(57)【要約】【課題】チャンネル間のクロストークの発生を防止し、伝播する光信号の品質を向上させることが可能な二次元レンズアレイを実現する。【解決手段】コリメート部１３０のエアギャップ充填層１３３は導波路層１３２と異なる屈折率を有しており、導波路層１３２の出射側の端面が、光信号の光軸上に中心をもつ円筒面状に形成されてレンズ曲面１３４とされ、光入力導波路１２１から導波路層１３２を通ってレンズ曲面１３４を通過した光信号は、平行光に変換される。また、各レンズ曲面１３４に対する導波路層１３２内の光信号の伝播領域の両側には、光吸収体１３５が配設されている。この光吸収体１３５により、導波路層１３２内において、レンズ曲面１３４で正しくコリメートされない領域を伝播する光が吸収され、隣接するレンズ曲面１３４へ光が入射することが防止される。【選択図】　図１
2004086194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光信号の入出射用の端面を有するスラブ型光導波路と、屈折率の異なる他の媒質に対する前記スラブ型光導波路の境界面に各光信号に対応して形成された複数のレンズ曲面とを有する二次元レンズアレイにおいて、
前記入出射用の端面と前記各レンズ曲面との間の各光信号の伝播領域の両側に光吸収体が配設されたことを特徴とする二次元レンズアレイ。
【請求項２】
前記光吸収体は、前記各レンズ曲面の端部から、前記入出射用の端面方向に離れた領域に配設されることを特徴とする請求項１記載の二次元レンズアレイ。
【請求項３】
前記各レンズ曲面は、前記入出射用の端面から光入射側導波路または光ファイバによって光信号が入射された場合に、前記スラブ型光導波路を伝播した前記各光信号が前記各レンズ曲面を通過して平行光に変換されるような形状に形成されることを特徴とする請求項１記載の二次元レンズアレイ。
【請求項４】
光信号の伝播経路を切リ換える光スイッチにおいて、
外部から光信号の入力を受ける複数の光入射側導波路と、
光信号を外部に出力する複数の光出射側導波路と、
前記各光入射側導波路を通過した光信号を個別にコリメートする複数のコリメートレンズと、
前記各光入射側導波路から対応する前記各コリメートレンズに対する光信号の伝播領域の両側に配設された第１の光吸収体と、
前記各コリメートレンズを通過した光信号の伝播方向を個別に切リ換える複数の入力側光偏向素子と、
前記各光偏向素子を通過した各光信号が共通に伝播する共通光導波路と、
前記共通光導波路を通過した光信号の伝播方向を個別に切り換える複数の出力側光偏向素子と、
前記各光偏向素子を通過した光信号を前記各光出射側導波路に個別に結像させる複数の集光レンズと、
前記各集光レンズから対応する前記光出射側導波路に対する光信号の伝播領域の両側に配設された第２の光吸収体と、
を有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
基板と、
前記基板の上に形成された導波路層と、
前記導波路層の上面において、該導波路層を通る光信号の光路の上に形成された電極と、
前記光路の横の前記導波路層に形成された溝と、
前記溝内に充填された光吸収体と、
を有することを特徴とする光偏向素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次元光導波路中を伝播する光信号のコリメートまたは集光を行う複数の二次元レンズを有する二次元レンズアレイ、この二次元レンズアレイを具備する光スイッチ、二次元レンズアレイの製造方法、光偏向素子、及び光偏向素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光信号は、高速・大容量の信号伝送に適しており、長距離の基幹通信システムでは光信号を用いた信号伝送がすでに実用化されている。このようなシステムでは、光信号の伝送経路を切り換える光スイッチが必須である。この光スイッチの実現手法としては複数の方式が提案されているが、例えば、光偏向素子を用いた光スイッチは、高速な切り換え動作が期待できる。光偏向素子は、電界により屈折率が変化する電気光学効果を有する結晶を光導波路として用い、この光導波路の上下にプリズム状の電極を形成して電圧を印加することにより、光導波路内を伝播する光を偏向させる。
【０００３】
図９は、光偏向素子を用いた従来の光スイッチの一部の構成例を示す図である。図９（ａ）は、光スイッチの一部の平面図を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図を示す。
【０００４】
図９では例として、８つの入力チャンネルを有する光スイッチ２００の入力側の構成要素を示している。この光スイッチ２００の入力側には、光入射側導波路部２２０、コリメート部２３０および光偏向素子部２４０が設けられ、その出力側には共通光導波路２５０が設けられている。この光スイッチ２００では、例えば、光入射側導波路部２２０、コリメート部２３０および共通光導波路２５０が共通の基板２０１上に一体的に設けられ、この基板２０１上にさらに光偏向素子部２４０が実装される。
【０００５】
光入射側導波路部２２０には、各入力チャネルに対応する複数本の光入射側導波路２２１が形成されている。各光入射側導波路２２１の入射端には例えば光ファイバ等が接続されて、それぞれに光信号が入射される。
【０００６】
コリメート部２３０には、各光入射側導波路２２１に対応する複数のコリメートレンズ２３１が形成されている。各コリメートレンズ２３１は、各光入射側導波路２２１からの光信号が入力されるスラブ型光導波路である導波路層（二次元レンズ）２３２と、この導波路層２３２と屈折率の異なる媒質が充填されたギャップ充填層２３３とを有している。ギャップ充填層２３３では、導波路層２３２のコア層および上下クラッド層を貫通したエアギャップ領域に、例えば光の拡散を防止するための（すなわち、レンズ材料と空気の屈折率との違いによるフレネル反射損失を低減するための）フッ素樹脂等が充填される。そして、導波路層２３２のギャップ充填層２３３に対する端面が例えば円筒面状に成型されて、二次元レンズのレンズ曲面２３４とされる。このような構造により、各コリメートレンズ２３１では、各光入射側導波路２２１から導波路層２３２内を放射状に広がって伝播する光信号が、レンズ曲面２３４において平行光に変換されて、光偏向素子部２４０に出射される。
【０００７】
光偏向素子部２４０には、入力チャンネルに対応する光偏向素子２４１が設けられている。各光偏向素子２４１では、電気光学効果を有する材料によってなるスラブ型光導波路２４２に対して、下部電極であるプリズム型電極２４３と、上部電極である導電性基板２４４とによって電圧が印加されることにより、このスラブ型光導波路２４２内の屈折率が変化して、入射した光信号の伝播方向が変化される。
【０００８】
共通光導波路２５０は、入出力側の各チャンネル間で接続が切り換えられるすべての光信号が共通に伝播するスラブ型光導波路であり、光偏向素子部２４０を通過した光信号を出力側に伝播する。
【０００９】
なお、共通光導波路２５０の出射側には、図９に示した光入射側導波路部２２０、コリメート部２３０および光偏向素子部２４０と同様の構成要素が、共通光導波路２５０に対して逆向きに設けられている。すなわち、共通光導波路２５０の出射側には、光偏向素子、集光レンズおよび光出射側導波路がそれぞれ出力チャンネル数に対応して複数設けられた出力側の光偏向素子部、集光部および光出射側導波路が設けられている。そして、共通光導波路２５０を伝播した光信号が、出力側の光偏向素子でその伝播方向が変化されることにより対応する集光レンズに入射し、この集光レンズで対応する光出射側導波路に結像されることにより、光出射側導波路から外部に対して出力される。
