JP2005148653A - Reflectivity variable mirror, light power attenuator, and driving method for light power attenuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反射率可変ミラー及びその駆動方法に関する。
本発明は、光量を調整するための装置、いわゆる光パワーアッテネーターに関し、特に、反射率可変ミラーを用いた光パワーアッテネーター、マルチ配列の反射率可変ミラーを用いた光パワーアッテネーター、及び光パワーアッテネーターの駆動方法に関する。
The present invention relates to a reflectivity variable mirror and a driving method thereof.
The present invention relates to a device for adjusting the amount of light, a so-called optical power attenuator, and in particular, an optical power attenuator using a variable reflectivity mirror, an optical power attenuator using a multi-array variable reflectivity mirror, and an optical power attenuator. The present invention relates to a driving method.
従来、国と国とを結ぶ幹線への利用がほとんどであった光ファイバを用いた通信は、近年のインターネットの普及とともに、幹線だけでなく、一般家庭にも普及されるようになってきた。そして、光ファイバの敷設が進と共に、光ファイバ単体も含め、光通信に用いる各部品などの高性能化が要求されるだけでなく、低コスト化も要求されるようになっている。更には、光通信系全体の高転送レート化を目的として、光信号を電気信号に置き換える中継点の数を減らし、光スイッチ及び光ディストリビュータ等を用い光のまま光路の切替え、分岐の実用化も開始されるようになってきた。 Conventionally, communication using an optical fiber, which has been mostly used for a trunk line connecting countries, has become popular not only for the trunk line but also for general households in recent years. With the progress of laying of optical fibers, not only high performance of each component used for optical communication including a single optical fiber is required, but also cost reduction is required. Furthermore, for the purpose of increasing the transfer rate of the entire optical communication system, the number of relay points for replacing optical signals with electrical signals is reduced, and optical paths can be switched and branched using optical switches and optical distributors. Has begun.
更には近年光ファイバへの情報伝送量を増やすために、光の直交性を利用して1つの光ファイバに異なる波長の光信号を伝搬させる波長多重伝送(WDM,CWDM,DWDM)の試みも多くなされている。 Furthermore, in recent years, in order to increase the amount of information transmitted to optical fibers, many attempts have been made on wavelength division multiplexing (WDM, CWDM, DWDM) in which optical signals of different wavelengths are propagated to one optical fiber using the orthogonality of light. Has been made.
1本の光ファイバに多くの情報を長距離まで伝送するためには、光ファイバに入射する前の光信号の品質を高めることが望ましい。すなわち、波長多重伝送系の場合だけでなく、光ファイバに入射する光の強度を揃えることが望ましい。光エネルギーは、光スイッチ及び光ディストリビュータ等の光学部品を通過することにより、その光量が変化してしまう。光ファイバに入射する光の強度を揃えるためには、光アンプ及び光アッテネーターによりその光量の調整がなされる。 In order to transmit a large amount of information to a single optical fiber over a long distance, it is desirable to improve the quality of the optical signal before entering the optical fiber. That is, it is desirable to make the intensity of light incident on the optical fiber uniform, not only in the case of a wavelength division multiplexing transmission system. The amount of light energy changes as it passes through optical components such as an optical switch and an optical distributor. In order to make the intensity of light incident on the optical fiber uniform, the amount of light is adjusted by an optical amplifier and an optical attenuator.
図17は、光アッテネーターの構成例を示す。この光アッテネーター1は、電気信号の入力によりその光量の調整がなされる構成例である。光アッテネーター1は、基板5の主面に光6の入射部分と出射部分との間で分岐された光導波路2及び3が形成され、分岐された一方の光導波路2の上部にヒータが配置され、ヒータ4の加熱、すなわち電気信号の入力により一方の光導波路2の温度が上昇してその屈折率が変化し、この光導波路2の屈折率の変化で分岐された光の位相が異なることになり、2つの光導波路2及び3を導波してきた光の合波のエネルギーが減少するよう構成される。
FIG. 17 shows a configuration example of the optical attenuator. The
特許文献1には、入射光の偏波状態に制限を受けることなく、安定的な光位相変調を行う光位相変調器が記載されている。
特許文献2には、比較的低い駆動電圧と、低いマイクロ波減衰量と、広い帯域幅を達成することができる導波型光デバイスが記載されている。
ところで、 この光導波路2、3を用いた光アッテネーター1の動作特性は、ヒータ4による加熱により2つの光導波路2及び3を導波する光の位相差がλ/2になった場合において出力が0となり、ヒータ4による加熱がない場合、即ち位相の変化がない場合において、入力された光がそのまま出力されることになり、0から100%までの調整が可能となるはずである。しかし、実際には、光導波路2、3への入力損失、光導波路2、3の導波損失が存在するため、光アンプの併用が必要になる。さらに、分岐された光導波路2及び3は基板5の主面にしか形成することができないので、1次元に配列することは可能であっても、2次元に配列することは不可能である。また、光導波路2、3自体の作製工程に、複雑な拡散工程あるいは研磨工程を多く含み、低コスト化が容易でないという問題点が存在する。
By the way, the operation characteristics of the
本発明は、上述の点に鑑み、光アッテネーターに適用可能であり、構成が簡単且つ電気的に反射率が調整可能な反射率可変ミラー、及びその駆動方法を提供するものである。駆動方法としては、使用環境への適応、長期使用における寿命対策、故障対策等に有効な駆動方法を提供するものである。
また、本発明は、上記反射率調整ミラーを使用して容易な方法で作製できる光パワーアッテネーター、反射率可変ミラーの複数配列を可能した光パワーアッテネーターを提供するものである。
また、本発明は、使用環境への適応、長期使用における寿命対策、故障対策等に有効な光パワーアッテネーターの駆動方法を提供するものである。
In view of the above-described points, the present invention provides a reflectivity variable mirror that can be applied to an optical attenuator, has a simple configuration, and whose reflectivity can be adjusted electrically, and a driving method thereof. As a driving method, the present invention provides a driving method that is effective for adapting to the usage environment, long-term life countermeasures and failure countermeasures.
The present invention also provides an optical power attenuator that can be manufactured by an easy method using the reflectance adjusting mirror, and an optical power attenuator that enables a plurality of arrangements of the reflectance variable mirror.
The present invention also provides a method for driving an optical power attenuator that is effective for adaptation to the use environment, long-term service life countermeasures, failure countermeasures, and the like.
本発明に係る反射率可変ミラーは、複数の異なる状態の夫々において異なる屈折率を有する薄膜を含む積層膜からなり、薄膜の状態を制御して積層膜の反射率を変化させ、積層膜に照射された光の反射エネルギーを調整するように構成する。
積層膜を構成する上記薄膜としては、相変化材料で形成することが好ましい。この場合、積層膜の薄膜に供給する熱エネルギーの調整で、積層膜の反射率を調整するように構成することができる。
また、積層膜は薄膜を発熱させる発熱機能を有するようになす。積層膜を構成する薄膜の両側に導電性膜を形成することができる。
The variable reflectivity mirror according to the present invention includes a laminated film including a thin film having different refractive indexes in each of a plurality of different states, and controls the state of the thin film to change the reflectance of the laminated film to irradiate the laminated film. The reflection energy of the emitted light is adjusted.
The thin film constituting the laminated film is preferably formed of a phase change material. In this case, the reflectance of the laminated film can be adjusted by adjusting the thermal energy supplied to the thin film of the laminated film.
The laminated film has a heat generating function for generating heat from the thin film. A conductive film can be formed on both sides of the thin film constituting the laminated film.
