JP2003014997A - 超小型光電子機械システム（ｍｏｅｍｓ） - Google Patents
超小型光電子機械システム（ｍｏｅｍｓ）Info
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チップと光ファイバーを顕微鏡の下で整列さ
せるのではなく、ミラーを使って簡単な方法で調整する
機構を提供する。 【解決手段】 ＭＥＭＳベースの調整可能なミラーモジ
ュールを使えば、基板内の光ファイバーを、より速く、
より低コストで、より簡単に整列状態にすることができ
る。基板上に形成された可動ミラーを使えば、光ファイ
バーを取り付けた後、光路を調整し、その後でミラーを
その位置に固定して整列不良を防ぐことができる。
せるのではなく、ミラーを使って簡単な方法で調整する
機構を提供する。 【解決手段】 ＭＥＭＳベースの調整可能なミラーモジ
ュールを使えば、基板内の光ファイバーを、より速く、
より低コストで、より簡単に整列状態にすることができ
る。基板上に形成された可動ミラーを使えば、光ファイ
バーを取り付けた後、光路を調整し、その後でミラーを
その位置に固定して整列不良を防ぐことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバーから
放出される光線を光学装置に整列させる装置に関する。
放出される光線を光学装置に整列させる装置に関する。
【０００２】
【従来技術】光学スイッチ等の光電子装置は、長年に亘
って開発されてきた製造技術によって急速に進歩してい
る。超小型電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術の出現に
よって、そのような装置を小型化することはできたが、
光源と送信／変換チップとの間で光を移送する光ファイ
バーから放出される光線を整列するよう試みるときには
問題が生じる。変換チップは、一般的に、光学スイッチ
切り替え、又は電気信号への或いは電気信号からの変換
という機能を提供する。単一モードの光ファイバーで
は、ファイバーと目標領域との間の整列の許容範囲は、
通常約０．１μｍである。多重モード光ファイバーの整
列許容範囲は僅かに広いが、それでもやはり、通常５μ
ｍを下回る。そのような高精度の整列は、現在は手動で
行われており、費用が嵩む。
って開発されてきた製造技術によって急速に進歩してい
る。超小型電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術の出現に
よって、そのような装置を小型化することはできたが、
光源と送信／変換チップとの間で光を移送する光ファイ
バーから放出される光線を整列するよう試みるときには
問題が生じる。変換チップは、一般的に、光学スイッチ
切り替え、又は電気信号への或いは電気信号からの変換
という機能を提供する。単一モードの光ファイバーで
は、ファイバーと目標領域との間の整列の許容範囲は、
通常約０．１μｍである。多重モード光ファイバーの整
列許容範囲は僅かに広いが、それでもやはり、通常５μ
ｍを下回る。そのような高精度の整列は、現在は手動で
行われており、費用が嵩む。
【０００３】最近の超小型光電子機械システム（ＭＯＥ
ＭＳ）の更なる欠点は、光ファイバーの整列不良を許容
するために、通常、フォトダイオードの作動領域が拡大
されて、光を投影できる全領域をカバーするようになっ
ていることである。作動領域が広くなるほどｐ−ｎ接合
は大きくなるので、接合容量が大きくなり、ＭＯＥＭＳ
システムの切り替え速度が低下することになりがちであ
る。変換効率を上げるため、上記システムでは、一般的
に手動による整列が必要である。
ＭＳ）の更なる欠点は、光ファイバーの整列不良を許容
するために、通常、フォトダイオードの作動領域が拡大
されて、光を投影できる全領域をカバーするようになっ
ていることである。作動領域が広くなるほどｐ−ｎ接合
は大きくなるので、接合容量が大きくなり、ＭＯＥＭＳ
システムの切り替え速度が低下することになりがちであ
る。変換効率を上げるため、上記システムでは、一般的
に手動による整列が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような理由で、例
えば、光ファイバー通信システムのハードウェアのコス
トを下げ、光信号をガイドするための媒体として光ファ
イバーを必要とする多くの光学システムのコストを下げ
るためには、ファイバー―チップ接続用の低コストで高
