(57)【要約】【課題】  本発明は光導波路に対し加熱処理を行うことにより光学的機能を変化させる構成とされた光デバイスに関し、信号損失の低減及び応答性の向上を図ることを課題とする。【解決手段】  クラッド層２，３と、このクラッド層２，３内に設けられたコア４（光導波路）と、このコア４を加熱する薄膜ヒータ７，８とを有する光デバイスにおいて、薄膜ヒータ７，８をＩＴＯ等の透明導電性膜により形成する。また、透明薄膜ヒータ７，８の消衰係数を１×１０−４以上１×１０−１以下に設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド層と、該クラッド層内に設けられた光導波路と、前記光導波路を加熱する加熱手段とを有する光デバイスにおいて、
前記加熱手段を透明導電性膜により形成したことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の光デバイスにおいて、
前記透明導電性膜の消衰係数を１×１０−４以上１×１０−１以下としたことを特徴とする光デバイス。
【請求項３】
請求項１または２記載の光デバイスにおいて、
前記透明導電性膜の比抵抗を５μΩｃｍ以上４００μΩｃｍ以下としたことを特徴とする光デバイス。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
前記透明導電性膜の材料として、ＩＴＯ，ＳｎＯ２，ＺｎＯ，ＡｌＺｎＯ，Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ，及びＣｕ２Ｏのいずれから選定される一の材料を用いたことを特徴とする光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光デバイスに係り、特に光導波路に対し加熱処理を行うことにより光学的機能を変化させる構成とされた光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光信号を所望の出力ポートに切り替えを行う光スイッチとして熱光学型、メカニカル型等の種々の光スイッチが知られている。このうちメカニカル型の光スイッチは特性の波長依存性が小さく、また切り替え状態の自己保持が可能であり、低消費電力という利点がある一方で、一般に損失が大きくまた可動部分を持つために信頼性に問題がある。
【０００３】
これに対し熱光学型の光スイッチは温度による屈折率変化で光減衰量を調整するため、自己保持はできないが、調整精度は非常に良く、信頼性が高く、小型のデバイスを作りやすいという利点がある（特許文献１参照）。
【０００４】
一般的な光スイッチは、大略すると基板、下クラッド層、上クラッド層、コア、及び薄膜ヒータ等により構成されている。下クラッド層は基板の上部に設けられており、この下クラッド層の上部にはコアが形成されている。このコアは、途中で分岐コアに分岐することにより、Ｙ分岐光導波路を形成する。このコア（以下、特にことわらない限り分岐コアを含めコアという）は、上クラッド層により封止された構成とされている。これにより、コア内に光を閉じ込めることが可能となる。
【０００５】
薄膜ヒータは上クラッド層の上部に形成されており、電流が流されることにより加熱する構成とされている。従来、この薄膜ヒータは、Ｔｉ（チタン），Ｔａ（タンタル），Ｗ（タングステン），ＦｅＮｉ（パーマロイ），Ｃｒ（クロム）等の金属材料により形成されていた。これらの金属薄膜ヒータは、その光の吸収に関する消衰係数が高い値を有している。具体的には、金属薄膜ヒータの消衰係数ｋは１≦ｋ≦２０である。
【０００６】
この薄膜ヒータで発生した熱は、上クラッド層を介して分岐コアに熱伝達される。これにより分岐コアは加熱されて熱光学的変化により屈折率が変化し、よってコアに導入された光の光路をいずれか一方の分岐コアに選択的に案内する光スイッチが構成される。
【特許文献１】特開２００２−３４１３００（第００１９段落乃至第００２１段落、及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来の光スイッチは、上記のように薄膜ヒータの材質として、コアよりも消衰係数が高い金属材料を用いていた。周知のように光の特性としては、屈折率の高い物質に向け進む性質があるため、光導波路として機能するコアと薄膜ヒータの近傍に屈折率が高い金属材料よりなる薄膜ヒータを配設すると、コアを進む光が薄膜ヒータに向け漏れ出す現象が発生する。このように、コアを進む光が漏洩すると、消衰係数が大きい場合、信号の損失が発生してしまう。
【０００８】
