JP2004058195A

JP2004058195A - マイクロアクチュエータ、並びに、これを用いた光変調素子及び光変調素子アレー

Info

Publication number: JP2004058195A
Application number: JP2002218995A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Suzuki; 鈴木　美彦; Toru Ishizuya; 石津谷　徹; Junji Suzuki; 鈴木　純児
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】電力を消費することなく停電時においても可動部を所望の位置に保持することができる完全自己保持性を、持たせる。
【解決手段】可動部は、固定端が脚部１３，１４を介して固定された片持ち梁構造をなす梁部１５，１６及び自由端においてこれらの間を接続する接続部１７から構成される。梁部１５，１６のバネ力によって、可動部は上方へ付勢される。固定部側には、係合部２５が設けられる。梁部１５，１６には、係合部２５と係合し得る係合部２６，２７が設けられる。係合部２６，２７は、弾性変形可能に構成される。係合部２６，２７と係合部２５とが互いに係合することにより、梁部１５，１６のバネ力に抗して、可動部が固定部側の位置に保持される。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータ、並びに、これを用いた光変調素子及び光変調素子アレーに関するものである。この光変調素子及び光変調素子アレーは、例えば、光通信装置や光伝送装置等で用いることができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子の製造技術を利用して製作されるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）が、光通信などの種々の応用分野にて大きな注目を集めている。この中でも特に注目されているのが、基板面上に複数のマイクロアクチュエータをアレイ化した素子であり、光スイッチやアッテネータなどの二次元ＭＥＭＳ光変調素子として知られている。
【０００３】
マイクロアクチュエータは、一般的に、固定部としての基板と、これに対して移動可能とされた可動部とを有し、可動部に作用するバネ力による付勢力に抗して可動部に静電力等の駆動力を与えることで可動部を基板側に位置させた状態と、前記駆動力を与えないことで可動部を前記付勢力により基板から離れた側に位置させた状態とを、切り替えるように構成されている。
【０００４】
このようなマイクロアクチュエータでは、可動部が基板側に位置した状態を保持する場合には、基板側と可動部側との間に電界を印加して、静電力でラッチしているのが一般的である。静電力によるラッチが用いられる理由は、他の駆動力によりラッチする場合に比べて、消費電力が少ないためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のマイクロアクチュエータのラッチ方法では、静電力によるラッチのため、消費電力は少ないが、さらなる低消費電力化が望まれている。さらに、希では有るが、停電対策のなされていないシステムでは停電時にラッチが解除されてしまう。例えば、従来のマイクロアクチュエータを用いた光スイッチでは、停電時に光路の切り替え状態が変わってしまう。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、電力を消費することなく停電時においても可動部を所望の位置に保持することができる完全自己保持性を持つマイクロアクチュエータ、並びに、これを用いた光変調素子及び光変調素子アレーを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様によるマイクロアクチュエータは、固定部と、該固定部に対して第１の方向及び該第１の方向とは逆向きの第２の方向に移動し得る可動部とを有し、前記可動部が前記第２の方向の側に位置しているときに前記可動部に前記第１の方向へ付勢力が作用するように、かつ、前記可動部に前記第１及び第２の方向へ駆動力を印加し得るように構成されたマイクロアクチュエータであって、前記固定部に設けられた第１の係合部と、前記第１の係合部と係合し得るように前記可動部に設けられた第２の係合部と、を備え、前記第１及び第２の係合部のうちの少なくとも一方の係合部が、弾性変形可能に構成されたものである。