精度な整列機構の開発が重要である。
えば、光ファイバー通信システムのハードウェアのコス
トを下げ、光信号をガイドするための媒体として光ファ
イバーを必要とする多くの光学システムのコストを下げ
るためには、ファイバー―チップ接続用の低コストで高
精度な整列機構の開発が重要である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の原理は、光ファ
イバーと超小型光電子機械システム（ＭＯＥＭＳ）チッ
プとの間の高精度整列のためのＭＥＭＳミラーモジュー
ルを含む超小型光電子機械システム（ＭＯＥＭＳ）を提
供する。本発明は、チップと光ファイバーを顕微鏡の下
で整列させるのではなく、もっと簡単な方法、つまり、
光線が目標領域に投影されるように、光ファイバーから
出てくる光線の経路をＭＥＭＳミラーで調節する方法を
用いる。光波がミラーの間の自由空間を通過するときに
生じるビーム広がりの問題は、ビームに、ミラーモジュ
ール内の球状に曲がったミラー又はレンズのような、湾
曲した光学要素を通過させて、光を収束及び／又はコリ
メートすることによって解決できる。実験を通して、例
えば、５つのミラーを使ったモジュールの効率は、ＭＥ
ＭＳミラーが金でコーティングされている場合、約６
２．４％程度であることが分かったが、この値は殆どの
用途に対して十分高い数値である。
イバーと超小型光電子機械システム（ＭＯＥＭＳ）チッ
プとの間の高精度整列のためのＭＥＭＳミラーモジュー
ルを含む超小型光電子機械システム（ＭＯＥＭＳ）を提
供する。本発明は、チップと光ファイバーを顕微鏡の下
で整列させるのではなく、もっと簡単な方法、つまり、
光線が目標領域に投影されるように、光ファイバーから
出てくる光線の経路をＭＥＭＳミラーで調節する方法を
用いる。光波がミラーの間の自由空間を通過するときに
生じるビーム広がりの問題は、ビームに、ミラーモジュ
ール内の球状に曲がったミラー又はレンズのような、湾
曲した光学要素を通過させて、光を収束及び／又はコリ
メートすることによって解決できる。実験を通して、例
えば、５つのミラーを使ったモジュールの効率は、ＭＥ
ＭＳミラーが金でコーティングされている場合、約６
２．４％程度であることが分かったが、この値は殆どの
用途に対して十分高い数値である。
【０００６】
【発明の実施の形態】ＭＥＭＳ技術は、上記の問題、特
に光ファイバーの手動整列に費用がかかるという問題に
対する解決策を提供する。ユーザーは、チップと光ファ
イバーを顕微鏡の下で動かすのではなく、光線の経路を
ＭＥＭＳミラーで調節して、光線が所定のスポットに投
影されるようにする。光ファイバーをＭＯＥＭＳチップ
上に整列させるように設計されている本方法を説明する
前に、本システムを含む代表的機械について説明する。
に光ファイバーの手動整列に費用がかかるという問題に
対する解決策を提供する。ユーザーは、チップと光ファ
イバーを顕微鏡の下で動かすのではなく、光線の経路を
ＭＥＭＳミラーで調節して、光線が所定のスポットに投
影されるようにする。光ファイバーをＭＯＥＭＳチップ
上に整列させるように設計されている本方法を説明する
前に、本システムを含む代表的機械について説明する。
【０００７】図面、特に図１、２に示すように、装置１
００は基体（基板）１０１を含んでおり、基板１０１に
は溝１１０が形成されている。光ファイバー１０は、溝
１１０内に配置され、その端部は溝の反射傾斜端部表面
１１３に相対している。例えば図４、７に示すように、
溝１１０の底面の仮想延長線に対する溝端部表面１１３
の傾斜角度１１５は９０度未満なので、反射端部表面１
１３に入射する光１１は、矢印１２で示すように反射し
て溝１１０から出る。図示の実施例では、端部表面の角
度は溝の底から測定して約４５度から約６５度の間にあ
り、幾つかの実施例では約５４．７度の角度が好都合で
ある。装置１００のある代表的実施例では、光が光学装
置を照射するようになっている。例えば、光学装置は、
光検知器、分光光度グリッド、干渉計、回折格子、或い
は、図２に示すフリップチップボンド光学装置１３のよ
うな他の光学又は光電素子であってもよい。反射端部表
面１１３には、性能を高めるため、金又は銀のような反
射強化材のコーティング１１４を施してもよい。
００は基体（基板）１０１を含んでおり、基板１０１に
は溝１１０が形成されている。光ファイバー１０は、溝
１１０内に配置され、その端部は溝の反射傾斜端部表面
１１３に相対している。例えば図４、７に示すように、
