JP2002196169A - 導波路型光素子及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面型デバイスもしくは材料と導波路型デバイ
スをその特性を生かして電気実装する。 【解決手段】 導波路あるいは光りファイバを固定した
基板に、光通過部分を切断するように溝が形成されてお
り、前記導波路あるいは光ファイバごとに派ターニング
された電極が、前記基板表面と前記溝の壁面に┐、┌状
に形成されており、前記溝間に電気光学効果、熱光学効
果、発光機能、受光機能、光変調機能のいずれかを有す
る材料もしくは素子が充填あるいは挿入されている導波
路型光素子である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ及び光
導波路に、光の強度、位相、偏波を制御する面型素子も
しくは材料、あるいは受光、発光及び変調機能を有する
面型素子もしくは材料を実装する構造及びその作製方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバによる光通信は、大容量の情
報を高速に伝送することができるために、最近急速に実
用化されつつある。この中で光を分岐したり、合波した
り、スイッチングしたり、波長ごとに分波・合波したり
するため、光導波路が用いられる。光導波路は、ガラ
ス、高分子材料などであるため、基本的にはパッシブ部
品であるが、局所ヒータなどを設けることにより、熱光
学効果により導波路の一部の屈折率を変化させて、位相
の制御、偏波の制御を行い、スイッチ、可変減衰器、可
変光フィルタなどを実現することが可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、導波路の基板
上にヒータを設け、ヒータと導波路コアとの距離が大き
いため、ヒータの電力が大きく、多数のヒータを基板上
に形成すると基板全体の温度が上がることが問題であ
る。

【０００４】さらに、受発光機能あるいは光処理機能を
有するデバイスもしくは材料を光導波路に搭載する場
合、導波路の上に搭載するのが普通であった。即ち、光
導波路に半導体などのチップを搭載する場合、導波路を
取り除いてその部分に半導体素子導波路表面に平行に搭
載するため、導波路間の距離が長くなりロスが大きくな
る。さらに、半導体レーザやディテクタなどの面型デバ
イスを導波路に搭載する場合には、光導波路と同一面に
乗せて光を４５度ミラーで曲げる構造を取る。この構造
では電極の取り出し、集積には適しているが、導波路と
の距離が長くなり光が広がってしまうので、マイクロレ
ンズなどの集光素子が必要であった。フィルタや波長板
などのパッシブ部品を導波路内の溝に挿入する素子は、
実用化されているが、アクティブな面型デバイスを挿入
した場合、電極を取り出すことができないという問題が
あった。

【０００５】本発明の目的は、面型デバイスもしくは材
料と導波路型デバイスをその特性を生かして電気実装す
ることが可能な技術を提供することにある。本発明の前
記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記
述及び添付図面によって明らかにする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明の概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。 （１）光導波路あるいは光ファイバを固定した基板に、
光通過部分を切断するように溝が形成されており、前記
光導波路あるいは光ファイバごとにパターニングされた
電極が、前記基板表面と前記溝の壁面に┐、┌状に形成
されており、前記溝間に電気光学効果、熱光学効果、発
光機能、受光機能、光変調機能のいずれかを有する材料
もしくは素子が充填あるいは挿入されている導波路型光
素子である。

【０００７】（２）光導波路あるいは光ファイバを固定
した基板に、光通過部分を切断するように溝を形成し、
前記光導波路あるいは光ファイバごとにパターニングさ
れた電極を、前記基板表面と前記溝の壁面に┐、┌状に
形成し、前記溝間に電気光学効果、熱光学効果、発光機
能、受光機能、光変調機能のいずれかを有する材料もし
くは素子を充填あるいは挿入する導波路型光素子の作製
方法であって、前記電極を壁面に形成する方法は、スパ
ッタリング法あるいは気相成長法である。

【０００８】（３）前記手段（２）の導波路型光素子の
作製方法において、前記溝の壁面の前記電極を導波路ご
とに分離するために、高分子材料を溝内に充填して、レ
ーザビームで選択的に高分子を取り除き、その後、前記
電極をエッチングして、前記溝の壁面及び当該基板表面
上の電極をパターニングするか、あるいはレーザビーム
で直接前記溝の壁面の電極をパターニングする。

【０００９】（４）前記手段（１）の導波路型光素子に
おいて、前記電気光学効果を有する材料が、ネマチック
液晶、コレステリック−ネマチック相転移液晶、ポリマ
ーネットワーク液晶、高分子分散型液晶、ポリマー安定
化液晶、ダイナミックスキャッタリング液晶、強誘電性
液晶のいずれかであり、フォトクロミック材料あるいは
熱光学効果を有する材料が、高分子材料であり、前記発
光機能、受光機能、変調機能のいずれかを有する素子
が、面型光変調器、面型発光デバイス、面型ディテクタ
のいずれかであり、あるいは高分子分散型の場合には液
晶の粒子直径が０．５μｍ以上の通常の高分子分散型あ
るいは液晶の粒子直径が１５０ｎｍ以下のナノサイズド
ロプレット液晶である。

【００１０】（５）前記手段（４）の導波路型光素子の
作製方法であって、前記面型光変調器、面型発光デバイ
ス、面型ディテクタ、壁面電極のいずれかには、電極取
り出し用にハンダが搭載され、前記面型光素子を溝に挿
入して、光を通過あるいは発光させて位置合わせをした
後、加熱して、ハンダで電極を接合する。

【００１１】（６）前記手段（４）の導波路型光素子の
作製方法であって、液晶用の配向膜を溝の壁面に塗布
し、溝内にテープを挿入してテープを一方向に引くこと
によってラビングすること、さらにポリマー安定化液晶
を充填し、磁場をかけて紫外線照射して配向処理を行う
か、あるいは光配向膜に第１及び第２の偏光紫外線を照
射して配向処理を行うか、あるいは配向膜にイオン照射
し配向処理を行う。

【００１２】（７）前記手段（５）の導波路型光素子の
作製方法において、前記面型デバイスと導波路溝との接
着に用いるハンダが、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｕな
どを含むガラスとの接着性のよい超音波ハンダである。

【００１３】（８）前記手段（２）の導波路型光素子の
作製方法において、前記電極形成中、基板表面に設けた
電極を通して溝の壁面間の抵抗を測定し、抵抗をモニタ
しながら電極を形成し、抵抗が下がり始めたら、前記電
極形成を止める。

【００１４】（９）前記手段（４）の導波路型光素子に
おいて、前記変調機能を有する面型光変調器が、電気光
学効果を有する誘電体結晶、セラミクス、半導体のいず
れかである。

【００１５】（１０）前記手段（９）の導波路型光素子
において、前記電気光学効果を有するセラミクスがＰＬ
ＺＴである。

【００１６】（１１） 前記手段（６）の導波路型光素
子の作製方法において、前記配向処理をした後、溝の片
面にラビング処理した配向膜／透明電極の付いた厚さ１
００μｍ以下の基板を張り付け、液晶層の厚さ及び対向
するラビング方向を調整するものである。

【００１７】（１２） 前記手段（３）の導波路型光素
子の作製方法において、前記導波路溝の透明電極を削り
とり、光が通過する部分を挟むようにＰＬＺＴ表面ある
いは裏面に電極が設けられたＰＬＺＴ基板を前記導波路
溝に挿入するものである。

