JP2002202539A - 熱光学スイッチ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝搬光の位相をシフトさせる際の光損失を低
減できる熱光学スイッチ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板１０１上にコア１０２とこのコア１
０２より屈折率の低いクラッド１０３とからなる２本の
アーム光導波路１２１，１２２及び２つの方向性結合器
１１０，１１０を有するマッハツェンダー型光回路を形
成し、上記アーム光導波路１２１，１２２の少なくとも
一方に薄膜ヒータ１０５を形成した熱光学スイッチ及び
その製造方法において、上記マッハツェンダー型光回路
を形成した後、上記薄膜ヒータ１０５が形成される光導
波路１２１のコア１０２の周囲のクラッド１０３を除去
して溝を形成し、この溝内に有機材料１０４を充填した
後、この有機材料１０４上に上記薄膜ヒータ１０５を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信で用いられ
る光スイッチの一つであるマッハツェンダー型の熱光学
スイッチ及びその製造方法に係り、特に一部構成材料と
して熱光学効果を有する有機材料を用いた熱光学スイッ
チ及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光を使った通信システムの普及に伴い、
より低損失で信頼性の高い光部品の開発が進められてい
る。

【０００３】特に石英系材料を用いた導波路型の光部品
は、その低損失性に加え、複雑な回路を平面基板上に一
括して形成できる可能性があることから最も注目を集め
ている。

【０００４】光部品の中でも、光システムを構成する際
に必須となる光部品である光スイッチについては、現在
までいろいろなタイプが提案されている。その中でも、
熱光学スイッチは、従来より活発に研究されている。

【０００５】熱光学スイッチの一例としては、特開２０
００−２９０７９号公報にて、光導波路の一部に有機材
料を用いたマッハツェンダー型の熱光学スイッチが提案
されている。

【０００６】図１４に、この熱光学光スイッチの平面図
を示す。

【０００７】図１４に示すように、従来の熱光学スイッ
チは、基板７０１上でコア７０２とこのコア７０２を覆
うように形成されコアよりも屈折率の低いクラッド７０
３とからなる２本の光導波路を２箇所で近接させてなる
２つの方向性結合器７１０，７１０と、この方向性結合
器７１０，７１０を連結する２本のアーム導波路部７２
０，７２０と、このアーム導波路部７２０，７２０に熱
光学効果を与えて伝搬光の位相をシフトする薄膜ヒータ
７０５とを有している。

【０００８】さらに、このマッハツェンダー型の熱光学
スイッチにおいて少なくとも熱光学効果を与えるべきア
ーム導波路部７２０の途中に、図１５に示すように、そ
のアーム導波路部を分断する溝が配置され、この溝に熱
光学効果を与えるべきアーム導波路部の熱光学定数（屈
折率の温度係数）より大きい熱光学定数を持つ有機材料
７０４が充填されている。そして、図１６に示すよう
に、この有機材料７０４上に上述した薄膜ヒータ７０５
が形成されており、この薄膜ヒータ７０５の両端に、電
圧を印加するための薄膜ヒータ用電極７０６が形成され
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱光学スイッチでは、図１５に示したように、アーム導
波路部のコアを分断させるため、その分断する溝内に有
機材料７０４を充填しても、溝幅が５０μｍを越えてし
まうとその分断部分を透過する際の光損失が５〜１０ｄ
Ｂと大きなものとなっていた。

【００１０】そこで、本発明の目的は、伝搬光の位相を
シフトさせる際の光損失を低減できる熱光学スイッチ及
びその製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、基板上に形成された２本の入力導
波路、両入力導波路に接続された入力側方向性結合器、
一端がこの入力側方向性結合器にそれぞれ接続された２
本のアーム導波路、両アーム導波路の他端に接続された
出力側方向性結合器及びこの出力側方向性結合器に接続
された２本の出力導波路を有すると共に、コア及びこの
コアを覆いかつこのコアよりも屈折率の低いクラッドか
らなる光回路と、上記アーム導波路の少なくとも一方に
熱を供給する薄膜ヒータとを有するマッハツェンダー型
の熱光学スイッチにおいて、上記薄膜ヒータからの熱が
供給されるアーム導波路のコアの周囲が有機材料で覆わ
れているものである。