本発明の反射率可変ミラーでは、積層膜を構成する薄膜の状態を制御することにより、薄膜の屈折率が制御されて積層膜の光反射率が変化する。これによって、積層膜に照射された光の反射エネルギーが調整される。
薄膜を相変化材料で形成するときは、処理温度により相変化材料を一旦アモルファス状態にした後に他の結晶状態にすることにより、積層膜の光反射率の調整が可能になる。薄膜を発熱させる発熱機能を有するときは、発熱で薄膜の状態を制御し積層膜の光反射率の調整が可能になる。さらに、薄膜の両側に導電性膜を形成するときは、この導電性膜を通じて電流を流して発熱機能としてのヒータ膜を発熱させ、この発熱で薄膜の状態を制御できるので、電気的に積層膜の光反射率の調整が可能になる。
In the reflectivity variable mirror of the present invention, by controlling the state of the thin film constituting the laminated film, the refractive index of the thin film is controlled to change the light reflectance of the laminated film. Thereby, the reflected energy of the light irradiated to the laminated film is adjusted.
When the thin film is formed of a phase change material, the light reflectivity of the laminated film can be adjusted by first bringing the phase change material into an amorphous state according to the processing temperature and then changing it to another crystalline state. When it has a heat generating function for generating heat from the thin film, it is possible to adjust the light reflectivity of the laminated film by controlling the state of the thin film by heat generation. Furthermore, when forming a conductive film on both sides of the thin film, a current is passed through the conductive film to cause the heater film as a heat generating function to generate heat, and the state of the thin film can be controlled by this heat generation. It is possible to adjust the light reflectance.
本発明に係る光パワーアッテネーターは、複数の異なる状態の夫々において異なる屈折率を有する薄膜を含む積層膜からなり、薄膜の状態を制御して積層膜の反射率を変化させ、積層膜に照射された光の反射エネルギーを調整する反射率可変ミラーが、光路中に配置され、光路で反射する光の光量を調整するように構成する。
本発明に係る光パワーアッテネーターは、複数の異なる状態の夫々において異なる屈折率を有する薄膜を含む積層膜からなり、薄膜の状態を制御して積層膜の反射率を変化させ、前記積層膜に照射された光の反射エネルギーを調整する反射率可変ミラーが、1つの基板に複数形成され、各々の反射率可変ミラーが複数の各々の光路中に配置され、各々の光路で反射する光の光量を各々調整するように構成する。
積層膜を構成する上記薄膜としては、相変化材料で形成することが好ましい。この場合、積層膜の薄膜に供給する熱エネルギーの調整で、積層膜の反射率及び透過率を変化させるように構成することができる。
また、積層膜は薄膜を発熱させる発熱機能を有するようになす。積層膜を構成する薄膜の両側に導電性膜を形成することができる。
An optical power attenuator according to the present invention comprises a laminated film including a thin film having different refractive indexes in each of a plurality of different states, changes the reflectance of the laminated film by controlling the state of the thin film, and is irradiated to the laminated film. A variable reflectivity mirror that adjusts the reflected energy of the reflected light is disposed in the optical path, and is configured to adjust the amount of light reflected by the optical path.
An optical power attenuator according to the present invention comprises a laminated film including a thin film having a different refractive index in each of a plurality of different states, changes the reflectance of the laminated film by controlling the state of the thin film, and irradiates the laminated film A plurality of variable reflectivity mirrors for adjusting the reflected energy of the reflected light are formed on one substrate, and each reflectivity variable mirror is disposed in each of the plurality of optical paths, and the amount of light reflected by each optical path is determined. Each is configured to be adjusted.
The thin film constituting the laminated film is preferably formed of a phase change material. In this case, the reflectance and transmittance of the multilayer film can be changed by adjusting the thermal energy supplied to the thin film of the multilayer film.
The laminated film has a heat generating function for generating heat from the thin film. A conductive film can be formed on both sides of the thin film constituting the laminated film.
本発明の光パワーアッテネーターでは、上記反射率可変ミラーが光路中に配置されるので、光路において反射する光の光量が調整される。また、本発明の光パワーアッテネーターでは、複数の上記反射率可変ミラーを1つの基板に形成し、この所謂マルチ配列の反射率可変ミラーを各々の光路中に各々の反射率可変ミラーが対応するように配置することにより、各々の光路において反射する光の光量が各々調整される。
薄膜を相変化材料で形成するときは、処理温度により相変化材料を一旦アモルファス状態にした後に他の結晶状態にすることにより、積層膜の光反射率が調整され、光路中においての反射光量の調整が可能になる。薄膜を発熱させる発熱機能を有するときは、発熱で薄膜の状態が制御され積層膜の光反射率が調整されて、光路中においての反射光量の調整が可能になる。さらに、薄膜の両側に導電性膜を形成するときは、上記したように電気的に積層膜の光反射率が調整され、電気的に光路中においての反射光量の調整が可能になる。
In the optical power attenuator of the present invention, since the variable reflectivity mirror is disposed in the optical path, the amount of light reflected in the optical path is adjusted. In the optical power attenuator of the present invention, a plurality of the above-described reflectivity variable mirrors are formed on one substrate, and this so-called multi-array reflectivity variable mirror corresponds to each reflectivity variable mirror in each optical path. By arranging in this manner, the amount of light reflected in each optical path is adjusted.
When forming a thin film with a phase change material, the light reflectivity of the laminated film is adjusted by making the phase change material into an amorphous state after the processing temperature and then changing to another crystalline state, and the amount of reflected light in the optical path is reduced. Adjustment is possible. When the thin film has a heat generating function for generating heat, the state of the thin film is controlled by heat generation, the light reflectance of the laminated film is adjusted, and the amount of reflected light in the optical path can be adjusted. Further, when the conductive film is formed on both sides of the thin film, the light reflectance of the laminated film is electrically adjusted as described above, and the amount of reflected light in the optical path can be adjusted electrically.
本発明に係る反射率可変ミラーの駆動方法は、複数の異なる状態の夫々において異なる屈折率を有する薄膜を含む積層膜からなり、薄膜の状態を制御して積層膜の反射率を変化させ、積層膜に照射された光の反射エネルギーを調整する反射率可変ミラーに対して、薄膜の状態を電気的にモニタしながら、反射率可変ミラーを駆動する。
反射率可変ミラーの積層膜を構成する上記薄膜としては、相変化材料で形成することが好ましい。積層膜の反射率の調整は、相変化材料を一旦アモルファス状態に戻した後に他の結晶状態にすることができる。
積層膜を構成する薄膜の状態を電気的にモニタする方法は、静電容量をモニタする方法を採り得る。
積層膜を構成する薄膜の状態を電気的にモニタして、反射率可変ミラーの状態を検査することができる。薄膜の状態を電気的にモニタして、反射率可変ミラーで反射する光の光量を調整することができる。
The driving method of the reflectivity variable mirror according to the present invention includes a laminated film including a thin film having different refractive indexes in each of a plurality of different states, and the reflectance of the laminated film is changed by controlling the state of the thin film. The variable reflectivity mirror is driven while the state of the thin film is electrically monitored with respect to the reflectivity variable mirror that adjusts the reflection energy of the light applied to the film.
The thin film constituting the laminated film of the reflectivity variable mirror is preferably formed of a phase change material. Adjustment of the reflectivity of the laminated film can be achieved by once returning the phase change material to an amorphous state and then changing to another crystalline state.
As a method of electrically monitoring the state of the thin film constituting the laminated film, a method of monitoring the capacitance can be employed.
The state of the thin film constituting the laminated film can be electrically monitored to inspect the state of the reflectivity variable mirror. The state of the thin film can be electrically monitored, and the amount of light reflected by the reflectivity variable mirror can be adjusted.
