JP2003344787A

JP2003344787A - 光スイッチ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003344787A
Application number: JP2002154811A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Murai; 章彦村井; Naomasa Oka; 直正岡; Hisakazu Miyajima; 久和宮島; Atsushi Ogiwara; 淳荻原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】光軸調整が容易であり、また作製が容易な光
スイッチを提供する。【解決手段】両端部が光入射部１と光出射部２として
形成され、内面に光反射膜３が設けられた複数の光導波
管４。光出射部２と光入射部１とを対向させて配置した
隣合う光導波管４の間に設けられ、光出射部２から出射
した光を反射させる位置と反射させない位置との間で移
動可能なミラー５。複数の光導波管４のうち端部に位置
する光導波管４の光入射部１あるいは光出射部２に移動
可能なミラー５を介して光出射部２あるいは光入射部１
を対向させて配置され、内面に光反射膜３が設けられた
端部光導波管６。これらを備えて光スイッチを形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光情報処
理などにおいて用いられる光スイッチ及びその製造方法
に関するものであり、特に４×４以上の規模でスイッチ
ングするマトリクス光スイッチ及びその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の複雑な光通信技術の急速な普及に
伴なって、光信号を電気信号に変換することなしに光路
を切り替える技術の必要性が高まってきている。そして
現在、いわゆるプロテクションスイッチとして２×２
（２入力、２出力）の光スイッチなど複数の方式の光ス
イッチが提案されているなかで、消光比特性、ＰＤＬ
（Polarization Dependent Loss）特性、消費電力など
の特性の有利性から、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechan
ical Systems）技術を用いた光スイッチが有望である。

【０００３】図１２は特開２０００−１２１９６７号公
報で提供されているＭＥＭＳ式２×２光スイッチの一例
を示すものであり、シリコン基板２０に座ぐり孔２１を
設けると共に座ぐり孔２１の中央部上に配置した可動板
２２がフレクチュア部２３を介してシリコン基板２０に
結合してある。この可動板２２はフレクチュア部２３が
変形することによって上下方向に変位するように、静電
駆動されるようになっている。そして可動板２２にはミ
ラー２４が設けてあり、またシリコン基板２０の周辺に
は、出射側光ファイバ２５と二本の入射側光ファイバ２
６，２７が配置してある。

【０００４】このものにあって、出射側光ファイバ２５
から出射された光はミラー２４で反射され、方向を変換
されて一方の入射側光ファイバ２６に入射して伝送され
る。また可動板２２が下方へ変位するように駆動される
と、出射側光ファイバ２５から出射された光はミラー２
４で反射されることなく直進し、他方の入射側光ファイ
バ２７に入射して伝送される。このようにして、光路を
切り替えて光の伝送をすることができるものである。

【０００５】しかしこのものでは、出射側光ファイバ２
５と入射側光ファイバ２６，２７はシリコン基板２０を
介して離れた位置に配置されており、出射側光ファイバ
２５と入射側光ファイバ２６，２７の光軸調整が難しい
という問題がある。特に４×４や８×８というように規
模を拡大した構成で作製した場合には、各光ファイバの
光軸調整は著しく困難になるものであった。

【０００６】また、コア層とクラッド層からなる光導波
路をマトリクス状に配置し、光導波路の交差部に光反射
面を有する可動板を移動可能に設けた光スイッチが特開
平４−５２６１６号公報や「2001IEEE/LEOS Internatio
nal Conference on OpticalMEMS 2001」で提案されてい
るが、このものではコア層とクラッド層からなる光導波
路の形成が困難である等の問題を有するものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
みてなされたものであり、光軸調整が容易であり、また
作製が容易な光スイッチを提供することを目的とするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
光スイッチは、両端部が光入射部１と光出射部２として
形成され、内面に光反射膜３が設けられた複数の光導波
管４と、光出射部２と光入射部１とを対向させて配置し
た隣合う光導波管４の間に設けられ、光出射部２から出
射した光を反射させる位置と反射させない位置との間で
移動可能なミラー５と、複数の光導波管４のうち端部に
位置する光導波管４の光入射部１あるいは光出射部２に
ミラー５を介して光出射部２あるいは光入射部１を対向
させて配置され、内面に光反射膜３が設けられた端部光
導波管６とを備えて成ることを特徴とするものである。

【０００９】また請求項２の発明は、請求項１におい
て、光導波管４及びミラー５がマトリクス状に配置して
設けられていることを特徴とするものである。

【００１０】また請求項３の発明は、請求項１又は２に
おいて、光導波管４と端部光導波管６の内径が、導波し
ようとする光の波長とほぼ同じ寸法であることを特徴と
するものである。

