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JP2010169945A - Optical waveguide switch - Google Patents

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JP2010169945A
JP2010169945A JP2009013051A JP2009013051A JP2010169945A JP 2010169945 A JP2010169945 A JP 2010169945A JP 2009013051 A JP2009013051 A JP 2009013051A JP 2009013051 A JP2009013051 A JP 2009013051A JP 2010169945 A JP2010169945 A JP 2010169945A
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JP
Japan
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core
optical waveguide
cores
refractive index
waveguide switch
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JP2009013051A
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Japanese (ja)
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JP5135244B2 (en
Inventor
Yasufumi Enami
康文 榎波
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Hiroshima University NUC
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Hiroshima University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide switch capable of reducing a driving voltage and shortening a total length. <P>SOLUTION: The optical waveguide switch 10 has a structure where cores 6 and 7 made of electric optical polymers are brought into contact with both sides of a core 4 made of a sol-gel glass in an in-plane direction DR2 of a substrate by a tapered structure. The clad 5 of a directive coupling mutual operation area made of an electric optical polymer is disposed so as to be brought into contact with the cores 4, 6, and 7. The core 4, the cores 6 and 7, and the clad 5 have refractive indexes of 1.5, 1.632, and 1.630, respectively. The cores 4, 6, and 7 and the clad 5 are surrounded with a clad 3. Electrodes 13 and 14 are respectively disposed for applying voltages to the cores 6 and 7 brought into contact with the clad 5. The optical waveguide switch 10 emits guide light from the core 6 or the core 7 by controlling application/non-application of voltages to the electrodes 13 and 14. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、光導波路スイッチに関し、特に、異なる材料からなる複数の導波路を用いた光導波路スイッチに関するものである。   The present invention relates to an optical waveguide switch, and more particularly to an optical waveguide switch using a plurality of waveguides made of different materials.

従来、基板に垂直な方向に導波光を遷移させるポリマ光変調器Aが知られている(非特許文献1)。このポリマ光変調器Aは、ゾルゲルガラスからなる第1のコアと、ゾルゲルガラスからなる第1のクラッドと、電気光学ポリマからなる第2および第3のコアと、第1の底部電極と、第1の上部電極とを備える。   Conventionally, a polymer light modulator A that shifts guided light in a direction perpendicular to a substrate is known (Non-Patent Document 1). The polymer light modulator A includes a first core made of sol-gel glass, a first cladding made of sol-gel glass, second and third cores made of electro-optic polymer, a first bottom electrode, 1 upper electrode.

第1のコアは、第1のクラッド中に配置され、2個のY型分岐を有するマッハツェンダー型の導波路構造からなる。第1の底部電極は、マッハツェンダー型の導波路構造において、第1のコアの分岐した2個の導波路に対向して2個の導波路の下側に配置される。第2のコアは、マッハツェンダー型の導波路構造において、第1のコアの分岐した2個の導波路のうちの一方の導波路に接して一方の導波路上に配置される。第3のコアは、マッハツェンダー型の導波路構造において、第1のコアの分岐した2個の導波路のうちの他方の導波路に接して他方の導波路上に配置される。第1の上部電極は、マッハツェンダー型の導波路構造において、第1のコアの分岐した2個の導波路に対向して2個の導波路と第2および第3のコアとの上側に配置される。   The first core is disposed in the first clad and has a Mach-Zehnder type waveguide structure having two Y-type branches. In the Mach-Zehnder type waveguide structure, the first bottom electrode is disposed below the two waveguides so as to face the two branched waveguides of the first core. In the Mach-Zehnder type waveguide structure, the second core is disposed on one waveguide in contact with one of the two waveguides branched from the first core. In the Mach-Zehnder type waveguide structure, the third core is disposed on the other waveguide in contact with the other of the two waveguides branched from the first core. In the Mach-Zehnder type waveguide structure, the first upper electrode is arranged on the upper side of the two waveguides and the second and third cores so as to face the two branched waveguides of the first core. Is done.

そして、第1のコアは、第1のクラッドの屈折率よりも大きい屈折率を有し、第2および第3のコアは、第1のコアの屈折率よりも大きく、かつ、相互に同じ屈折率を有する。   The first core has a refractive index larger than that of the first cladding, and the second and third cores are larger than the refractive index of the first core and have the same refraction. Have a rate.

このポリマ変調器Aにおいては、導波光が第1のコアの一方端からポリマ変調器Aに入射すると、導波光は、第1のコアの直線部分を伝搬し、1個目のY型分岐によって第1のコアの2個の導波路へ分岐される。その後、導波光は、2個の導波路において、第1のコアから第2および第3のコアへと基板に垂直な方向へ遷移しながら2個の導波路中を伝搬する。   In this polymer modulator A, when the guided light enters the polymer modulator A from one end of the first core, the guided light propagates through the straight portion of the first core, and is caused by the first Y-shaped branch. Branches into two waveguides of the first core. Thereafter, the guided light propagates in the two waveguides while transitioning from the first core to the second and third cores in the direction perpendicular to the substrate in the two waveguides.

そして、第1の上部電極と第1の底部電極とによって2個の導波路の部分に電圧が印加されていない場合、2個の導波路中を伝搬する2個の導波光は、相互に同じ位相を有し、2個目のY分岐の部分で強め合って合成され、第1のコア中を伝搬して出射される。   When no voltage is applied to the two waveguide portions by the first upper electrode and the first bottom electrode, the two guided lights propagating in the two waveguides are the same as each other. It has a phase, is strengthened and synthesized at the second Y branch, propagates through the first core, and is emitted.

一方、第1の上部電極と第1の底部電極とによって2個の導波路の部分に電圧が印加されている場合、2個の導波路中を伝搬する2個の導波光は、相互に180°だけ異なる位相を有し、2個目のY分岐の部分で弱め合って合成される。   On the other hand, when a voltage is applied to the two waveguide portions by the first upper electrode and the first bottom electrode, the two guided lights propagating in the two waveguides are mutually 180 °. It has a phase that differs by 0 ° and is synthesized by weakening at the second Y branch.

このように、従来のポリマ変調器Aは、マッハツェンダー型の導波路構造において基板に垂直な方向に導波光を遷移させながら光を変調する。   As described above, the conventional polymer modulator A modulates light while shifting guided light in a direction perpendicular to the substrate in a Mach-Zehnder type waveguide structure.

また、基板の面内方向に導波光を遷移させるポリマ光変調器Bも知られている(非特許文献2)。このポリマ変調器Bは、ゾルゲルガラスからなる第4のコアと、ゾルゲルガラスからなる第2のクラッドと、電気光学ポリマからなる第5および第6のコアと、第2の底部電極と、第2の上部電極とを備える。   Also known is a polymer light modulator B that shifts guided light in the in-plane direction of the substrate (Non-Patent Document 2). The polymer modulator B includes a fourth core made of sol-gel glass, a second cladding made of sol-gel glass, fifth and sixth cores made of electro-optic polymer, a second bottom electrode, And an upper electrode.

第4のコアは、第2のクラッド中に配置され、直線形状を有する。第5のコアは、基板の面内方向において第3のコアの一方の側面に接して配置される。第6のコアは、基板の面内方向において第3のコアの他方の側面に接して配置される。第2の底部電極は、第5および第6のコアに対向して第4から第6のコアの下側に配置される。第2の上部電極は、第4から第6のコアに対向して第4から第6のコアの上側に配置される。   The fourth core is disposed in the second cladding and has a linear shape. The fifth core is disposed in contact with one side surface of the third core in the in-plane direction of the substrate. The sixth core is disposed in contact with the other side surface of the third core in the in-plane direction of the substrate. The second bottom electrode is disposed below the fourth to sixth cores so as to face the fifth and sixth cores. The second upper electrode is disposed on the upper side of the fourth to sixth cores so as to face the fourth to sixth cores.

そして、第4のコアは、第2のクラッドよりも大きい屈折率を有し、第5および第6のコアは、第4のコアよりも大きい屈折率を有する。   The fourth core has a higher refractive index than the second cladding, and the fifth and sixth cores have a higher refractive index than the fourth core.

ポリマ変調器Bにおいては、導波光が第4のコアの一方端からポリマ変調器Bに入射すると、導波光は、第4のコア中を伝搬する。その後、導波光は、第5および第6のコアが両側に配置された第4のコアの部分に到達すると、第4のコアから第5および第6のコアへ分岐され、第5および第6のコア中を伝搬する。   In the polymer modulator B, when the guided light enters the polymer modulator B from one end of the fourth core, the guided light propagates in the fourth core. Thereafter, when the guided light reaches the portion of the fourth core in which the fifth and sixth cores are arranged on both sides, the guided light is branched from the fourth core to the fifth and sixth cores. Propagate through the core.

そして、第2の上部電極と第2の底部電極とによって第5および第6のコアに電圧が印加されていない場合、第5および第6のコア中を伝搬する2個の導波光は、相互に同じ位相を有し、第5および第6のコアの端部で第5および第6のコアから第4のコアへ遷移して強め合って合成される。その後、導波光は、第4のコア中を伝搬して出射される。   When no voltage is applied to the fifth and sixth cores by the second upper electrode and the second bottom electrode, the two guided lights propagating in the fifth and sixth cores are And the same phase, and transition from the fifth and sixth cores to the fourth core at the ends of the fifth and sixth cores to strengthen each other. Thereafter, the guided light propagates through the fourth core and is emitted.

一方、第2の上部電極と第2の底部電極とによって第5および第6のコアに電圧が印加されている場合、第5および第6のコア中を伝搬する2個の導波光は、相互に180°だけ異なる位相を有し、第5および第6のコアの端部で第5および第6のコアから第4のコアへ遷移して弱め合って合成される。   On the other hand, when a voltage is applied to the fifth and sixth cores by the second top electrode and the second bottom electrode, the two guided lights propagating in the fifth and sixth cores are Are shifted from each other at the ends of the fifth and sixth cores by transition from the fifth and sixth cores to the fourth core, and are synthesized.

