CN1245645C - 光波导装置、光波导装置的制造方法以及光通信设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种光波导装置、光波导装置的制造方法以及光通信设备，制造工序中不会使波导芯变质，调制在波导芯内传输的光的元件也难以剥离。用上包覆层把包括玻璃基板、下包覆层和波导芯的光波导与在玻璃板的表面和里面上备有用于调制波导芯内传输的光的元件(加热器)和电极以及引线焊垫的光调制器粘接起来制成光波导装置。通孔把元件和电极连接起来。

Description

光波导装置、光波导装置的制造方法以及光通信设备
技术领域
本发明涉及光波导装置、光波导装置的制造方法以及光通信设备，尤其涉及利用热光学效应、电光学效应改变波导芯的折射率来进行调制或切换的光波导装置。
背景技术
进行高速大容量的数据通信的光通信中，主要使用光缆作为传输网络。配合其目的，在光缆的连接点上使用光波导或对光波导附加了切换或调制等功能的光波导装置。
图1是原来使用的光波导装置1(1×8光开关)的示意斜视图。图1所示的光波导装置1由基板2、下包覆层3、形成在下包覆层3内部的波导芯5a，5b，5c，5d，5e，5f，5g，5h，5i，5j，5k，5l，5m，5n，5o、覆盖波导芯5a～5o的上包覆层4、设置在波导芯的分岔部分上方的加热器8a，8b等构成。波导芯5a～5o、下包覆层3、上包覆层4都是折射率比较高的树脂等。波导芯5a～5o是比上包覆层4或下包覆层3的折射率还高的物质。
图1所示的光波导装置1将波导芯端面6a连接到光缆或发光元件等，而将波导芯端面6b～6i连接到光缆或受光元件来使用。从波导芯端面6a入射的光经波导芯5a内部传输，经由3处分岔部分，从所选择的1个或多个波导芯端面6b～6i射出。
该光波导装置1中，可由波导芯的分岔部分选择光的行进方向，简单说明其结构。图2是把图1的光波导装置1的一部分放大了的平面图。从波导芯端面6a入射的光经由波导芯5a内部传输，到达波导芯5b和波导芯5c的分岔部分。如图1的A-A′截面图的图3所示，波导芯5b，5c上方的上包覆层4的表面上设置有加热器8a，8b，如果使加热器8a加热，则波导芯5a被加热，使加热器8b加热，则波导芯5c被加热。
加热器8b加热波导芯5c时，波导芯5c的有效折射率降低。经由波导芯5a传输的光被传输到有效折射率高的一方，因此使加热器8b加热时，光不经波导芯5c传输，仅在波导芯5b中传输。如果任一加热器8a，8b都不加热，就可使光在波导芯5b，5c二者内传输。这样，由于波导芯的折射率随温度变化，因此如果开/关加热器来改变加热器正下方的波导芯的折射率，就能够控制光在波导芯内的传输。
在波导芯5b内传输的光进一步到达波导芯5d，5e的分岔部，但这里也是使某一方加热器8a，8b加热，光仅在波导芯5d，5e之一中传输。如果任一加热器8a，8b都不加热，就能够使光在两方波导芯5d，5e内传输。
上述这种具有切换作用的光波导装置可以在从1个数据发送源向多个终端发送数据的情况下或者切换使用的光缆来进行常规使用的电缆的保养检修等情况下的各种状况下使用，来预测今后进一步的利用。
但是，原来的光波导装置存在下面问题。为了制造图1和图2所示的光波导装置1，首先，在基板2上形成下包覆层3、波导芯5a～5o和上包覆层4构成的光波导；再在上包覆层4上蒸镀金属薄膜，对成为加热器8a，8b的部分进行掩膜蚀刻，形成加热器8a，8b。连接各加热器8a，8b和电源的一对引线焊垫9a，9b、连接加热器8a，8b和引线焊垫9a，9b的布线也通过蒸镀和蚀刻形成在上包覆层4上。
根据上述的这种光波导装置的制造方法，蚀刻所蒸镀的金属薄膜时，如图4所示，蚀刻到上包覆层4或下包覆层3，蒸镀时的热或蚀刻时的药剂的影响会使上包覆层4或波导芯5b，5c变质，使光波导装置1的性能产生离散。为清除对随着蒸镀的热或蚀刻使用的药剂的制约，需要另外的多种制造工序，会延长制造所花费的时间或使成本提高。
