JPH11237652A - 導波路型光スイッチ - Google Patents
導波路型光スイッチInfo
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- JPH11237652A JPH11237652A JP3909098A JP3909098A JPH11237652A JP H11237652 A JPH11237652 A JP H11237652A JP 3909098 A JP3909098 A JP 3909098A JP 3909098 A JP3909098 A JP 3909098A JP H11237652 A JPH11237652 A JP H11237652A
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- Japan
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- refractive index
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- optical
- optical switch
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光路を切り替えても光損失のアンバランスが
生じることがなく、しかもクロストーク特性に優れた導
波路型光スイッチを提供する。 【解決手段】 Ｘ字形状のコアパターン構成で光スイッ
チングを行うので、小形サイズの導波路型光スイッチを
実現することができ、コア層５−１〜５−４の伝搬損失
を低くすることができる。わずかな温度範囲で屈折率を
大きく変化させる屈折率制御層６を用いることにより、
高速で低消費電力の光スイッチングを行うことができ
る。Ｘ字形状のコアパターンの交差部１２を、低屈折率
のポリマ材料で取り囲むことにより、スイッチのオンオ
フ時の挿入損失の偏差が小さくなり、大きな消光比を得
ることができる。２入力２出力の光スイッチを複数個組
み合わせることにより、Ｎ入力Ｍ出力（Ｎ：≧２、Ｍ：
≧４）、Ｍ入力Ｍ出力等のマトリクス光スイッチを形成
することができる。
生じることがなく、しかもクロストーク特性に優れた導
波路型光スイッチを提供する。 【解決手段】 Ｘ字形状のコアパターン構成で光スイッ
チングを行うので、小形サイズの導波路型光スイッチを
実現することができ、コア層５−１〜５−４の伝搬損失
を低くすることができる。わずかな温度範囲で屈折率を
大きく変化させる屈折率制御層６を用いることにより、
高速で低消費電力の光スイッチングを行うことができ
る。Ｘ字形状のコアパターンの交差部１２を、低屈折率
のポリマ材料で取り囲むことにより、スイッチのオンオ
フ時の挿入損失の偏差が小さくなり、大きな消光比を得
ることができる。２入力２出力の光スイッチを複数個組
み合わせることにより、Ｎ入力Ｍ出力（Ｎ：≧２、Ｍ：
≧４）、Ｍ入力Ｍ出力等のマトリクス光スイッチを形成
することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、伝搬する光の光路
の切り替えのために用いられる導波路型光スイッチに関
する。
の切り替えのために用いられる導波路型光スイッチに関
する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムが高度化するにつれて、
低挿入損失、低クロストーク特性及び自己保持特性を有
する空間分割形光スイッチのニーズが高まってきてい
る。
低挿入損失、低クロストーク特性及び自己保持特性を有
する空間分割形光スイッチのニーズが高まってきてい
る。
【０００３】従来、光スイッチの切り替え方式として
は、図７に示すように光導波路の交差部にギャップを設
け、このギャップ内への液体の注入／除去によって光導
波路とギャップ界面との全反射条件を制御して光スイッ
チングを行う方式が提案されている。
は、図７に示すように光導波路の交差部にギャップを設
け、このギャップ内への液体の注入／除去によって光導
波路とギャップ界面との全反射条件を制御して光スイッ
チングを行う方式が提案されている。
【０００４】図７（ａ）は導波路型光スイッチの従来例
を示す側面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の上面図
である。なお、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面
図でもある。
を示す側面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の上面図
である。なお、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面
図でもある。
【０００５】図７（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１
上に低屈折率のバッファ層２を設け、その上に略矩形状
の高屈折率のコア層５（５−１、５−２、５−３）をＴ
字形状にパターン化し、Ｔ字の交差部１２にギャップ１
３を設け、そのギャップ１３の両端部に屈折率整合用液
体（コア層の屈折率と等しい値を有する液体）が充填さ
れた槽の液体充填部１６と空隙の槽の空隙部１７を設
け、バッファ層２、コア層５、液体充填部１６、空隙部
１７、交差部１２及びギャップ１３の上部に低屈折率の
クラッド層４を形成した構成となっている。
上に低屈折率のバッファ層２を設け、その上に略矩形状