【００１０】
このような構成により、光スイッチ２００では、共通光導波路２５０の入射側および出射側の光偏向素子に印加する電圧を制御することで、入力された光信号の共通光導波路２５０内における伝播方向が変化して、任意の入力チャンネルと出力チャンネルとの間の接続が切り換えられる。
【００１１】
なお、本発明に関連する技術として、特許文献１には、光導波路を光吸収層で包み込む構造が開示されている。また、特許文献２には、光モジュールに光吸収物質を設ける構造が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−２８８３７号公報
【特許文献２】
特開２０００−７５１５５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の光スイッチ２００において、コリメート部２３０では、各光入射側導波路２２１から導波路層２３２を伝播した光が、レンズ曲面２３４でコリメートされる。しかし、光入射側導波路２２１から出射した光は、導波路２３２内を放射状に広がって伝播する。このため、導波路層２３２内では、入射した光の大部分がレンズ曲面２３４でコリメートが可能となる領域を伝播するものの、実際には一部の光がこの領域外にも伝播している。
【００１４】
このように、コリメートが可能な領域外の光は、各レンズ曲面２３４の端部付近や、隣接するレンズ曲面２３４に対して伝播して、これらの箇所で迷光が生じてしまう場合がある。例えば、レンズ曲面２３４の端部を伝播する光はこの部分で各方向に拡散してしまい、隣接するレンズ曲面２３４に伝播した光は、レンズ曲面２３４から本来の光とは異なる方向に出射してしまう。
【００１５】
特に、複数の入力チャンネルを有する光スイッチ２００の場合は、コリメート部２３０が、各入力チャンネルに対応する二次元レンズのレンズ曲面２３４が並列された構造を有していることから、隣接するレンズ曲面２３４に伝播した光によりクロストークが発生することが大きな問題であった。
【００１６】
また、共通光導波路２５０の出射側に設けられた集光部の集光レンズにおいては、前段の光偏向素子から出射した光の一部が、出射側の光出射側導波路に結像されずに迷光となり、クロストークが発生する場合があり得る。この場合、各光出射側導波路を取り囲むクラッド領域に一部の光が入射して、光出射側導波路を伝播する光信号に悪影響を与えることがある。
【００１７】
一方、光偏向素子部２４０は、光入射側導波路部２２０、コリメート部２３０および共通光導波路２５０とは別に作製されるが、その作製時の熱によって光偏向素子部２４０が反ってしまう恐れがある。こうなると、光偏向素子部２４０を基板２０１上に実装する際、この光偏向素子部２４０とコリメート部２３０等を正確に位置合わせするのが困難となり、各チャンネルを通る光信号の損失を招いてしまう。更に、光偏向素子部２４０を単独で用いる場合でも、入射した光信号が基板の反りによって所望の方向に出射しない恐れもある。
【００１８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、チャンネル間のクロストークの発生を防止し、伝播する光信号の品質を向上させることが可能な二次元レンズアレイを提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、チャンネル間のクロストークの発生を防止し、伝播する光信号の品質を向上させることが可能な光スイッチを提供することである。
【００２０】
更に、本発明の別の目的は、作製時に発生する基板の反りを低減することができる光偏向素子、及びその偏向素子を備えた光スイッチを提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、複数の光信号の入出射用の端面を有するスラブ型光導波路と、屈折率の異なる他の媒質に対する前記スラブ型光導波路の境界面に各光信号に対応して形成された複数のレンズ曲面１３４とを有する二次元レンズアレイにおいて、前記入出射用の端面と前記各レンズ曲面１３４との間の各光信号の伝播領域の両側に光吸収体１３５が配設されたことを特徴とする二次元レンズアレイが提供される。
【００２２】
このような二次元レンズアレイにおいて、例えば光信号がスラブ型光導波路内をレンズ曲面１３４に対して伝播する場含、スラブ型光導波路内における光信号の伝播領域の両側に光吸収体１３５が配設されたことにより、このレンズ曲面１３４に正確に入射しない余分な光や、レンズ曲面１３４の端部等からの散乱光が、光吸収体１３５において吸収される。また、レンズ曲面１３４からスラブ型光導波路内に光信号が入射する場合には、レンズ曲面１３４を通過した後、出射端の所定範囲外に伝播する余分な光が、光吸収体１３５において吸収される。
【００２３】
また、本発明では、光信号の伝播経路を切り換える光スイッチにおいて、外部から光信号の入力を受ける複数の光入射側導波路と、光信号を外部に出力する複数の光出射側導波路と、前記各光入射側導波路を通過した光信号を個別にコリメートする複数のコリメートレンズと、前記各光入射側導波路から対応する前記各コリメートレンズに対する光信号の伝播領域の両側に配設された第１の光吸収体と、前記各コリメートレンズを通過した光信号の伝播方向を個別に切リ換える複数の入力側光偏向素子と、前記各光偏向素子を通過した各光信号が共通に伝播する共通光導波路と、前記共通光導波路を通過した光信号の伝播方向を個別に切り換える複数の出力側光偏向素子と、前記各光偏向素子を通過した光信号を前記各光出射側導波路に個別に結像させる複数の集光レンズと、前記各集光レンズから対応する前記光出射側導波路に対する光信号の伝播領域の両側に配設された第２の光吸収体とを有することを特徴とする光スイッチが提供される。
【００２４】
このような光スイッチでは、各光入射側導波路から対応する各コリメートレンズに対する光信号の伝播領域の両側に第１の光吸収体が配設されたことにより、各コリメートレンズに正確に入射しない余分な光や、コリメートレンズのレンズ曲面の端部等からの散乱光が、光吸収体において吸収される。また、各集光レンズから対応する光出射側導波路に対する光信号の伝播領域の両側に第２の光吸収体が配設されたことにより、各光出射側導波路に正確に入射しない余分な光が、光吸収体において吸収される。
【００２５】
更に、本発明では、基板と、前記基板の上に形成された導波路層と、前記導波路層の上面において、該導波路層を通る光信号の光路の上に形成された電極と、前記光路の横の前記導波路層に形成された溝と、前記溝内に充填された光吸収体と、を有することを特徴とする光偏向素子が提供される。
【００２６】
このような光偏向素子によれば、溝の中に充填した光吸収体によって光信号の迷光が防止されるので、クロストークが低減され、光信号の品質が向上する。
【００２７】
しかも、導波路層に光吸収体を設けたことにより、導波路層を作製する際の熱に起因する基板の反りが光吸収体によって吸収され、導波路層の平坦性が向上する。
【００２８】
よって、このように平坦性のよい光偏向素子を既述の光スイッチの入力側光偏向素子として使用すると、該光偏向素子とコリメートレンズとの位置合わせを精度良く行うことができるので、光信号の損失が低減される。同様に、この光偏向素子を光スイッチの出力側光偏向素子として使用すると、光偏向素子と集光レンズとの位置合わせが容易となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図２は、本実施形態に係る二次元レンズアレイを具備する光スイッチの構成例を示す平面図である。
