JP3566878B2 - 液体移動型光スイッチ - Google Patents

液体移動型光スイッチ Download PDF

Info

Publication number
JP3566878B2
JP3566878B2 JP08009099A JP8009099A JP3566878B2 JP 3566878 B2 JP3566878 B2 JP 3566878B2 JP 08009099 A JP08009099 A JP 08009099A JP 8009099 A JP8009099 A JP 8009099A JP 3566878 B2 JP3566878 B2 JP 3566878B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
path switching
switching groove
optical waveguide
optical path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP08009099A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000275554A (ja
Inventor
大 小林
誠 堀江
広明 岡野
佐藤  誠
房男 下川
正治 堀口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
NTT Electronics Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
NTT Electronics Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd, NTT Electronics Corp, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP08009099A priority Critical patent/JP3566878B2/ja
Publication of JP2000275554A publication Critical patent/JP2000275554A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3566878B2 publication Critical patent/JP3566878B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信用の光スイッチに関し、特に熱毛細管力を利用した液体移動型光スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、交差する光導波路の交差部に、光導波路と所定の角度をなす溝を形成し、光を反射或いは透過させる方法が提案されている(例えば、Bistatable optical switching using electrochemically generated bubbles,Optics letters/Vol 15,No 24/December 15,1990 )。
【0003】
また、光導波路の交差部に形成された溝内の液体を、液体(屈折率整合液)の熱毛細管力によって移動させることにより、光を反射或いは透過させる「光スイッチ」が提案されている(特開平9−133932号公報)。
【0004】
図3は従来の液体移動型光スイッチの透視図である。
【0005】
同図に示すように光導波路基板21には光導波路24iと光導波路24oとが同一光軸上に形成され、光導波路23iと光導波路23oとが同一光軸上に形成されている。これら二つの光軸は同一平面上で交差するように配置されている。管路25は光軸の交点を通る壁面を有し、その壁面は管路の中に空気が存在する時に光導波路23iを伝搬してきた光が管路壁面で全反射されて光導波路24oに入射するような角度になっている。
【0006】
管路25の両端は光導波路23i、23o、24i、24oと交差しない別の管路26に接続されて環状管路を形成し、その環状管路の中に光導波路23i、23o、24i、24oと略等しい屈折率を有する屈折率整合液29と空気とが封入され、蓋22によって気密封止されている。管路25の近傍には二つのヒータ27a、27bが配置されており、これらのヒータ27a、27bのうちいずれか一方を発熱させることにより、屈折率整合液29と気体との界面張力が変化し、毛細管現象の釣り合いが崩れることによって屈折率整合液29を移動させるようになっている。
【0007】