【００１２】請求項２の発明は、上記薄膜ヒータからの
熱が供給されるアーム導波路のコアの周囲が、伝搬する
信号光の波長とほぼ等しい厚さのクラッド膜で覆われ、
このクラッド膜の周囲が有機材料で覆われているもので
ある。

【００１３】請求項３の発明は、上記有機材料は、室温
時の屈折率が上記コアの屈折率よりも低く、かつクラッ
ドの屈折率とほぼ等しいものである。

【００１４】請求項４の発明は、上記薄膜ヒータは、上
記アーム導波路の長手方向に２箇所以上配置されている
ものである。

【００１５】請求項５の発明は、上記有機材料の熱光学
定数は上記光導波路のコア及びクラッドの熱光学定数よ
りも大きいものである。

【００１６】請求項６の発明は、基板上にコアとこのコ
アより屈折率の低いクラッドとからなる２本のアーム導
波路及び２つの方向性結合器を有するマッハツェンダー
型光回路を形成し、上記アーム導波路の少なくとも一方
に薄膜ヒータを形成する熱光学スイッチの製造方法にお
いて、上記マッハツェンダー型光回路を形成した後、上
記薄膜ヒータが形成されるアーム導波路のコアの周囲の
クラッドを除去して溝を形成し、この溝内に有機材料を
充填した後、この有機材料上に上記薄膜ヒータを形成す
る方法である。

【００１７】請求項７の発明は、上記溝を形成する際に
上記コアの周囲に、伝搬する信号光の波長とほぼ等しい
厚さのクラッド膜を残す方法である。

【００１８】請求項８の発明は、上記溝をドライエッチ
ング法で形成する方法である。

【００１９】上記請求項１の構成によれば、コアが分断
されていないので、溝部における伝搬光の損失を１ｄＢ
以下に低減できる。

【００２０】上記請求項２の構成によれば、コア・クラ
ッド膜界面での散乱光による光損失を低減することがで
きる。

【００２１】上記請求項３の構成によれば、従来懸念さ
れていた屈折率の違いによる光損失をほぼ無くすことが
できる。具体的には、有機材料の室温の屈折率として
１．４５８０〜１．４５９０の範囲にあるものから選ば
れる。

【００２２】上記請求項４の構成によれば、有機材料で
覆われた光導波路の温度を効果的に上昇させることが可
能になる。

【００２３】上記請求項５の構成によれば、薄膜ヒータ
の近傍の光導波路の温度上昇が１００℃未満と小さくて
も、効果的に光スイッチングを行わせることが可能にな
る。

【００２４】上記請求項６の構成によれば、コアを分断
することなく安定にスイッチングが行える熱光学スイッ
チが形成される。

【００２５】上記請求項７の構成によれば、散乱損失の
原因となる微少な気泡やパーティクルが発生することな
くコアの周囲が有機材料で覆われる。

【００２６】上記請求項８の構成によれば、溝部をミク
ロンオーダーで自在に加工できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００２８】図１に本発明の好適実施の形態である熱光
学光スイッチの平面図を示す。

【００２９】図１に示すように、熱光学スイッチは、石
英基板１０１上に形成されたＳｉＯ ₂ −ＧｅＯ₂ コア１
０２と、このコア１０２を覆うように形成されコア１０
２よりも屈折率の低いＳｉＯ₂ クラッド１０３とからな
る光導波路によって形成された光回路に、コア１０２に
熱を供給する薄膜ヒータ１０５と、この薄膜ヒータ１０
５の近傍の光導波路のコア１０２の周囲を覆うように有
機材料１０４とが形成されて主に構成されている。

【００３０】光回路は、並列配置された２本の光導波路
１２１，１２２と、両光導波路１２１，１２２を並列接
続するように両光導波路１２１，１２２の両端に形成さ
れた２つの方向性結合器１１０，１１０とを有するマッ
ハツェンダパターンに形成されており、図２に示すよう
に一方の光導波路１２１上に有機材料１０４が設けら
れ、その有機材料１０４上に薄膜ヒータ１０５が形成さ
れている。

