JPH08304749A

JPH08304749A - 光導波路型素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08304749A
Application number: JP10979695A
Authority: JP
Inventors: Koichi Arishima; 功一有島; Takeshi Sukegawa; 健助川; Takuji Yoshida; 卓史吉田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-05-08
Filing date: 1995-05-08
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】簡易にして信頼性の高い光導波路型素子およ
びその製造方法を提供する。【構成】クラッドまたはコアまたはクラッドおよびコ
アの一部をくり抜き、作製された当該セル構造部位に屈
折率変化を生じる液体を挿入し、剛直な材料で封じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信において屈折率
変化を用いて光の制御を行う機能性光導波路型素子およ
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、合分波器、波長フィルタをはじめ
として、外部入力によって振幅変調、位相変調、偏波面
回転、光路スイッチ、周波数シフト等の制御を行う種々
の機能性導波路型部品が提案されている。電気、音波、
磁場、光等を外部から入力し、屈折率変化、偏波面回
転、分極誘起によって、振幅、位相変調、偏向、回折、
モード変換、２次高調波発生などの機能を持たせること
ができる。

【０００３】このうち屈折率変化を用いる場合では、得
られる機能は、振幅、位相変調、偏向、回折、モード変
換など非常に多く、多種の光部品が可能であるために、
精力的にその実用化が図られている。屈折率変化を与え
る方法としては、強誘電体結晶への電界印加による電気
光学効果、表面弾性波デバイスへのＲＦ信号の印加によ
る音響光学効果、金属ヒータへの電流注入による熱光学
効果の利用などが提案されてきた。しかし、これらは何
れも電力を必要とし、部品の大型化、特に集積化に対し
ては問題があった。

【０００４】これに対し、最近、有機ホトクロミック材
料の光照射による屈折率変化を用いた光導波路型素子の
提案（海老澤、星野、助川著アプライドフィジック
スレター１９９４年、６５巻、５号、２９１９頁〜２
９２１頁）がなされている。これらの素子は、上部クラ
ッドがなくコア部分がむき出しの光回路（リッジ型光導
波回路）、または、上部クラッドを部分的にエッチング
等により除去し、コア部分をむき出しにした光導波回路
に、ポリマー中に分散した有機フォトクロミック材料
を、スピンコート、キャスト等の方法で塗布することに
よって、作製される。ここで、光導波回路のコアまたは
下部クラッド材料としては、ガラス、誘電体、ポリマー
があり、具体的には、石英、ＬｉＮｂＯ₃ 、ポリメチル
メタクリレートなどが挙げられるが、一般的には、導波
損失の小さい石英が最も用いられる。

【０００５】その動作原理は、フォトクロミック材料の
吸収波長の光を、クラッド外部からまたはコアを通し
て、クラッド内部から照射し、フォトクロミック反応に
より屈折率変化を起こし、コア内を導波する光の位相に
影響を与え、合波条件、分波条件、反射条件が変えるこ
とであって、これによりスイッチング、フィルタリング
等の機能が実現される。

【０００６】この有機フォトクロミック材料を用いた素
子は、光照射により動作するため、大電力を必要とせ
ず、かつフォトクロミック分子の持つ２つの分子構造が
熱的に安定で逆反応を起こさないものであれば、素子の
変化した状態を保つこと（自己保持性）が可能である、
などの優れた特徴をもっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の有機フ
ォトクロミック材料を用いた光導波路型素子において
は、有機フォトクロミック材料を分散させた有機ポリマ
ーからなるクラッドとこれと接するコアおよび下部クラ
ッドの石英との密着性に問題がある。

【０００８】すなわち、有機ポリマーと石英では、それ
らの熱膨張率が２桁以上異なるため、温度変化に対して
密着性が大きく低下し、素子特性が劣化する欠点があ
る。

【０００９】また、有機ポリマー塗布後、ポリマーの溶
媒の蒸発や硬化に伴う体積収縮が起こり、界面の剥離や
溶質の析出が発生し、初期に素子特性が低下する現象が
みられる。さらに、石英の屈折率に整合させるため使用
されているフッ素置換したポリメチルメタクリレート
は、接着性の点で問題がある。