原来的光波导装置中，由于加热器8a，8b形成在上包覆层4的表面上，因此如上所述，只要蒸镀加热器8a，8b时的加热温度高，恐怕就会使波导芯5a，5b变质，所以对形成加热器8a，8b的工序产生制约。因此，加热器8a，8b容易从上包覆层4被剥离下来。另外，由于加热器8a，8b仅蒸镀在上包覆层4的表面上，如图4所示，湿气或使用时产生的热也可能使加热器8a容易剥离下来。
如果波导芯或加热器密集在狭窄的区域中，如图2所示，连接各加热器8a，8b和引线焊垫9a，9b的布线横过波导芯5b～5g的上方。如果波导芯和布线接近，则布线产生的热或流过布线的电流产生的电场·磁场的变化对波导芯5b～5g内传输的光就会产生不可预料的影响。因此，必须使布线和波导芯离开足够远，使布线产生的热或电场·磁场的变化不会影响到波导芯。但为了充分且有效地由加热器仅加热特定的波导芯，必须减薄上包覆层使加热器和波导芯的距离靠近，如上所述，在加热器和布线以及电极形成在同一面上的原来的光波导装置的制造方法中，不可能使加热器和波导芯靠近，而且不可能使加热器的布线或电极和波导芯远离。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种光波导装置，可形成不对波导芯和包覆层产生不良影响的元件，构成元件的金属薄膜难以剥离。
本发明的另一目的是提供一种光波导装置的制造方法，在制造工序中无须担心波导芯变质，不受热或药品的制约，适合于大量生产。
根据本发明所述的光波导装置，其特征在于具有透过并传输光的波导芯和包围波导芯的包覆层的光波导与具有对波导芯内传输的光产生影响的元件的光调制器接合在一起。
根据本发明所述的光波导装置是分别形成具有波导芯和包覆层的光波导以及具有用热光学效应或电光学效应、磁光学效应等对在波导芯内传输的光产生光学影响的元件的光调制器并使其一体化的装置。所谓对在波导芯内传输的光产生影响的元件例如是加热器或电极等。对在波导芯内传输的光产生的光学影响例如是用加热器加热波导芯使波导芯的折射率变化而使光的传输方向变化或者施加电压来调制波导芯内传输的光。
用粘接剂把分别制作的上述光波导和上述光调制器粘接起来，不用担心像在波导芯上形成元件的情况那样，在波导芯形成后加热波导芯而使波导芯上带上药品，也不用担心波导芯变质。因为形成上述元件时，不需要考虑波导芯的变质而对形成上述元件时的加热温度等设置制约，因此可形成难以剥离的元件。将粘接剂涂在波导芯的包覆层上，既经济又可简化制造工序。
根据本发明所述的光波导装置，其特征在于上述光调制器具有基板、在基板的上面形成的第一导电层、在基板的下面形成的第二导电层；上述第一导电层和上述第二导电层导通，上述第二导电层是上述对波导芯内传输的光产生影响的元件。
根据本发明所述的光波导装置的光调制器为基板的表面和里面的二层结构。上述第二导电层为上述元件时，如果把上述第一导电层作成用来导通上述元件的电极，即使上述波导芯和上述元件接近的情况下，也可使上述波导芯和上述元件的电极离开。因此，上述元件的电极产生的热或电场或磁场的变化难以波及到波导芯内传输的光。
本发明所述的光波导装置，其特征在于在本发明中的上述基板上形成从表面贯通到里面的通孔，上述第一导电层和上述第二导电层经通孔内部导通。
本发明所述的光波导装置中，在形成上述元件的面内不设置元件的布线，而在基板的厚度方向进行布线，因此布线产生的热或布线产生的电场或磁场的变化造成的影响难以波及到波导芯或波导芯内传输的光。
本发明所述的光波导装置，其特征在于在本发明所述的上述光调制器表面的与上述光波导接合的面上备有用于将上述波导芯和上述对波导芯内传输的光产生影响的元件的距离保持一定的间隔件。
上述波导芯和上述元件的距离变化时，元件对波导芯或在波导芯内传输的光产生的影响会变化。因此，为了使每个光波导装置的性能没有离散，需要使波导芯和元件的距离为一定。本发明所述的光波导装置中，上述光波导与上述光调制器之间夹持具有一定高度(厚度)的隔离件，就能够使上述波导芯和上述元件的距离为一定。改变隔离件的厚度就能够得到调制效果不同的光波导装置.