【００１１】また請求項４の発明は、請求項１乃至３の
いずれかにおいて、光反射膜３がＡｕ、Ａｌ、ＡｕＳｎ
から選ばれた金属の膜で形成されていることを特徴とす
るものである。

【００１２】また請求項５の発明は、請求項１乃至４の
いずれかにおいて、光導波管４の光を導波する方向に対
してミラーが４５°の角度で傾斜していることを特徴と
するものである。

【００１３】また請求項６の発明は、請求項１乃至５の
いずれかにおいて、ミラー５は表面が凹湾曲しているこ
とを特徴とするものである。

【００１４】また請求項７の発明は、請求項１乃至６の
いずれかにおいて、光導波管４が直線形状に形成されて
いることを特徴とするものである。

【００１５】また請求項８の発明は、請求項１乃至７の
いずれかにおいて、光導波管４の光入射部１の内径が、
ミラー５を介して隣合う光導波管４の光出射部２の内径
より大きいことを特徴とするものである。

【００１６】また請求項９の発明は、請求項１乃至８の
いずれかにおいて、光導波管４は光入射部１の内径が光
出射部２の内径より大きいことを特徴とするものであ
る。

【００１７】また請求項１０の発明は、請求項１乃至９
のいずれかにおいて、端部光導波管６のミラー５側の端
部の内径が反対側の端部の内径より小さいことを特徴と
するものである。

【００１８】また請求項１１の発明は、請求項１乃至１
０のいずれかにおいて、ミラー５は光導波管４及び端部
光導波管６が配置されている面と平行な方向に移動可能
であることを特徴とするものである。

【００１９】また請求項１２の発明は、請求項１乃至１
１のいずれかにおいて、端部光導波管６は、光出射部２
が複数に分岐して形成されていることを特徴とするもの
である。

【００２０】また請求項１３の発明は、請求項１乃至１
２のいずれかにおいて、光導波管４の内面に周期的な凹
凸７を設けたことを特徴とするものである。

【００２１】本発明の請求項１４に係る光スイッチの製
造方法は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の光スイ
ッチを製造するにあたって、表面に溝８を設けると共に
溝８の内面に光反射膜３を形成したシリコン基板９の表
面に、光反射膜３を表面に形成した他のシリコン基板１
０を光反射膜３の側で重ねて接合することによって、内
面に光反射膜３が設けられた光導波管４及び端部光導波
管６を形成することを特徴とするものである。

【００２２】また請求項１５の発明は、請求項１４にお
いて、光反射膜３をＡｕで形成することを特徴とするも
のである。

【００２３】また請求項１６の発明は、請求項１４又は
１５において、シリコン基板９，１０の接合し合う面に
ＡｕＳｎの膜を形成することを特徴とするものである。

【００２４】また請求項１７の発明は、請求項１４乃至
１６のいずれかにおいて、シリコン基板９，１０同士を
接合するにあたって、一方と他方のシリコン基板９，１
０を嵌合させて結合することを特徴とするものである。

【００２５】また請求項１８の発明は、請求項１４乃至
１７のいずれかにおいて、一枚のシリコン基板９を加工
して溝８を加工すると共にミラー５を設けた後、このシ
リコン基板９の表面に他のシリコン基板１０を接合する
ことを特徴とするものである。

【００２６】本発明の請求項１９に係る光スイッチの製
造方法は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の光スイ
ッチを製造するにあたって、シリコン基板１１の表面に
光反射膜３を形成し、この光反射膜３の上にＳｉＯ_２層
１２を堆積して設けた後に、ＳｉＯ_２層１２のうち光導
波管４，６を形成しようとする部分を残しながらＳｉＯ
_２層１２をエッチング加工してパターンニングし、パタ
ーンニングしたＳｉＯ _２層１２の表面に光反射膜３を形
成した後、上記堆積したＳｉＯ_２層１２をエッチングし
て除去することによって、内面に光反射膜３が設けられ
た光導波管４及び端部光導波管６を形成することを特徴
とするものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００２８】図１は本発明の実施の形態の一例を示すも
のであり、シリコンで形成される基板Ａ内に光導波管４
とミラー５を設けて光スイッチを形成するようにしてあ
る。光導波管４は一方の端部が光入射部１、他方の端部
が光出射部２となった内部空洞の管状に形成してあり、
その内周に光反射膜３を設けることによって、光は光反
射膜３で反射しながら光導波管４内を伝播されるように
なっている。

