JP2003057569A

JP2003057569A - 光スイッチ及び光スイッチアレイ

Info

Publication number: JP2003057569A
Application number: JP2001289611A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Kanie; 智彦蟹江; Makoto Katayama; 誠片山; Masayuki Nishimura; 正幸西村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-02-26
Also published as: TW581897B

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化・高集積化を図ることができる光スイ
ッチ及びスイッチアレイを提供する。【解決手段】光スイッチ１は、光路が形成された平面
導波路２を有し、この平面導波路２の上面には溝部４が
設けられている。平面導波路２上には片持ち梁構造の可
動部材７が載置され、この可動部材７の先端側部分には
櫛歯部８が形成されている。また、可動部材７の先端部
には、光路上を通る光を遮断するミラー９が固定されて
いる。また、平面導波路２上には、可動部材７に対向す
る電極１０が設けられ、この電極１０における櫛歯部８
に対向する部位には櫛歯部１１が形成されている。可動
部材７と電極１０は電圧源１４を介して接続されてい
る。この電圧源１４により可動部材７と電極１０との間
に静電気力を発生させると、可動部材７がたわみ、これ
に伴ってミラー９が溝部４の底面に沿って移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信等に用いら
れる光スイッチ及び光スイッチアレイに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来における光スイッチとしては、例え
ばVertical Mirrors Fabricated by Deep Reactive Ion
Etching for Fiber-Optic Switching Applications,
J. Microelectromechanical System Vol.6 1997, p.27
7-p.285に記載されているものが知られている。この文
献に記載の光スイッチは、支持アームの先端に設けられ
たミラーを、静電アクチュエータにより光路上にミラー
を出し入れしてスイッチングを行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、互いに直交する方向に交差した光軸
に対してミラーを支持アームの延在方向に直線的に出し
入れしてスイッチングを行うために、静電アクチュエー
タの駆動ストロークが大きくならざるを得ない。このた
め、アクチュエータの専有面積が大きくなるので、光ス
イッチ全体が大型化し、光スイッチの高集積化が困難に
なる。

【０００４】本発明の目的は、小型化および高集積化を
図ることができる光スイッチ及び光スイッチアレイを提
供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の光スイッチは、
ベース部材と、ベース部材に片持ち支持された可動部材
と、可動部材の先端部に固定され、ベース部材に設けら
れた光路上を通る光を遮断するミラーと、ミラーがベー
ス部材の上面に沿って可動部材の延在方向に対してほぼ
垂直な方向に移動するように、可動部材を駆動する駆動
手段とを備えることを特徴とするものである。

【０００６】このような光スイッチにおいて、例えばミ
ラーが光路上を通る光を遮断させる位置にある初期状態
で、駆動手段により可動部材を駆動させると、ミラー
は、ベース部材の上面に沿って可動部材の延在方向に対
してほぼ垂直な方向に移動し、光路上を通る光を通過さ
せる位置に達する。このようにミラーを可動部材の延在
方向に対してほぼ垂直な方向（ほぼ光スイッチ幅方向）
に移動させる構成とすることにより、光スイッチの幅寸
法を小さくすることが可能となる。これにより、光スイ
ッチの小型化および高集積化を図ることができる。その
結果、光スイッチのアレイ化を容易に達成できる。

【０００７】好ましくは、駆動手段は、可動部材と対向
するように設けられた主電極と、主電極と可動部材との
間に静電気力を発生させる手段とを有する。この場合に
は、主電極と可動部材との間に生じる静電気力によっ
て、可動部材の基部を支点として可動部材が主電極に引
き寄せられ、これに伴ってミラーが可動部材の延在方向
に対してほぼ垂直な方向に移動する。このように駆動手
段を簡単な構成で実現できる。

【０００８】このとき、主電極は、先端側から基端側に
向かって可動部材との間隔が小さくなるように構成され
ていることが好ましい。これにより、可動部材が主電極
に近づくに従って、主電極と可動部材との間隔が全体的
に小さくなり、主電極と可動部材との間に発生する静電
気力が大きくなる。従って、可動部材の駆動力（駆動電
圧）を小さくしたり、可動部材の長さを短くすることが
できる。

【０００９】また、好ましくは、可動部材には、複数の
櫛歯を有する第１櫛歯部が設けられ、主電極における第
１櫛歯部と対向する部位には、第１櫛歯部の各櫛歯間に
挿入される複数の櫛歯を有する第２櫛歯部が設けられて
いる。これにより、主電極の表面積が大きくなるため、
主電極と可動部材との間に発生する静電気力が大きくな
る。従って、可動部材の駆動力（駆動電圧）を小さくし
たり、可動部材の長さを短くすることができる。

【００１０】このとき、可動部材の先端部には櫛歯支持
部が設けられ、櫛歯支持部に第１櫛歯部が設けられてい
ることが好ましい。これにより、主電極と可動部材との
間に生じる静電気力が可動部材の先端部に集中してかか
るため、可動部材の先端部の変位量が大きくなる。従っ
て、例えば可動部材の駆動力を更に小さくして、ミラー
を効率的に移動させることができる。

【００１１】また、第１櫛歯部の各櫛歯の先端と第２櫛
歯部の各櫛歯の基端との間隔が主電極の基端側から先端
側に向かって大きくなるように、第２櫛歯部の各櫛歯の
長さが異なるように構成してもよい。これにより、可動
部材が主電極に近づくに従って、第１櫛歯部の各櫛歯の
先端と第２櫛歯部の各櫛歯部の基端との間隔が全体的に
小さくなるため、両者間に発生する静電気力が大きくな
る。従って、可動部材の駆動電圧を更に小さくしたり、
可動部材の長さを更に短くすることができる。

【００１２】また、駆動手段は、可動部材の主電極とは
反対側に配置された戻り用電極と、戻り用電極と可動部
材との間に静電気力を発生させる手段とを更に有するの
が好ましい。この場合、例えば可動部材が主電極に引き
寄せられている状態から、主電極と可動部材との間の静
電気力をＯＦＦにすると同時に、戻り用電極と可動部材
との間に静電気力を発生させると、その静電気力によっ
て戻り用電極側に可動部材が引き寄せられ、ミラーが初
期位置に戻る。従って、可動部材の付勢力だけでミラー
を初期位置に戻す場合よりも、ミラーを戻す時の可動部
材の駆動速度を上げることができる。

【００１３】また、好ましくは、光路上を通る光を遮断
させる第１位置と光路上を通る光を通過させる第２位置
とにおいてミラーを保持する位置保持手段を更に備え
る。これにより、ミラーが第１位置および第２位置にあ
るときには、可動部材に駆動用電気信号を供給する必要
がなくなるため、電力消費量を低減することができる。
また、停電時においても、ミラーを第１位置および第２
位置に保つことが可能となる。

