JP2000275552A - 液体移動型光スイッチ - Google Patents

液体移動型光スイッチ

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JP2000275552A
JP2000275552A JP8008899A JP8008899A JP2000275552A JP 2000275552 A JP2000275552 A JP 2000275552A JP 8008899 A JP8008899 A JP 8008899A JP 8008899 A JP8008899 A JP 8008899A JP 2000275552 A JP2000275552 A JP 2000275552A
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JP
Japan
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optical
groove
path switching
lid
refractive index
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Pending
Application number
JP8008899A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Horie
誠 堀江
Masaru Kobayashi
大 小林
Hiroaki Okano
広明 岡野
Makoto Sato
佐藤  誠
Fusao Shimokawa
房男 下川
Masaharu Horiguchi
正治 堀口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
NTT Electronics Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
NTT Electronics Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd, NTT Electronics Corp, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Hitachi Cable Ltd
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Publication of JP2000275552A publication Critical patent/JP2000275552A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性が高く、小形化が容易な液体移動型光
スイッチを提供する。 【解決手段】 注入用溝23が蓋21側に設けられてい
るので、屈折率整合液を光路切換用溝6内に注入した後
に屈折率整合液を封止するための樹脂材料が蓋21と光
導波路基板20との間で接触しやすくなり、完全な封止
を行うことができる。このため、外部環境が厳しい条件
下、特に高温高湿度やヒートサイクルが加わる環境条件
下であっても、内部の屈折率整合液が漏れ出ることがな
く正常な光の切換動作を行うことができる。また、蓋2
1の材質として光導波路基板20との熱膨張率の差が1
-5以下である多成分ガラスを用いることにより、ヒー
タ膜8a、8bによる熱の影響が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信用
の光スイッチに関し、特に熱毛細管力を利用した液体移
動型光スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、交差する光導波路の交差部
に、光導波路と所定の角度をなす溝を形成し、光を反射
或いは透過させる方法が提案されている(例えば、Bist
atable optical switching using electrochemically g
enerated bubbles,Optics letters/Vol 15,No 24/Decem
ber 15,1990 )。
【0003】また、光導波路の交差部に形成された溝内
の液体(屈折率整合液)を液体の熱毛細管力によって移
動させ、光を反射或いは透過させる「光スイッチ」が提
案されている(特開平9−133932号公報)。
【0004】図4は従来の液体移動型光スイッチの外観
斜視図であり、図5は図4の透視図であり、図6は図5
に示した液体移動型光スイッチから蓋を除去した図であ
る。
【0005】図5において、図示しない基板上に下部ク
ラッド1が成膜され、その下部クラッド1上に形成され
たコア2a、2bとコア3a、3bとが互いに交差して
いる。両コア2a、2b、3a、3b及び下部クラッド
1は上部クラッド4で覆われている。両コア2a、2