の高屈折率のコア層５（５−１、５−２、５−３）をＴ
字形状にパターン化し、Ｔ字の交差部１２にギャップ１
３を設け、そのギャップ１３の両端部に屈折率整合用液
体（コア層の屈折率と等しい値を有する液体）が充填さ
れた槽の液体充填部１６と空隙の槽の空隙部１７を設
け、バッファ層２、コア層５、液体充填部１６、空隙部
１７、交差部１２及びギャップ１３の上部に低屈折率の
クラッド層４を形成した構成となっている。
【０００６】なお、液体充填部１６及び空隙部１７の近
傍には薄膜ヒータ７−１、７−２が設けられ、各薄膜ヒ
ータ７−１、７−２にはリード部１９−１、１９−２、
１９−３、１９−４が接続されている。リード部１９−
１とリード部１９−２との間には電源２０−１とスイッ
チ１１−１とが接続され、リード部１９−３とリード部
１９−４との間には、電源２０−２とスイッチ１１−２
とが接続されている。
傍には薄膜ヒータ７−１、７−２が設けられ、各薄膜ヒ
ータ７−１、７−２にはリード部１９−１、１９−２、
１９−３、１９−４が接続されている。リード部１９−
１とリード部１９−２との間には電源２０−１とスイッ
チ１１−１とが接続され、リード部１９−３とリード部
１９−４との間には、電源２０−２とスイッチ１１−２
とが接続されている。
【０００７】通常、スイッチ１１−１がオフで、スイッ
チ１１−２がオン状態で屈折率整合用液体は液体充填部
１６及びギャップ１３内に充填されている。この状態で
は、コア層５−１内を伝搬してきた光入力信号９ー１は
交差部１２を通過し、コア層５−２内を伝搬し、光出力
信号９−２として出力される。
チ１１−２がオン状態で屈折率整合用液体は液体充填部
１６及びギャップ１３内に充填されている。この状態で
は、コア層５−１内を伝搬してきた光入力信号９ー１は
交差部１２を通過し、コア層５−２内を伝搬し、光出力
信号９−２として出力される。
【０００８】次にスイッチ１１−１をオンにし、スイッ
チ１１−２をオフにすると、液体充填部１６内及びギャ
ップ１３内の液体が空隙部１７内に移動する。液体が空
隙部１７内に移動すると、交差部１２は空隙になるの
で、コア層５−１内を伝搬していた光入力信号９−１
は、空隙部１７で全反射されてコア層５−３内を伝搬
し、光出力信号９−３として出力される。
チ１１−２をオフにすると、液体充填部１６内及びギャ
ップ１３内の液体が空隙部１７内に移動する。液体が空
隙部１７内に移動すると、交差部１２は空隙になるの
で、コア層５−１内を伝搬していた光入力信号９−１
は、空隙部１７で全反射されてコア層５−３内を伝搬
し、光出力信号９−３として出力される。
【０００９】以上のように空隙部１７の容積を液体充填
部１６の容積よりも大きくしておき、スイッチ１１−１
（１１−２）をオフ（オン）、オン（オフ）にすること
により、光入力信号９−１の方向を切り替えて光出力信
号９−２（９−３）として伝搬させることができる。
部１６の容積よりも大きくしておき、スイッチ１１−１
（１１−２）をオフ（オン）、オン（オフ）にすること
により、光入力信号９−１の方向を切り替えて光出力信
号９−２（９−３）として伝搬させることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示した従来例には以下のような問題点があった。
示した従来例には以下のような問題点があった。
【００１１】(1) 光入力信号９−１を光出力信号９−２
として出力させる場合と、スイッチを切り替えて光出力
信号９−３として出力させる場合とで、光信号の減衰状
態に極端なアンバランスが生じた。すなわち、光出力信
号９−２は比較的低損失で伝搬させることができるが、
スイッチを切り替えて光出力信号９−３として出力させ
る場合には、偏波依存性損失が加わるために、大きな損
失を伴った。このように、光路を切り替えることによっ
て光損失のアンバランスが生じると、光回線の設計が困
難になってしまう。
として出力させる場合と、スイッチを切り替えて光出力
信号９−３として出力させる場合とで、光信号の減衰状
態に極端なアンバランスが生じた。すなわち、光出力信
号９−２は比較的低損失で伝搬させることができるが、
スイッチを切り替えて光出力信号９−３として出力させ
る場合には、偏波依存性損失が加わるために、大きな損
失を伴った。このように、光路を切り替えることによっ
て光損失のアンバランスが生じると、光回線の設計が困
難になってしまう。
【００１２】(2) 光出力信号９−２と光出力信号９−３
との光アイソレーションを大きくとれない（約１５ｄ
Ｂ）ことである。すなわち、光入力信号９−１を光出力
信号９−２の方向へ伝搬させる場合、コア層５−３へも
光入力信号が漏洩し、逆に光入力信号９−１を光出力信
号９−３の方向へ伝搬させる場合に、光入力信号９−１
がコア層５−２へ大きく漏洩し、クロストーク特性の劣
化を引き起こしてしまう。
との光アイソレーションを大きくとれない（約１５ｄ
Ｂ）ことである。すなわち、光入力信号９−１を光出力
信号９−２の方向へ伝搬させる場合、コア層５−３へも
光入力信号が漏洩し、逆に光入力信号９−１を光出力信
号９−３の方向へ伝搬させる場合に、光入力信号９−１
がコア層５−２へ大きく漏洩し、クロストーク特性の劣
化を引き起こしてしまう。
【００１３】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、光路を切り替えても光損失のアンバランスが生じる
ことがなく、しかもクロストーク特性に優れた導波路型
光スイッチを提供することにある。