【００１０】石英コアと屈折率を整合するためには、ク
ラッド材料の有機ポリマーの屈折率は、石英の屈折率よ
り小さくする必要があるが、多くの有機ポリマーは、石
英の屈折率より大きいため、材料選択が非常に限定され
ている。

【００１１】また、ポリマー塗布によるクラッド形成で
は、ポリマー塗布溶液の粘度、溶媒の蒸発速度や塗布速
度、塗布膜厚等のさまざまな塗布条件を最適化しなけれ
ばならず、かつ光導波回路上の非常に狭い間隙を完全に
満たすためには、特別な装置を用いて、注意深くかつ時
間をかけて、塗布しなければならない。

【００１２】本発明は、これらの従来の事情を鑑みてな
されたものであって、その課題は簡易にして信頼性の高
い光導波路型素子およびその製造方法を提供することで
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、光が導波する
コアとその周りの屈折率の低いクラッドからなる光導波
路において、クラッドまたはコアまたはクラッドおよび
コアの一部をくり抜き、作製された当該セル構造部位に
屈折率変化を生じる液体を挿入し、剛直な材料で封じる
ことを最も主要な特徴とする。

【００１４】すなわち、本発明の請求項１の光導波路型
素子は、光が導波するコアと該コアの周りに配置された
該コアより屈折率の低いクラッドとを有してなる光導波
路を有し、該光導波路に該光導波路の前記クラッドまた
は前記コアまたは前記クラッドおよびコアの一部がくり
抜かれたセル構造を有し、該セル内には屈折率変化を生
じる液体が注入されており、該セルの開口部が剛直な材
料で封じられていることを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項２の光導波路型素子は、前
記請求項１の素子において、前記屈折率変化を生じる液
体が有機ホトクロミック材料と有機溶媒からなる液体で
あることを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項３の光導波路型素子は、前
記請求項１の素子において、前記剛直な材料が紫外から
近赤外領域の光に対して透過性の高い材料であることを
特徴とする。

【００１７】また、本発明の請求項４の光導波路型素子
の製造方法は、光が導波するコアと該コアの周りに配置
された該コアより屈折率の低いクラッドを有する光導波
路の前記クラッドまたは前記コアまたは前記クラッドお
よびコアの一部をくり抜いてセル構造を構成し、該セル
内に屈折率変化を生じる液体を注入するとともに、該セ
ルの開口部を剛直な材料で封じることを特徴とする。

【００１８】本発明の請求項５の光導波路型素子の製造
方法は、前記請求項４の製造方法において、前記屈折率
変化を生じる液体として有機ホトクロミック材料と有機
溶媒からなる液体を用いる特徴とする。

【００１９】本発明の請求項６の光導波路型素子の製造
方法は、前記請求項４の光導波路型素子の製造方法前記
剛直な材料として紫外から近赤外領域の光に対して透過
性の高い材料を用いることを特徴とする。

【００２０】これまでの光導波回路に有機材料を搭載す
る方法としては、成形性のある有機ポリマーをマトリッ
クス材料として用いる方法が一般的であったが、有機ポ
リマーと光導波回路の材料である石英との熱膨張率の違
いが、熱的変化に対する素子信頼性を大きく低下させる
要因であった。例えば、石英の線膨張係数は５．５×１
０^-7Ｋ^-1であるのに対して、一般に有機ポリマー６〜８
×１０^-5Ｋ^-1の範囲であり、ほぼ２桁膨張率が異なる。
このため、熱的な変動を与えた場合、石英と有機ポリマ
ーの界面で剥離が生じ、素子特性の低下を招き、素子信
頼性を大きく損ねていた。

【００２１】これに対して、本発明では、有機材料を光
導波回路に搭載する方法として、有機材料を溶解させた
溶液を、エッチング等で導波回路をくり抜いた部位に挿
入する構成および方法を採用した。これにより、光導波
回路と有機材料の界面は、固体と液体の界面であるた
め、界面での剥離は生じない。

