JP2003270682A

JP2003270682A - 光デバイス

Info

Publication number: JP2003270682A
Application number: JP2002071716A
Authority: JP
Inventors: Osamu Mitomi; 修三冨; Takenori Ichiki; 武典一木; Atsushi Okumura; 淳奥村; Masataka Yamashita; 正孝山下
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】作動時における特性が作動回数に関係なく安
定化した光デバイスを提供する。【解決手段】クラッド層１２の熱光学定数、コア層１
１、クラッド層１２及び電極１４の相対的位置関係並び
にエッチバック量を、電極１４によりコア層１１とクラ
ッド層１２のうちの少なくとも一方に熱負荷をかけたと
きに生じる歪み量に基づいて適切に定めることによっ
て、残留応力に伴う悪影響を大幅に軽減し、光デバイス
の作動時における特性を安定にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば波長多重
（ＷＤＭ）方式を利用したフォトニックネットワークに
含まれる光デバイスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フォトニックネットワークや、光交換技
術の発展に伴って、光デバイス、例えば、光導波路を用
いた光スイッチ、光変調器のような光導波路デバイス等
が使用される頻度が高くなる傾向にある。

【０００３】例えば、光スイッチについては、方向性結
合器又はマッハツェンダ形干渉導波路を用いた第１のタ
イプや、分岐／交差導波路を用いた第２のタイプがあ
る。

【０００４】第１のタイプの光スイッチは、アナログ的
に動作し、例えば、スイッチング動作のための印加電圧
を増大させるに従って、出力光の強度は、ほぼ零になる
まで次第に低減し、その後、印加電圧を更に増大させる
に従って、出力光の強度が再び増大する。それに対し
て、第２のタイプの光スイッチは、一般にデジタル的に
動作し、所定の値以上の電圧が印加されることによって
オンオフ動作を行う。

【０００５】第１のタイプの光スイッチは、導波路内の
光波の位相を変化させることによってオンオフ動作を行
っている。したがって、例えば、電気光学効果を利用し
て導波路の屈折率を僅かに変化させるだけでスイッチン
グ動作を行うことができるので、動作電圧を小さくする
ことができ、動作効率が比較的高いという利点を有す
る。

【０００６】しかしながら、第１のタイプの光スイッチ
を構成するに当たり、サイズを比較的大きくする必要が
あるという不都合がある。また、オンオフ動作を行うた
めに、動作電圧を、スイッチング特性に応じて適切な値
に設定する必要がある。その結果、光スイッチ制御用の
電子回路の構成が複雑になり、特に、マトリックススイ
ッチのような複数のスイッチ要素を有するデバイスの場
合、各スイッチに合わせて電圧の微調整を行う必要があ
る。

【０００７】一方、第２のタイプの光スイッチは、サイ
ズを比較的小さくすることができるという利点を有す
る。また、スイッチング動作を行うためには、所定の値
以上の電圧を印加すればよいので、制御用の電気回路を
省略することができ、第１のタイプの光スイッチに比べ
て制御が容易になるという利点がある。

【０００８】図１Ａは、このような第２のタイプの上面
図であり、図１Ｂは、図１ＡのＩ−Ｉ断面を示す図であ
り、図１Ｃは、図１Ａにおいて破線で囲んだ部分を示す
図である。この光デバイスは、分岐導波路を有するコア
層１と、クラッド層２と、交差導波路の上に配置した電
極３と、クラッド層２を堆積した、ヒートシンク機能を
有する基板４とを具える。

【０００９】この光デバイスは、スイッチング動作の際
に光の全反射現象を利用している。すなわち、電極３に
所定の電圧を印加し又は所定の電流を流すと、導波路材
料の電気光学（ＥＯ）効果又は熱光学（ＴＯ）効果によ
って電極３の真下の導波路の屈折率を変化させる。

