(57)【要約】【課題】  狭い幅の切れ込み部を正確かつ容易に作製することができる光スイッチ及びその製造方法を得る。【解決手段】  切れ込み部により分割された導波路を有する導波路フィルムと、上記導波路フィルムよりも熱膨張係数が小さく、上記導波路フィルムの上下面の少なくとも一方と熱硬化型の接着剤により接合された押え板と、上記導波路フィルムの上記切れ込み部の近傍を押圧し、上記導波路を傾斜させて、上記導波路を伝搬する光信号を減衰させる押圧部材とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切れ込み部により分割された導波路を有する導波路フィルムと、
上記導波路フィルムよりも熱膨張係数が小さく、上記導波路フィルムの上下面の少なくとも一方と熱硬化型の接着剤により接合された押え板と、
上記導波路フィルムの上記切れ込み部の近傍を押圧し、上記導波路を傾斜させて、上記導波路を伝搬する光信号を減衰させる押圧部材とを備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
上記切れ込み部の幅は、０．１μｍ以上、３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
上記切れ込み部の長手方向の長さは、上記導波路フィルムの厚さ方向の中心部よりも上記押圧部材による押圧点において広くなっていることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項４】
１枚の上記導波路フィルムに複数の導波路が形成され、
上記複数の導波路は、それぞれ別個の切れ込み部により分割されていることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項５】
上記切れ込み部は上記導波路の近傍にのみ形成され、
上記導波路フィルムは上記切れ込み部によって分割されていないことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項６】
上記導波路フィルムは、応力開放穴を有することを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項７】
請求項３に記載の光スイッチを製造する方法であって、
上記導波路フィルムを上面及び下面からクリーブ加工することにより上記切れ込み部を形成することを特徴とする光スイッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭い幅の切れ込み部を正確かつ容易に作製することができる光スイッチ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ内を伝送する光信号を利用した通信システムにおいて、光信号の透過と遮断を切り替える光スイッチが用いられる。この光スイッチとして、導波路フィルムに設けられた導波路を切れ込み部により分割し、導波路フィルムの切れ込み部の近傍を押圧し、導波路を傾斜させて、導波路を伝搬する光信号を減衰させる技術が提案されている（例えば、特許文献１又は２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２―１７４７８４号公報、図８
【特許文献２】特開２００３―２７０５６１号公報、図３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、切れ込み部をクリーブ加工により形成すると、切れ込み部の幅がゼロとなり、透過と遮断の間の過渡状態において、切れ込み部の摩擦によりスムーズな動きが得られず、中間的なギャップを安定的に得ることができないという問題があった。
【０００５】
また、切れ込み部を半導体等で使用されるダイサーによって研磨して形成すると、切れ込み部の幅が広くなり、切れ込み部で光が広がって光減衰量の最小値が大きくなってしまい光スイッチの可変範囲が制約されるという問題があった。さらに、切れ込み部の両端で多重反射（エタロン効果）が起こって光信号が品質劣化するという問題もあった。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、狭い幅の切れ込み部を正確かつ容易に作製することができる光スイッチ及びその製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光スイッチは、切れ込み部により分割された導波路を有する導波路フィルムと、上記導波路フィルムよりも熱膨張係数が小さく、上記導波路フィルムの上下面の少なくとも一方と熱硬化型の接着剤により接合された押え板と、上記導波路フィルムの上記切れ込み部の近傍を押圧し、上記導波路を傾斜させて、上記導波路を伝搬する光信号を減衰させる押圧部材とを備える。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、狭い幅の切れ込み部を正確かつ容易に作製することができる。これにより、透過と遮断の間の過渡状態において中間的なギャップを安定的に得ることができ、光減衰量の最小値を小さくして光スイッチの可変範囲を広くすることができ、光信号の品質劣化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光スイッチを示す断面斜視図である。図示のように、導波路フィルム１１には、その一部の屈折率を僅かに上昇させることで、単一横モードの導波路１２が形成されている。この導波路１２は、幅１．５μｍの切れ込み部１３により分割されている。