【００２９】光導波管４は基板Ａ内に光出射部２と光入
射部１を対向させて複数配置して設けられるものであ
り、図１（ｂ）に示すように、光導波管４が横方向に並
ぶ行と光導波管４が縦方向に並ぶ列からなるマトリクス
状に配置してある。光導波管４が横方向に並ぶ行と光導
波管４が縦方向に並ぶ列は直交させてあり、光導波管４
は碁盤目の格子状に配置されるものである。また光導波
管４のうち、基板Ａの端部に開口するように形成される
ものは端部光導波管６となるものであり、この端部光導
波管６のうち、基板Ａの隣合う側面において、一方の側
面で開口する端部光導波管６で光入力端子部３０が、他
方の側面開口する端部光導波管６で光出力端子部３１が
形成されるものである。図１（ｂ）にみられるように、
図１の実施の形態は、光入力端子部３０の端部光導波路
６が４本、光出力端子部３１の端部光導波路６が４本で
あるので、４入力、４出力の４×４光スイッチである。

【００３０】上記の光導波管４（端部光導波管６を含
む、段落内で以下同じ）には１６箇所に交差部があり、
各交差部では２本〜４本の光導波管４の端部が対向して
いる。そしてこの各交差部にミラー５が配置して設けて
あり、横方向に隣合う光導波管４の端部間、すなわち一
方の光導波管４の光出射部２と他方の光入射部１の間、
及び縦方向に隣合う光導波管４の端部間、すなわち一方
の光導波管４の光出射部２と他方の光入射部１の間が、
それぞれミラー５で分断されるようにしてある。ミラー
５はその表面が光導波管４の光を導波する方向（長手方
向）に対して４５°の角度で傾斜するように配置してあ
り、光導波管４の光出射部２から出射した光の進行方向
を９０°変更することができるようにしてある。またミ
ラー５は図２のように光導波管４の交差部に形成された
スリット３２内にスライド自在に配置してあり、基板Ａ
内に設けた静電コム駆動式アクチュエータなどのミラー
駆動部３３によってミラー５を駆動することができるよ
うにしてある。ミラー５は隣合う光導波管４の交差部内
に差し込まれて、光出射部２から出射された光を反射す
る位置と、この交差部から抜け出して光を反射しない位
置との間で移動駆動されるものである。ミラー５も上記
の光導波管４と同様にマトリクス状に配置されており、
４×４や８×８などの規模の大きい光スイッチを容易に
作製することができるものである。

【００３１】上記のように形成される光スイッチにあっ
て、光入力端子３０を形成する端部光導波管６の光入射
部１や、光出力端子３１を形成する端部光導波管６の光
出射部２には光ファイバーが接続してあり、そして、光
入力端子３０を形成する端部光導波管６に入力された光
は、光導波管４の交差部にミラー５が差し込まれている
箇所では、ミラー５によって反射されて進行方向が変更
され、図３（ａ）の実線矢印のように横方向の光導波管
４から出射した光は縦方向の光導波管４に入射して伝送
され、あるいは破線矢印のように縦方向の光導波管４か
ら出射した光は横方向の光導波管４に入射して伝送され
る。また光導波管４の交差部からミラー５が抜け出てい
る箇所では、ミラー５によって反射されないので方向が
変更されることがなく、図３（ｂ）の実線矢印のように
横方向の光導波管４から出射した光はそのまま横方向の
光導波管４に入射して伝送され、あるいは破線矢印のよ
うに縦方向の光導波管４から出射した光はそのまま縦方
向の光導波管４に入射して伝送される。このようにミラ
ー５をミラー駆動部３３で移動させて、光導波管４の所
定箇所の交差部にミラー５を差し込むと共に、所定箇所
の交差部からミラー５を抜くようにミラー５の移動を制
御することによって、光入力端子３０を形成する所定の
端部光導波管６から入力された光を、所定の光路の光導
波管４を経て、光出力端子３１を形成する所定の端部光
導波管６から出力させることができるものである。

【００３２】ここで、図１の実施の形態では各光導波管
４や端部光導波管６の断面形状は正方形であるが、これ
に限定されるものではなく、円形や他の多角形であって
もよい。光導波管４や端部光導波管６の内径は特に限定
されるものではないが、光通信に用いられる導波光の波
長とほぼ等しい寸法に形成するのが好ましく、例えば内
径１．５μｍに形成することができる。このように光導
波管４や端部光導波管６の内径を導波光の波長とほぼ等
しくすることによって、単純なＴＥモードなど最もシン
プルな伝播方式で伝播することができ、導波モードが単
一になって入射した光波形が変形することなく、低光導
波損失で光路を切り替えることが可能になるものであ
る。