このため、光の漏洩を防止するため、従来では薄膜ヒータとコアとを離間させることが行われている。しかしながら、この構成とすることによりコアからの光の漏洩は防止されるものの、薄膜ヒータとコアとの間に介在する上クラッド層の厚さが大きくなり、薄膜ヒータで発生する熱がコアに伝わり難くなり、光スイッチとしての応答性が劣化してしまう。また、この問題点を解決するためには、薄膜ヒータの発熱量を大きくする必要があり、消費電力が増大してしまうという問題点が発生してしまう。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、信号損失の低減及び応答性の向上を図りうる光デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１記載の発明は、
クラッド層と、該クラッド層内に設けられた光導波路と、前記光導波路を加熱する加熱手段とを有する光デバイスにおいて、
前記加熱手段を透明導電性膜により形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
上記発明によれば、加熱手段を透明導電性膜により形成したことにより、透明導電性膜は光の吸収が少ないため、光導波路を進行する光が加熱手段により吸収されることを防止できる。これにより、光導波路を進行する光（信号）の損失を低減でき、高品質の信号伝送を行うことができる。また、加熱手段と光導波路とを近接することが可能となるため、光デバイスとしての応答性を高めることができると共に、加熱手段の消費電力の低減を図ることができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の光デバイスにおいて、
前記透明導電性膜の消衰係数を１×１０−４以上１×１０−１以下としたことを特徴とするものである。
【００１４】
上記発明のように、透明導電性膜の消衰係数を１×１０−４以上１×１０−１以下とすることにより、光導波路を進行する光が加熱手段により吸収されることを有効に防止することができる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載の光デバイスにおいて、
前記透明導電性膜の比抵抗を５μΩｃｍ以上４００μΩｃｍ以下としたことを特徴とするものである。
【００１６】
上記発明のように、透明導電性膜の比抵抗を５μΩｃｍ以上４００μΩｃｍ以下とすることにより、光導波路を進行する光が加熱手段に向け漏れ出すことを有効に防止することができる。
【００１７】
また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
前記透明導電性膜の材料として、ＩＴＯ，ＳｎＯ２，ＺｎＯ，ＡｌＺｎＯ，Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ，及びＣｕ２Ｏのいずれから選定される一の材料を用いたことを特徴とするものである。
【００１８】
上記発明のように、透明導電性膜の材質を選定することにより、光導波路を進行する光が加熱手段により吸収されることを有効に防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述の如く本発明によれば、光導波路を進行する光（信号）の損失を低減でき、高品質の信号伝送を行うことができる。また、加熱手段と光導波路とを近接することが可能となるため、光デバイスとしての応答性を高めることができると共に、加熱手段の消費電力の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
【００２１】
図１及び図２は、本発明の一実施例である光デバイスを示している。本実施例では、光デバイスとして光スイッチ１０を例に挙げて示している。図１は光スイッチ１０の斜視図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ’線に沿う断面図である。光スイッチ１０は、大略すると基板１、下クラッド層２、上クラッド層３、コア４、及び透明薄膜ヒータ７，８等により構成されている。
【００２２】
基板１は、ガラス或いはシリコン等よりなる平板状の基板である。下クラッド層２は、この基板１の上部に設けられている。また、この下クラッド層２の上部には、コア４及び上クラッド層３が形成されている。
【００２３】
下クラッド層２及び上クラッド層３は、いずれも例えばフッ素化ポリイミド樹脂により形成されている。また、コア４は途中で分岐コア５，６に分岐することにより、Ｙ分岐光導波路を形成している。このコア４及び分岐コア５，６は、下クラッド層２と上クラッド層３の間に封止された構成とされている。尚、以下の説明において、特にことわらない限り分岐コア５，６を含めコア４というものとする。
【００２４】
また、コア４は、下クラッド層２及び上クラッド層３と異なる屈折率を有したフッ素化ポリイミド樹脂により形成されている。よってコア４内に光が導入された際、この光はコア４内に閉じ込められた状態となる。
