(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差しないｍ本の光導波路及び互いに交差しないｎ本の光導波路が互いに交差する光導波路基板と、上記光導波路の各交差部に形成され、上記光導波路の光軸と所定の角度をなす壁面を有する光路切換用溝と、該光路切換用溝内に一定の量だけ注入され上記光導波路の屈折率に略等しい屈折率を有する屈折率整合液と、上記屈折率整合液を上記光路切換用溝に注入する注入口と、上記光路切換用溝の近傍に配置された第１発熱手段及び第２発熱手段と、上記第１発熱手段の一端側に接続された第１給電用電気配線と、上記第２発熱手段の一端側に接続された第２給電用電気配線と、上記第１発熱手段の他端及び第２発熱手段の他端の両方に接続された第３給電用電気配線と、上記光導波路基板上に接合され上記光路切換用溝に注入された屈折率整合液を封止するための蓋とを備えた液体移動型光スイッチにおいて、上記各発熱手段及び各給電用電気配線が全体に亘って等しい膜厚を有し、かつ上記注入口を除いて上記光路切換用溝を取り囲むように形成された同一の導電膜からなり、上記各発熱手段の幅が上記各給電用電気配線の幅より狭く形成されており、上記第１給電用電気配線及び第２給電用電気配線が上記光路切換用溝から離れる方向に隣接して形成されることにより、上記第１給電用電気配線及び第２給電用電気配線の間に上記注入口となる溝が形成されており、上記蓋が上記各給電用電気配線の一部が露出するように上記各発熱手段及び各給電用電気配線の上に直接接合されていることを特徴とする液体移動型光スイッチ。
【請求項２】
屈折率整合液を注入するための溝と上記蓋で形成される管路を介して屈折率整合液を光路切換用溝に注入した後、隙間が接着剤で塞がれる請求項１記載の液体移動型光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信用の光スイッチに関し、特に熱毛細管力を利用した液体移動型光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、交差する光導波路の交差部に、光導波路と所定の角度をなす溝を形成し、光を反射或いは透過させる方法が提案されている（例えば、Ｂｉｓｔａｔａｂｌｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｂｕｂｂｌｅｓ，Ｏｐｔｉｃｓ  ｌｅｔｔｅｒｓ／Ｖｏｌ  １５，Ｎｏ  ２４／Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  １５，１９９０  ）。
【０００３】
また、光導波路の交差部に形成された溝内の液体を、液体（屈折率整合液）の熱毛細管力によって移動させることにより、光を反射或いは透過させる「光スイッチ」が提案されている（特開平９−１３３９３２号公報）。
【０００４】
図３は従来の液体移動型光スイッチの透視図である。
【０００５】
同図に示すように光導波路基板２１には光導波路２４ｉと光導波路２４ｏとが同一光軸上に形成され、光導波路２３ｉと光導波路２３ｏとが同一光軸上に形成されている。これら二つの光軸は同一平面上で交差するように配置されている。管路２５は光軸の交点を通る壁面を有し、その壁面は管路の中に空気が存在する時に光導波路２３ｉを伝搬してきた光が管路壁面で全反射されて光導波路２４ｏに入射するような角度になっている。
【０００６】
管路２５の両端は光導波路２３ｉ、２３ｏ、２４ｉ、２４ｏと交差しない別の管路２６の両端に接続されて環状管路を形成し、その環状管路の中に光導波路２３ｉ、２３ｏ、２４ｉ、２４ｏと略等しい屈折率を有する屈折率整合液２９と空気とが封入され、蓋２２によって気密封止されている。管路２５の近傍には二つのヒータ２７ａ、２７ｂが配置されており、これらのヒータ２７ａ、２７ｂのうちいずれか一方を発熱させることにより、屈折率整合液２９と気体との界面張力が変化し、毛細管現象の釣り合いが崩れることによって屈折率整合液２９を移動させるようになっている。
【０００７】
管路２５に封入された屈折率整合液２９が光軸の交点付近にある場合は、光導波路２３ｉを伝搬してきた光は屈折率整合液２９を透過して光導波路２３ｏに入射する。また、光軸付近に空気が存在する場合は、光導波路２３ｉを伝搬してきた光は管路壁面で全反射されて光導波路２４ｏに入射する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した光スイッチにおいては、ヒータと電気配線用薄膜の堆積、並びにヒータと電気配線用パターン加工、さらに絶縁膜堆積、並びにその表面研磨等、幾多のプロセスが必要であり、より簡便な構造が求められていた。
