JP2003161895A - 全反射光スイッチ - Google Patents

全反射光スイッチ

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JP2003161895A
JP2003161895A JP2002269680A JP2002269680A JP2003161895A JP 2003161895 A JP2003161895 A JP 2003161895A JP 2002269680 A JP2002269680 A JP 2002269680A JP 2002269680 A JP2002269680 A JP 2002269680A JP 2003161895 A JP2003161895 A JP 2003161895A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】迅速に且つ従来の技術の交差点スイッチよりも
わずかな電力によってスイッチ動作することができる、
光交差点スイッチを提供する。 【解決手段】光スイッチは、基板（４２７）及び平面状
の導波回路（４２５）を含み、トレンチ（４０２）を形
成する。トレンチの一部に交差して、第１の導波路（４
２１）、第２の導波路（４２３）及び第３の導波路（４
２２）が形成される。インデックス整合材料が交差位置
に存在するときに、第１の導波路を横断する光は、第２
の導波路に侵入するが、他の場合には、反射されて第３
の導波路（４２２）に導かれる。作業流体（４０６）を
収容するトレンチ領域の導波路との交差位置近傍には、
インデックス整合液（４０４）が配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光スイッチに関
し、且つさらに特定すれば、改善された交差点スイッチ
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】 米国特許第５，２０４，９２１号明細
書
【特許文献２】 米国特許第５，６９９，４６２号明細
書
【０００３】光ファイバは、電子経路よりも著しく高い
データ速度を提供する。しかしながら光信号経路に固有
の広い帯域幅の効果的な利用は、光学的な交差接続スイ
ッチを必要とする。典型的な通信環境において、信号
は、光ファイバの間において電気的な交差接続スイッチ
を利用してスイッチされる。光信号は、第１に電気信号
に変換される。電気信号がスイッチされた後に、信号は
再び光信号に逆変換され、これらの信号が、光ファイバ
を介して伝送される。高いスループットを達成するため
に、電気交差接続スイッチは、高度に並列且つ高度にコ
ストをかけてスイッチ装置を利用する。しかしながら、
このような並列アーキテクチャによってさえ、交差接続
スイッチはいぜんとして障害である。
【０００４】多数の光交差接続スイッチが提案されてい
るが、これらのうちいずれも、高価でなく信頼性を有す
る光交差接続スイッチに対する要求を満たしていない。
光交差接続スイッチの１つのクラスは、スイッチを行な
うために波長分割多重化（ＷＤＭ）に依存している。し
かしながらこのタイプのシステムは、スイッチされる光
信号が異なった波長を有することを必要とする。光信号
がすべて同じ波長にあるシステムにおいて、このタイプ
のシステムは、信号を所望の波長に変換し、スイッチ
し、且つそれから当初の波長に再変換することを必要と
する。この変換プロセスは、システムを複雑化し、且つ
コストを上昇する。
【０００５】第２のタイプの光交差接続スイッチは、内
部全反射（ＴＩＲ）スイッチ素子を利用する。ＴＩＲ素
子は、スイッチ可能な境界を有する導波路からなる。光
は、所定の角度で境界に当たる。第１の状態において、
境界は、実質的に異なった屈折率を有する２つの領域を
分離している。この状態において光は、境界から反射さ
れ、したがって方向を変化する。第２の状態において、
境界によって分離された２つの領域は、同じ屈折率を有
し、且つ光は、境界を通って直線内に継続する。方向変
化の程度は、２つの領域の屈折率の差に依存する。方向
の大きな変化を得るために、境界の後の領域は、導波路
のものに等しい屈折率と導波路のものから著しく異なっ
た屈折率との間においてスイッチ可能でなければならな
い。
【０００６】屈折率の大きな変化を提供する従来の技術
のＴＩＲ素子の１つのクラスは、境界の後の材料を機械
的に変化することによって動作する。例えばカナイらに
よる米国特許第５，２０４，９２１号明細書は、導波路
における交差点のアレイに基づく光交差接続を記載して
いる。それぞれの交差点における溝は、溝がインデック
ス整合オイルによって満たされているかどうかに依存し
て、スイッチ“オン”又は“オフ”することができる。
インデックス整合オイルは、導波路のものに近い屈折率
を有する。導波路を通して伝送される光信号は、溝が整
合オイルによって満たされているときに、交差点を透過
するが、溝が空のとき、信号は、全反射によって交差点
においてその方向を変更する。交差点スイッチ装置を変
化するために、溝は満たされ、又は空にされなければな
らない。この特許において教えられたシステムにおい
て、“ロボット”が溝を満たし且つ空にする。このタイ
プのスイッチは、興味ある多くの用途にとってあまりに
も遅すぎる。
【０００７】このタイプのＴＩＲ素子の一層早い変形
は、これにより引用によってここに組込まれる米国特許
第５，６９９，４６２号明細書に示されている。この特
許に開示されたＴＩＲ素子は、第１の光導波路と第２の
光導波路との交差点におけるギャップから液体を排斥す
るために、熱活性化を利用する。このタイプのＴＩＲ素
子において、トレンチが導波路を通って切られている。
トレンチは、インデックス整合液によって満たされてい
る。局所的なヒータによってインデックス整合液を加熱
することによって、交差点に泡が発生される。泡は、反
射から透過状態へ交差点をスイッチするために、交差点
から除去しなければならず、且つこのようにして出力光
信号の方向を変化する。
【０００８】泡が、空気のように凝縮不可能なガスを含
む場合、ヒータを遮断したときに、つぶすことはあまり
に長くかかりすぎる。このことは、高速サイクル時間を
必要とする用途にとって許容できない。このようなガス
の泡は、これを一方の側に動かすために泡に力を加える
ことによって、交差点から除去することができる。しか
しながら泡全体の移動は、低速であり、且つ多くの電力
を必要とする。加えて交差点から除去される泡に置き換
えるために新しい泡を作り出すことは、追加的な電力を
消費する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】それ故に必要なこと
は、迅速に且つ従来の技術の交差点スイッチよりもわず
かな電力によってスイッチ動作することができる、光交
差点スイッチである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板、平面状
の導波回路、インデックス整合液、作業流体及び排斥装
置からなる光スイッチを提供する。平面状の導波回路は
基板によって支持されている。平面状の導波回路及び基
板は、一緒になって第１のトレンチ領域及び第１のトレ
ンチ領域に隣接する第２のトレンチ領域を含むトレンチ
を定義している。第２のトレンチ領域は、第１のトレン
チ領域より大きな幅を有する。平面状の導波回路は、第
１の導波路及び第２の導波路を含む。導波路は、第１の
トレンチ領域において交差し、且つインデックス整合材