【００１０】このような動作によって、導波路への入力
光Ｐ０は、導波路を直進して出力光Ｐ１となり、又は電
極３の真下の面での全反射によって出力光Ｐ２となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光デバイスの場合、所望の特性を得るように光デバイス
を構成したとしても、１回目の作動時の特性が２回目以
降の作動時の特性と異なるようになり、その結果、光デ
バイスの作動時における特性が安定化しなくなり、光デ
バイスの動作に悪影響が及ぼされるおそれがある。

【００１２】光デバイスの作動時の特性を、図１に示す
従来の光スイッチについて説明すると、図２に示すよう
に、入力光Ｐ０に対する出力光Ｐ２の損失と電極３の電
力との関係は、オフセット量Δが０μｍ，５μｍ及び２
０μｍのいずれの場合にも、１回目の作動時の特性が２
回目以降の作動時の特性と異なる。なお、オフセット量
Δが５μｍ及び２０μｍの場合において示すように、２
回目以降の作動時の特性はほぼ一定となり、１回目の作
動時の特性に戻らなくなっている。本実施の形態におい
て、オフセット量とは、コア層１の対称軸ｌからの電極
３のシフト量を意味し、対称軸ｌから離間する方向への
シフト量は正の値をとり、対称軸ｌを交差する方向への
シフト量は負の値をとる。

【００１３】本発明の目的は、作動時における特性が作
動回数に関係なく安定化した光デバイスを提供すること
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による光デバイス
は、コア層と、そのコア層を包囲するクラッド層と、所
定の電圧を印加し又は所定の電流を供給することによっ
て、前記コア層と前記クラッド層のうちの少なくとも一
方の屈折率を変化させる電極とを具える光デバイスにお
いて、前記光デバイスの作動に関連する特性を安定化さ
せるために、前記コア層、前記クラッド層及び前記電極
の相対的位置関係を、前記電極により所定の電圧を印加
し又は所定の電流を供給したときに前記コア層及び／又
は前記クラッド層の熱光学又は電気光学定数に応じて生
じる歪み量に基づいて定めることを特徴とする。

【００１５】本発明者は、１回目の作動時の特性が２回
目以降の作動時の特性と異なるようになる原因を見出し
た。

【００１６】高分子材料のようなクラッド層を構成する
材料に所定の応力が加わった場合、材料内では、大きい
分子量に起因して複雑な分子運動が起こり、また、この
分子量の影響に加えて、高分子濃度、結晶性等の影響に
よって、応力は、瞬間的に解放されず、応力の解放のた
めに非常に長い時間を必要とする、すなわち、粘弾性を
生じることが、本発明者によって解明された。

【００１７】石英やニオブ酸リチウムのような結晶材料
は、高分子材料に比べてヤング率が高く、かつ、変形が
生じにくい。したがって、高分子材料のような粘弾性は
生じない。しかしながら、ミクロ的に見た場合、応力が
加わることによって原子配置の位置が変位して、歪みが
残り、この場合も、瞬間的に解放される応力成分と徐々
に解放される応力成分とに分かれ、粘弾性に類似する現
象が生じることも、本発明者によって解明された。

【００１８】その結果、高分子材料や結晶材料のように
応力を加えることによって粘弾性や歪みが生じる材料を
光スイッチのような光デバイスに用いた場合、光デバイ
スの作動時における特性が安定化しなくなり、光デバイ
スの動作に悪影響が及ぼされるおそれがある。

【００１９】本発明によれば、これまで解明されていな
かった光デバイスの動作に悪影響が及ぼされる原因を解
明し、解明された原因によって光デバイスにほとんど悪
影響が及ぼされなくしたものである。すなわち、光デバ
イスの作動に関連する特性を安定化させるために、コア
層、クラッド層及び電極の相対的位置関係を、電極によ
りコア層又はクラッド層に所定の電圧を印加し又は所定
の電流を供給したときにコア層又はクラッド層の熱光学
又は電気光学定数に応じて生じる歪み量に基づいて定め
ることによって、残留応力に伴う悪影響を大幅に軽減
し、光デバイスの作動に関連する特性を安定にしてい
る。なお、光デバイスの作動に関連する特性とは、例え
ば、材料に応力をかけたときに初期状態に戻りにくい特
性、すなわち、数ピコ秒から数時間に亘る短時間で見
た場合に材料の状態が不可逆である特性をいう。