【００３１】これら構成部材をさらに詳しく説明する。

【００３２】マッハツェンダパターンの光回路は、２本
の入力導波路部１２３，１２４と、図３に示すように２
本の光導波路が近接して形成された入力側及び出力側方
向性結合器１１０，１１０と、上述した２本のアーム導
波路部１２１，１２２と、図４に示すように方向性結合
器の光導波路よりも広い間隔で形成された２本の出力導
波路部１２５，１２６とが順次連結して構成されてい
る。

【００３３】また、図５に示すように、薄膜ヒータ１０
５は、ＴａＮからなり、アーム導波路部１２１に熱光学
効果を与えて伝搬光の位相をシフトする目的で、一方の
アーム導波路部１２１の上方に形成されていると共に、
この薄膜ヒータ１０５に電圧を印加すべく、薄膜ヒータ
１０５の両端に金膜からなる薄膜ヒータ用電極１０６が
形成されている。

【００３４】さらに、有機材料１０４は、室温時の屈折
率がコア１０２の屈折率よりも小さく、かつクラッド１
０３とほぼ同等となるものとして、紫外線硬化樹脂が用
いられている。

【００３５】次に、本発明にかかる熱光学スイッチの製
造方法を図６（ａ）から図６（ｋ）を用いて説明する。

【００３６】まず、図６（ａ）に示すように、石英基板
３０１上に、コア膜３０２をプラズマＣＶＤ法により形
成する。プラズマＣＶＤ法は、原料ガスを２つの電極板
間に送り込み、その電極板間で原料ガスをプラズマ分解
させ、反応性の高いイオンあるいはラジカルにし、基板
上でそれらイオン及びラジカルを反応させて膜形成させ
る方法である。コア膜３０２の組成は、ＳｉＯ₂ −Ｇｅ
Ｏ₂ とし、屈折率は１．４７００、膜厚は６μｍとし
た。

【００３７】そして、図６（ｂ）に示すように、スパッ
タリング法により、コア膜３０２上にマスク材となるＷ
Ｓｉ膜３０３を０．６μｍ形成する。このＷＳｉ膜３０
３上に、フォトリソグラフィを行い、図６（ｃ）に示す
ように、レジストパターン３０４をマッハツェンダ回路
状に形成する。そして、図６（ｄ）に示すように、この
レジストパターン３０４をマスクとしてＷＳｉ膜３０３
をドライエッチング法によりパターニングしてＷＳｉ膜
３０５のマスクを形成し、このＷＳｉ膜３０５をマスク
としてＳｉＯ₂ −ＧｅＯ₂ コア膜３０２をドライエッチ
ング法によりパターニングして、図６（ｅ）に示すよう
に、コアリッジ３０６を形成する。

【００３８】さらに、このコアリッジ３０６を熱処理
し、膜組成と屈折率を安定化させた後、図６（ｆ）に示
すように、このコアリッジ３０６上にプラズマＣＶＤ法
によりクラッド３０７を形成する。クラッド３０７は特
にドーピングを行わないので、組成はＳｉＯ₂ である。
また、屈折率は１．４６５０、膜厚は２０μｍとした。
そして、このクラッド３０７についても熱処理を施し、
屈折率を１．４５８２付近に安定化させ、光回路が完成
される。

【００３９】次に、溝形成工程に入る。

【００４０】まず、マスク材となるＷＳｉ膜を、スパッ
タリング法によりクラッド膜上に１．０μｍ形成する。
このＷＳｉ膜上にフォトリソグラフィを行い、レジスト
パターンを溝パターン状に形成する。

【００４１】そして、このレジストパターンをマスクと
してＷＳｉ膜をドライエッチング法によりパターニング
し、パターニングされたＷＳｉ膜をマスクとして、図６
（ｇ）に示すように、同じくドライエッチング法により
ＳｉＯ₂ クラッド３０７をパターニングして、溝３０８
を形成する。

