JP2004177674A - 光学デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学デバイスにおいて、光学部品の移動量を大きくし、かつ薄型化を可能にする。
【解決手段】光スイッチ本体である基板１に、凹部４と、可動ステージ５と、先端が可動ステージ５を向いている光ファイバ２ａ〜２ｄが設けられている。可動ステージ５は、凹部４内にある平面部５ａと、平面部５ａを凹部４の内周面に接続するバネ性の梁部５ｂとからなり、平面部５ａにはミラー６と磁性体７が設けられている。電磁石３が基板１の側方にある。初期状態では、光ファイバ２ａ〜２ｄの中心にあるミラー６の反射により、光ファイバ２ａから２ｂに至る光路と、光ファイバ２ｃから２ｄに至る光路が形成されている。電磁石３の駆動で可動ステージ５が磁力により移動すると、ミラー６が光路外に退出して、光ファイバ２ａから２ｄに至る光路と、光ファイバ２ｃから２ｂに至る光路が形成される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチ装置、光減衰装置、光波長選択装置などの光学デバイスとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信分野などにおいて様々な光学デバイスが使用されており、例えば、光ファイバ伝送路の光路の切り換えや遮断を行う光スイッチ装置として、複数の光ファイバとミラーを有する構成のものがある。
【０００３】
特開２０００−１３７１７７号公報には、図１３，１４に示すように、基板２１上に複数の光ファイバ２２ａ〜２２ｄが平行に整列し、それらの先端部の前方に、２つの反射面（ミラー）２３ａ，２３ｂを組み合わせた可動反射部材２３がカンチレバー２４により上下動可能に配置されている構成の光スイッチ装置が開示されている。この構成では、カンチレバー２４に磁性体２５が設けられ、基板２１の下方に電磁石２６が設けられている。そして、電磁石２６の作動によってカンチレバー２４を上下させて、可動反射部材２３が光ファイバ２２ｂ，２２ｃの先端の前方に進入した状態とそこから退出した状態とを切り換えることができる。可動反射部材２３が光ファイバ２２ｂ，２２ｃの先端の前方に進入した状態では、反射面２３ａ，２３ｂが光ファイバ２２ａ，２２ｃからのビームの光路中に位置するため、固定されている反射面２７ａ，２７ｂと協働して、光ファイバ２２ａから光ファイバ２２ｂへの光路と、光ファイバ２２ｃから光ファイバ２２ｄへの光路が形成される。これに対し、可動反射部材２３が光ファイバ２２ｂ，２２ｃの先端の前方から退出した状態では、反射面２３ａ，２３ｂが光ファイバ２２ａ，２２ｃの光路中に位置せず、その奥に固定されている反射面２７ａ，２７ｂのみが用いられて、光ファイバ２２ａから光ファイバ２２ｄへの光路と、光ファイバ２２ｃから光ファイバ２２ｂへの光路が形成される。このようにして、光ファイバの光路を切り換えられる光スイッチ装置が構成されている。
【０００４】
特開２００２−１１６３８８号公報には、図１５，１６に示すように、基板３１上に複数の光ファイバ３２と、これらの先端部と対向可能な位置にある可動の支持部３３と、支持部３３上に設けられているミラー等の光学部品３４と、支持部３３を挟んで対向する位置にそれぞれ設けられている静電アクチュエータの駆動部３５ａ，３５ｂを有する構成が開示されている。この静電アクチュエータは、固定された櫛形電極３６ａ，３６ｂと、支持部３３に接続された板バネ３８に一体的に形成されている櫛形フローティング電極３７ａ，３７ｂとからなる。この構成によると、一方の駆動部（例えば３５ａ）に電圧を印加すると、その静電力によって、櫛形フローティング電極（例えば３７ａ）と板バネ３８と支持部３３が引き寄せられ、他方の駆動部（例えば３５ｂ）に電圧を印加すると、その静電力によって、櫛形フローティング電極（例えば３７ｂ）と板バネ３８と支持部３３が反対側に引き寄せられることによって、スイッチング動作が行える。そして、いずれかの駆動部（例えば３５ａ）に電圧が印加されて支持部３３が引き寄せられたときに、光学部品３４が光ファイバ３２の光路上に位置し、他方の駆動部（例えば３５ｂ）に電圧が印加されて支持部３３が引き寄せられたときに、光学部品３４が光ファイバ３２の光路から退出することによって、複数の光ファイバ３２による光路の切り換え等が行われる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１３７１７７号公報（段落［００２９］〜［００３２］、図１，６）
【特許文献２】
特開２００２−１１６３８８号公報（段落［００１４］，［００２６］〜［００２７］、図１，４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記した特許文献１の構成では、カンチレバー２４および可動反射部材２３を上下動させるために、電磁石２６を基板２１の上方や下方に配置しなければならず、基板２１の厚さ方向の大型化を招く。これは、この光スイッチ装置を組み込むべき光学装置全体の微細化や高密度化の大きな妨げになる。また、カンチレバー２４および可動反射部材２３が必要以上に移動しすぎて破損することを防ぐために、基板２１の上下にストッパー（図示せず）を設ける必要があるなど、部品点数の増加や構成の複雑化、ひいてはコストの上昇を招く。
【０００７】
