JPH07508598A - 多分岐デジタル光学スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多分岐デジタル光学スイッチ 本発明の分野 本発明は、一般に光学スイッチに関し、特に１つの主導波路を有し、少なくとも ３つの異なる導波路に分岐するデジタル光学スイッチに関する。

本発明の背景 光学導波路は、予め決めた通路に光学パワー（ｏｐｔｉｃａｌｐｏｗｅｒ）を送 るため用いる。導波路は、結晶質と非晶質との双方の材料を含む多くの異なる材 料から製造する。このような材料の幾つかは、電場の存在する中で、屈折率の変 化をもたらす電気光学効果を示す。導波路は、例えば、ガリウムアルミニウム砒 素（ＧａＡＩＡｓ）及びガリウム砒素（ＧａＡｓ）の連続な結晶質層の成長によ り製造することができる。導波路を製造するのに有利な他の材料の例としては、 リチウムニオベート（ＬｉＮｂＯｓ）、リチウムタンタレ−）　（ＬｉＴａＯａ 　）　、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、及び非線形光学成分をドープした硝子質ポリマ ーである。電場により屈折率を変化させる性質は、光学スイッチと変調器とを用 いる集積光学回路を製造するために役立つ。光学導波路は、光学記録、電気通信 、計算処理、及び画像グラフに使用する光チップを作るのに用いられる。

一つ入力分岐及び二つの出力分岐を有する光学導波路は、Ｘスイッチとして公知 である。米国特許第３，８８３，２２０号（Ｔａｙｌｅｒ）は、二つの空間に分 離した光学的通路に分岐するＸスイッチを開示する。電場の存在しないときは、 導波路が受光する光線は、二つの通路に等しく分割される。与えられた電場が光 学通路の一方を横切って負荷された場合、この通路の屈折率は小さくなり、それ によって、この通路から他方の通路へと光学エネルギーが転換或いは変換される 。米国特許第４．０７０，０９２号（Ｂｕｒｎｓ）は、Ｙの一つの腕の屈折率が 、わずかな量Δｎだけ上昇し、第２の腕の屈折率が、それと同じ量減少するＸス イッチを開示する。

二つの入力分岐路と二つの出力分岐路を有する光学的導波路は、Ｘスイッチとし て公知である。米国特許第４．７７５．２０７号（Ｓｉｌｂｅｒｂｅｒｇ）は、 二つの収束入力と二つの発散出力とを有する導波路と、その出力導波路の収束点 に隣接した電場を発生させる電極とを有するＸスイッチを開示している。

両者の出力分岐路が同一屈折率を有するＸ或いはＸスイッチにおいては、いずれ の所定の局部正規モードでスイッチに入る光学エネルギーは、出力分岐導波路の 間で等しく分割されるだろう。しかしながら、出力分岐路のうちの一方が、他方 の分岐路より大きい屈折率を有する場合、低位の局部正規モードは、より大きい 屈折率を有する出力分岐導波路を通り出ていく傾向を示すだろうし、且つ高位の 局部正規モードは、より小さい屈折率を有する出力分岐導波路を通って出ていく 傾向を示すであろう。

デジタルスイッチは、光がほぼ断熱的に伝搬して通るものである。所定の局部正 規モードでスイッチに入る光学エネルギーは、出力分岐導波路を通り通過する場 合、このモードを本質的に保持し、断熱伝搬は、導波路パラメーターのゆっくり 十分な変化を意味する。

したがって、局部正規モード間では実質的なモード変換、或いはパワー変換はな い。

したがって、光学エネルギーが低位の局部正規モードでスイッチに入る場合、光 は、より大きい屈折率を有する出力分岐導波路を通り抜は出て行く傾向を示し、 このスイッチを通るエネルギー伝搬が実質的に断熱であるならば、光は高い消光 比（ｅｘｔｉｎｃｔｉ。

ｎ　ｒａｔｉｏ）を生ずる。消光比は、所定の分岐路を出ていく光学エネルギー 量を、他の分岐路を出ていく光学エネルギーで割ったものである。消光比は、典 型的にはデシベル（ｄＢ）の対数で表す。すなわち、１０ｄＢは１０：１の比に 等しく、２０ｄＢは１００：ｌであり、３０ｄＢは１．０００：１である。