料が第１のトレンチ領域に存在するときに、第１の導波
路を横断する光が第２の導波路に侵入し、且つさもなけ
れば、前記第１のトレンチ領域によって反射されるよう
に、配置されている。インデックス整合液は、第１のト
レンチ領域の少なくとも一部に配置されている。作業流
体は、第２のトレンチ領域に配置されている。排斥装置
は、第２のトレンチ領域に結合されており、且つ導波路
の間にインデックス整合液を挿入するように、第１のト
レンチ領域内に作業流体の一部を排斥するためのもので
ある。
【００１１】インデックス整合液は、追加的に第２のト
レンチ領域に配置してもよく、且つ追加的に作業流体と
して使うことができる。
【００１２】平面状の導波路は、追加的にトレンチにお
いて終る端部を有する第３の導波路を含むことができ、
且つ第１のトレンチ領域にインデックス整合媒体が存在
しないとき、第１の導波路を横断する光が第３の導波路
に侵入するように、第３の導波路が配置されている。
【００１３】トレンチは、追加的に第１のトレンチ領域
に隣接し且つ第２のトレンチ領域から離れた第３のトレ
ンチ領域を含む。第３のトレンチ領域は、第１のトレン
チ領域より大きな幅を有する。作業流体は、追加的に第
３のトレンチ領域内に配置されている。作業流体及びイ
ンデックス整合液は、トレンチ領域内に追加的に低屈折
率の材料の泡が存在するように、第１のトレンチ領域を
部分的に満たしている。排斥装置は、追加的に第３のト
レンチ領域に結合されている。排斥装置は、導波路の間
にインデックス整合液を挿入するように第２のトレンチ
領域から作業流体の一部を排斥するためのものであり、
且つ追加的に導波路の間に泡を挿入するように第３のト
レンチ領域から作業流体の一部を排斥するためのもので
ある。
【００１４】インデックス整合液は、追加的に第２のト
レンチ領域及び第３のトレンチ領域に配置してもよく、
且つ追加的に作業流体として使ってもよい。
【００１５】インデックス整合液が導波路の間に挿入さ
れているとき、及び泡が導波路の間に挿入されていると
き、光スイッチは、追加的に第１のトレンチ領域の長さ
に沿って、泡の表面の位置に相当する位置に配置された
収縮部を含む。
【００１６】光スイッチは、追加的に第２のトレンチ領
域と第３のトレンチ領域とを相互接続する平衡通路を含
み、この平衡通路は、第１のトレンチ領域よりも実質的
に大きな液圧抵抗を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は、その２つのスイッチ状
態のそれぞれにおける従来の技術の交差点スイッチ素子
１０の平面図である図１及び図２を参照することによっ
て、さらに容易に理解することができる。スイッチ素子
１０は、基板の頂部における平面状の光波回路に製造さ
れた３つの導波路１１−１３から構成されている。基板
は、望ましくはシリカであるが、シリコンのようなその
他の材料を利用してもよい。導波路は、２つのクラッド
層及び１つのコア層によって定義される。図面を簡単に
するために、個々の層は省略されている。シリカにおけ
るこのような導波路の製造は、当該技術分野において周
知であり、且つしたがってここにおいて詳細に議論しな
い。例えば日立電線及びフォトニックインテグレーショ
ンリサーチ社（オハイオ州、コロンバス）は、シリカ及
びシリコン基板上におけるＳｉＯ２における導波路の使
用を示している。コアは、基本的にＧｅ又はＴｉＯ２の
ような別の材料によってドーピングされたＳｉＯ２であ
る。クラッド材料は、Ｂ２Ｏ３及び／又はＰ２Ｏ５のよ
うな別の材料によってドーピングされたＳｉＯ２であ
る。コア材料は、クラッド層の屈折率とは異なった屈折
率を有するので、光信号は、導波路１１−１３に沿って
案内される。
【００１８】トレンチ１４は、導波路を通って且つ望ま
しくはシリコン基板内にエッチングされる。トレンチ１
４は、図１に示すように、トレンチ１４を満たす材料の
屈折率が実質的に導波路の屈折率と相違する場合、導波
路１１を下って進行する光信号が導波路１３に反射され
るように配置されている。スイッチ素子のこの状態は、
“反射”状態と称する。しかしながらトレンチと導波路
との交差点が、導波路のコアのものと整合する屈折率を
有するインデックス整合材料によって満たされている場
合、光信号は、図２に示すように、トレンチ１４を通過
し、且つ導波路１２を介して出る。スイッチ素子のこの
状態は、“透過”状態と称する。
【００１９】導波路１１及び１３がトレンチ１４に交差
する角度は、導波路の材料とトレンチにおける反射状態
を作り出すために利用される材料との間の屈折率の相違
に依存している。導波路の入射角とトレンチの位置は、
導波路１１からトレンチ壁に入射する光が導波路１３に
全反射するように選択されている。この角度は、典型的
にトレンチ壁の垂直方向に対して５３と７５度の間にあ
る。
【００２０】トレンチ１４がインデックス整合材料によ
って満たされている場合、第４の導波路１９を下って進
行する光が、導波路１３に通過する。導波路１９は、交
差点スイッチ素子の２次元アレイを利用する交差接続ス
イッチを構成するために利用される。このタイプのアレ
イは、典型的に交差点スイッチ素子の複数の列及び行と
して構成されている。列及び行は、列及び行導波路を介
して接続されている。交差接続スイッチは、列導波路に
おける信号入力を行導波路に接続する。特定のスイッチ
パターンは、スイッチ素子の状態に依存する。
【００２１】これらの簡単な交差接続スイッチにおい
て、あらゆる所定の時間に、光を列導波路から行導波路
にスイッチするそれぞれの行において多くとも１つのス
イッチ素子が存在する。行導波路にスイッチされる光
は、透過状態にあるスイッチ素子を通って行の端部に透
過する。導波路１９は、アレイの要素１０の上のスイッ
チ素子によってスイッチされる光をその下の行における
次のスイッチ素子に透過することができ、光は、場合に
よっては行における最後のスイッチ素子から出ることが
できる。
【００２２】前記ように、インデックス整合材料は、交
差点に泡１５を配置することによって交差点から排斥す
ることができる。例えば泡は、加熱要素１６によって交
差点に形成することができる。この機能に適した小さな
加熱要素は、インクジェットプリント技術において周知
であり、よってここにおいて詳細に説明しない。加熱要
素は、トレンチを横断する光を遮断しないことを保証す
るために、望ましくは導波路の下に配置される。泡は、
インデックス整合液の蒸発によって、又は液体内に溶け
たガスの釈放によって発生することができる。
【００２３】泡は、これをつぶすことができることによ
って又は図２に示すようにこれを片側に動かすことによ
って取り除くことができる。片側への泡の移動は、少な
くとも泡の長さに等しい距離だけ泡を積極的に排斥する
ことを必要とする。このような積極的な排斥は、技術的
な問題を提出する。
【００２４】図３及び図４は、それぞれ前に開示された
交差点トレンチ１００の平面図及び側面図である。トレ
ンチ１００は、図１及び図２に示されたトレンチ１４の
代わりである。図５は、トレンチ１００を組込んだスイ
ッチ素子１０１の平面図である。図５は、泡１１７が存
在するときに、トレンチ壁からの光信号の反射を示して
いる。図面を簡単にするために、図５における１２１−
１２３において示した導波路は、図３及び図４からは省
略されている。トレンチ１００は、望ましくは基板１８
０においてエッチングされており、且つ平行な壁を有す
るギャップ部分１１３を含み、これらの壁は、図５に示