【００３３】また、光導波管４や端部光導波管６の内周
に光反射膜３を設けることによって、光は光反射膜３で
反射しながら低い光導波損失で伝播されるようになって
いる。光反射膜３としては特に限定されるものではない
が、Ａｕ、Ａｌ、ＡｕＳｎから選ばれた金属の膜で形成
するのが好ましい。これらの金属は光反射率が高く、光
導波損失をより低くすることができるものであり、これ
らのなかでもＡｕの光反射率が最も高いのでより好まし
い。光導波管４や端部光導波管６は直線形状に形成する
のが好ましい。光導波管４や端部光導波管６を直線形状
に形成することによって、余分な光導波時間や、光導波
損失が生じることなく、光を導波させることができるも
のである。

【００３４】ここで、上記の各光導波管４や端部光導波
管６は同一平面に形成されているが、ミラー５の移動方
向はこの光導波管４や端部光導波管６を形成した面と平
行な方向に設定してある。このようにミラー５の移動方
向を光導波管４や端部光導波管６を形成した面と平行な
方向に設定することによって、ミラー５を移動させるミ
ラー駆動部３３を光導波管４や端部光導波管６で囲まれ
るスペース内に設けることができるものであり、基板Ａ
内に光導波管４や端部光導波管６に干渉することなくミ
ラー駆動部３３を配置するための特別なスペースを形成
するような必要がなくなって、光スイッチを小型化する
ことができるものである。

【００３５】図４は本発明の他の実施の形態を示すもの
であり、隣合う光導波管４（端部光導波管６を含む、段
落内で以下同じ）において、光導波管４の光入射部１の
内径がミラー５を挟んで隣合う光導波管４の光出射部２
の内径より大きくなるように、光入射部１の内周を広げ
た構造に形成してある。このようにミラー５を挟んで隣
合う光導波管４の光入射部１の内径を光出射部２の内径
より大きく形成することによって、光出射部２から出射
した光を隣合う光導波管４に光入射部１から効率良く入
射させることができ、隣合う光導波管４の間の光伝播効
率を高く確保することができるものである。また光入力
端子３０を形成する端部光導波管６の光入射部１の内径
を大きく形成することによって、光ファイバーから出力
された光を集光して効率良く入射させることができるも
のである。

【００３６】また、各光導波管４において、光の入射効
率を高く得るために一方の端部の光入射部１の内径は大
きく形成してあるが、他方の端部の光出射部２は光入射
部１の内径より小さくしてある。従って、各光導波管４
において光出射部２の内径を等しく形成することによっ
て、光導波管４内を伝播する光のビームサイズを同一に
することができるものである。

【００３７】さらに、端部光導波管６においても、光の
入射効率を高く得るためにミラー５側の端部の光入射部
１の内径は大きく形成してあるが、ミラー５と反対側の
端部の光出射部２は光入射部１の内径より小さくしてあ
る。そして、光入力端子部３０を形成する端部光導波管
６の光入射部１の内径に応じて、光スイッチに入射させ
る光のビーム径を自由に設定することができると共に、
光出射端子部３１を形成する端部光導波管６の光出射部
２の内径に応じて、光スイッチから出射させる光のビー
ム径を自由に設定することができるものである。

【００３８】図５は本発明の他の実施の形態を示すもの
であり、ミラー５の反射面を凹湾曲した曲面に形成して
ある。ミラー５の反射面をこのように凹湾曲面に形成す
ることによって、隣合う一方の光導波管４（端部光導波
管６を含む、段落内で以下同じ）の光出射部２からの光
がミラー５で反射する際に、ミラー５は凹面鏡として作
用し、光を集光した状態で他方の光導波管４の光入射部
１に入射させることができるものであり、隣合う光導波
管４の間の光伝播効率を高く確保することができるもの
である。

【００３９】図６は本発明の他の実施の形態を示すもの
であり、光出力端子部３１を形成する端部光導波管６
は、光出射部２を複数本に分岐してあり、基板Ａの端面
において複数箇所に開口させてある。このように端部光
導波管６の光出射部２を複数に分岐することによって、
光出力端子部３１を形成する端部光導波管６から出力す
る光信号を分離するいわゆるスプリッター機能を光スイ
ッチの基板Ａ内で実現することが可能になるものであ
る。

【００４０】図７は本発明の他の実施の形態を示すもの
であり、光導波管４（端部光導波管６を含む、段落内で
以下同じ）の内面に周期構造の凹凸７が設けてある。凹
凸７は光導波管４の底面に光導波管４の長手方向（光の
導波方向）に沿って格子状に凸部７ａと凹部７ｂを、所
定の周期を有するように規則的に設けることによって形
成してある。このように光導波管４に凹凸７を一定ピッ
チで周期的に設けることによって、凹凸７の一ピッチの
周期をΔとすると、波長λ＝２Δの光のみを選択的に凹
凸７で反射することができるものである。従って、例え
ばサーキュレータ的な機能を有する逆行する特定波長を
有する光を取り出す機構と組み合せると、特定波長の光
を凹凸７で反射させて取り出したうえで、光スイッチか
ら光を出力させることができるものである。

