JP2002090669A - 液体駆動型光スイッチの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光路切換用溝からの屈折率整合液が漏れない
液体駆動型光スイッチの製造方法を提供する。 【解決手段】 屈折率整合液１４の封止部材として用い
ていた樹脂に比べて耐熱温度が高い合金１５を用いるの
で、より高温（１５０℃）に耐えることができ、屈折率
整合液１４が光路切換用溝５から漏れず信頼性の高い液
体駆動型光スイッチを製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体駆動型光スイ
ッチの製造方法に関する。

【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光路切換用溝を形成
し、光を反射あるいは透過させる方法が提案されている
（例えば、Ｂｉｓｔａｔａｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｓ
ｗｉｔｃｈｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅ
ｍｉｃａｌｌｙ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｕｂｂｌｅ
ｓ，Ｏｐｔｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ／Ｖｏｌ．１５，Ｎ
ｏ２４／Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １５，１９９０）。

【０００３】また、光導波路の交差部に形成された光路
切換用溝内の液体（屈折率整合液）を液体の熱毛細管力
によって移動させ、光を反射あるいは透過させる「表面
張力熱制御型導波路光スイッチまたはマトリクス型光ス
イッチ（特開平８−６２６４５号公報）」及び「光スイ
ッチ（特開平９−１３３９３２号公報）」も提案されて
いる。

【０００４】さらに、上記光スイッチの基本的な製造方
法についても提案されている（特開平１０−３３３０６
２号公報及び特開平１０−７３７７５号公報）。

【０００５】図６は従来の液体駆動型光スイッチの透視
図である。図７は図６に示した光スイッチのＣ−Ｃ線断
面図である。

【０００６】同図において、図示しない基板上に、下部
クラッド１が形成され、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。これら下部ク
ラッド１、コア２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ及び上部クラッ
ド４で光導波路素子が構成されている。

【０００７】光導波路素子の両コア２ａ、２ｂ、３ａ、
３ｂの交差部には両コア２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂと交差
するように光路切換用溝５が形成されている。光路切換
用溝５の深さは下部クラッド１に到達する深さになって
いる。光路切換用溝５内にはコア２ａ、２ｂ、３ａ、３
ｂと略等しい屈折率の屈折率整合液１４が一定量注入さ
れている。光路切換用溝５の近傍には一対の光路切換用
ヒータ６ａ、６ｂが形成されており、両ヒータ６ａ、６
ｂの一端には配線用の電極膜７ａ、７ｂが接続され、両
ヒータ６ａ、６ｂの他端には共通電極膜７ｃが接続され
ている。ヒータ６ａ、６ｂ、電極膜７ａ、７ｂ、７ｃ及
び上部クラッド４は絶縁膜８で覆われている。

【０００８】絶縁膜８の上には蓋１０が陽極接合されて
いる。光導波路素子（若しくは蓋１０）には蓋１０が接
合された状態で外部から光路切換用溝５に屈折率整合液
１４を注入するための注入溝１１が形成されている。蓋
１０が接合された状態で注入溝１１より光路切換用溝５
に屈折率整合液１４が注入された後、注入溝１１の開口
部及び注入溝１１内の一部に入り込んだ樹脂１７によっ
て屈折率整合液１４が封止されている。なお、蓋１０に
は屈折率整合液１４が移動する際の迂回路が設けられて
いるが、図の簡略化のため省略されている。開口部の封
止用の樹脂１７としてはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂
若しくはシリコーンゴムが用いられている（特開平１０
−７３７７５号参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の液体駆動型光スイッチは、屈折率整合液１４の封止
用の樹脂１７としてエポキシ樹脂、シリコーン樹脂若し
くはシリコーンゴムが用いられているため、耐熱性に問
題があった。

【００１０】液体駆動型光スイッチは実際の使用形態と
して、図示しないパッケージに実装し、パッケージに設
けられた電極を通して液体駆動型光スイッチのヒータ６
ａ（若しくはヒータ６ｂ）を加熱させて光路の切換を行
うようになっている。パッケージに光スイッチを実装す
る際、液体駆動型光スイッチのヒータ６ａ、６ｂの電極
膜７ａ、７ｂ、７ｃと、パッケージの電極とをワイヤボ
ンドを用いて導通をとるが、このときにワイヤの電極膜
７ａ、７ｂ、７ｃへの接合を良好にするために約１５０
℃まで温度を上げる必要がある。

