(57)【要約】【課題】磁気により光を制御することができるとともに、基板上に集積化することが可能な光学素子、光学素子の製造方法及び光学素子の駆動方法を提供する。【解決手段】基板５１の上には、磁気抵抗効果を示す物質によりクラッド５２が形成されており、クラッド５２の上にはＰＬＺＴからなるコア５３が形成されている。コア５３はＹ字形にパターニングされており、これらのクラッド５２及びコア５３により、入力側光導波路５４ａ，出力側光導波路５４ｂ，５４ｃが構成されている。出力側光導波路５４ｂ，５４ｃの上にはコイル５５ｂ，５５ｃが配置されており、これらのコイル５５ｂ，５５ｃから発生する磁場により、光導波路５４ｂ，５４ｃを伝搬する光の強度を制御して、光信号をスイッチングする。【選択図】図４
2007140333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
磁気抵抗効果を示す物質からなるクラッドと該クラッドよりも屈折率が高い物質からなるコアとにより構成されて前記基板上に配置された光導波路と、
前記光導波路に磁場を印加して前記光導波路を伝搬する光の強度を制御する磁場印加手段と
を有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記クラッドが、（Ｃａx Ｓｒ1-x ）ＲｕＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）、（Ｂａx Ｓｒ1-x ）ＲｕＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）、（Ｌａx Ｓｒ1-x ）ＣｏＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）及び（Ｌａx Ｓｒ1-x ）ＭｎＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）のうちのいずれか１種の化合物を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記コアが、ＰＬＺＴ、ＳｒＴｉＯ3 、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 のうちのいずれか１種の化合物を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記光導波路が、１本の入力側光導波路と該入力側光導波路に連結する２本の出力側光導波路とにより構成され、各出力側光導波路毎に前記磁場印加手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
前記磁場印加手段が、面実装型コイルであることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項６】
基板上に、磁気抵抗効果を示す物質からなるクラッドと、前記クラッドよりも屈折率が高い物質からなるコアとにより構成される光導波路を形成する工程と、
前記基板の上側及び下側の少なくとも一方に、前記光導波路に磁場を印加する磁場印加手段を配置する工程と
を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記クラッドを、（Ｃａx Ｓｒ1-x ）ＲｕＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）、（Ｂａx Ｓｒ1-x ）ＲｕＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）、（Ｌａx Ｓｒ1-x ）ＣｏＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）及び（Ｌａx Ｓｒ1-x ）ＭｎＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）のうちのいずれか１種の化合物により形成することを特徴とする請求項６に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記コアを、ＰＬＺＴ、ＳｒＴｉＯ3 、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 のうちのいずれか１種の化合物により形成することを特徴とする請求項６に記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