このように、従来のポリマ変調器Bは、Y型分岐を有しないマッハツェンダー型の導波路構造において基板の面内方向に導波光を遷移させながら光を変調する。   As described above, the conventional polymer modulator B modulates light while shifting guided light in the in-plane direction of the substrate in a Mach-Zehnder type waveguide structure having no Y-type branch.

ゾルゲルガラス溶液は、ゾルゲルシリカ溶液と屈折率調整剤であるZrPOとの混合液に0.1NHCLを加え、MAPTMS加水分解を開始させることにより作成する。   The sol-gel glass solution is prepared by adding 0.1 NHCL to a mixed solution of a sol-gel silica solution and a refractive index adjusting agent ZrPO and starting MAPTMS hydrolysis.

UV照射とイソプロピルアルコールによるウエットエッチングを行なう溶液については、加水分解開始剤としてIRGCURE184(CIBA)を加える(非特許文献3)。そして、ウエットエッチング処理を必要としないゾルゲルシリカに対しては加水分解開始剤を加えない。   About the solution which performs wet etching by UV irradiation and isopropyl alcohol, IRGCURE184 (CIBA) is added as a hydrolysis initiator (nonpatent literature 3). And a hydrolysis initiator is not added with respect to the sol-gel silica which does not require a wet etching process.

Y. Enami, D. Mathine, C. T. DeRose, and R. A. Norwood, “Hybrid cross-linkable polymer/sol-gel waveguide modulators with 0.65V half wave voltage at 1550nm,” Applied Physics Letters 91, 093505, 2007.Y. Enami, D. Mathine, C. T. DeRose, and R. A. Norwood, “Hybrid cross-linkable polymer / sol-gel waveguide modulators with 0.65V half wave voltage at 1550nm,” Applied Physics Letters 91, 093505, 2007. Y. Enami, D. Mathine, C. T. DeRose, R. A. Norwood, J. Luo, A. K.-Y. Jen, and N. Peyghambarian, “Transversely tapered hybrid electro-optic plymer/sol-gel Mach-Zehnder waveguide modulators,” Applied Physics Letters, 392, 193508, 2008.Y. Enami, D. Mathine, CT DeRose, RA Norwood, J. Luo, AK-Y. Jen, and N. Peyghambarian, “Transversely tapered hybrid electro-optic plymer / sol-gel Mach-Zehnder waveguide modulators,” Applied Physics Letters, 392, 193508, 2008. Y. ENAMI, C. T. DEROSE, D. MATHINE, C. LOYCHIK, C. GREENLEE, R. A. NORWOOD, T. D. KIM, J. LUO, Y. TIAN, A. K.-Y. JEN AND N. PEYGHAMBARIAN, “Hybrid polymer/sol-gel waveguide modulators with exceptionally large electro-optic coefficients,” nature photonics, Vol. 1, pp.180-186, 2007.Y. ENAMI, CT DEROSE, D. MATHINE, C. LOYCHIK, C. GREENLEE, RA NORWOOD, TD KIM, J. LUO, Y. TIAN, AK-Y. JEN AND N. PEYGHAMBARIAN, “Hybrid polymer / sol-gel waveguide modulators with exceptionally large electro-optic coefficients, ”nature photonics, Vol. 1, pp.180-186, 2007.

しかし、従来のポリマ変調器Aにおいては、第1のコアと第2および第3のコアとを基板に垂直な方向に配置しているため、第1の上部電極と第1の底部電極との距離を短くすることが困難であり、ポリマ変調器Aの駆動電圧が高くなるという問題がある。   However, in the conventional polymer modulator A, since the first core and the second and third cores are arranged in the direction perpendicular to the substrate, the first top electrode and the first bottom electrode There is a problem that it is difficult to shorten the distance and the driving voltage of the polymer modulator A becomes high.

また、従来のポリマ変調器Bは、導波光を第4のコアから第5および第6のコアへ分岐する部分と、導波光を第5および第6のコアから第4のコアへ合成する部分とを備えるため、導波路の全長を短くすることが困難であるという問題がある。   The conventional polymer modulator B includes a portion for branching the guided light from the fourth core to the fifth and sixth cores, and a portion for synthesizing the guided light from the fifth and sixth cores to the fourth core. Therefore, there is a problem that it is difficult to shorten the entire length of the waveguide.

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、駆動電圧を低くし、かつ、全長を短くすることが可能な光導波路スイッチを提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical waveguide switch capable of reducing the driving voltage and shortening the overall length.

この発明によれば、光導波路スイッチは、基板と、底部電極と、第1および第2のクラッドと、第1から第3のコアと、第1および第2の上部電極とを備える。底部電極は、基板の一主面に形成される。第1のクラッドは、底部電極上に形成され、第1の屈折率を有するゾルゲルガラスからなる。第1のコアは、第1のクラッド中に配置され、第1の屈折率よりも大きい第2の屈折率を有するゾルゲルガラスからなる。第2のコアは、第1のクラッド中に配置されるとともに、一部が基板の面内方向において第1のコアの第1の側面に接して形成され、第2の屈折率よりも大きい第3の屈折率を有する電気光学ポリマからなる。第3のコアは、第1のクラッド中に配置されるとともに、一部が基板の面内方向において第1のコアの第1の側面に対向する第2の側面に接して形成され、第3の屈折率を有する電気光学ポリマからなる。第2のクラッドは、第1のクラッド中に配置されるとともに、導波光の進行方向における第1のコアの端部と第2および第3のコアの基板の面内方向における一部の側面とに接して形成され、第2のコア中を伝搬する導波光と第3のコア中を伝搬する導波光とを相互作用させる。第1の上部電極は、基板の法線方向において、第2のコアに対向して第2のコアの上側に配置される。第2の上部電極は、基板の法線方向において、第3のコアに対向して第3のコアの上側に配置される。そして、第2のコアと第1のコアとの接触面と反対側の第2のコアの側面は、導波光の進行方向に対して第2のコアの幅が広くなるテーパ構造になっている。また、第3のコアと第1のコアとの接触面と反対側の第3のコアの側面は、導波光の進行方向に対して第3のコアの幅が広くなるテーパ構造になっている。さらに、第2および第3のコアのテーパ構造からなる部分は、導波光の進行方向に対して屈折率が連続的に変化している。   According to this invention, the optical waveguide switch includes a substrate, a bottom electrode, first and second claddings, first to third cores, and first and second upper electrodes. The bottom electrode is formed on one main surface of the substrate. The first cladding is formed on the bottom electrode and is made of sol-gel glass having a first refractive index. The first core is made of sol-gel glass disposed in the first cladding and having a second refractive index larger than the first refractive index. The second core is disposed in the first cladding, and a part of the second core is formed in contact with the first side surface of the first core in the in-plane direction of the substrate, and is larger than the second refractive index. It consists of an electro-optic polymer having a refractive index of 3. The third core is disposed in the first cladding, and a part of the third core is formed in contact with the second side surface facing the first side surface of the first core in the in-plane direction of the substrate. An electro-optic polymer having a refractive index of The second clad is disposed in the first clad, and includes an end portion of the first core in the traveling direction of the guided light, and a part of side surfaces in the in-plane direction of the substrate of the second and third cores. The guided light propagating through the second core and the guided light propagating through the third core interact with each other. The first upper electrode is disposed on the upper side of the second core so as to face the second core in the normal direction of the substrate. The second upper electrode is disposed on the upper side of the third core so as to face the third core in the normal direction of the substrate. The side surface of the second core opposite to the contact surface between the second core and the first core has a taper structure in which the width of the second core is widened in the traveling direction of the guided light. . Further, the side surface of the third core opposite to the contact surface between the third core and the first core has a taper structure in which the width of the third core is increased with respect to the traveling direction of the guided light. . Further, the refractive index of the portion formed of the tapered structure of the second and third cores continuously changes with respect to the traveling direction of the guided light.

好ましくは、第2のクラッドは、第2の屈折率よりも大きく、かつ、第3の屈折率よりも小さい第4の屈折率を有する電気光学ポリマからなる。   Preferably, the second cladding is made of an electro-optic polymer having a fourth refractive index that is larger than the second refractive index and smaller than the third refractive index.

好ましくは、第3の屈折率と第4の屈折率との差は、0.001〜0.002である。   Preferably, the difference between the third refractive index and the fourth refractive index is 0.001 to 0.002.

好ましくは、第1の上部電極は、第2のコアのうち、第2のクラッドと接触する第1の部分にのみ対向して第1の部分の上側に形成され、第2の上部電極は、第3のコアのうち、第2のクラッドと接触する第2の部分にのみ対向して第2の部分の上側に形成される。   Preferably, the first upper electrode is formed on the upper side of the first portion so as to face only the first portion of the second core that contacts the second cladding, and the second upper electrode is The third core is formed on the upper side of the second portion so as to face only the second portion in contact with the second cladding.

好ましくは、第1の上部電極は、第2の上部電極に印加される電圧と逆極性の電圧が印加される。   Preferably, a voltage having a polarity opposite to that of the voltage applied to the second upper electrode is applied to the first upper electrode.

好ましくは、光導波路スイッチは、上部クラッドをさらに備える。上部クラッドは、第2の屈折率を有するとともに、第1のコアの光入射側において、第1のコアおよび第1のクラッドに接して第1のコアおよび第1のクラッド上に配置される。   Preferably, the optical waveguide switch further includes an upper clad. The upper clad has a second refractive index and is disposed on the first core and the first clad in contact with the first core and the first clad on the light incident side of the first core.