【００２０】前記コア層とクラッド層のうちの少なくと
も一方を負の熱光学又は電気光学定数の材料で構成した
場合、前記電極とクラッド層との間に介在し、前記クラ
ッド層の屈折率以上の屈折率を有する介在部を更に具え
る。これにより、残留応力を解放させるのではなく、残
留応力が存在する状態でも擬似的に初期状態に戻すこと
ができ、好適な光デバイスを得ることができる。なお、
介在部を、クラッド層の屈折率以上の屈折率を有する１
種類の材料から構成された単一の層又はクラッド層の屈
折率以上の互いに相違する屈折率を有する複数の種類の
材料からそれぞれ構成された複数の層を有し、例えば、
エッチバックによって、クラッド層の凸部として形成す
ることができる。これにより、構造的に容易に残留応力
が存在する状態でも擬似的に初期状態に戻すことができ
るが、該凸部の形成方法はこれに限定されるものではな
い。また、該凸部及び／又はクラッド層に接触する箇所
は雰囲気（雰囲気が真空である場合も含む）と同様であ
るため、容易に低屈折率を実現でき、効果が顕著であ
る。

【００２１】好適には、前記介在部及び／又は前記クラ
ッド層に接触し、前記介在部の屈折率より低い屈折率の
材料で構成した他のクラッド層を更に具えてもよい。こ
れにより、強度が向上し、特に、残留応力を考慮した場
合、凸部の構造が不安定にならざるを得ない場合に好適
である。また、前記クラッド層が、前記他のクラッド層
の屈折率以上の屈折率を有してもよく、容易に初期状態
に戻すことが可能となる。また、例えば、前記介在部又
は他のクラッド層を、前記クラッド層と同一材料で構成
することで、容易に光デバイスを作成することができ
る。

【００２２】前記コア層とクラッド層のうちの少なくと
も一方を正の熱光学又は電気光学定数の材料で構成した
場合、前記クラッド層が凹部を有し、その凹部に前記電
極を配置する。

【００２３】前記コア層とクラッド層のうちの少なくと
も一方を正の熱光学又は電気光学定数の材料で構成した
場合、前記クラッド層の屈折率以下の屈折率を有する介
在部と、前記介在部及び／又は前記クラッド層に接触
し、前記介在部の屈折率より高い屈折率の他のクラッド
層とを更に具えてもよい。これにより、残留応力を解放
させるのではなく、残留応力が存在する状態でも擬似的
に初期状態に戻すことができ、好適な光デバイスを得る
ことができる。この場合、前記クラッド層が、前記他の
クラッド層の屈折率以上の屈折率を有してもよく、例え
ば、前記介在部又は他のクラッド層を、前記クラッド層
と同一材料で構成する。なお、介在部を、クラッド層の
屈折率以下の屈折率を有する１種類の材料から構成され
た単一の層又はクラッド層の屈折率以下の互いに相違す
る屈折率を有する複数の種類の材料からそれぞれ構成さ
れた複数の層によって形成することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明による光デバイスの実施の
形態を、図面を参照して詳細に説明するに当たり、先
ず、コア層と、そのコア層を包囲するクラッド層と、所
定の電圧を印加し又は所定の電流を供給することによっ
て、コア層とクラッド層のうちの少なくとも一方の屈折
率を変化させる電極とを具える光デバイスにおいて、コ
ア層とクラッド層のうちの少なくとも一方を負の熱光学
又は電気光学定数の材料で構成し、電極とクラッド層と
の間に介在し、クラッド層の屈折率以上の屈折率を有す
る介在部を更に具えることを特徴とする光デバイスにつ
いて説明する。図３Ａは、本発明による光デバイスの第
１の実施の形態の上面図であり、図３Ｂは、そのII−II
断面図であり、図３Ｃは、図３Ａの一部拡大図である。