磁気抵抗効果を示す物質からなるクラッドと該クラッドよりも屈折率が高い物質からなるコアとにより構成されて基板上に配置された光導波路に対し磁場を印加して、前記光導波路を伝搬する光の強度を制御することを特徴とする光学素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号伝送システムに使用する光学素子、光学素子の製造方法及び光学素子の駆動方法に関し、特に磁気により光を制御する光学素子、光学素子の製造方法及び光学素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化社会の到来によって、光通信における情報の伝送量は増加の一途をたどっている。これに対し、伝送効率を向上させるための波長多重化等の技術が開発されており、光信号伝送システムの高速化及び大容量化が着実に進んでいる。
【０００３】
ところで、光信号伝送システムには、光変調素子及び光スイッチなどの光を制御する光学素子が必要であり、従来から種々の光学素子が開発されている。そのような光学素子のひとつに、可動式ミラーを備えた機械駆動方式の光学素子がある。しかし、機械駆動方式の光学素子では、信号伝送速度の高速化及び素子の微細化の要求に対応することが困難である。
【０００４】
特許文献１には、電界により光導波路の屈折率を部分的に変化させて光をスイッチングする光学素子が記載されている。この種の光学素子は光信号を高速でスイッチングできるだけでなく、基板上に集積化することが可能であるという利点があり、種々の研究が行われている。しかし、この種の光学素子では、光導波路の上に金属薄膜の電極を形成する必要があり、そのために大きな光損失が発生するという欠点がある。光損失を小さくするためには種々の工夫が必要となり、構造が複雑になって製造コストが上昇するという問題が発生する。
【０００５】
一方、磁気により光を制御する光学素子も開発されている。この種の光学素子は、電極による光の損失がなく、構造が簡単であり、応答速度が速いという利点がある。この種の光学素子として、例えば特許文献２には、磁性層と偏光子とを用いた光学素子が記載されている。この光学素子では、磁性層に印加する磁場により磁性層を伝搬する光の偏光面を回転させて、偏光子を通過する光の量を制御している。この光学素子では、磁気駆動部分の領域を拡大すると光損失が大きくなるという欠点があるが、特許文献３には、磁性多層膜を使用することにより、上記の欠点を解消できることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献４にはクラッド及びコアを磁性体結晶薄膜により形成した光導波路が記載されている。但し、この特許文献４に記載された光導波路は光アイソレータを構成するファラデー回転子に使用するものである。ファラデー回転子は偏光素子の後段に配置されて偏光素子を透過した光の偏光面を回転させるものであるので、特許文献４に記載された光導波路は磁場により光導波路を伝搬する光の強度を制御するものではない。
【特許文献１】特開平９−３１８９７８号公報
【特許文献２】特開平９−２３０３９８号公報
【特許文献３】特開２００４−３０９７００号公報
【特許文献４】特開２０００−３４７１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献２及び特許文献３に記載された光学素子は、比較的大型の光スイッチに適用する場合には有効である。しかしながら、これらの光学素子では、光路内に偏光子を配置する必要があるため、基板上に集積化できないという欠点がある。
【０００８】
本発明は、磁気により光を制御することができるとともに、基板上に集積化することが可能な光学素子、光学素子の製造方法及び光学素子の駆動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】
【０００９】
本発明の一観点によれば、基板と、磁気抵抗効果を示す物質からなるクラッドと該クラッドよりも屈折率が高い物質からなるコアとにより構成されて前記基板上に配置された光導波路と、前記光導波路に磁場を印加して前記光導波路を伝搬する光の強度を制御する磁場印加手段とを有する光学素子が提供される。
【００１０】
本発明の光学素子の光導波路に磁場を印加していないときには、光導波路を伝搬する光の損失は殆どない。しかし、本発明においては、クラッドが磁気抵抗効果を示す物質により形成されているので、磁場を印加するとクラッドの磁気抵抗の変化に伴って光導波路を伝搬する光の一部がクラッドに吸収されるようになり、大きな光損失が発生する。従って、例えば光導波路に磁場を印加していないときの状態をオン状態、磁場を印加しているときの状態をオフ状態に対応させることにより、本発明の光学素子を光スイッチとして機能させることができる。
【００１１】
本発明の別の観点によれば、基板上に、磁気抵抗効果を示す物質からなるクラッドと、前記クラッドよりも屈折率が高い物質からなるコアとにより構成される光導波路を形成する工程と、前記基板の上側及び下側の少なくとも一方に、前記光導波路に磁場を印加する磁場印加手段を配置する工程とを有する光学素子の製造方法が提供される。
【００１２】
