(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路あるいは光ファイバを固定した基板に、光通過部分を切断するように溝が形成されており、前記溝に実質的に垂直に挿入して固定される、電圧印加により作動する薄型能動型面型光学素子と、前記面型光学素子に張り付けられる支持部材とを有する導波路型光素子において、
前記面型光学素子は液晶素子であり、前記支持部材は前記液晶素子を挟むように張り付けられる一対のブロックであり、前記液晶素子は、各プロックの互いに向き合う一面に、前記溝に挿入する長さ分はみ出すように貼り付けられた、電極がパターニングされた一対の薄型ガラス板と、前記薄型ガラス板上に形成されたラビング等の配向処理をした配向膜と、両配向膜間に充填された液晶とを有する導波路型光素子。
【請求項２】
前記液晶素子の各ガラス板上には、中心対称になるように８本の電極が放射状に形成されており、前記放射状電極の中心部は、光が通過する２０μｍφから５０μｍφの窓を有し、前記８つの電極に印加する電圧を調整することにより、前記中心部に３６０度任意の方向、任意の強度の電界が印加でき、任意の偏波が入射した時、無限追従で任意の偏波に変換できる請求項１記載の導波路型光素子。
【請求項３】
前記溝の幅Ｗは、前記面型光学素子の厚さをｗとすると、ｗ＜Ｗ＜３００μｍである請求項１または請求項２に記載の導波路型光素子。
【請求項４】
前記支持部材は、前記面型光学素子の電極を取り出すための電極を有する請求項１または請求項２に記載の導波路型光素子。
【請求項５】
前記支持部材は、ガラス、セラミクス、プラスチックのいずれかからなる角形、Ｌ字型、支柱状のいずれかのブロックであり、該ブロックの高さｈと幅Ｉと、前記ブロックからはみ出した部分の前記面型光学素子の長さｓの関係は、前記光導波路あるいは光ファイバを固定した基板の表面に前記支持部材が張り付けられた面型光学素子を載置した時、該面型光学素子を少し傾きをもたせて倒れなくするために、Ｉ／ｈ＞ｓ／Ｉとされる請求項１または請求項２に記載の導波路型光素子。
【請求項６】
前記請求項１または請求項２に記載の導波路型光素子の作成方法であり、光導波路あるいは光ファイバを固定した基板に、光通過部分を切断するように溝を形成し、電圧印加により作動する薄型能動型面型光学素子に、該面型光学素子の一部がはみでるように支持部材を張り付け、前記支持部材が張り付けられた面型光学素子のはみ出た部分を前記溝に実質的に垂直に挿入して固定する導波路型光素子の作製方法。
【請求項７】
前記溝の幅Ｗは、前記面型光学素子の厚さをｗとすると、ｗ＜Ｗ＜３００μｍである請求項６記載の導波路型光素子の作製方法。
【請求項８】
前記支持部材は、ガラス、セラミクス、プラスチックのいずれかからなる角形、Ｌ字型、支柱状のいずれかのブロックであり、該ブロックの高さｈと幅Ｉと、前記ブロックからはみ出した部分の前記面型光学素子の長さｓの関係をＩ／ｈ＞ｓ／Ｉであり、前記面型光学素子のはみ出た部分を前記溝に挿入する工程は、前記支持部材が張り付けられた面型光学素子を、前記基板の表面に少し傾きをもたせて倒れないように載置した後に前記溝に向かって滑らせて移動させ、溝に面型光学素子を落とし込んで固定する工程を有する請求項６記載の導波路型光素子の作製方法。
【請求項９】
前記面型光学素子を滑らせる過程で、前記支持部材と前記面型光学素子の端部の双方が前記基板の表面に接している請求項８記載の導波路型光素子の作製方法。
【請求項１０】
前記面型光学素子を前記溝に落とし込む過程で、前記面型光学素子の端部が溝に引っかかってたわみ、前記前記面型光学素子が前記溝に挿入される請求項８記載の導波路型光素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ及び光導波路に、光の強度、位相、偏波を制御する面型素子もしくは材料、あるいは受光、発光及び変調機能を有する面型素子もしくは材料を実装する構造及びその作製方法に関するものである。
特に、薄い能動型面型光学素子を、光ファイバや光導波路を設けた基板に垂直に形成した溝に挿入する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多くの通信用光学デバイスは、光ファイバからの光をコリメート光にして、種々の面型光学素子（面型光機能素子）を通過させて、再度コリメートレンズによって集光して光ファイバにカップリングさせ、出力光ファイバへ出力する。しかし、前記面型光学素子が大型になる、コストが高い、など多くの問題があった。
【０００３】
図２３（Ａ）〜（Ｄ）に、代表的なコリメートファイバを用いた光デバイスを示す。
図において、１９-１は入力コリメータ付きファイバ、１９-２は出力コリメータ付きファイバ、１９-３は回転λ／２板、１９-４は回転λ／４板、１９-５は回転あるいは移動型ＮＤフィルタ、１９-６はホモジニアス液晶素子、ＴＮ液晶素子、液晶をファブリーペロー干渉計内に入れた液晶可変波長フィルタ、もしくはピエゾコントロールファブリーペロー干渉計可変波長フィルタ、１９-７は偏光子１、１９-８は偏光子２、１９-９はファラデー回転子である。
【０００４】
一般に、偏波制御素子においては、コリメートファイバ間にλ／４板、λ／２板を挿入して回転させることにより、入力された偏波を任意の偏波に無限追従で偏波制御可能である（図２３Ａ参照）。実験室では手動タイプがよく用いられるが、実用のシステムにおいてはモータ制御のものが用いられている。
可変光減衰器としては、コリメート光に面型のＮＤフィルタを回転・移動させたメカニカルな可変減衰器がある（図２３Ｂ参照）。これも手動タイプとモータ制御タイプがある。
また、コリメートレンズ間にホモジニアス配向の液晶板を挿入する位相変調器、ＴＮ液晶を挿入する偏光０←→９０度偏波スイッチング素子、ファブリーペロー型のフィルタ内に液晶を入れた液晶可変光フィルタや、ピエゾでファブリーペロー型のフィルタギャップを変える可変波長フィルタなどがある（図２３Ｃ参照）。
【０００５】
また、光アイソレータは、コリメート光の間に互いに４５度方向の異なる偏光子とその間に挿入したファラデー回転子からなり（図２３Ｄ参照）、偏波無依存にするためには、さらに、この間に偏光分離素子が挿入されることになる。
その他の光ファイバアンプでは光ファイバへの励起光の導入に空間ビーム系が使われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の従来技術では、光ビームのカップリング、アライメントに労力を要し、単チャンネルであり、素子が大型になるという問題があり、光部品の低コスト化の大きなネックになっている。
ところで、光導波路や光ファイバを固定した基板に１０μｍから１００μｍ程度の溝を掘って、その中に前記の機能デバイスを挿入すれば、空間系で実現されている光デバイスが導波路型で実現できることになる。また、１０μｍから１００μｍの溝幅であれば、空間ビーム系よりも、溝を掘ったことによる光のロスは小さい。特に４０μｍ以下の溝では０．２ｄＢと非常にロスは低い。
【０００７】
我々は、光導波路や光ファイバを固定した板に、溝を掘って液晶を充填することによって、可変光減衰器を実現している。さらに、光導波路においては、偏波依存性の解消のためにポリイミドの波長板を挿入したり、波長分離するためにポリイミド上に形成した誘電体ミラーを挿入する方法がとられている。このように液体や弾力性のあるものを溝に挿入するのは比較的容易であった。
