JP2004037783A - 光導波路装置、光導波路装置の製造方法及び光通信用機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造工程でコアが変質せず、コア内を伝搬する光を変調するための素子が剥離しにくい光導波路装置、光導波路装置の製造方法及び光通信用機器を提供することにある。
【解決手段】光導波路装置１０ｂは、ガラス基板１１、下クラッド層１２及びコア１３ｂ，１３ｃを備えた光導波路２３と、コア１３ｂ，１３ｃ内を伝搬する光を変調するための素子（ヒーター）１９ａ，１９ｂと電極１７ｅ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｈ及びワイヤボンドパッド１８ｅ，１８ｆ，１８ｇ，１８ｈをガラス板１５の表面と裏面に備えた光変換部２４を上クラッド層１４で接着して製造する。素子１９ａ，１９ｂと電極１７ｇ，１７ｆは貫通孔１６ｂで接続されている。
【選択図】 図６
【解決手段】光導波路装置１０ｂは、ガラス基板１１、下クラッド層１２及びコア１３ｂ，１３ｃを備えた光導波路２３と、コア１３ｂ，１３ｃ内を伝搬する光を変調するための素子（ヒーター）１９ａ，１９ｂと電極１７ｅ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｈ及びワイヤボンドパッド１８ｅ，１８ｆ，１８ｇ，１８ｈをガラス板１５の表面と裏面に備えた光変換部２４を上クラッド層１４で接着して製造する。素子１９ａ，１９ｂと電極１７ｇ，１７ｆは貫通孔１６ｂで接続されている。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路装置、光導波路装置の製造方法、及び光通信用機器に関し、特に熱光学効果や電気光学効果を利用してコアの屈折率を変化させ、変調やスイッチングを行う光導波路装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
高速で大容量のデータ通信が行える光通信では、伝送網として主に光ファイバケーブルが用いられている。また、光ファイバケーブルの接続点では、その目的に合わせて、光導波路や光導波路にスイッチングや変調などの機能を付加した光導波路装置が用いられている。
【０００３】
図１は、従来から用いられている光導波路装置１（１×８光スイッチ）の概略斜視図である。図１に示す光導波路装置１は、基板２と、下部クラッド層３、下部クラッド層３の内部に形成されたコア５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ，５ｉ，５ｊ，５ｋ，５ｌ，５ｍ，５ｎ，５ｏ、コア５ａ〜５ｏを覆う上部クラッド層４、コアの分岐部分上方に設けられたヒーター８ａ，８ｂ等から構成されている。コア５ａ〜５ｏと下部クラッド層３および上部クラッド層４はいずれも比較的屈折率の高い樹脂等である。また、コア５ａ〜５ｏは上部クラッド層４や下部クラッド層３よりも屈折率の高い物質である。
【０００４】
図１に示す光導波路装置１は、コア端面６ａを光ファイバケーブルや投光素子等に接続し、またコア端面６ｂ〜６ｉを光ファイバケーブルや受光素子に接続して使用する。コア端面６ａから入射した光はコア５ａの内部を伝搬し、３箇所の分岐部分を経由して、選択された１又は複数のコア端面６ｂ〜６ｉから出射される。
【０００５】
この光導波路装置１では、コアの分岐部分で光の進行方向を選択することができるが、その仕組みを簡単に説明する。図２は、図１の光導波路装置１の一部を拡大した平面図である。コア端面６ａから入射した光は、コア５ａの内部を伝搬して、コア５ｂとコア５ｃとの分岐部分に到達する。図１のＡ−Ａ’断面図である図３に示すように、コア５ｂ，５ｃの上方の上部クラッド層４の表面には、ヒーター８ａ，８ｂが設置されており、ヒーター８ａを加熱すればコア５ａが加熱され、また、ヒーター８ｂを加熱すればコア５ｃが加熱されるようになっている。
【０００６】
ヒーター８ｂによってコア５ｃを加熱すると、コア５ｃの実効屈折率が低くなる。コア５ａを伝搬してきた光は、実効屈折率の高い方に伝搬されるので、ヒーター８ｂを加熱するとコア５ｃには光が伝搬されず、コア５ｂにのみ光が伝搬されるようになる。また、いずれのヒーター８ａ，８ｂも加熱しなければ、両方のコア５ｂ，５ｃに光を伝搬させることができる。このように、コアの屈折率は温度によって変化するために、ヒーターをＯＮ／ＯＦＦしてヒーター直下のコアの屈折率を変化させれば、コア内での光の伝搬を制御することができる
【０００７】
コア５ｂ内を伝搬した光は、さらにコア５ｄ，５ｅの分岐部に到達するが、ここでもいずれか一方のヒーター８ａ，８ｂを加熱することによって、いずれか一方のコア５ｄ又は５ｅにのみ光を伝搬させることができる。また、いずれのヒータ８ａ，８ｂも加熱しなければ、両方のコア５ｄ，５ｅに光を伝搬させることができる。
【０００８】
上記のような、スイッチング作用を有する光導波路装置は、１つのデータ発信源から多数の端末に向けてデータを送信する場合や、使用する光ファイバケーブルを切り替えて、通常使用しているケーブルの保守点検を行う場合など、様々な状況で利用でき、今後さらなる利用が見込まれている。
【０００９】
しかしながら従来の光導波路装置は以下のような問題を有している。図１及び図２に示すような光導波路装置１を製造するには、まず、基板２上に下部クラッド層３とコア５ａ〜５ｏ、及び、上部クラッド層４からなる光導波路を形成しておき、上部クラッド層４上に金属薄膜を蒸着して、ヒーター８ａ，８ｂとなる部分をマスクし、エッチングしてヒーター８ａ，８ｂを形成していた。また、各ヒーター８ａ，８ｂと電源とを接続する一対のワイヤボンドパッド９ａ，９ｂや、ヒーター８ａ，８ｂとワイヤボンドパッド９ａ，９ｂを接続する配線も上部クラッド層４上に蒸着とエッチングによって形成していた。
【００１０】
上述のような光導波路装置の製造方法によっては、蒸着された金属薄膜をエッチングする際、図４に示すように上部クラッド層４や下部クラッド層３までがエッチングされてしまったり、蒸着時の熱やエッチング用の薬剤による影響で上部クラッド層４やコア５ｂ，５ｃが変質し、光導波路装置１の性能にバラツキが生じるという問題があった。また、蒸着に伴う熱やエッチングで使用する薬剤による制約をクリアするためには多数の製造工程を余計に要することになり、製造にかかる時間やコストが増大してしまう問題もあった。
【００１１】
また、従来の光導波路装置においては、上部クラッド層４の表面にヒータ８ａ，８ｂを形成しているので、上記のようにヒータ８ａ，８ｂを蒸着させる際の加熱温度などが高いとコア５ａ，５ｂが変質する恐れがあり、そのためヒータ８ａ，８ｂを形成する工程に制約が生じる。そのため、ヒータ８ａ、８ｂが上部クラッド層４から剥がれ易くなるという問題があった。さらに、ヒータ８ａ，８ｂは上部クラッド層４の表面に蒸着しただけであるために、図４に示すように、湿気や使用時に発生する熱によってヒーター８ａが剥離してしまう問題もあった。
【００１２】
また、狭い領域にコアやヒーターが密集していると、図２に示すように各ヒーター８ａ，８ｂとワイヤボンドパッド９ａ〜９ｄとを接続する配線がコア５ｂ〜５ｇの上方を横断することになる。コアと配線とが近くにあれば、配線で発生する熱や、配線を流れる電流による電界・磁界の変化が、コア５ｂ〜５ｇ内を伝搬する光に予期せぬ影響を与えてしまう。したがって、配線とコアとを充分に離して、配線で発生する熱や、電界・磁界の変化がコアに及ばないようにしなければならないが、ヒーターによって特定のコアのみを充分に、かつ、効率よく加熱するためには、上部クラッド層を薄くしてヒーターとコアとの距離を近づけなければならず、上述のようにヒーターと配線及び電極を同一面上に形成する従来の光導波路装置の製造方法では、ヒーターとコアとを近づけ、かつ、ヒーターの配線や電極とコアとを離すことは不可能であった。
【００１３】
【発明の開示】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コアやクラッド層に悪影響を及ぼすことなく素子を形成することができ、また、素子を構成する金属薄膜が剥離しにくい光導波路装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明のさらに別な目的は、製造工程においてコアが変質する恐れが無く、熱や薬品による制約を受けることない、大量生産に適した光導波路装置の製造方法を提供することにある。
【００１５】
請求項１に記載の光導波路装置は、光を透過伝搬させるコア及びコアを囲むクラッドを備えた光導波路と、コア内を伝搬する光に影響を与える素子を備えた光変調部とが接合されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項１に記載の光導波路装置は、コアとクラッドを備えた光導波路と、熱光学効果や電気光学効果、磁気光学効果等を利用してコア内を伝搬する光に光学的な影響を与える素子を備えた光変調部とを別々に形成し、一体化させたものである。コア内を伝搬する光に影響を与える素子とは、例えばヒーターや電極等である。また、コア内を伝搬する光に与える光学的な影響とは、例えばヒーターでコアを加熱してコアの屈折率を変化させ、光の伝搬方向を変化させることや、電圧を印可してコア内を伝搬する光を変調することである。
【００１７】
個別に作製された前記光導波路と前記光変調部を接着剤で接着すれば、コアの上に素子を形成する場合のようにコア形成後にコアが加熱されたり、コアに薬品がかかる恐れがなく、コアが変質する恐れがない。また、前記素子を形成する際にコアの変質を考慮して前記素子を形成する際の加熱温度等に制約を設ける必要がないので、剥離しにくい素子を形成することができる。また、接着剤をコアの上部クラッド層にすれば経済的であり、製造工程を簡略化することができる。
【００１８】
請求項２に記載の光導波路装置は、請求項１における前記光変調部が、基板と、基板の上面に形成された第一の導電層と、基板の下面に形成された第二の導電層とを備え、前記第一の導電層と前記第二の導電層とは導通しており、前記第二の導電層が前記素子であることを特徴としている。
【００１９】
請求項２に記載の光導波路装置の光変調部は、基板の表面と裏面との二層構造になっている。前記第二の導電層を前記素子にしたときに、前記第一の導電層を前記素子を導通させるための電極にすれば、前記コアと前記素子とを近接させた場合でも、前記コアと前記素子の電極を離すことができる。したがって、前記素子の電極によって生じる熱や電界や磁界の変化がコアを伝搬する光にまで及びにくくすることができる。
【００２０】
請求項３に記載の光導波路装置は、請求項２おける前記基板に表面から裏面に貫通する貫通孔が形成されており、前記第一の導電層と前記第二の導電層とが、貫通孔の内部で導通していることを特徴としている。
【００２１】
請求項３に記載の光導波路装置にあっては、前記素子が形成されている面内に素子の配線を設けずに、配線を基板の厚み方向で行うために、配線で生じる熱や、配線で生じる電界や磁界の変化による影響を、コアやコア内を伝搬する光にまで及びにくくすることができる。
【００２２】
請求項４に記載の光導波路装置は、請求項１に記載の前記光変調部表面の前記光導波路と接合する面に、前記コアと前記素子との距離を保持するためのスペーサーを備えたことを特徴としている。
【００２３】
前記コアと前記素子との距離が変化すると、素子がコアやコア内を伝搬する光に与える影響が変化する。したがって導波路装置毎の性能のバラツキをなくすためには、コアと素子との間隔を一定にする必要がある。請求項４に記載の光導波路装置では、前記光導波路と前記光変調部との間に、一定の高さ（厚さ）を有するスペーサーを挟むことによって、前記コアと前記素子との距離を一定にすることができる。また、スペーサーの厚みを変化させることによって変調効果の異なる光導波路装置にすることもできる。