【００４２】この溝３０８はコアリッジ３０６上部が剥
き出しとなるまでエッチングされる。好ましくはコアリ
ッジ３０６の上方だけでなく、コアリッジ３０６の側方
もまたクラッド３０７を除去し、コアリッジ３０６の側
面も剥き出しとなるように形成した方が良い。この時の
エッチング時間はクラッド膜厚３０μｍをエッチングす
るのに等しい時間とする。例えば、ＳｉＯ₂ 膜のエッチ
ングレートが０．０５μｍ／ｍｉｎである場合には、エ
ッチング時間を６００ｍｉｎに設定する。

【００４３】このように、溝３０８はドライエッチング
法により形成されるので、ミクロンオーダーで自在に加
工できる。

【００４４】そして、図６（ｈ）に示すように、溝３０
８にスピンコート法により有機材料３０９として紫外線
硬化樹脂を塗布する。

【００４５】紫外線硬化樹脂を用いた理由は、紫外線照
射して硬化させた後の屈折率がほぼ１．４５８５に制御
することができるためである。具体的にはスポイトで溝
が形成された光回路基板上に液体の有機材料３０９を滴
下し、スピンナーでその基板を回転させることにより均
一に塗布し、その後、紫外線を照射して樹脂を硬化させ
る。

【００４６】次に、薄膜ヒータ及び電極形成工程に入
る。

【００４７】薄膜ヒータ３１０を形成するに際しては、
フォトリソグラフィ及びリフトオフ法を用いる。

【００４８】図６（ｉ）に示すように、図６（ｈ）に示
したクラッド３０７及び有機材料３０９上にレジスト膜
を形成し、フォトリソグラフィによりこのレジスト膜を
エッチングしてネガレジスト３１１でＴａＮパターンを
形成した後、クラッド膜熱処理後の光回路基板全面に、
スパッタリング法あるいは蒸着法によりＴａＮ膜３１０
を蒸着する。

【００４９】その後、この光回路基板をアセトン洗浄す
ることにより、ネガレジスト３１１上のＴａＮ膜３１０
が除去され、図６（ｊ）に示すように、薄膜ヒータ３１
２が形成される。

【００５０】最後に、そのパターニングされたＴａＮ膜
の組成安定化のために熱処理を行った後、図６（ｋ）に
示すように、同様にフォトリソグラフィ及びリフトオフ
法を用いて薄膜ヒータ用電極３１３の電極パターンが形
成されて、熱光学スイッチが製造される。

【００５１】以上説明したように、本発明によれは、ア
ーム導波路部１２１，１２２のコア１０２を分断するこ
となくコア１０２の周囲に有機材料１０４が設けられる
ので、伝搬光の損失を１ｄＢ以下に低減できると共に、
光導波路の温度を効果的に上昇させることができるの
で、安定にスイッチングできる熱光学スイッチを製造で
きる。

【００５２】さらに、有機材料１０４の室温時の屈折率
が、コア１０２の屈折率よりも小さく、かつクラッド１
０３の屈折率とほぼ等しいので、従来懸念されていた屈
折率の違いによる光損失をほぼ無くすことができる。

【００５３】次に、本発明の他の実施の形態を説明す
る。

【００５４】図７に本発明の他の実施の形態である熱光
学スイッチの平面図を示す。

【００５５】図７に示すように、この熱光学スイッチ
は、本実施の形態と同様に、石英基板２０１上に形成さ
れたＳｉＯ₂ −ＧｅＯ₂ コア２０２と、このコア２０２
を覆うように形成されコア２０２よりも屈折率の低いＳ
ｉＯ₂ クラッド２０３とからなる光導波路によって形成
された光回路に、コア２０２に熱を供給する薄膜ヒータ
２０５と、この薄膜ヒータ２０５の近傍の光導波路のコ
ア２０２の周囲を覆うように有機材料２０４とが形成さ
れて主に構成されている。

