JP5565446B2 - Optical device and method for manufacturing optical device - Google Patents
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Description
本発明は、光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing how optical devices and optical devices.
複数の波長を有する光から特定の波長の光のみを分離するものとして、波長可変フィルタ(Optical Tunable Filter)が知られている(例えば、特許文献1参照)。
例えば、特許文献1にかかる波長可変フィルタは、板状をなしその厚さ方向に変位可能な可動部を備えた基板と、可動部の変位を許容するための凹部を備えた基板とが互いに接合されている。凹部の底面上と、これに対向する可動部の面上とには、それぞれ反射膜が形成されており、この1対の反射膜間に光が入射されると、干渉作用により、これらの間の距離に応じた波長の光のみが射出(波長分離)される。
A wavelength tunable filter (Optical Tunable Filter) is known as one that separates only light having a specific wavelength from light having a plurality of wavelengths (see, for example, Patent Document 1).
For example, in the wavelength tunable filter according to Patent Document 1, a substrate having a plate shape and having a movable portion that can be displaced in the thickness direction is bonded to a substrate having a recess for allowing displacement of the movable portion. Has been. Reflective films are respectively formed on the bottom surface of the concave portion and the surface of the movable portion facing the concave portion. When light is incident between the pair of reflective films, the light is incident between them. Only light having a wavelength corresponding to the distance is emitted (wavelength separation).
特に、かかる波長可変フィルタは、前述した2つの基板がそれぞれシリコンで形成されているが、可動部は、開口を有する本体と、その本体の開口を塞ぐように設けられたガラスなどの透明板とで構成され、この透明板を通じて光の入射・出射が可能となっている。そのため、かかる波長可変フィルタは、可視光領域の光に対しても、波長分離を行うことができる。
しかしながら、特許文献1にかかる波長可変フィルタにあっては、可動部の本体に透明板を精度よく接合することが難しく、生産性に難があった。そのため、かかる波長可変フィルタは、低コスト化を図ることが難しい。
In particular, in the wavelength tunable filter, the two substrates described above are each formed of silicon, but the movable portion has a main body having an opening, and a transparent plate such as glass provided to close the opening of the main body. The light can enter and exit through the transparent plate. Therefore, such a wavelength tunable filter can perform wavelength separation even for light in the visible light region.
However, in the wavelength tunable filter according to Patent Document 1, it is difficult to accurately join the transparent plate to the main body of the movable part, and the productivity is difficult. Therefore, it is difficult to reduce the cost of such a wavelength tunable filter.
本発明の目的は、低コスト化を図りつつ、可視光領域での波長分離を高精度に行うことができる光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide while achieving cost reduction, manufacturing how optical device and an optical device a wavelength separation can be performed with high accuracy in a visible light region.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光学デバイスは、板状をなし厚さ方向に変位可能に設けられた可動部を備えた第1のガラス基板と、
前記第1のガラス基板に接合され、前記可動部との間に前記変位を可能とする空隙が形成された第2のガラス基板と、
前記可動部の前記第2のガラス基板に対向する面上に設けられた第1の反射膜と、
前記第2のガラス基板上に前記第1の反射膜に対向して設けられた第2の反射膜と、
を有し、
前記第1の反射膜と前記第2の反射膜との間で光反射を繰り返し干渉を生じさせて、前記第1の反射膜と前記第2の反射膜との間の距離に応じた波長の光を外部へ出射し得るように構成された光学デバイスであって、
前記可動部の前記第2のガラス基板に対向する面上に設けられた第1の駆動電極と、
前記第2のガラス基板上に前記第1の駆動電極に対向して設けられた第2の駆動電極と、
前記第1のガラス基板に設けられ、前記第1の駆動電極と同一の構成材料および層構成である第1の金属膜と、
前記第2のガラス基板に設けられ、前記第2の駆動電極と同一の構成材料および層構成である第2の金属膜と、
を有し、
前記第1のガラス基板および前記第2のガラス基板は、前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とを金属結合により接合することにより接合され、かつ、前記第1の駆動電極と前記第2の駆動電極との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部を変位させるように構成されており、
前記第1の反射膜と前記第2の反射膜との間のギャップは、前記第1の駆動電極と前記第2の駆動電極との間のギャップよりも狭いことを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The optical device of the present invention has a plate-like first glass substrate including a movable portion provided so as to be displaceable in the thickness direction,
A second glass substrate bonded to the first glass substrate and having a gap that enables the displacement between the movable portion and the movable portion;
A first reflective film provided on a surface of the movable part facing the second glass substrate;
A second reflective film provided on the second glass substrate so as to face the first reflective film;
Have
The light reflection is repeated between the first reflection film and the second reflection film to cause interference, and the wavelength according to the distance between the first reflection film and the second reflection film is increased. An optical device configured to emit light to the outside,
A first drive electrode provided on a surface of the movable part facing the second glass substrate;
A second drive electrode provided on the second glass substrate so as to face the first drive electrode;
A first metal film provided on the first glass substrate and having the same constituent material and layer configuration as the first drive electrode;
A second metal film provided on the second glass substrate and having the same constituent material and layer configuration as the second drive electrode;
Have
The first glass substrate and the second glass substrate are joined by joining the first metal film and the second metal film by metal bonding , and the first drive electrode and the second glass substrate By applying a voltage between the second drive electrode and generating an electrostatic attractive force between them, the movable part is displaced,
The gap between the first reflective film and the second reflective film is narrower than the gap between the first drive electrode and the second drive electrode .
これにより、第1のガラス基板と第2のガラス基板とを簡単かつ強固に接合することができる。そのため、低コスト化を図りつつ、可視光領域での波長分離を高精度に行うことができる。 Thereby, a 1st glass substrate and a 2nd glass substrate can be joined simply and firmly. Therefore, while achieving cost reduction, it is possible to perform wavelength separation in the visible light region with high accuracy.
本発明の光学デバイスでは、前記可動部の前記第2のガラス基板に対向する面上に設けられた第1の反射膜と、
前記第2のガラス基板上に前記第1の反射膜に対向して設けられた第2の反射膜と、
を有し、
前記第1の反射膜と前記第2の反射膜との間に入射した光を干渉させ、前記第1の反射膜と前記第2の反射膜との間の距離に応じた波長を選択するように構成されていることが好ましい。
本発明の光学デバイスでは、前記第1のガラス基板および前記第2のガラス基板は、アルカリ金属イオンを含有していることが好ましい。
これにより、第1のガラス基板と第1の金属膜との接合強度や第2のガラス基板と第2の金属膜との接合強度を向上させることができる。
In the optical device of the present invention, a first reflective film provided on a surface of the movable part facing the second glass substrate;
A second reflective film provided on the second glass substrate so as to face the first reflective film;
Have
The light incident between the first reflective film and the second reflective film is caused to interfere, and a wavelength corresponding to the distance between the first reflective film and the second reflective film is selected. It is preferable that it is comprised .
In the optical device of the present invention, it is preferable that the first glass substrate and the second glass substrate contain alkali metal ions.
Thereby, the bonding strength between the first glass substrate and the first metal film and the bonding strength between the second glass substrate and the second metal film can be improved.
本発明の光学デバイスでは、前記第1のガラス基板に設けられた第1の金属膜と、前記第2のガラス基板に設けられた第2の金属膜とが表面活性化接合により接合されているのが好ましい。
これにより、第1のガラス基板と第2のガラス基板とを第1の金属膜および第2の金属膜を介して簡単かつ強固に接合することができる。
本発明の光学デバイスでは、前記第2のガラス板には、前記空隙を形成するための凹部が形成され、
前記第2の反射膜は、前記凹部の底部に設けられていることが好ましい。
In the optical device of the present invention, the first metal film provided on the first glass substrate and the second metal film provided on the second glass substrate are bonded by surface activation bonding. Is preferred.
Thereby, the 1st glass substrate and the 2nd glass substrate can be joined easily and firmly via the 1st metal film and the 2nd metal film.
In the optical device of the present invention, a recess for forming the gap is formed in the second glass plate,
The second reflective film is preferably provided at the bottom of the recess.
本発明の光学デバイスの製造方法は、本発明の光学デバイスを製造する方法であって、
前記第1のガラス基板を形成するための第1の基板上に形成された金属膜を加工することにより前記第1の金属膜および前記第1の駆動電極を形成するとともに、前記第2のガラス基板を形成するための第2の基板上に形成された金属膜を加工することにより前記第2の金属膜および前記第2の駆動電極を形成する第1の工程と、
前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とを金属同士の結合により接合することにより、前記金属層を形成する第2の工程とを有することを特徴とする。
これにより、可視光領域での波長分離を高精度に行うことができる光学デバイスを提供することができる。
The optical device manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing the optical device of the present invention,
And forming said first metal film and the first driving electrode by processing the first metal film formed on a substrate for forming the first glass substrate, said second glass a first step of forming a second metal film and the second driving electrode by processing the second metal film formed on a substrate to form a substrate,
And a second step of forming the metal layer by bonding the first metal film and the second metal film by bonding between metals.
Thereby, an optical device capable of performing wavelength separation in the visible light region with high accuracy can be provided.
本発明の光学デバイスの製造方法では、前記第1の金属膜と前記第2の金属膜との接合は、表面活性化接合により行うことが好ましい。
これにより、第1のガラス基板と第2のガラス基板とを第1の金属膜および第2の金属膜を介して簡単かつ強固に接合することができる。
本発明の光学デバイスの製造方法では、前記第1の金属膜および前記第2の金属膜は、それぞれ、互いに構成材料の異なる複数層の金属層からなることが好ましい。
これにより、第1の金属膜および第2の金属膜のそれぞれに所望の特性を付与することができる。例えば、第1の金属膜の第1の基板側の金属層を第1の基板との密着性に優れた材料で構成するとともに、第1の金属膜の第2の金属膜との接合側の金属層を第2の金属膜との接合に適した材料(表面活性化接合に適した材料)で構成する。これと同様に、第2の金属膜の第2の基板側の金属層を第2の基板との密着性に優れた材料で構成するとともに、第2の金属膜の第1の金属膜との接合側の金属層を第1の金属膜との接合に適した材料(表面活性化接合に適した材料)で構成する。このように第1の金属膜および第2の金属膜を構成することにより、光学デバイスの機械的強度を向上させることができる。
In the method for producing an optical device of the present invention, it is preferable that the first metal film and the second metal film are bonded by surface activated bonding.
Thereby, the 1st glass substrate and the 2nd glass substrate can be joined easily and firmly via the 1st metal film and the 2nd metal film .
In the optical device manufacturing method of the present invention, it is preferable that each of the first metal film and the second metal film is composed of a plurality of metal layers having different constituent materials.
Thereby, desired characteristics can be imparted to each of the first metal film and the second metal film. For example, the metal layer on the first substrate side of the first metal film is made of a material having excellent adhesion to the first substrate, and the first metal film is bonded to the second metal film. The metal layer is made of a material suitable for bonding with the second metal film (material suitable for surface activated bonding). Similarly to this, the metal layer on the second substrate side of the second metal film is made of a material having excellent adhesion to the second substrate, and the second metal film is formed with the first metal film. The metal layer on the bonding side is made of a material suitable for bonding with the first metal film (material suitable for surface activated bonding). By configuring the first metal film and the second metal film in this manner, the mechanical strength of the optical device can be improved.
本発明の光学デバイスの製造方法では、前記第1の工程では、前記第2の基板上に形成された前記金属膜を加工して、金属で構成されたマスクを形成する工程と、該マスクを介して前記第2の基板をエッチングすることにより前記第2の構造体を得る工程と、前記マスクを加工して、前記第2の金属膜および前記第2の駆動電極を形成する工程とを有することが好ましい。
これにより、製造工程を簡単化して、光学デバイスの低コスト化を図ることができる。
In the optical device manufacturing method of the present invention, in the first step, the metal film formed on the second substrate is processed to form a mask made of metal, and the mask is formed. And obtaining the second structure body by etching the second substrate, and processing the mask to form the second metal film and the second drive electrode. It is preferable.
Thereby, the manufacturing process can be simplified and the cost of the optical device can be reduced.
以下、本発明の光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の光学デバイス(波長可変フィルタ)の実施形態を示す平面図、図2は、図1におけるA−A線断面図、図3は、図1に示す光学デバイスに備えられた第2の構造体を説明するための図である。なお、以下の説明では、図1中および図3中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図2中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
Hereinafter will be described in detail with reference to preferred embodiments illustrating the manufacturing how optical devices and optical devices of the present invention in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of an optical device (tunable wavelength filter) of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is provided in the optical device shown in FIG. It is a figure for demonstrating a 2nd structure. In the following description, the front side of the page in FIG. 1 and FIG. 3 is referred to as “up”, the back side of the page is referred to as “down”, the right side is referred to as “right”, and the left side is referred to as “left”. Is called "upper", the lower side is called "lower", the right side is called "right", and the left side is called "left".
図1ないし図3に示すように、光学デバイス1は、例えば、光を受け、干渉作用により、その光の波長のうち特定の波長に対応する光(干渉光)だけを出射させる波長可変フィルタである。なお、この光学デバイス1は、波長可変フィルタに限らず、光スイッチ、光アッテネータなどの各種光学デバイスに用いることもできる。
このような光学デバイス1は、互いに接合された第1の構造体2および第2の構造体3を有し、これらの間に、光を干渉させるためのギャップ(第1のギャップG1)が形成されている。そして、このギャップに光Lが入射すると、干渉作用により、ギャップの大きさに応じた波長の光だけが射出する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the optical device 1 is, for example, a wavelength tunable filter that receives light and emits only light (interference light) corresponding to a specific wavelength among the wavelengths of the light by interference action. is there. The optical device 1 is not limited to a wavelength tunable filter, and can be used for various optical devices such as an optical switch and an optical attenuator.
Such an optical device 1 has a
以下、光学デバイス1を構成する各部を順次詳細に説明する。
第1の構造体2は、光透過性を有している。そして、第1の構造体2は、第1のギャップG1を可変とするための可動部21と、支持部22と、可動部21を支持部22に対し上下方向(すなわち可動部21の厚さ方向)に変位可能とするようにこれらを連結する複数の連結部23とを有している。これらは、第1の構造体2に異形状の開口部24が形成されることにより、一体的に形成されている。可動部21と支持部22と連結部23とが一体的に形成されていると、第2の構造体3に対する可動部21の位置をより安定させることができる。
Hereinafter, each part which comprises the optical device 1 is demonstrated in detail sequentially.