すように光信号を反射するか、又は部分１１３がインデ
ックス整合材料によって満たされているときにトレンチ
を通して光信号が通過することを可能にする。部分１１
３の両側におけるトレンチの部分は、１１２及び１１４
に示すように広がっている。加熱要素１１６は、トレン
チ１００の底部に配置されている。広がった領域の両側
におけるトレンチの壁１１１及び１１５は、互いに平行
であるが；その他の幾何学的構造を利用することができ
る。
【００２５】図６及び図７によれば、これらの図は、領
域１１３における泡が排斥される様式を示している。領
域１１３内にそれから外れることなく形成された泡は、
図５に示すように、領域１１３内に留まる。しかしなが
ら、泡がわずかに片側に排斥されるので、泡の一部が、
図６における１２８において示すように、いずれか一方
の広がった領域に入ると、泡の表面張力は、図７におい
て１２９において示すように、完全に広がった領域の内
側に、又は広がった領域を越えた領域に配置される。泡
が広がった領域に排斥されると、トレンチは光に対して
透明であり、且つ交差点はスイッチされている。この
時、泡は、それ以上の支援なしにつぶれ、又はさもなけ
れば除去することができる。交差点を反射状態に戻しス
イッチしなければならない場合、加熱要素１１６の再活
性化によって、領域１１３に新しい泡を導入することが
できる。
【００２６】今度は図８によれば、この図は、前に開示
された別の交差点トレンチ１３０の平面図を示してい
る。次の説明を簡単にするために、図３及び図４に示さ
れたトレンチ１００の特徴と同じ機能に使われるトレン
チ１３０の特徴は、同じ参照符号によって示されてい
る。トレンチ１３０は、１３１において示された第２の
加熱要素が部分的に広がった領域１１２にある位置にお
いてトレンチの底部に配置されているという点におい
て、トレンチ１００とは相違している。加熱要素１３１
は、１３７において示された泡のように、領域１１３に
おける加熱要素１１６によって発生された泡を不安定に
するために利用される。加熱要素１３１が活性化される
と、泡１３７は、加熱要素１３１を越える範囲に拡大さ
れる。この時、新しい泡は、トレンチの広がった領域内
に延びている。前記ように、このような泡は、自動的に
図６及び図７を参照して前に説明した機構によって、広
がった領域に且つ領域１１３から外へ引き出される。図
８に示したヒータは、その代わりに領域１１３の他方の
端部に配置してもよいことに注意する。
【００２７】領域１１３における泡は、領域１１３にわ
たる圧力差を発生することによって、領域１１３から離
すために十分に排斥することができる。図９及び図１０
を参照すれば、これらの図は、それぞれ前に説明した別
の交差点トレンチの側面図及び平面図を示している。次
の説明を簡単にするために、図３及び図４に示されたト
レンチ１００の特徴と同じ機能に使われるトレンチ１５
０の特徴は、同じ参照符号によって示されている。トレ
ンチ１５０は、１４１及び１４２において示された２つ
のダイヤフラムを含み、これらのダイヤフラムは、トレ
ンチ１５０内における圧力を変化するために変形するこ
とができる。図９及び図１０に示したトレンチ内におい
て、ダイヤフラムは、“プッシュプル”様式で動作し、
これらのダイヤフラムは、一方の側の領域１１３におけ
る圧力を増大するが、一方これらのダイヤフラムは、他
方の側の領域における圧力を減少するようになってい
る。この圧力差は、泡１４７の位置を領域１１４へいく
らかシフトするために十分である。いくらか領域１１４
に入ると、泡は、自動的に領域１１３から引出される。
【００２８】泡の所望の変位は、領域１１３から泡を完
全に動かすために変位を必要とするシステムにおけるも
のよりずっと小さい。インクジェットプリンタにおいて
利用されるタイプのダイヤフラム構成は、この目的のた
めに利用することができる。図９及び図１０に示された
トレンチは、トレンチの頂部上に配置されたダイヤフラ
ムを含むが、少なくとも一方の側の領域１１３における
圧力又は容積を変化するあらゆる装置を利用することが
できる。例えばピエゾ電気変換器又はマイクロ機械装置
が利用できる。例えば加熱要素１５３は、領域１１５に
配置することができる。加熱要素１５３は、ヒータが配
置された領域１１３の側における圧力を変化する泡を発
生するために十分な電力を消費する。泡を領域１１４へ
いくらかシフトした後に、圧力を誘起する泡は、つぶれ
ることができる。
【００２９】領域１１３の長さは、望ましくはスイッチ
素子が透明なときに、領域１１３を通過する全光信号を
収容するために十分大きいように選択される。平面状光
波回路における光伝搬の特性のため、この領域は、領域
１１３のそれぞれの側において終る導波コアよりわずか
だけ大きければよい。
【００３０】追加的に図１によれば、領域１１３のそれ
ぞれの側におけるトレンチ壁は、互いに平行なので、導
波路１１及び１２はコリニアであり、且つ導波路１９及
び１３はコリニアである。基本的に光スイッチが反射状
態にあるときに、光信号を反射する壁だけが平面状であ
ればよい。しかしながらその屈折率が導波路のものに正
確に整合しない液体を利用しなければならない場合、光
信号は、光スイッチがその透過状態にあるときに、侵入
するときに屈折し、且つ出るときに再び屈折する。この
屈折は、正味の側方並進に通じる。出口導波路は、この
並進を吸収するように動かすことができる。トレンチ壁
が、入口及び出口点において平行であれば、当初の導波
路ピッチ及び角度は、これらの並進にもかかわらず維持
することができる。しかしながら入口及び出口壁が平行
ではない場合、出口導波路の角度は、入口導波路角度と
は相違し、且つピッチは歪められる。これらの変化は、
多くのスイッチ素子を有する交差点スイッチを構成する
ときに、必要な光相互接続を複雑にすることがある。
【００３１】前記トレンチは、３つの導波路を含むよう
に示されているが；２つだけの導波路を有する実施例も
構成することができる。なお追加的に図１を参照すれ
ば、導波路１２又は導波路１３のいずれかは、光吸収媒
体に置き換えることができる。このような実施例におい
て、光スイッチは、光信号を入力導波路から残りの出力
導波路に伝送する第１の状態、及び光信号を吸収する第
２の状態を有する。出力導波路１３を除去した実施例
は、Ｎ：１光マルチプレクサの構成にとくに有用であ
る。
【００３２】前記トレンチは、トレンチの領域１１３の
両側に広がった領域を含む。しかしながら広がった領域
は、泡を排斥すべきギャップの側における領域がギャッ
プより大きいとすれば、除去することができる。図１１
によれば、この図は、このような代案配置を有するトレ
ンチ３００の平面図を示している。トレンチ３００は、
泡３１７がトレンチ内に存在するとき、導波路３２１を
３２２に接続し、且つトレンチがインデックス整合液に
よって満たされているとき、導波路３２１と３２３とを
接続する。
【００３３】前記光スイッチ構造は、処理可能な泡によ
って動作する。光スイッチがその反射状態にスイッチす
る度ごとに、新しい泡が、インデックス整合液内に作り
出される。光スイッチがその透過状態にスイッチすると
き、泡はトレンチ領域１１３から除去され、且つ捨てら
れる。新しい泡の製造はエネルギーを消費する。エネル
ギー消費は、光スイッチをその反射状態にスイッチする
度ごとに、新しい泡を作り出さないことによって減少す
ることができる。前記構造に基づくが光スイッチをその
反射状態にスイッチする度ごとに新しい泡を作り出さな
い光スイッチを、今度は説明する。
