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JPH04146402A - Optical switch and its production - Google Patents

Optical switch and its production

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Publication number
JPH04146402A
JPH04146402A JP26948990A JP26948990A JPH04146402A JP H04146402 A JPH04146402 A JP H04146402A JP 26948990 A JP26948990 A JP 26948990A JP 26948990 A JP26948990 A JP 26948990A JP H04146402 A JPH04146402 A JP H04146402A
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JP
Japan
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liquid
slit
core
optical switch
optical
Prior art date
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Granted
Application number
JP26948990A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2828216B2 (en
Inventor
Toshiaki Katagiri
片桐 敏昭
Yutaka Katsuyama
豊 勝山
Katsuyuki Imoto
克之 井本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
NTT Inc
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Hitachi Cable Ltd
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Publication of JPH04146402A publication Critical patent/JPH04146402A/en
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Abstract

PURPOSE:To offer a waveguide type optical switch which can perform switching with low power consumption by filling a slit provided in a core layer with liquid whose refractive index is nearly equal to that of the core and installing a means for locally heating the liquid. CONSTITUTION:On the way of a waveguide 5, one slit 8 interposing the liquid, whose refractive index is nearly equal to that of the core 3 of the waveguide, is provided so that it forms the angle of about 45 deg. with an optical path, and the intersecting part of the waveguide is cut by the slit 8. A thin film heater 9 consisting of a resistance heating element is formed on a surface near the slit 8. When the liquid in the slit 8 is gasified by energizing the thin film heater 9, light is reflected on the inner surface of the slit 8 and bent to a waveguide branch path 3c side(exit side 13) orthogonally crossed. Meanwhile, by stopping energizing and heating, the periphery of the slit 8 is cooled by heat transmission and the gasified liquid is condensed and restored to the liquid, so that the light advances straight to an optical waveguide branch path 3b(exit side 12) again.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、伝搬する光の光路の切り替え又は遮断のため
に用いられる光スイッチ及びその製造方法に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical switch used for switching or blocking the optical path of propagating light, and a method for manufacturing the same.

[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
タロストーク特性を持った空間分割形光スイッチのニー
ズが高まってきている。
[Prior Art] As optical communication systems become more sophisticated, there is an increasing need for space-division optical switches with low insertion loss and low tallostoke characteristics.

従来、上記方式の光スイッチとして、第10図に示すよ
うに光ファイバ(あるいは光導波路)a、b、cの交差
部にエアギャップGを設け、このギヤツブG内の液体の
注入/除去によって、光ファイバとギャップ界面の全反
射条件を制御して、光スイッチングをこなう方式が提案
されている(金山、安東;液体注入による全反射光スイ
ッチングの検討、昭和63年電子情報通信学会春季全国
大会、 C−419,pl−196) 。
Conventionally, as shown in FIG. 10, in the above-mentioned optical switch, an air gap G is provided at the intersection of optical fibers (or optical waveguides) a, b, and c, and by injection/removal of liquid in this gear G, A method has been proposed to perform optical switching by controlling the total reflection conditions at the optical fiber and gap interface (Kanayama, Ando; Study on total reflection optical switching by liquid injection, 1986 Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Spring National Conference Convention, C-419, pl-196).

[発明が解決しようとする課II] 第10図の光スイッチは、交差角θが90°に近い値に
おいて、反射状態及び透過状態共に、低挿入損失且つ偏
波面異存性の殆ど無いスイッチングが可能である。この
方式でスイッチング速度を速くするためには、ギャップ
への液体の注入及び除去を高速で行わなければならない
[Problem II to be Solved by the Invention] The optical switch shown in FIG. 10 is capable of switching with low insertion loss and almost no polarization dissimilarity in both the reflection state and the transmission state when the intersection angle θ is close to 90°. It is. In order to increase the switching speed with this method, liquid must be injected into and removed from the gap at high speed.

しかし、上記論文の光スイッチでは、液体の注入及び除
去を手動により行っており、高速スイッチングが困難で
ある。
However, in the optical switch described in the above paper, the injection and removal of liquid is performed manually, making high-speed switching difficult.

本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、液体の
注入及び除去を高速に行うこと、更に多チャンネルの光
導波路の光スイッチを一基板上に集積化することにある
An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art described above, to perform liquid injection and removal at high speed, and to integrate optical switches of multi-channel optical waveguides on one substrate.

本発明の他の目的は、低消費電力でスイッチングできる
導波路型光スイッチとその製造方法を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a waveguide optical switch that can perform switching with low power consumption and a method for manufacturing the same.

[課題を解決するための手段] 本発明の光スイッチは、光の伝搬する略矩形状のコア(
屈折率nw)がそれより低屈折率<nc )のクラッド
で覆われた光導波路と、そのコアの途中に設けた屈折率
がコアのそれと略等しい液体を挟み込むスリットと、該
液体を局部的に加熱する手段とを具備する構成のもので
ある。そして、加熱によるスリット部の液体を蒸発、気
化させる行程と、加熱を止めて気化した液体を凝結させ
て液体に戻す行程を伴う。
[Means for Solving the Problems] The optical switch of the present invention has a substantially rectangular core through which light propagates (
An optical waveguide covered with a cladding having a refractive index nw) lower than the cladding with a refractive index <nc), a slit provided in the middle of the core to sandwich a liquid whose refractive index is approximately equal to that of the core, and a slit that sandwiches the liquid locally with a refractive index substantially equal to that of the core. The heating device is configured to include heating means. This involves a step of evaporating the liquid in the slit by heating, and a step of stopping the heating to condense the vaporized liquid and return it to liquid.

上記光導波路は、好ましくは平面基板上に、少なくとも
光の入射部としての枝路と光の出射部としての2つの枝
路とを、互いに直交配置して設けられる。従って、光導
波路のコアは、必要に応じm行n列(m、n≧2)のマ
トリック状に構成される。
The optical waveguide is preferably provided on a flat substrate, with at least a branch path serving as a light input portion and two branch paths serving as a light output portion arranged orthogonally to each other. Therefore, the core of the optical waveguide is configured in a matrix of m rows and n columns (m, n≧2) as necessary.

上記液体を挾み込むスリット部は、この直交部において
それぞれの枝路のコア内を伝搬する光路に対して略45
°の角度をなすように設けられる。
The slit portion for sandwiching the liquid is approximately 45 mm wide at this orthogonal portion with respect to the optical path propagating within the core of each branch path.
They are arranged so as to form an angle of °.

上記液体を局部的に加熱する手段は、具体的には、スリ
ット部の設けられたクラッド上面部に給電線付き薄膜ヒ
ータとして設けられる。この場合、消費電力の観点から
、給電線付き薄膜ヒータは、これを絶縁体で覆い、液体
と接していない状態とするのが好ましい、上記液体をス
リット部へ供給する液体貯蔵タンクは、クラッド上面に
設けてもよいし、基板の下面に設けてもよい。
Specifically, the means for locally heating the liquid is provided as a thin film heater with a power supply line on the upper surface of the cladding provided with the slit portion. In this case, from the viewpoint of power consumption, it is preferable that the thin film heater with the power supply line be covered with an insulator so that it is not in contact with the liquid. It may be provided on the lower surface of the substrate.