【００５６】さらに、光回路は、並列配置された２本の
光導波路２２１，２２２と、両光導波路２２１，２２２
を並列接続するように両光導波路２２１，２２２の両端
に形成された２つの方向性結合器２１０，２１０とを有
するマッハツェンダパターンに形成されている。

【００５７】この熱光学スイッチにあっては、図８に示
すように、一方の光導波路２２１のコア２０２の上面及
び側面に所定の厚さｔのクラッド膜２０７が形成されて
おり、さらにそれらコア２０２とクラッド膜の周囲に有
機材料２０４が設けられ、その有機材料２０４上に薄膜
ヒータ２０５が形成されている。

【００５８】すなわち、実際にコア２０２上にポリマ
（有機材料２０４）を塗布するに際しては、コアリッジ
表面には微少な凹凸が形成されているので、この凹凸に
より微少な気泡が生成されたり、ポリマのパーティクル
あるいはクラッド材質のパーティクルが生じたりして、
これが散乱損失の原因となる。このため、コア２０２の
表面での散乱損失が生じないように、コア２０２上にク
ラッド膜２０７を残してエッチングし、クラッド膜２０
７の平滑な面の上に有機材料２０４が設けられている。

【００５９】このクラッド膜２０７は、厚さｔが光導波
路を伝搬する信号光の波長とほぼ等しい厚さに形成され
ており、本実施の形態の場合、通信で使われる光の波長
が１〜２μｍ程度であることから、同じく１〜２μｍの
厚さに形成されている。

【００６０】これら構成部材をさらに詳しく説明する。

【００６１】マッハツェンダパターンの光回路は、２本
の入力導波路部２２３，２２４と、図９に示すように２
本の光導波路が近接して形成された入力側及び出力側方
向性結合器２１０，２１０と、上述した２本のアーム導
波路部２２１，２２２と、図１０に示すように方向性結
合器の光導波路よりも広い間隔で形成された２本の出力
導波路部２２５，２２６とが順次連結して構成されてい
る。

【００６２】また、図１０に示すように、薄膜ヒータ２
０５は、ＴａＮからなり、アーム導波路部２２１に熱光
学効果を与えて伝搬光の位相をシフトする目的で、一方
のアーム導波路部２２１の上方に形成されていると共
に、この薄膜ヒータ２０５に電圧を印加すべく、薄膜ヒ
ータ２０５の両端に金膜からなる薄膜ヒータ用電極２０
６が形成されている。

【００６３】さらに、有機材料２０４は、室温時の屈折
率がコア２０２の屈折率よりも小さく、かつクラッド２
０３とほぼ同等となるものとして、紫外線硬化樹脂が用
いられている。

【００６４】次に、図７に示した熱光学スイッチの製造
方法を図１２（ａ）から図１２（ｋ）を用いて説明す
る。

【００６５】まず、図１２（ａ）に示すように、石英基
板４０１上に、コア膜４０２をプラズマＣＶＤ法により
形成する。プラズマＣＶＤ法は、原料ガスを２つの電極
板間に送り込み、その電極板間で原料ガスをプラズマ分
解させ、反応性の高いイオンあるいはラジカルにし、基
板上でそれらイオン及びラジカルを反応させて膜形成さ
せる方法である。コア膜４０２の組成は、ＳｉＯ₂ −Ｇ
ｅＯ₂ とし、屈折率は１．４７００、膜厚は６μｍとし
た。

【００６６】そして、図１２（ｂ）に示すように、スパ
ッタリング法により、コア膜４０２上にマスク材となる
ＷＳｉ膜４０３を０．６μｍ形成する。このＷＳｉ膜４
０３上に、フォトリソグラフィを行い、図１２（ｃ）に
示すように、レジストパターン４０４をマッハツェンダ
回路状に形成する。そして、図１２（ｄ）に示すよう
に、このレジストパターン４０４をマスクとしてＷＳｉ
膜４０３をドライエッチング法によりパターニングして
ＷＳｉ膜４０５のマスクを形成し、このＷＳｉ膜４０５
をマスクとしてＳｉＯ₂ −ＧｅＯ₂ コア膜４０２をドラ
イエッチング法によりパターニングして、図１２（ｅ）
に示すように、コアリッジ４０６を形成する。

