(57)【要約】【課題】消光動作する出力導波路における光を従来に比べてより効率良く消光させることが可能な熱光学光スイッチを提供する。【解決手段】クラッド層２内に形成されたＹ字状のコア１を有し、Ｙ字状のコア１のうち入力側コア１ｉより分岐した２つの出力側コア１ａ，１ｂそれぞれを加熱して出力側コア１ａ，１ｂの屈折率を制御する２つのヒータ３ａ，３ｂがクラッド層２上に設けられている。、各ヒータ３ａ，３ｂは、それぞれ複数のヒータエレメント３３〜３５が上記面内で屈折率制御対象のコアである出力側コア１ａ，１ｂの中心線と交差するように配置されている。各ヒータ３ａ，３ｂは、クラッド層２の厚み方向に直交する面内において屈折率制御対象の出力側コア１ａ，１ｂの中心線にヒータエレメント３３〜３５が交差している。【選択図】　　　図１
2004077604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド層内にコアが設けられたシングルモード導波路からなる入力導波路および入力導波路に連続した複数の出力導波路と、クラッド層の厚み方向に直交する面内で延長され各出力導波路それぞれのコアを加熱して各出力導波路のコアの屈折率を制御するヒータとを備え、入力導波路から光を伝搬させる出力導波路を切り替える熱光学光スイッチであって、各ヒータは、クラッド層の厚み方向に直交する面内において屈折率制御対象のコアの中心線に複数回交差していることを特徴とする熱光学光スイッチ。
【請求項２】
クラッド層内にコアが設けられたシングルモード導波路からなる入力導波路および入力導波路に連続した複数の出力導波路と、クラッド層の厚み方向に直交する面内で延長され各出力導波路それぞれのコアを加熱して各出力導波路のコアの屈折率を制御するヒータとを備え、入力導波路から光を伝搬させる出力導波路を切り替える熱光学光スイッチであって、各ヒータは、クラッド層の厚み方向に直交する面内における平面形状が屈折率制御対象のコアの中心線に複数回交差する形状に形成されてなることを特徴とする熱光学光スイッチ。
【請求項３】
前記クラッド層の厚み方向に直交する面内において前記ヒータの中心線と前記コアの中心線との間の距離の最大値が５μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱光学光スイッチ。
【請求項４】
前記ヒータは、前記屈折率制御対象の前記コアに交差する周期が８００μｍ〜１３００μｍであることを特徴とする請求項３記載の熱光学光スイッチ。
【請求項５】
前記各ヒータは、前記クラッド層内に埋設されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱光学光スイッチ。
【請求項６】
前記各ヒータは、給電用の配線が両端部および中間部それぞれに接続されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の熱光学光スイッチ。
【請求項７】
前記屈折率制御対象の前記コアは、光の伝搬方向において前記ヒータが最初に交差する前よりも後の方に交差前よりも幅広の部分が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の熱光学光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用の光スイッチに関し、熱光学効果を利用した熱光学光スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、シングルモードの導波条件を満たす高分子導波路を用いた分岐光回路において、分岐後の各出力導波路それぞれの屈折率を制御するために、加熱用のヒータを出力導波路（コア）ごとに設けた熱光学光スイッチが知られている。
【０００３】
この種の熱光学光スイッチは、例えば、特開平１０−２０３４８号公報、特開２００１−２９０１８１号公報、特開平１１−１５０２８号公報に開示されており、それぞれ図１４、図１５、図１６に示すように、クラッド層２内に形成されたＹ字状のコア１を有し、Ｙ字状のコア１のうち入力側コア１ｉより分岐した２つの出力側コア１ａ，１ｂそれぞれの屈折率を制御するための２つのヒータ３ａ，３ｂが設けられている。なお、上述のクラッド層２は、図１５および図１６に示すように基板１０上に形成されている。
【０００４】
上述の熱光学光スイッチでは、入力側コア１ｉとクラッド層２とで入力導波路が構成され、一方の出力側コア１ａとクラッド層２とで一方の出力導波路（以下、第１の出力導波路と称す）が構成されるとともに他方の出力側コア１ｂとクラッド層２とで他方の出力導波路（以下、第２の出力導波路と称す）が構成されている。なお、入力導波路および各出力導波路はシングルモード導波条件を満たすシングルモード導波路となるようにコア１の幅などが設計されている。