【００３１】
図２では、例として、全体で８つの入力チャネルの光信号を８つの出力チャンネルに切り換えて出力する光スイッチ１００を示している。この光スイッチ１００は、入力側光ファイバアレイ１１０、光入射側導波路部１２０、コリメート部１３０、入力側光偏向素子部１４０、共通光導波路１５０、出力側光偏向素子部１６０、集光部１７０．光出射側導波路部１８０および出力側光ファイバアレイ１９０によって構成される。なお、この光スイッチ１００において、コリメート部１３０および集光部１７０が、本発明の二次元レンズアレイに対応する。
【００３２】
入力側光ファイバアレイ１１０には、各入力チャンネルに対応する複数の光ファイバ１１１が設けられている。各光入射側導波路部１２０には、各光ファイバ１１１に対応する複数の光入射側導波路１２１が設けられている。コリメート部１３０には、各光入射側導波路１２１に対応する複数のコリメートレンズ１３１が設けられている。入力側光偏向素子部１４０には、各コリメートレンズ１３１に対応する複数の入力側光偏向素子１４１が設けられている。
【００３３】
入力側光ファイバアレイ１１０では、光ファイバ１１１を通じて外部から光信号が入力される。各光ファイバ１１１は基板１１２上に並設されている。基板１１２の表面にはＶ字形の溝が複数形成され、各光ファイバ１１１がこの溝上に設置されて、その出射端が光入射側導波路部１２０内の各光入射側導波路１２１の入射端に接続される。
【００３４】
光入射側導波路部１２０では、入射側の各光ファイバ１１１からの光信号を各光入射側導波路１２１が受けて、これらの光信号をコリメート部１３０の各コリメートレンズ１３１に出射する。コリメート部１３０では、入射側の光入射側導波路１２１から放射状に広がって出射される光信号を、各コリメートレンズ１３１が個別に平行光に変換し、出射側の各入力側光偏向素子１４１に入射させる。なお、このコリメート部１３０の詳細な構成は、後の図１および図３で説明する。入力側光偏向素子部１４０では、各入力側光偏向素子１４１が、入射側の対応するコリメートレンズ１３１からの光信号の伝播方向を変化させ、共通光導波路１５０を介して出力側光偏向素子部１６０に出射する。
【００３５】
共通光導波路１５０は、スラブ型導波路により構成され、入力側光偏向素子部１４０から出射した光信号を、出力側光偏向素子部１６０に伝達する。
【００３６】
出力側光偏向素子部１６０には、各出力チャンネルに対応する複数の出力側光偏向素子１６１が設けられている。集光部１７０には、各出力側光偏向素子１６１に対応する複数の集光レンズ１７１が設けられている。光出射側導波路部１８０には、各集光レンズ１７１に対応する複数の光出射側導波路１８１が設けられている。出力側光ファイバアレイ１９０には、各光出射側導波路１８１に対応する複数の光ファイバ１９１が設けられている。
【００３７】
出力側光偏向素子部１６０では、各出力側光偏向素子１６１が、各入力側光偏向素子１４１から共通光導波路１５０を介して入射した光信号の伝播方向を変化させて、この光信号を出射側の各集光レンズ１７１に入射させる。集光部１７０では、各出力側光偏向素子１６１からの光信号を、各集光レンズ１７１が出射側の各光出射側導波路１８１に結像させて入射させる。なお、集光部１７０はコリメート部１３０と同様の構成を有しており、この内部構造の詳細については後述する。光出射側導波路部１８０では、各集光レンズ１７１から受けた光信号を、各光出射側導波路１８１が出射側の各ファイバ１９１に対して個別に出射する。
【００３８】
出力側光ファイバアレイ１９０では、各光ファイバ１９１は基板１９２上に並設されている。入力側光ファイバアレイ１１０と同様に、基板１９２の表面にはＶ字型の溝が複数形成され、各光ファイバ１９１がこの溝上に設置されて、それらの入射端が各光出射側導波路１８１の出射端に接続されて、各光出射側導波路からの光信号が外部に出力される。
【００３９】
このような光スイッチ１００は、以下のように動作する。
【００４０】
各光ファイバ１１１から光入射側導波路１２１に入射した光信号は、コリメートレンズ１３１によって平行光に変換されて、入力側光偏向素子１４１に入射する。入力側光偏向素子１４１は、プリズム型電極に印加する電圧が制御されることにより、入射した光信号の伝播方向を任意に変化させ、共通光導波路１５０を介して、出力側光偏向素子部１６０内のいずれかの出力側光偏向素子１６１に入射させる。
【００４１】
出力側光偏向素子１６１は、プリズム型電極に印加する電圧が制御されることにより、入射した光信号が出射側の対応する集光レンズ１７１に入射するように、その光信号の伝播方向を変化させる。集光レンズ１７１に入射した光信号は、出射側の対応する光出射側導波路１８１に結像されて入射し、この光信号が光出射側導波路１８１から光ファイバ１９１を通って外部に出力される。
【００４２】
これにより上記の光スイッチ１００では、入力側光偏向素子１４１および出力側光偏向素子１６１のそれぞれにおける印加電圧を制御することにより、複数の入力チャンネルからの光信号を、任意の出力チャンネルに対して切り換えて出力することが可能となっている。
【００４３】
次に、上記の光スイッチ１００におけるコリメート部１３０および集光部１７０の構造について詳細に説明する。
【００４４】
図１は、本発明の二次元レンズアレイの実施の形態例であるコリメート部１３０とその周辺の構成を示す平面図である。また、図３は、コリメート部１３０とその周辺の構成を示す断面図である。
【００４５】
図１は、図２に示した光スイッチ１００内のコリメート部１３０の一部とその周辺についての拡大図を示している。また、図３（ａ）は、図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、図３（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った断面図を示している。
【００４６】
この図１および図３に示すように、光入射側導波路部１２０、コリメート部１３０、入力側光偏向素子部１４０および共通光導波路１５０は、同一の基板１０１上に設けられている。
【００４７】
コリメート部１３０は、各光入射側導波路１２１からの光信号が入射されるスラブ型光導波路である導波路層１３２と、この導波路層１３２と屈折率の異なる媒質が充填されたギャップ充填層１３３とを有している。ギャップ充填層１３３では、導波路層１３２のコア層および上下クラッド層を貫通したエアギャップ領域に、光の拡散を防止するための充填剤、ここではフッ素樹脂が充填される。ここで、導波路層１３２の上下クラッド層は石英、コア層はＧｅをドープして屈折率が高められた石英によってそれぞれ形成されており、ギャップ充填層１３３のフッ素樹脂は、これらよりわずかに屈折率が低くされている。
【００４８】
そして、導波路層１３２のギャップ充填層１３３に対する端面は、各光入射側導波路１２１からの光信号の光軸上に中心を有する。ここでは例えば円筒面状に成型され、この端面が二次元レンズであるコリメートレンズ１３１のレンズ曲面１３４とされる。このような構造により、各コリメートレンズ１３１では、各光入射側導波路１２１から導波路層１３２内を放射状に広がって伝播する光信号が、レンズ曲面１３４において平行光に変換されて、入力側光偏向素子部１４０の各入力側光偏向素子１４１に出射される。
