CN104020559A - 标准具及标准具装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种标准具及标准具装置，能容易地进行透过波形的调节。一种标准具，该标准具在两个一对的透明构件之间夹有环形压电构件的状态下接合而构成，其特征在于，包括：在朝向压电构件侧的面上设有金属膜的透明构件；在朝向透明构件侧的面上设有金属膜的环形压电构件；以及与露出的金属膜相连的外部连接端子，将上述压电构件朝向上述透明构件侧的面与X轴垂直的情况设为0°，并在±10°的范围内进行旋转，且外部连接端子设置在透明构件上。

Description

标准具及标准具装置
技术领域
本发明涉及光学设备中使用的标准具及标准具装置。
背景技术
以往，在光通信、测量设备、半导体激光等光学设备中使用了标准具。
该标准具包括形成为立方体形的实心型以及在形成平行平板的透明构件之间接合环形体而构成的空气间隔型。
这些标准具设置在光学设备内光所通过的路径内，使光的前进方向与标准具的长度方向一致来进行使用(例如参照专利文献1)。这种空气间隔型的标准具需要进行透过波形的调整。通常，通过调整光的入射角度、温度来进行该透过波形的调整。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利2835068号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，现有的标准具存在透过波形的调整耗时耗力的问题。
例如在利用光的入射角度来调整透过波形时，与光垂直入射的情况相比，消光比可能会降低。此外，光的入射角度的变更具有如下倾向：由于透过波形的变化变大，因此调整的工序变多。因此，处于需要大量精力和成本的状态。
此外，例如在利用温度来调整透过波形的情况下，设想使用标准具用的加热器等温度调节装置，但如果存在标准具以外的电子元器件用的温度调节装置，则可能难以使标准具达到规定的温度。
因此，本发明为解决上述问题，目的在于提供能容易地调节透过波形的标准具以及标准具装置。
解决技术问题所采用的技术方案
为解决上述问题，本发明提供一种标准具，该标准具在两个一对的透明构件之间夹有环形压电构件的状态下接合而构成，其特征在于，包括：在朝向所述压电构件侧的面上设有金属膜的所述透明构件；在朝向所述透明构件侧的面上设有金属膜的环形的所述压电构件；以及与露出的所述金属膜相连的外部连接端子，所述外部连接端子设置在所述透明构件上。
此外，本发明的特征在于，所述压电构件为水晶，在以水晶的晶轴即Y轴为转轴、并以Z轴为基准将逆时针方向设为+方向时，将所述压电构件的朝向所述透明构件侧的面与X轴垂直的情况设为0°，并在±10°的范围内进行旋转。
此外，本发明是一种标准具装置，其特征在于，包括：如权利要求1或2所述的标准具；以及与所述标准具的所述外部连接端子相连的可变电压电源。
此外，本发明的特征在于，在所述外部连接端子与所述可变电压电源之间包括切换极性的开关。
发明效果
根据上述标准具，能够通过对外部连接端子施加电压来使压电构件伸长或收缩，能改变标准具内的谐振器长度。
此外，根据上述标准具，将压电构件朝向透明构件一侧的面与X轴垂直的情况设为0°，并成为在±10°以内的范围内旋转的面，因此对外部连接端子施加电压时的伸长或收缩变形变大，能增大透过波形的调整宽度。
此外，根据上述标准具，由于压电构件朝向透明构件一侧的面与水晶的晶轴即X轴垂直的面为X面，因此，在对外部连接端子施加电压时，能使压电构件在光的透过方向上伸长或收缩，能增大透过波形的调整宽度。
此外，根据上述标准具装置，采用在与设置在环形压电构件上的金属膜相连的外部连接端子上连接可变电压电源的结构，从而能利用来自光的路径以外的操作使上述标准具伸长或收缩，并且能调节其伸长或收缩的大小。
此外，根据上述标准具装置，在与设置在环形压电构件上的金属膜相连的外部连接端子上连接可变电压电源，并在标准具与可变电压电源之间设置开关，从而能选择性地调整压电构件伸长或收缩的大小。
附图说明
图1(a)是表示本发明实施方式1所涉及的标准具的一个示例的立体图，图1(b)是本发明实施方式1所涉及的标准具的剖视图。