【００２４】
請求項５に記載の光導波路装置の製造方法は、光を透過伝搬させるコア及びコアを囲むクラッドを備えた光導波路と、コア内を伝搬する光に影響を与える素子を備えた光変調部とからなる光導波路装置の製造方法において、前記光導波路又は前記光導波路の一部を製作した後、前記光導波路又は前記光導波路の一部の上に前記光変調部を接着することを特徴としている。
【００２５】
請求項５に記載の光導波路装置の製造方法では、前記光導波路又は前記光導波路の一部と前記光変調部を接着するため、コア形成後に熱や薬品を使用する工程が無く、コアが変質する恐れがない。また、前記素子を形成する際にコアへの悪影響を考慮しなくてよいので、加熱温度等に制約を設ける必要が無く、剥離しにくい素子を形成することができる。
【００２６】
請求項６に記載の光導波路装置の製造方法は、請求項５における光導波路装置の製造方法において、前記クラッド層は、上部クラッド層と下部クラッド層からなり、前記下部クラッド層に前記コアを埋め込んで前記光導波路の一部を製作した後、前記下部クラッド層及び前記コアの上に未硬化の樹脂を滴下し、前記樹脂によって前記光導波路と前記光変調部とを貼り合わせ、前記樹脂を硬化させて前記上部クラッド層を形成することを特徴としている。
【００２７】
請求項６に記載の光導波路装置の製造方法によっては、前記光導波路と前記光変調部とを接着する前記樹脂が硬化すれば上部クラッド層になるため、上部クラッド層の形成と光導波路と光変調部の貼り合わせを別工程で行うよりも、製造工程を簡略化できる。また、より少ない材料で光導波路装置を作成することができるため経済的である。
【００２８】
請求項７に記載の光導波路装置の製造方法は、光を透過伝搬させるコア及びコアを囲むクラッドを備えた光導波路と、コア内を伝搬する光に影響を与える素子を備えた光変調部とからなる光導波路装置の製造方法において、前記変調部を作製した後、前記変調部の表面に前記光導波路を形成することを特徴としている光導波路装置の製造方法。
【００２９】
請求項７に記載の光導波路装置の製造方法によっては、光変調部の表面に前記光導波路を形成するため、コアやクラッド層を形成した後に熱を加えたり薬品を使用する工程が無く、コアが変質する恐れがない。なお、前記光変調部の表面に前記素子が形成されている場合には、該素子が形成されている面上に光導波路を形成すれば、前記素子と前記コアとを近接させられるため、より効果的に前記コア内を伝搬する光を変調することが可能になる。
【００３０】
請求項８に記載の光導波路装置の製造方法によれば、請求項７における前記光導波路は、前記光変調部の前記素子が形成された面に未硬化の樹脂を滴下し、表面に前記コアを形成するための溝を備えた前記クラッド層を形成し、前記溝に樹脂を注入し硬化させて前記コアを形成することを特徴としている。
【００３１】
前記コアを形成するための溝を備えたクラッド層は、コアの反転パターンを有するスタンパ（型）を前記未硬化の樹脂に押圧し、該樹脂を硬化させることによって形成しても良い。また、前記コアを形成するための溝を備えたクラッド層を、複製法や射出成型、注型などで成型しておき、前記樹脂によって光変調部に接着し、その後コアを形成するようにしても良い。
【００３２】
請求項９に記載の光導波路装置の製造方法によれば、請求項６又は７における前記光変調部は、基板の上面から下面に貫通する貫通孔を形成し、前記基板の上面、下面、及び貫通孔の内面に第一の金属薄膜を形成し、前記基板上の前記第一の金属薄膜の上に第二の金属薄膜を形成し、前記基板の下面に形成した第一の金属薄膜から前記素子を形成することを特徴としている。
【００３３】
請求項９に記載の光導波路装置の製造方法によれば、請求項３に記載の光変調部を製造することができる。
【００３４】
請求項１０に記載の光導波路装置の製造方法によれば、請求項９に記載の前記光変調部において、前記第二の金属薄膜の一部と前記第二の金属薄膜の下面に形成された前記第一の金属薄膜の一部を除去して電極とワイヤボンドパッドを形成することを特徴としている。
【００３５】
請求項１０に記載の光導波路装置の製造方法によれば、前記素子に通電させるための電極とワイヤボンドパッドとを製造することができる。請求項５乃至１０に記載の光導波路装置の製造方法では、光導波路装置と変調部を大面積の親基板を用いて複数形成しておき、最後にダイシングブレードで切断して個々の光導波路装置を作製することができるため、大量生産に適している。
【００３６】
請求項１１に記載の光通信機器は、請求項１に記載した光導波路装置及び請求項５に記載の光導波路装置の製造方法によって製造された光導波路装置を備えたことを特徴としている。前記光導波路装置は、コアの端面を光ファイバや投光素子、受光素子に光学的に接続して使用する。
【００３７】
なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り組み合わせることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図５は、本発明の一実施形態による光導波路装置１０ａ（光減衰器）の概略斜視図である。また、図６は、図５の光導波路装置１から上部クラッド層１４を除いた概略分解斜視図である。本発明の光導波路装置１０ａは、基板１１と、下部クラッド層１２，下部クラッド層１２の内部に形成されたコア１３ａ〜１３ｅからなる光導波路２３と、コア１３ｂ，１３ｃ内を伝搬する光を変調する機能を有する光変調部２４とから構成されている。光変調部２４は、ガラス板１５、電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、ワイヤボンドパット１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ、及び、ガラス板１５の下面に形成された素子（ヒーター）１９ａ，１９ｂで構成されている。光導波路装置２３と光変調部２４は上部クラッド層１４で接着されている。ワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄは外部の電源に接続する。
【００３９】
本発明の光導波路装置１０ａのコア１３ａ〜１３ｄは、光入射端では一本のコア１３ａであるが、途中で２本のコア１３ｂ，１３ｃに分岐し、さらに合流して一本のコア１３ｄになっている。素子１９ａ，１９ｂは、コア１３ｂ，１３ｃ上方の上部クラッド層１４の表面に設置され、図６に二点差線で示すように、素子１９ａでコア１３ｂを加熱し、素子１９ｂでコア１３ｃを加熱することができる。図７は、図６に示す光変調部２４を裏返しにしたときの概略斜視図である。
【００４０】
素子１９ａ又は１９ｂの一方に通電して一方のコア１３ｂ又はコア１３ｃを加熱すると、加熱されたコア１３ｂ又はコア１３ｃの屈折率が小さくなってそのコア１３ｂ又はコア１３ｃ内を通過する光の光路長が変化するので、コア１３ｂを通過した光とコア１３ｃを通過した光の位相が変化する。しかして、２本の分岐コアの合流部では、位相の異なる２つの光が干渉し、その位相差に応じてコア１３ｅから出力される光のパワーが変化する。よって、素子１９ａ又は素子１９ｂに通電する電流値を制御して素子１９ａ又は素子１９ｂの発熱量を変化させることにより、出力される光の減衰量をコントロールすることができる。特に、モニター用のコア１３ｄに対向させてモニター用の受光素子を設置しておき、この受光素子で受光量をモニターしながら素子１９ａ及び１９ｂに通電させる電流量をフィードバック制御することにより、コア１３ｅに出力される光のパワーが一定になるようにオートパワーコントロールを行わせることができる。
【００４１】
コア１３ｄと隣り合うように形成されたコア１３ｅは、コア１３ｄを伝搬する光を出射するために設けられたコアである。コア１３ｄとコア１３ｅとの最近接部では、コア１３ｄとコア１３ｅとが、波長の数倍程度の間隔で平行に形成されている。この程度に近接したコア間では、コア１３ｄを伝搬する光のパワーをコア１３ｅに移行させることができ、また、平行な部分を適度な長さにすることによっては、移行する光の割合を調整することができる。本実施形態の光導波路装置では、分岐コアの合流部から出てきた光のうち、９５％の光をコア１３ｅに移行し、残りの５％の光をコア１３ｄの光出射端から出射させる。コア１３ｅは光ファイバや受光素子に接続するため、コア１３ｅから出射される光を直接調べることはできないが、コア１３ｄから出射された光をモニターすることによって、間接的にコア１３ｅから出射される光の強度を見ることができる。
【００４２】
次に、本発明の光導波路装置の製造方法を図８から図１３を用いて説明する。まず、光変調部２４の製造方法であるが、図８に示す斜視図、図９（ａ）に示す図８のＢ−Ｂ’線断面図で示すように、ガラス板１５に表面から裏面に貫通する貫通孔１６ａ，１６ｂを形成する。後に形成する素子１９ａ，１９ｂと電極１７ａ〜１７ｄは貫通孔１６ａ，１６ｂの内部で導通させるため、対応する電極が識別しやすくなるように貫通孔１６ａの直径は、貫通孔１６ｂの直径に対して大きくなっている。貫通孔１６ａと貫通孔１６ｂの間隔は、各素子の長さに合わせて設計し、また、隣り合う貫通孔１６ａどうし（貫通孔１６ｂどうし）の間隔は、隣り合うコアどうしの間隔に合わせて設計しておく。
【００４３】
次に、図９（ｂ）に示すように、ガラス板１５の上面、下面、及び、貫通孔１６ａ（貫通孔１６ｂも同じ。）の内面に、基板１５との密着性がよく、抵抗率が高いチタン（Ｔｉ）を蒸着またはスパッタリングして、導電膜１７ｑを形成する。次に図９（ｃ）に示すように、ガラス板１５の上面の導電膜１７ｑの表面にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着し、ワイヤボンドパッド部１８ｑを形成する。次に、図９（ｄ）に示すようにガラス板１５の裏面の導電膜１７ｑの一部をマスク２６で覆い、エッチングでマスク２６で覆われていない部分を除去し、素子１９ａ，１９ｂを形成する。
【００４４】
この後、ガラス板１５上の導電膜１７ｑから電極１７ａ〜１７ｄを、またワイヤボンドパッド部１８ｑからワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄを形成すれば光変調部２４が完成するが、製造工程の簡略化のために電極１７ａ〜１７ｄとワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄは後の工程で形成する。しかしながら、この後の説明では、上記工程で形成されたものを光変調部２４という。
【００４５】
光導波路２３は、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ガラス基板１１に比較的屈折率の高い紫外線硬化樹脂１２ａを塗布し、スタンパ２１で押圧してコア溝３１を形成し、紫外線を照射し硬化させて下部クラッド層１２を形成する。コア溝２２には、図１０（ｄ）に示す下部クラッド層１２よりも屈折率の高い樹脂を滴下して、押圧して表面を平らにし、硬化させてコア１３ａ〜１３ｅを形成する。
【００４６】
次に、図１１（ａ）に示すように、コア１３ａ〜１３ｄの上面に上部クラッド層１４となる未硬化の樹脂１４ａを滴下して、スピンコーターで樹脂１４ａを下部クラッド層１２全体に拡げ、図１１（ｂ）に示すように、光導波路２３と光変調部２４を接着する。
【００４７】
次に、図１１（ｃ）に示すように、コア１３ｂとコア１３ｃの中間部上方に位置するワイヤボンドパッド部１８ｑ、導電膜１７ｑ、およびガラス板１５の一部をダイシングブレードで削り取って、電極分離溝２０ａを形成する。
【００４８】
次に、図１２に破線で示す部分のワイヤボンドパッド部１８ｑ、導電膜１７ｑ、及びガラス板１５の一部をダイシングブレードで削り取り、さらに、貫通孔１６ａ，１６ｂの中心を通るように図１３の破線に沿って切断すれば、電極１７ａ〜１７ｄと、ワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄが形成されて、図５に示す光導波路装置１０ａが完成する。