管路25に封入された屈折率整合液29が光軸の交点付近にある場合は、光導波路23iを伝搬してきた光は屈折率整合液29を透過して光導波路23oに入射する。また、光軸付近に空気が存在する場合は、光導波路23iを伝搬してきた光は管路壁面で全反射されて光導波路24oに入射する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図3に示した光スイッチにおいては、ヒータと電気配線用薄膜の堆積、並びにヒータと電気配線用パターン加工、さらに絶縁膜堆積、並びにその表面研磨等、幾多のプロセスが必要であり、より簡便な構造が求められていた。
【0009】
また、図3に示した光スイッチの蓋22を光半導体基板21に接合して管路25、26を気密封止するには、光導波路基板21の蓋22と接する面に10nmオーダーの平坦さが要求される。
【0010】
しかしながら、ヒータ27a、27bと電気配線28a、28b、28cとは光導波路基板21の表面に形成する必要があるため、それらの厚さによって生じる段差を解消し、なおかつ平坦さを確保するには、ヒータ27a、27bと電気配線28a、28b、28cとを形成した後、絶縁膜で覆い、さらにその表面を研磨しなければならない。
【0011】
具体的には、SiO等の絶縁膜は、スパッタ法、CVD法、真空蒸着法等で成膜した後、熱処理を行わないと応力が残存したり組織が緻密でなくなるため、機械的、化学的強度が低くなる。従来提案されている構造の光スイッチではヒータ27a、27bや電気配線28a、28b、28cの材料が熱の影響を免れないために十分な熱処理ができない。さらに、ヒータ27a、27bや電気配線28a、28b、28cの材料は、絶縁物と弾性率が異なるため、ヒータ27a、27bや電気配線28a、28b、28cが埋め込まれている部分とその他の部分とでは研磨の際に絶縁物が受ける加工歪みが異なる。その結果としてヒータ及び配線の縁に沿って研磨速度が局所的に速くなり凹みが生じる。
【0012】
この凹みを研磨の条件だけで実用上十分なレベルに小さくするには加工歪みを極力小さくする必要があり、それはすなわち研磨速度の極端な低下をまねく等実用性に乏しいことが問題として残る。またこの研磨した絶縁膜表面の仕上がり具合が、液体の封入状態を支配し、結果的に光スイッチの動作の再現性、信頼性を左右していた。
【0013】
以上のように、従来に提案された光スイッチ構造を実現するには、多くのプロセスが必要であり、かつ極めて高度なプロセスが必要であった。
【0014】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、信頼性に優れた液体移動型光スイッチを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の液体移動型光スイッチは、互いに交差しないm本の光導波路及び互いに交差しないn本の光導波路が互いに交差する光導波路基板と、上記光導波路の各交差部に形成され、上記光導波路の光軸と所定の角度をなす壁面を有する光路切換用溝と、該光路切換用溝内に一定の量だけ注入され上記光導波路の屈折率に略等しい屈折率を有する屈折率整合液と、上記光路切換用溝の近傍に配置された発熱手段と、上記光導波路基板上に接合され上記光路切換用溝に注入された屈折率整合液を封止するための蓋とを備えた液体移動型光スイッチにおいて、上記光導波路基板に、上記光路切換用溝から所定距離だけ離れた位置に凹部を、その光路切換用溝を臨むように形成し、その凹部の底面に、該凹部の深さより薄い発熱手段を形成し、上記光導波路基板上に、上記光路切換用溝に注入された屈折率整合液を封止するための蓋を接合したものである。
【0016】
上記構成に加え本発明の液体移動型光スイッチは、蓋の材質を多成分ガラスとし、光路切換用溝の周囲にSiを成膜し、蓋と光導波路基板とを接合する接合手段として陽極接合を用いるのが好ましい。
【0017】
本発明によれば、発熱手段が導波路基板表面よりも低い位置に形成されているので、光導波路基板に蓋を接合する際に蓋表面が発熱手段には接触せず、光導波路基板表面に蓋が接合される。また発熱手段である凹部は光路切換用溝から所定の距離だけ離れた位置に形成されているので、光路切換用溝の周囲は完全に光導波路基板と蓋とで密閉される。その結果、光導波路基板の平坦化が必要なくなり、絶縁膜の成膜と研磨工程とを省略でき、製造上の利点が生じると共に信頼性が向上する。
【0018】
また、光導波路基板の最上部をSiとすることで、多成分ガラスからなる蓋を陽極接合で光導波路基板に接合できるようになるが、特に光導波路が石英系である場合、Siと石英系材料とは接着性が非常によいため、蓋が発熱手段や絶縁膜を介して接合された場合に比べて信頼性が著しく向上する。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0020】
図1は本発明の液体移動型光スイッチの一実施の形態を示す部分透視図である。
【0021】
