(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶基板上に形成された電気光学効果を有する材料からなる光導波路、及び、該光導波路の光進行方向両端近傍に配設されてチャンネルを通過する光を偏向させるプリズム電極を備えてなり、
該プリズム電極のサイズは光進行方向と交差する方向に並ぶチャンネルの中央部に位置するチャンネルに対応するプリズム電極から端部に位置するチャンネルに対応するプリズム電極まで各プリズム電極のサイズが順次大型化され且つ光進行方向と交差する方向に並ぶチャンネルの中央部に位置するチャンネルから端部に位置するチャンネルまでチャンネル間ピッチが順次大きくされてなること
を特徴とする光偏向素子。
【請求項２】
請求項１記載の光偏向素子が光導波路の光進行方向両端近傍に形成されてなること
を特徴とする光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信などに用いられる光学モジュールを構成するのに好適な電気光学効果をもつ光偏向素子及びそれを用いた光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光通信ネットワークの分野においては、急激に増大する通信データの処理に対応する為、各種光学素子と光導波路との複合化により作製される光学モジュールの高性能化が期待されている。
【０００３】
光学モジュールの中でも、電気光学効果を有する光偏向素子と光導波路基板とを複合化させた光スイッチモジュール（例えば、特許文献１を参照。）は、光偏向素子に電圧を印加してモジュール内を伝播する光信号の伝播方向を変化させることができる為、処理すべき通信データを電気信号に変換することなく光信号のまま高速でスイッチング処理を行うことが可能である。
【０００４】
図３は従来技術に依る光偏光素子の要部平面（上段）及び要部切断側面（下段）を表す説明図であり、（Ａ）は２チャネル、（Ｂ）は４チャネル、（Ｃ）は８チャネルをそれぞれ示している。
【０００５】
光偏向素子は、ＮｂをドープしたＳｒＴｉＯ3 基板のような単結晶基板１上にＰＬＺＴ膜のような電気光学効果を有する結晶膜をエピタキシャル成長してスラブ導波路２とし、そのスラブ導波路２上の所要箇所にプリズム電極３を形成した構成になっている。尚、スラブ導波路２は図示されているようにＰＬＺＴ膜２Ａ、２Ｂ、２Ｃの３層構造になっていて、それ等の屈折率を２Ａ及び２Ｃはｎ2 、２Ｂはｎ1 とすると、ｎ2 ＜ｎ1 の関係にある。
【０００６】
この光偏光素子では、プリズム電極３に電圧を印加することでスラブ導波路２を伝播する光信号の方向を変化させることができ、そのプリズム電極３の形状と配列は、スラブ導波路２を構成する結晶膜の電気光学定数、必要偏向角、光信号のサイズ、チャンネル数、チャンネル間ピッチをパラメータとして設計される。
【０００７】
ところで、プリズム電極３のサイズは、光信号、即ち、コリメート光の幅、必要偏向角に依って決定され、偏向角が大きくなるとサイズも大きくなる。
【０００８】
この状態で、光スイッチの多チャンネル化が進んだ場合、必要偏向角は増大し、且つ、電極サイズも増大し、従って、光偏向素子のサイズも大きくしなければならないが、光偏向素子の大型化は製造が困難になるだけでなく、製造コストの大幅な上昇も引き起こすことになる。
【特許文献１】特開２００２−３１８３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明では、光偏向素子中に於けるプリズム電極のサイズ、チャンネル間ピッチを必要偏向角の大きさに対応してフレキシブルに決める旨の簡単な手段を採ることで、光偏向素子、延いては光スイッチを小型化し、多チャンネル化に対応しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に依る光偏向素子及びそれを用いた光スイッチに於いて、その光偏向素子は、単結晶基板上に形成された電気光学効果を有する材料からなる光導波路、及び、該光導波路の光進行方向両端近傍に配設されてチャンネルを通過する光を偏向させるプリズム電極を備えてなり、該プリズム電極のサイズは光進行方向と交差する方向に並ぶチャンネルの中央部に位置するチャンネルに対応するプリズム電極から端部に位置するチャンネルに対応するプリズム電極まで各プリズム電極のサイズが順次大型化され且つ光進行方向と交差する方向に並ぶチャンネルの中央部に位置するチャンネルから端部に位置するチャンネルまでチャンネル間ピッチが順次大きくされてなることを特徴とし、また、光スイッチは、当該光偏向素子が光導波路の光進行方向両端近傍に形成されてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
前記手段を採ることに依り、光スイッチの多チャンネル化が進展しても、従来の技術で作製される光スイッチに比較すると遙に小型化することができ、従って、製造コストも低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明に依る光偏向素子に於ける一実施の形態を表す要部平面図であり、図に於いて、１２はスラブ導波路、１３Ａ乃至１３Ｈはスラブ導波路１２に仮想したチャンネル（光信号の光路）、１４Ａ乃至１４Ｈはチャンネルに対応するプリズム電極をそれぞれ示し、そして、ａ、ｂ、ｃ、ｄはチャンネル間のピッチを示し、この実施の形態では、光信号の偏向角の大きさ、即ち、プリズム電極の大きさに従ってチャンネル間ピッチはａ＞ｂ＞ｃ＞ｄになっていることが看取されよう。