本発明の製造方法によれば、磁気により光導波路を伝搬する光の損失量を制御する光学素子を容易に製造することができる。本発明の製造方法により製造された光学素子は、電界により光導波路の屈折率を制御する方式の光学素子と異なり、光導波路の上に薄膜金属からなる電極を有していない。このため、薄膜金属による光損失が回避される。また、クラッド及びコアを基板上に成膜することにより形成されるので、集積化が容易である。更に、磁場により光導波路を伝搬する光の損失量を制御するので、機械駆動方式の光学素子に比べて高速動作が可能である。
【００１３】
本発明の更に別の観点によれば、磁気抵抗効果を示す物質からなるクラッドと該クラッドよりも屈折率が高い物質からなるコアとにより構成されて基板上に配置された光導波路に対し磁場を印加して、前記光導波路を伝搬する光の強度を制御する光学素子の駆動方法が提供される。
【００１４】
本発明においては、磁気抵抗効果を示す物質からなるクラッドと該クラッドよりも屈折率が高い物質からなるコアとにより構成されて基板上に配置された光導波路に対し磁場を印加して、前記光導波路を伝搬する光の強度を制御するので、光学素子に入力される光信号のスイッチングや変調が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する前に、本発明の原理について説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る光学素子において用いる光導波路の一例を示す断面図である。この光導波路１０は、ＳｒＴｉＯ3 単結晶基板１１の上に、Ｌａ0.5 Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 からなるクラッド１２と、ＰＬＺＴ（Ｌａドープチタン酸ジルコン酸鉛）からなるコア１３とを積層して形成されている。コア１３は、光の透過率が高く且つクラッド１２よりも屈折率が高い物質により形成されていることが必要である。また、本発明においては、クラッド１２が磁気抵抗効果を示す物質により形成されていることが必要である。
【００１７】
この光導波路１０に磁場が印加されていない場合、光導波路１０の一端側からコア１３に入力された光は、コア１３とクラッド１２又は空気との界面で反射されながらコア１３内を伝搬し、他端側から出力される。
【００１８】
この光導波路１０に磁場を印加すると、クラッド１２の磁気抵抗の変化に伴って光導波路を伝搬する光の一部がクラッド１２に吸収されるようになり、光導波路１０を伝搬する光に大きな損失が発生する。図２は、横軸に光導波路の長さをとり、縦軸に光の強度（相対強度）の対数値をとって、光導波路に磁場を印加していないときの光導波路の長さと光の強度との関係、及び３５００Ｇの磁場を印加したときの光導波路の長さと光の強度との関係を、端面乱反射法により調べた結果を示す図である。
【００１９】
図３は、端面乱反射法を示す模式図である。この図３に示すように、光導波路１０の端面の上に検出器２０を配置し、プリズム２１を介して光導波路１０（コア１３）内に光を導入した。また、プリズム２１を光導波路１０の長さ方向に移動し、光導波路１０の端面で乱反射した光を検出器２０で検出した。そして、光導波路１０の端面からプリズム２１までの距離Ｌを光導波路１０の長さとし、検出器２０の出力を光の強度として、磁場を印加したとき及び磁場を印加しないときの光導波路１０の長さと光の強度との関係を調べた。
【００２０】
その結果、図２に示すように、光導波路１０に磁場を印加していないときの光損失量は約４．８ｄＢ／ｃｍであるのに対し、光導波路１０に３５００Ｇの磁場を印加したときの光損失量は約１２ｄＢ／ｃｍであった。すなわち、３５００Ｇの磁場により約７．２ｄＢ／ｃｍの光損失を制御することができることが判明した。
【００２１】
この図２から、例えば、磁場を印加していないとき（光の損失が殆どないとき）の状態をオン状態、磁場を印加したとき（光の損失が大きいとき）の状態をオフ状態に対応させることにより、図１に示す光導波路を光スイッチとして機能させることが可能であることがわかる。また、印加する磁場の強さを経時的に変化させることにより光の強度を経時的に変化させることが可能であり、図１に示す光導波路を光変調器として機能させることが可能であることがわかる。
【００２２】
（第１の実施形態）
図４は本発明の第１の実施形態の光学素子を示す平面図、図５は図４のＩ−Ｉ線による断面図である。なお、本実施形態は、本発明を１入力２出力（１×２）の光スイッチに適用した例を示している。
【００２３】
図５に示すように、ＳｒＴｉＯ3 基板５１の上には、Ｌａ0.5 Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 からなるクラッド５２とＰＬＺＴからなるコア５３とにより構成される光導波路が形成されている。本実施形態においては、クラッド５２は基板５１の上側全面に形成されており、コア５３は図４に示すようにＹ字形に分岐されて形成されている。以下、信号入力端ＩＮ（図４ではコア５３の左側端部）から分岐点Ａまでの光導波路を入力側光導波路５４ａと呼び、分岐点Ａから信号出力端ＯＵＴ１，ＯＵＴ２（図４ではコア５３の右側端部）までの２本の光導波路をそれぞれ出力側光導波路５４ｂ，５４ｃと呼ぶ。