【００６７】さらに、このコアリッジ４０６を熱処理
し、膜組成と屈折率を安定化させた後、図１２（ｆ）に
示すように、このコアリッジ４０６上にプラズマＣＶＤ
法によりクラッド４０７を形成する。クラッド４０７は
特にドーピングを行わないので、組成はＳｉＯ₂ であ
る。また、屈折率は１．４６５０、膜厚は２０μｍとし
た。そして、このクラッド４０７についても熱処理を施
し、屈折率を１．４５８２付近に安定化させ、光回路が
完成される。

【００６８】次に、溝形成工程に入る。

【００６９】まず、マスク材となるＷＳｉ膜を、スパッ
タリング法によりクラッド膜上に１．０μｍ形成する。
このＷＳｉ膜上にフォトリソグラフィを行い、レジスト
パターンを溝パターン状に形成する。

【００７０】そして、このレジストパターンをマスクと
してＷＳｉ膜をドライエッチング法によりパターニング
し、パターニングされたＷＳｉ膜をマスクとして、図１
２（ｇ）に示すように、同じくドライエッチング法によ
りクラッド４０７をパターニングして、溝４０９を形成
する。

【００７１】この溝４０９はコアリッジ４０６上部にク
ラッド膜４０８が厚さ１μｍ残るまでエッチングされ
る。好ましくはコアリッジ４０６の上方だけでなく、コ
アリッジ４０６の側方のクラッド４０７を除去し、コア
リッジ４０６の側面も厚さ１μｍのクラッド膜４０８を
形成した方が良い。この時のエッチング時間はクラッド
膜厚２９μｍをエッチングするのに等しい時間とする。
例えば、ＳｉＯ₂ 膜のエッチングレートが０．０５μｍ
／ｍｉｎである場合には、エッチング時間を５８０ｍｉ
ｎに設定する。エッチング時間をこのように設定する理
由は、それよりも長いとコアリッジ４０６をエッチング
してしまい、それよりも短いとコアリッジ４０６上のク
ラッド膜４０８が厚く残ってしまうことになるためであ
る。

【００７２】このように、溝４０９はドライエッチング
法により形成されるので、ミクロンオーダーで自在に加
工できる。

【００７３】そして、図１２（ｈ）に示すように、溝４
０９にスピンコート法により有機材料４１０として紫外
線硬化樹脂を塗布する。

【００７４】紫外線硬化樹脂を用いた理由は、紫外線照
射して硬化させた後の屈折率がほぼ１．４５８５に制御
することができるためである。具体的にはスポイトで溝
が形成された光回路基板上に液体の有機材料４１０を滴
下し、スピンナーでその基板を回転させることにより均
一に塗布し、その後、紫外線を照射して樹脂を硬化させ
る。

【００７５】次に、薄膜ヒータ及び電極形成工程に入
る。

【００７６】薄膜ヒータ４１３を形成するに際しては、
フォトリソグラフィ及びリフトオフ法を用いる。

【００７７】図１２（ｉ）に示すように、図１２（ｈ）
に示したクラッド４０７及び有機材料４１０上にレジス
ト膜を形成し、フォトリソグラフィによりこのレジスト
膜をエッチングしてネガレジスト４１１でＴａＮパター
ンを形成した後、クラッド膜熱処理後の光回路基板全面
に、スパッタリング法あるいは蒸着法によりＴａＮ膜４
１２を蒸着する。

【００７８】その後、この光回路基板をアセトン洗浄す
ることにより、ネガレジスト４１１２上のＴａＮ膜４１
２が除去され、図１２（ｊ）に示すように、薄膜ヒータ
４１３が形成される。

【００７９】最後に、そのパターニングされたＴａＮ膜
の組成安定化のために熱処理を行った後、図１２（ｋ）
に示すように、同様にフォトリソグラフィ及びリフトオ
フ法を用いて薄膜ヒータ用電極４１４の電極パターンが
形成されて、熱光学スイッチが製造される。

