JP2000137196A

JP2000137196A - 光輝度モジュレ―タ並びにそれを使用したスイッチおよび回転可能減衰器

Info

Publication number: JP2000137196A
Application number: JP11262100A
Authority: JP
Inventors: Berutaisu Jii; ベルタイスジー; Rambeck P; ランベックピー; Dimea M; ディメアエム; H Hoekkusutora T; エイチホエックストラティ
Original assignee: JDS FITEL PHOTONICS CV
Current assignee: JDS FITEL PHOTONICS CV
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2000-05-16
Also published as: CA2281451A1; US6377716B1; EP0987580A1

Abstract

(57)【要約】【課題】コンパクトで優れた光輝度モジュレータを提
供する。【解決手段】クラッド（ＳｉＯ_２とローポリマー）間
にコア（コアポリマー）を配してウェーブガイドを形成
する。ウェーブガイドは折曲チャネル・ウェーブガイド
とする。クラッドとコアは屈折率および熱光学係数を共
に異にする。ウェーブガイドの折曲部又はその近傍位置
に加熱手段の電極（Ａｕ）を配置する。加熱手段の加熱
変化によりコアとクラッドとの屈折率のコントラストを
変化させてコアを伝播する光の減光を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一つの
クラッド層近傍にコアを含み、このクラッド層の屈折率
ｎ(cl)とは異なるコア屈折率ｎ（core）を呈するウエー
ブガイド（導波路）を備えた光輝度モジュレータ(optic
al intensity modulator)並びにそれを使用したスイッ
チおよび回転可能減衰器に関する。

【０００２】

【従来の技術】光輝度モジュレータは、例えばアッカリ
他による非結晶ソリッドジャーナル１８７(1995)494-49
7において知られている。この刊行物は熱光学モード減
光（吸光）モジュレータに関し、そのモードの減光（吸
光）はコアとしての負の熱光学係数を呈する案内ポリマ
ー薄膜と正の熱光学係数を呈するガラス基板とを有する
ことから生じる反対作用のために発生する。

【０００３】説明されている全てのデバイスは、BK-7ガ
ラス基板上のポリウレタン・ワニスから製造されてい
る。保護層(PMMA)の頂部に配備されたストライプヒータ
が、熱光学作用によってモード減光を制御するのに使用
されるポリウレタン・コア層上に載置されている。アッ
カリ他は、カットオフ（完全減光）から6.7ms台の総送
信までの報告されたスイッチ操作時間で完全モード減光
を達成した。

【０００４】しかし、公知のデバイスは改善の点でいく
つかの余地が残されている。第１に、ガイド（案内）ポ
リマー薄膜とガラス基板との積層構造のために、上述し
た光輝度モジュレータはサイズが比較的大きく、小型で
コンパクトなデバイスへの適用に適するように作ること
ができない。第２に、積層形態であるために、発生され
る放射モードの方向を制御する方法がない。第３に、効
率を高めるためには、比較的小さい温度変化が伝幡モー
ドと結合(coupling out)した効率となることが望まし
い。低い温度を適用できることは、光輝度モジュレータ
のために使用されるほとんどのポリマー材料の性能低下
を回避する付加的な利点がある。

【０００５】EP0219069には比較的複雑な光モジュレー
タが開示されているが、このモジュレータはウエーブガ
イド層とこのウエーブガイド層の屈折率よりも小さい屈
折率を通常呈する近接層の積層体からなり、これらの層
の少なくとも一つの層の屈折率がエネルギの印加によっ
て変化する材料から形成されていることに注意しなけれ
ばならない。エネルギの印加装置は、これらの層の少な
くとも一つに設けられており、エネルギがエネルギ印加
装置によって印加されるセクション上の近接層の表面に
誘電体回折格子が配置される。屈折率の変化がウエーブ
ガイド層および（または）近接層に発生されると、案内
モード（ガイドモード）が積層体から放射される。

