JP2003075874A - 光スイッチング装置および製造方法 - Google Patents

光スイッチング装置および製造方法

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JP2003075874A
JP2003075874A JP2002237587A JP2002237587A JP2003075874A JP 2003075874 A JP2003075874 A JP 2003075874A JP 2002237587 A JP2002237587 A JP 2002237587A JP 2002237587 A JP2002237587 A JP 2002237587A JP 2003075874 A JP2003075874 A JP 2003075874A
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optical
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layer
waveguide
switching device
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JP2002237587A
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Alexei Glebov
グレヴォフ アレクセイ
Peters Michael
ピーターズ マイケル
Michael Lee
リー マイケル
James Roman
ロウマン ジェイムズ
Kuzuma David
クズマ ディヴィッド
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 多数の入力および出力チャネルを高速スイッ
チング処理可能な光学的相互接続スイッチング装置を製
造するためのハイブリッド集積プロセスを提供する。 【解決手段】 スイッチング要素は、適切な形態の電極
に電場を印加することによる、電気‐光学材料における
光ビームの偏向に基づくものである。集積プロセスは、
重合材料（またはシリカ）による２Ｄ画像光学を利用し
た基板３０の作成、光偏向要素の作成、および画像光学
を利用した基板における偏向素子の組み立てを包含す
る。光偏向素子の作成は、ＬＮ（リチウム・ナイオベー
ト）ブロック１２の作成を含む。光学スイッチング装置
において作成されたＬＮブロック１２は、ＬＮブロック
１２の表面に形成された２次元ウェーブガイド１４、お
よびＬＮブロック１２の表面における電極１８ａ２（１
８ａ１）、１８ｂ２（１８ｂ１）を包含する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音声およびデータ
通信用の光ネットワークに使用される光スイッチング装
置に関する。特に、本願実施例は、光スイッチング装
置、および光学的交差接続スイッチング装置(optical c
ross-connect switching device)を製造、形成または作
成する方法を提供する。
【０００２】
【従来の技術】音声およびデータ通信に関する光ネット
ワークの進展によって、高速データ情報転送能力に対す
る多大な要請が生じている。そのような転送能力を可能
にするため、緻密な波長分割多重化(DWDM: dense wavel
ength division multiplexing)技術が開発され、同一の
ファイバを通じて複数波長の転送を可能にし、４０−１
００Ｇｂ／ｓに至るデータ転送レートを導出する。高速
スイッチングおよび配信装置は、光学ネットワークのコ
ア・エレメントより成り、光ネットワーク上のデータ伝
送を動的に制御することを可能にする。更に、高速デー
タ転送は、スイッチング装置の機能に条件を強いる。
【０００３】光ビームの光−電気（ＯＥ）偏向(deflect
ion)に基づく光学的交差接続空間分割スイッチは、高速
光ネットワークにおける将来的実現性に多大な潜在性を
有している。重要な関心事の１つは、信頼性およびコス
ト的な事項に加えて、スイッチング時間と、大量の入力
および出力チャネルを取り扱う能力であり、これは例え
ば２００３年までに４０００×４０００に到達する。光
から電気へおよび逆に光への信号変換を利用するところ
の既存の光スイッチング装置は、そのような要請を満足
しない。スイッチング・マトリクスを非常に遅いスイッ
チング時間にすることは、非常に多数の入力および出力
（Ｉ／Ｏ）ポートを接続することを設計可能にする。そ
のようなスイッチは単なるディジタル光スイッチのアセ
ンブリにより構築可能であり、各々は１つの入力を２つ
の可能な出力ポートに方向付けることが可能である。し
かしながら、光交差接続スイッチング要素は、大規模な
用途に、いっそう有利である。これらの装置は、スイッ
チング機能を実行するために、大規模なモノリシック・
スイッチ・アレイを必要とする。光ビーム偏向に基づく
光学的交差接続スイッチングの主要な原理はよく知られ
ているが、この種のスイッチング装置に関し、ロバスト
(robust)であり、信頼性があり、低価格であり、拡張性
のある製造プロセスは得られていない。
【０００４】現在のところ、市場における主な光学的ス
イッチング製品は（例えば、ルーセント(Lucent)のラム
ダ・ルータ）、ＭＥＯＮＩＳ技術に基づいており、光を
偏向させるために回転するミクロ・ミラーを利用する。
しかしながら、これらの光学的スイッチング装置は、多
数の可動部分に起因して信頼性の高いものではなく、ま
た、ミラーの機構によってスイッチング時間が制限され
る。光学的スイッチング装置の多数の可動部分の信頼性
を向上させること、およびミクロ・ミラーの機構に起因
するこれらの装置におけるスイッチング時間の制約を克
服することが望まれている。
【０００５】様々な技術的および経済的困難性に起因し
て、市場に未だ登場していないいくつかの他の光学的ス
イッチング技術が存在する。そのような光学的スイッチ
ング技術には、単なる例示に過ぎないが：アジレント・
テクノロジ・インク(Agilent Technologies Inc.)からの
バブル・スイッチ、熱−光および電気−光学（ＥＯ）効
果および液晶に基づくスイッチ等が含まれる。これらの
装置の多くは依然として研究開発段階にある。ＥＯスイ
ッチを包含するこれらの技術のいくつかは、高速、低コ
スト、高信頼性および高Ｉ／Ｏポート数の製品に適用可
能である。しかしながら、現在のところ、上記の要請を
満足し得るところの認証された技術は実現されていな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、必要とさ
れることおよび発明の対象は、改善された光学的スイッ
チング装置および改善された光学的スイッチング装置を
製造する方法である。更に必要とされることおよび発明
の対象は、多数の入力および出力チャネルを処理する妨
害しない(non-blocking)光学的相互接続スイッチング・
マトリクスの製造を可能にする集積プロセスである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の実施例は、光学
的相互接続スイッチング装置を製造するためのハイブリ
ッド集積プロセスを提供する。スイッチング要素は、例
えばプリズム、格子等のような、適切な形態の電極に電
場を印加することによる、電気−光学材料における光ビ
ームの偏向に基づくものである。集積プロセスは、重合
材料またはシリカによる２Ｄ（２次元）画像光学を利用
した例えばシリコン基板のような基板の作成、光偏向要
素の作成、および画像光学を利用した基板における偏向
素子の組み立てを包含する。光偏向素子の作成は、ＬＮ
（リチウム・ナイオベート）ブロックの作成を含む。光
学スイッチング装置において作成されたＬＮブロック
は、ＬＮブロックの表面に形成された２次元ウェーブガ
イド、およびＬＮブロックの表面における電極を包含す
る。
【０００８】本発明による形態は、更に、光学的基板ア
センブリを製造する方法であって：基板を用意するステ
ップ；前記基板に第１クラッディング層を設けるステッ
プ；前記第１クラッディング層に第１凹部(recess)を形
成するステップ；前記第１凹部内に複数の第１偏向子電
極アセンブリを設けるステップ；前記第１クラッディン
グ層に、および前記第１電極アセンブリ上にコア層を設
けるステップ；および前記コア層においてマイクロレン
ズを形成し、光学的基板アセンブリを形成するステッ
プ；より成る方法を提供する。更に本方法は、コア層に
調整フレーム・アセンブリを形成するステップを有す
る。調整フレーム・アセンブリを形成するステップは、
離間された複数のコーナー・アセンブリ(corner assembl
y)を形成するステップ、および第１クラッディング層に
基板に下降する開口をエッチングするステップより成
る。開口は第１凹部に達し得る。更なる方法は、第１凹
部に保護層を堆積するステップより成る。
【０００９】本発明による形態は、更に、光学的スイッ
チング装置を製造する方法であって：基板を用意するス
テップ；前記基板に第１クラッディング層を設けるステ
ップ；前記第１クラッディング層に複数の第１偏向子電
極アセンブリを設けるステップ；前記第１クラッディン
グ層に、および前記第１電極アセンブリ上にコア層を設
けるステップ；前記コア層内にマイクロレンズを形成
し、光学的基板アセンブリを作成するステップ；前記コ
ア層内に調整フレーム・アセンブリを形成するステッ
プ；および前記調整フレーム・アセンブリを光学的スイ
ッチング装置に結合するステップ；より成る方法を提供
する。前記光学的スイッチング装置を形成するステップ
は、光学的スイッチング基板を用意するステップ；前記
光学的スイッチング基板内に元素を拡散させ、前記光学
的スイッチング基板内にウェーブガイド層を作成するス
テップ；および前記光学的スイッチング基板内に複数の
第２偏向子電極アセンブリを設けるステップより成る。
光学スイッチング基板は、好ましくはＬｉＮｂＯ３より
成り、要素はチタニウムのような遷移金属より成ること
が好ましい。調整フレーム・アセンブリを作成するステ
ップは、第１クラッディング層に基板に下降する開口を
エッチングするステップより成る。開口は好ましくは第
１凹部に達し、調整フレーム・アセンブリは離間された
複数のコーナー・アセンブリを含む。複数の光学出力
は、光学信号が障害となることなしに交差して、マイク
ロレンズから光学出力に直接的に伝送されるように、コ
ア層で形成され得る。
【００１０】本発明の他の形態は、光学的スイッチング
装置を製造する方法であって、妨害しない光学的スイッ