【００２２】本発明では熱膨張率の大きな溶液をマトリ
ックスとするため、温度に対する屈折率変化が問題とな
る。ここで、屈折率の温度依存性は下式で表され、

【００２３】

【数１】

【００２４】分子屈折の温度変化はほとんど無視できる
ため、温度に対する屈折率変化の要因は密度変化であ
り、線膨張率で表される。

【００２５】そこで、本発明では、この熱膨張に基づく
屈折率変化を抑制するため、セル上部は剛直な材料で封
止することを特徴とする。上部を剛直な材料で封じるこ
とによって熱膨張を抑えれば、温度変化に伴う屈折率変
化の抑制は可能である。具体的な数値で示すと、２０℃
から８０℃の温度上昇に伴う圧力上昇は、約０．２ｋｇ
重／ｃｍ² であり、この圧力は通常の接着材による接着
で十分耐久できる値である。

【００２６】また、この剛直な封止材料として、光透過
性材料を用いることによって、紫外から近赤外のフォト
クロミック反応を誘起する光線を透過できるため、コア
を通してクラッド内部からの光照射以外に、素子上部の
遠隔から光照射することによって、素子を動作させるこ
とも可能である。

【００２７】本発明に用いられる溶媒は、有機材料の良
溶媒であること以外に、屈折率が石英のそれより小さい
こと、沸点が高いことが選択の基準となる。

【００２８】有機溶媒をクラッド層として用いる場合
は、有機溶媒の屈折率はコア材料の屈折率より小さいこ
とが必須条件となる。有機溶媒の屈折率は、ＣＲＣハ
ンドブックオブケミストリアンドフィジックス
（第６６版）（ロバート，Ｃ，ウィースト（Ｒｏｂｅｒ
ｔ，Ｃ，Ｗｅａｓｔ）編、ＣＲＣ出版、フロリダ、米
国、１９８５）Ｅ−３６６〜Ｅ−３６８に掲示され
ているように、有機溶媒中の約６０％は、石英の屈折率
１．４５より小さく、かつ９０％以上は、１．５０以下
である。複数の溶媒を混合した場合は、屈折率は混合比
にほぼ比例するので、ほとんどの溶媒を１．４５以下に
することができ、溶媒選択の自由度は非常に大きい。

【００２９】本発明の溶媒をセルに封入した素子構造で
は、溶媒の沸点以上において急激な圧力上昇が起こり、
信頼性は低下する。このため、封入する溶媒の沸点は高
いほどセル内部圧力の上昇は起こりにくく、信頼性は高
いことになる。

【００３０】以上の選択基準を考慮し、使用可能な溶媒
の例を表１およびこれに続く表２に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】本発明におけるクラッドまたはコアまたは
クラッドおよびコアのくり抜きは、光導波回路を火炎堆
積法等で作製後、反応性エッチング等のコア上部、コア
側面、またはコア上部および側面、さらにはコアおよび
クラッドをエッチングすることで作製できる。

【００３４】代表的なセル構造を図１ないし図５に示
す。

【００３５】図中、１１，２１，３１，４１，５１は、
屈折率変化を生じる液体を封入したセル、１２，２２，
３２，４２，５２は、光導波路のコア、１３，２３，３
３，４３，５３は、光導波路のクラッド、１４，２４，
３４，４４，５４は、液体セルを封止する剛直な板、１
５，２５，３５，４５，５５は、基板である。なお、各
図の（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ’
線に沿う断面構成図である。

【００３６】それぞれのセル基本構造およびその動作方
法について詳述すると、図１はコア上部のクラッド層を
コアに沿って除去した構造であって、セル横幅はコア幅
以上であればよい。図２はコア両側面のクラッド層をコ
アに沿って除去したもので、幅はエバネッセント波の滲
みだし長より大きければよい。必ずしもコア両側面であ
る必要はなく、素子特性上片面でも構わない。また、セ
ル深さはコア底面と同じかまたはそれより深くてもよ
い。図３は図１および図２を組み合わせた構造である。
これら図１、図２および図３の動作方法は、各セルの封
止材の上部からセル全面に光照射し、セル中の液体の屈
折率を一様に変化させる方法である。図４はコア上部の
クラッド層を不連続に除去したものであって、各セルを
独立に光照射し、屈折率を変化させることができる。こ
こで、各セルのコア長手方向の長さは同一でも異なって
いてもよい。図５はコアおよびクラッドを不連続に除去
した構造であって、この場合の各セルのコア長手方向の
長さは、同一でも異なっていてもよく、各セルを独立に
光照射し、屈折率を変化させることができる。

