(57)【要約】【課題】ヒーター発熱時にその熱が隣接するクラッドに影響を与えるのを抑制することができるとともに、ヒーターによる加熱を繰り返したとしても、ヒーター発熱時およびヒーター発熱停止時のコアの応答性が劣化するのを抑制することができるようにする。【解決手段】光導波路基板１Ａは、光を導波するコア５を覆い、基材２上に所定間隔を隔てて並列に配設されるクラッド４と、これらのクラッド４の基材２と反対側の表面４ａに設けられるヒーター６とを備えている。基材２には、隣り合うクラッド４の間に介在する隔壁部３が連設されているとともに、基材２および隔壁部３がクラッド４よりも熱伝導率の大きな材料で構成されている。【選択図】図１
2007133260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を導波するコアを覆うクラッドが、基材上に所定間隔を隔てて並列に配設され、これらのクラッドの基材と反対側の表面にヒーターが設けられた光導波路基板において、
前記基材に、隣り合うクラッドの間に介在する隔壁部を連設するとともに、基材および隔壁部を前記クラッドよりも熱伝導率の大きな材料で構成したことを特徴とする光導波路基板。
【請求項２】
前記隔壁部を、光を吸収または反射する材料で構成したことを特徴とする請求項１に記載の光導波路基板。
【請求項３】
前記隔壁部を、基材と同一の材料で基材に一体に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路基板。
【請求項４】
前記各コアの断面形状を、略矩形とするとともに、各コアのヒーター側の上面は、略面一となっており、
前記隔壁部を、前記各コアの上面と略面一となる上面を有する形状に形成するとともに、隣り合うクラッド同士の間に、前記隔壁部の上面に沿って当該クラッド同士を連結する連結部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路基板。
【請求項５】
基材に、並列に溝部を形成して、隣り合う溝部の間に隔壁部を形成する工程と、
前記溝部内に、前記隔壁部よりも熱伝導率の小さな材料でアンダークラッドを形成する工程と、
前記アンダークラッドの上にコアを形成する工程と、
前記アンダークラッドおよびコアの上に、前記隔壁部よりも熱伝導率の小さな材料でオーバークラッドを形成する工程と
前記オーバークラッドの上に、前記コアに対応する位置にヒーターを形成する工程とを含むことを特徴とする光導波路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱光学効果を利用した光導波路基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱光学効果を利用した光導波路基板としては、例えば特許文献１には、図８に示すような光導波路基板１０が開示されている。
【０００３】
この光導波路基板１０では、光を導波するコア５０を覆うクラッド４０が、基材２０上に所定間隔を隔てて並列に配設され、これらのクラッド４０の基材２０と反対側の表面にヒーター６０が設けられている。なお、この光導波路基板１０では、クラッド４０を構成するアンダークラッド４Ａとオーバークラッド４Ｂが異なる材料で構成されている。
【０００４】
ヒーター６０は、クラッド４０を介してコア５０を加熱することにより、コア５０で導波される光の伝播を制御するためのものである。
【０００５】
そして、この光導波路基板１０では、隣り合うクラッド４０の間に形成した隙間３０によって、ヒーター６０でクラッド４０を加熱したときに、その熱が隣接するクラッドに影響を与えるのを抑制するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−４５４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記のような光導波路基板１０では、ヒーター６０による加熱を繰り返すと、ヒーター６０から放熱される熱がクラッド４０とコア５０に籠ることになり、これにより、ヒーター発熱時およびヒーター発熱停止時のコア５０の応答性が劣化するという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、ヒーター発熱時にその熱が隣接するクラッドに影響を与えるのを抑制することができるとともに、ヒーターによる加熱を繰り返したとしても、ヒーター発熱時およびヒーター発熱停止時のコアの応答性が劣化するのを抑制することができる光導波路基板およびその製造方法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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の光導波路基板は、光を導波するコアを覆うクラッドが、基材上に所定間隔を隔てて並列に配設され、これらのクラッドの基材と反対側の表面にヒーターが設けられた光導波路基板において、前記基材に、隣り合うクラッドの間に介在する隔壁部を連設するとともに、基材および隔壁部を前記クラッドよりも熱伝導率の大きな材料で構成したことを特徴とするものである。