上記給電線付き薄膜ヒータを絶縁体で覆った導波路型光
スイッチは、次の(a)〜(e)の工程で製造すること
ができる。
The waveguide optical switch in which the thin film heater with a power supply line is covered with an insulator can be manufactured by the following steps (a) to (e).

(a)基板上に、先導波路用ガラス膜として、低屈折率
層、コア層、クラッド層を順次積層する工程、 (b)該クラッド層の上にメタル膜、フォトレジスト膜
を形成し、フォトリソグラフィによりパターン化する工
程、 (c)ドライエツチングプロセスにより、メタル膜、ク
ラッド層、コア層にスリットを形成する工程、 (d)フォトレジスト膜を剥離後、メタル膜上に再度フ
ォトレジスト膜を塗布し、パターン化した後、ドライエ
・yチングプロセスによりメタル膜に薄膜ヒータと給電
線とをパターン化する工程、(e)その後で上記薄膜ヒ
ータと給電線のパターン上に絶縁膜を形成し、この絶縁
膜上に液体を満たす工程。
(a) Step of sequentially laminating a low refractive index layer, a core layer, and a cladding layer as a glass film for a guiding waveguide on a substrate; (b) Forming a metal film and a photoresist film on the cladding layer; (c) Forming slits in the metal film, cladding layer, and core layer using a dry etching process; (d) After peeling off the photoresist film, apply the photoresist film again on the metal film. After patterning, a step of patterning a thin film heater and a power supply line on the metal film by a dry etching process; (e) After that, an insulating film is formed on the pattern of the thin film heater and power supply line; The process of filling the insulating film with liquid.

[作用] 加熱手段によりスリット中の液体を蒸発、気化させると
、光導波路に進入した光は、スリット界面において屈折
率の違いにより、全反射して、当該光導波路枝路と直交
する先導波路枝路に導かれる。一方、加熱を止めて気化
した液体を凝結させて液体に戻すと、スリットが、先導
波路のコアの材料とほぼ等しい屈折率を持つ液体で溝た
されることとなり、光は恰もスリットが無いが如く直進
する。かくして光がスイッチングされる。
[Function] When the liquid in the slit is evaporated and vaporized by the heating means, the light that has entered the optical waveguide is totally reflected due to the difference in refractive index at the slit interface, and the light is reflected at the leading waveguide branch orthogonal to the optical waveguide branch. guided by the path. On the other hand, if the heating is stopped and the vaporized liquid is condensed and returned to liquid form, the slit will be filled with a liquid whose refractive index is approximately the same as the material of the core of the leading waveguide, and the light will appear as though there is no slit. Go straight. The light is thus switched.

この液体の注入及び除去動作は、加熱・冷却による液体
の蒸発−凝縮によって行われるため、高速な光スイツチ
ング動作が実現される。
This liquid injection and removal operation is performed by evaporation and condensation of the liquid by heating and cooling, thereby realizing a high-speed optical switching operation.

更に、その素子構造を基板上に形成することにより、多
チャンネルのマトリヅクス型光スイッチを一基板に集積
化することができる。
Furthermore, by forming the element structure on a substrate, a multi-channel matrix type optical switch can be integrated on one substrate.

給電線付き薄膜ヒータが絶縁体で覆われるように構成し
た場合には、薄膜ヒータが液体と接していないため、効
率良く加熱・冷却による液体の蒸発・11縮を行わせる
ことができ、従って低消費電力で光スイッチングさせる
ことができる。また、長期的にも安定した光スイツチン
グ動作をさせることができる。
When a thin film heater with a power supply line is configured to be covered with an insulator, since the thin film heater is not in contact with the liquid, it is possible to efficiently evaporate and condense the liquid by heating and cooling. Optical switching can be performed with low power consumption. Furthermore, stable optical switching operation can be achieved over a long period of time.

光導波路材料としては、シリコン基板あるいはガラス(
例えば石英)基板の上に成膜した酸化珪素を主成分とす
る材料を用いている。一方、スイッチ部分に用いる液体
材料は、光導波路のコア部分と屈折率がほぼ等しいもの
、例えばメチルシクロが適当である。
As the optical waveguide material, silicon substrate or glass (
For example, a material whose main component is silicon oxide is used, which is formed into a film on a quartz (quartz) substrate. On the other hand, the liquid material used for the switch portion is suitably one having approximately the same refractive index as the core portion of the optical waveguide, such as methylcyclo.

酸化珪素を主成分とするコア屈折率(n、=1.460
〜1.468 )に近い屈折率を持つ液体としては、次
のようなものがある。
Core refractive index (n, = 1.460
Examples of liquids with a refractive index close to 1.468) include the following.

CCJ、テトラクロルメタン (n = 1.4598. b p ; 76.5℃)
CJs CNO2トリクロロニトロメタン(n = 1
.46075 ) CHs Cs H1゜OHメチルシクロへキサノー(n
=1.461  、  bp ;155 ℃)(c2H
8)GeCHt  CH2C0H(n = 1.461
2.  b p ; t36℃)C4Ht tc J 
 シクロへキシルクロライド(n = 1.46216
 、 b p ; 143.3℃)Cx4H4,7−シ
クロへキシルオダデカン(n = 1.4634. b
 p ; 179℃)HCF  CJ  CSo  C
2H%(n=1.4636.  bp;71℃)c、 
Hs F  フロロベンゼン (n = 1.46412 、 b p ; 84’、
85℃)CsH++OHシクロヘキサノール (n =1.4656. b p ; 161.1℃)
CsH1*  テレピンオイル (n = 1.4663. b p ; 155℃)但
し、nは液体の屈折率+bPは液体の沸点である。
CCJ, tetrachloromethane (n = 1.4598. b p ; 76.5 °C)
CJs CNO2 trichloronitromethane (n = 1
.. 46075) CHs Cs H1゜OH methylcyclohexanor (n
= 1.461, bp; 155 °C) (c2H
8) GeCHt CH2C0H (n = 1.461
2. b p; t36℃) C4Ht tc J
Cyclohexyl chloride (n = 1.46216
, b p ; 143.3°C) Cx4H4,7-cyclohexylodadecane (n = 1.4634. b
p; 179℃) HCF CJ CSo C
2H% (n=1.4636.bp; 71°C) c,
Hs F fluorobenzene (n = 1.46412, b p ; 84',
85°C) CsH++OH cyclohexanol (n = 1.4656. b p ; 161.1°C)
CsH1* Turpentine oil (n = 1.4663. b p ; 155°C) where n is the refractive index of the liquid + bP is the boiling point of the liquid.