スイッチに入る光の実質的に全ては、所定の側分岐路或いは別の分岐路を通って 出ていく。「損失」は、スイッチに入ってくる光線の百分率として定義され、「 オフ」分岐路を通り出ていくか、或いはバックグランドへ、例えば、基板などへ 放出される。

隣接する出力分岐路間の角度が小さくなければ、断熱伝搬が起こることはない。

Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒの１９８７年１０月１９日第５ １巻（１６号）１２３０〜１２３２頁のｒＤｉｇｔａｌ　０ｐｔｉｃａｌ　５ｗ １ｔｃｈＪと題する論文にＹ、Ｓｉｌｂｅｒｂｅｒｇ、Ｐ、Ｐｅｒｌｍｕｔｔｅ ｒ、及びＪ、Ｅ、Ｂａｒａｎにより記載されているように、この角度はδβ／γ よりかなり小さいはずであり、ここでδβは、二つの正規モードの伝搬定数の平 均差異であり、γはクラツディング領域の横伝搬定数である。典型的にγ＝５０ δβとなり、０．ｏ２ラジアン（１゜１’）よりかなり小さい角度をとなる。

Ｓｉ　ｌｂｅｒｂｅｒｇ等は、１ミリラジアン（０，０６°）の偏分岐路間の角 度に対して±１５Ｖで２０ｄＢの消光比を主張している。角度はこのように小さ いので、Ｓｉｌｂｅｒｂｅｒｇは、十分能して出力分岐導波路の端部を分離する ため（１５μｍ）、少なくとも１．５ｃｍ長さのスイッチを作る必要があり、こ れにより側分岐物間のカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）は、光線がスイッチの 端部に到達する時間により無視できることを確実にする。このスイッチの分岐路 間の光線をカップリングしない臨界は、分岐路間の分離距離１５μｍである。光 線をカップリングする必要のないスイッチの長さは、分岐路の角度とスイッチ端 部での分離との三角法に関係する。したがって、Ｓｔ　ｌｂｅｒｂｅｒｇ等のス イッチは分岐路間の角度の増加のみにより短くすることができる。しかし、角度 を増加するにつれ、スイッチがデジタル型に作動することが終わるまで、伝搬が 次第に断熱的でな（なる。

Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓの１９８０年１１月１５日第１９巻２２号３８３ ７〜３８４２頁のｒｏｐｔｉｃａｌ　ＬｉＮｂ０ｓ３−ｂｒａｎｃｈｅｄ　Ｗａ ｖｅｇｕｉｄｅ　ａｎｄ　ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　ａ　４−ｐ ｏｒｔ　ＯｐｔｉｃａｌＳｗｉｔｃｈＪと題する論文で、Ｋ、Ｍｉ　ｔｕｎａｇ ａ、に、ＭｕｒａｋａｍｉＳＭ、Ｍａｓｕｄａ、及びＪ、Ｋｏｙａｍａにより成 されたビーム伝搬方法（ＢＰＭ）を用い計算することにより（これから先は、Ｍ ｉｔｕｎａｇａ等による）、デジタルスイッチング、例えば、断熱伝搬に必要と する偏分岐路間の角度は、０．　２°未満である。ビーム伝搬方法（ＢＰＭ）は 、電場が局部化した場合の、導波路を通る光線の伝搬を計算する方法である。Ｂ ＰＭは、Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓの１９７８年１２月１５日第１７巻２４ 号３９９０〜３９９８頁のｒＬｉｇｈｔ　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｉｎ　Ｇｒａ ｄｅｄ−Ｉｎｄｅｘ　０ｐｔｉｃａｌ　ＦｉｂｅｒＳ」と題する論文で、Ｍ、Ｄ 、Ｆｅ１ｔ及びＪ、Ａ、Ｆｌｅｃｋにより検討されている。

３個の出力（或いは入力）を有するスイッチが公知である。米国特許第４．８１ ３．７５７号（Ｓ　ａ　ｋ　ａ　ｎ　ｏ）は、中央分岐路と各々の副分岐路間に ７°の角度を有する１ｘ３−分岐スイッチを開示するが、これは断熱伝搬を可能 にするために余りにも大きすぎる。