【００１４】このとき、位置保持手段は、ミラーの前面
側に配置され、ミラーを第１位置に保持するための第１
突起とミラーを第２位置に保持するための第２突起とを
有する位置保持用可動部と、位置保持用可動部を可動部
材の延在方向に移動させる位置保持用駆動部と、可動部
材の先端部に設けられ、第１突起および第２突起が挿入
される保持用凹部とを有することが好ましい。ミラーを
第１位置に保持するときは、位置保持用可動部を可動部
材側に移動させて第１突起を保持用凹部に嵌入させ、ミ
ラーを第２位置に保持するときは、位置保持用可動部を
可動部材側に移動させて第２突起を保持用凹部に嵌入さ
せる。一方、ミラーの位置保持を解除するときは、位置
保持用可動部を可動部材の反対側に移動させる。これに
より、ミラーを第１位置および第２位置に確実に保持す
ることができる。

【００１５】また、位置保持手段は、ミラーの前面側に
配置され、可動部材の先端に当接すると共に可動部材側
に付勢するバネ力を有するバネ部材であってもよい。こ
の場合には、可動部材がバネ部材に押し付けられて、ミ
ラーが第１位置および第２位置に保持される。一方、ミ
ラーの位置保持を解除するときは、駆動手段によりバネ
部材のバネ力よりも大きな駆動力を可動部材に発生させ
て、バネ部材を収縮させる。これにより、ミラーを第１
位置および第２位置に確実に保持することができる。ま
た、この場合には、アクチュエータが不要となるので、
位置保持手段の構造が簡単化される。

【００１６】更に、位置保持手段は、ミラーの前面側に
配置された位置保持用可動部と、位置保持用可動部と対
向して配置された位置保持用電極と、可動部材の先端部
に設けられ、ミラーを第１位置に保持するように位置保
持用可動部を係止するための第１保持用切込部と、可動
部材の先端部に設けられ、ミラーを第２位置に保持する
ように位置保持用可動部を係止するための第２保持用切
込部とを有していてもよい。ミラーを第１位置に保持す
るときは、位置保持用可動部を位置保持用電極の反対側
に移動させて第１保持用切込部に係止させる。ミラーを
第２位置に保持するときは、位置保持用可動部を位置保
持用電極の反対側に移動させて第２保持用切込部に係止
させる。一方、ミラーの位置保持を解除するときは、位
置保持用可動部を位置保持用電極に移動させる。これに
より、ミラーを第１位置および第２位置に確実に保持す
ることができる。

【００１７】また、好ましくは、可動部材は、通常状態
においてミラーが光路上を通る光を遮断するように構成
されている。この場合には、ミラーが光を遮断する位置
にあるときには、ミラー面が光スイッチの幅方向に対し
て平行になるので、光学的特性が落ちることなく光がミ
ラーで反射される。

【００１８】更に、好ましくは、ベース部材は、光路を
形成するコアと当該コアの周囲に設けられたクラッドと
を有する平面導波路である。この場合には、ベース部材
にレンズ等を設ける必要がなく、光スイッチの簡素化が
図れる。

【００１９】このとき、平面導波路は、可動部材の延在
方向に対してほぼ垂直な方向に延びるように光路上に設
けられ、ミラーが入り込むための溝部を有することが好
ましい。この場合には、例えば２×２光スイッチを簡単
に構成することができる。

【００２０】また、平面導波路は、コアの周囲を避ける
ようにクラッドを除去して形成されたクラッド除去部
と、クラッド除去部とつながるように光路上に設けら
れ、ミラーが入り込むための切欠部とを有し、可動部材
は、ミラーをコアと同一面内に位置させるようにクラッ
ド除去部に設けられていてもよい。この場合には、光ス
イッチの高さ寸法が低く抑えられるため、例えば１×２
光スイッチを構成する場合に、小型の光スイッチを実現
することができる。

【００２１】このとき、クラッド除去部は、反応性イオ
ンエッチングによりクラッドを除去して形成されている
ことが好ましい。この場合には、クラッドを任意の形状
に容易に除去することができる。

【００２２】また、可動部材およびミラーは、同一材料
で同時に形成されていることが好ましい。これにより、
可動部材およびミラーの製作工程を簡素化することがで
きる。

【００２３】このとき、可動部材およびミラーはシリコ
ンからなっていることが好ましい。これにより、適正な
反射率を持ったミラーを容易に形成することができる。

【００２４】好ましくは、可動部材とミラーとを含むミ
ラーデバイスは、平面導波路に接合されている。これに
より、光スイッチを簡単に製作することができる。

【００２５】このとき、平面導波路およびミラーデバイ
スの一方には位置合わせ用凸部が設けられ、平面導波路
およびミラーデバイスの他方には、位置合わせ用凸部と
嵌合した位置合わせ用凹部が設けられていることが好ま
しい。これにより、平面導波路とミラーデバイスとを接
合するときに、平面導波路とミラーデバイスとの位置合
わせを正確かつ容易に行うことができる。

【００２６】また、平面導波路とミラーデバイスとは陽
極接合されていることが好ましい。これにより、接合に
際して接着剤などを用いなくて済むため、温度による変
形などが防止され、平面導波路とミラーデバイスとを安
定して接合させることができる。

【００２７】このとき、平面導波路の基板は、シリコン
またはアルカリ金属イオンを含んだガラスからなってい
ることが好ましい。これにより、陽極接合を容易に行う
ことが可能となる。

【００２８】本発明の光スイッチアレイは、ベース部材
と、ベース部材上に並列に配置された複数のミラーデバ
イスとを備え、ミラーデバイスは、ベース部材に片持ち
支持された可動部材と、可動部材の先端部に固定され、
ベース部材に設けられた光路上を通る光を遮断するミラ
ーと、ミラーがベース部材の上面に沿って可動部材の延
在方向に対してほぼ垂直な方向に移動するように、可動
部材を駆動する駆動手段とを有することを特徴とするも
のである。

【００２９】このようにミラーを可動部材の延在方向に
対してほぼ垂直な方向（ほぼミラーデバイス幅方向）に
移動させる構成とすることにより、ミラーデバイスの幅
寸法を小さくすることが可能となる。これにより、光ス
イッチアレイの小型化および高集積化を図ることができ
る。

【００３０】好ましくは、ミラーデバイスの配列ピッチ
は５００μｍ以下である。これにより、より小型かつ高
集積の光スイッチアレイを得ることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光スイッチ及
び光スイッチアレイの好適な実施形態について、図面を
参照しながら説明する。

【００３２】図１は、本発明に係る光スイッチの第１の
実施形態を示す概略図であり、図２は、そのＩＩ−ＩＩ
線断面図である。これらの図において、本実施形態の光
スイッチ１は２×２スイッチである。光スイッチ１は平
面導波路２を備え、この平面導波路２は、光路Ａ〜Ｄを
形成するコアと当該コアの周囲に設けられたクラッドか
らなる基板３を有している。この基板３の中央部の上面
には、光スイッチ１の幅方向に延びる溝部４が設けられ
ており、この溝部４において光路Ａ〜Ｄがクロスしてい
る。なお、光路Ａ〜Ｄの入出力端において、光路Ａ、Ｂ
間および光路Ｃ、Ｄ間の間隔は例えば２５０μｍとなっ
ている。また、溝部４の溝幅は例えば５０μｍである。
基板３上には、絶縁層５が設けられている。