The
このような第1の構造体2の構成材料としては、用いる光の波長に関し光透過性を有していれば、特に限定されないが、例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス、無アルカリガラス等の各種ガラスや、水晶等が挙げられる。
これらの中でも、第1の構造体2の構成材料としては、例えばナトリウム(Na)やカリウム(K)のようなアルカリ金属(可動イオン)を含有したガラスが好ましい。これにより、第1の構造体2と後述する金属層4との密着性や接合強度を向上させ、また、製造時に、これらを簡単かつ強固に接合することができる。
また、第1の構造体2がガラスを主材料として構成されていると、可視光領域での使用を可能としつつ、可動部21の寸法精度や機械的特性を向上させることができる。
The constituent material of the
Among these, as a constituent material of the
Further, when the
可動部21は、板状をなしているとともに、平面視にて、第1の構造体2のほぼ中央部に位置し、円形状をなしている。なお、可動部21の形状、大きさ、配置は、図示の形状に特に限定されないのは言うまでもない。
可動部21の厚さ(平均)は、構成材料、用途等に応じて適宜選択され、特に限定されないが、1〜500μm程度であるのが好ましく、10〜100μm程度であるのがより好ましい。
また、可動部21には、第2の構造体3と対向する側の面(すなわち、可動部21の下面)上に、光を比較的高い反射率で反射させる第1の反射膜(HRコート)25が形成され、第2の構造体3と対向する側とは反対側の面(すなわち、可動部21の上面)上に、光の反射を抑制する第1の反射防止膜(ARコート)26が形成されている。
The
The thickness (average) of the
Further, the
第1の反射膜25は、図2に示すように光学デバイス1の下方から後述の第1のギャップG1に入射した光を、後述する第2の反射膜34との間で複数回にわたって反射させるためのものである。
第1の反射防止膜26は、図2に示すように光学デバイス1の下方から第1のギャップG1に入射した光が第1の構造体2の上面と外気との界面で図中下方に反射されるのを防止するためのものである。
As shown in FIG. 2, the first
As shown in FIG. 2, the
第1の反射膜(誘電体多層膜)25や第1の反射防止膜26は、必要な光学特性を得られるものであれば特に限定されないが、誘電体多層膜で構成されているものが好ましい。すなわち、第1の反射膜(誘電体多層膜)25や第1の反射防止膜26は、それぞれ、高屈折率層と低屈折率層とが交互に複数積層されてなるものであるのが好ましい。これにより、第1の反射膜25と第2の反射膜34との間での光の干渉時における光の損失を防止して、光学特性を向上させることができる。
The first reflective film (dielectric multilayer film) 25 and the
高屈折率層を構成する材料としては、第1の反射膜25や第1の反射防止膜26に必要な光学特性を得ることができるものであれば、特に限定されないが、可視光領域や赤外光領域で用いる場合には、Ti2O、Ta2O5、酸化ニオブなどが挙げられ、また、紫外光領域で用いる場合には、Al2O3、HfO2、ZrO2、ThO2などが挙げられる。
低屈折率層を構成する材料としては、第1の反射膜25や第1の反射防止膜26に必要な光学特性を得ることができるものであれば、特に限定されないが、例えば、MgF2、SiO2などが挙げられる。
第1の反射膜25および第1の反射防止膜26を構成する高屈折率層および低屈折率層の層数、厚さは、必要とする光学特性に応じて設定される。一般に、多層膜により反射膜を構成する場合、その光学特性を得るために必要な層数は12層以上であり、多層膜により反射防止膜を構成する場合、その光学特性に必要な層数は4層程度である。
The material constituting the high refractive index layer is not particularly limited as long as it can obtain the optical characteristics necessary for the first
The material constituting the low refractive index layer is not particularly limited as long as it can obtain the optical characteristics necessary for the first
The number and thickness of the high refractive index layer and the low refractive index layer constituting the first
第1の駆動電極28は、前述した第1の反射膜25の外周を囲むように円環状をなしている。
第1の駆動電極28は、図示しない通電回路に接続されており、後述する第2の駆動電極33と第1の駆動電極28との間に電位差を生じさせることが可能となっている。この通電回路には、後述する検出回路(図示せず)の検出結果に基づき通電回路の駆動を制御するための制御手段(図示せず)が接続されている。
The
The
第1の駆動電極28の構成材料としては、導電性を有しているものであれば、特に限定されず、例えば、Au、Cr、Al、Al合金、Ni、Zn、Tiなどの金属等が挙げられる。
ここで、第1の駆動電極28は、後述する第1の金属膜41と同様の層構成となっている。したがって、第1の金属膜41が複数層の金属層で構成されている場合、各金属層は、前述した第1の駆動電極28の構成材料と同様の構成材料で構成され、各金属層の構成材料は、各層間で同じであっても、異なっていてもよい。
このような第1の駆動電極28の厚さ(平均)は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、0.1〜5μm程度であるのが好ましい。
このような可動部21を囲むように支持部22が形成され、可動部21は、連結部23を介して支持部22に支持されている。
The constituent material of the
Here, the
The thickness (average) of the
A
連結部23は、前述した可動部21の周囲に周方向に等間隔で複数(本実施形態では4つ)設けられている。この連結部23は、弾性(可撓性)を有しており、これにより、可動部21は、第2の構造体3に対し略平行に間隔を隔てて、その厚さ方向に(上下に)に変位可能となっている。なお、連結部23の数、位置、形状は、可動部21を支持部22に対し変位可能とするものであれば、前述したものに限定されない。
A plurality (four in the present embodiment) of the connecting
また、第1の構造体2には、後述する引出し電極331に外部からアクセスするための開口部27が設けられている。この開口部27は、光学デバイス1の製造工程において、第1の構造体2と第2の構造体3との間の空間に外部との圧力差が生じるのを防止する圧力開放用開口部としても機能する。
また、第1の構造体2には、前述した引出し電極281に外部からアクセスするための開口部29が設けられている。
このような第1の構造体2に対し、支持部22の下面で、第2の構造体3が接合されている。