この発明による光導波路スイッチは、第1のコアと異なる材料からなる第2および第3のコアを基板の面内方向において第1のコアの両側に配置した構造を有するので、光導波路スイッチにおいては、導波光を基板の面内方向に遷移させることができる。   The optical waveguide switch according to the present invention has a structure in which the second and third cores made of different materials from the first core are arranged on both sides of the first core in the in-plane direction of the substrate. The guided light can be shifted in the in-plane direction of the substrate.

その結果、基板の法線方向における底部電極と第2から第4のコアとの距離を短くすることができた。したがって、底部電極と第1および第2の上部電極との距離を短くでき、第1および第2の電極に印加する電圧を従来の2分の1に低減できた。   As a result, the distance between the bottom electrode and the second to fourth cores in the normal direction of the substrate could be shortened. Therefore, the distance between the bottom electrode and the first and second upper electrodes can be shortened, and the voltage applied to the first and second electrodes can be reduced to a half of the conventional voltage.

また、光導波路スイッチは、第1のコアと第2および第3のコアとの接触をテーパ構造によって実現した。その結果、Y型分岐を用いずに導波光を基板の面内方向へ遷移させることができ、導波光を第1のコアから第2および第3のコアへ分岐させることができる。   In the optical waveguide switch, the contact between the first core and the second and third cores is realized by a taper structure. As a result, the guided light can be shifted in the in-plane direction of the substrate without using the Y-type branch, and the guided light can be branched from the first core to the second and third cores.

従来の光導波路スイッチにおいては、Y型分岐を用いて導波光を2つの導波路へ分岐していたため、分岐された2つの導波光を相互作用させる領域の長さが相対的に長くなっていた。   In the conventional optical waveguide switch, since the guided light is branched into two waveguides using the Y-type branch, the length of the region where the two branched waveguide lights interact is relatively long. .

しかし、この発明による光導波路スイッチにおいては、上述したように、Y型分岐を用いずにテーパ構造によって第1のコアと第2および第3のコアとの接触を実現し、導波光を第1のコアから第2および第3のコアへ分岐するようにしたので、第2のコア中を伝搬する導波光と第3のコア中を伝搬する導波光とが相互作用する領域の長さを従来よりも短くできた。その結果、光導波路スイッチの全長を短くできた。   However, in the optical waveguide switch according to the present invention, as described above, the contact between the first core and the second and third cores is realized by the taper structure without using the Y-shaped branch, and the guided light is transmitted to the first waveguide light. Branching from the first core to the second and third cores, the length of the region where the guided light propagating in the second core interacts with the guided light propagating in the third core is conventionally set. Was shorter. As a result, the total length of the optical waveguide switch can be shortened.

したがって、この発明によれば、光導波路スイッチの駆動電圧を低減でき、かつ、光導波路スイッチの全長を短くできる。   Therefore, according to the present invention, the drive voltage of the optical waveguide switch can be reduced, and the total length of the optical waveguide switch can be shortened.

また、この発明による光導波路スイッチにおいては、第4のコアは、第2および第3のコアと同じ電気光学ポリマからなる。その結果、第2から第4のコアを形成する場合、同じ電気光学ポリマをスピンコートによって塗布すればよい。   In the optical waveguide switch according to the present invention, the fourth core is made of the same electro-optic polymer as the second and third cores. As a result, when the second to fourth cores are formed, the same electro-optic polymer may be applied by spin coating.

したがって、この発明によれば、第1のコアと異なる材料からなる第2から第4のコアを容易に作製できる。   Therefore, according to the present invention, the second to fourth cores made of a material different from that of the first core can be easily manufactured.

さらに、この発明による光導波路スイッチにおいては、第1の上部電極は、第2のコア中を伝搬する導波光と第3のコア中を伝搬する導波光とが相互作用する第2のコアの一部の領域上に設けられ、第2の上部電極は、第2のコア中を伝搬する導波光と第3のコア中を伝搬する導波光とが相互作用する第3のコアの一部の領域上に設けられる。   Furthermore, in the optical waveguide switch according to the present invention, the first upper electrode is one of the second core in which the guided light propagating in the second core interacts with the guided light propagating in the third core. And the second upper electrode is a partial region of the third core where the guided light propagating in the second core interacts with the guided light propagating in the third core. Provided on top.

したがって、この発明によれば、導波光を出射するコアを第2のコアと第3のコアとの間で容易に切換えることができる。   Therefore, according to the present invention, the core that emits the guided light can be easily switched between the second core and the third core.

さらに、この発明による光導波路スイッチにおいては、第1の上部電極と第2の上部電極には、相互に逆極性の電圧が印加される。   Furthermore, in the optical waveguide switch according to the present invention, voltages having opposite polarities are applied to the first upper electrode and the second upper electrode.

したがって、この発明によれば、第1および第2の上部電極の各々に印加される電圧の絶対値を低くでき、消費電力を少なくできる。   Therefore, according to the present invention, the absolute value of the voltage applied to each of the first and second upper electrodes can be lowered, and the power consumption can be reduced.

この発明の実施の形態による光導波路スイッチの平面図である。1 is a plan view of an optical waveguide switch according to an embodiment of the present invention. 図1に示す線II−II間における光導波路スイッチの断面図である。It is sectional drawing of the optical waveguide switch between the lines II-II shown in FIG. 図1に示すコアのテーパ構造の拡大図である。It is an enlarged view of the taper structure of the core shown in FIG. 図1および図2に示す光導波路スイッチの製造方法を説明するための第1の工程図である。FIG. 3 is a first process diagram for explaining a method of manufacturing the optical waveguide switch shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す光導波路スイッチの製造方法を説明するための第2の工程図である。FIG. 4 is a second process diagram for explaining the method of manufacturing the optical waveguide switch shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す光導波路スイッチの製造方法を説明するための第3の工程図である。FIG. 6 is a third process diagram for explaining the method of manufacturing the optical waveguide switch shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す光導波路スイッチの製造方法を説明するための第4の工程図である。FIG. 10 is a fourth process diagram for explaining the method of manufacturing the optical waveguide switch shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す光導波路スイッチの製造方法を説明するための第5の工程図である。FIG. 10 is a fifth process diagram for explaining the method of manufacturing the optical waveguide switch shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す光導波路スイッチの製造方法を説明するための第6の工程図である。FIG. 10 is a sixth process diagram for explaining the method of manufacturing the optical waveguide switch shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す光導波路スイッチの製造方法を説明するための第7の工程図である。FIG. 11 is a seventh process diagram for explaining the method of manufacturing the optical waveguide switch shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す光導波路スイッチの製造方法を説明するための第8の工程図である。FIG. 10 is an eighth process diagram for explaining the method of manufacturing the optical waveguide switch shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す光導波路スイッチの動作を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the optical waveguide switch shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す光導波路スイッチの光ファイバーとの接続方法を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the connection method with the optical fiber of the optical waveguide switch shown in FIG. 1 and FIG. この発明の実施の形態による他の光導波路スイッチの斜視図である。It is a perspective view of the other optical waveguide switch by embodiment of this invention. 図14に示す光導波路スイッチの製造方法を説明するための一部の工程図である。FIG. 15 is a partial process diagram for describing the method of manufacturing the optical waveguide switch shown in FIG. 14. 図14に示す光導波路スイッチの製造方法を説明するための一部の工程図である。FIG. 15 is a partial process diagram for describing the method of manufacturing the optical waveguide switch shown in FIG. 14.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図1は、この発明の実施の形態による光導波路スイッチの平面図である。また、図2は、図1に示す線II−II間における光導波路スイッチの断面図である。   FIG. 1 is a plan view of an optical waveguide switch according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of the optical waveguide switch taken along line II-II shown in FIG.

図1および図2を参照して、この発明の実施の形態による光導波路スイッチ10は、基板1と、電極2,13,14と、クラッド3と、コア4,6,7と、方向性結合相互作用領域のクラッド5と、バッファ8とを備える。   1 and 2, an optical waveguide switch 10 according to an embodiment of the present invention includes a substrate 1, electrodes 2, 13, and 14, a cladding 3, cores 4, 6, and 7, directional coupling. The cladding 5 of the interaction region and the buffer 8 are provided.

光導波路スイッチ10は、略長方形の平面形状を有する。基板1は、シリコン基板11と、酸化シリコン(SiO)膜12とからなる。SiO膜12は、6μmの厚みを有し、シリコン基板11の一主面に形成される。 The optical waveguide switch 10 has a substantially rectangular planar shape. Substrate 1 includes a silicon substrate 11, made of silicon oxide (SiO 2) film 12. The SiO 2 film 12 has a thickness of 6 μm and is formed on one main surface of the silicon substrate 11.

電極2は、たとえば、クロム(Cr)/金(Au)/クロム(Cr)の多層膜からなり、基板1のSiO膜12上に形成される。そして、2つのCrの各々は、12.5nmの厚みを有し、Auは、100nmの厚みを有する。したがって、電極2は、全体で125nmの厚みを有する。このように、電極2をCrとAuとの多層膜によって構成することによって、電極2とSiO膜12との接着性を向上させることができる。 The electrode 2 is made of, for example, a multilayer film of chromium (Cr) / gold (Au) / chromium (Cr), and is formed on the SiO 2 film 12 of the substrate 1. Each of the two Crs has a thickness of 12.5 nm, and Au has a thickness of 100 nm. Therefore, the electrode 2 has a total thickness of 125 nm. Thus, the electrode 2 by configuring a multilayer film of Cr and Au, can improve the adhesion between the electrode 2 and the SiO 2 film 12.

クラッド3は、たとえば、3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート(MAPTMS:Methacryloyloxy propyltrimethoxysilane)を主成分とするゾルゲルガラスからなり、電極2およびSiO膜12上に形成される。そして、クラッド3は、1550nmの波長に対して1.487の屈折率を有する。 The clad 3 is made of, for example, sol-gel glass containing 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate (MAPTMS) as a main component, and is formed on the electrode 2 and the SiO 2 film 12. The clad 3 has a refractive index of 1.487 with respect to a wavelength of 1550 nm.