【０００５】
したがって、例えば一方のヒータ３ａのみに通電して一方の出力側コア１ａの温度を上昇させて屈折率を低下させることにより第２の出力導波路へ光が導かれる状態と、他方のヒータ３ｂのみに通電して他方の出力側コア１ｂの温度を上昇させて屈折率を低下させることにより第１の出力導波路へ光が導かれる状態とを切り替えることができるようになっている。すなわち、入力導波路から光を伝搬させる出力導波路を切り替えることができる。
【０００６】
ところで、上述の図１４および図１５それぞれに示した熱光学光スイッチでは、出力側コア１ａ，１ｂを加熱するヒータ３ａ，３ｂがクラッド層２の厚み方向に直交する面内で出力側コア１ａ，１ｂに沿って配置されているので、出力側コア１ａ，１ｂを効率的に加熱することができて低消費電力化を図ることができるとともに比較的大きな消光比を得ることができる。これに対して、上述の図１６に示した熱光学光スイッチでは、出力側コア１ａ，１ｂを加熱するヒータ３ａ，３ｂが出力側コア１ａ，１ｂと１回だけ交差するように配置されているので、出力側コア１ａ，１ｂそれぞれにおいてヒータ３ａ，３と交差している部分を加熱することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような熱光学光スイッチでは、消光動作させる側の出力導波路の光をより効率良く消光させることが望まれている。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、消光動作する出力導波路における光を従来に比べてより効率良く消光させることが可能な熱光学光スイッチを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、クラッド層内にコアが設けられたシングルモード導波路からなる入力導波路および入力導波路に連続した複数の出力導波路と、クラッド層の厚み方向に直交する面内で延長され各出力導波路それぞれのコアを加熱して各出力導波路のコアの屈折率を制御するヒータとを備え、入力導波路から光を伝搬させる出力導波路を切り替える熱光学光スイッチであって、各ヒータは、クラッド層の厚み方向に直交する面内において屈折率制御対象のコアの中心線に複数回交差していることを特徴とするものであり、消光動作させる側の出力導波路においてクラッド層の厚み方向に直交する面内でコアの中心線からヒータの中心線が離間した部分では屈折率分布が歪んだ形状となってシングルモードの導波条件を満たすことができなくなるから、消光動作させる側の出力導波路へ伝搬してきた光は基本モード（最低次モード）を維持できなくなって高次モードの光となり、コアの外へ放射して消滅しやすくなり、しかも、ヒータはクラッド層の厚み方向に直交する面内でコアの中心線からヒータの中心線が離間した部分がコアに対して左右交互に繰り返されるので、基本モードの光の消光がより促進され、従来よりも低電力で大きな消光比を得ることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、クラッド層内にコアが設けられたシングルモード導波路からなる入力導波路および入力導波路に連続した複数の出力導波路と、クラッド層の厚み方向に直交する面内で延長され各出力導波路それぞれのコアを加熱して各出力導波路のコアの屈折率を制御するヒータとを備え、入力導波路から光を伝搬させる出力導波路を切り替える熱光学光スイッチであって、各ヒータは、クラッド層の厚み方向に直交する面内における平面形状が屈折率制御対象のコアの中心線に複数回交差する形状に形成されてなることを特徴とするものであり、消光動作させる側の出力導波路においてクラッド層の厚み方向に直交する面内でコアの中心線からヒータの中心線が離間した部分では屈折率分布が歪んだ形状となってシングルモードの導波条件を満たすことができなくなるから、消光動作させる側の出力導波路へ伝搬してきた光は基本モード（最低次モード）を維持できなくなって高次モードの光となり、コアの外へ放射して消滅しやすくなり、しかも、ヒータはクラッド層の厚み方向に直交する面内でコアの中心線からヒータの中心線が離間した部分がコアに対して左右交互に繰り返されるので、基本モードの光の消光がより促進され、従来よりも低電力で大きな消光比を得ることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記クラッド層の厚み方向に直交する面内において前記ヒータの中心線と前記コアの中心線との間の距離の最大値が５μｍ以上であることを特徴とし、実施態様である。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記ヒータは、前記屈折率制御対象の前記コアに交差する周期が８００μｍ〜１３００μｍであることを特徴とし、実施態様である