【００２４】
出力側光導波路５４ｂの上にはコイル（電磁石）５５ｂが配置されており、出力側光導波路５４ｃの上にはコイル（電磁石）５５ｃが配置されている。これらのコイル５５ｂ，５５ｃは、駆動回路（図示せず）から電流が供給されて磁場を発生し、光導波路５４ｂ，５４ｃの透過率（光損失量）を変化させる。
【００２５】
以下、本実施形態の光スイッチの動作について説明する。初期状態では、コイル５５ｂ，５５ｃに電流が供給されていないものとする。この状態では、信号入力端ＩＮから入力側光導波路５４ａに入力された光信号は分岐点Ａで分岐されて、一方の光信号は出力側光導波路５４ｂを通って出力端ＯＵＴ１から出力され、他方の光信号は出力側光導波路５４ｃを通って出力端ＯＵＴ２から出力される。すなわち、初期状態では出力側光導波路５４ｂ，５４ｃはいずれもオン状態であり、出力端ＯＵＴ１，ＯＵＴ２からはいずれも所定の強度の光信号が出力される。
【００２６】
次に、図６（ａ）に示すように、コイル５５ｃへの電流供給を開始すると、コイル５５ｃで発生した磁場によりクラッド５２のうちコイル５５ｃの下方の部分の磁気抵抗が変化し、出力側光導波路５４ｃを伝搬する光信号の一部がクラッド５２に吸収されて光信号に損失が発生する。すなわち、出力側光導波路５４ｃはオフ状態となり、信号出力端ＯＵＴ２から出力される光信号の強度が著しく減少する。一方、コイル５５ｂには電流が供給されていないので、出力側光導波路５４ｂはオン状態のままであり、信号出力端ＯＵＴ１からは所定の強度の光信号が出力される。
【００２７】
次に、図６（ｂ）に示すように、コイル５５ｃへの電流供給を停止し、コイル５５ｂへの電流供給を開始すると、コイル５５ｂで発生した磁場によりクラッド５２のうちコイル５５ｂの下方の部分の磁気抵抗が変化し、出力側光導波路５４ｂを伝搬する光信号の一部がクラッド５２に吸収されて光信号に損失が発生する。すなわち、出力側光導波路５３ｂはオフ状態となり、信号出力端ＯＵＴ１から出力される光信号の強度が著しく減少する。一方、コイル５５ｃには電流が供給されていないので、出力側光導波路５４ｃはオン状態となり、信号出力端子ＯＵＴ２からは所定の強度の光信号が出力される。このようにして、光信号の切換え（スイッチング）が行われる。
【００２８】
図７（ａ）〜（ｃ）は、上述した本実施形態の光スイッチの製造方法を工程順に示す断面図である。
【００２９】
まず、図７（ａ）に示すように、基板５１を用意する。基板５１としては、例えば、ＳｒＴｉＯ3 、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 のうちのいずれか１種の化合物を主成分とする単結晶基板を使用する。本実施形態では、ＮｂをドープしたＳｒＴｉＯ3 からなる（１１１）単結晶導電性基板を使用する。基板５１の大きさは、例えば幅が１０ｍｍ、長さが５０ｍｍ、厚さが０．５ｍｍである。
【００３０】
次に、基板５１の上に、図７（ｂ）に示すように、Ｌａ0.5 Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 からなるクラッド５２を例えば１００ｎｍの厚さに形成する。本実施形態においては、Ｎｄ−ＹＡＧレーザを使用したレーザアブレーション法（ＰＬＤ（Pulsed Laser Deposition ）法ともいう）により、基板温度が３００℃〜８００℃、圧力が１mTorr 〜５００mTorr （０．１３３Ｐａ〜６６．５Ｐａ）の酸素雰囲気でクラッド５２を成膜する。但し、レーザアブレーション法以外の方法によりクラッド５２を形成してもよい。
【００３１】
クラッド５２は、コア５３を構成する物質よりも屈折率が低く、且つ磁気抵抗効果を示す物質により形成することが必要である。そのような物質としては、ペロブスカイト構造の（Ｃａx Ｓｒ1-x ）ＲｕＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）、（Ｂａx Ｓｒ1-x ）ＲｕＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）、（Ｌａx Ｓｒ1-x ）ＣｏＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）、及び（Ｌａx Ｓｒ1-x ）ＭｎＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）等の化合物がある。
【００３２】
次に、図７（ｃ）に示すように、クラッド５２の上にＰＬＺＴからなるコア層５３ａを例えば２μｍの厚さに形成し、このコア層５２ａをパターニングしてコア５３を形成する。以下に、ゾルゲル法によるコア層５３ａの形成方法を示す。但し、ゾルゲル法以外の方法によりコア層５３ａを形成してもよい。
【００３３】
