた光を受ける反射側光ファイバ１９を示して
いる。
する入射側光ファイバ１７を示し、Ｂ１〜Ｂ４はコア導
波路１６ａ〜１６ｄから透過してきた光を受ける透過側
光ファイバ１８を示し、Ｃ１〜Ｃ４はコア導波路から全
反射してきた光を受ける反射側光ファイバ１９を示して
いる。
【００４２】図６はスリットへの液体を注入するため
に、マニュピュレータ２０により液体５の微量注入を行
う方法を示す説明図である。
に、マニュピュレータ２０により液体５の微量注入を行
う方法を示す説明図である。
【００４３】マニュピュレータ２０に液体５を入れ（図
６（ａ））、撥油・撥水処理膜６上に滴下し（図６
（ｂ））、針２１を用いてその滴をスリット４内へ導入
する（図６（ｃ））。
６（ａ））、撥油・撥水処理膜６上に滴下し（図６
（ｂ））、針２１を用いてその滴をスリット４内へ導入
する（図６（ｃ））。
【００４４】図７は導波路側基板とヒータ側基板の半田
膜あるいは金属膜とをレーザを用いて接合する場合の模
式図である。
膜あるいは金属膜とをレーザを用いて接合する場合の模
式図である。
【００４５】導波路側基板とヒータ側基板の半田膜ある
いは金属膜とを接合するには、両基板を真空チャンバ
（チャンバ内圧力：１０3 Ｐａ以下）に導入し、両基板
の半田膜をその位置がヒータ側基板の石英基板方向から
見たときに一致するように位置合わせした後、両基板を
密着させて、半田部分へのレーザ２２、加熱装置あるい
は超音波を用いた接合方法により、半田の融点以上の温
度で加熱して行う。
いは金属膜とを接合するには、両基板を真空チャンバ
（チャンバ内圧力：１０3 Ｐａ以下）に導入し、両基板
の半田膜をその位置がヒータ側基板の石英基板方向から
見たときに一致するように位置合わせした後、両基板を
密着させて、半田部分へのレーザ２２、加熱装置あるい
は超音波を用いた接合方法により、半田の融点以上の温
度で加熱して行う。
【００４６】尚、図１〜図４においてはスリット空間を
減圧封止するために半田膜をレーザ、加熱装置あるいは
超音波を用いた接合方法により接合したが、金属膜とそ
の合金膜あるいは無機膜の一例としての半田膜の代わり
に他の金属膜を用いてレーザ溶接により接合してもよ
い。
減圧封止するために半田膜をレーザ、加熱装置あるいは
超音波を用いた接合方法により接合したが、金属膜とそ
の合金膜あるいは無機膜の一例としての半田膜の代わり
に他の金属膜を用いてレーザ溶接により接合してもよ
い。
【００４７】図８は本発明の導波路型光スイッチの他の
実施例を示す図である。
実施例を示す図である。
【００４８】図２〜図４に示した実施例との相違点は半
田膜の代わりに他の金属膜を用いた点である。
田膜の代わりに他の金属膜を用いた点である。
【００４９】半田膜はウエットエッチングが困難な材料
であるので、メタルマスクあるいはガラスマスクを取り
去るといった方法で半田膜のパターニングを行う。メタ
ルマスクあるいはガラスマスクを用いる方法の他に用い
ることのできるパターニング法としては石英基板上の半
田膜を蒸着したい部分の反転部分にレジストを塗布して
パターニングを行いその上に半田膜を蒸着し、レジスト
をリフトオフ法によって除去する方法等がある。
であるので、メタルマスクあるいはガラスマスクを取り
去るといった方法で半田膜のパターニングを行う。メタ
ルマスクあるいはガラスマスクを用いる方法の他に用い
ることのできるパターニング法としては石英基板上の半
田膜を蒸着したい部分の反転部分にレジストを塗布して
パターニングを行いその上に半田膜を蒸着し、レジスト
をリフトオフ法によって除去する方法等がある。
【００５０】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００５１】(1) 液体を注入したスリット空間を減圧封
止しているので、低電圧で駆動し、しかもスリット内で
液体を自己保持することができる導波路型光スイッチを
得ることができる。
止しているので、低電圧で駆動し、しかもスリット内で
液体を自己保持することができる導波路型光スイッチを
得ることができる。
【図１】本発明の導波路型光スイッチの一実施例を示す
図である。
図である。
【図２】図１に示した導波路型光スイッチの変形例を示
す図である。
す図である。
【図３】図１に示した導波路型光スイッチの変形例を示
す図である。
す図である。
【図４】図２および図３におけるＡ−Ａ線部分断面図で
ある。
ある。
【図５】本発明の導波路型光スイッチの他の実施例を示
す図である。
す図である。
【図６】スリットへの液体を注入するために、マニュピ
ュレータにより液体の微量注入を行う方法を示す説明図
である。
ュレータにより液体の微量注入を行う方法を示す説明図
である。
【図７】導波路側基板とヒータ側基板の半田膜あるいは
金属膜とをレーザを用いて接合する場合の模式図であ
る。
金属膜とをレーザを用いて接合する場合の模式図であ
る。
【図８】本発明の導波路型光スイッチの他の実施例を示
す図である。
す図である。
【図９】導波路型光スイッチの従来例である。
１ 石英基板 ４ スリット ５ 液体 ６ 撥油・撥水処理膜 １０、１０−１、１０−２ （薄膜）ヒータ １１、１１−１１、１１−２ 給電線 １３ コア １４ クラッド １５ 絶縁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 博行 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 (72)発明者 川又 繁 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上に、断面が略矩形状で光が伝搬す
るコアと該コアを覆うと共に上記コアより低い屈折率を
有するクラッドとからなる光導波路のコアパターンを、
互いに交差するように形成し、上記コアの交差部に上記
コアを横断するように溝状のスリットを形成し、該スリ
ットのコアの交差部に屈折率が上記コアと略等しい液体
を注入し、該液体をヒータからなる加熱手段で移動させ
ることにより光を入射側コアから出射側コアへ透過また
は反射させる導波路型光スイッチにおいて、上記光導波
路の上面にヒータの埋め込まれた石英基板を配置し、液
体を注入したスリット空間を減圧封止したことを特徴と
する導波路型光スイッチ。 - 【請求項２】 上記スリットへの液体の注入を容易にす
るための撥油処理膜または撥水処理膜を上記スリットの