【０００６】アッカリと同様に、EP0219069も積層構造
のみに触れており、またウエーブガイド層から外への案
内モードの放射は屈折率中の横方向差に基づいている。
EP0219069に開示された回折格子との相互作用は、発生
された放射モードの方向をより容易に制御可能にすると
ともに、修正された光の減光比（吸光比）を改善し、積
層体とこれに加えられる温度に関してアッカリにつき検
討された事項をEP0219069にも適用する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前記従
来例に見られる欠点を小さくし、さらにはなくすことに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る光輝度モジュレータのウエーブガイド
は、折曲チャネル・ウエーブガイドであり、折曲部でま
たはその近傍で、また少なくとも折曲部で温度を変化さ
せる手段を含み、コアおよびクラッド層が、ｎ（core）
とｎ(cl)間の屈折率コントラストが温度の変化によって
変わるような異なる熱光学係数を呈する構成をもって、
課題を解決する手段としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】従来技術によるデバイスとは反対
に、本発明に係る光輝度モジュレータは折曲チャネル・
ウエーブガイドからなり、かくしてウエーブガイドが異
なる構造を有している。アッカリまたはEP0219069のい
ずれにも開示されておらず、しかも教示されていないこ
のような構造は、光輝度モジュレータのサイズを積層タ
イプと比較して相当小さくし、かつ、デバイスをよりコ
ンパクトにする。チャネル・ウエーブガイドの特別な利
点は、デバイスに結合できる光ファイバーと併用可能な
光輝度モジュールとすることができるという事実にあ
る。

【００１０】本発明に基づくデバイスの基本原理は、光
輝度モジュレータとして最適にすることであり、次に概
略説明するように従来技術によるデバイスと比較して改
良することである。

【００１１】任意の温度（しばしば室温である）で通
常、伝幡モードの案内動作（ガイド動作）を達成するた
めに、コアの屈折率は近接クラッド層の屈折率よりも大
きく、ウエーブガイドのコア中で伝幡モードを維持す
る。しかし、減衰を達成するために、この伝幡モードと
有効に結合することが望ましい。本発明のウエーブガイ
ドにおいて、コアとクラッド層は付加的に異なる熱光学
係数を示し、温度が変化したときにコアとクラッド層の
屈折率の差が大きくなるか、または小さくなるという事
実につながる。結果として、コア中を伝幡する光はそこ
に滞留するか、コアと結合（以後ロスという）する。実
際には、これはコアとクラッド層に使用される材料およ
び加えられた温度変化（冷却または加熱）に依存し、こ
れらが一緒になってウエーブガイドの横方向屈折率コン
トラストを形成する。

【００１２】熱光学係数(toc)という用語は、温度変化
による任意の材料の屈折率の変化によって規定される。
これは式（１）によって表わすことができる。すなわ
ち、 toc(a)＝dn(a)/dT・・・・（１）ここに、 toc(a)＝材料（ａ）の熱光学係数 n(a)＝材料（ａ）の屈折率 T＝絶対温度

【００１３】従って、正の熱光学係数を示す材料の屈折
率は、温度が上昇すると大きくなり、材料が冷却される
と小さくなる。結果として、負の熱光学係数を示す材料
の屈折率は、加熱されると小さくなり、材料が冷却され
ると大きくなる。熱光学係数は当該技術に習熟した人に
とっては知られているので、ここではこれ以上の説明は
必要ではない。屈折率と熱光学係数の両方を異にする二
つの材料が結合され、一方がコアを形成し、他方がウエ
ーブガイドのクラッド層を形成すると、複数の効果が光
輝度モジュレータに適用できる。

【００１４】例えば、コアの屈折率n(core)が室温にお
けるもので、クラッド層の屈折率より高く、さらに室温
においてコアのtoc(core)が負であり、一方クラッド層
のtoc(cl)が正（コアにポリマー材料を使用し、クラッ
ド層に無機材料を使用したときにこのような組み合わせ
は可能である）で、コアとクラッドの屈折率コントラス
トが十分高ければ、光はコア中に滞留する。ウエーブガ
イドが加熱されると、コアの屈折率が低下し、クラッド
層の屈折率が上昇する。ここで屈折率のコントラストが
十分に低下し、光の一部がウエーブガイドから放射され
ると、その正確な比率はそのコントラストの値によって
決まる。このようにしてコントラストの値を調節するこ
とによって、精密に伝送パワーを制御することができ
る。