【０００９】
コア同士の間で光が相互に影響し合うことを抑制するために、前記隔壁部を、光を吸収または反射する材料で構成することが好ましい。
【００１０】
隔壁部から基材へ熱を良好に伝えるようにするために、前記隔壁部を、基材と同一の材料で基材に一体に設けることが好ましい。
【００１１】
製造を容易にするために、前記各コアの断面形状を、略矩形とするとともに、各コアのヒーター側の上面は、略面一となっており、前記隔壁部を、前記各コアの上面と略面一となる上面を有する形状に形成するとともに、隣り合うクラッド同士の間に、前記隔壁部の上面に沿って当該クラッド同士を連結する連結部を設けることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の光導波路基板の製造方法は、基材に、並列に溝部を形成して、隣り合う溝部の間に隔壁部を形成する工程と、前記溝部内に、前記隔壁部よりも熱伝導率の小さな材料でアンダークラッドを形成する工程と、前記アンダークラッドの上にコアを形成する工程と、前記アンダークラッドおよびコアの上に、前記隔壁部よりも熱伝導率の小さな材料でオーバークラッドを形成する工程と、前記オーバークラッドの上に、前記コアに対応する位置にヒーターを形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光導波路基板によれば、基材に、隣り合うクラッドの間に介在する隔壁部を連設するとともに、基材および隔壁部をクラッドよりも熱伝導率の大きな材料で構成したから、クラッドがヒーターで加熱されたときには、その熱が隔壁部を介して基材に伝わって放熱されるため、その熱が隣接するクラッドに影響を与えるのを抑制することができる。さらに、ヒーターによる加熱終了後には、クラッドおよびコアに残留する熱も隔壁部を介して基材に伝わって放熱されるため、クラッドおよびコアを直ちに冷却することができ、ヒーターによる加熱を繰り返したとしても、ヒーター発熱時およびヒーター発熱停止時のコアの応答性が劣化するのを抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の光導波路基板の製造方法によれば、前記のような効果を奏することのできる光導波路基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る光導波路基板１Ａは、基材２と、光を導波するコア５を覆い、基材２上に所定間隔を隔てて並列に配設されるクラッド４と、これらのクラッド４の基材２と反対側の表面４ａに設けられるヒーター６と、隣り合うクラッド４の間に介在する隔壁部３とを備えている。
【００１７】
なお、図１は、光導波路基板１Ａの一部分の断面形状を示すものであり、クラッド４は必ずしも光導波路基板１Ａの全長（図１の紙面と直交する方向）に亘って隣接するクラッド４と離間している必要はなく、例えばヒーター６を設けない部分では、クラッド４が隣接するクラッド４と連続していて、基材２の表面２ａを全面的に覆うクラッド層となっていてもよい。
【００１８】
クラッド４は、例えば熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋのポリマーなどの高分子材料で構成され、断面形状が矩形状になっている。
【００１９】
コア５は、クラッド４よりも屈折率が高く、かつ、加熱により屈折率が変化する材料で構成され、断面形状が略正方形状になっている。例えば、シングルモードの光を伝播するには、クラッド４とコア５との屈折率の差が０．５〜０．７％に設定され、かつ、コア５の断面形状の一辺の長さが５〜１０μｍに設定されていることが好ましい。なお、各コア５のヒーター６側の上面５ａは、略面一となっている。
【００２０】
ヒーター６は、クラッド４を介してコア５を加熱することによりコア５の屈折率を変化させて、コア５で導波される光の伝播を制御するためのものである。このヒーター６は、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、またはＮｉＣｒなどの金属材料で構成され、ジュール熱によって発熱するようになっている。
