(57)【要約】【課題】  コアからの光をスリット壁面で確実に反射させて光の進路を切り替えることができる泡駆動型光スイッチを提供する。【解決手段】  光を反射又は透過させて進路を切り替えるための壁面１０２ｒを有するスリット１０２と、この壁面１０２ｒで光を反射又は透過させる泡１０８をスリット１０２内に充填すると共に、屈折率がコア１０３と等しい屈折率整合液１０９と、スリット１０２を封止する蓋１０７と、ヒータ１１０とを有する泡駆動型光スイッチにおいて、ヒータ１１０の長さを、泡１０８がスリット内の交差部側の端に引き寄せられ交差部１０３ｃを完全に塞いで安定状態となっている場合の泡の長手方向の長さに等しくなるように設定したものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差しないｍ本のコアと互いに交差しないｎ本のコアとが交差する光導波路の交差部に形成され光を透過または反射させて進路を切り替えるための壁面を有するスリットと、該壁面で光を反射させる泡を上記スリット内に形成すべく充填されていると共に屈折率が上記コアと等しい屈折率整合液と、上記スリットを封止する蓋と、上記泡がクラッド側から上記交差部側に移動すべく上記交差部の近傍及び上記クラッド側にそれぞれ上記スリットに平行に設けられたヒータとを有する泡駆動型光スイッチにおいて、上記ヒータ長が、上記泡がスリット内の交差部側の端に引き寄せられ、交差部を完全に塞いで安定状態となっている場合の泡の長手方向の長さに等しくなるように設定されていることを特徴とする泡駆動型光スイッチ。
【請求項２】
上記ヒータは上記光導波路の各交差部を厚さ方向に挟むように設けられている請求項１に記載の泡駆動型光スイッチ。
【請求項３】
上記ヒータは上記スリット壁面の深さ方向の中央に位置するように設けられている請求項１に記載の泡駆動型光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路を通過する光の進路を切り替える光スイッチに係り、特に光導波路の交差部に設けられたスリット内の泡を動かしてその交差部に反射面を形成し、光の進路を切り替える泡駆動型光スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８に従来の泡駆動型光スイッチの平面図を示す。
【０００３】
図８に示すように、従来の泡駆動型光スイッチは、２本のコア１０３が交差する光導波路の交差部１０３ｃに形成され、光を反射又は透過させて進路を切り替えるための壁面１０２ｒを有し、例えば長さｄが１５５μｍ、幅が１０〜１５μｍで掘り下げられて形成されたスリット１０２と、このスリット１０２内に形成される泡１０８を交差部１０３ｃに移動すべく交差部１０３ｃの近傍に、スリット１０２とほぼ平行かつそのスリット１０２の開口部の端部を取り囲むように設けられた釣り針状のヒータ１０１とで主に構成されている。
【０００４】
スリット１０２内には、壁面１０２ｒで光を反射又は透過させる泡１０８を形成すべく、屈折率がコア１０３と等しいシリコーンオイルなどの屈折率整合液１０９が充填され、蓋（図示せず）により封止される。
【０００５】
ヒータ１０１は、幅ｂが８μｍで形成され、スリット１０２の長手方向の一方の側の長さａがスリット１０２の約半分の８８μｍであり、他方の側の長さｃがスリット１０２の約５分の１の３５μｍである。
【０００６】
図９に図８のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図を示す。
【０００７】
図９に示すように、スリットの深さｇは、交差部１０３ｃが深さ方向のほぼ中央に配置されるように、この場合４５μｍで形成されている。また、ヒータ１０１の厚さｆは１μｍである。
【０００８】
この泡駆動型光スイッチにより光の進路を切り替えるには、スリット１０２内の泡１０８が熱に引き寄せられるという性質を利用し、ヒータ１０１に所定の電力、例えば、ヒータ１０１に電流を印加し、ヒータ１０１の出力を１×１０-4Ｗ／μｍ2 として、泡１０８を光導波路の交差部１０３ｃに動かして、スリット壁面で光を反射させる。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１９３９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の泡駆動型光スイッチは、比較的低電流を印加して加熱できるように、ヒータ１０１の長さａが長く、交差部１０３ｃから離れた位置まで伸びているので、ヒータ１０１に電流を印加している間（以下「印加中」という）に、泡１０８が水平方向に細長く変形してしまい、交差部１０３ｃが塞がれず、コアからの光がスリット壁面で反射しないため、光の進路が切り替わらないという問題があった。