【００３７】実際の光導波路素子は、上述した屈折率制
御可能な基本構造を単独で用いるか、または合波回路、
分波回路、干渉回路等を組み合わせて、構成される。例
えば、図４または図５の構造の直線光導波路は、それぞ
れのセルを独立に制御することによって、可変位相シフ
ト素子となる。また、直線部分に図１、図２または図３
のいずれかの構造を組み込んだマッハツェンダ回路と３
ｄＢカップラを組み合わせて、スイッチ素子ができる。

【００３８】さらに、加工されたセル構造に対して液体
を注入する工程は、比較的幅広いセルにおいては、マイ
クロシリンジ等の微量液体を注入する器具を用いればよ
く、幅が数十μｍ以下の狭いセルでは、液体の表面張力
によってセル内を満たすことが可能である。従来のポリ
マー塗布による方法に比べ、非常に簡単な工程で素子が
できることがわかる。

【００３９】このように本発明は、従来技術とは大きく
異なり、屈折率が変化する有機材料を含む液体を、クラ
ッド、またはクラッドおよびコアの一部を除去してなる
セル内に注入して封止した構成の光導波路型素子であっ
て、導波路材料と搭載する機能材料との界面の剥離、ず
れが生じず、かつ初期特性の低下がないことから、信頼
性の高い素子ができること、溶媒の屈折率は石英の屈折
率より低いものが多いため、整合しやすく、液体である
ため、導波路上に搭載しやすいなど、素子作製上簡易に
できるなどの特長を有している。

【００４０】

【実施例】以下、実施例に従って本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、屈折
率変化を起こす液体で満たされたセルが、クラッド、ま
たはコアおよびクラッドに搭載された構成の光導波路型
素子であれば、本発明の範囲内に含まれる。

【００４１】（実施例１）本発明の最も簡易な可変位相
シフト素子の模式図を、図６に示す。

【００４２】図６の（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の
ｂ−ｂ′線に沿う断面図である。また、図中、１０１は
屈折率変化を示す有機溶媒用セル、１０２は導波路のコ
ア、１０３は導波路のクラッド、１０４はセル封止用
板、１０５はシリコン基板、１０６は入力ポート、１０
７は出力ポートである。

【００４３】この素子を作製するには、従来の火炎堆積
法で作製した直線導波路素子をリアクティブイオンエッ
チング装置で幅５０μｍ、長さ５０μｍ、深さ３０μｍ
のパターンを約２００μｍ間隔で２０個エッチングし、
溶液セル１０１を作製する。当該セル１０１にフォトク
ロミック材料である２，３−ビス（２，３，４−トリメ
チル−３−チエニル）マレイン酸無水物２０重量部を、
メチルイソブチルケトン５０重量部、クロルベンゼン３
０重量部の混合溶媒に溶解させて、マイクロピペットで
注入し、セル上部を長さ１０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ０．
２ｍｍの石英板１０４で封止した。

【００４４】ここで用いることのできるその他の有機フ
ォトクロミック材料としては、スピロピラン類、スピロ
オキサジン類、フルギド類、ジチエニルエテン類やジイ
ンドリルエテン類などである。具体的な基本構造名を列
挙すればスピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−
インドリン］、スピロインドリノナフトピラン、スピロ
ベンゾインドリノベンゾピラン、スピロインドリノフェ
ナントロピラン、スピロインドリノアントラピラン、ス
ピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−ベンゾチア
ゾリン］、スピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′
−ベンゾオキサゾリン］、スピロ［２Ｈ−１，４−ベン
ゾオキサジン−２，２′−インドリン］、スピロ［２Ｈ
−１−ベンゾピラン−２，２′−［２Ｈ］ピリジン］、
スピロ［３Ｈ−ナフト［２，１−ｂ］ピラン−３，２′
−［２Ｈ］ピリジン］などがある。さらに具体的な化合
物名を列挙すると、１′，３′，３′−トリメチル−６
−ニトロスピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−
インドリン］、１′，３′，３′−トリメチル−６−ヒ
ドロキシスピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−
インドリン］、１′，３′，３′−トリメチル−６−ブ
ロモスピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−イン
ドリン］、１′，３′，３′−トリメチル−８−メトキ
シスピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−インド
リン］、１′，３′，３′−トリメチルスピロ［インド
リン−２，３′−［３Ｈ］−ナフト［２，１−ｂ１−ベ
ンゾピラン−２，２′−インドリン］などである。