【００１８】すなわち、本発明のポイントは、光導波路
あるいは光ファイバに垂直に溝を掘り、電極を基板表面
と溝の壁面に対して┐┌状に形成して、さらに前記電極
を光導波路ごとにパターニングして、面型デバイスを挿
入してあるいは材料を充填し、面型デバイスの垂直方向
面上にある電極を光導波路の水平の面で取り出すことに
より、面型デバイスと光導波路を実装する構造を規定す
るものである。

【００１９】また、その作製方法では、導波路、光ファ
イバに形成した溝の壁面に透明電極、あるいは金属電極
を溝底面で短絡しないように形成し、光導波路ごとに独
立の電圧を印加できるように壁面の前記電極をパターニ
ングして、電気光学効果、熱光学効果のいずれかを有す
る材料を挿入し、液晶などの材料を溝内に充填する場合
には、溝内への配向膜の形成方法を提供し、電気光学効
果、発光機能、受光機能、変調機能のいずれかを有する
素子を挿入する場合には、壁面に形成された電極と半導
体デバイスの電極を接続させる方法を提供するものであ
る。

【００２０】以下、本発明について、本発明による実施
形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明す
る。なお、実施形態（実施例）を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。

【００２１】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１は、本発明によ
る実施例１の導波路型光素子の概略構成を示す図であ
り、図１(ａ)は斜視図、図１(ｂ)は図１(ａ)の要部の拡
大図、図１(ｃ)は図１(ａ)の要部の拡大断面図である。
図１において、１-１は光導波路基板（以下、導波路基
板と呼ぶ。例えば、Ｓｉ基板あるいは石英基板上に形成
されたガラス、あるいは高分子光導波路、あるいは光フ
ァイバが固定された基板）、１-２は光導波路コアある
いは光ファイバ心線（以下、光導波路コアと呼ぶ）、１
-３はこれらに垂直に形成された溝、１-４は溝に挿入さ
れた面発光レーザ、面型ディテクタ、面型変調器などの
面型光デバイスあるいは材料（以下、面型光デバイスと
呼ぶ）、１-５は導波路表面と壁面に┐┌状に形成され
た電極である。

【００２２】本実施例１の導波路型光素子は、図１(ａ)
〜図１(ｃ)に示すように、前記光導波路（以下、導波路
と呼ぶ）コア１-２を並べて固定した導波路基板１-１に
垂直に溝１-３が形成されており、電極１-５が導波路基
板１-１の表面と溝１-３の壁面がつながって┐┌状に形
成されている。前記電極１-５は導波路コア１-２ごとに
パターニングされている。その電極１-５は導波路コア
１-２にかかる場合には透明電極であり、導波路コア１-
２にかからない場合には金属電極である。通常、面型デ
バイスを導波路に実装する場合には、導波路上に平行に
乗せ、４５度ミラーで光を取り出し、電極１-５は導波
路面に形成して取り出す。

【００２３】本実施例１の場合には、垂直に立った面型
光デバイス１-４の電極１-５から溝１-３の壁面及び導
波路表面に形成した┐┌状の電極１-５を介して取り出
すことにより、垂直面の電極１-５を水平面の電極とし
て取り出すことが可能となる。この溝１-３の中には、
電気光学効果を有する材料、例えば液晶が充填された
り、熱光学効果を有する材料が充填されたり、あるいは
発光、受光もしくは変調する面型半導体素子が挿入され
ている。

【００２４】電圧、電流は┐┌状電極１-５の導波路表
面電極を介し、溝の壁面電極を通して、前記面型光デバ
イス(材料及び素子)１-４に印加される。溝１-３の幅は
１００μｍ以下と狭い。このため面型デバイス１-４で
も非常に薄いもの、例えば面発光レーザ、面型変調器、
面型ディテクタなどが適している。

【００２５】（実施例２）本発明による実施例２の前記
図１の溝の壁面及び基板表面に電極を形成する方法及び
これらの電極をホト加工する方法について、図２〜図４
を用いて説明する。

【００２６】図２は、本発明による実施例２の図１の溝
の壁面及び基板表面に電極を形成する方法及びこれらの
電極をホト加工する方法について説明するための図であ
り、図２(ａ)は、ダイシングソーにより導波路に溝を形
成する場合を示す図、図２(ｂ)は、溝側面間の抵抗を測
定しながら、スパッタリングあるいはＣＶＤ法により壁
面へ電極形成する場合を示す図、図２(ｃ)は、導波路内
への電極の作製法及びパターニング方法による場合を示
す図である。

【００２７】図３(ａ)は、図２(ｃ)のつづきであり、溝
内を高分子で埋る工程を示す図、図３(ｂ)はレジストを
塗布する工程を示す図、図３(ｃ)はレジストを導波路パ
ターンに沿ってホト加工する工程を示す図、図３(ｄ)は
導波路表面の電極をエッチングする工程を示す図であ
る。

【００２８】図４(ａ)は前記図３(ｄ)のつづきであり、
ＹＡＧレーザによりスペース部の高分子を飛ばす工程を
示す図、図４(ｂ)は溝の壁面の透明導電膜（ＩＴＯ：Ｉ
ndium Ｔin Ｏxide）エッチング工程を示す図、図４
(ｃ)は溝底の高分子を取り除く工程を示す図である。

【００２９】図２(ａ)〜図４(ｃ)において、２-１は導
波路基板（Ｓｉ基板あるいは石英基板上に形成されたガ
ラスあるいは高分子導波路あるいは光ファイバが固定さ
れた基板）、２-２は導波路コアあるいは光ファイバ心
線（以下、導波路コアと呼ぶ）、導波路基板あるいは光
ファイバを固定した基板、２-３はダイシングマシンの
ブレード、２-４はダイシングによって形成された溝で
ある。ここではダイシングによって溝２-４を形成した
が、エッチングによって溝を形成してもよい。

【００３０】２-５はスパッタリングターゲット、２-６
はプラズマ、２-７は絶縁性のマスク、２-８はＣＶＤの
ノズル、２-９はガスの流れ、２-１０は抵抗測定用のテ
スタ、２-１１は壁面及び基板表面に形成した電極、２-
１２は溝に埋め込まれた高分子材料、２-１３はレジス
ト、２-１４はレーザ照射器、２-１５はレーザビーム、
２-１６はレーザによって高分子が飛ばされた穴であ
る。

【００３１】本実施例２の電極膜２-１１Ａの形成には
種々の方法があり、例えば、真空蒸着、スパッタリン
グ、気層成長法(ＣＶＤ)などがある。この内、真空蒸着
はターゲットから導波路基板２-１まで分子が直線で飛
ぶため、溝２-４内に蒸着することは困難である。スパ
ッタリング法、ＣＶＤ法は分子の回り込みがあり、溝２
-４内に浸入し、溝２-４の壁面に膜が形成される。

【００３２】なお、溝２-４の壁面に形成されても、溝
２-４の底では絶縁されている必要があるため、同様の
溝を持つダミーの基板を絶縁性のマスク２-７に乗せて
表面に電極膜２-１１Ａを形成し、抵抗を測定した(図２
(ｂ)，(ｃ))。抵抗値が下がってきた時点で膜形成を止
める方法を取った。

