JP2002214547A

JP2002214547A - 光スイッチ

Info

Publication number: JP2002214547A
Application number: JP2001005304A
Authority: JP
Inventors: Makoto Katayama; 誠片山; Tomohiko Kanie; 智彦蟹江; Hiroshi Okuyama; 浩奥山
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2002-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】可動部材とミラー部との密着力を確保するこ
とが可能であり、かつ低電圧駆動が可能で、高速応答性
に優れた光スイッチを提供すること。【解決手段】スイッチ部６０は、ミラー部６１と、第
１の電極層６３と、第２の電極層６４と、絶縁層６５と
を有する。ミラー部６１は、第２の波長分離用チャネル
導波路５１₁〜５１_N及び第２の波長合成用チャネル導波
路５２₁〜５２_Nにおける光路に対して進出方向及び退出
方向に移動自在に設けられる。また、ミラー部６１は、
第１の電極層６３に立設される薄板状のミラー部材６１
ａと、ミラー部材６１ａと連続して形成される補強部材
６１ｂとを含む。補強部材６１ｂは、ミラー部材６１ａ
の両端部に位置し、第１の電極層６３に立設される。補
強部材６１ｂは円柱形状を呈し、ミラー部材６１ａの厚
さよりも大きな径を有する。補強部材６１ｂの少なくと
も一部は、ミラー部材６１ａの反射面よりも光入射側に
突出している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば光通信シ
ステム等において用いられる光スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の光スイッチとして、たとえば
“マイクロマシン技術を用いた集積光スイッチ”；第７
７回微小光学研究会，2000，pp7〜12に開示されたよう
な光スイッチエレメントが知られている。この“マイク
ロマシン技術を用いた集積光スイッチ”；第７７回微小
光学研究会，2000，pp7〜12に開示された光スイッチエ
レメントは、固定電極形成基板及び可動電極形成基板と
で構成されており、可動電極形成基板には、可動部材と
しての可動電極及びヒンジが形成されている。この可動
電極の上面には、ミラー部としてのマイクロミラーが直
立して形成されている。この光スイッチエレメントにお
いては、固定電極形成基板に形成された固定電極と可動
電極との間に電圧を印加することによって生じる静電気
力を用いて、マイクロミラーを上下方向に移動させてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光スイッチ
の駆動電圧を低くし、また、スイッチングの応答性を高
めるためには、マイクロミラーの軽量化が必要となり、
マイクロミラーの厚さを小さくすることが考えられる。
しかしながら、マイクロミラーの厚さを小さくした場合
には、可動電極とマイクロミラーとが密着する面積が少
なくなって、可動電極とマイクロミラーとの密着部分の
機械的強度が低下してしまう。このように、可動部材
（可動電極）とミラー部（マイクロミラー）との密着力
を確保する必要上、ミラー部の軽量化には限界があっ
た。

【０００４】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、可動部材とミラー部との密着力を確保することが可
能であり、かつ低電圧駆動が可能で、高速応答性に優れ
た光スイッチを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光スイッチ
は、可動部材と、可動部材に設けられるミラー部と、を
備えた光スイッチであって、ミラー部は、可動部材に立
設される薄板状のミラー部材と、ミラー部材と連続して
形成されると共にミラー部材の厚さよりも大きな径を有
し、可動部材に立設される補強部材と、を含んでいるこ
とを特徴としている。

【０００６】本発明に係る光スイッチでは、可動部材に
設けられるミラー部が、可動部材に立設される薄板状の
ミラー部材と、ミラー部材と連続して形成されると共に
ミラー部材の厚さよりも大きな径を有し、可動部材に立
設される補強部材とを含んでいるので、特に、薄板状の
ミラー部材によりミラー部の軽量化が可能となり、光ス
イッチの駆動電圧を低くできると共に、スイッチングの
応答性を高めることができる。また、ミラー部の軽量化
のためにミラー部材を薄板状に形成した場合において
も、補強部材により、可動部材とミラー部との密着面積
が減少するのが抑制されることになる。この結果、可動
部材とミラー部との密着力を確保して、可動電極とミラ
ー部との密着部分の機械的強度が低下するのを抑制する
ことができる。

【０００７】また、補強部材の少なくとも一部は、ミラ
ー部材の反射面よりも光入射側に突出していることが好
ましい。このように、補強部材の少なくとも一部がミラ
ー部材の反射面よりも光入射側に突出していることによ
り、ミラー部材の反射面とこのミラー部材の反射面に対
向する光入出射端面との間における多重反射の発生が抑
制され、光スイッチの時間応答が低下するのを防ぐこと
ができる。