【００２１】
基材２は、クラッド４よりも熱伝導率の大きな材料で構成された板状体であり、例えばシリコン基板（熱伝導率：１６８Ｗ／ｍ・Ｋ）、石英ガラス（熱伝導率：１．４Ｗ／ｍ・Ｋ）、サファイア基板（４６Ｗ／ｍ・Ｋ）などである。また、基材２は、隔壁部３よりも熱伝導率が大きな材料で構成されていることがより好ましい。そして、この基材２の表面２ａに隔壁部３が連設されている。
【００２２】
隔壁部３の高さは、クラッド４の高さと略同一に設定されており、隔壁部３の上面３ａとクラッド４の表面４ａとが略面一となって基材２の表面２ａと平行な平面を構成している。この隔壁部３は、クラッド４よりも熱伝導率の大きな材料で構成されていればよく、例えば隔壁部３を構成する材料としては、銅（熱伝導率：３９０Ｗ／ｍ・Ｋ）やアルミ（熱伝導率：２３６Ｗ／ｍ・Ｋ）などの金属類、シリコン、石英ガラス、サファイア基板などが採用可能である。
【００２３】
このような光導波路基板１Ａを製造するには、次のようにすればよい。
【００２４】
１）まず、図２（ａ）に示すように、基材２に、並列に溝部７を形成することにより、隣り合う溝部７の間に隔壁部３を形成する。この溝部７を形成するには、予め所定の形状に成形した隔壁部３を基材２の表面２ａに接合したり、あるいは隔壁部３を構成する材料を基材２の表面２ａに均一の厚みで塗布した後に、当該材料を隔壁部３となる部分を残すようにエッチングまたはダイシングしたりすればよい。
【００２５】
２）次いで、図２（ｂ）に示すように、溝部７内に、隔壁部３よりも熱伝導率の小さな材料（例えばポリマー）を、隔壁部３の高さよりも低い所定高さまで充填するとともに、上方から金型などを押し付けた状態で当該材料を硬化させることにより、コア５を形成するための凹溝４１ａを有したアンダークラッド４１を形成する。
【００２６】
３）その後に、図２（ｃ）に示すように、アンダークラッド４１の凹溝４１ａ内に、コア５を構成する材料を充填して、硬化させることにより、コア５を形成する。
【００２７】
４）次いで、図２（ｄ）に示すように、溝部７内に、アンダークラッド４１を形成する際に使用した材料と同一の材料を、隔壁部３の高さと同一高さまで充填して、硬化させることにより、アンダークラッド４１およびコア５の上に、オーバークラッド４２を形成する。これにより、アンダークラッド４１とオーバークラッド４２とで、コア５を覆うクラッド４が構成される。
【００２８】
５）最後に、図２（ｅ）に示すように、クラッド４の表面４ａのコア５に対応する位置にヒーター６を形成することで、光導波路基板１Ａを製造することができる。
【００２９】
このような光導波路基板１Ａでは、基材２に、隣り合うクラッド４の間に介在する隔壁部３を連設するとともに、基材２および隔壁部３をクラッド４よりも熱伝導率の大きな材料で構成したから、クラッド４がヒーター６で加熱されたときには、その熱が隔壁部３を介して基材２に伝わって放熱されるため、その熱が隣接するクラッド４に影響を与えるのを抑制することができる。さらに、ヒーター６による加熱終了後には、クラッド４およびコア５に残留する熱も隔壁部３を介して基材２に伝わって放熱されるため、クラッド４およびコア５を直ちに冷却することができ、ヒーター６による加熱を繰り返したとしても、ヒーター６発熱時およびヒーター発熱停止時のコア５の応答性が劣化するのを抑制することができる。
【００３０】
なお、隔壁部３を石英ガラスやサファイア基板で構成した場合には、前記の効果は得られるものの、光が隔壁部３を透過することが可能であるために、隣り合うクラッド４にそれぞれ覆われたコア５同士の間で光が相互に影響し合うおそれがあるが、隔壁部３を例えばシリコンや金属類などの光を吸収または反射する材料で構成すれば、隣り合うクラッド４にそれぞれ覆われたコア５同士の間で光が相互に影響し合うことをも抑制することができる。
【００３１】
また、隔壁部３を基材２と同一の材料で構成する場合には、次のようにすることで、隔壁部３を基材２に一体に設けることも可能である。
【００３２】
まず、図３（ａ）に示すように、基材２として、所定の厚みを有する例えばシリコン基板を用意する。そして、図３（ｂ）に示すように、この基材２をダイシングまたはエッチングなどにより加工して、基材２に並列に溝部７を形成し、その後に前述したのと同様に溝部７内にクラッド４を形成すれば、隔壁部３を基材２に一体に設けた光導波路基板１Ｂを製造することができる。
【００３３】
なお、エッチングで溝部７を形成した場合には、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、隔壁部３の断面形状が台形状になって溝部７の開口が大きくなるため、当該溝部７内にアンダークラッド４１またはオーバークラッド４２を構成する材料を充填し易くすることができる。