【００３４】図１２及び図１３は、それぞれ本発明によ
る光スイッチ４００の第１の実施例の平面図及び側面図
を示している。光スイッチ４００は、基板４２７によっ
て支持された平面状光波回路４２５に形成された導波路
４２１、４２２及び４２３を含む。トレンチ４０２は、
平面状光波回路を通って延びており、且つ基板内にいく
らか延びている。
【００３５】トレンチ４０２は、トレンチ領域４１１及
びトレンチ領域４１１に隣接するトレンチ領域４１３を
含む。トレンチ領域４１１は、トレンチ領域４１３のも
のより大きな幅を有する。トレンチ領域４１３の端部４
０３は、圧力源（図示せず）に接続されている。例えば
端部４０３は、大気圧の源に接続することができる。そ
の代わりに大気圧とは相違した圧力を利用してもよく：
さらに高い圧力により光スイッチ４００は、その透過状
態からその反射状態へ一層迅速にスイッチするが、その
ような場合には後に説明すべき排斥装置４１０がさらに
強力であることを必要とする。
【００３６】導波路４２１、４２２及び４２３は、トレ
ンチ領域４１３において交差しており、インデックス整
合材料がトレンチ領域４１３内に存在するときに、導波
路４２１を横断する光が導波路４２３に侵入するよう
に、且つさもなければトレンチ領域４１３によって導波
路４２２に反射するように配置されている。
【００３７】インデックス整合液４０４は、トレンチ領
域４１３の一部に配置されている。作業流体４０６は、
トレンチ領域４１１に配置されている。作業流体及びイ
ンデックス整合液は、互いに混合不可能である。水銀又
はガリウムのような液体金属は、作業流体として利用す
ることができる。その他の非金属流体をその代わりに利
用してもよい。
【００３８】このことは必須のことではないが、作業流
体４０６は、追加的にトレンチ領域４１１からトレンチ
領域４１１に隣接するトレンチ領域４１３内にいくらか
延びるように示されている。トレンチ領域４１３内にお
けるインデックス整合液４０４の量は、図１４に示した
光スイッチ４００の透過状態において、インデックス整
合液が導波路４２１と４２３の端部の間に挿入されるよ
うになっている。追加的にトレンチ領域４１３内におけ
る作業流体４０６とインデックス整合液４０４の量は、
図１２に示す光スイッチ４００の反射状態において、イ
ンデックス整合液が導波路４２１の端部に接触しないの
で、トレンチ領域４１３が導波路４２１を横断する光を
導波路４２２に反射するようになっている。
【００３９】排斥装置４１０は、トレンチ領域４１１に
配置されている。排斥装置は、作業流体４０６の一部を
トレンチ領域４１３内に排斥するように動作する。排斥
される作業流体の量は、導波路４２１と４２３の間にイ
ンデックス整合液４０４を挿入するために十分である。
【００４０】図１４及び図１５は、その透過状態におい
て光スイッチ４００を示している。これにおいて排斥装
置４１０の容積が増大し、且つ排斥装置の増加した容積
は、トレンチ領域４１３に作業流体４０６の一部を排斥
している。トレンチ領域４１３に排斥された作業流体
は、導波路４２１と４２３の間にインデックス整合液４
０４を挿入するために、インデックス整合液を、トレン
チ領域４１３に沿って矢印４１６によって示される方向
に動かす。その結果、導波路４２１を横断する光は、ト
レンチ領域４１３を通って導波路４２３に通過する。
【００４１】図１３に示すその当初の容積に排斥装置４
１０を戻すことは、トレンチ領域４１３の端部４０３に
現われる圧力がトレンチ領域４１３における作業流体４
０６の一部をトレンチ領域４１１に戻すことを可能にす
る。このことは、インデックス整合液４０４を、トレン
チ領域４１３に沿って矢印４１６によって示されるもの
と反対の方向に動かし、且つしたがってインデックス整
合液を導波路４２１の端部との接触から取り除く。その
結果、トレンチ領域４１３は、もう一度導波路４２１を
横断する光を導波路４２２に反射する。
【００４２】前記ように排斥装置４１０は、電気制御信
号に応答してその容積を変化するピエゾ電気変換器であ
ることができる。その代わりに電気制御信号に応答して
トレンチ領域４１１の実効的な容積を減少するマイクロ
機械装置は、排斥装置として利用することができる。さ
らに前記ダイヤフラムは、トレンチ領域４１１の実効的
な容積を減少するために排斥装置４１０として利用する
ことができる。
【００４３】別の例として排斥装置４１０は、トレンチ
領域４１１に配置されたヒータであることができる。揮
発性の液は、作業流体４０６として利用することができ
る。電気制御信号に応答してヒータによって発生される
熱は、トレンチ領域４１１に蒸気の泡を形成するように
作業流体の一部を蒸発する。この泡は、作業流体４０６
の一部をトレンチ領域４１１からトレンチ領域４１３へ
追出し、前記ようにインデックス整合液４０４を動か
す。加熱の中断は、泡をつぶすことを可能にし、それに
より追出された作業流体はトレンチ領域４１１に戻るこ
とができる。
【００４４】その代わりに液体金属は、前記ように作業
流体４０６として利用することができる。液体金属は、
大きな熱膨張係数を有する。ヒータを利用して作業流体
を加熱することにより、作業流体は膨張し、この作業流
体は、前記ように作業流体の一部をトレンチ領域４１３
に追出す。加熱を中断することによって、作業流体は冷
却され、且つその結果として生じる収縮によって、追出
された作業流体はトレンチ領域４１１に戻る。
【００４５】本発明は、インデックス整合液とは相違し
た作業流体がトレンチ領域４１１内に配置された例を引
用して説明した。しかしながらこのことは、本発明にと
って重要ではない。インデックス整合液は、図１６及び
図１７に示すように、追加的にトレンチ領域４１１内に
配置してもよく、且つ作業流体として利用することがで
きる。
【００４６】本発明は、トレンチ領域４１３の壁が平行
である例を引用して説明した。しかしながらこのこと
は、本発明にとって重要ではない。トレンチ領域４１３
の壁は、トレンチ領域の長さに沿って発散していてもよ
い。発散する壁は、インデックス整合液の表面張力とと
もに、光スイッチ４００をその反射状態にスイッチする
ときに、インデックス整合液を矢印４１６と反対の方向
へ動かす助けをするように動作する。
【００４７】本発明は、トレンチ領域４１１がトレンチ
領域４１３に隣接したテーパを有する端部壁を有する例
を引用して説明した。しかしながらこのことは、本発明
にとって重要ではない。トレンチ領域４１３に隣接する
トレンチ領域４１１の端部壁は、トレンチ領域４１３か
ら離れた端部壁に対して平行でもよい。
【００４８】図１８乃至図２３は、本発明による光スイ
ッチ５００の第２の実施例を示している。この実施例に
おいて、トレンチは、導波路により横断された細長い狭
いトレンチ領域によって相互接続された２つの幅広いト
レンチ領域からなる。狭いトレンチ領域は、インデック
ス整合液及び作業流体により部分的に満たされており、
蒸気又はガスのような低い屈折率の材料の泡によって追
加的に占有されるこのトレンチ領域を残すようになって
いる。泡は、インデックス整合液と作業流体の一部との
間に配置されている。両方の広いトレンチ領域に配置さ
れた排斥装置は、狭いトレンチ領域においてインデック
ス整合液及び泡を前後に動かすためにプッシュプル動作
する。光スイッチ４００の要素に対応する光スイッチ５
００の要素は、同じ参照符号を利用して示されており、
且つここでは再び説明しない。
【００４９】光スイッチ５００は、平面状の光波回路４