Ｍｉ　ｔｕｎａｇａ等は、隣接する分岐路との間に１°の角度を有する１ｘ３− 分岐スイッチを開示するが、これらも断熱伝搬を可能にするために大きすぎる。

Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　０ｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　０ｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓの１９８９年第１７７巻５ＰＩＨの２１６〜２２７頁のｒＤｅｓｉｇｎ　Ｏｐ ｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎ　 ０ｐｔｉｃａｌ　Ｔｉ：ＬｉＮｂ０ｓ３−ｂｒａｎｃｈ　５ｗ１ｔｃｈ　ｂｙ　 ｔｈｅ　Ｂｅａｍ　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　ＭｅｔｈｏｄＪと題する論文にお いて、Ｍ、Ａ、５ｅｒｋｅｒｋａ−Ｂａ　ｊｂｕｓ及びＧ、Ｌ、Ｙｉｐは、０． Ｏｌラジアン（０，６°）の隣接する分岐路間の角度を有する１ｘ３−分岐スイ ッチを開示するが、これらは、実質的な断熱伝搬を可能にするためにまだ大きす ぎる２０ｄＢ　（１００：　１）を越える消光比で断熱伝搬を可能にし、スイッ チの集積を光学回路へと改良するため、スイッチ長さが現在入手可能なデジタル スイッチより短い３分岐デジタルスイッチを得ることが望まれる。

本発明の概要 本発明に従う多分岐デジタル光学スイッチは、三つの付加的な導波路、すなわち 、一つの中央分岐導波路と二つの側分岐導波路に技分かれする主導波路を含む。

二つの側分岐導波路は、スイッチのモード評価が実質的に断熱的で充分小さな角 度で主分岐導波路から分岐する。このスイッチは、中央分岐導波路の屈折率より 大きく一方の側導波路の屈折率を上昇させ、且つ他方の導波路の屈折率を下げる 手段を有する。

本発明の一つの実施態様においては、中央分岐導波路の終結端部以降で、側分岐 導波路の間のカップリングが無視できることを確保にするのに必要なだけ、中央 分岐導波路は伸ばされる。

本発明の別の実施例において、多分岐デジタル光学スイッチは、ｍ＋２個の付加 導波路、すなわち２つの側導波路と、ｍ個の中央導波路とに技分かれする主導波 路を有し、ｍは正の整数である。二つの側導波路は、スイッチのモード評価が実 質的に断熱的な充分小さな角度で主導波路から対称的に分岐する。このスイッチ は、主導波路の屈折率よりも量Δｎだけ大きく一方の側導波路の屈折率を上昇さ せ、且つ主導波路の屈折率よりも量Δｎだけ他方の側導波路の屈折率を降下させ る手段を含む。

図面の簡単な説明 本発明のこの新しい特徴と利点は、添付図面を参照する次の詳細な説明の考察を 基に当業者にはさらに明確になるであろう。

図１は、本発明に従う１ｘ３個の分岐スイッチの平面図であり、図２は、図１に 示す１ｘ３個の分岐スイッチの電場を減少するのに使用する電極の平面図であり 、かつ 図３は、図１に示す１ｘ３個の分岐スイッチの負荷電圧の関数のような分岐路当 たりの光線輻射を示す。

好ましい実施態様の詳細な説明 本発明にしたがう１ｘ３スイツチｌＯを図１に示す。我々のｌｘ３分岐スイッチ は、ギリシャ文字のＷに似ているのでブシイ（ＩＦ）スイッチと呼ぶ。曹スイッ チｌＯは、主導波路１２、中央分岐導波路１４、及び側分岐導波路１６及び１８ を含む。中央分岐導波路ｌ４は、副分岐導波路１６と１８と同一長さにすること も、或いは図１に示すように、短い長さで終結しもよい。副分岐導波路１６と１ ８は、主導波路１２と中央分岐路１４とにも接続する接続部２０で接続される。

副分岐導波路１６と１８は、接続部２０で主導波路１２から対称的に分岐する。

偏分岐路１６と１８の各々は、中央分岐路１４に対して角度θで分岐する（した がって、偏分岐路１６と１８は、２θを成している。）。隣接する分岐路間の角 度θは、光線がスイッチｌＯを通ってほとんど断熱的に、すなわち著しモード変 換無しに伝搬できることを確保にするため小さくなければならない導波路１２． １４．１６と１８は、それらが互いにカップリングされない場合、同一の幅と屈 折率輪郭（すなわち、同一の伝搬定数）とを有する。二つの偏分岐路の屈折率は 、電極の適切な配置により、電気光学効果を介して変えることができる。屈折率 は、磁気光学効果、音響光学効果、温度、及び電荷担体の注入を含む、その他の 幾つかの手段によっても変えることもできる。