本发明所述的光波导装置的制造方法是一种由备有透过并传输光的波导芯和包围波导芯的包覆层的光波导与备有对在波导芯内传输的光产生影响的元件的光调制器构成的光波导装置的制造方法，其特征在于制作上述光波导或上述光波导的一部分后，在上述光波导或上述光波导的一部分上粘接上述光调制器。
根据本发明所述的光波导装置的制造方法，由于把上述光波导或上述光波导的一部分与上述光调制器粘接起来，因此波导芯形成后没有使用热或药品的工序，无须担心波导芯变质。形成上述元件时，不用考虑对波导芯的不良影响，因此不需要对加热温度等设置制约，就可形成难以剥离的元件。
本发明所述的光波导装置的制造方法，在本发明中的光波导装置的制造方法中，其特征在于上述包覆层由上包覆层和下包覆层构成，把上述波导芯埋入上述下包覆层而制作上述光波导的一部分后，把未硬化的树脂滴落在上述下包覆层和上述波导芯上，由上述树脂将上述光波导和上述光调制器贴合起来，使上述树脂硬化而形成上述上包覆层。
根据本发明所述的光波导装置的制造方法，由于硬化粘接上述光波导和上述光调制器的上述树脂而形成上包覆层，因此与用另外的工序来进行上包覆层的形成和上述光波导与上述光调制器的贴合相比，制造工序更加简化。因为可用更少的材料制作光波导装置，因此很经济。
本发明所述的光波导装置的制造方法是一种由备有透过并传输光的波导芯和包围波导芯的包覆层的光波导与备有对在波导芯内传输的光产生影响的元件的光调制器构成的光波导装置的制造方法，其特征在于制作上述光调制器后，在上述调制器的表面上形成上述光波导。
根据本发明所述的光波导装置的制造方法，由于在光调制器的表面上形成上述光波导，因此形成波导芯和包覆层后没有加热或使用药品的工序，无须担心波导芯变质。在上述光调制器的表面上形成上述元件时，形成该元件的面上形成光波导，则由于上述元件和上述波导芯接近，所以可更有效地调制在上述波导芯内传输的光。
按照本发明所述的光波导装置的制造方法，其特征在于本发明中的上述光波导在形成上述光调制器的上述对波导芯内传输的光产生影响的元件的面上滴落未硬化树脂，在表面上形成具有用于形成上述波导芯的槽的上述包覆层，在上述槽内注入树脂并使其硬化而形成上述波导芯。
也可以将具有波导芯的翻转图案的压模(模子)压向上述未硬化树脂，再使该树脂硬化来形成具有用于形成上述波导芯的槽的包覆层。也可以用复制法或射出成型、注塑成型等方法使备有用于形成上述波导芯的槽的包覆层成型，再用上述树脂粘接在光调制器上，之后形成波导芯。
按照本发明所述的光波导装置的制造方法，其特征在于本发明中的上述光调制器形成从基板上面贯通到下面的通孔，上述基板的上面、下面和通孔的内面上形成第一金属薄膜，上述基板上的上述第一金属薄膜上形成第二金属薄膜，由上述基板下面上形成的第一金属薄膜形成上述对波导芯内传输的光产生影响的元件。
根据本发明所述的光波导装置的制造方法，可制造本发明所述的光调制器。
根据本发明所述的光波导装置的制造方法，其特征在于本发明所述的上述光调制器中，去除上述第二金属薄膜的一部分和上述第二金属薄膜的下面形成的上述第一金属薄膜的一部分来形成电极和引线焊垫。
根据本发明所述的光波导装置的制造方法，可制造用于使上述元件通电的电极和引线焊垫。按照本发明所述的光波导装置的制造方法，由于使用大面积的母基板形成多个光波导装置和调制器，最后用切割刀切断，可制作各个光波导装置，因此适合于大量生产。
本发明所述的光通信设备，其特征在于备有本发明所述的光波导装置或按照本发明所述的光波导装置的制造方法制造的光波导装置。上述光波导装置将波导芯的端面光学连接到光纤或发光元件、受光元件来使用。
本发明以上说明的构成要素可进行有限组合。
附图说明
图1是原来的光波导装置的示意斜视图；
图2是图1所示的原来的光波导装置的一部分放大的示意平面图；
图3是图2所示的光波导装置的A-A′线的截面图；
图4是原来的光波导装置的问题的说明图；
图5是本发明的一个实施例的光波导装置的示意斜视图；
图6是图5所示的光波导装置的示意分解斜视图；
图7是光调制器的示意斜视图；
图8是本发明的光波导装置的制造工序的说明图；
图9(a)～(d)是图8的续图，都相当于图8的B-B′线的截面图；
图10(a)～(d)是图9的续图；
图11(a)～(c)是图10的续图；
图12是图11的续图；
图13是图12的续图；
图14是本发明的另一实施例的光波导装置的光调制器的示意斜视图；
图15(a)(b)(c)(d)(e)是图14的光调制器的制造工序的说明图；
图16(a)(b)(c)是将图15(d)所示的光调制器与光波导装置一体化的工