２５を通り且つ基板内にいくらか延びたトレンチ５０２
を含む。
【００５０】トレンチ５０２は、細長いトレンチ領域５
１３によって相互接続されたトレンチ領域５１１及び５
１５を含む。トレンチ領域５１１及び６１５は、トレン
チ領域５１３より幅広い。導波路４２１、４２２及び４
２３は、トレンチ領域５１３において交差しており、且
つインデックス整合材料がトレンチ領域５１３内に存在
するとき、導波路４２１を横断する光が導波路４２３に
侵入するように配置されており、且つさもなければトレ
ンチ領域５１３によって導波路４２２に反射されるよう
に配置されている。
【００５１】インデックス整合液５０４は、トレンチ領
域５１３の一部に配置されている。作業流体５０６は、
トレンチ領域５１１に配置されており、且つ作業流体５
０８は、トレンチ領域５１５に配置されている。作業流
体が両方のトレンチ領域５１１及び５１５からトレンチ
領域５１３内に延びていることは本質的なことではない
とはいえ、作業流体は、追加的にトレンチ領域５１１及
び５１５からトレンチ領域５１３内にいくらか延びてい
るように示されている。
【００５２】トレンチ領域５１３内におけるインデック
ス整合液の量は、図２０及び図２１に示した光スイッチ
５００の透過状態において、インデックス整合液が導波
路４２１及び４２３の端部に接触するようになってい
る。追加的に作業流体５０６、作業流体５０８及びイン
デックス整合液５０４は、蒸気又はガスのような低い屈
折率の材料からなる泡５１４が追加的にトレンチ領域５
１３内に存在するように、一緒になってトレンチ領域５
１３の一部だけを満たしている。泡の寸法は、図１８及
び図１９に示す光スイッチ５００の反射状態において、
トレンチ領域５１３が導波路４２１を横断する光を導波
路４２２に反射するように、泡が導波路４２１の端部に
接触するようになっている。
【００５３】排斥装置５１０は、トレンチ領域５１１に
配置されており、且つ排斥装置５１２は、トレンチ領域
５１５に配置されている。排斥装置は、導波路４２１と
４２３の間にインデックス整合液又は泡のいずれかを挿
入するために、トレンチ領域５１３の長さに沿ってイン
デックス整合液５０４及び泡５１４を前後に動かすよう
にプッシュプル動作する。とくに図１８及び図１９に示
す光スイッチ５００の反射状態において、排斥装置５１
０は、その小さい容積状態にあり、排斥装置５１２は、
その大きな容積状態にあり、且つ泡５１４は、導波路４
２１と４２３の間に挿入されている。
【００５４】排斥装置５１０をその大きな容積状態に、
且つ排斥装置５１２をその小さな容積状態に変更するこ
とは、作業流体５０６の一部をトレンチ領域５１３に排
斥する。排斥される作業流体５０６の量は、図２０及び
図２１に示すように、インデックス整合液が導波路４２
１と４２３の間に挿入される点まで、トレンチ領域５１
３に沿って矢印５１６によって示される方向にインデッ
クス整合液５０４と泡５１４を動かすために十分であ
る。このことは、光スイッチ５００をその透過状態にス
イッチする。トレンチ領域５１１から排斥された作業流
体５０６の一部によってトレンチ領域５１３から排斥さ
れた作業流体５０８の一部は、トレンチ領域５１５によ
って吸収され、且つとくに排斥装置５１２の小さい容積
状態によって吸収される。
【００５５】排斥装置５１０を図１９に示すその小さい
容積状態に戻し、且つ排斥装置５１２をその大きい容積
状態に戻すことは、作業流体５０８の一部をトレンチ領
域５１３に戻すように駆動する。このことは、インデッ
クス整合液５０４及び泡５１４をトレンチ領域５１３に
沿って矢印５１６によって示すものに対して反対の方向
に動かし、導波路４２１と４２３の間からインデックス
整合液を取り除き、且つ導波路４２１と４２３の間に泡
を挿入する。とくに泡５１４の低い屈折率の材料は、導
波路４２１の端部に接触して配置されており、且つトレ
ンチ領域５１３は、再び導波路４２１を横断した光を導
波路４２２に反射する。
【００５６】排斥装置４１０を引用して前に説明した装
置は、排斥装置５１０及び５１２として利用することが
できる。
【００５７】本発明は、インデックス整合液とは相違し
た作業流体がトレンチ領域５１１及び５１５内に配置さ
れている例を引用して説明した。しかしながら、このこ
とは、本発明にとって重要ではない。図２２及び図２３
に示すように、インデックス整合液５０４は、追加的に
トレンチ領域５１１内に配置してもよく、且つインデッ
クス整合液５０５は、追加的にトレンチ領域５１５内に
配置してもよく、且つ追加的に作業流体として利用する
ことができる。
【００５８】本発明は、トレンチ５１１及び５１５がそ
れぞれトレンチ領域５１３に隣接するテーパを有する端
部壁を有する例を引用して説明した。しかしながら、こ
のことは、本発明にとって重要ではない。トレンチ領域
５１３に隣接するトレンチ領域５１１及び５１５の端部
壁は、トレンチ５１３から離れた端部壁に対して平行で
あってもよい。
【００５９】図２４及び図２５は、図１８乃至図２３に
示した光スイッチ５００における変形を示している。図
２４は、その反射状態にある光スイッチを示し、且つ図
２５は、その透過状態にある光スイッチを示している。
この変形において、トレンチ領域５１３は、収縮部５３
１、５３２、５３３及び５３４を有し、ここにおいてト
レンチ領域５１３は、減少した横断面積を有する。
【００６０】収縮部５３１−５３３は、トレンチ領域５
１３の長さに沿って実質的に等間隔を置いた点に配置さ
れている。トレンチ領域５１３は、泡５１４及びインデ
ックス整合液５０４が収縮部の間の間隔に等しい長さを
有するトレンチ領域５１３の部分を占有するような量の
作業流体５０８及びインデックス整合液５０４によって
満たされている。追加的にトレンチ領域５１３は、光ス
イッチ５００が図２４に示したその反射状態にあるとき
に、収縮部５３１に作業流体５０６とインデックス整合
液５０４との間の表面を配置するために十分な量の作業
流体５０６によって満たされている。このことは、光ス
イッチ５００がその反射状態にあるとき、それぞれ収縮
部５３２及び５３３に相当するトレンチ領域５１３の長
さに沿った点において、インデックス整合液５０４と泡
５１４との間及び泡５１４と作業流体５０８との間に表
面を配置する。光スイッチ５００が、図２５に示すその
透過状態にあるとき、作業流体５０６とインデックス整
合液５０４との間、インデックス整合液５０４と泡５１
４との間及び泡５１４と作業流体５０８との間の表面
は、ぞれぞれ収縮部５３２−５３４の位置に相当するト
レンチ領域５１３の長さに沿った点に配置されている。
【００６１】収縮部５３１−５３４は、光スイッチ５０
０の反射及び透過状態に相当するトレンチ領域５１３の
長さに沿ったその位置においてインデックス整合液５０
４と泡５１４を保持するために、前記表面における表面
張力とともに動作し、且つしたがって光スイッチの動作
の信頼性を増加する。
【００６２】図１２乃至図１７に示した実施例のトレン
チ領域４１３は、少なくとも１つの収縮部を含むように
変形してもよい。
【００６３】図２２及び図２３に示した実施例のトレン
チ領域５１３も、３つより多くの収縮部を含むように変
形してもよい。
【００６４】本発明は、光スイッチが実質的に静的に動
作する例を引用して説明した。電力は、図１８に示した
その透過状態に光スイッチ５００を保持するために、排
斥装置５１２に加えられる。電力は、図２０に示したそ
の反射位置に光スイッチを保持するために、排斥装置５