本発明の反射率可変ミラーの駆動方法では、積層膜を構成する薄膜の状態を電気的にモニタすることにより、薄膜の状態の切り替えをモニタでき、動作の信頼性が得られる。薄膜を相変化材料で形成するときは、薄膜の状態の切り替えを一旦アモルファス状態にしてから行うので、動作の安定性が高まる。
薄膜の状態のモニタを静電容量で行うときには、安定したモニタができる。薄膜の状態を電気的にモニタして反射率可変ミラーの光量(反射光量)を検査する、あるいは反射率可変ミラーの反射光量を調整ときは、動作の信頼性が得られる。
In the method of driving the variable reflectivity mirror according to the present invention, the state of the thin film constituting the laminated film is electrically monitored, so that the switching of the state of the thin film can be monitored, and operation reliability can be obtained. When the thin film is formed of a phase change material, the switching of the state of the thin film is performed after the amorphous state is changed, so that the operation stability is improved.
When monitoring the state of the thin film with capacitance, stable monitoring can be performed. When the thin film state is electrically monitored to inspect the light quantity (reflected light quantity) of the variable reflectivity mirror, or when the reflected light quantity of the variable reflectivity mirror is adjusted, operational reliability can be obtained.
本発明に係る光パワーアッテネーターの駆動方法は、複数の異なる状態の夫々において異なる屈折率を有する薄膜を含む積層膜からなり、薄膜の状態を制御して積層膜の反射率を変化させ、積層膜に照射された光の反射エネルギーを調整する反射率可変ミラーが、光路中に配置され、光路で反射する光の光量を調整する光パワーアッテネーターに対して、薄膜を電気的にモニタしながら、光パワーアッテネーターを駆動する。
反射率可変ミラーを構成する上記薄膜としては、相変化材料で形成することが好ましい。光パワーアッテネーターの出力調整は、相変化材料を一旦アモルファス状態に戻した後に他の結晶状態にすることができる。
積層膜を構成する薄膜の状態を電気的にモニタする方法は、静電容量をモニタする方法を採り得る。
積層膜を構成する薄膜の状態を電気的にモニタして、光パワーアッテネーターの状態を検査することができる。薄膜の状態を電気的にモニタして、光パワーアッテネーターの光量を調整することができる。
An optical power attenuator driving method according to the present invention includes a laminated film including thin films having different refractive indexes in a plurality of different states, and changes the reflectance of the laminated film by controlling the state of the thin film. A variable reflectivity mirror that adjusts the reflected energy of the light irradiated on the optical path is arranged in the optical path, and the optical power attenuator that adjusts the amount of light reflected by the optical path is monitored while the thin film is electrically monitored. Drive the power attenuator.
The thin film constituting the reflectivity variable mirror is preferably formed of a phase change material. The output adjustment of the optical power attenuator can be brought into another crystalline state after the phase change material is once returned to the amorphous state.
As a method for electrically monitoring the state of the thin film constituting the laminated film, a method for monitoring the capacitance can be employed.
The state of the optical power attenuator can be inspected by electrically monitoring the state of the thin film constituting the laminated film. The state of the thin film can be electrically monitored to adjust the light amount of the optical power attenuator.
本発明の光パワーアッテネーターの駆動方法では、上記反射率可変ミラーが光路中に配置され、反射率可変ミラーの積層膜を構成する薄膜を電気的にモニタして光パワーアッテネーターを駆動するので、光路中での反射率可変ミラーによる光量を適切に調整できる。
薄膜を相変化材料で形成するときは、薄膜の状態の切り替えを一旦アモルファス状態にしてから行うので、光パワーアッテネーターの動作の安定性が高まる。薄膜の状態のモニタを静電容量で行うときには、安定した光パワーアッテネーターの動作がモニタできる。薄膜の状態を電気的にモニタして光パワーアッテネーターの光量を検査する、あるいは光パワーアッテネーターの光量を調整するときは、動作の信頼性が得られる。
In the optical power attenuator driving method of the present invention, the reflectivity variable mirror is disposed in the optical path, and the optical power attenuator is driven by electrically monitoring the thin film constituting the laminated film of the reflectivity variable mirror. The amount of light by the reflectivity variable mirror can be adjusted appropriately.
When the thin film is formed of a phase change material, the switching of the thin film state is performed after the amorphous state is changed, so that the operation stability of the optical power attenuator is increased. When monitoring the state of the thin film with capacitance, stable operation of the optical power attenuator can be monitored. When the state of the thin film is electrically monitored to inspect the amount of light of the optical power attenuator, or when the amount of light of the optical power attenuator is adjusted, operational reliability can be obtained.
本発明に係る反射率可変ミラーによれば、構成の簡単化を図ることができる。反射率可変ミラーのマルチ化が容易にできる。積層膜を構成する薄膜を相変化材料で形成することにより、相変化材料の光学状態を電気的にモニタすることができ、反射率可変ミラーの反射率を電気的に調整することができる。 According to the reflectivity variable mirror according to the present invention, the configuration can be simplified. Multiple reflection mirrors can be easily made. By forming the thin film constituting the laminated film with a phase change material, the optical state of the phase change material can be electrically monitored, and the reflectivity of the reflectivity variable mirror can be adjusted electrically.
本発明に係る光パワーアッテネーターによれば、上記反射率可変ミラーを使用するので、構成の簡単化を図ることができ、且つ容易な方法で作製することができる。光パワーアッテネーターのマルチ化が容易にできる。積層膜を構成する薄膜を相変化材料で形成することにより、相変化材料の光学状態を電気的にモニタすることができ、光パワーアッテネーターの光量を電気的に調整することができる。 According to the optical power attenuator according to the present invention, since the reflectivity variable mirror is used, the configuration can be simplified and it can be manufactured by an easy method. Multiple optical power attenuators can be easily made. By forming the thin film constituting the laminated film from the phase change material, the optical state of the phase change material can be electrically monitored, and the light amount of the optical power attenuator can be adjusted electrically.
本発明に係る反射率可変ミラーの駆動方法によれば、薄膜の状態を電気的にモニタすることにより、薄膜の状態の切り替えをモニタすることができ、動作の信頼性を高めることができる。薄膜を相変化材料で形成するときは、薄膜の状態を電気的にモニタした値を用いることがき、外部環境の変化、長期使用による材料特性の変化に応じて、薄膜の状態の切り替え時の入力信号を調整することができる。切り替え時においては、一旦アモルファス状態にしてから切り替えを行うので、動作の安定性を高めることができる。 According to the driving method of the reflectivity variable mirror according to the present invention, the state of the thin film can be monitored by electrically monitoring the state of the thin film, and the operation reliability can be improved. When a thin film is formed of a phase change material, the value obtained by electrically monitoring the state of the thin film can be used, and input when switching the state of the thin film according to changes in the external environment and changes in material properties due to long-term use. The signal can be adjusted. At the time of switching, since the switching is performed after the amorphous state is once set, the stability of the operation can be improved.