【００４１】次に、上記のような光スイッチを製造する
にあたって、光反射膜３を内面に設けた光導波管４（端
部光導波管６を含む）を形成する方法について説明す
る。

【００４２】図８は実施の形態の一例を示すものであ
り、まず図８（ａ）に示すように、第一のシリコン基板
９の平坦な表面にフォトリソグラフィー技術とエッチン
グ技術により溝８を形成し、この溝８の内面に金属の堆
積により光反射膜３を設ける。光反射膜３は溝８を設け
たシリコン基板９の表面に設けられていてもよい。また
第二のシリコン基板９の平坦な表面にも金属の堆積によ
り光反射膜３を設ける。そして第一のシリコン基板９の
溝８及び光反射膜３を設けた表面に、第二のシリコン基
板１０の光反射膜３を設けた表面を重ね、加熱加圧して
各シリコン基板９,１０の光反射膜３同士を接着させる
ことによって、図８（ｂ）に示すように、第一のシリコ
ン基板９と第二のシリコン基板１０を接合させる。この
ようにして、シリコン基板９，１０間の溝８によって、
内面に光反射膜３を設けた光導波管４（端部光導波管６
を含む、段落内で以下同じ）を形成することができるも
のである。このものにあって、溝８は半導体加工プロセ
スの技術をそのまま用いてシリコン基板９に微細寸法で
形成することができるものであり、微小な光導波管４を
容易に作製することができるものである。

【００４３】ここで、図８の実施の形態では、第一のシ
リコン基板９に溝８の内面を含む表面にＡｕの光反射膜
３ａを設け、第二のシリコン基板１０の表面にＡｕＳｎ
の光反射膜３ｂを設け、Ａｕの光反射膜３ａとＡｕＳｎ
の光反射膜３ｂを密着させて接合するようにしてある。
ＡｕとＡｕＳｎとは加熱加圧によって容易に接着するの
で、第一のシリコン基板９と第二のシリコン基板１０の
接合を容易に行なうことができるものである。また溝８
によって形成される光導波管４（端部光導波管６を含
む）の内面の四面のうち三面の光反射膜３をＡｕで形成
することができるので、光導波損失をより低くすること
ができるものである。

【００４４】図９の実施の形態では、第一のシリコン基
板９に溝８の内面にＡｕの光反射膜３ａを設けると共に
溝８以外の表面にＡｕＳｎの金属膜３９を設け、第二の
シリコン基板１０の表面にＡｕの光反射膜３ａを設け、
第一のシリコン基板９のＡｕＳｎの金属膜３９と第二の
シリコン基板１０のＡｕの光反射膜３ａを密着させて接
合するようにしてある。このものでは、溝８によって形
成される光導波管４（端部光導波管６を含む）の内面の
全面をＡｕの光反射膜３ａで形成することができ、光導
波損失をより低くすることができるものであり、また第
一のシリコン基板９と第二のシリコン基板１０の接合は
ＡｕＳｎの金属膜３９とＡｕの光反射膜３ａによって容
易に行なうことができるものである。

【００４５】また上記の図８や図９の実施の形態のよう
に、一枚のシリコン基板９に溝８を加工して光導波管４
（端部光導波管６を含む、段落内で以下同じ）を形成す
る場合、このシリコン基板９にミラー５を設ける加工を
行なうことによって、光導波管４とミラー５を同じシリ
コン基板９に形成することができるものであり、光導波
管４とミラー５を精度高く位置合わせして形成すること
ができるものである。

【００４６】図１０は本発明の他の実施の形態を示すも
のであり、第一のシリコン基板９と第二のシリコン基板
１０のそれぞれの表面に溝８を設け、第一のシリコン基
板９の溝８の内面にＡｕの光反射膜３ａを形成すると共
に溝８以外の表面にＡｕＳｎの金属膜３９を形成してあ
る。第二のシリコン基板１０には溝８を含む表面にＡｕ
の光反射膜３ａが形成してある。また第一のシリコン基
板９の接合面には凹部３６が、第二のシリコン基板１０
の接合面には凸部３７がそれぞれ設けてある。そして凹
部３６と凸部３７を嵌合することによって、両シリコン
基板９，１０を図１０（ｂ）のように結合し、加熱加圧
して接合するようにしてある。このように凹部３６と凸
部３７を嵌合することによって、一対のシリコン基板
９，１０を正確に位置合わせした状態で接合することが
できるものであり、精度高く光導波管４（端部光導波管
６を含む）の形成を行なうことができるものである。