图2是表示切断角度与压电常数的关系的曲线图。
图3(a)是表示以规定的切断角度来设置的压电构件的一个示例的立体图，图3(b)是表示以其它切断角度来设置的压电构件的一个示例的立体图。
图4(a)是表示朝向透明构件侧的面是与X轴正交的X面时、压电构件处于收缩状态的一个示例的示意图，图4(b)是表示伸长状态的一个示例的示意图。
图5是表示本发明实施方式2所涉及的标准具装置的一个示例的示意图。
图6是表示本发明实施方式3所涉及的标准具装置的一个示例的示意图。
图7是表示本发明实施方式3所涉及的标准具装置的开关所使用的端子的一个示例的示意图。
具体实施方式
接着，适当参照附图，对用于实施本发明的最佳方式(以下称为“实施方式”)进行详细说明。另外，为使状态便于理解，对各结构要素进行夸张图示。
(实施方式1)
如图1(a)和图1(b)所示，本发明实施方式1所涉及的标准具10主要由两个一对的透明构件11、压电构件12、以及外部连接端子13构成。
透明构件11例如使用玻璃、水晶等无色透明的材料，且以两个一对的方式使用。这些透明构件11形成为规定厚度的平行平板，例如在俯视时形成为四边形。这两个透明构件的相对的主面之间即为谐振器长度L(参照图1(b))。这些透明构件11的一个主面上设有防反射膜11a，另一主面上设有反射膜11b。另外，在称为主面时，以光入射/出射的面为主面，以围绕该主面的四个面为侧面。
另外，透明构件11可以形成为楔形。形成为楔形的该透明构件11的11a面相对于11b面倾斜。若这样来构成透明构件11，则能防止来自11a面的不必要的反射。
此外，在这些透明构件11的至少一个侧面上设有后述的外部连接端子13。
另外，防反射膜11a例如通过以往已知的蒸镀从而设置在透明构件的另一主面上。另外，反射膜11b例如通过以往已知的蒸镀从而设置在透明构件11的一个主面上。
另外，反射膜11b设置在朝向压电构件12一侧的主面上。防反射膜11a设置在与反射膜11b相反侧的主面上。由此，在使透明构件11与压电构件12接合的状态下，在外侧设置有防反射膜11a，并在通过接合而夹持的位置设有反射膜11b。
该反射膜11b上呈环形地设有金属膜11c。由此，成为在朝向透明构件11的压电构件12一侧的面上设有金属膜11c的状态。对于该金属膜11c，例如基础金属膜由铬构成，主金属膜由金构成，能够利用光刻技术、溅射技术、蒸镀技术来设置成环形。
外部连接端子13与设置在透明构件11上的金属膜11c以及设置在压电构件12上的金属膜12a相连。
该外部连接端子13例如由基础金属膜和主金属膜构成。对于该外部连接端子13，例如使用铬作为基础金属膜，并在该基础金属膜上设置例如金(Au)。
这种外部连接端子13例如可以在将两个一对的透明构件11与压电构件12接合后，利用光刻技术和溅射技术、蒸镀技术来设置。
另外，为了不妨碍压电构件12的伸长或收缩，外部连接端子13设置成不与压电构件12相接。
如图3(a)、图3(b)所示，压电构件12例如形成为环形，在以内部空间的中心为中心轴线C(参照图1(b))时，环沿着该中心轴线具有厚度。该压电构件12在与中心轴线正交的方向上切断后的剖面为呈四边形的环形剖面。另外，也可以是圆环的剖面。即，压电构件12采用维持该四边形的环形剖面且具有厚度的结构。
压电构件12上，利用湿刻在该板的规定位置形成有贯通部，沿着外形形状进行加工，从而形成为环形。环形的形状可以是圆环形状或方形环的形状。
例如在利用湿刻形成贯通部的情况下，在成为压电构件的压电晶片的表面设置抗蚀剂，以规定的图案进行曝光，然后显影，使压电晶片的表面露出，并利用湿刻去除压电晶片的露出部分，从而形成贯通部。另外，也可以利用钻孔等穿孔来设置贯通部。
若以中心轴线为基准，在该四边形的环状剖面与压电构件12的端面形状相同。因此，压电构件12的端面呈四边形的环形形状，且在两侧的该端面上设有金属膜12a。此外，压电构件12在朝向透明构件11一侧的面、即所述端面朝向透明构件11的状态下使用。
该压电构件12例如使用水晶，如图2及图3(a)、图3(b)所示，在以水晶的晶轴即Y轴为转轴、并以Z轴为基准将逆时针旋转方向设为+方向时，将压电构件12的朝向透明构件11一侧的面、即端面与X轴垂直的情况设为0°，使用在-10°(参照图3(b))～+10°(参照图3(a))的范围内旋转的切角所切断而形成的板。将经该旋转而得的旋转后的X轴及Z轴设为新的X'轴、Z'轴。