本発明に係る光パワーアッテネーターの駆動方法によれば、上記反射率可変ミラーの積層膜を構成する薄膜の状態を電気的にモニタすることにより、薄膜の状態の切り替えをモニタすることができ、光パワーアッテネーターの動作の信頼性を高めることができる。薄膜を相変化材料で形成するときは、薄膜の状態を電気的にモニタした値を用いることがき、外部環境の変化、長期使用による材料特性の変化に応じて、薄膜の状態の切り替え時の入力信号を調整することができる。切り替え時においては、一旦アモルファス状態にしてから切り替えを行うので、動作の安定性を高めることができる。 According to the method for driving an optical power attenuator according to the present invention, the state of the thin film constituting the laminated film of the reflectivity variable mirror can be electrically monitored, so that the switching of the state of the thin film can be monitored. The reliability of the operation of the power attenuator can be increased. When a thin film is formed of a phase change material, the value obtained by electrically monitoring the state of the thin film can be used, and input when switching the state of the thin film according to changes in the external environment and changes in material properties due to long-term use. The signal can be adjusted. At the time of switching, since the switching is performed after the amorphous state is once set, the stability of the operation can be improved.
以下、図面を参照して本発明による電気的に反射率が調整可能な反射率可変ミラー及びその駆動方法、反射率可変ミラーを使用した光パワーアッテネーター及びその駆動方法を説明する。 Hereinafter, a reflectivity variable mirror with adjustable reflectivity according to the present invention and a driving method thereof, an optical power attenuator using the reflectivity variable mirror, and a drive method thereof will be described with reference to the drawings.
先ず、本発明の反射率可変ミラーに用いられる相変化材料について説明する。図1及び図2は、Ge2 Sb2 Te5 からなる相変化材料(材料膜)の屈折率をn−ikとしたときの、350nm〜1700nmまでの波長域におけるn,kの測定結果を示す。図1、図2中のパラメータとしては、結晶化温度(175℃、250℃、325℃、400℃)が異なる結晶状態と、アモルファス状態との5条件である。このGe2 Sb2 Te5 からなる相変化材料は、加熱処理温度及び加熱後の冷却速度の違いにより、結晶化状態及びアモルファス状態など複数の状態をとり得る材料であり、光ディスク装置の記録材料にも用いられる材料である。 First, the phase change material used for the reflectivity variable mirror of the present invention will be described. 1 and 2 show the measurement results of n and k in the wavelength range from 350 nm to 1700 nm when the refractive index of the phase change material (material film) made of Ge2 Sb2 Te5 is n-ik. As parameters in FIGS. 1 and 2, there are five conditions of a crystal state and an amorphous state with different crystallization temperatures (175 ° C., 250 ° C., 325 ° C., 400 ° C.). This phase change material composed of Ge2 Sb2 Te5 is a material that can take a plurality of states such as a crystallized state and an amorphous state depending on a difference in heat treatment temperature and a cooling rate after heating, and is also used as a recording material of an optical disc apparatus. Material.
図1、図2において、●印はアモルファス状態のn,k、▲印は175℃の結晶化状態のn,k、□印は250℃の結晶化状態のn,k、▲印は325℃のn,k、◆印は400℃の結晶化状態のn,kを示す。
図1、図2に示した結果から、相変化材料はアモルファス状態と結晶化状態との違いによる光学定数の差の他にも、結晶化温度の違いによる光学定数の違いがあることが認められる。より具体的な数値としては、1550nmの波長に対して、結晶化温度175℃、250℃、325℃、400℃において、結晶化状態とした屈折率n(175)、n(250)、n(325)、n(400)及びアモルファス状態の屈折率n(amo)は、それぞれn(175)=8.2751−4.7665i、n(250)=8.2496−3.6894i、n(325)=8.1844−3.1303i、n(400)=8.1695−3.081i、n(amo)=5.6224−0.94610iとなっている。
In FIGS. 1 and 2, the ● marks are n and k in an amorphous state, the ▲ marks are n and k in a crystallization state at 175 ° C., the □ marks are n and k in a crystallization state at 250 ° C., and the ▲ mark is 325 ° C. N, k, and ♦ indicate n, k in the crystallized state at 400 ° C.
From the results shown in FIGS. 1 and 2, it is recognized that the phase change material has a difference in optical constant due to a difference in crystallization temperature in addition to a difference in optical constant due to a difference between an amorphous state and a crystallization state. . More specific numerical values include refractive indexes n (175), n (250), n () in a crystallization state at a crystallization temperature of 175 ° C., 250 ° C., 325 ° C., and 400 ° C. with respect to a wavelength of 1550 nm. 325), n (400), and the refractive index n (amo) in the amorphous state are n (175) = 8.2755-4.7665i, n (250) = 8.296-3.894i, n (325), respectively. = 8.1844-3.1303i, n (400) = 8.1695-3.081i, and n (amo) = 5.6224-0.94610i.
本発明に係る反射率可変ミラーは、上述の図1、図2に示した相変化材料のような、光学特性が変化する材料膜を利用して構成される。
図3は本発明に係る反射率可変ミラーの一実施の形態の概略構成を示し、図4はその反射率可変ミラーの膜厚構成の一例を示す。本実施の形態に係る反射率可変ミラー11は、透明基板、例えばガラス基板12上に光学特性が変化する積層膜13を形成し、この積層膜13上に透明基板、例えばガラス基板14を形成して構成される。この光学特性が変化する積層膜13は、材料の処理条件の違いにより光学特性が変化する薄膜を含んだ積層膜から成り、その薄膜の光学特性の変化が反射率変化となるように積層膜が設計された構成となる。従って、この反射率可変ミラー11は薄膜の材料の処理条件を調整して反射率を調整することが可能なミラーとなる。この反射率可変ミラー11における積層膜13の法線方向にビームスプリッタ15が配置される。
The reflectivity variable mirror according to the present invention is configured by using a material film whose optical characteristics change, such as the phase change material shown in FIGS.
FIG. 3 shows a schematic configuration of an embodiment of the variable reflectivity mirror according to the present invention, and FIG. 4 shows an example of a film thickness configuration of the variable reflectivity mirror. In the
反射率可変ミラー11を構成する上記の光学特性が変化する積層膜13は、その一例を図4に示すように、ガラス基板12上に、シリコン膜(Si)17と、シリコン窒化膜(SiN)18と、図1、図2に示した光学変化を有する相変化材料膜(PC)19と、シリコン酸化膜(SiO2 )20と、シリコン膜(Si)21と、シリコン酸化膜(SiO2 )22と、図1、図2に示した光学変化を有する相変化材料膜(PC)23と、シリコン窒化膜(SiN)24と、シリコン膜(Si)25とが順次積層されて構成され、さらにその上にガラス基板14が形成される。一具体例として、積層膜13は、ガラス基板(n=1.5)12、10nm厚のシリコン膜(n=3.5)17、270nm厚のシリコン窒化膜(n=2.0)18、20nm厚の相変化材料膜19、100nm厚のシリコン酸化膜(n=1.47)20:para、150nm厚のシリコン膜(n=3.5)21、100nm厚のシリコン酸化膜(n=1.47)22:para、20nm厚の相変化材料膜23、270厚のシリコン窒化膜(n=2.0)24、10nm厚のシリコン膜(n=3.5)25、ガラス基板(n=1.5)14からなる積層膜で構成される。図4では上下対称の膜構成となり、両面をアッテネータ(光スイッチ)に対応させている。
As shown in FIG. 4, for example, the
相変化材料の光学特性の変化により反射率可変ミラー11の反射率変化の様子が理解できるように、図4の膜構成で:paraと記載しているシリコン酸化膜(n=1.47)20及び22の膜厚を0nmから400nmまで変化させた場合の反射率可変ミラー11の反射率の変化を図5に示す。反射率は、図3に示す入射光Linの入射角度が積層膜13の法線方向のときの反射率である。なお、図3において、Loutは積層膜3から反射してビームスプリッタ15で反射して出力される出力光である。
A silicon oxide film (n = 1.47) 20 described as para in the film configuration of FIG. 4 so that the change in reflectivity of the
図5において、●印はアモルファス状態の反射率R、▲印は175℃の結晶化状態の反射率r、□印は250℃の結晶化状態の反射率R、▼印は325℃の反射率R、◆印は400℃の結晶化状態の反射率Rを示す。
図5に示した結果から、シリコン酸化膜20、22の膜厚が300nm付近においては反射率の変化がアモルファス状態の場合と結晶化状態との間で差がないが、シリコン酸化膜20、22の膜厚が100nm付近においてはアモルファス状態と結晶化状態とで反射率が大きく変化し、且つ結晶化状態の場合でも処理温度の違いにより反射率が変化していることが認められる。
In FIG. 5, the mark ● represents the reflectance R in the amorphous state, the mark ▲ represents the reflectance r in the crystallization state at 175 ° C., the mark □ represents the reflectance R in the crystallization state at 250 ° C., and the mark ▼ represents the reflectance at 325 ° C. R and ♦ indicate the reflectance R in the crystallized state at 400 ° C.