し、光路を切り替えても光損失のアンバランスが生じる
ことがなく、しかもクロストーク特性に優れた導波路型
光スイッチを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板と、基板上に形成された低屈折率のガ
ラス層と、ガラス層中にＸ字形状のパターンに形成され
た高屈折率で略矩形断面形状を有するガラスコア層と、
パターンの交差部にパターンを二つのＶ字形状に分割す
るように形成されたポリマ材料からなる薄層と、薄層の
近傍に設けられた薄膜ヒータと、薄膜ヒータに電圧を印
加することによって薄層の屈折率を低下させ、一方のガ
ラスコア層内を直線的に伝搬する光をＶ字状に曲げて伝
搬させるための電源とを備えたものである。
に本発明は、基板と、基板上に形成された低屈折率のガ
ラス層と、ガラス層中にＸ字形状のパターンに形成され
た高屈折率で略矩形断面形状を有するガラスコア層と、
パターンの交差部にパターンを二つのＶ字形状に分割す
るように形成されたポリマ材料からなる薄層と、薄層の
近傍に設けられた薄膜ヒータと、薄膜ヒータに電圧を印
加することによって薄層の屈折率を低下させ、一方のガ
ラスコア層内を直線的に伝搬する光をＶ字状に曲げて伝
搬させるための電源とを備えたものである。
【００１５】上記構成に加え本発明の導波路型光スイッ
チは、ポリマ材料からなる薄層の屈折率は、電圧を調節
することによって少なくともコア層の屈折率から低屈折
率ガラス層の屈折率まで変化するようにしてもよい。
チは、ポリマ材料からなる薄層の屈折率は、電圧を調節
することによって少なくともコア層の屈折率から低屈折
率ガラス層の屈折率まで変化するようにしてもよい。
【００１６】上記構成に加え本発明の導波路型光スイッ
チは、Ｘ字形状のパターンの交差角は１０°から６０°
の範囲から選択されるのが好ましい。
チは、Ｘ字形状のパターンの交差角は１０°から６０°
の範囲から選択されるのが好ましい。
【００１７】上記構成に加え本発明の導波路型光スイッ
チは、Ｘ字形状のパターンの交差部近傍にポリマ材料か
らなる低屈折率層を設け、電圧を調節することによって
その低屈折率層の屈折率を低屈折率ガラス層の屈折率よ
りも低くなるように変化させるのが好ましい。
チは、Ｘ字形状のパターンの交差部近傍にポリマ材料か
らなる低屈折率層を設け、電圧を調節することによって
その低屈折率層の屈折率を低屈折率ガラス層の屈折率よ
りも低くなるように変化させるのが好ましい。
【００１８】上記構成に加え本発明の導波路型光スイッ
チは、基板として、Ｓｉ基板を用いるのが好ましい。
チは、基板として、Ｓｉ基板を用いるのが好ましい。
【００１９】上記構成によって、Ｘ字形状のコアパター
ン構成で光スイッチングができるので、小形サイズの導
波路型光スイッチを実現することができる。その結果、
導波路の伝搬損失を低くすることができる。また、ポリ
マ材料はわずかな温度範囲で屈折率を大きく変化させる
ことができるので、高速の光スイッチングを行うことが
できる。さらに、Ｘ字形状のコアパターンの交差部での
光パワー分布の拡がりを抑えるように低屈折率のポリマ
材料で取り囲んでいるので、電気的なスイッチのオンオ
フ時の挿入損失の偏差が小さくなり、かつ大きな消光比
を得ることができる。また、２入力２出力の光スイッチ
を複数個組み合わせて接続することにより、Ｎ入力Ｍ出
力（Ｎ：≧２、Ｍ：≧４）、Ｍ入力Ｍ出力等のマトリク
ス光スイッチを小形サイズで形成することができる。さ
らにまた、温度をわずかに変えるだけで光スイッチング
ができるので、低消費電力の導波路形光スイッチを得る
ことができる。
ン構成で光スイッチングができるので、小形サイズの導
波路型光スイッチを実現することができる。その結果、
導波路の伝搬損失を低くすることができる。また、ポリ
マ材料はわずかな温度範囲で屈折率を大きく変化させる
ことができるので、高速の光スイッチングを行うことが
できる。さらに、Ｘ字形状のコアパターンの交差部での
光パワー分布の拡がりを抑えるように低屈折率のポリマ
材料で取り囲んでいるので、電気的なスイッチのオンオ
フ時の挿入損失の偏差が小さくなり、かつ大きな消光比
を得ることができる。また、２入力２出力の光スイッチ
を複数個組み合わせて接続することにより、Ｎ入力Ｍ出
力（Ｎ：≧２、Ｍ：≧４）、Ｍ入力Ｍ出力等のマトリク
ス光スイッチを小形サイズで形成することができる。さ
らにまた、温度をわずかに変えるだけで光スイッチング
ができるので、低消費電力の導波路形光スイッチを得る
ことができる。
【００２０】
【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。なお、従来例と同様の部材に
は共通の符号を用いた。
図面に基づいて詳述する。なお、従来例と同様の部材に
は共通の符号を用いた。
【００２１】図１（ａ）は本発明の導波路型光スイッチ
の一実施の形態を示す上面図であり、図１（ｂ）は図１
（ａ）の側面図である。なお、図１（ａ）は図１（ｂ）
のＣ−Ｃ線断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線
断面図でもある。
の一実施の形態を示す上面図であり、図１（ｂ）は図１
（ａ）の側面図である。なお、図１（ａ）は図１（ｂ）
のＣ−Ｃ線断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線
断面図でもある。
【００２２】この導波路型光スイッチは、光の伝搬する
コア層５（５−１〜５−４）のようにＸ字形状にパター
ニングし、コア層５−１〜５−４からなるコアパターン