【００１５】上述のウエーブガイドのtoc(core)とtoc(c
l)の両者が負であり、toc(core)がより大きい絶対値を
有しておれば、加熱したときにn(cl)よりもn(core)の減
少が早くなり（このような組み合わせは、例えばコアに
弾性ポリマー（例えばゴム状ポリマー）が、またクラッ
ド層にガラス質ポリマーが使用されたときに達成可能で
ある）、同様の効果が達成できる。

【００１６】いずれの場合においても、これまでに概略
説明したロス（すなわち、コアの伝幡モードの結合(cou
pling-out)）は、温度の上昇時に得られる。他の組み合
わせが可能であることは本発明の概念においても明瞭で
あり、また、当該技術においても明確である。

【００１７】例えば、室温においてクラッド層の（例え
ば、ポリマー）材料の屈折率n(cl)より小さい屈折率n(c
ore)を有するが、コア材料のtoc(core)が正であり、ク
ラッド層のtoc(cl)が負である無機材料がコアとして使
用されると、室温において光の大きいロスが生じる。し
かし、加熱されると、コアの屈折率n(core)が大きくな
り、一方クラッド層の屈折率n(cl)が小さくなる。ある
温度において、n(core)とn(cl)間のコントラストは、光
がコアに顕著に滞留する状態である。従って、減衰はこ
の種のシステムがある温度から例えば室温に冷却された
ときに得られる。

【００１８】もちろん、室温において実際に光のロスが
まったくないような光輝度モジュレータを構成すること
も可能であり、一方で室温より低いある温度に冷却して
減衰（コアの光の結合）を発生させることもできる。冷
却するための手段、例えばペルチェ素子が当該技術にお
いて知られている。

【００１９】もちろん、コアとクラッド層の一方がゼロ
のtocを示す材料を組み合わせることも可能である。こ
の場合に、他方の要素（ゼロのtocでない側の要素）の
温度に関して屈折率の変化を調整する問題にすぎない。

【００２０】当該技術に習熟した人は、上述した基本原
理を用いることによって輝度モジュールを設計すること
ができ、コアからの光の結合（ロス）を達成したり、こ
れを回避したりすることを達成するために、所望の屈折
率および（または）熱光学係数に関してコアおよびクラ
ッド層に適用される材料を変え、ウエーブガイドを加熱
または冷却するための手段が導入される。

【００２１】本発明に基づく光輝度モジュレータの特有
な利点は、先んじたパラグラフで概説したような効果
は、ウエーブガイドの横方向屈折率コントラストで折曲
げられたウエーブガイドを介する光の伝幡の強い依存性
のために、ウエーブガイドが屈折率コントラストの位置
において折曲げられておれば顕著になることである。こ
の依存性は、例えばはっきりした位置、すなわち、折曲
部近傍における温度の変化のみによって伝幡光の高いロ
スを達成することが可能となる。

【００２２】さらに、折曲部の方向と半径が折曲チャネ
ル・ウエーブガイドを設計するときに選択することがで
きるという事実のために、結合（カップリング・アウ
ト）のときに光の方向を制御することが可能である。こ
れは例えば吸収手段による結合光（カップルアウトされ
た光）の吸収が望まれるときに特に有利である。従っ
て、折曲構造のために、非限定方法においてであるが、
ウエーブガイドの一部、すなわち、折曲部のみを選択的
に加熱または冷却するだけで十分であり、従って、全体
的に低いパワーを印加して光輝度モジュレータの高い有
効性（効率）が得られる。これによって本発明の光輝度
モジュレータを従来よりもっと経済的なものにすること
ができる。

【００２３】早いうちに既に説明したように、光輝度モ
ジュレータに使用された材料の劣化および（または）過
渡に高いストレスを回避するために比較的低い温度を加
えることが望ましい。従って、n(core)とn(cl)間のコン
トラストにおける変化を達成するために加えられる温度
変化は２０から１００Ｋの間であるのが好ましい。