From the results shown in FIG. 5, when the thickness of the silicon oxide films 20 and 22 is around 300 nm, the change in reflectance is not different between the amorphous state and the crystallized state, but the silicon oxide films 20 and 22 It can be seen that when the film thickness is about 100 nm, the reflectance varies greatly between the amorphous state and the crystallized state, and even in the crystallized state, the reflectance varies depending on the processing temperature.
より具体的には、1550nmの波長に対する、結晶化温度175℃、250℃、325℃、400℃における結晶化状態での反射率R(175)、R(250)、R(325)、R(400)、及びアモルファス状態の反射率R(amo)は、それぞれR(amo)=0.2%、R(175)=37.2%、R(250)=31.3%、R(325)=28.1%、R(400)=27.8%となっており、結晶化温度の違いにより反射率の調整がなされることが認められる。なお、この構成例においては、アモルファス状態の場合と結晶化状態の場合とで反射率が大きく異なっていると共に、アモルファス状態においては、その反射率が0.2%以下となっており、結晶化状態の場合と比較して極端に反射率が低くなっている。 More specifically, the reflectances R (175), R (250), R (325), R (in the crystallization state at a crystallization temperature of 175 ° C., 250 ° C., 325 ° C., and 400 ° C. with respect to a wavelength of 1550 nm. 400) and amorphous state reflectance R (amo) are R (amo) = 0.2%, R (175) = 37.2%, R (250) = 31.3%, R (325), respectively. = 28.1% and R (400) = 27.8%, and it is recognized that the reflectance is adjusted by the difference in crystallization temperature. In this configuration example, the reflectivity is greatly different between the amorphous state and the crystallized state, and the reflectivity is 0.2% or less in the amorphous state. Compared with the state, the reflectance is extremely low.
次に、上記の反射率可変ミラー11の反射率を調整するための構成及び反射率の調整方法を説明する。図6は、反射率可変ミラー11の反射率を調整するための構成を示す。この反射率可変ミラー11は、図4に示した材料の処理条件の違いにより光学特性が変化する相変化材料膜23を含む積層膜13と、積層膜13の上面全面から両側に夫々延長するように(あるいは、積層膜13の両端部上面から両側に延長し、一部互いに連結されるように)形成されたヒータとなる膜(いわゆるヒータ膜)27と、積層膜13の両側に延長するヒータ膜27上に夫々形成した導体パターン28A,28Bとを有して成る。ヒータ膜27は、例えば膜厚10nm程度の導電材料膜、本例ではシリコン膜で形成される。導体パターン28A,28Bは、例えばアルミニウム等の低抵抗膜で形成され、光学スポット29が当たらない位置に形成される。
Next, a configuration for adjusting the reflectance of the
この反射率可変ミラー11に、導体パターン28A及び28Bを通じてヒータ膜27に電流を流す。即ち、電気信号の動作入力であるヒータ部分(積層膜13上のヒータ膜)27aへの電流注入によりヒータ部分27aが加熱され、その付近の相変化材料膜23が電気信号の入力状態に応じて加熱され、反射率可変ミラー11の反射率が調整される。
A current is passed through the
図7、図8、図9は、反射率可変ミラー11への電気信号の入力の違い(つまり電流注入波形の違い)により反射率を調整するための例を示す。相変化材料は、成膜後、一般的にアモルファス状態である。また、相変化材料は、図1、図2に示したように、その後の結晶化温度の違いにより結晶化温度に応じた光学特性を有することとなる。さらに、相変化材料を用いたRAMタイプの光記録媒体と同様に、相変化材料を高温に加熱した後に急冷することにより、相変化材料はアモルファス状態とすることができる。
本実施の形態の反射率可変ミラー11は、上記相変化材料の特性を利用し、相変化材料膜19、23の初期状態をアモルファス状態とし、その後、結晶化がなされる温度に加熱することにより、相変化材料膜19、23を結晶化させる。そして、ある条件において結晶化された相変化材料膜19、23を、他の条件の結晶化状態とするためには、より高温まで加熱した後に急冷して相変化材料膜19、23を初期状態のアモルファス状態に戻し、その後に所定の結晶化温度とする。これによって反射率を調整することができる。
7, 8, and 9 show examples for adjusting the reflectivity according to the difference in the input of the electric signal to the reflectivity variable mirror 11 (that is, the difference in the current injection waveform). The phase change material is generally in an amorphous state after film formation. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the phase change material has optical characteristics corresponding to the crystallization temperature due to the difference in the subsequent crystallization temperature. Further, like the RAM type optical recording medium using the phase change material, the phase change material can be brought into an amorphous state by heating the phase change material to a high temperature and then rapidly cooling it.
The
図7は、比較的低温の結晶化状態とする場合におけるヒータへの注入電流の波形(P1 )の例を示す。図8は、比較的高温の結晶化状態とする場合におけるヒータへの注入電流の波形(P2 )を示す。図9は、アモルファス状態とする場合におけるヒータへの注入電流の波形(P3 )を示す。
図7、図8、図9共に、横軸は時間であり、縦軸はヒータへの注入電流としたが、縦軸は供給エネルギー(ヒータパワー)としても表現は可能である。各図において、31は冷却後に結晶化状態となるヒータパワーの領域(いわゆる設定パワー領域)、32は冷却後にアモルファス状態となるヒータパワー領域(いわゆる消去パワー領域)を示す。なお、図7〜図9では複数の短パルス状のエネルギーを供給理を示している。ここでは、面内方向の熱伝導を抑制し、加熱領域内における熱分布が少なくなるように、供給エネルギーを複数の短いパルス状としているが、パルス状の波形が必ずしも必要であるとは限らない。
FIG. 7 shows an example of the waveform (P1) of the current injected into the heater when the crystallization state is relatively low. FIG. 8 shows the waveform (P2) of the current injected into the heater when the crystallization state is relatively high. FIG. 9 shows the waveform (P3) of the current injected into the heater in the amorphous state.
7, 8, and 9, the horizontal axis is time, and the vertical axis is the current injected into the heater, but the vertical axis can also be expressed as supply energy (heater power). In each figure, 31 indicates a heater power region (so-called set power region) that becomes a crystallization state after cooling, and 32 indicates a heater power region (so-called erase power region) that becomes an amorphous state after cooling. 7 to 9 show the supply of a plurality of short pulse energy. Here, the supply energy is set to a plurality of short pulses so as to suppress the heat conduction in the in-plane direction and reduce the heat distribution in the heating region, but the pulse-like waveform is not always necessary. .