【０００９】
また、図３に示した光スイッチの蓋２２を光導波路基板２１に接合して管路２５、２６を気密封止するには、光導波路基板２１の蓋２２と接する面に１０ｎｍオーダーの平坦さが要求される。
【００１０】
しかしながら、ヒータ２７ａ、２７ｂと電気配線２８ａ、２８ｂ、２８ｃとを光導波路基板２１の表面に形成する必要があるため、それらの厚さによって生じる段差を解消し、なおかつ平坦さを確保するには、ヒータ２７ａ、２７ｂと電気配線２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び絶縁膜を形成した後、さらにその表面を研磨しなければならない。
【００１１】
具体的には、ＳｉＯ２  等の絶縁膜は、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等で成膜した後、熱処理を行わないと応力が残存したり、組織が緻密でなくなるため、機械的、化学的強度が低くなる。従来提案されている構造の光スイッチではヒータ２７ａ、２７ｂや電気配線２８ａ、２８ｂ、２８ｃの材料が熱の影響を免れないために十分な熱処理ができない。さらに、ヒータ２７ａ、２７ｂや電気配線２８ａ、２８ｂ、２８ｃの材料は、絶縁物と弾性率が異なるため、ヒータ２７ａ、２７ｂや電気配線２８ａ、２８ｂ、２８ｃが埋め込まれている部分とその他の部分とでは研磨の際に絶縁物が受ける加工歪みが異なる。その結果としてヒータ及び配線の縁に沿って研磨速度が局所的に速くなり凹みが生じる。
【００１２】
この凹みを研磨の条件だけで実用上十分なレベルに小さくするには加工歪みを極力小さくする必要があり、それはすなわち研磨速度の極端な低下をまねく等実用性に乏しいことが問題として残る。またこの研磨した絶縁膜表面の仕上がり具合が、液体の封入状態を支配し、結果的に光スイッチの動作の再現性、信頼性を左右していた。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、信頼性に優れた液体移動型光スイッチを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の液体移動型光スイッチは、互いに交差しないｍ本の光導波路及び互いに交差しないｎ本の光導波路が互いに交差する光導波路基板と、上記光導波路の各交差部に形成され、上記光導波路の光軸と所定の角度をなす壁面を有する光路切換用溝と、該光路切換用溝内に一定の量だけ注入され上記光導波路の屈折率に略等しい屈折率を有する屈折率整合液と、上記屈折率整合液を上記光路切換用溝に注入する注入口と、上記光路切換用溝の近傍に配置された第１発熱手段及び第２発熱手段と、上記第１発熱手段の一端側に接続された第１給電用電気配線と、上記第２発熱手段の一端側に接続された第２給電用電気配線と、上記第１発熱手段の他端及び第２発熱手段の他端の両方に接続された第３給電用電気配線と、上記光導波路基板上に接合され上記光路切換用溝に注入された屈折率整合液を封止するための蓋とを備えた液体移動型光スイッチにおいて、上記各発熱手段及び各給電用電気配線が全体に亘って等しい膜厚を有し、かつ上記注入口を除いて上記光路切換用溝を取り囲むように形成された同一の導電膜からなり、上記各発熱手段の幅が上記各給電用電気配線の幅より狭く形成されており、上記第１給電用電気配線及び第２給電用電気配線が上記光路切換用溝から離れる方向に隣接して形成されることにより、上記第１給電用電気配線及び第２給電用電気配線の間に上記注入口となる溝が形成されており、上記蓋が上記各給電用電気配線の一部が露出するように上記各発熱手段及び各給電用電気配線の上に直接接合されているものである。
【００１５】
上記構成に加え、本発明の液体移動型光スイッチは、屈折率整合液を注入するための溝と上記蓋で形成される管路を介して屈折率整合液を光路切換用溝に注入した後、隙間が接着剤で塞がれるとうにしたものである。
【００１６】
本発明によれば、第１及び第２発熱手段と第１〜第３給電用電気配線とが同一の導電膜からなっており、膜厚が等しく、発熱手段あるいは給電用電気配線のいずれかが屈折率整合液の注入口を除いて光路切換用溝の周囲を取り巻いているため、光導波路基板に蓋を接合すれば、屈折率整合液の注入口を除いて光路切換用溝が密閉されるので平坦化が必要なくなる。その結果、絶縁膜の成膜と研磨工程とが省略でき、製造上の利点が生じると共に信頼性も向上する。また、導電膜の最上部をＳｉとすることにより、多成分ガラスからなる蓋を陽極接合で光導波路基板に接合できるようになり、Ｓｉと導電膜とを別々の工程で加工する必要がなくなり、製造工程が簡略化される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１は本発明の液体移動型光スイッチの一実施の形態を示す光路切換用溝付近の外観斜視図である。図２は図１に示した光路切換用溝付近を蓋で覆った状態を示す透視図である。