【０００８】
しかし、ガラス、半導体、電気光学結晶、セラミクスなどの個体の面型光デバイスを１０μｍから５０μｍの厚さに薄くして、挿入しようとすると、破損し易く、ハンドリングが非常に難しい。挿入時に微動台を用いて挿入すると、アライメントに労力をし、微動台を１μｍ誤って移動させてしまっても、面型光デバイスは破損してしまうという問題があった。
【０００９】
また、溝を形成する方法が、ＲＩＥなどのエッチングの場合には溝の深さが１００μｍから５０μｍと浅く、その場合には、薄いデバイスを挿入しても、安定せず、デバイスは倒れてしまうという問題があった。
また、１０μｍから５０μｍ程度の薄い光デバイスを挿入したとしても、その後の電極付けが困難であるという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、１０μｍから１００μｍ程度に薄くした面型光学素子を破損することなく、光ファイバあるいは導波路を伝送路として用いた光デバイスに容易に実装することが可能な技術を提供するものである。
また、面型光学素子に電極があれば、電極も同時に取り出すことが可能な技術を提供することを別の目的とする。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、光導波路あるいは光ファイバを固定した基板に、光通過部分を切断するように溝が形成されており、
前記溝に実質的に垂直に挿入して固定される、電圧印加により作動する薄型能動型面型光学素子と、
前記面型光学素子に張り付けられる支持部材と
を有する導波路型光素子を提供する。
【００１２】
好ましくは、前記溝の幅Ｗは、前記面型光学素子の厚さをｗとすると、ｗ＜Ｗ＜３００μｍである。
前記支持部材は、前記面型光学素子の電極を取り出すための電極を有しても良い。
好ましくは、前記支持部材は、ガラス、セラミクス、プラスチックのいずれかからなる角形、Ｌ字型、支柱状のいずれかのブロックであり、
該ブロックの高さｈと幅Ｉと、前記ブロックからはみ出した部分の前記面型光学素子の長さｓの関係は、前記光導波路あるいは光ファイバを固定した基板の表面に前記支持部材が張り付けられた面型光学素子を載置した時、該面型光学素子を少し傾きをもたせて倒れなくするために、Ｉ／ｈ＞ｓ／Ｉとされる。
【００１３】
前記ブロックが角型ブロックの場合、ブロックの上面にかけた一角にＬ字状の電極が配線されており、
前記面型光学素子の電極と、張り合わされたブロックの電極とが接続され、前記面型光学素子の電極がブロックの上面側から外部に取り出されるものがある。
【００１４】
前記面型光学素子の代表例として、
ガラス上にＰｂＳの光ディテクタを形成したもの、もしくはａ−Ｓｉ光ディテクタ、
半導体デバイスを薄くした光ディテクタ、
半導体光変調器、
ガラス内に金属微粒子を長軸方向にそろえて分散させた偏光子、
光学結晶波長板、
ガラス基板へ蒸着した誘電体多層膜フィルタ、
ＮＤフィルタ、
誘電体多層膜ミラーでサンドイッチした電気光学結晶もしくは電気光学セラミクスからなる可変波長フィルタ、
電気光学結晶・電気光学セラミクス偏波変調器
等がある。
【００１５】
前記面型光学素子が液晶素子である場合、
前記支持部材は前記液晶素子を挟むように張り付けられる一対のブロックであり、
前記液晶素子は、
各ブロックの互いに向き合う一面に貼り付けられた、電極がパターニングされた薄型ガラス板と、
前記薄型基板上に形成されたラビング等の配向処理をした配向膜と、
両配向膜間に充填された液晶と
を有するようにしても良い。
【００１６】
この場合、前記液晶素子の各ガラス板上には、中心対称になるように８本の電極が放射状に形成されており、
前記放射状電極の中心部は、光が通過する２０μｍφから５０μｍφの窓を有し、
前記８つの電極に印加する電圧を調整することにより、前記中心部に３６０度任意の方向、任意の強度の電界が印加でき、
任意の偏波が入射した時、無限追従で任意の偏波に変換できるようにしても良い。
【００１７】
また、一例として、前記面型光学素子は薄型光変調器であり、該光変調器は、
４つの側面から切り込まれた４つの溝を有するＰＬＺＴ薄板と、
該ＰＬＺＴ薄板の４つの側面から切り込まれた各溝の内側にかけて形成された４つの電極と、
上記切り込まれた溝を埋める導電性接着剤と、
前記ＰＬＺＴ薄板に貼り付けられ、前記４つの電極がそれぞれ接続される４電極付き薄板ガラスと
を有し、
前記４電極付き薄板ガラスは、前記４つの電極の中心を光が通過するように前記支持部材に固定され、前記光変調器の電極が外部に取り出され、
前記４つの電極に印加する電圧を調整することによって、３６０度任意の方向、任意の強度の電界が掛かるようにし、入射した光の偏波を無限追従で直線偏波に変換できる機能を有する。
この場合、前記基板に固定される光導波路あるいは光ファイバは、ロスを下げるため、コア拡大したものが望ましい。
【００１８】
本発明は、また、上記導波路型光素子に関し、
光導波路あるいは光ファイバを固定した基板に、光通過部分を切断するように溝を形成し、
電圧印加により作動する薄型能動型面型光学素子に、該面型光学素子の一部がはみでるように支持部材を張り付け、
前記支持部材が張り付けられた面型光学素子のはみ出た部分を前記溝に実質的に垂直に挿入して固定する導波路型光素子の作製方法を提供する。
【００１９】
好適例として、前記溝に挿入された面型光学素子の光の通過する部分が前記光ファイバあるいは光導波路のコアの位置と対応するように、溝挿入前に前記面型光学素子に、前記光の通過する部分から前記基板の表面から前記コア位置までの距離を測った位置に位置合わせマークを付けておき、
前記支持部材に前記面型光学素子を張り合わせる時、この位置合わせマークと支持部材の底面とを一致させるように張り合わせるようにする。
【００２０】
更に、好適例として、前記支持部材は、ガラス、セラミクス、プラスチックのいずれかからなる角形、Ｌ字型、支柱状のいずれかのブロックであり、
該ブロックの高さｈと幅Ｉと、前記ブロックからはみ出した部分の前記面型光学素子の長さｓの関係をＩ／ｈ＞ｓ／Ｉであり、
前記面型光学素子を前記溝に挿入する工程は、
前記支持部材が張り付けられた面型光学素子を、前記基板の表面に少し傾きをもたせて倒れないように載置した後に前記溝に向かって滑らせて移動させ、溝に面型光学素子を落とし込んで固定するようにする。
【００２１】
前記面型光学素子を滑らせる過程で、前記支持部材と前記面型光学素子の端部の双方が前記基板の表面に接しているようにしても良い。
典型的には、前記面型光学素子を前記溝に落とし込む過程で、前記面型光学素子の端部が溝に引っかかってたわみ、前記面型光学素子が前記溝に挿入される。
好適例として、
前記面型光学素子が電極を有し、
前記ブロックが角型ブロックの場合、ブロックの上面にかけた一角にＬ字状の電極を配線し、
前記面型光学素子の電極と、張り合わされたブロックの電極とを接続し、前記面型光学素子の電極がブロックの上面側から外部に取り出す
工程を有する。
【００２２】
本発明の導波路型光素子及びその作製方法によれば、