The
Further, the
The
第2の構造体3は、光透過性を有しており、第2の構造体3には、その一方の面側に、第1の構造体2と第2の構造体3との間に第2のギャップG2を形成するための第1の凹部31と、第1の凹部31内側で第1の構造体2と第2の構造体3との間に第1のギャップG1を形成するための第2の凹部32とが形成されている。これにより、可動部21の厚さ方向での変位を許容する空隙を形成しつつ、第2の構造体3と第1の構造体2とを接合することができる。
The second
このような第2の構造体3の構成材料としては、用いる光の波長に関し光透過性を有していれば、特に限定されないが、例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス、無アルカリガラス等の各種ガラスや、水晶等が挙げられる。特に、第2の構造体3の構成材料としては、ソーダガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス等を用いるのが好ましく、例えば、コーニング社製のパイレックスガラス(登録商標)等が好適に用いられる。
これらの中でも、第2の構造体3の構成材料としては、例えばナトリウム(Na)やカリウム(K)のようなアルカリ金属(可動イオン)を含有したガラスが好ましい。これにより、第2の構造体3と後述する金属層4との密着性や接合強度を向上させ、また、製造時にこれらを簡単かつ強固に接合することができる。
The constituent material of the
Among these, as a constituent material of the
また、第2の構造体3がガラスを主材料として構成されていると、可視光領域での使用を可能としつつ、第1の凹部31や第2の凹部32の寸法精度や、機械的特性を向上させることができる。第1の凹部31や第2の凹部32の寸法精度が優れていると、第1のギャップG1や第2のギャップG2の寸法精度も優れたものとなる。
特に、第1の構造体2の熱膨張係数と第2の構造体3の熱膨張係数との差は、できるだけ小さいほうが好ましく、具体的には、50×10−7℃−1以下であるのが好ましい。
これにより、第1の構造体2および第2の構造体3が高温下または低温下にさらされたときに、第1の構造体2と第2の構造体3との間に生じる応力を低減して、第1の構造体2または第2の構造体3の損傷を防止することができる。
Further, when the second
In particular, the difference between the thermal expansion coefficient of the
This reduces the stress generated between the
このような観点から、第2の構造体3の構成材料は、第1の構造体2の構成材料と同種であるのが好ましい。
また、第2の構造体3の厚さ(平均)は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、10〜2000μm程度であるのが好ましく、100〜1000μm程度であるのがより好ましい。
From such a viewpoint, the constituent material of the
The thickness (average) of the
第1の凹部31は、その外形が円形をなしており、前述した可動部21と連結部23と開口部24とに対応する位置に配置されている。また、第1の凹部31の底面上には、可動部21の外周部に対応する位置で、円環状の第2の駆動電極33、図示しない絶縁膜がこの順で積層されている。
The first
第2の駆動電極33は、図示しない通電回路に接続されており、第2の駆動電極33と前述した第1の駆動電極28との間に電位差を生じさせることが可能となっている。この通電回路には、後述する検出回路(図示せず)の検出結果に基づき通電回路の駆動を制御するための制御手段(図示せず)が接続されている。
第2の駆動電極33の構成材料としては、前述した第1の駆動電極28の構成材料と同様に、導電性を有しているものであれば、特に限定されず、例えば、Au、Cr、Al、Al合金、Ni、Zn、Tiなどの金属等が挙げられる。
ここで、第2の駆動電極33は、後述する第2の金属膜42(マスク層7)と同様の層構成となっている。したがって、第2の金属膜42が複数層の金属層で構成されている場合、各金属層は、前述した第2の駆動電極33の構成材料と同様の構成材料で構成され、各金属層の構成材料は、各層間で同じであっても、異なっていてもよい。
The
The constituent material of the
Here, the
このような第2の駆動電極33の厚さ(平均)は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、0.1〜5μm程度であるのが好ましい。
このような第1の凹部31内の空間内に、可動部21の駆動のための静電ギャップ(駆動ギャップ)として、第2のギャップG2が形成される。すなわち、第1の駆動電極28と第2の駆動電極33との間に、第2のギャップG2が形成される。
The thickness (average) of the
A second gap G <b> 2 is formed as an electrostatic gap (drive gap) for driving the
第2のギャップG2の大きさ(すなわち、第1の駆動電極28と第2の駆動電極33との間の距離)は、用途などに応じて適宜選択され、特に限定されないが、0.5〜20μm程度であるのが好ましい。
第2の凹部32は、その外形が円形をなし、前述した第1の凹部31とほぼ同心でかつ第1の凹部31および可動部21の外径よりも小さい外径を有している。また、第2の凹部32の底面(第2の構造体3の可動部21側の面)上には、ほぼ円形をなす第2の反射膜34が設けられている。
The size of the second gap G2 (that is, the distance between the
The second
第2の反射膜34は、前述したように、図2に示すように光学デバイス1の下方から第1のギャップG1に入射した光を、第1の反射膜25との間で複数回にわたって反射させるためのものである。すなわち、この第2の反射膜34は、前述した第1の反射膜25と協働して、第1のギャップG1の大きさ(すなわち、第2の反射膜34と第1の反射膜25との間の距離)に対応する波長の光を干渉させることができる。本実施形態では、この第1のギャップG1の大きさは、前述した第2のギャップG2の大きさよりも大きくなっている。なお、第1のギャップG1および第2のギャップG2は、使用波長領域や駆動電圧などの設計により決定されるものであり、第1のギャップG1と第2のギャップG2との関係は、本実施形態のものに限定されず、例えば、使用波長領域が可視光である場合などには、第1のギャップG1が第2のギャップG2よりも小さくなっていてもよい。
第1のギャップG1の大きさは、用途などに応じて適宜選択され、特に限定されないが、0.4〜100μm程度であるのが好ましい。
As described above, the second
The magnitude | size of the 1st gap G1 is suitably selected according to a use etc., Although it does not specifically limit, It is preferable that it is about 0.4-100 micrometers.