チング基板を用意するステップ；前記光学的スイッチン
グ基板に元素を拡散し、妨害しない光学的スイッチング
基板内にウェーブガイド層を作成するステップ；および
前記妨害しない光学的スイッチング基板に偏向子電極を
設けるステップより成る方法を提供する。
【００１１】本発明の更なる形態は、光学的スイッチン
グ装置を製造する方法であっ、基板を用意するステッ
プ；前記基板に第１クラッディング層を設けるステッ
プ；前記クラッディング層にコア層を設けるステップ；
前記コア層にマイクロレンズを形成するステップ；前記
コア層に調整フレーム・アセンブリを形成するステッ
プ；および前記調整フレーム・アセンブリを光学的スイ
ッチング装置に結合するステップより成る方法を提供す
る。本発明のこの形態に関し、前記光学的スイッチング
装置を形成するステップは、光学的スイッチング基板を
用意するステップ；前記光学的スイッチング基板内に元
素を拡散させ、前記光学的スイッチング基板にウェーブ
ガイド層を作成するステップ；前記光学的スイッチング
基板に複数の第１偏向子電極アセンブリを設けるステッ
プ；前記光学的スイッチング基板内の前記ウェーブガイ
ド層に第２クラッディング層を設けるステップ；および
前記ウェーブガイド層に複数の第２偏向子電極アセンブ
リを設けるステップより成る。
【００１２】本発明の更なる形態は、光学的基板アセン
ブリおよび光学的スイッチング装置を提供する。光学的
基板アセンブリは、基板と、前記基板に設けられた第１
クラッディング層と、前記第１クラッディング層によっ
て支持される複数の偏向子電極アセンブリと、前記コア
層内に形成されたマイクロレンズと、前記コア層内に形
成された調整フレーム・アセンブリと、調整フレーム・ア
センブリに結合される光学スイッチング装置より成る。
光学的スイッチング装置は、好ましくは光学的にブロッ
クするものではなく光学的スイッチング装置に要素（例
えば、チタニウムのような遷移元素）を分散することに
よって形成されたウェーブガイド層を包含するところの
光学的スイッチング基板と、複数の第２偏向電極アセン
ブリより成る。
【００１３】複数のブロックされない光学信号を送信す
る方法も本発明の実施形態により提供される。その送信
方法は： ａ） 調整フレーム・アセンブリと、複数のマイクロレ
ンズを規定する第１コア層と、前記第１コア層に対して
離間して整合した第２コア層を有し、複数の光学出力を
有する光学的基板アセンブリを形成するステップ； ｂ） 妨害しない光学的機能を有し、光学的ウェーブガ
イド層を有する光学的スイッチング装置を形成するステ
ップ； ｃ） 前記光学的ウェーブガイド層が前記第１コア層お
よび前記第２コア層に整合するように、前記調整フレー
ム・アセンブリを前記光学的スイッチング装置に結合す
るステップ；および ｄ） 前記光学的スイッチング装置を通じて、複数のマ
イクロレンズから複数の光学出力へ妨害されない光信号
を伝送するステップ；より成る方法である。
【００１４】以下の説明により当業者に明らかになると
ころの様々な補助的事項と共にこれらの事項および特徴
的事項は、本発明による光学的スイッチング装置および
方法、単なる例としての添付図面を参照しながら示され
る好適実施例により達成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に提示される詳細な説明に加
えて図面を詳細に参照するに、多数のＩ／Ｏチャネル
（例えば、少なくとも４０００に達する）を利用する妨
害しない光交差接続スイッチング・マトリクスの形成を
可能にするところの集積プロセスが図示および説明され
る。本装置の機能原理は、入射光学ビームまたは光信号
のＥＯ誘発偏向(EO induced deflection)に基づくもの
であり、それは入射光信号を入力ポートから出力ポート
へ再配信可能である。圧電材料におけるＥＯ誘発光ビー
ム偏向の物理的な原理は周知であり、例えば次の文献に
記載されている："Low Voltage Drive Electro-Optic P
b(Zr, Ti)O3 Waveguide Devices Fabricated by Solid-
Phase Epitaxy"to Nashimoto et al of the Corporate
Research Laboratories of Fuji Xerox Co, Ltd., Japa
n.本発明の実施例は、シリコン基板に堆積されたＯＥ偏
向素子を包含するハイブリッド集積プロセスを提供し、
（２×２）相互接続スイッチング装置の形成を可能にす
る。（２×２）相互接続スイッチング装置は説明のため
にのみ使用され、集積プロセスの実施例は、４０００×
４０００入力／出力ポートのような非常に多数のＩ／Ｏ
ポートを有するスイッチング・システムを製造すること
に容易に拡張され得る。プロセスを例示するためにシリ
コン基板が使用される。したがって、そのシリコン基板
は、設計要請に従って選択され得るガラス板、プリント
回路基板等のような任意の他の基板に置換され得る。本
実施例におけるスイッチング素子または装置は、分散ウ
ェーブガイド(diffused waveguide)における遷移金属
（例えば、Ｔｉ(チタニウム)）を有し、プリズム形態を
有する上部および底部電極を有するＬｉＮｂＯ３（リチ
ウム・ナイオベート、以下、「ＬＮ」という。）より成
る。ＬＮは、強い電気−光学係数を有する任意の材料に
置換され得る点に留意を要する。材料はバルクまたは薄
膜材料とすることが可能であり、電極はプリズム、格
子、様々な組み合わせ、プリズムと格子の配列等のよう
な様々な形状で形成され得る。したがって、ＬＮはリチ
ウム・ナイオベートを意味するだけでなく、ウェファと
して形成され得る他の適切な電気−光学材料をも意味す
る。本発明を具現化する光学スイッチング装置および偏
向子の全体構造については、２００１年２月１６日に出
願された日本国特許出願番号 特願２００１０４０００
６および２００１年２月２８日に出願された日本国特許
出願番号 特願２００１−５６００９に記載されてい
る。ウェーブガイド回路および／または光学信号配信お
よびスイッチングについては、次の米国特許に説明され
ており、本発明の参考に供せられ、それらは次のとおり
である：U.S. Patent No. 6,141,465 to Bischel et a
l.; U.S. Patent No. 5,572,540 to Cheng; U.S. Paten
t No. 5,103,494 to Mozer; U.S. Patent No. 5,895,53
8 to Presby; U.S. Patent No. 5,854,868 to Yoshimur
a et al.; U.S. Patent No. 5,465,860 to Fujimoto et
al.; U.S. Patent No. 5,835,646 to Yoshimura et a
l.; U.S. Patent No. 5,540,346to Fujimoto et al.;
U.S. Patent No. 5,220,582 to Kaharu et al.; U.S. P
atent No. 5,218,654 to Sauter; U.S. Patent No. 5,0
93,890 to Bregman et al.; U.S. Patent No. 5,822,47
5 to Hirota et al.; U.S. Patent No. 5,204,866to Bl
ock et al.; U.S. Patent No. 5,010,505 to Falk et a
l.; U.S. Patent No. 4,850,044 to Block et al.; U.
S. Patent No. 5,375,184 to Sullivan; U.S. Patent N
o. 5,757,989 to Yoshimura et al.; U.S. Patent No.
5,757,989 toYoshimura et al.; U.S. Patent No. 5,54
1,039 to McFarland et al.; U.S. Patent No. 5,054,8
72 to Fan et al.; U.S. Patent No. 5,978,524 to Bis
chelet al.; U.S. Patent No. 5,732,177 to Deacon et
al.; U.S. Patent No. 5,987,524 to Bischel et al.;
U.S. Patent No. 5,732,177 to Deacon et al.; U.S.
Patent No. 5,488,735 to Tanabe et al.; and U.S. Pa
tent No. 5,408,568 to Hamilton et al.図４を参照す
るに、全体的に１００として示される光学スイッチ・モ
ジュールの概略が示されている。光学スイッチ・モジュ
ール１００は、入力側光学ウェーブガイド部１０１，入
力側コリメータ部１０２，入力側偏向部１０３，共通光
学ウェーブガイド部１０４，出力側偏向部１０５，照準
部１０６，および外部光学ウェーブガイド部１０７によ
り構成される。入力側光学ウェーブガイド部１０１，入
力側コリメータ部１０２，入力側偏向部１０３，共通光
学ウェーブガイド部１０４，出力側偏向部１０５，照準
部１０６，および外部光学ウェーブガイド部１０７は、
総て基板９８上に一体的に形成されている。入力側光学
ウェーブガイド部１０１は、コアと呼ばれる複数の光学
ウェーブガイド１０１ａ−１０１ａと、被覆するクラッ
ド層１０１ｂより成り、これは複数の光学ウェーブガイ
ド１０１ａ−１０１ａの間に選択的に配置され、ウェー
ブガイド１０１ａおよびクラッド層１０１ｂ間の様々な
屈折率を利用することによって光学信号または各々の光
学ウェーブガイド１０１ａ−１０１ａ内に光学ビーム波
長を維持する。ウェーブガイド１０７の出力側は、ウェ
ーブガイド部１０１の入力側の構造に類似しており、コ
アと呼ばれる複数の光学ウェーブガイド１０７ａ−１０
７ａおよび被覆するクラッド層より成り、これは複数の
光学ウェーブガイド１０７ａ−１０７ａの間に選択的に
配置され、各ウェーブガイド１０７ａおよび各クラッド
層１０７ｂの間で様々な屈折率を利用して各光学ウェー
ブガイド１０７ａ−１０７ａ内に光ビーム、光学信号ま
たは光波長を維持する。
【００１６】図４に示されるように、光学ウェーブガイ
ド１０１の入力側の光学ウェーブガイド１０１ａの数
は、光学ウェーブガイド１０７の出力側の光学ウェーブ
ガイド１０７ａの数に等しい。以下、光学ウェーブガイ
ド１０１ａの数および光学ウェーブガイド１０７ａの数
