WO2009098818A1 - 光スイッチ及びその製造方法 - Google Patents

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WO2009098818A1
WO2009098818A1 PCT/JP2008/072299 JP2008072299W WO2009098818A1 WO 2009098818 A1 WO2009098818 A1 WO 2009098818A1 JP 2008072299 W JP2008072299 W JP 2008072299W WO 2009098818 A1 WO2009098818 A1 WO 2009098818A1
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waveguide
optical switch
waveguides
defect
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Masatoshi Tokushima
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Nec Corporation
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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference
    • G02F1/212—Mach-Zehnder type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/32—Photonic crystals

Definitions

  • the present invention relates to an optical switch and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an optical switch using a waveguide and a manufacturing method thereof.
  • optical circuits such as optical switches, wavelength filters, and 3 dB couplers (optical couplers) are connected via an optical waveguide such as an optical fiber to form an optical circuit.
  • optical waveguide such as an optical fiber
  • photonic crystal is a general term for structures in which the refractive index is periodically changed.
  • photonic crystal and “photonic crystal” are used as synonyms.
  • Photonic crystals have various special optical characteristics due to the periodic structure of the refractive index distribution.
  • the most typical feature is a photonic band gap (PBG).
  • PBG photonic band gap
  • Light can pass through the photonic crystal, but if the periodic refractive index change in the photonic crystal is sufficiently large, light in a specific frequency band cannot propagate through the photonic crystal.
  • the frequency band (or wavelength band) of light that can be transmitted through the photonic crystal is referred to as a photonic band.
  • the band of light that cannot be transmitted is a gap existing between photonic bands, and is called a photonic band gap (PBG).
  • a plurality of PBGs may exist in different frequency bands.
  • the photonic bands divided by the PBG may be called a first band, a second band, a third band, etc. from the smaller frequency.
  • Such a photonic crystal can be used as an optical waveguide.
  • Such an optical waveguide formed in a photonic crystal is called a line defect waveguide.
  • an optical functional element such as an optical modulator or an optical switch can be configured by one or a combination thereof. It is possible to form an optical circuit by forming main optical functional elements in the photonic crystal and connecting the optical functional elements. For these reasons, photonic crystals are expected as an optical integrated circuit platform.
  • the refractive index distribution of the photonic crystal has a three-dimensional periodic structure.
  • a photonic crystal whose refractive index distribution has a two-dimensional periodic structure (hereinafter sometimes referred to as “two-dimensional photonic crystal”) is often used.
  • a two-dimensional photonic crystal having a finite thickness that has a periodicity in the refractive index distribution in the substrate plane but does not have a periodicity in the thickness direction is used. In that case, confinement of light in the thickness direction of the substrate is realized not by the effect of PBG but by total reflection due to the difference in refractive index.
  • the characteristics of a two-dimensional photonic crystal having a finite thickness do not completely match the characteristics of a two-dimensional photonic crystal having an infinite thickness.
  • the refractive index distribution in the thickness direction of a two-dimensional photonic crystal having a finite thickness is mirror-symmetric in a region where light propagates, the optical characteristics of the two-dimensional photonic crystal having an infinite thickness substantially coincide.
  • the operation prediction of a device using a two-dimensional photonic crystal having an infinite thickness is much easier than the operation prediction considering a finite thickness. Therefore, if a two-dimensional photonic crystal with a refractive index distribution that is mirror-symmetric can be used, a device using the two-dimensional photonic crystal can be easily designed.
  • a pillar-type square lattice photonic crystal has a feature that light propagation speed in a line defect waveguide is slow in a wide band. That is, a low group velocity.
  • an optical circuit having the same function can be formed with a short waveguide length. Therefore, a line defect waveguide using a columnar square lattice photonic crystal is suitable for an optical integrated circuit.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the structure of a line defect waveguide of a columnar square lattice photonic crystal having a finite thickness.
  • a cylinder 52a having a finite height made of a high dielectric constant material and a cylinder 52b having a smaller diameter than the cylinder 52a are square. Arranged in a grid.
  • the appearance that these cylinders are arranged in a square lattice shape is similar to the state in which atoms are arranged in a lattice shape in a crystal such as silicon or quartz, and is a photonic crystal. It is called. Therefore, the low dielectric constant material 1 and the cylindrical material do not need to be crystals, and may be amorphous.
  • the cylinder 52a is a complete photonic crystal cylinder, whereas the cylinder 52b is smaller in diameter than the cylinder 52a. Therefore, the cylinder 52b is regarded as a defect introduced into the complete crystal.
  • the former is called a “non-linear defect column”, and the latter is called a “defect column”, a “defect column”, or a “line defect column”.
  • the line defect column itself is not particularly defective.
  • the line defect pillars 52b of the photonic crystal shown in FIG. 8 are arranged in a line on a certain straight line to form a line, and the line defect pillars 52b and the non-linear defect pillars 52a around the line defect pillars 52b are connected to each other.
  • a waveguide is formed.
  • the line defect column array corresponds to the core in a total reflection confinement waveguide such as an optical fiber, and the non-linear defect columns on both sides thereof.
  • the grating and surrounding dielectric material correspond to the cladding.
  • a line defect and a surrounding non-linear defect column or dielectric material are also present in the case of a line defect waveguide so that it works as a waveguide only when a core and a cladding exist. Operates as a waveguide for the first time.
  • Optical devices and optical circuits using columnar square lattice photonic crystals are expected to be small and highly integrated, but it is effective to use photonic crystals for the 1 ⁇ 2 optical switch handled in the present invention. No structure has been utilized so far.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration. The structure and operation of the optical switch of FIG. 9 are as follows.
  • 3 dB branching waveguide 60 includes a 3 dB branching waveguide 60, a 3 dB directional coupler 61, and a waveguide 62 and a waveguide 63 between them.
  • Light incident from the input port 70 propagates through the waveguide 71 and enters the 3 dB branch waveguide 60.
  • the 3 dB branch waveguide 60 divides the incident light power in half.
  • the divided lights propagate through the waveguide 62 and the waveguide 63, respectively, and are incident on the two waveguides 64 and 65 constituting the 3 dB directional coupler 61. Then, light is emitted from the emission ports 66 and 67 through the waveguides 68 and 69.
  • the optical power emitted to the exit port 66 and the exit port 67 of the directional coupler depending on the phase relationship between the light incident on the waveguide 64 and the waveguide 65 (how much the phase is advanced or delayed). The ratio of changes.
  • the light exit can be switched between the emission port 66 and the emission port 67 by adjusting the phase difference of the light while the light propagates through the waveguide 62 and the waveguide 63.
  • the adjustment of the phase difference of light during the propagation of light through the waveguide 62 and the waveguide 63 is performed by changing the effective refractive index of only one waveguide, for example, the waveguide 63.
  • the effective refractive index is changed by changing the refractive index of the waveguide material using heat or an electric field.
  • both the waveguide 62 and the waveguide 63 are lengthened with the same length, or the effective refractive index is changed.
  • the length of the waveguide 63 to be made may be increased.
  • the case where the waveguide 62 and the waveguide 63 have the same length is called a symmetric Mach-Zehnder type 1 ⁇ 2 optical switch, and the case where the waveguide 62 and the waveguide 63 have different lengths is called a symmetric Mach-Zehnder type 1 ⁇ 2.
  • Patent Document 1 discloses a structure of a 1 ⁇ 2 optical switch that is attempted to be miniaturized using a photonic crystal.
  • the two-dimensional photonic crystal slab (31) includes a waveguide (20) that is a branched waveguide.
  • the two-dimensional photonic crystal slab (31) includes an “interference channel” (35) and a “resonant member” (37).
  • the operation speed of the optical switch may be decreased accordingly.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical switch that can be operated efficiently and a method for manufacturing the same.
  • the optical switch according to the present invention is a Mach-Zehnder interferometer type optical switch composed of a photonic crystal line defect waveguide, and includes a branch, a directional coupler, and a two-path waveguide between them. Among the two paths, the first path waveguide and the second path waveguide have different group velocities of guided light.
  • An optical switch is a Mach-Zehnder interferometer type optical switch composed of a line defect waveguide of a pillar type photonic crystal, and includes a branch, a directional coupler, and two paths between them.
  • the defect pillar has a cross-sectional area that forms a line defect of at least one of the two paths, and a defect that forms a line defect of the waveguide that forms the branch and the directional coupler. It is characterized by being smaller than the cross-sectional area of the pillar.
  • An optical switch is a Mach-Zehnder interferometer type optical switch composed of a line defect waveguide of a photonic crystal, and includes a branch, a directional coupler, and two paths between them.