【０００８】また、補強部材は、ミラー部材と同一材料
にて一体に形成されることが好ましい。このように、補
強部材がミラー部材と同一材料にて一体に形成されるこ
とにより、補強部材とミラー部材とを極めて容易に可動
部材に形成することができる。

【０００９】また、ミラー部材及び補強部材は、ニッケ
ルにより形成されることが好ましい。このように構成し
た場合には、工程が簡素で、且つ装置が安価な金属めっ
き技術を用いて、ミラー部材及び補強部材を形成するこ
とができる。

【００１０】また、可動部材は、一方の面側にミラー部
材が立設される第１の電極層を含み、絶縁層を挟んで第
１の電極層に対向する位置に第２の電極層が形成されて
おり、第１の電極層は、第１の電極層と第２の電極層と
の間に所定の電圧を印加することにより発生する静電引
力により撓み、ミラー部材を光路に対して進出方向ある
いは退出方向に移動させることが好ましい。このように
構成した場合には、光スイッチの動作速度を速くするこ
とができる。また、ミラー部材が設けられる絶縁層の一
方の面側に第１の電極層を形成する構成のものに比し
て、第１の電極層にミラー部材が設けられるので、光ス
イッチを製造する際の工程簡素化及び低コスト化を図る
ことが可能となる。

【００１１】また、第１の電極層は、第１の電極層と第
２の電極層との間に所定の電圧を印加していないとき
に、ミラー部材が光路に対して退出した状態となるよう
に、予め撓んで形成されていることが好ましい。このよ
うに構成した場合には、第１の電極層と第２の電極層と
の間に所定の電圧を印加していない、ミラー部材が光路
に対して退出した状態を初期状態として設定でき、光ス
イッチを動作させるための消費電力を低減することがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
による光スイッチの好適な実施形態について詳細に説明
する。なお、各図において同一要素には同一符号を付
し、重複する説明を省略する。本実施形態においては、
本発明を光ＡＤＭ（Add Drop Multiplexer）装置に適用
した例を示す。

【００１３】まず、図１に基づいて、本発明の実施形態
に係る光ＡＤＭ装置を説明する。図１は、本実施形態に
係る光ＡＤＭ装置を示す構成図である。

【００１４】本実施形態に係る光ＡＤＭ装置１は、波長
分離用アレイ導波路型回折格子（Arrayed Waveguide Gr
ating、以下ＡＷＧと略す）と波長合成用ＡＷＧとを備
えた構成とされており、各ＡＷＧは、Ｓｉ又はＳｉＯ₂
からなる基板２上に形成されている。また、基板２上に
は、光スイッチとしてのスイッチ部６０が配設されてい
る。

【００１５】第１のチャネル導波路部１０は、一本の第
１の波長分離用チャネル導波路１１と、一本の第１の波
長合成用チャネル導波路１２とを含む。第１のスラブ導
波路部２０は、第１の波長分離用チャネル導波路１１に
接続された第１の波長分離用スラブ導波路２１と、第１
の波長合成用チャネル導波路１２に接続された第１の波
長合成用スラブ導波路２２とを含む。

【００１６】アレイ導波路部３０は、第１の波長分離用
スラブ導波路２１に接続され各々の光路長が互いに異な
るＭ（Ｍ≧２）本のチャネル導波路３１₁〜３１_Mからな
る波長分離用アレイ導波路部３１と、第１の波長合成用
スラブ導波路２２に接続され各々の光路長が互いに異な
るＭ（Ｍ≧２）本のチャネル導波路３２₁〜３２_Mからな
る波長合成用アレイ導波路部３２とを含む。第２のスラ
ブ導波路部４０は、波長分離用アレイ導波路部３１に接
続された第２の波長分離用スラブ導波路４１と、波長合
成用アレイ導波路部３２に接続された第２の波長合成用
スラブ導波路４２とを含む。第２の波長分離合成用チャ
ネル導波路部５０は、第２の波長分離用スラブ導波路４
１に接続されたＮ（Ｎ≧２）本の第２の波長分離用チャ
ネル導波路５１₁〜５１_Nと、第２の波長合成用スラブ導
波路４２に接続されたＮ（Ｎ≧２）本の第２の波長合成
用チャネル導波路５２₁〜５２_Nとを含む。