【００３３】次に、このように壁面に形成した電極を導
波路ごとに分離する本発明による実施例２について説明
する。

【００３４】本実施例２では、レーザ加工とエッチング
を組み合わせた方法を取った。まず、導波路基板(Ｓｉ
基板あるいは石英基板)に溝２-４をエッチングにより形
成し、この形成された溝２-４に高分子材料(コールター
ル)２-１２を埋める(図３(ａ))。ここではコールタール
を用いたが、レジストでもよい。さらにその上に通常の
レジストをコートする(図３(ｂ))。レジストのホト加工
をした後(図３(ｃ))、基板表面のＩＴＯ（Ｉndium Ｔin
Ｏxide）をエッチングする(図３(ｄ))。後工程の溝２-
４の壁面のＩＴＯと同じ工程でエッチングしてもよい
が、通常表面に形成されたＩＴＯと前記溝２-４の壁面
に形成されたＩＴＯでは膜厚が１０：１程度と異なるた
め、先に表面のＩＴＯをエッチングしておく方が望まし
い。次に、ＹＡＧレーザでＩＴＯをエッチングしたい部
分の高分子材料(コールタール)を飛ばした(図４(ａ))。
その後、ＩＴＯのエッチング液(塩化第二鉄、塩酸など)
につけて、エッチングした(図４(ｂ))。前記溝２-４の
底の高分子材料(コールタール)２-１２を取り除いた状
態が図４(ｃ)に示されている。

【００３５】本実施例２では、ＹＡＧレーザを用いた。
ＹＡＧレーザは高分子材料に熱をかけて溶かすことによ
ってパターニングしている。ＣＯ₂レーザでも同様に熱
を利用する。望ましいのはエキシマレーザであり、エキ
シマレーザを用いると、高分子材料を昇華できるし、数
１０μｍの細い加工が可能となる。

【００３６】また、ＹＡＧレーザで前記溝２-４の壁面
のＩＴＯを切断することも有効である。即ち、前記溝２
-４内に埋め込まれたレジストを昇華するためにＹＡＧ
レーザを用いるのではなく、表面のＩＴＯをパターニン
グした後、前記溝２-４内のレジストを除去し、ＹＡＧ
レーザを基板上側から前記溝２-４の壁面にかかるよう
に照射しながらＩＴＯを切断していく。この場合、エッ
チングの必要がなく、さらに、パターニングは微細化が
可能である。

【００３７】以上のようにレーザ加工とエッチングを組
み合わせることにより、前記溝２-４の壁面の電極のパ
ターニングが可能となった。

【００３８】（実施例３）本発明による実施例３の前記
図１の溝内において液晶を平行配向させるための配向膜
の配向方法について、図５〜図７を用いて説明する。

【００３９】図５は、本発明による実施例３の配向膜の
配向方法を説明するための図であり、図５(ａ)及び図５
(ｂ)は、溝の壁面に形成された配向膜の配向方法を説明
するための図であり、ラビング後、磁場をかけてポリマ
ー安定化液晶を充填し紫外線を照射した場合の説明図で
ある。

【００４０】図６は、本実施例３の壁面に形成された配
向膜の配向方法を説明するための図であり、図６(ａ)及
び図６(ｂ)は、イオン照射により配向後、磁場をかけて
ポリマー安定化液晶を充填し紫外線を照射した場合の説
明図である。

【００４１】図７は、本実施例３の壁面に形成された配
向膜の配向方法を説明するための図であり、図７(ａ)及
び図７(ｂ)は、光配向により配向する場合の説明図であ
る。

【００４２】図５(ａ)〜図７(ｂ)において、３-１は前
記溝２-４内に挿入するラビング用テープ（高分子フィ
ルム）、３-２は磁場、３-３は紫外線、３-４は紫外線
照射する液晶を含んだポリマー安定化液晶、３-５は照
射するイオン、３-６は前記溝２-４の壁面に形成された
配向膜、３-７はイオン照射によって配向処理された配
向膜、３-８は第１及び第２の偏光した紫外線、３-９は
光配向膜、３-１０は紫外線照射によって配向処理され
た配向膜である。

【００４３】本実施例３の溝の壁面に形成された配向膜
の配向方法を以下に説明する。 (１)透明電極(ＩＴＯ)を壁面に形成した溝内及び基板上
にポリイミドあるいはポリビニルアルコール配向膜を塗
布して熱硬化させる。溝幅より数μｍ薄いラビング用テ
ープ（高分子フィルム）３-１(例えばポリエステルフィ
ルム、ポリイミドフィルム)を溝２-４内に入れ(図５
(ａ))、一方向に引くことによって溝平行方向に配向膜
にラビングをかける。通常溝の幅は３０μｍから１００
μｍ程度であり、この幅の厚さを持つフィルムはポリエ
ステルフィルム、ポリイミドフィルムなど市販されてい
る。このとき、ラビングの方向は、基板に平行で液晶を
挟む壁には同じ方向のラビングがかかる。

【００４４】通常のディスプレイにおいては、同一方向
にラビングしたガラス基板を、その方法を同じにして対
向させると、プレチルト角が両基板で同じになり、ドメ
インが生じ均一な配向が得られない。ディスプレイでは
これを避けるためラビングの方向が反平行になるように
基板を対向させる。溝２-４に形成した膜ではそのよう
に向きを変えることは不可能である。

【００４５】そこで、図５(ｂ)に示すように、配向が均
一になるようにネマチック液晶に数％の紫外線硬化樹脂
(低分子)を添加して溝２-４に充填し、プレチルトが付
くように磁場３-２を印加し、この状態で紫外線３-３を
照射してポリマーを安定化させる(本液晶をポリマー安
定化液晶３-４と呼ぶ)。このようにすることによって液
晶分子は、電圧無印加時には若干溝に対して傾き、配向
膜が反平行の状態と同じになり、均一な配向を得られ
る。電圧を印加すると、溝２-４に垂直方向に液晶分子
が立つ。これによって可変の位相板が実現でき、偏波を
制御することが可能である。さらに蓋をするガラス基板
にも配向膜を形成して、溝方向にラビングを施しておく
と、より均一な配向が得られる。

【００４６】(２)透明電極を壁面に形成した溝２-４内
及び基板上にポリイミドあるいはポリビニルアルコール
配向膜を塗布して熱硬化させる。この基板をイオン照射
装置に入れ、基板を左に傾けイオンビームを照射する
(図６(ａ))。照射するイオンはＡｒ、Ｋｒ、Ｎ₂などを
用いる。その後、基板を右に傾けイオン照射する(図６
(ａ))。イオン照射の入射角は、溝２-４内にイオンビー
ムが入るように、溝２-４に対して浅くしており、その
入射角度によってプレチルト角がつく。このようにする
ことによって、ポリマー安定化液晶（液晶配向膜）３-
４に配向処理ができる。但し溝２-４内で同じ方向にプ
レチルト角がつくので、配向は平行配向になり、(１)と
同様の問題が生じる。そこで、前記(１)のようにポリマ
ー安定化液晶に磁場３-２をかけて紫外線３-３を照射
し、平行配向させる(図６(ｂ))。