序的说明图；
图17是本发明的又一实施例的光波导装置的示意斜视图；
图18是图17所示的光波导装置的C-C′线的截面图；
图19是本发明的再一实施例的光波导装置的示意斜视图；
图20(a)(b)是图19的光波导装置的D-D′线和E-E′线的截面图；
图21是本发明的再一实施例的光波导装置的示意斜视图；
图22是图21的光波导装置的F-F′线的截面图；
图23是利用本发明的光波导装置的光通信系统的说明图；
图24是利用本发明的光波导装置的光通信系统的说明图。
具体实施方式
(第一实施例)
图5是本发明的一个实施例的光波导装置10a(光衰减器)的示意斜视图。图6是从图5的光波导装置10a去除了上包覆层14的示意分解斜视图。本发明的光波导装置10a由包括玻璃基板11、下包覆层12和在下包覆层12内部形成的波导芯13a～13e的光波导23和具有调制在波导芯13b，13c内传输的光的功能的光调制器24构成。光调制器24由玻璃板15、电极17a，17b，17c，17d、引线焊垫18a，18b，18c，18d以及形成在玻璃板15的下面的元件(加热器)19a，19b构成。用上包覆层14把光波导23和光调制器24粘接起来。引线焊垫18a～18d连接外部电源。
本发明的光波导装置10a的波导芯13a～13d在光入射端是一个波导芯13a，但中途分岔为两个波导芯13b，13c，再合并为一个波导芯13d。元件19a，19b设置在波导芯13b，13c上方的上包覆层14的表面上，如图6中用双点划线所示，元件19a可加热波导芯13b，元件19b可加热波导芯13c。图7是将图6所示的光调制器24表里翻转时的示意斜视图。
向元件19a或19b之一方通电加热波导芯13b或波导芯13c时，被加热的波导芯13b或波导芯13c的折射率减小，通过该波导芯13b或波导芯13c内的光的光路长度变化，因此通过波导芯13b的光和通过波导芯13c的光的相位变化。于是，在2个分岔波导芯的合并部分，相位不同的2个光发生干涉，对应其相位差从波导芯13e输出的光的功率变化。因此，控制向元件19a或元件19b通电的电流值来改变使元件19a或元件19b的发热量就能够控制输出的光的衰减量。尤其是对着监视器用的波导芯13d设置有监视器用的受光元件，该受光元件监视受光量同时反馈控制向元件19a和19b通电的电流量，就能够进行自动功率控制，使输出到波导芯13e的光的功率一定。
与波导芯13d相邻形成的波导芯13e是设计用于射出波导芯13d所传输的光的波导芯。在波导芯13d和波导芯13e的最接近部位，按波长的数倍左右的间隔平行形成波导芯13d和波导芯13e。接近该程度的波导芯间，波导芯13d内传输的光的功率能够耦合到波导芯13e中，把平行部分取为适当长度，就能够调整耦合光的比例。本实施例的光波导装置中，从分岔波导芯的合并部出来的光中，95％的光转移到波导芯13e中，剩余的5％的光从波导芯13d的光射出端射出去。因为波导芯13e连接光纤或受光元件，因此不能直接查看从波导芯13e射出的光，但是通过监视从波导芯13d射出的光能够间接知道从波导芯13e射出的光的强度。
接下来用图8到图13说明本发明的光波导装置的制造方法。首先，是光调制器24的制造方法，如图8的斜视图、图9的(a)所示的图8的B-B′线的截面图所示，在玻璃板15上形成从表面贯通到里面的通孔16a，16b。因为之后形成的元件19a，19b和电极17a～17d经通孔16a，16b内部导通，因此为容易识别对应的电极，通孔16a的直径比通孔16b的直径大。通孔16a和通孔16b的间隔配合各元件的长度设置，相邻通孔16a之间(通孔16b之间)的间隔配合相邻的波导芯之间的间隔设计。
接着如图9的(b)所示，玻璃板15的上面、下面和通孔16a(通孔16b也同样)的里面上蒸镀或溅射与基板15的密合性好且电阻率高的钛(Ti)，形成导电膜17q。接着如图9的(c)所示，在玻璃板15的上面的导电膜17q的表面上蒸镀铝(Al)，形成引线焊垫部18q。接着如图9的(d)所示，玻璃板15的里面的导电膜17q的一部分用掩膜26覆盖，通过蚀刻去除掩膜26未覆盖的部分，形成元件19a，19b。
之后，由玻璃板15上的导电膜17q形成电极17a～17d，由引线焊垫部18q形成引线焊垫18a～18d，完成光调制器24，但为简化制造工序，在后面的工序中形成电极17a～17d和引线焊垫18a～18d。但是，之后的说明中，将上述工序形成的器件叫做光调制器24。