100は2本の光導波路(図示せず)が互いに交差する光導波路基板であり、光導波路の交差部に光路切換用溝101が形成されている。光路切換用溝101内には、光導波路と屈折率の等しい屈折率整合液が一定量だけ封入されている。光路切換用溝101から所定の距離だけ離れた位置に略コの字形状の凹部102と、略V字形状の凹部103とが共に光路切換用溝101を臨むように形成されている。両凹部102、103の底面の光路切換用溝101側には、凹部102、103の深さより薄いヒータ104、105がそれぞれ形成されている。凹部102、103の残りの底面にはヒータ104、105に接続され凹部102、103の深さより薄い電気配線106、107、108、109がそれぞれ形成されている。これらヒータ104、105と電気配線106、107、108、109とで発熱手段が構成されている。
【0022】
光路切換用溝101、ヒータ104、105及び電気配線106、107、108、109の一部は、光導波路基板100に接合された蓋110で覆われており、光導波路基板100の蓋110の外側には四つの電気配線106、107、108、109が露出しており、外部回路に接続できるようになっている。
【0023】
このような光スイッチにおいて、ヒータ104、105及び電気配線106、107、108、109はいずれも凹部102、103の中に形成されているので、光導波路基板100と蓋110とを接合する際に障害になることはなく、光路切換用溝101の周囲は完全に光導波路基板100と蓋110とで密閉される。その結果、光導波路基板100の平坦化が必要なくなり、絶縁膜の成膜と研磨工程とを省略でき、製造上の利点が生じると共に信頼性が向上する。
【0024】
また、光導波路基板100の最上部をSiとすることで、多成分ガラスからなる蓋110を陽極接合で光導波路基板100に接合できるようになるが、特に光導波路が石英系である場合、Siと石英系材料とは接着性が非常によいため、蓋110が発熱手段や絶縁膜を介して接合された場合に比べて信頼性が著しく向上する。
【0025】
尚、ヒータ104、105と光路切換用溝101との間の距離は、ヒータ104、105の熱が光路切換用溝101に達することができ、かつ、光路切換用溝101を気密封止するのに十分な幅を確保できるように設計されているのが好ましい。
【0026】
本実施の形態では2本の光導波路が交差する交差部に液体移動型光スイッチを形成した場合で説明したが、これに限定されず、互いに交差しないm(m≧1)本の光導波路及び互いに交差しないn(n≧1)本の光導波路が互いに交差する光導波路基板の各交差部に液体移動型光スイッチを形成してm×nマトリックス構造の光スイッチを構成してもよい。
【0027】
図2(a)〜(f)は図1に示した本発明の液体移動型光スイッチを製造するための製造工程図である。
【0028】
Si基板200上に互いに交差するコア201を有するクラッド202を形成して光導波路とする(図2(a))。
【0029】
クラッド202の表面にSi膜203を成膜する(図2(b))。
【0030】
Si膜203の上にフォトレジスト204をコートする(図2(c))。
【0031】
エッチングによりSi膜203及びクラッド202のヒータが形成される位置に凹部102(103)を開ける(図2(d))。
【0032】
同フォトレジスト204をそのまま用いてヒータ用の導電膜104aを成膜し、リフトオフ法でヒータ104(105)を凹部102(103)の中に形成する(図2(e))。
【0033】
他のフォトレジストを用いてエッチングにより、Si膜203及びクラッド202に光路切換用溝101を形成する(図2(f))。
【0034】
以上のようにして得られた光導波路基板100の光路切換用溝101内に屈折率整合液を注入した後、光路切換用溝101、ヒータ104(105)及び電気配線106〜109の一部を覆うように蓋(図示せず)を光導波路基板100に接合することにより液体移動型光スイッチが得られる。
【0035】
以上の製造工程では凹部102、103の形成と、リフトオフの際に同一のフォトレジスト204を使用するので、単にリフトオフでヒータ104(105)を形成する場合に比べて工程数はエッチング1回分しか増加しない。
【0036】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【0037】
光導波路基板に、光路切換用溝から所定距離だけ離れた位置に凹部を形成し、その凹部の底面に、その凹部の深さより薄い発熱手段を形成することで、蓋と接する光導波路基板の面の平坦化が必要がなくなる。また、その光導波路基板上に蓋を直接接合することで、光路切換用溝に注入された屈折率整合液を封止することができるため、信頼性に優れた液体移動型光スイッチを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液体移動型光スイッチの一実施の形態を示す部分透視図である。
【図2】(a)〜(f)は図1に示した本発明の液体移動型光スイッチを製造するための製造工程図である。
【図3】従来の液体移動型光スイッチの透視図である。
【符号の説明】
100 光導波路基板
101 光路切換用溝
102、103 凹部
110 蓋