【００３３】このような平面導波路２上にはミラーデバ
イス６が載置されている。ミラーデバイス６は、絶縁層
５上に固定された片持ち梁構造の可動部材７を有し、こ
の可動部材７は、光スイッチ１の幅方向に対して垂直な
方向に溝部４まで延びている。可動部材７は例えばシリ
コンで形成され、その厚みは５０μｍである。なお、可
動部材７の材質であるシリコンには、硼素等の不純物を
ドーピングすることで、導電性を持たせている。可動部
材７の先端側部分には、複数本の櫛歯８ａからなる櫛歯
部８が形成されている。また、可動部材７の先端部に
は、光路Ａ、Ｃ上を通る光を遮断するミラー９が固定さ
れており、このミラー９は溝部４内に入り込むように構
成されている。ミラー９は、例えば厚さが３０μｍ、高
さが５０μｍ、幅が５０μｍという寸法を有している。

【００３４】また、絶縁層５上には、可動部材７に対向
する長細い電極１０が設けられている。この電極１０
は、可動部材７に対して平行に溝部４まで延びている。
電極１０も、可動部材７と同様に導電性を持ったシリコ
ンで形成され、その厚みは５０μｍとなっている。電極
１０における櫛歯部８に対向する部位には、複数本の櫛
歯１１ａからなる櫛歯部１１が形成されており、櫛歯１
１ａが櫛歯部８の各櫛歯８ａ間に入り込むように構成さ
れている。

【００３５】このような可動部材７及び電極１０上に
は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる絶縁層１
２が設けられている。この絶縁層１２の厚みは、例えば
２μｍである。そして、絶縁層１２上にはシリコン基板
１３が設けられている。

【００３６】また、可動部材７と電極１０は電圧源１４
を介して接続されており、この電圧源１４により可動部
材７と電極１０との間に所定の電圧を印可することで、
可動部材７と電極１０との間に静電気力が発生する。そ
して、この静電気力によって、可動部材７が、図３に示
すように可動部材７の基端部７ａを支点としてたわみ、
これに伴ってミラー９が溝部４の底面に沿って可動部材
７の延在方向に対してほぼ垂直な矢印Ｐ方向に例えば５
０μｍだけ移動する。

【００３７】このような光スイッチ１において、通常状
態（ＯＦＦ状態）では、可動部材７はまっすぐ延びてい
る（図３（ａ）参照）。この状態では、光路Ａ上を通る
光はミラー９で反射して光路Ｂに導かれる。このよう
に、可動部材７が通常状態にあるときには、光路Ｂ上の
光がミラー９で反射されるようにしたので、ミラー９の
ミラー面が光スイッチ１の幅方向に対して平行になる。
これにより、光学特性を低下させることなく、光を反射
させることができる。

【００３８】一方、電圧源１４により可動部材７と電極
１０との間に所定の電圧を印可すると、可動部材７と電
極１０との間に生じる静電気力によって可動部材７の先
端側部分が電極１０に引き寄せられ、ミラー９が電極１
０側に移動する（図３（ｂ）、（ｃ）参照）。この状態
（ＯＮ状態）では、光路Ａ上を通る光は溝部４をスルー
して光路Ｄに導かれる。

【００３９】このとき、電極１０には櫛歯部１１が設け
られているので、電極１０全体の表面積が大きくなる。
このため、可動部材７と電極１０との間に発生する静電
気力が大きくなる。これにより、可動部材７と電極１０
との間に印可する電圧値を低くしたり、可動部材７の長
さを短くすることができる。

【００４０】上記の光スイッチ１は、ミラー９の前面側
に配置された位置保持機構１５を有している。この位置
保持機構１５は、ミラー９が光路Ａ、Ｃ上を通る光を反
射させる遮断位置（第１位置）およびミラー９が光路
Ａ、Ｃ上を通る光を通過させるスルー位置（第2位置）
において、ミラー９を無電力で自己保持する機構であ
る。

【００４１】位置保持機構１５は、図３に示すように、
Ｈ字型の位置保持用可動部１６を有している。この位置
保持用可動部１６の先端部（ミラー９側の端部）には、
ミラー９を遮断位置に保持するための突起１７ａと、ミ
ラー９をスルー位置に保持するための突起１７ｂとが設
けられている。位置保持用可動部１６の基端部には、複
数本の櫛歯１８ａからなる櫛歯部１８が設けられてい
る。この櫛歯部１８に対向する位置には電極１９が配置
されており、この電極１９には、複数本の櫛歯２０ａか
らなる櫛歯部２０が設けられている。また、位置保持用
可動部１６には、可動部材７側に付勢するバネ力をもっ
た板バネ等の弾性体２１が連結されている。また、図示
はしないが、電極１９と弾性体２１とは電圧源を介して
接続されている。そして、この電圧源により電極１９と
弾性体２１との間に所定の電圧を印可することで、位置
保持用可動部１６と電極１９との間に静電気力が発生
し、位置保持用可動部１６が電極１９に引き寄せられ
る。また、可動部材７の先端部には、突起１７ａ、１７
ｂが挿入される保持用凹部２２が形成されている。

【００４２】ここで、ミラー９が遮断位置にある状態で
は、保持用凹部２２に突起１７ａが挿入されており、こ
れによりミラー９が遮断位置に自己保持されている（図
３（ａ）参照）。この状態から、光のスイッチング（光
路の切り替え）を行う場合は、図示しない電圧源により
電極１９と弾性体２１との間に所定の電圧を印可する。
すると、位置保持用可動部１６と電極１９との間に生じ
る静電気力により弾性体２１が収縮して、位置保持用可
動部１６が電極１９側に移動し、これによりミラー９の
位置保持が解除される（図３（ｂ）参照）。

【００４３】そして、その状態を維持したまま、上述し
たように電圧源１４により可動部材７と電極１０との間
に所定の電圧を印可し、ミラー９をスルー位置に移動さ
せる。そして、電極１９と弾性体２１との間への電圧の
印可を停止する。すると、弾性体２１の付勢力により位
置保持用可動部１６が可動部材７側に移動し、保持用凹
部２２に突起１７ｂが入り込み、これによりミラー９が
スルー位置に自己保持される（図３（ｃ）参照）。

【００４４】このように位置保持機構１５によりミラー
９を遮断位置およびスルー位置に自己保持するようにし
たので、可動部材７と電極１０とに電圧を供給し続ける
必要がなくなる。これにより、光スイッチ１の電力消費
量を低減することができる。また、停電時においても、
ミラー９を遮断位置およびスルー位置に保つことが可能
となる。