【００４９】
なお、コリメート部１３０の出射側に配設された入力側光偏向素子部１４０は、図３に示すように、導電性基板１４２上に電気光学結晶によってなるスラブ型の光導波路層１４３が形成され、さらにこのスラブ型光導波路１４３の導電性基板１４２に対する対向面にプリズム型電極１４４が設けられた構造を有している。この入力側光偏向素子部１４０では、プリズム型電極１４４と導電性基板１４２との間に電圧が印加されることにより、これらに挟まれた光導波路層１４３内の領域の屈折率が変化して、各コリメートレンズ１３１から入射した光信号の光導波路層１４３内における伝播方向が切り換えられる。
【００５０】
ところで、このコリメート部１３０では、光入射側導波路１２１から入射した光信号は、導波路層１３２内を放射状に広がって伝播する。このとき、伝播した光の大部分はレンズ曲面１３４を通過して平行光に変換される。すなわち、導波路１３２では、光入射側導波路１２１の出射端を中心としてレンズ曲面１３４に向かって広がる扇形の所定領域内を伝播した光のみが、レンズ曲面１３４で正しくコリメートされる。しかし、実際にはこの領域の外を伝播した光が存在するため、このような光がレンズ曲面１３４の端部で拡散したり、あるいは隣接するレンズ曲面１３４に対して直接出射してしまう場合がある。
【００５１】
このため、本発明では、導波路層１３２において、各レンズ曲面１３４に入射する光の伝播領域の両側に、光吸収体１３５を配設した。本実施の形態では、隣接するレンズ曲面１３４が接しているため、各レンズ曲面の境界部と導波路層１３２の入射端との間に、光吸収体１３５が一つずつ設けられている。また、この光吸収体１３５は、例えば図３に示すように、導波路層１３２のコア層および上下クラッド層を貫通するように設ける。光吸収体１３５の材料としては、例えば炭素を分散させた黒色の樹脂材料が使用される。
【００５２】
このような光吸収体１３５により、レンズ曲面１３４で正しくコリメートされない領域を伝播する光が吸収され、隣接するレンズ曲面１３４へ光が伝播することが防止される。従って、コリメート部１３０から出射される光信号において、隣接する各チャンネル間でのクロストークの発生を防止することができる。
【００５３】
また、光吸収体１３５は、その射出方向の端部が各レンズ曲面１３４の端部から離れるように形成されることが望ましい。さらに、この光吸収体１３５の入射方向の端部が、導波路層１３２の入射端から離れるように形成されることが望ましい。これにより、後述するように、一様なスラブ型導波路である導波路層１３２に対して、光吸収体１３５の配設領域に相当するコア層およびクラッド層を除去し、この除去された領域に樹脂材料を充填して固化することで、光吸収体１３５を容易に設けることが可能となる。ただし、隣接するレンズ曲面１３４への光の漏れを防ぎ、クロストークの発生量を抑制するためには、光吸収体１３５の配設領域と、レンズ曲面１３４の端部および導波路層１３２の入射端とのそれぞれの間隔は、できるだけ短くされるのが好ましい。
【００５４】
また、本実施の形態では、例として、光吸収体１３５を、上面からみた形状が円または楕円状となるように形成している。このような形状により、例えば、各光入射側導波路１２１から出射される光が、光吸収体１３５の側面で散乱すること等が防止される。なお、この円または楕円状の光吸収体１３５の幅方向（図１中の上下方向）の長さは、光入射側導波路１２１から出射された光が、少なくとも対応するレンズ曲面１３４の内部に入射するように設定される。さらに、この光吸収体１３５の幅は、レンズ曲面１３４から出射されるコリメート光に要求される幅に応じて設定されることが望ましい。
【００５５】
次に、図４は、集光部１７０とその周辺の構成を示す断面図である。
【００５６】
図４は、図２に示した光スイッチ１００内の集光部１７０の一部とその周辺についての拡大図を示している。この図４に示した出力側光偏向素子部１６０、集光部１７０および光出射側導波路部１８０は、上述した光入射側導波路部１２０等と同じ基板１０１（図示せず）上に設けられている。
【００５７】
また、出力側光偏向素子部１６０、集光部１７０および光出射側導波路部１８０は、それぞれ上記の入力側光偏向素子部１４０、コリメート部１３０および光入射側導波路部１２０が、共通光導波路１５０をはさんで対向して設けられた場合と同じ構成を有している。
【００５８】
すなわち、集光部１７０は、光信号を各出射側導波路１８１に伝播するためのスラブ型導波路である導波路層１７２と、この導波路層１７２と屈折率の異なる媒質が充填されたギャップ充填層１７３とを有している。また、ギャップ充填層１７３では、導波路層１７２のコア層および上下クラッド層を貫通したエアギャップ領域に、光の拡散を防止するためのフッ素樹脂が充填される。ここで、コリメート部１３０と同様に、導波路層１７２の上下クラッド層は石英、コア層はＧｅをドープして屈折率が高められた石英によってそれぞれ形成されており、ギャップ充填層１７３のフッ素樹脂は、これらよりわずかに屈折率が低くされている。
【００５９】
そして、導波路層１７２のギャップ充填層１７３に対する端面は、各光出射側導波路１８１の光軸上に中心を有する円筒面状に成型され、この端面が二次元レンズである集光レンズ１７１のレンズ曲面１７４とされる。このような構造により、各集光レンズ１７１では、各出力側光偏向素子１６１から出射されてギャップ充填層１７３を通過した光信号が、レンズ曲面１７４から導波路層１７２を伝播することにより各光出射側導波路１８１の入射端に結像して入射する。
【００６０】
また、コリメート部１３０と同様に、導波路層１７２では、各レンズ曲面１７４から各光入射側導波路１８１に結像するように伝播する光の伝播領域の両側に、光吸収体１７５が配設されている。この光吸収体１７５は、例えば導波路層１７２のコア層および上下クラッド層を貫通するように設けられる。光吸収体１７５の材料としては、例えば炭素を分散させた黒色の樹脂材料が使用される。
【００６１】
この集光部１７０において、各出力側光偏向素子１６１から入射する光信号はほぼ平行な光であるが、この光スイッチ１００の各要素の製造時における誤差（入力側の各要素（コリメータ部、光偏光素子部）で生じた迷光）や、各出力側光偏向素子１６１の性能のばらつき（迷光）等により、レンズ曲面１７４を通過する光の幅（図中上下方向の長さ）が必ずしも一定とならない場合がある。このような場合、レンズ曲面１７４を通過した光のすべてが光出射側導波路１８１の入射端に結像されずに、余分な光が光出射側導波路１８１の周囲の領域に出射して、この光が光出射側導波路１８１を伝播する光信号に悪影響を及ぼす場合がある。あるいは、余分な光が導波路層１７２の出射側端面で反射して集光部１７０内に戻り、隣接するレンズ曲面１７４に入射する等により光信号の品質を劣化させる場合もあり得る。
【００６２】
このため、集光部１７０内の光信号の伝播領域の両側に光吸収体１７５を配置することにより、レンズ曲面１７４で正しく集光されない領域を伝播する余分な光が吸収され、光出射側導波路１８１に入射する光信号に含まれるノイズ成分等が低減されて、伝播する光信号の品質を高めることができる。
【００６３】
以上のように、本発明によれば、チャンネル間のクロストークや、各光信号のノイズが低減された高性能な光スイッチが実現される。
【００６４】
次に、上記の光スイッチ１００の製造方法について説明する。
【００６５】
図５は、光スイッチ１００の製造方法を説明するための図である。なお、図５は、光スイッチ１００中の図３（ｂ）に対応する箇所の断面を示している。