如图10的(a)(b)(c)所示，光波导23在玻璃基板11上涂敷折射率比较高的紫外线硬化树脂12a，压下压模21形成波导芯槽31，照射紫外线使之硬化，形成下包覆层12。把比图10的(d)所示的下包覆层12折射率更高的树脂滴在波导芯槽31中，并压下，再把表面抹平，使之硬化，形成波导芯13a～13e。
接着如图11的(a)所示，在波导芯13a～13e上面滴落构成上包覆层14的未硬化树脂14a，用旋涂机将树脂14a扩散到整个下包覆层12上，如图11的(b)所示，把光波导23和光调制器24粘接在一起。
接着如图11(c)所示，用切割刀切掉位于波导芯13b和波导芯13c中间部位上方的引线焊垫部18q、导电膜17q和玻璃板15的一部分，形成电极分离槽20a。
接着用切割刀切掉如图12中虚线所示部分的引线焊垫部18q、导电膜17q和玻璃板15的一部分，再沿着图13的虚线通过通孔16a，16b的中心切断，形成电极17a～17d和引线焊垫18a～18d，完成图5所示的光波导装置10a。
根据本发明的光波导装置10a的制造方法，用粘接剂(上包覆层)粘接分别制造的光波导23和光调制器24并在波导芯13上设置元件19a，19b，因此没有对波导芯13a～13e和上包覆层14加热或施加药剂的工序，无须担心波导芯13a～13e和上包覆层14变质。元件19a，19b是在与波导芯13a～13c、下包覆层12、上包覆层14分离的工序中制造的，因此元件19a，19b的制造工序中，不用担心波导芯13a～13c等受到损坏，该元件19a，19b的制造工序的加热温度等的制约减少，难以引起元件19a，19b的剥离。另外，元件19a，19b由上包覆层14和玻璃板15夹持并保护，因此不用担心剥离或划伤。
本发明的光波导装置10a经玻璃板15内部导通元件19a，19b和电极17a～17d，在形成元件19a，19b的面内没有元件19a，19b的布线，因此元件布线产生的热或电场·磁场变化的引起的影响不会殃及波导芯13a～13e内传输的光。
本发明的光波导装置10a将电极17a～17d和引线焊垫18a～18d以及元件19a，19b形成在玻璃板15的相对的面上，因此加厚玻璃板15的厚度就可使电极17a～17d和引线焊垫18a～18d以及波导芯13的距离充分离开。因此，即使减薄上包覆层14的厚度把波导芯13和元件19a，19b设置得距离很近，引线焊垫18a～18d或电极17a～17d产生的热或电场·磁场变化的影响也不会波及波导芯13内传输的光。因为减薄上包覆层14能用少的电力有效加热波导芯13，所以可把元件19a，19b作成功耗小的小型加热器，从而可将光波导装置10a小型化、低成本化。
上述制造工序中形成光调制器24后，把构成上包覆层14的树脂滴落在光调制器24的形成元件19a，19b的面上，用图10说明的复制法(压模法)在上包覆层14的表面顺序形成波导芯槽31、波导芯13a～13e，再滴落构成下包覆层12的树脂，并压下玻璃板11，使之硬化，也可制造出与本发明的光波导装置10a同样的光波导装置。
(第二实施例)
图14是根据本发明的另一实施例的光波导装置的光调制器24的示意斜视图。图14所示的光调制器24用第一实施例来说明，如图6所示，与备有波导芯和包围波导芯的包覆层的光波导组合使用。
图14所示的光调制器24由玻璃板15、电极17a，17b，17c，17d、引线焊垫18a，18b，18c，18d、元件(加热器)19a，19b和隔离件22a，22b构成。隔离件22a，22b仅形成在位于光调制器24之间的通孔16a，16b的周围。
接着说明本实施例的光调制器24的制造方法。如图15的(a)所示，玻璃板15上形成从表面贯通到里面的通孔16a(16b)，玻璃板15的上面、下面、通孔的内面上首先溅射或蒸镀钛(Ti)，形成图15的(b)所示的导电膜17q。
接着如图15的(c)所示，玻璃板的表面和里面上的导电膜17q的表面上蒸镀铝(Al)，形成引线焊垫部18q和隔离件部22c。
接着，如图15的(d)所示，隔离件部22c的一部分上进行掩膜蚀刻，形成隔离件22a，22b。另外，如图15的(e)所示，在露出的导电膜17q的一部分上进行掩膜蚀刻，形成元件19a，19b。
之后，由玻璃板15上的导电膜17q形成电极17a～17d；由引线焊垫部18q形成引线焊垫18a～18d，完成光调制器24。为简化制造工序，也可以在后面的工序中形成电极17a～17d和引线焊垫18a～18d。但是，之后的说明中，将上述工序形成的器件叫做光调制器24。
接着，如图16的(a)所示，用第一实施例进行说明，图10所示的制造方法制造的光波导装置23上滴落构成上包覆层14的未硬化树脂14a，如图16的(b)所示，粘接光调制器24。