【００４５】次に、ミラーデバイス６の製作プロセスの
一例を図４に示す。なお、位置保持機構１５の製作につ
いては、ここでは省略する。

【００４６】まず、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウ
ェハを用意する。このウェハは、厚さ５００μｍのシリ
コン（Ｓｉ）基板２３上に、厚さ３μｍのＳｉＯ₂層２
４を形成し、このＳｉＯ₂層２４上に厚さ５０μｍのＳ
ｉ層２５を形成したものである（図４（ａ）参照）。次
いで、フォトリソグラフィーによって、Ｓｉ層２５上
に、可動部材７、電極１０等を形成するための厚さ２μ
ｍのレジストパターン２６を形成する（図４（ｂ）参
照）。次いで、そのレジストパターン２６をマスクとし
て、反応性イオンエッチングによりＳｉ層２５をエッチ
ングする（図４（ｃ）参照）。次いで、厚さ５０μｍの
フォトレジスト２７によりフォトリソグラフィーを行
い、ミラー９を形成するためのパターンを形成する（図
４（ｄ）参照）。次いで、例えばニッケルめっきにより
ミラー部２８を形成し、レジスト２７を除去する（図４
（ｅ）参照）。次いで、フッ酸を用いたウェットエッチ
ングによりＳｉＯ₂層（犠牲層）２４を除去する。これ
により、パターン幅の小さい部分の下のＳｉＯ₂層２４
が完全に除去され、片持ち梁が形成される（図４（ｆ）
参照）。

【００４７】そして、このようにして製作したミラーデ
バイス６をひっくり返して、平面導波路２上に接着等に
より固定することにより、上述した光スイッチ１が得ら
れる。

【００４８】以上にように構成した本実施形態の光スイ
ッチ１にあっては、可動部材７の先端部にミラー９を固
定し、このミラー９を溝部４の底面に沿って可動部材７
の延在方向に対してほぼ垂直な方向（ほぼ光スイッチ幅
方向）に移動させるよう可動部材７を駆動する構成とし
たので、ミラー９の変位量が少なくて済む。また、可動
部材７を片持ち梁構造としたので、両持ち梁構造を採用
する場合に比べてミラー９を所定量変位させる駆動力が
小さくて済み、これに加えて可動部材７と電極１０とを
一体成形したことで、電極１０の規模を小さくできる。
これにより、電極１０を可動部材７に沿って長細くでき
るため、光スイッチ１の幅寸法を小さくできる。従っ
て、光スイッチの小型化および高集積化が図られ、光ス
イッチのアレイ化を容易に達成することが可能となる。

【００４９】図５は、上述した光スイッチ１を応用した
光スイッチアレイの一例を示したものである。同図にお
いて、光スイッチアレイ３０は平面導波路３１を備え、
この平面導波路３１には、複数チャンネルの光路Ａ〜Ｄ
が形成されている。また、平面導波路３１の中央部の上
面には、光スイッチアレイ３０の幅方向に延びる溝部３
２が設けられており、この溝部３２において各チャンネ
ルの光路Ａ〜Ｄがクロスしている。

【００５０】このような平面導波路３１上には、チャン
ネル数に応じたミラーデバイス３３が平列に配置されて
いる。このミラーデバイス３３は、上述した光スイッチ
１のミラーデバイス６と同等の構造を有している。各ミ
ラーデバイス３３の配列ピッチＰ（光スイッチアレイ３
０における１チャンネルの幅寸法に相当）は、好ましく
は５００μｍ以下である。このように上述した光スイッ
チ１を応用して光スイッチアレイ３０を構成すること
で、光スイッチアレイの小型化および高集積化を図るこ
とができる。

【００５１】図６は、本発明に係る光スイッチの第２の
実施形態を示す概略図であり、図７はそのＶＩＩ−ＶＩ
Ｉ線断面図である。これらの図において、本実施形態の
光スイッチ７０は１×２スイッチである。光スイッチ７
０は平面導波路７１を備え、この平面導波路７１は、シ
リコン、または石英ガラスやソーダガラス等のアルカリ
金属イオンを含んだガラス等からなる基板７２を有して
いる。基板７２上には光導波部７６が設けられ、この光
導波部７６は、光路Ａ〜Ｃを形成するコア９１と、この
コア９１の周りに設けられたクラッド９２とからなって
いる（図８参照）。また、基板７２は、コア９１の周囲
を避けるようにクラッド９２を除去して形成されたクラ
ッド除去部７３を有している。基板７２の中央部の上面
には、クラッド除去部７３とつながる切込部７４が設け
られており、この切込部７４において光路Ａ〜Ｃがクロ
スしている。なお、光路Ａ、Ｂ間の間隔は例えば２５０
μｍとなっている。また、切込部７４の幅は例えば５０
μｍである。基板７２上には、図８に示すように、位置
合わせ用凸部９０が設けられている。

【００５２】このようなベース基板７２の上面には、ミ
ラーデバイス７５が載置されている。ミラーデバイス７
５は、シリコン基板８３を有し、このシリコン基板８３
上（シリコン基板８３の下部）には、厚さが２μｍの酸
化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる絶縁層８４を介して可
動部材７７及び電極８０が設けられている。可動部材７
７及び電極８０はシリコン等で形成され、その厚みは５
０μｍである。なお、可動部材７７及び電極８０の材質
であるシリコンには、硼素等の不純物をドーピングする
ことで、導電性を持たせてある。

【００５３】可動部材７７の上部の絶縁層８４は除去さ
れ、これにより可動部材７７は片持ち梁構造となってい
る。可動部材７７は、光スイッチ７０の幅方向に対して
垂直な方向に切込部７４まで延びている。可動部材７７
の先端側部分には、複数本の櫛歯７８ａからなる櫛歯部
７８が形成されている。また、可動部材７７の先端部に
は、光路Ｂ上を通る光を遮断するミラー７９が一体成形
されている。ミラー７９は可動部材７７と同じシリコン
で形成されているので、ある程度高い反射率を有してい
る。ミラー７９は、例えば厚さが１０μｍ、高さが５０
μｍ、幅が１００μｍという寸法を有している。

【００５４】電極８０は、可動部材７７に対して平行に
切込部７４まで延びている。電極８０における櫛歯部７
８に対向する部位には、複数本の櫛歯８１ａからなる櫛
歯部８１が形成されており、櫛歯８１ａが櫛歯部７８の
各櫛歯７８ａ間に入り込むように構成されている。ま
た、可動部材７７と電極８０は電圧源８２を介して接続
されており、この電圧源８２により可動部材７７と電極
８０との間に所定の電圧を印可することで、可動部材７
７と電極８０との間に静電気力が発生しスイッチングが
行われる。

【００５５】また、ミラーデバイス７５は、図８に示す
ように、平面導波路７１の位置合わせ用凸部９０と嵌合
した位置合わせ用凹部９４を形成する突起９３を有して
いる。そして、位置合わせ用凸部９０を位置合わせ用凹
部９４にはめ込んだ状態で、ミラーデバイス７５が平面
導波路７１に接合される。このとき、ミラーデバイス７
５の可動部材７７、電極８０が平面導波路７１のクラッ
ド除去部７３に配置され、ミラー７９がコア９１と同一
面内に位置するように構成される。これにより、光スイ
ッチ７０の高さ寸法が低く抑えられる。

【００５６】このような光スイッチ７０において、初期
状態（ＯＦＦ状態）では、可動部材７７は真っ直ぐ延び
ている（図６参照）。この状態では、光路Ａ上を通る光
は切欠部７４をスルーして光路Ｃに導かれる。一方、電
圧源８２により可動部材７７と電極８０との間に所定の
電圧を印可すると、可動部材７７と電極８０との間に生
じる静電気力によって可動部材７７の先端側部分が電極
８０に引き寄せられ、ミラー７９が切欠部７４内に入り
込む。この状態（ＯＮ状態）では、光路Ａ上を通る光は
ミラー７９で反射して光路Ｂに導かれる。