は、「ｎ」と言及する。ここで、「ｎ」は２以上の値を
とる整数である。本発明の他の実施例では、単なる例と
して、光学ウェーブガイド１０１の入力側の光学ウェー
ブガイド１０１ａの数は、光学ウェーブガイド１０７の
出力側の光学ウェーブガイド１０７ａの数と相違するよ
うにすることも可能である。
【００１７】コリメータ部１０２は、「ｎ」個のマイク
ロレンズまたはコリメータ・レンズ１０２ａより成る。
コリメータ・レンズ１０２ａの各々は、各光学ウェーブ
ガイド１０１ａの端部から僅かにずれた位置に配置され
る。光学ウェーブガイド１０１ａからの光学出力は、最
初に急激に(radical)広がりまたは散乱されるが、コリ
メータ・レンズ１０２ａにおいて平行に拘束されまたは
定められた(registered)光になる。
【００１８】入力側偏向部１０３では、「ｎ」個の光偏
向素子１０３ａが用意される。光偏向素子１０３ａの各
々は、各コリメータ・レンズ１０２ａの光軸において僅
かにずれた位置に配置される。光偏向素子１０３ａは、
ポッケルス・セル効果すなわち電気光学効果を利用し
て、光信号の伝播方向を偏向または変化させる。
【００１９】共通光学ウェーブガイド部１０４は、平板
型(slab type)のウェーブガイドにより形成される。共
通光学ウェーブガイド部１０４は、入力側偏向部１０３
を通じて出力側光偏向部１０５に伝播する光を送信す
る。共通光学ウェーブガイド部１０４内では、複数の光
学信号が同時に通過する。これらの光学信号は共通光学
ウェーブガイド部１０４内で所定の方向に直線的に進行
するので、複数の光学信号は互いに干渉または歪ませる
ことなしに、伝送される。言い換えれば、何らの光学信
号の交差もない。
【００２０】出力側光検出素子部１０５では、「ｎ」個
の光検出素子１０５ａ−１０５ａが用意される。光検出
素子１０５ａ−１０５ａは、共通光学ウェーブガイド１
０４を通過した後に光偏向素子１０５ａが受信するとこ
ろの光学ビーム、光学信号または光波長を、偏向させ、
変化させ、切り替える。光偏向素子１０５ａは、それぞ
れ、各光ビームの方向を、各光学ウェーブガイド１０７
ａに対応する光学軸方向に平行な方向に変化させる。好
ましくは、光偏向素子１０３ａおよび１０５ａ両者は概
して同一構造である。
【００２１】照準部１０６は、「ｎ」個の照準レンズ１
０６ａ−１０６ａより成る。これらの照準レンズ１０６
ａ−１０６ａは、光信号を絞り込む(focusing)ことによ
って、各々の光偏向素子１０５ａを通過する光信号を、
光学ウェーブガイド１０７ａに案内する機能を有する。
【００２２】ウェーブガイドまたはコアは任意の適切な
材料より製造され得る。例えば、ウェーブガイドは、フ
ッ素処理の施されたポリイミド、水晶、他のガラスまた
はポリマ材料のような、高度に透明な高度に耐熱性のあ
るポリマを利用して形成され得る。クラッディング層を
形成するために同種類の材料を利用することが可能であ
り、または有機および／または非有機ハイブリッドが使
用され得る。これらのポリマ系の薄膜形成方法は、スピ
ン・コート、ディップ・コート、スプレイ・コートまたは
エバポレーション重合化またはＣＶＤのような蒸気相成
長プロセスであり得る。ガラス系では、スパッタリン
グ、エバポレーション、ＣＶＤ、イオン注入等が使用可
能であり、ゾル・ゲル法を利用する場合は、スピン・コー
ト、ディップ・コートまたはスプレイ・コートが使用可能
である。
【００２３】図５および６を参照するに、光学スイッチ
・モジュール１００の部分詳細構造が示される。光学ス
イッチ・モジュールにおけるコリメータ・レンズ１０２，
入力側光偏向素子部１０３，出力側光偏向素子部１０５
および照準化部１０６は、図５および６を参照しながら
説明される。
【００２４】コリメータ・レンズ１０２ａ−１０２ａ
は、図５および６に示されるように、コリメータ部１０
２として同一材料より成り、２つの部分１０２ｃおよび
１０２ｄより成る２次元レンズより成り、各々の部分が
異なる屈折度または屈折率を有することが好ましい。高
い屈折率（凸レンズ部）を有する部分１０２ｃは、コア
と呼ばれる光学ウェーブガイド部１０１ａおよび１０７
ａを形成するために使用したのと同一の材料により形成
されることが好ましい。低い屈折率を有する部分１０６
ｄおよび１０２ｄは、コア（例えば、部分１０２ｃおよ
び１０６ｃ）の屈折率より低い屈折率を有するところの
隙間(opening)、空気その他の適切なインデックス合致
材料(index matching material)（例えばゲル）である
ことが好ましい。
【００２５】照準化部１０６の照準レンズ１０６ａ−１
０６ａは、コリメータ・レンズ１０２ａに類似するもの
である。各照準化レンズ１０６ａは、高屈折率を有する
部分（凸レンズ部）１０６ｃと、低屈折率を有する部分
１０６ｄとを含む。好ましくは、照準レンズ１０６ａ−
１０６ａの屈折方向は、コリメータ・レンズ１０２ａ−
１０２ａの屈折方向と反対である。
【００２６】入力側光偏向部１０３の一部として構成さ
れる光偏向素子１０３ａ−１０３ａは、１つ又はそれ以
上のプリズム対１０３ｐ−１０３ｐより成る。図６に示
されるような１つのプリズム対は、電気−光学効果を有
する材料より成る平板ウェーブガイド部１０３を有す
る。図６に更に良好に示されるように、第１及び第２上
部電極１０３ｃおよび１０３ｄは、平板型ウェーブガイ
ド１０３ｂの上側に形成され、第１及び第２下側電極１
０３ｅおよび１０３ｆは、平板型ウェーブガイド１０３
ｂの下側に形成される。第１及び第２上部電極１０３ｃ
および１０３ｄ並びに第１及び第２下側電極１０３ｅお
よび１０３ｆは、それぞれ３角の形状（くさび形）に形
成される。
【００２７】第１の上部電極１０３ｃおよび第１の下部
電極１０３ｅは互いに対向して直面し、それらの間に平
板方ウェーブガイド１０３ｂを保持する。第１の上部電
極１０３ｃおよび第２の上部電極１０３ｄは離間され、
上側電極１０３ｃ、１０３ｄの各々に関連する斜面に沿
って互いに直面するようにする。第２の上側電極１０３
ｄおよび第２の下側電極１０３ｅも対向して互いに直面
し、それらの間に平板型ウェーブガイド１０３ｂを保持
する。したがって、平板型ウェーブガイド１０３ｂは各
プリズム対１０３ｐに関して共通である。このようなプ
リズム対の１０３ｐの各々を利用することによって、各
プリズム対のサイズを小型化することが可能である。
【００２８】図５を参照するに、出力側光偏向部１０５
の光偏向素子１０５ａ−１０５ａは、入力側光偏向素子
１０３ａ−１０３ａと同様であり、電気−光学効果の特
性を有し１つ又はそれ以上のプリズム対１０５ｐ−１０
５ｐを有する材料より成る平板型ウェーブガイド１０５
ｂを含む。プリズム対１０５ｐの各々は、プリズム対１
０３ｐの各々に等しく、より具体的には、第１上部電極
１０３ｃおよび第１下部電極１０３ｅのそれぞれに対応
しおよび本質的に同一であるところの第１電極の対を包
含し（図示せず）、第２上部電極１０３ｄおよび第２下
部電極１０３ｆのそれぞれに対応しおよび本質的に同一
であるところの第２電極の対を包含する（図示せず）。
これらはプリズム対１０３ｐに関する電極に一致するの
で、プリズム対１０５ｐに関する第１及び第２上部電極
および第１及び第２下部電極は、それぞれ３角形状（く
さび形）に形成される。
【００２９】図７Ａおよび７Ｂを参照するに、プリズム
対１０３ｐ（すなわち、電極１０３ｃおよび１０３ｅ並
びに電極１０３ｄおよび１０３ｆ）の光の偏向が示され
ている。図７において、矢線Ａは平板型ウェーブガイド
１０３ｂの結晶軸の方向を示し、矢線Ｅはプリズム対１
０３ｐに印加される電場の方向を示す。
【００３０】図７Ａに示されるように、第１下部電極１
０３ｅは接地ライン（Ｇ）に接続される。この状態にお
いて、制御電圧（＋Ｖ）が第１の上部電極１０３ｃに印
加される場合に、第１の上部電極１０３ｃおよび第１の
下部電極１０３ｅの間の平板型ウェーブガイド１０３ｂ
の屈折率は、ｎからｎ＋Δｎに変化する。したがって、
光信号の伝送方向Ａは、光信号の進む方向に対して左手
側の方向に角度θで偏向する。一方、第２の上部電極１
０３ｄは図７Ｂに示されるように接地ライン（Ｇ）に接
続され、制御電圧（＋Ｖ）が第２の下部電極１０３ｆに
印加されると、上部電極１０３ｄおよび下部電極１０３
ｆの間に位置する平板型ウェーブガイド１０３ｂの屈折
率がｎからｎ−Δｎに変化する。したがって、光信号の
伝送方向Ａは、光信号の伝送方向に対して更に左側に角
度θで偏向する。以下、制御電圧の印加されるこれらの
電極は、制御電極とも呼ばれ、これらは第１の上部電極
１０３ｃおよび第２の下部電極１０３ｆに対応する。
【００３１】したがって、光信号は１つのプリズム対に
関して角度２θで偏向され得る。明らかに、「ｍ」個の
プリズム対１０３ｐが各チャネルの各々において縦列に
位置づけられ、「ｍ」は２以上の整数である場合に、光
信号の送信方向からの偏向方向は、２θ×ｍである。電
極間で電気−光学効果を有する材料より成る平板型ウェ
ーブガイドを挟む電極は、平板型ウェーブガイド（コア
層）に直接的に接して形成することも可能である。この
ような実施例では、これら電極間に挿入されるクラッド
層および平板型ウェーブガイド（コア層）は、金属境界
表面の伝搬に起因する光損失を回避することが可能であ
る。
【００３２】図８を参照するに、２×２チャネル光学ス
イッチ・モジュール１００ａが示されている。光学スイ
ッチ・モジュール１００ａは、出力ポート１または出力
ポート２に対して、第１の光信号入力を第１入力ポート
に送信する。第１入力ポート２への第２光信号入力は、
出力ポート１または出力ポート２であるところの、第１
光信号を受信しない残余の出力ポートに伝送される。出
力ポート２が入力ポート１から第１光信号を受信するな
らば、出力ポート１は入力ポート２からｎ第２光信号を
受信する。第１入力ポートへの光信号が出力ポート１に
伝送されるように、何らの交差も生じない場合には、第
２入力ポート２への光信号入力は出力ポート２に伝送さ
れ、制御電圧は、光偏向素子１１３ａ，１１３ｂ，１１
５ａ，１１５ｂの何れにも印加されず、光偏向素子１１
３ａ，１１３ｂ，１１５ａ，１１５ｂにおいて何らの偏
向もなされない。したがって、印加される制御電圧に起
因する光学的交差をすることなしに、チャネル・ウェー
ブガイド１１１ａへの入力信号は光ウェーブガイド１１
７ａに伝達され、チャネル・ウェーブガイド１１１ｂへ
の入力信号は光ウェーブガイド１１７ｂに伝達される。
【００３３】第１入力ポート１への光信号が出力ポート
２に伝送され、第２入力ポート２への光信号が出力ポー
ト１に伝送される場合には、正の制御電圧＋Ｖが光偏向
素子１１３ａ，１１５ｂの制御電極に印加され、負の制