【００１１】
この泡１０８の変形は、ヒータ１０１の形状に合わせて高温の領域がスリット１０２の長手方向に伸び（図７参照。各領域の温度の関係はＡ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅ＜Ｆ＜Ｇ＜Ｈ）、泡１０８がより高温の領域に引き寄せられ、かつ泡１０８の体積がほとんど変化しないために発生する。
【００１２】
また、従来の泡駆動型光スイッチの構造では、スリット１０２の上面（交差部１０３ｃの上方）にのみヒータ１０１を配置しているので、ヒータ１０１に電流を印加すると高温の領域が上部に偏り、スリット１０２内で泡１０８がこの高温領域に引き寄せられて上昇してしまい、同様に、泡１０８により交差部１０３ｃが塞がれないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、泡を動かすためのヒータの長さ及び設置位置を最適にし、泡の移動が完了してから電流印加を停止してヒータ付近の温度が周囲温度と同じになるまでの間に、コアからの光をスリット壁面で確実に反射させて光の進路を切り替えることができる泡駆動型光スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、互いに交差しないｍ本のコアと互いに交差しないｎ本のコアとが交差する光導波路の交差部に形成され光を透過または反射させて進路を切り替えるための壁面を有するスリットと、この壁面で光を反射させる泡をスリット内に形成すべく充填されていると共に屈折率がコアと等しい屈折率整合液と、スリットを封止する蓋と、泡をクラッド側から交差部側に移動すべく交差部の近傍及びクラッド側に、それぞれスリットに平行に設けられたヒータとを有する泡駆動型光スイッチにおいて、ヒータ長は、泡がスリット内の交差部側の端に引き寄せられ交差部を完全に塞いで安定状態となっている場合の泡の長手方向の長さに等しくなるように設定されている。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加え、ヒータは光導波路の各交差部を厚さ方向に挟むように設けられているものである。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１の構成に加え、ヒータはスリット壁面の深さ方向の中央に位置するように設けられているものである。
【００１７】
すなわち、本発明の要点は、ヒータの長さをスリットの長さの半分以下にして高温領域の水平方向の広がりを小さくすることにより、印加中における泡の水平方向の変形を小さくし、交差部を泡で確実に塞いで光をスリット壁面で反射させる点にある。
【００１８】
また、ヒータを交差部の上方及び下方にそれぞれ配置し、高温領域がスリット上部又は下部に偏るのを防ぐことにより、スリット内で泡が上昇又は下降するのを防止する点にある。
【００１９】
更に、ヒータをスリット壁面の深さ方向の中央に位置するように配置することにより、温度が最も高くなる位置と交差部の位置との間の距離を最も短くすることができる点にある。
【００２０】
上記請求項１の構成によれば、ヒータに所定の電流を印加すると、高温の領域がスリットの長手方向及び深さ方向にほぼ同様に伸びるため、ヒータの熱に引き寄せられた泡は深さ方向に変形し、交差部が泡で覆われる。
【００２１】
上記請求項２の構成によれば、泡は交差部の上方のヒータの熱と下方のヒータの熱とに引き寄せられ、スリット壁面の深さ方向のほぼ中央に位置する交差部を塞いだ状態で保持される。
【００２２】
上記請求項３の構成によれば、泡をクラッド側から交差部側へ引き寄せる際に、ヒータによる加熱位置を不要にクラッド側から遠ざけてしまうことを避けることができるので、切替時間を短くすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、泡の移動が完了してから電流印加を停止してヒーター付近の温度が周囲温度と同じになるまでの間にコアからの光をスリット壁面で確実に反射さることが出来るので光の進路の切り替え速度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２５】
図１に本発明にかかる泡駆動型光スイッチの平面図を示す。
【００２６】
図１に示すように、泡駆動型光スイッチは、光導波路のコア１０３が、互いに交差しないｍ本と互いに交差しないｎ本とがほぼ９０度の角度で交差する多数の交差部の内、１つの交差部１０３ｃに設けられている。
【００２７】