【００４７】(３)透明電極を壁面に形成した溝２-４の
内及び基板上に光配向膜(市販品)３-９を塗布する(図７
(ａ))。光配向膜３-９は、通常のポリイミド配向膜に紫
外線に対して活性な材料を添加した配向膜で、近年ラビ
ングの代替え技術として液晶パネル作製にも用いられる
ようになっている。種々の光配向技術、材料が開発され
ているが、紫外線３-３の照射は２回に分けて行われ、
１回目の照射で紫外線３-３の偏光方向に配向膜を配向
させ、２回目の紫外線３-３の照射で斜めから照射し
て、プレチルト角を付ける方法が一般的である。

【００４８】溝２-４内の壁面を光配向させるには、図
７(ａ)に示すように、紫外線３-３を基板横から照射
して、配向方向を決める。この際の液晶の配向方向は照
射する紫外線３-３の偏波の方向になるので、偏光子の
方向を希望の方向に設定する。次に、第２の紫外線３
-３を溝２-４に対して傾けて照射する。この紫外線３-
３は、配向膜にプレチルト角を付けるものであり、入射
の角度を制御することによってプレチルト角を可変でき
る。通常ディスプレイ用のガラス基板に光配向膜を形成
する場合には、同一方向にプレチルト角を付けた基板を
その方向が反平行になるように重ねて、配向方向を反平
行に設定する。溝２-４内の配向膜の場合には、溝の左
右の壁面から見ると、紫外線３-３は表面からと裏面か
ら来る。左右の壁に一括で紫外線３-３を角度を付けて
照射することにより、プレチルトの角は左右反対とな
り、ちょうど反平行のラビングをかけたものと同じ状態
が得られる。従って、マルチドメインが発生せず、紫外
線照射によって配向処理された配向膜（均一な平行配
向）３-１０が得られる図７(ｂ)。

【００４９】前記のように形成した配向膜を持つ溝２-
４内にネマチックあるいは強誘電性液晶を充填すると、
ラビングをかけたガラス基板で挟んだサンドイッチセル
と同じ配向が得られ、位相、偏波を制御することが可能
となる。

【００５０】（実施例４）図８は、本発明による実施例
４の導波路型光素子の可変減衰器及び位相・偏波制御器
を作製する工程を示す図である。

【００５１】図８において、４-１は前記実施例２で作
製した壁面及び基板表面に形成した溝付き導波路基板、
４-２は充填したポリマーネットワーク液晶、４-３はガ
ラス基板（カバーガラス）、４-４は前記実施例３で形
成した配向処理した配向膜、４-５は紫外線硬化させた
ポリマーネットワーク液晶、４-６は硬化させるに用い
た紫外線、４-７はネマチック液晶、４-８はガラス基板
である。

【００５２】本実施例４の導波路型光素子の可変減衰器
は、図８の左側の工程に示すように、前記実施例２で作
製した壁面ＩＴＯ付きの導波路４-１の溝２-４内に、ポ
リマーネットワーク液晶(もしくはポリマー分散形液晶)
４-２を充填し、その上にガラス基板（カバーガラス）
４-３をかぶせて、紫外線４-６により硬化させ、ポリマ
ーネットワーク液晶４-５を形成することにより作製で
きた。電極間に電圧を数Ｖ印加すると、ロスを１ｄＢか
ら２０ｄＢ程度まで可変できる可変光減衰器が実現でき
た。これによって非常に簡単に偏波無依存の可変光減衰
器を実現できた。

【００５３】前記ポリマーネットワーク液晶の代りに、
高分子分散型液晶を用いて同様に可変減衰器が実現でき
た。この場合通常高分子分散型の液晶の粒子直径は０．
５μｍ以上である。高分子分散型液晶において、紫外線
強度を強くすると、液晶の粒子が１５０ｎｍ以下の小さ
な粒子になる。この液晶をナノサイズドロプレット液晶
と呼んでいるが、この液晶は電気の印加の有無に関わら
ず透明であり、偏波無依存で電圧を印加すると、屈折率
が変化する。この液晶を誘電極付きの溝内に充填した場
合には可変減衰器でなく、可変位相器が実現できる。

【００５４】また、前記液晶の代わりに、ダイナミック
スキャッタリング液晶、コレステリックネマチック相転
移液晶を充填しても同様に可変光減衰器が実現できた。

【００５５】また、液晶の代わりにフォトクロミック材
料を充填しても同様に光減衰器が実現できた。

【００５６】本実施例４の導波路型光素子の位相・偏波
制御器は、図８の右側の工程に示すように、前記実施例
２で作製した壁面ＩＴＯ付きの導波路４-１の溝２-４の
壁面に配向処理した配向膜が形成され、その間にネマチ
ック液晶４-７を充填する。その後ガラス基板４-３で蓋
をする。このようにすることにより、液晶は配向膜の配
向方向に配向し、電圧を印加することにより、液晶分子
が溝平行配向から垂直配向に変化して、屈折率が変化す
る。これにより可変の波長板が形成されたことになり、
偏波や位相を制御する素子が実現できる。

【００５７】（実施例５）ここでは、導波路に作製した
電極付きの溝に、面発光レーザ、面型変調器、面型ディ
テクタを挿入して、面型デバイスの電極を基板表面の電
極から取り出しながら、これらの面型デバイスを実装す
る方法について図９を用いて説明する。

【００５８】図９は、本発明による実施例５の面型デバ
イスを実装する方法の工程を示す図であり、(１)は用意
する壁面電極付き溝を持った導波路基板の図、(２)は面
型デバイスにハンダをパターニングして形成する(バン
プ転写あるいはホトリソグラフィによる)説明図、(３)
は裏表面にバンプを転写した図、(４)は光を通過させて
位置合わせの説明図、(５)は超音波をかけながら加熱し
て固定する説明図である。

【００５９】図９において、５-１は前記実施例２で作
製した電極付き垂直溝付き導波路、５-２は壁面および
表面に形成した電極、５-３は導波路、５-４は導波路に
形成された溝、５-５は面発光レーザ、面型ディテク
タ、面型変調器等の面型デバイス、５-６は面型デバイ
スの発光部、受光部、変調部等、５-７は転写バンプ、
５-８は面型デバイスに搭載されたハンダ、５-９は入射
光、５-１０は導波路コア、５-１１は出射あるいは透過
光、５-１２は加熱した熱、５-１３は印加した超音波で
ある。

【００６０】本実施例５の面型デバイスを実装する方法
の工程は、図９の(１)〜(５)に示すように、 (１)前記実施例２で作製した電極付き垂直溝付き導波路
(パターン電極を基板表面及び溝の壁面に形成した石英
導波路)５-１を用意する。ここで、壁面に形成した電極
５-２は、ＩＴＯ透明電極でもよいし、光が通る部分は
ＩＴＯ透明電極であり、それ以外は金属電極でも構わな
い。