【００４９】
本発明の光導波路装置１０ａの製造方法によれば、個別に製造した光導波路２３と光変調部２４とを接着剤（上部クラッド層）で接着してコア１３上に素子１９ａ，１９ｂを設置するために、コア１３ａ〜１３ｅや上部クラッド層１４に熱を加えたり薬剤がかかるような工程が無く、コア１３ａ〜１３ｅや上部クラッド層１４が変質する恐れがない。また、素子１９ａ，１９ｂはコア１３ａ〜１３ｃや下部クラッド層１２、上部クラッド層１４とは分離した工程で作製しているので、素子１９ａ，１９ｂの製造工程でコア１３ａ〜１３ｃ等がダメージを受ける恐れがなく、その分素子１９ａ，１９ｂの作製工程における加熱温度等の制約が少なくなり、素子１９ａ，１９ｂの剥離が起こりにくくなる。さらに、素子１９ａ，１９ｂは上部クラッド層１４とガラス板１５とで挟まれて保護されているために、剥がれたり傷がつく恐れがない。
【００５０】
また、本発明の光導波路装置１０ａは、素子１９ａ，１９ｂと電極１７ａ〜１７ｄとがガラス板１５の内部で導通しており、素子１９ａ，１９ｂが形成されている面内に素子１９ａ，１９ｂの配線が無いため、素子の配線で生じる熱や電界・磁界の変化による影響がコア１３ａ〜１３ｅ内部を伝搬する光に及ぶおそれが少ない。
【００５１】
また、本発明の光導波路装置１０ａは、電極１７ａ〜１７ｄ及びワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄと素子１９ａ，１９ｂとがガラス板１５の対向する面に形成されているために、ガラス板１５の厚みを厚くすることによって、電極１７ａ〜１７ｄ及びワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄとコア１３との距離を充分に離すことができる。したがって、上部クラッド層１４の厚みを薄くしてコア１３と素子１９ａ，１９ｂとを近距離で設置しても、ワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄや電極１７ａ〜１７ｄで生じる熱や電界・磁界の変化による影響を、コア１３内を伝搬する光に与えることがない。また、上部クラッド層１４を薄くすれば、少ない電力で効率よくコア１３を加熱することができるため、素子１９ａ，１９ｂを消費電力の小さな小型のヒーターにして、光導波路装置１０ａの小型化や低コスト化が可能になる。
【００５２】
なお、上述の製造工程で光変調部２４を形成した後に、光変調部２４の素子１９ａ，１９ｂが形成されている面に上クラッド層１４となる樹脂を滴下して、図１０を用いて説明した複製法（スタンパ法）よって、上部クラッド層１４の表面にコア溝３１、コア１９ａ〜１９ｅを順に形成し、さらに下部クラッド層１２となる樹脂を滴下してガラス板１１を押圧し、硬化させるようにしても、本発明の光導波路装置１０ａと同様の光導波路装置を製造することができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
図１４は、本発明の別の実施形態による光導波路装置の光変調部２４の概略斜視図である。図１４に示す光変調部２４は、第１の実施形態で説明し、図６に示すようにコアとコアを囲むクラッドを備えた光導波路と組み合わせて使用する。
【００５４】
図１４に示す光変調部２４は、ガラス板１５，電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、ワイヤボンドパッド１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ、素子（ヒーター）１９ａ，１９ｂ、及びスペーサー２２ａ，２２ｂから構成されている。スペーサー２２ａ，２２ｂは光変調部２４の両端にあたる貫通孔１６ａ，１６ｂの周辺にのみ形成されている。
【００５５】
次に、本実施形態の光変調部２４の製造方法を説明する。図１５（ａ）に示すように、ガラス板１５に表面から裏面へ貫通する貫通孔１６ａ（１６ｂ）を形成し、ガラス板１５の上面、裏面、貫通孔の内面に、まずチタン（Ｔｉ）をスパッタリング又は蒸着して、図１５（ｂ）に示す導電膜１７ｑを形成する。
【００５６】
次に、図１５（ｃ）に示すように、ガラス板の表面と裏面上の導電膜１７ｑの表面にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着して、ワイヤボンドパッド部１８ｑ、及び、スペーサー部２２ｃを形成する。
【００５７】
次に、図１５（ｄ）に示すようにスペーサー部２２ｃの一部にマスクをしてエッチングし、スペーサー２２ａ，２２ｂを成形する。さらに、図１５（ｂ）に示すように露出した導電膜１７ｑの一部にマスクをしてエッチングし、素子１９ａ，１９ｂを形成する。
【００５８】
この後、ガラス板１５上の導電膜１７ｑから電極１７ａ〜１７ｄを、またワイヤボンドパッド部１８ｑからワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄを形成すれば光変調部２４が完成するが、製造工程の簡略化のために電極１７ａ〜１７ｄとワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄは後の工程で個々に分離する。しかしながら、この後の説明では、上記工程で形成されたものを光変調部２４というとする。
【００５９】
次に、図１６（ａ）に示すように、第１の実施形態で説明し、図１０に示す製造方法で製造された光導波路装置２３に上部クラッド層１４となる未硬化の樹脂１４ａを滴下して、図１６（ｂ）に示すように光変調部２４を接着する。
【００６０】
次に、図１６（ｃ）に示すように、コア１３ｂとコア１３ｃの間の上方に位置するワイヤボンドパッド部１８ｑ、電極部１７ｑ、およびガラス板１５の一部をダイシングブレードで除去して、電極分離溝２０ａを形成する。その後は、第１の実施形態に示した工程と同様の工程を経て、つまり、電極分離溝２０ｂを形成し、個々の光導波路装置になるように切断することによって、光導波路装置が完成する。
【００６１】
第１の実施形態で示した光導波路装置のように、光導波路２３と光変調部２４とを上部クラッド層１４となる樹脂で接着して一体化させると、塗布する樹脂の量や樹脂の粘度、接着の際に加える加圧力等によって、上部クラッド層１４の厚みがばらついてしまう。上部クラッド層１４の厚みにばらつきがあると、素子１９ａ，１９ａの電源をＯＮにしたときのコアの加熱温度が各素子毎に異なり、コアの屈折率の変化がばらつくために光導波路装置の性能が安定しない。本実施形態の光導波路装置のようにスペーサーを備えていれば、コアと素子との距離をほぼ一定にすることができ、より性能が安定した光導波路装置になる。
【００６２】
（第３の実施形態）
図１７は、本発明のさらに別の実施形態による光導波路装置１０ｂ（１×４光スイッチ）の概略平面図である。また、図１８は、図１７のＣ−Ｃ’線断面図である。
【００６３】
この光導波路装置１０ｂは、ガラス基板１１と、下部クラッド層１２、コア１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ、上部クラッド層１４、素子（ヒーター）１９ａ，１９ｂ、貫通孔１６ａ，１６ｂが形成されたガラス板１５、電極１７ａ〜１７ｐ、電極１７ａ〜１７ｐの上面に形成されたワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｐから構成されている。貫通孔１６ａ，１６ｂはガラス板１５の上面から下面に貫通するように形成されており、貫通孔１６ａ，１６ｂを通してガラス板１５の下面の素子１９ａ，１９ｂと、ガラス板１５の上面の電極１７ｂ，１７ｃ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｉ，１７ｊ，１７ｋ，１７ｌ，１７ｍ，１７ｎ，１７ｏ，１７ｐが導通している。ワイヤボンドパッド１８ａ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｈ及び電極１７ａ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｈはダミーであって実際に使われることはない。本実施形態の光導波路装置１０ｂは、第１の実施形態で示した製造方法で製造する。
【００６４】
素子１９ａ，１９ｂは、コア１３ｂ，１３ｃ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉの分岐部付近の上方に上部クラッド層１４を隔てて設置される。素子１９ａ，１９ｂに接続する電極１７ｂ，１７ｃ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｉ，１７ｊ，１７ｋ，１７ｌ，１７ｍ，１７ｎ，１７ｏ，１７ｐは素子１９ａ，１９ｂからさらにガラス板１５を隔てて設置されている。素子１９ａ，１９ｂの電源のＯＮ／ＯＦＦ操作によって、入射した光を伝搬するコアを選択することができるため、光出射端である４つのコア端のいずれか１箇所、若しくは複数箇所から光を出射することができる。
【００６５】
本発明の光導波路装置１０ｂによれば、上部クラッド層１４を薄くして素子１９ａ，１９ｂとコア１３ｂ，１３ｃ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉとを近づけても、厚みのあるガラス板１５でコア１３ａ〜１３ｉと電極部１７ａ〜１７ｐとを充分に離すことができるので、電極１７ａ〜１７ｐやワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｐで発生する熱や、電界・磁界の変化がコア内を伝搬する光に影響を与えることがない。また、素子１９ａ，１９ｂの配線は、素子１９ａ，１９ｂと同一の面内には設けずに、垂直方向に設けているために、配線で発生する熱や、電界・磁界の変化がコア内を伝搬する光に影響を与えにくい。したがって、狭い領域にコアとヒーターとが複数設けられた、複数の分岐部分を有する光導波路装置（光スイッチ）にすることができる。
【００６６】
（第４の実施形態）
図１９は、本発明のさらに別の実施形態による光導波路装置１０ｃ（光変調器）の概略平面図である。また、図２０（ａ）（ｂ）は、図１９に示す光導波路装置１０ｃのＤ−Ｄ’線断面図、及び、Ｅ−Ｅ’線断面図である。本実施形態の光導波路装置１０ｃは、ガラス基板１１と下部クラッド層１２、コア１３ａ，上部クラッド層１４、櫛歯状の素子（櫛歯状電極）１９ｃ，１９ｄ、貫通孔１６ａ，１６ｂ、ガラス板１５、電極１７ａ，１７ｂ、ワイヤボンドパッド１８ａ，１８ｂから構成されている。
【００６７】
本実施形態の光導波路装置１０ｃは、第１の実施形態で示したものと同様の製造方法で製造することができ、素子１９ｃ，１９ｄは、第１の実施形態で説明し、図９（ｃ）（ｄ）に示す素子１９ａ，１９ｂの製造工程と同じ工程、つまりガラス板１５の下面に形成した導電膜１７ｑをエッチングして素子１９ｃ，１９ｄを形成すればよい。ワイヤボンドパッド１８ａとワイヤボンドパッド１８ｂ、また、電極１７ａと電極１７ｂは、いずれも電極分離溝２０ａによって分離されている。この光導波路装置１０ｃにあっては、ワイヤボンドパッド１８ａ，１８ｂを外部の電源に接続し、電極１７ａ，１７ｂを通して、素子１９ｃ，１９ｄに逆位相の交流を流すと、素子１９ｃ，１９ｄの間に生じる電界によって、コア１３ａの屈折率が変化し、コア内を伝搬する光を変調できる。
【００６８】
（第５の実施形態）
図２１は、本発明のさらに別の実施形態による光導波路装置（光変調器）１０ｄの概略平面図である。また、図２２は、図２１の光導波路装置１０ｄのＦ−Ｆ’線断面図である。本実施形態の光導波路装置１０ｄは、ガラス基板１１と、下部クラッド層１２、コア１３ａ、コア１３ａの下方に成形された下部電極２３ｄ、コア１３ａの上方に形成された上部電極２３ｃ、上部クラッド層１４、ガラス板１５、電極１７ａ，１７ｂ、ワイヤボンドパッド１８ａ，１８ｂから構成されている。