【００２５】光スイッチとして構成した本実施の形態に
よる光デバイスは、単一モード光導波路を有するコア層
１１と、負の熱光学定数の材料で構成したクラッド層１
２と、ヒートシンク機能を有するＳｉで構成した基板１
３と、クラッド層１２と基板１３との間に介在するサブ
クラッド層１４と、クラッド層１２の凸部に配置され、
所定の電圧を印加し又は所定の電流を供給することによ
って、ヒータとして機能し、少なくともコア層１１の
屈折率を変化させる電極１５とを具える。本実施の形態
では、介在部を、エッチバック量ｄの凸部として構成
し、すなわち、介在部は、クラッド層１２と同一材料の
層を有する。

【００２６】図４は、図３の光デバイスの電極温度、損
失及びエッチバック量との関係を示す図である。図４に
おいて、コア層１１と電極１５との距離Ｄを１０μｍと
し、電極１５のオフセット量Δを８μｍとし、クラッド
層１２とコア層１１との屈折率差を０．２パーセントと
し、コア層１１の分岐角度θを４°とした場合のエッチ
バック量ｄをそれぞれ０，１，２，３μｍとしたときに
ついて、入力光Ｐ１０に対する出力光Ｐ１１及びＰ１２
の電極温度及び損失の関係をプロットした。なお、ｔｈ
ｒｏｕｇｈは、入力光Ｐ１０に対する出力光がＰ１１で
あることを意味し、ｃｒｏｓｓは、入力光Ｐ１０に対す
る出力光がＰ１２であることを意味する。

【００２７】図４によれば、コア層１１、クラッド層１
２及び電極１５の相対的位置関係並びにエッチバック量
ｄを、電極１５によりクラッド層１２に熱負荷をかけた
ときに生じるクラッド層１２の熱光学定数に応じた歪み
量に基づいて適切に定めることによって、残留応力に伴
う悪影響を大幅に軽減し、光デバイスの作動に関連する
特性を安定にしていることを示す。

【００２８】図５Ａは、本発明による光デバイスの第２
の実施の形態の上面図であり、図５Ｂは、そのIII−III
断面図である。

【００２９】光スイッチとして構成した本実施の形態に
よる光デバイスは、単一モード光導波路を有するコア層
２１と、クラッド層２２と、かつ、該コア層２１又はク
ラッド層２２が負の熱光学定数の材料で構成され、ヒー
トシンク機能を有するＳｉで構成した基板２３と、クラ
ッド層２２と基板２３との間に介在するサブクラッド層
２４と、所定の電圧を印加し又は所定の電流を供給する
ことによって、ヒータとして機能し、少なくともコア層
２１の屈折率を変化させる電極２５と、エッチバック量
がｄとなるようにクラッド層２２と電極２５との間に介
在した介在部２６とを具える。本実施の形態では、介在
部２６は、クラッド層２２の屈折率より高い屈折率の材
料の層を有する。

【００３０】図６は、図５の光デバイスの電極温度、損
失及びエッチバック量との関係を示す図である。図６に
おいて、コア層２１と電極２５との距離Ｄを１０μｍと
し、クラッド層２６の厚さを２μｍとし、クラッド層２
６の屈折率をコア層２１の屈折率と同一とし、電極２５
のオフセット量Δを８μｍとし、クラッド層２２とコア
層２１との屈折率差を０．２パーセントとし、コア層２
１の分岐角度θを４°とした場合のエッチバック量ｄを
それぞれ２，３，４，５μｍとしたときについて、入力
光Ｐ２０に対する出力光Ｐ２１及びＰ２２の電極温度及
び損失の関係をプロットした。なお、ｔｈｒｏｕｇｈ
は、入力光Ｐ２０に対する出力光がＰ２１であることを
意味し、ｃｒｏｓｓは、入力光Ｐ２０に対する出力光が
Ｐ２２であることを意味する。