  • a resonator having a waveguide, and a part or all of the waveguide of at least one of the two paths resonates with light having a frequency other than the waveguide band of the waveguide constituting the directional coupler. It is characterized by operation.
  • the manufacturing method of the optical switch according to the present invention is a manufacturing method of a Mach-Zehnder interferometer type optical switch composed of a photonic crystal line defect waveguide, and includes a branch, a directional coupler, and their Between the two paths, the first path waveguide and the second path waveguide have different group velocities of the guided light.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the optical switch according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the transmission spectrum of the structure of the optical switch shown in FIG. It is a figure which shows the electromagnetic field distribution of the light in the case of radiate
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an optical switch according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of an optical switch including a control light input unit according to a second embodiment. It is a three-dimensional view of a square lattice pillar type photonic crystal including a line defect. It is a schematic diagram of the 1 * 2 optical switch by a waveguide.
  • Embodiment 1 An optical switch according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  • the optical switch according to the present embodiment is, for example, an mxn optical switch using a Mach-Zehnder interferometer having m input ports (input ends) and n output ports (output ends) ( m is an integer of 1 or more, and n is an integer of 2 or more).
  • the Mach-Zehnder interferometer includes an asymmetric Mach-Zehnder interferometer and a symmetric Mach-Zehnder interferometer.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a 1 ⁇ 2 optical switch 5 according to the present embodiment.
  • the 1 ⁇ 2 optical switch 5 is often included as a part in an arbitrary pillar-shaped square lattice photonic crystal.
  • the periodic lattice of the photonic crystal is a lattice of high-refractive-index dielectric columns arranged in a relatively low-refractive-index medium. That is, the 1 ⁇ 2 optical switch 5 is an asymmetric Mach-Zehnder interferometer type optical switch configured by a line defect waveguide of a photonic crystal.
  • the 1 ⁇ 2 optical switch 5 includes a branch 7 and a directional coupler 15.
  • the branch 7 is a T-branch in which a line defect waveguide is provided in a T-shape, and the optical power incident from one input end is divided in half and emitted from two output ends.
  • the directional coupler 15 is provided with two waveguides close to each other. For example, optical power incident from two input ends is coupled and branched and emitted from two output ends.
  • the 1 ⁇ 2 optical switch 5 includes a first path waveguide 8 and a second path waveguide 10 between them.
  • the first path waveguide 8 and the second path waveguide 10 have different group velocities of the guided light.
  • the group velocities of the guided light are made different by making the cross-sectional areas of the line defect pillars of the waveguides 8 and 10 of the respective paths different.
  • the line defect pillar is a defect pillar that forms a line defect.
  • the cross-sectional areas of the line defect pillars 12, 22, and 23 of the waveguide 10 of the second path are larger than the cross-sectional area of the line defect pillar 9 of the waveguide 8 of the first path.
  • the waveguide length of the second path is longer than the waveguide length of the first path.
  • tapered waveguides 13 and 14 are provided at both ends of the waveguide 10 of the second path.
  • a connection waveguide 11 is provided between the two tapered waveguides 13 and 14. That is, the connection waveguide 11 is connected to the waveguide of the branch 7 via the tapered waveguide 13.
  • the connection waveguide 11 is connected to the waveguide of the directional coupler 15 via the tapered waveguide 14.
  • the cross-sectional areas of the line defect pillars 22 and 23 of the tapered waveguides 13 and 14 gradually increase or decrease from one end to the other end. Specifically, the cross-sectional areas of the line defect pillars 22 and 23 of the tapered waveguides 13 and 14 gradually decrease as the distance from the connection waveguide 11 increases.
  • the cross-sectional areas of the line defect pillars 16 and 17 of the two waveguides constituting the directional coupler 15 are the same in both waveguides.
  • the waveguide 10 of the second path has a large group velocity dispersion.
  • a waveguide with large group velocity dispersion causes a large phase change even with a slight change in refractive index.
  • the light output can be switched between the output end 19 and the output end 20 even with a refractive index change of the order of 0.1% of the waveguide 10 of the second path.
  • the light exit can be switched with a refractive index change of about 1/10 compared to the related 1 ⁇ 2 optical switch.
  • the operation of the 1 ⁇ 2 optical switch 5 can be facilitated without increasing the waveguide length of the 1 ⁇ 2 optical switch 5.
  • the power of control signals such as electricity and light for changing the refractive index of the waveguide can be suppressed. That is, it can operate efficiently with respect to the power of the control signal. Therefore, it can be operated with low power and energy saving can be realized.
  • the operation speed of the 1 ⁇ 2 optical switch 5 can be improved.
  • the 1 ⁇ 2 optical switch 5 can be miniaturized. Further, since it can be incorporated into a photonic crystal optical integrated circuit, a highly integrated optical switch circuit can be realized. As described above, according to the present embodiment, it is possible to efficiently operate the optical switch by utilizing the novel feature of the photonic crystal waveguide.
  • the group velocity dispersion is large only in the waveguide 10 of the second path, the light propagating through other waveguide portions is not significantly affected by the group velocity dispersion. Therefore, even when a high-speed optical signal passes through the optical switch of the present invention, the optical signal is hardly distorted. That is, the performance of the 1 ⁇ 2 optical switch 5 is unlikely to deteriorate.
  • the photonic crystal body of this example can be manufactured using an SOI wafer (Silicon On Insulator Wafer) as a substrate.
  • An SOI wafer having a buried oxide film thickness of 2.0 ⁇ m and a silicon active layer thickness of 1.0 ⁇ m is used.
  • the silicon active layer is non-doped.
  • the pattern shown in FIG. 1 is drawn using an electron beam exposure technique.
  • the wavelength of guided light is set to 1.55 ⁇ m for optical communication
  • the lattice constant is set to 0.4 ⁇ m
  • the diameter of the non-linear defect pillar 6 is set to 0.24 ⁇ m.
  • the diameter of the line defect pillar is 0.16 ⁇ m in the waveguide portion.
  • the waveguide part here means a part other than the stub waveguide, that is, a part other than the waveguide 10 of the second path. That is, the diameter of the line defect pillars 9, 16, 17, 18, and 21 is 0.16 ⁇ m.
  • the distance is gradually increased to 0.22 ⁇ m in a direction away from the connection point with the waveguide.
  • the length of the waveguide stub is 15 ⁇ m.
  • the silicon active layer is vertically processed according to the drawn resist pattern by anisotropic dry etching.
  • an ultraviolet effect resin having a refractive index of 1.45 which is the same as that of the buried oxide film, is applied and cured with ultraviolet rays.
  • the transmission spectrum in FIG. 2 is a calculation result when it is assumed that the silicon pillar is infinite in the thickness direction in the above structure for the sake of simplicity.
  • a thick curve and a thin curve that vibrate greatly according to the wavelength represent the output intensity of light from the two output ends 19 and 20.
  • Light is emitted alternately over a wide frequency range.
  • the 1 ⁇ 2 optical switch 5 When heat or an electric field is applied to the 1 ⁇ 2 optical switch 5, these curves are simultaneously shifted to the long wavelength side or the short wavelength side due to a change in refractive index. Therefore, for light of a certain wavelength, the output ends 19 and 20 are interchanged due to a change in refractive index. Since there is oscillation of the output light intensity in the optical wavelength range, the 1 ⁇ 2 optical switch 5 can be used in a wide wavelength range. That is, the operating frequency of the 1 ⁇ 2 optical switch 5 is not limited.
  • the broken line seen at the top in a wide wavelength range in FIG. 2 is the light intensity of the input light.
  • 3 and 4 are calculation results of the electric field distribution of the optical switch when light is output to different output ports, respectively.
  • this invention is not limited to the said embodiment.
  • a cylinder other than the line defect pillar constituting the photonic crystal body can be displaced, or the cross-sectional area thereof can be increased or decreased.
  • the non-line defect pillar 6 and the line defect pillars 9, 12, 16, 17, 18, 21, 22, and 23 are cylindrical, but the present invention is not limited thereto. These may have other shapes such as a quadrangular prism and an octagonal prism.
  • FIG. 5 shows an optical switch equipped with a heater 80 as a temperature controller for causing a change in refractive index.
  • a heater 80 as a temperature controller for causing a change in refractive index.
  • the heater 80 is heated, the refractive index of the waveguide 10 in the second path is changed, and the transmission spectrum of the photonic crystal is shifted to the long wavelength side or the short wavelength side.
  • the light transmittance changes and the 1 ⁇ 2 optical switch 5 operates.
  • the tuner for changing the refractive index is an electric field strength controller or a current controller.
  • Embodiment 2 an optical switch according to a second embodiment of the present invention will be described.