第2の凹部32の底面上に第2の反射膜34が設けられているので、第2の駆動電極33と第1の駆動電極28や可動部21との間の距離に関係なく、第2の凹部32の深さに応じた使用可能波長帯域とすることができる。そのため、様々な使用波長帯域の光学デバイス1を製造しても、駆動電圧を低減することができる。
また、図3に示すように、第2の構造体3には、前述した第2の駆動電極33を外部に引き出すために、第3の凹部36と、第3の凹部36と第1の凹部31とを連通させる溝部35とが形成されている。
Since the second
As shown in FIG. 3, the
溝部35および第3の凹部36は、その深さが第1の凹部31の深さとほぼ同等となっており、これらの底面上には、第2の駆動電極33に接続される引出し電極331が設けられている。
引出し電極331の構成材料としては、前述した第2の駆動電極33の構成材料と同様のものを用いることができ、導電性を有しているものであれば、特に限定されず、例えば、Au、Cr、Al、Al合金、Ni、Zn、Tiなどの金属等が挙げられる。
The depth of the
The constituent material of the
また、引出し電極331の厚さ(平均)は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、0.1〜5μm程度であるのが好ましい。そして、引出し電極331は、前述した第2の駆動電極33と一体的に形成されているのが好ましい。
また、第2の構造体3の他方の面(すなわち、前述した第1の凹部31等が形成されている面とは反対側の面)上には、第2の反射防止膜37が形成されている(図2参照)。
Further, the thickness (average) of the
A
第2の反射防止膜37は、図2に示すように光学デバイス1の下方から第1のギャップG1に向け照射された光が第2の構造体3の下面と外気との界面で図中下方に反射されるのを防止するためのものである。なお、第1の反射膜25や第1の反射防止膜26の構成は、前述した第2の反射膜34や第2の反射防止膜37の構成と同様である。
前述したような第1の構造体2と第2の構造体3とは、金属層4を介して接合されている。
As shown in FIG. 2, the
The
金属層4は、第1の構造体2の下面に接合された第1の金属膜41と、第1の第2の構造体3の上面に接合された第2の金属膜42とからなり、第1の金属膜41および第2の金属膜42は互いに表面活性化接合により接合されている。すなわち、金属層4は、第1の構造体2に接合された第1の金属膜41と、第2の構造体3に接合された第2の金属膜42とが互いに表面活性化接合により接合されてなるものである。これにより、後述する製造工程において、第1の構造体2と第2の構造体3とを金属層4を介して簡単かつ強固に接合することができる。なお、表面活性化接合については、後に詳述する。
The
第1の金属膜41および第2の金属膜42の構成材料は、それぞれ、前述した第1の駆動電極28や第2の駆動電極33の構成材料と同様のものを用いることができる。
特に、第1の金属膜41の構成材料は、第2の金属膜42の構成材料と同種であるのが好ましい。これにより、第1の金属膜41と第2の金属膜42とを簡単かつ強固に接合することができる。
As the constituent materials of the
In particular, the constituent material of the
また、第1の金属膜41の構成材料が第1の駆動電極28と同種であり、かつ、第2の金属膜42の構成材料が第2の駆動電極33と同種であるのが好ましい。言い換えると、金属層4の構成材料は、第1の駆動電極28および/または第2の駆動電極33の構成材料と同種であるのが好ましい。これにより、第1の金属膜41と第1の駆動電極28とを一体的に形成し、また、第2の金属膜42と第2の駆動電極33とを一体的に形成することができる。そのため、より低コスト化を図ることができる。
The constituent material of the
また、第1の金属膜41および第2の金属膜42は、それぞれ、互いに構成材料の異なる複数層の金属層からなるのが好ましい。これにより、第1の金属膜41および第2の金属膜42のそれぞれに所望の特性を付与することができる。例えば、第1の金属膜41の第1の構造体2側の金属層を第1の構造体2との密着性に優れた材料で構成するとともに、第1の金属膜41の第2の金属膜42との接合側の金属層を第2の金属膜42との接合に適した材料(表面活性化接合に適した材料)で構成する。これと同様に、第2の金属膜42の第2の構造体3側の金属層を第2の構造体3との密着性に優れた材料で構成するとともに、第2の金属膜42の第1の金属膜41との接合側の金属層を第1の金属膜41との接合に適した材料(表面活性化接合に適した材料)で構成する。このように第1の金属膜41および第2の金属膜42を構成することにより、光学デバイス1の機械的強度を向上させることができる。
Moreover, it is preferable that the
このような構成を有する光学デバイス1の動作(作用)を説明する。
図示しない通電回路により第1の駆動電極28と第2の駆動電極33との間に電圧が印加されると、第1の駆動電極28と第2の駆動電極33とが互いに逆極性に帯電して、両者の間にクーロン力(静電引力)が発生する。このとき、図示しない検出回路が可動部21の変位状態を検出し、その検出結果に基づき、図示しない制御手段が通電回路の駆動を制御する。
The operation (action) of the optical device 1 having such a configuration will be described.
When a voltage is applied between the
このクーロン力によって、可動部21は、第2の駆動電極33に向け下方向に移動(変位)し、連結部23の弾性力とクーロン力が釣り合う位置で静止する。これにより、第1のギャップG1および第2のギャップG2の大きさが変化する。
一方、図2に示すように、光学デバイス1の下方から第1のギャップG1に向け光Lが照射されると、光Lは、第2の反射防止膜37、第2の構造体3、第2の反射膜34を透過して、第1のギャップG1に入射する。このとき、この光Lは、第2の反射防止膜37により、ほとんど損失せずに第1のギャップG1に入射する。
入射した光は、第1の反射膜25と第2の反射膜34との間において、反射を繰り返す(干渉する)。この際、第1の反射膜25および第2の反射膜34により、光Lの損失を抑えることができる。
Due to the Coulomb force, the
On the other hand, as shown in FIG. 2, when the light L is irradiated from below the optical device 1 toward the first gap G1, the light L is emitted from the
The incident light is repeatedly reflected (interfered) between the first
前述したように第1の反射膜25と第2の反射膜34との間で光が反射を繰り返す過程において、第1の反射膜25と第2の反射膜34との間の第1のギャップG1の大きさに対応する干渉条件を満たさない波長の光は急激に減衰し、この干渉条件を満たした波長の光だけが残って最終的に光学デバイス1から出射する。したがって、第1の駆動電極28と第2の駆動電極33との間に印加される電圧を変更することにより、第1のギャップG1を変更(すなわち干渉条件を変更)すれば、光学デバイス1を透過する光の波長を変更することができる。
As described above, the first gap between the first
前記光Lの干渉の結果、第1のギャップG1の大きさに対応した波長の光(干渉光)は、第1の反射膜25、可動部21、第1の反射防止膜26を透過し、光学デバイス1の上方へ出射する。このとき、可動部21の上面に第1の反射防止膜26が形成されているため、ほとんど損失せずに光学デバイス1の外部へ出射する。
なお、本実施形態では、第1のギャップG1に入射した光を光学デバイス1の上方へ出射したが、第1のギャップG1に入射した光を光学デバイス1の下方へ出射してもよい。
また、本実施形態では、光学デバイス1に対し、その下方から光を入射したが、上方から光を入射してもよい。
As a result of the interference of the light L, light having a wavelength corresponding to the size of the first gap G1 (interference light) passes through the first
In the present embodiment, the light incident on the first gap G1 is emitted upward of the optical device 1. However, the light incident on the first gap G1 may be emitted downward of the optical device 1.
In the present embodiment, light is incident on the optical device 1 from below, but light may be incident from above.
以上説明したような光学デバイス1は、第1の構造体2および第2の構造体3が、金属を主材料として構成された金属層4を介して接合され、かつ、金属層4を導体として第1の駆動電極28と第2の駆動電極33との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせて、可動部21を変位させるように構成されている。
したがって、後述するように、第1の構造体2および第2の構造体3をそれぞれガラスなどの透明材料で構成しつつ、これらを簡単かつ強固に接合することができる。そのため、低コスト化を図りつつ、可視光領域での波長分離を高精度に行うことができる。
また、金属層4を導体として第1の駆動電極28と第2の駆動電極33との間に電圧を印加することができるため、配線等のための構造を別途設ける必要が無く、この点でも、低コスト化を図ることができる。
In the optical device 1 as described above, the
Therefore, as will be described later, the
In addition, since a voltage can be applied between the
<光学デバイス(波長可変フィルタ)の製造方法>
次に、光学デバイス1の製造方法の一例を図4ないし図8に基づいて説明する。
図4〜図8は、光学デバイス1の製造工程を説明するための図である。なお、図4〜図8は、図1のA−A線断面に対応する断面を示している。
本実施形態の光学デバイス1の製造方法は、[A]第2の構造体3を形成するための第2の基板上に金属膜を形成し、該金属膜を加工する加工することにより第2の金属膜42および第2の駆動電極33を形成する工程と、[B]第1の構造体2を形成するための第1の基板上に金属膜を形成し、該金属膜を加工することにより第1の金属膜41および第1の駆動電極28を形成する工程(第1の工程)と、[C]第1の金属膜41と第2の金属膜42とを接合することにより、金属層4を形成する工程(第2の工程)とを有する。以下、各工程について順次説明する。
<Manufacturing method of optical device (tunable wavelength filter)>
Next, an example of the manufacturing method of the optical device 1 will be described with reference to FIGS.