御電圧−Ｖが光偏向素子１１３ｂ，１１５ａの制御電極
に印加される。したがって、入力ポート１への光信号入
力は、光偏向素子１１３ａにおいて光信号の伝送方向に
関して右方向に光偏向素子１１５ｂに向かって偏向さ
れ、そして光偏向素子１１５ｂに到達し、偏向された光
信号は光偏向素子１１５ｂにおける光学ウェーブガイド
１１７ｂの縦軸に平行な方向に再び偏向させられ、照準
レンズ１１６ｂにより光学ウェーブガイド１１７ｂ内に
絞り込まれ、そして、出力ポート２に伝送される。同様
に、入力ポート２への光信号入力は、光偏向素子１１３
ｂにおいて光信号の伝送方向に関して左方向に光偏向素
子１１５ａに向かって偏向され、光偏向素子１１５ａに
到達し、偏向された光信号は光偏向素子１１５ａにおけ
る光学ウェーブガイド１１７ａの縦軸に平行な方向に再
び偏向させられ、照準レンズ１１６ａおよび光学ウェー
ブガイド１１７ａを通じて出力ポート１に伝送される。
【００３４】図９を参照するに、上述したような光学ス
イッチ・モジュール１００を利用する光信号スイッチ装
置１５０が示されている。図１０は、図９に示す光信号
スイッチ装置の概略図を示す。光信号スイッチ装置１５
０は、６４個のＷＤＭ信号を有し、４０Ｇｂ／ｓの６４
波長について光信号を多重化する。多重化された光信号
の送信方向は、光信号スイッチ装置１５０内で切り替え
られ又は変更される。
【００３５】光信号スイッチ装置１５０は、図９の縦方
向に沿って配置される６４個のＡＷＧ光ディバイダ（分
割器）１３１、３段構造の光スイッチ・モジュール１３
０、６４個の光素子１３３、６４個の光増幅器（ＥＤＦ
Ａ：エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器）１３４を有す
る。３段構造の光スイッチ・モジュール１３０の各段階
において、光学スイッチ・モジュール１００のような複
数の光スイッチ・モジュールが存在する。より具体的に
は、３段構造の光スイッチ・モジュール１３０の各段階
には、複数の光スイッチ・モジュール１３２ａ，１３２
ｂ，１３２ｃが包含されている。複数の光スイッチ・モ
ジュール１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃの各々は、各々
が６４×６４チャネルを有する６４個の光スイッチ・モ
ジュールより成る。更に具体的には、６４個の光スイッ
チ・モジュールの各々は、６４個の光入力ポートおよび
６４個の光学出力ポートを包含する。６４この光スイッ
チ・モジュールの各々は、多数の入力ポートおよび多数
の出力ポートに起因して、２チャネル毎に２つを有する
図８のスイッチ・モジュール１００ａとは異なる。第１
段において、６４個のスイッチ・モジュール１３２ａ１
−１３２ａ６４は、光スイッチ・モジュール１３２ａの
基板に関して並べられる。第１段と同様に、各々の第２
段および各々の第３段では、各光スイッチ・モジュール
１３２ｂ、１３２ｃの基板に関し、６４個のスイッチ・
モジュールが適切な所定の方向に並べられる。３段構造
の光スイッチ・モジュール１３０の第２段において、６
４個の光スイッチ・モジュール１３２ｂ１−１３２ｂ６
４はある状態または位置に配置され、第１段の６４個の
光スイッチ・モジュール１３２ａおよび第３段の６４個
の光スイッチ・モジュール１３２ｃに対して９０度回転
して配置される。第３段における６４個の光スイッチ・
モジュール１３２ｃは、光スイッチ・モジュール１００
ａのチャネルの１つに沿って伸びる軸の周囲に設けられ
る。
【００３６】第１段における光ディバイダの各々および
光スイッチ・モジュール１３２ａの各々は、光コネクタ
１３５ａにより結合される。同様に、第１段における光
スイッチ・モジュール１３２ａの各々および第２段にお
ける光スイッチ・モジュール１３２ｂの各々は、光コネ
クタ１３６ａにより結合される。同様に、光スイッチ・
モジュール１３２ｂの各々および光スイッチ・モジュー
ル１３２ｃの各々は光コネクタ１３６ｂにより結合さ
れ、光スイッチ・モジュール１３２ｃの各々および光ス
イッチ・モジュール１３３の各々は光コネクタ１３５ｂ
により結合される。
【００３７】図１１ＡおよびＢは、光コネクタ１３６の
構造を示す。図１１Ａは光コネクタ１３６の平面図を示
し、図１１Ｂは図１１ＡのＢ−Ｂ線に沿った縦断面図を
示す。図１１ＡおよびＢに示されるように、光コネクタ
１３６は、多数の小レンズ１４１を有する基板より成
り、それを通じて光信号が基板１４０の厚さ方向（すな
わち、縦方向）に伝播する。光コネクタ１３６に関し、
レンズ１４１は２次元方向に配列される。しかし、光コ
ネクタ１３５に関しては、レンズ１４１は単一次元方向
にのみ配列される。レンズ１４１の配列ピッチは、光ス
イッチ・モジュール１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃの入
力ポートおよび／または出力ポートの間隔ピッチに等し
く設定される。これら光コネクタ１３５，１３６のレン
ズ１４１は、先行する光学装置からの光学出力を絞り込
み、同じものを以後の中間的光学装置に伝送し；したが
って、これらは伝送損失を低減させるのに有利である。
光学スイッチング装置のこの実施例では、マイクロプロ
セッサ・コントローラが存在し、各光スイッチ・モジュ
ール１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃにおける光偏向素子
の各制御電極への印加電圧をオンおよびオフにする。マ
イクロプロセッサ（図示せず）は、電気信号を伝送する
導電性ワイヤを通じて光偏向素子の各電極に結合され、
これらはマイクロプロセッサにより制御される。
【００３８】図１ＡおよびＢは、集積された（２×２）
スイッチ装置８の概略構造に関する平面図および側面図
を示す。装置１０のスイッチング部分はＬＮブロック１
２を包含する。ＬＮブロック１２は、以下に詳述する手
法により、単結晶ＬＮウェファから得られる。２次元遷
移金属拡散（例えば、Ｔｉ−拡散）ウェーブガイド（Ｗ
Ｇ）１４は、送信光モードの縦の閉じ込め(vertical co
nfinement)のために、ＬＮブロック１２において形成さ
れる。ＬＮブロック１２の厚さは１０ないし５００μｍ
で変化し得る。図１Ａおよび１Ｂにおいて、ＬＮブロッ
ク１２は、ポリマ・ウェーブガイド４０をＬＮ平板ウェ
ーブガイド・コア１４に調整するために、シリコン基板
１０に直面するＴｉ拡散ウェーブガイド１４と共に配置
され、これは２次元Ｔｉ拡散ウェーブガイドである。ウ
ェーブガイド１４は、先に説明した共通ウェーブガイド
として機能する。
【００３９】非常に薄いＬＮ膜の場合に可能な構造の実
施例では、下部層（すなわち、低クラッド・ポリマ層３
２）がエッチングされて基板３０に下降し、凹部９１
（図２Ｅを参照）を形成し、ＬＮブロック１２が凹部９
１に位置付けられ、ウェーブガイド１４（２次元Ｔｉ拡
散ウェーブガイド１４）がウェーブガイド層（以下に
「３８ｃ」および「４０」として識別される）に概ね整
合し、２次元Ｔｉ拡散ウェーブガイド１４の底部表面
が、低クラッド・ポリマ層３２の上部表面に等しく又は
より低く位置するようにする。他の構造的実施例では、
ＬＮブロック１２の厚さが、２次元Ｔｉ拡散ウェーブガ
イド１４の厚さを含まずに、ポリマ底部クラッディング
層３２の厚さおよびコア層４０の厚さに等しい、僅かに
広い、または同様である。
【００４０】したがって、要するに、ＬＮブロック１２
は、基板３０に直面するＴｉ拡散ウェーブガイドと共に
配置され、ポリマ・ウェーブガイド・コア（すなわち、
低クラッド・ポリマ層３２）をＬＮ平板ウェーブガイド
・コア（すなわち、Ｔｉ拡散ウェーブガイド１４）に調
整する。非常に薄いＬＮ膜の場合に、ポリマ・ウェーブ
ガイド・コアの底部層はエッチングされ、シリコン基板
３０に下降し、ＬＮブロック１２はウェーブガイド領域
と共に上昇して配置されるが、この場合において、ＬＮ
の厚さはポリマ底部クラッディングおよびコアの厚さと
同程度であることを想定している。
【００４１】図１ＡおよびＢには図示されていない光信
号を伝送する光学ファイバは、装置８の右側にて、当業
者に周知の、光学ポリマ材料より成るチャネル・ウェー
ブガイドに結合される。各光ファイバは、光ファイバの
入力端が、光ウェーブガイド１０７の出力端の各々のコ
ア１０７ａの出力端に直面するように配置される。シリ
コン基板３０に光ファイバを設けるために使用される一
般的な手法が存在する。例として、光ファイバはシリコ
ン基板３０に形成されるＶ字溝を利用して、または当業
者に知られた他の任意の手法を利用して取り付けられ得
る。シリコン基板以外の基板の場合には、ファイバの位
置付けは、当業者に周知の他の手法により実行され得
る。
【００４２】チャネル・ウェーブガイドは、図１の左側
に示されるように、ウェーブガイド１０１ａ１および１
０１ａ２により終端される。マイクロレンズ１０２ａ１
および１０２ａ２に加えて、ウェーブガイド１０１ａ１
および１０１ａ２は、光学ポリマ・コア層４０に使用さ
れるのと同一の材料から形成される。マイクロレンズ１
０１ａ１および１０２ａ２は、ウェーブガイド１０１ａ
１および１０１ａ２から到来する発散する光ビームを、
装置８を通じて伝播するところの同一平面内の平行ビー
ムに絞り込む。伝播する光モードは、ポリマレンズ１０
２ａ１（または１０２ａ２）およびＬＮ平板ウェーブガ
イド１４の両者内で縦に閉じこめられ、ビームの縦の絞
り込みは不要である。レンズの曲率半径を変更すると、
マイクロレンズ１０１ａ１および１０２ａ２の焦点距離
が変更可能になる。マイクロレンズ１０１ａ１および１
０２ａ２の焦点距離は、チャネル・ウェーブガイドの部
分から到来する光ビームの発散を補償するよう調整する
必要がある。
【００４３】チャネル・ウェーブガイドは、３層の光学
ポリマ材料より成ることが好ましい。より具体的には、
チャネル・ウェーブガイドは、ウェーブガイドおよびマ
イクロレンズの組み合わせおよび出力ウェーブガイドを
含む。低クラッド・ポリマ層３２おおびＬＮブロック１
２は、チャネル・ウェーブガイドの一部である。ウェー
ブガイドおよびマイクロレンズの組み合わせにおけるチ
ャネル・ウェーブガイドの第１層は、低い屈折率を有す
る低クラッド層３８ａである。
【００４４】ウェーブガイドおよびマイクロレンズの組
み合わせの第２層は、低クラッド層３８ａのものより高
い屈折率を有するウェーブガイド・コアである。ウェー
ブガイドおよびマイクロレンズの組み合わせの第２層３
８ｃは、ウェーブガイド１０１ａ１および１０１ａ２、
およびコリメータ・レンズとしてマイクロレンズ１０１
ａ１および１０２ａ２を含む。更に、第２層３８ｃは、