  • the first embodiment provides a 1 ⁇ 2 optical switch that can efficiently switch the output end of light even if the waveguide of two paths between the branch and the directional coupler is short.
  • This embodiment described below provides a particularly efficient structure when the refractive index of the path between the branch and the directional coupler is changed by the input of the control light.
  • at least one of the waveguides of the two paths between the branch and the directional coupler includes a resonator, and the refractive index of the selected path is tuned with light resonated by the resonator. .
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the 1 ⁇ 2 optical switch 5 according to the present embodiment. Note that description of parts common to the first embodiment is omitted or simplified.
  • the 1 ⁇ 2 optical switch 5 shown in FIG. 6 is included as a part in an arbitrary pillar-shaped square lattice photonic crystal.
  • the 1 ⁇ 2 optical switch 5 includes a branch 7, a directional coupler 15, and two waveguides 90 and 91 between them.
  • a Mach-Zehnder interferometer is formed.
  • the branch 7 is arranged on the input side of the 1 ⁇ 2 optical switch 5, and the directional coupler 15 is arranged on the output side of the 1 ⁇ 2 optical switch 5.
  • the branch 7 and the directional coupler 15 are connected by the waveguide 90 of the first path and the waveguide 91 of the second path.
  • the cross-sectional area of the defect pillar forming the line defect of the waveguide of at least one path is smaller than the cross-sectional area of the defect pillar forming the line defect of the waveguide constituting the branch 7 and the directional coupler 15.
  • the cross-sectional areas of the line defect pillars 101, 103, and 111 of the waveguide 90 of the first path are larger than the cross-sectional areas of the line defect pillars 16 and 21 of the waveguides that constitute the branch 7 and the directional coupler 15. small.
  • the cross-sectional area of the line defect pillars 105, 107, 113 of the waveguide 91 of the second path is smaller than the cross-sectional area of the line defect pillars 17, 21 of the waveguide that forms the branch 7 and the directional coupler 15. .
  • a waveguide line defect that is, a portion where line defect pillars are arranged may be simply referred to as a waveguide.
  • the line defect of the waveguide indicated by reference numeral 100 in FIGS. 6 and 7 may be simply referred to as a waveguide in the specification.
  • the waveguide having a path with a small cross-sectional area of the defect pillar has two tapered waveguides provided at both ends.
  • a connection waveguide is provided between the two tapered waveguides and connected to the branch 7 and the directional coupler 15 via these tapered waveguides.
  • the waveguide 90 of the first path includes two tapered waveguides 100 and 102 and a connection waveguide 110 provided between the two tapered waveguides 100 and 102.
  • the waveguide 91 of the second path includes two tapered waveguides 104 and 106 and a connection waveguide 112 provided between the two tapered waveguides 104 and 106.
  • the cross-sectional areas of the line defect pillars 101 and 103 of the photonic crystal waveguide forming the tapered waveguides 100 and 102 gradually increase as the distance from the connection waveguide 110 increases.
  • the cross-sectional areas of the line defect pillars 105 and 107 of the photonic crystal waveguide forming the tapered waveguides 104 and 106 gradually increase as the distance from the connection waveguide 112 increases.
  • the cross-sectional area of the line defect pillar of the tapered waveguide is smaller than the cross-sectional area of the line defect pillar of the branch 7 or the directional coupler 15 connected to one end, and the line defect pillar of the connection waveguide connected to the other end is disconnected. It is larger than the area.
  • the 1 ⁇ 2 optical switch 5 is configured as described above.
  • connection waveguides 110 and 112 can guide light having a frequency higher than the upper limit of the transmission band of the branch 7 and the directional coupler 15.
  • the upper limit frequency of the transmission band of the branch 7 and the directional coupler 15 is f1
  • the upper limit frequency of the transmission band of the connection waveguides 110 and 112 is f2.
  • light having a frequency between f1 and f2 for example, a frequency of f3, causes resonance in the connection waveguides 110 and 112.
  • connection waveguides 110 and 112 function as resonators.
  • the 1 ⁇ 2 optical switch 5 according to the present embodiment can also be described as follows.
  • a part or all of the waveguides of at least one of the two waveguides 90 and 91 between the branch 7 and the directional coupler 15 operate as a resonator. Further, this resonator resonates with respect to light having a frequency other than the waveguide band of the waveguide constituting the branch 7 and the directional coupler 15.
  • the light causing this resonance has a frequency higher than the upper limit of the transmission band of the branch 7 and the directional coupler 15. For this reason, the light causing this resonance cannot pass through the waveguides that constitute the branch 7 and the directional coupler 15, and does not leak into the branch 7 and the directional coupler 15. A stable operation of the 1 ⁇ 2 optical switch 5 can be realized.
  • connection waveguides 110 and 112 change to an extent that cannot be ignored.
  • the connection waveguides 110 and 112 absorb even a small amount of light, a part of the energy of the high-intensity light accumulated in the connection waveguides 110 and 112 is absorbed and changed to heat.
  • the refractive index changes due to the thermo-optic effect.
  • the refractive indexes of the connection waveguides 110 and 112 can be modulated.
  • connection waveguides 110 and 112 By combining the control light and the guided light, the refractive indexes of the connection waveguides 110 and 112 are selectively changed.
  • the transmission characteristics of the connection waveguides 110 and 112 can be shifted to the short wavelength side or the long wavelength side.
  • Light having a frequency f1 or less passes through the directional coupler 15 and can be switched by the 1 ⁇ 2 optical switch 5. That is, according to the present embodiment, an optical switch that can be controlled by light can be efficiently operated.
  • the guided light of the connection waveguides 110 and 112 has a larger group velocity than the guided light of the branch 7 and the directional coupler 15. For this reason, as in the first embodiment, the effect of reducing the two-path waveguides 90 and 91 cannot be used. However, the refractive index of the connection waveguides 110 and 112 can be efficiently changed by the control light having the frequency f3. And the optical switch concerning this Embodiment can be operated as an optical switch in which optical control is possible.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the 1 ⁇ 2 optical switch 5 including the control light input unit according to the present embodiment.
  • the configuration other than the control light input unit is the same as the configuration of the 1 ⁇ 2 optical switch 5 shown in FIG. 6.
  • the proximity waveguide 120 is provided in the vicinity of the connection waveguide 110.
  • the proximity waveguide 122 is provided in the vicinity of the connection waveguide 112.
  • the line defect pillars 121 and 123 of the adjacent waveguides 120 and 122 have a cross-sectional area equal to or less than the cross-sectional area of the line defect pillars 111 and 113 of the nearby connection waveguide 110 or the connection waveguide 112.
  • the connection waveguide 110 and the proximity waveguide 120, and the connection waveguide 112 and the proximity waveguide 122 are optically coupled to each other.
  • the adjacent waveguides 120 and 122 have, for example, an L-shape bent about 90 ° toward the connection waveguide 110 or the connection waveguide 112 in the vicinity. Thereby, the proximity waveguides 120 and 122 can be effectively brought close to the connection waveguide 110 or the connection waveguide 112.
  • the proximity waveguides 120 and 122 serve as control light input portions and function as control waveguides.
  • control waveguide is provided in the vicinity of the resonator.
  • the control waveguide can guide light having a frequency within the band gap of the photonic crystal. Further, the control waveguide can guide light having the resonance frequency of each resonator of the two connection waveguides 110 and 112. Each resonator and the control waveguide are optically coupled.
  • the Q (queue) value can be sufficiently increased by appropriately separating the control waveguides, that is, the adjacent waveguides 120 and 122 from the connection waveguides 110 and 112.
  • the Q value is a value that is a measure of the strength with which the resonator confines light. That is, the intensity of the light accumulated in the connection waveguides 110 and 112 can be Q times that of the light having the frequency f3 guided through the adjacent waveguides 120 and 122. Since the Q value can be several thousand to several tens of thousands or more, if light having a low intensity frequency f3 is incident, high intensity optical energy is accumulated in the connection waveguides 110 and 112. As described above, the refractive index can be changed efficiently. Thereby, it can be operated as an optical switch capable of optical control.
  • the intensity of light having a frequency f1 or less in the connection waveguides 110 and 112 is approximately the same as the intensity when passing through the branch 7 or the directional coupler 15.
  • the intensity of leakage light having a frequency f1 or less from the connection waveguide 110 to the proximity waveguide 120 and from the connection waveguide 112 to the proximity waveguide 122 is the intensity of light transmitted through the connection waveguide 110 or the connection waveguide 112. It is only about 1 / Q of that and can be ignored.