（１）  任意の偏波が入力しても常に直線偏波に変換する偏波制御素子を、光導波路あるいは光ファイバを固定した基板上に形成できる。
（２）  高速な位相変調が可能となり、高速な導波路光スイッチが実現できる。
（３）  任意の波長の光のみを選択できる可変波長フィルタを、光導波路あるいは光ファイバを固定した基板上に実装できる。
（４）  光減衰器を光ファイバや光導波路上に実現できる。
（５）  通過している光の強度をモニタできる。
（６）  その他、空間ビームを使っているあらゆる種類のデバイスを光導波路あるいは光ファイバを固定した基板上に実装でき、導波路型光素子の小型化が可能となる。
【００２３】
また、本発明者は、上記のように、前記面型光学素子を前記溝に落とし込む過程で、ピンセットなどで面型光学素子を基板上で滑らせていくと、面型光学素子の端が当該溝に引っかかり、溝に面型光学素子が自然に「落ち込む」ことによって、簡単に当該溝に薄い面型光学素子を挿入できることを見いだした。
この方法を使うと、面型光学素子にはほとんど無理な力が加わらないため、破損することはほとんどない。
【００２４】
また、上記のように、溝挿入前に前記面型光学素子に、前記光の通過する部分から前記基板の表面から前記コア位置までの距離を測った位置に位置合わせマークを付けておくことにより、溝に落とし込んだ時点で、導波路コアと面型光学素子の窓が一致するという利点がある。
通常、微動台などを用いて細い溝へ面型光学素子を挿入すると、余分に力が掛かって、面型光学素子が破損することが多い。
【００２５】
また、上記のように面型光学素子をブロックなどの支持部材に張り付けてあると、補強効果を有するとともに、面型光学素子全体にフォト加工などのプロセスを後から加えることが可能となり、更には、液晶素子の場合には配向膜を塗布したり、ラビングしたりすることが可能となる。また、薄い面型チップを薄い電極付きガラスに張り付けさらにブロックに張り付けるようにすれば、面型チップの複雑な電気配線電極の取り出しが可能となる。
【００２６】
特開平９−２９７２２９「フィルタ型導波路の製造方法」は、ブロックを接着したフィルタを導波路素子を横断する溝に挿入する形態を開示している。しかし、このフィルタは波長板などのパッシブ素子であり、従って電極を有する能動型面型光学素子ではない。しかも、張り付けられるブロックは「支持部材」というより、フィルタのそりを矯正したり、溝とフィルタの位置合わせをする目的で設けられているもので、本願発明のように、溝とフィルタの位置合わせマーカを用いなくとも、面型光素子の端部が溝に引っかかってたわむことにより該素子が容易に挿入されることを主目的として設けられたものではない。
【００２７】
また、川上彰二郎他「ヴァーティカルホトニクス」（電子情報通信学会誌Ｃ−Ｉ、Vol. J77-C-I, No. 5, pp. 334-339, 1994年）は、基板上の光ファイバ列を横断するように液晶素子が挿入された例を開示している。しかし、この例では素子の厚みが６００μｍ以上になり、従って支持ブロックを設ける概念もなく、その目的、構成、作用とも本発明とは異なるものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する
図１（Ａ）〜（Ｂ）は、本発明の第２実施形態の光導波路基板もしくは光ファイバ基板の概略構成及びその作製工程を説明するための図あり、図１（Ａ）は光導波路基板の斜視図、図１（Ｂ）は光ファイバ固定板の作製工程を説明するための図である。
図２（Ａ）〜（Ｂ）は、本実施形態の溝作製工程を説明するための図であり、図２（Ａ）はエッチングによる溝形成工程を示す図、図２（Ｂ）はダイシングソーによる溝形成工程を示す図である。
図３（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施形態の面型光学素子の概略構成及びその作製を説明するための図あり、図３（Ａ）は支持部材が丸棒の場合、図３（Ｂ）はＬ形ブロックの場合、図３（Ｃ）は支え板の場合、図３（Ｄ）は角形ブロックの場合である。
【００２９】
図１（Ａ）乃至図３（Ｄ）において、１１-１-１は光導波路基板、１１-１-１Ａは光ファイバが固定される基板（以下、光ファイバ基板と呼ぶ）、１１-１-２は光ファイバを上から押さえるガラス板、１１-１-３は光ファイバ心線(bare fiber)、１１-１-４は光ファイバの（ＵＶ）被覆、１１-１-５は光ファイバを固定するＶ溝アレイ、１１-１-６は接着剤である。
１１-２はこれらの板の光導通部分を切断するように垂直もしくはほぼ垂直に設けた溝であり、図２（Ａ）に示すようにエッチングで溝１１-２を形成してもよいし、図２（Ｂ）に示すようにダイシングで掘ってもよい。
【００３０】
更に図６まで参照して、１１-３はダイシングプレート、１１-４は薄い面型光学素子（光機能素子）、１１-５はガラス、セラミクス、プラスチック等からなる支持部材（以下、ブロックと呼ぶ）、１１-６は該ブロックと面型デバイスを接着する接着剤、１１-７はブロックと光デバイスの位置合わせマーク、１１-８は面型光学素子の光が通過する窓、１１-９は光デバイスの電極、１１-１０はブロックにＬ字状に付けたパターン電極、１１-１１は光導波路基板と面型光学素子に適合した屈折率を持つ接着剤、１１-１２は取り出し電極、１１-１３は真空ピンセットである。
前記ブロック１１-５のパターン電極１１-１０は、Ｌ字状の２面に金属を蒸着した後、２面をフォト加工でパターン化してもいいし、ダイシングなどで機械的に切断してもよい。
【００３１】
前記光ファイバ心線１１-１-３をＶ溝アレイ１１-１-５に乗せてガラス板１-１-２で押さえ接着剤１１-１-６を満たして、接着して、光ファイバ基板１１-１-１Ａを作製する（図１（Ｂ））。
本実施形態の面型光デバイスの実装光導波路基板は、図１（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、光導波路基板１１-１-１もしくは光ファイバ基板１１-１-１Ａに約１０μｍ〜３００μｍ幅、深さ１００μｍ〜５００μｍ程度の溝を形成する（掘る）。光導波路基板１１-１-１は、ガラス導波路、ｓｉ基板上の導波路、ポリマー導波路いずれでもよい。
【００３２】
また、光ファイバ基板は、図１（Ｂ）に示すように、Ｖ溝アレイ１１-１-５に光ファイバのコートを剥いた心線１１-１-３を置き、さらに、その上に薄いガラス板１１-１-２を配置して、接着剤１１-１-６で固定したもの、あるいは樹脂で光ファイバを固定したものでもよい。
これに薄い面型光学素子を挿入する際、ガラスブロックを接着して、溝に「落とし込む」ように挿入するものである。
図１（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、光導波路基板１１-１-１もしくは光ファイバ基板１１-１-１Ａに、図２（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、エッチング（図２（Ａ））もしくはダイシング（図２（Ｂ））で溝を形成する。
【００３３】
現在のダイシングプレートでは１５μｍから４００μｍ程度の溝を平坦に研磨しながら溝を形成（掘る）ことが可能である。エッチングの場合には数μｍの幅の溝を掘ることが可能であるが、前者のダイシング法は比較的幅広で深くまで掘ることが可能である、一方、後者のエッチング法は比較的狭く浅い溝を掘るのに適している。