Claims (2)

  1. 互いに交差しないm本の光導波路及び互いに交差しないn本の光導波路が互いに交差する光導波路基板と、上記光導波路の各交差部に形成され、上記光導波路の光軸と所定の角度をなす壁面を有する光路切換用溝と、該光路切換用溝内に一定の量だけ注入され上記光導波路の屈折率に略等しい屈折率を有する屈折率整合液と、上記光路切換用溝の近傍に配置された発熱手段と、上記光導波路基板上に接合され上記光路切換用溝に注入された屈折率整合液を封止するための蓋とを備えた液体移動型光スイッチにおいて、上記光導波路基板に、上記光路切換用溝から所定距離だけ離れた位置に凹部を、その光路切換用溝を臨むように形成し、その凹部の底面に、該凹部の深さより薄い発熱手段を形成し、上記光導波路基板上に、上記光路切換用溝に注入された屈折率整合液を封止するための蓋を接合したことを特徴とする液体移動型光スイッチ。
  2. 上記蓋の材質を多成分ガラスとし、上記光路切換用溝の周囲にSiを成膜し、上記蓋と上記光導波路基板とを接合する接合手段として陽極接合を用いた請求項1に記載の液体移動型光スイッチ。
JP08009099A 1999-03-24 1999-03-24 液体移動型光スイッチ Expired - Fee Related JP3566878B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08009099A JP3566878B2 (ja) 1999-03-24 1999-03-24 液体移動型光スイッチ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08009099A JP3566878B2 (ja) 1999-03-24 1999-03-24 液体移動型光スイッチ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000275554A JP2000275554A (ja) 2000-10-06
JP3566878B2 true JP3566878B2 (ja) 2004-09-15

Family

ID=13708513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08009099A Expired - Fee Related JP3566878B2 (ja) 1999-03-24 1999-03-24 液体移動型光スイッチ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3566878B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6895139B2 (en) 2003-04-15 2005-05-17 Agilent Technologies, Inc. Bistable thermopneumatic optical switch

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000275554A (ja) 2000-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20020001446A1 (en) Optical waveguide device and manufacturing method therefor
WO1995025974A1 (en) Encapsulation of optoelectronic components
US6282358B1 (en) On-chip single layer horizontal deflecting waveguide and damascene method of fabricating the same
JPH07159658A (ja) 光導波路−光素子結合構造およびその製造方法
JP3204493B2 (ja) 位相調整機能付光導波路の作製方法
JPH053748B2 (ja)
JPH10308555A (ja) ハイブリッド導波形光回路とその製造方法
CN109690374A (zh) 在基底边缘处具有波导和波导折射率匹配材料的光耦合器
JP3566878B2 (ja) 液体移動型光スイッチ
JP3566877B2 (ja) 液体移動型光スイッチ
JP3144627B2 (ja) 光スイッチ及びその組立方法
Terui et al. Novel micromirror for vertical optical path conversion formed in silica-based PLC using wettability control of resin
JP3698601B2 (ja) 光モジュール
JP2004133451A (ja) 光スイッチ
JPH0915440A (ja) ハイブリッド光集積用実装基板の作製方法
CN112612148A (zh) 一种光器件及其制作方法
US6600848B2 (en) Integrated thermo-optical silica switch
JP2000019337A (ja) 光導波路及びその製造方法
US7061023B2 (en) Integrated optical devices and methods of making such devices
US11740491B2 (en) Optical module and manufacturing method thereof
JP3100154B2 (ja) 光電子装置の複合線路
US20030219192A1 (en) Localized hermetic seal for planar lightwave circuits
JPH0427904A (ja) 光表面実装回路用基板の製造方法
US20050211664A1 (en) Method of forming optical waveguides in a semiconductor substrate
JP3559528B2 (ja) 光電気回路基板

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040120

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040319

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040601

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040611

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R370 Written measure of declining of transfer procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees