JPH09318978A - 導波形光機能装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 損失の小さな導波形光機能装置を提供する。 【解決手段】 周囲の電界変化に対する屈折率変化が小
さく、かつ、光伝搬損失の小さな低屈折率変化材料から
なるコア部１１ａ，１１ｂ、このコア部の上部に設けら
れ、周囲の電界変化に対する屈折率変化係数が上記低屈
折率変化材料より大きな高屈折率変化材料からなる高屈
折率変化部１２、コア部１１ａ，１１ｂおよび高屈折率
変化部１２の周りに設けられたクラッド部１２，１４、
及びクラッド部１２，１３の上下に設けられた周囲の電
界変化を引き起こす電極１５，１６を備え、電極１５，
１６間に電圧が印加されると、高屈折率変化部１２に電
界がかかり、電界の大きさ、向き及び高屈折率変化部１
２の電気光学定数の値に応じた屈折率の変化が生ずる。
このため、電極１６，１５間への印加電圧に応じて導波
路の実効屈折率が変化し、２つのコア部１１ａ，１１ｂ
間の光波の分岐比が制御される光スイッチとして動作す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板上に形成さ
れた光導波路を用いて、光変調、光スイッチ等を行う導
波形光機能装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１５は、例えば特開平６−２１４２７
５号公報に記載された従来の光スイッチング機能を持つ
導波形光機能装置を示す断面図で、図において、１は電
気光学効果を示さない高分子コア部、２は電気光学効果
を示す高分子コア部、３はクラッド部、４は上部電極、
５は下部電極、６は基板である。

【０００３】この従来例においては、コア部２が電気光
学効果を示す高分子で構成されているので、上部電極４
と下部電極５間に電圧が印加されると、コア部２の屈折
率が変化し、そのため、コア１およびコア部２から構成
される光導波路の結合長が変化する。従って、入射端か
ら光波が入力すると出射端からは、電極４、５間への印
加電圧の大きさに応じて、上部コア１または下部コア２
のいずれかから光波が出力され、光スイッチとして動作
する。

【０００４】また、特開平６−４３５０６号公報には、
電気光学効果を有する高分子材料の光波路に電圧を印加
することにより屈折率を変化させる光変調器として動作
する導波形光機能装置が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の導
波形光機能装置では、何れも屈折率が変化する材料が光
波のエネルギーが集中する導波路のコア（クラッド以
外）に形成されていた。また、この屈折率が変化する材
料として、屈折率が変化しない材料、例えばポリメチル
メタクリレートにアゾ色素等の不純物を添加したものが
使用されており、これは屈折率が変化しない材料に比
べ、光損失が大きいことが知られている。従って、これ
らの従来例では、光エネルギーの集中するコアに光損失
の大きな材料を使用していることになり、光損失が大き
いという問題点があった。

【０００６】また、従来の導波形光機能装置では、光波
路のコアに有機材料を使用しているので、導波形光機能
装置の前後に接続される光通信で使用している石英系光
ファイバとの接続において、有機材料と石英の融点が異
なることから、融着接続が難しいという問題点もあっ
た。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、光損失の小さな、或は光損失の
小さくて石英系光ファイバとの接続容易な、導波路を伝
搬する光波を効率よく制御できる導波形光機能装置を得
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る導波形光機能装置は、周囲環境変化に対する屈折率変
化が小さく、かつ、光伝搬損失の小さな低屈折率変化材
料からなる１つ或は２つ以上のコア部、このコア部の一
部、或はこのコア部の周りの一部に設けられ、周囲環境
変化に対する屈折率変化係数が上記低屈折率変化材料よ
り大きな高屈折率変化材料からなる高屈折率変化部、上
記コア部および上記高屈折率変化部の周り、或はこれら
の周りの一部に設けられたクラッド部、及び上記クラッ
ド部或は上記高屈折率変化部の周りの一部に設けられた
周囲環境変化を引き起こす機能部を有するものである。

【０００９】請求項２記載の発明に係る導波形光機能装
置は、請求項１記載の発明における高屈折率変化部を、
コア部の一部に低屈折率変化材料と２層以上の多層構造
を形成するとともに、周囲環境変化のない場合に上記低
屈折率変化材料と同等の大きさの屈折率を持つ高屈折率
変化材料からなるものとしたものである。

【００１０】請求項３記載の発明に係る導波形光機能装
置は、請求項１記載の発明における高屈折率変化部を、
コア部の周りの一部に設けられた第１の高屈折率変化部
と、上記コア部の一部に低屈折率変化材料と２層以上の
多層構造を形成するとともに、周囲環境変化のない場合
に上記低屈折率変化材料と同等の大きさの屈折率を持つ
高屈折率変化材料からなる第２の高屈折率変化部とから
構成されたものとしたものである。

【００１１】請求項４記載の発明に係る導波形光機能装
置は、請求項１記載の発明における高屈折率変化部を、
周囲環境変化前において低屈折率変化材料より小さな屈
折率を、周囲環境変化後において上記低屈折率変化材料
と同等或はこれより大きな屈折率を持つ高屈折率変化材
料からなるものとしたものである。

【００１２】請求項５記載の発明に係る導波形光機能装
置は、請求項１記載の発明における高屈折率変化部を、
周囲環境変化前において低屈折率変化材料と同等或はこ
れより大きな屈折率を、周囲環境変化後において上記低
屈折率変化材料より小さな屈折率を持つ高屈折率変化材
料からなるものとしたものである。

【００１３】請求項６記載の発明に係る導波形光機能装
置は、請求項３記載の発明における第１の高屈折率変化
部と第２の高屈折率変化部を、周囲環境変化前において
共に低屈折率変化材料と同等の大きさの屈折率を、周囲
環境変化後において、一方が低屈折率変化材料よりは大
きく、他方が低屈折率変化材料よりは小さい屈折率を持
つ高屈折率変化材料からなるものとしたものである。

【００１４】請求項７記載の発明に係る導波形光機能装
置は、請求項１〜６に記載の発明におけるコア部を、１
箇所或は２箇所以上の曲線形状を有するものであるとし
たものである。

【００１５】請求項８記載の発明に係る導波形光機能装
置は、請求項１〜７に記載の発明におけるコア部を、１
箇所或は２箇所以上の交差部を有するものであるとした
ものである。

【００１６】請求項９記載の発明に係る導波形光機能装
置は、周囲環境変化に対する屈折率変化が小さく、か
つ、光伝搬損失の小さな低屈折率変化材料からなるコア
部、このコア部の周りの一部に光波の伝搬方向に対して
周期的に設けられ、周囲環境変化に対する屈折率変化係
数が上記低屈折率変化材料より大きな複数の高屈折率変
化材料からなる高屈折率変化部、上記コア部および上記
高屈折率変化部の周り、或はこれらの周りの一部に設け
られたクラッド部、及び上記クラッド部或は上記高屈折
率変化部の周りの一部に設けられた周囲環境変化を引き
起こす機能部を有するものである。

【００１７】請求項１０記載の発明に係る導波形光機能
装置は、周囲環境変化に対する屈折率変化が小さく、か
つ、光伝搬損失の小さい、光波の伝搬方向に対して周期
的に凹凸を持つ低屈折率変化材料と、この凹凸の凹部に
埋め込まれた、屈折率変化係数が上記低屈折率変化材料
より大きな高屈折率変化材料とからなる埋込み２層コア
部、この埋込み２層コア部の周りに設けられたクラッド
部、及び上記クラッド部の周りの一部に設けられた周囲
環境変化を引き起こす機能部を有するものである。

【００１８】請求項１１記載の発明に係る導波形光機能
装置は、周囲環境変化に対する屈折率変化が小さく、か
つ、光伝搬損失の小さい、光波の伝搬方向に対して周期
的に凹凸を持つ低屈折率変化材料と、この凹凸の凹部に
埋め込まれた、屈折率変化係数が上記低屈折率変化材料
より大きな第２の高屈折率変化材料とからなる埋込み２
層コア部、この埋込み２層コア部の周りの一部に設けら
れた、屈折率変化係数が上記低屈折率変化材料より大き
な第１の高屈折率変化材料、上記埋込み２層コア部およ
び上記第１の高屈折率変化部の周り、或はこれらの周り
の一部に設けられたクラッド部、及びこのクラッド部或
は上記第１の高屈折率変化部の周りの一部に設けられた
周囲環境変化を引き起こす機能部を有するものである。

【００１９】請求項１２記載の発明に係る導波形光機能
装置は、請求項１，３〜９又は１１に記載の発明におい
て、周囲の一部に高屈折率変化部が配設されたコア部、
多層構造コア部、或は埋込み２層コア部の幅を、上記高
屈折率変化部が配設されていない上記コア部の幅より狭
く形成したものである。

【００２０】請求項１３記載の発明に係る導波形光機能
装置は、請求項１，３〜９，１１又は１２に記載の発明
において、周囲の一部に高屈折率変化部が配設されたコ
ア部、多層構造コア部、或は埋込み２層コア部の厚さ
を、上記高屈折率変化部が配設されていない上記コア部
の厚さより薄く形成したものである。

【００２１】請求項１４記載の発明に係る導波形光機能
装置は、請求項１２又は１３記載の発明において、周囲
の一部に高屈折率変化部が配設されたコア部、多層構造
コア部、或は埋込み２層コア部から、上記高屈折率変化
部が配設されていない上記コア部に向けて、このコア部
の形状をテーパ状に形成したものである。

【００２２】請求項１５記載の発明に係る導波形光機能
装置は、請求項１〜１４に記載の発明において、高屈折
率変化材料に電気光学効果を示す材料を使用し、周囲環
境変化を引き起こす機能部に電圧が印加される上下電極
を使用したものである。

【００２３】請求項１６記載の発明に係る導波形光機能
装置は、請求項１〜１４に記載の発明において、高屈折
率変化材料に熱光学効果を示す材料を使用し、周囲環境
変化を引き起こす機能部に加熱ヒータを使用したもので
ある。

【００２４】請求項１７記載の発明に係る導波形光機能
装置は、請求項１〜１４に記載の発明において、高屈折
率変化材料に磁気光学効果を示す材料を使用し、周囲環
境変化を引き起こす機能部に磁界発生用電極を使用した
ものである。

【００２５】請求項１８記載の発明に係る導波形光機能
装置は、請求項１５又は１６に記載の発明における高屈
折率変化材料に色素が添加された有機材料を使用したも
のである。

【００２６】請求項１９記載の発明に係る導波形光機能
装置は、請求項１５又は１６に記載の発明における高屈
折率変化材料に半導体材料を使用したものである。

【００２７】請求項２０記載の発明に係る導波形光機能
装置は、請求項１６に記載の発明における高屈折率変化
材料にＵＶ硬化型の樹脂を使用したものである。

【００２８】請求項２１記載の発明に係る導波形光機能
装置は、請求項１６に記載の発明における高屈折率変化
材料にプラスチック材料を使用したものである。

【００２９】請求項２２記載の発明に係る導波形光機能
装置は、請求項１〜２１に記載の発明における低屈折率
変化材料に石英系材料を使用したものである。

【００３０】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態を説明す
る。図１はこの発明の実施の形態１を示し、（ａ）は同
図（ｂ）のＡ−Ａ’面の平断面図、（ｂ）は同図（ａ）
のＢ−Ｂ’面の横断面図、（ｃ）は同図（ａ）のＣ−
Ｃ’面の横断面図である。

【００３１】図において、１１ａ，１１ｂは、周囲の電
界変化に対する屈折率変化がほとんどなく、かつ光伝搬
損失の小さな、例えば石英系材料でできたコア部、１２
はコア部１１ａ，１１ｂの上部に層状に形成された、周
囲の電界変化に対して大きな屈折率変化が生ずる、いわ
ゆる電気光学効果を示す高屈折率変化材料、例えばポリ
メチルメタクリレートにアゾ色素を添加した有機材料か
らなる高屈折率変化部、１３はコア部１１ａ，１１ｂの
下部周囲に設けられた下部クラッド、１４は高屈折率変
化部１２及びコア部１１ａ，１１ｂの上部に形成された
上部クラッド、１５は下部クラッド１３の下部に形成さ
れた下部電極、１６は上部クラッド１４の上部に形成さ
れた上部電極、１０１ａ，１０１ｂは光波を入力する導
波路の入力ポート、１０２ａ，１０２ｂは光波を出力す
る導波路の出力ポートである。

【００３２】図から明かなように、高屈折率変化部１２
が施されている領域と高屈折率変化部１２が施されてい
ない領域とでは、コア部１１ａ，１１ｂ間の距離は異な
り、高屈折率変化部１２が施されている領域ではコア部
１１ａ，１１ｂ間で大きな光結合が生ずるように近接し
ており、高屈折率変化部１２が施されていない領域で
は、コア部１１ａ，１１ｂ間で光の結合が生じないよう
離れている。

【００３３】次に、動作について説明する。導波路の入
力ポート１０１ａ又は１０１ｂから入力された光波は、
コア部１１ａ又は１１ｂに沿って伝搬し、高屈折率変化
部１２が施された領域を通り、導波路の出力ポート１０
２ａ及び１０２ｂから出力される。ここで、高屈折率変
化部１２が施された領域においては、コア部１１ａと１
１ｂが近接しているので、２つの導波路間でエネルギー
の移行が生ずる。このエネルギーの移行量は、２つの近
接したコア部１１ａ，１１ｂから構成される結合導波路
の結合長、即ち光波の波長、導波路の実効屈折率（導波
路の断面形状および屈折率により求められるパラメー
タ）および近接コア部の光伝搬方向に対する長さＬによ
り変化する。

【００３４】この実施の形態では、近接コア部の上部に
高屈折率変化部１２が施されているので、上部電極１６
及び下部電極１５間に電圧が印加されると、高屈折率変
化部１２に電界がかかり、電界の大きさ、向き及び高屈
折率変化部１２の電気光学定数の値に応じた屈折率の変
化が生ずる。このため、電極１６，１５間への印加電圧
に応じて導波路の実効屈折率が変化し、２つのコア部１
１ａ，１１ｂから構成された結合導波路の結合長が制御
され、両コア部１１ａ，１１ｂ間のエネルギーの移行量
（光波の分岐比）が制御される光スイッチとして動作す
る。

【００３５】このようにこの実施の形態１では、導波路
のコア部１１ａ，１１ｂの周りの一部に電気光学効果を
示す高屈折率変化部１２が設けられているので、電極１
６，１５間に電圧を印加することで、高屈折率変化部１
２の屈折率を変化させ、効率よく導波路を伝搬する光波
を制御することができる。また、導波路の伝搬する光波
の最もエネルギーの集中するコア部１１ａ，１１ｂに光
伝搬損失の小さな材料を使用しているので、光波のエネ
ルギーが大きく吸収されることなく、光波を伝搬させる
ことができ、損失の小さな導波形光機能装置を得ること
ができる。

【００３６】実施の形態２.図２はこの発明の実施の形
態２を示す横断面図で、図において、１３は下部クラッ
ド、１４は上部クラッド、１５は下部電極、１６は上部
電極で、以上は実施の形態１と同様のものである。１７
ａ，１７ｂは、周囲の電界変化に対する屈折率変化がほ
とんどなく、かつ光伝搬損失の小さな、例えば石英系材
料からなる低屈折率変化コア部、１８ａ，１８ｂは、周
囲の電界変化に対して大きな屈折率変化が生ずる、いわ
ゆる電気光学効果を示す高屈折率変化材料、例えばポリ
メチルメタクリレートにアゾ色素を添加した有機材料か
らなり、電界が印加されない場合は低屈折率変化コア部
１７ａ，１７ｂの屈折率と同じ大きさの屈折率を持つ高
屈折率変化コア部で、低屈折率変化コア部１７ａ，１７
ｂとともに２層構造をもつ多層コアを構成している。

【００３７】この実施の形態２では、多層コア部の一部
を高屈折率変化コア部１８ａ，１８ｂに置き換え、低屈
折率変化コア部１７ａ，１７ｂとともに２層構造を形成
したので、上部電極１６及び下部電極１５間に電圧が印
加されると、高屈折率変化コア部１８ａ，１８ｂに電界
がかかり、電界の大きさ、向き及び高屈折率変化コア部
１８ａ，１８ｂの電気光学定数の値に応じた屈折率の変
化が生ずる。このため、電極１６，１５間への印加電圧
に応じて導波路の実効屈折率が変化し、両２層コア部１
７ａ，１８ａと１７ｂ，１８ｂ間のエネルギーの移行量
（光波の分岐比）が制御される光スイッチとして動作す
る。そして、上部電極１６及び下部電極１５間に電圧が
印加されない場合は、高屈折率変化コア部１８ａ，１８
ｂの屈折率は低屈折率変化コア部１７ａ，１７ｂと屈折
率と等しいので、高屈折率変化コア部１８ａ，１８ｂを
設けない場合と同様に光波が伝搬される。