まず、原料となる薬品を用意する。本実施形態では、Ｐｄの有機化合物としてＰｄ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 ・３Ｈ2 Ｏ（酢酸鉛）を使用し、Ｌａの有機化合物としてＬａ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）3 （ランタンイソプロポキシド）を使用し、Ｔｉの有機化合物としてＴｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 （チタニウムイソプロポキシド）を使用し、Ｚｒの有機化合物としてＺｒ（ＯＣ3 Ｈ7 ）4 （ジルコニウムプロポキシド）を使用する。また、安定剤としてＣＨ3 ＣＯＣＨ2 ＣＯＣＨ3 （２，４−ペンタンジオン）を使用し、溶剤としてＣＨ3 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨ（２−メトキシエタノール）を使用する。
【００３４】
次に、原料となる上記の各有機化合物と安定剤と溶剤とを用いて、還流によりＰＬＺＴ溶液を合成する。ＰＬＺＴのＬａとＺｒとＴｉとの組成比を９：６５：３５とするためには、Ｐｂ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 ・３Ｈ2 ＯとＬａ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）3 とのモル比を１０１：９とし、Ｚｒ（ＯＣ3 Ｈ7 ）とＴｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 とのモル比を６５：３５とすればよい。
【００３５】
次いで、上記の方法により合成したＰＬＺＴ溶液をスピンコート法によりクラッド５２の上に塗布する。そして、酸素雰囲気中で３５０℃の温度で仮焼成した後、更に７５０℃の温度で焼成する。これにより、厚さが約１２０μｍのＰＬＺＴ膜が形成される。ゾルゲル法による１回のＰＬＺＴ成膜工程では、厚さが約１２０μｍのＰＬＺＴ膜しか形成できないので、塗布、仮焼成及び焼成の各工程を複数回繰り返すことによりＰＬＺＴ膜を積層し、所望の厚さ（例えば２μｍ）のコア層５３ａを形成する。
【００３６】
このようにしてクラッド５２の上にコア層５３ａを形成した後、フォトリソグラフィ法によりコア層５３ａの上にエッチングマスク（図示せず）を形成する。そして、ウェットエッチング又はドライエッチングを実施して、コア層５３ａを所望の形状にパターニングする。本実施形態では１入力２出力の光スイッチを形成するので、図４に示すように、コア層５３ａをＹ字形にパターニングしてコア５３とする。ウェットエッチングによりコア層５３ａをパターニングする場合は、エッチャントとして例えばＨＣｌとＨＦとの混合溶液を使用する。ドライエッチングによりコア層５３ａをパターニングする場合は、エッチングガスとして例えばＡｒ（アルゴン）とＣｌ（塩素）との混合ガスを使用する。そして、コア層５３をパターニングしてコア層５３を形成した後、エッチングマスクを除去する。このようにして、クラッド５２及びコア５３からなるＹ字形の光導波路、すなわち入力側光導波路５４ａと出力側光導波路５４ｂ，５４ｃとを形成する。
【００３７】
次いで、図４，図５に示すように、出力側光導波路５４ｂ，５４ｃの上にコイル５５ｂ，５５ｃを接合することにより、本実施形態の光スイッチが完成する。本実施形態においては、コイル５５ｂ，５５ｃとして、プリント基板への表面実装用として市販されている面実装型積層コイル又は巻き線コイルを使用する。
【００３８】
図８（ａ）は市販の面実装型積層コイルの例（一部を切り欠いた状態を示す斜視図）を示し、図８（ｂ）は市販の面実装型巻き線コイルの例（斜視図）を示している。図８（ａ）に示す面実装型積層コイル６１は、薄膜導電体からなるコイル６２をフェライト６３中に埋め込んだ構造を有している。コイル６２の両端はそれぞれ電極６４ａ，６４ｂに接続されており、これらの電極６４ａ，６４ｂを介して駆動回路（図示せず）から電力が供給される。
【００３９】
図８（ｂ）に示す面実装型巻き線コイル６５は、断面がＨ字形に形成されたコア６７の中心部に電線６６を巻きつけた構造を有している。電線６６の両端はそれぞれ電極６８ａ，６８ｂに接続されており、これらの電極６８ａ，６８ｂを介して駆動回路（図示せず）から電力が供給される。
【００４０】
本実施形態の光スイッチは、Ｙ字形の光導波路の上にコイル５５ｂ，５５ｃを配置した構造であるので、製造が容易である。また、本実施形態の光スイッチは、電界により光導波路の屈折率を変化させる方式の光学素子（前述の特許文献１に記載されているような光学素子）と異なり、光導波路の上に薄膜電極を形成する必要がないので、電極による光損失が発生しない。更に、本実施形態の光スイッチは、磁気により光導波路を伝搬する光信号のスイッチングを行うので、機械駆動方式の光スイッチに比べて動作速度が速い。更に、本実施形態の光スイッチは、基板５１上にクラッド５２及びコア５３を成膜することにより製造されるので、集積化が容易である。