【００１１】しかしながら、温度を上げると光路切換用
溝５内の屈折率整合液１４及び空気が熱膨張を起こすだ
けでなく、高温により樹脂１７が劣化することで、光路
切換用溝５から屈折率整合液１４が漏れて少くなり、光
路切換が不可能になるおそれがあるという問題があっ
た。

【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、光路切換用溝からの屈折率整合液が漏れない液体駆
動型光スイッチの製造方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の液体駆動型光スイッチの製造方法は、複数本
の光導波路が互いに交差する光導波路素子を形成し、光
導波路の各交差部に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を形成し、光路切換用溝と接
続するように光導波路素子に注入溝を形成し、光路切換
用溝の近傍に光路切換用ヒータを形成し、注入溝と外部
とを接続する貫通穴が形成された蓋で光路切換用溝を覆
い、貫通穴から一定量の屈折率整合液を注入した後封止
する液体駆動型光スイッチの製造方法において、貫通穴
の開口部の周囲に封止用ヒータを形成し、開口部に合金
を載置した後封止用ヒータを通電加熱して合金を溶かす
ことにより屈折率整合液を封止するものである。

【００１４】本発明によれば、屈折率整合液の封止部材
として用いていた樹脂に比べて耐熱温度が高い合金を用
いるので、より高温（１５０℃）に耐えることができ、
屈折率整合液が光路切換用溝から漏れず信頼性の高い液
体駆動型光スイッチを製造することができる。

【００１５】

【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。

【００１６】図１は本発明の液体駆動型光スイッチの製
造方法を適用した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に示した光スイッチのＡ−Ａ線断
面図である。図３は図１に示した光スイッチの蓋を除去
した図である。

【００１７】図１において、図示しない基板上に下部ク
ラッド１が形成され、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。下部クラッド１及び両コア２ａ、２ｂ、３ａ、３
ｂは上部クラッド４で覆われている。両コア２ａ、２
ｂ、３ａ、３ｂの交差部には両コア２ａ、２ｂ、３ａ、
３ｂと交差するように光路切換用溝５が形成されてい
る。光路切換用溝５の深さは下部クラッド１に到達する
深さになっている。

【００１８】光路切換用溝５の近傍には一対の光路切換
用のヒータ６ａ、６ｂが形成されており、両ヒータ６
ａ、６ｂの一端には配線用電極膜７ａ、７ｃが接続さ
れ、両ヒータ６ａ、６ｂの他端には共通電極膜７ｂが接
続されている。ヒータ６ａ、６ｂ、電極膜７ａ、７ｂ、
７ｃ及び上部クラッド４は絶縁膜８で覆われている。

【００１９】絶縁膜８上に蓋１０が陽極接合されてい
る。上部クラッド４には光路切換用溝５に接続した注入
溝１１が形成されており、蓋１０には注入溝１１に接続
する貫通穴１２が形成されている。貫通穴１２の開口部
の周囲には封止用ヒータ１３が形成されている。蓋１０
には屈折率整合液１４が光路切換用溝５内を移動する際
の迂回路が形成されているが、図の簡略化のため省略さ
れている。

【００２０】蓋１０が絶縁膜８上に陽極接合された状態
で貫通穴１２から屈折率整合液１４が一定量注入され、
貫通穴１２の開口部に載置された合金１５を封止用ヒー
タ１３を一定時間通電加熱することにより溶かし、貫通
穴１２を封止する。なお、封止用ヒータ１３と合金１５
とは図示しない絶縁膜で絶縁されている。

【００２１】合金１５を溶かす際には高温にする必要が
あり、光路切換用溝５に注入された屈折率整合液１４が
蒸発若しくは変質してしまうおそれがある。このため、
本発明では封止用ヒータ１３を、光路切換用溝５に対し
て蓋１０で隔てた位置に形成することにより、封止用ヒ
ータ１３からの熱伝導による光路切換用溝５内の温度の
影響を低減するようになっている。また、蓋１０の厚さ
を変えることにより、封止用ヒータ１３からの熱伝導に
よる光路切換用溝５内の温度の影響をさらに低減するこ
とが可能である。