【００３１】図６によれば、コア層２１、クラッド層２
２、電極２５及び介在部２６の相対的位置関係並びにエ
ッチバック量ｄを、電極２５によりクラッド層２２に熱
負荷をかけたときに生じるクラッド層２２及び介在部２
６の熱光学定数に応じた歪み量に基づいて適切に定める
ことによって、残留応力に伴う悪影響を大幅に軽減し、
光デバイスの作動に関連する特性を安定にしていること
を示す。

【００３２】図７Ａは、本発明による光デバイスの第３
の実施の形態の上面図であり、図７Ｂは、そのIV−IV断
面図である。

【００３３】光スイッチとして構成した本実施の形態に
よる光デバイスは、単一モード光導波路を有するコア層
３１と、負の熱光学定数の材料で構成したクラッド層３
２と、ヒートシンク機能を有するＳｉで構成した基板３
３と、クラッド層３２と基板３３との間に介在するサブ
クラッド層３４と、所定の電圧を印加し又は所定の電流
を供給することによって、ヒータとして機能し、少なく
ともコア層２１の屈折率を変化させる電極３５と、介在
部３６とを具える。本実施の形態では、介在部３６は、
クラッド層３２の屈折率より高い屈折率の材料で構成し
た層３６ａと、クラッド層３２と同一材料で構成した層
３６ｂ，３６ｃとを有する。

【００３４】図７の光デバイスによっても、コア層３
１、クラッド層３２、電極３５及び介在部３６の相対的
位置関係を、電極３５によりクラッド層４２に熱負荷を
かけたときに生じるクラッド層３２及び介在部３６の熱
光学定数に応じた歪み量に基づいて適切に定めることに
よって、残留応力に伴う悪影響を大幅に軽減し、光デバ
イスの作動に関連する特性が安定する。

【００３５】図８Ａは、本発明による光デバイスの第４
の実施の形態の上面図であり、図８Ｂは、そのＶ−Ｖ断
面図である。

【００３６】光スイッチとして構成した本実施の形態に
よる光デバイスは、単一モード光導波路を有するコア層
４１と、負の熱光学定数の材料で構成したクラッド層４
２と、ヒートシンク機能を有するＳｉで構成した基板４
３と、クラッド層４２と基板４３との間に介在するサブ
クラッド層４４と、所定の電圧を印加し又は所定の電流
を供給することによって、ヒータとして機能し、少なく
ともコア層４１の屈折率を変化させる電極４５と、介在
部４６と、介在部４６の周辺に配置した他のクラッド層
４７，４８とを具える。本実施の形態では、介在部４６
の屈折率を、クラッド層４２の屈折率より高くするとと
もに、他のクラッド層４７，４８をクラッド層４２と同
一材料で構成する。

【００３７】図８の光デバイスによっても、コア層４
１、クラッド層４２、電極４５及びクラッド層４６、他
のクラッド層４７，４８の相対的位置関係を、電極３５
によりクラッド層４２に熱負荷をかけたときに生じるク
ラッド層４２，４７，４８及び介在部４６の熱光学定数
に応じた歪み量に基づいて適切に定めることによって、
残留応力に伴う悪影響を大幅に軽減し、光デバイスの作
動に関連する特性が安定する。

【００３８】図９Ａは、本発明による光デバイスの第５
の実施の形態の上面図であり、図９Ｂは、そのVI−VI断
面図である。

【００３９】光スイッチとして構成した本実施の形態に
よる光デバイスは、単一モード光導波路を有するコア層
５１と、負の熱光学定数の材料で構成したクラッド層５
２と、ヒートシンク機能を有するＳｉで構成した基板５
３と、クラッド層５２と基板５３との間に介在するサブ
クラッド層５４と、所定の電圧を印加し又は所定の電流
を供給することによって、ヒータとして機能し、少なく
ともコア層５１の屈折率を変化させる電極５５と、介在
部５６と、介在部５６の周辺に配置された他のクラッド
層５７，５８とを具える。本実施の形態では、介在部５
６を、クラッド層４２と同一材料で構成し、クラッド層
５７，５８の屈折率を、クラッド層５２の屈折率より高
くする。