b、3a、3bの交差部5には両コア2a、2b、3
a、3bと交差するように光路切換用溝6が形成されて
いる。光路切換用溝6の途中から分岐して注入溝7が形
成されている。光路切換用溝6の深さは下部クラッド1
に到達する深さになっている。
【0006】光路切換用溝6の近傍には一対のヒータ膜
8a、8bが形成されており、両ヒータ膜8a、8bの
一端(図では右上端)には配線用電極膜9a、9bが接
続され、両ヒータ膜8a、8bの他端(図では左下端)
には共通電極膜9cが接続されている。ヒータ膜8a、
8b、電極膜9a、9b、9c及び上部クラッド4は絶
縁膜10で覆われている。
【0007】これら基板、下部クラッド1、コア2a、
2b、3a、3b、光路切換用溝6、上部クラッド4、
絶縁膜10、ヒータ膜8a、8b及び電極膜9a、9
b、9cで光導波路基板11が構成されている。
【0008】光路切換用溝6と注入溝7とは同一の工程
で形成される。このため、光路切換用溝6の深さと注入
溝7の深さとは等しくなっている。
【0009】光導波路基板11とは別部品である蓋12
が絶縁膜10に接合されている。蓋12には略U字形状
の迂回路13が形成されており、その迂回路13の両端
が光路切換用溝6の両端に接続されている。注入溝7よ
り図示しない屈折率整合液が光路切換用溝6に所定量注
入されており、図示しない樹脂材料によって注入溝7に
栓がされている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4〜
図6に示した従来の液体移動型光スイッチには以下のよ
うな問題点があった。
【0011】(1) コア2a、2b、3a、3b及び両ク
ラッド1、4からなる光導波路上に形成された注入溝7
が深く、封止用の樹脂材料が注入溝7の底まで届かない
ため、完全な封止ができない場合が多い。注入溝7が完
全に封止されていないと、外部環境が厳しい条件下、特
に高温高湿度やヒートサイクルが加わる環境条件下で
は、光路切換用溝6内の屈折率整合液が漏れ出て正常な
光の切換動作が不可能となってしまう。
【0012】(2) 図5に示す構造の液体移動型光スイッ
チを多数個集積化してm×n(m≧1、n≧1)のマト
リックス構造スイッチで、m×nのスイッチを一括して
一つの蓋により屈折率整合液を注入・封止しようとした
場合、注入溝7がコア2a、2b、3a、3bを横切る
構造とならざるを得ない。注入溝7がコア2a、2b、
3a、3bを横切ると、光路を遮ることになって、スイ
ッチを透過する光信号の光量が減衰してしまう。
【0013】(3) 1×nのスイッチアレイにおいても、
注入溝7がコア2a、2b、3a、3bを横切らないよ
うに配置するという設計制約が小形化への障害となる場
合があった。
【0014】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、信頼性が高く、小形化が容易な液体移動型光スイッ
チを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の液体移動型光スイッチは、互いに交差しない
m本の光導波路及び互いに交差しないn本の光導波路が
互いに交差する光導波路基板と、光導波路の各交差部に
形成され、光導波路の光軸と所定の角度をなす壁面を有
する光路切換用溝と、光路切換用溝内に一定の量だけ注
入され光導波路の屈折率に略等しい屈折率を有する屈折
率整合液と、光路切換用溝の近傍に配置された発熱手段
と、光導波路基板上に接合され光路切換用溝に注入され
た屈折率整合液を封止するための蓋とを備えた液体移動
型光スイッチにおいて、屈折率整合液を注入するための
注入用溝を蓋側に形成する構造として、注入溝を長くす
る設計を可能とし、液体の注入を容易としたものであ
る。
【0016】上記構成に加え本発明の液体移動型光スイ
ッチの注入用溝は、光路切換溝に重なるように位置する
と共に蓋の端面に注入口を有し、幅或いは深さが光路切
換溝の幅より小さいのが好ましい。
【0017】本発明によれば、注入用溝が蓋側に設けら
れているので、屈折率整合液を光路切換溝内に注入した
後に屈折率整合液を封止するための樹脂材料が、蓋と光
導波路基板との隙間が小さい場合には屈折率整合液によ
り上蓋の注入口が完全に満たされるため樹脂材料によっ
て上蓋の注入口を覆うことができ、結果的に液体が注入
された導波路基板と上蓋とを完全に封止することが可能
となる。このため、外部環境が厳しい条件下、特に高温
高湿やヒートサイクルが加わる環境条件下であっても、
内部の屈折率整合液が漏れ出ることがなく正常な光の切
換動作を行うことができる。
【0018】また、蓋の材質として光導波路基板との熱
膨張率の差が10-5以下である多成分ガラスを用いるこ
とにより、さらに注入導波路基板と上蓋の熱膨張係数が
近いために、発熱手段による熱の発生が生じても熱歪み
の影響を受けにくく、結果的に基板間での剥離等の問題