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記各ヒータは、前記クラッド層内に埋設されているので、前記各ヒータが前記クラッド層の表面上に形成されている場合に比べて、前記コアの加熱に寄与しない余計な放熱を抑制することができ、より低電力で大きな消光比を得ることが可能となる。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記各ヒータは、給電用の配線が両端部および中間部それぞれに接続されているので、前記各ヒータそれぞれについて、両端部の配線を高電位側、中間部の配線を低電位側として電源から電圧を印加するようにすれば、電源側から見た前記各ヒータの電気抵抗が小さくなり、より低電圧で大きな消光比を得ることが可能となる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６の発明において、前記屈折率制御対象の前記コアは、光の伝搬方向において前記ヒータが最初に交差する前よりも後の方に交差前よりも幅広の部分が形成されているので、基本モードの光の消光がより促進される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態の熱光学光スイッチの基本構成は、図１４〜図１６に示した従来構成と略同じであって、図１および図２に示すように、クラッド層２内に形成されたＹ字状のコア１を有し、Ｙ字状のコア１のうち入力側コア１ｉより分岐した２つの出力側コア１ａ，１ｂそれぞれを加熱して出力側コア１ａ，１ｂの屈折率を制御する２つのヒータ３ａ，３ｂがクラッド層２上に設けられている。
【００１６】
クラッド層２は、例えばシリコン基板などの基板１０上に積層された下部クラッド層２１と、下部クラッド層２１上に積層された上部クラッド層２２とで構成されており、下部クラッド層２１上にＹ字状のコア１を形成した後で、コア１および露出した下部クラッド層２１の表面を覆うように上部クラッド層２２を形成している。なお、下部クラッド層２１と上部クラッド層２２とは屈折率が同じ高分子材料により形成し、コア１は下部クラッド層２１および上部クラッド層２２よりも屈折率の高い高分子材料により形成しており、コア１およびクラッド層２２のいずれも温度上昇により屈折率が低下する。
【００１７】
また、本実施形態の熱光学光スイッチは、入力側コア１ｉとクラッド層２とで入力導波路が構成され、一方の出力側コア１ａとクラッド層２とで一方の出力導波路（以下、第１の出力導波路と称す）が構成されるとともに他方の出力側コア１ｂとクラッド層２とで他方の出力導波路（以下、第２の出力導波路と称す）が構成され、１入力２出力の光スイッチとなっている。なお、入力導波路および各出力導波路はシングルモードの導波条件を満たすシングルモード導波路となるようにコア１の幅（図２におけるコア１の左右方向の幅）などを設計してある。
【００１８】
したがって、例えば一方のヒータ３ａのみに通電して一方の出力側コア１ａの温度を上昇させて屈折率を低下させることにより第２の出力導波路へ光が導かれる状態と、他方のヒータ３ｂのみに通電して他方の出力側コア１ｂの温度を上昇させて屈折率を低下させることにより第１の出力導波路へ光が導かれる状態とを切り替えることができるようになっている。すなわち、入力導波路から光を伝搬させる出力導波路を切り替えることができる。
【００１９】
ところで、クラッド層２上に形成された各ヒータ３ａ，３ｂは、それぞれ屈折率制御対象のコアである出力側コア１ａ，１ｂの中心線に複数回交差している。ここにおいて、各ヒータ３ａ，３ｂは、両端部それぞれに配線５，５を介して通電用のパッド４，４が接続されている。また、各ヒータ３ａ，３ｂは、光の伝搬方向に並んだ複数のヒータエレメント３１，３２，３３，３４を有しており、ヒータエレメント３１の一端部が配線５を介してパッド４に接続され、ヒータエレメント３１の他端部と隣りのヒータエレメント３２の一端部とが配線６を介して接続され、ヒータエレメント３２の他端部と隣りのヒータエレメント３３の一端部とが配線６を介して接続され、ヒータエレメント３３の他端部と隣りのヒータエレメント３４の一端部とが配線６を介して接続され、ヒータエレメント３４の他端部と隣りのヒータエレメント３５の一端部とが配線６を介して接続され、ヒータエレメント３５の他端部が配線５を介してパッド４に接続されている。なお、パッド４の平面形状は矩形状に形成されている。また、パッド４は全部で４つ設けてあるが、図１において各ヒータ３ａ，３ｂの左端部に配線５，５を介して接続されるパッド４，４は入力側コア１ｉの斜め上方の位置に配置され、各ヒータ３ａ，３ｂの右端部に配線５，５を介して接続されるパッド４，４はそれぞれ出力側コア１ａ，１ｂの斜め上方の位置に配置されている。