１０に加えられる。しかしながら静的な動作は、本発明
にとって重要ではない。前記収縮部は、本発明による光
スイッチが動的に動作することを可能にする。動的に動
作するとき、光スイッチは、状態を変化するときにだけ
電力を消費し、且つそれ故に減少した電力消費を有す
る。
【００６５】図２６及び図２７は、本発明による光スイ
ッチの第３の実施例６００を示している。図２６は、そ
の反射状態における光スイッチを示し、且つ図２７は、
その透過状態における光スイッチを示している。図１２
−図１５に示した光スイッチ４００及び５００の要素に
相当する光スイッチ６００の要素は、同じ参照符号によ
って示されており、且つここでは再び説明しない。
【００６６】光スイッチ６００において、トレンチ領域
５１３は、前記収縮部５３１、５３２、５３３及び５３
４を含み、且つトレンチ領域５１３は、図２４及び２５
を引用して前に説明したように、泡５１４を形成するた
めに、作業流体５０６、作業流体５０８及びインデック
ス整合液５０４によって満たされている。
【００６７】光スイッチ６００は、追加的に平衡通路６
４０を含んでいる。平衡通路６４０は、基板４２７にお
いて平面状光波回路４２５の下に形成されている。平衡
通路６４０は、トレンチ領域５１１とトレンチ領域５１
５との間に延びている。平衡通路６４０は、トレンチ領
域５１３より小さな横断面積を有し、且つそれ故にトレ
ンチ領域５１３より実質的に高い液圧インピーダンスを
有する。
【００６８】排斥装置６１０および６１２は、３状態装
置であり、それぞれ制御信号が加えられないときに平衡
状態、第１の極性の制御信号が加えられるときに増加容
積状態、及び第１の極性と反対の第２の極性の制御信号
が加えられるときに、減少容積状態を有する。
【００６９】今度は図２６乃至図３４を引用して、光ス
イッチ６００の動作を説明する。図２８は、その平衡反
射状態にある光スイッチ６００を示している。図２６に
示された収縮部５３１−５３４は、導波路４２１の端部
における位置に泡５１４を保持し、トレンチ領域５１３
が導波路４２１を横断する光を導波路４２２に反射する
ようにする。光スイッチ６００は、排斥装置６１０及び
６１２に制御信号が加えられるまで、その平衡反射状態
に留まる。
【００７０】図３２は、６５１において、光スイッチ６
００をその反射状態からその透過状態へスイッチするた
めに排斥装置６１０に加えられる制御信号の一部を示し
ている。反対極性の制御信号は、同時に排斥装置６１２
に加えられる。制御信号の急速な変化により、排斥要素
６１０及び６１２は、ぞれぞれ図２９に示すように、実
質的に同様な量だけ膨張し且つ収縮する。このことは、
図２７及び図３３に６５２において示すように、作業流
体５０６の一部をトレンチ領域５１３に排斥する。この
ことは、トレンチ領域５１３における表面が収縮部５３
２−５３４にはまるようになるまで、インデックス整合
液５０４及び泡５１４をトレンチ領域５１３に沿って矢
印５１６によって示された方向に動かす。収縮部と表面
のはまりは、図２５に示すように、導波路４２１と４２
３の間に挿入されたインデックス整合液５０４によるト
レンチ領域５１３を通る運動を拘束する。光スイッチ６
００は、透過状態に変化している。トレンチ領域５１１
から排斥された作業流体５０６の一部だけトレンチ領域
５１３から排斥された作業流体５０８の一部は、トレン
チ領域５１５によって吸収され、且つとくに排斥装置６
１２の小さな容積状態によって吸収される。
【００７１】図３４は、制御信号の現われる間に、平衡
通路６４０を通って実質的に作業流体の流れがないこと
を示している。このことは、トレンチ領域５１３のもの
と比較して平衡通路の液圧インピーダンスが高いためで
ある。
【００７２】光スイッチ６００の状態が変化すると、制
御信号を除去することによって、電力消費は減少する。
制御信号は、図３２に６５３において示すように、緩や
かにゼロに減少する。制御信号の減少は、排斥装置６１
０及び６１２の容積をその平衡容積の方向に変更し、且
つその結果、トレンチ領域５１１及び５１５の間に圧力
不平衡が生じる。制御信号は、収縮部５３２−５３４か
らインデックス整合液５０４及び泡５１４を排斥するも
のより小さな圧力不平衡を結果として生じる速度で減少
する。その代わりに圧力不平衡は、図３４に６５４にお
いて示すように、制御信号が減少するとき、トレンチ領
域５１５からトレンチ領域５１１に平衡通路６４０を通
って流れる作業流体５０８によって減少される。場合に
よってはその透過状態への光スイッチ６００のスイッチ
の結果としてトレンチ領域５１５内に排斥されたすべて
の作業流体は、平衡通路６４０を通してトレンチ領域５
１１に戻る。図２７及び図３０は、その平衡透過状態に
ある光スイッチ６００を示している。
【００７３】光スイッチ６００は、制御信号が再びその
反射状態に光スイッチを戻しスイッチするために排斥装
置６１０及び６１２に加えられるまで、その平衡透過状
態に留まる。図３２は、６５５において、光スイッチ６
００をその透過状態からその反射状態にスイッチするた
めに排斥装置６１０に加えられる制御信号を示してい
る。逆極性の制御信号は、同時に排斥装置６１２に加え
られる。制御信号の急速な変化によって、排斥要素６１
０及び６１２は、それぞれ図３１に示すように実質的に
同様な量だけ収縮し且つ膨張する。このことは、図３３
に６５６において示すように、トレンチ領域５１３に作
業流体５０８の一部を排斥する。このことは、トレンチ
領域５１３における表面が収縮部５３１−５３３にはま
るまで、インデックス整合液５０４及び泡５１４をトレ
ンチ領域５１３に沿って矢印５１６によって示すものと
反対の方向に動かす。収縮部と表面のはまりは、図２４
に示すように、導波路４２１と４２３の間に挿入された
泡５１４によるトレンチ領域５１３を通るそれ以上の運
動を拘束する。光スイッチ６００は、その反射状態にス
イッチされている。トレンチ領域５１５から排斥された
作業流体５０８の一部によってトレンチ領域５１３から
排斥された作業流体５０６の一部は、トレンチ領域５１
１によって収容され、且つとくに排斥装置６１０の小さ
い容積状態によって収容される。
【００７４】図３４は、制御信号の現われる間に、平衡
通路６４０を通って実質的に作業流体の流れがないこと
を示している。このことは、トレンチ領域５１３のもの
と比較して平衡通路の液圧インピーダンスが高いためで
ある。
【００７５】光スイッチ６００の状態が変化すると、制
御信号を除去することによって、電力消費は減少する。
制御信号は、図３２に６５７において示すように、緩や
かにゼロに減少する。制御信号の除去は、排斥装置６１
０及び６１２の容積をその平衡容積に戻し、且つその結
果、トレンチ領域５１１及び５１５の間に圧力不平衡が
生じる。制御信号は、収縮部５３１−５３３からインデ
ックス整合液５０４及び泡５１４を排斥するものより低
い圧力不平衡を結果として生じる速度で減少する。その
代わりに圧力不平衡は、図３４に６５８において示すよ
うに、トレンチ領域５１１からトレンチ領域５１５に平
衡通路６４０を通って流れる作業流体５０８によって減
少される。場合によってはその透過状態への光スイッチ
６００のスイッチの結果としてトレンチ領域５１１によ
って受取られたすべての作業流体は、平衡通路６４０を
通してトレンチ領域５１５に戻る。図２６及び図２８
は、その平衡反射状態にある光スイッチ６００を示して
いる。
【００７６】光スイッチ６００は、制御信号が再びその
透過状態に光スイッチを戻しスイッチするために排斥装