【００３４】
次に、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、挿入用の薄い面型光学素子１１-４を用意する。通常、薄い面型光学素子１１-４は、電極加工、エピなどを重ねて作製された後、研磨によって１０μｍから１００μｍ程度まで薄くし、数ｍｍ角に切断する。１００μｍ程度の厚さであれば、ピンセットで溝に差し込むことが可能であるが、それより薄い面型光学素子１１-４を溝１１-２に挿入することは非常に難しい。
【００３５】
本実施形態では、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、前記薄い面型光学素子１１-４を光導波路基板１１-１-１もしくは光ファイバ基板１１-１-１Ａの表面に載置した時に、安定させるために前記面型光学素子１-４を少し傾けて各種のブロックで支えるようにしている。
例えば、図３（Ａ）に示すように、丸棒１１-５-１を面型光学素子１１-４に張り付けて、面型光学素子１-４が倒れないようにする。
【００３６】
また、図３（Ｂ）に示すように、Ｌ形ブロック１１-５-２を張り付け、あるいは、図３（Ｃ）に示すように、支え板１１-５-３を垂直に張り付け、あるいは、図３（Ｄ）に示すように、角形ブロック１１-５-４を張り付けて、面型光学素子１１-４が倒れないように光導波路基板１１-１-１もしくは光ファイバ基板１１-１-１Ａの表面に置く。
この際、面型光学素子１１-４に光を通過する窓が形成されている場合には、図４（Ａ）〜（Ｂ）（図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）は正面図）に示すように、基板の表面からコアまでの深さをあらかじめ測定しておき、この深さの相当する分ガラスブロックから光透過部分１１-８がはみ出すように接着する。
【００３７】
位置合わせマークが付けてあれば、±５μｍ程度の精度で接着可能である。
面型光学素子１１-４に電極が設けられている場合には、面型光学素子１１-４の電極と前記ブロック１１-５の電極（パターン電極）１１-１０が接続され、当該ブロック１１-５の角に設けたＬ字状の電極によって当該ブロック１１-５の上側に取り出す。
Ｌ字部で電極１１-１０を分離するには、通常のフォト加工では難しい場合もあるので、ダイシングによって機械的に切断してもよい。
【００３８】
前記ブロック１１-５がない場合には、直接薄い面型光学素子１１-４から電極を取り出す必要があるが、電極１１-１０を付けると面型光学素子１１-４が破損するという問題があった。ブロック１１-５を設けるようにするとガラスブロック１１-５からはみ出した薄い部分に触らなければ、通常のピンセットを用いて、前記ブロック１１-５の部分をつかみ、ハンドリングが可能となる。そのため前記ブロック１１-５上のこの面型光学素子１１-４にスピナーで液晶用の配向膜を塗布あるいは、機械的にラビングをすることも可能となる。
【００３９】
次に、図５（Ａ）に示すように、前記ブロック１１-５に張り付けた薄型面型光学素子１１-４を光導波路基板１１-１-１もしくは光ファイバ基板１１-１-１Ａの表面に載置する。この時、前記ブロック１１-５の高さｈと幅Ｉと前記ブロック１１-５からはみ出した部分の面型光学素子１１-４の長さｓの関係が、Ｉ／ｈ＞ｓ／Ｉであると、前記ブロック１１-５は倒れずに安定した状態で傾き、面型光学素子１１-４が光導波路基板１１-１-１もしくは光ファイバ基板１１-１-１Ａの表面に接するように配置される。
【００４０】
仮に、前記ブロック１１-５の幅Ｉが薄いと、図５（Ｂ）に示すように、前記ブロック１１-５は倒れてしまい、面型光学素子１１-４が光導波路基板１１-１-１もしくは光ファイバ基板１１-１-１Ａの表面に接することが不可能となる。
このように面型光学素子１１-４が光導波路基板１１-１-１もしくは光ファイバ基板１１-１-１Ａの表面に接するようにして、ピンセットなどで光導波路基板１１-１-１もしくは光ファイバ基板１１-１-１Ａの表面上をゆっくり押していく。
【００４１】
ここで、光導波路基板表面は通常鏡面であり、また光ファイバを固定した基板もファイバ上にカバーガラスが載っているので、鏡面で平坦である。従って前記面型光学素子１１-４には無理な力が掛からず、破損することなく横に滑っていく。
薄い面型光学素子１１-４が溝１１-２の位置に達すると、図５（Ｃ）に示すように、面型光学素子１１-４の端が溝１１-２に当たり、たわんだ状態となり、自然に溝１１-２に落ち込む。
【００４２】
この溝に差し込まれる部分の厚さが厚いとたわまず、従って溝に落ち込まないが、本実施例のように１０μｍから１００μｍ程度、あるいは１５０μｍくらいまでの厚さであればたわむので、非常に簡単に挿入することができる。
前記光導波路基板１１-１-１もしくは光ファイバ基板１１-１-１Ａの光導波路コアと面型光学素子の窓との位置合わせをするため前記ブロック１１-５を紙面前後に動かしてアライメントし、前記光導波路基板１１-１-１もしくは光ファイバ基板１１-１-１Ａと前記面型光学素子１１-４に合致した屈折率を持つ光学接着剤１１-１１で固定する。
【００４３】
このようにして、図６に示すように、前記光導波路基板１１-１-１もしくは光ファイバ基板１１-１-１Ａの溝１１-２に面型光学素子１１-４を垂直もしくはほぼ垂直に実装することができる。
なお、従来の微動台を用いるとアライメントに非常に労力を要し、１μｍ誤って面型光学素子１１-４を溝１１-２にぶつけてしまっても、面型光学素子１１-４は破損してしまうという問題があった。
【００４４】
以上の説明では、１枚の面型光学素子１１-４を挿入する場合について説明したが、図７（Ａ）に示すように、２枚の面型光学素子１１-４を同一溝に挿入する場合も同様である。
また、図７（Ｂ）に示すような、ガラスブロック２０３が張り付けられた薄いガラス基板２０２中に液晶２０１が充填された液晶素子（詳細は後述する）の場合には、一方のガラス板２０２が図７（Ｃ）に示すように、溝でひっかかってたわみ、溝に落ち込む（図７（Ｄ））。
【００４５】
通常溝幅とほぼ一致した幅の基板を挿入することは困難であり、例えば微動台を用いて面型素子を上から挿入するには、溝壁面に当たらないように細心の注意が必要になる。本実施形態によれば、溝幅とほぼ一致した厚さを有する面型素子を溝に挿入することが可能である。
【００４６】
即ち、本実施形態によれば、従来バルクでしか実現できなかった光デバイスを薄型化して光導波路溝内に挿入することが可能となり、各種の光機能デバイスを光ファイバ、光導波路に容易にハイブリッド実装が可能となる。
以下の実施例では、前記支持部材をブロックという言葉で説明するが、角形ブロックを示すのではなく、棒、板、Ｌ形ブロックなど全ての形状を含む意味でブロックという言葉を使用する。
【００４７】
（実施例１）
本実施形態の実施例１では、光導波路に偏波制御素子を挿入することにより、任意の偏波を任意の方向の偏波に変換する素子（偏波コントローラ）の作製方法を提供するものである。偏波コントローラは、実システムにおいては偏波分散補償に用いられている。
【００４８】