【００２４】熱光学デバイスのような多数の適用例にと
って、コントラストの変化による減衰が、例えばほぼ室
温から約５０℃でデバイスを加熱したときに顕著になる
ように設計するのが好ましい。

【００２５】従って、本発明の他の好ましい実施形態例
は、室温においてコアの屈折率n(core)がクラッド層の
屈折率n(cl)よりも大きく、光輝度モジュレータのn(cor
e)とn(cl)との間のコントラストが温度の上昇につれて
低下する。

【００２６】ウエーブガイドの折曲部は、コアを通る光
の十分な伝送が、結合が望まれない限り達成されるよう
に設計されなければならないことはいうまでもない。こ
れは光輝度モジュレータの製造中に折曲部の半径を調節
することによって実行することができる。折曲部の半径
の選択は、最初に十分な伝送を得て、加熱後十分な減光
が得られるように折曲部で、またはその近傍で温度を高
くするための手段を作動させることによってチャネル・
ウエーブガイドのコアを介する伝送が８０％を超える状
態から１０％未満にまで減少される。

【００２７】本発明のさらに好ましい実施形態例におい
て、光輝度モジュレータは例えば次のようにして構成で
きるように選択される。

【００２８】折曲ウエーブガイド構造の下部に、例えば
ガラスまたはシリコン基板のような支持部材を配備す
る。この基板上に、次の相次ぐ要素を確認することがで
きる。すなわち、下方クラッド層、コアおよび上方クラ
ッド層である。クラッド層の材料は、ガラスのような無
機材料またはポリマー材料とすることができる。前記ク
ラッド層はコアの屈折率より小さい屈折率を有してい
る。実際のウエーブガイド構造からなるコアは、無機材
料や、ポリマー物質から作ることができる。

【００２９】これらの要素として使用されるポリマーは
いわゆる光学ポリマーである。使用される光学ポリマー
の屈折率は、普通1.4から1.8の範囲内である。

【００３０】光学ポリマーは知られており、当該技術に
習熟した人は適切な屈折率を有するポリマーを選択する
ことができ、また化学的に修正して、例えば屈折率に作
用を及ぼす単量体単位（モノマー・ユニット）を導入す
ることによってポリマーの屈折率を変えることができ
る。

【００３１】全てのポリマーが熱光学作用（熱光学効
果）を呈しているので、基本的に使用されたウエーブガ
イドにとって十分な透明度を有するどのポリマーもウエ
ーブガイドのコアに使用することができる。前記透明度
の条件はクラッド層に対しても適用される。特に、最適
な光学ポリマーはポリアクリレート、ポリカーボネー
ト、ポリイミド、ポリウレア（ポリ尿素）およびポリア
ルリレートを含んでいる。

【００３２】平板ないしスラブ状ウエーブガイド構造
は、種々の方法で光路のパターン（特殊な設計で）を持
ったでチャネル・ウエーブガイドを構成する構造に変え
ることができる。これを達成する方法は当該技術におい
て知られている。例えば、この種のパターンを例えば湿
潤化学法または乾式エッチング法（反応性イオン・エッ
チング、レーザ・アブレーション）によってスラブ状ウ
エーブガイドの部分を除去することによって導入し、ま
た、小さい屈折率を有する材料で形成されたギャップを
選択的に埋めることによって可能である。あるいは、例
えば照射後形成された感光性物質を使用することもでき
る。負のフォトレジストの場合、感光性材料は照射後に
現像剤に対して抵抗性があり、照射を受けなかった材料
部分は除去することができる。正のフォトレジストを使
用するのが好ましく、チャネルを形成することになるウ
エーブガイドの部分をカバーする照射マスクによってチ
ャネルを規定できる。従って、小さい屈折率の材料が施
された後、照射材料は現像剤を使用して除去される。

【００３３】もちろん、本発明に基づく光輝度モジュレ
ータは、下方クラッド層、コアおよび上方クラッド層の
構造に限定しない。原則的に、バッファ層、保護層また
はコア−マッチング層のような付加的なクラッド層を形
成することができる。