置６１０及び６１２に加えられるまで、その平衡反射状
態に留まる。
【００７７】前記説明及び添付の図面により本発明に対
する種々の変形が明らかであろう。したがって本発明
は、特許請求の範囲の権利範囲だけによって定義され
る。
【００７８】上述の実施形態に即して、本発明を説明す
ると、本発明は、基板（４２７）を含み、該基板によっ
て支持された平面状の導波回路（４２５）を含み、前記
平面状の導波回路及び前記基板が、一緒になってトレン
チ（４０２，５０２）を形成しており、該トレンチが、
第１のトレンチ領域（４１３，５１３）、及び該第１の
トレンチ領域に隣接する第２のトレンチ領域（４１１，
５１１）を含み、該第２のトレンチ領域が、前記第１の
トレンチ領域より大きな幅を有し、前記平面状の導波回
路が、前記第１のトレンチ領域において交差する第１の
導波路（４２１）及び第２の導波路（４２３）を含み、
且つインデックス整合材料が前記第１のトレンチ領域に
存在するときに、前記第１の導波路を横断する光が前記
第２の導波路に侵入し、且つそうでなければ、前記第１
のトレンチ領域によって反射されるように、これらの導
波路が配置されており、前記第１のトレンチ領域の少な
くとも一部に配置されたインデックス整合液（４０４，
５０４）を含み、前記第２のトレンチ領域に配置された
作業流体（４０６，５０６）を含み、且つ、前記導波路
の間に前記インデックス整合液を挿入するように前記第
１のトレンチ領域内に前記作業流体の一部を排斥するた
めに前記第２のトレンチ領域に結合された排斥手段（４
１０，５１０，６１０）を含むことを特徴とする光スイ
ッチを提供する。
【００７９】好ましくは、前記排斥手段が、追加的に前
記導波路の間から前記インデックス整合液を取り除くよ
うに前記作業流体の前記一部を引っ込めるためのもので
ある。
【００８０】好ましくは、前記トレンチが、追加的に前
記第１のトレンチ領域に隣接し且つ前記第２のトレンチ
領域から離れた第３のトレンチ領域（５１５）を含み、
前記第３のトレンチ領域が、前記第１のトレンチ領域よ
り大きな幅を有し、前記作業流体（５０８）が、追加的
に前記第３のトレンチ領域内に配置されており、前記作
業流体及び前記インデックス整合液が、前記第１のトレ
ンチ領域内に追加的に低屈折率の材料の泡（５１４）が
存在するように、前記第１のトレンチ領域を部分的に満
たし、前記排斥手段（５１０，５１２，６１０，６１
２）が、追加的に前記第３のトレンチ領域に結合されて
おり、前記導波路の間に前記インデックス整合液を挿入
するように前記第２のトレンチ領域から前記作業流体の
一部を排斥するためのものであり、且つ追加的に前記導
波路の間に前記泡を挿入するように前記第３のトレンチ
領域から前記作業流体の一部を排斥するためのものであ
る。
【００８１】好ましくは、前記インデックス整合液（４
０４，５０４，５０５）が、追加的に前記第２のトレン
チ領域及び前記第３のトレンチ領域のうちの少なくとも
一方に配置されており、且つ追加的に前記作業流体とし
て使われる。
【００８２】好ましくは、前記排斥手段（４１０，５１
０，５１２，６１０，６１２）が、前記第２のトレンチ
領域及び前記第３のトレンチ領域の少なくとも一方に配
置されたヒータを含む。
【００８３】好ましくは、前記排斥手段（４１０，５１
０，５１２，６１０，６１２）が、前記第２のトレンチ
領域及び前記第３のトレンチ領域の少なくとも一方に配
置されたピエゾ電気変換器を含む。
【００８４】好ましくは、前記排斥手段（４１０，５１
０，５１２，６１０，６１２）が、前記第２のトレンチ
領域及び前記第３のトレンチ領域の少なくとも一方に結
合されたダイヤフラムを含む。
【００８５】好ましくは、前記排斥手段（４１０，５１
０，５１２，６１０，６１２）が、前記第２のトレンチ
領域及び前記第３のトレンチ領域の少なくとも一方に配
置されたマイクロ機械装置を含む。
【００８６】好ましくは、前記平面状の導波路が、追加
的に前記トレンチにおいて終る端部を有する第３の導波
路（４２２）を含み、且つ前記第１のトレンチ領域にイ
ンデックス整合液が存在しないとき、前記第１の導波路
を横断する光が前記第３の導波路に侵入するように、前
記第３の導波路が配置されている。
【００８７】好ましくは、追加的に前記第１のトレンチ
領域に少なくとも１つの収縮部（例えば５３２）を含
む。
【００８８】好ましくは、前記インデックス整合液が前
記導波路の間に挿入されているとき、及び前記泡が前記
導波路の間に挿入されているとき、前記少なくとも１つ
の収縮部が、前記第１のトレンチ領域の長さに沿って、
前記泡の表面の位置に相当する位置に配置されている。
【００８９】好ましくは、追加的に前記第２のトレンチ
領域と前記第３のトレンチ領域とを相互接続する平衡通
路を含み、前記平衡通路が、前記第１のトレンチ領域よ
りも実質的に大きな液圧抵抗を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の状態を有する従来の技術の交差点スイッ
チ素子１０の平面図である。
【図２】第２の状態を有する従来の技術の交差点スイッ
チ素子１０の平面図である。
【図３】前記交差点トレンチ１００の平面図である。
【図４】トレンチ１００の側面図である。
【図５】トレンチ１００を利用するスイッチ素子１０１
の平面図である。
【図６】領域１１３における泡が排斥される様式を示す
図である。
【図７】領域１１３における泡が排斥される様式を示す
図である。
【図８】交差点トレンチの別の前記実施例の平面図であ
る。
【図９】交差点トレンチの別の前記実施例の側面図であ
る。
【図１０】本発明による交差点トレンチの別の前記実施
例の平面図である。
【図１１】交差点トレンチの別の前記実施例の平面図で
ある。
【図１２】その反射状態における本発明による光スイッ
チの第１の実施例の平面図である。
【図１３】その反射状態における図１２に示す光スイッ
チの側面図である。
【図１４】その透過状態における図１２に示す光スイッ
チの平面図である。
【図１５】その透過状態における図１２に示す光スイッ
チの側面図である。
【図１６】その反射状態において示す作業流体としてイ
ンデックス整合液を利用する図１２に示した光スイッチ
の変形の平面図である。
【図１７】その透過状態における図１６に示す光スイッ
チの平面図である。
【図１８】その反射状態における本発明による光スイッ
チの第２の実施例の平面図である。
【図１９】その反射状態における図１８に示す光スイッ
チの側面図である。
【図２０】その透過状態における図１８に示す光スイッ
チの平面図である。
【図２１】その透過状態における図１８に示す光スイッ
チの側面図である。
【図２２】その反射状態において示す作業流体としてイ
ンデックス整合液を利用する図１８に示した光スイッチ
の変形の平面図である。
【図２３】その透過状態における図２２に示す光スイッ
チの平面図である。
【図２４】その反射状態において示す第１のトレンチ領
域が収縮部を含む図１８に示す光スイッチの変形の平面
図である。
【図２５】その透過状態における図２４に示す光スイッ
チの平面図である。
【図２６】その反射状態における本発明による光スイッ
チの第３の実施例の平面図である。
【図２７】その透過状態における本発明による光スイッ
チの第３の実施例の平面図である。
【図２８】その平衡反射状態における本発明による光ス
イッチの第３の実施例の側面図である。
【図２９】その透過状態にスイッチした後における本発
明による光スイッチの第３の実施例の側面図である。