  • the cross-sectional area of the dielectric pillars that constitute the defect of the line defect may increase stepwise in a direction away from the connection waveguides 110 and 112. That is, in the tapered waveguides 100, 102, 104, 106, the cross-sectional areas of the line defect pillars 101, 103, 105, 107 may increase stepwise in a direction away from the connection waveguides 110, 112. Further, a part that gradually decreases and a part that increases stepwise may be included.
  • the two paths 90 and 91 between the branch 7 and the directional coupler 15 may have the same length or different lengths. That is, the two-path waveguides 90 and 91 may be the same length to be a symmetric Mach-Zehnder interferometer, or the two-path waveguides 90 and 91 may be different to be an asymmetric Mach-Zehnder interferometer.
  • the proximity waveguides 120 and 122 are placed close to both the connection waveguides 110 and 112. In this case, when the control light is input to only one of the two adjacent waveguides 120 and 122, the light output ends 19 and 20 are switched. Then, the operation of the logic circuit can be performed by the 1 ⁇ 2 optical switch 5 such that the light output terminals 19 and 20 are not switched when both the control lights are not input or are input together.
  • the adjacent waveguides 120 and 122 are placed close to both the connecting waveguides 110 and 112 as described above. This makes it possible to cause the 1 ⁇ 2 optical switch 5 to operate the logic circuit different from the symmetric case. A combination of these is also possible.
  • the photonic crystal is a square lattice pillar type photonic crystal, but may be a triangular lattice hole type photonic crystal.
  • Two or more such 1 ⁇ 2 optical switches 5 are arranged, and the respective adjacent waveguides (control waveguides) 120 and 122 included in the individual 1 ⁇ 2 optical switches 5 are the same, Or they may be connected to each other.
  • the present invention is applied to an optical switch and a manufacturing method thereof, and in particular, to an optical switch using a waveguide and a manufacturing method thereof.

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Abstract

　効率的に動作させることができる光スイッチ及びその製造方法を提供することを目的とする。本発明にかかる光スイッチは、フォトニック結晶の線欠陥導波路で構成されたマッハツェンダー干渉計型の光スイッチである。また、光スイッチは、分岐７と方向性結合器１５と、それらの間の２経路の導波路９０、９１を有する。そして、これら２経路の導波路９０、９１の内、第１経路の導波路９０と第２経路の導波路９１とでは、導波光の群速度が異なる。

Description

光スイッチ及びその製造方法
　本発明は光スイッチ及びその製造方法に関し、特に、導波路を用いた光スイッチ及びその製造方法に関する。
　電子部品が集積されたトランジスタ集積回路のように、光部品が集積された光集積回路を実現する技術が望まれている。現在、光スイッチ、波長フィルタ、３ｄＢ結合器（光カプラ）などの光部品を光ファイバなどの光導波路を介して接続して光回路を組んでいる。しかし、複数の光部品を小さなチップの中に集積化させることができれば、光回路の体積、消費電力、製造コストを飛躍的に低減させることが可能である。
　光集積回路の実現を目指した技術はこれまでにも多々開発されており、その一つに、フォトニック結晶技術がある。フォトニック結晶体或いはフォトニック結晶とは、広義には、屈折率を周期的に変化させた構造体の総称である。本明細書では、特に断らない限り、「フォトニック結晶体」と「フォトニック結晶」とは同義語として用いる。
　フォトニック結晶は、屈折率分布の周期構造に起因して種々の特殊な光学的特徴を有する。最も代表的な特徴はフォトニック・バンド・ギャップ（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ　Ｂａｎｄ　Ｇａｐ（ＰＢＧ））である。光はフォトニック結晶中を透過することができるが、フォトニック結晶中の周期的な屈折率変化が十分に大きいと、ある特定の周波数帯域の光はフォトニック結晶中を伝搬することができない。フォトニック結晶を透過することができる光の周波数帯域（あるいは、波長帯域）をフォトニック・バンド（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ　Ｂａｎｄ）と呼ぶ。それに対して、透過することができない光の帯域は、フォトニック・バンドの間に存在するギャップということで、フォトニック・バンド・ギャップ（ＰＢＧ）と呼ばれている。ＰＢＧは異なった周波数帯に複数存在することもある。ＰＢＧによって分断されたフォトニック・バンドは、周波数の小さい方から、第１バンド、第２バンド、第３バンドなどと呼ばれることがある。
　フォトニック結晶中に、屈折率分布の周期構造（屈折率分布の周期性）を崩すような微小な欠陥が存在すると、ＰＢＧ内の周波数の光は、その微小欠陥に閉じ込められる。その場合、欠陥の大きさに対応した周波数の光のみが閉じ込められるので、フォトニック結晶が光共振器として働く。よって、このようなフォトニック結晶は、周波数（波長）フィルタとして利用することができる。
　また、フォトニック結晶中に微小な欠陥が連続的に並んで列を成し、結晶中に線欠陥が形成されると、ＰＢＧ内の周波数の光は、線欠陥内に閉じ込められ、線欠陥に沿って伝搬する。よって、このようなフォトニック結晶は、光導波路として利用することができる。フォトニック結晶中に形成されるこのような光導波路は、線欠陥導波路と呼ばれている。
　光フィルタや光導波路が形成されれば、それらの一方または組み合わせによって、光変調器や光スイッチなどの光機能素子を構成することができる。フォトニック結晶中に主要な光機能素子を形成し、それら光機能素子を接続して光回路を構成することができる。このような理由から、フォトニック結晶が光集積回路のプラットフォームとして期待されている。
　ここで、ＰＢＧの効果を互いに垂直なｘ、ｙ、ｚの３方向で利用するためには、フォトニック結晶の屈折率分布が３次元周期構造を有することが必要である。しかし、３次元周期構造は複雑なため、製造コストが高くなる。そこで、屈折率分布が２次元周期構造を有するフォトニック結晶（以下「２次元フォトニック結晶」と呼ぶ場合もある。）が利用されることが多い。具体的には、屈折率分布が基板面内では周期性を有するが、厚み方向には周期性を有さない有限の厚みの２次元フォトニック結晶が用いられる。その場合、基板の厚み方向における光の閉じ込めは、ＰＢＧの効果ではなく、屈折率差に起因する全反射によって実現される。