【００４５】上記作製法で得られた導波路素子の各セル
にセル上部からＨｅＮｅレーザ（光強度１００μＷ／ｃ
ｍ² 、ビーム径７０μｍ）を照射し、フォトクロミック
反応による屈折率変化を起こし、コア内を導波する波長
１．５５μｍのレーザ光に対して、１セルあたり約π／
１００の位相変化を与えることができた。

【００４６】（実施例２）本発明を用いた光導波路型光
スイッチ素子の全体図を、図７に示す。

【００４７】本素子は、高帯域３ｄＢカップラ（図７中
の６Ｃ部分および６Ｄ部分）およびマッハツェンダ型干
渉回路から成り、マッハツェンダ型干渉回路の直線部分
（図中の６Ａ部分および６Ｂ部分）に本発明の屈折率変
化を起こす有機材料を溶解した液体を封止したセルを搭
載する。

【００４８】図中、６１は入射ポート、６２，６３、お
よび６４は出射ポート、６５，６６は導波路のコア、６
７，６８は有機溶剤を封止したセル、６９は導波路のク
ラッドである。また、６Ａ，６Ｂは有機溶剤を封止した
セルを含むマッハツェンダ干渉回路の直線部分であり、
６Ｃ，６Ｄは高帯域３ｄＢカップラである。

【００４９】図７中の６Ａまたは６Ｂのマッハツェンダ
干渉回路の直線部分の拡大図を、図８に示す。図８の
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ′線に沿う断
面図である。また、図中、２０１は屈折率変化を示す有
機溶液用セル、２０２は導波路のコア、２０３は導波路
のクラッド、２０４は封止用板、２０５はシリコン基板
である。

【００５０】この素子を作製するには、従来の火炎堆積
法で作製した導波路素子のマッハツェンダ回路における
両方の直線導波路に対して、コア両側をリアクティブイ
オンエッチング装置で幅５０μｍ、長さ５ｍｍ、深さ３
０μｍをエッチングし、溶液セルを作製する。当該セル
に、フォトクロミック材料である２，３−ビス（２，
４，５−トリメチル−３−チエニル）マレイン酸無水物
２０重量部を、メチルイソブチルケトン５０重量部、ク
ロルベンゼン３０重量部の混合溶媒に溶解させて、マイ
クロピペットで注入し、セル上部を長さ１０ｍｍ、幅２
ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの石英板で封止した。

【００５１】上記作製法で得られた導波路型素子の溶液
セルに、セル上部の石英製封止板を通して、中心波長３
６５ｎｍの干渉フィルタで分光した水銀ランプ光を照射
し、フォトクロミック分子を開環状態から閉環状態に光
反応で変化させ、レーザ発振波長領域である可視部に吸
収を持たせた。

【００５２】このようにして得られた光導波路型スイッ
チ素子の入力ポートから波長１．５５μｍのレーザ光を
導波させ、液体セル６７に対してのみＨｅＮｅレーザ
（発振波長６３３ｎｍ、出力１ｍＷ）を照射しながら、
出力ポート６３および出力ポート６４の光強度を光検出
器で測定した。その結果を、図９に示す。照射量ととも
に両出力ポートの光強度が変化し、光スイッチが行われ
ていることを確認した。（実施例３）実施例２と同等な全体構造を有し、マッハ
ツェンダ型干渉回路の直線部分のセル形状が異なる光導
波路型スイッチ素子を作製した。

【００５３】すなわち、図７で示される全体構造を有
し、高帯域３ｄＢカップラ（図７中の６Ｃ部分および６
Ｄ部分）およびマッハツェンダ型干渉回路から成り、マ
ッハツェンダ型干渉回路の直線部分（図中の６Ａ部分お
よび６Ｂ部分）に本発明の屈折率変化を起こす有機液体
を封止したセルを搭載する。

【００５４】図７中の６Ａまたは６Ｂのマッハツェンダ
干渉回路の直線部分の拡大図を、図１０に示す。図１０
の（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ′線に沿う
断面図である。また、図中、３０１は屈折率変化を示す
有機溶液用セル、３０２は導波路のコア、３０３は導波
路のクラッド、３０４は封止用板、３０５はシリコン基
板である。