【００４１】
なお、本実施形態では磁場印加手段として図８（ａ），（ｂ）に示す市販の有芯コイルを使用しているが、磁場印加手段としては空芯コイル、鉄芯コイル又は薄膜技術を用いて形成される薄膜コイル等、種々の方式のコイルを使用することができる。有芯コイルのコア材として磁性体を使用する場合は、光導波路に常に磁界が印加された状態となることがあるので、それを考慮した設計が必要となる。
【００４２】
（第２の実施形態）
図９は本発明の第２の実施形態の光学素子（光スイッチ）を示す平面図、図１０は図９のII−II線による断面図である。なお、本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、コア５３がクラッドに囲まれていることにあり、その他の構成は基本的に第１の実施形態と同様であるので、図９，図１０において図４，図５と同一物には同一符号を付して、それらの詳細な説明は省略する。
【００４３】
図１０に示すように、ＳｒＴｉＯ3 基板５１の上にはＬａ0.5 Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 からなる下部クラッド（第１のクラッド層）５２ａが形成されており、下部クラッド５２ａの上にはＰＬＺＴからなるコア５３が形成されている。本実施形態の光スイッチも、１入力２出力の光スイッチであり、第１の実施形態と同様に、コア５３はＹ字形にパターニングされている（図９参照）。
【００４４】
下部クラッド５２ａ及びコア５３の上にはＬａ0.5 Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 からなる上部クラッド（第２のクラッド層）５２ｂが形成されており、コア５３の上面及び側面はこの上部クラッド５２ｂに覆われている。これらの下部クラッド５２ａ、コア５３及び上部クラッド５２ｂにより、光導波路が構成されている。本実施形態においても、信号入力端ＩＮ（図９ではコア５３の左側端部）から分岐点Ａまでの光導波路を入力側光導波路５４ａと呼び、分岐点Ａから信号出力端ＯＵＴ１，ＯＵＴ２（図９ではコア５３の右側端部）までの２本の光導波路をそれぞれ出力側光導波路５４ｂ，５４ｃと呼ぶ。出力側光導波路５４ｂの上にはコイル５５ｂが配置されており、出力側光導波路５４ｃの上にはコイル５５ｃが配置されている。
【００４５】
本実施形態の光スイッチにおいても、下部クラッド５２ａ及び上部クラッド５２ｂが磁気抵抗効果を示す物質により形成されているので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態においては、コア５３が下部クラッド５２ａ及び上部クラッド５２ｂに囲まれているため、第１の実施形態に比べて磁場による光導波路の光損失量が大きく、出力側光導波路５４ｂ，５４ｃの長さを短縮できるという利点がある。
【００４６】
なお、本実施形態においては下部クラッド層５２ａ及び上部クラッド層５２ｂがいずれも磁気抵抗効果を示す物質により形成されているものとしたが、出力側光導波路５４ｂ，５４ｃの長さを短縮する必要がないのであれば、下部クラッド層５２ａ及び上部クラッド層５２ｂのいずれか一方のみを磁気抵抗効果を示す物質により形成し、他方を磁気抵抗効果を示さない物質により形成してもよい。
【００４７】
（第３の実施形態）
図１１は本発明の第３の実施形態の光学素子（光スイッチ）を断面図である。なお、本実施形態が第２の実施形態と異なる点は、出力側光導波路５４ｂ，５４ｃの上側だけでなく下側にもコイルが設けられていることにあり、その他の構成は基本的に第２の実施形態と同じであるので、図１１において図１０と同一物には同一符号を付して、それらの詳細な説明は省略する。
【００４８】
本実施形態においては、基板５１の裏面側の出力側光導波路５４ｂ，５４ｃに整合する位置にそれぞれ凹部５１ａが設けられている。そして、それらの凹部５１ａ内にはコイル５８ｂ，５８ｃが配置されている。すなわち、本実施形態においては、出力側光導波路５４ｂの上下にそれぞれ配置されたコイル５５ｂ，５８ｂにより出力側光導波路５４ｂの光損失を制御し、出力側光導波路５４ｃの上下にそれぞれ配置されたコイル５５ｃ，５８ｃにより出力側光導波路５４ｃの光損失を制御するようになっている。
【００４９】
本実施形態においても、第２の実施形態の光スイッチと同様にコア５３が磁気抵抗効果を示す物質からなる下部クラッド５２ａ及び上部クラッド５２ｂに囲まれているので、第２の実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態の光スイッチは、出力側光導波路５４ｂ，５４ｃの光損失をそれぞれ２つのコイル（コイル５４ｂとコイル５８ｂ、又はコイル５４ｃとコイル５８ｃ）により制御するので、第２の実施形態の光スイッチに比べて磁場による光導波路の光損失量が更に大きい。従って、本実施形態の光スイッチは、第２の実施形態の光スイッチに比べて出力側光導波路５４ｂ，５４ｃの長さを更に短縮できるという利点がある。
【００５０】
（第４の実施形態）
図１２は本発明の第４の実施形態の光学素子を示す平面図、図１３は図１２のIII −III 線による断面図である。本実施形態は、本発明を光変調器に適用した例を示している。
【００５１】
ＮｂをドープしたＳｒＴｉＯ3 からなる単結晶基板７１上には、Ｌａ0.5 Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 からなるクラッド７２が形成されている。また、クラッド７２上にはＰＬＺＴからなるコア７３が形成されて光導波路７４を構成している。更に、コア７３の上には、面実装型積層コイル７５が配置されている。
【００５２】
このように構成された本実施形態の光変調器において、入力端ＩＮから所定の強度の光を入力し、変調信号に応じて駆動回路（図示せず）からコイル７５に供給する電流をオン−オフ制御すると、光導波路７４の透過率（光損失）が変調信号に応じて変化し、出力端ＯＵＴから変調光が出力される。
【００５３】
本実施形態の光変調器は、第１の実施形態と同様に、基板７１上にレーザアブレーション法によりＬａ0.5 Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 からなるクラッド７２を形成し、その上にゾルゲル法によりＰＬＺＴからなるコア７３を形成した後、コア７３上に市販の面実装型積層コイル７５を配置することにより製造される。
【００５４】
本実施形態の光変調器は、光導波路７４に印加する磁場をオン−オフすることにより光導波路７４を伝搬する光の強度を変えて変調光を生成している。本実施形態においても、磁気により光導波路７４を伝播する光の損失を制御するので、高速動作が可能であり、製造が容易である。また、本実施形態の光変調器は、基板７１上にクラッド７２及びコア７３を成膜することにより製造されるので、集積化が容易である。
【００５５】
以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。
【００５６】
（付記１）基板と、
磁気抵抗効果を示す物質からなるクラッドと該クラッドよりも屈折率が高い物質からなるコアとにより構成されて前記基板上に配置された光導波路と、
前記光導波路に磁場を印加して前記光導波路を伝搬する光の強度を制御する磁場印加手段と
を有することを特徴とする光学素子。
【００５７】
（付記２）前記クラッドが、前記コアの上側及び下側のいずれか一方にのみ形成されていることを特徴とする付記１に記載の光学素子。
【００５８】
（付記３）前記クラッドが、前記基板と前記コアとの間に形成された第１のクラッド層と、前記コアの側面及び上面を覆う第２のクラッド層とにより構成されていることを特徴とする付記１に記載の光学素子。
【００５９】
（付記４）前記クラッドが、（Ｃａx Ｓｒ1-x ）ＲｕＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）、（Ｂａx Ｓｒ1-x ）ＲｕＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）、（Ｌａx Ｓｒ1-x ）ＣｏＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）及び（Ｌａx Ｓｒ1-x ）ＭｎＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）のうちのいずれか１種の化合物を主成分とすることを特徴とする付記１に記載の光学素子。
【００６０】
（付記５）前記コアが、ＰＬＺＴ、ＳｒＴｉＯ3 、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 のうちのいずれか１種の化合物を主成分とすることを特徴とする付記１に記載の光学素子。
【００６１】
（付記６）前記基板が、ＳｒＴｉＯ3 、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 のうちのいずれか１種の化合物を主成分とすることを特徴とする付記１に記載の光学素子。
【００６２】
（付記７）前記クラッドを構成する化合物が、ペロブスカイト構造を有することを特徴とする付記１に記載の光学素子。
【００６３】
（付記８）前記光導波路が、１本の入力側光導波路と該入力側光導波路に連結する２本の出力側光導波路とにより構成され、各出力側光導波路毎に前記磁場印加手段が設けられていることを特徴とする付記１に記載の光学素子。
【００６４】
（付記９）前記磁場印加手段が、面実装型コイルであることを特徴とする付記１に記載の光学素子。
【００６５】