コア4は、たとえば、MAPTMSを主成分とするゾルゲルガラスからなり、クラッド3中において光導波路スイッチ10の長さ方向DR1に沿って光導波路スイッチ10の一方端10Aから光導波路スイッチ10の略中央部までの間に配置される。そして、コア4は、6〜8μmの幅、3〜4μmの厚みおよび1〜3mmの長さを有する。また、コア4は、1.5の屈折率を有する。   The core 4 is made of, for example, sol-gel glass containing MAPTMS as a main component, and in the cladding 3 along the longitudinal direction DR1 of the optical waveguide switch 10, from one end 10A of the optical waveguide switch 10 to a substantially central portion of the optical waveguide switch 10. It is arranged between. The core 4 has a width of 6 to 8 μm, a thickness of 3 to 4 μm, and a length of 1 to 3 mm. The core 4 has a refractive index of 1.5.

方向性結合相互作用領域のクラッド5は、たとえば、ポリメチルメタアクリレート(PMMA:Poly−methyl methacrylate)を主成分とする電気光学ポリマからなり、クラッド3中においてコア4の長さ方向DR1における端面およびコア6,7の一部の側面に接して配置される。そして、方向性結合相互作用領域のクラッド5は、6〜8μmの幅、3〜4μmの厚みおよび1.5mmの長さを有する。また、方向性結合相互作用領域のクラッド5は、1.630の屈折率を有する。   The clad 5 in the directional coupling interaction region is made of, for example, an electro-optic polymer mainly composed of polymethyl methacrylate (PMMA), and the end face in the longitudinal direction DR1 of the core 4 in the clad 3 and It arrange | positions in contact with the one part side surface of the cores 6 and 7. FIG. The clad 5 in the directional coupling interaction region has a width of 6 to 8 μm, a thickness of 3 to 4 μm, and a length of 1.5 mm. The cladding 5 in the directional coupling interaction region has a refractive index of 1.630.

コア6は、方向性結合相互作用領域のクラッド5と同じ材料からなり、クラッド3中において、基板1の面内方向DR2におけるコア4,5の一方の側面に接して配置される。そして、コア6とコア4との接触部は、光導波路スイッチ10の一方端10Aから他方端10Bへ向かう方向(=導波光の進行方向)に幅が広くなるテーパ構造になっており、コア6と方向性結合相互作用領域のクラッド5との接触部およびこの接触部よりも他方端10B側のコア6の部分は、約4μmの一定の幅を有する。また、コア6は、1.632の屈折率を有する。さらに、コア6のテーパ構造からなる部分は、光導波路スイッチ10の一方端10Aから他方端10Bへ向かう方向(=導波光の進行方向)に対して屈折率が1.5から1.632へ連続的に変化している。   The core 6 is made of the same material as that of the cladding 5 in the directional coupling interaction region, and is disposed in contact with one side surface of the cores 4 and 5 in the in-plane direction DR2 of the substrate 1 in the cladding 3. The contact portion between the core 6 and the core 4 has a tapered structure in which the width increases in the direction from the one end 10A of the optical waveguide switch 10 to the other end 10B (= the traveling direction of the guided light). And the portion of the core 6 closer to the other end 10B than the contact portion have a constant width of about 4 μm. The core 6 has a refractive index of 1.632. Further, the portion of the core 6 having a tapered structure has a refractive index continuously from 1.5 to 1.632 in the direction from the one end 10A to the other end 10B of the optical waveguide switch 10 (= the traveling direction of the guided light). Is changing.

コア7は、方向性結合相互作用領域のクラッド5と同じ材料からなり、クラッド3中において、基板1の面内方向DR2におけるコア4,5の他方の側面に接して配置される。そして、コア7とコア4との接触部は、光導波路スイッチ10の一方端10Aから他方端10Bへ向かう方向(=導波光の進行方向)に幅が広くなるテーパ構造になっており、コア7と方向性結合相互作用領域のクラッド5との接触部およびこの接触部よりも他方端10B側のコア7の部分は、約4μmの一定の幅を有する。また、コア7は、1.632の屈折率を有する。さらに、コア7のテーパ構造からなる部分は、光導波路スイッチ10の一方端10Aから他方端10Bへ向かう方向(=導波光の進行方向)に対して屈折率が1.5から1.632へ連続的に変化している。   The core 7 is made of the same material as that of the cladding 5 in the directional coupling interaction region, and is disposed in contact with the other side surface of the cores 4 and 5 in the in-plane direction DR2 of the substrate 1 in the cladding 3. The contact portion between the core 7 and the core 4 has a tapered structure in which the width increases in the direction from the one end 10A of the optical waveguide switch 10 to the other end 10B (= the traveling direction of the guided light). And the portion of the core 7 on the other end 10B side of the contact portion with the cladding 5 in the directional coupling interaction region has a constant width of about 4 μm. The core 7 has a refractive index of 1.632. Further, the portion of the core 7 having the tapered structure has a refractive index continuously from 1.5 to 1.632 in the direction from the one end 10A to the other end 10B of the optical waveguide switch 10 (= the traveling direction of the guided light). Is changing.

このように、方向性結合相互作用領域のクラッド5は、コア4の屈折率よりも大きく、かつ、コア6,7の屈折率よりも0.001〜0.002だけ小さい屈折率を有する。   Thus, the cladding 5 in the directional coupling interaction region has a refractive index that is larger than the refractive index of the core 4 and smaller than the refractive indexes of the cores 6 and 7 by 0.001 to 0.002.

バッファ8は、たとえば、フッ素系ポリマ樹脂からなり、クラッド3中において方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7に接して方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7上に配置される。そして、バッファ8は、方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7中の導波光が電極13,14によって損失するのを抑制する。   The buffer 8 is made of, for example, a fluorine-based polymer resin and is in contact with the cladding 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region in the cladding 3 and on the cladding 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region. Be placed. The buffer 8 suppresses the loss of the guided light in the cladding 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region by the electrodes 13 and 14.

電極13は、たとえば、Auからなり、コア6の方向性結合相互作用領域のクラッド5に接する部分に対向し、かつ、バッファ8に接してバッファ8上に配置される。電極14は、電極13と同じ材料からなり、コア7の方向性結合相互作用領域のクラッド5に接する部分に対向し、かつ、バッファ8に接してバッファ8上に配置される。   The electrode 13 is made of, for example, Au, and is disposed on the buffer 8 so as to face a portion in contact with the cladding 5 of the directional coupling interaction region of the core 6 and in contact with the buffer 8. The electrode 14 is made of the same material as that of the electrode 13, faces the portion of the core 7 that is in contact with the cladding 5 in the directional coupling interaction region, and is disposed on the buffer 8 in contact with the buffer 8.

そして、光導波路スイッチ10においては、方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7と電極2との距離は、3〜4μmである。また、方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7の上面からクラッド3および電極13,14の上面までの距離は、4〜5μmである。その結果、光導波路スイッチ10は、10μmから13μmの厚みを有する。   In the optical waveguide switch 10, the distance between the clad 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region and the electrode 2 is 3 to 4 μm. The distance from the upper surface of the cladding 5 and the cores 6 and 7 to the upper surfaces of the cladding 3 and the electrodes 13 and 14 in the directional coupling interaction region is 4 to 5 μm. As a result, the optical waveguide switch 10 has a thickness of 10 μm to 13 μm.

図3は、図1に示すコア6のテーパ構造の拡大図である。図3を参照して、コア6のテーパ構造の部分は、1〜3mmの長さLを有し、4μmの最も広い幅wを有する。したがって、テーパ構造の部分は、最大で角度θ=tan−1(4/1000)=0.229°の傾きを有する。 FIG. 3 is an enlarged view of the taper structure of the core 6 shown in FIG. Referring to FIG. 3, the portion of the taper structure of the core 6 has a length L of 1 to 3 mm and a widest width w of 4 μm. Therefore, the portion of the taper structure has a maximum inclination of an angle θ = tan −1 (4/1000) = 0.229 °.

なお、コア7のテーパ構造の部分も、コア6のテーパ構造の部分と同じ構造からなる。   The taper structure portion of the core 7 has the same structure as the taper structure portion of the core 6.

図4から図11は、それぞれ、図1および図2に示す光導波路スイッチ10の製造方法を説明するための第1から第8の工程図である。   FIGS. 4 to 11 are first to eighth process diagrams for explaining a method of manufacturing the optical waveguide switch 10 shown in FIGS. 1 and 2, respectively.

図4を参照して、光導波路スイッチ10の製造が開始されると、酸素(O)ガスを用いてシリコン基板11を1000℃の温度で酸化し、シリコン基板11の一主面にSiO膜12を形成する。これによって、基板1が作製される(工程(a)参照)。 Referring to FIG. 4, when manufacturing of optical waveguide switch 10 is started, silicon substrate 11 is oxidized at a temperature of 1000 ° C. using oxygen (O 2 ) gas, and SiO 2 is formed on one main surface of silicon substrate 11. A film 12 is formed. As a result, the substrate 1 is manufactured (see step (a)).

その後、Cr/Au/Crの多層膜をSiO膜12上に蒸着して電極2をSiO膜12上に形成する(工程(b)参照)。 Thereafter, by depositing a multilayer film Cr / Au / Cr on SiO 2 film 12 to form the electrode 2 on the SiO 2 film 12 (see step (b)).

引き続いて、MAPTMSとZrPO(zirconium(IV)−n−propoxide)とのモル比MAPTMS/ZrPOを95%/5%に設定したゾルゲルシリカ溶液を作製し、その作製したゾルゲルシリカ溶液をスピンコートによって基板1および電極2上に塗布する。この場合、塗布したゾルゲルシリカ溶液の厚みは、3〜4μmである。   Subsequently, a sol-gel silica solution in which the molar ratio MAPTM / ZrPO between MAPTMS and ZrPO (zirconium (IV) -n-propoxide) was set to 95% / 5% was prepared, and the prepared sol-gel silica solution was spin-coated on the substrate. 1 and electrode 2 are applied. In this case, the applied sol-gel silica solution has a thickness of 3 to 4 μm.