溝１１０の底面の仮想延長線に対する溝端部表面１１３
の傾斜角度１１５は９０度未満なので、反射端部表面１
１３に入射する光１１は、矢印１２で示すように反射し
て溝１１０から出る。図示の実施例では、端部表面の角
度は溝の底から測定して約４５度から約６５度の間にあ
り、幾つかの実施例では約５４．７度の角度が好都合で
ある。装置１００のある代表的実施例では、光が光学装
置を照射するようになっている。例えば、光学装置は、
光検知器、分光光度グリッド、干渉計、回折格子、或い
は、図２に示すフリップチップボンド光学装置１３のよ
うな他の光学又は光電素子であってもよい。反射端部表
面１１３には、性能を高めるため、金又は銀のような反
射強化材のコーティング１１４を施してもよい。
【０００８】図３、４に示すように、光学構成要素をＭ
ＯＥＭＳに統合することもできる。例えば、フォトダイ
オードアレイのような光学装置１２４を基板１０１上に
配置し、基板１０１上に形成されているミラーを介し
て、光１１をファイバー１０から受け取るようにするこ
ともできる。また、例えば、１つのミラー１２０を溝１
１０の反射端部表面１１３の上方に配置し、ミラー１２
０が別のミラー１２１に向けて光を反射し、そのミラー
１２１が光を光学装置１２４に反射するようにしてもよ
い。ミラー１２０、１２１は、ヒンジ１２３、１２４で
基板に保持し、ポリシシコン、単結晶シリコン又は他の
好適な材料で形成するのが望ましい。必要であれば、ミ
ラー１２０、１２１は、端部表面１１３と同様の方法で
コーティングして反射率を上げることもできる。このよ
うに、ミラー１２０、１２１と反射端部表面１１３と
は、光ファイバー１０の端部と光学装置１２４との間に
光の経路を形成し、一方から他方へ、その逆方向へ、或
いは両方向に光を送ることができる。特に図４を見ると
分かるように、第１ミラー１２０は、基板１０１の表面
と平行に光を反射するように配置されている。
ＯＥＭＳに統合することもできる。例えば、フォトダイ
オードアレイのような光学装置１２４を基板１０１上に
配置し、基板１０１上に形成されているミラーを介し
て、光１１をファイバー１０から受け取るようにするこ
ともできる。また、例えば、１つのミラー１２０を溝１
１０の反射端部表面１１３の上方に配置し、ミラー１２
０が別のミラー１２１に向けて光を反射し、そのミラー
１２１が光を光学装置１２４に反射するようにしてもよ
い。ミラー１２０、１２１は、ヒンジ１２３、１２４で
基板に保持し、ポリシシコン、単結晶シリコン又は他の
好適な材料で形成するのが望ましい。必要であれば、ミ
ラー１２０、１２１は、端部表面１１３と同様の方法で
コーティングして反射率を上げることもできる。このよ
うに、ミラー１２０、１２１と反射端部表面１１３と
は、光ファイバー１０の端部と光学装置１２４との間に
光の経路を形成し、一方から他方へ、その逆方向へ、或
いは両方向に光を送ることができる。特に図４を見ると
分かるように、第１ミラー１２０は、基板１０１の表面
と平行に光を反射するように配置されている。
【０００９】図５は、ＭＯＥＭＳのある特定の実施例を
示している。この例では、当技術分野では既知の技法で
水酸化カリウム等を用いて基板表面をエッチング又は腐
蝕する異方性湿式エッチングにより、基板１０１内に、
Ｖ字型又は台形のトレンチ又は溝１１０、１１０’を形
成する。例えば、２００μｍの深さの溝を必要とするフ
ァイバーが用いられているが、トレンチ１１０の大きさ
は、用いられるファイバーの具体的な寸法及び具体的に
必要なモジュール特性によって大きく変わることを、当
業者には容易に理解頂けるであろう。トレンチ１１０
は、図３に示されているのと同様に、トレンチ１１０の
端部にある表面１１３を使って、光１１をミラー１３１
に向けて上方向に反射できるように、設置されている。
図３のミラーと同じ様に、ミラー１３１は、ポリシリコ
ン又は単結晶シリコン（ＳＣＳ）で形成するのが望まし
い。大多数の単一モード光ファイバーの直径は約１００
−１２５μｍであり、図１に示すように、２００μｍの
深さの溝にＸ及びＹ方向の整列不良１．０μｍ未満で丁
度嵌るようになっている。エッチングされた表面は滑ら
かなので、文字通り効果的な光学ミラーとして機能す
る。先に述べたように、表面を金又はアルミニウムでコ
ーティングして、ミラーの反射率を上げることもでき
る。図３に示すように、各種実施例では、ミラー１２０
をトレンチ１１０上に設置しチップ表面に対して約３
５．３度に方向付けているが、その場合、ミラーから反