【００１７】光ＡＤＭ装置１において、波長分離用ＡＷ
Ｇは、第１の波長分離用チャネル導波路１１、第１の波
長分離用スラブ導波路２１、波長分離用アレイ導波路部
３１、第２の波長分離用スラブ導波路４１、及び、第２
の波長分離用チャネル導波路５１₁〜５１_Nを有すること
になる。一方、光ＡＤＭ装置１において、波長合成用Ａ
ＷＧは、第１の波長合成用チャネル導波路１２、第１の
波長合成用スラブ導波路２２、波長合成用アレイ導波路
部３２、第２の波長合成用スラブ導波路４２、及び、第
２の波長合成用チャネル導波路５２₁〜５２_Nを有するこ
とになる。

【００１８】第１の波長分離用チャネル導波路１１は、
入力端１１ａを基板２の端面に有し、この入力端１１ａ
に入力した信号光を出力する出力端１１ｂを第１の波長
分離用スラブ導波路２１との接合位置に有する。第１の
波長合成用チャネル導波路１２は、入力端１２ａを第１
の波長合成用スラブ導波路２２との接合位置に有し、こ
の入力端１２ａに入力した信号光を出力する出力端１２
ｂを基板２の端面に有する。

【００１９】第１の波長分離用スラブ導波路２１は、第
１の波長分離用チャネル導波路１１の出力端１１ｂから
第１の波長分離用スラブ導波路２１へ入力した信号光
を、この第１の波長分離用スラブ導波路２１に接合され
ている波長分離用アレイ導波路部３１の入力端３１ａに
入力させる。第１の波長合成用スラブ導波路２２は、こ
の第１の波長合成用スラブ導波路２２に接合されている
波長合成用アレイ導波路部３２の出力端３２ｂから第１
の波長合成用スラブ導波路２２へ入力した信号光を、第
１の波長合成用チャネル導波路１２の入力端１２ａに入
力させる。

【００２０】波長分離用アレイ導波路部３１は、第１の
波長分離用スラブ導波路２１から信号光を入力する入力
端３１ａと、その信号光を第２の波長分離用スラブ導波
路４１へ出力する出力端３１ｂとを有している。Ｍ本の
チャネル導波路３１₁〜３１_Mは、各々の光路長が所定長
ΔＬずつ異なっており、各々を導波する信号光に対して
位相差を与える。

【００２１】波長合成用アレイ導波路部３２は、第２の
波長合成用スラブ導波路４２から信号光を入力する入力
端３２ａと、その信号光を第１の波長合成用スラブ導波
路２２へ出力する出力端３２ｂとを有している。Ｍ本の
チャネル導波路３２₁〜３２_Mは、各々の光路長が所定長
ΔＬずつ異なっており、各々を導波する信号光に対して
位相差を与える。

【００２２】第２の波長分離用スラブ導波路４１は、波
長分離用アレイ導波路部３１の出力端３１ｂから第２の
波長分離用スラブ導波路４１へ入力した信号光を、この
第２の波長分離用スラブ導波路４１に接合されている第
２の波長分離用チャネル導波路５１₁〜５１_Nの入力端５
１ａへ入力させる。第２の波長合成用スラブ導波路４２
は、この第２の波長合成用スラブ導波路４２に接合され
ている第２の波長合成用チャネル導波路５２₁〜５２_Nの
出力端５２ｂから第２の波長合成用スラブ導波路４２へ
入力した信号光を、波長合成用アレイ導波路部３２の入
力端３２ａへ入力させる。

【００２３】第２の波長分離用チャネル導波路５１₁〜
５１_Nそれぞれは、第２の波長分離用スラブ導波路４１
から入力端５１ａに入力した信号光を、基板２の端面に
設けられた出力端５２ｂに出力（ドロップ）する。第２
の波長合成用チャネル導波路５２₁〜５２_Nそれぞれは、
基板２の端面に設けられた入力端５２ａから入力（ア
ド）した信号光を、出力端５２ｂから第２の波長合成用
スラブ導波路４２に出力する。第２の波長分離用チャネ
ル導波路５１₁〜５１_Nと第２の波長合成用チャネル導波
路５２₁〜５２_Nとは、対応する導波路同士が次に説明す
る溝部３の部分で交差（たとえば、直交）するように形
成されている。

【００２４】基板２には、第２の波長分離用チャネル導
波路５１₁〜５１_N及び第２の波長合成用チャネル導波路
５２₁〜５２_Nが並設された方向に延びて、第２の波長分
離用チャネル導波路５１₁〜５１_Nと第２の波長合成用チ
ャネル導波路５２₁〜５２_Nとの各交差部を切断する溝部
３が形成されている。溝部３は、ダイシング技術等を用
いることにより、形成される。

【００２５】スイッチ部６０は、図２〜図５にも示され
るように、ミラー部６１と、可動部材としての第１の電
極層６３と、第２の電極層６４と、絶縁層６５とを有し
ている。スイッチ部６０には、交差部（第２の波長分離
用チャネル導波路５１₁〜５１_Nあるいは第２の波長合成
用チャネル導波路５２₁〜５２_N）と同数のミラー部６１
が枠部６６の内側においてアレイ状に配設されており、
夫々のミラー部６１は、溝部３に沿うように直線状に並
設されている。ミラー部６１は、第２の波長分離用チャ
ネル導波路５１₁〜５１_N及び第２の波長合成用チャネル
導波路５２₁〜５２_Nにおける光路に対して進出方向及び
退出方向に移動自在であり、スイッチ部６０は、各ミラ
ー部６１が各交差部に対応する位置の溝部３に対して進
出方向及び退出方向に移動自在となるように基板２上に
配設されている。枠部６６は、たとえばポリシリコンか
らなる。

【００２６】それぞれのミラー部６１は、図４にも示さ
れるように、第１の電極層６３に立設される薄板状のミ
ラー部材６１ａと、このミラー部材６１ａと連続して形
成される補強部材６１ｂとを含んでいる。ミラー部材６
１ａは、２０μｍ程度の厚さを有している。補強部材６
１ｂは、ミラー部材６１ａの両端部に位置して、ミラー
部材６１ａと同様に第１の電極層６３に立設されてい
る。また、補強部材６１ｂは、円柱形状を呈しており、
ミラー部材６１ａの厚さよりも大きな径（たとえば、４
０μｍ程度）を有している。

【００２７】補強部材６１ｂの少なくとも一部は、ミラ
ー部材６１ａの反射面（表面）よりも光入射側、すなわ
ち第２の波長分離用チャネル導波路５１₁〜５１_Nあるい
は第２の波長合成用チャネル導波路５２₁〜５２_Nの溝部
３に臨む端部側に突出している。このように、補強部材
６１ｂの少なくとも一部をミラー部材６１ａの反射面よ
りも光入射側に突出させることにより、ミラー部材６１
ａの反射面とこのミラー部材６１ａの反射面に対向する
光入出射端面（第２の波長分離用チャネル導波路５１₁
〜５１_Nあるいは第２の波長合成用チャネル導波路５２₁
〜５２_Nの端部が位置する溝部３の壁面）との間におけ
る多重反射の発生が抑制され、スイッチ部６０における
時間応答が低下するのを防ぐことができる。また、補強
部材６１ｂのミラー部材６１ａの反射面よりも突出した
部分により、散乱の発生が抑制されて、散乱光によるク
ロストークを防止することができる。

【００２８】第１の電極層６３は、たとえばニッケルか
らなり、その一方の面側の端部にミラー部６１（ミラー
部材６１ａ及び補強部材６１ｂ）が設けられている。第
１の電極層６３は、ミラー部６１が設けられた側の端部
とは反対側の端部において枠部６６に支持されるよう
に、枠部６６に対して形成されている。第２の電極層６
４は、絶縁層６５を挟んで基板２の第１の電極層６３の
一方の面に対向する位置に形成されている。第１の電極
層６３は、第１の電極層６３と第２の電極層６４との間
に所定の電圧を印加することにより発生する静電引力に
より撓み、図５及び図６に示すように、ミラー部６１を
第２の波長分離用チャネル導波路５１₁〜５１_Nと第２の
波長合成用チャネル導波路５２₁〜５２_Nとの交差部にお
ける光路に対して進出方向あるいは退出方向に移動させ
る。第１の電極層６３は、本実施形態においては、幅が
２００μｍ程度とされ、長さが１．５ｍｍ程度とされ、
厚さが２．０μｍ程度とされている。また、第２の電極
層６４の厚さは、５０ｎｍ程度とされている。