の交差部１２に、コアパターンを二つのＶ字形状に分割
する屈折率制御層６を設けた構成となっている。この屈
折率制御層６の上部には上部クラッド層４−３が設けら
れ、上部クラッド層４−３の上には薄膜ヒータ７が設け
られている。薄膜ヒータ７には電源（例えば直流安定化
電源或いは電池）８とスイッチ１１とが直列接続されて
いる。スイッチ１１をオンすることによって電源８から
の電圧が薄膜ヒータ７に印加され、屈折率制御層６が加
熱される。この加熱によって屈折率制御層６の屈折率が
大幅に低下する。このようなスイッチング操作により、
コア層５−１に入射した光入力信号９−１は、スイッチ
１１をオンにする前には矢印９−１−１、９−１−３の
方向に伝搬し、光出力信号９−３として出力されていた
が、スイッチ１１をオンにすることにより、光入力信号
９−１は矢印９−１−１、９−１−２の方向に伝搬し、
光出力信号９−２として切り替えられて出力される。
コア層５（５−１〜５−４）のようにＸ字形状にパター
ニングし、コア層５−１〜５−４からなるコアパターン
の交差部１２に、コアパターンを二つのＶ字形状に分割
する屈折率制御層６を設けた構成となっている。この屈
折率制御層６の上部には上部クラッド層４−３が設けら
れ、上部クラッド層４−３の上には薄膜ヒータ７が設け
られている。薄膜ヒータ７には電源（例えば直流安定化
電源或いは電池）８とスイッチ１１とが直列接続されて
いる。スイッチ１１をオンすることによって電源８から
の電圧が薄膜ヒータ７に印加され、屈折率制御層６が加
熱される。この加熱によって屈折率制御層６の屈折率が
大幅に低下する。このようなスイッチング操作により、
コア層５−１に入射した光入力信号９−１は、スイッチ
１１をオンにする前には矢印９−１−１、９−１−３の
方向に伝搬し、光出力信号９−３として出力されていた
が、スイッチ１１をオンにすることにより、光入力信号
９−１は矢印９−１−１、９−１−２の方向に伝搬し、
光出力信号９−２として切り替えられて出力される。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図１を参照
して説明する。
して説明する。
【００２４】基板（通常はＳｉ基板を用いるが、セラミ
ックスやガラス基板でもよい。但し、熱伝導性の点から
はＳｉ基板が好ましい）１上にバッファ層２が形成され
ている。このバッファ層２は光透過性の良いＳｉＯ2 或
いはＳｉＯ2 に屈折率制御用添加物Ｆ、Ｂ、Ｐ等を添加
したものが用いられる。このバッファ層２の上には光の
伝搬するコア層５及び屈折率制御層６が形成されてお
り、このコア層５及び屈折率制御層６の側面には側面ク
ラッド層４−１、４−２が形成されている。
ックスやガラス基板でもよい。但し、熱伝導性の点から
はＳｉ基板が好ましい）１上にバッファ層２が形成され
ている。このバッファ層２は光透過性の良いＳｉＯ2 或
いはＳｉＯ2 に屈折率制御用添加物Ｆ、Ｂ、Ｐ等を添加
したものが用いられる。このバッファ層２の上には光の
伝搬するコア層５及び屈折率制御層６が形成されてお
り、このコア層５及び屈折率制御層６の側面には側面ク
ラッド層４−１、４−２が形成されている。
【００２５】コア層５、屈折率制御層６及び側面クラッ
ド層４−１、４−２の上には上部クラッド層４−３が形
成され、上部クラッド層４−３の表面（或いは内面、内
部）には薄膜ヒータ７が形成されている。コア層５には
ＳｉＯ2 或いはＳｉＯ2 にＴｉ、Ｇｅ、Ｐ等の屈折率を
高める屈折率制御用添加物を添加したものが用いられ
る。このコア層５とバッファ層２との比屈折率差Δは
０．３％から２％の範囲から選ばれる。この比屈折率差
Δはできる限り大きい方が角度θ1 を大きくとることが
できる。
ド層４−１、４−２の上には上部クラッド層４−３が形
成され、上部クラッド層４−３の表面（或いは内面、内
部）には薄膜ヒータ７が形成されている。コア層５には
ＳｉＯ2 或いはＳｉＯ2 にＴｉ、Ｇｅ、Ｐ等の屈折率を
高める屈折率制御用添加物を添加したものが用いられ
る。このコア層５とバッファ層２との比屈折率差Δは
０．３％から２％の範囲から選ばれる。この比屈折率差
Δはできる限り大きい方が角度θ1 を大きくとることが
できる。
【００２６】上部クラッド層４−３はバッファ層２と同
一の材料のものが用いられる。
一の材料のものが用いられる。
【００２７】屈折率制御層６にはポリマ材料を用いるの
が好ましい。以下その理由について述べる。コア層５−
１〜５−４をパターニングした後、上部クラッド層４−
３で覆い、上部クラッド層４−３の表面から上部クラッ
ド層４−３及びコア層５−１〜５−４内に溝を形成する
（この溝形成はドライエッチングプロセスにより形成す
る）。その後でこの溝内に屈折率制御用の液体を注入
し、加熱して硬化させて屈折率制御層６を形成する。そ
の後で上部クラッド層４−３の溝を埋め、最後に薄膜ヒ
ータ７を形成する。このように、溝を形成してその溝内
に材料を埋めるには液状のポリマ材料が好適である。
が好ましい。以下その理由について述べる。コア層５−
１〜５−４をパターニングした後、上部クラッド層４−
３で覆い、上部クラッド層４−３の表面から上部クラッ
ド層４−３及びコア層５−１〜５−４内に溝を形成する
（この溝形成はドライエッチングプロセスにより形成す
る）。その後でこの溝内に屈折率制御用の液体を注入
し、加熱して硬化させて屈折率制御層６を形成する。そ
の後で上部クラッド層４−３の溝を埋め、最後に薄膜ヒ
ータ７を形成する。このように、溝を形成してその溝内
に材料を埋めるには液状のポリマ材料が好適である。