【００６９】
本実施形態の光導波路装置１０ｄは、第１の実施形態で説明したものとほぼ同様の製造工程で製造することができる。基板１１上に金属薄膜の蒸着等によって下部電極２３ｄを形成し、その上に下部クラッド層１２，コア１３ａおよび上部クラッド層１４を形成した後、上部クラッド層１４及び下部クラッド層１２を貫通するような引き出し電極２４を形成して引き出し電極２４の下面を下部電極２３ｄに電気的に接続する。なお、基板１１上に、下部電極２３ｄと引き出し電極２４を形成した後に、下部クラッド層２１等を形成するようにしても良い。その後第１の実施形態で説明した製造方法によって光導波路装置１０ｄを作製する。上部電極２３ｃは、第１の実施形態で説明し、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、ガラス板１５の下面に形成した導電膜１７ｑをエッチングして形成する。
【００７０】
ワイヤボンドパッド１８ａ，１８ｂは、外部の電源に接続する。本実施形態の光導波路装置１０ｄは、下部電極２５ａと上部電極２５ｂが作る電界の変化によってコアの屈折率を変化させ、コアを伝搬する光を変調することができる。
【００７１】
（第６の実施形態）
図２３は、本発明にかかる光減衰器２９、３３（例えば図５に示したような光導波路装置）を用いた光合分波を行う装置を示す概略図である。分波器２７及び合波器２８は、波長の異なる複数の光信号を一本の光ファイバで伝送する波長多重（ＷＤＭ）方式の光通信システムで用いられる装置である。合波器２７は、一本の光ファイバ３１によって伝送された光信号を波長毎に分波して、波長毎に異なる光ファイバに出力する装置である。また、合波器２８は、複数の光ファイバによって入力された波長の異なる光信号を合波して、一本の光ファイバ３２に出力する装置である。なお、光スイッチとして本発明にかかる光導波路装置１０ｅを用いても差し支えない。
【００７２】
光導波路装置１０ｅ（２×２光スイッチ）は、第３の実施形態に示したようにコア内を伝搬する光の進行方向を切り換えて、選択した特定のコアからのみ光を出射できる光導波路装置である。また、光減衰器（ＶＯＡ）２９，３３は、第１の実施形態に示したものである。各光導波路装置１０ｅには、光入射端が２箇所設けられていて、一方は光ファイバ３０ａによって分波器２７に接続されており、分波器２７で分波された波長λ１，λ２，…，λＮの光が入力されるようになっている。他方は分波器２７に接続されていない光ファイバ３０ｂによって伝送された光信号の入射端である。光ファイバ３０ｂは分波器２７以外の他の分波器に接続されていてもよい。
【００７３】
また、光導波路装置１０ｅには、光出射端が２箇所設けられていて、一方の光出射端は光ファイバ３０ｃによって光減衰器（ＶＯＡ）２９を介して合波器２８に接続されており、他方の光出射端は分波器２７に接続されていない光ファイバ３０ｄに接続されている。光ファイバ３０ｄは合波器２８以外の他の合波器に接続されていてもよい。
【００７４】
しかして、この光合波分波器を用いた光通信システムにおいては、光ファイバ３１及び光ファイバ３２は例えば都市内ネットワークや都市間ネットワークにおける中継系ネットワーク回線を構成しており、波長多重信号を伝送している。いま、すべての光スイッチ１０ｅが合波器２８側に接続しているとすると、光ファイバ３１からなる中継系ネットワーク回線を伝送されてきた波長多重信号は、分波器２７により各波長λ１，λ２，…，λＮの信号に分波された後、各光スイッチ１０ｅを合波器側へ通過し、光減衰器２９によって各波長の信号のパワーを均一に揃えられた後、各波長λ１，λ２，…λＮの信号は再び合波器２８で合波され、さらに光減衰器３３により波長多重信号全体のパワーが規定値となるように調整されて光ファイバ３２からなる中継系ネットワーク回線へ送り出される。
【００７５】
これに対し、例えば波長λ１に対応する光スイッチ１０ｅが合波器側と異なる側へ切り換えられると、分波器２７で分波された信号のうち波長λ１の信号だけが光ファイバ３０ｄからなるアクセスネットワーク回線へ取り出される。また、光ファイバ３０ｂからなるアクセスネットワーク回線から波長λ１の信号が送り込まれていると、この他線からの波長λ１の信号は光スイッチ１０ｅによって合波器２８へ送られ、光ファイバ３１から送られてきた波長多重信号に重畳させて光ファイバ３２からなる中継系ネットワーク回線へ送り出される。
【００７６】
図２４は、本発明にかかる光減衰器（例えば、図５に示したような光導波路装置）を用いた光波長多重伝送装置を示す概略図である。この光波長多重伝送装置は、送信部（ＤＷＤＭ伝送装置）３６と受信部（ＤＷＤＭ伝送装置）３７とを光ファイバ３８で結んだものである。これは複数本の光ファイバ３９から送られてきた各波長λ１，λ２，…の光信号を送信部３６で波長多重信号に変換し、これを１本の光ファイバ３８によって受信部３７へ伝送し、受信部３７において元の各波長λ１，λ２，…の光信号を復元し、各波長λ１，λ２，…の信号を各光ファイバ４０に分けて送り出すものである。
【００７７】
送信部３６は、光／電気変換器４１、電気合波器（ＭＵＸ）４２、ＤＷＤＭ用電気／光変換器４３、光減衰器（ＶＯＡ）４４及び光合波器４５からなる。ここで、光減衰器４４は本発明の光導波路装置によって構成されている。しかして、複数本の光ファイバ３９から送られてきた波長λ１，λ２，…の光信号は、光／電気変換器４１により各波長λ１，λ２，…の電気信号に変換される。変換された各波長λ１，λ２，…の電気信号は、電気合波器４２によって各波長域毎に合波され、信号数を減少させられる。ついで、各ＤＷＤＭ用電気／光変換器４３により、電気合波器４２から出力される各波長域の電気信号を光信号に変換する。このＤＷＤＭ用電気／光変換器４３は、半導体レーザー素子４６と光変調器４７とからなり、電気合波器４２から出力された電気信号により半導体レーザー素子４６を駆動し、さらに光変調器４７で変調した光信号を出力する。ＤＷＤＭ用電気／光変換器４３から出力された光信号は、光減衰器４４によって各光信号のパワーを規定値に揃えた後、光合波器４５で１本の波長多重信号に合波され、光ファイバ３８から送り出される。なお、上記光変調器４７も本発明の光導波路装置によって構成されていてもよい。
【００７８】
受信部は、可変分散補償器４８、光分波器４９、光／電気変換器５０、電気分波器５１及び電気／光変換器５２からなる。しかして、光ファイバ３８から送られてきた波長多重信号は、可変分散補償器４８を通過して光／電気変換器５０に送られ、光／電気変換器５０で各波長域毎の光信号に分波される。各波長域毎の光信号は光／電気変換器５０によって一旦電気信号に変換された後、電気分波器５１によって各波長λ１，λ２，…の電気信号に分波され、さらに電気／光変換器５２によって元の光信号に復元された各波長λ１，λ２，…の光信号は、各光ファイバ４０から送り出される。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の光導波路装置の製造方法によれば、コアとクラッド等からなる光導波路と、ヒーターや電極などのコア内を伝搬する光に光学的な影響を与える光変調部とを個別に作製して貼り合わせるために、コアやクラッドを変質させるような熱や薬品を使用する工程が無い。また、熱や薬品への制約を伴うような製造方法でないため、低コストで精度良く光導波路装置を製造することができる。本発明の光導波路装置の製造方法によっては、熱光学効果、電気光学効果、磁気光学効果等を利用して光を変調する素子を備えたあらゆる光導波路装置を製造することができる。
【００８０】
また、本発明の光導波路装置は、外部の電源に接続するワイヤボンドパッドをガラス板の上面に形成し、ガラス板を貫通する貫通孔を通してガラス板下面に形成された電極やヒーター等と接続している。電極やヒーター等と、電極やヒーター等を導通する配線や電極が異なる面で形成されるため、電極やヒーター等とコアとを近づけて設置しても、ガラス板の厚みによって、配線やワイヤボンドパッドとコアとを離すことができる。そのため、配線等から生じる熱や、配線を流れる電流による電界・磁界の変化がコア内を伝搬する光に影響を及ぼしにくくすることができる。
【００８１】
また、本発明の光導波路装置は、ヒーターが上部クラッド層とガラス板とで挟まれているために、使用中にヒーターが剥離する恐れがなく、長期間わたって使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光導波路装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示す従来の光導波路装置の一部を拡大した概略平面図である。
【図３】図２に示す光導波路装置のＡ−Ａ’線断面図である。
【図４】従来の光導波路装置の問題点を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態による光導波路装置の概略斜視図である。
【図６】図５に示す光導波路装置の概略分解斜視図である。
【図７】光変調部の概略斜視図である。
【図８】本発明の光導波路装置の製造工程を説明する図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は図８の続図であって、いずれも図８のＢーＢ’線断面に相当する断面を示している。
【図１０】
（ａ）〜（ｄ）は図９の続図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は図１０の続図である。
【図１２】図１１の続図である。
【図１３】図１２の続図である。
【図１４】本発明の別の実施形態による光導波路装置の光変調部の概略斜視図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、図１４に示す光変調部の製造工程を説明するための図である。
【図１６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図１５（ｄ）に示す光変調部を光導波路部と一体化させる工程を説明するための図である。
【図１７】本発明のさらに別の実施形態による光導波路装置の概略平面図である。
【図１８】図１７に示す光導波路装置のＣ−Ｃ’線断面図である。
【図１９】本発明のさらに別の実施形態による光導波路装置の概略平面図である。
【図２０】（ａ）（ｂ）は、図１９の光導波路装置のＤ−Ｄ’線断面図、及び、Ｅ−Ｅ’線断面図である。
【図２１】本発明のさらに別の実施形態による光導波路装置の概略平面図である。
【図２２】図２１に示す光導波路装置のＦ−Ｆ’断面図である。
【図２３】本発明の光導波路装置を利用した光通信システムを説明する図である。
【図２４】本発明の光導波路装置を利用した光通信システムを説明する図である。
【符号の説明】
１１ ガラス基板
１２ 下部クラッド層
１３ａ〜１３ｉ コア
１４ 上部クラッド層
１５ ガラス板
１６ 貫通孔
１７ 電極部
１８ａ〜１８ｄ ワイヤボンドパッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路装置、光導波路装置の製造方法、及び光通信用機器に関し、特に熱光学効果や電気光学効果を利用してコアの屈折率を変化させ、変調やスイッチングを行う光導波路装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
高速で大容量のデータ通信が行える光通信では、伝送網として主に光ファイバケーブルが用いられている。また、光ファイバケーブルの接続点では、その目的に合わせて、光導波路や光導波路にスイッチングや変調などの機能を付加した光導波路装置が用いられている。
【０００３】