【００６１】(２)面型レーザ、あるいは面型変調器、あ
るいは面型ディテクタの電極上に厚くハンダ５-８を乗
せる。ハンダ５-８はマスク蒸着してもよいし、転写バ
ンプ５-７でもよいし、ハンダ形成後、ホトリソグラフ
ィでパターニングしてもよいし、あるいはリフトオフ加
工でもよい。ハンダはガラスとの接着性を考慮して、通
常の鉛錫ハンダにＺｎ、Ｓｂ、ＡｌＴｉ、Ｓｉ、Ｃｕな
どを添加したガラスとの接着性のよい超音波用のハンダ
(市販品)を用いるのが望ましい。 (３)裏面にも同様にハンダ５-８を搭載する。

【００６２】(４)これらの面型素子を前記溝内に挿入
し、光を通してアライメントして、その後加熱してハン
ダ５-８を壁面の電極と接続する。その際ガラスとの密
着性を上げるために、超音波５-１３をかけて固定する
と面型デバイス５-５とガラス溝とのコンタクトが良好
となる。あるいは超音波５-１３をかける代わりに不活
性ガス中で接着を行ってもよい。さらに、密着性を上げ
るためには、導波路溝５-４の壁面に透明電極ではな
く、金属電極を形成しておくと、密着性が上がる。金属
電極には、ハンダと同成分の金属が望ましい。

【００６３】(５)このようにすることにより、面型素子
の電極を壁面及び表面の┐┌状の電極を介して導波路の
表面から取り出すことが可能であり、さらに、面型デバ
イス(面型素子)５-５は溝５-４内に両側から固定される
ため非常に安定している。

【００６４】ここでは、両側から固定する例を示した
が、基板の片側のみに電極を形成し、面型デバイス(面
型素子)５-５の表あるいは裏の片側のみ接着固定しても
構わない。

【００６５】（実施例６）前記の説明では、溝内に充填
する材料として液晶を例に説明したが、液晶以外の電気
光学効果あるいは熱光学効果を有する材料を充填した素
子について図１０を用いて説明する。

【００６６】図１０は、本発明による実施例６の熱光学
効果の大きな高分子を充填した例を示す図であり、図１
０(ａ)は前記実施例２で作製した電極、溝付き導波路基
板の溝に熱光学効果を有する高分子材料を充填した例を
示す図、図１０(ｂ)は本実施例６の素子の横断面構造を
示す図、図１０(ｃ)は本実施例６の素子の溝面に形成さ
れた電極パターンを示す図である。図１０において、６
-１は前記実施例２で作製した導波路基板、６-２は溝に
埋めた高分子材料、６-３は溝面及び基板表面に形成し
た金属電極、６-４は溝面に金属電極を橋渡して、導波
路コアにかかるように形成されたヒータ透明電極、６-
５は導波路コアである。

【００６７】充填する材料は、ポリイミド系、アクリル
系などの高分子で１.５５μｍ帯において透明な材料で
ある。通常、高分子はガラスに比べて１桁大きな屈折率
の温度変化を示す。電極は図１０(ｃ)に示すように、基
板及び溝の壁面に金属電極６-３が形成されており、導
波路上には金属電極６-３は形成されておらず、壁面の
コアの部分を挟むように形成されており、金属電極６-
３を橋渡しするようにヒータ透明電極６-４が導波路コ
ア６-５の部分に形成されている。ヒータ透明電極６-４
は抵抗値が金属電極６-３より高いので、ヒータとして
働く。導波路を挟む金属電極６-３に電流を流すと、ヒ
ータ透明電極６-４の部分で発熱し、高分子の屈折率を
変化させる。

【００６８】従来の高分子の熱光学効果を利用したスイ
ッチや光減衰器、可変位相器が開発されているが、導波
路表面にヒータが形成されており、導波路との距離が長
いため大きな電力を必要とした。本実施例６の構造で
は、導波路コアに直接ヒータが付けられているため非常
に微弱な電流で高分子の温度が上がり、大きな熱光学効
果が得られる。

【００６９】（実施例７）通常、石英導波路はＳｉ基板
上に形成されている。しかし、Ｓｉ基板は導電性がある
ため、本発明のように、溝を深く形成して、電極を深く
形成するとＳｉ基板に溝がかかり、Ｓｉ基板で導通する
可能性がある。そこで、Ｓｉ基板上導波路に溝を形成し
た後、絶縁層を形成する方法について図１１を用いて説
明する。

【００７０】図１１は、本発明の実施例７のＳｉ基板上
の導波路溝への絶縁膜の形成方法を説明するための図で
あり、図１１(ａ)はＳｉ基板上に導波路溝を形成した断
面図、図１１(ｂ)は熱酸化によりＳｉ表面にＳｉＯ₂を
形成した断面図である。

【００７１】図１１(ａ)及び図１１(ｂ)において、７-
１はＳｉ基板上に形成されたガラス導波路層、７-２は
Ｓｉ基板、７-３は熱酸化によって形成された酸化シリ
コン(ＳｉＯ₂)層である。

【００７２】Ｓｉ基板７-２上に形成されたガラス導波
路層７-１に溝を形成した後、水蒸気雰囲気中の電気炉
に基板を入れ、１１００℃で熱酸化させる。Ｓｉ溝の表
面には酸化シリコン(ＳｉＯ₂)層７-３が形成されて、絶
縁層となり、電極の導通という問題が解決される。本実
施例７で作製した溝付きＳｉ基板導波路を用いることに
より、前記実施例２の工程と同じ工程で溝の壁面にパタ
ーニングした電極を形成することが可能となる。

【００７３】（実施例８）実施例６では、熱光学効果を
有する高分子を挿入して、位相変調器の作製方法を示し
たが、本実施例では、電気光学効果を有する透明セラミ
クスを挿入し、光減衰器を実現した例を示す。

【００７４】電気光学効果を有する透明セラミクスとし
て、ＰＬＺＴを用いた。ＰＬＺＴはその組成によって電
気光学効果、電気光散乱効果、電歪効果を示す。ここで
は電気光散乱効果を持つＰＬＺＴ基板を用いた。ＰＬＺ
Ｔ基板を実施例２で作製した透明電極がパターニングし
て形成された溝に挿入する。ＰＬＺＴ基板の厚さは約１
００μｍである。透明電極とＰＬＺＴ基板の間には数μ
ｍの隙間ができるため、ここにはマッチングオイルを充
填する。透明電極に電圧２００Ｖを印加すると、粒界と
ＰＬＺＴ粒子の界面の屈折率差が大きくなり白濁し、光
を減衰する。

【００７５】すなわち、ポリマーネットワーク液晶や高
分子分散型液晶で可変減衰器を作製すると、電圧無印加
時には、白濁して光を散乱し電圧を印加すると透明にな
るのに対し、ＰＬＺＴを挿入した場合には、この反対に
なる。ＰＬＺＴの電気光学効果の応答速度はｎｓ以下で
あるが、本素子は容量性のため、応答速度はＣＲ時定数
で決まり、約１００ｎｓであった。また光減衰特性には
偏波依存性がない。このようにＰＬＺＴの電気白濁効果
を用いると、本発明の透明電極付きの導波路溝に挿入す
るだけで、非常に高速の減衰器を実現できる。

【００７６】（実施例９）前記実施例３では、ラビン
グ、光配向などを用いて溝内の配向方向を反平行配向す
る方法を提供した。しかし、通常の液晶素子では、反平
行配向以外のツイスト配向、スーパーツイスト配向など
の配向がある。前記実施例３の方法では、これらの配向
処理が困難である。さらに、導波路に配向処理をした場
合、導波路表面から導波路コアまでの距離が数１０μｍ
と浅いので、導波路コア付近の配向が導波路蓋表面から
の配向力を受けて、配向が乱される可能性がある。