【００２８】次にコア層５にＴｉ或いはＧｅを添加した
ＳｉＯ2 を用い、屈折率（波長０．６３μｍでの値）
１．４６９のものを用いる場合には、屈折率制御層６に
は例えば図２に示すような屈折率の温度依存性を有する
シリコーン（東レ・ダウコーング社製、オプティカルコ
ンパウンドＳＣ１０７）が用いられる。
ＳｉＯ2 を用い、屈折率（波長０．６３μｍでの値）
１．４６９のものを用いる場合には、屈折率制御層６に
は例えば図２に示すような屈折率の温度依存性を有する
シリコーン（東レ・ダウコーング社製、オプティカルコ
ンパウンドＳＣ１０７）が用いられる。
【００２９】なお、図２は光通信用シリコーン材料の屈
折率の温度特性を示す図であり、横軸が温度軸、縦軸が
屈折率軸である。
折率の温度特性を示す図であり、横軸が温度軸、縦軸が
屈折率軸である。
【００３０】このシリコーンの温度２０℃での屈折率は
約１．４６９であり、コア層５の屈折率と同じ値であ
る。すなわち、温度２０℃付近ではコア層５の屈折率と
屈折率制御層６の屈折率は略等しく約１．４６９であ
り、コア層５とバッファ層（上部クラッド層４−３及び
側面クラッド層４−１、４−２も同じＳｉＯ2 を用い
る）２の比屈折率差Δは約１％である。この状態では光
入力信号９−１は矢印９−１−１、９−１−３の方向へ
伝搬し光出力信号９−３として出力される。
約１．４６９であり、コア層５の屈折率と同じ値であ
る。すなわち、温度２０℃付近ではコア層５の屈折率と
屈折率制御層６の屈折率は略等しく約１．４６９であ
り、コア層５とバッファ層（上部クラッド層４−３及び
側面クラッド層４−１、４−２も同じＳｉＯ2 を用い
る）２の比屈折率差Δは約１％である。この状態では光
入力信号９−１は矢印９−１−１、９−１−３の方向へ
伝搬し光出力信号９−３として出力される。
【００３１】次にスイッチ１１をオンにして、薄膜ヒー
タ７に電圧を印加し、屈折率制御層６の温度を約５０℃
にすると、この屈折率制御層６の屈折率は約１．４５８
となる。また、コア層５の屈折率（１．４６９）とバッ
ファ層２、上部クラッド層４−３及び側面クラッド層４
−１、４−２の屈折率（１．４５８）は、薄膜ヒータ７
による加熱ではほとんど変化しない。その結果、コア層
５と屈折率制御層６との比屈折率差Δは約１％となり、
光入力信号９−１は、この屈折率制御層６が反射面とな
るため、矢印９−１−２方向にコア層５−２を伝搬し、
光出力信号９−２として出射する。すなわち、光のスイ
ッチングが起こったことになる。
タ７に電圧を印加し、屈折率制御層６の温度を約５０℃
にすると、この屈折率制御層６の屈折率は約１．４５８
となる。また、コア層５の屈折率（１．４６９）とバッ
ファ層２、上部クラッド層４−３及び側面クラッド層４
−１、４−２の屈折率（１．４５８）は、薄膜ヒータ７
による加熱ではほとんど変化しない。その結果、コア層
５と屈折率制御層６との比屈折率差Δは約１％となり、
光入力信号９−１は、この屈折率制御層６が反射面とな
るため、矢印９−１−２方向にコア層５−２を伝搬し、
光出力信号９−２として出射する。すなわち、光のスイ
ッチングが起こったことになる。
【００３２】ここで、スイッチ１１をオンにしたとき、
光入力信号９−１をできるだけ多く矢印９−１−２方向
へ導くためには角度θ1 を小さくし、角度θ2 を大きく
するか、或いは屈折率制御層６の屈折率変化を大きくし
なければならない。具体的には、上記実施例の場合、角
度θ1 は１０°から６０°の範囲、角度θ2 は１７０°
から１２０°の範囲から選択される。
光入力信号９−１をできるだけ多く矢印９−１−２方向
へ導くためには角度θ1 を小さくし、角度θ2 を大きく
するか、或いは屈折率制御層６の屈折率変化を大きくし
なければならない。具体的には、上記実施例の場合、角
度θ1 は１０°から６０°の範囲、角度θ2 は１７０°
から１２０°の範囲から選択される。
【００３３】図３は、図１に示した導波路型光スイッチ
の上面図である。
の上面図である。
【００３４】薄膜ヒータ（Ｃｒ、Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ等）
７が屈折率制御層６の上面の上部クラッド層４−３の表
面に形成され、この薄膜ヒータ７にスイッチ１１と電源
８とが直列接続されている。
７が屈折率制御層６の上面の上部クラッド層４−３の表
面に形成され、この薄膜ヒータ７にスイッチ１１と電源
８とが直列接続されている。
【００３５】図４（ａ）は本発明の導波路型光スイッチ
の他の実施例を示す上面図であり、図４（ｂ）は図４
（ａ）の側面図である。なお、図４（ａ）は図４（ｂ）
のＥ−Ｅ線断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ線
断面図でもある。
の他の実施例を示す上面図であり、図４（ｂ）は図４
（ａ）の側面図である。なお、図４（ａ）は図４（ｂ）
のＥ−Ｅ線断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ線
断面図でもある。
【００３６】この導波路型光スイッチは、図１に示した
導波路型光スイッチのＸ字形状の交差部１２の近傍に低
屈折率層１０−１〜１０−４を設けた構造を有してい
る。この低屈折率層１０−１〜１０−４は、バッファ層
２、側面クラッド層４−１、４−２及び上部クラッド層
４−３の屈折率よりもさらに低い値の屈折率を有するも
のが用いられる。例えば、図５に示すような特性を有す
るシリコーン（信越化学製シリコーンＯＦ８）が用いら
れる。
導波路型光スイッチのＸ字形状の交差部１２の近傍に低