図１は、従来から用いられている光導波路装置１（１×８光スイッチ）の概略斜視図である。図１に示す光導波路装置１は、基板２と、下部クラッド層３、下部クラッド層３の内部に形成されたコア５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ，５ｉ，５ｊ，５ｋ，５ｌ，５ｍ，５ｎ，５ｏ、コア５ａ〜５ｏを覆う上部クラッド層４、コアの分岐部分上方に設けられたヒーター８ａ，８ｂ等から構成されている。コア５ａ〜５ｏと下部クラッド層３および上部クラッド層４はいずれも比較的屈折率の高い樹脂等である。また、コア５ａ〜５ｏは上部クラッド層４や下部クラッド層３よりも屈折率の高い物質である。
【０００４】
図１に示す光導波路装置１は、コア端面６ａを光ファイバケーブルや投光素子等に接続し、またコア端面６ｂ〜６ｉを光ファイバケーブルや受光素子に接続して使用する。コア端面６ａから入射した光はコア５ａの内部を伝搬し、３箇所の分岐部分を経由して、選択された１又は複数のコア端面６ｂ〜６ｉから出射される。
【０００５】
この光導波路装置１では、コアの分岐部分で光の進行方向を選択することができるが、その仕組みを簡単に説明する。図２は、図１の光導波路装置１の一部を拡大した平面図である。コア端面６ａから入射した光は、コア５ａの内部を伝搬して、コア５ｂとコア５ｃとの分岐部分に到達する。図１のＡ−Ａ’断面図である図３に示すように、コア５ｂ，５ｃの上方の上部クラッド層４の表面には、ヒーター８ａ，８ｂが設置されており、ヒーター８ａを加熱すればコア５ａが加熱され、また、ヒーター８ｂを加熱すればコア５ｃが加熱されるようになっている。
【０００６】
ヒーター８ｂによってコア５ｃを加熱すると、コア５ｃの実効屈折率が低くなる。コア５ａを伝搬してきた光は、実効屈折率の高い方に伝搬されるので、ヒーター８ｂを加熱するとコア５ｃには光が伝搬されず、コア５ｂにのみ光が伝搬されるようになる。また、いずれのヒーター８ａ，８ｂも加熱しなければ、両方のコア５ｂ，５ｃに光を伝搬させることができる。このように、コアの屈折率は温度によって変化するために、ヒーターをＯＮ／ＯＦＦしてヒーター直下のコアの屈折率を変化させれば、コア内での光の伝搬を制御することができる
【０００７】
コア５ｂ内を伝搬した光は、さらにコア５ｄ，５ｅの分岐部に到達するが、ここでもいずれか一方のヒーター８ａ，８ｂを加熱することによって、いずれか一方のコア５ｄ又は５ｅにのみ光を伝搬させることができる。また、いずれのヒータ８ａ，８ｂも加熱しなければ、両方のコア５ｄ，５ｅに光を伝搬させることができる。
【０００８】
上記のような、スイッチング作用を有する光導波路装置は、１つのデータ発信源から多数の端末に向けてデータを送信する場合や、使用する光ファイバケーブルを切り替えて、通常使用しているケーブルの保守点検を行う場合など、様々な状況で利用でき、今後さらなる利用が見込まれている。
【０００９】
しかしながら従来の光導波路装置は以下のような問題を有している。図１及び図２に示すような光導波路装置１を製造するには、まず、基板２上に下部クラッド層３とコア５ａ〜５ｏ、及び、上部クラッド層４からなる光導波路を形成しておき、上部クラッド層４上に金属薄膜を蒸着して、ヒーター８ａ，８ｂとなる部分をマスクし、エッチングしてヒーター８ａ，８ｂを形成していた。また、各ヒーター８ａ，８ｂと電源とを接続する一対のワイヤボンドパッド９ａ，９ｂや、ヒーター８ａ，８ｂとワイヤボンドパッド９ａ，９ｂを接続する配線も上部クラッド層４上に蒸着とエッチングによって形成していた。
【００１０】
上述のような光導波路装置の製造方法によっては、蒸着された金属薄膜をエッチングする際、図４に示すように上部クラッド層４や下部クラッド層３までがエッチングされてしまったり、蒸着時の熱やエッチング用の薬剤による影響で上部クラッド層４やコア５ｂ，５ｃが変質し、光導波路装置１の性能にバラツキが生じるという問題があった。また、蒸着に伴う熱やエッチングで使用する薬剤による制約をクリアするためには多数の製造工程を余計に要することになり、製造にかかる時間やコストが増大してしまう問題もあった。
【００１１】
また、従来の光導波路装置においては、上部クラッド層４の表面にヒータ８ａ，８ｂを形成しているので、上記のようにヒータ８ａ，８ｂを蒸着させる際の加熱温度などが高いとコア５ａ，５ｂが変質する恐れがあり、そのためヒータ８ａ，８ｂを形成する工程に制約が生じる。そのため、ヒータ８ａ、８ｂが上部クラッド層４から剥がれ易くなるという問題があった。さらに、ヒータ８ａ，８ｂは上部クラッド層４の表面に蒸着しただけであるために、図４に示すように、湿気や使用時に発生する熱によってヒーター８ａが剥離してしまう問題もあった。
【００１２】
また、狭い領域にコアやヒーターが密集していると、図２に示すように各ヒーター８ａ，８ｂとワイヤボンドパッド９ａ〜９ｄとを接続する配線がコア５ｂ〜５ｇの上方を横断することになる。コアと配線とが近くにあれば、配線で発生する熱や、配線を流れる電流による電界・磁界の変化が、コア５ｂ〜５ｇ内を伝搬する光に予期せぬ影響を与えてしまう。したがって、配線とコアとを充分に離して、配線で発生する熱や、電界・磁界の変化がコアに及ばないようにしなければならないが、ヒーターによって特定のコアのみを充分に、かつ、効率よく加熱するためには、上部クラッド層を薄くしてヒーターとコアとの距離を近づけなければならず、上述のようにヒーターと配線及び電極を同一面上に形成する従来の光導波路装置の製造方法では、ヒーターとコアとを近づけ、かつ、ヒーターの配線や電極とコアとを離すことは不可能であった。
【００１３】
【発明の開示】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コアやクラッド層に悪影響を及ぼすことなく素子を形成することができ、また、素子を構成する金属薄膜が剥離しにくい光導波路装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明のさらに別な目的は、製造工程においてコアが変質する恐れが無く、熱や薬品による制約を受けることない、大量生産に適した光導波路装置の製造方法を提供することにある。
【００１５】
請求項１に記載の光導波路装置は、光を透過伝搬させるコア及びコアを囲むクラッドを備えた光導波路と、コア内を伝搬する光に影響を与える素子を備えた光変調部とが接合されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項１に記載の光導波路装置は、コアとクラッドを備えた光導波路と、熱光学効果や電気光学効果、磁気光学効果等を利用してコア内を伝搬する光に光学的な影響を与える素子を備えた光変調部とを別々に形成し、一体化させたものである。コア内を伝搬する光に影響を与える素子とは、例えばヒーターや電極等である。また、コア内を伝搬する光に与える光学的な影響とは、例えばヒーターでコアを加熱してコアの屈折率を変化させ、光の伝搬方向を変化させることや、電圧を印可してコア内を伝搬する光を変調することである。
【００１７】
個別に作製された前記光導波路と前記光変調部を接着剤で接着すれば、コアの上に素子を形成する場合のようにコア形成後にコアが加熱されたり、コアに薬品がかかる恐れがなく、コアが変質する恐れがない。また、前記素子を形成する際にコアの変質を考慮して前記素子を形成する際の加熱温度等に制約を設ける必要がないので、剥離しにくい素子を形成することができる。また、接着剤をコアの上部クラッド層にすれば経済的であり、製造工程を簡略化することができる。
【００１８】
請求項２に記載の光導波路装置は、請求項１における前記光変調部が、基板と、基板の上面に形成された第一の導電層と、基板の下面に形成された第二の導電層とを備え、前記第一の導電層と前記第二の導電層とは導通しており、前記第二の導電層が前記素子であることを特徴としている。
【００１９】
請求項２に記載の光導波路装置の光変調部は、基板の表面と裏面との二層構造になっている。前記第二の導電層を前記素子にしたときに、前記第一の導電層を前記素子を導通させるための電極にすれば、前記コアと前記素子とを近接させた場合でも、前記コアと前記素子の電極を離すことができる。したがって、前記素子の電極によって生じる熱や電界や磁界の変化がコアを伝搬する光にまで及びにくくすることができる。
【００２０】
請求項３に記載の光導波路装置は、請求項２おける前記基板に表面から裏面に貫通する貫通孔が形成されており、前記第一の導電層と前記第二の導電層とが、貫通孔の内部で導通していることを特徴としている。
【００２１】
請求項３に記載の光導波路装置にあっては、前記素子が形成されている面内に素子の配線を設けずに、配線を基板の厚み方向で行うために、配線で生じる熱や、配線で生じる電界や磁界の変化による影響を、コアやコア内を伝搬する光にまで及びにくくすることができる。
【００２２】
請求項４に記載の光導波路装置は、請求項１に記載の前記光変調部表面の前記光導波路と接合する面に、前記コアと前記素子との距離を保持するためのスペーサーを備えたことを特徴としている。
【００２３】
前記コアと前記素子との距離が変化すると、素子がコアやコア内を伝搬する光に与える影響が変化する。したがって導波路装置毎の性能のバラツキをなくすためには、コアと素子との間隔を一定にする必要がある。請求項４に記載の光導波路装置では、前記光導波路と前記光変調部との間に、一定の高さ（厚さ）を有するスペーサーを挟むことによって、前記コアと前記素子との距離を一定にすることができる。また、スペーサーの厚みを変化させることによって変調効果の異なる光導波路装置にすることもできる。
【００２４】
請求項５に記載の光導波路装置の製造方法は、光を透過伝搬させるコア及びコアを囲むクラッドを備えた光導波路と、コア内を伝搬する光に影響を与える素子を備えた光変調部とからなる光導波路装置の製造方法において、前記光導波路又は前記光導波路の一部を製作した後、前記光導波路又は前記光導波路の一部の上に前記光変調部を接着することを特徴としている。
【００２５】
請求項５に記載の光導波路装置の製造方法では、前記光導波路又は前記光導波路の一部と前記光変調部を接着するため、コア形成後に熱や薬品を使用する工程が無く、コアが変質する恐れがない。また、前記素子を形成する際にコアへの悪影響を考慮しなくてよいので、加熱温度等に制約を設ける必要が無く、剥離しにくい素子を形成することができる。
【００２６】
請求項６に記載の光導波路装置の製造方法は、請求項５における光導波路装置の製造方法において、前記クラッド層は、上部クラッド層と下部クラッド層からなり、前記下部クラッド層に前記コアを埋め込んで前記光導波路の一部を製作した後、前記下部クラッド層及び前記コアの上に未硬化の樹脂を滴下し、前記樹脂によって前記光導波路と前記光変調部とを貼り合わせ、前記樹脂を硬化させて前記上部クラッド層を形成することを特徴としている。
【００２７】
請求項６に記載の光導波路装置の製造方法によっては、前記光導波路と前記光変調部とを接着する前記樹脂が硬化すれば上部クラッド層になるため、上部クラッド層の形成と光導波路と光変調部の貼り合わせを別工程で行うよりも、製造工程を簡略化できる。また、より少ない材料で光導波路装置を作成することができるため経済的である。
【００２８】
請求項７に記載の光導波路装置の製造方法は、光を透過伝搬させるコア及びコアを囲むクラッドを備えた光導波路と、コア内を伝搬する光に影響を与える素子を備えた光変調部とからなる光導波路装置の製造方法において、前記変調部を作製した後、前記変調部の表面に前記光導波路を形成することを特徴としている光導波路装置の製造方法。
【００２９】
請求項７に記載の光導波路装置の製造方法によっては、光変調部の表面に前記光導波路を形成するため、コアやクラッド層を形成した後に熱を加えたり薬品を使用する工程が無く、コアが変質する恐れがない。なお、前記光変調部の表面に前記素子が形成されている場合には、該素子が形成されている面上に光導波路を形成すれば、前記素子と前記コアとを近接させられるため、より効果的に前記コア内を伝搬する光を変調することが可能になる。