図５に示すような、クラッド層１０１ｂと、高屈折率を
有する凸レンズ部１０２ｃと、低屈折率を有する部分１
０２ｄを有する。
【００４５】ウェーブガイドおよびマイクロレンズの組
み合わせの第３層は、第２層３８ｃのものよりも低い屈
折率を有する上部クラッド層３８ｂであり、これはコア
層と呼ばれ、第１層３８ａと同一または類似するもので
あり得る。図１に示す構造では、第３層３８ｂは第２層
３８ｃ上に設けられる。低部および上部クラッド層３８
ａおよび３８ｂは、同一の屈折率を有する同一のポリマ
材料より形成され得る。しかしながら、屈折率が異なっ
ていても良い。
【００４６】ウェーブガイドおよびマイクロレンズの組
み合わせと同様に、出力ウェーブガイドの第１層は低ク
ラッド・ポリマ層４２ａであり、その第２層はポリマ・ク
ラッド層４０であり、その第３層は上部クラッド・ポリ
マ層４２ｂである。底部および上部クラッド層４２ａお
よび４２ｂは、コア層４０のものより低い同一の屈折率
を有する同一のポリマ材料より成る。出力ウェーブガイ
ドの第２層は、それぞれ凸レンズ部１０６ｃより成る照
準レンズ１０６ａ，１０６ａ、低屈折率部１０６ｄ、光
学ウェーブガイド１０７ａ，１０７ａ、およびクラッド
層１０７ｂ（総て図５に示される）。
【００４７】底部クラッド層３８ａ，３２，４２ａは、
好ましくはポリイミド層であり、シリコン基板に直接的
に配置される。ＬＮ偏向ブロック１２は、ＬＮブロック
１２の底部において、平板ウェーブガイド１４を有する
低クラッド・ポリマ層３２上に設けられる。この場合、
ＬＮ平板ウェーブガイド１４は、マイクロレンズ１０１
ａ１および１０２ａ２のコアに関して、すなわち第２層
３８ｃおよびコア層４０に関して、自己整合される。
【００４８】底部電極３４ａ１，３４ａ２，３６ｂ１，
３６ｂ２用の配線に対応して、偏向子１０３ａ１，１０
３ａ２，１０５ａ１，１０５ａ２のための底部電極３４
ａ１，３４ａ２，３６ｂ１，３６ｂ２は、当該技術分野
で周知の手法によって、第１ポリマ層３２上に形成およ
び配置される。底部電極３４ａ１，３４ａ２，３６ｂ
１，３６ｂ２は、薄い保護層３６で被覆されることが好
ましい。薄い保護層３６は好ましくはＳｉＯ２のスパッ
タ層であり、または適切な手段により堆積される同様な
誘電体材料である。底部電極３４ａ１，３４ａ２，３６
ｂ１，３６ｂ２の各々は、底部コンタクト・パッド８４
ａ１，８４ａ２，８４ｂ１，８４ｂ２に接続される。底
部電極３４ａ１，３４ａ２，３６ｂ１，３６ｂ２の各々
は、プリズム対１０３ｐおよび１０５ｐの第１及び第２
底部電極として機能し、このため、底部電極３４ａ１，
３４ａ２，３６ｂ１，３６ｂ２の形状は、それぞれ図
５，６に示されるような３角形（くさび形）であること
が好ましい。図１ないし３では、４つの底部電極が示さ
れ付番されているが、上部電極数に対応して多数の底部
電極を適合させることが可能である。
【００４９】底部電極３４ａ１，３４ａ２，３６ｂ１，
３６ｂ２は、ＬＮブロック１２の２次元Ｔｉ拡散ウェー
ブガイド１４の下に直接堆積され得る。この代替的構造
の実施例では、底部電極３４ａ１，３４ａ２，３６ｂ
１，３６ｂ２は、例えばはんだバンプを利用して、底部
ポリマ層３２に形成された底部電極３４ａ１，３４ａ
２，３６ｂ１，３６ｂ２用の配線に接続される。
【００５０】上部電極１８ａ１，１８ａ２，１８ｂ１，
１８ｂ２および上部電極１８ａ１，１８ａ２，１８ｂ
１，１８ｂ２に結合されるコンタクト・パッド１６ａ
１，１６ａ２，１６ｂ１，１６ｂ２は、当該技術分野で
周知の手法によりＬＮブロック１２に堆積される。コン
タクト・パッド１６ａ１，１６ａ２，１６ｂ１，１６ｂ
２は、偏向素子１０３ａ１，１０３ａ２，１０５ａ１，
１０５ａ２の偏向子電極１８ａ１，１８ａ２，１８ｂ
１，１８ｂ２に結合される。図１−３において、コンタ
クト・パッド１６ａ１，１６ａ２，１６ｂ１，１６ｂ２
は、各偏向素子１０３ａ１，１０３ａ２，１０５ａ１，
１０５ａ２内の１つの偏向子の上部電極にそれぞれ結合
される。より具体的には、光学スイッチ装置が２つのチ
ャネルのみを有する、すなわち２つの入力／出力ポート
のみを有するので、コンタクト・パッド１６ａ１，１６
ａ２，１６ｂ１，１６ｂ２は、実際のスイッチング装置
における各偏向素子１０３ａ１，１０３ａ２，１０５ａ
１，１０５ａ２内の偏向子の上部電極総てにそれぞれ電
気的に伝導的に結合される。したがって、コンタクト・
パッド数はチャネル数の増加に依存して増加する；すな
わち、入力／出力ポート数の増加に比例して増加する。
この場合において、コンタクト・パッドが互いに電気的
に導通しないように、コンタクト・パッドが別々に形成
される。
【００５１】底部電極と同様に、上部電極１８ａ１，１
８ａ２，１８ｂ１，１８ｂ２の各々は、プリズム対１０
３ｐ，１０５ｐの第１及び第２上部電極として機能す
る。上部電極１８ａ１，１８ａ２，１８ｂ１，１８ｂ２
の形状は、図５，６に示されるような３角形（くさび
形）であることが好ましい。図１において、プリズム対
の３対が各偏向素子に用意されている。したがって、上
部電極数は、偏向素子の各々について６つである。上部
電極数を考慮すると、各偏向素子の底部電極数も６とす
べきである。
【００５２】コンタクト・パッド１６ａ１，１６ａ２，
１６ｂ１，１６ｂ２は、スイッチングを制御するマイク
ロプロセッサに結合され、これは光学スイッチ・モジュ
ールも配置されるハウジング内に搭載される。マイクロ
プロセッサから伸びる制御信号線は、チャネル数の増加
に比例して増加する；すなわち、光学スイッチ・モジュ
ールを有する光学スイッチ装置の入力／出力ポート数に
比例して増加する。
【００５３】底部コンタクト・パッド８４ａ１，８４ａ
２，８４ｂ１，８４ｂ２の全体は、図１−３には図示さ
れていない共通接地ライン（Ｇ）に接続される。図１の
各偏向素子１０３ａ１，１０３ａ２，１０５ａ１，１０
５ａ２で使用される偏向子の総ては、図５−７に示され
るような同一構造の偏向素子を有する。
【００５４】調整フレーム４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４
６ｂは、チャネル・ウェーブガイドおよびマイクロレン
ズのパターニングに使用したのと同一のマスクを利用し
て、低クラッディングおよびコア・ポリマ層３８ａ，３
８ｃ，４２ａ，４０内に形成される。調整フレーム４４
ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂの目的は、基板３０におけ
るＬＮブロック１２の結合、位置付けおよび調整であ
る。３つの光学ポリマ層４２ａ，４０，４２ｂから形成
される出力の２次元平板ウェーブガイドは、ＬＮブロッ
ク１２から放出する光ビームを、更なる信号伝送のため
の出力ファイバに結合する。
【００５５】低部および上部電極３４ａ１，３４ａ２，
３６ｂ１，３６ｂ２，１８ａ１，１８ａ２，１８ｂ１，
１８ｂ２は、図５−７に示されるような形態と同様に、
互いの上部で相互に調整される。電極の形状は、所望の
設計のアクティブ偏向素子を規定する。しかしながら、
留意すべきことは、比較的薄い偏向子（約５−２５μ
ｍ）の場合に、すなわち導電性材料によるブロック上に
堆積される偏向子ブロックまたはアクティブ偏向子膜の
高さが小さい場合に、電極の１つ（すなわち、上部また
は底部）がブランケット(blanket)導電層により形成さ
れ得ることであり、その理由はフリンジング効果(fring
ing effect)が薄膜に関して最小になるからである。
【００５６】図５−７に関連して上述したように、上部
電極１８ａ１，１８ａ２，１８ｂ１，１８ｂ２に制御電
圧を印加するために、コンタクト・パッド１６ａ１，１
６ａ２，１６ｂ１，１６ｂ２はＬＮブロック１２の上部
の外部表面に形成される。底部電極３４ａ１，３４ａ
２，３６ｂ１，３６ｂ２を接地ライン（Ｇ）に接続する
ために、コンタクト・パッド８４ａ１，８４ａ２，８４
ｂ１，８４ｂ２は、ＬＮブロック１２が配置されておら
ず、接地ライン（Ｇ）へ更にワイヤ接続するために開放
されているところのシリコン基板３０の上部表面領域に
形成される。
【００５７】ある入力チャネルからある出力チャネルへ
のモード切替は、図５−７に関連して上述したように、
対向する電極に電圧を印加することによって行われる。
上部電極の何れにも電圧が印加されなければ、光信号は
偏向することなしに２次元Ｔｉ拡散ウェーブガイド１４
内を直進する。印加される電圧は、上部および底部電極
間のＬＮ（または使用される任意の電気−光学材料）の
相対屈折率を変更し、これは、当初の経路からの光ビー
ムの偏向になる。偏向素子１０３ａ１の上部電極および
偏向素子１０５ａ２の上部電極に正の電圧が印加される
と、光信号は、第１チャネルの偏向素子１０３ａ１から
第２チャネルの偏向素子１０５ａ２に偏向させられ、偏
向素子１０５ａ２に到達する光信号は出力ウェーブガイ
ドの第２出力ポートに偏向させられる。
【００５８】こうして、交差の動作が行われる。図１に
示すスイッチング装置は、２つの入力チャネルおよび２
つの出力チャネルのみを有するが、各入力ポートについ
て示される３つのプリズム偏向子が存在し、各出力ポー
トについて３つのプリズム偏向子が存在する。（２×
２）形態に対して、２つのＩ／Ｏポート間で信号を切り
替えるためには、入力側および出力側の各々のポートに
つき１つの偏向子のみが必須である。図１では更なる偏
向子が付加されており、集積されるスイッチング装置は
任意の数のＩ／Ｏポートに容易に拡張され得る。
【００５９】図２−３を参照しながら、光学スイッチ装
置の製造プロセスを説明する。図１に示されるスイッチ
ング装置の製造プロセスは、以下の３つの段階より成
り、それらは：（ａ）チャネル・ウェーブガイド、マイ
クロレンズ、底部電極および電気配線を有する基板の作
成（段階１）；（ｂ）単結晶ＬＮブロックまたは他のバ
ルク若しくは薄膜電気−光学材料によるビーム偏向子の
作成（段階２）；および（ｃ）基板上における偏向子ブ
ロックの取り付け（段階３）である。
【００６０】段階１：チャネル・ウェーブガイド、マイ
クロレンズ、底部電極および電気配線を有する基板の作
成 図２は、偏向装置が搭載される基板についてのプロセス
・フローの概略を示す。図２Ａに示されるように、基板
として使用されるシリコン・ウェファ４００が提供され
る。シリコン・ウェファ４００は、基板表面の境界を定
める二酸化シリコン薄膜を備えていても備えていなくて
もよい。低クラッディング層（ＰＬ１）４１０がシリコ
ン・ウェファ４００に堆積される。低クラッディング層
４１０を形成するために、低クラッディング光学ポリマ
材料がシリコン・ウェファ４００上でスピン・コートされ