　もっとも、有限の厚みの２次元フォトニック結晶の特性は、無限の厚みの２次元フォトニック結晶の特性と完全には一致しない。しかし、有限の厚みの２次元フォトニック結晶の厚み方向における屈折率分布が、光が伝搬する領域において鏡映対称であれば、無限の厚みの２次元フォトニック結晶の光学特性とほぼ一致する。無限の厚みの２次元フォトニック結晶によるデバイスの動作予測は、有限の厚みを考慮した動作予測に比べて格段に容易である。そこで、屈折率分布が鏡映対称の２次元フォトニック結晶を利用することができれば、それを用いたデバイスの設計も容易になる。
　有限の厚みの２次元フォトニック結晶としてこれまで実現された具体的な構造はいくつかある。その中で柱（ピラー）型正方格子フォトニック結晶は、線欠陥導波路における光の伝搬速度が広い帯域で遅いという特徴を有する。すなわち、低群速度である。一般に、伝搬速度の遅い導波路を用いると、同じ機能の光回路を短い導波路長で作ることができる。よって、柱型正方格子フォトニック結晶を用いた線欠陥導波路は、光集積回路に適している。
　図８は、有限の厚みの柱型正方格子フォトニック結晶の線欠陥導波路の構造を示す模式図である。図示されている柱型正方格子フォトニック結晶では、低誘電率材料１の中に、高誘電率材料でできた高さが有限の円柱５２ａと、円柱５２ａよりも直径の小さな円柱５２ｂとが正方格子状に配置されている。これらの円柱が正方格子状に配置されている様子が、シリコンや水晶などの結晶中に原子が格子状に配置されている様子に似ており、光学用途であることから、「フォトニック結晶」と呼ばれるのである。従って、低誘電率材料１や円柱の材料は結晶である必要はなく、アモルファスでもよい。
　図８に示すフォトニック結晶の場合、円柱５２ａが完全なフォトニック結晶の円柱であるのに対し、円柱５２ｂは円柱５２ａよりも直径が小さい。そこで、円柱５２ｂを完全結晶に導入された欠陥であると見なす。以下の説明では、完全結晶の円柱と欠陥に相当する円柱とを区別するために、前者を「非線欠陥柱」、後者を「欠陥柱」、「欠陥円柱」又は「線欠陥柱」と呼ぶ場合がある。もっとも、線欠陥柱自体に特に欠陥があるわけではないことに注意すべきである。
　図８に示すフォトニック結晶の線欠陥柱５２ｂは、ある直線上に一列に並べられて列を成しており、この線欠陥柱５２ｂの列とその周囲の非線欠陥柱５２ａによって線欠陥導波路が形成されている。図８に示した円柱型正方格子フォトニック結晶の線欠陥導波路は、線欠陥柱の列が、光ファイバなどの全反射閉じ込め型の導波路におけるコアに相当し、その両側の非線欠陥柱の格子や周囲の誘電体材料がクラッドに相当する。全反射閉じ込め型導波路の場合、コアとクラッドが存在して初めて導波路として働くように、線欠陥導波路の場合も、線欠陥とその周囲の非線欠陥柱や誘電体材料が存在して初めて導波路として動作する。
　柱型正方格子フォトニック結晶を用いた光回デバイスや光回路は、小型、高集積が期待されているが、本発明で取り扱う１×２光スイッチに関して、フォトニック結晶を用いることを効果的に活かした構造はこれまで無かった。
　さて、関連する１×２光スイッチの１つに導波路によるマッハツェンダー干渉計を用いた光スイッチがある。図９はその構成を示す模式図である。
　図９の光スイッチの構造と動作は次の通りである。
　図９の光スイッチ７２は、３ｄＢ分岐導波路６０と３ｄＢ方向性結合器６１とそれらの間の導波路６２と導波路６３とから構成される。入力ポート７０から入射した光は、導波路７１を伝搬し、３ｄＢ分岐導波路６０に入射する。３ｄＢ分岐導波路６０は入射光パワーを半分ずつに分ける。分けられた光は、それぞれ、導波路６２と導波路６３とを伝搬し、３ｄＢ方向性結合器６１を構成する２本の導波路６４と導波路６５とに入射する。そして、導波路６８、６９を介して、出射ポート６６、６７から光が出射される。導波路６４と導波路６５に入射した光の位相の関係（どちらがどれだけ位相が進んでいるか、または遅れているか）によって、方向性結合器の出射ポート６６と出射ポート６７に出射される光パワーの割合が変化する。この現象を利用すると、導波路６２と導波路６３を光が伝搬する間に、光の位相差を調節することよって、光の出口を出射ポート６６と出射ポート６７の間で切り換えることができる。
　導波路６２と導波路６３を光が伝搬する間の光の位相差の調節は、一方の導波路、例えば導波路６３だけの有効屈折率を変化させることで行われる。有効屈折率の変化は、熱や電界を用いて導波路の材料の屈折率を変化させることで行われる。
　導波路の長さに比例して、導波路を伝搬する光の位相の変化量が大きい。そのため、導波路材料の小さな屈折率変化でも光スイッチの動作を容易にするために、導波路６２と導波路６３の両方の導波路を同じ長さにしたまま長くしたり、有効屈折率を変化させたい導波路６３だけ長くしたりすることもある。
　尚、導波路６２と導波路６３が同じ長さの場合を対称マッハツェンダー型の１×２光スイッチと呼び、導波路６２と導波路６３が異なる長さの場合を対称マッハツェンダー型の１×２光スイッチと呼ぶこともある。
　特許文献１には、フォトニック結晶を用いて小型化を試みた１×２光スイッチの構造が開示されている。
　特許文献１の図２の番号に従うと、２次元フォトニック結晶スラブ（３１）の中には、分岐導波路である導波路（２０）がある。また、２次元フォトニック結晶スラブ（３１）は、「干渉チャネル」（３５）と「共振部材」（３７）を含んでいる。
特開２００３－１６１９７１公報
　図９の通常の導波路を用いた１×２光スイッチの場合、導波路材料の小さな屈折率変化でも光スイッチの動作を容易にするために、導波路を長くすると、導波路の屈折率を変化させるための電気や光などの制御信号のパワーを大きくする必要がある。
　また、光スイッチの全長が長くなると、それに応じて、光スイッチの動作速度が低下することがある。
　一方、特許文献１に開示されたフォトニック結晶を用いた１×２光スイッチの場合、「共振部材」で共振を生じる周波数の近傍に、適用できる周波数が限られるという課題がある。
　本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、効率的に動作させることができる光スイッチ及びその製造方法を提供することを目的としている。
　本発明にかかる光スイッチは、フォトニック結晶の線欠陥導波路で構成されたマッハツェンダー干渉計型の光スイッチであって、分岐と方向性結合器と、それらの間の２経路の導波路を有し、上記２経路の内、第１経路の導波路と第２経路の導波路とでは、導波光の群速度が異なることを特徴とするものである。
　また、本発明にかかる光スイッチは、ピラー型フォトニック結晶の線欠陥導波路で構成されたマッハツェンダー干渉計型の光スイッチであって、分岐と方向性結合器と、それらの間の２経路の導波路を有し、上記２経路の内、少なくとも１経路の導波路の線欠陥を成す欠陥ピラーの断面積が、前記分岐及び前記方向性結合器を構成する導波路の線欠陥を成す欠陥ピラーの断面積よりも小さいことを特徴とするものである。
　そして、本発明にかかる光スイッチは、フォトニック結晶の線欠陥導波路で構成されたマッハツェンダー干渉計型の光スイッチであって、分岐と方向性結合器と、それらの間の２経路の導波路を有し、上記２経路の少なくとも一方の経路の導波路の一部または全部が、前記方向性結合器を構成する導波路の導波帯域以外の周波数の光に対して共振する共振器として動作することを特徴とするものである。
　他方、本発明にかかる光スイッチの製造方法は、フォトニック結晶の線欠陥導波路で構成されたマッハツェンダー干渉計型の光スイッチの製造方法であって、分岐と方向性結合器と、それらの間の２経路の導波路を形成し、上記２経路の内、第１経路の導波路と第２経路の導波路とでは、導波光の群速度が異なることを特徴とするものである。
　本発明によれば、効率的に動作させることができる光スイッチ及びその製造方法を提供することができる。
実施の形態１に係る光スイッチの模式的断面図である。 図１に示す光スイッチの構造の透過スペクトルを示す図である。 図１に示す光スイッチの一方の出力ポートから出射する場合の光の電磁界分布を示す図である。 図１に示す光スイッチの他方の出力ポートから出射する場合の光の電磁界分布を示す図である。 実施の形態１に係る屈折率チューナを含むフォトニック結晶体の模式的断面図である。 実施の形態２に係る光スイッチの構成を示す模式的断面図である。 実施の形態２に係る制御光の入力部を含む光スイッチの構成を示す模式的断面図である。 線欠陥を含む正方格子ピラー型フォトニック結晶の立体図である。 導波路による１×２光スイッチの模式図である。
符号の説明
７　分岐、８　第１経路の導波路、９　線欠陥ピラー、１０　第２経路の導波路、
１１　接続導波路、１２　線欠陥ピラー、１３　テーパー導波路、
１４　テーパー導波路、１５　方向性結合器１６　線欠陥ピラー、１７　線欠陥ピラー、
１８　線欠陥ピラー、１９　出力端、２０　出力端、２１　線欠陥ピラー、
２２　線欠陥ピラー、２３　線欠陥ピラー、８０　ヒータ、
９０　第１経路の導波路、９１　第２経路の導波路、１００　テーパー導波路、
１０１　線欠陥ピラー、１０２　テーパー導波路、１０３　線欠陥ピラー、
１０４　テーパー導波路、１０５　線欠陥ピラー、１０６　テーパー導波路、
１０７　線欠陥ピラー、１１０　接続導波路、１１１　線欠陥ピラー、
１１２　接続導波路、１１３　線欠陥ピラー、１２０　近接導波路、
１２１　線欠陥ピラー、１２２　近接導波路、１２３　線欠陥ピラー
実施の形態１．