【００３４】種々の層はスピンコーティングによって施
すことができ、無機材料の場合ゾルーゲル技術が必要で
ある。層の上に層をスピンコートできるために、次の層
が施される前に一つの層を交差結合（クロスーリンク）
することがしばしば必要である。従って、本発明に使用
されるポリマーは、交差結合可能モノマーを混入する
か、またはポリイソシアネート、ポリエポキシド等のよ
うな交差結合剤をポリマーに混合することによって作る
のが好ましい。

【００３５】温度を高くする手段として、光輝度モジュ
レータは通常、例えば上方クラッド層の上部に金属ヒー
タないし電極を備えているということである。これらの
ヒータや電極は通常金および（または）クロム、ニッケ
ル、チタニウム、銅、プラチナまたはこれらの組み合わ
せないしはこれらの合金のような金属で作られる。

【００３６】本発明の好ましい実施形態例において、光
輝度モジュレータのコアはガラス質ポリマーで作られ、
またコアに近接するクラッド層の少なくとも一つは、ガ
ラス、溶融シリカおよび（または）SiON（酸化けい素／
窒化物）のような無機材料で作られる。ガラス質ポリマ
ーは普通、−１０^−４／Ｋ台の熱光学係数を呈し、一方
例えば溶融シリカはほぼ＋１０^−５／Ｋである。

【００３７】本発明の他の好ましい実施形態例におい
て、弾性（ゴム状）ポリマーはコアを形成するのに使用
され、ガラス質ポリマーはコアに近接する少なくとも一
つのクラッド層を形成するのに使用される。弾性ポリマ
ーは普通、その高い熱膨張特性のために、その熱光学係
数がガラス状のポリマーのものより３倍から５倍大き
い。典型的な値は−５×１０^−４／Ｋ台である。

【００３８】従って、本発明のさらに好ましい実施形態
例は光輝度モジュレータで、弾性ポリマーがコアを形成
するのに使用され、ガラス、溶融シリカおよび（また
は）SiON（酸化けい素／窒化物）のような無機材料がコ
アに近接する少なくとも一つのクラッド層に使用され
る。

【００３９】シリコンが本発明の基板に使用されるのが
好ましい。これらの基板は市場から容易に入手でき、均
質な厚さであり、また優れたヒートシンク特性を提供す
る。さらに、これらは集積回路技法および装置にしばし
ば使用される。

【００４０】しかし、本発明に基づく光輝度モジュレー
タは基板上のコア／クラッド層構造に限定するものでは
ない。

【００４１】従って、本発明に基づく光輝度モジュレー
タの他の好ましい実施形態例において、光輝度モジュレ
ータはクラッド層としてのポリマーによって囲まれたコ
アとして折曲部のテーパの付けられたシングルモード光
ファイバーによって構成される。

【００４２】原則的に、コアおよびクラッド層の物質は
光学的屈折率に対する上述の条件および温度に伴う光学
的屈折率の変化が満足している限り、広範囲に選択でき
ることも再度述べておく。折曲テーパ付きグラスファイ
バーはポリマーに埋設されているのが好ましく、特に弾
性ポリマーはクラッド層として好ましい。このような構
造にする製造技術は、M.B.J.ディエマー他によるエレク
トロン・レフト、Vol.24,No.8(1988),457に開示されて
いるものと同様であり、そこでは溶融カップラ・スイッ
チ中で二つのファイバー間を切替えるのに適用されてい
る。

【００４３】光輝度モジュレータの折曲チャネル・ウエ
ーブガイドの他の好ましい実施形態例はロールアップま
たはミアンダーウエーブガイドである。この形態は折曲
部の数が増加するために、例えば加熱状態における折曲
ロスを相当高めることになる。