【００３８】このようにこの実施の形態１では、導波路
を伝搬する光波のエネルギーの集中するコアの一部に電
気光学効果を示す高屈折率変化コア部１８ａ，１８ｂを
設けたので、印加電界の変化に応じた屈折率の変化の影
響を光波は大きく受け、実施の形態１に比べより効率的
な光波の制御が可能となり、また、その光波のエネルギ
ーの最も集中するコアの一部に低屈折率変化コア部１７
ａ，１７ｂが設けられているので、従来のコア全てを完
全に高屈折率変化材料で形成したものに比べ、損失の小
さな導波形光機能装置を得ることができる。

【００３９】なお、この実施の形態２では、低屈折率変
化コア部１７ａ，１７ｂと高屈折率変化コア部１８ａ，
１８ｂとを上下に２つ重ねたものを示したが、これらを
上下に多段に重ねても、また、これらの各コア部を上下
に重ねる代わりに、左右に重ねても同様な効果が得られ
るものである。

【００４０】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３を示す横断面図で、図において、１３は下部クラッ
ド、１４は上部クラッド、１５は下部電極、１６は上部
電極、１７ａ，１７ｂは低屈折率変化コア部、１８ａ，
１８ｂは高屈折率変化コア部で、以上は実施の形態２と
同様のものである。また、１２は多層コア部１７ａ，１
７ｂ，１８ａ，１８ｂの上部に層状に形成された高屈折
率変化材料からなる高屈折率変化部で、実施の形態１と
同様のものである。なお、高屈折率変化部１２は第１の
高屈折率変化部を、高屈折率変化コア部１８ａ，１８ｂ
は第２の高屈折率変化部をそれぞれ構成している。

【００４１】この実施の形態３では、コア内部に電気光
学効果を示す高屈折率変化コア部１８ａ，１８ｂを有す
る多層コア部の上部にさらに電気光学効果を示す高屈折
率変化部１２を設けたので、実施の形態２よりもさらに
効率的にエネルギーの移行量が制御できるスイッチとし
て動作し、また、実施の形態２と同様、導波路を伝搬す
る光波の最もエネルギーの集中するコアの一部に低損失
な低屈折率変化コア部１７ａ，１７ｂが設けられている
ので、損失の小さな導波形光機能装置を得ることができ
る。

【００４２】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４を示し、（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ’面の平断面
図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’面の横断面図であ
る。図において、１１は、光伝搬損失の小さな低屈折率
変化材料、例えば石英系材料でできたコア部、１２はコ
ア部１１の上部に層状に形成された電気光学効果を示す
高屈折率変化材料、例えばポリメチルメタクリレートに
アゾ色素を添加した有機材料からなる高屈折率変化部、
１３はコア部１１の下部周囲に設けられた下部クラッ
ド、１４は高屈折率変化部１２及びコア部１１の上部に
形成された上部クラッド、１５は下部クラッド１３の下
部に形成された下部電極、１６は上部クラッド１４の上
部に形成された上部電極、１０１は光波を入力する導波
路の入力ポート、１０２は光波を出力する導波路の出力
ポートである。ここで、高屈折率変化部１２の屈折率
は、電界が印加されない状態では低屈折率変化コア部１
１の屈折率と同じか大きく、電界が印加された状態では
低屈折率変化コア部１１の屈折率より小さくなるもので
ある。

【００４３】次に、動作について説明する。導波路の入
力ポート１０１から入力された光波は、コア部１１に沿
って伝搬し、高屈折率変化部１２が施された領域を通
る。この高屈折率変化部１２が施された領域において、
上部電極１６及び下部電極１５間に電圧が印加されてい
ない時は、高屈折率変化部１２の屈折率が低屈折率変化
コア部１１の屈折率と同等あるいは大なので、低屈折率
変化コア部１１の閉じ込め性が悪くなり、入力ポート１
０１に入力した光波はほとんど出力ポート１０２からは
出力されない。これに対し、上部電極１６及び下部電極
１５間に電圧が印加されると、高屈折率変化部１２の電
気光学定数の値に応じた屈折率の変化が生じ、低屈折率
変化コア部１１の屈折率より小さくなるので、光の閉じ
込め性がよくなり入力ポート１０１に入力した光波をほ
とんどそのまま出力ポート１０２まで伝搬する。

【００４４】従って、このように上部電極１６及び下部
電極１５間への印加（オン状態）と、電圧の不印加（オ
フ状態）とを切換えることによって、出力ポート１０２
から光波を出力させたり、ほとんど出力させなかったり
することができ、光オンオフスイッチ、あるいは光強度
変調器として動作する。また、導波路の伝搬する光波の
最もエネルギーの集中するコア部１１に光伝搬損失の小
さな材料を使用しているので、光波のエネルギーを大き
く吸収されることなく、光波を伝搬させることができ、
損失の小さな導波形光機能装置を得ることができる。

【００４５】実施の形態５．なお、この実施の形態４で
は、高屈折率変化部１２として、その屈折率が電界が印
加されない状態で低屈折率変化コア部１１の屈折率と同
じか大きく、電界が印加された状態で低屈折率変化コア
部１１の屈折率より小さくなる電気光学効果を示す材料
を使用したが、逆に、電界が印加されない状態で低屈折
率変化コア部１１の屈折率より小さく、電界が印加され
た状態で低屈折率変化コア部１１の屈折率と同じか大き
くなる電気光学効果を示す材料を使用しても同様な効果
が得られるものである。この場合は、オフ状態の時光波
が出力ポート１０２から出力され、オン状態の時ほとん
ど出力されない光オンオフスイッチあるいは光強度変調
器として動作する。

【００４６】実施の形態６．図５はこの発明の実施の形
態６を示す横断面図で、図において、１２は高屈折率変
化部、１３は下部クラッド、１４は上部クラッド、１５
は下部電極、１６は上部電極で、以上は実施の形態４と
同様のものである。、１７は、周囲の電界変化に対する
屈折率変化がほとんどなく、かつ光伝搬損失の小さな、
例えば石英系材料からなる低屈折率変化コア部、１８
は、周囲の電界変化に対して大きな屈折率変化が生ず
る、いわゆる電気光学効果を示す高屈折率変化材料、例
えばポリメチルメタクリレートにアゾ色素を添加した有
機材料からなり、電界が印加されない場合は低屈折率変
化コア部１７の屈折率と同じ大きさの屈折率を持つ高屈
折率変化コア部で、低屈折率変化コア部１７とともに２
層構造をもつ多層コアを構成している。なお、高屈折率
変化部１２は第１の高屈折率変化部を、高屈折率変化コ
ア部１８は第２の高屈折率変化部をそれぞれ構成してい
る。

【００４７】ここで、第１の高屈折率変化部１２と第２
の高屈折率変化部である高屈折率変化コア部１８は電気
光学定数の符号が異なり、電界がオフ状態の時は、高屈
折率変化部１２と高屈折率変化コア部１８との屈折率
が、下部クラッド１３、上部クラッド１４及び低屈折率
変化コア部１７の全ての屈折率と等しくなるように調整
されており、電界がオン状態となると、高屈折率変化部
１２の屈折率は減少し、高屈折率変化コア部１８の屈折
率は増加するようなされている。

【００４８】この実施の形態６では、多層コア部の一部
を高屈折率変化コア部１８に置き換え、低屈折率変化コ
ア部１７とともに２層構造を形成し、さらに、この多層
コア部上部に、高屈折率変化コア部１８とは逆極性の電
気光学効果を示す高屈折率変化部１２を設けたので、電
界がオフ状態の時は、導波路断面内の高屈折率変化部１
２、下部クラッド１３、上部クラッド１４、低屈折率変
化コア部１７及び高屈折率変化コア部１８との屈折率が
全て同じなので、低屈折率変化コア部１７及び高屈折率
変化コア部１８の光の閉じ込め性が悪く光の伝搬はほと
んど行なわれない。これに対し、上部電極１６及び下部
電極１５間に電圧が印加され電界がオン状態となると、
高屈折率変化部１２の屈折率は減少し、高屈折率変化コ
ア部１８の屈折率は増加するので、光の閉じ込め性がよ
くなり、多層コア部中の沿って伝搬する。

【００４９】従って、このように電界のオン状態とオフ
状態とを切換えることによって、実施の形態４よりは更
に効率的に光波を伝搬させたり遮断したりすることがで
き、光オンオフスイッチあるいは光強度変調器として動
作する。また、導波路の伝搬する光波の最もエネルギー
の集中するコア部１７に光伝搬損失の小さな材料を使用
しているので、光波のエネルギーを大きく吸収されるこ
となく、光波を伝搬させることができ、損失の小さな導
波形光機能装置を得ることができる。

【００５０】実施の形態７．図６はこの発明の実施の形
態７を示し、（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ’面の平断面
図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’面の側断面図であ
る。図において、１２は高屈折率変化部、１３は下部ク
ラッド、１４は上部クラッド、１５は下部電極、１６は
上部電極、１７は低屈折率変化コア部、１８は高屈折率
変化コア部、１０１は入力ポート、１０２は出力ポート
である。以上は実施の形態６と同様のものである。た
だ、実施の形態６では導波路が直線状であるのを、この
実施の形態７では導波路の形状を曲線状にしただけであ
る。

【００５１】従ってその動作は実施の形態６と略同じで
あるので、詳しい説明は省略するが、導波路の形状が曲
線状となり、入力ポート１０１と出力ポート１０２とが
同じ側に配列されており、電界がオフ状態の時は入力ポ
ート１０１に入力した光波はほとんど放射モードとな
り、出力ポート１０２からは出力されないので、オン状
態のときとオフ状態のときの出力ポート１０２からの光
量の差が大きい消光比の大きな光オンオフスイッチある
いは光強度変調器として動作する。また、この実施の形
態７でも、導波路の伝搬する光波の最もエネルギーの集
中するコア部１７に光伝搬損失の小さな材料を使用して
いるので、光波のエネルギーを大きく吸収されることな
く、光波を伝搬させることができ、損失の小さな導波形
光機能装置を得ることができる。

【００５２】実施の形態８．図７はこの発明の実施の形
態８を示し、（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ’面の平断面
図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’面の側断面図であ
る。１３は下部クラッド、１４は上部クラッド、１５は
下部電極、１６は上部電極で、以上は実施の形態１及び
２と同様のものである。１９ａ，１９ｂは、周囲の電界
変化に対する屈折率変化がほとんどなく、かつ光伝搬損
失の小さな、例えば石英系材料からなり、交差部１０３
で互に交差している低屈折率変化コア部、２０はこの低
屈折率変化コア部１９ａ，１９ｂの交差部１０３に形成
され、周囲の電界変化に対して大きな屈折率変化が生ず
る、いわゆる電気光学効果を示す高屈折率変化材料、例
えばポリメチルメタクリレートにアゾ色素を添加した有
機材料からなり、電界がオフ状態の時低屈折率変化コア
部１７ａ，１７ｂの屈折率と同じ大きさの屈折率を持
ち、オン状態の時屈折率が高くなる特性を有する高屈折
率変化コア部で、低屈折率変化コア部１９ａ，１９ｂと
ともに２層構造をもつ多層コアを構成している。

【００５３】次に、動作について説明する。導波路の入
力ポート１０１ａ又は１０１ｂから入力された光波は、
コア部１９ａ又は１９ｂに沿って伝搬し、高屈折率変化
コア部２０が設けられている交差部１０３を通り、導波
路の出力ポート１０２ａ及び１０２ｂから出力される。
ここで、交差部１０３において、電界がオフ状態の時
は、高屈折率変化コア部２０の屈折率が低屈折率変化コ
ア部１９ａ，１９ｂの屈折率と同じのままなので、導波
路を伝搬してきた光波はほとんどそのまま直進すること
になり、例えば入力ポート１０１ａに入力した光波は、
ほとんど出力ポート１０２ｂに出力されることになる。

【００５４】これに対し、上部電極１６及び下部電極１
５間に電圧が印加され電界がオン状態になると、高屈折
率変化コア部２０の屈折率が増加するので、導波路を伝
搬してきた光波は屈折率の高い高屈折率変化コア部２０
側に引っ張られることになる。例えば、入力ポート１０
１ａに光波を入力した場合、導波路交差部１０３におい
ては、高屈折率変化コア部２０側（図７（ａ）の上側）
に引っ張られるので、出力ポート１０２ａから大きな光
波が出力され、出力ポート１０２ｂからはほとんど出力
されないことになる。このように、電界のオフ状態とオ
ン状態とで、出力ポート１０２ａ，１０２ｂの切り換え
ができ、分岐スイッチあるいは分岐比を変化させるスイ
ッチとして動作する。

【００５５】この実施の形態８では、高屈折率変化コア
部２０が設けられた交差部１０３を有するので、図１に
示した実施の形態１と比べ小面積で小型の、分岐スイッ
チあるいは分岐比を変化させるスイッチ機能を持つ導波
形光機能装置が得られる。また、導波路の伝搬する光波
の最もエネルギーの集中するコア部１９ａ，１９ｂに光
伝搬損失の小さな材料を使用しているので、光波のエネ
ルギーを大きく吸収されることなく、光波を伝搬させる
ことができ、損失の小さな導波形光機能装置を得ること
ができる。

【００５６】実施の形態９．図８はこの発明の実施の形
態９を示し、（ａ）は同図（ｂ），（ｃ）のＡ−Ａ’面
の平断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’面の側断面
図、（ｃ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ’面の横断面図であ
る。図において、１１は、光伝搬損失の小さな低屈折率
変化材料、例えば石英系材料でできたコア部、１３はコ
ア部１１の下部周囲に設けられた下部クラッド、１４は
コア部１１の上部に形成された上部クラッド、１５は下
部クラッド１３の下部に形成された下部電極、１６は上
部クラッド１４の上部に形成された上部電極、１０１は
光波を入力する導波路の入力ポート、１０２は光波を出
力する導波路の出力ポートで、以上は実施の形態４と同
様のものである。

【００５７】２１はコア部１１の上部に光波の伝搬方向
に対して周期的に設けられ、電界状態変化に対する屈折
率変化係数がコア部１１の低屈折率変化材料より大き
く、電界がオフ状態の時低屈折率変化コア部１１の屈折
率と同じ大きさの屈折率を持ち、オン状態の時屈折率が
変化する特性を有する、例えばポリメチルメタクリレー
トにアゾ色素を添加した有機材料である複数の高屈折率
変化材料からなる高屈折率変化部である。また、光波の
伝搬方向に対する高屈折率変化材料の幅ｗと高屈折率変
化材料間の距離ｄとを足したピッチｐは、光波の伝搬波
長の半波長で、この形状が数ミリから数十ミリ程度周期
的に形成されたものである。この形状はリフトオフ法や
エッチング法などで形成される。

【００５８】次に、動作について説明する。導波路の入
力ポート１０１から入力された光波は、コア部１１に沿
って伝搬する。この時、電界がオフ状態の時は、高屈折
率変化部２１の屈折率が低屈折率変化コア部１１の屈折
率と同じなので、コア部１１と高屈折率変化部２１とで
通常のグレーティング導波路と同じ形状となり、基本的
にグレーティング導波路と同じ動作、すなわち波長フィ
ルタとして動作する。しかし、上部電極１６及び下部電
極１５間に電圧が印加され電界がオン状態になると、高
屈折率変化部２１の屈折率が変化してフィルタ特性を変
化する。このため、波長を選択する波長フィルタスイッ
チとして動作する。

【００５９】また、この実施の形態９でも、導波路の伝
搬する光波の最もエネルギーの集中するコア部１１に光
伝搬損失の小さな材料を使用しているので、光波のエネ
ルギーを大きく吸収されることなく、光波を伝搬させる
ことができ、損失の小さな導波形光機能装置を得ること
ができる。

【００６０】実施の形態１０．図９はこの発明の実施の
形態１０を示し、（ａ）は同図（ｂ），（ｃ）のＡ−
Ａ’面の平断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’面の
側断面図、（ｃ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ’面の横断面図
である。１３は下部クラッド、１４は上部クラッド、１
５は下部電極、１６は上部電極、１０１は導波路の入力
ポート、１０２は導波路の出力ポートで、以上は実施の
形態９と同様のものである。

【００６１】２２は、光波の伝搬方向に対して周期的に
凹凸を持つ、光伝搬損失の小さな低屈折率変化材料、例
えば石英系材料でできた低屈折率変化コア部、２３はこ
の低屈折率変化コア部２２の凹部に埋め込まれた、電界
状態変化に対する屈折率変化係数がコア部１１の低屈折
率変化材料より大きく、電界がオフ状態の時低屈折率変
化コア部１１の屈折率と同じ大きさの屈折率を持ち、オ
ン状態の時屈折率が変化する特性を有する、例えばポリ
メチルメタクリレートにアゾ色素を添加した有機材料で
ある複数の高屈折率変化材料からなる高屈折率変化部で
ある。また、光波の伝搬方向に対する高屈折率変化材料
の幅ｗと低屈折率変化コア部２２の凸部幅ｄとを足した
ピッチｐは、光波の伝搬波長の半波長で、この形状が数
ミリから数十ミリ程度周期的に形成されたものである。
これら低屈折率変化コア部２２と高屈折率変化部２３と
で埋込み２層コア部を形成している。

【００６２】次に、動作について説明する。導波路の入
力ポート１０１から入力された光波は、埋込み２層コア
部に沿って伝搬する。この時、電界がオフ状態の時は、
高屈折率変化部２１の屈折率が低屈折率変化コア部２２
の屈折率と同じなので、フィルタ特性を伴なわずに伝搬
する。しかし、上部電極１６及び下部電極１５間に電圧
が印加され電界がオン状態になると、高屈折率変化部２
１の屈折率が変化し、導波路が低屈折率変化コア部２２
のみによる通常のグレーティング導波路と同じ形状とな
り、波長フィルタとして動作する。

【００６３】この実施の形態１０では、導波路を伝搬す
る光波のエネルギーの集中するコアの一部に低屈折率変
化コア部２２が形成されるので、実施の形態９に比べ、
より効率的な光波の制御が可能となる。また、その光波
のエネルギーの最も集中するコアの一部に低屈折率変化
コア部２２が設けられているので、光波のエネルギーを
大きく吸収されることなく光波を伝搬させることがで
き、損失の小さな導波形光機能装置を得ることができ
る。

【００６４】実施の形態１１．図１０はこの発明の実施
の形態１１を示し、（ａ）は同図（ｂ），（ｃ）のＡ−
Ａ’面の平断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’面の
側断面図、（ｃ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ’面の横断面図
である。図において、１３は下部クラッド、１４は上部
クラッド、１５は下部電極、１６は上部電極、２２は光
波の伝搬方向に対して周期的に凹凸を持つ低屈折率変化
コア部、２３はこの低屈折率変化コア部２２の凹部に埋
め込まれた高屈折率変化部、１０１は光波を入力する導
波路の入力ポート、１０２は光波を出力する導波路の出
力ポートで、以上は実施の形態１０と同様のものであ
る。また、１２は埋込み２層コア部２２，２３の上部に
層状に形成された高屈折率変化材料からなる高屈折率変
化部で、実施の形態４，５と同様のものである。なお、
高屈折率変化部１２は第１の高屈折率変化部を、高屈折
率変化コア部１８は第２の高屈折率変化部をそれぞれ構
成している。

【００６５】この実施の形態１１では、実施の形態１０
と同様の埋込み２層コア部の上部にさらに電気光学効果
を示す高屈折率変化部１２を設けたので、大きな波長範
囲でフィルタ特性を変化させることができる。このた
め、波長チューニング範囲の広い導波形光機能装置が得
られる。また、導波路を伝搬する光波の最もエネルギー
の集中するコアの一部に低損失な低屈折率変化コア部２
２を使用しているので、損失の小さな導波形光機能装置
を得ることができる。

【００６６】実施の形態１２．図１１はこの発明の実施
の形態１２を示す平断面図で、図において、１２は高屈
折率変化部、１３は下部クラッド、１４は上部クラッ
ド、１５は下部電極、１６は上部電極、１０１は入力ポ
ート、１０２は光波を出力する導波路の出力ポートであ
る。以上は実施の形態４と同様のものである。２４は、
光波の伝搬方向に沿い広幅部２４ｗ、狭幅部２４ｎ、そ
して広幅部２４ｗを有し、光伝搬損失の小さな低屈折率
変化材料、例えば石英系材料でできたコア部で、高屈折
率変化部１２はコア部２４の狭幅部２４ｎの上部に層状
に形成されている。

【００６７】この実施の形態１２では、コア部２４の狭
幅部２４ｎの上部に高屈折率変化部１２が形成されてい
るので、光波のエネルギーが狭幅部２４ｎから漏れだ
し、高屈折率変化部１２に広がる。そのため、実施の形
態４に比し、光波は高屈折率変化部１２の屈折率変化の
影響を大きく受け、実効屈折率の変化が大きくなり、低
電圧で動作し、より小型で効率的な光オンオフスイッ
チ、或は光強度変調器を得ることができる。また、導波
路の伝搬する光波の最もエネルギーの集中するコア部２
４に光伝搬損失の小さな材料を使用しているので、光波
のエネルギーを大きく吸収されることなく、光波を伝搬
させることができ、損失の小さな導波形光機能装置を得
ることができる。

【００６８】実施の形態１３．実施の形態１２は、コア
部２４の幅が光波の伝搬方向に沿い変化しているものと
したが、コア部２４の幅を変化させる代わり厚さを変化
させても、また、幅と厚さの両方を変化させても、同等
の効果が得られることは明らかである。

【００６９】実施の形態１４．図１２はこの発明の実施
の形態１４を示す平断面図で、図において、１２は高屈
折率変化部、１３は下部クラッド、１４は上部クラッ
ド、１５は下部電極、１６は上部電極、１０１は入力ポ
ート、１０２は光波を出力する導波路の出力ポートであ
る。以上は実施の形態１２と同様のものである。２５
は、光波の伝搬方向に沿い広幅部２５ｗ、デーパ部２５
ｔ、狭幅部２５ｎ、デーパ部２５ｔ、そして広幅部２４
ｗを有し、光伝搬損失の小さな低屈折率変化材料、例え
ば石英系材料でできたコア部で、高屈折率変化部１２は
コア部２５の狭幅部２５ｎの上部に層状に形成されてい
る。

【００７０】この実施の形態１４では、コア部２５の形
状を実施の形態１２とは異ならしめ、広幅部２５ｗと狭
幅部２５ｎとの間にテーパ部２５ｔを設けたので、広幅
部２５ｗから狭幅部２５ｎに向け、また、狭幅部２５ｎ
から広幅部２５ｗに向けて光波は滑らかに伝搬し、幅の
異なるコア部間での接続損失が低減し、低損失な導波形
光機能装置を得ることができる。

【００７１】実施の形態１５．実施の形態１４は、コア
部２５の幅が光波の伝搬方向に沿いテーパ状に変化して
いるものとしたが、コア部２５の幅を変化させる代わり
厚さを変化させても、また、幅と厚さの両方を変化させ
ても、同等の効果が得られることは明らかである。

【００７２】以上の各実施の形態では高屈折率変化部１
２，１８，１８ａ，１８ｂ，２０，２１，２３の電気光
学効果材料として、ポリメチルメタクリレートにアゾ色
素を添加した有機材料が使用されているので、電界変化
に対して高速に高屈折率変化を生じ、高速の導波形光機
能装置を得ることができる。また、一般に有機材料は加
工性が容易であるので、製造工程が簡単となり、低価格
な導波形光機能装置が得られる。

【００７３】実施の形態１６．また、半導体材料も電気
光学効果を示すので、以上の各実施の形態では高屈折率
変化部１２，１８，１８ａ，１８ｂ，２０，２１，２３
の電気光学効果材料として使用し、電界変化に対して高
速に高屈折率変化を生じ、高速の導波形光機能装置を得
ることができる。

【００７４】実施の形態１７．図１３はこの発明の実施
の形態１７を示す平断面図で、図において、１１ａ，１
１ｂは、周囲の温度変化に対する屈折率変化がほとんど
なく、かつ光伝搬損失の小さな、例えば石英系材料でで
きたコア部、１３はコア部１１ａ，１１ｂの下部周囲に
設けられた下部クラッド、１４はコア部１１ａ，１１ｂ
の上部に形成された上部クラッド、２６は上部クラッド
１４の上部に形成した電熱ヒータ等の加熱ヒータ、２７
はコア部１１ａ，１１ｂの上部に層状に形成された、周
囲の温度変化に対して大きな屈折率変化が生ずる、いわ
ゆる熱光学効果を示す高屈折率変化材料、例えばＵＶ硬
化型の樹脂材料からなる高屈折率変化部である。

【００７５】この実施の形態では、近接コア部の上部に
熱光学効果を示す材料を使用した高屈折率変化部２７が
施されているので、電熱ヒータ２６を付勢して熱を発生
させることによって、熱光学効果を示す高屈折率変化部
２７の屈折率の変化が生ずる。このため、電熱ヒータ２
６による加熱度に応じて導波路の実効屈折率が変化し、
２つのコア部１１ａ，１１ｂから構成された結合導波路
の結合長が制御され、両コア部１１ａ，１１ｂ間のエネ
ルギーの移行量（光波の分岐比）が制御される光スイッ
チとして動作する。また、導波路の伝搬する光波の最も
エネルギーの集中するコア部１１ａ，１１ｂに光伝搬損
失の小さな材料を使用しているので、光波のエネルギー
が大きく吸収されることなく、光波を伝搬させることが
でき、損失の小さな導波形光機能装置を得ることができ
る。

【００７６】また、この実施の形態では熱光学効果を示
す高屈折率変化材料としてＵＶ硬化型の樹脂材料を使用
してするので、熱光学効果に優れているとともに、加工
性にも優れ、作製プロセスが容易になり低価格高性能の
導波形光機能装置を得ることができる。

【００７７】実施の形態１８．また、実施の形態１〜１
４に電気光学効果材料として使用されたポリメチルメタ
クリレートにアゾ色素を添加した有機材料も、熱光学効
果にも優れており、この実施の形態１７における高屈折
率変化部２７の熱光学効果材料として使用することがで
きる。

【００７８】実施の形態１９．なお、半導体材料も、有
機材料と同様、熱光学効果も優れているので、実施の形
態１７における高屈折率変化部２７の熱光学効果材料と
して使用することができる。

【００７９】実施の形態２０．さらに、プラスチック材
料も熱光学効果に優れているので、実施の形態１７の高
屈折率変化材料として使用することができ、加工性の優
れた低価格な導波形光機能装置を得ることができる。

【００８０】実施の形態２１．図１４はこの発明の実施
の形態２１を示す平断面図で、図において、１１ａ，１
１ｂはコア部、１３は下部クラッド、１４は上部クラッ
ドで以上は実施の実施の形態１６と同様のものである。
２８は上部クラッド１４の上部に形成した導電体からな
る磁界発生用電極、２９はコア部１１ａ，１１ｂの上部
に層状に形成された、周囲の磁界変化に対して大きな屈
折率変化が生ずる、いわゆる磁気光学効果を示す高屈折
率変化材料からなる高屈折率変化部である。

【００８１】この実施の形態では、近接コア部の上部に
磁気光学効果を示す材料を使用した高屈折率変化部２９
が施されているので、磁界発生用電極２８に電流を流し
て磁界を発生させることによって、磁気光学効果を示す
高屈折率変化部２９の屈折率の変化が生ずる。このた
め、磁界発生用電極２８に流す電流に応じて導波路の実
効屈折率が変化し、２つのコア部１１ａ，１１ｂから構
成された結合導波路の結合長が制御され、両コア部１１
ａ，１１ｂ間のエネルギーの移行量（光波の分岐比）が
制御される光スイッチとして動作する。また、導波路の
伝搬する光波の最もエネルギーの集中するコア部１１
ａ，１１ｂに光伝搬損失の小さな材料を使用しているの
で、光波のエネルギーが大きく吸収されることなく、光
波を伝搬させることができ、損失の小さな導波形光機能
装置を得ることができる。

【００８２】以上各実施例におけるコア部の低屈折率変
化材料として、光通信波長である１．３μｍ帯および
１．５５μｍ帯で低損失な光伝搬特性を有する石英系材
料を使用することにより、低損失な導波形光機能装置が
得られるとともに、石英系光ファイバとの融着接続が可
能で他の通信回線との接続性が向上する。

【００８３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、周囲環境変化
に対する屈折率変化が小さく、かつ、光伝搬損失の小さ
な低屈折率変化材料からなる１つ或は２つ以上のコア
部、このコア部の一部、或はこのコア部の周りの一部に
設けられ、周囲環境変化に対する屈折率変化係数が上記
低屈折率変化材料より大きな高屈折率変化材料からなる
高屈折率変化部、上記コア部および上記高屈折率変化部
の周り、或はこれらの周りの一部に設けられたクラッド
部、及び上記クラッド部或は上記高屈折率変化部の周り
の一部に設けられた周囲環境変化を引き起こす機能部を
有するので、周囲環境変化に応じ高屈折率変化部の屈折
率が変化して導波路の実効屈折率が変化し、導波路を伝
搬する光波が有効に制御できるるとともに、光波のエネ
ルギーの最も集中するコア部の光伝搬損失が小さく、光
損失の小さな導波形光機能装置が得られる効果がある。

【００８４】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明における高屈折率変化部を、コア部の一部に低
屈折率変化材料と２層以上の多層構造を形成するととも
に、周囲環境変化のない場合に上記低屈折率変化材料と
同等の大きさの屈折率を持つ高屈折率変化材料からなる
ものであるので、高屈折率変化部と低屈折率変化部が光
波のエネルギーの最も集中するコア部にあり、導波路を
伝搬する光波がさらに有効に制御できるとともに、光伝
搬損失が小さな導波形光機能装置が得られる効果があ
る。

【００８５】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明における高屈折率変化部を、コア部の周りの一
部に設けられた第１の高屈折率変化部と、上記コア部の
一部に低屈折率変化材料と２層以上の多層構造を形成す
るとともに、周囲環境変化のない場合に上記低屈折率変
化材料と同等の大きさの屈折率を持つ高屈折率変化材料
からなる第２の高屈折率変化部とから構成されたものと
したので、請求項２記載の発明よりも、周囲環境変化に
対し大幅な屈折率変化が生じ導波路を伝搬する光波がさ
らに有効に制御できる導波形光機能装置が得られる効果
がある。

【００８６】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の発明における高屈折率変化部を、周囲環境変化前に
おいて低屈折率変化材料より小さな屈折率を、周囲環境
変化後において上記低屈折率変化材料と同等或はこれよ
り大きな屈折率を持つ高屈折率変化材料からなるものと
したので、また、請求項５記載の発明に係る導波形光機
能装置は、請求項１記載の発明における高屈折率変化部
を、周囲環境変化前において低屈折率変化材料と同等或
はこれより大きな屈折率を、周囲環境変化後において上
記低屈折率変化材料より小さな屈折率を持つ高屈折率変
化材料からなるものとしたので、請求項１記載の発明の
効果の外に、導波路のコアの形状を等価的に変化させる
ことができ、導波路を伝搬する光波の光閉じ込め性を変
化させること、すなわち、光波を伝搬したり伝搬させな
かったりする光透過特性を制御することのできる導波形
光機能装置が得られる効果がある。

【００８７】請求項６記載の発明によれば、請求項３記
載の発明における第１の高屈折率変化部と第２の高屈折
率変化部を、周囲環境変化前において共に低屈折率変化
材料と同等の大きさの屈折率を、周囲環境変化後におい
て、一方が低屈折率変化材料よりは大きく、他方が低屈
折率変化材料よりは小さい屈折率を持つ高屈折率変化材
料からなるものとしたので、周囲環境変化に応じ第１の
高屈折率変化部と第２の高屈折率変化部とが逆の方向に
屈折率が変化し、導波路の屈折率分布がより大きく変化
し、さらに効率的に光波を制御することができる導波形
光機能装置が得られる効果がある。

【００８８】請求項７記載の発明によれば、請求項１〜
６に記載の発明におけるコア部を、１箇所或は２箇所以
上の曲線形状を有するものであるとしたので、高屈折率
変化部の屈折率が変化した場合、コア部に集中した光波
が放射モートとして拡散し、請求項１〜６に記載の発明
の効果の外に、消光比の大きな導波形光機能装置が得ら
れる効果がある。

【００８９】請求項８記載の発明によれば、請求項１〜
７に記載の発明におけるコア部を、１箇所或は２箇所以
上の交差部を有するものとしたので、請求項１〜７に記
載の発明の効果の外に、周囲環境変化に応じ導波路を伝
搬する光波の伝搬方向を制御し、光波の分岐比が制御で
きる導波形光機能装置が得られる効果がある。

【００９０】請求項９記載の発明によれば、周囲環境変
化に対する屈折率変化が小さく、かつ、光伝搬損失の小
さな低屈折率変化材料からなるコア部、このコア部の周
りの一部に光波の伝搬方向に対して周期的に設けられ、
周囲環境変化に対する屈折率変化係数が上記低屈折率変
化材料より大きな複数の高屈折率変化材料からなる高屈
折率変化部、上記コア部および上記高屈折率変化部の周
り、或はこれらの周りの一部に設けられたクラッド部、
及び上記クラッド部或は上記高屈折率変化部の周りの一
部に設けられた周囲環境変化を引き起こす機能部を有す
るので、周囲環境変化に応じ高屈折率変化部の屈折率が
変化して、グレーティング導波路、即ち波長フィルタの
特性が変化し、波長フィルタスイッチとして動作すると
ともに、光波のエネルギーの最も集中するコア部の光伝
搬損失が小さく、光損失の小さな導波形光機能装置が得
られる効果がある。

【００９１】請求項１０記載の発明によれば、周囲環境
変化に対する屈折率変化が小さく、かつ、光伝搬損失の
小さい、光波の伝搬方向に対して周期的に凹凸を持つ低
屈折率変化材料と、この凹凸の凹部に埋め込まれた、屈
折率変化係数が上記低屈折率変化材料より大きな高屈折
率変化材料とからなる埋込み２層コア部、この埋込み２
層コア部の周りに設けられたクラッド部、及び上記クラ
ッド部の周りの一部に設けられた周囲環境変化を引き起
こす機能部を有するので、周囲環境変化に応じ高屈折率
変化部の屈折率が変化して、グレーティング導波路、即
ち波長フィルタの特性が変化し、高屈折率変化部と低屈
折率変化部が光波のエネルギーの最も集中するコア部に
あり、さらに効率的な波長フィルタスイッチとして動作
するとともに、光損失の小さな導波形光機能装置が得ら
れる効果がある。

【００９２】請求項１１記載の発明によれば、周囲環境
変化に対する屈折率変化が小さく、かつ、光伝搬損失の
小さい、光波の伝搬方向に対して周期的に凹凸を持つ低
屈折率変化材料と、この凹凸の凹部に埋め込まれた、屈
折率変化係数が上記低屈折率変化材料より大きな第２の
高屈折率変化材料とからなる埋込み２層コア部、この埋
込み２層コア部の周りの一部に設けられた、屈折率変化
係数が上記低屈折率変化材料より大きな第１の高屈折率
変化材料、上記埋込み２層コア部および上記第１の高屈
折率変化部の周り、或はこれらの周りの一部に設けられ
たクラッド部、及びこのクラッド部或は上記第１の高屈
折率変化部の周りの一部に設けられた周囲環境変化を引
き起こす機能部を有するので、請求項１０記載の発明よ
りも、周囲環境変化に対し大幅な屈折率変化が生じ、さ
らに効率的な波長フィルタスイッチとして動作する導波
形光機能装置が得られる効果がある。

【００９３】請求項１２記載の発明によれば、請求項
１，３〜９又は１１に記載の発明において、周囲の一部
に高屈折率変化部が配設されたコア部、多層構造コア
部、或は埋込み２層コア部の幅を、上記高屈折率変化部
が配設されていない上記コア部の幅より狭く形成したの
で、コア部を伝搬する光波が狭幅部において高屈折率変
化部にしみだし、周囲環境変化に応じた高屈折率変化部
の屈折率の変化が大きくなり、請求項１，３〜９又は１
１に記載の発明においてさらに効率的に光波が制御でき
る導波形光機能装置が得られる効果がある。

【００９４】請求項１３記載の発明によれば、請求項
１，３〜９，１１又は１２に記載の発明において、周囲
の一部に高屈折率変化部が配設されたコア部、多層構造
コア部、或は埋込み２層コア部の厚さを、上記高屈折率
変化部が配設されていない上記コア部の厚さより薄く形
成したので、コア部を伝搬する光波が薄厚部において高
屈折率変化部にしみだし、周囲環境変化に応じた高屈折
率変化部の屈折率の変化が大きくなり、請求項１，３〜
９又は１１に記載の発明においてさらに効率的に光波が
制御できる導波形光機能装置が得られる効果がある。

【００９５】請求項１４記載の発明によれば、請求項１
２又は１３記載の発明において、周囲の一部に高屈折率
変化部が配設されたコア部、多層構造コア部、或は埋込
み２層コア部から、上記高屈折率変化部が配設されてい
ない上記コア部に向けて、このコア部の形状をテーパ状
に形成したので、高屈折率変化部が配設されていないコ
ア部と高屈折率変化部が配設されたコア部との間を光波
が滑らかに伝搬し、より損失の小さな導波形光機能装置
が得られる効果がある。

【００９６】請求項１５記載の発明によれば請求項１〜
１４に記載の発明において、高屈折率変化材料に電気光
学効果を示す材料を使用し、周囲環境変化を引き起こす
機能部に電圧が印加される上下電極を使用したので、上
下電極への印加電圧を変化させるという簡単な手段で高
屈折率変化部の屈折率を変化させることができ、光波の
伝搬を制御できる導波形光機能装置が得られる効果があ
る。

【００９７】請求項１６記載の発明によれば請求項１〜
１４に記載の発明において、高屈折率変化材料に熱光学
効果を示す材料を使用し、周囲環境変化を引き起こす機
能部に加熱ヒータを使用したので、加熱ヒータの発熱量
を制御して高屈折率変化部の屈折率を変化させることが
でき、光波の伝搬を制御できる導波形光機能装置が得ら
れる効果がある。

【００９８】請求項１７記載の発明によれば、請求項１
〜１４に記載の発明において、高屈折率変化材料に磁気
光学効果を示す材料を使用し、周囲環境変化を引き起こ
す機能部に磁界発生用電極を使用したので、磁界発生用
電極の磁界発生量を制御して高屈折率変化部の屈折率を
変化させることができ、光波の伝搬を制御できる導波形
光機能装置が得られる効果がある。

【００９９】請求項１８記載の発明によれば、請求項１
５又は１６に記載の発明における高屈折率変化材料に色
素が添加された有機材料を使用したので、効率的な電気
光学効果及び熱光学効果を発揮することができ、光波を
有効に制御できるとともに、有機材料は加工性が良好な
ので、製造工程が簡単となり、低価格な導波形光機能装
置が得られる効果がある。

【０１００】請求項１９記載の発明によれば、請求項１
５又は１６に記載の発明における高屈折率変化材料に半
導体材料を使用したので、効率的な電気光学効果及び熱
光学効果を発揮することができ、光波を有効かつ高速に
制御できるる導波形光機能装置が得られる効果がある。

【０１０１】請求項２０記載の発明によれば、請求項１
６に記載の発明における高屈折率変化材料にＵＶ硬化型
の樹脂を使用したので、効率的な熱光学効果を発揮する
ことができ、光波を有効に制御できるとともに、ＵＶ硬
化型の樹脂は加工性が良好なので、製造工程が簡単とな
り低価格な導波形光機能装置が得られる効果がある。

【０１０２】請求項２１記載の発明によれば、請求項１
６に記載の発明における高屈折率変化材料にプラスチッ
ク材料を使用したので、効率的な熱光学効果を発揮する
ことができ、光波を有効に制御できるとともに、プラス
チック材料は加工性が良好なので、製造工程が簡単とな
り低価格な導波形光機能装置が得られる効果がある。

【０１０３】請求項２２記載の発明によれば、請求項１
〜２１に記載の発明における低屈折率変化材料に石英系
材料を使用したので、低損失な導波形光機能装置を得る
ことができるとともに、石英系光ファイバとの融着接続
が容易な導波形光機能装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示し、（ａ）は同
図（ｂ）のＡ−Ａ’面の平断面図、（ｂ）は同図（ａ）
のＢ−Ｂ’面の横断面図、（ｃ）は同図（ａ）のＣ−
Ｃ’面の横断面図。

【図２】 この発明の実施の形態２を示す横断面図。

【図３】 この発明の実施の形態３を示す横断面図。

【図４】 この発明の実施の形態４を示し、（ａ）は同
図（ｂ）のＡ−Ａ’面の平断面図、（ｂ）は同図（ａ）
のＢ−Ｂ’面の横断面図。

【図５】 この発明の実施の形態６を示す横断面図。

【図６】 この発明の実施の形態７を示し、（ａ）は同
図（ｂ）のＡ−Ａ’面の平断面図、（ｂ）は同図（ａ）
のＢ−Ｂ’面の側断面図。

【図７】 この発明の実施の形態８を示し、（ａ）は同
図（ｂ）のＡ−Ａ’面の平断面図、（ｂ）は同図（ａ）
のＢ−Ｂ’面の側断面図。

【図８】 この発明の実施の形態９を示し、（ａ）は同
図（ｂ），（ｃ）のＡ−Ａ’面の平断面図、（ｂ）は同
図（ａ）のＢ−Ｂ’面の側断面図、（ｃ）は同図（ａ）
のＣ−Ｃ’面の横断面図。

【図９】 この発明の実施の形態１０を示し、（ａ）は
同図（ｂ），（ｃ）のＡ−Ａ’面の平断面図、（ｂ）は
同図（ａ）のＢ−Ｂ’面の側断面図、（ｃ）は同図
（ａ）のＣ−Ｃ’面の横断面図。

【図１０】 この発明の実施の形態１１を示し、（ａ）
は同図（ｂ），（ｃ）のＡ−Ａ’面の平断面図、（ｂ）
は同図（ａ）のＢ−Ｂ’面の側断面図、（ｃ）は同図
（ａ）のＣ−Ｃ’面の横断面図。