【００４０】図９の光デバイスによっても、コア層５
１、クラッド層５２、電極５５、介在部５６及びクラッ
ド層５７，５８の相対的位置関係を、電極５５によりク
ラッド層５２に熱負荷をかけたときに生じるクラッド層
５２，５７，５８及び介在部５６の熱光学定数に応じた
歪み量に基づいて適切に定めることによって、残留応力
に伴う悪影響を大幅に軽減し、光デバイスの作動に関連
する特性が安定する。

【００４１】次に、コア層と、そのコア層を包囲するク
ラッド層と、所定の電圧を印加し又は所定の電流を供給
することによって、コア層とクラッド層のうちの少なく
とも一方の屈折率を変化させる電極とを具える光デバイ
スにおいて、コア層とクラッド層のうちの少なくとも一
方を正の熱光学又は電気光学定数の材料で構成し、クラ
ッド層が凹部を有し、その凹部に前記電極を配置したこ
とを特徴とする光デバイスについて説明する。図１０Ａ
は、本発明による光デバイスの第６の実施の形態の上面
図であり、図１０Ｂは、そのVII−VII断面図である。

【００４２】光スイッチとして構成した本実施の形態に
よる光デバイスは、単一モード光導波路を有するコア層
６１と、凹部を有し、少なくとも正の熱光学定数の材料
で構成したクラッド層６２と、ヒートシンク機能を有す
るＳｉで構成した基板６３と、クラッド層６２と基板６
３との間に介在するサブクラッド層６４と、クラッド層
６２の凹部に配置され、所定の電圧を印加し又は所定の
電流を供給することによって、ヒータとして機能し、少
なくともコア層６１の屈折率を変化させる電極６５とを
具える。

【００４３】図１０の光デバイスによっても、コア層５
１、クラッド層５２及び電極５５の相対的位置関係を、
電極５５によりクラッド層５２に熱負荷をかけたときに
生じるクラッド層５２の熱光学定数に関連した歪み量に
基づいて適切に定めることによって、残留応力に伴う悪
影響を大幅に軽減し、光デバイスの作動に関連した特性
が安定する。なお、クラッド層６２の凹部の幅及び深さ
も、歪み量に基づいて設定される。

【００４４】コア層と、そのコア層を包囲するクラッド
層と、所定の電圧を印加し又は所定の電流を供給するこ
とによって、コア層とクラッド層のうちの少なくとも一
方の屈折率を変化させる電極とを具える光デバイスにお
いて、コア層とクラッド層のうちの少なくとも一方を正
の熱光学又は電気光学定数の材料で構成し、電極と前記
クラッド層との間に介在し、前記クラッド層の屈折率以
下の屈折率を有する介在部と、介在部の周囲に配置さ
れ、介在部の屈折率より高い屈折率の他のクラッド層と
を更に具えることを特徴とする光デバイスについて説明
する。図１１Ａは、本発明による光デバイスの第７の実
施の形態の上面図であり、図１１Ｂは、そのVII−VII断
面図である。

【００４５】光スイッチとして構成した本実施の形態に
よる光デバイスは、単一モード光導波路を有するコア層
７１と、正の熱光学定数の材料で構成したクラッド層７
２と、ヒートシンク機能を有するＳｉで構成した基板７
３と、クラッド層７２と基板７３との間に介在するサブ
クラッド層７４と、所定の電圧を印加し又は所定の電流
を供給することによって、ヒータとして機能し、少なく
ともコア層７１の屈折率を変化させる電極７５と、介在
部７６と、介在部の側部にそれぞれ配置される他のクラ
ッド層７７，７８とを具える。本実施の形態では、介在
部７６の屈折率を、クラッド層７２の屈折率より低く
し、クラッド層７７，７８をクラッド層７２と同一材料
で構成する。