【００６６】
上記光スイッチ１００は、光入射側導波路部１２０、コリメート部１３０、共通光導波路１５０、集光部１７０および光出射側導波路部１８０が、基板１０１上に一体的に形成され、この基板１０１上に入力側光偏向素子部１４０および出力側光偏向素子部１６０が実装され、さらに入力側光ファイバアレイ１１０および出力側光ファイバアレイ１９０を接続させた構造を有している。
【００６７】
まず、図５（ａ）に示すように、基板１０１上に一様なスラブ型導波路１０２を形成する。基板としては石英やＳｉウエハ等が用いられる。石英の場合、この基板１０１はこの上に形成されるスラブ型導波路層１０２の下部クラッド層としても機能する。この基板１０１上に、Ｇｅを拡散させて屈折率を高めた石英によりコア層を形成し、さらにこの上に、石英により上部クラッド層を形成する。このコア層および上部クラッド層は、例えばＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により形成する。
【００６８】
次に、フォトリソグラフィ法およびスパッタリング法により、スラブ型光導波路１０２の上部クラッド層の表面に、金属膜によるエッチングマスクを形成する。そして、これをマスクとして用い、フッ素系ガス等を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：　Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、上部クラッド層およびコア層を一括してエッチングする。これにより、図５（ｂ）に示すように、光入射側導波路１２１、共通光導波路１５０が形成されるとともに、コリメート部１３０内のエアギャップ１３３ａ、導波路１３２およびレンズ曲面１３４や、光吸収体１３５を充填するための充填部１３５ａ、および入力側光偏向素子部１４０を搭載するための搭載部１４０ａが形成される。
【００６９】
なお、例えば、各光入射側導波路１２１のコア幅を５μｍ、各光入射側導波路１２１間のピッチを２．５ｍｍとしたとき、レンズ曲面１３４によってコリメートされた光信号の幅が０．６ｍｍとなるように、充填部１３５ａの大きさを設定する。
【００７０】
ここで、光吸収体１３５の充填部１３５ａの領域は、レンズ曲面１３４の端部および導波路層１３２の入射端から離れるように形成する。これにより、光吸収体１３５の充填部１３５ａは、図５（ｂ）に示すように導波路層１３２によって囲まれた凹型形状に形成される。
【００７１】
なお、図示しないが、上記の一括エッチング時に、集光部１７０内のエアギャップ、導波路層１７２およびレンズ曲面１３４や、光吸収体１７５を充填するための充填部、出力側光偏向素子部１６０を搭載するための搭載部が、基板１０１上に同時に形成される。
【００７２】
この後、入力側光偏向素子部１４０を搭載するための搭載部１４０ａの底面に、各入力側光偏向素子１４１のプリズム型電極１４４と接続するための電極１４０ｂを設ける。これらの電極１４０ｂは、搭載部１４０ａの底面にレジストを塗布してパターニングを施した後、まずスパッタリング法でチタン膜を積層し、さらにリフトオフ法により白金膜を積層することで形成される。
【００７３】
ここで、入力側光偏向素子部１４０は、以下のように作製される。入力側光偏向素子部１４０は、導電性基板１４２上にスラブ型の光導波路層１４３が形成され、さらにプリズム型電極１４３が設けられた構造を有する。導電性基板１４２としては、強誘電体であるＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３）の単結晶にＮｂをドープして導電性を持たせたものを使用する。また、光導波路層１４３には、ＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒｙＴｉ１−ｙＯ３）、ＰＬＺＴ（ＰｂｘＬａ１−ｘ（ＺｒｙＴｉ１−ｙＯ３））をそれぞれコア、上下クラッドとして使用する。この光導波路層１４３は、導電性基板１４２上にＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＰＺＴの順で、ゾルゲル法、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはＭＯＣＶＤ法等を用いてヘテロエピタキシャル成長させることで積層される。
【００７４】
この後、光導波路層１４３の導電性基板１４２に対向する面に、三角形状のプリズム型電極１４４を、入力チャンネル分だけ並列させて形成する。これらのプリズム型電極１４４は、白金膜等の金属を用いてフォトリソグラフィ法およびスパッタリング法により成膜した後、所定のサイズに研磨することにより形成される。
【００７５】
なお、出力側光偏向素子部１６０も、入力側光偏向素子部１４０と全く同じ構造を有しており、同様の工程により作製される。
【００７６】
次に、このような入力側光偏向素子部１４０および出力側光偏向素子部１６０を、基板１０１上に実装する。入力側光偏向素子部１４０の場合、図５（ｂ）に示すように、プリズム型電極１４４を設けた面を基板１０１側に向けて、このプリズム型電極１４４と基板１０１上の対応する電極１４０ｂとを半田バンプ等で接続することにより、入力側光偏向素子部１４０を固定する。このとき、入射側および出射側に位置する光導波路との位置合わせを正確に行う必要がある。なお、出力側光偏向素子部１６０も、同様に基板１０１上に搭載する。
【００７７】
次に、図５（ｃ）に示すように、コリメート部１３０の導波路層１３２と入力側偏向素子部１４０との間のエアギャップ１３３ａに、熱硬化性を有するフッ素樹脂を充填する。このフッ素樹脂は、導波路層１３２を構成する石英よりわずかに低い屈折率を有している。充填したフッ素樹脂に熱を与えて硬化させ、ギャップ充填層１３３を形成する。またこのとき、集光部１７０のギャップ充填層１７３も同様の方法で同時に形成する。
【００７８】
なお、エアギャップには、フッ素樹脂を充填せずにそのままの状態で使用されてもよい。この場合は空気の屈折率がフッ素樹脂と異なるため、レンズ曲面の曲率を変更する必要がある。ただし、エアギャップの場合には、レンズ曲面を通過した光が拡散しやすくなるため、フッ素樹脂等の光の拡散を防止する材料を充填することが望ましい。
【００７９】
次に、図５（ｃ）に示すように、コリメート部１３０内の充填部１３５ａに、光吸収体１３５の材料をスクリーン印刷法により充填する。この材料としては、例えばカーボンを分散させた黒色樹脂材料が使用され、充填した後に固化される。ここで、充填部１３５ａは周囲を導波路層１３２に囲まれた凹型状に形成されているため、光吸収体１３５とギャップ充填層１３３の材料とが混合しない。従って、光吸収体１３５およびギャップ充填層１３３ともに、凹型状の領域に各材料を充填するだけで容易に形成することが可能となっている。なお、図示しないが、このとき集光部１７０内に形成した充填部にも、光吸収体の材料を充填する。
【００８０】
以上の光スイッチ１００の製造方法では、共通の基板１０１上に一様なスラブ型導波路１０２を形成し、このスラブ型光導波路１０２に対して、光入射側導波路やエアギャップ等とともに光吸収体１３５の充填部をエッチングにより一括して形成することができる。このため、従来からの製造工程を大きく変更せずに、光吸収体１３５の充填部を形成することができる。また、この充填部を導波路層で囲まれた領域として形成することにより、この領域に材料を注入することだけで光吸収体１３５を容易に形成することができる。
【００８１】