射された光は、チップ表面と実質的に平行となる。別の
ＭＥＭＳミラー１２１、或いは、格子プレートのような
別の光学装置を加えることによって、光学ファイバーか
らの光を、図３に示す分光器の事例であるフォトダイオ
ードアレイのようなオンチップ光学装置１２２に投影す
るよう導いてもよい。
示している。この例では、当技術分野では既知の技法で
水酸化カリウム等を用いて基板表面をエッチング又は腐
蝕する異方性湿式エッチングにより、基板１０１内に、
Ｖ字型又は台形のトレンチ又は溝１１０、１１０’を形
成する。例えば、２００μｍの深さの溝を必要とするフ
ァイバーが用いられているが、トレンチ１１０の大きさ
は、用いられるファイバーの具体的な寸法及び具体的に
必要なモジュール特性によって大きく変わることを、当
業者には容易に理解頂けるであろう。トレンチ１１０
は、図３に示されているのと同様に、トレンチ１１０の
端部にある表面１１３を使って、光１１をミラー１３１
に向けて上方向に反射できるように、設置されている。
図３のミラーと同じ様に、ミラー１３１は、ポリシリコ
ン又は単結晶シリコン（ＳＣＳ）で形成するのが望まし
い。大多数の単一モード光ファイバーの直径は約１００
−１２５μｍであり、図１に示すように、２００μｍの
深さの溝にＸ及びＹ方向の整列不良１．０μｍ未満で丁
度嵌るようになっている。エッチングされた表面は滑ら
かなので、文字通り効果的な光学ミラーとして機能す
る。先に述べたように、表面を金又はアルミニウムでコ
ーティングして、ミラーの反射率を上げることもでき
る。図３に示すように、各種実施例では、ミラー１２０
をトレンチ１１０上に設置しチップ表面に対して約３
５．３度に方向付けているが、その場合、ミラーから反
射された光は、チップ表面と実質的に平行となる。別の
ＭＥＭＳミラー１２１、或いは、格子プレートのような
別の光学装置を加えることによって、光学ファイバーか
らの光を、図３に示す分光器の事例であるフォトダイオ
ードアレイのようなオンチップ光学装置１２２に投影す
るよう導いてもよい。
【００１０】光ファイバー１０をこのＶ字型溝即ちトレ
ンチ１１０に挿入すると、図１に示すＸ方向、Ｙ方向又
はその両方向に整列不良が生じる。Ｚ方向の整列不良
は、ファイバー１０からチップ１０１への連結効率を変
化させることはあるが、目標光学装置１２２上の投影位
置を変化させることはない。ＭＥＭＳ分光光度計を例に
取れば、図３に示すように、Ｘ方向の整列不良は全て、
光学装置１２２内のフォトダイオードの作動領域の幅を
広げることにより解決できる。例えば、光ファイバー１
０にＸ方向で１０μｍの整列不良が生じると、反射光
は、格子プレート上で横方向に１０μｍずれることにな
る。しかし、各フォトダイオードピクセルの幅を広げて
おけば、格子プレート１２１からの分解された光は、依
然としてフォトダイオードの作動領域上に落ちる。ファ
イバー１０にＹ方向（ウェーハ表面に垂直に）の整列不
良が生じると、光の出力は、フォトダイオードアレイに
沿ってずれることになる。例えば、当初の設計では、ス
ペクトル構成要素がアレイ中のフォトダイオード番号１
０１から６１２へ落下するようになっている場合、整列
不良のため、光学信号はフォトダイオード番号２１８か
ら７２９へ落下するようにずれることになる。この場
合、フォトダイオードアレイからの出力信号を測定し
て、オフセットを補償しなければならない。基準光源を
使ってフォトダイオードアレイ上の投影アドレスを識別
すると、これを行うことができる。これは普通一回だけ
の較正であり、ファイバーをチップ上に組み付けた後で
行うことができる。
ンチ１１０に挿入すると、図１に示すＸ方向、Ｙ方向又
はその両方向に整列不良が生じる。Ｚ方向の整列不良
は、ファイバー１０からチップ１０１への連結効率を変
化させることはあるが、目標光学装置１２２上の投影位
置を変化させることはない。ＭＥＭＳ分光光度計を例に
取れば、図３に示すように、Ｘ方向の整列不良は全て、
光学装置１２２内のフォトダイオードの作動領域の幅を
広げることにより解決できる。例えば、光ファイバー１
０にＸ方向で１０μｍの整列不良が生じると、反射光
は、格子プレート上で横方向に１０μｍずれることにな
る。しかし、各フォトダイオードピクセルの幅を広げて
おけば、格子プレート１２１からの分解された光は、依
然としてフォトダイオードの作動領域上に落ちる。ファ
イバー１０にＹ方向（ウェーハ表面に垂直に）の整列不
良が生じると、光の出力は、フォトダイオードアレイに
沿ってずれることになる。例えば、当初の設計では、ス