屈折率層１０−１〜１０−４を設けた構造を有してい
る。この低屈折率層１０−１〜１０−４は、バッファ層
２、側面クラッド層４−１、４−２及び上部クラッド層
４−３の屈折率よりもさらに低い値の屈折率を有するも
のが用いられる。例えば、図５に示すような特性を有す
るシリコーン（信越化学製シリコーンＯＦ８）が用いら
れる。
【００３７】なお図５は石英ガラス及びシリコーンの屈
折率の温度依存性を示す図であり、横軸が温度軸、縦軸
が屈折率軸である。
折率の温度依存性を示す図であり、横軸が温度軸、縦軸
が屈折率軸である。
【００３８】このシリコーンは、室温２０℃付近では屈
折率は約１．４３６であるが、５０℃近くになると、屈
折率は約１．４２５となる。すなわち、スイッチ１１が
オフのときにはコア層５と低屈折率層１０−１〜１０−
４との比屈折率差Δは約２．２５％であったが、スイッ
チ１１がオンのときには比屈折率差Δは約３％近くにな
り、よりコア層５内への光の閉じ込めが強くなって、光
入力信号９−１はほとんどが矢印９−１−２方向へ切り
替えられて伝搬する。したがって、Ｘ字形状のパターン
の交差部１２での伝搬モードの不要な拡がりによる伝搬
損失を抑えることができ、消光比の大きい光スイッチを
実現することができる。なお、この低屈折率層１０−１
〜１０−４には、ポリマ材料を用いるのが好ましい（温
度２０℃で屈折率が約１．４５、温度５０℃で屈折率が
約１．４４程度のもの）。
折率は約１．４３６であるが、５０℃近くになると、屈
折率は約１．４２５となる。すなわち、スイッチ１１が
オフのときにはコア層５と低屈折率層１０−１〜１０−
４との比屈折率差Δは約２．２５％であったが、スイッ
チ１１がオンのときには比屈折率差Δは約３％近くにな
り、よりコア層５内への光の閉じ込めが強くなって、光
入力信号９−１はほとんどが矢印９−１−２方向へ切り
替えられて伝搬する。したがって、Ｘ字形状のパターン
の交差部１２での伝搬モードの不要な拡がりによる伝搬
損失を抑えることができ、消光比の大きい光スイッチを
実現することができる。なお、この低屈折率層１０−１
〜１０−４には、ポリマ材料を用いるのが好ましい（温
度２０℃で屈折率が約１．４５、温度５０℃で屈折率が
約１．４４程度のもの）。
【００３９】次にバッファ層２、側面クラッド層４−
１、４−２、上部クラッド層４−３に多成分系のガラス
材料を用いた場合には、屈折率制御層６には、例えば図
６に示すような特性の形状記憶ポリマ（三菱重工業製Ｍ
Ｍ４５００）を用いることができる。なお図６は形状記
憶ポリマの屈折率の温度依存性を示す図であり、横軸が
温度軸、縦軸が屈折率軸である。
１、４−２、上部クラッド層４−３に多成分系のガラス
材料を用いた場合には、屈折率制御層６には、例えば図
６に示すような特性の形状記憶ポリマ（三菱重工業製Ｍ
Ｍ４５００）を用いることができる。なお図６は形状記
憶ポリマの屈折率の温度依存性を示す図であり、横軸が
温度軸、縦軸が屈折率軸である。
【００４０】本発明は上述した実施例には限定されな
い。まず図１に示した導波路型光スイッチを多段に組み
合わせてＮ入力Ｍ出力（Ｎ：≧２、Ｍ：≧４）の光スイ
ッチやＭ入力Ｍ出力の光スイッチ等のマトリクス光スイ
ッチを構成することができることはいうまでもない。薄
膜ヒータ７は側面クラッド層４−１、４−２内やバッフ
ァ層２の中や下面に設けてもよい。なお、薄膜ヒータ７
は常時オン状態にしておき、電源８の電圧を調節するこ
とによって屈折率制御層６の温度を２０℃から５０℃の
範囲内で調節してもよい。また、薄膜ヒータ７による温
度制御は、光スイッチをパッケージ（金属製或いはセラ
ミックス製）内に収納し、パッケージ内に温度センサを
配置し、その温度センサの信号を基にして制御してもよ
い。
い。まず図１に示した導波路型光スイッチを多段に組み
合わせてＮ入力Ｍ出力（Ｎ：≧２、Ｍ：≧４）の光スイ
ッチやＭ入力Ｍ出力の光スイッチ等のマトリクス光スイ
ッチを構成することができることはいうまでもない。薄
膜ヒータ７は側面クラッド層４−１、４−２内やバッフ
ァ層２の中や下面に設けてもよい。なお、薄膜ヒータ７
は常時オン状態にしておき、電源８の電圧を調節するこ
とによって屈折率制御層６の温度を２０℃から５０℃の
範囲内で調節してもよい。また、薄膜ヒータ７による温
度制御は、光スイッチをパッケージ（金属製或いはセラ
ミックス製）内に収納し、パッケージ内に温度センサを
配置し、その温度センサの信号を基にして制御してもよ
い。
【００４１】以上において本発明の導波路型光スイッチ
は、 (1) Ｘ字形状のパターンの交差部での光パワー分布の拡
がりを抑えることができるので、電気スイッチのオンオ
フ時の挿入損失の偏差が小さく、かつ大きな消光比が得
られる。すなわち、光路を切り替えても光損失のアンバ
ランスが生じることがない。
は、 (1) Ｘ字形状のパターンの交差部での光パワー分布の拡
がりを抑えることができるので、電気スイッチのオンオ
フ時の挿入損失の偏差が小さく、かつ大きな消光比が得
られる。すなわち、光路を切り替えても光損失のアンバ
ランスが生じることがない。
【００４２】(2) Ｘ字形状のパターンの交差角を１０°
から６０°の範囲から選択することにより、クロストー
ク特性を向上させることができる。
から６０°の範囲から選択することにより、クロストー
ク特性を向上させることができる。
【００４３】(3) 小形サイズのため、低損失である。
【００４４】(4) わずかな温度可変範囲でＸ字形状のパ
ターンの交差部の屈折率が変化するので、高速の光スイ
ッチングを行うことができる。