【００５７】次に、ミラーデバイス７５の製作プロセス
の一例を図９に示す。まず、ＳＯＩウエハを用意する。
このウエハは、厚さ５００μｍのＳｉ基板１００上に、
厚さ２μｍのＳｉＯ₂層１０１を形成し、このＳｉＯ₂層
１０１上に厚さ５０μｍのＳｉ層１０２を形成し、この
上にＳｉＯ₂層１０３を形成したものである（図９
（ａ）参照）。次いで、フォトリソグラフィーによっ
て、ＳｉＯ₂層１０３上に、可動部材７７、電極８０等
を形成するためのレジストパターン１０４を形成する
（図９（ｂ）参照）。次いで、そのレジストパターン１
０４をマスクとして、反応性イオンエッチングによりＳ
ｉ層１０２をＳｉＯ₂層１０１から厚さ５μｍだけ残し
てエッチングする（図９（ｃ）参照）。次いで、レジス
トパターン１０４を除去し、ＳｉＯ₂層１０３をマスク
として、Ｓｉ層１０２をＳｉＯ₂層１０１までエッチン
グする（図９（ｄ）参照）。次いで、ＳｉＯ₂層１０３
を除去し、可動部材、ミラーおよび電極となる部分にＡ
ｕやＣｒ等をコーティングする（図９（ｅ）参照）。次
いで、フッ酸を用いたウエットエッチングによりＳｉＯ
₂層（犠牲層）１０１を除去する。これにより、パター
ン幅の小さい部分の下のＳｉＯ ₂層１０１が完全に除去
され、片持ち梁が形成される（図９（ｆ）参照）。

【００５８】このとき、可動部材、ミラーおよび電極と
なる部分の厚さとＳｉ層１０２の厚さとで５μｍの差が
できるように形成されているので、ミラーデバイス７５
と平面導波路７１とを接合した場合、可動部材７７およ
び電極８０が平面導波路７１に接しなくなる。また、可
動部材７７、ミラー７９、電極８０を同一材料で同時に
形成するようにしたので、ミラーデバイス７５の製作プ
ロセスが簡素化される。

【００５９】図１０は、本実施形態の平面導波路７１の
製作プロセスの一例を示す図である。まず、シリコン、
石英ガラス、ソーダガラス等からなる基板１１０を用意
する。そして、基板１１０の上に石英ガラス膜１１１を
形成し、この石英ガラス膜１１１の上にフォトリソグラ
フィーおよび反応性イオンエッチングによってコア１１
２を形成する（図１０（ａ）参照）。次いで、これら石
英ガラス膜１１１とコア１１２との上に石英ガラスから
なるクラッド１１３を形成する（図１０（ｂ）参照）。
次いで、反応性イオンエッチングによってコア１１２の
周辺以外のクラッド１１３を除去する（図１０（ｃ）参
照）。このように反応性イオンエッチングを用いてクラ
ッド１１３を除去するようにしたので、コア１１２の周
囲を避けるようなクラッド除去部７３を容易に形成する
ことができる。

【００６０】このようにして製作した平面導波路７１
に、上記のミラーデバイス７５をひっくり返して陽極接
合により固定することで、上述した光スイッチ７０が得
られる（図１０（ｄ）参照）。このとき、平面導波路７
１に位置合わせ用凸部９０を設けると共に、ミラーデバ
イス７５に位置合わせ用凹部９４を設けたので、平面導
波路７１とミラーデバイス７５とを接合する際、双方の
位置合わせを正確かつ容易に行うことができる。更に、
平面導波路７１とミラーデバイス７５とを陽極接合する
ようにしたので、接合に際して接着剤等を用いなくて済
む。このため、温度による変形がほとんど無く、平面導
波路７１とミラーデバイス７５とを安定して接合させる
ことができる。

【００６１】以上のように構成した本実施形態の光スイ
ッチ７０にあっても、小型化・高集積化を図ることがで
き、アレイ化が容易に行える。

【００６２】図１１は、第２の実施形態の光スイッチの
変形例を示す概略図である。図中、図６に示すものと同
一の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

【００６３】本実施形態の光スイッチ１２０は、可動部
材１２１と、この可動部材１２１と対向配置された電極
１２２とを有している。可動部材１２１の先端側部分に
は、櫛歯部１２４が形成され、電極１２２における櫛歯
部１２４と対向する部位には、櫛歯部１２５が形成され
ている。可動部材１２１の先端は、光路Ａ上を通る光を
遮断するミラー１２３が一体成形されている。このミラ
ー１２３は、通常状態において切込部７４内に入り込
み、光路Ａを通る光を遮断するように構成されている。
これにより、ミラー１２３が遮断位置にある状態では、
ミラー１２３のミラー面が光スイッチ１２０の幅方向に
対して平行になるため、光学的特性を低下させることな
く光をミラー１２３で反射させることができる。

【００６４】本発明に係る光スイッチの第３の実施形態
を図１２により説明する。本実施形態の光スイッチは、
位置保持機構の構成が上記の実施形態と異なる。図中、
図３に示すものと同一の部材には同じ符号を付し、その
説明を省略する。

【００６５】図１２において、本実施形態の光スイッチ
４０は、ミラー９の前面側に配置された位置保持機構と
してのバネ部材４１を有している。このバネ部材４１の
先端は、可動部材７の先端に当接している。バネ部材４
１の基端は、例えば基板３（図１参照）に固定されてい
る。バネ部材４１は、可動部材７側に付勢するバネ力を
有しており、ミラー９が遮断位置にある状態（図１２
（ａ）参照）およびミラー９がスルー位置にある状態
（図１２（ｂ）参照）では、バネ部材４１のバネ力によ
りミラー９が位置保持される。一方、ミラー９の位置を
切り替えるときは、図示しない電圧源によってバネ部材
４１のバネ力よりも大きな駆動力を可動部材７に発生さ
せる。すると、バネ部材４１が収縮して、ミラー９の位
置保持が解除される。このようにバネ部材４１で位置保
持機構を構成することにより、自己保持用のアクチュエ
ータが不要になる。

【００６６】本実施形態の光スイッチの変形例を図１３
に示す。同図において、光スイッチ４５は、上記のバネ
部材４１の代わりに、両端が例えば基板３（図１参照）
に固定されたバネ部材４６を有している。このバネ部材
４６にはＬ字型の接続部材４７が連結され、この接続部
材４７の先端は、可動部材７の先端に当接している。こ
のような構成においても、ミラー９が遮断位置にある状
態（図１３（ａ）参照）およびミラー９がスルー位置に
ある状態（図１３（ｂ）参照）では、バネ部材４６のバ
ネ力によりミラー９が位置保持される。

【００６７】本発明に係る光スイッチの第４の実施形態
を図１４および図１５により説明する。本実施形態の光
スイッチも、位置保持機構の構成が上記の実施形態と異
なる。図中、図３に示すものと同一の部材には同じ符号
を付し、その説明を省略する。