が回避される。
【0019】また、注入用溝が、光路切換溝に重なるよ
うに位置すると共に蓋の端面に注入口を有し、幅或いは
深さが光路切換溝の幅より小さい場合には、屈折率整合
液により上蓋の注入口が完全に満たされるため、樹脂材
料によって、上蓋の注入口を覆うことができ、結果的に
液体が注入された導波路基板と上蓋とを完全に封止する
ことが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0021】図1は本発明の液体移動型光スイッチの一
実施の形態を示す透視図である。図2は図1に示した液
体移動型光スイッチの蓋を除去した状態を示す図であ
る。図3は図1に示した液体移動型光スイッチに用いら
れる蓋の透視図である。尚、図5に示した従来例と同様
の部材には共通の符号を用いた。
【0022】本発明の液体移動型光スイッチの特徴は、
従来光導波路側に形成されていた注入溝を蓋側に形成し
た点である。
【0023】図1及び図2において、図示しない基板の
上に下部クラッド1が成膜され、その下部クラッド1の
上に形成されたコア2a、2bとコア3a、3bとが互
いに交差している。両コア2a、2b、3a、3b及び
下部クラッド1は上部クラッド4で覆われている。両コ
ア2a、2b、3a、3bの交差部5には両コア2a、
2b、3a、3bと交差するように光路切換用溝6が形
成されている。光路切換用溝6の深さは下部クラッド1
に到達する深さである。光路切換用溝6の近傍には一対
のヒータ膜8a、8bが形成されている。両ヒータ膜8
a、8bの一端(図では右上端)には配線用電極膜9
a、9bが接続され、両ヒータ膜8a、8bの他端(図
では左下端)には共通電極膜9cが接続されている。ヒ
ータ膜8a、8b、配線用電極膜9a、9b及び上部ク
ラッド4は絶縁膜10で覆われている。基板、下部クラ
ッド1、コア2a、2b、3a、3b、光路切換用溝
6、上部クラッド4、絶縁膜10、ヒータ膜8a、8b
及び電極膜9a、9b、9cで光導波路基板20が構成
されている。絶縁膜10の上には、光路切換用溝6及び
ヒータ膜8a、8bを覆うように蓋21が陽極接合され
ている。
【0024】図3に示す蓋21の内側中央には略U字形
状の迂回路22が形成され、蓋21の端面から中央に向
かって直線状の注入用溝23が形成されている。迂回路
22の両端は光路切換用溝6の両端に位置するように形
成され、注入用溝23の中央側の端部は光路切換用溝6
に連通するように形成されている。蓋21の材質として
は光導波路基板20との熱膨張率の差が10-5以下であ
る多成分ガラスが用いられている。注入用溝23は、光
路切換用溝6に重なるように位置すると共に蓋21の端
面に注入口24を有し、幅或いは深さが光路切換用溝6
の幅より小さいのが好ましい。迂回路22と注入用溝2
3とはそれぞれ独立したものとなるため、従来のように
同一工程である必要がなく、これら迂回路22と注入用
溝23の深さはそれぞれ独立に設定することができる。
蓋21は、注入用溝23と光路切換用溝6とが互いに重
なって管路を形成し、蓋21の外部から図示しない屈折
率整合液が光路切換用溝6に所定量注入され、図示しな
い樹脂材料によって栓がされる。
【0025】このような液体移動型光スイッチは、注入
用溝23が蓋21側に設けられているので、屈折率整合
液を光路切換用溝6内に注入した後に屈折率整合液を封
止するための樹脂材料が蓋21と光導波路基板20との
間で接触しやすくなる。また、蓋21の材質として光導
波路基板20との熱膨張率の差が10-5以下である多成
分ガラスを用いることにより、発熱手段による熱の影響
が減少する。さらに注入用溝23が、光路切換用溝6に
重なるように位置すると共に蓋21の端面に注入口24
を有し、幅或いは深さが光路切換溝の幅より小さい場合
には、屈折率整合液を封止するための樹脂材料が蓋21
と光導波路基板20との間で接触しやすくなる。
【0026】尚、本実施の形態では2本の光導波路の交
差部に液体移動型光スイッチを形成した場合で説明した
が、互いに交差しないm(m≧1)本の光導波路及び互
いに交差しないn(n≧1)本の光導波路の交差部に液
体移動型光スイッチを形成してm×nのマトリックス構
造スイッチを構成してもよい。
【0027】ここで、本発明の液体移動型光スイッチで
は、陽極接合により蓋21を光導波路基板20に接合す
るが、この陽極接合作業は高温下(200℃以上)で行
う必要がある。光導波路基板20の材料と蓋21の材料
との間に熱膨張率の差があると、接合後常温に戻したと
きに内部応力が残留し、光導波路基板20や蓋21に破
損を生じる場合がある。
【0028】また、注入用溝23から光路切換用溝6に
屈折率整合液を注入するためには、注入用溝23と光路
切換用溝6とが重なって一つの管路を形成する必要があ
る。
【0029】注入用溝23の幅或いは深さが光路切換用
溝6の幅よりも大きいと、管路内を屈折率整合液によっ