【００２０】
各ヒータエレメント３１〜３５の材料としては、例えば、チタン、ニッケル、クロムなどの金属材料を採用すればよく、各ヒータエレメント３１〜３４は、クラッド層２上に上記金属材料からなる金属膜を例えばスパッタ法などによって成膜した後、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記金属膜をパターニングすることによって形成すればよい。また、本実施形態における配線５，６は、各ヒータエレメント３１〜３５に比べて発熱量を無視できる程度まで各ヒータエレメント３１〜３５よりも線幅（幅寸法）を大きくすることで非発熱配線として機能させているが、各ヒータエレメント３１〜３５に比べて発熱量を無視できる程度まで各ヒータエレメント３１〜３５よりも厚み（厚さ寸法）を大きくすることで非発熱配線として機能させてもよいし、あるいは、各ヒータエレメント３１〜３５の材料に比べて電気抵抗が十分に小さな金属材料（例えば、金など）を採用することで非発熱配線として機能させてもよい。
【００２１】
ところで、ヒータエレメント３１，３１は、入力導波路からの光を２つの出力導波路のうちの１つへ選択的に導波する（シフトさせる）ためにコア１の分岐点の前後に跨って設けたものであり、出力側コア１ａ，１ｂに沿って配置されている。ただし、本実施形態では、各ヒータエレメント３１，３１のうち出力側コア１ａ，１ｂに沿って配置されている部分は、入力側コア１ｉと略平行となるように配置し、当該部分の中心線と入力側コア１ｉの中心線との間の距離Ｌ１（図１参照）が１０μｍ〜３０μｍとなっている。また、ヒータエレメント３１，３１は一方の出力側コア１ａ（１ｂ）から他方の出力側コア１ｂ（１ａ）へ光パワーがシフトし結合し得る領域に配置することが望ましく、具体的には分岐後の出力側コア１ａ，１ｂ間の間隔ｄ（図１参照）が２０μｍ〜４０μｍ程度離れるまでの領域に配置することが望ましい。なお、出力側コア１ａ，１ｂ間の距離は、当該出力側コア１ａ，１ｂが入力側コア１ｉから分岐した後、徐々に大きくなり、所定距離に達した後は上記所定距離に保たれている。
【００２２】
また、ヒータエレメント３１，３１よりも後段のヒータエレメント３２〜３５，３２〜３５は、出力側コア１ａ，１ｂのうち消光させる側に残ってしまった光を消光させるために設けたものであり、ヒータエレメント３２，３２は、クラッド層２の厚み方向に直交する面内で図１における左端部から右端部に向かうにつれて出力側コア１ａ，１ｂとの間の距離が徐々に大きくなるように配置され、上記左端部が出力側コア１ａ，１ｂを跨ぐように配置された配線６を介して次のヒータエレメント３３，３３の左端部と接続されている。そして、ヒータエレメント３３，３３は、クラッド層２の厚み方向に直交する面内で出力側コア１ａ，１ｂに交差するように配置され、右端部が配線６を介して次のヒータエレメント３４，３４と接続されている。同様に、ヒータエレメント３４，３４は、上記面内で出力側コア１ａ，１ｂに交差するように配置され、右端部が配線６を介して次のヒータエレメント３５，３５と接続されている。そして、ヒータエレメント３５，３５は、上記面内で出力側コア１ａ，１ｂに交差するように配置され右端部が配線５，５を介してパッド４，４と接続されている。
【００２３】
以上の説明から分かるように、各ヒータ３ａ，３ｂは、それぞれ複数のヒータエレメント３３〜３５が上記面内で屈折率制御対象のコアである出力側コア１ａ，１ｂの中心線と交差するように配置されている。要するに、各ヒータ３ａ，３ｂは、クラッド層２の厚み方向に直交する面内において屈折率制御対象のコア１ａ，１ｂの中心線に６回交差しており、そのうち３回はヒータエレメント３３〜３５が交差し残りの３回は配線６が交差している。
【００２４】
ところで、出力側コア１ａに対するヒータ３ａの位置を相対的に変化させた場合におけるクラッド層２に直交する面内での屈折率分布および光パワー分布をシミュレーションした結果を図３〜図５に示す。ここに、図３〜図５それぞれの（ａ）は熱光学光スイッチの断面図、（ｂ）は（ａ）の断面における屈折率分布を示し、（ｃ）は（ａ）の断面における光パワーの強度比を示している。なお、各図の（ｂ）は、横軸が（ａ）の断面図における出力側コア１ａの中心を原点とした位置、縦軸が屈折率となっている。また、各図の（ｃ）は、横軸が（ａ）の断面図における出力側コア１ａの中心を原点とした位置、縦軸が光パワー強度比となっている。ここに、各図の（ｂ），（ｃ）の横軸の数字の単位はμｍである。