泡駆動型光スイッチは、例えば長さｄが１５５μｍで掘り下げられて形成され、光を反射又は透過させて進路を切り替えるための壁面１０２ｒを有するスリット１０２を備えている。
【００２８】
さらに、スリット１０２内に形成される泡１０８を交差部１０３ｃに移動すべく、交差部１０３ｃの近傍でかつ交差部１０３ｃを挟むように光導波路の両面に、スリット１０２とほぼ平行かつそのスリット１０２の開口部の端部を取り囲むように設けられたほぼコ字状のヒータ１１０を備えている。
【００２９】
このスリット１０２内には、壁面１０２ｒで光を反射又は透過させる泡１０８を形成すべく、屈折率がコア１０３と等しいシリコーンオイルなどの屈折率整合液１０９が充填され、蓋（図示せず）により封止される。
【００３０】
ヒータ１１０は、幅ｂが８μｍで形成され、スリット１０２の長手方向の一方の側の長さｉがスリット１０２の約４分の１の４４μｍであり、他方の側の長さｃがスリット１０２の約５分の１の３５μｍである。
【００３１】
図２に図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図を示す。
【００３２】
図２に示すように、光導波路は、Ｓｉ基板１００上に形成されたバッファ層１０４と、バッファ層１０４上に低温でガラスを堆積させる方法で設置された下部クラッド１０５と、下部クラッド１０５上に形成された矩形断面形状のコア１０３と、このコア１０３を覆うように形成された上部クラッド１０６とからなり、バッファ層１０４と下部クラッド１０５との間に下部ヒータ１１１が設けられており、上部クラッド１０６上に上部ヒータ１１０が設けられている。
【００３３】
スリット１０２の深さｇは、交差部１０３ｃが深さ方向のほぼ中央に配置されるように、この場合４５μｍで形成されている。また、上部ヒータ１１０及び下部ヒータ１１１の厚さｆはそれぞれ１μｍであり、上部ヒータ１１０は絶縁膜１０７で覆われている。さらに、この絶縁膜１０７に蓋（図示せず）が陽極接合されている。
【００３４】
次に、作用を図５（ａ）〜図５（ｅ）を用いて説明する。
【００３５】
図５（ａ）に示すように、泡１０８は交差部１０３ｃを塞ぐように保持されており、安定状態にある。
【００３６】
そして、泡１０８の位置を交差部１０３ｃからクラッド側に移動して光の進路を切り替えるに際しては、図５（ｂ）に示すように、クラッド側のヒータ１１０，１１１に所定の電流を印加し、ヒータ出力を１×１０-4Ｗ／μｍ2 とする。これにより、ヒータ１１０，１１１が発熱し、それらのヒータ１１０，１１１に泡１０８が引き寄せられる「印加中」になる。
【００３７】
そして、泡１０８が移動した後、電流の印加が停止され、図５（ｃ）に示すように、泡１０８は「安定状態」になる。
【００３８】
また、泡１０８の位置をクラッド側から交差部１０３ｃに移動して光の進路を切り替えるに際しては、同様に、図５（ｄ）に示すように、交差部側のヒータ１１０，１１１に所定の電流を印加し、ヒータ出力を１×１０-4Ｗ／μｍ2 とする。これにより、ヒータ１１０，１１１が発熱し、それらのヒータ１１０，１１１に泡１０８が引き寄せられる「印加中」になる。
【００３９】
そして、泡１０８が移動した後、電流の印加が停止され、図５（ｅ）に示すように、泡１０８は「安定状態」になる。こうして上部ヒータ１１０及び下部ヒータ１１１に引き寄せられた泡１０８は、交差部１０３ｃを確実に塞ぐことになる。
【００４０】
この状態で、他方の光導波路から伝搬してきた光はスリット壁面で反射され、光の進路が切り替えられて一方の光導波路へ伝搬していく。
【００４１】
以上説明したように、この構造により、高温領域を従来より小さくし、かつ高温領域がスリット上部又はスリット下部に偏るのを防ぐことができるので、スリット１０２内の泡１０８の水平方向の変形や泡１０８の上昇又は下降を防ぎ、スリット壁面１０２ｒで確実に光を反射させることが可能になる。
【００４２】
次に、本実施の形態の変形例について述べる。
【００４３】
図３に図１の泡駆動型光スイッチの変形例の断面図を示す。
【００４４】
図３に示すように、この泡駆動型光スイッチは、図１の泡駆動型光スイッチと同様に、光導波路のコア１０３が、互いに交差しないｍ本と互いに交差しないｎ本とがほぼ９０度の角度で交差する多数の交差部の内、交差部１０３ｃにそれぞれ設けられており、例えば長さｄが１５５μｍで掘り下げられて形成され、光を反射又は透過させて進路を切り替えるための壁面１０２ｒを有するスリット１０２を備えている。
【００４５】
さらに、スリット１０２内に形成される泡１０８を交差部１０３ｃに移動すべく、交差部１０３ｃの近傍の光導波路の上面に、スリット１０２とほぼ平行かつそのスリット１０２の開口部の端部を取り囲むように設けられたほぼコ字状のヒータ１１０を備えている。