【０００８】
本発明の第２の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第１の態様において、前記少なくとも一方の係合部は、（ａ）前記第２の係合部が前記第１の係合部に対して前記第１の方向の側に位置している状態で前記可動部に前記第２の方向へ所定の駆動力が印加されたときに、前記可動部が前記第２の方向へ移動して前記第２の係合部が前記第１の係合部に対して前記第２の方向の側へ移動するように、（ｂ）前記第２の係合部が前記第１の係合部に対して前記第２の方向の側に位置している状態で前記可動部に駆動力が印加されていないときに、前記第１及び第２の係合部が互いに係合して、前記付勢力による前記可動部の前記第１の方向への移動が阻止されるように、かつ、（ｃ）前記第２の係合部が前記第１の係合部に対して前記第２の方向の側に位置している状態で前記可動部に前記第１の方向へ所定の駆動力が印加されたときに、前記第１及び第２の係合部間の係合が外れて、前記可動部が前記第１の方向へ移動するように、弾性変形可能に構成されたものである。
【０００９】
本発明の第３の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第１又は第２の態様において、前記可動部が、前記固定部に対して固定端が固定された片持ち梁構造を持つものである。
【００１０】
本発明の第４の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記可動部は、磁界内に配置されて通電によりローレンツ力を前記駆動力として生ずる電流経路を有するものである。
【００１１】
本発明の第５の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記第１及び第２の係合部のいずれか一方又は両方、及び、前記可動部が、薄膜で構成されたものである。
【００１２】
本発明の第６の態様による光変調素子は、前記第１乃至第５のいずれかの態様によるマイクロアクチュエータと、前記可動部に設けられたミラーと、を備えたものである。
【００１３】
本発明の第７の態様による光変調素子アレーは、前記第６の態様による光変調素子を複数備え、該複数の光変調素子が２次元状に配置されたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるマイクロアクチュエータ、並びに、これを用いた光変調素子及び光変調素子アレーについて、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態による光スイッチアレー１を備えた光スイッチシステムの一例を示す概略構成図である。説明の便宜上、図１に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。光スイッチアレー１の基板１１の面がＸＹ平面と平行となっている。なお、説明の便宜上、Ｚ軸方向の＋の向きを上方向、Ｚ軸方向の＋側を上側（上方向側）、Ｚ軸方向の−の向きを下方向、Ｚ軸方向の−側を下側（下方向側）という。
【００１６】
この光スイッチシステムは、図１に示すように、光スイッチアレー１と、Ｍ本の光入力用光ファイバ２と、Ｍ本の光出力用光ファイバ３と、Ｎ本の光出力用光ファイバ４と、光スイッチアレー１に対して後述するように磁界を発生する磁界発生部としての磁石５と、光路切替状態指令信号に応答して、当該光路切替状態指令信号が示す光路切換状態を実現するための制御信号を光スイッチアレー１に供給する外部制御回路６と、を備えている。図１に示す例では、Ｍ＝３、Ｎ＝３となっているが、Ｍ及びＮはそれぞれ任意の数でよい。
【００１７】
本実施の形態では、磁石５は、図１に示すように、Ｙ軸方向の＋側がＮ極に−側がＳ極に着磁された板状の永久磁石であり、光スイッチアレー１の下側に配置され、光スイッチアレー１に対して磁力線５ａで示す磁界を発生している。すなわち、磁石５は、光スイッチアレー１に対して、Ｙ軸方向に沿ってその−側へ向かう略均一な磁界を発生している。もっとも、磁界発生部として、磁石５に代えて、例えば、他の形状を有する永久磁石や、電磁石などを用いてもよい。