しかし、固体部分と液体部分の屈折率を組み合わせると
いうことに本発明の本質があるわけであるから、上記の
光導波路と液体材料の組み合わせは、その条件内で選択
の余地がある0例えば、相溶性のある2種類(あるいは
2種類以上でも良い)の液体AとBを混合することによ
り、nwに近い屈折率の液体を実現しても良い。
However, since the essence of the present invention is to combine the refractive indices of the solid part and the liquid part, the above-mentioned combination of the optical waveguide and the liquid material can be selected within the conditions. By mixing two types of soluble liquids (or two or more types), A and B, a liquid with a refractive index close to nw may be realized.

[実施例] 以下に、本発明を図示の実施例によって詳細に説明する
[Examples] The present invention will be described in detail below using illustrated examples.

第1図は本発明の光スイツチ基板の上面図であり、第2
図はそのA−A断面の拡大図である。
FIG. 1 is a top view of the optical switch board of the present invention, and FIG.
The figure is an enlarged view of the AA cross section.

光導波路5は、単結晶シリコンの平面基板1上に、興な
る屈折率をもった酸化珪素の層を重ねた構造によって形
成されており、光の伝搬する略矩形状のコア(屈折率n
1)3と、該コアを覆う低屈折率n6の上下のクラッド
4.6とを有する。
The optical waveguide 5 is formed of a structure in which layers of silicon oxide having different refractive indexes are stacked on a flat substrate 1 made of single crystal silicon, and has a substantially rectangular core (refractive index n) through which light propagates.
1) 3 and upper and lower claddings 4.6 having a low refractive index n6 that cover the core.

基板上の光導波路コアは、少なくとも互いに直交するよ
うに構成された3つの枝路3a、3b。
The optical waveguide core on the substrate has at least three branches 3a and 3b configured to be orthogonal to each other.

3cを有し、これら3枝路は第1図に示すように軸線が
交差する位置関係に置かれている。このうち、枝路3a
は光導波路コアへの光の入射部として、残りの2つの枝
路3b、3cは光の出射部として機能する。ここでは、
光の入口1lI111の光導波路コア(枝路3a)に対
し、一方の出口1!112の枝路3bは入口(1!11
1の枝路3aの延長線上に、又、他方の出口側13の枝
路3Cは入口側の枝路3aと直交するように形成されて
いる。
3c, and these three branches are placed in a positional relationship where their axes intersect, as shown in FIG. Of these, branch road 3a
serves as a light input section to the optical waveguide core, and the remaining two branches 3b and 3c function as light output sections. here,
For the optical waveguide core (branch 3a) of the light entrance 1lI111, the branch 3b of one exit 1!112 is the entrance (1!11
The other branch 3C on the outlet side 13 is formed on the extension line of the first branch 3a, and is perpendicular to the branch 3a on the inlet side.

光導波路5の途中には、屈折率がコア3のそれと略等し
い液体を挟み込む1本のスリット8が、それぞれのコア
技路内を伝搬する光路に対して略45゛の角度をなすよ
うに設けられ、該スリット8によって光導波路の交差部
分が切断されている。
In the middle of the optical waveguide 5, a slit 8 for sandwiching a liquid having a refractive index substantially equal to that of the core 3 is provided so as to form an angle of approximately 45° with respect to the optical path propagating within each core channel. The intersecting portions of the optical waveguides are cut by the slits 8.

このスリット8の溝の中に、光導波路のコア3の材料と
ほぼ等しい屈折率を持つ液体が満たされた場合、光は恰
もスリット8が無いが如く直進する。一方、このスリッ
ト8の中の液体が気化した場合、光導波路5に入口側1
1から進入した光は、スリット界面において屈折率の違
いにより、全反射して、前記の光導波路枝路3aと直交
する出口側13の光導波路枝路3Cに導かれる。
When the groove of the slit 8 is filled with a liquid having a refractive index almost equal to the material of the core 3 of the optical waveguide, the light travels straight as if the slit 8 were not present. On the other hand, when the liquid in this slit 8 is vaporized, the entrance side 1 of the optical waveguide 5 is
The light entering from the slit interface is totally reflected due to the difference in refractive index at the slit interface, and is guided to the optical waveguide branch 3C on the exit side 13, which is perpendicular to the optical waveguide branch 3a.

光スイツチ基板上の上面14及び前記スリット8の内面
は、第2図に示す如く、光導波路のコア3と同じ屈折率
を持つ液体6で満たされている。
The upper surface 14 on the optical switch substrate and the inner surface of the slit 8 are filled with a liquid 6 having the same refractive index as the core 3 of the optical waveguide, as shown in FIG.

コア3の屈折率n1が1.461の酸化珪素を主成分と
するガラスの場合、液体としてメチルシクロヘキサノー
ルを選べば、屈折率はほぼ一致する。この液体はクラッ
ド4の上面に設けた液体貯蔵タンクからスリット8へ供
給されるが、この液体貯蔵タンクは、例えば第4図に示
すように金属性のパラゲージ20にメチルシクロヘキサ
ノールを封入することで構成される。
In the case of glass whose main component is silicon oxide and whose refractive index n1 is 1.461 for the core 3, if methylcyclohexanol is selected as the liquid, the refractive indexes will almost match. This liquid is supplied to the slit 8 from a liquid storage tank provided on the upper surface of the cladding 4, and this liquid storage tank is made by sealing methylcyclohexanol in a metal paragauge 20, for example, as shown in FIG. configured.

スリット8近傍の表面には、この部分つまり上記液体を
局部的に加熱する手段として、抵抗発熱体から成る薄膜
ヒータ9が形成されている。この薄膜ヒータ9に通電す
ることによって、スリット8の極く近傍だけが加熱され
、スリット8内の液体を気化させることができる。この
とき、光はスリット8の内面で反射し、直交する光導波
路枝路3C側(出口11!113)へ折り曲げられる。
A thin film heater 9 made of a resistance heating element is formed on the surface near the slit 8 as a means for locally heating this portion, that is, the liquid. By energizing the thin film heater 9, only the vicinity of the slit 8 is heated, and the liquid within the slit 8 can be vaporized. At this time, the light is reflected on the inner surface of the slit 8 and bent toward the orthogonal optical waveguide branch 3C side (exit 11!113).

一方、通電加熱を止めれば、伝熱によって直ちにスリッ
ト8の周辺は冷却され、気化した液体は直ちに凝結し液
体に戻るから、光は再び先導波路枝路3b(出口側12
)の方へ直進する。尚、薄膜ヒータ9の表面には、上面
の液体6との絶縁を取るために絶縁膜がコーティングさ
れている(但し、図には省略しである)。
On the other hand, if the electrical heating is stopped, the area around the slit 8 will be immediately cooled by heat transfer, and the vaporized liquid will immediately condense and return to liquid.
) Go straight towards. Note that the surface of the thin film heater 9 is coated with an insulating film to provide insulation from the liquid 6 on the upper surface (however, it is not shown in the figure).