【００３０】
請求項８に記載の光導波路装置の製造方法によれば、請求項７における前記光導波路は、前記光変調部の前記素子が形成された面に未硬化の樹脂を滴下し、表面に前記コアを形成するための溝を備えた前記クラッド層を形成し、前記溝に樹脂を注入し硬化させて前記コアを形成することを特徴としている。
【００３１】
前記コアを形成するための溝を備えたクラッド層は、コアの反転パターンを有するスタンパ（型）を前記未硬化の樹脂に押圧し、該樹脂を硬化させることによって形成しても良い。また、前記コアを形成するための溝を備えたクラッド層を、複製法や射出成型、注型などで成型しておき、前記樹脂によって光変調部に接着し、その後コアを形成するようにしても良い。
【００３２】
請求項９に記載の光導波路装置の製造方法によれば、請求項６又は７における前記光変調部は、基板の上面から下面に貫通する貫通孔を形成し、前記基板の上面、下面、及び貫通孔の内面に第一の金属薄膜を形成し、前記基板上の前記第一の金属薄膜の上に第二の金属薄膜を形成し、前記基板の下面に形成した第一の金属薄膜から前記素子を形成することを特徴としている。
【００３３】
請求項９に記載の光導波路装置の製造方法によれば、請求項３に記載の光変調部を製造することができる。
【００３４】
請求項１０に記載の光導波路装置の製造方法によれば、請求項９に記載の前記光変調部において、前記第二の金属薄膜の一部と前記第二の金属薄膜の下面に形成された前記第一の金属薄膜の一部を除去して電極とワイヤボンドパッドを形成することを特徴としている。
【００３５】
請求項１０に記載の光導波路装置の製造方法によれば、前記素子に通電させるための電極とワイヤボンドパッドとを製造することができる。請求項５乃至１０に記載の光導波路装置の製造方法では、光導波路装置と変調部を大面積の親基板を用いて複数形成しておき、最後にダイシングブレードで切断して個々の光導波路装置を作製することができるため、大量生産に適している。
【００３６】
請求項１１に記載の光通信機器は、請求項１に記載した光導波路装置及び請求項５に記載の光導波路装置の製造方法によって製造された光導波路装置を備えたことを特徴としている。前記光導波路装置は、コアの端面を光ファイバや投光素子、受光素子に光学的に接続して使用する。
【００３７】
なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り組み合わせることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図５は、本発明の一実施形態による光導波路装置１０ａ（光減衰器）の概略斜視図である。また、図６は、図５の光導波路装置１から上部クラッド層１４を除いた概略分解斜視図である。本発明の光導波路装置１０ａは、基板１１と、下部クラッド層１２，下部クラッド層１２の内部に形成されたコア１３ａ〜１３ｅからなる光導波路２３と、コア１３ｂ，１３ｃ内を伝搬する光を変調する機能を有する光変調部２４とから構成されている。光変調部２４は、ガラス板１５、電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、ワイヤボンドパット１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ、及び、ガラス板１５の下面に形成された素子（ヒーター）１９ａ，１９ｂで構成されている。光導波路装置２３と光変調部２４は上部クラッド層１４で接着されている。ワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄは外部の電源に接続する。
【００３９】
本発明の光導波路装置１０ａのコア１３ａ〜１３ｄは、光入射端では一本のコア１３ａであるが、途中で２本のコア１３ｂ，１３ｃに分岐し、さらに合流して一本のコア１３ｄになっている。素子１９ａ，１９ｂは、コア１３ｂ，１３ｃ上方の上部クラッド層１４の表面に設置され、図６に二点差線で示すように、素子１９ａでコア１３ｂを加熱し、素子１９ｂでコア１３ｃを加熱することができる。図７は、図６に示す光変調部２４を裏返しにしたときの概略斜視図である。
【００４０】
素子１９ａ又は１９ｂの一方に通電して一方のコア１３ｂ又はコア１３ｃを加熱すると、加熱されたコア１３ｂ又はコア１３ｃの屈折率が小さくなってそのコア１３ｂ又はコア１３ｃ内を通過する光の光路長が変化するので、コア１３ｂを通過した光とコア１３ｃを通過した光の位相が変化する。しかして、２本の分岐コアの合流部では、位相の異なる２つの光が干渉し、その位相差に応じてコア１３ｅから出力される光のパワーが変化する。よって、素子１９ａ又は素子１９ｂに通電する電流値を制御して素子１９ａ又は素子１９ｂの発熱量を変化させることにより、出力される光の減衰量をコントロールすることができる。特に、モニター用のコア１３ｄに対向させてモニター用の受光素子を設置しておき、この受光素子で受光量をモニターしながら素子１９ａ及び１９ｂに通電させる電流量をフィードバック制御することにより、コア１３ｅに出力される光のパワーが一定になるようにオートパワーコントロールを行わせることができる。
【００４１】
コア１３ｄと隣り合うように形成されたコア１３ｅは、コア１３ｄを伝搬する光を出射するために設けられたコアである。コア１３ｄとコア１３ｅとの最近接部では、コア１３ｄとコア１３ｅとが、波長の数倍程度の間隔で平行に形成されている。この程度に近接したコア間では、コア１３ｄを伝搬する光のパワーをコア１３ｅに移行させることができ、また、平行な部分を適度な長さにすることによっては、移行する光の割合を調整することができる。本実施形態の光導波路装置では、分岐コアの合流部から出てきた光のうち、９５％の光をコア１３ｅに移行し、残りの５％の光をコア１３ｄの光出射端から出射させる。コア１３ｅは光ファイバや受光素子に接続するため、コア１３ｅから出射される光を直接調べることはできないが、コア１３ｄから出射された光をモニターすることによって、間接的にコア１３ｅから出射される光の強度を見ることができる。
【００４２】
次に、本発明の光導波路装置の製造方法を図８から図１３を用いて説明する。まず、光変調部２４の製造方法であるが、図８に示す斜視図、図９（ａ）に示す図８のＢ−Ｂ’線断面図で示すように、ガラス板１５に表面から裏面に貫通する貫通孔１６ａ，１６ｂを形成する。後に形成する素子１９ａ，１９ｂと電極１７ａ〜１７ｄは貫通孔１６ａ，１６ｂの内部で導通させるため、対応する電極が識別しやすくなるように貫通孔１６ａの直径は、貫通孔１６ｂの直径に対して大きくなっている。貫通孔１６ａと貫通孔１６ｂの間隔は、各素子の長さに合わせて設計し、また、隣り合う貫通孔１６ａどうし（貫通孔１６ｂどうし）の間隔は、隣り合うコアどうしの間隔に合わせて設計しておく。
【００４３】
次に、図９（ｂ）に示すように、ガラス板１５の上面、下面、及び、貫通孔１６ａ（貫通孔１６ｂも同じ。）の内面に、基板１５との密着性がよく、抵抗率が高いチタン（Ｔｉ）を蒸着またはスパッタリングして、導電膜１７ｑを形成する。次に図９（ｃ）に示すように、ガラス板１５の上面の導電膜１７ｑの表面にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着し、ワイヤボンドパッド部１８ｑを形成する。次に、図９（ｄ）に示すようにガラス板１５の裏面の導電膜１７ｑの一部をマスク２６で覆い、エッチングでマスク２６で覆われていない部分を除去し、素子１９ａ，１９ｂを形成する。
【００４４】
この後、ガラス板１５上の導電膜１７ｑから電極１７ａ〜１７ｄを、またワイヤボンドパッド部１８ｑからワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄを形成すれば光変調部２４が完成するが、製造工程の簡略化のために電極１７ａ〜１７ｄとワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄは後の工程で形成する。しかしながら、この後の説明では、上記工程で形成されたものを光変調部２４という。
【００４５】
光導波路２３は、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ガラス基板１１に比較的屈折率の高い紫外線硬化樹脂１２ａを塗布し、スタンパ２１で押圧してコア溝３１を形成し、紫外線を照射し硬化させて下部クラッド層１２を形成する。コア溝２２には、図１０（ｄ）に示す下部クラッド層１２よりも屈折率の高い樹脂を滴下して、押圧して表面を平らにし、硬化させてコア１３ａ〜１３ｅを形成する。
【００４６】
次に、図１１（ａ）に示すように、コア１３ａ〜１３ｄの上面に上部クラッド層１４となる未硬化の樹脂１４ａを滴下して、スピンコーターで樹脂１４ａを下部クラッド層１２全体に拡げ、図１１（ｂ）に示すように、光導波路２３と光変調部２４を接着する。
【００４７】
次に、図１１（ｃ）に示すように、コア１３ｂとコア１３ｃの中間部上方に位置するワイヤボンドパッド部１８ｑ、導電膜１７ｑ、およびガラス板１５の一部をダイシングブレードで削り取って、電極分離溝２０ａを形成する。
【００４８】
次に、図１２に破線で示す部分のワイヤボンドパッド部１８ｑ、導電膜１７ｑ、及びガラス板１５の一部をダイシングブレードで削り取り、さらに、貫通孔１６ａ，１６ｂの中心を通るように図１３の破線に沿って切断すれば、電極１７ａ〜１７ｄと、ワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄが形成されて、図５に示す光導波路装置１０ａが完成する。
【００４９】
本発明の光導波路装置１０ａの製造方法によれば、個別に製造した光導波路２３と光変調部２４とを接着剤（上部クラッド層）で接着してコア１３上に素子１９ａ，１９ｂを設置するために、コア１３ａ〜１３ｅや上部クラッド層１４に熱を加えたり薬剤がかかるような工程が無く、コア１３ａ〜１３ｅや上部クラッド層１４が変質する恐れがない。また、素子１９ａ，１９ｂはコア１３ａ〜１３ｃや下部クラッド層１２、上部クラッド層１４とは分離した工程で作製しているので、素子１９ａ，１９ｂの製造工程でコア１３ａ〜１３ｃ等がダメージを受ける恐れがなく、その分素子１９ａ，１９ｂの作製工程における加熱温度等の制約が少なくなり、素子１９ａ，１９ｂの剥離が起こりにくくなる。さらに、素子１９ａ，１９ｂは上部クラッド層１４とガラス板１５とで挟まれて保護されているために、剥がれたり傷がつく恐れがない。
【００５０】
また、本発明の光導波路装置１０ａは、素子１９ａ，１９ｂと電極１７ａ〜１７ｄとがガラス板１５の内部で導通しており、素子１９ａ，１９ｂが形成されている面内に素子１９ａ，１９ｂの配線が無いため、素子の配線で生じる熱や電界・磁界の変化による影響がコア１３ａ〜１３ｅ内部を伝搬する光に及ぶおそれが少ない。
【００５１】
また、本発明の光導波路装置１０ａは、電極１７ａ〜１７ｄ及びワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄと素子１９ａ，１９ｂとがガラス板１５の対向する面に形成されているために、ガラス板１５の厚みを厚くすることによって、電極１７ａ〜１７ｄ及びワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄとコア１３との距離を充分に離すことができる。したがって、上部クラッド層１４の厚みを薄くしてコア１３と素子１９ａ，１９ｂとを近距離で設置しても、ワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄや電極１７ａ〜１７ｄで生じる熱や電界・磁界の変化による影響を、コア１３内を伝搬する光に与えることがない。また、上部クラッド層１４を薄くすれば、少ない電力で効率よくコア１３を加熱することができるため、素子１９ａ，１９ｂを消費電力の小さな小型のヒーターにして、光導波路装置１０ａの小型化や低コスト化が可能になる。