【００４６】図１１の光デバイスによっても、コア層７
１、クラッド層７２及び電極７５の相対的位置関係を、
電極７５によりクラッド層７２に熱負荷をかけたときに
生じるクラッド層７２，７７，７８及び介在部７６の熱
光学定数に応じた歪み量に基づいて適切に定めることに
よって、残留応力に伴う悪影響を大幅に軽減し、光デバ
イスの作動に関連する特性が安定する。

【００４７】図１２Ａは、本発明による光デバイスの第
８の実施の形態の上面図であり、図１２Ｂは、そのIX−
IX断面図である。

【００４８】光スイッチとして構成した本実施の形態に
よる光デバイスは、単一モード光導波路を有するコア層
８１と、正の熱光学定数の材料で構成したクラッド層８
２と、ヒートシンク機能を有するＳｉで構成した基板８
３と、クラッド層８２と基板８３との間に介在するサブ
クラッド層８４と、所定の電圧を印加し又は所定の電流
を供給することによって、ヒータとして機能し、少なく
ともクラッド層８１の屈折率を変化させる電極８５と、
介在部８６と、介在部８６の側部に配置した他のクラッ
ド層８７，８８とを具える。本実施の形態では、介在部
８６の屈折率を、クラッド層８２の屈折率より高くし、
クラッド層７７，７８を、クラッド層７２と同一材料で
構成する。

【００４９】図１２の光デバイスによっても、コア層８
１、クラッド層８２及び電極８５の相対的位置関係を、
電極８５によりクラッド層８２に熱負荷をかけたときに
生じるクラッド層８２，８６の熱光学定数に応じた歪み
量に基づいて適切に定めることによって、残留応力に伴
う悪影響を大幅に軽減し、光デバイスの作動に関連した
特性が安定する。

【００５０】上記実施の形態は、半導体中のキャリアに
よるプラズマ効果、多重量子井戸構造の効果等を利用し
た半導体光導波路デバイスや、ＥＯ効果を利用したニオ
ブ酸リチウム等の強誘電体光導波路デバイスのような全
ての光デバイスに適用することもでき、最適には、これ
まで説明したように、ＴＯ効果を利用したガラス、ポリ
マー等の光デバイスによって構成する。

【００５１】本発明は上記実施の形態に限定されるもの
ではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、
本発明を、１本の入力導波路、３本以上の出力導波路及
びこれらを接続する分岐導波路を有する光デバイスや、
３本以上の入力導波路、１本の出力導波路及びこれらを
接続する分岐導波路を有する光デバイスや、２本以上の
入力導波路、３本以上の出力導波路及びこれらを接続す
る交差導波路を有する光デバイスや、３本以上の入力導
波路、２本以上の出力導波路及びこれらを接続する交差
導波路を有する光デバイスに適用することもできる。

【００５２】上記実施の形態では、導波路を単一モード
導波路で構成した場合について説明したが、導波路を多
モード導波路で構成した場合についても、本発明の原理
によって同様の効果を得ることができる。この場合、構
成される導波路の材料・寸法に応じて適切なクラッド層
の厚さ及び屈折率差の規格値を設定する。

【００５３】また、上記実施の形態では、交差導波路に
ついて説明したが、分岐導波路及びマッハツェンダ形導
波路を有する場合や、光波の位相変化制御又は全反射現
象を利用した任意のタイプの光デバイスに対しても、本
発明を適用することができる。このような光デバイスと
しては、例えば、図１３に示すような光アッテネータや
変調器等を挙げることができ、光アッテネータや変調器
等として機能する光デバイスは、単一モード光導波路を
有するコア層１０１と、コア層１０１を包囲するクラッ
ド層１０２と、ヒートシンク機能を有するＳｉで構成し
た基板１０３と、所定の電圧を印加し又は所定の電流を
供給することによって、ヒータとして機能し、少なくと
もコア層１０１の屈折率を変化させる電極１０３，１０
４と、クラッド層１０２と電極１０３，１０４との間の
介在部１０５，１０６とを具える。