【００６８】図１４において、本実施形態の光スイッチ
１３０は、位置保持機構１３１を有している。この位置
保持機構１３１はミラー９の前面側に配置された位置保
持用可動部１３３を有し、この位置保持用可動部１３３
の先端側部分には、例えば４５度の角度で曲げられた曲
げ部１３３ａが設けられている。この曲げ部１３３ａに
は、複数本の櫛歯１３７ａからなる櫛歯部１３７が形成
されている。曲げ部１３３ａに対向した位置には、位置
保持用電極１３４が配置されている。この位置保持用電
極１３４には、複数本の櫛歯１３８ａからなる櫛歯部１
３８が形成されている。なお、図示はしないが、位置保
持用可動部１３３と位置保持用電極１３４とは電圧源を
介して接続されている。

【００６９】また、可動部材７の先端部には、ミラー９
を固定した保持部１３２が設けられている。この保持部
１３２には、ミラー９を遮断位置に保持するように位置
保持用可動部１３３の曲げ部１３３ａを係止するための
第１保持用切込部１３５と、ミラー９をスルー位置に保
持するように曲げ部１３３ａを係止するための第２保持
用切込部１３６とが設けられている。

【００７０】このような光スイッチ１３０において、ミ
ラー９を遮断位置からスルー位置に移動させる手順を図
１５に示す。まず、位置保持用可動部１３３と位置保持
用電極１３４との間に所定の電圧を印可することで、図
１５（ａ）に示すように第１保持用切込部１３５に係止
されている曲げ部１３３ａを位置保持用電極１３４に移
動させ、曲げ部１３３ａの係止を解除する。そして、上
述したように可動部材７を電極１０側に引き寄せる（図
１参照）ことで、ミラー９をスルー位置に移動させる
（図１５（ｂ）参照）。次いで、位置保持用可動部１３
３と位置保持用電極１３４との間への電圧の印可を停止
し、曲げ部１３３ａを位置保持用電極１３４の反対側に
移動させて第２保持用切込部１３６に係止させる（図１
５（ｃ）参照）。

【００７１】以上のように長い片持ち梁構造の位置保持
用可動部１３３を設けることにより、位置保持機構１３
１の幅を例えば５００μｍ以下に抑えつつ、低電圧で駆
動させることができる。

【００７２】本発明に係る光スイッチの他の実施形態を
図１６〜図２１により説明する。これらの実施形態の光
スイッチは、可動部材または電極の構成が上記の実施形
態と異なる。図中、図３及び図６に示すものと同一の部
材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

【００７３】図１６に示す光スイッチ５０は、可動部材
５１と電極５２とを有している。可動部材５１は、櫛歯
部を有していない点のみ上記の可動部材７と異なる。電
極５２は、櫛歯部を有していない点のみ上記の電極１０
と異なり、可動部材５１に対して全体的に平行に延びて
いる。この場合には、可動部材５１及び電極５２の構造
が簡単になる。

【００７４】図１７に示す光スイッチ５３は、可動部材
５１と電極５４とを有している。電極５４における可動
部材５１との対向面５４ａは、電極５４の先端側から基
端側に向かって可動部材５１との間隔が小さくなるよう
に曲線状になっている。この場合は、可動部材５１が電
極５４に近づくに従って、可動部材５１と電極５４との
間隔が全体的に小さくなるため、可動部材５１と電極５
４との間に発生する静電気力が大きくなる。従って、上
記と同様に、可動部材５１の駆動電圧を低くしたり、可
動部材５１の長さを短くすることができる。

【００７５】なお、電極５４における可動部材５１との
対向面５４ａの形状は、特に曲線状に限らず、電極５４
の先端側から基端側に向かって可動部材５１との間隔が
小さくなるのであれば、直線状であってもよい。

【００７６】図１８に示す光スイッチ５５は、可動部材
５６と上述した電極１０とを有している。可動部材５６
の先端部にはＴ字型の櫛歯支持部５７が取り付けられ、
この櫛歯支持部５７に上述した櫛歯部８が設けられてい
る。この場合には、可動部材５６と電極１０との間に発
生する静電気力が可動部材５６の先端部に集中するた
め、可動部材５６の先端部の変位量が大きくなる。従っ
て、可動部材５６の駆動電圧をより低くしたり、可動部
材５６の長さをより短くすることができる。

【００７７】図１９に示す光スイッチ５８は、上述した
可動部材７と電極５９とを有している。電極５９におけ
る可動部材７の櫛歯部８に対向する部位には、切欠き６
０が形成されており、この切欠き６０に上述した櫛歯部
１１が設けられている。また、電極５９における可動部
材７との対向面５９ａは、電極５９の先端側から基端側
に向かって可動部材７との間隔が小さくなるように、可
動部材７に対して斜め方向に直線状になっている。

【００７８】この場合には、櫛歯部１１により電極５９
の表面積が大きくなることに加え、可動部材７が電極５
９に近づくに従って、可動部材７と電極５９との間隔が
全体的に小さくなるため、可動部材７と電極５９との間
に発生する静電気力が大きくなる。従って、可動部材７
の駆動電圧をより低くしたり、可動部材７の長さをより
短くすることができる。

【００７９】図２０に示す光スイッチ６１は、上述した
可動部材７と電極６２とを有している。電極６２におけ
る可動部材７との対向面６２ａは、電極６２の先端側か
ら基端側に向かって可動部材７との間隔が小さくなるよ
うに曲線状になっている。電極６２の他の構成は、図１
９に示す電極５９と同様である。これにより、図１９に
示す光スイッチ５８と同様の作用効果が得られる。

【００８０】図２１に示す光スイッチ１４０は、可動部
材１４１と電極１４２とを有している。可動部材１４１
の先端側部分には、複数の櫛歯１４３ａを有する櫛歯部
１４３が設けられている。電極１４２における櫛歯部１
４３と対向する部分には、電極１４２の基端側から先端
側に向かって先細となるようなテーパ面１４５ａを形成
する切欠き１４５が設けられている。そして、この切欠
き１４５に複数の櫛歯１４４ａを有する櫛歯部１４４が
設けられている。櫛歯部１４４の各櫛歯１４４ａは、電
極１４２の基端側から先端側に向かって長くなってい
る。これにより、可動部材１４１が図２１（ａ）に示す
ような初期状態にあるときは、櫛歯部１４３の各櫛歯１
４３ａの先端と櫛歯部１４４の各櫛歯１４４ａの基端
（テーパ面１４５ａ）とのギャップが、電極１４２の基
端側から先端側に向かって大きくなる。

【００８１】このような初期状態において、可動部材１
４１と電極１４２との間に所定の電圧を印可すると、図
２１（ｂ）に示すように、櫛歯部１４３の各櫛歯１４３
ａの先端と櫛歯部１４４の各櫛歯１４４ａの基端（テー
パ面１４５ａ）とのギャップが全体的に小さくなる。こ
のため、両者間に作用する静電気力が大きくなるので、
可動部材１４１の駆動電圧を更に小さくしたり、可動部
材１４１の長さを更に短くすることができる。