【００５５】この素子を作製するには、従来の火炎堆積
法で作製した導波路素子のマッハツェンダ回路における
両方の直線導波路に対して、リアクティブイオンエッチ
ングｓｏで幅２０μｍ、長さ５ｍｍ、深さ２２μｍをエ
ッチングし、コア上部のクラッドを除去することによっ
て、溶液セルを作製する。当該セルに、フォトクロミッ
ク材料である２，３−ビス（２，４，５−トリメチル−
３−チエニル）マレイン酸無水物２０重量部を、メチル
イソブチルケトン５０重量部、クロルベンゼン３０重量
部の混合溶媒に溶解させて、マイクロピペットで注入
し、セル上部を長さ１０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ０．２ｍ
ｍの石英板で封止した。

【００５６】上記作製法で得られた導波路型素子の溶液
セルに、セル上部の石英製封止板を通して、中心波長３
６５ｎｍの干渉フィルタで分光した水銀ランプ光を照射
し、フォトクロミック分子を開環状態から閉環状態に光
反応で変化させ、レーザ発振波長領域である可視部に吸
収を持たせた。

【００５７】このようにして得られた光導波路型スイッ
チ素子の入力ポートから波長１．５５μｍのレーザ光を
導波させ、ＨｅＮｅレーザ（発振波長６３３ｎｍ、出力
１ｍＷ）を照射しながら、出力ポート１および出力ポー
ト２の光強度を光検出器で測定した。実施例３と同様
に、照射量とともに両出力ポートの光強度が変化し、光
スイッチが行われていることを確認した。

【００５８】（実施例４）本発明を方向性結合器に用い
た光スイッチ素子を、図１１に示す。

【００５９】図１１の（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のｂ−ｂ′線に沿う断面図である。（ａ）において、７
１，７２は入射ポート、７３，７４は出射ポート、７
５，７６は導波路のコア、７７は屈折率変化を示す有機
溶媒用セル、７８は導波路のクラッドである。（ｂ）に
おいて、４０１は屈折率変化を示す有機溶液用セル、４
０２は導波路のコア、４０３は導波路のクラッド、４０
４は封止用板、４０５はシリコン基板である。

【００６０】この素子を作製するには、従来の火炎堆積
法で作製した導波路素子の方向性結合器部位の両導波路
間のクラッド部分を、リアクティブイオンエッチング装
置を用いて、深さ３０μｍまでエッチングし、溶液セル
を作製する。当該セルに、フォトクロミック材料である
スピロインドリノアントラピラン２０重量部を、メチル
イソブチルケトン５０重量部、クロルベンゼン３０重量
部の混合溶媒に溶解させて、マイクロピペットで注入
し、セル上部を長さ１０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ０．２ｍ
ｍの石英板で封止した。

【００６１】上記作製法で得られた導波路型素子の溶液
セルに、セル上部の石英製封止板を通して、中心波長３
６５ｎｍの干渉フィルタで分光した水銀ランプ光を照射
し、フォトクロミック分子を開環状態から閉環状態に光
反応で変化させ、レーザ発振波長領域である可視部に吸
収を持たせた。

【００６２】このようにして得られた光導波路型スイッ
チ素子の入力ポートから波長１．５５μｍのレーザ光を
導波させ、ＨｅＮｅレーザ（発振波長６３３ｎｍ、出力
１ｍＷ）を照射しながら、出力ポート１および出力ポー
ト２の光強度を光検出器で測定した。照射量とともに両
出力ポートの光強度が変化し、光スイッチが行われてい
ることを確認した。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とによって、光導波路回路上に屈折率変化を起こす有機
材料と搭載する場合、有機材料と導波路材料との界面の
剥離、ずれが生じず、且つ初期特性の低下がないことか
ら信頼性の高い素子ができること、溶媒の屈折率は石英
の屈折率より低いものが多いため整合しやすく、液体で
あるため導波路上に搭載しやすいなど素子作製上簡易に
できるなどの特徴を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の最も特長的な液体セルの構造の一例を
示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−
ｂ′線に沿う断面図である。

【図２】本発明の最も特長的な液体セルの構造の一例を
示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−
ｂ′線に沿う断面図である。