【００４７】図１１は光導波管４（端部光導波管６を含
む、段落内で以下同じ）を形成する方法の他の実施の形
態を示すものであり、まず図１１（ａ）のように、シリ
コン基板１１の表面にＡｕ等の金属を堆積して光反射膜
３を形成する。次にこの光反射膜３の上に図１１（ｂ）
のようにＳｉＯ_２を堆積してＳｉＯ_２層１２を形成す
る。次いで、フォトリソグラフィー技術とエッチング技
術により、ＳｉＯ_２層１２の一部を残して他の部分を除
去する。そして残したＳｉＯ_２層１２の表面にＡｕ等の
金属を堆積して図１１（ｄ）のように光反射膜３を形成
した後、さらにＨＦ液等でこのＳｉＯ_２層１２を除去す
ることによって、図１１（ｅ）のように光反射層３で囲
まれた光導波管４を形成することができるものである。
このようにして、上記のように二枚のシリコン基板９，
１０を接合して用いる必要なく、一枚のシリコン基板１
１で光スイッチを作製することができるものである。

【００４８】

【発明の効果】上記のように本発明の請求項１に係る光
スイッチは、両端部が光入射部と光出射部として形成さ
れ、内面に光反射膜が設けられた複数の光導波管と、光
出射部と光入射部とを対向させて配置した隣合う光導波
管の間に設けられ、光出射部から出射した光を反射させ
る位置と反射させない位置との間で移動可能なミラー
と、複数の光導波管のうち端部に位置する光導波管の光
入射部あるいは光出射部にミラーを介して光出射部ある
いは光入射部を対向させて配置され、内面に光反射膜が
設けられた端部光導波管とを備えるので、ミラーを介し
て対向する光導波管の間隔や光導波管と端部光導波管の
間隔を微小に形成することができ、光導波管や端部光導
波管の光軸調整が容易になるものであり、また光導波管
や端部光導波管は光反射膜を設けることによって形成す
ることができ、コア層とクラッド層から形成する場合よ
りも作製が容易になるものである。

【００４９】また請求項２の発明は、請求項１におい
て、光導波管及びミラーがマトリクス状に配置して設け
られているので、４×４や８×８などの規模の大きい光
スイッチを容易に作製することができるものである。

【００５０】また請求項３の発明は、請求項１又は２に
おいて、光導波管と端部光導波管の内径が、導波しよう
とする光の波長とほぼ同じ寸法であるので、導波モード
が単一になって入射した光波形が変形することなく、低
光導波損失で光路を切り替えることが可能になるもので
ある。

【００５１】また請求項４の発明は、請求項１乃至３の
いずれかにおいて、光反射膜がＡｕ、Ａｌ、ＡｕＳｎか
ら選ばれた金属の膜で形成されているので、これらの金
属は光反射率が高く、光導波損失を低くすることができ
るものである。

【００５２】また請求項５の発明は、請求項１乃至４の
いずれかにおいて、光導波管の光を導波する方向に対し
てミラーが４５°の角度で傾斜しているので、光導波管
の光出射部から出射した光の進行方向を９０°変更する
ことができるものである。

【００５３】また請求項６の発明は、請求項１乃至５の
いずれかにおいて、ミラーは表面が凹湾曲しているの
で、光を集光した状態で次の光導波管の光入射部に入射
させることができ、光伝播効率を高く確保することがで
きるものである。

【００５４】また請求項７の発明は、請求項１乃至６の
いずれかにおいて、光導波管が直線形状に形成されてい
るので、余分な光導波時間や光導波損失が生じることな
く、光を導波することができるものである。

【００５５】また請求項８の発明は、請求項１乃至７の
いずれかにおいて、光導波管の光入射部の内径が、ミラ
ーを介して隣合う光導波管の光出射部の内径より大きい
ので、光出射部から出射した光を隣合う光導波管の光入
射部に効率良く入射させることができ、光伝播効率を高
く確保することができるものである。

【００５６】また請求項９の発明は、請求項１乃至８の
いずれかにおいて、光導波管は光入射部の内径が光出射
部の内径より大きいので、各光導波管において光出射部
の内径を等しく形成することによって、光導波管内を伝
播する光のビームサイズを同一にすることができるもの
である。

【００５７】また請求項１０の発明は、請求項１乃至９
のいずれかにおいて、端部光導波管のミラー側の端部の
内径が反対側の端部の内径より小さいので、光入力端子
部を形成する端部光導波管の光入射部の内径に応じて、
光スイッチに入射させる光のビーム径を自由に設定する
ことができると共に、光出射端子部を形成する端部光導
波管の光出射部の内径に応じて、光スイッチから出射さ
せる光のビーム径を自由に設定することができるもので
ある。