そして、150℃の温度で1時間、ゾルゲルシリカ溶液をベーキングしてクラッド3の一部分(コア4〜7よりも下側の部分)21を基板1および電極2上に形成する(工程(c)参照)。   Then, the sol-gel silica solution is baked at a temperature of 150 ° C. for 1 hour to form a part of the clad 3 (a part below the cores 4 to 7) 21 on the substrate 1 and the electrode 2 (see step (c)). ).

図5を参照して、工程(c)の後、MAPTMSとZrPOとのモル比MAPTMS/ZrPOを85%/15%に設定したゾルゲルシリカ溶液を作製し、その作製したゾルゲルシリカ溶液をスピンコートによってクラッド3の一部分21の全面に塗布する。この場合、塗布したゾルゲルシリカ溶液の厚みは、3〜4μmである。   Referring to FIG. 5, after step (c), a sol-gel silica solution in which the molar ratio MAPTMS / ZrPO of MAPTMS / ZrPO is set to 85% / 15% is prepared, and the prepared sol-gel silica solution is spin-coated. It is applied to the entire surface of the portion 21 of the clad 3. In this case, the applied sol-gel silica solution has a thickness of 3 to 4 μm.

そして、その塗布したゾルゲルシリカ溶液を80℃の温度で10分、ベーキングする。これによって、ゾルゲルシリカ22がクラッド3の一部分21の上に形成される(工程(d)参照)。   The applied sol-gel silica solution is baked at a temperature of 80 ° C. for 10 minutes. Thereby, the sol-gel silica 22 is formed on the portion 21 of the clad 3 (see step (d)).

その後、水銀ランプのi線(波長=365nm)からなるUV光をマスク23を介してゾルゲルシリカ22に照射する。この場合、UV光の照射強度は、11mW/cmであり、照射時間は、10分間である。これによって、ゾルゲルシリカ22のうちの一部分221にUV光が照射される(工程(e)参照)。 Thereafter, the sol-gel silica 22 is irradiated with UV light composed of i rays (wavelength = 365 nm) of a mercury lamp through the mask 23. In this case, the irradiation intensity of UV light is 11 mW / cm 2 and the irradiation time is 10 minutes. Thereby, UV light is irradiated to a part 221 of the sol-gel silica 22 (see step (e)).

そして、ゾルゲルシリカ22のうちの一部分221をウエットエッチングによって除去し、コア4をクラッド3の一部分21の上に形成する(工程(f)参照)。この場合、ウエットエッチングは、試料をイソプロピルアルコール中に30秒〜1分の間、浸漬することによって行なわれる。   Then, a part 221 of the sol-gel silica 22 is removed by wet etching, and the core 4 is formed on the part 21 of the clad 3 (see step (f)). In this case, the wet etching is performed by immersing the sample in isopropyl alcohol for 30 seconds to 1 minute.

図6を参照して、工程(f)の後、MAPTMSとZrPOとのモル比MAPTMS/ZrPOを95%/5%に設定したゾルゲルシリカ溶液を作製し、その作製したゾルゲルシリカ溶液をスピンコートによってクラッド3の一部分21の上に塗布する。この場合、塗布したゾルゲルシリカ溶液の厚みは、3〜4μmである。   Referring to FIG. 6, after step (f), a sol-gel silica solution in which the molar ratio MAPTMS / ZrPO of MAPTMS / ZrPO was set to 95% / 5% was prepared, and the prepared sol-gel silica solution was spin-coated. Application is performed on a portion 21 of the clad 3. In this case, the applied sol-gel silica solution has a thickness of 3 to 4 μm.

そして、80℃の温度で10分、ゾルゲルシリカ溶液をソフトベーキングする。これによって、クラッド3の一部分21の上にゾルゲルシリカ24が形成される(工程(g)参照)。   Then, the sol-gel silica solution is soft baked at a temperature of 80 ° C. for 10 minutes. Thereby, the sol-gel silica 24 is formed on the portion 21 of the clad 3 (see step (g)).

その後、i線(波長=365nm)からなるUV光をマスク25を介してゾルゲルシリカ24に照射する。これによって、ゾルゲルシリカ24のうちの一部分241にUV光が照射される。この場合、UV光の照射強度は、11mW/cmであり、照射時間は、4〜5分間である。(工程(h)参照)。この一部分241は、図1に示す方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7が配置される領域の形状と同じ形状を有する。 Thereafter, the sol-gel silica 24 is irradiated with UV light comprising i-line (wavelength = 365 nm) through the mask 25. Thereby, UV light is irradiated to a part 241 of the sol-gel silica 24. In this case, the irradiation intensity of UV light is 11 mW / cm 2 and the irradiation time is 4 to 5 minutes. (See step (h)). This portion 241 has the same shape as that of the region in which the cladding 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region shown in FIG.

図7を参照して、工程(h)の後、上述したウエットエッチングと同じ条件を用いてゾルゲルシリカ24のうちの一部分241を除去する。これによって、クラッド3のうち、方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7に接する部分24がクラッド3の一部分21の上に形成されるとともに、方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7が配置される領域に穴27が形成される(工程(i)参照)。この場合、穴27の底面は、クラッドの一部分21の上面に一致している。   Referring to FIG. 7, after step (h), a portion 241 of sol-gel silica 24 is removed using the same conditions as the above-described wet etching. As a result, a portion 24 of the cladding 3 that is in contact with the cladding 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region is formed on the portion 21 of the cladding 3, and the cladding 5 and A hole 27 is formed in a region where the cores 6 and 7 are disposed (see step (i)). In this case, the bottom surface of the hole 27 coincides with the top surface of the portion 21 of the cladding.

そして、最後に、ゾルゲルガラスからなるコア4およびクラッド24を形成後に、150℃の温度で1時間、ハードベーキングを行なう。   Finally, after forming the core 4 and the clad 24 made of sol-gel glass, hard baking is performed at a temperature of 150 ° C. for 1 hour.

その後、たとえば、PMMAにクロモフォアをドープした電気光学ポリマ溶液(溶媒:たとえば、サイクロペンタノン)28を穴27の中に塗布する。この場合、塗布した電気光学ポリマ28の上面は、クラッド3の一部分24の上面に一致している。   Thereafter, for example, an electro-optic polymer solution (solvent: for example, cyclopentanone) 28 in which PMMA is doped with chromophore is applied in the holes 27. In this case, the upper surface of the applied electro-optic polymer 28 coincides with the upper surface of the portion 24 of the cladding 3.

電気光学ポリマ28を塗布後、溶媒を除去するために80℃で一昼夜、電気光学ポリマ28を真空オーブンで加熱する(工程(j)参照)。そして、電気光学ポリマ28の一部分281,282にグレースケールマスク29を介してi線(波長=365nm)からなるUV光を照射する(工程(k)参照)。この場合、UV光の強度は、11mW/cmであり、UV光の照射時間は、14時間である。 After the electro-optic polymer 28 is applied, the electro-optic polymer 28 is heated in a vacuum oven at 80 ° C. overnight to remove the solvent (see step (j)). Then, UV light composed of i-line (wavelength = 365 nm) is irradiated to the portions 281 and 282 of the electro-optic polymer 28 through the gray scale mask 29 (see step (k)). In this case, the intensity of the UV light is 11 mW / cm 2 and the irradiation time of the UV light is 14 hours.

このグレースケールマスク29は、屈折率を連続的に変化させるためのマスクである。そして、このUV光の照射によって、コア6,7のテーパ構造の部分の屈折率が連続的に変化される。   The gray scale mask 29 is a mask for continuously changing the refractive index. And the refractive index of the taper structure part of the cores 6 and 7 is continuously changed by this UV light irradiation.

図8を参照して、工程(k)の後、マスク30を介してi線(波長=365nm)からなるUV光を電気光学ポリマ28の残りの部分283に照射する(工程(l)参照)。この場合、UV光のエネルギーは、9.9J/cm(照射強度=11mW/cm)であり、UV光の照射時間は、15分である。このUV光の照射によって、方向性結合相互作用領域のクラッド5に相当する部分が形成される。 Referring to FIG. 8, after the step (k), the remaining portion 283 of the electro-optic polymer 28 is irradiated with UV light including i-line (wavelength = 365 nm) through the mask 30 (see step (l)). . In this case, the energy of UV light is 9.9 J / cm 2 (irradiation intensity = 11 mW / cm 2 ), and the irradiation time of UV light is 15 minutes. By this UV light irradiation, a portion corresponding to the clad 5 in the directional coupling interaction region is formed.

その後、Auを方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7になる部分の上に蒸着し、ポーリング電極31を方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7になる部分の上に形成する。そして、電気光学ポリマのガラス遷移温度、たとえば、150℃の温度において、電極2とポーリング電極31との間に300〜700Vの電圧を印加し、電気光学ポリマ28に対してポーリング処理を行なう(工程(m)参照)。   Thereafter, Au is deposited on the portions of the directional coupling interaction region that become the cladding 5 and the cores 6 and 7, and the poling electrode 31 is deposited on the portions of the directional coupling interaction region that become the cladding 5 and the cores 6 and 7. To form. Then, a voltage of 300 to 700 V is applied between the electrode 2 and the poling electrode 31 at a glass transition temperature of the electro-optic polymer, for example, a temperature of 150 ° C., and a poling process is performed on the electro-optic polymer 28 (step) (See (m)).

ポーリング処理が終了すると、2.5gの沃素と5.0gの沃化カリウムとからなる水溶液によってAuをエッチングし、ポーリング電極31を除去する。   When the poling process is completed, Au is etched with an aqueous solution of 2.5 g of iodine and 5.0 g of potassium iodide, and the poling electrode 31 is removed.