【００１３】
図示の光偏向素子では、チャンネル１３Ａに対応するプリズム電極１４Ａ又はチャンネル１３Ｈに対応するプリズム電極１４Ｈが光信号を最大限に偏向する場合、光偏向素子中で最も大きな角度で偏向することになり、従って、サイズは最も大型にする必要があり、そして、チャンネル１３Ｄに対応するプリズム電極１４Ｄ或いはチャンネル１３Ｅに対応するプリズム電極１４Ｅが光信号を最大限に偏向する場合、光偏向素子中の他のプリズム電極に依る光信号の最大限の偏向に比較して最も小さな角度で偏向することになり、従って、サイズは最も小型である。
【００１４】
また、この光偏向素子では、あるチャンネルに対応するプリズム電極と隣接するチャンネルに対応するプリズム電極の間隔を一定に維持して形成すれば、プリズム電極の大きさに依存してチャンネル間ピッチが定められるので、従来の光偏向素子では無駄に間隔が広くなっていたチャンネル間ピッチは、図１に見られる光偏向素子では自然発生的に密になるので、光偏向素子、従って、光スイッチは小型化されることとなる。
【００１５】
図２は図１について説明した光偏向素子を用いた光スイッチの実施の形態を説明する為の要部平面図であり、図に於いて、２１は入力側チャンネル導波路、２２は入力側二次元レンズ、２３は入力側光偏向素子、２４はスラブ導波路、２５は出力側光偏向素子、２６は出力側二次元レンズ、２７は出力側チャンネル導波路をそれぞれ示している。
【００１６】
図２から明らかなように、この光スイッチでは、図１について説明した光偏向素子を用いているので、プリズム電極は、光信号を振る角度、即ち、偏向角に対応して大きさが選択されていて、また、そのプリズム電極の大きさに対応してチャンネル間ピッチが自然発生的に定められている。
【００１７】
図２に見られる本発明に依る光スイッチと、従来の光スイッチ、即ち、入力側から出力側を見て左右両端に位置するプリズム電極が最も大きな偏向角に対応する大きさになっていて、しかも、そのプリズム電極の大きさが全ての位置に在るプリズム電極に対して適用されている光スイッチと比較した場合、それ等の大きさの差は明らかである。
【００１８】
次に、図１に見られる光偏向素子を製造する工程について説明する。
（１）
単結晶基板としてＮｂをドーピングしたＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ3 ）基板を用意し、ゾルゲル法を適用することに依り、ＳＴＯ基板上にＰＬＺＴ膜を成膜してスラブ導波路を形成する。
【００１９】
（２）
前記スラブ導波路を形成したＳＴＯ基板を所要の寸法に切断した後、端面を光学研磨して反射防止処理を行う。
【００２０】
（３）
スパッタリング法を適用することに依り、ＰＬＺＴ膜上に厚さ０．５μｍのＷ−Ｃｕ薄膜を成膜する。
【００２１】
（４）
リソグラフィ技術に於けるレジストプロセスを適用することに依り、プリズム電極パターンのレジスト膜を形成する。
【００２２】
ここで、プリズム電極パターンは、平面で見て光偏向素子中央部のチャンネルから左右の両端部に近くなるチャンネルほどサイズを大きくし、また、当然のことながら該サイズの大きさにしたがってチャンネル間ピッチも大きくする。
【００２３】
（５）
ウェットエッチング法を適用することに依り、レジスト膜をマスクとしてＷ−Ｃｕ薄膜のエッチングを行ない、各チャンネルに対応するプリズム電極を形成した後、レジスト膜を剥離する。
【００２４】
以上、説明したプロセスは従来の技術と殆ど変わりがなく、何ら特殊な技術を必要としない。要は、プリズム電極のサイズを光信号の偏向角の大きさに対応して変えること、そして、そのプリズム電極のサイズに対応してチャンネル間ピッチ、即ち、チャンネルを構成するプリズム電極列と、それに隣接するチャンネルを構成するプリズム電極列との間隔を必要な一定値に維持して配置形成すれば、必然的にプリズム電極のサイズに対応して光偏向素子の中央部で狭く、そして、左右の両端部に近くなるほど広くなるので全体的には小型化されることになる。
【００２５】
この光偏向素子を用いて光スイッチを作製するには、従来の技術、例えば特許文献１に開示されている方法を適用して良いが、例えば、光偏向素子を形成したＳＴＯ基板のスラブ導波路上の長手方向両端に光偏向素子のチャンネル間ピッチと合うように調節した位置にチャンネル導波路及び二次元レンズアレイを作製すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に於ける実施の形態である光偏向素子を表す要部平面図である。
【図２】図１について説明した光偏向素子を用いた光スイッチの実施の形態を説明する為の光スイッチを表す要部平面図である。
【図３】従来の光偏向素子を表す要部平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１２  スラブ導波路
１３Ａ乃至１３Ｈ  チャンネル
１４Ａ乃至１４Ｈ  チャンネルに対応するプリズム電極
ａ乃至ｄ  チャンネル間ピッチ
【図１】
0004537934.tif 000002
【図２】
0004537934.tif 000003
【図３】
0004537934.tif 000004