典型的な電極配ｆ１３０を図２に示す。電極配置３０は、副分岐導波路１６と１ ８に沿い且つ上方に延びる第一の一対の対称電極３２と３４を有する。第二の一 対の対称電極３６と３８は、副分岐導波路１６と１８の外側に沿って延びる。電 極３２は、電極３８に電気的に接続され、且つ電極３４は電極３６に電気的に接 続される。電源（図示せず）が、電極３２と３６、及び電極３４と３８との間に 電位差を作りだす。これが、副分岐導波路１６と１８を通る電場を交互に作りだ し、副分岐導波路の屈折率に影響を及ぼす。

強度／振幅の輪郭は、光が主導波路１２に入り且つ分岐導波路１４．１６と１８ を出ていくと仮定し、曹スイッチに対してＢＰＭにより計算された。各々の側導 波路１６と１８は、中央導波路１４から角度θが２．５ミリラジアン（０，１４ °）で分岐すると仮定した。４つの導波路全てが等しい伝搬定数を有すると仮定 した。光の約５０％が、中央導波路１４を通って、且つ２５％が各々の側導波路 １６と１８を通って分離すると仮定する。光が曹スイッチを通って伝搬するよう に光のモード評価が断熱的であると仮定するならば、出力光の分布は予想される ことに一致する。

本発明の一つの実施態様に従えば、偏分岐路１６と１８は、中央分岐路１４から 角度θ＝２．５ミリラジアン（０，１４°）で分岐する。一方の副分岐導波路の 屈折率は、中央分岐導波路の屈折率よりも上昇する、且つ他方の副分岐導波路の 屈折率は中央分岐路１４のそれよりも低下する。偏分岐路１６の屈折率が、中央 分岐導波路１４より０．０００５低くなり、且つ偏分岐路１８が中央分岐導波路 １４よりｏ、ｏｏｏｓ高くなれば（Ｌ　ｉＮ　ｂ　Ｏｓ及び他の電気光学媒体で 達成される）、ＢＭＰは、主導波路１２を入る光の９７％が、側導波路１８を通 って出ていき、約２％が中央導波路を通って出ていき、且つ僅か０．０１５％が 偏分岐路１６を通って出ていくであろう。これは、Ｗスイッチの二つの偏分岐路 の間の理論的消光比を６５００　：　１　（２５ｄＢ）及び中央分岐路と放射モ ードからの損失を３％以下にする。

同一条件の下、そして２．５ミリラジアン（０，１４°）の側分岐路間の角度θ を有する従来のＹスイッチに対する同様の計算は、主導波路に入る光の９４．５ ％が一方の偏分岐路を出ていき、４゜５％が他方を出ていき、１％が損失となる ことを予想する。したがって、中央分岐路１４の装入が、３００　：　ｌ　（２ ５ｄＢ）の係数のＹスイッチより大きい理論的消光比を有するＷスイッチを作り だすＹスイッチに有限の中央分岐路を設けることは、消光比（ｅｘｔｉｎｃｔ　 ｉｏｎ　ｒａｔ　ｔｏ）を減少することなく、Ｙスイッチと比較できるほどの性 能を有し、それより短いスイッチを作りだす付加的な利点を有する。これは、光 がこのスイッチを出ていくまでの時間に、側分岐路間で実質的に光をカップリン グしない、十分な長さのスイッチでなければならないためである。偏分岐路の端 部を十分に分離するに必要なスイッチの長さは、角度θと分離距離１５μｍの三 角法に関係するので、偏分岐路の角度が減少し、側分岐の端部を十分に分離する ため必要なスイッチ長さを増加するようになる。例えば、１０の分岐路間の角度 を有する無断熱Ｙスイッチは、分岐物量に１５μｍの端部分離を有するため僅か ０．９ミリの長さにする必要がある。しかしながら、断熱的に作用するスイッチ を作るため角度を１ミリラジアン（０，０６°）まで減少した場合、このスイッ チは１５μｍの端部分離を有するため１．　５センチの長さを必要とする。