【００２５】
図３からは、同図（ａ）の左右方向において出力側コア１ａの屈折率およびクラッド層２の屈折率それぞれが一様で、光パワー強度比の分布が左右対象となっていることが分かる。要するに、図３（ａ）のような断面構造では、シングルモードの導波条件を満たしている。
【００２６】
これに対して、図４（ａ）に示すように出力側コア１ａの鉛直上方にヒータ３ａが配置されているような断面構造を有する場合には、ヒータ３ａに通電して出力側コア１ａを加熱することで、図４（ｂ）に実線で示すような屈折率分布となり（なお、図４（ｂ）中の破線はヒータ３ａに通電していない状態での屈折率分布を示している）、図４（ｃ）に示すような光パワー強度比の分布となっている。要するに、図４（ａ）に示すような断面構造では、ヒータ３ａへの通電によりコア１ａおよびクラッド層２それぞれの屈折率が低下してクラッド層２の屈折率がコア１ａに近づくほど徐々に小さくなり、光パワー強度比の分布が図３（ｃ）の分布よりもブロードになっている。
【００２７】
一方、図５（ａ）に示すように出力側コア１ａの斜め上方にヒータ３ａが配置されているような断面構造を有する場合には、ヒータ３ａに通電して出力側コア１ａを加熱したときに、左右方向において出力側コア１ａに温度分布が生じることになるので、図５（ｂ）に示すような左右非対称な屈折率分布となり（なお、図５（ｂ）中の破線はヒータ３ａに通電していない状態での屈折率分布を示している）、図５（ｃ）に示すようなブロードで左右非対称な光パワー強度比の分布となっている。要するに、図５（ａ）に示すような断面構造では、ヒータ３ａへの通電により屈折率分布が出力側コア１ａの幅方向において左右非対称となって、光パワー強度比の分布も左右非対称となり、シングルモードの導波条件を満足できなくなる。
【００２８】
しかして、本実施形態の熱光学光スイッチでは、各ヒータ３ａ，３ｂがクラッド層２の厚み方向に直交する面内において出力側コア１ａ，１ｂの中心線に複数回交差しているので、消光動作させる側の出力導波路においてクラッド層２の厚み方向に直交する面内で出力側コア１ａ，１ｂの中心線からヒータ３ａ，３ｂの中心線が離間した部分では屈折率分布が歪んだ形状となってシングルモードの導波条件を満たすことができなくなるから、消光動作させる側の出力導波路へ伝搬してきた光は基本モード（最低次モード）を維持できなくなって高次モードの光となり、コアの外へ放射して消滅しやすくなり、しかも、ヒータ３ａ，３ｂはクラッド層２の厚み方向に直交する面内で出力側コア１ａ，１ｂの中心線からヒータ３ａ，３ｂの中心線が離間した部分が出力側コア１ａ，１ｂに対して左右交互に繰り返されるので、基本モードの光の消光がより促進され、従来よりも低電力で大きな消光比を得ることができる。要するに、本実施形態の熱光学光スイッチでは、ヒータエレメント３１のみである程度の消光比を得ることができるが、ヒータエレメント３１にヒータエレメント３２〜３５を連ねることで、より大きな消光比を得ることが可能となる。
【００２９】
ところで、本実施形態の熱光学光スイッチでは、ヒータ３ａ，３ｂが出力側コア１ａ，１ｂに交差する周期Ｐ（図１参照）は１０００μｍに設定してあるが、この周期Ｐは特に１０００μｍに限定するものではなく、下記表１から分かるように８００μｍ〜１３００μｍの範囲で設定すれば、比較的大きな消光比を得ることができるとともに挿入損失を比較的小さな値とすることができる。
【００３０】
【表１】
2004077604.tif 000003
（実施形態２）
本実施形態の熱光学光スイッチの基本構成は実施形態１と略同じであって、図６に示すように、各ヒータ３ａ，３ｂが複数のヒータエレメント３１〜３８，３１〜３８を連続して連ねることにより構成され、クラッド層２の厚み方向に直交する面内における各ヒータ３ａ，３ｂの平面形状が出力側コア１ａ，１ｂの中心線に複数回交差する形状に形成されている点に特徴がある。すなわち、本実施形態では、複数のヒータエレメント３１〜３８のうち隣り合うヒータエレメント同士が端部同士で繋がって波形状の平面形状となっており、ヒータエレメント３３〜３８，３３〜３８がそれぞれ出力側コア１ａ，１ｂに交差している。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３１】