ることが好ましい。低クラッディング層４１０の厚さ
は、ウェーブガイドの設計に依存して１ないし３０μｍ
の範疇で変化し得る。一実施例にあっては低クラッディ
ング層４１０の好適な厚さは５ないし１５μｍの範疇に
ある。
【００６１】図２Ｂに示されるように、凹部形成プロセ
スが実行される。凹部４２０は、スピン・コートされた
低クラッディング層４１０の上部表面に形成される。こ
のプロセスにおいて、シリコン・ウェファ４００は先ず
フォトレジスト（ＰＲ 図２には図示せず）で被覆さ
れ、フォトリソグラフィによりパターニングされる。Ｏ
２プラズマ・エッチング・プロセスのようなエッチング・
プロセスが行われ、マスク・フォトレジスト層内の開口
を通じて凹部４２０が形成される。このステップは、ポ
リマ・ウェーブガイド・コア３８ｃ，４０およびＬＮ平
板ウェーブガイド・コア１４の縦型階層のためのもので
ある。このステップは、選択的であり、ウェーブガイド
／偏向子ブロック・インターフェースにおけるモジュー
ル結合に関して、僅かな不整合が重要でないならば省略
することも可能である。
【００６２】図２Ｃでは、図１では図示されない配線と
共に、底部電極３４ａ１，３４ａ２，３６ｂ１，３６ｂ
２およびコンタクト・パッド８４ａ１，８４ａ２，８４
ｂ１，８４ｂが、凹部４２０内の底部表面上に形成され
る。金属層が底部クラッディング表面４１０に堆積さ
れ、底部電極、コンタクト・パッドおよび配線が形成さ
れる。金属層の堆積は、スパッタリング、めっきその他
の適切な手法により行われ得る。底部電極、コンタクト
・パッドおよび配線として、任意の導電性材料が使用さ
れ得る。金属層として使用される材料に関する主な制約
は、下地ポリマ層との両立性(compatibility)および材
料エッチング能力である。更に、底部電極は、後述する
ように、集積の段階２においてＬＮブロック１２の下部
表面に直接堆積させることが可能である。このプロセス
では、低クラッディング層４１０上にフォトレジストが
適用され、フォトリソグラフィによってパターニングさ
れる。金属層に対する金属パターンは、マスクを利用し
てウェットまたはドライ・エッチによって形成される。
金属パターンを形成するために、当業者に周知のリフト
・オフ・プロセスを利用することも可能である。
【００６３】図２Ｃに示されるように、底部電極(BE: b
ottom electrode)保護層１８の堆積が行われる。これは
任意的ステップであり、ＢＥを保護する必要がなければ
必須ではない。保護層１８は、底部電極３４ａ１，３４
ａ２，３６ｂ１，３６ｂ２が腐食することおよび高電圧
動作中に短絡することから保護する。保護層１８はスパ
ッタリング法を利用して形成される。保護層１８はＳｉ
Ｏ２または他の適切な誘電体材料より成る。これは薄い
ＳｉＯ２層であり；好ましくは約０．１ないし約５．０
μｍの範疇にある厚さを有する。
【００６４】ＢＥ保護層１８は、ＬＮブロック１２の形
状に適合してパターニングされる。保護層１８を形成す
るプロセスは、他のプロセスと同様に、底部電極を被覆
するために低クラッディング層上にフォトレジスト層を
堆積することおよびフォトリソグラフィを包含する。例
えば、ＳｉＯ２保護層１８は、ＣＨ４／Ｈ２プラズマ中
でのドライ・エッチングにより、または他の適切なウェ
ット若しくはドライ・エッチング方法によって形成され
得る。ＣＨ４プラズマにおける作用剤(agent)Ｈ ２を減
少させて加えることは、低クラッディング層４１０のシ
リカおよびポリマ間のエッチ選択性を増加させる。
【００６５】図２Ｄに示されるように、次のステップ
は、底部クラッディング層４１０のものよりも高い屈折
率を有するコア・ポリマ層４３０のスピン・コート堆積で
ある。コア・ポリマ層４３０の厚さは、デザイン・ルール
に依存して、約１μｍないし３０μｍの範疇で変化し得
る。コア・ポリマ層の好適な厚さは約３−１０μｍであ
る。
【００６６】図２Ｅに示されるように、コアおよび底部
クラッディング層４１０，４３０は、例えばＯ２プラズ
マ・エッチによる単一マスクを利用するフォトリソグラ
フィによってパターニングされる。マイクロレンズ１０
２ａ１，１０２ａ２、調整フレーム４４ａ，４４ｂ，４
６ａ，４６ｂおよび出力ウェーブガイド・コア４０を含
むチャネル・ウェーブガイド・コア３８ｃは、２つのポリ
マ層４１０，４３０内に形成される。
【００６７】低い屈折率の材料を有する上部クラッディ
ング層３８ｂ，４２ｂは、低クラッディングおよびコア
層と同一の手法で堆積およびパターニングされ、マイク
ロレンズおよび出力平板ウェーブガイドの前面を開口す
るようにする。ポリマ・ウェーブガイドおよびマイクロ
レンズの平面図は、図１Ａの右側に示されるような出力
ウェーブガイドの平面図に類似する。必要であれば、光
学ファイバを配置する溝またはトレンチが、ポリマ・ウ
ェーブガイドおよびマイクロレンズの左側に、およびフ
ァイバ配置に関する出力ウェーブガイドの右側に形成さ
れ得る。
【００６８】段階２：光偏向子用のＬＮブロックの作成 図３は、偏向装置を製造するプロセス・フローを示す。
上述したように、これは偏向子ブロック形成の例であ
り、ＬＮに限定されない。ＯＥ特性を有する他の任意の
バルクまたは薄膜材料が使用され得る。
【００６９】図３ＡおよびＢにおけるこの例のＬＮ偏向
子を作成するために、１００または７５ｍｍのｚカット
ＬＮウェファ５００が用意される。ウェファ５００の厚
さは、ウェファ５００の取扱いおよび研磨の都合に依存
して約１または約０．５ｍｍとすることが可能である。
そのようなＬＮウェファ（ＬＮＯクリスタル）は、クリ
スタル・テクノロジ・インク(Crystal Technologies, In
c.)から入手可能である。
【００７０】基板へのスパッタリングではなくＬＮウェ
ファ５００を利用することは、コスト的に効果がある。
光学スイッチ装置に必要な共通ウェーブガイド１０４お
よび平板型ウェーブガイド１０３ｂの厚さは比較的大き
い。２次元（２Ｄ）ウェーブガイド１４は、チタニウム
内部拡散(indiffusion)によってＬＮウェファ５００の
上面に形成される。Ｔｉ膜厚、アニール時間および温度
のような処理条件は、使用される光の波長に依存すると
ころの必要なウェーブガイド設計事項に従って調整され
得る。好適実施例にあっては、図３Ａに示されるよう
に、７００ÅのＴｉ層５１０が、ＬＮウェファ５００の
Ｚ表面にスパッタリングにより形成される。Ｔｉ内部拡
散は、図３Ｂに示すように、８時間の間１０５０℃の温
度でファーネス・アニールにより行われる。その結果の
Ｔｉ拡散ウェーブガイド５２０は、１．３−１．５μｍ
の光に対して単独のモード伝播のみを支援することがシ
ミュレーションされた。挿入損失は０．５ｄＢ／ｃｍよ
り小さく評価される。
【００７１】図３Ｃに示されるような次のステップで
は、薄いＳｉＯ２膜５３０がＬＮウェファ５００の表面
上に堆積される。ＳｉＯ２膜の厚さは０．１−１μｍで
ある。これは０．１μｍより小さくすることも可能であ
る。薄膜層５３０は、Ｔｉ拡散ウェーブガイド１４のプ
リズム電極３４ａ１，３４ａ２，３６ｂ１，３６ｂ２か
らの絶縁物として、およびＬＮ平板ウェーブガイド１４
用の上部クラッディング層としても機能する。
【００７２】図３Ｃに示されるように、ＬＮウェファ５
００はその後にブロックに細断され、これらは偏向装置
における実際の素子として使用される。細断または切断
ステップにより、シリコン基板３０は、所望のデバイス
形状の多数の断片を提供する。細断または切断手順は、
一般的な条件に依存して、より早い段階で行うことも可
能である。明らかに、分離されたＬＮブロックの外部寸
法は、製造許容度と共に調整ブロック４４ａ，４４ｂ，
４６ａ，４６ｂにより形成される隙間に合致する。
【００７３】図３Ｄに示されるように、提供されたＬＮ
ブロック５４０の前面および背面の側壁は研磨され、入
射および放出光モードの結合に関する光学品質を具備さ
せる。図３Ｅに示される次のステップにおいて、ＬＮブ
ロック５４０は、背面ラッピングおよび研磨により薄く
加工される。ブロック厚さは１０−５００μｍの範疇に
あり得る。ＬＮは非常に壊れやすい材料なので、ブロッ
ク厚さの限界は、取扱いおよび処理の困難性により制限
される。
【００７４】図３Ｆに示されるように、ブロックの薄膜
化の後に、金属層５５０がＬＮブロック５４０の表面に
スパッタリングされ、上部電極、コンタクト・パッドな
らびに上部電極およびコンタクト・パッドに関する配線
を形成する。
【００７５】図３Ｆは、Ｔｉの内部拡散された平板ウェ
ーブガイド５２０および上部電極用の金属層５５０等を
有するＬＮブロック５４０の最終的形状の側面を示す。
ＬＮブロック５４０の背面（図３Ｆにおける上面）にお
けるスパッタリングによって、金属層５５０を形成した
後に、フォトレジスト層がＬＮブロック５４０の上面に
形成される。リソグラフィが行われ、金属層がエッチン
グされ、ＬＮブロック５４０における上部電極を形成す
る。
【００７６】段階３：基板上における偏向子ブロックの
取り付け ＬＮブロック５４０は、ポリマ層４１０，４３０内に形
成された調整フレーム４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂ
内に挿入される。ブロック５４０の配置は、フリップ・
チップ・ボンディング技術により行われ得る。ＬＮブロ
ック５４０は、接着剤を利用して、図２に示されるプロ
セスにより形成された基板に取り付けられ、ポリマおよ
びＬＮウェーブガイドを調整するために階層化され保持
される。接着剤は例えばエポキシ材料である。これは、
ＬＮブロック５４０の下部表面に塗布され、好ましくは
ＳｉＯ２薄膜の表面に塗布される。
【００７７】本発明を利用することにより、スイッチン
グ・マトリクスおよび２次元マイクロ光学要素を単一基
板上に統合化することが可能になる。スイッチング・マ
トリクスは単独のブロック電気−光学材料より成り、こ
れは入力チャネルに関する縦続的な光ビーム偏向素子、
入力／出力偏向子間の信号の伝搬を妨害しない平板ウェ
ーブガイド、および出力ウェーブガイドに再配信される
信号を結合する出力偏向素子を有する。２次元マイクロ
光学要素は、スイッチング・マトリクスの中におよび外
に対して入力および出力ファイバを結合する光学ポリマ
層より成る。本発明の原理は、電気−光学スイッチング
原理に基づくものであり；このため、非常に高速のスイ
ッチングを行う可能性がある（〜４０Ｇｂ／ｓ以上）。
本発明の実施例により作成された２×２スイッチは、約
５０マイクロ秒より少ないスイッチング速度を有するこ
とが観測された。可動的なスイッチング部は存在せず；
このため本発明は極めて高い耐久性および信頼性を有す