【図３０】その平衡透過状態における本発明による光ス
イッチの第３の実施例の側面図である。
【図３１】その反射状態にスイッチした後における本発
明による光スイッチの第３の実施例の側面図である。
【図３２】その反射及び透過状態の間及びその逆に光ス
イッチをスイッチするために図２７に示した光スイッチ
の排斥装置の１つに加えられる制御信号を示すグラフで
ある。
【図３３】その反射及び透過状態の間及びその逆に光ス
イッチをスイッチするときの、図２７に示した光スイッ
チの第１のトレンチ領域を通る液体流を示すグラフであ
る。
【図３４】その反射及び透過状態の間及びその逆に光ス
イッチをスイッチするときの、図２７に示す光スイッチ
の平衡通路を通る液体流を示すグラフである。
【符号の説明】
４０２ トレンチ ４０４ インデックス整合液 ４０６ 作業流体 ４１０ 排斥装置 ４１１ 第２のトレンチ領域 ４１３ 第１のトレンチ領域 ４２１ 第１の導波路 ４２２ 第３の導波路 ４２３ 第２の導波路 ４２５ 平面状導波回路 ４２７ 基板 ５０２ トレンチ ５０４ インデックス整合液 ５０５ インデックス整合液 ５０６ 作業流体 ５０８ 作業流体 ５１０ 排斥装置 ５１１ 第２のトレンチ領域 ５１２ 排斥装置 ５１３ 第１のトレンチ領域 ５１４ 泡 ５１５ 第３のトレンチ領域 ５３２ 収縮部 ６１０ 排斥装置 ６１２ 排斥装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジュリー・イー・フォークエット アメリカ合衆国カリフォルニア州ポート ラ・バレイ ヒルブルーク・ドライブ48 (72)発明者 マーク・トロル アメリカ合衆国ワシントン州シアトル エ インティーンス・アベニュー ノース・イ ースト 6317 Ｆターム(参考） 2H041 AA14 AB32 AB40 AC01 AC02 AC07 AC08 AZ01 AZ08

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板を含み、該基板によって支持された平
    面状の導波回路を含み、前記平面状の導波回路及び前記
    基板が、一緒になってトレンチを形成しており、該トレ
    ンチが、第１のトレンチ領域、及び該第１のトレンチ領
    域に隣接する第２のトレンチ領域を含み、該第２のトレ
    ンチ領域が、前記第１のトレンチ領域より大きな幅を有
    し、前記平面状の導波回路が、前記第１のトレンチ領域
    において交差する第１の導波路及び第２の導波路を含
    み、且つインデックス整合材料が前記第１のトレンチ領
    域に存在するときに、前記第１の導波路を横断する光が
    前記第２の導波路に侵入し、且つそうでなければ、前記
    第１のトレンチ領域によって反射されるように、これら
    の導波路が配置されており、前記第１のトレンチ領域の
    少なくとも一部に配置されたインデックス整合液を含
    み、 前記第２のトレンチ領域に配置された作業流体を含み、
    且つ、前記導波路の間に前記インデックス整合液を挿入
    するように前記第１のトレンチ領域内に前記作業流体の
    一部を排斥するために前記第２のトレンチ領域に結合さ
    れた排斥手段を含むことを特徴とする光スイッチ。
  2. 【請求項２】前記排斥手段が、追加的に前記導波路の間
    から前記インデックス整合液を取り除くように前記作業
    流体の前記一部を引っ込めるためのものであることを特
    徴とする、請求項１に記載の光スイッチ。
  3. 【請求項３】前記トレンチが、追加的に前記第１のトレ
    ンチ領域に隣接し且つ前記第２のトレンチ領域から離れ
    た第３のトレンチ領域を含み、前記第３のトレンチ領域
    が、前記第１のトレンチ領域より大きな幅を有し、 前記作業流体が、追加的に前記第３のトレンチ領域内に
    配置されており、 前記作業流体及び前記インデックス整合液が、前記第１
    のトレンチ領域内に追加的に低屈折率の材料の泡が存在
    するように、前記第１のトレンチ領域を部分的に満た
    し、 前記排斥手段が、追加的に前記第３のトレンチ領域に結
    合されており、前記導波路の間に前記インデックス整合
    液を挿入するように前記第２のトレンチ領域から前記作
    業流体の一部を排斥するためのものであり、且つ追加的
    に前記導波路の間に前記泡を挿入するように前記第３の
    トレンチ領域から前記作業流体の一部を排斥するための
    ものであることを特徴とする、請求項１に記載の光スイ
    ッチ。
  4. 【請求項４】前記インデックス整合液が、追加的に前記
    第２のトレンチ領域及び前記第３のトレンチ領域のうち
    の少なくとも一方に配置されており、且つ追加的に前記
    作業流体として使われることを特徴とする、請求項１、
    ２又は３に記載の光スイッチ。
  5. 【請求項５】前記排斥手段が、前記第２のトレンチ領域
    及び前記第３のトレンチ領域の少なくとも一方に配置さ
    れたヒータを含むことを特徴とする、請求項１、２、３
    又は４に記載の光スイッチ。
  6. 【請求項６】前記排斥手段が、前記第２のトレンチ領域
    及び前記第３のトレンチ領域の少なくとも一方に配置さ
    れたピエゾ電気変換器を含むことを特徴とする、請求項
    １、２、３又は４に記載の光スイッチ。
  7. 【請求項７】前記排斥手段が、前記第２のトレンチ領域
    及び前記第３のトレンチ領域の少なくとも一方に結合さ
    れたダイヤフラムを含むことを特徴とする、請求項１、
    ２、３又は４に記載の光スイッチ。
  8. 【請求項８】前記排斥手段が、前記第２のトレンチ領域
    及び前記第３のトレンチ領域の少なくとも一方に配置さ
    れたマイクロ機械装置を含むことを特徴とする、請求項
    １、２、３又は４に記載の光スイッチ。
  9. 【請求項９】前記平面状の導波路が、追加的に前記トレ
    ンチにおいて終る端部を有する第３の導波路を含み、且
    つ前記第１のトレンチ領域にインデックス整合液が存在
    しないとき、前記第１の導波路を横断する光が前記第３
    の導波路に侵入するように、前記第３の導波路が配置さ
    れていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか
    １つに記載の光スイッチ。
  10. 【請求項１０】追加的に前記第１のトレンチ領域に少な
    くとも１つの収縮部を含むことを特徴とする、請求項１
    乃至９のいずれか１つに記載の光スイッチ。
  11. 【請求項１１】前記インデックス整合液が前記導波路の
    間に挿入されているとき、及び前記泡が前記導波路の間
    に挿入されているとき、前記少なくとも１つの収縮部
    が、前記第１のトレンチ領域の長さに沿って、前記泡の
    表面の位置に相当する位置に配置されていることを特徴
    とする、請求項１０に記載の光スイッチ。
  12. 【請求項１２】追加的に前記第２のトレンチ領域と前記
    第３のトレンチ領域とを相互接続する平衡通路を含み、
    前記平衡通路が、前記第１のトレンチ領域よりも実質的
    に大きな液圧抵抗を有することを特徴とする、請求項１
    ０又は１１に記載の光スイッチ。
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