　本発明の実施の形態１にかかる光スイッチを、図面を用いて詳細に説明する。本実施の形態にかかる光スイッチは、例えば、ｍ個の入力ポート（入力端）とｎ個の出力ポート（出力端）を有するマッハツェンダー型の干渉計を用いたｍ×ｎ光スイッチである（ｍは１以上の整数、ｎは２以上の整数）。なお、マッハツェンダー型の干渉計とは、非対称マッハツェンダー型の干渉計及び対称マッハツェンダー型の干渉計を含むものとする。まず、図１を参照して、本実施の形態にかかる光スイッチの一例として非対称マッハツェンダー干渉計型の１×２光スイッチについて説明する。すなわち、１個の入力端と２個の出力端を有する１×２光スイッチについて説明する。図１は、本実施の形態にかかる１×２光スイッチ５の構成を示す模式図である。
　本実施の形態にかかる１×２光スイッチ５は、多くの場合、任意のピラー（柱）型正方格子フォトニック結晶に一部として含まれる。フォトニック結晶の周期的な格子は、相対的に低屈折率の媒質中に配置された高屈折率の誘電体柱の格子である。すなわち、１×２光スイッチ５は、フォトニック結晶の線欠陥導波路によって構成された非対称マッハツェンダー干渉計型の光スイッチである。
　本実施の形態にかかる１×２光スイッチ５は、分岐７と方向性結合器１５を有する。分岐７とは、Ｔ字型に線欠陥導波路が設けられたＴ分岐であり、１つの入力端から入射した光パワーを半分ずつに分けて２つの出力端から出射させる。方向性結合器１５とは、２つの導波路が近接して設けられ、例えば２つの入力端から入射した光パワーを結合及び分岐させて２つの出力端から出射させる。
　また、１×２光スイッチ５は、それらの間に、第１経路の導波路８と第２経路の導波路１０を有する。これら２経路の内、第１経路の導波路８と第２経路の導波路１０とでは、導波光の群速度が異なる。ここでは、一例として、それぞれの経路の導波路８、１０の線欠陥ピラーの断面積を異ならせることにより、導波光の群速度を異ならせている。なお、線欠陥ピラーとは、線欠陥を成す欠陥ピラーのことである。具体的には、第１経路の導波路８の線欠陥ピラー９の断面積に比べて、第２経路の導波路１０の線欠陥ピラー１２、２２、２３の断面積の方が大きい。また、第１経路の導波路長より、第２経路の導波路長のほうが長くなっている。
　また、第２経路の導波路１０の両端にはテーパー導波路１３、１４が設けられている。そして、２つのテーパー導波路１３、１４の間に、接続導波路１１が設けられている。すなわち、接続導波路１１は、テーパー導波路１３を介して、分岐７の導波路と接続される。また、接続導波路１１は、テーパー導波路１４を介して、方向性結合器１５の導波路と接続される。テーパー導波路１３、１４の線欠陥ピラー２２、２３の断面積は、一端から他端に向かって、徐々に増加、或いは減少している。具体的には、テーパー導波路１３、１４の線欠陥ピラー２２、２３の断面積は、接続導波路１１から離れるにつれて徐々に減少する。また、方向性結合器１５を構成する２つの導波路の線欠陥ピラー１６、１７の断面積は、両方の導波路で同じである。
　動作原理は次の通りである。
　本発明の１×２光スイッチ５の中で、第２経路の導波路１０は群速度分散が大きい。群速度分散の大きな導波路は僅かな屈折率変化でも大きな位相変化を生じる。本実施の形態における導波路の場合、屈折率の変化率の数倍から１０数倍以上の位相変化を生じる効果がある。その結果、第２経路の導波路１０の０．１％のオーダーの屈折率変化でも、光の出力を出力端１９と出力端２０の間で切り替えることができる。
　すなわち、関連する１×２光スイッチに比べて、約１／１０の屈折率変化で光の出口を切り替えることができる。このため、１×２光スイッチ５の導波路長を長くすることなく、１×２光スイッチ５の動作を容易とすることができる。これにより、導波路の屈折率を変化させるための電気や光などの制御信号のパワーを抑えることができる。すなわち、制御信号のパワーに対して効率的に動作することができる。従って、低パワーで動作させることができ、省エネルギーを実現することができる。さらに、１×２光スイッチ５の動作速度を向上することができる。そして、導波路長を長くする必要がないため、１×２光スイッチ５を小型化することができる。また、フォトニック結晶光集積回路に組み込み可能なため、高集積な光スイッチ回路が実現できる。このように、本実施の形態によれば、フォトニック結晶導波路の新規な特徴を活用して、光スイッチを効率的に動作させることができる。
　群速度分散が大きいのは第２経路の導波路１０のみであるため、他の導波路部分を伝搬する光は群速度分散の影響をあまり受けない。そのため、高速な光信号が本発明の光スイッチを透過する場合でも、その光信号はほとんど歪まない。すなわち、１×２光スイッチ５の性能が劣化しにくい。
　次に、本例のフォトニック結晶体の製法について概説する。本例のフォトニック結晶体は、ＳＯＩウエハ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　Ｗａｆｅｒ）を基板として作製することができる。ＳＯＩウエハとして、埋め込み酸化膜の厚みが２．０μｍ、シリコン活性層の厚みが１．０μｍのものを使用する。シリコン活性層はノン・ドープとする。
　初めに、電子線露光技術を使って、図１に示すパターンを描画する。光通信用に導波光の波長を１．５５μｍとする場合は、格子定数を０．４μｍ、非線欠陥ピラー６の直径は、０．２４μｍとする。線欠陥ピラーの直径は、導波路部分において、０．１６μｍとする。ここでの導波路部分とは、スタブ導波路以外の部分、すなわち第２経路の導波路１０以外の部分をいう。すなわち、線欠陥ピラー９、１６、１７、１８、２１の直径は、０．１６μｍとする。スタブ導波路部分において、導波路との接続点から遠ざかる方向に０．２２μｍまで徐々に増加させる。そして、導波路スタブの長さを１５μｍとする。
　次に、異方性ドライエッチングによって、描画されたレジストパターンの通りにてシリコン活性層を垂直に加工する。
　その後、残ったレジストパターンをアセトンで除去し、最後に埋め込み酸化膜と同じ１．４５の屈折率を有する紫外線効果樹脂を塗布し、紫外線で硬化させると完成する。
　図２の透過スペクトルは、簡単のため、上記の構造でシリコンのピラーが厚み方向に無限であると仮定した場合の計算結果である。
　図２において、波長に応じて大きく振動している太い曲線と細い曲線は２つの出力端１９、２０からの光の出力強度を表している。広い周波数範囲に渡って交互に光が出ている。この１×２光スイッチ５に熱や電界を印加すると、屈折率の変化によって、これらの曲線が同時に長波長側、或いは短波長側にシフトする。そのため、ある波長の光にとっては、屈折率の変化によって、出力端１９、２０が入れ替わりことになる。光波長範囲で、出力光強度の振動があることから、１×２光スイッチ５としては、広い波長範囲で用いることができる。すなわち、１×２光スイッチ５の動作周波数が限定されない。
　尚、図２で広い波長範囲で一番上に見られる破線は、入力光の光強度である。
　図３と図４はそれぞれ、異なった出力ポートに光が出る場合の光スイッチの電界分布の計算結果である。
　以上、本発明のフォトニック結晶体の実施形態の一例について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、フォトニック結晶体を構成している線欠陥ピラー以外の円柱を変位させたり、その断面積を増減させたりすることもできる。また、本実施の形態では、非線欠陥ピラー６及び線欠陥ピラー９、１２、１６、１７、１８、２１、２２、２３を円柱としたがこれに限られない。これらは、四角柱や八角柱など、他の形状であってもよい。
　図５は、屈折率変化を生じるための温度調節器としてヒータ８０を装着した光スイッチである。ヒータ８０が加熱すると、第２経路の導波路１０の屈折率が変化し、フォトニック結晶体の透過スペクトルが長波長側、或いは短波長側にシフトする。その結果、特定波長では、光の透過率が変化し、１×２光スイッチ５として動作する。
　屈折率を変化させるためのチューナが電界強度調節器や電流調節器である場合も同じように動作する。
実施の形態２．
　次に本発明の実施の形態２にかかる光スイッチについて説明する。
　実施の形態１は、分岐と方向性結合器の間の２つの経路の導波路が短くても、効率的に光の出力端の切り替えができる１×２光スイッチを提供するものであった。これから説明する本実施の形態は、制御光の入力によって、分岐と方向性結合器の間の経路の屈折率を変化させる場合に、特に効率的な構造を提供する。本実施の形態では、分岐と方向性結合器の間の２つの経路の導波路の内の少なくとも１つが共振器を含み、選択した経路の屈折率のチューニングをその共振器で共振した光で行う。
　図６を参照して、本実施の形態にかかる光スイッチの構成について説明する。ここでは、光スイッチの一例として、１×２光スイッチについて説明する。図６は、本実施の形態にかかる１×２光スイッチ５の構成を示す模式図である。なお、実施の形態１と共通する部分は、説明を省略又は簡略化する。
　図６に示された１×２光スイッチ５は、任意のピラー（柱）型正方格子フォトニック結晶に一部として含まれる。１×２光スイッチ５は、分岐７と方向性結合器１５と、それらの間の２経路の導波路９０、９１を有している。そして、マッハツェンダー干渉計を構成している。具体的には、実施の形態１と同様、分岐７は１×２光スイッチ５の入力側、方向性結合器１５は１×２光スイッチ５の出力側に配置される。そして、分岐７と方向性結合器１５は、第１経路の導波路９０及び第２経路の導波路９１によって接続される。