要するに、スリット8の溝の中に光導波路5のコア3の
屈折率とほぼ等しい屈折率を持つ液体6を充填しておき
、かつ、スリット8の周囲のクラッド4の上面に薄膜ヒ
ータ9を形成し、この薄膜ヒータ9に通電することによ
ってスリット8の掻く近傍だけを加熱し、スリット8内
の液体を気化させる。それによって、コア3内を入口側
11から出口@12方向へ伝搬していた光は、このスリ
ット8内の液体が蒸発して気化しているので、スリット
8の内面で反射し、直交する光導波路コア枝路3Cへ折
り曲げられ、出口側13へ伝搬する。
In short, the groove of the slit 8 is filled with a liquid 6 having a refractive index almost equal to the refractive index of the core 3 of the optical waveguide 5, and the thin film heater 9 is formed on the upper surface of the cladding 4 around the slit 8. By energizing this thin film heater 9, only the vicinity of the slit 8 is heated, and the liquid within the slit 8 is vaporized. As a result, the light that was propagating inside the core 3 from the entrance side 11 to the exit @ 12 direction is reflected by the inner surface of the slit 8 because the liquid inside the slit 8 is vaporized, and the light is guided orthogonally. It is bent into the wave core branch 3C and propagated to the exit side 13.

一方、薄膜ヒータ9への通電加熱を止めれば、伝熱によ
って直ちにスリット周辺は冷却され、気化した液体は直
ちに凝結し液体に戻るから、光は再び出口側12方向へ
直進する。このように、スリブト8内への液体の注入及
び除去動作を加熱・冷却による液体の蒸発・凝縮によっ
て行うことにより、高速のスイッチング動作を実現する
On the other hand, if the electrical heating of the thin film heater 9 is stopped, the area around the slit is immediately cooled by heat transfer, and the vaporized liquid immediately condenses and returns to liquid, so that the light travels straight toward the exit side 12 again. In this manner, by performing the liquid injection and removal operations into the slot 8 by evaporating and condensing the liquid through heating and cooling, high-speed switching operations are realized.

以下に、上記光スイッチの製造方法について述べる。Below, a method for manufacturing the above optical switch will be described.

先ず、単結晶シリコンの基板1の上に、直交する略矩形
状のコア光導波路5を形成する。これは、コア下側のク
ラッド(以下、低屈折層と称する)2、コア3.コア上
側のクラッド4の部分が積層された埋込み光導波路枝路
である。
First, a substantially rectangular orthogonal core optical waveguide 5 is formed on a substrate 1 made of single crystal silicon. This consists of a cladding (hereinafter referred to as a low refractive layer) 2 below the core, a core 3. The portion of the cladding 4 above the core is a laminated buried optical waveguide branch.

コア3の部分については、ホトリソグラフィの手法で、
直交する光導波路枝路のパターンを形成する。低屈折層
2.クラッド4の部分は、3i0z、あるいは5ift
にP2O2゜B201等の不純物をドーズし、一方、コ
ア3の部分にはT i 02 、 Ge 02等の不純
物をドープすることにより、コア部分の屈折率をクラッ
ド部分よりも高めて光導波路が形成される。上記クラッ
ド及びコア膜の成膜には、化学的気相成長法(cVD、
プラズマCVD等)スパッタリング法。
For the core 3 part, photolithography is used to
A pattern of orthogonal optical waveguide branches is formed. Low refractive layer 2. The cladding 4 part is 3i0z or 5ift
By doping impurities such as P2O2°B201 into the core 3 and doping impurities such as T i 02 and Ge 02 into the core 3, the refractive index of the core portion is made higher than that of the cladding portion, thereby forming an optical waveguide. be done. The cladding and core films are formed by chemical vapor deposition (cVD),
plasma CVD, etc.) sputtering method.

電子ビーム蒸着法、ゾル・ゲル法等を用いることができ
る0本実施例の場合、低屈折層2及びクラッド4の厚さ
はそれぞれ10μmと20μm、コア3の寸法は厚さ1
幅ともに約10μmである。
In this embodiment, the thickness of the low refractive layer 2 and the cladding 4 are 10 μm and 20 μm, respectively, and the core 3 has a thickness of 1 μm.
Both widths are approximately 10 μm.

次いで、光導波路枝路の交差部分に、スリット8を加工
する。溝はコア層を完全に除去するまで垂直に堀込む必
要があり、本例の場合には30μm以上掘る必要がある
。一方、スリット8の幅はできるだけ小さく、10μm
以下とすることが望ましい。この様な加工には、反応性
イオンエツチング(RIB>の手法が有効である1本例
では、深さ35μm、@8μmの溝を長さ60μmにわ
たって加工した。
Next, a slit 8 is formed at the intersection of the optical waveguide branches. It is necessary to dig the trench vertically until the core layer is completely removed, and in this example, it is necessary to dig the trench to a depth of 30 μm or more. On the other hand, the width of the slit 8 is as small as possible, 10 μm.
The following is desirable. In this example, a reactive ion etching (RIB) method is effective for such processing. In this example, a groove with a depth of 35 μm and @8 μm was processed over a length of 60 μm.

最後に、スリット8の周囲に、抵抗発熱体8及び給電線
10.10を金属材料の蒸着によって形成する。薄膜ヒ
ータ9を構成する抵抗発熱体の材料としては例えばクロ
ムが適しており、また給電、lll0.10の材料とし
ては金などが適している。
Finally, the resistance heating element 8 and the power supply lines 10 and 10 are formed around the slit 8 by vapor deposition of a metal material. For example, chromium is suitable as a material for the resistance heating element constituting the thin film heater 9, and gold or the like is suitable as a material for the power supply, Ill0.10.

上記光スイッチは、シリコン基板の上に、例えばコアを
m行n列<m、n>2)のマトリック状に構成し、これ
に対して多数の光スイッチを集積することができる。
The optical switch has cores arranged in a matrix of m rows and n columns (<m, n>2) on a silicon substrate, and a large number of optical switches can be integrated therein.

集積化した光スイッチの例を第3図に示す。ここでは4
×4の光スイッチが一基板上に形成されている。矢印1
11〜114で示す独立な4本の入線がスイッチされて
、矢印121〜124及び131〜134で示す2系統
の出線に振り分けられる。尚、この図には煩雑さを避け
るため、スイッチング用の給電線は書き込んでいない。
An example of an integrated optical switch is shown in FIG. here 4
×4 optical switches are formed on one substrate. Arrow 1
Four independent incoming lines indicated by 11-114 are switched and distributed into two outgoing lines indicated by arrows 121-124 and 131-134. Note that switching power supply lines are not shown in this figure to avoid complexity.

以上のようにして、製作された光スイツチ基板は、メチ
ルシクロヘキサノールに浸漬して封止される。このとき
に不純物ガスなどを混入させないことが、液体の蒸発・
凝縮温度を一定とし、確実に動作を行うなめに重要であ
る。
The optical switch substrate manufactured as described above is immersed in methylcyclohexanol and sealed. At this time, it is important not to mix impurity gas etc. to prevent the liquid from evaporating.
This is important to keep the condensation temperature constant and ensure reliable operation.

第4図は、光スイッチの全体の構成図である。FIG. 4 is an overall configuration diagram of the optical switch.