接着如图16的(c)所示，用切割刀去除位于波导芯13b和波导芯13c之间的上方上的引线焊垫部18q、导电膜17q和玻璃板15的一部分，形成电极分离槽20a。之后，经过和第一实施例所示的工序相同的工序，即形成电极分离槽20b，切断成各个光波导装置，完成光波导装置的制作。
像第一实施例所示的光波导装置那样，用构成上包覆层14的树脂粘接光波导23和光调制器24使之一体化时，因涂布的树脂的量或树脂的粘度以及接合时施加的压力等会使上包覆层14的厚度离散。如果上包覆层14的厚度有离散，元件19a，19b的电源接通时的波导芯的加热温度在每个元件中就不同，波导芯的折射率变化离散，因此光波导装置性能不稳定。像本实施例的光波导装置那样，备有隔离件，则波导芯和元件导电距离基本可保持一定，成为性能更稳定的光波导装置。
(第三实施例)
图17是本发明的再一实施例的光波导装置10b(1×4光开关)的示意平面图。图18是沿着图17的C-C′线的截面图。
该光波导装置10b由玻璃基板11、下包覆层12、波导芯13a，13b，13c，13d，13e，13f，13g，13h，13i、上包覆层14、元件(加热器)19a，19b、形成通孔16a，16b的玻璃板15、电极17a～17p和电极17a～17p上形成的引线焊垫18a～18p构成。通孔16a，16b从玻璃板15的上面贯通到下面，通过通孔16a，16b把玻璃板15的下面的元件19a，19b和玻璃板15的上面的电极17b，17c，17f，17g，17i，17j，17k，17l，17m，17n，17o，17p导通。引线焊垫18a，18d，18e，18h和电极17a，17d，17e，17h是虚拟的，实际上不使用。本实施例的光波导装置10b用第一实施例所示的制造方法制造。
元件19a，19b设置在波导芯13b，13c，13f，13g，13h，13i的分岔部附近上方，经上包覆层14隔开。连接元件19a，19b的电极17b，17c，17f，17g，17i，17j，17k，17l，17m，17n，17o，17p还经玻璃板15与元件19a，19b隔开。通过元件19a，19b的电源接通/断开操作可选择传输所入射的光的波导芯，因此可以从光射出端即4个波导芯端之一处或多处把光射出。
按照本发明的光波导装置10b，即使减薄上包覆层14使元件19a，19b和波导芯13b，13c，13f，13g，13h，13i接近，用某厚度的玻璃板15也可充分隔离波导芯13a～13i和电极17a～17q，从而电极17a～17q或引线焊垫18a～18p产生的热或电场·磁场的变化不会影响到波导芯内传输的光。元件19a，19b的布线不设置在与元件19a，19b同一的面内，而是沿垂直方向设置，因此布线产生的热或电场·磁场的变化难以影响到波导芯内传输的光。因此，可作成狭窄的区域中设置了多个波导芯和加热器的具有多个分岔部分的光波导装置(光开关)。
(第四实施例)
图19是本发明的再一实施例的光波导装置10c(光调制器)的示意平面图。图20的(a)(b)分别是沿图19的D-D′、E-E′线的截面图。本实施例的光波导装置10c由玻璃基板11、下包覆层12、波导芯13a、上包覆层14、梳齿状元件(梳齿状电极)19c，19d、通孔16a，16b、玻璃板15、电极17a，17b和引线焊垫18a，18b构成。
本实施例的光波导装置10c用第一实施例所示的同样的制造方法制造，元件19c，19d用在第一实施例进行说明的与图9的(c)(d)所示的元件19c，19d的制造工序相同的工序，即蚀刻在玻璃板15的下面形成的导电膜17q形成元件19c，19d。引线焊垫18a和引线焊垫18b以及电极17a和电极17b都由电极分离槽20a分离。对于该光波导装置10c，引线焊垫18a，18b连接外部电源，通过电极17a和电极17b在元件19c，19d中流过相位相反的电流时，元件19c，19d之间产生的电场可使波导芯13a的折射率变化，可调制波导芯内传输的光。
(第五实施例)
图21是本发明的再一实施例的光波导装置10d(光调制器)的示意平面图。图22是图21的光波导装置10d的沿着F-F′线的截面图。本实施例的光波导装置10d由玻璃基板11、下包覆层12、波导芯13a、波导芯13a下方形成的下部电极23d、波导芯13a上方形成的上部电极23c、上包覆层14、玻璃板15、电极17a，17b以及引线焊垫18a，18b构成。