東北大学の川上教授は、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すような中心対称に電極を８本配置した電極を持つガラスに垂直配向膜を塗布し、液晶を充填してｐ型のネマチック液晶を充填することによりホメオトロピックさせ、８電極にかかる電圧の位相を調整することにより、中心部に直線電界が印加されるようにして、その方向を３６０度任意の角度に設定し、その電界の強さを調整することにより回転波長板の位相量を調整している（参照：川上彰二郎他、「液晶を用いた偏波制御」、信学技報、OME95-49, OPE95-90, pp. 19-24,１９９５年）。
【００４９】
図８（Ａ）〜（Ｃ）において、１２-１は８電極の中心の光の通過する窓、１２-２は中心対称の８電極、１２-３はガラス基板、１２-４は垂直配向した液晶、１２-５は８電極の中心の窓を通過した光ビーム、１２-６は８電極に印加する電圧を位相を変えて印加し、液晶分子が回転している様子を示したものである。
光が通過する部分の直径は５０μｍ程度であり、λ／２、λ／４板に相当する２枚の液晶回転波長板を用意し、電圧を印加して、２つの液晶の軸の角度θ1、θ2を調整することにより、そこを通過する光ビームの偏波を常に直線偏波に変換することに成功している。
【００５０】
前記液晶回転板は数ｍｍ厚のガラス板で構成されているため、通常空間ビームを用いてデバイス化されていた。本実施例１では、光導波路基板、あるいは光ファイバ基板に、前記液晶回転板を挿入する。
図９（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、本実施例１の液晶回転波長板の作製工程を説明するための図である。
図９（Ａ）〜図１０（Ｃ）において、１３-１は中心対称８電極パターンであり、直径が２０-５０μｍの窓が形成されている。１３-２は０．５ｍｍ以上の厚さのガラス基板、１３-３は研磨によって１５μｍ以下に薄くされ、数ｍｍ角に切断されたガラス基板、１３-４はガラスブロック、１３-５はスペーサ、１３-６はネマチック液晶、１３-７は厚さ３０μｍのガラス偏光子、１３-８は透過型ディテクタである。
【００５１】
図９（Ａ）に示すように、１ｍｍ程度の厚さのガラス板に金属電極を蒸着後、フォト加工によって、中心対称８電極を窓の直径約２０μｍから５０μｍで形成する。アレイにする場合には同じパターンをアレイ状に形成すればよい。また、電極の取り出しは種々の方法があり、その詳細説明は省略する。
図９（Ｂ）に示すように、このガラス板裏面を研磨して１０〜１５μｍに薄くする。薄くしたガラス板は、ダイシングによって切断する。
【００５２】
図１０（Ａ）に示すように、ガラスブロック１３-４に、真空ピンセットで薄く切断した８電極（１３-１）付きガラス基板（１３-３）を乗せて、紫外線を照射して、接着する。この８電極付きガラス基板を接着したガラスブロックを一対作製し、スピナーの上にブロックごとのせて配向膜（垂直配向用）を塗布し、乾燥、熱硬化させて、配向膜を形成する。
通常、配向膜にはポリイミドが用いられるが、ここでは接着剤をすでに用いているため、低温硬化用（１８０℃硬化）のポリイミドで熱硬化させる。
【００５３】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、２０μｍ程度の厚さのスペーサ１３-５を介して張り合わせ、図１０（Ｃ）に示すように、垂直配向ネマチック液晶１３-６を充填して液晶素子を作製する。
その際、光の通過する窓部分が一致するようにアライメントの必要がある。
１５μｍ厚のガラス基板で、前記のような数ｍｍ角の液晶セルを作製することは通常は不可能であるが、本実施例１の工程のように、ガラスブロック１３-４を用いることにより、素子化が可能となる。前記作製した液晶素子にｐネマチック液晶を充填して、ホメオトロピック液晶素子化する。
【００５４】
図１１は、前記実施例１の液晶回転波長板を用いた無限追従偏波制御素子の作製方法及び光導波路基板への実装方法を説明するための図である。
前記実施例１の液晶回転波長板を用いた無限追従偏波制御素子の作製方法は、図１１に示すように、光導波路基板に約７０μｍの溝を１本、その他約４０μｍの溝を２本カスケードにダイシングにより形成する。
７０μｍ幅の溝近傍の導波路面上に、作製したブロックに付いた回転波長板を少し傾けて倒れないように置き、横に滑らせて、液晶回転波長板のはみ出した部分を溝に「落とし込む」。
【００５５】
次に、光を光導波路に通して、液晶の窓に光が入るように、ブロックを紙面前後に動かして、アライメントして、接着剤を流し込んで、紫外線硬化して接着固定する。
さらに、２つ目の溝には同様にして形成したガラス偏光子１３-７（３０μｍ厚）を挿入し、直線偏光のみが通過するようにする。
ガラス偏光子１３-７はガラス内に銀の金属微粒子を分散させ、これを高温にしてガラスを延伸して、銀の微粒子が長軸方向に並ぶようにして形成したものであり、通常は１ｍｍ程度の厚さがある。市販されている最小の薄さは３０μｍであり、光導波路基板もしくは光ファイバ基板に形成した溝に挿入することにより、３０ｄＢ以上の偏波消光比を持った直線偏波を通過させることができる。通常３０μｍ厚のガラス偏光子は取り扱いが難しい。
【００５６】
本実施例１によれば、光ファイバ基板、光導波路基板の希望する位置に溝を掘って、無限追従偏波制御素子の挿入が可能となる。
前記３つ目の溝にはガラス基板に形成したＰｂＳ光透過型ディテクタ１３−８を挿入し、光のパワーモニタとすることができる。光ディテクタは通常のＩｎＰ等の光ディテクタを１５μｍ程度に薄く研磨したものでもよい。
液晶の８電極×２の電極に印加する電圧は、中心にかかる電界の方向を決めるθとその電界強度Ｅの２つのパラメータで決まる電圧Ｖ0の２つのパラメータによって任意の偏波を直線へ変換する。
【００５７】
偏光子を通過する光パワーを常に最大にするようにこの２つのパラメータを調整し、常に偏光子を通過した光が最大になるように、偏波制御素子を制御する。このようにすることにより、導波路には常に導波路に垂直あるいは平行の偏波が入力されることになり、導波路の偏波依存性を考慮する必要がなくなるため、導波路の機能が大幅に高機能となる。
例えば、光導波路型光スイッチは偏波依存性があるが、それが解決されるし、光減衰器は偏波依存性が３ｄＢ程度あるが、それも解消される、ＡＷＧフィルタは偏波依存性のために、波長の選択性が悪くなっているが、この間題が解決される。また、導波路上にのせるＳＯＡは偏波無依存化の必要がなくなる。
以上の偏波制御技術は、偏波分散補償にも適用が可能である。
【００５８】
（実施例２）
本実施形態の実施例２は、平行配向液晶板、ツイストネマチック液晶板の挿入による偏波制御する液晶板の作製方法である。
前記実施例１では、偏波制御素子を８電極の液晶回転波長板で実現したが、通常の平行配向の液晶板２枚を、０度と４５度の角度に配置してカスケードに並べることによっても偏波制御が可能である。また、ツイストネマチック液晶を挿入することにより、導波路の偏波ＴＭ波←→ＴＥ波変換可能である。
【００５９】
図１２（Ａ）〜図１３（Ｃ）は実施例２の平行配向液晶板の作製工程を説明するための図である。