【００２２】また、合金１５と貫通穴１２の開口部との
淵に封止用ヒータ１３を細く形成することで、貫通穴１
２の開口部の淵に沿った合金１５を溶かすためにのみ封
止用ヒータ１３の通電加熱をおさえれば封止用ヒータ１
３からの熱伝導による光路切換用溝５内の温度の影響を
さらに低減することができる。

【００２３】図４は本発明の液体駆動型光スイッチの製
造方法を適用した光スイッチの他の実施の形態を示す透
視図である。図５は図４に示した光スイッチのＢ−Ｂ線
断面図である。

【００２４】図１に示した実施の形態との相違点は、合
金の上に貫通穴封止用蓋を載置した点である。

【００２５】すなわち、図４に示す光スイッチは、蓋１
０が絶縁膜８に陽極接合された状態で貫通穴１２から屈
折率整合液１４が一定量注入され、貫通穴１２の開口部
に載置された合金１５を、封止用ヒータ１３で一定時間
通電加熱することにより溶かし、貫通穴封止用蓋１６と
貫通穴１２の開口部とに接合する。なお、封止用ヒータ
１３と合金１５とは図示しない絶縁膜で絶縁されてい
る。この他の点については図１に示した実施の形態と同
様のため説明を省略する。

【００２６】ここで、上述した光スイッチの動作につい
て説明する。

【００２７】光路切換用溝５内において、屈折率整合液
１４がヒータ６ａ（若しくはヒータ６ｂ）を通電加熱し
たときに移動し、コア２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの交差部
に屈折率整合液１４があるときは光路はコア２ａとコア
２ｂ若しくはコア３ａとコア３ｂとが接続した状態にな
り、コアの交差部に屈折率整合液１４がないときは光路
はコア２ａとコア３ａ若しくはコア２ｂとコア３ｂとが
接続した状態になることで光路の切換えが行われる。

【００２８】以上において本発明によれば、屈折率整合
液の封止部材として用いていた樹脂に比べて耐熱温度が
高い合金を用いるので、より高温（１５０℃）に耐える
ことができ、屈折率整合液が光路切換用溝から漏れず信
頼性の高い液体駆動型光スイッチを製造することができ
る。

【００２９】

【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。

【００３０】光路切換用溝からの屈折率整合液が漏れな
い液体駆動型光スイッチの製造方法の提供を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体駆動型光スイッチの製造方法を適
用した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に示した光スイッチのＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図３】図１に示した光スイッチの蓋を除去した図であ
る。

【図４】本発明の液体駆動型光スイッチの製造方法を適
用した光スイッチの他の実施の形態を示す透視図であ
る。

【図５】図４に示した光スイッチのＢ−Ｂ線断面図であ
る。

【図６】従来の液体駆動型光スイッチの透視図である。

【図７】図６に示した光スイッチのＣ−Ｃ線断面図であ
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 ５ 光路切換用溝 ６ａ、６ｂ 光路切換用ヒータ（ヒータ） １０ 蓋 １２ 貫通穴 １３ 封止用ヒータ １４ 屈折率整合液 １５ 合金 １６ 貫通穴封止用蓋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 健一 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 村上 和也 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 石神 良明 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 牧原 光宏 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 下川 房男 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 阪田 知巳 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 都甲 浩芳 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 佐藤 誠 東京都渋谷区道玄坂１丁目12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 AA11 AB32 AB40 AC07 AZ08

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の光導波路が互いに交差する光導
   波路素子を形成し、上記光導波路の各交差部に上記光導
   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
   溝を形成し、該光路切換用溝と接続するように上記光導
   波路素子に注入溝を形成し、上記光路切換用溝の近傍に
   光路切換用ヒータを形成し、上記注入溝と外部とを接続
   する貫通穴が形成された蓋で上記光路切換用溝を覆い、
   該貫通穴から一定量の屈折率整合液を注入した後封止す
   る液体駆動型光スイッチの製造方法において、上記貫通
   穴の開口部の周囲に封止用ヒータを形成し、該開口部に
   合金を載置した後上記封止用ヒータを通電加熱して上記
   合金を溶かすことにより上記屈折率整合液を封止するこ
   とを特徴とする液体駆動型光スイッチの製造方法。