開口部の周囲に設けた請求項１記載の導波路型光スイッ
チ。 - 【請求項３】 上記スリットのコア交差部に上記液体が
存在しているときには、入射側コアから入ってきた光が
上記スリットを透過して入射側コアの延長線上に配置さ
れた一方の出射側コアに到達し、上記液体がスリットの
コア交差部側のヒータにより加熱されてその少なくとも
一部が気化してスリットの対コア交差部側に移動したと
きには、入射側コアから入ってきた光がスリットの壁面
と減圧空間との間の屈折率差により他方の出射側コアに
反射し、液体が対コア交差部側ヒータにより加熱されて
その少なくとも一部が気化してスリットのコア交差部側
に移動したときには光の透過が行われるような独立した
ヒータ部を少なくとも二つ以上有する請求項１記載の導
波路型光スイッチ。 - 【請求項４】 ヒータによる加熱を停止しても液体が界
面張力により移動した場所に留まるような自己保持特性
を有する請求項１記載の導波路型光スイッチ。 - 【請求項５】 スリット空間の減圧封止は、導波路が形
成された導波路側基板とヒータが形成されたヒータ側基
板とが、減圧雰囲気中で融点が１００〜１３００℃の金
属膜とその合金膜あるいは無機膜により接合され、金属
膜とその合金膜あるいは無機膜を成膜する箇所には半田
膜の下地膜として金属膜が少なくとも１層形成されてい
る請求項１記載の導波路型光スイッチ。 - 【請求項６】 導波路側基板とヒータ側基板の一方ある
いは両方に金属膜とその合金膜あるいは無機膜がスリッ
ト周辺にスリットを囲むように、少なくとも一つ以上形
成されている請求項１記載の導波路型光スイッチ。 - 【請求項７】 基板上に、断面が略矩形状で光が伝搬す
るコアと該コアを覆うと共に上記コアより低い屈折率を
有するクラッドとからなる光導波路のコアパターンを、
互いに交差するように形成し、上記コアの交差部に上記
コアを横断するように溝状のスリットを形成し、該スリ
ットのコアの交差部に屈折率が上記コアと略等しい液体
を注入し、該液体をヒータからなる加熱手段により移動
させることにより光を入射側コアから出射側コアへ透過
または反射させる導波路型光スイッチの製造方法におい
て、上記光導波路の上面にヒータの埋め込まれた基板を
配置し、マニュピュレータによりスリット空間へ液体を
注入した後スリット空間を減圧封止することを特徴とす
る導波路型光スイッチの製造方法。 - 【請求項８】 上記導波路側の基板とヒータ側の基板の
金属膜とその合金膜あるいは無機膜をレーザ、加熱装置
あるいは超音波を用いて高温溶融接合するか、あるいは
陽極接合することにより両基板を接合し、同時に上記液
体の入ったスリット空間の減圧封止を行う請求項７記載
の導波路型光スイッチの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP880695A JPH08201856A (ja) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | 導波路型光スイッチおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP880695A JPH08201856A (ja) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | 導波路型光スイッチおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201856A true JPH08201856A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11703091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP880695A Pending JPH08201856A (ja) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | 導波路型光スイッチおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08201856A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6072924A (en) * | 1996-09-02 | 2000-06-06 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical switch and method for assembling the same |
| WO2002017003A3 (en) * | 2000-08-25 | 2002-08-08 | Quantira Technologies Inc | Optical switch device having an integrated polymer switching element |
| US6721472B2 (en) | 2001-01-17 | 2004-04-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical switch |
-
1995
- 1995-01-24 JP JP880695A patent/JPH08201856A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6072924A (en) * | 1996-09-02 | 2000-06-06 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical switch and method for assembling the same |
| WO2002017003A3 (en) * | 2000-08-25 | 2002-08-08 | Quantira Technologies Inc | Optical switch device having an integrated polymer switching element |
| US6721472B2 (en) | 2001-01-17 | 2004-04-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical switch |
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