従って、本発明によれば、チャンネル間のクロストークが低減され、伝播される光信号の品質が向上された光スイッチを、効率よく作製することができる。
【００８２】
なお、上記の実施形態では、コリメート部１３０および集光部１７０において、ギャップ充填層に導波路層より屈折率の低い材料を使用したが、このエアギャップ層に、エポキシ樹脂等の屈折率の高い材料を用いることも可能である。この場合、レンズ曲面を凹レンズから凸レンズの形状に変更する必要がある。
【００８３】
また、上記のコリメート部１３０および集光部１７０では、コリメートレンズ１３１および集光レンズ１７１の各レンズ形状が円筒状とされていたが、非球面レンズが適用されてもよい。
【００８４】
さらに、上記のコリメート部１３０および集光部１７０では、レンズ曲面がギャップ充填層をはさんでそれぞれ入射側、出射側の一方のみに設けられていたが、入射側と出射側にそれぞれレンズ曲面が対向するように設けられてもよい。この場合、例えばコリメート部１３０の場合、ギャップ充填層１３３の入射側だけでなく、その出射側と入力側光偏向素子部１４０の搭載部との間にも導波路層が配置されるようにする。集光部１７０の場合も同様に、ギャップ充填層１７３の入射側と出力側光偏向素子部１６０の搭載部との間にも導波路層が配置されるようにする。
【００８５】
また、上記の実施の形態では、コリメート部１３０および集光部１７０ともに、隣接するレンズ曲面が接合して、ギャップ充填層が全チャンネルに対して一体的に設けられていたが、これに限らず、隣接するレンズ曲面の間が分離されてもよい。この場合、ギャップ充填層は、導波路層に囲まれた領域として、各レンズ曲面に対応して個別に設けられる。
【００８６】
また、上記の実施の形態では、コリメート部１３０に対して光入射側導波路１２１が接続されて光信号が入力されていたが、例えば、コリメート部１３０の導波路層１３２の入射端に光ファイバが直接接続されてもよい。同様に、集光部１７０についても、導波路層１７２の出射端に光ファイバが直接接続されてもよい。
【００８７】
また、上記の実施の形態では、本発明の二次元レンズアレイをコリメート部および集光部として光スイッチに対して適用した例を示したが、これに限らず、複数チャンネルの光信号が並列に伝播する領域を有する他の光学デバイスに対しても適用することが可能である。
【００８８】
（第２実施形態）
上記した第１実施形態では、コリメートレンズ１３１や集光レンズ１７１の両側に光吸収体１３５を設けたが、本発明はこれに限定されず、入力側光偏向素子部１４０や出力側光偏向素子部１６０に光吸収体を設けてもよい。
【００８９】
そこで、以下では、入力側光偏向素子部１４０や出力側光偏向素子部１６０に光吸収体を設ける場合について図６〜図７を参照して説明する。図６〜図７は、本発明の第２の実施の形態に係る光偏向素子の製造方法を工程順に示す斜視図である。なお、これらの図において、第１実施形態で既に説明した部材には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００９０】
最初に、図６（ａ）に示す構造を得るまでの工程について説明する。
【００９１】
まず、強誘電体であるＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３）の単結晶にＮｂをドープして導電性を持たせたものを基板１４２として使用し、この基板１４２の上にＰＬＺＴ用の塗布液をスピンコート法により回転数３０００ｒｐｍ、塗布時間３０秒で塗布し、その後塗布液中の溶媒成分を基板温度１４０℃で５分間乾燥させる。次いで、得られた塗布膜を基板温度３２０℃で５分間加熱し、その後、基板温度６５０℃、５分間の条件で結晶化アニールを行う。そして、このような一連の工程を所要回数繰り返して膜厚を稼ぐことにより、厚さが２〜３μｍ程度のＰＬＺＴ膜を形成し、それを上部クラッド層１４３ａとする。
【００９２】
なお、上記のようにスピンコートで形成した塗布膜をその都度結晶化アニールするのではなく、塗布膜を積層した後に一括して結晶化アニールを行うことも考えられるが、この方法では、積層された塗布膜に結晶化アニールによってクラックが入る恐れがあるので、好ましくない。
【００９３】
また、上記のような成膜方法は、通常はゾルゲル法と呼ばれるが、場合によっては化学溶液堆積法（ＣＳＤ法：　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）や、塗布熱分解法とも称されることもある。
【００９４】
続いて、後で光吸収体が充填される部分の上部クラッド層１４３ａに対し、クロム等のメタルマスク（不図示）の窓を通じて、波長１６５ｎｍ、エネルギ密度２００Ｗ／ｃｍ２の紫外線を照射する。その後、ＭｅＯＨ／Ｈ２ＯとＨＮＯ３との混合溶液をそのｐＨが１．７になるように作製し、紫外線が照射された部分の上部クラッド層１４３ａをこの溶液でウエットエッチングすることにより、開口１４７を形成する。
【００９５】
次に、図６（ｂ）に示される構造を得るまでの工程について説明する。
【００９６】
まず、ＰＺＴ用の塗布液を用いて、上記したゾルゲル法によりＰＺＴ膜を上部クラッド層１４３ａの上に厚さ約５μｍ程度に形成し、それをコア層１４３ｂとする。このコア層を構成する材料はＰＺＴに限定されず、ＰＺＴ以外の強誘電体材料も使用し得る。そして、上記した紫外線照射の方法を用いて、開口１４７に重なる開口をこのコア層１４３ｂに形成する。
【００９７】
更に、上部クラッド層１４３ａと同様の方法を用いて、コア層１４３ｂ上にＰＬＺＴを厚さ約２〜３μｍに形成し、それを下部クラッド層１４３ｃとする。その後、既述した紫外線照射の方法を用いて、コア層１４３ｂに形成した開口に重なる開口をこの下部クラッド層１４３ｃに形成する。
【００９８】
これにより、上部クラッド層１４３ａ、コア層１４３ｂ、及び下部クラッド層１４３ｃがこの順にエピタキシャル成長してなる導波路層１４３が基板１４２上に形成されると共に、上部クラッド層１４３ａの開口１４７に重なる溝１４８がその導波路層１４３に形成されたことになる。その溝１４８は、例えば数１００μｍ程度の間隔を置いて複数形成される。
【００９９】
次に、図７（ａ）に示す構造を得るまでの工程について説明する。
【０１００】
まず、下部クラッド層１４３ｃの上に、該下部クラッド層１４３ｃを構成するＰＬＺＴと密着性が良好であり、且つ低抵抗であるタングステン膜をスパッタ法により例えば１５μｍの厚さに形成する。その後に、このタングステン膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、導波路１４３の光路の上に複数のプリズム型電極１４４にする。
【０１０１】
続いて、図７（ｂ）に示されるように、カーボンを分散させた黒色樹脂材料をスクリーン印刷法により溝１４８の中に充填し、その後この黒色樹脂材料を固化して光吸収体１４６とする。
【０１０２】
なお、プリズム型電極１４４を形成する前にこの光吸収体１４６を溝１４８の中に充填すると、プリズム型電極１４４を形成する部分の下部クラッド層１４３上に黒色樹脂材料が溝１４８からはみ出し、プリズム型電極１４４と導波路層１４３との間に黒色樹脂材料が介在する恐れがある。こうなると、プリズム型電極１４４と基板１４２との間に印加した電圧の一部が黒色樹脂材料によって吸収され、コア層１４３ｂに印加される正味の電圧が低下し、光信号の偏向量が小さくなってしまう。従って、黒色樹脂の充填は、本実施形態のように、プリズム型電極１４４を形成した後に行うのが好ましい。
【０１０３】