【００５２】
なお、上述の製造工程で光変調部２４を形成した後に、光変調部２４の素子１９ａ，１９ｂが形成されている面に上クラッド層１４となる樹脂を滴下して、図１０を用いて説明した複製法（スタンパ法）よって、上部クラッド層１４の表面にコア溝３１、コア１９ａ〜１９ｅを順に形成し、さらに下部クラッド層１２となる樹脂を滴下してガラス板１１を押圧し、硬化させるようにしても、本発明の光導波路装置１０ａと同様の光導波路装置を製造することができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
図１４は、本発明の別の実施形態による光導波路装置の光変調部２４の概略斜視図である。図１４に示す光変調部２４は、第１の実施形態で説明し、図６に示すようにコアとコアを囲むクラッドを備えた光導波路と組み合わせて使用する。
【００５４】
図１４に示す光変調部２４は、ガラス板１５，電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、ワイヤボンドパッド１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ、素子（ヒーター）１９ａ，１９ｂ、及びスペーサー２２ａ，２２ｂから構成されている。スペーサー２２ａ，２２ｂは光変調部２４の両端にあたる貫通孔１６ａ，１６ｂの周辺にのみ形成されている。
【００５５】
次に、本実施形態の光変調部２４の製造方法を説明する。図１５（ａ）に示すように、ガラス板１５に表面から裏面へ貫通する貫通孔１６ａ（１６ｂ）を形成し、ガラス板１５の上面、裏面、貫通孔の内面に、まずチタン（Ｔｉ）をスパッタリング又は蒸着して、図１５（ｂ）に示す導電膜１７ｑを形成する。
【００５６】
次に、図１５（ｃ）に示すように、ガラス板の表面と裏面上の導電膜１７ｑの表面にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着して、ワイヤボンドパッド部１８ｑ、及び、スペーサー部２２ｃを形成する。
【００５７】
次に、図１５（ｄ）に示すようにスペーサー部２２ｃの一部にマスクをしてエッチングし、スペーサー２２ａ，２２ｂを成形する。さらに、図１５（ｂ）に示すように露出した導電膜１７ｑの一部にマスクをしてエッチングし、素子１９ａ，１９ｂを形成する。
【００５８】
この後、ガラス板１５上の導電膜１７ｑから電極１７ａ〜１７ｄを、またワイヤボンドパッド部１８ｑからワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄを形成すれば光変調部２４が完成するが、製造工程の簡略化のために電極１７ａ〜１７ｄとワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｄは後の工程で個々に分離する。しかしながら、この後の説明では、上記工程で形成されたものを光変調部２４というとする。
【００５９】
次に、図１６（ａ）に示すように、第１の実施形態で説明し、図１０に示す製造方法で製造された光導波路装置２３に上部クラッド層１４となる未硬化の樹脂１４ａを滴下して、図１６（ｂ）に示すように光変調部２４を接着する。
【００６０】
次に、図１６（ｃ）に示すように、コア１３ｂとコア１３ｃの間の上方に位置するワイヤボンドパッド部１８ｑ、電極部１７ｑ、およびガラス板１５の一部をダイシングブレードで除去して、電極分離溝２０ａを形成する。その後は、第１の実施形態に示した工程と同様の工程を経て、つまり、電極分離溝２０ｂを形成し、個々の光導波路装置になるように切断することによって、光導波路装置が完成する。
【００６１】
第１の実施形態で示した光導波路装置のように、光導波路２３と光変調部２４とを上部クラッド層１４となる樹脂で接着して一体化させると、塗布する樹脂の量や樹脂の粘度、接着の際に加える加圧力等によって、上部クラッド層１４の厚みがばらついてしまう。上部クラッド層１４の厚みにばらつきがあると、素子１９ａ，１９ａの電源をＯＮにしたときのコアの加熱温度が各素子毎に異なり、コアの屈折率の変化がばらつくために光導波路装置の性能が安定しない。本実施形態の光導波路装置のようにスペーサーを備えていれば、コアと素子との距離をほぼ一定にすることができ、より性能が安定した光導波路装置になる。
【００６２】
（第３の実施形態）
図１７は、本発明のさらに別の実施形態による光導波路装置１０ｂ（１×４光スイッチ）の概略平面図である。また、図１８は、図１７のＣ−Ｃ’線断面図である。
【００６３】
この光導波路装置１０ｂは、ガラス基板１１と、下部クラッド層１２、コア１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ、上部クラッド層１４、素子（ヒーター）１９ａ，１９ｂ、貫通孔１６ａ，１６ｂが形成されたガラス板１５、電極１７ａ〜１７ｐ、電極１７ａ〜１７ｐの上面に形成されたワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｐから構成されている。貫通孔１６ａ，１６ｂはガラス板１５の上面から下面に貫通するように形成されており、貫通孔１６ａ，１６ｂを通してガラス板１５の下面の素子１９ａ，１９ｂと、ガラス板１５の上面の電極１７ｂ，１７ｃ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｉ，１７ｊ，１７ｋ，１７ｌ，１７ｍ，１７ｎ，１７ｏ，１７ｐが導通している。ワイヤボンドパッド１８ａ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｈ及び電極１７ａ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｈはダミーであって実際に使われることはない。本実施形態の光導波路装置１０ｂは、第１の実施形態で示した製造方法で製造する。
【００６４】
素子１９ａ，１９ｂは、コア１３ｂ，１３ｃ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉの分岐部付近の上方に上部クラッド層１４を隔てて設置される。素子１９ａ，１９ｂに接続する電極１７ｂ，１７ｃ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｉ，１７ｊ，１７ｋ，１７ｌ，１７ｍ，１７ｎ，１７ｏ，１７ｐは素子１９ａ，１９ｂからさらにガラス板１５を隔てて設置されている。素子１９ａ，１９ｂの電源のＯＮ／ＯＦＦ操作によって、入射した光を伝搬するコアを選択することができるため、光出射端である４つのコア端のいずれか１箇所、若しくは複数箇所から光を出射することができる。
【００６５】
本発明の光導波路装置１０ｂによれば、上部クラッド層１４を薄くして素子１９ａ，１９ｂとコア１３ｂ，１３ｃ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉとを近づけても、厚みのあるガラス板１５でコア１３ａ〜１３ｉと電極部１７ａ〜１７ｐとを充分に離すことができるので、電極１７ａ〜１７ｐやワイヤボンドパッド１８ａ〜１８ｐで発生する熱や、電界・磁界の変化がコア内を伝搬する光に影響を与えることがない。また、素子１９ａ，１９ｂの配線は、素子１９ａ，１９ｂと同一の面内には設けずに、垂直方向に設けているために、配線で発生する熱や、電界・磁界の変化がコア内を伝搬する光に影響を与えにくい。したがって、狭い領域にコアとヒーターとが複数設けられた、複数の分岐部分を有する光導波路装置（光スイッチ）にすることができる。
【００６６】
（第４の実施形態）
図１９は、本発明のさらに別の実施形態による光導波路装置１０ｃ（光変調器）の概略平面図である。また、図２０（ａ）（ｂ）は、図１９に示す光導波路装置１０ｃのＤ−Ｄ’線断面図、及び、Ｅ−Ｅ’線断面図である。本実施形態の光導波路装置１０ｃは、ガラス基板１１と下部クラッド層１２、コア１３ａ，上部クラッド層１４、櫛歯状の素子（櫛歯状電極）１９ｃ，１９ｄ、貫通孔１６ａ，１６ｂ、ガラス板１５、電極１７ａ，１７ｂ、ワイヤボンドパッド１８ａ，１８ｂから構成されている。
【００６７】
本実施形態の光導波路装置１０ｃは、第１の実施形態で示したものと同様の製造方法で製造することができ、素子１９ｃ，１９ｄは、第１の実施形態で説明し、図９（ｃ）（ｄ）に示す素子１９ａ，１９ｂの製造工程と同じ工程、つまりガラス板１５の下面に形成した導電膜１７ｑをエッチングして素子１９ｃ，１９ｄを形成すればよい。ワイヤボンドパッド１８ａとワイヤボンドパッド１８ｂ、また、電極１７ａと電極１７ｂは、いずれも電極分離溝２０ａによって分離されている。この光導波路装置１０ｃにあっては、ワイヤボンドパッド１８ａ，１８ｂを外部の電源に接続し、電極１７ａ，１７ｂを通して、素子１９ｃ，１９ｄに逆位相の交流を流すと、素子１９ｃ，１９ｄの間に生じる電界によって、コア１３ａの屈折率が変化し、コア内を伝搬する光を変調できる。
【００６８】
（第５の実施形態）
図２１は、本発明のさらに別の実施形態による光導波路装置（光変調器）１０ｄの概略平面図である。また、図２２は、図２１の光導波路装置１０ｄのＦ−Ｆ’線断面図である。本実施形態の光導波路装置１０ｄは、ガラス基板１１と、下部クラッド層１２、コア１３ａ、コア１３ａの下方に成形された下部電極２３ｄ、コア１３ａの上方に形成された上部電極２３ｃ、上部クラッド層１４、ガラス板１５、電極１７ａ，１７ｂ、ワイヤボンドパッド１８ａ，１８ｂから構成されている。
【００６９】
本実施形態の光導波路装置１０ｄは、第１の実施形態で説明したものとほぼ同様の製造工程で製造することができる。基板１１上に金属薄膜の蒸着等によって下部電極２３ｄを形成し、その上に下部クラッド層１２，コア１３ａおよび上部クラッド層１４を形成した後、上部クラッド層１４及び下部クラッド層１２を貫通するような引き出し電極２４を形成して引き出し電極２４の下面を下部電極２３ｄに電気的に接続する。なお、基板１１上に、下部電極２３ｄと引き出し電極２４を形成した後に、下部クラッド層２１等を形成するようにしても良い。その後第１の実施形態で説明した製造方法によって光導波路装置１０ｄを作製する。上部電極２３ｃは、第１の実施形態で説明し、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、ガラス板１５の下面に形成した導電膜１７ｑをエッチングして形成する。
【００７０】
ワイヤボンドパッド１８ａ，１８ｂは、外部の電源に接続する。本実施形態の光導波路装置１０ｄは、下部電極２５ａと上部電極２５ｂが作る電界の変化によってコアの屈折率を変化させ、コアを伝搬する光を変調することができる。
【００７１】
（第６の実施形態）
図２３は、本発明にかかる光減衰器２９、３３（例えば図５に示したような光導波路装置）を用いた光合分波を行う装置を示す概略図である。分波器２７及び合波器２８は、波長の異なる複数の光信号を一本の光ファイバで伝送する波長多重（ＷＤＭ）方式の光通信システムで用いられる装置である。合波器２７は、一本の光ファイバ３１によって伝送された光信号を波長毎に分波して、波長毎に異なる光ファイバに出力する装置である。また、合波器２８は、複数の光ファイバによって入力された波長の異なる光信号を合波して、一本の光ファイバ３２に出力する装置である。なお、光スイッチとして本発明にかかる光導波路装置１０ｅを用いても差し支えない。
【００７２】
光導波路装置１０ｅ（２×２光スイッチ）は、第３の実施形態に示したようにコア内を伝搬する光の進行方向を切り換えて、選択した特定のコアからのみ光を出射できる光導波路装置である。また、光減衰器（ＶＯＡ）２９，３３は、第１の実施形態に示したものである。各光導波路装置１０ｅには、光入射端が２箇所設けられていて、一方は光ファイバ３０ａによって分波器２７に接続されており、分波器２７で分波された波長λ１，λ２，…，λＮの光が入力されるようになっている。他方は分波器２７に接続されていない光ファイバ３０ｂによって伝送された光信号の入射端である。光ファイバ３０ｂは分波器２７以外の他の分波器に接続されていてもよい。