これによって、方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7がクラッド3中に形成される(工程(n)参照)。   Thus, the clad 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region are formed in the clad 3 (see step (n)).

このように、i線(波長=365nm)からなるUV光を照射することによって、同じ電気光学ポリマからなり、屈折率が異なる方向性結合相互作用領域のクラッド5とコア6,7とを容易に作製できる。   In this way, by irradiating UV light composed of i-line (wavelength = 365 nm), the clad 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region made of the same electro-optic polymer and having different refractive indexes can be easily formed. Can be made.

また、方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7は、同じ電気光学ポリマからなるので、方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7が形成される領域に電気光学ポリマをスピンコートによって塗布すればよく、コア4と異なる材料からなる方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7を容易に作製できる。   In addition, since the clad 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region are made of the same electro-optic polymer, the electro-optic polymer is placed in the region where the cladding 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region are formed. The clad 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region made of a material different from that of the core 4 can be easily manufactured.

工程(n)の後、フッ素系ポリマ樹脂32をスピンコートによって試料の全面に塗布する(工程(o)参照)。この場合、フッ素系ポリマ樹脂32は、バッファ8と同じ厚みを有する。   After the step (n), the fluoropolymer resin 32 is applied to the entire surface of the sample by spin coating (see step (o)). In this case, the fluoropolymer resin 32 has the same thickness as the buffer 8.

図10を参照して、工程(o)の後、マスク34を用いてAuをフッ素系ポリマ樹脂32の一部分321上に蒸着する(工程(p)参照)。これによって、Au薄膜33がフッ素系ポリマ樹脂32の一部分321上に形成される(工程(q)参照)。   Referring to FIG. 10, after step (o), Au is vapor-deposited on a portion 321 of fluoropolymer resin 32 using mask 34 (see step (p)). As a result, the Au thin film 33 is formed on a portion 321 of the fluoropolymer resin 32 (see step (q)).

その後、フォトリソグラフィを用いてAu薄膜33をパターンニングし、バッファ8に接する電極13,14を形成する。これによって、光導波路スイッチ10が完成する(工程(r)参照)。   Thereafter, the Au thin film 33 is patterned using photolithography to form the electrodes 13 and 14 in contact with the buffer 8. Thereby, the optical waveguide switch 10 is completed (see step (r)).

なお、上述した一部分21,24は、クラッド3を構成する。   The portions 21 and 24 described above constitute the clad 3.

また、光導波路スイッチ10は、上述したように、全工程をウエットエッチングによって行なうことによって作製されるので、光導波路スイッチ10を短時間で作製できる。   Further, as described above, since the optical waveguide switch 10 is manufactured by performing the entire process by wet etching, the optical waveguide switch 10 can be manufactured in a short time.

図12は、図1および図2に示す光導波路スイッチ10の動作を説明するための模式図である。図12の(a)は、電圧が電極13,14に印加されていない場合を示し、図12の(b)は、電圧が電極13,14に印加されている場合を示す。   FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the operation of the optical waveguide switch 10 shown in FIGS. 1 and 2. 12A shows a case where no voltage is applied to the electrodes 13, 14, and FIG. 12B shows a case where a voltage is applied to the electrodes 13, 14.

図12の(a)を参照して、電圧が電極13,14に印加されていない場合、コア4に入射した導波光は、コア4中を伝搬し、基板1の面内方向DR2において両側にコア6,7が形成されているコア4の領域に到達すると、コア6,7の屈折率がコア4の屈折率よりも大きいため、基板1の面内方向DR2に遷移し、コア6,7中を伝搬する。   Referring to (a) of FIG. 12, when no voltage is applied to the electrodes 13, 14, the guided light that has entered the core 4 propagates through the core 4 and on both sides in the in-plane direction DR <b> 2 of the substrate 1. When reaching the region of the core 4 where the cores 6 and 7 are formed, since the refractive index of the cores 6 and 7 is larger than the refractive index of the core 4, the transition to the in-plane direction DR2 of the substrate 1 occurs. Propagate through.

その後、コア6,7中を伝搬する2つの導波光は、方向性結合相互作用領域のクラッド5に接して配置されたコア6,7の領域に達すると、相互作用する。これは、方向性結合相互作用領域のクラッド5の屈折率がコア6,7の屈折率よりも0.002だけ小さく、かつ、方向性結合相互作用領域のクラッド5が配置された領域においてはコア6とコア7との間隔が6〜8μmと小さいからである。そして、相互作用した導波光は、たとえば、コア7中を伝搬し、コア7から外部へ出射される。   Thereafter, when the two guided lights propagating through the cores 6 and 7 reach the region of the cores 6 and 7 disposed in contact with the cladding 5 in the directional coupling interaction region, they interact. This is because the refractive index of the cladding 5 in the directional coupling interaction region is smaller by 0.002 than the refractive index of the cores 6 and 7 and the core is disposed in the region where the cladding 5 in the directional coupling interaction region is disposed. This is because the distance between 6 and the core 7 is as small as 6 to 8 μm. The interacting guided light propagates through the core 7 and is emitted from the core 7 to the outside, for example.

このように、方向性結合相互作用領域のクラッド5は、コア6中を伝搬する導波光とコア7中を伝搬する導波光とを相互作用させる機能を有する。したがって、方向性結合相互作用領域のクラッド5と、方向性結合相互作用領域のクラッド5に接して配置されたコア6,7の一部分とは、「相互作用領域」を構成する。   As described above, the cladding 5 in the directional coupling interaction region has a function of causing the guided light propagating in the core 6 and the guided light propagating in the core 7 to interact with each other. Therefore, the cladding 5 in the directional coupling interaction region and a part of the cores 6 and 7 disposed in contact with the cladding 5 in the directional coupling interaction region constitute an “interaction region”.

そして、この相互作用領域を通過した導波光がコア6,7のうちのいずれのコアから出射されるかは、長さ方向DR1における方向性結合相互作用領域のクラッド5の長さ(=結合長)によって決定される。すなわち、長さ方向DR1における方向性結合相互作用領域のクラッド5の長さを調整することによって、導波光をコア6から出射させることもできれば、導波光をコア7から出射させることもできる。   Whether the guided light that has passed through the interaction region is emitted from one of the cores 6 and 7 depends on the length of the cladding 5 in the directional coupling interaction region in the longitudinal direction DR1 (= coupling length). ). That is, by adjusting the length of the clad 5 in the directional coupling interaction region in the length direction DR1, the guided light can be emitted from the core 6 or the guided light can be emitted from the core 7.

電圧が電極13,14に印加されていない状態で導波光がコア7から出射されるように設計された光導波路スイッチ10において、電圧が電極13,14に印加されると、方向性結合相互作用領域のクラッド5に接するコア6,7の部分の屈折率が変化し、相互作用領域における導波光の位相が変化する。その結果、導波光は、コア6から外部へ出射される。この場合、+7.9Vの電圧が電極13に印加され、−7.9Vの電圧が電極14に印加される。   In the optical waveguide switch 10 designed so that guided light is emitted from the core 7 in a state where no voltage is applied to the electrodes 13 and 14, when a voltage is applied to the electrodes 13 and 14, directional coupling interaction occurs. The refractive index of the cores 6 and 7 in contact with the cladding 5 in the region changes, and the phase of the guided light in the interaction region changes. As a result, the guided light is emitted from the core 6 to the outside. In this case, a voltage of +7.9 V is applied to the electrode 13, and a voltage of −7.9 V is applied to the electrode 14.

このように、2つの電極13,14に絶対値が同じである逆極性の電圧を印加することによって、電極13,14に印加する電圧の絶対値を低下させることができ、消費電力を低減できる。   Thus, by applying reverse polarity voltages having the same absolute value to the two electrodes 13 and 14, the absolute value of the voltage applied to the electrodes 13 and 14 can be reduced, and the power consumption can be reduced. .

上述したように、光導波路スイッチ10においては、方向性結合相互作用領域のクラッド5に接して配置されたコア6,7の一部分(=相互作用領域)への電圧の印加/不印加を制御することによって、導波光を出射するコアを切換えることができる。   As described above, in the optical waveguide switch 10, application / non-application of a voltage to a part (= interaction region) of the cores 6 and 7 disposed in contact with the clad 5 in the directional coupling interaction region is controlled. As a result, the core that emits the guided light can be switched.

なお、光導波路スイッチ10においては、コア6,7のテーパ構造の部分の長さは、コア4の長さと同じに設定されてもよい。   In the optical waveguide switch 10, the lengths of the taper structures of the cores 6 and 7 may be set to be the same as the length of the core 4.

光導波路スイッチ10は、コア4と異なる材料からなるコア6,7を基板1の面内方向DR2においてコア4の両側に配置した構造を有するので、光導波路スイッチ10においては、導波光を基板1の面内方向DR2に遷移させることができる。   The optical waveguide switch 10 has a structure in which cores 6 and 7 made of a material different from that of the core 4 are disposed on both sides of the core 4 in the in-plane direction DR2 of the substrate 1. In the in-plane direction DR2.

その結果、基板1の法線方向における電極2と方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7との距離を従来の7〜8μmから3〜4μmに短くすることができた。したがって、電極2と電極13,14との距離を従来よりも短くでき、電極13,14に印加する電圧を従来の2分の1に低減できた。   As a result, the distance between the electrode 2 in the normal direction of the substrate 1 and the clad 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region could be shortened from the conventional 7 to 8 μm to 3 to 4 μm. Therefore, the distance between the electrode 2 and the electrodes 13 and 14 can be made shorter than before, and the voltage applied to the electrodes 13 and 14 can be reduced to one half of the conventional voltage.