【００８２】本発明に係る光スイッチの更に他の実施形
態を図２２に示す。同図において、本実施形態の光スイ
ッチ１５０は、先端にミラー１５８を有する可動部材１
５１を備えている。この可動部材１５１の一側の先端側
部分には、複数の櫛歯１５４ａを有する櫛歯部１５４が
設けられ、この櫛歯部１５４の反対側には、複数の櫛歯
１５５ａを有する櫛歯部１５５が設けられている。この
ような可動部材１５１の櫛歯部１５４側には主電極１５
２が配置されており、この主電極１５２における櫛歯部
１５４に対向する部位には、櫛歯部１５４の各櫛歯１５
４ａ間に挿入される複数の櫛歯１５６ａを有する櫛歯部
１５６が設けられている。また、可動部材１５１の櫛歯
部１５５側には戻り用電極１５３が配置されており、こ
の戻り用電極１５３における櫛歯部１５５に対向する部
位には、櫛歯部１５５の各櫛歯１５５ａ間に挿入される
複数の櫛歯１５７ａを有する櫛歯部１５７が設けられて
いる。また、可動部材１５１と主電極１５２は電圧源１
５９を介して接続され、可動部材１５１と戻り用電極１
５３は電圧源１６０を介して接続されている。

【００８３】このような光スイッチ１５０において、ミ
ラー１５８が図２２に示すような初期位置にある状態
で、電圧源１５９により可動部材１５１と主電極１５２
との間に所定の電圧を印可すると、可動部材１５１と主
電極１５２との間に生じる静電気力によって、可動部材
１５１が主電極１５２に引き寄せられる。その状態か
ら、電圧源１５９による電圧の印可を停止すると同時
に、電圧源１６０により可動部材１５１と戻り用電極１
５３との間に所定の電圧を印可すると、可動部材１５１
と戻り用電極１５３との間に生じる静電気力によって、
可動部材１５１が戻り用電極１５３側に引き寄せられ、
ミラー１５８が初期状態に戻る。

【００８４】このように戻り用電極１５３を設けたの
で、可動部材１５１の付勢力だけでミラー１５８を初期
位置に戻す場合に比べて、ミラー１５８を戻す時の可動
部材１５１の駆動速度が速くなる。

【００８５】なお、本発明に係る光スイッチ及び光スイ
ッチアレイは、上記実施形態には限定されるものではな
い。例えば、上記実施形態では、平面導波路の上部に、
可動部材及び電極等を含むミラーデバイスを設けている
が、特にこれに限らず、光ファイバが固定されたベース
部材の上部に、そのようなミラーデバイスを設けてもよ
い。

【００８６】また、上記実施形態では、平面導波路の上
部に電極を設け、可動部材と電極との間に静電気力を発
生させて可動部材を駆動する、いわゆる静電アクチュエ
ータを用いているが、可動部材を駆動する手段として
は、これ以外にも、電磁アクチュエータや熱アクチュエ
ータを用いてもよい。

【００８７】さらに、上記実施形態の光スイッチは２×
２スイッチおよび１×２スイッチであるが、本発明は、
ＯＮ／ＯＦＦスイッチやｎ×ｎマトリクススイッチの光
スイッチ等にも適用可能である。

【００８８】

【発明の効果】本発明によれば、ベース部材に片持ち支
持された可動部材の先端部にミラーを固定し、ミラーが
ベース部材の上面に沿って可動部材の延在方向に対して
ほぼ垂直な方向に移動するように、可動部材を駆動する
ようにしたので、光スイッチ及び光スイッチアレイの小
型化および高集積化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光スイッチの第１の実施形態を示
す概略図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】図１に示す位置保持機構およびミラー位置の切
替動作を示す図である。

【図４】図１に示すミラーデバイスの製作プロセスの一
例を示す図である。

【図５】図１に示す光スイッチを応用した光スイッチア
レイを示す概略図である。

【図６】本発明に係る光スイッチの第２の実施形態を示
す概略図である。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。

【図８】図６に示す光スイッチのミラーデバイス及び平
面導波路を示す模式図である。

【図９】図６に示すミラーデバイスの製作プロセスの一
例を示す図である。

【図１０】図６に示す平面導波路の製作プロセスの一例
を示す図である。

【図１１】図６に示す光スイッチの変形例を示す概略図
である。

【図１２】本発明に係る光スイッチの第３の実施形態に
おける位置保持機構およびミラー位置の切替動作を示す
図である。

【図１３】図１２に示す光スイッチの変形例を示す図で
ある。

【図１４】本発明に係る光スイッチの第４の実施形態に
おける位置保持機構を示す図である。

【図１５】図１４に示す位置保持機構によるミラー位置
の切替動作を示す図である。

【図１６】本発明に係る光スイッチの他の実施形態にお
ける可動部材および電極を示す図である。

【図１７】本発明に係る光スイッチの他の実施形態にお
ける可動部材および電極を示す図である。

【図１８】本発明に係る光スイッチの他の実施形態にお
ける可動部材および電極を示す図である。

【図１９】本発明に係る光スイッチの他の実施形態にお
ける可動部材および電極を示す図である。

【図２０】本発明に係る光スイッチの他の実施形態にお
ける可動部材および電極を示す図である。

【図２１】本発明に係る光スイッチの他の実施形態にお
ける可動部材および電極を示す図である。

【図２２】本発明に係る光スイッチの他の実施形態を示
す図である。

【符号の説明】

１…光スイッチ、２…平面導波路（ベース部材）、４…
溝部、６…ミラーデバイス、７…可動部材、８…櫛歯部
（第１櫛歯部）、８ａ…櫛歯、９…ミラー、１０…電極
（主電極、駆動手段）、１１…櫛歯部（第２櫛歯部）、
１１ａ…櫛歯、１４…電圧源（駆動手段）、１５…位置
保持機構（位置保持手段）、１６…位置保持用可動部、
１７ａ…突起（第１突起）、１７ｂ…突起（第２突
起）、１９…電極（位置保持用駆動部）、２１…弾性体
（位置保持駆動部）、２２…保持用凹部、３０…光スイ
ッチアレイ、３３…ミラーデバイス、４０…光スイッ
チ、４１…バネ部材（位置保持手段）、４５…光スイッ
チ、４６…バネ部材（位置保持手段）、４７…接続部材
（位置保持手段）、５０…光スイッチ、５１…可動部
材、５２…電極（駆動手段）、５３…光スイッチ、５４
…電極（駆動手段）、５５…光スイッチ、５６…可動部
材、５７…櫛歯支持部、５８…光スイッチ、５９…電極
（駆動手段）、６１…光スイッチ、６２…電極（駆動手
段）、７０…光スイッチ、７１…平面導波路（ベース部
材）、７３…クラッド除去部、７４…切欠部、７５…ミ
ラーデバイス、７７…可動部材、７８…櫛歯部（第１櫛
歯部）、７９…ミラー、８０…電極（主電極、駆動手
段）、８１…櫛歯部（第２櫛歯部）、８２…電圧源（駆
動手段）、９０…位置合わせ用凸部、９１…コア、９２
…クラッド、９４…位置合わせ用凹部、１２０…光スイ
ッチ、１２１…可動部材、１２２…電極（主電極、駆動
手段）、１２３…ミラー、１３０…光スイッチ、１３１
…位置保持機構、１３３…位置保持用可動部、１３４…
位置保持用電極、１３５…第１保持用切込部、１３６…
第２保持用切込部、１４０…光スイッチ、１４１…可動
部材、１４２…電極（駆動手段）、１５０…光スイッ
チ、１５１…可動部材、１５２…主電極（駆動手段）、
１５８…ミラー、１５９、１６０…電圧源（駆動手
段）、Ａ〜Ｄ…光路。