（付記１０）前記磁場印加手段が、前記光導波路の上側及び下側の両方に配置されていることを特徴とする付記１に記載の光学素子。
【００６６】
（付記１１）基板上に、磁気抵抗効果を示す物質からなるクラッドと、前記クラッドよりも屈折率が高い物質からなるコアとにより構成される光導波路を形成する工程と、
前記基板の上側及び下側の少なくとも一方に、前記光導波路に磁場を印加する磁場印加手段を配置する工程と
を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【００６７】
（付記１２）前記クラッドを、（Ｃａx Ｓｒ1-x ）ＲｕＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）、（Ｂａx Ｓｒ1-x ）ＲｕＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）、（Ｌａx Ｓｒ1-x ）ＣｏＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）及び（Ｌａx Ｓｒ1-x ）ＭｎＯ3 （但し、０≦ｘ≦１）のうちのいずれか１種の化合物により形成することを特徴とする付記１１に記載の光学素子の製造方法。
【００６８】
（付記１３）前記クラッドを、レーザアブレーション法により形成することを特徴とする付記１２に記載の光学素子の製造方法。
【００６９】
（付記１４）前記コアを、ＰＬＺＴ、ＳｒＴｉＯ3 、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 のうちのいずれか１種の化合物により形成することを特徴とする付記１１に記載の光学素子の製造方法。
【００７０】
（付記１５）前記磁場印加手段として、面実装型コイルを使用することを特徴とする付記１１に記載の光学素子の製造方法。
【００７１】
（付記１６）磁気抵抗効果を示す物質からなるクラッドと該クラッドよりも屈折率が高い物質からなるコアとにより構成されて基板上に配置された光導波路に対し磁場を印加して、前記光導波路を伝搬する光の強度を制御することを特徴とする光学素子の駆動方法。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は、本発明に係る光学素子において用いる光導波路の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、光導波路に磁場を印加していないときの光導波路の長さと光の強度との関係、及び３５００Ｇの磁場を印加したときの光導波路の長さと光の強度との関係を、端面乱反射法により調べた結果を示す図である。
【図３】図３は、端面乱反射法を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態の光学素子（光スイッチ）を示す平面図である。
【図５】図５は、図４のＩ−Ｉ線による断面図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態の光学素子の動作を示す模式図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、第１の本実施形態の光学素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図８】図８（ａ）は市販の面実装型積層コイルの例を示す斜視図（一部を切り欠いた状態）であり、図８（ｂ）は市販の面実装型巻き線コイルの例を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施形態の光学素子（光スイッチ）を示す平面図である。
【図１０】図１０は、図９のII−II線による断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３の実施形態の光学素子（光スイッチ）を断面図である。
【図１２】図１２は本発明の第４の実施形態の光学素子（光変調器）を示す平面図である。
【図１３】図１３は、図１２のIII −III 線による断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，７４…光導波路、
１１，５１，７１…基板、
１２，５２，５２ａ，５２ｂ，７２…クラッド、
１３，５３，７３…コア、
２０…検出器、
２１…プリズム、
５５ｂ，５５ｃ，５８ｂ，５８ｃ，６１，６５，７５…コイル。
【図１】
2007140333.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007140333.tif 000007
【図６】
2007140333.tif 000008
【図７】
2007140333.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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