【００１０】
そして、導波路フィルム１１を挟み込むように押え板１４，１５が設けられている。そして、導波路フィルム１１と押え板１４，１５とは、それぞれ熱硬化型の接着剤１６，１７により接合されている。ただし、押え板１４，１５は、導波路フィルム１１の上下面の少なくとも一方と熱硬化型の接着剤により接合させればよい。
【００１１】
そして、平面度が±２μｍ以下になるように研磨されたピンガイド１８の上面と押え板１５が熱硬化型の接着剤１９により接合されている。
【００１２】
また、導波路フィルム１１の切れ込み部１３の近傍を押圧するための押圧部材としてピン２０が設けられている。ピン２０は、切れ込み部１３の下部に配置され、ピンガイド１８の開口に添って上下に２０μｍ程度動くことができる。ただし、導波路フィルム１１の上下方向の変位は、押え板１４，１５に設けられた開口穴２１により、Φ３．００μｍの範囲に制限される。
【００１３】
次に動作について説明する。導波路１２に図面左側から進行してきた光信号は、切れ込み部１３を通過し、右側に出力される。そして、導波路１２が平坦に保たれている場合、切れ込み部１３での光の広がりは軽微で無視でき、切れ込み部１３における光の損失は０．４ｄＢ程度にしか過ぎない。この０．４ｄＢは、屈折率１．５の導波路フィルム１１の切れ込み部１３の端で発生するフレネル反射によるものである。なお、このフレネル反射が導波路１２を逆進すると信号源に有害な反射戻り光となるが、この問題は、切れ込み部１３を導波路１２に対して垂直方向から８度傾けて形成することにより回避することができる。
【００１４】
一方、図２に示すように、ピン２０により導波路フィルム１１を数μｍ程度押し上げた場合、導波路１２を傾斜させて１０ｄＢ程度の反射を発生させ、導波路１２を伝搬する光信号を減衰させることができる。図３は、ピンによる押し上げ量と光減衰量の関係を示す図である。この図から分かるように、１０μｍ程度の押し上げで２０ｄＢの光減衰を得ることができる。このように押圧部を用いて導波路を伝搬する光信号を減衰させるため、入出力導波路間の光軸垂直方向の変位が発生せず、入出力導波路間の光軸調整が不要になり、減衰量の調整が容易にできる。
【００１５】
ここで、切れ込み部１３の幅は、０．１μｍ以上、３０μｍ以下とするのが好ましい。切れ込み部１３の幅を０．１μｍ以上にすることで、切れ込み部１３の両断面が接触せず、光減衰量の押し上げ量依存性の可逆性を保つことができ、減衰量を正確に制御することができる。また、切れ込み部１３の幅を３０μｍ以下にすることで、切れ込み部１３の両端における光信号の多重反射を抑制し、多重反射による損失の波長依存性の周期を通信帯域幅（３０ｎｍ）よりも広くすることができるため、光信号の劣化を防ぐことができる。
【００１６】
このような狭い切れ込み部１３を形成するためにクリーブ加工が用いられる。クリーブ加工では、図４に示すように、まず、導波路フィルム１１の上面に鋭利な刃物で数μｍ以下の深さの起点切れ込み部を形成し、次に、下方から上方へ向かって力をかけて起点切れ込み部からクリーブを進行させて切れ込み部を形成する。
【００１７】
クリーブ加工により切れ込み部１３を形成すると、刃物で切断した場合よりも、切れ込み部１３の鏡面精度をあげることができる。具体的には、クリーブ加工によって形成された切れ込み部１３の面粗さは１０ｎｍ程度以下となる。また、クリーブ加工では、切り代をほぼゼロにすることができる。
【００１８】
クリーブ加工をした直後は切れ込み部１３の幅はゼロであるが、導波路フィルム１１を押え板１４，１５に接合すると、切れ込み部１３の幅は１．５μｍ程度になる。これについて以下に説明する。
【００１９】
導波路フィルム１１は、弾性率が低く熱膨張係数の大きなポリイミド樹脂でできており、その熱膨張係数は７０ｐｐｍ／℃程度である。−方、押え板１４，１５はステンレススチールでできており、その熱膨張係数は１７ｐｐｍ／℃程度である。即ち、押え板１４，１５は、導波路フィルム１１よりも熱膨張係数が小さい。
【００２０】
従って、両者の間に熱硬化型の接着材１６，１７を挟んで１６０℃まで加熱し硬化させた後、常温に戻すと、熱膨張差により導波路フィルム１１に引張り応力が働くこととなる。この作用によって、狭い幅の切れ込み部を正確かつ容易に作製することができる。