１４-１は導波路のピッチと同じピッチでパターニングしたストライプ透明電極（ＩＴＯ）、１４-２は０．５ｍｍ以上の厚さのガラス基板、１４-３はガラス基板１４-２を研磨によって１５μｍ以下に薄く研磨したガラス基板、１４-４はガラスブロック、１４-５-１はスペーサ、１４-５-２は配向膜、１４-５-３は液晶、１４-６はコア、１４-７は０度の方向を向いた平行配向ネマチック素子、１４-８は４５度の方向を向いた平行配向ネマチック素子、１４-９はガラス偏光子、１４-１０は透過型光ディテクタである。
【００６０】
前記実施例１と同様に液晶素子を作製し、配向方向を導波路と平行方向、４５傾いた方向の２つの液晶素子を作製し、セルギャップ２０μｍ程度にΔｎが０．２５程度の大きなネマチック液晶を充填すると４μｍ〜５μｍの光学長が調整可能となるため、位相を０〜６π程度調整可能である。
無限に偏波制御が可能とする場合には、液晶板をもう一枚追加して、合計３枚でリセット制御すれば、無限に偏波制御が可能となる。
【００６１】
本実施例２の平行配向液晶板の作製方法の工程は、図１２（Ａ）に示すように、ストライプ透明電極（１４-１）付きガラス基板（１４-２）を用意し、このストライプ透明電極（１４-１）付きガラス基板（１４-２）を、図１２（Ｂ）に示すように、１０〜１２μｍ厚に研磨して切断する。
次に、図１２（Ｃ）に示すように、前記薄く研磨したガラス基板１４-３にガラスブロック１４-４を付け、その反対面に配向膜１４-５-２を塗布する。このようなガラス基板を４枚用意し、２枚ずつそれぞれ０度、４５度方向にラビングする。
【００６２】
次に、図１３（Ａ）に示すように、０度配向同士張り合せ（ａ１）、４５度配向同士張り合せて（ａ２）、液晶１４-５-３を充填する。
次に、図１３（Ｂ）に示すように、光導波路に挿入して光が通過する部分と透明ストライプ電極の位置合わせを行う。この位置合わせは、光が通過するようにブロックを移動させる。これは一軸のアライメントであるので容易である。
次に、図１３（Ｃ）に示すように、０度の方向を向いた平行配向ネマチック素子（液晶板）１４-７と４５度の方向を向いた平行配向ネマチック素子（液晶板）１４-８を挿入し、そして、ガラス偏光子１４-９と透過型光ディテクタ１４-１０を挿入する。
【００６３】
図１２（Ａ）〜図１３（Ｃ）では、液晶素子を作製した後に溝に挿入したが、液晶セルを挿入するのではなく、溝に１枚の配向膜／透明電極付き薄板ガラスを挿入し、対向する壁面にＩＴＯと配向膜を付けて、その間に液晶を挿入することによって、偏波制御する素子を作製することも可能である。
この方法を用いるとガラス基板１４-３の厚さ１枚分だけ、溝幅を狭くできるので、ロスを低減できるという利点がある。できる限りガラス板の厚さを薄くして、ロスを低くするため、ここでは１０μｍ厚のガラス板を用いた。
【００６４】
その作製工程を図１４（Ａ）〜図１５（Ｄ）に示す。これらの図において、１５-１は導波路溝壁面にかけて形成した透明電極、１５-２は配向膜、１５-３はラビングロール、１５-４はガラスブロック、１５-５はガラスブロック、１５-６は０度配向ホモジニアス液晶、１５-７はツイストネマチック液晶、１５-８はガラス偏光子、１５-９は透過型ディテクタである。
図１４（Ａ）〜（Ｃ）までは、前記図１２（Ａ）〜（Ｃ）と同様である。但しラビングの方向は平行配向と、９０度ツイスト配向となるようにラビングをかける。
【００６５】
図１５（Ａ）では導波路溝壁面にスパッタリングにより、透明電極を形成し、さらにその上に配向膜を塗布する。
図１５（Ｂ）では、ラビングの毛の直径が最も細い１５μｍ以下の毛でラビングを溝内にかける。これによって溝内には０度方向のラビングがかかる。あるいは、溝幅よりも薄いフィルムを挿入して、溝壁面をこするように一定方向に移動させることによってもラビングをかけることができる。
次に、図１５（Ｃ）では、前記図１４（Ｃ）で形成した０度配向と９０配向のガラス板を溝内に挿入して溝面に密着するように接着する。
【００６６】
さらに、片側には配向膜とラビング処理したガラスブロックを溝側面と同じ面に一致するように乗せる。セルギャップは、通常は用いるスペーサによって推定されるが、ここでは断面の顕微鏡観測、あるいは干渉測定によりセルギャップｄを求める。これから、ツイストネマチック配向の最適なΔｎが以下の式でわかる。
ｕ＝２ｄΔｎ／λ、ｕ＝√３，√５，√３５，√６３・・・
【００６７】
これに相当するΔｎを持つ液晶を充填することにより、より偏波消光比の高いツイストネマチック偏波制御素子が実現できる。即ち数Ｖの電圧を印加していると、この部分を通過する光はなんら偏波の変化をせずに通過する。
つぎに電圧を印加しないと、導波路に平行な直線偏波は垂直に変換され、垂直な偏波は平行に変換される。この動作は温度が変化しても保持される。このようにして、偏波制御デバイスを実現できる。
【００６８】
（実施例３）
本発明の実施例３は、本実施形態をＰＬＺＴ変調器に適用した例である。
ＰＬＺＴ光シャッタアレイは、現在高速の業務用写真プリンタとして実用化されている。ＰＬＺＴはＰｂＯ、Ｌａ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2の４つの酸化物を混合して焼結して形成し、
(Ｐｂ1-xＬａx)(ＺｒyＴｉz)1-xＯ3
の化学式で表わされ、通常の（ｘ，ｙ，ｚ）の値が（９／６５／３５）が、電気光学効果が最適な材料として知られる。ＰＬＺＴは、ＬＮ(Lithium Niobate)よりも１桁大きな電気光学効果を示す。
【００６９】
その市販されている代表的な光シャッタアレイの構造を図１６（Ａ）〜（Ｃ）に示す。図１６（Ａ）は斜視図、図１６（Ｂ）は正面図、図１６（Ｃ）は側面図である。
図１６（Ａ）〜（Ｃ）において、１６-１はＰＬＺＴセラミクス基板、１６-２は凸型をしており、その両脇には電極が形成され通過する光ビームを変調するシャッタ部分、１６-３は凸部ＰＬＺＴを挟む電極、１６-４はダイシングによって電極を分離した部分であり、２本の光ビーム１６-１０は下側から入射し、上に抜ける。
【００７０】
電極は左右に挟むように５０μｍ間隔で設けられ、５０Ｖの半波長電圧で制御している。このシャッタはアレイ化するために表面をダイシングで５０μｍピッチに電極分離している。このようにダイシングによって、数１０μｍ単位の形状形成が可能となっている。
図１７（Ａ）〜（Ｂ）は、本実施形態の実施例３のＰＬＺＴ変調器の作製工程を説明するための図である。これらの図において、１７-１は凸型のＰＬＺＴブロックの側面に付けた電極、１７-２は凸型をしたＰＬＺＴ、１７-３はスライシングダイシング面、１７-４はダイシング後研磨した凸型ＰＬＺＴチップ、１７-５は電極付きガラスブロック、１７-６は導電ペースト、１７-７はガラスブロックに付けた電極、１７-８は溝を設けた導波路、１７-９は接着剤である。
【００７１】
図１７（Ａ）に示すように、凸型ＰＬＺＴブロックを用意し、その側面に電極を形成する。ここではＡｌ電極でもよいが、研磨をすることを考慮して、密着性のよいＣｒを蒸着した。凸部の幅１７-３０は３０〜５０μｍ、また、高さ１７-１１は１００〜２００μｍとする。
次に、図１７（Ｂ）に示すように、ダイシングで１００μｍから５０μｍ厚にスライシング切断して、図１７（Ｃ）に示すように、３０μｍから５０μｍの厚さに研磨する。
【００７２】