しかして、本実施形態の熱光学光スイッチでは、各ヒータ３ａ，３ｂがクラッド層２の厚み方向に直交する面内において出力側コア１ａ，１ｂの中心線に複数回交差する平面形状に形成されているので、消光動作させる側の出力導波路においてクラッド層２の厚み方向に直交する面内で出力側コア１ａ，１ｂの中心線からヒータ３ａ，３ｂの中心線が離間した部分では屈折率分布が歪んだ形状となってシングルモードの導波条件を満たすことができなくなるから、消光動作させる側の出力導波路へ伝搬してきた光は基本モード（最低次モード）を維持できなくなって高次モードの光となり、コアの外へ放射して消滅しやすくなり、しかも、ヒータ３ａ，３ｂはクラッド層２の厚み方向に直交する面内で出力側コア１ａ，１ｂの中心線からヒータ３ａ，３ｂの中心線が離間した部分が出力側コア１ａ，１ｂに対して左右交互に繰り返されるので、基本モードの光の消光がより促進され、従来よりも低電力で大きな消光比を得ることができる。要するに、本実施形態の熱光学光スイッチでも、ヒータエレメント３１のみである程度の消光比を得ることができるが、ヒータエレメント３１にヒータエレメント３２〜３５を連ねることで、より高い消光比を得ることが可能となる。
【００３２】
なお、本実施形態においても、ヒータ３ａ，３ｂが出力側コア１ａ，１ｂに交差する周期Ｐ（図６参照）は１０００μｍに設定してあるが、この周期Ｐは特に１０００μｍに限定するものではなく、例えば実施形態１と同様に８００μｍ〜１３００μｍの範囲で設定すれば、比較的大きな消光比を得ることができるとともに挿入損失を比較的小さな値とすることができる。
【００３３】
ところで、本実施形態では、図７に示すように、クラッド層２の厚み方向に直交する面内においてヒータ３ａの中心線Ｍ３ａと出力側コア１ａの中心線Ｍ１ａとの間の距離の最大値Ｌ２を１５μｍとしてあり、ヒータ３ｂの中心線と出力側コア１ｂの中心線との関係も同様としてあるが、この最大値Ｌ２は特に１５μｍに限定するものではなく、下記表２から分かるように５μｍ以上の値に設定すれば、比較的大きな消光比を得ることができるとともに挿入損失を比較的小さな値とすることができる。
【００３４】
【表２】
2004077604.tif 000004
（実施形態３）
本実施形態の熱光学光スイッチの基本構成は実施形態１と略同じであって、図８および図９に示すように、各ヒータ３ａ，３ｂがクラッド層２内に埋設されている点に特徴がある。ここにおいて、各ヒータ３ａ，３ｂは、クラッド層２を構成する下部クラッド層２１と上部クラッド層２２とのうち上部クラッド層２２内に埋設されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
ところで、本実施形態におけるクラッド層２は、上部クラッド層２２が下部クラッド層２１上の第１上部クラッド層２２ａと、第１上部クラッド層２２ａ上の第２上部クラッド層２２ｂとの２層構造となっている。したがって、本実施形態の熱光学光スイッチを製造する際には、下部クラッド層２１、コア１を順次形成した後、第１上部クラッド層２２ａを形成し、続いて、ヒータ３ａ，３ｂおよび各配線５および各パッド４を形成して後で第２上部クラッド層２２ｂを形成し、クラッド層２においてパッド４に対応した部分をエッチング除去してパッド４を露出させる露出窓２ｃを形成すればよい。
【００３６】
しかして、本実施形態の熱光学光スイッチでは、各ヒータ３ａ，３ｂがクラッド層２内に埋設されているので、上記各実施形態のように各ヒータ３ａ，３ｂがクラッド層２の表面上に形成されている場合に比べて、出力側コア１ａ，１ｂの加熱に寄与しない余計な放熱を抑制することができ、より低電力で大きな消光比を得ることが可能となる。
【００３７】
（実施形態４）
本実施形態の熱光学光スイッチの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１０および図１１に示すように、各ヒータ３ａ，３ｂがクラッド層２内に埋設されている点に特徴がある。ここにおいて、各ヒータ３ａ，３ｂは、クラッド層２を構成する下部クラッド層２１と上部クラッド層２２とのうち下部クラッド層２１内に埋設されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
ところで、本実施形態におけるクラッド層２は、下部クラッド層２１が基板１０上の第１下部クラッド層２１ａと、第１下部クラッド層２１ａ上の第２下部クラッド層２１ｂとの２層構造となっている。したがって、本実施形態の熱光学光スイッチを製造する際には、基板１０上に第１下部クラッド層２１ａを形成した後、ヒータ３ａ，３ｂおよび各配線５および各パッド４を形成し、続いて、第２下部クラッド層２１ｂ、コア１、上部クラッド層２２を順次形成し、クラッド層２においてパッド４に対応した部分をエッチング除去してパッド４を露出させる露出窓２ｃを形成すればよい。