4-8 is a figure for demonstrating the manufacturing process of the optical device 1. FIG. 4 to 8 show cross sections corresponding to the cross section taken along the line AA of FIG.
In the manufacturing method of the optical device 1 of the present embodiment, [A] a second process is performed by forming a metal film on the second substrate for forming the
[A] 第2の金属膜42および第2の駆動電極33を形成する工程
−A1−
まず、第2の構造体3を形成するための基板として、図4(a)に示すように、光透過性を有する第2の基板5を用意する。
第2の基板5としては、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。第2の基板5の構成材料としては、第2の構造体3の説明で述べたものを用いることができる。前述したように、第2の基板5の構成材料としては、例えばナトリウム(Na)やカリウム(K)のようなアルカリ金属(可動イオン)を含有したガラスを用いるのが好ましい。
[A] Step of Forming
First, as a substrate for forming the
As the
−A2−
次に、図4(b)に示すように、第2の基板5の一方の面上にマスク層6を形成(マスキング)する。
マスク層6を構成する材料としては、例えば、Au/Cr、Au/Ti、Pt/Cr、Pt/Tiなどの金属、多結晶シリコン(ポリシリコン)、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコン等が挙げられる。マスク層6の構成材料にシリコンを用いると、マスク層6と第2の基板5との密着性が向上する。マスク層6の構成材料に金属を用いると、形成されるマスク層6の視認性が向上する。
-A2-
Next, as shown in FIG. 4B, a
Examples of the material constituting the
マスク層6の厚さは、特に限定されないが、0.01〜1μm程度とすることが好ましく、0.09〜0.11μm程度とすることがより好ましい。マスク層6が薄すぎると、第2の基板5を十分に保護できない場合があり、マスク層6が厚すぎると、マスク層6の内部応力によりマスク層6が剥がれ易くなる場合がある。
マスク層6は、例えば、化学気相成膜法(CVD法)、スパッタリング法、蒸着法等の気相成膜法、メッキ法等により形成することができる。
The thickness of the
The
−A3−
次に、図4(c)に示すように、マスク層6に、第1の凹部31と溝部35と第3の凹部36との平面視形状に対応した平面視形状をなす開口61を形成する。
より具体的には、まず、例えばフォトリソグラフィ法を用い、マスク層6上に、フォトレジストを塗布し、露光、現像を行って、開口61に対応する開口を有するレジストマスクを形成する。次に、このレジストマスクを介してマスク層6をエッチングして、マスク層6の一部を除去した後、レジストマスクを除去する。このようにして、マスク層6に開口61が形成される。このエッチングとしては、例えば、CFガス、塩素系ガス等によるドライエッチング、フッ酸+硝酸水溶液、アルカリ水溶液等によるウェットエッチングを用いることができる。
-A3-
Next, as shown in FIG. 4C, an
More specifically, first, for example, using a photolithography method, a photoresist is applied on the
−A4−
次に、マスク層6を介して第2の基板5の一方の面をエッチングした後、マスク層6を除去して、図4(d)に示すように、第1の凹部31と溝部35と第3の凹部36とを形成する。
このエッチングとしては、ドライエッチング法、ウェットエッチング法を用いることができるが、ウェットエッチング法を用いるのが好ましい。これにより、形成される第1の凹部31をより理想的な円柱状とすることができる。この場合、ウェットエッチングのエッチング液としては、例えばフッ酸系エッチング液などが好適に用いられる。また、エッチング液にグリセリン等のアルコール(特に多価アルコール)を添加すると、形成される第1の凹部31の底面を極めて滑らかなものとすることができる。
-A4-
Next, after etching one surface of the
As this etching, a dry etching method or a wet etching method can be used, but a wet etching method is preferably used. Thereby, the 1st recessed
マスク層6の除去方法としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ水溶液(例えばテトラメチル水酸化アンモニウム水溶液等)、塩酸+硝酸水溶液、フッ酸+硝酸水溶液等によるウェットエッチング、CFガス、塩素系ガス等によるドライエッチングなどを用いることができる。
特に、マスク層6の除去方法としてウェットエッチングを用いると、簡易な操作で、効率よく、マスク層6を除去することができる。
The method for removing the
In particular, when wet etching is used as a method for removing the
−A5−
次に、前述した工程A2およびA3と同様の方法を用いて、図5(a)に示すように、第2の凹部32の平面視形状に対応した平面視形状の開口を有するマスク層7を形成する。
このマスク層7は、金属を主材料として構成されており、後述する工程A6においてエッチングマスクとして用いた後に、工程A7にて加工されて、第2の駆動電極33および第2の金属膜42となるものである。したがって、マスク層7は、それぞれ、互いに構成材料の異なる複数層の金属層からなるのが好ましい。これにより、第2の金属膜42のそれぞれに所望の特性を付与することができる。例えば、第2の金属膜42の第2の基板5側の金属層を第2の基板5との密着性に優れた材料で構成するとともに、第2の金属膜42の第1の金属膜41との接合側の金属層を第1の金属膜41との接合に適した材料(表面活性化接合に適した材料)で構成する。このように第2の金属膜42を構成することにより、光学デバイス1の機械的強度を向上させることができる。
−A6−
次に、前述した工程A4と同様の方法を用いて、マスク層7を介して第2の基板5をエッチングして、図5(b)に示すように、第2の凹部32を形成する。
-A5-
Next, by using the same method as in steps A2 and A3 described above, as shown in FIG. 5A, the
This
-A6-
Next, the
−A7−
次に、図5(c)に示すように、フォトリソ・エッチングによりマスク層7の不要部分を除去して、第2の駆動電極33と引出し電極331と第2の金属膜42とを形成する。また、第2の駆動電極33上には、絶縁膜(図示せず)を形成する。
マスク層7の不要部分を除去する方法としては、前述した工程A3と同様の方法を用いることができる。
-A7-
Next, as shown in FIG. 5C, unnecessary portions of the
As a method for removing unnecessary portions of the
このように本工程では、第2の基板5上に形成された金属膜を加工して、金属で構成されたマスク層7(マスク)を形成する工程と、マスク層7(マスク)を介して第2の基板5をエッチングすることにより第2の構造体3を得る工程と、マスク層7(マスク)を加工して、第2の金属膜42および第2の駆動電極33を形成する工程とを有する。これにより、製造工程を簡単化して、光学デバイス1の低コスト化を図ることができる。
Thus, in this step, the metal film formed on the
−A8−
次に、図5(d)に示すように、第2の凹部32の底面上に、第2の反射膜34を形成する。
より具体的には、第2の凹部32の底面上に、前述したような高屈折率層と低屈折層とを交互に積層することにより、第2の反射膜34を形成する。
高屈折率層および低屈折率層の形成方法としては、例えば、化学的気相成長法(CVD)、物理的化学気相成長法(PVD)が好適に用いられる。
-A8-
Next, as shown in FIG. 5D, a second
More specifically, the second
As a method for forming the high refractive index layer and the low refractive index layer, for example, chemical vapor deposition (CVD) or physical chemical vapor deposition (PVD) is preferably used.