【００２９】また、第１の電極層６３は、第１の電極層
６３と第２の電極層６４との間に所定の電圧を印加して
いないときに、ミラー部６１が第２の波長分離合成用チ
ャネル導波路部５０の各導波路５１₁〜５１_N，５２₁〜
５２_Nにおける光路に対して退出した状態となるよう
に、予め撓んだ状態で形成されている。これにより、第
１の電極層６３と第２の電極層６４との間に所定の電圧
を印加していない、ミラー部６１が第２の波長分離用チ
ャネル導波路５１₁〜５１_Nと第２の波長合成用チャネル
導波路５２₁〜５２_Nとの交差部における光路に対して退
出した状態を初期状態として設定することができ、スイ
ッチ部６０（ミラー部６１）を動作させるための消費電
力を低減することができる。なお、本実施形態において
は、圧縮応力が発生するように第１の電極層６３を形成
することにより、予め撓んだ状態となる。

【００３０】次に、図７に基づいて、スイッチ部６０の
製造工程を説明する。スイッチ部６０は、フォトリソグ
ラフィ技術、エッチング技術等の薄膜技術を用いること
により製造される。なお、図７においては、１つの第１
の電極層６３に対して１つのミラー部６１を形成する例
を示すが、複数のミラー部６１をアレイ状に配設したも
のについても、同様に製造することができる。

【００３１】まず、図７（ａ）に示されるように、Ｓｉ
基板７１上に第１の電極層６３に対応する金属パターン
７２をニッケルにて形成する。このとき、金属パターン
７２（第１の電極層６３）に圧縮応力が発生するよう
に、応力を制御しながら金属パターン７２を形成する。
金属パターン７２の形成後、金属パターン７２の上にレ
ジスト膜７４を塗布する。

【００３２】レジスト膜７４を塗布すると、図７（ｂ）
に示されるように、リソグラフィ技術等を用いて、レジ
スト膜７４にミラー部６１（ミラー部材６１ａ及び補強
部材６１ｂ）に相当する部分の型７５を成形する。型７
５は、ミラー部材６１ａに相当する部分７５ａと補強部
材６１ｂに相当する部分７５ｂからなる。その後、図７
（ｃ）に示されるように、金属メッキ技術により、レジ
スト膜７４に形成された型７５内にミラー部６１となる
金属としてニッケル７６を成長させる。これにより、ミ
ラー部材６１ａと補強部材６１ｂとが同一材料（ニッケ
ル）にて一体に形成されることになる。

【００３３】最後に、図７（ｄ）に示されるように、エ
ッチング技術を用いて、Ｓｉ基板７１、レジスト膜７４
を除去する。このように、フォトリソグラフィ技術、エ
ッチング技術等の薄膜技術を用いることにより、スイッ
チ部６０を低コスト且つ容易に製造することができる。

【００３４】第１の電極層６３と第２の電極層６４との
間に所定の電圧（本実施形態においては、２０Ｖ程度）
を印加した場合には、図５に示されるように、第１の電
極層６３と第２の電極層６４との間に発生する静電引力
により絶縁層が撓んで、ミラー部６１は、ミラー部６１
のミラー部材６１ａが第２の波長分離用チャネル導波路
５１₁〜５１_Nと第２の波長合成用チャネル導波路５２₁
〜５２_Nとの交差部における光路に対して進出した状態
となる。ミラー部６１（ミラー部材６１ａ）が第２の波
長分離用チャネル導波路５１₁〜５１_Nと第２の波長合成
用チャネル導波路５２₁〜５２_Nとの交差部における光路
に対して進出した状態においては、ミラー部６１（ミラ
ー部材６１ａ）は、第２の波長分離用スラブ導波路４１
から出力され第２の波長分離用チャネル導波路５１₁〜
５１_Nを通ってきた信号光を反射し、対応する第２の波
長合成用チャネル導波路５２₁〜５２_Nに入力させる。