基板は金属性のパッケージ20に封じ、メチルシクロヘ
キサノールを封入する際には、内部が純粋にメチルシク
ロヘキサノールの気相21と液相22で満たされるよに
脱気を行う、また、光ファイバ23及びスイッチングの
ための給電線24は、ハーメチックシールでパッケージ
2oから外部に引き出される。前記のパッケージ20は
、周囲をヒータ25と断熱材26で覆い、パッケージ温
度を外気温度より高く、しかもメチルシクロヘキサノー
ルの沸点より低い温度に保つようになっている。
The substrate is sealed in a metal package 20, and when encapsulating methylcyclohexanol, deaeration is performed so that the inside is filled with pure methylcyclohexanol vapor phase 21 and liquid phase 22. A power supply line 24 for switching is led out from the package 2o with a hermetic seal. The package 20 is surrounded by a heater 25 and a heat insulating material 26 to keep the package temperature higher than the outside air temperature and lower than the boiling point of methylcyclohexanol.

上記光スイッチの特長は、光導波路5に形成されるスリ
ット8の寸法が小さいほど、スリット周辺の熱容量が小
さくなるので、薄膜ヒータ9に供給する電力が小さく、
しがも高速なスイッチング動作が可能になる点にある。
The feature of the above optical switch is that the smaller the size of the slit 8 formed in the optical waveguide 5, the smaller the heat capacity around the slit, so the power supplied to the thin film heater 9 is smaller.
However, the point is that high-speed switching operation is possible.

また、上記実施例で述べたような製造方法をとれば、シ
リコン基板あるいは石英などのガラス基板上に、スイッ
チ素子を小さく作り込むことが可能であり、数十msの
高速なスイッチング動作が可能になる利点を持つ。
Furthermore, if the manufacturing method described in the above embodiment is used, it is possible to fabricate a small switch element on a silicon substrate or a glass substrate such as quartz, and a high-speed switching operation of several tens of milliseconds is possible. has the advantage of

第5図は、第1図に示した薄膜ヒータ9の変形実施例で
ある。即ち、クラッド上面に設ける薄層ヒータ9を“コ
”字状に形成し、その両端より給電線10.10により
通電する構成である。このように、薄膜ヒータ9は種々
の形状に形成することができる。
FIG. 5 shows a modified embodiment of the thin film heater 9 shown in FIG. That is, the thin layer heater 9 provided on the upper surface of the cladding is formed in a "U" shape, and electricity is supplied from both ends of the thin layer heater 9 through power supply lines 10 and 10. In this way, the thin film heater 9 can be formed into various shapes.

第6図は、第2図に示した液体貯蔵タンクの変形実施例
である。即ち、液体6を基板1の下面側に設けた液体貯
蔵タンク15に入れておき、ここからスリット8の部分
へ液体6を供給する構成である。
FIG. 6 is a modified embodiment of the liquid storage tank shown in FIG. That is, the liquid 6 is stored in a liquid storage tank 15 provided on the lower surface of the substrate 1, and the liquid 6 is supplied from there to the slit 8.

ところで、上記第1図〜第4図の実施例では、薄膜ヒー
タ9が液体6と接しているので、給電線10.10は液
体6と接しないように絶縁体を覆って通電しなければな
らない、また、薄膜ヒータ9が液体6と直に接している
ため、この薄膜ヒータ9に通電しなときり、スリット8
内の液体6以外に薄膜ヒータ9の上面付近の液体も加熱
される。
By the way, in the embodiments shown in FIGS. 1 to 4 above, the thin film heater 9 is in contact with the liquid 6, so the power supply lines 10 and 10 must be covered with an insulator so that they do not come into contact with the liquid 6 and conduct electricity. Also, since the thin film heater 9 is in direct contact with the liquid 6, if the thin film heater 9 is not energized, the slit 8
In addition to the liquid 6 inside, the liquid near the top surface of the thin film heater 9 is also heated.

即ち、スリット8内の液体の加熱方式としては効率が悪
く、消費電力が増す、更には、薄膜ヒータ9が常に液体
6と接しているため、錆び、腐蝕等の点で長期的信頼性
に欠ける。
That is, as a heating method for the liquid in the slit 8, it is inefficient and increases power consumption.Furthermore, since the thin film heater 9 is always in contact with the liquid 6, it lacks long-term reliability due to rust, corrosion, etc. .

第7図に、この点を考慮した導波路型光スイッチの実施
例を示す、同図(a)は上面図であり、同図(b)はそ
の断面図である。
FIG. 7 shows an embodiment of a waveguide type optical switch that takes this point into consideration. FIG. 7(a) is a top view, and FIG. 7(b) is a sectional view thereof.

光導波路5は、第1図と同じ様に、丁字形の光導波路構
造で構成され、直交した交差部にスリット8が設けられ
ている。このスリット8は、入口側11から伝搬してく
る光に対して、略45°の角度をなすように設けられて
いる。そして、このスリット8内への液体6の注入及び
除去動作を加熱・冷却による液体の蒸発・凝縮によって
行うことにより、入口fP111方向から伝搬してきた
光を、出口側12方向或いは出口側13方向へスイッチ
ングする。
The optical waveguide 5 has a T-shaped optical waveguide structure, as in FIG. 1, and slits 8 are provided at orthogonal intersections. This slit 8 is provided so as to form an angle of approximately 45° with respect to the light propagating from the entrance side 11. By injecting and removing the liquid 6 into the slit 8 by evaporating and condensing the liquid through heating and cooling, the light propagating from the entrance fP111 direction is directed toward the exit side 12 direction or the exit side 13 direction. Switch.

まず、構成から説明する。First, the configuration will be explained.

基板1上に低屈折率層2(屈折率nb)が形成され、そ
の上に略矩形状のコア3(屈折率nw。
A low refractive index layer 2 (refractive index nb) is formed on a substrate 1, and a substantially rectangular core 3 (refractive index nw) is formed thereon.

nw>n、)が設けられている。そして、上記コア3は
屈折率na  (ne <nw )のクラッド4で全面
が覆われた、いわゆる埋込型光導波路で構成されている
。このクラッド4の上に薄膜ヒータ9(例えばCr或い
はTiで構成された薄膜層)と給電線10.10がパタ
ーン化されている。そして上記薄膜ヒータ9と給電線1
0.10は、絶縁層16で全面が覆われている。この絶
縁層16の屈折率は、コア3の屈折率n、と略等しいこ
とが好ましい。従って、この絶縁層16の材質としては
、コア3の材質と略等しいもの、例えば、5i02にG
e、P、Aj 、Znなどの屈折率制御用添加物を含ん
だものを用いる。
nw>n,) is provided. The core 3 is constructed of a so-called buried optical waveguide whose entire surface is covered with a cladding 4 having a refractive index na (ne < nw ). On this cladding 4, a thin film heater 9 (for example, a thin film layer made of Cr or Ti) and a power supply line 10, 10 are patterned. The thin film heater 9 and the power supply line 1
0.10, the entire surface is covered with the insulating layer 16. The refractive index of this insulating layer 16 is preferably approximately equal to the refractive index n of the core 3. Therefore, the material of this insulating layer 16 is approximately the same as the material of the core 3, for example, 5i02, G
A material containing additives for controlling the refractive index such as e, P, Aj, and Zn is used.