[B] 第1の金属膜41および第1の駆動電極28を形成する工程
−B1−
一方、図6(a)に示すように、第1の構造体2を形成するための基板として、光透過性を有する第1の基板9を用意する。
第1の基板9としては、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。第1の基板9の構成材料としては、第1の構造体2の説明で述べたものを用いることができる。前述したように、第1の基板9の構成材料としては、例えばナトリウム(Na)やカリウム(K)のようなアルカリ金属(可動イオン)を含有したガラスを用いるのが好ましい。
[B] Step of forming
On the other hand, as shown in FIG. 6A, a light-transmitting
As the
−B2−
次に、図6(b)に示すように、第1の基板9の一方の面上に、第1の反射膜25と第1の駆動電極28と第1の金属膜41とを形成する。
第1の反射膜25の形成方法としては、前述した第2の反射膜34の形成方法と同様のものを用いることができる。
第1の駆動電極28および第1の金属膜41の形成方法としては、前述した第2の駆動電極33および第2の金属膜42の形成方法と同様のものを用いることができる。
-B2-
Next, as shown in FIG. 6B, the first
As a method of forming the first
As a method for forming the
[C] 金属層4を形成する工程
−C1−
次に、図6(c)に示すように、第1の基板9上に形成された第1の金属膜41と、第2の構造体3(第2の基板5)上に形成された第2の金属膜42とを接合して、金属層4を形成する。
第1の金属膜41と第2の金属膜42との接合方法としては、特に限定されないが、これらを金属接合させるものが好ましく、特に、表面活性化接合法が好ましい。
[C] Step of forming metal layer 4 -C1-
Next, as shown in FIG. 6C, the
The bonding method between the
表面活性化接合は、接合面となる面を減圧下(真空中)で表面処理することにより、当該面の原子を化学結合しやすい活性な状態とした後、常温のような低温度下で接合を行うものである。
より具体的には、まず、例えば、第1の金属膜41が形成された第1の基板9と、第2の金属膜42が形成された第2の基板5(第2の構造体3)とをともに真空チャンバーに入れる。そして、真空中(減圧下)で、第1の金属膜41の第1の基板9とは反対側の面(接合面となる面)と、第2の金属膜42の第2の基板5とは反対側の面(接合面となる面)とのそれぞれに対し、イオンビームやプラズマなどによりスパッタを行う。このとき、第1の金属膜41および第2の金属膜42のそれぞれの接合面となる面は、接合の妨げとなるような汚染物等が除去され、結合手をもった原子が露出するような状態となる。このような状態の面同士を常温で接触(圧接)させることで、第1の金属膜41と第2の金属膜42とを簡単かつ強固に接合することができる。
In surface activated bonding, the surface to be bonded is surface-treated under reduced pressure (in a vacuum) to bring the atoms on the surface into an active state that facilitates chemical bonding, and then bonded at a low temperature such as room temperature. Is to do.
More specifically, first, for example, the
このような常温で接合を行うことで、第1の構造体2や第2の構造体3に熱歪みや熱応力が生じるのを防止することができる。その結果、得られる光学デバイス1は、極めて優れた特性を有する(信頼性が高い)。
また、接合に際し、加熱時間や冷却時間が不要であるため、光学デバイス1の製造に要する時間を短縮することができる。その結果、この点でも。光学デバイス1の低コスト化を図ることができる。
By performing the bonding at such a normal temperature, it is possible to prevent the
In addition, since the heating time and the cooling time are unnecessary for bonding, the time required for manufacturing the optical device 1 can be shortened. As a result, even in this respect. Cost reduction of the optical device 1 can be achieved.
−C2−
次に、図7(a)に示すように、エッチングや研磨を行って第1の基板9を薄肉化する。
−C3−
次に、図7(b)に示すように、前述した工程A2と同様の方法を用いて、第1の基板9の第2の構造体3とは反対側の面上に、マスク層10を形成する。
-C2-
Next, as shown in FIG. 7A, etching or polishing is performed to thin the
-C3-
Next, as shown in FIG. 7B, the
−C4−
次に、図7(c)に示すように、前述した工程A3と同様の方法を用いて、マスク層10に開口部24および開口部29に対応する形状の開口を形成する。
−C5−
次に、ドライエッチング法などを用いて、前述したような開口を有するマスク層10を介して第1の基板9をエッチングして、図8(a)に示すように、第1の構造体2を形成する。
-C4-
Next, as shown in FIG. 7C, openings having a shape corresponding to the
-C5-
Next, by using a dry etching method or the like, the
−C6−
次に、図8(b)に示すように、第1の構造体2の第2の構造体3とは反対側の面上に、第1の反射膜防止膜26を形成し、また、第2の構造体3の第1の構造体2とは反対側の面上に、第2の反射防止膜37と形成する。これにより、光学デバイス1を得る。
第1の反射防止膜26および第2の反射防止膜37の形成方法としては、それぞれ、前述した第2の反射膜34の形成方法と同様のものを用いることができる。
-C6-
Next, as shown in FIG. 8B, a
As a method for forming the
以上説明したような光学デバイス1は、第1の構造体2および第2の構造体3が、金属を主材料として構成された金属層4を介して接合され、かつ、金属層4を導体として第1の駆動電極28と第2の駆動電極33との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせて、可動部21を変位させるように構成されている。
これにより、第1の構造体2および第2の構造体3をそれぞれガラスなどの透明材料で構成しつつ、これらを簡単かつ強固に接合することができる。そのため、低コスト化を図りつつ、可視光領域での波長分離を高精度に行うことができる。
また、金属層4を導体として第1の駆動電極28と第2の駆動電極33との間に電圧を印加することができるため、配線等のための構造を別途設ける必要が無く、この点でも、低コスト化を図ることができる。
In the optical device 1 as described above, the
Thereby, the
In addition, since a voltage can be applied between the
以上説明したような光学デバイス1(波長可変フィルタ)は、例えば、図9や図10に示すような形態で用いられる。
図9は、本発明の光学デバイスを備える波長可変フィルタモジュールの実施形態を示す図、図10は、本発明の光学デバイスを備える光スペクトラムアナライザの実施形態を示す図である。
図9に示す波長可変フィルタモジュール100は、例えば波長分割多重(WDM)光伝送方式のような光ネットワークの光伝送経路に設置されるものである。このような波長可変フィルタモジュール100は、前述した波長可変フィルタである光学デバイス1と、この光学デバイス1に光を導く光ファイバ101およびレンズ102と、光学デバイス1から射出された光を外部へ導くレンズ103および光ファイバ104とを備えている。
The optical device 1 (wavelength variable filter) as described above is used in a form as shown in FIG. 9 or FIG. 10, for example.
9, FIG, 10 illustrates an embodiment of a tunable filter module comprising an optical device of the present invention is a diagram showing an embodiment of an optical spectrum analyzer comprising an optical device of the present invention.