本発明のスイッチにおいては、しかしながら、断熱伝搬を可能にするに必要なこ の角度は、側分岐路間の角度でなく、むしろ隣接する分岐路間の角度で決められ る。したがって、本発明の曹スイッチは、曹スイッチの隣接する分岐路間の角度 がＹスイッチの側分岐路間の角度に等しい、同様のＹスイッチと比較できる消光 比を有する。したがって、本発明のｌｘ３分岐スイッチでは、中央分岐路が両側 分岐路から１ミリラジアンの角度θまで分離させた場合（二つの側分岐路間の角 度が２θ、又は２ミリラジアンに成るため）、スイッチは、１５μｍの側分岐路 間で端部分離を有するため７．５ミリ長さになるであろう。このようなスイッチ は、２倍の長さのＹスイッチに比較しつる消光比を有するであろう。

我々は、偏分岐路のみが存在する場合より、スイッチを光がさらに断熱的に通っ て伝搬するような、三つの分岐導波路で屈折率の階段状配置を有するＹスイッチ に中央分岐路を設けることは、光のモード評価に原因するものと考える。中央分 岐導波路は、Ｗスイッチの実施の基本的効果を有する。

これはポテンシャル井戸の光子トンネルを含む単純な発見的モデルを用いて理解 することができる。このモデルにおいては、Ｗスイッチの各分岐導波路は、光子 のポテンシャル井戸を表す。中央分岐路はダミーチャンネルであり、側分岐路間 の所定の角度に対して、中間ポテンシャル井戸を与えることにより側分岐路間の カップリングを強め、光子が作用中に一方の偏分岐路から他方にトンネルして通 り障壁の幅を減少する。これは、伝搬中に起こるモード変換量を減少させ、側分 岐路間に付加的なカップリングを生じ、したがって、さらに断熱的な伝搬になり 、側分岐路間が同一角度である従来のＹスイッチを越えて、大きさ１オ一ダー以 上まで側分岐路間の所定の角度に対する消光比を順次増加する。

望ましくは、側分岐路間の直接カップリングが中央分岐路の終結部で無視できる ことを確保するのに、必要なだけ中央分岐路は伸ばされる。中央分岐路が終結部 となると、側分岐路内の残っている光の実質的に全てが、中央分岐路を出てバッ クグランドへと放射していく光とともにそこに閉じ込められ続ける。これが、低 損失、高消光比及び最近入手できるスイッチより入出力端部間で小さい寸法のデ ジタルスイッチを提供する。

ブシイスイッチｌＯは、主導波路１２に入射する光のデジタルスイッチに使用で きる。主導波路１２に入射する光は、電極により負荷された電圧の関数のような 変化量で分岐導波路１４．１６、及び１８を通って出ていく。ボルトの負荷ポテ ンシャル関数に従う各分岐導波路を出る光強度を表すグラフを図３に示す。

偏分岐路１６を出る光の強度は、四角で印した線５０で表し、側分岐路１８を出 る光は、丸で印した線５２で表し、且つ中央分岐路１４を出る光は、三角で印し た線５４で表す。電圧が負荷されていない場合、入射光の大半（約３１５）は、 中央分岐路１４から出ていき、残りは等しい量（各々１１５）で銅分岐路１６と １８から出ていく。負荷電圧が正極を増すにしたがって、銅分岐路１８と中央分 岐路１４の出力は減少する、且つ銅分岐路１６の出力は増加する。反対に、負荷 電圧が負極を増すにしたがって、銅分岐路１６と中央分岐路１４の出力は減少す る、且つ銅分岐路１８の出力は増加する。我々は、２８ｄＢ　（７００：　ｌ） の消光比を有するスイッチを作り、このスイッチは、θ＝２，５ミリラジアン（ ０，１４°）、そして一方の分岐路の屈折率は、約１．５ｘｌＯ−’間で上昇し 、且つ他方の分岐路の屈折率は±１５ボルトの負荷電圧で１．５ｘｌＯ−４まで 低下した。

分岐導波路の全てが同じ幅である必要はない。例えば、スイッチの損失は、中央 導波路の輻を側導波路の幅より小さくすることで減少することができ、それによ って、中央分岐路の実際の屈折率を下げるので、僅かな光線だけが中央分岐路を 通り抜けていく。しかしながら、この欠点はスイッチの消光比の増加をもたらす 。

本発明の別の実施態様において、主導波路１２に入り且つ中央と側の分岐導波路 を通って出ていく光線を有する代わりに、光線は側導波路１６或いは１８の一つ に入り、且つ主導波路１２を通って出ていく。主導波路１２を通って出ていかな い光線は基盤（図示せず）に輻射される。例えば、側導波路１６の屈折率が中央 分岐導波路Ｉ４の屈折率よりも上昇するならば、その場合、側分岐導波路１６に 向けられた光のほとんどは、主導波路から輻射されるであろう。