また、光吸収体１４６を充填する際、溝１４８が導波路層１４３の端面Ａからはみ出していると、その端面Ａから光吸収体１４６がこぼれ出してしまうので、溝１４８は端面Ａよりも内側に形成されるのが好ましい。
【０１０４】
以上により、本実施形態に係る光偏向素子の基本構造が完成する。この光偏向素子では、導波路層１４３の複数の光路の上に、該光路に対応するプリズム型電極１４４が形成され、各プリズム型電極１４４と基板１４２との間の電位差を調節することにより、その電位差に応じた偏向角だけ光信号を偏向することができる。なお、基板１４２を構成するＳＴＯの導電性が低いので、基板１４２とプリズム型電極１４４との間に比較的大きな電圧を印加しないと大きな偏向角が得られない場合がある。その場合は、基板１４２と導波路層１４３との間にベタ状の金属膜、例えばＰｔ膜を上部電極として形成し、その上部電極とプリズム型電極１４４との間に電圧を印加するようにすればよい。このように導電性の良い金属膜で上部電極を構成することで、上部電極とプリズム型電極１４４との間の電位差が小さくても導波路層１４３に効果的に電圧を印加することができ、光信号を大きく偏向することが可能となる。
【０１０５】
上記した実施形態によれば、各光路の横の導波路層１４３に溝１４８を形成し、該溝１４８内に光吸収体１４６を充填したので、一つの光路を伝播する光信号が迷光によって他の光路に入るのが防止される。これにより、光路間のクロストークを防ぐことができ、各光路を伝播する光信号の品質が向上する。
【０１０６】
なお、光信号は、導波路層１４３のコア層１４３ｂを伝播するので、上記のような迷光を防止するには、コア層１４３ｂを貫通する深さに溝１４８を形成すればよい。
【０１０７】
また、ゾルゲル法で導波路層１４３を形成する際、結晶化アニール等によって導波路層１４３に数十回もの熱履歴が加わり、その熱によって基板１４２が反ろうとするが、光吸収体１４６がその反りを吸収するので、導波路層１４３の平坦性を向上させることができる。
【０１０８】
本願発明者の調査結果によれば、導波路層１４３の厚みが１０μｍのとき、溝１４８と光吸収体１４６とを設けない場合には基板１４２が約３μｍ程度反るのに対し、上記のように溝１４８と光吸収体１４６とを設けた場合には、その反りが約１μｍ程度にまで抑えられることが確認された。
【０１０９】
このような利点は、導波路層１４３に熱履歴が加わる他の成膜方法、例えばＭＯＣＶＤ法で導波路層１４３を形成する場合にも得ることができる。
【０１１０】
これに対し、特許文献１では、導波路層を紫外線硬化樹脂で構成しているので、上記したような熱履歴が導波路層に加わらず、本発明の利点を得ることができない。
【０１１１】
また、特許文献２は、基板の上に導波路層を形成する構造となっていないので、導波路層に熱履歴が加わる本発明とは異なる。
【０１１２】
ところで、上記した光偏向素子の使用方法は特に限定されないが、第１実施形態で説明した光スイッチに使用するのが好適である。その光スイッチは、第１実施形態と同じ製造方法によって作製され、その平面図は図８のようになる。
【０１１３】
このような光スイッチでは、入力側光偏向素子部１４０と出力側光偏向素子部１６０に本実施形態の光偏向素子を使用している。入力側光偏向素子部１４０は、既述のように反りが抑えられているので、それを基板１０１上に実装する際、入力側偏向素子部１４０とコリメートレンズ１３０との位置合わせを精度良く行うことができ、光信号の損失を低減することが可能となる。同様にして、出力側偏向素子部１６０と集光レンズ１７１との位置合わせも容易になり、光信号の損失を抑えることができる。
【０１１４】
なお、図８におけるコリメート部１３０および集光部１７０では、ギャップ充填層の入射側と出射側のそれぞれにレンズ曲面が対向するように設けらているが、第１実施形態のように、ギャップ充填層をはさんでそれぞれ入射側、出射側の一方のみにレンズ曲面を設けてもよい。
【０１１５】
以下に、本発明の特徴を付記する。
【０１１６】
（付記１）　複数の光信号の入出射用の端面を有するスラブ型光導波路と、屈折率の異なる他の媒質に対する前記スラブ型光導波路の境界面に各光信号に対応して形成された複数のレンズ曲面とを有する二次元レンズアレイにおいて、
前記入出射用の端面と前記各レンズ曲面との間の各光信号の伝播領域の両側に光吸収体が配設されたことを特徴とする二次元レンズアレイ。
【０１１７】
（付記２）　前記光吸収体は、前記各レンズ曲面の端部から、前記入出射用の端面方向に離れた領域に配設されることを特徴とする付記１記載の二次元レンズアレイ。
【０１１８】
（付記３）　前記光吸収体は、前記入出射用の端面から離れた前記スラブ型光導波路内の領域に配設されることを特徴とする付記１記載の二次元レンズアレイ。
【０１１９】
（付記４）　前記光吸収体は、前記スラブ型光導波路のコア層およびクラッド層を貢通した領域に配設されることを特徴とする付記１記載の二次元レンズアレイ。
【０１２０】
（付記５）　前記光吸収体は、炭素が分散された黒色樹脂によってなることを特徴とする付記１記載の二次元レンズアレイ。
【０１２１】
（付記６）　前記各レンズ曲面は、前記入出射用の端面から光入射側導波路または光ファイバによって光信号が入射された場合に、前記スラブ型光導波路を伝播した前記各光信号が前記各レンズ曲面を通過して平行光に変換されるような形状に形成されることを特徴とする付記１１記載の二次元レンズアレイ。
【０１２２】
（付記７）　光信号の伝播領域をはさんだ前記光吸収体間の距離は、前記光入射側導波路または光ファイバの幅と、前記レンズ曲面の通過後に必要な前記平行光の幅とに応じて設定されることを特徴とする付記６記載の二次元レンズアレイ。
【０１２３】
（付記８）　光信号の伝播経路を切リ換える光スイッチにおいて、
外部から光信号の入力を受ける複数の光入射側導波路と、
光信号を外部に出力する複数の光出射側導波路と、
前記各光入射側導波路を通過した光信号を個別にコリメートする複数のコリメートレンズと、
前記各光入射側導波路から対応する前記各コリメートレンズに対する光信号の伝播領域の両側に配設された第１の光吸収体と、
前記各コリメートレンズを通過した光信号の伝播方向を個別に切リ換える複数の入力側光偏向素子と、
前記各光偏向素子を通過した各光信号が共通に伝播する共通光導波路と、
前記共通光導波路を通過した光信号の伝播方向を個別に切り換える複数の出力側光偏向素子と、
前記各光偏向素子を通過した光信号を前記各光出射側導波路に個別に結像させる複数の集光レンズと、
前記各集光レンズから対応する前記光出射側導波路に対する光信号の伝播領域の両側に配設された第２の光吸収体と、
を有することを特徴とする光スイッチ。
【０１２４】
（付記９）　前記第１の光吸収体は、前記コリメートレンズの有する入射側のレンズ曲面の端部から、前記光入射側導波路が配設された方向に離れた領域に配設され、前記第２の光吸収体は、前記集光レンズの有する出射側の前記レンズ曲面の端部から、前記光出射側導波路が配設された方向に離れた領域に配設されることを特徴とする付記８記載の光スイッチ。
【０１２５】
（付記１０）　光信号の伝播経路を切リ換える光スイッチにおいて、
外部から光信号の入力を受ける複数の光入射側導波路と、
光信号を外部に出力する複数の光出射側導波路と、
前記各光入射側導波路を通過した光信号を個別にコリメートする複数のコリメートレンズと、
前記各コリメートレンズを通過した光信号の伝播方向を個別に切リ換える複数の入力側光偏向素子と、
前記入力側光偏向素子を通る前記光信号の光路の両側に配設された第１の光吸収体と、