【００１９】
図１に示す光路切換用溝１０３の近傍に、導電膜からなる幅の狭い二つのヒータである第１及び第２発熱手段１０５ａ、１０５ｂが、光路切換用溝１０３に屈折率整合液を注入するための溝１０４を挟んで縦列になるように形成されている。第１及び第２発熱手段１０５ａ、１０５ｂの幅は密封の性能を考えると１μｍ以上とするのが好ましい。逆に幅を広くすると第１及び第２発熱手段１０５ａ，１０５ｂの抵抗と給電用配線部の抵抗との比が下がり、ヒータ部で局部的に加熱することが難しくなる。発熱手段の幅としては、第１及び第２発熱手段１０５ａ、１０５ｂ以外の給電用配線部の抵抗の総和の１／２程度が省電力の観点から見ると限界となる。第１発熱手段１０５ａの一端（図では右上端）には第１発熱手段１０５ａより幅の広い導電膜からなる第１給電用電気配線１０１ａが光路切換用溝１０３から離れる方向に形成され、第２発熱手段１０５ｂの一端（図では左下端）には第２発熱手段１０５ｂより幅の広い導電膜からなる第２給電用電気配線１０１ｂが第１給電用電気配線１０１ａと光路切換用溝１０３に屈折率整合液を注入するための溝１０４を挟んで平行に形成されている。第１発熱手段１０５ａの他端（図では左下端）から第２発熱手段１０５ｂの他端（図では右上端）にわたり、光路切換用溝１０３を取り囲むように第１及び第２発熱手段１０５ａ、１０５ｂより幅の広い導電膜からなる第３給電用電気配線１０２が形成され、その中央部は給電のために光路切換用溝１０３から離れる方向に延長されている。
【００２０】
これら光路切換用溝１０３、第１及び第２発熱手段１０５ａ、１０５ｂ及び第１〜３給電用電気配線１０１ａ、１０１ｂ、１０２は、図３に示した光導波路基板２１と同様の構造を有する光導波路基板上に形成され、その第１及び第２発熱手段１０５ａ、１０５ｂ及び第１〜３給電用電気配線１０１ａ、１０１ｂ、１０２の一部を覆うように蓋が接合される。
【００２２】
図２に示す光路切換用溝１０３、第１及び第２発熱手段１０５ａ、１０５ｂ及び第１〜３給電用電気配線１０１ａ、１０１ｂ、１０２の一部が蓋１１２で覆われている。蓋１１２と溝１０４とで形成される管路を介して屈折率整合液を光路切換用溝１０３内に注入した後隙間が接着剤１１３で塞がれる。
【００２３】
第１給電用電気配線１０１ａ（或いは第２給電用電気配線１０１ｂ）と、第３給電用電気配線１０２との間に所定の電圧を印加すると、第１発熱手段１０５ａ（或いは第２発熱手段１０５ｂ）が発熱する。第１，２給電用電気配線１０１ａ、１０１ｂ間の溝１０４は、屈折率整合液を光路切換用溝１０３に注入するための隙間であると共に第１給電用電気配線１０１ａと第２給電用電気配線１０１ｂとを電気的に絶縁する役割を果たす。第１及び第２発熱手段１０５ａ、１０５ｂと、第１，２給電用電気配線１０１ａ、１０１ｂとは同一の導電膜から形成されるので、それらの上面に平らな板状の蓋１１２を接合すれば、溝１０４を除いて光路切換用溝１０３が密閉される。
【００２４】
尚、本実施の形態では２本の光導波路の交差部に光スイッチを形成した場合で説明したが、ｍ（ｍ≧１）本の光導波路とｎ（ｎ≧１）本の光導波路の各交差部に光スイッチを形成してｍ×ｎマトリックス構造スイッチを形成してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００２６】
信頼性に優れた液体移動型光スイッチの提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体移動型光スイッチの一実施の形態を示す光路切換用溝付近の外観斜視図である。
【図２】図１に示した光路切換用溝付近を蓋で覆った状態を示す透視図である。
【図３】従来の液体移動型光スイッチの透視図である。
【符号の説明】
１０１ａ、１０１ｂ、１０２  第１〜第３給電用電気配線
１０３  光路切換用溝
１０４  溝
１０５ａ，１０５ｂ  第１、第２発熱手段（ヒータ）
１１２  蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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