ターンの交差部の屈折率が変化するので、高速の光スイ
ッチングを行うことができる。
【００４５】(5) わずかな温度可変範囲で光スイッチン
グを行うので、低消費電力を実現できる。
グを行うので、低消費電力を実現できる。
【００４６】
【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。
な優れた効果を発揮する。
【００４７】光路を切り替えても光損失のアンバランス
が生じることがなく、しかもクロストーク特性に優れた
導波路型光スイッチを実現することができる。
が生じることがなく、しかもクロストーク特性に優れた
導波路型光スイッチを実現することができる。
【図１】（ａ）は本発明の導波路型光スイッチの一実施
の形態を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図で
ある。
の形態を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図で
ある。
【図２】光通信用シリコーン材料の屈折率の温度特性を
示す図である。
示す図である。
【図３】図１に示した導波路型光スイッチの上面図であ
る。
る。
【図４】（ａ）は本発明の導波路型光スイッチの他の実
施例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であ
る。
施例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であ
る。
【図５】石英ガラス及びシリコーンの屈折率の温度依存
性を示す図である。
性を示す図である。
【図６】形状記憶ポリマの屈折率の温度依存性を示す図
である。
である。
【図７】（ａ）は導波路型光スイッチの従来例を示す側
面図であり、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
面図であり、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
１ 基板 ２ バッファ層 ４−１、４−２ 側面クラッド層 ４−３ 上部クラッド層 ５（５−１〜５−４） コア層 ６ 屈折率制御層 ７ 薄膜ヒータ ８ 電源 １１ スイッチ
Claims (5)
- 【請求項１】 基板と、該基板上に形成された低屈折率
のガラス層と、該ガラス層中にＸ字形状のパターンに形
成された高屈折率で略矩形断面形状を有するガラスコア
層と、上記パターンの交差部に上記パターンを二つのＶ
字形状に分割するように形成されたポリマ材料からなる
薄層と、該薄層の近傍に設けられた薄膜ヒータと、該薄
膜ヒータに電圧を印加することによって上記薄層の屈折
率を低下させ、一方のガラスコア層内を直線的に伝搬す
る光をＶ字状に曲げて伝搬させるための電源とを備えた
ことを特徴とする導波路型光スイッチ。 - 【請求項２】 上記ポリマ材料からなる薄層の屈折率
は、電圧を調節することによって少なくともコア層の屈
折率から低屈折率ガラス層の屈折率まで変化する請求項
１に記載の導波路型光スイッチ。 - 【請求項３】 上記Ｘ字形状のパターンの交差角は１０
°から６０°の範囲から選択される請求項１又は２に記
載の導波路型光スイッチ。 - 【請求項４】 上記Ｘ字形状のパターンの交差部近傍に
ポリマ材料からなる低屈折率層を設け、上記電源の電圧
を調節することによってその低屈折率層の屈折率を低屈
折率ガラス層の屈折率よりも低くなるように変化させる
請求項１から３のいずれかに記載の導波路型光スイッ
チ。 - 【請求項５】 上記基板として、Ｓｉ基板を用いた請求
項１から４のいずれかに記載の導波路型光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03909098A JP3713942B2 (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 導波路型光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03909098A JP3713942B2 (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 導波路型光スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11237652A true JPH11237652A (ja) | 1999-08-31 |
| JP3713942B2 JP3713942B2 (ja) | 2005-11-09 |
Family
ID=12543388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03909098A Expired - Fee Related JP3713942B2 (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 導波路型光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3713942B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001055780A3 (en) * | 2000-01-28 | 2001-12-27 | Kymata Ltd | Optical device |