て満たすことができなくなり、m×n、1×nの集積化
された光スイッチでそれぞれの光路切換用溝への注入量
がばらついて、所定量に収めることが不可能となり、ヒ
ータ膜8a、8bによって発生した熱毛細管力によって
屈折率整合液を移動させることが不可能となる場合があ
る。
【0030】
【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。
【0031】信頼性が高く、小形化が容易な液体移動
型光スイッチの提供を実現することができる。
【0032】ヒータ配線や光回路(コア)の形状に制
約を受けずに注入溝形状を設計することが可能となり、
信頼性の高い密閉構造を実現することができる。
【0033】また上記の設計制約がないので、注入溝
を長く設計することができる。これにより、注入のとき
の液と溝との抵抗とが大きくなって、注入作業が容易と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液体移動型光スイッチの一実施の形態
を示す透視図である。
【図2】図1に示した液体移動型光スイッチの蓋を除去
した状態を示す図である。
【図3】図1に示した液体移動型光スイッチに用いられ
る蓋の透視図である。
【図4】従来の液体移動型光スイッチの外観斜視図であ
る。
【図5】図4の透視図である。
【図6】図5に示した液体移動型光スイッチから蓋を除
去した図である。
【符号の説明】
1 下部クラッド 2a、2b、3a、3b コア 4 上部クラッド 6 光路切換用溝 8a、8b ヒータ膜 20 光導波路基板 21 蓋 22 迂回路 23 注入用溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀江 誠 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 小林 大 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 岡野 広明 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 佐藤 誠 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 下川 房男 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 堀口 正治 東京都渋谷区桜丘町20番1号 エヌティテ ィエレクトロニクス株式会社内 Fターム(参考) 2H041 AA16 AB32 AB40 AC07 AZ01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに交差しないm本の光導波路及び互
    いに交差しないn本の光導波路が互いに交差する光導波
    路基板と、上記光導波路の各交差部に形成され、上記光
    導波路の光軸と所定の角度をなす壁面を有する光路切換
    用溝と、該光路切換用溝内に一定の量だけ注入され上記
    光導波路の屈折率に略等しい屈折率を有する屈折率整合
    液と、上記光路切換用溝の近傍に配置された発熱手段
    と、上記光導波路基板上に接合され上記光路切換用溝に
    注入された屈折率整合液を封止するための蓋とを備えた
    液体移動型光スイッチにおいて、上記屈折率整合液を注
    入するための注入用溝を上記蓋側に形成する構造とし
    て、注入溝を長くする設計を可能とし、上記液体の注入
    を容易としたことを特徴とする液体移動型光スイッチ。
  2. 【請求項2】 上記注入用溝は、上記光路切換溝に重な
    るように位置すると共に上記蓋の端面に注入口を有し、
    幅或いは深さが上記光路切換溝の幅より小さい請求項1
    に記載の液体移動型光スイッチ。
JP8008899A 1999-03-24 1999-03-24 液体移動型光スイッチ Pending JP2000275552A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6895139B2 (en) 2003-04-15 2005-05-17 Agilent Technologies, Inc. Bistable thermopneumatic optical switch
CN100345026C (zh) * 2004-12-29 2007-10-24 中国科学院理化技术研究所 冻融型光网络开关
CN104808337A (zh) * 2015-04-03 2015-07-29 成都锦盛新材科技有限公司 节能调光玻璃
CN109283768A (zh) * 2018-09-26 2019-01-29 京东方科技集团股份有限公司 光通信开关、光控制方法、阵列基板以及显示装置

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