【００２１】
ただし、クリーブ加工を導波路フィルム１１の上面のみから実行すると、図５に示すように、切れ込み部１３の長手方向の長さは下部において狭くなる。この場合、光スイッチの動作時に、入出力導波路間の角度変化を十分に大きくとることができない。そこで、クリーブ加工を導波路フィルム１１の上面及び下面から実施する。この場合、図６に示すように、切れ込み部１３の長手方向の長さは下部において広くなる。即ち、切れ込み部１３の長手方向の長さは、導波路フィルム１１の厚さ方向の中心部よりも押圧部材による押圧点において広くなっている。これにより、光スイッチの動作時に、押し上げ点付近の入出力導波路の機械的結合状態を弱くすることができ、押し上げ量に対する入出力導波路間の角度変化を大きくとることができ、可変減衰範囲を拡大することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る光スイッチを示す上面図である。図示のように、導波路フィルム１１に３本の導波路１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成されている。そして、これらは、それぞれ別個の切れ込み部１３ａ，１３ｂ，１３ｃにより分割されている。そして、それぞれが実施の形態１と同様に押え板によって独立に保持接着され、ピンで押圧される。これにより、各光スイッチ間のメカニカルな干渉を防ぎ、平行に伝達する３つの光信号の減衰量を独立に制御することができる。
【００２３】
切れ込み部１３は導波路１２近傍にのみ形成され、導波路フィルム１１は切れ込み部１３によって分割されていない。これにより、導波路の光軸垂直方向の変位による光軸ずれを防ぐことができ、最低減衰量を０ｄＢ程度のほとんど損失のない状態にすることができる。このことは、特に複数の導波路を集積した場合に、光軸調整によるコスト増を抑えることができるため有効である。
【００２４】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係る光スイッチを示す上面図である。図示のように、導波路フィルム１１には、互いに直交するように導波路１２ｄ，１２ｅが形成されている。そして、それらと４５度の角をなすように切れ込み部１３が形成されている。このように２本の導波路１２ｄ，１２ｅを設けているのは、光減衰量を切れ込み部１３の幅を変化させて可変とし、かつ減衰によって失われる光信号を別の経路に導波するためである。
【００２５】
そして、導波路フィルム１１には、押え板１４，１５の開口穴２１と切れ込み部１３の間にレーザ加工により応力開放穴２２が形成されている。この応力開放穴２２により、押え板１４，１５と切れ込み部切れ込み部１３との間で熱膨張率差によって発生する引張り応力を緩和することができる。これにより、熱膨張差によって発生させた切れ込み部１３の幅を小さくすることができ、低損失の導波路結合状態を作り出すことができる。
【００２６】
例えば、押え板の開口穴径がΦ３００μｍの場合において、応力開放穴２２が無い場合には切れ込み部１３の幅は１．５μｍとなるが、応力開放穴２２を設けることにより、０．１μｍ程度以下に狭めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光スイッチを示す断面斜視図である。
【図２】ピンにより導波路フィルムを押し上げた状態を模式的に示した断面図である。
【図３】ピンによる押し上げ量と光減衰量の関係を示す図である。
【図４】クリーブ加工を説明するための断面図である。
【図５】クリーブ加工を上面のみから実行した場合の導波路フィルムの断面図である。
【図６】クリーブ加工を上面及び下面から実行した場合の導波路フィルムの断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る光スイッチを示す上面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る光スイッチを示す上面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１  導波路フィルム
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ  導波路
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ  切れ込み部
１４，１５  押え板
１６，１７  接着剤
１８  ピンガイド
１９  接着剤
２０  ピン（押圧部材）
２１  開口穴
２２  応力開放穴
【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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