【００４４】本発明はまた上述したような加熱手段と光
輝度モジュレータを備えた少なくとも一つの入力と少な
くとも一つの出力を有する熱光学スイッチに適してい
る。普通の熱光学スイッチ、例えばビームボックス(Bea
mBox)（アクゾ・ノベル・フォトニクスの登録商標）の
技術に基づくようなスイッチが、通常２ms未満の切替時
間を提示する。このスイッチ特性はモードの展開中に変
化を引き起こす熱誘導屈折率モジュレーションに基づい
ている。オフ状態にある光学ウエーブガイドの出力が切
替えられると、出力が伝幡モードに対しての実質上の完
全な伝送状態から実質上完全な減衰状態にその特性を変
化させることが望まれる。

【００４５】しかし、普通熱光学スイッチは、屈折率の
変化によって完全に減衰されるべき伝幡モードの一部が
ウエーブガイド中になおも残留しているという事実の影
響を受け、結局スイッチが望ましくない方向に残された
ままになる。この現象はクロストークとして当該技術に
習熟した人には知られていることである。本発明は異な
る熱光学係数とベンド部の特性のために、例えば熱光学
スイッチに使用されたときに極めて優れたクロストーク
性能をもたらし、結果として残留光のより有効なカップ
ルアウト（結合）をもたらす光輝度モジュレータ提供す
る。

【００４６】上述したように、熱光学スイッチにおいて
加熱のための手段は屈折率変化をもたらすのに使用され
る。本発明によって提供される一つの特別な利点は、こ
れらの加熱手段とチャネル・ウエーブガイドの折曲部を
加熱するための手段を一体化できることである。これで
必要とする光輝度モジュレータをより効率よく、かつ、
コンパクトにするとともに光輝度モジュレータを構成す
る熱光学スイッチの製造を容易にする。他の特有の利点
は、多くの場合において折曲チャネル・ウエーブガイド
が、例えばＹ−スイッチのように熱光学スイッチに既に
仕込まれていることである。折曲部が導入される理由
は、出力チャネルが所望のオフセットを達成するために
互いに十分な間隔を保持されるからであり、それはしば
しば１２５μｍ台である。

【００４７】他の好ましい実施形態例において、本発明
に基づく光輝度モジュレータはカスケード・スイッチの
最終段にあるスイッチに使用される。

【００４８】カスケード・スイッチはWO96/38756で公知
である。クロストークを少なくするために、このスイッ
チは一つの出力経路のみが機能出力経路である付加的な
Ｙ−スプリッタを備えている。機能出力経路が「オフ」
状態にあるとき、他のブランチは機能出力経路中の光パ
ワーを減ずるために、光を方向付けるのに使用され、従
って吸光度が改善されクロストークが減少する。しか
し、カスケード・スイッチが最終スイッチとして本発明
の光輝度モジュレータを持って設けられると、付加的な
ブランチの必要性なくしてクロストークを減らすことが
可能である。

【００４９】注意しなければならないのは、DE3742331
が有機物質（例えばシリコン）のコートで囲まれて、ウ
エーブガイドを形成する光グラス・ファイバー・コア
（例えば水晶）を開示していることでる。光はコアとコ
ートの熱光学係数に差があるためにカップルアウト（結
合）できる。このカップルアウトは、液体窒素によって
冷却された第２ウエーブガイド（カップラ）によって実
行される。このデバイスは約１ｍの長さがあり、−１９
６℃と２０℃の間で温度測定に使用されると説明されて
いる。

【００５０】しかし、原理は本発明のそれとは異なり、
第２ウエーブガイドはカップリングアウトが生じる第１
ウエーブガイドの特定位置でコンタクトするように使用
される。従って、DE3742331に開示されたデバイスには
折曲部がない。これは伝幡モードの相当なフラクション
（部分）がウエーブガイドの望んでいない個所に残留し
てしまうというリスクがあるので、これらの折曲部は測
定の精度を危なくする。

【００５１】さらに他の実施形態例において、光輝度モ
ジュレータが回転可能な減衰器に使用される。これはヒ
ータ片に依存する温度を利用してタップまたはウエーブ
ガイド温度制御部を介する光学帰還によって達成され
る。折曲ロスはある一定値に固定することができ（この
点はエス・スズキ他によるジェイ．ライトウエイ・テク
ノロジィ、Vol.12,No.5(1994)790を参照できる）、また
デバイスを回転可能な減衰器にすることができる。