【００８０】以上説明したように、アーム導波路部２２
１，２２２のコア２０２を分断することなくコア２０２
の周囲に有機材料２０４が設けられるので、伝搬光の損
失を１ｄＢ以下に低減できると共に、光導波路の温度を
効果的に上昇させることができるので、安定にスイッチ
ングできる熱光学スイッチを製造できる。

【００８１】さらに、コア２０２の周囲に形成されるク
ラッド膜２０７の厚さｔが伝搬光の波長と同程度の厚さ
なので、コア・クラッド膜２０７界面での散乱光による
光損失を低減でき、その上に塗布されるポリマ（有機材
料２０４）とコア２０２との相互作用が十分効果的に起
こり得る。すなわち、クラッド膜２０７を伝搬光の波長
と同程度の厚さに形成することが、光損失の低減のため
と熱光学効果を十分に引き起こすためには最善である。

【００８２】さらに、有機材料２０４の室温時の屈折率
が、コア２０２の屈折率よりも小さく、かつクラッド２
０３の屈折率とほぼ等しいので、従来懸念されていた屈
折率の違いによる光損失をほぼ無くすことができる。

【００８３】また、図１３に本発明の他の実施の形態で
ある熱光学スイッチの平面図を示す。

【００８４】図１３に示すように、この熱光学スイッチ
は、基本的な構成は上述した図１の実施の形態と同様
に、石英基板５０１上に形成されたＳｉＯ₂ −ＧｅＯ₂
コア５０２と、このコア５０２を覆うように形成されコ
ア５０２よりも屈折率の低いＳｉＯ₂ クラッド５０３と
からなる光導波路によって形成された光回路に、コア５
０２に熱を供給する薄膜ヒータ５０５と、この薄膜ヒー
タ５０５の近傍の光導波路のコア５０２の周囲を覆うよ
うに有機材料５０４とが形成されて主に構成されてい
る。

【００８５】この熱光学スイッチにあっては、薄膜ヒー
タ５０５、薄膜ヒータ用電極５０６及び有機材料５０４
が、一方のアーム導波路部の長手方向に２箇所形成され
ている。

【００８６】このように構成することにより、有機材料
５０４が充填されたアーム導波路部の温度を効果的に上
昇させることが可能になる。

【００８７】また、変形例として、光回路上に形成する
薄膜ヒータ５０５を、アーム導波路部の上部２箇所以上
に配置することにより、さらに効果的にアーム導波路部
の温度を効果的に上昇させることができる。

【００８８】また、有機材料の熱光学定数が、有機材料
が充填されないアーム導波路部のコア及びクラッドの熱
光学定数よりも大きい有機材料を選ぶこともできる。こ
れによって、アーム導波路部の温度上昇が１００℃未満
と小さくても、効果的に光スイッチングを行わせること
が可能になる。

【００８９】また、薄膜ヒータのＴａＮ以外の適用可能
な組成としては、ＴａＳｉ₂ のような原料もあり、薄膜
ヒータ用電極の材料も、金膜に限定されないことは言う
までもない。

【００９０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば以下
のような顕著な効果が発揮できる。 （１）コアを分断しないので溝部における透過光の損失
を１ｄＢ以下に低減することができる。 （２）従来懸念されていた屈折率の違いによる光損失を
０．１ｄＢ以下にまで低減することができる。 （３）有機材料が充填されたアーム導波路部の温度を効
果的に上昇させることができる。 （４）アーム導波路部の温度上昇が１００℃未満と小さ
くても、効果的に光スイッチングを行わせることが可能
になる。 （５）溝部をミクロンオーダーで自在に加工できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す熱光学スイッチの
平面図である。

【図２】図１の熱光学スイッチのＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図３】図１の熱光学スイッチのＢ−Ｂ線断面図であ
る。