【図３】本発明の最も特長的な液体セルの構造の一例を
示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−
ｂ′線に沿う断面図である。

【図４】本発明の最も特長的な液体セルの構造の一例を
示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−
ｂ′線に沿う断面図である。

【図５】本発明の最も特長的な液体セルの構造の一例を
示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−
ｂ′線に沿う断面図である。

【図６】本発明の最も簡易な可変位相シフト素子の模式
図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−
ｂ′線に沿う断面図である。

【図７】高帯域３ｄＢカップラおよびマッハツェンダ型
干渉回路からなる光導波路型光スイッチ素子の平面構成
図である。

【図８】図７における６Ａまたは６Ｂのマッハツェンダ
干渉回路の直線部分の拡大図であって、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ′線に沿う断面図である。

【図９】実施例２で得られた光導波路型スイッチ素子の
動作結果を示したグラフであって、横軸は測定時間（単
位は秒）、縦軸は各出力ポートにおける出力（単位はマ
イクロワット）である。図中のデータは、ポート６３お
よび６４における出力がレーザ光の照射時間とともに変
化する様子を示したものである。

【図１０】実施例３の溶液セル部位の拡大図であって、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ′線に沿う断
面図である。

【図１１】方向性結合器に用いた光スイッチ素子を示す
図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−
ｂ′線に沿う断面図である。

【符号の説明】１１，２１，３１，４１，５１屈折率変化を生じる液
体を封入したセル１２，２２，３２，４２，５２光導波路のコア１３，２３，３３，４３，５３光導波路のクラッド１４，２４，３４，４４，５４液体セルを封止する剛
直な板１５，２５，３５，４５，５５基板６１，６２入射ポート６３，６４出射ポート６５，６６導波路のコア６７，６８有機溶剤を封止したセル６９導波路のクラッド６Ａ，６Ｂ有機溶液を封止したセルを含むマッハツェ
ンダ干渉回路の直線部分６Ｃ，６Ｄ高帯域３ｄＢカップラ７１，７２入射ポート７３，７４出射ポート７５，７６導波路のコア７７屈折率変化を示す有機溶液用セル７８導波路のクラッド１０１屈折率変化を示す有機溶液用セル１０２導波路のコア１０３導波路のクラッド１０４封止用板１０５シリコン基板１０６入力ポート１０７出力ポート２０１屈折率変化を示す有機溶液用セル２０２導波路のコア２０３導波路のクラッド２０４封止用板２０５シリコン基板３０１屈折率変化を示す有機溶液用セル３０２導波路のコア３０３導波路のクラッド３０４封止用板３０５シリコン基板４０１屈折率変化を示す有機溶液用セル４０２導波路のコア４０３導波路のクラッド４０４封止用板４０５シリコン基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光が導波するコアと該コアの周りに配置
された該コアより屈折率の低いクラッドとを有してなる
光導波路を有し、該光導波路に該光導波路の前記クラッ
ドまたは前記コアまたは前記クラッドおよびコアの一部
がくり抜かれたセル構造を有し、該セル内には屈折率変
化を生じる液体が注入されており、該セルの開口部が剛
直な材料で封じられていることを特徴とする光導波路型
素子。
【請求項２】前記屈折率変化を生じる液体が有機ホト
クロミック材料と有機溶媒からなる液体であることを特
徴とする請求項１に記載の光導波路型素子。
【請求項３】前記剛直な材料が紫外から近赤外領域の
光に対して透過性の高い材料であることを特徴とする請
求項１に記載の光導波路型素子。
【請求項４】光が導波するコアと該コアの周りに配置
された該コアより屈折率の低いクラッドを有してなる光
導波路の前記クラッドまたは前記コアまたは前記クラッ
ドおよびコアの一部をくり抜いてセル構造を構成し、該
セル内に屈折率変化を生じる液体を注入するとともに、
該セルの開口部を剛直な材料で封じることを特徴とする
光導波路型素子の製造方法。
【請求項５】前記屈折率変化を生じる液体として有機
ホトクロミック材料と有機溶媒からなる液体を用いる特
徴とする請求項４に記載の光導波路型素子の製造方法。
【請求項６】前記剛直な材料として紫外から近赤外領
域の光に対して透過性の高い材料を用いることを特徴と
する請求項４に記載の光導波路型素子の製造方法。