【００５８】また請求項１１の発明は、請求項１乃至１
０のいずれかにおいて、ミラーは光導波管及び端部光導
波管が配置されている面と平行な方向に移動可能である
ので、ミラーを移動させるミラー駆動部を光導波管や端
部光導波管で囲まれるスペースを利用して設けることが
できるものであり、光スイッチを小型化することができ
るものである。

【００５９】また請求項１２の発明は、請求項１乃至１
１のいずれかにおいて、端部光導波管は、光出射部が複
数に分岐して形成されているので、端部光導波管から出
力する光信号を分離することができるものである。

【００６０】また請求項１３の発明は、請求項１乃至１
２のいずれかにおいて、光導波管の内面に周期的な凹凸
を設けたので、特定波長の光を凹凸で反射させて取り出
したうえで、光スイッチから光を出力させることができ
るものである。

【００６１】本発明の請求項１４に係る光スイッチの製
造方法は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の光スイ
ッチを製造するにあたって、表面に溝を設けると共に溝
の内面に光反射膜を形成したシリコン基板の表面に、光
反射膜を表面に形成した他のシリコン基板を光反射膜の
側で重ねて接合することによって、内面に光反射膜が設
けられた光導波管及び端部光導波管を形成するようにし
たので、溝は半導体加工プロセスの技術をそのまま用い
てシリコン基板に微細寸法で形成することができるもの
であり、微小な光導波管や端部光導波管を容易に作製す
ることができるものである。

【００６２】また請求項１５の発明は、請求項１４にお
いて、光反射膜をＡｕで形成するようにしたので、Ａｕ
は光反射率が高く、光導波損失を低くすることができる
ものである。

【００６３】また請求項１６の発明は、請求項１４又は
１５において、シリコン基板の接合し合う面にＡｕＳｎ
の膜を形成するようにしたので、ＡｕＳｎは加熱加圧に
よって容易に接着し、シリコン基板の接合を容易に行な
うことができるものである。

【００６４】また請求項１７の発明は、請求項１４乃至
１６のいずれかにおいて、シリコン基板同士を接合する
にあたって、一方と他方のシリコン基板を嵌合させて結
合するようにしたので、シリコン基板を正確に位置合わ
せした状態で接合することができるものであり、精度高
く光導波管や端部光導波管の形成を行なうことができる
ものである。

【００６５】また請求項１８の発明は、請求項１４乃至
１７のいずれかにおいて、一枚のシリコン基板を加工し
て溝を加工すると共にミラーを設けた後、このシリコン
基板の表面に他のシリコン基板を接合するようにしたの
で、光導波管とミラーを同じシリコン基板に形成するこ
とができるものであり、光導波管とミラーを精度高く位
置合わせして形成することができるものである。

【００６６】また本発明の請求項１９に係る光スイッチ
の製造方法は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の光
スイッチを製造するにあたって、シリコン基板の表面に
光反射膜を形成し、この光反射膜の上にＳｉＯ_２層を堆
積して設けた後に、ＳｉＯ_２層のうち光導波管を形成し
ようとする部分を残しながらＳｉＯ_２層をエッチング加
工してパターンニングし、パターンニングしたＳｉＯ_２
層の表面に光反射膜を形成した後、上記堆積したＳｉＯ
_２層をエッチングして除去することによって、内面に光
反射膜が設けられた光導波管及び端部光導波管を形成す
るようにしたので、二枚のシリコン基板を接合して用い
る必要なく、一枚のシリコン基板で光スイッチを作製す
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）の厚み方向中央部での
水平断面図である。

【図２】同上の一部の拡大した斜視図である。

【図３】同上の一部を拡大して示すものであり、
（ａ），（ｂ）はそれぞれ水平断面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態の一例を示す、一部の
拡大した水平断面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態の一例を示す、一部の
拡大した水平断面図である。

【図６】本発明の他の実施の形態の一例を示すものであ
り、（ａ）は一部の斜視図、（ｂ）は一部の平面図であ
る。

【図７】本発明の他の実施の形態の一例を示すものであ
り、（ａ）は一部の縦断面図、（ｂ）は一部の平面図で
ある。

【図８】本発明の他の実施の形態の一例を示すものであ
り、（ａ），（ｂ）はそれぞれ一部の縦断面である。

【図９】本発明の他の実施の形態の一例を示すものであ
り、（ａ），（ｂ）はそれぞれ一部の縦断面である。

【図１０】本発明の他の実施の形態の一例を示すもので
あり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ一部の縦断面である。