次に、図１７（Ｄ）に示すように、変調部がはみ出すように電極の付いたガラスブロックに接着する。図１７（Ｄ）のように平行に接着したもの、図１７（Ｅ）に示すように、４５度傾けて接着したものを２種類用意する。電極の取り出しは、ハンダあるいは銀ペーストで行う。
次に、図１８（Ａ）に示すように、７０μｍ程度の幅の溝を導波路に形成し、前記図１７（Ｄ），（Ｅ）の工程で作製したＰＬＺＴチップ付きのブロックを少し傾めにして倒れないように乗せる。光導波路基板もしくは光ファイバ基板の表面をスライドさせて、これを導波路溝に挿入する。
図１８（Ｂ）の工程で導波路コアにと変調部が一致するように、紙面前後にアライメントして、屈折率がマッチングした接着剤で接着する。電圧を約１００Ｖ印加するとπ変調が可能となる。
【００７３】
０度と４５度の配置の２枚のＰＬＺＴ変調器を２段にカスケードに並べると、任意の偏波が入射された時直線偏波に変換が可能となる。ＰＬＺＴの応答速度は速く１０ｎｓの応答速度が見込める。
前記ＰＬＺＴは２電極のタイプであり、偏波制御するためには、０度と４５度傾いた２枚の素子を挿入する必要があった。また、無限偏波追従をするためには、さらに、２段のＰＬＺＴ変調器が必要である。これを１枚にできるＰＬＺＴ変調器の構造を図１９（Ａ）〜（Ｂ）に示す。
【００７４】
図１９（Ａ）〜（Ｂ）は、実施例３の変形例のＰＬＺＴ変調器の作製工程を説明するための図であり、１７-１０は左右上下から溝を入れたＰＬＺＴ角棒、１７-１１は光が通過するＰＬＺＴの窓の部分であり、その横には電極１７-１３が形成され、さらに補強のため接着剤１７-１４が流し込んである。１７-１５は１５μｍ程度の薄い板ガラス、１７-１６はその上に形成された電極パターン、１７-１７はガラスブロックである。
【００７５】
本実施例３のＰＬＺＴ変調器は、図１９（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、光が通過する部分（図中、矢印Ａは光の入射方向を示す）を囲むようにして、４つの電極１７-１３が形成されている。５００×１０００μｍ角の角棒を上下左右からダイシング溝を入れ、光が通過する部分５０〜１００μｍ程度を残す。
次に、スパッタリングにより、ＰＬＺＴのＴ字型溝の側面に電極１７-１３を形成する。補強のため、ダイシングした部分に導電性接着剤１７-１４を流し込む。ＰＬＺＴ棒をスライシング切断し、研磨して、厚さ１２０μｍ程度に薄くする。これを電極の付いた薄板ガラス１７-１５に張り付けて銀ペースト１７-２０で電極１７-１３および導電性接着剤１７-１４を電極１７-１６に付け、ガラスブロック１７-１７を取り付ける。
前記図１８（Ａ）、（Ｂ）と同様に、これを導波路の溝に挿入する（図中、矢印Ｂは挿入方向を示す）。４つの電極１７-１３に印加する電圧を制御することによって、位相とその方向を変えることが可能となり、偏波無限追従が、本素子１個で可能となる。
【００７６】
（実施例４）
通常光導波路に１５μｍ厚のポリイミドの波長板を挿入する場合には、ダイシングによって２０μｍ、探さ２００μｍ程度の探さの溝を形成し、ピンセットで溝に挿入する。ポリイミドは柔らかいため、ピンセットで扱っても割れることはない。しかし光のロスを下げるために、ＲＩＥなどの反応性エッチングを用いる。ＲＩＥで溝を掘ると、通常深さ５０〜１００μｍ程度の溝を掘るのが限界である。
幅２０μｍ、探さ５０μｍの溝に１５μｍ厚の薄いポリイミドなどの波長板を挿入しても、浅すぎるために、ポリイミドフィルムが倒れてしまうという問題があった。
【００７７】
図２０（Ａ）〜２０（Ｄ）は、ＲＩＥでポリイミドの波長板を挿入する工程を説明するための図であり、１８-１は光導波路、１８-２はＲＩＥエッチングによって形成した溝、１８-３はポリイミドフィルム、１８-４はガラスブロック、１８-５は接着剤、１８-６は屈折率のマッチングした接着剤である。
これらの図に示すように、幅２０μｍ、深さ５０μｍ程度の溝をＲＩＥにより形成し、上記実施例で示したように、ポリイミドフィルムをガラスブロックに張り合わせ、約４０μｍはみ出すように張り合わせて、溝に落とし込むことによって、狭く、浅い溝の中にも、面型のフィルムを挿入することが可能となる。
【００７８】
（実施例５）
本実施形態では透過型ディテクタを実現することが可能となる。光通信システムにおいては、光ファイバや導波路内のパワーを常にモニタする必要がある。現在はスプリッタやカップラで一部の光を分離してディテクタでモニタしている。しかし、これらは装置が大型になる。光ファイバ、光のパワーをモニタするには、１５μｍから３０μｍ程度の細い溝を掘って、その間に透過型のディテクタを挿入すればよい。
【００７９】
これには通常ディテクタとして用いられるＩｎＧａＡｓやＧｅの単結晶ディテクタを研磨したものでもよいし、ガラス基板上にＰｂＳ膜あるいはＰｂＳｅ膜を光通過用窓を設けて形成したものでもよい。
例えば、ガラス基板にＰｂＳ薄膜を形成し、１０μｍ直径の光が通過する穴をホト加工によって形成する。この時光が通過する穴から、導波路コアの探さに相当する分の位置に位置合わせマークを形成しておく。
【００８０】
ＰｂＳが形成されたガラス板を１０μｍから１５μｍの厚さに研磨し、切断してチップ化し、ガラスブロックに張り合わせる。この時、位置合わせマークとガラスブロックの下面が一致するように位置合わせする。
溝に挿入すると、ＰｂＳの通過穴とコアの位置を合わせるため、溝方向に少しずらして、光がＰｂＳの窓を通過するようにして、固定する。溝を通過する光はコアの大きさよりも多少大きくなるので、その分の光をＰｂＳが電気に変換して、ファイバや導波路内の光のパワーを分岐することなく、モニタすることが可能となる。
【００８１】
（実施例６）
本実施形態では、薄い偏光子を導波路に挿入することが可能となる。
偏波消光比の高い偏光子には、キューブの形をした偏光ビームスプリッタがよく用いられる。高分子を延伸した平面の偏光子は数１００μｍの厚さがあり、偏光消光比は低い。コーニング社が開発している、銀粒子をガラスに分散させて、溶融延伸して作製した偏光子はガラスであり、その厚さは３０μｍから数１００μｍあり、３０μｍの厚さでも偏波消光比は３０ｄＢ以上を保証している。
【００８２】
但し３０μｍの厚さでは取り扱い難いので、両面にガラスを挟んで補強したものを市販している。ここでは３０μｍ厚の数ｍｍ角の偏光子をｓ：４００μｍ程度はみ出すようにして、２ｍｍ（Ｉ）×２ｍｍ（ｈ）のガラスブロックに張り付け、導波路あるいはファイバ固定板に設けた約４０μｍ幅の溝に挿入した。
ここで、ブロックが倒れない条件Ｉ／ｈ＞ｓ／Ｉを満足しているので、少し傾めにして倒れないように安定に保持されたまま、導波路溝に落とし込むことが可能であった。導波路内で３０ｄＢの直線偏波を得ることが可能となつた。
【００８３】
（実施例７）
図１９Ａ、１９ＢのＰＬＺＴチップの厚さは１２０μｍ程度であり、挿入する溝幅が１５０μｍ程度であると、該溝での光の回折損失により光パワー損失が２．５ｄＢと大きくなるとともに、半波長電圧が１３０Ｖと高くなる。この欠点を解消するための構成を、図２１（Ａ）〜２２（Ｂ）を参照して説明する。
通常の光ファイバのコアは１０μｍ程度であるが、このコアを熱処理によって太くしたコア拡大ファイバを用意する。これはＴＥＣ（thermally expanded core fiber）ファイバと呼ばれるものであり、図２１（Ａ）に示すように、光ファイバ心線（bare fiber）１０１、被覆１０２において、光ファイバのコアの一部１０３が拡大されている。