【００１８】
光スイッチアレー１は、図１に示すように、シリコン基板等の基板１１と、基板１１上に配置されたＭ×Ｎ個のミラー１２とを備えている。Ｍ本の光入力用光ファイバ２は、基板１１に対するＸ軸方向の一方の側からＸ軸方向に入射光を導くように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。Ｍ本の光出力用光ファイバ３は、Ｍ本の光入力用光ファイバ２とそれぞれ対向するように基板１１に対する他方の側に配置され、光スイッチアレー１のいずれのミラー１２によっても反射されずにＸ軸方向に進行する光が入射するように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。Ｎ本の光出力用光ファイバ４は、光スイッチアレー１のいずれかのミラー１２により反射されてＹ軸方向に進行する光が入射するように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。光ファイバに限らず光導波路を用いてもよい。Ｍ×Ｎ個のミラー１２は、Ｍ本の光入力用光ファイバ２の出射光路と光出力用光ファイバ４の入射光路との交差点に対してそれぞれ、後述するマイクロアクチュエータにより進出及び退出可能にＺ軸方向に直線移動し得るように、２次元マトリクス状に基板１１上に配置されている。なお、本例では、ミラー１２の向きは、その法線がＸＹ平面と平行な面内においてＸ軸と４５゜をなすように設定されている。もっとも、その角度は適宜変更することも可能であり、ミラー１２の角度を変更する場合には、その角度に応じて光出力用光ファイバ４の向きを設定すればよい。
【００１９】
この光スイッチシステムの光路切替原理自体は、従来の２次元光スイッチの光路切替原理と同様である。
【００２０】
次に、図１中の光スイッチアレー１の単位素子としての１つの光スイッチ１０の構造について、図２乃至図６を参照して説明する。図２は、１つの光スイッチ１０を示す概略平面図である。図３は、図２中のＸ１−Ｘ２線付近を拡大した概略拡大図である。図４は、図２中のＹ１−Ｙ２線に沿った概略断面図である。図２乃至図４は、ミラー１２が下側に保持された状態を示している。図５は、図４に対応する概略断面図であり、ミラー１２が上側に保持された状態を示している。図６は、図２及び図３中のＸ１−Ｘ２線に沿った概略断面図である。図６（ａ）はミラー１２が上側に保持された状態（図５と同じ状態）、図６（ｂ）はミラー１２が上側から下側へ移動する途中の状態、図６（ｃ）はミラー１２が下側に保持された状態（図２、図３及び図４と同じ状態）、図６（ｄ）はミラー１２が下側から上側へ移動する途中の状態を、それぞれ示している。
【００２１】
この光スイッチ１０は、前述したミラー１２及び固定部としての前記基板１１の他に、脚部１３，１４と、主としてＸ軸方向に延びた２本の帯板状の梁部１５，１６と、梁部１５，１６の先端（自由端、＋Ｘ方向の端部）に設けられそれらの間を機械的に接続する平面視で長方形状の接続部１７と、を備えている。
【００２２】
梁部１５，１６はそれぞれ、下側のＳｉＮ膜２１と上側のＡｌ膜２２とが積層された２層の薄膜で構成されている。梁部１５，１６の材料や層数はこれに限定されるものではなく、例えば、ＳｉＮ膜２１に代えて他の絶縁膜を用いてもよいし、Ａｌ膜２２に代えて他の導電膜を用いてもよい。また、梁部１５，１６は、図５及び図６（ａ）に示すように、後述する係合部２５，２６と係合部２７とが係合していないとともに駆動信号が供給されていない状態において、上方（基板１１と反対側）に反っている。したがって、梁部１５，１６及び接続部１７は、この位置より下側に位置しているときは、梁部１５，１６のバネ力（内部応力）が付勢力として上方向に作用することになる。
【００２３】