本実施の形態の反射率可変ミラー11の反射率調整方法としては、上述したように、結晶化の温度を変えることにより反射率を調整することができるが、一度設定した反射率を変更する際には、アモルファス状態にした後に結晶化処理をすることにより、再現性よく反射率を調整することができる。
As described above, the reflectivity adjusting method of the
さらに、本実施の形態の反射率可変ミラー11においては、相変化材料の状態とその誘電率との関係が強いことから、図4に示した構成で、各々の相変化材料膜19、23を挟むように導電性材料であるシリコン膜17及び20、シリコン膜20及び25が形成されており、この導電性材料間の静電容量をモニタすることにより、相変化材料膜19、23の状態をモニタすることができる。即ち、相変化材料膜19、23の状態を電気的にモニタすることができる。従って、本実施の形態の反射率可変ミラー11は、電気的な信号の入力によりその反射率を調整できることに加えて、電気的な信号のモニタによりその状態をモニタすることができるという特徴を有する。
Further, in the
図10は、本発明に係る光パワーアッテネーターの一実施の形態を示す。本実施の形態に係る光パワーアッテネーター41は、共通の透明基板、例えばガラス基板42に複数の入射光Linに対応して複数の上述した積層膜13が形成されて複数の反射率可変ミラー11が形成されてなる反射率可変ミラー装置45を有し、反射率可変ミラー装置45の上方に各反射率可変ミラー11に対向するように共通のビームスプリッタ43が配置されて成る。本例では、5つの入射光Lin〔Lin1 、Lin2 、Lin3 、Lin4 、Lin5 〕に対して、各々積層膜13〔131 、132 、133 、134 、135 〕を有する5つの反射率可変ミラー11〔111 、112 、113 、114 、115 〕が対応して例えば一列に配列され、それぞれ設定された反射率に応じた光量(反射光量)の出力光Lout〔Lout1 、Lout2 、Lout3 、Lout4 、Lout5 〕が得られるように構成される。
FIG. 10 shows an embodiment of an optical power attenuator according to the present invention. In the optical power attenuator 41 according to the present embodiment, a plurality of
本実施の形態の光パワーアッテネーター41では、各入射光Lin1 、Lin2 、Lin3 、Lin4 、Lin5 がビームスプリッタ43を通じて各反射率可変ミラー111 、112 、113 、114 、115 に垂直に入射される。反射率可変ミラー111 、112 、113 、114 、115 でそれぞれ設定された反射率に応じて反射した反射光は、ビームスプリッタ43で90°反射され、上記それぞれ設定された反射率に基づいた光量の出力光Lout1 、Lout2 、Lout3 、Lout4 、Lout5 が出力される。
In the optical power attenuator 41 of the present embodiment, each incident light Lin1, Lin2, Lin3, Lin4, Lin5 is incident perpendicularly on the reflectivity variable mirrors 111, 112, 113, 114, 115 through the
図11は、本発明に係る光パワーアッテネーターの他の実施の形態を示す。本実施の形態に係る光パワーアッテネーター47は、共通の透明基板、例えばガラス基板42に複数、本例では3つの入射光Lin〔Lin1 、Lin2 、Lin3 〕に対応してそれぞれ上述した光学特性が変化する薄膜を有する積層膜49〔491 、492 、493 〕が形成されて複数、即ち3つの反射率可変ミラー48〔481 、482 、483 〕が形成されて成る。この光パワーアッテネーター47では,基板42に対して入射光Lin入射角及び出力光Loutの出射角が所要の角度、本例では45°の場合において最適化された反射率可変ミラー11を用いており、各々の入射光Linに対して、各々の反射率可変ミラー11が対応し、それぞれに応じた反射率が設定された光量(反射光量)の出力光Loutが得られるように構成される。
FIG. 11 shows another embodiment of the optical power attenuator according to the present invention. The
図12は、反射率可変ミラー48を構成する上記の光学特性が変化する積層膜49の実施の形態を示す。本実施の形態の積層膜491は、図12に示すように、シリコン酸化(SiO2 )層51と、アルミニウム膜52と、シリコン酸化(SiO2 )膜53と、シリコン膜54と、シリコン窒化(SiN)膜55と、相変化材料膜(PC)56と、ZnSーSiO2 膜57(後述するように膜厚が0nmを含む)と、シリコン酸化層58とが順次積層して構成される。一具体例として、積層膜491は、シリコン酸化膜(n=1.47)、膜厚200nmのアルミニウム膜52、膜厚20nmのシリコン酸化膜(n=1.47)53、膜厚60nmのシリコン膜54、膜厚100nmのシリコン窒化膜(n=2.0)55、膜厚80nmの相変化材料膜(前述の図1、図2に示した位相変調用液晶素子)56、膜厚0〜400nmのZnSーSiO2 膜57及びシリコン酸化膜(n=1.47)58からなる積層膜で構成される。シリコン酸化層51、シリコン酸化層58は、夫々図3の基板12、14に相当する。
FIG. 12 shows an embodiment of a laminated film 49 in which the optical characteristics constituting the reflectivity variable mirror 48 change. As shown in FIG. 12, the
図13は、かかる積層膜491の構成において、ZnSーSiO2 膜57の膜厚をパラメータとして0nm〜400nmまで変化させた場合のP偏光の光に対する反射率の変化を示す。図13において、●印はアモルファス状態の反射率R、▲印は175℃の結晶化状態の反射率R、□印は250℃の結晶化状態の反射率R、▼印は325℃の反射率R、◆印は400℃の結晶化状態の反射率Rを示す。図13に示した結果から、ZnSーSiO2 膜57の膜厚を設定することにより、反射率の可変範囲を調整できることが認められる。例えば、ZnSーSiO2 膜57の膜厚が約50nmの場合においては、約32%〜46%の範囲において反射率を調整できる光アッテネーターを構成することができる。また、ZnSーSiO2 膜57の膜厚が約120nmの場合においては、約18%〜28%の範囲において反射率を調整できる光アッテネーターを構成することができる。
FIG. 13 shows the change in reflectance with respect to P-polarized light when the thickness of the ZnS-
図14は、図11に示した光パワーアッテネーター47の反射率可変ミラー 48を構成する積層膜49の膜厚構成の他の実施の形態を示す。本実施の形態では、基板の表面に積層膜を配置した構成例である。本実施の形態に係る積層膜492は、図14に示すように、シリコン酸化(SiO2 )層51と、アルミニウム膜52と、シリコン酸化(SiO2 )膜53と、シリコン膜54と、シリコン窒化(SiN)膜55と、相変化材料膜(PC)56と、ZnSーSiO2 膜57(後述するように膜厚が0nmを含む)と、シリコン酸化膜59とが順次積層して構成される。一具体例として、積層膜492は、シリコン酸化膜(n=1.47)、膜厚200nmのアルミニウム膜52、膜厚20nmのシリコン酸化膜(n=1.47)53、膜厚20nmのシリコン膜54、膜厚10nmのシリコン窒化膜(n=2.0)55、膜厚10nmの相変化材料膜(前述の図1、図2に示した位相変調用液晶素子)56、膜厚0〜400nmのZnSーSiO2 膜57及び膜厚0.01nmのシリコン酸化膜(n=1.47)59からなる積層膜で構成される。シリコン酸化層51は、図3の基板12に相当する。
FIG. 14 shows another embodiment of the film thickness configuration of the laminated film 49 constituting the reflectivity variable mirror 48 of the
図15は、かかる積層膜492の構成において、相変化材料の結晶化温度及びアモルファス状態をパラメータとしてZnSーSiO2 膜57の膜厚を0nm〜400nmまで変化させた場合のP偏光の光に対する反射率の変化を示す。図13において、●印はアモルファス状態の反射率R、▲印は175℃の結晶化状態の反射率R、□印は250℃の結晶化状態の反射率R、▼印は325℃の反射率R、◆印は400℃の結晶化状態の反射率Rを示す。この図15に示した結果から、ZnSーSiO2 膜57の膜厚が50nm付近と220nmにおいては反射率の変化が殆どないが、ZnSーSiO2 膜57の膜厚の他の範囲においては反射率が相変化材料膜56の処理温度により異なる反射率を示していることが認められる。本実施の形態の光パワーアッテネーター及び反射率可変ミラーは、基板の表面に積層膜が配置されていてもその動作が可能であることが分かる。
FIG. 15 shows the reflectance of P-polarized light when the film thickness of the ZnS-
図16は、本発明に係る光パワーアッテネーターの他の実施の形態を示す。本実施の形態に係る光パワーアッテネーター61は、基板63に複数、本例では8つの反射率可変ミラー64〔641 〜648 〕が2次元的に配列されて構成される。各反射率可変ミラー64は、それぞれ上述した光学特性が変化する積層膜62〔621 〜628 〕を有し、積層膜62の上面にヒータ膜68が形成されると共に、ヒータ膜68の両端に接続する電極(導電パターン)66及び67が形成されて成る。本例では、8つの反射率可変ミラー641 〜648 を2列に配列し、各反射率可変ミラー641 〜628 の各ヒータ膜68の一端に個別電極661 〜668 が接続され、各ヒータ膜68の他端に各電極が共通電極67が接続される。この共通電極67は、反射率可変ミラー64が2列に配列された中央部分を横切るように形成される。なお、積層膜62は、上述したようにそれぞれ材料の処理条件の違いにより光学特性が変化する薄膜、例えば相変化材料膜を含む積層膜で形成される。
そして、各反射率可変ミラー64に個別の入射光が入射され、反射されて各反射率可変ミラー64の光学特性、即ち反射率に応じた光量の出力光が得られる。69は光スポット位置を示す。
FIG. 16 shows another embodiment of the optical power attenuator according to the present invention. The
Then, individual incident light is incident on each of the reflectivity variable mirrors 64 and reflected to obtain output light having a light amount corresponding to the optical characteristic of each reflectivity variable mirror 64, that is, the reflectivity.