【００７７】すなわち、導波路溝蓋のガラス基板は導波
路コア付近の液晶配向に悪い影響を与える可能性があ
る。さらに、前記実施例３の方法では、液晶の厚さは溝
幅によって決定してしまう。しかし溝幅はダイシングに
よって±５μｍ程度の誤差が生じるため、正確な膜厚の
制御の必要なネマチック配向、スーパーネマチック配向
には向いていなかった。

【００７８】ここでは、配向処理した透明電極つきの薄
いガラス基板を溝の片側に接着することによって、平
行、反平行配向、９０度ツイスト配向、スーパーツイス
ト配向を実現することを可能とし、さらにガラス基板が
導波路表面から飛び出しており、配向を乱す蓋が導波路
コアから遠くなるので、コア付近の液晶配向を均一にで
き、さらに、スペーサを設けて張り付けることにより液
晶層のギャップを正確に制御できる方法を提供する。こ
の方法を本発明の実施例９とする。

【００７９】図１２は、本実施例９を説明するための図
である。図１２において、８-１はラビング用の布、８-
２は布表面の細い毛である。８-３は前記実施例３で作
製した透明電極付き溝のある光導波路あるいはファイバ
を固定したものであり、８-４はその溝にラビング用の
毛が入ってラビングされている様子を示している。８-
５は配向膜を溝上から見た場合の配向膜のプレチルト角
の様子であり、８-６は配向膜／透明電極が付いた薄板
ガラスであり、矢符号（→）の方向にラビング処理され
ている。８-７は溝片面と薄板ガラスの間に入れ、液晶
層の厚さを制御するスペーサであり、８-８は接着剤で
ある。８-９は配向処理された薄板ガラスであり、８-１
０は充填されたネマチック液晶である。薄板ガラス８-
９は現在３０μｍから１００μｍ程度のものが市販され
ており、十分実用に耐え、５０μｍ厚の物が最も使いや
すい。

【００８０】図１２（a）に示すように、ラビング用布
８-１の毛８-２が長いものを用意し、導波路溝内に沿っ
てラビング用布８-１をこすり、溝壁面にラビング処理
を施す。この時溝上側から見るとプレチルトが同じ方向
に付き、溝間の配向は平行配向になる。

【００８１】次に、図１２（ｂ）に示すように、５０μ
ｍ程度の薄板ガラスに透明電極を形成し、さらに、配向
膜を形成して、矢符号（→）方向にラビング処理する。
この時のラビング処理の方向は、任意に制御が可能であ
る。図１２（ｃ）に示すように、前記薄板ガラス８-６
を溝に挿入し、図１２（ｄ）に示すように、スペーサ８
-７を介して液晶が充填される層の厚さを制御し、透明
接着剤８-８を持って溝片側に接着する。図１２（ｅ）
に示すように、配向処理した薄板ガラス８-６を設置
し、ネマチック液晶を充填する。この時、液晶の配向方
向は対向している面が直交しているので、９０度のツイ
ストネマチック配向が実現できる。従って直線偏波が入
射すると９０度軸を回転することが可能となる。すなわ
ち、ＴＭ偏波で入力したＴＥ偏波に変換される。もちろ
ん電圧を印加すれば、直線偏波はそのまま直線偏波で通
過することになる。

【００８２】ここでは、９０度ツイストネマチック配向
を示したが、９０度以上のスーパーツイスト配向、反平
行配向も可能となる。さらに、薄板ガラスに塗布する配
向膜を垂直配向とすることにより、ホメオトロピック配
向など、通常の平行ガラス基板で実現できている配向
は、すべて溝の中で実現できる。さらに、スペーサ８-
７を挿入しているので、液晶層の膜厚を制御できるし、
液晶は導波路溝用面上にも配向しているので、コア付近
の液晶層の配向が乱れるということはない。

【００８３】以上、前記薄板ガラス８-６を溝に挿入す
ることにより、任意の配向方向が可能、液晶セルギャッ
プが調整可能となるという利点が生じる。

【００８４】（実施例１０）前記実施例８では、ＰＬＺ
Ｔ基板を溝に挿入して、溝壁面透明電極を用いて電界を
光の進行方向に印加し、ＰＬＺＴの光散乱効果を利用し
て、光の減衰器を実現した。ここでは、導波路溝には透
明電極は形成せず、ＰＬＺＴ薄板基板を挿入して、光ビ
ームを挟むように電極を形成し、光の進行方向に対し
て、電界を垂直に印加して、ＰＬＺＴの電気２次効果
（カー効果）を用いて、光の偏波、位相を制御する素子
を説明する。

【００８５】ＰＬＺＴはＰｂＯ，Ｌａ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂，
ＴｉＯ₂の４つの酸化物を混合して焼結して形成し、
（Ｐｂ_1-xＬａ_x）（Ｚｒ_yＴｉ_z）_1-xＯ₃の化学式で書か
れ、通常の（ｘ，ｙ，ｚ）の値が（９／６５／３５）が
最も電気光学効果が大きい材料として知られる。ＰＬＺ
Ｔは基本的に電気光学効果を持つ等方的なセラミクスで
あり、電気光学効果が非常に大きく、電界を印加した方
向の屈折率が大きく変化するという特徴を持ち、応答速
度が速く、通信波長帯で透明という長所がある。

【００８６】しかし、これまで導波路にすることが困難
であるため、通信用導波路型光デバイスにはあまり用い
られてこなかった。しかし、ＰＬＺＴはガラスと同様に
電極を付けたり、ダイシングや研磨によって種々の形に
成形が可能であり、本発明のように、導波路やファイバ
に設けた溝内に入れることによって、その大きな電気光
学効果や高速応答を導波路型、ファイバ型でも発揮する
ことができる。

【００８７】図１３は、本発明による実施例１０を説明
するための図であり、図１３（ａ）はＰＬＺＴの斜視
図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のイ方向から見たＰＬ
ＺＴ電極を示す図、１３図（ｃ）は図１３（ａ）のア方
向から見たＰＬＺＴを示す図である。図１３において、
９-１は導波路あるいはファイバを固定したものに細い
溝を形成したものであり、９-２は光を挟むように形成
した電極で、９-３は電極パターンである。

【００８８】本実施例１０は、図１３に示すように、導
波路あるいはファイバを固定した板に設けた溝に、光が
通過する部分を挟むように電極を形成したＰＬＺＴ基板
を挿入する。ここでは表面にしか電極を形成していない
が、表裏両面に形成してもよい。

【００８９】ＰＬＺＴ基板の表面にスリット電極を付け
てその漏れ電界で屈折率を制御してもよいが、電圧が１
００Ｖ以上と高くなるため、ここではＰＬＺＴ平板では
なく、（ア）の方向から見た図面のように、ダイシング
などによって研削して、側面に電極を付け、より有効に
光の通過部分に電界がかかり、１００Ｖ以下の電圧で駆
動できるように工夫してある。