【００８４】
このようなＴＥＣファイバを、図２１（Ｂ）に示す用なファイバスプライサ１０５の両側から挿入し、ダイシングによって約３００μｍの溝１０７を形成する（図２１（Ｃ））。
次に、約２８０μｍ厚に研磨したＰＬＺＴチップ１０９を１５μｍ程度の厚さのガラス基板１１０に装着し、ガラスブロック１１２にはりつけ、ＰＬＺＴチップ１０９がはりつけられたガラス基板１１０を上記溝に挿入する（図２２（Ａ）：符号１１１は電極を示す）。
ＰＬＺＴチップの窓の中心部に光が通過するようにアライメントした後、固定する（図２２（Ｂ））。
ＴＥＣファイバを用いているので、溝幅が３００μｍであってもロスは１ｄＢ以下であり、半波長電圧は５０Ｖ程度と低くなる。
なお、上記構成は、ファイバスプライサの代わりにファイバを設置・固定可能なＶ溝を基板上に設けて実現しても良い。
【００８５】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光導波路あるいは光ファイバを固定した基板に光通過部分を切断するように形成された溝に、薄い能動型面型光学素子を容易に挿入することができる。
これにより本発明によれば、
（１）  任意の偏波が入力しても常に直線偏波に変換する偏波制御素子を、光導波路あるいは光ファイバを固定した基板上に形成できる。
（２）  高速な位相変調が可能となり、高速な導波路光スイッチが実現できる。
（３）  任意の波長の光のみを選択できる可変波長フィルタを、光導波路あるいは光ファイバを固定した基板上に実装できる。
（４）  光減衰器を光ファイバや光導波路上に実現できる。
（５）  通過している光の強度をモニタできる。
（６）  その他、空間ビームを使っているあらゆる種類のデバイスを光導波路あるいは光ファイバを固定した基板上に実装でき、導波路型光素子の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の光導波路基板もしくは光デバイス基板の概略構成及びその製作を説明するための図である。
【図２】  本実施形態の光ファイバ基板に溝を形成する工程を示す図である。
【図３】  本実施形態の面型光学素子の概略構成及びその作製を説明するための図である。
【図４】  本実施形態の面型光学素子の実装工程を説明するための図である。
【図５】  本実施形態の面型光学素子の実装方法の実装基本工程を説明するための図である。
【図６】  本実施形態の面型光学素子の実装完了状態を示す図である。
【図７】  本実施形態の１つの溝に２枚の面型光学素子もしくは液晶素子を挿入する状態を示す図である。
【図８】  本実施形態の実施例１に係る液晶回転波長板の原理を説明するための図である。
【図９】  同実施例１の薄型液晶回転波長板の作製工程を説明するための図である。
【図１０】  同様に、実施例１の薄型液晶回転波長板の作製工程を説明するための図である。
【図１１】  実施例１の、液晶回転波長板を用いた無限追従偏波制御素子の作製工程を示す図である。
【図１２】  本実施形態の実施例２の、平行配向液晶板の作製工程を示す図である。
【図１３】  同様に、実施例２の、平行配向液晶板の作製工程を示す図である。
【図１４】  同実施例２の、溝壁面を利用した偏波制御素子の作製工程を示す図である。
【図１５】  図１４（Ｃ）に続く工程を示す図である。
【図１６】  光シャッタアレイの構造を示す図である。
【図１７】  本実施形態の実施例３の、ＰＬＺＴ変調器の作製工程を説明するための図である。
【図１８】  図１７（Ｅ）に続く工程を示す図である。
【図１９】  実施例３の変形例のＰＬＺＴ変調器の作製工程を説明するための図である。
【図２０】  本実施形態の実施例４の、ＲＩＥでポリイミドの波長板を挿入する工程を説明するための図である。
【図２１】  本実施形態の実施例７の、ＴＥＣファイバを用いた場合の素子の挿入方法を説明するための図である。
【図２２】  図２１（Ｃ）に続く工程を示す図である。
【図２３】  従来の代表的なコリメートファイバを用いた光デバイスを示す図である。
【符号の説明】
１１-１-１…光導波路基板
１１-１-１Ａ…光ファイバ基板
１１-１-２…ガラス板
１１-１-３…光ファイバ心線
１１-１-４…光ファイバの被覆
１１-１-５…Ｖ溝アレイ
１１-１-６…接着剤
１１-２…垂直に設けた溝
１１-３…ダイシングプレード
１１-４…面型光学素子
１１-５…支持部材（ブロック）
１１-６…接着剤
１１-７…位置合わせマーク
１１-８…窓（光透過部分）
１１-９…光デバイスの電極
１１-１０…パターン電極
１１-１１…光学接着剤
１１-１２…取り出し電極
１２-１…光の通過する窓
１２-２…中心対称の８電極
１２-３…ガラス基板
１２-４…垂直配向した液晶
１２-５…窓を通過した光ビーム
１２-６…液晶分子が回転している様子
１３-１…中心対称８電極パターン
１３-２…ガラス基板
１３-３…角に切断されたガラス基板
１３-４…ガラスブロック
１３-５…スペーサ
１３-６…ネマチック液晶
１３-７…ガラス偏光子
１３-８…透過型ディテクタ
１４-１…ストライプ透明電極（ＩＴＯ）
１４-２…ガラス基板
１４-３…研磨したガラス基板
１４-４…ガラスブロック
１４-５-１…スペーサ
１４-５-２…配向膜
１４-５-３…液晶
１４-６…コア
１４-７…平行配向ネマチック素子
１４-８…平行配向ネマチック素子
１４-９…ガラス偏光子
１４-１０…透過型光ディテクタ
１５-１…透明電極
１５-２…配向膜
１５-３…ラビングロール
１５-４…ガラスブロック
１５-５…ガラスブロック
１５-６…０度配向ホモジニアス液晶
１５-７…ツイストネマチック液晶
１５-８…ガラス偏光子
１５-９…透過型ディテクタ
１６-１…ＰＬＺＴセラミクス基板
１６-２…シャッタ部分
１６-３…凸部ＰＬＺＴを挟む電極
１６-４…電極分離部分
１７-１…凸型の電極
１７-２…凸型ＰＬＺＴ
１７-３…スライシングダイシング面
１７-４…凸型ＰＬＺＴチップ
１７-５…電極付きガラスブロック
１７-６…導電ペースト
１７-７…ガラスブロックに付けた電極
１７-８…溝を設けた導波路
１７-９…接着剤
１７-１０…ＰＬＺＴ角棒
１７-１１…ＰＬＺＴの窓の部分
１７-１３…電極
１７-１４…接着剤
１７-１５…薄い板ガラス
１７-１６…電極パターン
１７-１７…ガラスブロック
１８-１…光導波路
１８-２…溝
１８-３…ポリイミドフィルム
１８-４…ガラスブロック
１８-５…接着剤
１８-６…屈折率マッチング接着剤
１９-１…入力コリメータ付きファイバ
１９-２…出力コリメータ付きファイバ
１９-３…回転λ／２板
１９-４…回転λ／４板
１９-５…回転あるいは移動型ＮＤフィルタ
１９-６…液晶可変波長フィルタ（ピエゾコントロールファブリーペロー干渉計可変波長フィルタ）
１９-７…偏光子１
１９-８…偏光子２
１９-９…ファラデー回転子
１０１…光ファイバ心線
１０２…被覆
１０３…コア拡大部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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