【００２５】
透明薄膜ヒータ７，８は本発明の要部となるものであり、上クラッド層３上のコア４と対向する位置に形成されている。具体的には、透明薄膜ヒータ７，８はコア４が分岐コア５，６に分岐した部分の上部位置に配設されている。この透明薄膜ヒータ７，８は、コア４を加熱する加熱手段として機能するものである。この透明薄膜ヒータ７，８は、本実施例では透明導電性膜であるＩＴＯ(Indium Tin Oxide)を用いてる。
【００２６】
ＩＴＯよりなる透明薄膜ヒータ７，８は、スパッタにより形成することができ、このスパッタ時の投入電力やガス圧等の条件を変化させることにより、体積抵抗率を比較的広い範囲で変更することができる。本実施例では、透明薄膜ヒータ７，８の比抵抗を５μΩｃｍ以上４００μΩｃｍ以下に設定している。透明薄膜ヒータ７，８の比抵抗をこの範囲に設定することにより、コア４に対し効率のよい加熱処理を行うことが可能となる。
【００２７】
また、ＩＴＯよりなる透明薄膜ヒータ７，８の屈折率は、従来用いられていた金属材料（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，ＦｅＮｉ，Ｃｒ等）よりなる薄膜ヒータの屈折率に対して小さな値となっている。ここで、屈折率を複素数で表現すると、ｎ=ｎ０+ｉｋとして示される。この式において、ｎは複素屈折率、ｎ０は屈折率、ｉは虚数単位、ｋは消衰係数である。また、この式おいて時間依存性はｅ−ｉωｔと仮定されるため、消衰係数ｋの値が大きい程、コア４から透明薄膜ヒータ７，８に向け漏れ出した光が透明薄膜ヒータ７，８に吸収されることとなる。
【００２８】
従来用いられていた金属材料（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，ＦｅＮｉ，Ｃｒ等）の消衰係数ｋの絶対値は  １≦ｋ≦２０である。これに対し、ＩＴＯの消衰係数ｋの値は１×１０−３≦ｋ≦１×１０−１（上記の様に、形成条件である程度変化させることができる）である。このように、本実施例に係る光スイッチ１０は、透明薄膜ヒータ７，８としてＩＴＯを用いることにより、消衰係数ｋの低減を図っている。これにより、コア４内を進行する光が透明薄膜ヒータ７，８に吸収されることを防止できる。このため、コア４を進行する光（信号）の損失を低減でき、高品質の信号伝送を行うことが可能となる。
【００２９】
また、上記のように本実施例に係る光スイッチ１０は、コア４内を進行する光が透明薄膜ヒータ７，８に向け漏れ出すことを防止できるため、透明薄膜ヒータ７，８とコア４とを近接させることが可能となる（即ち、上クラッド層３の厚さを薄くすることが可能となる）。これにより、透明薄膜ヒータ７，８で発生した熱は、従来に比べて分岐コア５，６に短時間で熱伝導され、分岐コア５，６を応答性よくかつ熱効率よく加熱することができる。また、低熱量で確実に分岐コア５，６を加熱できるため、透明薄膜ヒータ７，８で消費される消費電力の低減を図ることができる。
【００３０】
また、上記の実施例では透明薄膜ヒータ７，８の材料としてＩＴＯを用いた例について述べたが、透明薄膜ヒータ７，８の材料はこれに限定されるものではない。即ち、透明薄膜ヒータ７，８の材料としては、ＩＴＯ以外にもＳｎＯ２，ＺｎＯ，ＡｌＺｎＯ，Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ，及びＣｕ２Ｏ等の導電性酸化物を適用することも可能である。更に、基材に金属材料をドーピングすることにより、透明薄膜ヒータ７，８を形成することも可能である。この際、透明薄膜ヒータ７，８は、その消衰係数が１×１０−４以上１×１０−１以下となるよう形成することが望ましい。消衰係数のこの範囲となるよう透明薄膜ヒータ７，８を形成することにより、コア４（分岐コア５，６）を進行する光が透明薄膜ヒータ７，８に吸収されることを有効に防止することができる。
【００３１】
尚、上記した実施例では、透明薄膜ヒータ７，８として透明なＩＴＯを用いた例を示したが、上記した１×１０−４以上１×１０−１以下の消衰係数を有しておれば、透明薄膜ヒータ７，８は必ずしも完全な透明である必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の一実施例である光スイッチの断面図である。
【図２】図２は、図１に矢印Ａ−Ａ’線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  基板
２  下クラッド層
３  上クラッド層
４  コア
７，８  透明薄膜ヒータ
１０  光スイッチ
【図１】
2005242012.tif 000003
【図２】
2005242012.tif 000004