る。加熱する電極も存在しないので、熱を制御する問題
も存在しない。本発明は、既存の半導体プロセス技術お
よび装置と良好に両立することが可能であり、単一ブロ
ックにおけるスイッチング・マトリクスは、多数のＩ／
Ｏチャネルに関する偏向子を低コストで製造することを
可能にする。複数のスイッチング装置が単一のウェファ
で製造され、低コストで高い歩留まりを得ることが可能
である。
【００７８】本発明は、本明細書に記載された実施例お
よび変形例に限定されない点に留意を要する。本発明の
精神および範囲から逸脱することなしに、修正および変
形が当業者によりなされ得る。さらに、本発明の範囲か
ら逸脱することなしに、本発明のある実施例に関する任
意の１つ又はそれ以上の特徴を、本発明の他の実施例の
任意の１つ又はそれ以上の特徴と結合させることも可能
である。
【００７９】以下、本発明の教示する手段を列挙する。 （付記１） 光学的基板アセンブリを製造する方法であ
って：基板を用意するステップ；前記基板に第１クラッ
ディング層を設けるステップ；前記第１クラッディング
層に第１凹部を形成するステップ；前記第１凹部内に複
数の第１偏向子電極アセンブリを設けるステップ；前記
第１クラッディング層に、および前記第１電極アセンブ
リ上にコア層を設けるステップ；および前記コア層にお
いてマイクロレンズを形成し、光学的基板アセンブリを
形成するステップ；より成ることを特徴とする方法。 （付記２） 付記１記載の方法において、更に、前記コ
ア層内に調整フレーム・アセンブリを形成するステップ
より成ることを特徴とする方法。 （付記３） 付記２記載の方法において、調整フレーム
・アセンブリを形成するステップが、前記第１クラッデ
ィング層内に前記基板に下降する開口をエッチングする
ステップより成ることを特徴とする方法。 （付記４） 付記３記載の方法において、前記開口が前
記第１凹部に達することを特徴とする方法。 （付記５） 付記２記載の方法において、前記調整フレ
ーム・アセンブリが、複数の離間されたコーナー・アセン
ブリより成ることを特徴とする方法。 （付記６） 付記３記載の方法において、前記調整フレ
ーム・アセンブリが、複数の離間されたコーナー・アセン
ブリより成ることを特徴とする方法。 （付記７） 付記４記載の方法において、前記調整フレ
ーム・アセンブリが、複数の離間されたコーナー・アセン
ブリより成ることを特徴とする方法。 （付記８） 付記１記載の方法において、更に、前記第
１凹部に保護層を堆積するステップより成ることを特徴
とする方法。 （付記９） 付記７記載の方法において、更に、前記第
１凹部に保護層を堆積するステップより成ることを特徴
とする方法。 （付記１０） 光学的スイッチング装置を製造する方法
であって：基板を用意するステップ；前記基板に第１ク
ラッディング層を設けるステップ；前記第１クラッディ
ング層に複数の第１偏向子電極アセンブリを設けるステ
ップ；前記第１クラッディング層に、および前記第１電
極アセンブリ上にコア層を設けるステップ；前記コア層
内にマイクロレンズを形成し、光学的基板アセンブリを
作成するステップ；前記コア層内に調整フレーム・アセ
ンブリを形成するステップ；および前記調整フレーム・
アセンブリを光学的スイッチング装置に結合するステッ
プ；より成ることを特徴とする方法。 （付記１１） 付記１０記載の方法において、更に、前
記調整フレーム・アセンブリを光学的スイッチング装置
に結合するステップに先立って、前記光学的スイッチン
グ装置を形成するステップより成ることを特徴とする方
法。 （付記１２） 付記１１記載の方法において、前記光学
的スイッチング装置を形成するステップが：光学的スイ
ッチング基板を用意するステップ；前記光学的スイッチ
ング基板内に元素を拡散させ、前記光学的スイッチング
基板内にウェーブガイド層を作成するステップ；および
前記光学的スイッチング基板内に複数の第２偏向子電極
アセンブリを設けるステップ；より成ることを特徴とす
る方法。 （付記１３） 付記１２記載の方法において、前記光学
的スイッチング基板がＬｉＮｂＯ３より成ることを特徴
とする方法。 （付記１４） 付記１２記載の方法において、前記元素
が遷移金属より成ることを特徴とする方法。 （付記１５） 付記１４記載の方法において、前記遷移
金属がチタニウムであることを特徴とする方法。 （付記１６） 付記１２記載の方法において、更に、前
記ウェーブガイド層に第２クラッディング層を設けるス
テップより成ることを特徴とする方法。 （付記１７） 付記１２記載の方法において、更に、前
記コア層内に、離間された複数のコーナー・アセンブリ
を有する調整フレーム・アセンブリを形成するステップ
より成ることを特徴とする方法。 （付記１８） 付記１２記載の方法において、前記調整
フレーム・アセンブリを形成するステップが、前記第１
クラッディング層内に前記基板に下降する開口をエッチ
ングするステップより成ることを特徴とする方法。 （付記１９） 付記１８記載の方法において、前記開口
が前記第１凹部に達することを特徴とする方法。 （付記２０） 付記１８記載の方法において、前記調整
フレーム・アセンブリが、離間された複数のコーナー・ア
センブリより成ることを特徴とする方法。 （付記２１） 付記１８記載の方法において、前記調整
フレーム・アセンブリが、離間された複数のコーナー・ア
センブリより成ることを特徴とする方法。 （付記２２） 付記１９記載の方法において、前記調整
フレーム・アセンブリが、離間された複数のコーナー・ア
センブリより成ることを特徴とする方法。 （付記２３） 付記１２記載の方法において、更に、前
記第１凹部内に保護層を設けるステップより成ることを
特徴とする方法。 （付記２４） 付記２２記載の方法において、更に、前
記第１凹部内に保護層を設けるステップより成ることを
特徴とする方法。 （付記２５） 付記１０記載の方法において、更に、光
信号が前記マイクロレンズから前記光学出力に妨害され
ずに直接的に伝送されるように、前記コア層内に複数の
光学出力を形成するステップより成ることを特徴とする
方法。 （付記２６） 光学的スイッチング装置を製造する方法
であって：光学的スイッチング基板を用意するステッ
プ；前記光学的スイッチング基板に元素を拡散し、前記
光学的スイッチング基板内にウェーブガイド層を作成す
るステップ；および前記光学的スイッチング基板に偏向
子電極を設けるステップ；より成ることを特徴とする方
法。 （付記２７） 付記２６記載の方法において、前記光学
的スイッチング基板がＬｉＮｂＯ３より成ることを特徴
とする方法。 （付記２８） 付記２６記載の方法において、前記元素
が遷移金属より成ることを特徴とする方法。 （付記２９） 付記２８記載の方法において、前記遷移
金属がチタニウムであることを特徴とする方法。 （付記３０） 付記２６記載の方法において、前記光学
的スイッチング基板が光学的に遮らないことを特徴とす
る方法。 （付記３１） 付記２６記載の方法において、更に、前
記ウェーブガイド層にクラッディング層を設けるステッ
プより成ることを特徴とする方法。 （付記３２） 光学的スイッチング装置を製造する方法
であって：基板を用意するステップ；前記基板に第１ク
ラッディング層を設けるステップ；前記クラッディング
層にコア層を設けるステップ；前記コア層にマイクロレ
ンズを形成するステップ；前記コア層に調整フレーム・
アセンブリを形成するステップ；および前記調整フレー
ム・アセンブリを光学的スイッチング装置に結合するス
テップ；より成ることを特徴とする方法。 （付記３３） 付記３２記載の方法において、前記調整
フレーム・アセンブリを光学的スイッチング装置に結合
するステップに先立って、前記光学的スイッチング装置
を形成するステップことを特徴とする方法。 （付記３４） 付記３３記載の方法において、前記光学
的スイッチング装置を形成するステップが：光学的スイ
ッチング基板を用意するステップ；前記光学的スイッチ
ング基板内に元素を拡散させ、前記光学的スイッチング
基板にウェーブガイド層を作成するステップ；前記光学
的スイッチング基板に複数の第１偏向子電極アセンブリ
を設けるステップ；前記光学的スイッチング基板内の前
記ウェーブガイド層に第２クラッディング層を設けるス
テップ；および前記ウェーブガイド層に複数の第２偏向
子電極アセンブリを設けるステップ；より成ることを特
徴とする方法。 （付記３５） 基板と、前記基板に設けられた第１クラ
ッディング層と、前記第１クラッディング層によって支
持される複数の偏向子電極アセンブリと、前記コア層内
に形成されたマイクロレンズと、前記コア層内に形成さ
れた調整フレーム・アセンブリより成ることを特徴とす
る光学的基板アセンブリ。 （付記３６） 付記３５記載の光学的基板アセンブリに
おいて、前記調整フレーム・アセンブリが、複数の離間
されたコーナー・アセンブリより成ることを特徴とする
光学的基板アセンブリ。 （付記３７） 付記３５記載の光学的基板アセンブリに
おいて、更に、前記第１クラッディング層により支持さ
れる保護層より成ることを特徴とする光学的基板アセン
ブリ。 （付記３８） 付記３７記載の光学的基板アセンブリに
おいて、前記第１クラッディング層が凹部を有し、前記
偏向子電極アセンブリおよび前記保護層が前記凹部の底
部により支持されることを特徴とする光学的基板アセン
ブリ。 （付記３９） 基板と、前記基板に設けられた第１クラ
ッディング層と、前記第１クラッディング層に設けられ
た複数の第１偏向子電極アセンブリと、前記第１クラッ
ディング層におよび前記第１電極アセンブリ上に設けら
れたコア層と、前記コア層内に形成されたマイクロレン
ズと、前記コア層内に形成された調整フレーム・アセン
ブリと、前記調整フレーム・アセンブリに結合される光
学的スイッチング部より成ることを特徴とする光学的ス
イッチング装置。 （付記４０） 付記３９記載の光学的スイッチング装置
において、前記光学的スイッチング部が、光学的スイッ
チング部内に元素を拡散することにより作成されたウェ
ーブガイド層を有する光学的スイッチング基板と、複数
の第２偏向子電極アセンブリより成ることを特徴とする
光学的スイッチング装置。 （付記４１） 付記４０記載の光学的スイッチング装置
において、前記光学的スイッチング基板が光学的に遮ら
ないことを特徴とする光学的スイッチング装置。 （付記４２） 付記４１記載の光学的スイッチング装置
において、前記光学的スイッチング基板がＬｉＮｂＯ３
より成ることを特徴とする光学的スイッチング装置。 （付記４３） 付記４２記載の光学的スイッチング装置
において、前記元素が遷移金属より成ることを特徴とす
る光学的スイッチング装置。 （付記４４） 付記４３記載の光学的スイッチング装置