これとは逆に、銅分岐路１６の屈折率が、中央分岐導波路１４の屈折率よちも低 下するならば、その場合、銅分岐路１６に向かって入射するほんの僅かな光だけ が、主導波路１２から輻射される。銅分岐路１６の屈折率が主導波路から輻射し た光に比較して１．　５ｘｌＯ−４まで上昇し、銅分岐路１６の屈折率カ月、５ ｘｔｏ−’まで低下した場合、主導波路から輻射した光線比が、１５ボルトの負 荷電圧に対して７００　：　１　（２８ｄＢ）であった。

本発明のもう一つの実施態様において（図示せず）、スイッチ１０は、接続部２ ０に接続された一つ以上の中央分岐導波路を有してもよい。このようなスイッチ は、側分岐導波路１６と１８の間にｍこの中央分岐導波路を有してもよく、ｍは 正の整数である。銅分岐路１６の屈折率は中央分岐導波路１４よりも量Δｎ上昇 する、且つ銅分岐路１８の屈折率は同量だけ低下する。ｍ個の中央分岐路の屈折 率は、主導波路１２の屈折率（即ちΔｎ＝０）と同じにしてもよく、或いは中央 分岐路は、銅分岐路１６と１８の屈折率の間の屈折率であってもよい。例えば、 ｍ個の中央分岐導波路の屈折率が配列されるので、各中央分岐導波路は、２Δｎ ／（ｍ＋１）までその隣の分岐路の屈折率と異なる屈折率を有する。したがって 、ｍ＝ＩＥ対し、すなわち曹スイッチの各分岐導波路は、２Δｎ／２＝Δｎだけ 相違し、ｍ＝２に対し、すなわち１＊４分岐スイッチの各分岐導波路は、２／３ Δｎだけ相違し、そしてｍ＝３に対し、１＊５分岐スイッチの各分岐導波路は、 １／２Δｎ相違する。ｍが奇数である場合、中央分岐路は銅分岐路１６と１８の 間に配置し、したがって、この分岐路の屈折率は変化させる必要はない。したが って、ｍ個の中央分岐路のｍ−１個の屈折率は調整されなければならない。

付加された中央分岐路を用いることは、所望のスイッチに対しスイッチの屈折率 を増加し、所望の適用に対するスイッチの必要な長さを減少することが可能であ る。スイッチの必要とする長さしは、本発明の光学スイッチは、米国特許第４． ４００．０５２号に記載されるものと同じ方法で作られる。基板は二つのバルク 屈折率と結晶学的方向Ｘ−１ｙ−１２−を有する光学的不等方性の物質から選択 され、２一方向は、基板の主表面に位置する。基板にふされしい物質は、リチウ ムニオべ−）　（ＬｉＮｂｏｓ　）であるが、その他の物質は、リチウムタンタ レ−）　（Ｌ　１ＴａＯｓ　）　、ＧａＡｓ、Ｚｎ５ｅ等のような■〜Ｖ族の半 導体化合物、ＮＬＯポリマー、ＭｇＯドープＬｉＮｂ０＊　、及びその他の無機 と有機との電気光学誘電体物質ようなものを使用してもよい。その後、Ｌ　ｉ　 Ｎ　ｂ　Ｏ＊の場合、次の工程に含まれる方法を用いた選択的陽子変換により、 狭くて浅い導波路が基板表面で作りだされた。

先ず、約１１００ｎ厚みのチタニウム層を電子ビーム蒸着により前面マスク金属 のように堆積する。その後、約７０ｎｍ厚みのチタニウム層を電子ビーム蒸着に より背面マスク金属のように堆積する。次に、導波路水準の写真平板が実施され 、前面と背面との金属が導波路のマスクを限定するためＥＤＴＡ−塩基チタニウ ムエッチ内でほぼ１０分エッチされる。その後、約２００ｎｍの厚さのチタニウ ム第２層は、電子ビーム蒸着により背面マスク金属として堆積される。上記工程 の全てにおいて、チタニウムは、アルミニウム或いはその他の金属で互いに置き 換えることができる。