接続部１７は、梁部１５，１６を構成するＳｉＮ膜２１及びＡｌ膜２２がそのまま連続して延びることによって構成されている。接続部１７のほぼ全体に渡るＡｌ膜２２の長方形状領域が、ここにＸ軸方向に流れる電流と前述した図１中の磁力線５ａ（Ｙ軸方向の磁界）とにより、上方向又は下方向（いずれの方向かは電流の向きによる。）に、駆動力としてのローレンツ力を生ずる電流経路となっている。また、接続部１７には、被駆動体としてのＡｕ、Ｎｉ又はその他の金属からなるミラー１２が設けられている。図面には示していないが、必要に応じて、ミラー１２とＡｌ膜２２との間には絶縁膜が形成される。
【００２４】
図２、図４及び図５に示すように、梁部１５，１６の＋Ｙ方向の端部（固定端）は、基板１１上のシリコン酸化膜等の絶縁膜２３上に形成されたＡｌ膜からなる配線パターン２４（図１では省略）を介して基板１１から立ち上がる立ち上がり部を持つ脚部１３，１４をそれぞれ介して、基板１１に機械的に接続されている。本実施の形態では、脚部１３，１４は、梁部１５，１６を構成するＳｉＮ膜２１及びＡｌ膜２２がそのまま連続して延びることによって構成されている。Ａｌ膜２２は、接続部１７の前記電流経路を配線パターン２４に電気的に接続する配線としても兼用され、脚部１３，１４においてＳｉＮ膜２１に形成された開口を介して配線パターン２４にそれぞれ電気的に接続されている。配線パターン２４を利用することによって、接続部１７の前記電流経路に電流を、駆動信号として印加できるようになっている。前記電流経路に一方の向きに電流を流すと、接続部１７に下方向のローレンツ力（駆動力）が作用し、この駆動力が梁部１５，１６の上方向のバネ力（内部応力）と反対方向に作用することになる。一方、この電流を他方の向きに流すと、接続部１７に上方向のローレンツ力（駆動力）が作用し、この駆動力が梁部１５，１６の上方向のバネ力と同方向に作用することになる。基板１１には、外部からの制御信号に応じてこの駆動信号を生成する駆動回路を搭載しておいてもよい。
【００２５】
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、梁部１５，１６及び接続部１７が、全体として、上方向及び下方向に移動し得る可動部としての片持ち梁を構成している。また、本実施の形態では、基板１１及び絶縁膜２３が、固定部を構成している。本実施の形態では、２本の梁部１５，１６を用いることにより機械的に安定した支持が可能となっているが、梁部の数は１本でもよいし、３本以上でもよい。また、本実施の形態では、図２に示すように、梁部１５，１６の途中がＸ軸方向に折れ曲がったような形状を有しており、図７に示すように、複数の光スイッチ１０を基板１１上に２次元状に配置する場合、その配置密度を高めることがようになっている。もっとも、本発明では、梁部１５，１６は折れ曲がっていなくてもよいし、また、基板１１上に搭載する光スイッチ１０の数（したがって、マイクロアクチュエータの数）は１つ以上の任意の数でよい。図７は、複数の光スイッチ１０の配置例を模式的に示す概略平面図である。ただし、図７において、ミラー１２や後述する係合部２５〜２７等の図示は省略している。なお、本発明では、可動部は必ずしも片持ち梁に限定されるものではなく、例えば、両持ち構造等を採用することができる。
【００２６】
そして、図２、図３及び図６に示すように、係合部２５が絶縁膜２３を介して基板１１に設けられている。本実施の形態では、係合部２５は、ＳｉＮ等からなる薄膜で構成され、絶縁膜２３から立ち上がる立ち上がり部２５ａと、立ち上がり部２５ａの上部から連続して立ち上がり部２５ａの上部を取り巻くように基板１１と平行に延びる平行部２５ｂとから構成されている。平行部２５ｂの＋Ｘ側及び−Ｘ側の下面が、ミラー１２を下側に保持する際の、後述する係合部２６，２７との係合面となっている。平行部２５ｂの幅は十分に短く、係合部２５は実際上剛性体になっている。なお、平行部２５ｂが本来の意味での係合部であり、立ち上がり部２５ａはその支持部となっている。
【００２７】
また、梁部１５，１６には、図２、図３及び図６に示すように、係合部２６，２７が係合部２５と係合し得るようにそれぞれ設けられている。本実施の形態では、係合部２６は、梁部１５を構成する薄膜のＳｉＮ膜２１がそのまま＋Ｘ方向に細い帯状に延びたものとなっており、その先端部が固定部側の係合部２５の平行部２５ｂとオーバーラップしている。同様に、係合部２７は、梁部１６を構成する薄膜のＳｉＮ膜２１がそのまま−Ｘ方向に細い帯状に延びたものとなっており、その先端部が固定部側の係合部２５の平行部２５ｂとオーバーラップしている。このように、係合部２６，２７は、細長く帯状に延びた薄膜で構成されているので、板バネとなっており、後述する動作が実現されるように上下方向に弾性変形可能となっている。すなわち、係合部２６，２７のバネ力は、梁部１５，１６のバネ力との関係で、後述する動作が実現されるように設定されている。