本实施例的光波导装置10d用与第一实施例所示的制造方法基本相同的制造方法制造。用金属薄膜的蒸镀等在基板11上形成下部电极23d，在其上形成贯通下包覆层12和上包覆层14的引出电极25，将引出电极25的下面电连接下部电极23d。基板11上形成下部电极23d和引出电极25后，形成下包覆层12等。之后，用第一实施例说明的制造方法制作光波导装置10d。上部电极23c如在第一实施例中进行说明的图4的(c)(d)所示，蚀刻形成在玻璃板15的下面形成的导电膜17q。
引线焊垫18a，18b连接外部电源。本实施例的光波导装置10d用下部电极15a和上部电极15b形成的电场的变化使波导芯的折射率变化，可调制在波导芯内传输的光。
(第六实施例)
图23是使用本发明的光衰减器29、33(例如图5所示的光波导装置)进行光多路复用和分路的装置的示意图。分路器27和多路复用器28是用1根光纤传输波长不同的多个光信号的波分多路复用(WDM)方式的光通信系统用的装置。分路器27是将由1根光纤31传输的光信号按波长分路并输出到每个波长不同的光纤的装置。多路复用器28是对由光纤输入的多个波长不同的光信号进行多路复用并输出到1根光纤32的装置。作为光开关，使用本发明的光波导装置10e也无妨。
如第三实施例所示，光波导装置10e(2×2光开关)是可切换在波导芯内传输的光的行进方向而仅从所选择的特定波导芯将光射出的光波导装置。光衰减器(VOA)29，33是第一实施例所示的器件。各光波导装置10e设置两处光入射端，一处用光纤30a连接分路器27，输入由分路器27分了路的波长λ1，λ2，…λN的光。另一处是由不连接分路器27的光纤30b传输的光信号的入射端。光纤30b也可连接分路器27以外的其他分路器。
在光波导装置10e上设置两处光射出端，一个光射出端由光纤30c经光衰减器(VOA)29连接多路复用器28，另一光射出端连接未连接分路器27的光纤30d。光纤30d可连接多路复用器28以外的其他多路复用器。
于是，使用该光多路复用分路器的光通信系统中，光纤31和光纤32例如构成城市内网络和城市间网络中的中继系统网络线路，传输波分多路复用信号。现在，如果所有的光开关10e都连接在多路复用器28侧，经光纤31构成的中继系统网络线路传输来的波分多路复用信号由分路器27分路为各波长的信号后，经各光开关10e通过到多路复用器侧，光衰减器29使各波长λ1，λ2，…λN的信号的功率均一后，各波长λ1，λ2，…λN的信号再次由多路复用器28合并为一路，再由光衰减器33把全部波分多路复用信号的功率调整为规定值，送到光纤32构成的中继系统网络线路。
与此不同，例如如果把与波长λ1对应的光开关10e切换到与多路复用器侧不同的一侧，由分路器27分路的信号中仅波长λ1的信号取出到光纤30d构成的访问网络线路。从光纤30b构成的访问网络线路送入波长λ1的信号时，来自其他线路的波长λ1的信号由光开关10e送到多路复用器28，重叠在从光纤31送来的波分多路复用信号上，并送到光纤32构成的中继系统网络线路。
图24是使用本发明的光衰减器(例如图5所示的光波导装置)进行光波分多路复用传输装置的示意图。该光波分多路复用传输装置用光纤38把发送部(DWDM传输装置)36和接收部(DWDM传输装置)37连接起来。这是用发送部36将多条光纤39送来的各波长λ1，λ2，…的光信号变换为波分多路复用信号，由1条光纤38将其传送到接收部37，在接收部37中复原为原来的各波长λ1，λ2，…的光信号，将各波长λ1，λ2，…的信号分到各光纤40再送出去。
发送部36由光/电变换器41、电多路复用器(MUX)42、DWDM用电/光变换器43、光衰减器(VOA)44和光多路复用器45构成。这里，光衰减器44由本发明的光波导装置构成。于是，从多条光纤39送来的波长λ1，λ2，…的光信号由光/电变换器41变换为各波长λ1，λ2，…的电信号。变换的各波长λ1，λ2，…的电信号由电多路复用器42在每个波域中多路复用，使信号数减少。接着，各DWDM用电/光调制器43将从电多路复用器42输出的各波域的电信号变换为光信号。该DWDM用电/光调制器43由半导体激光器件46和光调制器47构成，从电多路复用器42输出的电信号驱动半导体激光器件46，再输出光调制器47调制的光信号。DWDM用电/光调制器43输出的光信号由光衰减器44将各光信号的功率均衡为规定值后，由光多路复用器45合路为1路波分多路复用信号，从光纤38送出。上述光调制器47也可以由本发明的光波导装置构成。