【００３４】
隔壁部３を基材２と異なる材料で構成した場合には、その間に接合面が介在する分だけ熱が隔壁部３から基材２へ伝わり難くなるが、隔壁部３を基材２と同一の材料で基材２に一体に設ければ、前記のような接合面がなくなるため、隔壁部３から基材２へ熱を良好に伝えることができる。
【００３５】
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る光導波路基板１Ｃを説明する。この光導波路基板１Ｃでは、隔壁部３の上面３ａがコア５の上面５ａと略面一となっているとともに、隣り合うクラッド４同士の間には、隔壁部３の上面３ａに沿って当該クラッド４同士を連結する連結部４３が設けられている。なお、その他の部分の構成については、第１実施形態に係る光導波路基板１Ａと同様である。
【００３６】
この光導波路基板１Ｃを製造するには、次のようにすればよい。
【００３７】
１）まず、図６（ａ）に示すように、基材２に、第１実施形態で説明したのと同様に並列に溝部７を形成することにより、隣り合う溝部７の間に隔壁部３を形成する。
【００３８】
２）次いで、図６（ｂ）に示すように、溝部７内に、隔壁部３よりも熱伝導率の小さな材料（例えばポリマー）を、隔壁部３の高さと同一高さまで充填して、凹溝４１ａを有したアンダークラッド４１を形成する。
【００３９】
３）その後に、図６（ｃ）に示すように、アンダークラッド４１の凹溝４１ａ内に、コア５を構成する材料を充填して、コア５を形成する。
【００４０】
４）次いで、図６（ｄ）に示すように、アンダークラッド４１を形成する際に使用した材料と同一の材料を、隔壁部３の上面３ａ、アンダークラッド４１の上面およびコア５の上面５ａで構成される平面上に均一の厚みで塗布し、硬化させることにより、オーバークラッド４２と連結部４３とを同時に形成する。
【００４１】
５）最後に、図２（ｅ）に示すように、クラッド４の表面にヒーター６を形成することで、光導波路基板１Ｃを製造することができる。
【００４２】
このように、隔壁部３の上面３ａがコア５の上面５ａと略面一となっていれば、溝部７内にアンダークラッド４１を形成する際の膜厚管理が容易となり、製造が容易となる。なお、本第２実施形態においても、図７に示す変形例の光導波路基板１Ｄのように、隔壁部３を基材２に一体に設けることは可能である。
【００４３】
前記各実施形態では、アンダークラッド４１とオーバークラッド４２とを同一の材料で構成したが、これらを異なる材料で構成することも可能である。この場合には、隔壁部３を、アンダークラッド４１とオーバークラッド４２の両方よりも熱伝導率の高い材料で構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光導波路基板の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、第１実施形態に係る光導波路基板の製造方法の工程図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、変形例の光導波路基板の製造方法の工程図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、変形例の光導波路基板の製造方法の工程図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る光導波路基板の断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、第２実施形態に係る光導波路基板の製造方法の工程図である。
【図７】変形例の光導波路基板の断面図である。
【図８】従来の光導波路基板の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１Ａ〜１Ｄ  光導波路基板
２    基材
３    隔壁部
３ａ  上面
４    クラッド
４ａ  表面
５    コア
５ａ  上面
６    ヒーター
７    溝部
【図１】
2007133260.tif 000003
【図２】
2007133260.tif 000004
【図３】
2007133260.tif 000005
【図４】
2007133260.tif 000006
【図５】
2007133260.tif 000007
【図６】
2007133260.tif 000008
【図７】
2007133260.tif 000009
【図８】
2007133260.tif 000010