【００９０】その例を図１４で示す。図１４（ａ）は挿
入するＰＬＺＴ基板表面を示した図であり、１０-１は
ＰＬＺＴ基板である。図１４（ｂ）は図１４（ａ）のア
の方向下側断面を見た図であり、１０-２は光を通過す
る部分のＰＬＺＴ部分であり、ほぼ５０μｍの高さを持
ち幅は３０μｍから５０μｍである。１０-３はダイシ
ングなどによって側面を落とした部分であり、１０-４
は１０-２のＰＬＺＴ光通過部分の側面に形成された電
極で、１０-５は反対側の電極である。図１４（ｂ）
（ｃ）はＰＬＺＴ基板の表面の電極を詳細に表した図面
である。

【００９１】図１５（ａ）はＰＬＺＴ基板を裏面から見
た図面、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のウの方向から見
た図、図１５（ｃ）は裏面の電極形状を示す図である。
図１５において、１０-６は光が通過する窓部分、１０-
７はダイシングなどによって削り取られた部分、１０-
８、１０-９は光通過部分ＰＬＺＴ１０-６の側面に形成
された電極である。

【００９２】ここで、挿入するＰＬＺＴの表面の構造
は、図１０（ｂ）に示すように、１０μｍ直径の光が通
過するための３０μｍから５０μｍの幅の凸を残して、
側面はダイシングなどによって削り取る。そしてその側
面には光の進行方向に対して垂直に電界が印加できるよ
うに壁面に沿って電極が形成されている。凸の側面に電
極を形成するのは、表面に電極を形成するよりも大幅に
低電圧化が可能であるからである。裏目の形状を図１５
（ａ）から（ｃ）に示すように、裏面にも同様のパター
ンの溝と電極が形成され、その際電極の方向は表面とは
直交する方向に形成される。この基板を導波路あるいは
ファイバを固定した板に形成した溝に挿入し、４側面の
電極の中心を光が通過するようにアライメントする。

【００９３】通過する光は表面の電極により、横軸方向
の屈折率が変化して、横方向の位相変化を受ける。次
に、基板を半分通過すると今度はこれと直交した縦軸方
向に電界が印加されるため、縦軸方向の屈折率変化によ
り縦軸方向の位相変化を受け、出力されたときには偏波
の方向に依存せず、位相変化を受けることになる。

【００９４】通常光導波路では、熱光学効果による位相
変化を用いて、光スイッチ、分散補償器などを実現する
ことができるが、本発明の方法を用いることにより電気
光学効果により高速１０ｎｓ程度の速度で、位相を変化
させることができる。

【００９５】また、図には示さないが、ダイシングによ
って四方を削りとったＰＬＺＴの凸の４つの側面に電極
を形成することにより、任意の方向に任意の強度の電界
を印加できるようになる。４電極に印加する電圧の位相
を調整することにより、中心にかかる電界の方向と強度
を調節することにより、任意の回転軸を持つ回転波長板
を実現でき、任意の偏波を直線偏波に変換することが、
高速で可能になる。

【００９６】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。

【００９７】

【発明の効果】本願において開示される発明によって得
られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明によれば、面型デバイスあるいは材料を導波路形
デバイスに挿入し、面型デバイス、面型材料の電極を┐
┌状の電極を介して、導波路表面に取り出すことが可能
であるので、面型デバイス・材料と導波路型デバイスを
その特性を生かして電気実装できる。

【００９８】また、電極が透明電極あるいは金属電極と
して該電極を壁面に形成する方法がスパッタリング法あ
るいは気相成長法を用いることにより、電極を┐┌状に
形成することができるので、溝底面でショートしないよ
うに電極を形成することができる。

【００９９】また、壁面及び表面についた電極を導波路
ごとに分離するために、高分子を溝内に充填して、レー
ザビームで選択的に高分子を取り除き、その後、前記電
極をエッチングすることにより、壁面に形成した電極を
パターニングすることができる。

【０１００】また、溝に充填する材料、素子を限定する
ことにより、光の強度、位相、偏波を制御したり、光の
受光・発光を制御できる素子が実現できる。また、液晶
を充填する場合には液晶の配向を制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１の導波路型光素子の概略
構成を示す図である。