【００２８】
なお、本実施の形態では、安定性を高めるために２つの係合部２６，２７が設けられているが、いずれか一方のみとしてもよい。また、係合部２６，２７を梁部１５，１６の構成膜と異なる材質の膜で構成してもよい。さらに、係合部２５〜２７の位置も図示の位置に限定されるものではないことは、言うまでもない。さらにまた、本実施の形態では、前述したように、固定部側の係合部２５が実際上剛性体で可動部側の係合部２６，２７が弾性変形可能となっているが、係合部２５〜２７をすべて弾性変形可能に構成してもよいし、係合部２６，２７を剛性体にして係合部２５を弾性変形可能に構成してもよい。
【００２９】
なお、前述した光スイッチ１０の構造のうちミラー１２以外の構成要素によって、ミラー１２を駆動するマイクロアクチュエータが構成されている。
【００３０】
次に、本実施の形態による光スイッチ１０、特にそのマイクロアクチュエータの動作について、説明する。
【００３１】
まず、図６（ａ）及び図５に示すように、可動部及びミラー１２が上側位置に保持されているものとする。この状態では、前記駆動力（ローレンツ力）は印加されていないとともに、係合部２６，２７と係合部２５とが係合しておらず、梁部１５，１６のバネ力によって可動部が上側位置に保持されている。この状態は、いわば自立状態である。
【００３２】
この状態から可動部及びミラー１２を下側位置へ移動させる場合には、前述したように電流を流して接続部１７に下向きの所定の大きさの駆動力（ローレンツ力）を印加する。すると、梁部１５，１６のバネ力に抗して、可動部及び係合部２６，２７が下方に移動していく。そして、係合部２６，２７が、係合部２５の平行部２５ｂに当接して図６（ｂ）に示すように弾性変形し、やがて、係合部２６，２７の先端部が係合部２５の平行部２５ｂの下側に位置し、係合部２６，２７は元の形状に復帰する。このとき、可動部及び係合部２６，２７は図６（ｃ）に示す位置より下側へ移動している。その後、前記電流の通電を停止すると、可動部及びミラー１２は、梁部１５，１６のバネ力によって可動部及び係合部２６，２７が上方向へ戻り、図６（ｃ）、図２及び図３に示すように、係合部２６，２７が係合部２５の平行部２５ｂの下面と係合した状態で停止すなわちラッチされる。係合部２６，２７の係合力は、梁部１５，１６のバネ力のみでは、このラッチが解除されない程度の強度を持っている。
【００３３】
この状態から可動部及びミラー１２を上側位置へ移動させる場合には、逆方向に電流を流して接続部１７に上向きの所定の大きさの駆動力（ローレンツ力）を印加する。すると、梁部１５，１６のバネ力に加えてこの駆動力が上方向に掛かるので、図６（ｄ）に示すように係合部２６，２７が弾性変形し、やがて、係合部２６，２７の先端部が係合部２５の平行部２５ｂの上側に位置し、係合部２６，２７は元の形状に復帰する。そして、可動部及びミラー１２は更に上方向へ移動していき、最後に図６（ａ）及び図５に示す上側位置に保持される。なお、上向きの駆動力（ローレンツ力）の印加は、係合部２６，２７が係合部２５の平行部２５ｂの上側に位置した後に、適宜のタイミングで停止すればよい。
【００３４】
このように、本実施の形態によれば、係合部２５〜２７を備えていることによって、電力を消費することなく停電時においても可動部及びミラー１２を、図６（ａ）及び図５に示す上側位置及び図６（ｃ）、図２及び図３に示す下側位置に保持することができる。すなわち、完全自己保持性が得られる。
【００３５】