A wavelength
このような波長可変フィルタモジュール100では、複数の波長を有する光を光ファイバ101およびレンズ102介して光学デバイス1に入射させ、所望の波長の光のみをレンズ103および光ファイバ104を介して取り出すことができる。
このような波長可変フィルタモジュール100は、低コスト化を図りつつ、可視光領域での波長分離を高精度に行うことができる。
In such a wavelength
Such a wavelength
また、図10に示す光スペクトラムアナライザ200は、被測定光のスペクトラム特性(波長と強度との関係)を測定する装置である。このような光スペクトラムアナライザ200は、被測定光が入射される光入射部201と、前述した光学デバイス1と、光入射部201に入射された被測定光を光学デバイス1へ導く光学系202と、光学デバイス1から出射された光を受光する受光素子203と、光学デバイス1から出射された光を受光素子203へ導く光学系204と、光学デバイス1の駆動を制御するとともに受光素子203の出力に基づきスペクトラム特性を求める制御部205と、制御部205の演算結果を表示する表示部206とを備えている。
An
このような光スペクトラムアナライザ200では、光入射部201に入射された被測定光が光学系202を介して光学デバイス1に入射される。そして、光学デバイス1から出射された光が光学系204を介して受光素子203で受光され、その光の強度が制御部205で求められる。このとき、制御部205が光学デバイス1の干渉条件を順次変更しながら、受光素子203で受光された光の強度が求められる。そして、制御部205は、各波長における光の強度に関する情報(例えばスペクトラム波形)を表示部206に表示させる。
このような光スペクトラムアナライザ200は、低コスト化を図りつつ、可視光領域での波長分離を高精度に行うことができる。
また、前述した光学デバイス1を用いることで、波長可変光源や波長可変レーザを実現することができる。
In such an
Such an
Further, by using the optical device 1 described above, a wavelength tunable light source or a wavelength tunable laser can be realized.
以上、本発明の光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。 Although the manufacturing how optical devices and optical devices of the present invention has been described with reference to the illustrated embodiments, the present invention is not limited thereto, the configuration of the components, optionally with the same function It can be replaced with the configuration of In addition, any other component may be added to the present invention.
1……波長可変フィルタ 2……第1の構造体 21……可動部 22……支持部 23……連結部 24……開口部 25……第1の反射膜 26……第1の反射防止膜 27……開口部 28……第1の駆動電極 281、331……引出し電極 3……第2の構造体 31……第1の凹部 32……第2の凹部 33……第2の駆動電極 34……第2の反射膜 35……溝部 36……第3の凹部 37……第2の反射防止膜 4……金属層 41……第1の金属膜 42……第2の金属膜 5……第2の基板 6、7……マスク層 61……開口 9……第1の基板 10……マスク層 100……波長可変フィルタモジュール 101……光ファイバ 102、103……レンズ 104……光ファイバ 200……光スペクトラムアナライザ 201……光入射部 202……光学系 203……受光素子 204……光学系 G1……第1のギャップ G2……第2のギャップ L……光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wavelength
Claims (9)
前記第1のガラス基板に接合され、前記可動部との間に前記変位を可能とする空隙が形成された第2のガラス基板と、
前記可動部の前記第2のガラス基板に対向する面上に設けられた第1の反射膜と、
前記第2のガラス基板上に前記第1の反射膜に対向して設けられた第2の反射膜と、
を有し、
前記第1の反射膜と前記第2の反射膜との間で光反射を繰り返し干渉を生じさせて、前記第1の反射膜と前記第2の反射膜との間の距離に応じた波長の光を外部へ出射し得るように構成された光学デバイスであって、
前記可動部の前記第2のガラス基板に対向する面上に設けられた第1の駆動電極と、
前記第2のガラス基板上に前記第1の駆動電極に対向して設けられた第2の駆動電極と、
前記第1のガラス基板に設けられ、前記第1の駆動電極と同一の構成材料および層構成である第1の金属膜と、
前記第2のガラス基板に設けられ、前記第2の駆動電極と同一の構成材料および層構成である第2の金属膜と、
を有し、
前記第1のガラス基板および前記第2のガラス基板は、前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とを金属結合により接合することにより接合され、かつ、前記第1の駆動電極と前記第2の駆動電極との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部を変位させるように構成されており、
前記第1の反射膜と前記第2の反射膜との間のギャップは、前記第1の駆動電極と前記第2の駆動電極との間のギャップよりも狭いことを特徴とする光学デバイス。 A first glass substrate having a movable part provided in a plate shape and displaceable in the thickness direction;
A second glass substrate bonded to the first glass substrate and having a gap that enables the displacement between the movable portion and the movable portion;
A first reflective film provided on a surface of the movable part facing the second glass substrate;
A second reflective film provided on the second glass substrate so as to face the first reflective film;
Have
The light reflection is repeated between the first reflection film and the second reflection film to cause interference, and the wavelength according to the distance between the first reflection film and the second reflection film is increased. An optical device configured to emit light to the outside,
A first drive electrode provided on a surface of the movable part facing the second glass substrate;
A second drive electrode provided on the second glass substrate so as to face the first drive electrode;
A first metal film provided on the first glass substrate and having the same constituent material and layer configuration as the first drive electrode;
A second metal film provided on the second glass substrate and having the same constituent material and layer configuration as the second drive electrode;
Have
The first glass substrate and the second glass substrate are joined by joining the first metal film and the second metal film by metal bonding, and the first drive electrode and the second glass substrate By applying a voltage between the second drive electrode and generating an electrostatic attractive force between them, the movable part is displaced,
An optical device, wherein a gap between the first reflective film and the second reflective film is narrower than a gap between the first drive electrode and the second drive electrode.
前記第2のガラス基板上に前記第1の反射膜に対向して設けられた第2の反射膜と、
を有し、
前記第1の反射膜と前記第2の反射膜との間に入射した光を干渉させ、前記第1の反射膜と前記第2の反射膜との間の距離に応じた波長を選択するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学デバイス。 A first reflective film provided on a surface of the movable part facing the second glass substrate;
A second reflective film provided on the second glass substrate so as to face the first reflective film;
Have
The light incident between the first reflective film and the second reflective film is caused to interfere, and a wavelength corresponding to the distance between the first reflective film and the second reflective film is selected. The optical device according to claim 1, wherein the optical device is configured as follows.
前記第2の反射膜は、前記凹部の底部に設けられている請求項1ないし4のいずれかに記載の光学デバイス。 The second glass plate has a recess for forming the gap ,
The optical device according to claim 1, wherein the second reflective film is provided on a bottom portion of the concave portion.
前記第1のガラス基板を形成するための第1の基板上に形成された金属膜を加工することにより前記第1の金属膜および前記第1の駆動電極を形成するとともに、前記第2のガラス基板を形成するための第2の基板上に形成された金属膜を加工することにより前記第2の金属膜および前記第2の駆動電極を形成する第1の工程と、
前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とを金属同士の結合により接合することにより、前記金属層を形成する第2の工程とを有することを特徴とする光学デバイスの製造方法。 A method for producing the optical device according to claim 1, comprising:
The first glass film and the first drive electrode are formed by processing a metal film formed on the first substrate for forming the first glass substrate, and the second glass is formed. A first step of forming the second metal film and the second drive electrode by processing a metal film formed on a second substrate for forming a substrate;
A method of manufacturing an optical device, comprising: a second step of forming the metal layer by bonding the first metal film and the second metal film by bonding of metals.
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