【図４】図１の熱光学スイッチのＣ−Ｃ線端面図であ
る。

【図５】図１の熱光学スイッチのＤ−Ｄ線端面図であ
る。

【図６】図１の熱光学スイッチの製造方法を説明するた
めの説明図である。

【図７】本発明の他の実施の形態を示す熱光学スイッチ
の平面図である。

【図８】図７の熱光学スイッチのＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図９】図７の熱光学スイッチのＢ−Ｂ線断面図であ
る。

【図１０】図７の熱光学スイッチのＣ−Ｃ線断面図であ
る。

【図１１】図７の熱光学スイッチのＤ−Ｄ線断面図であ
る。

【図１２】図７の熱光学スイッチの製造方法を説明する
ための説明図である。

【図１３】本発明の他の実施の形態を示す熱光学スイッ
チの平面図である。

【図１４】従来の熱光学スイッチの平面図である。

【図１５】図１４の熱光学スイッチのＥ−Ｅ線断面図で
ある。

【図１６】図１４の熱光学スイッチのＦ−Ｆ線端面図で
ある。

【符号の説明】

１０１ 石英基板 １０２ コア １０３ クラッド １０４ 有機材料 １０５ 薄膜ヒータ １１０ 方向性結合器 １２１，１２２ 光導波路（アーム導波路部）

フロントページの続き (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 Ｆターム(参考） 2H047 KA05 KB04 NA01 PA22 PA24 QA04 RA08 TA36 TA37 2K002 AA02 AB04 BA13 CA15 CA25 DA07 FA17 FA30 GA07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された２本の入力導波路、
   両入力導波路に接続された入力側方向性結合器、一端が
   該入力側方向性結合器にそれぞれ接続された２本のアー
   ム導波路、両アーム導波路の他端に接続された出力側方
   向性結合器及び該出力側方向性結合器に接続された２本
   の出力導波路を有すると共に、コア及び該コアを覆いか
   つ該コアよりも屈折率の低いクラッドからなる光回路
   と、上記アーム導波路の少なくとも一方に熱を供給する
   薄膜ヒータとを有するマッハツェンダー型の熱光学スイ
   ッチにおいて、上記薄膜ヒータからの熱が供給されるア
   ーム導波路のコアの周囲が有機材料で覆われていること
   を特徴とする熱光学スイッチ。
2. 【請求項２】 上記薄膜ヒータからの熱が供給されるア
   ーム導波路のコアの周囲が、伝搬する信号光の波長とほ
   ぼ等しい厚さのクラッド膜で覆われ、該クラッド膜の周
   囲が有機材料で覆われている請求項１に記載の熱光学ス
   イッチ。
3. 【請求項３】 上記有機材料は、室温時の屈折率が上記
   コアの屈折率よりも低く、かつクラッドの屈折率とほぼ
   等しい請求項１又は２に記載の熱光学スイッチ。
4. 【請求項４】 上記薄膜ヒータは、上記アーム導波路の
   長手方向に２箇所以上配置されている請求項１から３の
   いずれかに記載の熱光学スイッチ。
5. 【請求項５】 上記有機材料の熱光学定数は上記光導波
   路のコア及びクラッドの熱光学定数よりも大きい請求項
   １から４のいずれかに記載の熱光学スイッチ。
6. 【請求項６】 基板上にコアと該コアより屈折率の低い
   クラッドとからなる２本のアーム導波路及び２つの方向
   性結合器を有するマッハツェンダー型光回路を形成し、
   上記アーム導波路の少なくとも一方に薄膜ヒータを形成
   する熱光学スイッチの製造方法において、上記マッハツ
   ェンダー型光回路を形成した後、上記薄膜ヒータが形成
   されるアーム導波路のコアの周囲のクラッドを除去して
   溝を形成し、該溝内に有機材料を充填した後、該有機材
   料上に上記薄膜ヒータを形成することを特徴とする熱光
   学スイッチの製造方法。
7. 【請求項７】 上記溝を形成する際に上記コアの周囲
   に、伝搬する信号光の波長とほぼ等しい厚さのクラッド
   膜を残す請求項６に記載の熱光学スイッチの製造方法。
8. 【請求項８】 上記溝をドライエッチング法で形成する
   請求項６又は７に記載の熱光学スイッチの製造方法。