如图2所示，将水晶的晶轴即Y轴设为转轴、并以Z轴为基准将逆时针旋转方向设为+方向时的切断角度与压电常数的关系如下：将与X轴垂直的情况设为0°，在±10°以内的范围内，压电常数的变化较少，而离所述切断角度的范围越远，压电常数变得越小。
为了调整透过波形，需要改变折射率或标准具10的谐振器长度。该谐振器长度的变化与压电构件12的形变变化有关。该形变是指伸长压电构件12来使谐振器长度变长或变短(参照图4)。该形变变大能增大透过波形的调整宽度。
这里，形变(S)取决于弹性柔顺常数(s)、应力(T)、压电常数(d)和电场强度(E)。
计算公式由下式1表示
S=s×T+d×E(式1)
由式1可知，为了在较小的电场强度E下增大形变，可以增大压电常数。
因此，图2中±10°以内的范围是能增大透过波形的调整宽度的范围。
由此，若在该范围内构成压电构件12，则能使压电构件12具有在上述中心轴线、水晶的晶轴上沿X轴或X'轴延伸的结构。
此外，该形变由通过向设置在压电构件12的两个端面上的金属膜12a施加电压而产生的逆压电现象所引起，能使压电构件12沿中心轴线C(参照图1(b))延伸。此外，若停止施加电压，则解除伸长的状态并发生收缩，从而能恢复到原先的状态。
此外，如图4所示，能通过切换电流的极性，来进行选择切换伸长状态和收缩状态。
尤其是在以水晶的晶轴即Y轴为转轴、并以Z轴为基准将逆时针旋转方向设为+方向时，将压电构件12朝向透明构件11一侧的面即端面与X轴垂直的情况设为0°，使用在±10°以内的范围内旋转的切角，在该情况下，压电构件12具有伸长的倾向。
对于该切角以外的角度的情况，压电构件12难以伸长，因而无法增大透过波形的调整宽度。
然而，当压电常数变为0时，不产生形变，从而无法伸长压电构件12。此外，对于上述±10°范围的切断角度以外的压电常数的情况，虽然能伸长压电构件12，但由于压电常数对于切断角度的变化较大，因此预想在做成产品时难以处理，伸长压电构件12的调整较为困难。
上述两个一对透明构件11与压电构件12例如利用原子扩散接合来接合。
例如，在作为两个一对的透明构件11的、例如由玻璃板构成的各个透明构件晶片(未图示)的一个主面上设置防反射膜11a，在另一主面上设置反射膜1b，并在该反射膜11b上设置金属膜11c。
此外，对于作为压电构件12的由水晶构成的压电构件晶片(未图示)，在成为环状压电构件12的部分的空间的位置设置贯通孔，在该压电构件晶片的两个主面上设置由铬构成的基础金属膜，在该基础金属膜上方设置由金构成的主金属膜从而形成金属膜12a。
对于上述两个一对的透明构件晶片和压电构件晶片，例如在真空气氛、大气压气氛、惰性气体气氛的任一气氛中，以夹着压电构件晶片的方式使透明构件晶片、压电构件晶片和透明构件晶片重叠，并在施加规定压力的状态下接合。
即，在透明构件11的金属膜11c与压电构件12的金属膜12a重叠的状态下，成为金属膜彼此接合的状态。另外，也可以在进行该接合时加热。
接合后，沿着标准具10的外形形状进行切断，从而能形成各个标准具10，该外形形状既是透明构件11的外形形状又是压电构件12的外形形状。
将上述各个标准具10配置在成为外部连接端子的部分上、设有贯通孔的规定治具上，并利用蒸镀、溅射等在两个一对的各个透明构件的侧面上设置外部连接端子13。
由此能制造本发明的标准具。
如上所述，根据本发明实施方式1所涉及的标准具10，由于能对外部连接端子13施加电压，因此能使压电构件12伸长或收缩，因而能变更标准具10内的谐振器长度。
此外，将压电构件12朝向透明构件11一侧的面与X轴垂直的情况设为0°，并成为在±10°以内的范围内旋转的面，因此对外部连接端子13施加电压时的伸长或收缩变形变大，能增大透过波形的调整宽度。
(实施方式2)
如图5所示，本发明的实施方式2所涉及的标准具装置101中，使用本发明实施方式1所涉及的标准具10的标准具，且主要构成为具备可变电压电源20，该可变电压电源20与设置于作为标准具的结构要素之一的透明构件11的外周面上的外部连接端子13相连接。