【００３９】
しかして、本実施形態の熱光学光スイッチでは、各ヒータ３ａ，３ｂがクラッド層２内に埋設されているので、上記各実施形態のように各ヒータ３ａ，３ｂがクラッド層２の表面上に形成されている場合に比べて、出力側コア１ａ，１ｂの加熱に寄与しない余計な放熱を抑制することができ、より低電力で大きな消光比を得ることが可能となる。
【００４０】
（実施形態５）
本実施形態の熱光学光スイッチの基本構成は実施形態２と略同じであって、図１２に示すように、各ヒータ３ａ，３ｂの中間にも配線５を介してパッド４を接続している点に特徴がある。すなわち、本実施形態では、各ヒータ３ａ，３ａそれぞれについて３個のパッド４が設けられている。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
しかして、本実施形態の熱光学光スイッチでは、各ヒータ３ａ，３ｂに対して両端部および中間部それぞれに配線５を介してパッド４が接続されているので、ヒータ３ａ，３ｂの両端部に接続された各２つのパッド４を高電位側、中間部に接続された各１つのパッド４を低電位側として電圧を印加するようにすれば、電源側から見たヒータ３ａ，３ｂの電気抵抗が小さくなり、上記実施形態２よりも低電圧で同じ電力をヒータ３ａ，３ｂへ供給することができ、より低電圧で実施形態２と同様の大きな消光比を得ることができる。
【００４２】
なお、本実施形態において各ヒータ３ａ，３ｂそれぞれの中間部に配線５，５を介して接続したパッド４，４は、実施形態２におけるヒータエレメント３２とヒータエレメント３３との繋がっている部分に配線５，５を介して接続されており、従来例と同程度の消光比を得れば良い場合には、図１２における左側のパッド４と真中のパッド４との間にのみ電圧を印加してヒータエレメント３２およびヒータエレメント３３を加熱するようにすれば低電力で駆動することができる。要するに、光の伝搬方向において上流側に配置されたヒータエレメント３１，３２のみに給電する状態と、下流側に配置されたヒータエレメント３３〜３８のみに給電する状態と、全てのヒータエレメント３１〜３８に給電する状態とを選択することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、各ヒータ３ａ，３ｂそれぞれの中間部に１箇所ずつ配線５，５を介してパッド４，４を接続してあるが、複数箇所に配線５，５を介してパッド４，４を接続するようにしてもよい。また、ヒータエレメント３２とヒータエレメント３３との繋がっている部分に配線５，５を介してパッド４，４を接続してあるが、これ以外の箇所で配線５，５を介してパッド４，４を接続するようにしてもよい。
【００４４】
（実施形態６）
本実施形態の熱光学光スイッチの基本構成は実施形態２と略同じであって、図１３に示すように、出力側コア１ａ，１ｂは、光の伝搬方向においてヒータ３ａ，３ｂが最初に交差する前よりも後の方に交差前よりも幅広の部分が形成されている点が相違する。すなわち、出力側コア１ａ，１ｂは、図１４に示すように、ヒータ３ａ，３ｂが最初に交差するまでと、最初に交差した後とで幅が異なっている。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
本実施形態の熱光学光スイッチでは、実施形態２の熱光学光スイッチに比べて、基本モードの光の消光が促進され、より高い消光比を得ることができる。
【００４６】
なお、上記各実施形態では、シリコン基板よりなる基板１０上にクラッド層２を形成してあるが、基板１０はシリコン基板に限定するものではなく、シリコン以外の材料からなる基板を用いてもよい。また、基板１０は必ずしも設ける必要はない。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、クラッド層内にコアが設けられたシングルモード導波路からなる入力導波路および入力導波路に連続した複数の出力導波路と、クラッド層の厚み方向に直交する面内で延長され各出力導波路それぞれのコアを加熱して各出力導波路のコアの屈折率を制御するヒータとを備え、入力導波路から光を伝搬させる出力導波路を切り替える熱光学光スイッチであって、各ヒータは、クラッド層の厚み方向に直交する面内において屈折率制御対象のコアの中心線に複数回交差しているものであり、消光動作させる側の出力導波路においてクラッド層の厚み方向に直交する面内でコアの中心線からヒータの中心線が離間した部分では屈折率分布が歪んだ形状となってシングルモードの導波条件を満たすことができなくなるから、消光動作させる側の出力導波路へ伝搬してきた光は基本モード（最低次モード）を維持できなくなって高次モードの光となり、コアの外へ放射して消滅しやすくなり、しかも、ヒータはクラッド層の厚み方向に直交する面内でコアの中心線からヒータの中心線が離間した部分がコアに対して左右交互に繰り返されるので、基本モードの光の消光がより促進され、従来よりも低電力で大きな消光比を得ることができるという効果がある。