【００５２】本発明を次なる非限定の実施例によってさ
らに説明する。

【００５３】（実施例１）デバイスの製造図１は１．５５μｍの波長に適した本発明に基づく典型
的な光輝度モジュレータの構成を概略的に示す。本例に
おいて、光輝度モジュレータは二酸化けい素からなる基
板上に４要素構造を有している。この種の光輝度モジュ
レータを準備する典型的なルートは次の通りである。

【００５４】製造プロセスの第１工程はシリコン・ウエ
ハの熱酸化であり、３μｍ厚のSiO₂層を生ぜしめる。次
に、７μｍ厚のSiON層をプラズマ高揚化学蒸着法によっ
て成長させる。クロム・マスキング層のスパッタリング
後、ウエーブガイドが普通のフォトリソグラフィ（写真
製版）によってパターン化される。ウエーブガイド・チ
ャネルのためのトレンチが、CHF₃反応イオン・エッチン
グ(RIE)手段によってSiON層にエッチングされる。クロ
ム・マスキング層のパターン化のために使用されるフォ
トレジスト層がエッチング中にそこに残留されることは
必須であることが理解できる。これはウエーブガイド・
チャネル中にクロムが蒸着するのを回避するためであ
る。クロムが適用されない場合に、エッチングは非常に
粗いウエーブガイド・エッジとなる。ウエーブガイドは
方形であり、側壁はストレート、すなわち、エッチング
工程は異方性である。

【００５５】製造プロセスにおいて困難な工程はコア・
ポリマーをウエーブガイド・チャネルに蒸着することで
ある。接着増進剤を適用した後、コア・ポリマーがウエ
ハ上にスピン鋳造される。この層の硬化後、コア・ポリ
マーの特性とほぼ同じ優れた平坦化特性とRIE特性を有
するポリマーが、コアの頂部にスパンされ、平坦層面を
得る。他の硬化工程の後、完全な積層体がＯ₂プラズマ
によるRIEによってSiONに対してエッチングが施され
る。二つの層のエッチング特性が同じであるので、コア
・ポリマーは最終的にチャネル中に存在するだけにな
る。次に、マッチ・ポリマー（バックグランドポリマ
ー）がスピン鋳造され、小さい屈折率ポリマー層（ロー
ポリマー層）の適用に続いて硬化される。

【００５６】次の工程はヒータ電極の製造である。この
製造には２０ｎｍ厚のチタン層の次に３５０ｎｍ厚の金
（ゴールド）層がサンプル上にスパッタされる。チタン
は金層とポリマー間で接着層として作用する。次いで、
７μｍ幅の電極構造がフォトリソグラフィによって規定
される。

【００５７】最終的にウエハがダイスされ光学的端面が
得られる。切断工程中、ポリマーは積層体の頂部に接着
されたガラス板によって損傷から保護される。

【００５８】層のコントラストおよび厚みを表１にリス
トし、これらは十分なファイバー・チップ・カップリン
グのために選択されたものである。

【００５９】

【表１】

【００６０】ロー・ポリマー層の頂部上の電極は金で作
られた。その厚みは３５０ｎｍで、幅は７μｍである。
ロー・ポリマー層自体は十分な厚みのものが選ばれた
が、これが最適である必要はない。

【００６１】チャネル・ウエーブガイドの折曲部はＳ折
曲（Ｓベンド）の形態に調節された。折曲部の半径は２
００μｍのオフセットにおいて１０ｃｍであり、ビーム
伝幡法(BPM)ルーチンを用いて実行されたモデル計算に
よって得られた。この方法は当該技術に習熟した人に知
られているものである。約１００μｍのオフセットを示
すＳ折曲は少なくとも１．５ｃｍの折曲半径を有してい
なければならないことを結果が示している。これは非作
動（非加熱）状態で少なくとも８０％の伝幡を保証する
ためである。