また、光導波路スイッチ10は、コア4とコア6,7との接触をテーパ構造によって実現した。その結果、Y型分岐を用いずに導波光を基板1の面内方向DR2へ遷移させることができ、導波光をコア4からコア6,7へ分岐させることができる。   In the optical waveguide switch 10, the contact between the core 4 and the cores 6 and 7 is realized by a taper structure. As a result, the guided light can be shifted in the in-plane direction DR2 of the substrate 1 without using the Y-type branch, and the guided light can be branched from the core 4 to the cores 6 and 7.

従来の光導波路スイッチにおいては、Y型分岐を用いて導波光を2つの導波路へ分岐していたため、分岐された2つの導波光を相互作用させる領域の長さが5mmと長くなっていた。   In the conventional optical waveguide switch, since the guided light is branched into two waveguides using the Y-type branch, the length of the region where the two branched waveguide lights interact is as long as 5 mm.

しかし、この発明の実施の形態による光導波路スイッチ10においては、上述したように、Y型分岐を用いずにテーパ構造によってコア4とコア6,7との接触を実現し、導波光をコア4からコア6,7へ分岐するようにしたので、相互作用領域の長さ(=方向性結合相互作用領域のクラッド5の長さ)を1.5mmまで短くできた。その結果、光導波路スイッチ10の全長を短くできた。   However, in the optical waveguide switch 10 according to the embodiment of the present invention, as described above, the contact between the core 4 and the cores 6 and 7 is realized by the taper structure without using the Y-shaped branch, and the guided light is transmitted to the core 4. Branching from the core to the cores 6 and 7, the length of the interaction region (= the length of the clad 5 in the directional coupling interaction region) could be reduced to 1.5 mm. As a result, the total length of the optical waveguide switch 10 can be shortened.

したがって、この発明によれば、光導波路スイッチ10の駆動電圧を低減でき、かつ、光導波路スイッチ10の全長を短くできる。   Therefore, according to the present invention, the drive voltage of the optical waveguide switch 10 can be reduced, and the total length of the optical waveguide switch 10 can be shortened.

さらに、光導波路スイッチ10は、リング型光スイッチに比べ、温度依存性が小さいと言う特徴を有する。すなわち、光導波路スイッチ10は、温度が変化しても、安定した光スイッチング特性を得ることができる。   Furthermore, the optical waveguide switch 10 has a feature that the temperature dependency is smaller than that of the ring optical switch. That is, the optical waveguide switch 10 can obtain stable optical switching characteristics even when the temperature changes.

光導波路スイッチ10の全長を短くできる結果、パーソナルコンピュータの内部における光回路用のディジタル光スイッチとして光導波路スイッチ10を実用化できる。   As a result of shortening the total length of the optical waveguide switch 10, the optical waveguide switch 10 can be put to practical use as a digital optical switch for an optical circuit inside a personal computer.

また、光導波路スイッチ10の熱安定性が良い結果、光導波路スイッチ10を用いた実用的なデバイスを容易に作製できる。   Further, as a result of good thermal stability of the optical waveguide switch 10, a practical device using the optical waveguide switch 10 can be easily manufactured.

さらに、光導波路スイッチ10をウエットエッチングによって作製できるので、短時間で光導波路スイッチ10を製造できる。また、材料自身も安価であるため、光導波路スイッチ10の製造コストを低減できる。   Furthermore, since the optical waveguide switch 10 can be manufactured by wet etching, the optical waveguide switch 10 can be manufactured in a short time. Further, since the material itself is also inexpensive, the manufacturing cost of the optical waveguide switch 10 can be reduced.

さらに、光導波路スイッチ10は、方向結合性の素子であるため、マッハツェンダ型の変調素子に対して次の優位性を有する。光導波路スイッチ10においては、印加電気信号に応じて光信号が出力されるので、変調の線形性が高い。また、光導波路スイッチ10では、電極13,14への電圧のオン/オフによって出力光を2ポート(コア6またはコア7)から出力できる。マッハツェンダ型の変調素子において、電圧のオン/オフによって出力光が出力されたり、出力されなかったりする。   Further, since the optical waveguide switch 10 is a directional coupling element, it has the following advantages over the Mach-Zehnder type modulation element. In the optical waveguide switch 10, since an optical signal is output in accordance with an applied electric signal, the linearity of modulation is high. Further, in the optical waveguide switch 10, output light can be output from two ports (core 6 or core 7) by turning on / off the voltage to the electrodes 13 and 14. In a Mach-Zehnder type modulation element, output light is output or not output depending on on / off of a voltage.

図13は、図1および図2に示す光導波路スイッチ10の光ファイバーとの接続方法を示す概念図である。   FIG. 13 is a conceptual diagram showing a method of connecting the optical waveguide switch 10 shown in FIGS. 1 and 2 with an optical fiber.

図13を参照して、光導波路スイッチ10を光回路に用いる場合、光導波路スイッチ10を光ファイバーと接続する必要がある。光導波路スイッチ10のコア4は、1.5の屈折率を有するため、コア4と光ファイバー40とを直接接続する。   Referring to FIG. 13, when the optical waveguide switch 10 is used in an optical circuit, it is necessary to connect the optical waveguide switch 10 to an optical fiber. Since the core 4 of the optical waveguide switch 10 has a refractive index of 1.5, the core 4 and the optical fiber 40 are directly connected.

一方、コア6,7は、1.632の屈折率を有するため、コア6,7を光ファイバーと直接接続すると、その接続部における光損失が大きくなる。   On the other hand, since the cores 6 and 7 have a refractive index of 1.632, when the cores 6 and 7 are directly connected to the optical fiber, the optical loss at the connection portion increases.

そこで、コア6,7のコア4と接する部分と反対側にテーパ構造を有するゾルゲルガラスからなるコア50を形成し、コア4,50に接するようにコア6,7を形成する。このコア50は、コア4と同じ屈折率を有する。そして、コア50を光ファイバー60と接続する。コア6,7とコア50との界面は、テーパ構造になっているため、コア6,7とコア50との界面における光損失は、低減される。また、コア50は、1.5の屈折率を有するため、コア50と光ファイバー60とを直接接続しても光損失は、低減される。   Therefore, the core 50 made of sol-gel glass having a taper structure is formed on the opposite side of the portion in contact with the core 4 of the cores 6 and 7, and the cores 6 and 7 are formed so as to be in contact with the cores 4 and 50. The core 50 has the same refractive index as the core 4. Then, the core 50 is connected to the optical fiber 60. Since the interface between the cores 6 and 7 and the core 50 has a tapered structure, the optical loss at the interface between the cores 6 and 7 and the core 50 is reduced. Further, since the core 50 has a refractive index of 1.5, the optical loss is reduced even if the core 50 and the optical fiber 60 are directly connected.

上述した方法によって光導波路スイッチ10の両端に光ファイバー40,60を接続することによって、光導波路スイッチ10を光回路における光スイッチとして用いることができる。   By connecting the optical fibers 40 and 60 to both ends of the optical waveguide switch 10 by the method described above, the optical waveguide switch 10 can be used as an optical switch in an optical circuit.

図14は、この発明の実施の形態による他の光導波路スイッチの斜視図である。この発明の実施の形態による光導波路スイッチは、図14に示す光導波路スイッチであってもよい。   FIG. 14 is a perspective view of another optical waveguide switch according to the embodiment of the present invention. The optical waveguide switch according to the embodiment of the present invention may be the optical waveguide switch shown in FIG.

図14を参照して、光導波路スイッチ10Aは、図1および図2に示す光導波路スイッチ10に上部クラッド70を追加したものであり、その他は、光導波路スイッチ10と同じである。   Referring to FIG. 14, an optical waveguide switch 10 </ b> A is obtained by adding an upper clad 70 to the optical waveguide switch 10 shown in FIGS. 1 and 2, and is otherwise the same as the optical waveguide switch 10.

上部クラッド70は、側面がコア4の光入射側の端面に一致するようにクラッド3およびコア4に接してクラッド3およびコア4上に形成される。そして、上部クラッド70は、クラッド3と同じ材料からなり、クラッド3と同じ屈折率を有する。また、上部クラッド70は、3〜4μmの厚みを有する。   The upper clad 70 is formed on the clad 3 and the core 4 so as to be in contact with the clad 3 and the core 4 so that the side surface coincides with the end face of the core 4 on the light incident side. The upper clad 70 is made of the same material as the clad 3 and has the same refractive index as the clad 3. The upper clad 70 has a thickness of 3 to 4 μm.

図15および図16は、図14に示す光導波路スイッチ10Aの製造方法を説明するための一部の工程図である。   15 and 16 are partial process diagrams for explaining a method of manufacturing the optical waveguide switch 10A shown in FIG.

図14に示す光導波路スイッチ10Aは、上述した工程(a)〜工程(r)の工程(i)と工程(j)との間に図15および図16に示す工程(i1)〜(i3)を追加した工程に従って製造される。   The optical waveguide switch 10A shown in FIG. 14 includes steps (i1) to (i3) shown in FIGS. 15 and 16 between the steps (i) and (j) of the steps (a) to (r) described above. It is manufactured according to the added process.

図15を参照して、光導波路スイッチ10Aの製造が開始されると、上述した工程(a)〜工程(n)が順次実行される。そして、工程(n)の後、MAPTMSとZrPOとのモル比MAPTMS/ZrPOを95%/5%に設定したゾルゲルシリカ溶液を作製し、その作製したゾルゲルシリカ溶液をスピンコートによって試料の全面に塗布する。この場合、塗布したゾルゲルシリカ溶液の厚みは、3〜4μmである。   Referring to FIG. 15, when the manufacture of optical waveguide switch 10A is started, the above-described steps (a) to (n) are sequentially performed. Then, after the step (n), a sol-gel silica solution in which the molar ratio MAPTMS / ZrPO is set to 95% / 5% is prepared, and the prepared sol-gel silica solution is applied to the entire surface of the sample by spin coating. To do. In this case, the applied sol-gel silica solution has a thickness of 3 to 4 μm.