【００７３】
また、光導波路装置１０ｅには、光出射端が２箇所設けられていて、一方の光出射端は光ファイバ３０ｃによって光減衰器（ＶＯＡ）２９を介して合波器２８に接続されており、他方の光出射端は分波器２７に接続されていない光ファイバ３０ｄに接続されている。光ファイバ３０ｄは合波器２８以外の他の合波器に接続されていてもよい。
【００７４】
しかして、この光合波分波器を用いた光通信システムにおいては、光ファイバ３１及び光ファイバ３２は例えば都市内ネットワークや都市間ネットワークにおける中継系ネットワーク回線を構成しており、波長多重信号を伝送している。いま、すべての光スイッチ１０ｅが合波器２８側に接続しているとすると、光ファイバ３１からなる中継系ネットワーク回線を伝送されてきた波長多重信号は、分波器２７により各波長λ１，λ２，…，λＮの信号に分波された後、各光スイッチ１０ｅを合波器側へ通過し、光減衰器２９によって各波長の信号のパワーを均一に揃えられた後、各波長λ１，λ２，…λＮの信号は再び合波器２８で合波され、さらに光減衰器３３により波長多重信号全体のパワーが規定値となるように調整されて光ファイバ３２からなる中継系ネットワーク回線へ送り出される。
【００７５】
これに対し、例えば波長λ１に対応する光スイッチ１０ｅが合波器側と異なる側へ切り換えられると、分波器２７で分波された信号のうち波長λ１の信号だけが光ファイバ３０ｄからなるアクセスネットワーク回線へ取り出される。また、光ファイバ３０ｂからなるアクセスネットワーク回線から波長λ１の信号が送り込まれていると、この他線からの波長λ１の信号は光スイッチ１０ｅによって合波器２８へ送られ、光ファイバ３１から送られてきた波長多重信号に重畳させて光ファイバ３２からなる中継系ネットワーク回線へ送り出される。
【００７６】
図２４は、本発明にかかる光減衰器（例えば、図５に示したような光導波路装置）を用いた光波長多重伝送装置を示す概略図である。この光波長多重伝送装置は、送信部（ＤＷＤＭ伝送装置）３６と受信部（ＤＷＤＭ伝送装置）３７とを光ファイバ３８で結んだものである。これは複数本の光ファイバ３９から送られてきた各波長λ１，λ２，…の光信号を送信部３６で波長多重信号に変換し、これを１本の光ファイバ３８によって受信部３７へ伝送し、受信部３７において元の各波長λ１，λ２，…の光信号を復元し、各波長λ１，λ２，…の信号を各光ファイバ４０に分けて送り出すものである。
【００７７】
送信部３６は、光／電気変換器４１、電気合波器（ＭＵＸ）４２、ＤＷＤＭ用電気／光変換器４３、光減衰器（ＶＯＡ）４４及び光合波器４５からなる。ここで、光減衰器４４は本発明の光導波路装置によって構成されている。しかして、複数本の光ファイバ３９から送られてきた波長λ１，λ２，…の光信号は、光／電気変換器４１により各波長λ１，λ２，…の電気信号に変換される。変換された各波長λ１，λ２，…の電気信号は、電気合波器４２によって各波長域毎に合波され、信号数を減少させられる。ついで、各ＤＷＤＭ用電気／光変換器４３により、電気合波器４２から出力される各波長域の電気信号を光信号に変換する。このＤＷＤＭ用電気／光変換器４３は、半導体レーザー素子４６と光変調器４７とからなり、電気合波器４２から出力された電気信号により半導体レーザー素子４６を駆動し、さらに光変調器４７で変調した光信号を出力する。ＤＷＤＭ用電気／光変換器４３から出力された光信号は、光減衰器４４によって各光信号のパワーを規定値に揃えた後、光合波器４５で１本の波長多重信号に合波され、光ファイバ３８から送り出される。なお、上記光変調器４７も本発明の光導波路装置によって構成されていてもよい。
【００７８】
受信部は、可変分散補償器４８、光分波器４９、光／電気変換器５０、電気分波器５１及び電気／光変換器５２からなる。しかして、光ファイバ３８から送られてきた波長多重信号は、可変分散補償器４８を通過して光／電気変換器５０に送られ、光／電気変換器５０で各波長域毎の光信号に分波される。各波長域毎の光信号は光／電気変換器５０によって一旦電気信号に変換された後、電気分波器５１によって各波長λ１，λ２，…の電気信号に分波され、さらに電気／光変換器５２によって元の光信号に復元された各波長λ１，λ２，…の光信号は、各光ファイバ４０から送り出される。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の光導波路装置の製造方法によれば、コアとクラッド等からなる光導波路と、ヒーターや電極などのコア内を伝搬する光に光学的な影響を与える光変調部とを個別に作製して貼り合わせるために、コアやクラッドを変質させるような熱や薬品を使用する工程が無い。また、熱や薬品への制約を伴うような製造方法でないため、低コストで精度良く光導波路装置を製造することができる。本発明の光導波路装置の製造方法によっては、熱光学効果、電気光学効果、磁気光学効果等を利用して光を変調する素子を備えたあらゆる光導波路装置を製造することができる。
【００８０】
また、本発明の光導波路装置は、外部の電源に接続するワイヤボンドパッドをガラス板の上面に形成し、ガラス板を貫通する貫通孔を通してガラス板下面に形成された電極やヒーター等と接続している。電極やヒーター等と、電極やヒーター等を導通する配線や電極が異なる面で形成されるため、電極やヒーター等とコアとを近づけて設置しても、ガラス板の厚みによって、配線やワイヤボンドパッドとコアとを離すことができる。そのため、配線等から生じる熱や、配線を流れる電流による電界・磁界の変化がコア内を伝搬する光に影響を及ぼしにくくすることができる。
【００８１】
また、本発明の光導波路装置は、ヒーターが上部クラッド層とガラス板とで挟まれているために、使用中にヒーターが剥離する恐れがなく、長期間わたって使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光導波路装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示す従来の光導波路装置の一部を拡大した概略平面図である。
【図３】図２に示す光導波路装置のＡ−Ａ’線断面図である。
【図４】従来の光導波路装置の問題点を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態による光導波路装置の概略斜視図である。
【図６】図５に示す光導波路装置の概略分解斜視図である。
【図７】光変調部の概略斜視図である。
【図８】本発明の光導波路装置の製造工程を説明する図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は図８の続図であって、いずれも図８のＢーＢ’線断面に相当する断面を示している。
【図１０】
（ａ）〜（ｄ）は図９の続図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は図１０の続図である。
【図１２】図１１の続図である。
【図１３】図１２の続図である。
【図１４】本発明の別の実施形態による光導波路装置の光変調部の概略斜視図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、図１４に示す光変調部の製造工程を説明するための図である。
【図１６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図１５（ｄ）に示す光変調部を光導波路部と一体化させる工程を説明するための図である。
【図１７】本発明のさらに別の実施形態による光導波路装置の概略平面図である。
【図１８】図１７に示す光導波路装置のＣ−Ｃ’線断面図である。
【図１９】本発明のさらに別の実施形態による光導波路装置の概略平面図である。
【図２０】（ａ）（ｂ）は、図１９の光導波路装置のＤ−Ｄ’線断面図、及び、Ｅ−Ｅ’線断面図である。
【図２１】本発明のさらに別の実施形態による光導波路装置の概略平面図である。
【図２２】図２１に示す光導波路装置のＦ−Ｆ’断面図である。
【図２３】本発明の光導波路装置を利用した光通信システムを説明する図である。
【図２４】本発明の光導波路装置を利用した光通信システムを説明する図である。
【符号の説明】
１１ ガラス基板
１２ 下部クラッド層
１３ａ〜１３ｉ コア
１４ 上部クラッド層
１５ ガラス板
１６ 貫通孔
１７ 電極部
１８ａ〜１８ｄ ワイヤボンドパッド
Claims (11)
- 光を透過伝搬させるコア及びコアを囲むクラッドを備えた光導波路と、コア内を伝搬する光に影響を与える素子を備えた光変調部とが接合されている光導波路装置。
- 前記光変調部は、基板と、基板の上面に形成された第一の導電層と、基板の下面に形成された第二の導電層をと備え、
前記第一の導電層と前記第二の導電層とは導通しており、
前記第二の導電層が前記素子であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路装置。 - 前記基板には表面から裏面に貫通する貫通孔が形成されており、前記第一の導電層と前記第二の導電層とが、貫通孔の内部で導通していることを特徴とする請求項２に記載の光導波路装置。
- 前記光変調部表面の前記光導波路と接合する面に、前記コアと前記素子との距離を一定に保つためのスペーサーを備えたことを特徴とする、請求項１に記載の光導波路装置。
- 光を透過伝搬させるコア及びコアを囲むクラッドを備えた光導波路と、コア内を伝搬する光に影響を与える素子を備えた光変調部とからなる光導波路装置の製造方法において、
前記光導波路又は前記光導波路の一部を製作した後、前記光導波路又は前記光導波路の一部の上に前記光変調部を接着することを特徴とする光導波路装置の製造方法。 - 前記クラッド層は、上部クラッド層と下部クラッド層からなり、
前記下部クラッド層に前記コアを埋め込んで前記光導波路の一部を製作した後、
前記下部クラッド層及び前記コアの上に未硬化の樹脂を滴下し、
前記樹脂によって前記光導波路と前記光変調部とを貼り合わせ、
前記樹脂を硬化させて前記上部クラッド層を形成することを特徴とする、請求項５に記載の光導波路装置の製造方法。 - 光を透過伝搬させるコア及びコアを囲むクラッドを備えた光導波路と、コア内を伝搬する光に影響を与える素子を備えた光変調部とからなる光導波路装置の製造方法において、
前記変調部を作製した後、前記変調部の表面に前記光導波路を形成することを特徴とする光導波路装置の製造方法。 - 前記光導波路は、前記光変調部の前記素子が形成された面に未硬化の樹脂を滴下し、表面に前記コアを形成するための溝を備えた前記クラッド層を形成し、前記溝に樹脂を注入し硬化させて前記コアを形成することを特徴とする請求項７に記載の光導波路装置の製造方法。
- 前記光変調部は、基板の上面から下面に貫通する貫通孔を形成し、
前記基板の上面、下面、及び貫通孔の内面に第一の金属薄膜を形成し、
前記基板上の前記第一の金属薄膜の上に第二の金属薄膜を形成し、
前記基板の下面に形成した第一の金属薄膜から前記素子を形成することを特徴とする請求項６及び７に記載の光導波路装置の製造方法。 - 前記基板の上面の前記第一の金属薄膜の上に前記第二の金属薄膜を形成し、前記第二の金属薄膜の一部と前記第二の金属薄膜の下面に形成された前記第一の金属薄膜の一部を除去して電極とワイヤボンドパッドを形成することを特徴とする請求項９に記載の光導波路装置。
- 請求項１に記載した光導波路装置及び請求項５の光導波路装置の製造方法によって製造された光導波路装置を備えた光通信用機器。
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