【００６２】（実験結果）図２は９ｍｍの長さ、２００
μｍのオフセットのデバイスに対するモジュレータの吸
光度対印加電力の実験的に得られた依存性を示す。この
デバイスは期待通り質的にその働きをすることは明白で
ある。印加電力が１．５Ｗ（２０Ｖで）に増加される
と、吸光度は２３ｄＢに増大する。高い作動電力が印加
されると、３０ｄＢを超える吸光度さえも観察された。

【００６３】λ＝１．５５μｍにおける直線ウエーブガ
イド減衰が１ｄＢ／ｃｍの合理的な低い値で測定され
た。この減衰は主としてSiONで観測されたＮ−Ｈ吸光ピ
ークと、エッチングされたウエーブガイドの側壁の粗さ
に起因している。第１の問題はSiONを焼きなますことに
よって解決することができ、一方CHF₃RIEプロセスの注
意深い適正化が滑らかな壁にすることにつながることが
期待される。

【００６４】作動させる前に、デバイスは同じ長さを有
する直線ウエーブガイドのロスと比較して３．４ｄＢの
過渡なロスを示した。この値から作動前の屈折率コント
ラストはΔｎ＝0.004と計算できる。２３ｄＢの吸光度
を得るのに必要とされる屈折率変化はΔｎ＝0.0005であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光輝度モジュレータの一実施例の
要部構成説明図である。

【図２】本実施例の光輝度モジュレータの吸光度と作動
パワーとの関係を示すグラフである。

フロントページの続き (71)出願人 599131697 Ｖｅｌｐｅｒｗｅｇ 76 6824 ＢＭＡｒｎｈｅｍｔｈｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)発明者ピーランベックオランダアーヘム 6824 ＢＭケアオブベルペルヴェーク 76 (72)発明者エムディメアオランダアーヘム 6824 ＢＭケアオブベルペルヴェーク 76 (72)発明者ティエイチホエックストラオランダアーヘム 6824 ＢＭケアオブベルペルヴェーク 76

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つのクラッド層近傍にあっ
て、このクラッド層の屈折率n(cl)とは異なる屈折率n(c
ore)を呈するコアを含むウエーブガイドを具備する光輝
度モジュレータであって、ウエーブガイドが折曲チャネ
ル・ウエーブガイドであり、その折曲部でまたはその近
傍で温度を変えるための手段を含み、さらに折曲部でコ
アおよびクラッド層が異なる熱光学係数を呈し、n(cor
e)とn(cl)間の屈折率のコントラストが温度の変化によ
って変化することを特徴とする光輝度モジュレータ。
【請求項２】室温において、n(core)がn(cl)よりも大
きく、温度が上昇するとn(core)とn(cl)間のコントラス
トが小さくなる請求項１記載の光輝度モジュレータ。
【請求項３】少なくとも上方クラッド層と、コアと、
下方クラッド層とを有する構造をその上に含む基板を具
備する請求項１又は請求項２記載の光輝度モジュレー
タ。
【請求項４】コアがガラス質又は弾性ポリマーから形
成され、コア近傍の少なくとも一つのクラッド層が無機
材料またはガラス質ポリマーから形成される請求項１乃
至請求項３のいずれか一つに記載の光輝度モジュレー
タ。
【請求項５】コアが、クラッド層としてのポリマーに
囲まれたテーパ付折曲シングルモード光ファイバーであ
る請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の光輝度
モジュレータ。
【請求項６】折曲チャネル・ウエーブガイドがロール
アップ又はミアンダリング・ウエーブガイドである請求
項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の光輝度モジュ
レータ。
【請求項７】少なくとも一つの入力と少なくとも一つ
の出力を有し、出力側に加熱手段と請求項１乃至請求項
６のいずれか一つに記載の光輝度モジュレータとを備え
た熱光学スイッチ。
【請求項８】出力のための加熱手段と温度を変えるた
めの手段が一体的である請求項７記載の熱光学スイッ
チ。
【請求項９】終段スイッチとして請求項１乃至請求項
６のいずれか一つに記載の光輝度モジュレータを具備す
る熱光学カスケード・スイッチ。
【請求項１０】請求項１乃至請求項６のいずれか一つ
に記載の光輝度モジュレータを具備する回転可能減衰
器。