接收部由可变分散补偿器48、光分路器49、光/电变换器50、电分路器51和电/光调制器52构成。于是，从光纤38送来的波分多路复用信号通过可变分散补偿器48送到光/电变换器50，由光/电变换器50分路为各个波域的光信号。各个波域的光信号由光/电变换器50暂时变换为电信号后，由电分路器51分路为各波长λ1，λ2，…的电信号，再由电/光调制器52复原为原来的光信号的各波长λ1，λ2，…的光信号从各光纤40送出。
按照本发明的光波导装置的制造方法，由于分别制作由波导芯和包层等构成的光波导和加热器和电极等对在波导芯内传输的光产生光学影响的光调制器并将其贴合起来，没有会引起波导芯和包层变质的使用热或药剂的工序。由于并非伴随有对热或药剂的制约的制造方法，所以可低成本且高精度地制造光波导装置。按照本发明的光波导装置的制造方法，可制造备有利用热光学效应、电光学效应、磁光学效应等调制光的元件的所有光波导装置。
本发明的光波导装置在玻璃板上面形成连接外部电源的引线焊垫，通过贯通玻璃板的通孔连接玻璃板下面形成的电极或加热器等。由于电极或加热器等与导通电极或加热器等的布线形成在不同的面上，因此即便把电极或加热器等与波导芯设置得很近，也可通过玻璃板的厚度不布线或引线焊垫与波导芯分离开。因此，布线等产生的热或流过布线的电流产生的电场·磁场的变化难以对波导芯内传输的光产生影响。
本发明的光波导装置用上包覆层和玻璃板夹持加热器，因此使用中无须担心加热器剥离，可持续长时间使用。

Claims (10)

1.一种光波导装置，具有透过并传输光的波导芯和包围波导芯的包覆层的光波导与具有对在波导芯内传输的光产生影响的元件的光调制器接合在一起，
其特征在于上述光调制器具有基板、在基板的上面形成的第一导电层、在基板的下面形成的第二导电层；
上述第一导电层和上述第二导电层导通，
上述第二导电层是上述对在波导芯内传输的光产生影响的元件。
2.根据权利要求1所述的光波导装置，其特征在于在上述基板上形成从表面贯通到里面的通孔，上述第一导电层和上述第二导电层由通孔的内部导通。
3.根据权利要求1所述的光波导装置，其特征在于上述光调制器表面的与上述光波导接合的面上备有用于将上述波导芯和上述对在波导芯内传输的光产生影响的元件的距离保持一定的隔离件。
4.一种光波导装置的制造方法，该光波导装置由具有透过并传输光的波导芯和包围波导芯的包覆层的光波导与具有对在波导芯内传输的光产生影响的元件的光调制器构成，在制作上述光波导或上述光波导的一部分后，在上述光波导或上述光波导的一部分上粘接上述光调制器，
其特征在于上述包覆层由上包覆层和下包覆层构成；
把上述波导芯埋入上述下包覆层而制作上述光波导的一部分后，把未硬化的树脂滴落在上述下包覆层和上述波导芯上；
由上述树脂把上述光波导和上述光调制器贴合起来；
使上述树脂硬化而形成上述上包覆层。
5.根据权利要求4所述的光波导装置的制造方法，其特征在于上述光调制器形成从基板的上面贯通到下面的通孔；
上述基板的上面、下面和通孔的内面上形成第一金属薄膜；
上述基板上的上述第一金属薄膜上形成第二金属薄膜；
由上述基板的下面上形成的第一金属薄膜形成上述对在波导芯内传输的光产生影响的元件。
6.根据权利要求5所述的光波导装置的制造方法，其特征在于上述基板的上面的上述第一金属薄膜上形成上述第二金属薄膜；去除上述第二金属薄膜的一部分和上述第二金属薄膜的下面形成的上述第一金属薄膜的一部分，形成电极和引线焊垫。
7.一种光波导装置的制造方法，该光波导装置由具有透过并传输光的波导芯和包围波导芯的包覆层的光波导与具有对在波导芯内传输的光产生影响的元件的光调制器构成，在制作上述光调制器后，在上述调制器的表面上形成上述光波导，其特征在于上述光波导在形成了上述光调制器的上述对在波导芯内传输的光产生影响的元件的面上滴落未硬化树脂，在表面上形成备有用于形成上述波导芯的槽的上述包覆层，在上述槽内注入树脂并硬化而形成上述波导芯。
8.根据权利要求7所述的光波导装置的制造方法，其特征在于上述光调制器形成从基板的上面贯通到下面的通孔；
上述基板的上面、下面和通孔的内面上形成第一金属薄膜；
上述基板上的上述第一金属薄膜上形成第二金属薄膜；
由上述基板的下面上形成的第一金属薄膜形成上述对在波导芯内传输的光产生影响的元件。
9.根据权利要求8所述的光波导装置的制造方法，其特征在于上述基板的上面的上述第一金属薄膜上形成上述第二金属薄膜；去除上述第二金属薄膜的一部分和上述第二金属薄膜的下面形成的上述第一金属薄膜的一部分，形成电极和引线焊垫。
10.一种光通信设备，备有权利要求1所述的光波导装置或用权利要求4所述的光波导装置的制造方法制造的光波导装置。
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