【図１１】 この発明の実施の形態１３を示す平断面
図。

【図１２】 この発明の実施の形態１５を示す平断面
図。

【図１３】 この発明の実施の形態１７を示す横断面
図。

【図１４】 この発明の実施の形態２１を示す横断面
図。

【図１５】 従来の光スイッチング機能を持つ導波形光
機能装置を示す断面図。

【符号の説明】

１１，１１ａ，１１ｂはコア部、１２は高屈折率変化部
（第１の高屈折率変化部）、１３は下部クラッド（クラ
ッド部）、１４は上部クラッド（クラッド部）、１５は
下部電極（機能部）、１６は上部電極（機能部）、１
７，１７ａ，１７ｂは低屈折率変化コア部、１８，１８
ａ，１８ｂは高屈折率変化コア部（第２の高屈折率変化
部）１９ａ，１９ｂは低屈折率変化コア部、２０は高屈
折率変化コア部，２１は高屈折率変化部、２２は低屈折
率変化コア部（埋込み２層コア部）、２３は高屈折率変
化コア部（第２の高屈折率変化部）（埋込み２層コア
部）、２４，２５はコア部、２４ｗ，２５ｗは広幅部、
２４ｎ，２５ｎは狭幅部、２５ｔはテーパ部、２６は加
熱ヒータ（機能部）、２７は熱光学効果高屈折率変化
部、２８は磁界発生用電極（機能部）、２９は磁気光学
効果高屈折率変化部、１０１，１０１ａ，１０１ｂは入
力ポート、１０２，１０２ａ，１０２ｂは出力ポート。

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周囲環境変化に対する屈折率変化が小さ
   く、かつ、光伝搬損失の小さな低屈折率変化材料からな
   る１つ或は２つ以上のコア部、このコア部の一部、或は
   このコア部の周りの一部に設けられ、周囲環境変化に対
   する屈折率変化係数が上記低屈折率変化材料より大きな
   高屈折率変化材料からなる高屈折率変化部、上記コア部
   および上記高屈折率変化部の周り、或はこれらの周りの
   一部に設けられたクラッド部、及び上記クラッド部或は
   上記高屈折率変化部の周りの一部に設けられた周囲環境
   変化を引き起こす機能部を有する導波形光機能装置。
2. 【請求項２】 高屈折率変化部は、コア部の一部に低屈
   折率変化材料と２層以上の多層構造を形成するととも
   に、周囲環境変化のない場合に上記低屈折率変化材料と
   同等の大きさの屈折率を持つ高屈折率変化材料からなる
   ものである請求項１記載の導波形光機能装置。
3. 【請求項３】 高屈折率変化部は、コア部の周りの一部
   に設けられた第１の高屈折率変化部と、上記コア部の一
   部に低屈折率変化材料と２層以上の多層構造を形成する
   とともに、周囲環境変化のない場合に上記低屈折率変化
   材料と同等の大きさの屈折率を持つ高屈折率変化材料か
   らなる第２の高屈折率変化部とから構成された請求項１
   記載の導波形光機能装置。
4. 【請求項４】 高屈折率変化部は、周囲環境変化前にお
   いて低屈折率変化材料より小さな屈折率を、周囲環境変
   化後において上記低屈折率変化材料と同等或はこれより
   大きな屈折率を持つ高屈折率変化材料からなるものであ
   る請求項１記載の導波形光機能装置。
5. 【請求項５】 高屈折率変化部は、周囲環境変化前にお
   いて低屈折率変化材料と同等或はこれより大きな屈折率
   を、周囲環境変化後において上記低屈折率変化材料より
   小さな屈折率を持つ高屈折率変化材料からなるものであ
   る請求項１記載の導波形光機能装置。
6. 【請求項６】 第１の高屈折率変化部と第２の高屈折率
   変化部とは、周囲環境変化前において共に低屈折率変化
   材料と同等の大きさの屈折率を、周囲環境変化後におい
   て、一方が低屈折率変化材料よりは大きく、他方が低屈
   折率変化材料よりは小さい屈折率を持つ高屈折率変化材
   料からなるものである請求項３記載の導波形光機能装
   置。
7. 【請求項７】 コア部は１箇所或は２箇所以上の曲線形
   状を有するものである請求項１〜６の何れかに記載の導
   波形光機能装置。
8. 【請求項８】 コア部は１箇所或は２箇所以上の交差部
   を有するものである請求項１〜７の何れかに記載の導波
   形光機能装置。
9. 【請求項９】 周囲環境変化に対する屈折率変化が小さ
   く、かつ、光伝搬損失の小さな低屈折率変化材料からな
   るコア部、このコア部の周りの一部に光波の伝搬方向に
   対して周期的に設けられ、周囲環境変化に対する屈折率
   変化係数が上記低屈折率変化材料より大きな複数の高屈
   折率変化材料からなる高屈折率変化部、上記コア部およ
   び上記高屈折率変化部の周り、或はこれらの周りの一部
   に設けられたクラッド部、及び上記クラッド部或は上記
   高屈折率変化部の周りの一部に設けられた周囲環境変化
   を引き起こす機能部を有する導波形光機能装置。
10. 【請求項１０】 周囲環境変化に対する屈折率変化が小
    さく、かつ、光伝搬損失の小さい、光波の伝搬方向に対
    して周期的に凹凸を持つ低屈折率変化材料と、この凹凸
    の凹部に埋め込まれた、屈折率変化係数が上記低屈折率
    変化材料より大きな高屈折率変化材料とからなる埋込み
    ２層コア部、この埋込み２層コア部の周りに設けられた
    クラッド部、及び上記クラッド部の周りの一部に設けら
    れた周囲環境変化を引き起こす機能部を有する導波形光
    機能装置。
11. 【請求項１１】 周囲環境変化に対する屈折率変化が小
    さく、かつ、光伝搬損失の小さい、光波の伝搬方向に対
    して周期的に凹凸を持つ低屈折率変化材料と、この凹凸
    の凹部に埋め込まれた、屈折率変化係数が上記低屈折率
    変化材料より大きな第２の高屈折率変化材料とからなる
    埋込み２層コア部、この埋込み２層コア部の周りの一部
    に設けられた、屈折率変化係数が上記低屈折率変化材料
    より大きな第１の高屈折率変化材料、上記埋込み２層コ
    ア部および上記第１の高屈折率変化部の周り、或はこれ
    らの周りの一部に設けられたクラッド部、及びこのクラ
    ッド部或は上記第１の高屈折率変化部の周りの一部に設
    けられた周囲環境変化を引き起こす機能部を有する導波
    形光機能装置。
12. 【請求項１２】 周囲の一部に高屈折率変化部が配設さ
    れたコア部、多層構造コア部、或は埋込み２層コア部の
    幅が、上記高屈折率変化部が配設されていない上記コア
    部の幅より狭く形成していることを特徴とする請求項
    １，３〜９又は１１の何れかに記載の導波形光機能装
    置。
13. 【請求項１３】 周囲の一部に高屈折率変化部が配設さ
    れたコア部、多層構造コア部、或は埋込み２層コア部の
    厚さが、上記高屈折率変化部が配設されていない上記コ
    ア部の厚さより薄く形成していることを特徴とする請求
    項１，３〜９，１１又は１２の何れかに記載の導波形光
    機能装置。
14. 【請求項１４】 周囲の一部に高屈折率変化部が配設さ
    れたコア部、多層構造コア部、或は埋込み２層コア部か
    ら、上記高屈折率変化部が配設されていない上記コア部
    に向けて、このコア部の形状をテーパ状に形成している
    ことを特徴とする請求項１２又は１３の何れかに記載の
    導波形光機能装置。
15. 【請求項１５】 高屈折率変化材料に電気光学効果を示
    す材料を使用し、周囲環境変化を引き起こす機能部に電
    圧が印加される上下電極を使用していることを特徴とす
    る請求項１〜１４の何れかに記載の導波形光機能装置。
16. 【請求項１６】 高屈折率変化材料に熱光学効果を示す
    材料を使用し、周囲環境変化を引き起こす機能部に加熱
    ヒータを使用していることを特徴とする請求項１〜１４
    の何れかに記載の導波形光機能装置。
17. 【請求項１７】 高屈折率変化材料に磁気光学効果を示
    す材料を使用し、周囲環境変化を引き起こす機能部に磁
    界発生用電極を使用していることを特徴とする請求項１
    〜１４の何れかに記載の導波形光機能装置。
18. 【請求項１８】 高屈折率変化材料に色素が添加された
    有機材料を使用していることを特徴とする請求項１５又
    は１６の何れかに記載の導波形光機能装置。
19. 【請求項１９】 高屈折率変化材料に半導体材料を使用
    していることを特徴とする請求項１５又は１６の何れか
    に記載の導波形光機能装置。
20. 【請求項２０】 高屈折率変化材料にＵＶ硬化型の樹脂
    を使用していることを特徴とする請求項１６に記載の導
    波形光機能装置。
21. 【請求項２１】 高屈折率変化材料にプラスチック材料
    を使用していることを特徴とする請求項１６に記載の導
    波形光機能装置。
22. 【請求項２２】 低屈折率変化材料に石英系材料を使用
    していること特徴とする請求項１〜２１の何れかに記載
    の導波形光機能装置。