ペクトル構成要素がアレイ中のフォトダイオード番号１
０１から６１２へ落下するようになっている場合、整列
不良のため、光学信号はフォトダイオード番号２１８か
ら７２９へ落下するようにずれることになる。この場
合、フォトダイオードアレイからの出力信号を測定し
て、オフセットを補償しなければならない。基準光源を
使ってフォトダイオードアレイ上の投影アドレスを識別
すると、これを行うことができる。これは普通一回だけ
の較正であり、ファイバーをチップ上に組み付けた後で
行うことができる。
【００１１】
【実施例】５つのミラーを使った整列モジュールに関す
る具体的な説明 櫛形駆動アクチュエータ１３９、１４０及び追加ミラー
１３２、１３３を加えると、図５に示すように、アクチ
ュエータ１３９、１４０に電気信号を送り、ＭＥＭＳミ
ラー１３１、１３３の位置を調節することにより、Ｘ及
びＹ方向の整列不良を修正することができる。図５は、
ファイバー―チップ接続用の５つのミラーを使ったモジ
ュールを示している。光ファイバー１０は、シリコン基
板１０１にエッチングされた台形／三角形の溝１１０に
嵌め込まれている。この台形の溝１１０の深さと幅は、
光ファイバー１０を配設すると、光１１が台形の溝１１
０の端部で表面１１３に当たるように導かれ、設計され
た経路に沿って上方向に反射するように設計されてい
る。表面１１３は、金又は他の好適な材料１１４でコー
ティングして反射率を上げることもできる。この台形溝
１１０のエッチングは±μｍ以内で正確に制御すること
ができるので、光ファイバー１０を台形溝１１０内へ配
置する際の整列不良は最小に抑えることができ、ガイド
ミラーの位置を調整することによってこの僅かな狂いを
修正することができる。光ファイバー１０が台形溝１１
０内の最終位置に配置された後、光ファイバーはその位
置に接着される。これには、ファイバーとチップとの間
の相対位置が、主に写真印刷段階と、台形溝１１０を形
成するのに用いられる湿式エッチングによって制御され
ているので、高精度の調整を必要としない。
る具体的な説明 櫛形駆動アクチュエータ１３９、１４０及び追加ミラー
１３２、１３３を加えると、図５に示すように、アクチ
ュエータ１３９、１４０に電気信号を送り、ＭＥＭＳミ
ラー１３１、１３３の位置を調節することにより、Ｘ及
びＹ方向の整列不良を修正することができる。図５は、
ファイバー―チップ接続用の５つのミラーを使ったモジ
ュールを示している。光ファイバー１０は、シリコン基
板１０１にエッチングされた台形／三角形の溝１１０に
嵌め込まれている。この台形の溝１１０の深さと幅は、
光ファイバー１０を配設すると、光１１が台形の溝１１
０の端部で表面１１３に当たるように導かれ、設計され
た経路に沿って上方向に反射するように設計されてい
る。表面１１３は、金又は他の好適な材料１１４でコー
ティングして反射率を上げることもできる。この台形溝
１１０のエッチングは±μｍ以内で正確に制御すること
ができるので、光ファイバー１０を台形溝１１０内へ配
置する際の整列不良は最小に抑えることができ、ガイド
ミラーの位置を調整することによってこの僅かな狂いを
修正することができる。光ファイバー１０が台形溝１１
０内の最終位置に配置された後、光ファイバーはその位
置に接着される。これには、ファイバーとチップとの間
の相対位置が、主に写真印刷段階と、台形溝１１０を形
成するのに用いられる湿式エッチングによって制御され
ているので、高精度の調整を必要としない。
【００１２】図５、６に示すように、光１１は、台形溝
１１０内の反射端部表面１１３によって反射された後、
可動ミラー１３１に当たるように導かれる。このミラー
１３１は、図７に示すように可動プラットフォーム１３
６上に設置されており、その位置は、プラットフォーム
１３６に取り付けられている静電櫛形駆動装置１３９に
電圧を掛けることによって調整される。第１ミラー１３
１の位置を調整することによって、出てゆく光線の高さ
（ウェーハ表面に垂直方向の高さ）を制御することがで
きる。この制御の許容範囲は、光線が最後のミラー１３
４に達した後、光線のＸ位置の調整に変換され、この実
施例では修正されて示されている。光信号は、次に固定
ミラー１３２に当たり、続いて第２可動ミラー１３３に
当たるように導かれる。第２可動ミラー１３３の運動
は、図５、６に示すように、フォトダイオード／レーザ
ーダイオードのような光学装置１３５上のその最終的な
落下スポットのＹ位置を制御する許容範囲を与える。