続いて、導波路を限定する陽子変換工程は、安息香酸浴のような陽子漂白で生ず る。基板は約３０公約１７５°Ｃの温度に置かれる。

その後、約２３０ｎｍの厚みの二酸化珪素の層を雰囲気ＣＶＤ処理により堆積さ れ、約３．５時間３５０℃でリチウムニオベート（ＬｉＮｂｏｓ）とアニールす る。

その後、約２５０ｎｍの厚さのアルミニウム層が前面電極金属として電子ビーム 蒸着により堆積される。さらに、約１１００ｎの厚さのアルミニウム層が背面電 極金属として電子ビーム蒸着により堆積される。アルミニウムは金或いはその他 の金属で互いに置き換えられる。次に、電極水準の写真平板が実施され、前面と 背面のアルミニウムが電極を限定するため、燐酸−塩基アルミニウムエッチ溶液 内で約３分間ウェットエッチされる。

マスクしない５ｉＯｚは、１５％０．と８５％ＣＦ、のエッチガス混合物内で９ ０分間ＲＩＥエッチにより取り除く。その後、ウェハーはチップとして賽の目に 切断され、チップ端部は機械的に研磨される。その後、チップはテストするため 接続された線が設けられる。

極めて多くの特徴、利点、及び本発明の実施態様が、添付された図面を参照し前 記説明に詳細に記載されている。しかし、開示は実例のみであり、本発明は図示 された厳格な実施例に制限するものでない。多くの変化及び改良が、本発明の分 野と精神から離脱することなく当業者によりもたらされるであろう。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成６年１２月２０日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．多分岐デジタルスイッチ（１０）であって、第１及び第２の端部を有する主 導波路（１２）、前記主導波路の第２と端部に一方の端部で接続した中央分岐導 波路（１４）、 二つの側分岐導波路（１６、１８）であって、各々が前記主導波路の前記第２の 端部に一つの端部で接続され、各々の前記側分岐導波路はスイッチのモード評価 が実質的に断熱である十分小さな角度で前記中央分岐導波路から分岐する二つの 側分岐導波路、及び前記中央分岐導波路の屈折率より大きい一つの側分岐導波路 の屈折率を上昇させ且つ前記中央分岐導波路の屈折率より小さいもう一つの側分 岐導波路の屈折率を低下させるための手段（３０）を含む多分岐デジタルスイッ チ。
2. ２．前記中央分岐導波路の終端部以降で、前記側分岐路間のカップリングが無視 し得ることを確保するのに、必要なだけ前記中央分岐導波路が延びている請求項 １記載の多分岐デジタルスイッチ。
3. ３．一方の前記側分岐導波路の屈折率を、他方の前記側分岐導波路が低下すると ほぼ等しい量だけ上昇する請求項１記載の多分岐デジタルスイッチ。
4. ４．前記屈折率を上昇及び低下させるための前記手段が、二つの電場を使用する こと含む請求項３記載の多分岐デジタルスイッチ。
5. ５．前記スイッチが、１５Ｖの負荷電圧に対して少なくとも約７００：１の消光 比を有する請求項１記載の多分岐デジタルスイッチ。
6. ６．多分岐デジタルスイッチ（１０）であって、第１と第２の端部を有する主導 波路（１２）、前記主導波路の第２の端部から分岐する二つの側分岐導波路（１ ６、１８）、 ｍが正の整数であるｍ個の中央分岐導波路（１４）であって、各々が二つの前記 側分岐導波路の間に配置する前記主導波路の第２の端部に一つの端部で接続され 、隣接する分岐路の各対の間に形成される角度が前記スイッチのモード評価が実 費的に断熱的である十分小さい角度であるｍ個の中央分岐導波路、及び前記主導 波路の屈折率よりも量Δｎだけ大きく一方前記側分岐導波路の屈折率を上昇させ 且つ前記主導波路の屈折率よりも量Δｎだけ小さく他方の前記側分岐導波路の屈 折率を低下させるための手段（３０）を含む多分岐デジタルスイッチ。
7. ７．ｍが奇数でありｍ個の前記中央分岐導波路のｍ−１個の前記屈折率を調整す る手段をさらに含む請求項６記載の多分岐デジタルスイッチ。
8. ８．各中央分岐導波路の前記屈折率がその隣の分岐路の屈折率と２Δｎ／（ｍ＋ １）だけ相違させるため、前記中央分岐導波路の屈折率を調整する手段をさらに 含む請求項６記載の多分岐デジタルスイッチ。