| EP1170621A1 (de) * | 2000-07-06 | 2002-01-09 | Infineon Technologies AG | Integrierte Wellenleiteranordnung, Verfahren zum Herstellen einer integrierten Wellenleiteranordnung sowie Wellenleiterbauelemente |
| WO2002086614A1 (fr) * | 2001-04-18 | 2002-10-31 | Ngk Insulators, Ltd. | Dispositif optique |
| JP2003508814A (ja) * | 1999-09-08 | 2003-03-04 | コーニング インコーポレイテッド | ハイブリッド型集積光アドドロップマルチプレクサ |
| JP2012027437A (ja) * | 2010-07-21 | 2012-02-09 | Korea Electronics Telecommun | 光スイッチ素子及びその製造方法 |
| US10036855B1 (en) | 2017-07-13 | 2018-07-31 | Chen-Kuo Sun | Reverse bias modulating waveguide/diode |
| US10126496B1 (en) | 2017-07-13 | 2018-11-13 | Chen-Kuo Sun | Reverse bias modulating multi-material waveguide/diode |
| US10409137B2 (en) | 2017-08-22 | 2019-09-10 | Chen-Kuo Sun | System and method for controlling energy flux modulation |
| US10879436B2 (en) | 2015-03-05 | 2020-12-29 | Nichia Corporation | Light emitting device |
-
1998
- 1998-02-20 JP JP03909098A patent/JP3713942B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003508814A (ja) * | 1999-09-08 | 2003-03-04 | コーニング インコーポレイテッド | ハイブリッド型集積光アドドロップマルチプレクサ |
| WO2001055780A3 (en) * | 2000-01-28 | 2001-12-27 | Kymata Ltd | Optical device |
| EP1170621A1 (de) * | 2000-07-06 | 2002-01-09 | Infineon Technologies AG | Integrierte Wellenleiteranordnung, Verfahren zum Herstellen einer integrierten Wellenleiteranordnung sowie Wellenleiterbauelemente |
| US6671439B2 (en) | 2000-07-06 | 2003-12-30 | Infineon Technologies Ag | Integrated waveguide arrangement, process for producing an integrated waveguide arrangement, and waveguide components |
| WO2002086614A1 (fr) * | 2001-04-18 | 2002-10-31 | Ngk Insulators, Ltd. | Dispositif optique |
| US6961493B2 (en) | 2001-04-18 | 2005-11-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical device |
| JP2012027437A (ja) * | 2010-07-21 | 2012-02-09 | Korea Electronics Telecommun | 光スイッチ素子及びその製造方法 |
| US10879436B2 (en) | 2015-03-05 | 2020-12-29 | Nichia Corporation | Light emitting device |
| US10036855B1 (en) | 2017-07-13 | 2018-07-31 | Chen-Kuo Sun | Reverse bias modulating waveguide/diode |
| US10126496B1 (en) | 2017-07-13 | 2018-11-13 | Chen-Kuo Sun | Reverse bias modulating multi-material waveguide/diode |
| US10409137B2 (en) | 2017-08-22 | 2019-09-10 | Chen-Kuo Sun | System and method for controlling energy flux modulation |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3713942B2 (ja) | 2005-11-09 |
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