　上記２経路の内、少なくとも１経路の導波路の線欠陥を成す欠陥ピラーの断面積が、分岐７及び方向性結合器１５を構成する導波路の線欠陥を成す欠陥ピラーの断面積よりも小さい。図６では、第１経路の導波路９０の線欠陥ピラー１０１、１０３、１１１の断面積が、分岐７及び方向性結合器１５を構成する導波路の線欠陥ピラー１６、２１の断面積よりも小さい。同様に、第２経路の導波路９１の線欠陥ピラー１０５、１０７、１１３の断面積が、分岐７及び方向性結合器１５を構成する導波路の線欠陥ピラー１７、２１の断面積よりも小さい。なお、簡単のため、以下の説明では、導波路の線欠陥、すなわち線欠陥ピラーが並んだ部分を単に導波路と称すことがある。また、図６、７において符号１００等によって示された導波路の線欠陥を、明細書中において単に導波路と称することがある。
　欠陥ピラーの断面積が小さい経路の導波路は、両端に１つずつ設けられた２つのテーパー導波路を有する。また、この２つのテーパー導波路の間に設けられ、これらのテーパー導波路を介して分岐７と方向性結合器１５とに接続された接続導波路を有する。具体的には、第１経路の導波路９０は、２つのテーパー導波路１００、１０２と、２つのテーパー導波路１００、１０２の間に設けられた接続導波路１１０を有する。また、第２経路の導波路９１は、２つのテーパー導波路１０４、１０６と、２つのテーパー導波路１０４、１０６の間に設けられた接続導波路１１２を有する。
　第１経路の導波路９０において、テーパー導波路１００、１０２を成すフォトニック結晶導波路の線欠陥ピラー１０１、１０３の断面積は、接続導波路１１０から離れるにつれて徐々に増加する。同様に、第２経路の導波路９１において、テーパー導波路１０４、１０６を成すフォトニック結晶導波路の線欠陥ピラー１０５、１０７の断面積は、接続導波路１１２から離れるにつれて徐々に増加する。テーパー導波路の線欠陥ピラーの断面積は、一端に接続された分岐７又は方向性結合器１５の線欠陥ピラーの断面積より小さく、他端に接続された接続導波路の線欠陥ピラーの断面積より大きくなっている。
　このようにテーパー導波路１００、１０２、１０４、１０６で滑らかに線欠陥ピラー１０１、１０３、１０５、１０７の断面積を変化させる。これにより、導波路を透過する光は、導波路の突然の形状変化を感じないので、無用な反射を生じない。本実施の形態にかかる１×２光スイッチ５は、以上のように構成される。
　上記のように、接続導波路１１０、１１２の線欠陥ピラー１１１、１１３の断面積が、分岐７及び方向性結合器１５の線欠陥ピラー１６、１７、２１の断面積よりも小さい。このため、接続導波路１１０、１１２は、分岐７及び方向性結合器１５の透過帯域の上限よりも高い周波数の光を導波することができる。ここで、分岐７及び方向性結合器１５の透過帯域の上限の周波数をｆ１とし、接続導波路１１０、１１２の透過帯域の上限の周波数をｆ２とする。この場合、接続導波路１１０、１１２の長さを適当に調節することによって、ｆ１～ｆ２の間の周波数、例えばｆ３の周波数を有する光が接続導波路１１０、１１２の部分で共振を起こす。
　このように、接続導波路１１０、１１２は共振器として働く。このため、本実施の形態にかかる１×２光スイッチ５は、換言すれば、次のように言うこともできる。分岐７及び方向性結合器１５の間の２経路の導波路９０、９１の少なくとも一方の経路の導波路の一部または全部が共振器として動作する。また、この共振器は、分岐７及び方向性結合器１５を構成する導波路の導波帯域以外の周波数の光に対して共振する。
　具体的には、この共振を起こす光は、分岐７及び方向性結合器１５の透過帯域の上限よりも高い周波数を有する。このため、この共振を起こす光は、分岐７及び方向性結合器１５を構成する導波路を透過できず、分岐７や方向性結合器１５には漏れない。そして、安定した１×２光スイッチ５の動作を実現することができる。
　そして、共振器に強い光が存在することになる結果、接続導波路１１０、１１２では、３次の非線形効果が大きくなる。これにより、無視できない程度に接続導波路１１０、１１２の屈折率が変化する。または、接続導波路１１０、１１２が光を僅かでも吸収する場合には、接続導波路１１０、１１２に蓄積された高強度の光のエネルギーの一部が吸収されて熱に変わる。そして、接続導波路１１０、１１２が加熱されることによって、熱光学効果により屈折率が変化する。以上のように、接続導波路１１０、１１２の屈折率を変調させることができる。
　制御光と導波光とを結合させることにより、接続導波路１１０、１１２の屈折率を選択的に変化させる。そして、接続導波路１１０、１１２の透過特性を短波長側、または長波長側にシフトさせることができる。周波数ｆ１以下の光は、方向性結合器１５を透過し、１×２光スイッチ５によって、スイッチングすることができる。すなわち、本実施の形態によれば、光で制御できる光スイッチを効率的に動作させることができる。
　また、本実施の形態にかかる１×２光スイッチ５の場合、接続導波路１１０、１１２の導波光は、分岐７や方向性結合器１５の導波光に比べて、群速度が大きくなる。このため、実施の形態１のように、２経路の導波路９０、９１を小さくできる効果は利用できない。しかし、周波数ｆ３の制御光によって、効率的に接続導波路１１０、１１２の屈折率を変化させることができる。そして、本実施の形態にかかる光スイッチは、光制御が可能な光スイッチとして動作させることができる。
　次に、図７を参照して、制御光の入力部を含む１×２光スイッチについて説明する。図７は、本実施の形態にかかる制御光の入力部を含む１×２光スイッチ５の構成を示す模式図である。なお、制御光の入力部以外の構成は、図６に示す１×２光スイッチ５の構成と同様である。
　近接導波路１２０は、接続導波路１１０の近傍に設けられている。同様に、近接導波路１２２は、接続導波路１１２の近傍に設けられている。近接導波路１２０、１２２の線欠陥ピラー１２１、１２３は、近傍の接続導波路１１０又は接続導波路１１２の線欠陥ピラー１１１、１１３の断面積以下の断面積を有する。接続導波路１１０と近接導波路１２０、及び接続導波路１１２と近接導波路１２２とはそれぞれ光学的に結合している。近接導波路１２０、１２２は、例えば、近傍の接続導波路１１０又は接続導波路１１２側に約９０°折れ曲がったＬ字型を有する。これにより、効果的に近接導波路１２０、１２２を接続導波路１１０又は接続導波路１１２に近接させることが可能である。近接導波路１２０、１２２は、制御光の入力部となり、制御用導波路として働く。
　換言すると、制御用導波路は、共振器の近傍にそれぞれ設けられている。制御用導波路は、フォトニック結晶のバンドギャップ内に周波数を有する光を導波可能である。さらに、制御用導波路は、２つの接続導波路１１０、１１２のそれぞれの共振器の共振周波数の光を導波可能である。それぞれの共振器と制御用導波路は光学的に結合している。
　制御用導波路、すなわち近接導波路１２０、１２２を接続導波路１１０、１１２から適当に離すことによって、Ｑ（キュー）値を十分に大きくすることができる。ここで、Ｑ値とは、共振器が光を閉じ込める強さの目安となる値である。即ち、接続導波路１１０、１１２に蓄積される光の強度を近接導波路１２０、１２２を導波されてくる周波数ｆ３の光のＱ倍とすることができる。Ｑ値は数千から数万以上にもすることができるので、小さな強度の周波数ｆ３の光を入射すれば、高強度の光エネルギーが接続導波路１１０、１１２に蓄積されることになる。そして、上記のように、屈折率を効率的に変化させることができる。これにより、光制御が可能な光スイッチとして動作させることができる。
　分岐７や方向性結合器１５の導波光は、接続導波路１１０、１１２まで侵入する。しかし、それらの間にテーパー導波路１００、１０２、１０４、１０６があるため、急激な導波路構造の変化に起因する反射が生じることは無い。そのため、周波数ｆ１以下の光は、この１×２光スイッチ５を透過する過程で共振を生じない。従って、接続導波路１１０、１１２内の周波数ｆ１以下の光の強度は、分岐７や方向性結合器１５内を通過するときの強度と同程度である。そのため、接続導波路１１０から近接導波路１２０、及び接続導波路１１２から近接導波路１２２への、周波数ｆ１以下の漏れ光の強度は、接続導波路１１０又は接続導波路１１２を透過する光の強度の１／Ｑ程度に止まり、無視できる程度となる。
　なお、テーパー導波路１００、１０２、１０４、１０６において、線欠陥の欠陥を構成する誘電体柱の断面積が、接続導波路１１０、１１２から遠ざかる向きに、階段状に増加してもよい。すなわち、テーパー導波路１００、１０２、１０４、１０６において、線欠陥ピラー１０１、１０３、１０５、１０７の断面積が接続導波路１１０、１１２から遠ざかる向きに、階段状に増加してもよい。また、徐々に減少する部分と階段状に増加する部分とを含んでもよい。
　分岐７と方向性結合器１５の間の２経路の導波路９０、９１は、同じ長さでも、異なった長さでもよい。すなわち、２経路の導波路９０、９１を同じ長さにして対称マッハツェンダー干渉計としてもよいし、２経路の導波路９０、９１を異なった長さにして非対称マッハツェンダー干渉計としてもよい。
　１×２光スイッチ５が対称マッハツェンダー干渉計の場合に、例えば、図７に示されるように、両方の接続導波路１１０、１１２に近接導波路１２０、１２２を近接させておく。この場合、２つの近接導波路１２０、１２２の内のどちらか一方にのみ制御光が入力されると、光の出力端１９、２０が切り替わる。そして、制御光が共に無しか、或いは、共に入力されたときには、光の出力端１９、２０が切り替わらない、といった論理回路の動作を１×２光スイッチ５にさせることができる。
　また、１×２光スイッチ５が非対称マッハツェンダー干渉計の場合に、上記と同様、両方の接続導波路１１０、１１２に近接導波路１２０、１２２を近接させておく。これにより、対称な場合と異なる論理回路の動作を１×２光スイッチ５にさせることができる。また、これらの組み合わせも可能である。