において、前記遷移金属がチタニウムであることを特徴
とする光学的スイッチング装置。 （付記４５） 複数の妨害されない光信号を伝送する方
法であって： ａ） 調整フレーム・アセンブリと、複数のマイクロレ
ンズを規定する第１コア層と、前記第１コア層に対して
離間して整合した第２コア層を有し、複数の光学出力を
有する光学的基板アセンブリを形成するステップ； ｂ） 妨害しない光学的機能を有し、光学的ウェーブガ
イド層を有する光学的スイッチング装置を形成するステ
ップ； ｃ） 前記光学的ウェーブガイド層が前記第１コア層お
よび前記第２コア層に整合するように、前記調整フレー
ム・アセンブリを前記光学的スイッチング装置に結合す
るステップ；および ｄ） 前記光学的スイッチング装置を通じて、複数のマ
イクロレンズから複数の光学出力へ妨害されない光信号
を伝送するステップ；より成ることを特徴とする方法。 （付記４６） 付記４５記載の方法において、前記マイ
クロレンズの数が光学出力の数に等しく、前記光信号が
前記光学スイッチング装置内で交差することを特徴する
方法。
【００８０】
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】図１Ａおよび１Ｂは、集積された（２×２）
相互接続光学スイッチの平面図および側面図を示す。
【図１Ｂ】図１Ａおよび１Ｂは、集積された（２×２）
相互接続光学スイッチの平面図および側面図を示す。
【図２】図２Ａないし２Ｅは、偏向装置が搭載される基
板に関するプロセス・フローを示す。
【図３】図３Ａないし３Ｆは、偏向素子を製造するプロ
セス・フローを示す。
【図４】図４は、光学スイッチ・モジュールを示す概略
図を示す。
【図５】図５は、光学スイッチ・モジュールの部分の詳
細な構造を示す。
【図６】図６は、光学スイッチ・モジュールの部分の詳
細な構造を示す。
【図７】図７Ａおよび７Ｂは、プリズム対の光の偏向を
示す概略図を示す。
【図８】図８は、２−２チャネル光学スイッチ・モジュ
ールを示す。
【図９】図９は、光学スイッチ・モジュールを利用する
光信号スイッチング装置を示す。
【図１０】図１０は、図９に示す光信号スイッチング装
置の概略図を示す。
【図１１】図１１Ａおよび１１Ｂは、光コネクタの構造
を示す。
【符号の説明】
８ （２×２）スイッチング装置 １０ 装置のスイッチング部 １２ ＬＮブロック １４ ウェーブガイド １６ａ１，１６ａ２，１６ｂ１，１６ｂ２ コンタクト
・パッド １８ａ１，１８ａ２，１８ｂ１，１８ｂ２ 上部電極 ３０ 基板 ３２ 低クラッド・ポリマ層 ３４ａ１，３４ａ２，３６ｂ１，３６ｂ２ 底部電極 ３８ａ 低クラッディング層 ３８ｂ 上部クラッディング層 ３８ｃ ウェーブガイドの第２層 ４０ ポリマ・ウェーブガイド・コア ４２ａ 低クラッド・ポリマ層 ４２ｂ 上部クラッド・ポリマ層 ４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂ 調整フレーム ８４ａ１，８４ａ２，８４ｂ１，８４ｂ 底部コンタク
ト・パッド ９１ 凹部 ９８ 基板 １００ 光学的スイッチ・モジュール １０１入力側光学ウェーブガイド部 １０１ａ１，１０１ａ２ ウェーブガイド １０２ 入力側コリメータ部 １０２ａ１，１０２ａ２ マイクロレンズ １０３ 偏向部 １０３ａ１，１０３ａ２，１０５ａ１，１０５ａ２ 偏
向素子 １０３ｐ，１０５ｐ プリズム対 １０４ 共通光学ウェーブガイド部 １０５ａ 光偏向素子 １０６ 照準部 １０６ａ 照準レンズ １０７ 外部光学ウェーブガイド部 １０７ａ 光学ウェーブガイド １０７ｂ クラッド層 １１３ａ，１１３ｂ，１１５ａ，１１５ｂ 光偏向素子 １１６ａ，１１６ｂ 照準レンズ １１７ａ，１１７ｂ 光ウェーブガイド １３０ 光スイッチ・モジュール １３１ ＡＷＧ光ディバイダ １３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ 光スイッチ・モジュー
ル １３３ 光学素子 １３４ 光学増幅器 １３５，１３６ 光コネクタ １４０ 基板 １４１ レンズ １５０ 光信号スイッチング装置 ４００ シリコン・ウェファ ４１０ 低クラッディング層 ４２０ 凹部 ４３０ コア・ポリマ層 ５００ ＬＮウェファ ５１０ Ｔｉ層 ５２０ Ｔｉ拡散ウェーブガイド ５３０ ＳｉＯ２薄膜 ５４０ ＬＮブロック ５５０ 金属層
フロントページの続き (72)発明者 マイケル ピーターズ アメリカ合衆国，カリフォルニア州 95051，サンタ・クララ，ジャンニニ・ド ライヴ 485番 (72)発明者 マイケル リー アメリカ合衆国，カリフォルニア州 95120，サン・ノゼ，セイジ・オーク・ウ ェイ 6064番 (72)発明者 ジェイムズ ロウマン アメリカ合衆国，カリフォルニア州 94087，サニーヴェイル，ルービス・ドラ イヴ 854番 (72)発明者 ディヴィッド クズマ アメリカ合衆国，カリフォルニア州 95051，サン・ノゼ，マーティン・ジュ ー・ストリート 1700番 Ｆターム(参考） 2H047 KA03 NA02 PA02 PA05 PA13 PA15 PA24 PA28 QA03 QA05 RA08 TA41 2K002 AA02 AB05 BA06 CA03 CA21 CA25 DA05 EA02 EA14 EA25 EB05 EB09 HA03

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光学的基板アセンブリを製造する方法で
    あって：基板を用意するステップ；前記基板に第１クラ
    ッディング層を設けるステップ；前記第１クラッディン
    グ層に第１凹部を形成するステップ；前記第１凹部内に
    複数の第１偏向子電極アセンブリを設けるステップ；前
    記第１クラッディング層に、および前記第１電極アセン
    ブリ上にコア層を設けるステップ；および前記コア層に
    おいてマイクロレンズを形成し、光学的基板アセンブリ
    を形成するステップ；より成ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、更に、前
    記コア層内に調整フレーム・アセンブリを形成するステ
    ップより成ることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の方法において、調整フレ
    ーム・アセンブリを形成するステップが、前記第１クラ
    ッディング層内に前記基板に下降する開口をエッチング
    するステップより成ることを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の方法において、前記開口
    が前記第１凹部に達することを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 光学的スイッチング装置を製造する方法
    であって：基板を用意するステップ；前記基板に第１ク
    ラッディング層を設けるステップ；前記第１クラッディ
    ング層に複数の第１偏向子電極アセンブリを設けるステ
    ップ；前記第１クラッディング層に、および前記第１電
    極アセンブリ上にコア層を設けるステップ；前記コア層
    内にマイクロレンズを形成し、光学的基板アセンブリを
    作成するステップ；前記コア層内に調整フレーム・アセ
    ンブリを形成するステップ；および前記調整フレーム・
    アセンブリを光学的スイッチング装置に結合するステッ
    プ；より成ることを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 光学的スイッチング装置を製造する方法
    であって：光学的スイッチング基板を用意するステッ
    プ；前記光学的スイッチング基板に元素を拡散し、前記
    光学的スイッチング基板内にウェーブガイド層を作成す
    るステップ；および前記光学的スイッチング基板に偏向
    子電極を設けるステップ；より成ることを特徴とする方
    法。
  7. 【請求項７】 光学的スイッチング装置を製造する方法
    であって：基板を用意するステップ；前記基板に第１ク
    ラッディング層を設けるステップ；前記クラッディング
    層にコア層を設けるステップ；前記コア層にマイクロレ
    ンズを形成するステップ；前記コア層に調整フレーム・
    アセンブリを形成するステップ；および前記調整フレー
    ム・アセンブリを光学的スイッチング装置に結合するス
    テップ；より成ることを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 基板と、前記基板に設けられた第１クラ
    ッディング層と、前記第１クラッディング層によって支
    持される複数の偏向子電極アセンブリと、前記コア層内
    に形成されたマイクロレンズと、前記コア層内に形成さ
    れた調整フレーム・アセンブリより成ることを特徴とす
    る光学的基板アセンブリ。
  9. 【請求項９】 基板と、前記基板に設けられた第１クラ
    ッディング層と、前記第１クラッディング層に設けられ
    た複数の第１偏向子電極アセンブリと、前記第１クラッ
    ディング層におよび前記第１電極アセンブリ上に設けら
    れたコア層と、前記コア層内に形成されたマイクロレン
    ズと、前記コア層内に形成された調整フレーム・アセン
    ブリと、前記調整フレーム・アセンブリに結合される光
    学的スイッチング部より成ることを特徴とする光学的ス
    イッチング装置。
  10. 【請求項１０】 複数の妨害されない光信号を伝送する
    方法であって： ａ） 調整フレーム・アセンブリと、複数のマイクロレ
    ンズを規定する第１コア層と、前記第１コア層に対して
    離間して整合した第２コア層を有し、複数の光学出力を
    有する光学的基板アセンブリを形成するステップ； ｂ） 妨害しない光学的機能を有し、光学的ウェーブガ
    イド層を有する光学的スイッチング装置を形成するステ
    ップ； ｃ） 前記光学的ウェーブガイド層が前記第１コア層お
    よび前記第２コア層に整合するように、前記調整フレー
    ム・アセンブリを前記光学的スイッチング装置に結合す
    るステップ；および ｄ） 前記光学的スイッチング装置を通じて、複数のマ
    イクロレンズから複数の光学出力へ妨害されない光信号
    を伝送するステップ；より成ることを特徴とする方法。
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