电压可变电源20例如使用以往已知的电压可变电源，包括具有+(正)极性的布线和具有-(负)极性的布线，使+极性的布线与在标准具10的外周面上露出的一个外部连接端子13相连，使-极性的布线与在标准具10的外周面上露出的另一个外部连接端子13相连。
例如，对于实施方式1所涉及的标准具的情况，如图4(a)所示，若向外部连接端子13施加电压，则压电构件12在X轴方向或X'方向上伸长。
具体而言，若使+极性的布线与+X面相连，则压电构件12在X轴方向上收缩(参照图4(a))。此外，若使+极性的布线与-X面相连，则在X轴方向上伸长(参照图4(b))。
此外，利用可变电压电源20使所施加的电压的大小变化，从而能使压电构件12伸长或收缩的大小变化。
此时，标准具10以两个一对的透明构件11中的一个透明构件11为固定端，以另一透明构件11为自由端(未图示)。由此，能防止压电构件12的伸缩受到阻碍。
由此，根据本发明实施方式3所涉及的标准具装置101，采用使与设置在环形压电构件12上的金属膜12a相连的外部连接端子13与可变电压电源20相连的结构，从而能利用来自光的路径以外的操作使上述标准具10伸长或收缩，并且能调节其伸长或收缩的大小。
(实施方式3)
如图6和图7所示，本发明实施方式3所涉及的标准具装置102与实施方式2的不同之处在于，在实施方式1所涉及的标准具10与可变电压电源20之间具备切换极性的开关30。
开关30起到在设置在标准具10上的外部连接端子13与可变电压电源20之间切换极性的作用。
例如，开关30包括旋转结构的切换机构，将与可变电压电源20相连的+极性布线的端子设为A1，将-极性布线的端子设为A2，将与标准具10的一个外部连接端子13相连的布线的端子设为B1和B2，将与标准具10的另一外部连接端子13相连的布线的端子设为C1和C2。
这里，各端子位于同一圆周上，且以C1、A1、B1的顺序等间隔地配置成逆时针旋转，以B2、A2、C2的顺序等间隔地配置成逆时针旋转，并配置成端子A1与A2相对，端子B1与B2相对，端子C1与C2相对。
开关30以上述同心圆的中心为转轴在直径方向上延伸，其两端分别配置有能将两个端子连接起来的大小的接触端子部。
因此，该开关在处于与端子A1、A2相配合的状态时，处于切断通电的状态。
此外，若该开关30顺时针旋转，则处于端子A1与C1相连、且端子A2与B2相连的状态。
此外，若该开关30逆时针旋转，则处于端子A1与B1相连、且端子A2与C2相连的状态。
由此，能对与可变电压电源20相连的+极性的布线与-极性的布线进行切换来与标准具10相连。
由此，根据本发明实施方式3所涉及的标准具装置102，在与设置在环形压电构件12上的金属膜12a相连的外部连接端子13上连接可变电压电源20，并在标准具10与可变电压电源20之间设置开关30，从而能选择性地调整压电构件12伸长或收缩的尺寸。
标号说明
10标准具
11透明构件
11a防反射膜
11b反射膜
11c金属膜
12压电构件
12a金属膜
13外部连接端子
20可变电压电源
30开关
101、102标准具装置

Claims (4)

1.一种标准具，该标准具在两个一对的透明构件之间夹有环形压电构件的状态下接合而构成，其特征在于，包括：
在朝向所述压电构件侧的面上设有金属膜的所述透明构件；
在朝向所述透明构件侧的面上设有金属膜的环形的所述压电构件；以及
与露出的所述金属膜相连的外部连接端子，
所述外部连接端子设置在所述透明构件上。
2.如权利要求1所述的标准具，其特征在于，
所述压电构件为水晶，
在以水晶的晶轴即Y轴为转轴、并以Z轴为基准将逆时针方向设为+方向时，将所述压电构件的朝向所述透明构件侧的面与X轴垂直的情况设为0°，并在±10°的范围内进行旋转。
3.一种标准具装置，其特征在于，包括：
如权利要求1或2所述的标准具；以及
与所述标准具的所述外部连接端子相连的可变电压电源。
4.如权利要求3所述的标准具装置，其特征在于，
在所述外部连接端子与所述可变电压电源之间包括切换极性的开关。
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