　図６、７の場合、フォトニック結晶は、正方格子ピラー型フォトニック結晶であるが、三角格子孔型フォトニック結晶であってもよい。もちろん、実施の形態１においても同様である。このような１×２光スイッチ５は、２つ以上並べられ、それらの個々の１×２光スイッチ５に含まれるそれぞれの近接導波路（制御用導波路）１２０、１２２が同一であるか、または互いに接続されている場合もある。
　さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
　この出願は、２００８年２月７日に出願された日本出願特願２００８－２７５４５、及び２００８年８月１４日に出願された日本出願特願２００８－２０８９２７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　本発明は、光スイッチ及びその製造方法に適用され、特に、導波路を用いた光スイッチ及びその製造方法に適用される。

Claims (15)

  1. 　フォトニック結晶の線欠陥導波路で構成されたマッハツェンダー干渉計型の光スイッチであって、
    　分岐と方向性結合器と、それらの間の２経路の導波路を有し、
    　上記２経路の内、第１経路の導波路と第２経路の導波路とでは、導波光の群速度が異なることを特徴とする光スイッチ。
  2. 　前記第１経路の導波路と前記第２経路の導波路とでは、線欠陥を成す欠陥ピラーの断面積が前記第２経路の導波路のほうが大きいことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
  3. 　前記第１経路の導波路長より、前記第２経路の導波路長のほうが長いことを特徴とする請求項２に記載の光スイッチ。
  4. 　前記方向性結合器を構成する２つの導波路の線欠陥を成す欠陥ピラーの断面積は、両方の導波路で同じであることを特徴とする請求項２又は３に記載の光スイッチ。
  5. 　前記第２経路の導波路は、
    　両端に１つずつ設けられた２つのテーパー導波路と、
    　２つの前記テーパー導波路の間に設けられ、前記テーパー導波路を介して前記分岐と前記方向性結合器とに接続された接続導波路とを有する請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光スイッチ。
  6. 　２つの前記テーパー導波路を成すフォトニック結晶導波路の欠陥ピラーの断面積は、前記接続導波路から離れるにつれて徐々に減少することを特徴とする請求項５に記載の光スイッチ。
  7. 　ピラー型フォトニック結晶の線欠陥導波路で構成されたマッハツェンダー干渉計型の光スイッチであって、
    　分岐と方向性結合器と、それらの間の２経路の導波路を有し、
    　上記２経路の内、少なくとも１経路の導波路の線欠陥を成す欠陥ピラーの断面積が、前記分岐及び前記方向性結合器を構成する導波路の線欠陥を成す欠陥ピラーの断面積よりも小さいことを特徴とする光スイッチ。
  8. 　前記欠陥ピラーの断面積が小さい経路の導波路は、
    　両端に１つずつ設けられた２つのテーパー導波路と、
    　２つの前記テーパー導波路の間に設けられ、前記テーパー導波路を介して前記分岐と前記方向性結合器とに接続された接続導波路とを有する請求項７に記載の光スイッチ。
  9. 　２つの前記テーパー導波路を成すフォトニック結晶導波路の欠陥ピラーの断面積は、前記接続導波路から離れるにつれて徐々に増加することを特徴とする請求項８に記載の光スイッチ。
  10. 　前記接続導波路の線欠陥を成す欠陥ピラーの断面積以下の断面積をもつ欠陥ピラーを有する近接導波路を、前記接続導波路の近傍に備え、前記接続導波路と前記近接導波路は光学的に結合していることを特徴とする請求項８又は９に記載の光スイッチ。
  11. 　請求項１０に記載の光スイッチを２つ以上含み、それらの個々の光スイッチに含まれるそれぞれの前記近接導波路が同一であるか、または互いに接続されていることを特徴とする光スイッチ。
  12. 　フォトニック結晶の線欠陥導波路で構成されたマッハツェンダー干渉計型の光スイッチであって、
    　分岐と方向性結合器と、それらの間の２経路の導波路を有し、
    　上記２経路の少なくとも一方の経路の導波路の一部または全部が、前記方向性結合器を構成する導波路の導波帯域以外の周波数の光に対して共振する共振器として動作することを特徴とする光スイッチ。
  13. 　前記フォトニック結晶のバンドギャップ内に周波数を有する光を導波可能であり、かつ前記共振器の共振周波数の光を導波可能な制御用導波路を、前記共振器の近傍に備え、前記共振器と前記制御用導波路は光学的に結合していることを特徴とする請求項１２に記載の光スイッチ。
  14. 　請求項１３に記載の光スイッチを２つ以上含み、それらの個々の光スイッチに含まれるそれぞれの前記制御用導波路が同一であるか、または互いに接続されていることを特徴とする光スイッチ。
  15. 　フォトニック結晶の線欠陥導波路で構成されたマッハツェンダー干渉計型の光スイッチの製造方法であって、
    　分岐と方向性結合器と、それらの間の２経路の導波路を形成し、
    　上記２経路の内、第１経路の導波路と第２経路の導波路とでは、導波光の群速度が異なることを特徴とする光スイッチの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5304780B2 (ja) * 2008-03-07 2013-10-02 日本電気株式会社 光スイッチ及びその製造方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104459989B (zh) * 2014-12-10 2017-03-08 深圳市浩源光电技术有限公司 基于平板光子晶体的高消光比te光开关
CN105572922B (zh) * 2016-02-15 2021-02-19 深圳大学 光子晶体t型波导直角输出双路反相光学时钟信号发生器
CN105572920B (zh) * 2016-02-15 2021-02-19 深圳大学 基于光子晶体十字波导的双路反相光学时钟信号发生器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003161971A (ja) * 2001-09-04 2003-06-06 Agilent Technol Inc フォトニック結晶干渉計型スイッチ
JP2006126518A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Ricoh Co Ltd 光制御素子

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1128203A1 (en) * 2000-02-28 2001-08-29 Hitachi Europe Limited Optical switching apparatus
US6542682B2 (en) * 2000-08-15 2003-04-01 Corning Incorporated Active photonic crystal waveguide device
JP2005250398A (ja) * 2004-03-08 2005-09-15 Nec Corp フォトニック結晶光導波路およびこれを利用した光回路
US20050265660A1 (en) * 2004-05-27 2005-12-01 Energy Conversion Devices, Inc. Photonic coupling device
US7421179B1 (en) * 2006-09-29 2008-09-02 Wei Jiang Apparatus and method for switching, modulation and dynamic control of light transmission using photonic crystals

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003161971A (ja) * 2001-09-04 2003-06-06 Agilent Technol Inc フォトニック結晶干渉計型スイッチ
JP2006126518A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Ricoh Co Ltd 光制御素子

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SOLJACIC M. ET AL.: "Photonic-crystal slow- light enhancement of nonlinear sensitivity", JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA B, vol. 19, no. 9, 2002, pages 2052 - 2059 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5304780B2 (ja) * 2008-03-07 2013-10-02 日本電気株式会社 光スイッチ及びその製造方法

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