この絶縁層16の上に液体貯蔵タンク7が設けられ、こ
のタンク7内に液体6が充填されている。
A liquid storage tank 7 is provided on this insulating layer 16, and this tank 7 is filled with liquid 6.

液体6は薄膜ヒータ9.給電線10.10とは接触して
おらず、絶縁層16によって絶縁されている。スリット
8の内壁面も絶縁層16が形成されている。この絶縁層
16は液体貯蔵タンク7内の液体6の温度上昇を抑圧す
ることができる。つまり、より低い電圧源17でスリッ
ト8内の液体を帰化させることができ、高速のスイッチ
ングが可能となる。
The liquid 6 is connected to a thin film heater 9. It is not in contact with the power supply line 10.10 and is insulated by the insulating layer 16. An insulating layer 16 is also formed on the inner wall surface of the slit 8 . This insulating layer 16 can suppress the temperature rise of the liquid 6 in the liquid storage tank 7. In other words, the liquid in the slit 8 can be naturalized with a lower voltage source 17, and high-speed switching becomes possible.

上記第7図の実施例の具体例について述べる。A specific example of the embodiment shown in FIG. 7 will be described.

基板1には、S1或いはガラス(例えば、S i O2
にGe、Ti、P、B、Aj 、F、Znなどの添加物
を少なくとも一種類含んだもの)を用いる。低屈折率層
2には、SiO2、あるいはS i O2にB、P、F
、Ge、などの屈折率制御用添加物を少なくとも一種類
含んだものを用い、またクラッド4も同様のものを用い
る。コア3にはSiO2にGe、Ti、P、AJ 、Z
n、Er。
The substrate 1 is made of S1 or glass (for example, S i O2
(containing at least one kind of additive such as Ge, Ti, P, B, Aj, F, Zn, etc.) is used. The low refractive index layer 2 includes SiO2 or SiO2 containing B, P, and F.
, Ge, etc. is used, and the cladding 4 is also made of the same material. Core 3 contains SiO2 with Ge, Ti, P, AJ, and Z.
n, Er.

Nd、Sm、Ce、Tm、F、Na、Bなどの添加物を
少なくとも一種類含んだものを用いる。
A material containing at least one kind of additive such as Nd, Sm, Ce, Tm, F, Na, or B is used.

コア3(屈折率nw)に対するクラッド4(屈折率n。Cladding 4 (refractive index n.

)或いは低屈折率層2(屈折率nb)の比屈折率差Δ、 nw −nC Δ=()X100%、又は nw b は、0.2%〜1%の範囲内に、即ち、単一モード光導
波路となるように選ばれる。絶縁層16もコア3と同一
の材料のものが用いられる。
) or the relative refractive index difference Δ of the low refractive index layer 2 (refractive index nb), nw −nC Δ=() selected to be a mode optical waveguide. The insulating layer 16 is also made of the same material as the core 3.

尚、低屈折率層2.クラッド4の厚みは10μm〜数1
0μmの範囲に設定され、コア3の厚み及び幅は数μm
−10数μmの範囲から選ばれる。
Note that the low refractive index layer 2. The thickness of the cladding 4 is 10 μm to several 1
The thickness and width of the core 3 are set in the range of 0 μm, and the thickness and width of the core 3 are several μm.
It is selected from the range of −10-odd μm.

絶縁層16の厚みは、数千人〜数μmの範囲から選ばれ
る。スリット8の幅は数μmに、またその長さは数10
μm〜100μmの範囲から選ばれる。
The thickness of the insulating layer 16 is selected from a range of several thousand to several μm. The width of the slit 8 is several μm, and the length is several tens of micrometers.
It is selected from the range of μm to 100 μm.

液体6としては、コア3の屈折率nwと略等しい屈折率
の液体であることと、沸点ができる限り低いことが望ま
しく、例えば、フルオロベンゼンC,H5F <温度2
0℃におけある屈折率1.46412゜沸点84.9℃
)を用いることができる。
It is desirable that the liquid 6 has a refractive index substantially equal to the refractive index nw of the core 3 and a boiling point as low as possible. For example, fluorobenzene C, H5F < temperature 2
Refractive index at 0℃ 1.46412℃ Boiling point 84.9℃
) can be used.

薄膜ヒータ9に、例えばTi薄膜(厚み0.2μm1幅
20μm、長さ1mm)を用いたとすると、上記し−タ
抵抗は約0.5Ωとなり、電圧源17の印加電力を約0
.4Wにすることにより、上記薄膜ヒータ9の表面温度
は約120℃となり、スリット8内の液体を気化するこ
とができる。
If, for example, a Ti thin film (thickness: 0.2 μm, width: 20 μm, length: 1 mm) is used for the thin film heater 9, the above-mentioned heater resistance will be approximately 0.5Ω, and the applied power of the voltage source 17 will be approximately 0.
.. By applying 4W, the surface temperature of the thin film heater 9 becomes approximately 120° C., and the liquid in the slit 8 can be vaporized.

また、本光スイッチの応答速度が薄膜ヒータ表面の温度
変化の速度に依存すると考えると、その立ち上がり及び
立ち下がり時間は、1msを期待することができる。
Furthermore, considering that the response speed of this optical switch depends on the speed of temperature change on the surface of the thin film heater, the rise and fall times can be expected to be 1 ms.

第7図の実施例は、1人力、2出力のいわゆる1×2型
光スイツチの場合であったが、本発明は上記実施例に限
定されない0例えば、第8図に示すように、2人力、4
出力の光スイッチのように、nxm型光スイッチ(n、
m:≧2)にも適用することができる。
The embodiment shown in FIG. 7 is a case of a so-called 1×2 type optical switch with one manual operation and two outputs, but the present invention is not limited to the above embodiment.For example, as shown in FIG. , 4
Like the output optical switch, the nxm type optical switch (n,
It can also be applied to m:≧2).

第8図において、矢印111,112は光ファイバ18
1,182から導波路型光スイッチ30へ入力する光信
号の方向を示し、矢印121゜122は光ファイバ18
3.184から出力される光信号の方向を、矢印131
,132は光ファイバ185,186から出力される光
信号の方向を示す、光導波路5のコア枝路の交差部には
、それぞれスリット81〜84が設けである。尚、同図
には薄膜ヒータ91〜94へ電力を供給する給電線は省
略しであるが、実際の構成では当然設けられるものであ
る。
In FIG. 8, arrows 111 and 112 indicate optical fibers 18
1,182 indicates the direction of the optical signal input to the waveguide type optical switch 30, and arrows 121 and 122 indicate the direction of the optical signal input from the optical fiber 18.
3. Direction of the optical signal output from 184 is indicated by arrow 131
, 132 indicate the direction of the optical signals output from the optical fibers 185, 186, and slits 81 to 84 are provided at the intersections of the core branches of the optical waveguide 5, respectively. Although the power supply lines for supplying power to the thin film heaters 91 to 94 are omitted in this figure, they are naturally provided in the actual configuration.