本実施の形態の光パワーアッテネーター61によれば、前述の図1に示した光導波路を用いた従来の光パワーアッテネーターにおいては実現出来なかった、マルチ配列の反射率可変ミラーを有する光パワーアッテネーターを構成することができる。
According to the
上述の実施の形態で説明した反射率可変ミラー及び光パワーアッテネーターは、本発明の構成例の一部である。本発明は、外部からのエネルギーの投入により光学特性が変化する薄膜を有する積層膜の光学特性が変化することにより反射率が調整できるようにした反射率可変ミラー、及びその反射率可変ミラーを有する光パワーアッテネーターに関する発明である。 The reflectivity variable mirror and the optical power attenuator described in the above embodiment are a part of the configuration example of the present invention. The present invention has a reflectivity variable mirror in which the reflectivity can be adjusted by changing the optical characteristics of a laminated film having a thin film whose optical characteristics change by external energy input, and the reflectivity variable mirror thereof The invention relates to an optical power attenuator.
前述の図3、図10に示した反射率可変ミラー11、41、及びこの反射率可変ミラー11、41を用いた光パワーアッテネーターは、基板に対して光が垂直に入射していることから、光の偏光方向の影響を受けないという特性を有するので、円偏光の入射光にもそのまま対応させることが可能である。すなわち図示しないが、ビームスプリッタを偏光ビームスプリッタ(PBS)として、ビームスプリッタと反射率可変ミラーとの間に1/4波長板を配置することもできる。 Since the reflectivity variable mirrors 11 and 41 shown in FIGS. 3 and 10 and the optical power attenuator using the reflectivity mirrors 11 and 41 are incident on the substrate perpendicularly, Since it has a characteristic that it is not affected by the polarization direction of light, it can be applied to circularly polarized incident light as it is. That is, although not shown, a quarter wave plate can be disposed between the beam splitter and the reflectivity variable mirror by using the beam splitter as a polarizing beam splitter (PBS).
なお、図4、図12に示した構成の反射率可変ミラーにおいては、両側にガラス基板が配置されている例を示したが、一方の側が塗布型の材料、例えばUV硬化型の接着剤であってもよい。 In the reflectivity variable mirror having the configuration shown in FIGS. 4 and 12, an example is shown in which glass substrates are arranged on both sides, but one side is made of a coating-type material, for example, a UV curable adhesive. There may be.
上述の実施の形態においては、相変化材料としてGe2 Sb2 Te5 を例に用いて説明したが、本発明の反射率可変ミラー、光パワーアッテネーター及び光パワーアッテネーターの駆動方法、使用方法においては、相変化材料をGe2 Sb2 Te5 に限定しなくても、多層膜の透過率・反射率を最適設計を行うことができるので、相変化材料の材質はGe2 Sb2 Te5 に限定されない。さらに、実施の形態の反射率可変ミラーの説明において、波長として1550nmを例に用いて説明したが、本発明の反射率可変ミラーの適用範囲は、1550nmの波長域に限定されることはなく、多層膜の透過率・反射率の最適設計を1300nm帯に関して行うことにより、1300nm帯での使用も可能である。 In the above embodiment, Ge2 Sb2 Te5 has been described as an example of the phase change material. However, in the reflectivity variable mirror, the optical power attenuator, and the driving method and usage of the optical power attenuator of the present invention, the phase change is used. Even if the material is not limited to Ge2 Sb2 Te5, the transmittance and reflectance of the multilayer film can be optimally designed. Therefore, the material of the phase change material is not limited to Ge2 Sb2 Te5. Furthermore, in the description of the reflectivity variable mirror of the embodiment, the description has been given using the wavelength of 1550 nm as an example, but the application range of the reflectivity variable mirror of the present invention is not limited to the wavelength range of 1550 nm, By performing the optimum design of the transmittance and reflectance of the multilayer film for the 1300 nm band, the multilayer film can be used in the 1300 nm band.
11、111 〜115 ・・・反射率可変ミラー、12、14・・・透明基板、13、131 〜135 ・・・積層膜、4・・・透明部材、15、43・・・ビームスプリッタ、、17、25・・・シリコン膜、18、24・・・シリコン窒化膜、19、23・・・相変化材料膜、20、22・・・シリコン酸化膜、41、47、61・・・光パワーアッテネーター、48〔481 〜485 〕・・・反射率可変ミラー、49〔491 〜495 〕・・・積層膜、491、492・・・積層膜、51、53、58・・・シリコン酸化膜、52・・アルミニウム膜、54・・・シリコン膜、55・・・シリコン窒化膜、56・・・相変化材料膜、57・・・ZnSーSiO2 膜、59・・・シリコン酸化膜、62〔621 〜625 〕・・・積層膜、63・・・基板、64〔641 〜645 〕・・・反射率可変ミラー、69・・・光スポット 11, 11 1 to 115,... Reflectivity variable mirror, 12, 14, transparent substrate, 13, 131 to 135, laminated film, 4, transparent member, 15, 43, beam splitter, 17, 25 ... silicon film, 18, 24 ... silicon nitride film, 19, 23 ... phase change material film, 20, 22 ... silicon oxide film, 41, 47, 61 ... optical power Attenuator, 48 [481 to 485] ... Reflectance variable mirror, 49 [491 to 495] ... Laminated film, 491, 492 ... Laminated film, 51, 53, 58 ... Silicon oxide film, 52 .. Aluminum film, 54... Silicon film, 55... Silicon nitride film, 56... Phase change material film, 57... ZnS-SiO2 film, 59. 625] ... Laminated film, 63 ... base Plate, 64 [641 to 645] ... Reflectance variable mirror, 69 ... Light spot
Claims (27)
前記薄膜の状態を制御して前記積層膜の反射率を変化させ、前記積層膜に照射された光の反射エネルギーを調整する
ことを特徴とする反射率可変ミラー。 A laminated film including a thin film having a different refractive index in each of a plurality of different states,
The reflectivity variable mirror, wherein the reflectivity of the light applied to the laminated film is adjusted by changing the reflectance of the laminated film by controlling the state of the thin film.