次に、本実施の形態による光スイッチアレー１の製造方法の一例について、図８乃至図１２を参照して説明する。図８乃至図１２は、この製造方法の各工程を模式的に示す図である。図８、図９、図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）は、図２中のＹ１−Ｙ２線に沿った断面に対応する概略断面図である。図１０（ｂ）、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）は、図２及び図３中のＸ１−Ｘ２線に沿った断面に対応する概略断面図であり、それぞれ図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）と同じ工程を示している。
【００３６】
まず、シリコン基板１１の上面に熱酸化によってシリコン酸化膜２３を成膜し、Ａｌ膜を蒸着又はスパッタ法等によりデポした後に、フォトリソエッチング法により、そのＡｌ膜を配線パターン２４の形状にパターニングする（図８）。
【００３７】
次に、基板の全面に犠牲層となるレジスト３１を塗布し、このレジスト３１に、脚部１３，１４のコンタクト部に応じた開口３１ａをパターニングする（図９）。
【００３８】
その後、脚部１３，１４、梁部１５，１６、接続部１７及び係合部２６，２７となるべきＳｉＮ膜２１をプラズマＣＶＤ法等により形成した後、フォトリソエッチング法によりそれらの形状にパターニングする。このとき、脚部１３，１４における配線パターン２４とＡｌ膜２２（後に形成する）のコンタクト部には開口を形成しておく。次いで、脚部１３，１４、梁部１５，１６及び接続部１７となるべきＡｌ膜２２を蒸着又はスパッタ法等によりデポした後に、フォトリソエッチング法によりそれらの形状にパターニングする（図１０（ａ）（ｂ））。
【００３９】
次に、図１０（ａ）（ｂ）に示す状態の基板の全面に犠牲層となるレジスト３２を塗布する。次いで、レジスト３２を用いたフォトリソエッチング法により、レジスト３１，３２に係合部２５の立ち上がり部２５ｂに応じた開口を形成する。その後、その全面に係合部２５となるべきＳｉＮ膜をプラズマＣＶＤ法等により形成した後、フォトリソエッチング法により係合部２５の形状にパターニングする（図１１（ａ）（ｂ））。
【００４０】
次いで、図１１（ａ）（ｂ）に示す状態の基板の全面に犠牲層となるレジスト３３を厚塗りする（図１２）。ここで、レジスト３３を露光、現像してミラー１２が成長される領域をレジスト３３に形成した後、電解メッキによりミラー１２となるべきＡｕ、Ｎｉ又はその他の金属を成長させる。最後に、レジスト３１〜３３をプラズマアッシング法等により除去する。これにより、本実施の形態による光スイッチアレー１が完成する。
【００４１】
なお、前述したようにＳｉＮ膜２１及びＡｌ膜２２の成膜は、レジスト３１〜３３を除去した際に、係合部２５が存在しないとすれば、前記梁部１５，１６が成膜時のストレスによって上方に反るような条件で、行う。
【００４２】
なお、寸法の一例を挙げると、ＳｉＮ膜２１の厚さは約０．３μｍ、Ａｌ膜２２の厚さは約０．２μｍ、係合部２５を構成するＳｉＮ膜の厚さは約０．２μｍ、係合部２６，２７のＸ軸方向の長さは約５０μｍ、係合部２５の平行部２５ｂと重なる係合部２６，２７の先端部のＸ軸方向の長さは約１５μｍ、平行部２５ｂの幅は約５０μｍ、梁部１５，１６のＹ方向の長さは約０．６ｍｍとすることができる。
【００４３】
なお、各部の寸法や材質が前述した例に限定されるものではないことは、言うまでもない。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００４５】
例えば、前記実施の形態は、本発明を光変調素子の一例としての光スイッチに適用した例であったが、光スイッチ以外の光変調素子、例えばアッテネータにも適用することができる。アッテネータは、通過する光量を調整するものである。アッテネータでは、例えば、ミラーを基板側へ引っ込めたときに１００％の光が通過し、ミラーの位置を基板側とは逆方向に調節することによって、通過する光量を調整する。これまでは、１００％通過させるときは、静電力によってラッチさせていたが、本発明を用いれば、これが不要となるので、やはり低消費電力に寄与する。
【００４６】