第9図は、第7図、第8図の導波路型光スイッチの製造
方法を示したものである。
FIG. 9 shows a method of manufacturing the waveguide type optical switch shown in FIGS. 7 and 8.

まず、fa)において、石英基板1上にコア3の膜を形
成し、その上にクラッド4の膜を形成する。
First, in fa), a core 3 film is formed on a quartz substrate 1, and a cladding 4 film is formed thereon.

第7図の低屈折率層2は基板1に石英ガラスを用いてい
るので、この石英ガラスで低屈折率層2を兼用する。コ
ア3及びクラッド4は電子ビーム蒸着法、スパッタリン
グ法などの物理的蒸着法、或いは、火炎堆積法、CVD
法(含むプラズマCVD法)などの方法によって形成す
ることができる。
Since the low refractive index layer 2 in FIG. 7 uses quartz glass for the substrate 1, this quartz glass also serves as the low refractive index layer 2. The core 3 and cladding 4 are formed by a physical vapor deposition method such as an electron beam evaporation method or a sputtering method, a flame deposition method, or a CVD method.
(including plasma CVD method).

次に、(b)に示すように、クラッド4の上にメタル膜
31、例えばCr、Ti膜などを形成する。
Next, as shown in (b), a metal film 31, such as a Cr or Ti film, is formed on the cladding 4.

このメタル831は、上記電子ビーム蒸着法、スパッタ
リング法などで形成する。そして、(c)に示すように
、このメタル膜31の上にフォトレジスト膜32を塗布
し、フォトマスクを介して露光現像1焼付けにより、フ
ォトレジスト膜32のバターニングを行う。
This metal 831 is formed by the above-mentioned electron beam evaporation method, sputtering method, or the like. Then, as shown in (c), a photoresist film 32 is applied on this metal film 31, and patterning is performed on the photoresist film 32 by exposure, development, and baking through a photomask.

次に、(d)に示すように、このフォトレジスト膜32
のパターンをマスクにして、ドライエツチングプロセス
によりメタルl![31のバターニングを行う、更に、
上記7オトレジスト膜32.メタル膜31のパターンを
マスクにして、ドライエツチングによりクラッド4とコ
ア3のドライエツチングを行い、スリット8を形成する
Next, as shown in (d), this photoresist film 32
Using the pattern as a mask, metal l! is formed through a dry etching process. [Perform step 31 buttering, and further,
Said 7 photoresist film 32. Using the pattern of the metal film 31 as a mask, the cladding 4 and the core 3 are dry etched to form the slits 8.

次に、(e)に示すように、まずフォトレジスト膜32
を除去後、メタル膜31上に再度フォトレジスト膜を塗
布する。そして薄膜ヒータ9と給電線10.10形成用
のフォトマスクを介して、上記フォトレジスト膜にバタ
ーニングを行う。次に、このフォトレジスト膜のパター
ンをマスクにしてドライエツチングを行い、メタル膜3
1を薄膜ヒータ9と給電線10.10にパターン化する
。その後、上記フォトレジスト膜を取り除く。
Next, as shown in (e), first the photoresist film 32 is
After removing the metal film 31, a photoresist film is applied again on the metal film 31. Then, the photoresist film is patterned through the thin film heater 9 and a photomask for forming the power supply lines 10 and 10. Next, dry etching is performed using the pattern of this photoresist film as a mask to remove the metal film 3.
1 is patterned into a thin film heater 9 and a power supply line 10.10. After that, the photoresist film is removed.

最後に、(f)に示すように、コア3の屈折率と同じ屈
折率の絶縁膜16を上記薄膜ヒータ9と給電線10.1
0上に形成させ、全面を゛覆う、この絶縁膜16の形成
は、スリット8内の内壁面にもカバーできるように、減
圧CVD法、例えばプラズマCVD法によって行う。
Finally, as shown in FIG.
The insulating film 16, which is formed on the slit 8 and covers the entire surface thereof, is formed by a low pressure CVD method, for example, a plasma CVD method so that the inner wall surface of the slit 8 can also be covered.

上記の如くして製造された導波路型光スイッチは、液体
を蒸発、気化させる薄膜ヒータが絶縁体によって液体と
接していない、そのため、スリットの付近の液体のみを
局所的に加熱することができ、低消tt力で効14A良
い加熱方式である。また、給電線10.10も合わせて
絶縁体で覆われ、液体に接していないので、短絡する危
険もない。更に、薄膜ヒータ、給電線が絶縁体で覆われ
ていることから、長期的に安定であり、錆び、腐蝕など
による劣化、抵抗値変化などの問題もない。
In the waveguide optical switch manufactured as described above, the thin film heater that evaporates the liquid is not in contact with the liquid through an insulator, and therefore only the liquid near the slit can be locally heated. It is a heating method with low tt power and high efficiency of 14A. Further, since the power supply lines 10 and 10 are also covered with an insulator and are not in contact with liquid, there is no risk of short circuit. Furthermore, since the thin film heater and the power supply line are covered with an insulator, they are stable over a long period of time, and there are no problems such as deterioration due to rust, corrosion, or changes in resistance value.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば次のような効果が得
られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

(1)微細なスリット内の微量の液体を局部的に加熱・
冷却し、蒸発・凝縮させることによってスイッチング動
作ができるので、光スイッチングの高速動作が実現する
(1) Locally heating and
Switching operations can be performed by cooling, evaporating, and condensing, thus realizing high-speed optical switching operations.

(2)光スイッチに可動部分がないので、システムの故
障に対する信頼性が高い。
(2) Since there are no moving parts in the optical switch, reliability against system failure is high.

(3)製造方法が、リングラフィとエツチングによるも
のであり、素子の微細化及び多チャンネルの光導波路の
スイッチの集積化が可能となる。
(3) The manufacturing method is based on phosphorography and etching, which enables miniaturization of elements and integration of switches in multi-channel optical waveguides.