フロントページの続き (72)発明者西村正幸神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内Ｆターム(参考） 2H041 AA14 AB13 AC06 AZ01 AZ08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベース部材と、前記ベース部材に片持ち支持された可動部材と、前記可動部材の先端部に固定され、前記ベース部材に設
けられた光路上を通る光を遮断するミラーと、前記ミラーが前記ベース部材の上面に沿って前記可動部
材の延在方向に対してほぼ垂直な方向に移動するよう
に、前記可動部材を駆動する駆動手段とを備えることを
特徴とする光スイッチ。
【請求項２】前記駆動手段は、前記可動部材と対向す
るように設けられた主電極と、前記主電極と前記可動部
材との間に静電気力を発生させる手段とを有することを
特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項３】前記主電極は、先端側から基端側に向か
って前記可動部材との間隔が小さくなるように構成され
ていることを特徴とする請求項２記載の光スイッチ。
【請求項４】前記可動部材には、複数の櫛歯を有する
第１櫛歯部が設けられ、前記主電極における前記第１櫛歯部と対向する部位に
は、前記第１櫛歯部の各櫛歯間に挿入される複数の櫛歯
を有する第２櫛歯部が設けられていることを特徴とする
請求項２または３記載の光スイッチ。
【請求項５】前記可動部材の先端部には櫛歯支持部が
設けられ、前記櫛歯支持部に前記第１櫛歯部が設けられ
ていることを特徴とする請求項４記載の光スイッチ。
【請求項６】前記第１櫛歯部の各櫛歯の先端と前記第
２櫛歯部の各櫛歯の基端との間隔が前記主電極の基端側
から先端側に向かって大きくなるように、前記第２櫛歯
部の各櫛歯の長さが異なっていることを特徴とする請求
項４記載の光スイッチ。
【請求項７】前記駆動手段は、前記可動部材の前記主
電極とは反対側に配置された戻り用電極と、前記戻り用
電極と前記可動部材との間に静電気力を発生させる手段
とを更に有することを特徴とする請求項２〜６のいずれ
か一項記載の光スイッチ。
【請求項８】前記光路上を通る光を遮断させる第１位
置と前記光路上を通る光を通過させる第２位置とにおい
て前記ミラーを保持する位置保持手段を更に備えること
を特徴とする請求項１〜７いずれか一項記載の光スイッ
チ。
【請求項９】前記位置保持手段は、前記ミラーの前面
側に配置され、前記ミラーを前記第１位置に保持するた
めの第１突起と前記ミラーを前記第２位置に保持するた
めの第２突起とを有する位置保持用可動部と、前記位置
保持用可動部を前記可動部材の延在方向に移動させる位
置保持用駆動部と、前記可動部材の先端部に設けられ、
前記第１突起および前記第２突起が挿入される保持用凹
部とを有することを特徴とする請求項８記載の光スイッ
チ。
【請求項１０】前記位置保持手段は、前記ミラーの前
面側に配置され、前記可動部材の先端に当接すると共に
前記可動部材側に付勢するバネ力を有するバネ部材であ
ることを特徴とする請求項８記載の光スイッチ。
【請求項１１】前記位置保持手段は、前記ミラーの前
面側に配置された位置保持用可動部と、前記位置保持用
可動部と対向して配置された位置保持用電極と、前記可
動部材の先端部に設けられ、前記ミラーを前記第１位置
に保持するように前記位置保持用可動部を係止するため
の第１保持用切込部と、前記可動部材の先端部に設けら
れ、前記ミラーを前記第２位置に保持するように前記位
置保持用可動部を係止するための第２保持用切込部とを
有することを特徴とする請求項８記載の光スイッチ。
【請求項１２】前記可動部材は、通常状態において前
記ミラーが前記光路上を通る光を遮断するように構成さ
れていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一
項記載の光スイッチ。
【請求項１３】前記ベース部材は、前記光路を形成す
るコアと当該コアの周囲に設けられたクラッドとを有す
る平面導波路であることを特徴とする請求項１〜１２の
いずれか一項記載の光スイッチ。
【請求項１４】前記平面導波路は、前記可動部材の延
在方向に対してほぼ垂直な方向に延びるように前記光路
上に設けられ、前記ミラーが入り込むための溝部を有す
ることを特徴とする請求項１３記載の光スイッチ。
【請求項１５】前記平面導波路は、前記コアの周囲を
避けるように前記クラッドを除去して形成されたクラッ
ド除去部と、前記クラッド除去部とつながるように前記
光路上に設けられ、前記ミラーが入り込むための切欠部
とを有し、前記可動部材は、前記ミラーを前記コアと同一面内に位
置させるように前記クラッド除去部に設けられているこ
とを特徴とする請求項１３記載の光スイッチ。
【請求項１６】前記クラッド除去部は、反応性イオン
エッチングにより前記クラッドを除去して形成されてい
ることを特徴とする請求項１５記載の光スイッチ。
【請求項１７】前記可動部材および前記ミラーは、同
一材料で同時に形成されていることを特徴とする請求項
１５または１６記載の光スイッチ。
【請求項１８】前記可動部材および前記ミラーはシリ
コンからなっていることを特徴とする請求項１７記載の
光スイッチ。
【請求項１９】前記可動部材と前記ミラーとを含むミ
ラーデバイスは、前記平面導波路に接合されていること
を特徴とする請求項１３〜１８記載の光スイッチ。
【請求項２０】前記平面導波路および前記ミラーデバ
イスの一方には位置合わせ用凸部が設けられ、前記平面
導波路および前記ミラーデバイスの他方には、前記位置
合わせ用凸部と嵌合した位置合わせ用凹部が設けられて
いることを特徴とする請求項１９記載の光スイッチ。
【請求項２１】前記平面導波路と前記ミラーデバイス
とは陽極接合されていることを特徴とする請求項１９ま
たは２０記載の光スイッチ。
【請求項２２】前記平面導波路の基板は、シリコンま
たはアルカリ金属イオンを含んだガラスからなっている
ことを特徴とする請求項２１記載の光スイッチ。
【請求項２３】ベース部材と、前記ベース部材上に並列に配置された複数のミラーデバ
イスとを備え、前記ミラーデバイスは、前記ベース部材に片持ち支持さ
れた可動部材と、前記可動部材の先端部に固定され、前
記ベース部材に設けられた光路上を通る光を遮断するミ
ラーと、前記ミラーが前記ベース部材の上面に沿って前
記可動部材の延在方向に対してほぼ垂直な方向に移動す
るように、前記可動部材を駆動する駆動手段とを有する
ことを特徴とする光スイッチアレイ。
【請求項２４】前記ミラーデバイスの配列ピッチは５
００μｍ以下であることを特徴とする請求項２３記載の
光スイッチアレイ。