また、本発明によるマイクロアクチュエータは、光変調素子以外の種々の用途にも用いることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電力を消費することなく停電時においても可動部を所望の位置に保持することができる完全自己保持性を持つマイクロアクチュエータ、並びに、これを用いた光変調素子及び光変調素子アレーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による光スイッチアレーを備えた光スイッチシステムの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１中の光スイッチアレーの単位素子としての１つの光スイッチを示す概略平面図である。
【図３】図２中のＸ１−Ｘ２線付近を拡大した概略拡大図である。
【図４】図２中のＹ１−Ｙ２線に沿った概略断面図である。
【図５】図４に対応する概略断面図である。
【図６】図２及び図３中のＸ１−Ｘ２線に沿った概略断面図である。
【図７】複数の光スイッチの配置例を模式的に示す概略平面図である。
【図８】図１に示す光スイッチアレーの製造工程を模式的に示す図である。
【図９】図１に示す光スイッチアレーの他の製造工程を模式的に示す図である。
【図１０】図１に示す光スイッチアレーの更に他の製造工程を模式的に示す図である。
【図１１】図１に示す光スイッチアレーの更に他の製造工程を模式的に示す図である。
【図１２】図１に示す光スイッチアレーの更に他の製造工程を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１　光スイッチアレー
２　光入力用光ファイバ
３，４　光出力用光ファイバ
５　磁石
６　外部制御回路
１０　光スイッチ
１１　基板
１２　ミラー
１３，１４　脚部
１５，１６　梁部
１７　接続部
２５　係合部（固定部側）
２６，２７　係合部（可動部側）

Claims

固定部と、該固定部に対して第１の方向及び該第１の方向とは逆向きの第２の方向に移動し得る可動部とを有し、前記可動部が前記第２の方向の側に位置しているときに前記可動部に前記第１の方向へ付勢力が作用するように、かつ、前記可動部に前記第１及び第２の方向へ駆動力を印加し得るように構成されたマイクロアクチュエータであって、
前記固定部に設けられた第１の係合部と、
前記第１の係合部と係合し得るように前記可動部に設けられた第２の係合部と、
を備え、
前記第１及び第２の係合部のうちの少なくとも一方の係合部が、弾性変形可能に構成されたことを特徴とするマイクロアクチュエータ。
前記少なくとも一方の係合部は、（ａ）前記第２の係合部が前記第１の係合部に対して前記第１の方向の側に位置している状態で前記可動部に前記第２の方向へ所定の駆動力が印加されたときに、前記可動部が前記第２の方向へ移動して前記第２の係合部が前記第１の係合部に対して前記第２の方向の側へ移動するように、（ｂ）前記第２の係合部が前記第１の係合部に対して前記第２の方向の側に位置している状態で前記可動部に駆動力が印加されていないときに、前記第１及び第２の係合部が互いに係合して、前記付勢力による前記可動部の前記第１の方向への移動が阻止されるように、かつ、（ｃ）前記第２の係合部が前記第１の係合部に対して前記第２の方向の側に位置している状態で前記可動部に前記第１の方向へ所定の駆動力が印加されたときに、前記第１及び第２の係合部間の係合が外れて、前記可動部が前記第１の方向へ移動するように、弾性変形可能に構成されたことを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエータ。
前記可動部が、前記固定部に対して固定端が固定された片持ち梁構造を持つことを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロアクチュエータ。
前記可動部は、磁界内に配置されて通電によりローレンツ力を前記駆動力として生ずる電流経路を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ。
前記第１及び第２の係合部のいずれか一方又は両方、及び、前記可動部が、薄膜で構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ。
請求項１乃至５のいずれかに記載のマイクロアクチュエータと、前記可動部に設けられたミラーと、を備えたことを特徴とする光変調素子。
請求項６記載の光変調素子を複数備え、該複数の光変調素子が２次元状に配置されたことを特徴とする光変調素子アレー。