【００５４】さらに、上記実施の形態では、熱光学効果
を利用した場合について説明したが、電気光学効果を利
用する場合には、電極に印加すべき電圧によって、中心
電極−接地電極間で形成される電界強度分布を考慮し、
半導体の電流注入効果（プラズマ効果）を利用する場合
には、電流密度分布を考慮して、クラッド層の屈折率及
び厚さを設定すればよく、任意の光学材料に対しても同
様にして本発明の原理を利用することができる。

【００５５】上記実施の形態において、電極幅を介在部
の幅以上にしてもよく、電極幅を介在部の幅未満として
もよい。また、介在部を、エッチバック以外の任意の方
法によって形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光デバイスを示す図である。

【図２】図１の光デバイスの特性を示す図である。

【図３】本発明による光デバイスの第１の実施の形態を
示す図である。

【図４】図３の光デバイスの特性を示す図である。

【図５】本発明による光デバイスの第２の実施の形態を
示す図である。

【図６】図５の光デバイスの特性を示す図である。

【図７】本発明による光デバイスの第３の実施の形態を
示す図である。

【図８】本発明による光デバイスの第４の実施の形態を
示す図である。

【図９】本発明による光デバイスの第５の実施の形態を
示す図である。

【図１０】本発明による光デバイスの第６の実施の形態
を示す図である。

【図１１】本発明による光デバイスの第７の実施の形態
を示す図である。

【図１２】本発明による光デバイスの第８の実施の形態
を示す図である。

【図１３】本発明による光デバイスの第９の実施の形態
を示す図である。

フロントページの続き (72)発明者奥村淳愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内 (72)発明者山下正孝愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA06 AA12 BA01 CA04 DA03 DA17 EA04 EA05 EA08 EB04 EB05 EB27 2K002 AA02 AB04 BA06 BA13 CA02 CA06 CA15 DA07 EA04 EB02 EB09 HA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コア層と、そのコア層を包囲するクラッド層と、所定の電圧を印加し又は所定の電流を供給することによ
って、前記コア層と前記クラッド層のうちの少なくとも
一方の屈折率を変化させる電極とを具える光デバイスに
おいて、前記光デバイスの作動に関連する特性を安定化させるた
めに、前記コア層、前記クラッド層及び前記電極の相対
的位置関係を、前記電極に所定の電圧を印加し又は所定
の電流を供給したときに前記コア層及び／又は前記クラ
ッド層の熱光学又は電気光学定数に応じて生じる歪み量
に基づいて定めることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】前記コア層とクラッド層のうちの少なく
とも一方を負の熱光学又は電気光学定数の材料で構成
し、前記電極とクラッド層との間に介在し、前記クラッド層
の屈折率以上の屈折率を有する介在部を更に具えること
を特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項３】前記介在部及び／又は前記クラッド層に
接触し、前記介在部の屈折率より低い屈折率の他のクラ
ッド層を更に具えることを特徴とする請求項２記載の光
デバイス。
【請求項４】前記クラッド層が、前記他のクラッド層
の屈折率以上の屈折率を有することを特徴とする請求項
３記載の光デバイス。
【請求項５】前記介在部又は他のクラッド層を、前記
クラッド層と同一材料で構成したことを特徴とする請求
項４記載の光デバイス。
【請求項６】前記コア層とクラッド層のうちの少なく
とも一方を正の熱光学又は電気光学定数の材料で構成
し、前記クラッド層が凹部を有し、その凹部に前記電極を配
置したことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項７】前記コア層とクラッド層のうちの少なく
とも一方を正の熱光学又は電気光学定数の材料で構成
し、前記電極と前記クラッド層との間に介在し、前記クラッ
ド層の屈折率以下の屈折率を有する介在部と、前記介在部及び／又は前記クラッド層に接触し、前記介
在部の屈折率より高い屈折率の他のクラッド層とを更に
具えることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項８】前記クラッド層が、前記他のクラッド層
の屈折率以下の屈折率を有することを特徴とする請求項
７記載の光デバイス。
【請求項９】前記介在部又は他のクラッド層を、前記
クラッド層と同一材料で構成したことを特徴とする請求
項８記載の光デバイス。