(4)給電線付き薄膜ヒータを絶縁体で覆った構成にし
た場合には、薄膜ヒータが液体と接していないため、効
率良く加熱・冷却による液体の蒸発・凝縮を行わせるこ
とができ、従って低消費電力で且つ長期的に安定して光
スイツチング動作をさせることができる。
(4) When the thin film heater with a power supply line is covered with an insulator, the thin film heater is not in contact with the liquid, so the liquid can be efficiently evaporated and condensed by heating and cooling. Optical switching operation can be performed stably over a long period of time with low power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す光スイツチ基板の上面
図、第2図は第1図及び第5図のA−A部分の拡大断面
図、第3図は多チャンネルの光導波路のスイッチに集積
化した本発明の実施例に係る光スイツチ基板の上面図、
第4図は本発明の光スイッチの全体の構成を示す断面図
、第5図は薄膜ヒータの変形例を示す光スイツチ基板の
上面図、第6図は液体貯蔵タンクの変形例を示す第2図
と同様の拡大断面図、第7図は薄膜ヒータを絶縁体で覆
った本発明の導波路型光スイッチの実施例を示したもの
で、(a)は上面図、fb)はその断面図、第8図は第
7図の導波路型光スイッチを集積化した実施例を示す図
、第9図は第7図の導波路型光スイッチの製造方法を示
す図、第10図は従来の光スイッチの概略図である。 図中、1は基板、2は下側クラッド(低屈折率層)、3
はコア、3a、3b、3cは枝路、4は上側クラッド、
5は光導波路、6は液体、7は液体貯蔵タンク、8はス
リット、9は薄膜ヒータ、10は給電線、11は光の入
口側、12.13は光の出口側、14は光スイツチ基板
の上面、15は液体貯蔵タンク、16は絶縁層(絶縁体
)、17は電圧源、20はパラゲージを示す。
FIG. 1 is a top view of an optical switch board showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the A-A section in FIGS. 1 and 5, and FIG. 3 is a diagram of a multi-channel optical waveguide. A top view of an optical switch board according to an embodiment of the present invention integrated into a switch,
FIG. 4 is a sectional view showing the overall structure of the optical switch of the present invention, FIG. 5 is a top view of the optical switch substrate showing a modified example of the thin film heater, and FIG. 6 is a second cross-sectional view showing a modified example of the liquid storage tank. An enlarged cross-sectional view similar to the one shown in the figure, and FIG. 7 show an embodiment of the waveguide type optical switch of the present invention in which a thin film heater is covered with an insulator, (a) is a top view, and fb) is a cross-sectional view. , FIG. 8 is a diagram showing an embodiment in which the waveguide type optical switch shown in FIG. 7 is integrated, FIG. 9 is a diagram showing a method for manufacturing the waveguide type optical switch shown in FIG. 7, and FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of an optical switch. In the figure, 1 is the substrate, 2 is the lower cladding (low refractive index layer), and 3
is the core, 3a, 3b, 3c are the branches, 4 is the upper cladding,
5 is an optical waveguide, 6 is a liquid, 7 is a liquid storage tank, 8 is a slit, 9 is a thin film heater, 10 is a power supply line, 11 is a light inlet side, 12.13 is a light outlet side, 14 is an optical switch board 15 is a liquid storage tank, 16 is an insulating layer (insulator), 17 is a voltage source, and 20 is a parameter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光の伝搬する略矩形状のコアがそれより低屈折率の
クラッドで覆われた光導波路と、そのコアの途中に設け
た屈折率がコアのそれと略等しい液体を挟み込むスリッ
トと、該液体を局部的に加熱する手段とを具備すること
を特徴とする光スイッチ。 2、加熱によるスリット部の液体を蒸発、気化させる行
程と、加熱を止めて気化した液体を凝結させて液体に戻
す行程を有することを特徴とする請求項1記載の光スイ
ッチ。 3、上記光導波路は平面基板上に構成されていることを
特徴とする請求項1記載の光スイッチ。 4、上記基板上のコアは少なくとも光の入射部としての
枝路と光の出射部としての2つの枝路とからなり、これ
らの枝路は互いに直交配置され、上記液体を挟み込むス
リット部は、この直交部においてそれぞれの枝路のコア
内を伝搬する光路に対して略45゜の角度をなすように
設けられていることを特徴とする請求項3記載の光スイ
ッチ。 5、上記光導波路のコアはm行n列(m、n>2)のマ
トリック状に構成されていることを特徴とする請求項3
記載の光スイッチ。 6、上記液体を局部的に加熱する手段が、スリットの設
けられたクラッド上面部に設けた給電線付き薄膜ヒータ
であることを特徴とする請求項1記載の光スイッチ。 7、上記給電線付き薄膜ヒータが絶縁体で覆われ液体と
接していないことを特徴とする請求項6記載の光スイッ
チ。 8、上記液体はクラッド上面に設けた液体貯蔵タンクか
らスリット部へ供給されるようにしたことを特徴とする
請求項1又は7記載の光スイッチ。 9、上記液体は基板の下面に設けた液体貯蔵タンクから
スリット部へ供給されるようにしたことを特徴とする請
求項1又は7記載の光スイッチ。 10、次の工程(a)〜(e)から成る光スイッチの製
造方法。 (a)基板上に、光導波路用ガラス膜として、低屈折率
層、コア層、クラッド層を順次積層する工程、 (b)該クラッド層の上にメタル膜、フォトレジスト膜
を形成し、フォトリソグラフィによりパターン化する工
程、 (c)ドライエッチングプロセスにより、メタル膜、ク
ラッド層、コア層にスリットを形成する工程、 (d)フォトレジスト膜を剥離後、メタル膜上に再度フ
ォトレジスト膜を塗布し、パターン化した後、ドライエ
ッチングプロセスによりメタル膜に薄膜ヒータと給電線
とをパターン化する工程、 (e)その後で上記薄膜ヒータと給電線のパターン上に
絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に液体を満たす工程。
[Claims] 1. An optical waveguide in which a substantially rectangular core through which light propagates is covered with a cladding having a lower refractive index than the cladding, and a liquid provided in the middle of the core with a refractive index substantially equal to that of the core. An optical switch comprising: a slit for sandwiching the liquid; and means for locally heating the liquid. 2. The optical switch according to claim 1, comprising a step of evaporating the liquid in the slit portion by heating, and a step of stopping the heating to condense the vaporized liquid and return it to liquid. 3. The optical switch according to claim 1, wherein the optical waveguide is constructed on a flat substrate. 4. The core on the substrate is composed of at least a branch path serving as a light incident portion and two branch paths serving as a light output portion, these branch paths being arranged orthogonally to each other, and the slit portion sandwiching the liquid, 4. The optical switch according to claim 3, wherein the orthogonal portion is provided so as to form an angle of approximately 45° with respect to the optical path propagating within the core of each branch path. 5. Claim 3, wherein the core of the optical waveguide is configured in a matrix of m rows and n columns (m, n>2).
Light switch as described. 6. The optical switch according to claim 1, wherein the means for locally heating the liquid is a thin film heater with a power supply line provided on the upper surface of the cladding provided with the slit. 7. The optical switch according to claim 6, wherein the thin film heater with a power supply line is covered with an insulator and is not in contact with liquid. 8. The optical switch according to claim 1 or 7, wherein the liquid is supplied to the slit portion from a liquid storage tank provided on the upper surface of the cladding. 9. The optical switch according to claim 1 or 7, wherein the liquid is supplied to the slit portion from a liquid storage tank provided on the lower surface of the substrate. 10. A method for manufacturing an optical switch comprising the following steps (a) to (e). (a) Step of sequentially laminating a low refractive index layer, a core layer, and a cladding layer as a glass film for an optical waveguide on a substrate; (b) Forming a metal film and a photoresist film on the cladding layer; Step of patterning by lithography; (c) Step of forming slits in the metal film, cladding layer, and core layer by dry etching process; (d) After peeling off the photoresist film, apply the photoresist film again on the metal film. (e) After that, an insulating film is formed on the pattern of the thin film heater and the power supply line, and this insulating film is The process of filling the top with liquid.
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