【００４６】
このスリット１０２内には、壁面１０２ｒで光を反射又は透過させる泡１０８を形成すべく、屈折率がコア１０３と等しいシリコーンオイルなどの屈折率整合液１０９が充填され、蓋（図示せず）により封止される。
【００４７】
ヒータ１１０は、幅ｂが８μｍで形成され、スリット１０２の長手方向の一方の側の長さｉがスリット１０２の約４分の１の４４μｍであり、他方の側の長さｃがスリット１０２の約５分の１の３５μｍである。スリット１０２の深さｇは、コア１０３が深さ方向のほぼ中央に配置されるように、この場合４５μｍで形成されている。また、ヒータ１１０は厚さｆが１μｍであり、絶縁膜１０７で覆われている。
【００４８】
図６にこのヒータによる加熱時の温度分布を示す。
【００４９】
図中、ＡからＨはそれぞれ所定の温度領域を示しており、各領域の温度の関係は、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅ＜Ｆ＜Ｇ＜Ｈである。
【００５０】
図６に示すように、ヒータ１１０からスリット１０２の長手方向に向かって徐々に温度が低下しており、深さ方向についてもほぼこれと同じ割合で温度が低下している。
【００５１】
このことから、ヒータ１１０を交差部の上方にのみ設けても、ヒータ１１０の長さｉを、泡がスリット内の交差部の端に引き寄せられ、交差部を完全に塞いで安定状態となっている場合の泡の長手方向の長さに等しくなるよう設定することにより、ヒータ加熱時に交差部を確実に泡で塞ぎ、光をスリット壁面で反射させて進路を切り替えられることが分かる。
【００５２】
さらに、もう一つの変形例について説明する。
【００５３】
本実施の形態では、ヒータが光導波路の交差部を厚さ方向に挟むように設け、上述の変形例では、スリット上部のみ上部ヒータを設けたが、この変形例ではヒータをスリット壁面の深さ方向の中央に位置するように設けたものである。
【００５４】
図４に、この変形例の泡駆動型光スイッチの断面図を示す。既出の符号は同じ部材を表し、その詳細を省略する。
【００５５】
図４に示すように、コア１０３の交差部１０３ｃがスリット１０２の深さ方向の略中央に配置され、さらに、交差部１０３ｃと略同じ深さの位置にヒータ１１２が設けられている。
【００５６】
ヒータ１１２の中心位置をコアの交差部１０３ｃの付近に配置することで、ヒータ１１２の温度が最も高くなる位置と交差部１０３ｃの位置との間の距離が最も短くなる。よって、泡１０８をクラッド側から交差部側に引き寄せる際に、ヒータ１１２による加熱位置を不要にクラッド側から遠ざけてしまうことを避けることができるので、電流を印加してから泡１０８が交差部側に移動するまでの時間が短くなる。これにより、スリット壁面での光の進路の切替時間が短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施の形態としての泡駆動型光スイッチの平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１の泡駆動型光スイッチの変形例の断面図である。
【図４】図１の泡駆動型光スイッチのもう一つ変形例の断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は図１の泡駆動型光スイッチによる光の進路の切替方法を説明するための説明図である。
【図６】図３の泡駆動型光スイッチのヒータによる加熱時の温度分布を示す図である。
【図７】従来の泡駆動型光スイッチのヒータによる加熱時の温度分布を示す図である。
【図８】従来の泡駆動型光スイッチの平面図である。
【図９】図８のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０２  スリット
１０２ｒ  壁面
１０３  コア
１０３ｃ  交差部
１０５，１０６  クラッド
１０７  絶縁膜
１０８  泡
１０９  屈折率整合液（シリコーンオイル）
１１０  上部ヒータ
１１１  下部ヒータ
【図１】
2005107006.tif 000003
【図２】
2005107006.tif 000004
【図３】
2005107006.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005107006.tif 000007
【図６】
2005107006.tif 000008
【図７】
2005107006.tif 000009
【図８】
2005107006.tif 000010
【図９】
2005107006.tif 000011