前記各光偏向素子を通過した各光信号が共通に伝播する共通光導波路と、
前記共通光導波路を通過した光信号の伝播方向を個別に切り換える複数の出力側光偏向素子と、
前記出力側光偏向素子を通る前記光信号の光路の両側に配設された第２の光吸収体と、
前記各光偏向素子を通過した光信号を前記各光出射側導波路に個別に結像させる複数の集光レンズと、
を有することを特徴とする光スイッチ。
【０１２６】
（付記１１）　二次元光導波路中を伝播する光信号のコリメートまたは集光を行う複数の二次元レンズを有する二次元レンズアレイの製造方法において、
複数の光信号の入出射用の端面を有する一様なスラブ型光導波路を基板上に形成し、
前記スラブ型光導波路のコア層およびクラッド層を除去して、その端面に各光信号に対応する複数のレンズ曲面を形成するとともに、前記入出射用の端面と前記各レンズ曲面との間の光信号の伝播領域の両側で、かつ前記コア層およびグラッド層が除去された部分から前記入出射用の端面方向に離れた領域において、前記スラブ型光導波路のコア層およびクラッド層を除去して充填穴を形成し、
前記充填穴に光吸収性を有する樹脂を充填して固化させる、
ことを特徴とする二次元レンズアレイの製造方法。
【０１２７】
（付記１２）　基板と、
前記基板の上に形成された導波路層と、
前記導波路層の上面において、該導波路層を通る光信号の光路の上に形成された電極と、
前記光路の横の前記導波路層に形成された溝と、
前記溝内に充填された光吸収体と、
を有することを特徴とする光偏向素子。
【０１２８】
（付記１３）　前記溝は、前記導波路層の光路の両側にそれぞれ一つずつ設けられることを特徴とする付記１２に記載の光偏向素子。
【０１２９】
（付記１４）　前記光吸収体は、炭素が分散された黒色樹脂によってなることを特徴とする付記１２に記載の光偏向素子。
【０１３０】
（付記１５）　前記導波路層は、強誘電体よりなるコア層を備えることを特徴とする付記１２に記載の光偏向素子。
【０１３１】
（付記１６）　前記溝は、前記コア層を貫通して形成されることを特徴とする付記１５に記載の光偏向素子。
【０１３２】
（付記１７）　基板の上に導波路層を形成する工程と、
前記導波路層に溝を形成する工程と、
前記溝の横の前記導波路層の上に電極を形成する工程と、
前記溝に光吸収体を充填する工程と、
を有することを特徴とする光偏向素子の製造方法。
【０１３３】
（付記１８）　前記導波路層は、ゾルゲル法又はＭＯＣＶＤ法により形成されることを特徴とする付記１７に記載の光偏向素子の製造方法。
【０１３４】
（付記１９）　前記溝は、前記光導波路層の端面よりも内側に形成されることを特徴とする付記１７に記載の光偏向素子の製造方法。
【０１３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の二次元レンズアレイによれば、例えば光信号がスラブ型光導波路内をレンズ曲面に対して伝播する場合、スラブ型光導波路内における光信号の伝播領域の両側に光吸収体が配設されたことにより、このレンズ曲面に正確に入射しない余分な光や、レンズ曲面の端部等からの散乱光が、光吸収体において吸収される。このため、隣接するレンズ曲面に光が入射することが防止され、隣接するチャンネル間のクロストークの発生が低減される。また、レンズ曲面からスラブ型光導波路内に光信号が入射する場合には、レンズ曲面を通過した後、出射端の所定範囲外に伝播する余分な光が、光吸収体において吸収される。このため、必要な光のみが出射側から出射され、伝播する光信号の品質が高められる。
【０１３６】
また、本発明の光スイッチでは、各光入射側導波路から対応する各コリメートレンズに対する光信号の伝播領域の両側に第１の光吸収体が配設されたことにより、各コリメートレンズに正確に入射しない余分な光や、コリメートレンズのレンズ曲面の端部等からの散乱光が、光吸収体において吸収される。このため、隣接するレンズ曲面に光が入射することが防止され、隣接するチャンネル間のクロストークの発生が低減される。また、各集光レンズから対応する光出射側導波路に対する光信号の伝播領域の両側に第２の光吸収体が配設されたことにより、各光出射側導波路に正確に入射しない余分な光が、光吸収体において吸収される。このため、必要な光のみが光出射側導波路から出射され、伝播する光信号の品質が高められる。
【０１３７】
更に、本発明の光偏向素子によれば、導波路層に溝を設け、その溝の中に光吸収体を充填したので、光吸収体によって光信号の迷光が防止されてクロストークが低減され、光信号の品質を向上させることができる。
【０１３８】
しかも、このように導波路層に溝を設けたことにより、導波路層を作製する際の熱に起因する基板の反りが光吸収体によって吸収されるので、導波路層の平坦性を向上させることができる。
【０１３９】
従って、このように平坦性のよい光偏向素子を上記した光スイッチの入力側光偏向素子として使用すると、該光偏向素子とコリメートレンズとの位置合わせを精度良く行うことができるので、光信号の損失が低減される。同様に、この光偏向素子を光スイッチの出力側光偏向素子として使用すると、光偏向素子と集光レンズとの位置合わせが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る二次元レンズアレイのコリメート部とその周辺の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る二次元レンズアレイを具備した光スイッチの構成例を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る二次元レンズアレイのコリメート部とその周辺の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る二次元レンズアレイの集光部とその周辺の構成を示す平面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る光偏向素子の製造方法について示す斜視図（その１）である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る光偏向素子の製造方法について示す斜視図（その２）である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態に係る光偏向素子を備えた光スイッチの平面図である。
【図９】図９は、従来例に係る光スイッチの一部を示す平面図である。
【符号の説明】
１００…光スイッチ、１１０…入力側光ファイバアレイ、１１１…光ファイバ、１２０…光入射側導波路部、１２１…光入射側導波路、１３０…コリメート部、１３１…コリメートレンズ、１３２…導波路層、１３３…ギャップ充填層、１３４…レンズ曲面、１３５…光吸収体、１４０…入力側光偏向素子部、１４１…入力側光偏向素子、１４２…導電性基板、１４３…導波路層、１４３ａ…上部クラッド層、１４３ｂ…コア層、１４３ｃ…下部クラッド層、１４４…プリズム型電極、１４６…光吸収体、１４７…開口、１５０…共通光導波路、１６０…出力側光偏向素子部、１６１…出力側光偏向素子、１７０…集光部、１７１…集光レンズ、１８０…光出射側導波路部、１８１…光出射側導波路、１９０…出力側光ファイバアレイ、１９１…光ファイバ。
【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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