１１０内の反射端部表面１１３によって反射された後、
可動ミラー１３１に当たるように導かれる。このミラー
１３１は、図７に示すように可動プラットフォーム１３
６上に設置されており、その位置は、プラットフォーム
１３６に取り付けられている静電櫛形駆動装置１３９に
電圧を掛けることによって調整される。第１ミラー１３
１の位置を調整することによって、出てゆく光線の高さ
（ウェーハ表面に垂直方向の高さ）を制御することがで
きる。この制御の許容範囲は、光線が最後のミラー１３
４に達した後、光線のＸ位置の調整に変換され、この実
施例では修正されて示されている。光信号は、次に固定
ミラー１３２に当たり、続いて第２可動ミラー１３３に
当たるように導かれる。第２可動ミラー１３３の運動
は、図５、６に示すように、フォトダイオード／レーザ
ーダイオードのような光学装置１３５上のその最終的な
落下スポットのＹ位置を制御する許容範囲を与える。
【００１３】もう１つの要因は、光線がファイバーを出
た後の光線の広がりである。自由空間伝播距離の関数と
してのビームサイズの増大は、ガウスのビーム理論に従
って計算することができる。波長がλの光線は、最小半
径ｒ0を有する最初の位置から距離ｚだけ自由空間内を
伝播した後、その半径は以下のように表される。
た後の光線の広がりである。自由空間伝播距離の関数と
してのビームサイズの増大は、ガウスのビーム理論に従
って計算することができる。波長がλの光線は、最小半
径ｒ0を有する最初の位置から距離ｚだけ自由空間内を
伝播した後、その半径は以下のように表される。
【００１４】このシステム内の自由空間光路の長さは、
約６００μｍから約８００μｍの範囲内であるのが望ま
しく、ビーム広がりの問題を生じる。
約６００μｍから約８００μｍの範囲内であるのが望ま
しく、ビーム広がりの問題を生じる。
【００１５】この５つのミラーを有するシステムによっ
て生じる長い光路に関わるビーム広がりを補償するため
に、第１可動ミラー１３１を、例えば球形に湾曲したも
のとして、光線を収束してもよい。
て生じる長い光路に関わるビーム広がりを補償するため
に、第１可動ミラー１３１を、例えば球形に湾曲したも
のとして、光線を収束してもよい。
【００１６】５つのミラーを有する光ガイドシステムの
効率 このような５つのミラーを有する光ガイドシステムに関
する問題の１つは、繰り返し反射した後の光信号の効率
である。この光ガイドシステムの効率は、 Ｅ＝Ｒ1・Ｒ2・Ｒ3・Ｒ4・Ｒ5 で表され、ここにＲ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5は、ＭＥＭ
Ｓミラー（溝内のシリコン表面ミラーを含む）それぞれ
の反射率である。使用するミラーが単結晶シリコン表面
である場合の反射率を図８に示す。この測定で用いた光
源の波長は１．５５μｍであった。金をコーティングし
ていない場合、反射率は、光の入射角度によって変わり
３２％から３７％の範囲にある。この場合、この５つの
ミラーを有するシステムの効率は、Ｅ＝０．３３・０．
３６・０．３７・０．３７・０．３７＝０．００５６＝
（約）０．５％である。
効率 このような５つのミラーを有する光ガイドシステムに関
する問題の１つは、繰り返し反射した後の光信号の効率
である。この光ガイドシステムの効率は、 Ｅ＝Ｒ1・Ｒ2・Ｒ3・Ｒ4・Ｒ5 で表され、ここにＲ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5は、ＭＥＭ
Ｓミラー（溝内のシリコン表面ミラーを含む）それぞれ
の反射率である。使用するミラーが単結晶シリコン表面
である場合の反射率を図８に示す。この測定で用いた光
源の波長は１．５５μｍであった。金をコーティングし
ていない場合、反射率は、光の入射角度によって変わり
３２％から３７％の範囲にある。この場合、この５つの
ミラーを有するシステムの効率は、Ｅ＝０．３３・０．
３６・０．３７・０．３７・０．３７＝０．００５６＝
（約）０．５％である。
【００１７】ミラーを金でコーティングした場合、ＭＥ
ＭＳミラーの反射率は約９１パーセントに上がり、シス
テム全体の効率は、Ｈ＝０．９１・０．９１・０．９１
・０．９１・０．９１＝０．６２４＝（約）６２．４％
である。この効率値は、殆どの用途に適している。
ＭＳミラーの反射率は約９１パーセントに上がり、シス
テム全体の効率は、Ｈ＝０．９１・０．９１・０．９１
・０．９１・０．９１＝０．６２４＝（約）６２．４％
である。この効率値は、殆どの用途に適している。