【００３５】第１の電極層６３と第２の電極層６４との
間に所定の電圧を印加しない場合には、図６に示される
ように、ミラー部６１は、ミラー部６１のミラー部材６
１ａが第２の波長分離用チャネル導波路５１₁〜５１_Nと
第２の波長合成用チャネル導波路５２₁〜５２_Nとの交差
部における光路に対して退出した状態となる。ミラー部
６１（ミラー部材６１ａ）が第２の波長分離用チャネル
導波路５１₁〜５１_Nと第２の波長合成用チャネル導波路
５２₁〜５２_Nとの交差部における光路に対して退出した
状態においては、第２の波長分離用スラブ導波路４１か
ら出力され第２の波長分離用チャネル導波路５１₁〜５
１_Nを通ってきた信号光は、溝部３内の空間を通って、
第２の波長分離用チャネル導波路５１₁〜５１_Nの出力端
５１ｂに至り、ドロップされることになる。また、第２
の波長合成用チャネル導波路５２₁〜５２_Nの入力端５２
ａからアドされた信号光が入力された場合には、アドさ
れた信号光は溝部３内の空間を通って、第２の波長合成
用チャネル導波路５２₁〜５２_Nの出力端５２ｂに至る。

【００３６】このように、本実施形態に係るスイッチ部
（光スイッチ）６０では、可動部材としての第１の電極
層６３に設けられるミラー部６１が、第１の電極層６３
に立設される薄板状のミラー部材６１ａと、ミラー部材
６１ａと連続して形成されると共にミラー部材６１ａの
厚さよりも大きな径を有し、第１の電極層６３に立設さ
れる補強部材６１ｂとを含んでいるので、特に、薄板状
のミラー部材６１ａによりミラー部６１の軽量化が可能
となり、スイッチ部６０の駆動電圧を低くできると共
に、スイッチングの応答性を高めることができる。ま
た、ミラー部６１の軽量化のためにミラー部材６１ａを
薄板状に形成した場合においても、補強部材６１ｂによ
り、第１の電極層６３とミラー部６１との密着面積が減
少するのが抑制されることになる。この結果、第１の電
極層６３とミラー部６１ととの密着力を確保して、第１
の電極層６３とミラー部６１との密着部分の機械的強度
が低下するのを抑制することができる。

【００３７】また、本実施形態のスイッチ部６０は、ミ
ラー部６１が第２の波長分離用チャネル導波路５１₁〜
５１_Nと第２の波長合成用チャネル導波路５２₁〜５２_N
との各交差部に対応する位置の溝部３に対して進出方向
及び退出方向に移動自在となる、いわゆるクロススイッ
チを構成している。このクロススイッチにおいては、光
路からミラー部６１（ミラー部材６１ａ）が退出した状
態で第２の波長分離用チャネル導波路５１₁〜５１_Nと第
２の波長合成用チャネル導波路５２₁〜５２_Nとの光軸を
合せると、ミラー部６１（ミラー部材６１ａ）が進出し
た状態では、ミラー部材６１ａの厚さ分だけ、光軸がず
れることになる。しかしながら、ミラー部材６１ａを薄
板状に形成することにより、上述した光軸のずれを少な
くすることができる。

【００３８】また、補強部材６１ｂは、ミラー部材６１
ａと同一材料にて形成されることにより、補強部材６１
ｂとミラー部材６１ａとを極めて容易にスイッチ部６０
に形成することができる。なお、本実施形態において
は、ミラー部材６１ａと補強部材６１ｂとをニッケルに
て構成するようにしている。ニッケルをミラー部材６１
ａ及び補強部材６１ｂの材料とすることにより、工程が
簡素で、且つ装置が安価な金属めっき技術を用いて、ミ
ラー部材６１ａ及び補強部材６１ｂを形成することがで
きる。なお、金属めっき技術を用いることが可能である
という観点からは、材料は上述したニッケルに限られる
ことなく、可撓性及び導電性を有する材料であれば、た
とえば銅、金、銀等の金属を用いるようにしてもよい。
もちろん、ミラー部材６１ａと補強部材６１ｂとを異な
る材料で構成するようにしてもよい。

【００３９】また、本実施形態に係るスイッチ部６０
は、ミラー部６１（ミラー部材６１ａ及び補強部材６１
ｂ）と、このミラー部６１が設けられる第１の電極層６
３と、第２の電極層６４とを有し、第１の電極層６３
が、第１の電極層６３と第２の電極層６４との間に所定
の電圧を印加することにより発生する静電引力により撓
み、ミラー部６１を第２の波長分離用チャネル導波路５
１₁〜５１_Nと第２の波長合成用チャネル導波路５２₁〜
５２_Nとの交差部における光路に対して進出方向あるい
は退出方向に移動させることにより、スイッチ部６０の
動作速度を速くすることができる。また、ミラー部６１
が設けられる絶縁層の他方の面側に第１の電極層を形成
する構成のものに比して、第１の電極層６３にミラー部
６１が設けられるので、スイッチ部６０を製造する際の
工程簡素化及び低コスト化を図ることが可能となる。