【図２】本発明による実施例２の前記図１の溝の壁面及
び基板表面に電極を形成する方法及びこれらの電極をホ
ト加工する方法について説明するための図である。

【図３】図２の工程のつづきで、本実施例２の溝の壁面
及び基板表面に電極を形成する方法及びこれらの電極を
ホト加工する方法を説明するための図である。

【図４】図３の工程のつづきで、本実施例２の溝の壁面
及び基板表面に電極を形成する方法及びこれらの電極を
ホト加工する方法を説明するための図である。

【図５】本発明による実施例３の配向膜の配向方法を説
明するための図である。

【図６】本実施例３の壁面に形成された配向膜の配向方
法を説明するための図である。

【図７】本実施例３の壁面に形成された配向膜の配向方
法を説明するための図である。

【図８】本発明による実施例４の導波路型光素子の可変
減衰器及び位相・偏波制御器を作製する工程を示す図で
ある。

【図９】本発明による実施例５の面型デバイスを実装す
る方法の工程を示す図である。

【図１０】本発明による実施例６の熱光学効果の大きな
高分子を充填した例を示す図である。

【図１１】本発明による実施例７のＳｉ基板上導波路に
溝を形成した後、絶縁層を形成する方法を説明するため
の図である。

【図１２】本発明による実施例９を説明するための図で
ある。

【図１３】本発明による実施例１０を説明するための図
である。

【図１４】本実施例１０で挿入するＰＬＺＴ基板の表面
の形状を示した図である。

【図１５】本実施例１０で挿入するＰＬＺＴ基板の裏面
の形状を示した図である。

【符号の説明】

１-１…導波路基板 １−２…導波
路コア １-３…垂直に形成された溝 １-４…面型光
デバイス １-５…電極 ２-１…導波路
基板 ２-２…導波路コア ２-３…ダイシ
ングマシンのブレード ２-４…ダイシング溝 ２-５…スパッ
タリングターゲット ２-６…プラズマ ２-７…絶縁性
のマスク ２-８…ＣＶＤのノズル ２-９…ガスの
流れ ２-１０…抵抗測定用のテスタ ２-１１…壁面及び基板表面に形成した電極 ２-１１Ａ…電極膜 ２-１２…溝に埋
め込まれた高分子材料 ２-１３…レジスト ２-１４…レー
ザ照射器 ２-１５…レーザビーム ２-１６…レーザによって高分子が飛ばされた穴 ３-１…溝内に挿入するラビング用テープ ３-２…磁場 ３-３…紫外線 ３-４…ポリマー安定化液晶 ３-５…照射す
るイオン ３-６…壁面に形成された配向膜 ３-７…イオン照射によって配向処理された配向膜 ３-８…第１及び第２の偏光した紫外線 ３-９…光配向膜 ３-１０…紫外線照射によって配向処理された配向膜 ４-１…実施例２の溝付き導波路基板 ４-２…ポリマ
ーネットワーク液晶 ４-３…ガラス基板 ４-４…実施例
３の配向膜 ４-５…ポリマーネットワーク液晶 ４-６…紫外線 ４-７…ネマチック液晶 ４-８…ガラス
基板 ５-１…電極付き垂直溝付き導波路 ５-２…電極 ５-３…導波路 ５-４…溝 ５-５…面型デバイス（面発光レーザ、面型ディテク
タ、面型変調等） ５-６…面型デバイスの発光部、受光部、変調部等 ５-７…転写バンプ ５-８…ハンダ ５-９…入射光 ５-１０…導波
路コア ５-１１…出射あるいは透過光 ５-１２…加熱
した熱 ５-１３…印加した超音波 ６-１…導波路
基板 ６-２…溝に埋めた高分子材料 ６-３…金属電
極 ６-４…ヒータ透明電極 ６-５…導波路
コア ７-１…ガラス導波路層 ７-２…Ｓｉ基
板 ７-３…酸化シリコン層 ８-１…ラビング用の布 ８-２…布表面
の細い毛 ８-３…透明電極付き溝のある光導波路あるいはファイ
バを固定した板 ８-４…溝にラビング用の毛が入ってラビングされてい
る様子 ８-５…配向膜を溝上から見た場合の配向膜のプレチル
ト角の様子 ８-６…配向膜／透明電極が付いた薄板ガラス ８-７…液晶層の厚さを制御するスペーサ ８-８…接着剤 ８-９…配向処理された薄板ガラス ８-１０…充填されたネマチック液晶 ９-１…導波路あるいはファイバを固定したものに細い
溝を形成したもの ９-２…光を挟むように形成した電極 ９-３…電極のパターン １０-１…ＰＬＺＴ基板 １０-２…光を通過する部分のＰＬＺＴ部分 １０-３…ダイシングなどによって側面を落とした部分 １０-４…１０-２のＰＬＺＴ基板の光通過部分の側面に
形成された電極 １０-５…反対側の電極 １０-６…光が通過する窓部分 １０-７…ダイシングなどによって削り取られた部分 １０-８，１０-９…光通過部分ＰＬＺＴ基板の光通過部
分の側面に形成された電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H047 KA03 MA07 NA02 NA08 PA04 PA05 PA24 RA08 TA05 TA11 TA44 2H079 AA02 AA06 DA04 DA08 DA17 EA03 EB04 EB17 JA02 JA04 JA07

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路あるいは光ファイバを固定した
   基板に、光通過部分を切断するように溝が形成されてお
   り、前記光導波路あるいは光ファイバごとにパターニン
   グされた電極が、前記基板表面と前記溝の壁面に┐、┌
   状に形成されており、前記溝間に電気光学効果、熱光学
   効果、発光機能、受光機能、光変調機能のいずれかを有
   する材料もしくは素子が充填あるいは挿入されているこ
   とを特徴とする導波路型光素子。
2. 【請求項２】 光導波路あるいは光ファイバを固定した
   基板に、光通過部分を切断するように溝を形成し、前記
   光導波路あるいは光ファイバごとにパターニングされた
   電極を、前記基板表面と前記溝の壁面に┐、┌状に形成
   し、前記溝間に電気光学効果、熱光学効果、発光機能、
   受光機能、光変調機能のいずれかを有する材料もしくは
   素子を充填あるいは挿入する導波路型光素子の作製方法
   であって、前記電極を壁面に形成する方法は、スパッタ
   リング法あるいは気相成長法であることを特徴とする導
   波路型光素子の作製方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の導波路型光素子の作製
   方法において、前記溝の壁面の前記電極を導波路ごとに
   分離するために、高分子材料を溝内に充填して、レーザ
   ビームで選択的に高分子を取り除き、その後、前記電極
   をエッチングして、前記溝の壁面及び当該基板表面上の
   電極をパターニングする、あるいはレーザビームで直接
   前記溝の壁面の電極をパターニングすることを特徴とす
   る導波路型光素子の作製方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の導波路型光素子におい
   て、前記電気光学効果を有する材料が、ネマチック液
   晶、コレステリック−ネマチック相転移液晶、ポリマー
   ネットワーク液晶、高分子分散型液晶、ポリマー安定化
   液晶、ダイナミックスキャッタリング液晶、強誘電性液
   晶のいずれかであり、フォトクロミック材料あるいは熱
   光学効果を有する材料が、高分子材料であり、前記発光
   機能、受光機能、変調機能のいずれかを有する素子が、
   面型光変調器、面型発光デバイス、面型ディテクタのい
   ずれかであり、あるいは高分子分散型の場合には液晶の
   粒子直径が０．５μｍ以上の通常の高分子分散型あるい
   は液晶の粒子直径が１５０ｎｍ以下のナノサイズドロプ
   レット液晶であることを特徴とする導波路型光素子。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の導波路型光素子の作製
   方法であって、前記面型光変調器、面型発光デバイス、
   面型ディテクタ、壁面電極のいずれかには、電極取り出
   し用にハンダが搭載され、前記面型光素子を前記溝に挿
   入して、光を通過あるいは発光させて位置合わせをした
   後、加熱して、ハンダで電極を接合することを特徴とし
   た導波路型光素子の作製方法。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の導波路型光素子の作製
   方法であって、液晶用の配向膜を前記溝の壁面に塗布
   し、前記溝内にテープを挿入してテープを一方向に引く
   ことによってラビングし、さらにポリマー安定化液晶を
   充填し、磁場をかけて紫外線照射して配向処理を行う
   か、あるいは光配向膜に第１及び第２の偏光紫外線を照
   射して配向処理を行うか、あるいは配向膜にイオン照射
   し配向処理を行うことを特徴とする導波路型光素子の作
   製方法。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の導波路型光素子の作製
   方法において、前記面型デバイスと導波路溝との接着に
   用いるハンダが、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｕなどを
   含むガラスとの接着性のよい超音波ハンダであることを
   特徴とする導波路型光素子の作製方法。
8. 【請求項８】 請求項２に記載の導波路型光素子の作製
   方法において、前記電極形成中、基板表面に設けた電極
   を通して溝の壁面間の抵抗を測定し、抵抗をモニタしな
   がら電極を形成し、抵抗が下がり始めたら、前記電極形
   成を止めることを特徴とする導波路型光素子の作製方
   法。
9. 【請求項９】 請求項４に記載の導波路型光素子におい
   て、前記変調機能を有する面型光変調器が、電気光学効
   果を有する誘電体結晶、セラミクス、半導体のいずれか
   であることを特徴とする導波路型光素子。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の導波路型光素子にお
    いて、前記電気光学効果を有するセラミクスがＰＬＺＴ
    であることを特徴とする導波路型光素子。
11. 【請求項１１】 請求項６記載の導波路型光素子の作製
    方法において、配向処理をした後、溝の片面にラビング
    処理した配向膜／透明電極の付いた厚さ１００μｍ以下
    の基板を張り付け、液晶層の厚さ及び対向するラビング
    方向を調整することを特徴とする導波路型光素子の作製
    方法。
12. 【請求項１２】 請求項３に記載の導波路型光素子の作
    製方法において、前記導波路溝の透明電極を削りとり、
    光が通過する部分を挟むようにＰＬＺＴ表面あるいは裏
    面に電極が設けられたＰＬＺＴ基板を前記導波路溝に挿
    入することを特徴とする導波路型光素子の作製方法。