【００１８】化学的機械的研磨（ＣＭＰ）後のポリシリ
コンミラーの反射率がＳＣＳミラーの反射率と同様であ
ることは、当業者には既知である。その結果、ポリシリ
コンミラーモジュールは、ＳＣＳミラーの反射率に近い
総体的反射率を提供することになる。これらのミラーを
支持しているプラットフォームは、ミラーが最終位置へ
動かされた後、その位置に接着され、櫛形駆動装置に掛
けられていた電圧は遮断される。
コンミラーの反射率がＳＣＳミラーの反射率と同様であ
ることは、当業者には既知である。その結果、ポリシリ
コンミラーモジュールは、ＳＣＳミラーの反射率に近い
総体的反射率を提供することになる。これらのミラーを
支持しているプラットフォームは、ミラーが最終位置へ
動かされた後、その位置に接着され、櫛形駆動装置に掛
けられていた電圧は遮断される。
【図１】本発明の実施例の１部の概略断面図である。
【図２】本発明の実施例の１部の概略断面図であり、基
板の最上部に装置が配置されている。
板の最上部に装置が配置されている。
【図３】本発明の実施例の１部の概略斜視図であり、基
板の最上部にミラーと光学装置とが追加されている。
板の最上部にミラーと光学装置とが追加されている。
【図４】図３の概略断面図である。
【図５】可動ミラーと、固定ミラーと、光学装置が基板
の最上部に配置されている、本発明の好適な実施形態の
例を示す、包括的概略斜視図である。
の最上部に配置されている、本発明の好適な実施形態の
例を示す、包括的概略斜視図である。
【図６】図５の平面図である。
【図７】図５及び図６に示されている溝の側断面図であ
る。
る。
【図８】本発明と共に用いることのできる２つの異なる
タイプのミラーの相対的性能を示すグラフである。
タイプのミラーの相対的性能を示すグラフである。
１０ 光ファイバー
１００ 装置
１０１ 基板
１１０ 溝、トレンチ
１１３ 溝端部表面
１１５ 傾斜角
１２０、１２１、１３１、１３２、１３３、１３４
ミラー １２２、１２４、１３５ 光学装置 １３６ 可動プラットフォーム
ミラー １２２、１２４、１３５ 光学装置 １３６ 可動プラットフォーム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ジョエル エイ カッビー
アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14622
ロチェスター スプリング ヴァリー
ドライヴ 63
(72)発明者 デカイ サン
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
94024 ロス アルトス サンライズ コ
ート 1300
Ｆターム(参考） 2H037 AA01 AA04 BA00 CA37 DA18
DA22
2H041 AA14 AB14 AC06 AZ02 AZ03
AZ06
Claims (3)
- 【請求項１】 第１表面と第２表面を有しており、前記
第１表面に沿って、前記第２表面と平行に伸張する溝が
前記第１表面に形成されている第１ウェーハと、 前記第１ウェーハの前記溝の端部に形成されている溝端
部反射器と、 前記第１表面に取り付けられている、第１領域を有する
層と、 前記層の前記第１領域で作られている第１基体ミラー
と、 前記第１ウェーハ上の光学装置と、 前記溝と前記光学装置との間を、前記溝端部反射器と前
記第１基体ミラーとの間の光通信によって伸張している
光路と、を備えており、前記光学装置及び前記溝内の物
体の一方から放出される光は、前記光路を通って、前記
光学装置及び前記溝内の物体の他方へと移動することを
特徴とする統合型光ファイバー整列ミラーモジュール。 - 【請求項２】 前記溝はＶ字型であり、前記Ｖ字型溝の
端部表面は、前記第１表面と平行な面に対してある角度
で傾斜しており、少なくとも、前記溝の端部に形成され
ているミラー用のベース（基部）として機能することを
特徴とする請求項１に記載のモジュール。 - 【請求項３】 前記第１基体ミラーは、前記モジュール
の較正の間プラットフォーム上に可動状態で配置されて
いて、従って光路の調整ができるようになっており、前
記モジュールは、前記光路内に複数の基体ミラーを更に
備えており、前記複数の基体ミラーの内の少なくとも１
つは、前記モジュールの較正の間、各プラットフォーム
上に可動状態で配置されていて、従って前記モジュール
の較正の間に前記光路を更に調整できるようになってい
ることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/844574 | 2001-04-30 | ||
| US09/844,574 US6580858B2 (en) | 2001-04-30 | 2001-04-30 | Micro-opto-electro-mechanical system (MOEMS) |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003014997A true JP2003014997A (ja) | 2003-01-15 |
Family
ID=25293103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (3)
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|---|---|
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| EP (1) | EP1255149B1 (ja) |
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| US7319260B1 (en) | 2002-10-17 | 2008-01-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Hinged bonding of micromechanical devices |
| US6936493B1 (en) | 2002-10-17 | 2005-08-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Micromechanical device latching |
| US7067892B1 (en) | 2002-10-17 | 2006-06-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Off substrate flip-chip apparatus |
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| US9155483B2 (en) | 2004-12-03 | 2015-10-13 | The Invention Science Fund I, Llc | Vision modification with reflected image |
| US7350919B2 (en) * | 2004-12-03 | 2008-04-01 | Searete Llc | Vision modification with reflected image |
| US7486988B2 (en) * | 2004-12-03 | 2009-02-03 | Searete Llc | Method and system for adaptive vision modification |
| US7931373B2 (en) * | 2004-12-03 | 2011-04-26 | The Invention Science Fund I, Llc | Vision modification with reflected image |
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| US7594727B2 (en) * | 2004-12-03 | 2009-09-29 | Searete Llc | Vision modification with reflected image |
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| US8104892B2 (en) * | 2004-12-03 | 2012-01-31 | The Invention Science Fund I, Llc | Vision modification with reflected image |
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- 2002-04-23 JP JP2002120185A patent/JP2003014997A/ja active Pending
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