【００４０】本発明の光スイッチにおいて、補強部材６
１ｂの少なくとも一部をミラー部材６１ａの反射面より
も光入射側に突出させることによって得られる時間応答
低下抑制効果を確認する試験を行った。結果を図８に示
す。図８は、時間に対する光強度の変化を示しており、
実線は実施例１による試験結果を表しており、破線は比
較例１による試験結果を表している。

【００４１】まず、本発明による実施例１として用いた
光スイッチの構成について説明する。実施例１の光スイ
ッチは、図９に示されるように、基板に第１の光導波路
８１、第２の光導波路８２、第３の光導波路８３、及び
第４の光導波路８４が形成されている。これら第１〜第
４の光導波路８１，８２，８３，８４のコア幅は、１０
μｍに設定されている。第１の光導波路８１と第２の光
導波路８２との交差部と、第３の光導波路８３と第４の
光導波路８４との交差部との間隔Ａは、４００μｍに設
定されている。また、基板には、第１の光導波路８１と
第２の光導波路８２との交差部及び第３の光導波路８３
と第４の光導波路８４との交差部を切断するように溝部
８５が形成されている。この溝部８５の幅は５０μｍに
設定されており、深さが第１〜第４の光導波路８１，８
２，８３，８４の深さ以上、たとえば１００μｍに設定
されている。溝部８５は、第１〜第４の光導波路８１，
８２，８３，８４と所定の角度（たとえば、６０°）で
交差している。第１〜第４の光導波路８１，８２，８
３，８４のそれぞれは、溝部８５を隔てて光導波路部分
８１ａ，８２ａ，８３ａ，８４ａと光導波路部分８１
ｂ，８２ｂ，８３ｂ，８４ｂとに分かれている。

【００４２】第１の光導波路８１と第２の光導波路８２
との交差部及び第３の光導波路８３と第４の光導波路８
４との交差部に対応する位置には、ミラー部６１が第１
〜第４の光導波路８１，８２，８３，８４における光路
に対して進出方向及び退出方向に移動自在に配設されて
いる。ミラー部６１は、ミラー部材６１ａと補強部材６
１ｂとからなり、このミラー部６１の幅は、１５０μｍ
に設定されている。ミラー部材６１ａの幅は７０μｍに
設定されており、その厚さは２０μｍに設定されてい
る。補強部材６１ｂの直径は、４０μｍに設定されてい
る。溝部８５を形成する端面とミラー部材６１ａの反射
面との間隔は、１５μｍに設定されている。

【００４３】次に、図１０に基づいて、比較例１の構成
を説明する。比較例１の光スイッチは、ミラー部の形状
に関して上述した実施例１と相違する。比較例１の光ス
イッチにおけるミラー部９１は、略直方体形状を呈して
おり、幅が１５０μｍに設定されており、厚さが２０μ
ｍに設定されている。また、溝部８５を形成する端面と
ミラー部９１の反射面との間隔は、１５μｍに設定され
ている。

【００４４】試験は、実施例１及び比較例１共、第１の
光導波路８１（光導波路部分８１ａ）あるいは第３の光
導波路８３（光導波路部分８３ａ）から出射され、ミラ
ー部６１，９１（ミラー部材６１ａ）にて反射して第２
の光導波路８２（光導波路部分８２ａ）あるいは第４の
光導波路８４（光導波路部分８４ａ）に入射した光の強
度の時間変化を測定することにより行った。図８から分
かるように、時間応答は、比較例１の方が１０ｐｓ程度
悪く、本発明による実施例１の方が優れた時間応答性能
を有していることが分かる。

【００４５】また、ミラー部６１，９１（ミラー部材６
１ａ）が第１〜第４の光導波路８１，８２，８３，８４
における光路に対して進出方向した状態で、第１の光導
波路８１（光導波路部分８１ａから出射され第４の光導
波路８４（光導波路部分８４ｂ）に入射する漏れ光を測
定したところ、比較例１は３５ｄＢ程度となり、実施例
１は４５ｄＢ程度となった。このように、比較例１に対
して実施例１の方が漏れ光の発生が少なく、クロストー
クを抑制していることが分かる。

【００４６】本発明は、前述した実施形態に限定される
ものではなく、本発明による光スイッチは、上述した光
ＡＤＭ装置１以外の光学装置にも適用することが可能で
ある。