そして、80℃の温度で10分間、ゾルゲルシリカ溶液をソフトベーキングしてゾルゲルガラス34を形成する(工程(i1)参照)。   Then, the sol-gel silica solution is soft baked at a temperature of 80 ° C. for 10 minutes to form the sol-gel glass 34 (see step (i1)).

その後、i線(波長=365nm)からなるUV光をマスク35を介してゾルゲルシリカ34に照射する。この場合、UV光の照射強度は、11mW/cmであり、照射時間は、10分間である。これによって、ゾルゲルシリカ34のうちの一部分341にUV光が照射される(工程(i2)参照)。 Thereafter, the sol-gel silica 34 is irradiated with UV light comprising i-line (wavelength = 365 nm) through the mask 35. In this case, the irradiation intensity of UV light is 11 mW / cm 2 and the irradiation time is 10 minutes. Thereby, UV light is irradiated to a part 341 of the sol-gel silica 34 (see step (i2)).

図16を参照して、工程(i2)の後、ゾルゲルシリカ34のうちの一部分341をウエットエッチングによって除去し、上部クラッド70を形成する(工程(i3)参照)。
なお、ウエットエッチングは、試料をイソプロピルアルコール中に30秒〜1分の間、浸漬することによって行なわれる。そして、工程(i3)の後、150℃の温度で1時間のハードベーキングが行なわれる。
Referring to FIG. 16, after step (i2), part 341 of sol-gel silica 34 is removed by wet etching to form upper cladding 70 (see step (i3)).
The wet etching is performed by immersing the sample in isopropyl alcohol for 30 seconds to 1 minute. Then, after the step (i3), hard baking is performed at a temperature of 150 ° C. for 1 hour.

その後、上述した工程(j)〜工程(r)が順次実行され、光導波路スイッチ10Aが完成する。   Thereafter, the above-described steps (j) to (r) are sequentially performed, and the optical waveguide switch 10A is completed.

光導波路スイッチ10Aは、光導波路スイッチ10に加え、光ファイバー40をコア4に接続するときの光損失を更に減少できるという効果を有する。   In addition to the optical waveguide switch 10, the optical waveguide switch 10 </ b> A has an effect of further reducing optical loss when the optical fiber 40 is connected to the core 4.

上記においては、コア4は、MAPTMSを主成分とするゾルゲルガラスからなると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、コア4は、MAPTMS以外のゾルゲル材料を主成分とするゾルゲル材料からなっていてもよく、方向性結合相互作用領域のクラッド5およびコア6,7は、PMMAをホストポリマとする電気光学ポリマ以外の電気光学ポリマからなっていてもよい。   In the above description, the core 4 is made of sol-gel glass containing MAPTMS as a main component. However, in the embodiment of the present invention, the core 4 is not limited to this, and the core 4 is mainly made of a sol-gel material other than MAPTMS. The clad 5 and the cores 6 and 7 in the directional coupling interaction region may be made of an electro-optic polymer other than an electro-optic polymer having PMMA as a host polymer.

なお、この発明の実施の形態においては、コア4は、「第1のコア」を構成し、コア6は、「第2のコア」を構成し、コア7は、「第3のコア」を構成する。   In the embodiment of the present invention, the core 4 constitutes a “first core”, the core 6 constitutes a “second core”, and the core 7 constitutes a “third core”. Constitute.

また、クラッド3は、「第1のクラッド」を構成し、方向性結合相互作用領域のクラッド5は、「第2のクラッド」を構成する。   The clad 3 constitutes a “first clad”, and the clad 5 in the directional coupling interaction region constitutes a “second clad”.

さらに、この発明の実施の形態においては、電極2は、「底部電極」を構成し、電極13は、「第1の上部電極」を構成し、電極14は、「第2の上部電極」を構成する。   Further, in the embodiment of the present invention, the electrode 2 constitutes a “bottom electrode”, the electrode 13 constitutes a “first upper electrode”, and the electrode 14 constitutes a “second upper electrode”. Constitute.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

この発明は、駆動電圧を低くし、かつ、全長を短くすることが可能な光導波路スイッチに適用される。   The present invention is applied to an optical waveguide switch capable of lowering the drive voltage and shortening the overall length.

3 クラッド、4〜7 コア、10 光導波路スイッチ、13,14 電極。   3 Cladding, 4-7 cores, 10 optical waveguide switch, 13, 14 electrodes.

Claims (6)

基板と、
前記基板の一主面に形成された底部電極と、
前記底部電極上に形成され、第1の屈折率を有するゾルゲルガラスからなる第1のクラッドと、
前記第1のクラッド中に配置され、前記第1の屈折率よりも大きい第2の屈折率を有するゾルゲルガラスからなる第1のコアと、
前記第1のクラッド中に配置されるとともに、一部が前記基板の面内方向において前記第1のコアの第1の側面に接して形成され、前記第2の屈折率よりも大きい第3の屈折率を有する電気光学ポリマからなる第2のコアと、
前記第1のクラッド中に配置されるとともに、一部が前記基板の面内方向において前記第1のコアの前記第1の側面に対向する第2の側面に接して形成され、前記第3の屈折率を有する電気光学ポリマからなる第3のコアと、
前記第1のクラッド中に配置されるとともに、導波光の進行方向における前記第1のコアの端部と前記第2および第3のコアの前記基板の面内方向における一部の側面とに接して形成され、前記第2のコア中を伝搬する導波光と前記第3のコア中を伝搬する導波光とを相互作用させる第2のクラッドと、
前記基板の法線方向において、前記第2のコアに対向して前記第2のコアの上側に配置された第1の上部電極と、
前記基板の法線方向において、前記第3のコアに対向して前記第3のコアの上側に配置された第2の上部電極とを備え、
前記第2のコアと前記第1のコアとの接触面と反対側の前記第2のコアの側面は、前記導波光の進行方向に対して前記第2のコアの幅が広くなるテーパ構造になっており、
前記第3のコアと前記第1のコアとの接触面と反対側の前記第3のコアの側面は、前記導波光の進行方向に対して前記第3のコアの幅が広くなるテーパ構造になっており、
前記第2および第3のコアの前記テーパ構造からなる部分は、前記導波光の進行方向に対して屈折率が連続的に変化している、光導波路スイッチ。
A substrate,
A bottom electrode formed on one main surface of the substrate;
A first cladding formed on the bottom electrode and made of sol-gel glass having a first refractive index;
A first core made of sol-gel glass disposed in the first cladding and having a second refractive index greater than the first refractive index;
A third portion disposed in the first cladding and formed in part in contact with the first side surface of the first core in the in-plane direction of the substrate, wherein the third refractive index is greater than the second refractive index. A second core made of an electro-optic polymer having a refractive index;
A portion of the first core disposed in contact with the second side surface of the first core facing the first side surface in the in-plane direction of the substrate; A third core made of an electro-optic polymer having a refractive index;
The first core is disposed in the first clad and is in contact with an end portion of the first core in a traveling direction of guided light and a part of side surfaces in the in-plane direction of the substrate of the second and third cores. A second clad that interacts with the guided light propagating through the second core and the guided light propagating through the third core;
A first upper electrode disposed on the upper side of the second core so as to face the second core in the normal direction of the substrate;
A second upper electrode disposed on the upper side of the third core so as to face the third core in the normal direction of the substrate;
The side surface of the second core opposite to the contact surface between the second core and the first core has a tapered structure in which the width of the second core is increased with respect to the traveling direction of the guided light. And
The side surface of the third core opposite to the contact surface between the third core and the first core has a tapered structure in which the width of the third core is increased with respect to the traveling direction of the guided light. And
The portion of the second and third cores formed of the tapered structure is an optical waveguide switch in which a refractive index continuously changes with respect to a traveling direction of the guided light.
前記第2のクラッドは、前記第2の屈折率よりも大きく、かつ、前記第3の屈折率よりも小さい第4の屈折率を有する電気光学ポリマからなる、請求項1に記載の光導波路スイッチ。 2. The optical waveguide switch according to claim 1, wherein the second cladding is made of an electro-optic polymer having a fourth refractive index that is larger than the second refractive index and smaller than the third refractive index. . 前記第3の屈折率と前記第4の屈折率との差は、0.001〜0.002である、請求項2に記載の光導波路スイッチ。 The optical waveguide switch according to claim 2, wherein a difference between the third refractive index and the fourth refractive index is 0.001 to 0.002. 前記第1の上部電極は、前記第2のコアのうち、前記第2のクラッドと接触する第1の部分にのみ対向して前記第1の部分の上側に形成され、
前記第2の上部電極は、前記第3のコアのうち、前記第2のクラッドと接触する第2の部分にのみ対向して前記第2の部分の上側に形成される、請求項1に記載の光導波路スイッチ。
The first upper electrode is formed on the upper side of the first portion so as to face only the first portion of the second core that contacts the second cladding.
2. The second upper electrode according to claim 1, wherein the second upper electrode is formed on the upper side of the second portion so as to face only a second portion of the third core that is in contact with the second cladding. Optical waveguide switch.
前記第1の上部電極は、前記第2の上部電極に印加される電圧と逆極性の電圧が印加される、請求項1に記載の光導波路スイッチ。 2. The optical waveguide switch according to claim 1, wherein a voltage having a polarity opposite to a voltage applied to the second upper electrode is applied to the first upper electrode. 前記第2の屈折率を有するとともに、前記第1のコアの光入射側において、前記第1のコアおよび前記第1のクラッドに接して前記第1のコアおよび前記第1のクラッド上に配置された上部クラッドをさらに備える、請求項1に記載の光導波路スイッチ。 The second refractive index is disposed on the first core and the first cladding in contact with the first core and the first cladding on the light incident side of the first core. The optical waveguide switch of claim 1, further comprising an upper cladding.
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