【００４８】
請求項２の発明は、クラッド層内にコアが設けられたシングルモード導波路からなる入力導波路および入力導波路に連続した複数の出力導波路と、クラッド層の厚み方向に直交する面内で延長され各出力導波路それぞれのコアを加熱して各出力導波路のコアの屈折率を制御するヒータとを備え、入力導波路から光を伝搬させる出力導波路を切り替える熱光学光スイッチであって、各ヒータは、クラッド層の厚み方向に直交する面内における平面形状が屈折率制御対象のコアの中心線に複数回交差する形状に形成されてなるものであり、消光動作させる側の出力導波路においてクラッド層の厚み方向に直交する面内でコアの中心線からヒータの中心線が離間した部分では屈折率分布が歪んだ形状となってシングルモードの導波条件を満たすことができなくなるから、消光動作させる側の出力導波路へ伝搬してきた光は基本モード（最低次モード）を維持できなくなって高次モードの光となり、コアの外へ放射して消滅しやすくなり、しかも、ヒータはクラッド層の厚み方向に直交する面内でコアの中心線からヒータの中心線が離間した部分がコアに対して左右交互に繰り返されるので、基本モードの光の消光がより促進され、従来よりも低電力で大きな消光比を得ることができるという効果がある。
【００４９】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記各ヒータは、前記クラッド層内に埋設されているので、前記各ヒータが前記クラッド層の表面上に形成されている場合に比べて、前記コアの加熱に寄与しない余計な放熱を抑制することができ、より低電力で大きな消光比を得ることが可能となるという効果がある。
【００５０】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記各ヒータは、給電用の配線が両端部および中間部それぞれに接続されているので、前記各ヒータそれぞれについて、両端部の配線を高電位側、中間部の配線を低電位側として電源から電圧を印加するようにすれば、電源側から見た前記各ヒータの電気抵抗が小さくなり、より低電圧で大きな消光比を得ることが可能となるという効果がある。
【００５１】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６の発明において、前記屈折率制御対象の前記コアは、光の伝搬方向において前記ヒータが最初に交差する前よりも後の方に交差前よりも幅広の部分が形成されているので、基本モードの光の消光がより促進されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す概略平面図である。
【図２】同上の概略断面図である。
【図３】同上の動作説明図である。
【図４】同上の動作説明図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】実施形態２を示す概略平面図である。
【図７】同上の要部説明図である。
【図８】実施形態３を示す概略平面図である。
【図９】同上を示し、図８のＡ−Ａ’断面図である。
【図１０】実施形態４を示す概略平面図である。
【図１１】同上を示し、図１０のＡ−Ａ’断面図である。
【図１２】実施形態５を示す概略平面図である。
【図１３】実施形態６を示す概略平面図である。
【図１４】従来例を示す概略平面図である。
【図１５】別の従来例を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。
【図１６】他の従来例を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略平面図、（ｃ）は概略断面図である。
【符号の説明】
１　コア
１ｉ　入力側コア
１ａ，１ｂ　出力側コア
２　クラッド層
３ａ，３ｂ　ヒータ
４　パッド
５　配線
６　配線
３１〜３５　ヒータエレメント
【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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