ことを特徴とする請求項1記載の反射率可変ミラー。 The variable reflectivity mirror according to claim 1, wherein the thin film is formed of a phase change material.
ことを特徴とする請求項1記載の反射率可変ミラー。 The reflectivity variable mirror according to claim 1, wherein the reflectivity of the laminated film is adjusted by adjusting thermal energy supplied to the thin film.
ことを特徴とする請求項1記載の反射率可変ミラー。 The variable reflectivity mirror according to claim 1, wherein the laminated film has a heat generating function for generating heat from the thin film.
ことを特徴とする請求項4記載の反射率可変ミラー。 5. The reflectivity variable mirror according to claim 4, wherein a conductive film is formed on both sides of the thin film constituting the laminated film.
前記光路で反射する光の光量を調整する
ことを特徴とする光パワーアッテネーター。 It is composed of a laminated film including thin films having different refractive indexes in each of a plurality of different states, and the reflectance of the laminated film is changed by controlling the state of the thin film, and the reflected energy of light irradiated on the laminated film is changed. Adjustable reflectivity mirror is placed in the optical path,
An optical power attenuator for adjusting the amount of light reflected by the optical path.
ことを特徴とする請求項6記載の光パワーアッテネーター。 The optical power attenuator according to claim 6, wherein the thin film is formed of a phase change material.
ことを特徴とする請求項6記載の光パワーアッテネーター。 The optical power attenuator according to claim 6, wherein the reflectance and transmittance of the laminated film are changed by thermal energy supplied to the thin film.
ことを特徴とする請求項6記載の光パワーアッテネーター。 The optical power attenuator according to claim 6, wherein the laminated film has a heat generating function for generating heat from the thin film.
ことを特徴とする請求項6記載の光パワーアッテネーター。 The optical power attenuator according to claim 6, wherein a conductive film is formed on both sides of the thin film constituting the laminated film.
前記各々の反射率可変ミラーが複数の各々の光路中に配置され、
前記各々の光路で反射する光の光量を各々調整する
ことを特徴とする光パワーアッテネーター。 It is composed of a laminated film including thin films having different refractive indexes in each of a plurality of different states, and the reflectance of the laminated film is changed by controlling the state of the thin film, and the reflected energy of light irradiated on the laminated film is changed. A plurality of variable reflectivity mirrors to be adjusted are formed on one substrate,
Each of the variable reflectivity mirrors is disposed in each of a plurality of optical paths;
An optical power attenuator that adjusts the amount of light reflected by each of the optical paths.
ことを特徴とする請求項11記載の光パワーアッテネーター。 The optical power attenuator according to claim 11, wherein the thin film is formed of a phase change material.
ことを特徴とする請求項11記載の光パワーアッテネーター。 The optical power attenuator according to claim 11, wherein the reflectance and transmittance of each laminated film are changed by thermal energy supplied to the thin film.
ことを特徴とする請求項11記載の光パワーアッテネーター。 The optical power attenuator according to claim 11, wherein the laminated film has a heat generating function for generating heat from the thin film.
ことを特徴とする請求項11記載の光パワーアッテネーター。 The optical power attenuator according to claim 11, wherein a conductive film is formed on both sides of the thin film constituting the laminated film.
前記薄膜の状態を電気的にモニタしながら、前記反射率可変ミラーを駆動する
ことを特徴とする反射率可変ミラーの駆動方法。 It is composed of a laminated film including thin films having different refractive indexes in each of a plurality of different states, and the reflectance of the laminated film is changed by controlling the state of the thin film, and the reflected energy of light irradiated on the laminated film is changed. For the variable reflectivity mirror to be adjusted,
The method of driving the variable reflectivity mirror, wherein the reflectivity variable mirror is driven while electrically monitoring the state of the thin film.
ことを特徴とする請求項16記載の反射率可変ミラーの駆動方法。 The method of driving a variable reflectivity mirror according to claim 16, wherein the thin film is formed of a phase change material.
ことを特徴とする請求項17記載の反射率可変ミラーの駆動方法。 18. The method of driving a reflectivity variable mirror according to claim 17, wherein the adjustment of the reflectance of the laminated film is performed by once returning the phase change material to an amorphous state and then changing to another crystal state.
ことを特徴とする請求項17記載の反射率可変ミラーの駆動方法。 The method of driving a reflectivity variable mirror according to claim 17, wherein the method of electrically monitoring the state of the thin film comprises a method of monitoring capacitance.
ことを特徴とする反射率可変ミラーの駆動方法。 A method of driving the variable reflectivity mirror, wherein the state of the variable reflectivity mirror is inspected by electrically monitoring the state of the thin film.
ことを特徴とする請求項17記載の反射率可変ミラーの駆動方法。 The method of driving a variable reflectivity mirror according to claim 17, wherein the state of the thin film is electrically monitored to adjust the amount of light reflected by the variable reflectivity mirror.
前記薄膜を電気的にモニタしながら、前記光パワーアッテネーターを駆動する
ことを特徴とする光パワーアッテネーターの駆動方法。 It is composed of a laminated film including thin films having different refractive indexes in each of a plurality of different states, and the reflectance of the laminated film is changed by controlling the state of the thin film, and the reflected energy of light irradiated on the laminated film is changed. For the optical power attenuator that adjusts the amount of light reflected by the reflectivity variable mirror to be adjusted and disposed in the optical path,
The optical power attenuator driving method, wherein the optical power attenuator is driven while electrically monitoring the thin film.
ことを特徴とする請求項22に記載の光パワーアッテネーターの駆動方法。 The method of driving an optical power attenuator according to claim 22, wherein the thin film is formed of a phase change material.
ことを特徴とする請求項23記載の光パワーアッテネーターの駆動方法。 24. The method of driving an optical power attenuator according to claim 23, wherein the output adjustment of the optical power attenuator is performed after the phase change material is once returned to an amorphous state and then in another crystalline state.
ことを特徴とする請求項23記載の光パワーアッテネーターの駆動方法。 24. The method of driving an optical power attenuator according to claim 23, wherein the method of electrically monitoring the state of the thin film comprises a method of monitoring electrostatic capacity.
ことを特徴とする請求項23記載の光パワーアッテネーターの駆動方法。 The method for driving an optical power attenuator according to claim 23, wherein the state of the thin film is electrically monitored to check the state of the optical power attenuator.
ことを特徴とする請求項23記載の光パワーアッテネーターの駆動方法。 The method for driving an optical power attenuator according to claim 23, wherein the state of the thin film is electrically monitored to adjust the light amount of the optical power attenuator.
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JP2003389785A JP2005148653A (en) | 2003-11-19 | 2003-11-19 | Reflectivity variable mirror, light power attenuator, and driving method for light power attenuator |
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JP2011150297A (en) * | 2009-12-25 | 2011-08-04 | Keio Gijuku | Waveguide optical gate switch |
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- 2003-11-19 JP JP2003389785A patent/JP2005148653A/en active Pending
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