【００４７】また、本実施形態においては、ミラー部材
６１ａと補強部材６１ｂとを一体形成しているが、これ
に限られることなくミラー部材６１ａと補強部材６１ｂ
とを別体に構成して一体化するようにしてもよい。ま
た、補強部材６１ｂの形状も円柱形状に限られることな
く、多角柱形状、筒状形状等であってもよく、その径
も、ミラー部６１と第１の電極層６３（可動部材）との
密着力を考慮して適宜設定することが可能である。

【００４８】また、本実施形態においては、ミラー部材
６１ａの両端位置に補強部材６１ｂを設けるように構成
しているが、これに限られるものではなく、ミラー部材
６１ａの両端のいずれか一方の位置に設けるようにして
もよい。また、ミラー部材６１ａによる光の反射を妨げ
ない位置であれば、ミラー部材６１ａの途中部分の位置
に補強部材６１ｂを設けるようにしてもよい。

【００４９】また、本実施形態においては、ミラー部６
１と第１の電極層６３とを同一材料にて形成するように
しているが、これに限られることなく、異なる材料で構
成するようにしてもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、可動部材とミラー部との密着力を確保すること
が可能であり、かつ低電圧駆動が可能で、高速応答性に
優れた光スイッチを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る光ＡＤＭ装置を示す構
成図である。

【図２】本発明の実施形態に係るスイッチ部（光スイッ
チ）の構成を示す平面図である。

【図３】本発明の実施形態に係るスイッチ部（光スイッ
チ）の構成を示す側面図である。

【図４】本発明の実施形態に係るスイッチ部（光スイッ
チ）の構成を示す要部拡大斜視図である。

【図５】本発明の実施形態に係るスイッチ部（光スイッ
チ）の動作を説明する図である。

【図６】本発明の実施形態に係るスイッチ部（光スイッ
チ）の動作を説明する図である。

【図７】本発明の実施形態に係るスイッチ部（光スイッ
チ）の製造工程を説明する図である。

【図８】本発明による光スイッチの実施例１と比較例１
を示す線図であり、光強度の時間変化を示している。

【図９】本発明による光スイッチの実施例１の構成を説
明するための図である。

【図１０】比較例１による光スイッチの構成を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１…光ＡＤＭ装置、２…基板、３…溝部、６０…スイッ
チ部（光スイッチ）、６１…ミラー部、６１ａ…ミラー
部材、６１ｂ…補強部材、６３…第１の電極層、６４…
第２の電極層、６５…絶縁層、６６…枠部。

フロントページの続き (72)発明者奥山浩兵庫県赤穂郡上郡町金出地1431−12 住友電気工業株式会社播磨研究所内Ｆターム(参考） 2H041 AA14 AB13 AC06 AZ01 AZ05 AZ08 2H047 KA03 KA12 LA19 MA05 TA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可動部材と、前記可動部材に設けられる
ミラー部と、を備えた光スイッチであって、前記ミラー部は、前記可動部材に立設される薄板状のミラー部材と、前記ミラー部材と連続して形成されると共に前記ミラー
部材の厚さよりも大きな径を有し、前記可動部材に立設
される補強部材と、を含んでいることを特徴とする光ス
イッチ。
【請求項２】前記補強部材の少なくとも一部は、前記
ミラー部材の反射面よりも光入射側に突出していること
を特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】前記補強部材は、前記ミラー部材と同一
材料にて一体に形成されることを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の光スイッチ。
【請求項４】前記ミラー部材及び前記補強部材は、ニ
ッケルにより形成されることを特徴とする請求項３に記
載の光スイッチ。
【請求項５】前記可動部材は、一方の面側に前記ミラ
ー部材が立設される第１の電極層を含み、絶縁層を挟んで前記第１の電極層に対向する位置に第２
の電極層が形成されており、前記第１の電極層は、前記第１の電極層と前記第２の電
極層との間に所定の電圧を印加することにより発生する
静電引力により撓み、前記ミラー部材を光路に対して進
出方向あるいは退出方向に移動させることを特徴とする
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光スイッ
チ。
【請求項６】前記第１の電極層は、前記第１の電極層
と前記第２の電極層との間に前記所定の電圧を印加して
いないときに、前記ミラー部材が前記光路に対して退出
した状態となるように、予め撓んで形成されていること
を特徴とする請求項５に記載の光スイッチ。