【図１１】本発明の他の実施の形態の一例を示すもので
あり、（ａ）乃至（ｅ）はそれぞれ一部の縦断面であ
る。

【図１２】従来例を示すものであり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は縦断面図である。

【符号の説明】

１光入射部２光射出部３光反射膜４光導波管５ミラー６端部光導波管７凹凸８溝９シリコン基板１０シリコン基板１１シリコン基板１２ＳｉＯ_２層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮島久和大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者荻原淳大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 2H041 AA16 AB14 AB15 AC06 AZ02 AZ08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端部が光入射部と光出射部として形成
され、内面に光反射膜が設けられた複数の光導波管と、
光出射部と光入射部とを対向させて配置した隣合う光導
波管の間に設けられ、光出射部から出射した光を反射さ
せる位置と反射させない位置との間で移動可能なミラー
と、複数の光導波管のうち端部に位置する光導波管の光
入射部あるいは光出射部にミラーを介して光出射部ある
いは光入射部を対向させて配置され、内面に光反射膜が
設けられた端部光導波管とを備えて成ることを特徴とす
る光スイッチ。
【請求項２】光導波管及びミラーがマトリクス状に配
置して設けられていることを特徴とする請求項１に記載
の光スイッチ。
【請求項３】光導波管と端部光導波管の内径が、導波
しようとする光の波長とほぼ同じ寸法であることを特徴
とする請求項１又は２に記載の光スイッチ。
【請求項４】光反射膜がＡｕ、Ａｌ、ＡｕＳｎから選
ばれた金属の膜で形成されていることを特徴とする請求
項１乃至３のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項５】光導波管の光を導波する方向に対してミ
ラーが４５°の角度で傾斜していることを特徴とする請
求項１乃至４のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項６】ミラーは表面が凹湾曲していることを特
徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光スイッ
チ。
【請求項７】光導波管が直線形状に形成されているこ
とを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ス
イッチ。
【請求項８】光導波管の光入射部の内径が、ミラーを
介して隣合う光導波管の光出射部の内径より大きいこと
を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光スイ
ッチ。
【請求項９】光導波管は光入射部の内径が光出射部の
内径より大きいことを特徴とする請求項１乃至８のいず
れかに記載の光スイッチ。
【請求項１０】端部光導波管のミラー側の端部の内径
が反対側の端部の内径より小さいことを特徴とする請求
項１乃至９のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項１１】ミラーは光導波管及び端部光導波管が
配置されている面と平行な方向に移動可能であることを
特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の光スイ
ッチ。
【請求項１２】端部光導波管は、光出射部が複数に分
岐して形成されていることを特徴とする請求項１乃至１
１のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項１３】光導波管の内面に周期的な凹凸を設け
たことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載
の光スイッチ。
【請求項１４】請求項１乃至１３のいずれかに記載の
光スイッチを製造するにあたって、表面に溝を設けると
共に溝の内面に光反射膜を形成したシリコン基板の表面
に、光反射膜を表面に形成した他のシリコン基板を光反
射膜の側で重ねて接合することによって、内面に光反射
膜が設けられた光導波管及び端部光導波管を形成するこ
とを特徴とする光スイッチの製造方法。
【請求項１５】光反射膜をＡｕで形成することを特徴
とする請求項１４に記載の光スイッチの製造方法。
【請求項１６】シリコン基板の接合し合う面にＡｕＳ
ｎの膜を形成することを特徴とする請求項１４又は１５
に記載の光スイッチの製造方法。
【請求項１７】シリコン基板同士を接合するにあたっ
て、一方と他方のシリコン基板を嵌合させて結合するこ
とを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれかに記載の
光スイッチの製造方法。
【請求項１８】一枚のシリコン基板を加工して溝を加
工すると共にミラーを設けた後、このシリコン基板の表
面に他のシリコン基板を接合することを特徴とする請求
項１４乃至１７のいずれかに記載の光スイッチの製造方
法。
【請求項１９】請求項１乃至１３のいずれかに記載の
光スイッチを製造するにあたって、シリコン基板の表面
に光反射膜を形成し、この光反射膜の上にＳｉＯ_２層を
堆積して設けた後に、ＳｉＯ_２層のうち光導波管を形成
しようとする部分を残しながらＳｉＯ_２層をエッチング
加工してパターンニングし、パターンニングしたＳｉＯ
_２層の表面に光反射膜を形成した後、上記堆積したＳｉ
Ｏ_２層をエッチングして除去することによって、内面に
光反射膜が設けられた光導波管及び端部光導波管を形成
することを特徴とする光スイッチの製造方法。