一方、特許文献２の構成では、基板３１の厚さ方向に大型化する必要がなく、薄型化可能であるという大きな利点を有するとともに、部品点数の増加を必要としないが、静電力を利用する構成では支持部３３の移動量が小さいという問題がある。すなわち、通常の設計によると、光学部品３４の移動範囲は数十μｍ程度にしかできない。従って、ビーム径が１００μｍ程度であるファイバコリメータなどのコリメート光学系を、この光デバイスに用いることができない。すなわち、この光デバイスでは、位置合わせが容易で組立工程などが簡単にできるために通常の光デバイスに多用されているコリメート光学系を用いることができず、より細い径のビームを取り扱うため、精緻で煩雑な組立作業が必要になり、製造コストが上昇する。また、コリメート光学系を用いられないため、ビームの拡がりを抑制する構造が必要になり、例えば、光ファイバ３２の端面同士を近接させて配置したり、光ファイバ３２の端面間を密封してマッチングオイルを注入したりする必要があるため、設計上の制約が大きくなるか、または構成が複雑になる。
【０００８】
そこで本発明の目的は、薄型化が可能で、構成が簡単で組立が容易であるとともに、光学部品の十分大きな移動量が得られる光学デバイスとその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学デバイスは、基板と、基板上に配置されている複数の光ファイバと、基板内に設けられており水平方向に往復移動可能な可動ステージと、前記可動ステージに設けられている磁性体と、基板の側方に設けられており、磁性体に作用する磁力を発生可能な電磁石と、可動ステージ上に配置されており、電磁石の作動による可動ステージの移動に伴って少なくとも１本の光ファイバの光軸上の位置と光軸外の位置の間を移動可能な光学部品とを含むことを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、電磁石の作用により可動ステージを水平方向に移動することによって光学部品を光ファイバの光路上に位置させたり光路外へ退出させたりできるため、電磁石を基板の側方に配置して光スイッチ装置全体を薄型化することができる。また、磁力を用いているため可動ステージの移動量が大きく、光学系の選択の幅が広がり、構成の簡略化や製造方法の容易化が図れる。
【００１１】
可動ステージは、基板と一体的に形成されており、基板に設けられた凹部内に位置する平面部と、平面部を凹部の内周面に接続するバネ性を有する梁部とからなる。これによって、梁部のバネ定数を小さくして、小さな力で可動ステージを移動できるようにして電磁石の消費電力を低くすることができる。また、共振周波数を高くして、可動ステージの移動を高速化することもできる。
【００１２】
光学部品は、ミラー、プリズム、光遮蔽板、光学フィルタのうちのいずれかである。
【００１３】
可動ステージの重心は３次元的な中心位置に存在することが好ましく、さらに、磁性体は、可動ステージの３次元的な中心位置に配置されていることが好ましい。これによって、可動ステージの移動時にねじり等が生じず平行移動する。
【００１４】
また、凹部の内周面が可動ステージのストッパーとして作用すると、別部材としてストッパーを設ける必要がなく、構成および製造工程が簡略化できる。
【００１５】
本発明の光学デバイスの製造方法は、基板をエッチングして、凹部を形成するとともに、凹部内に位置する平面部と、平面部を凹部の内周面に接続するバネ性を有する梁部とからなる可動ステージを基板に一体的に形成する工程と、可動ステージに磁性体を設ける工程と、可動ステージ上に光学部品を配置する工程と、基板上に複数の光ファイバを配置する工程と、基板の側方に、可動ステージを移動させて光学部品を少なくとも１本の光ファイバの光軸上の位置と光軸外の位置との間で移動させるために磁性体に及ぼす磁力を発生可能な電磁石を配置する工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
この製造方法では、基板のエッチングによって、光学部品と、光ファイバのガイド溝を同時に形成することができ、また、可動ステージの平面部および梁部とストッパー（凹部の内周面）とを同時に形成することができる。従って、これらの部材の相対位置精度が良好で、組立作業が非常に容易であるため、製造コストが削減できる。
【００１７】
可動ステージに磁性体を設ける工程は、可動ステージの下面に設けられた円錐状凹部内に球状の磁性体を配置する工程であることが好ましい。すなわち、円錐状凹部に球状の磁性体を挿入すると、精度良く位置決めして互いに固定することができるため、可動ステージ全体の重心を中心位置に配置させることが容易かつ高精度にできる。それによって、可動ステージの移動時にねじれなどの余分な動きを生じない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の光学デバイスである光スイッチ装置の要部が、図１〜４に示されている。この光スイッチ装置は、光スイッチ装置本体である基板１と、基板１上に配置されている光ファイバ２ａ〜２ｄと、基板１の側方に配置されている電磁石３を有している。
【００２０】
基板１は、上部基板１ａと下部基板１ｂが酸化シリコン層１ｃを介して積層されたものであり、パターンエッチングによって、上部基板１ａおよび下部基板１ｂを貫通する凹部４と、下部基板１ｂの一部からなる可動ステージ５が設けられている。可動ステージ５は、凹部４内に位置する平面部５ａと、この平面部５ａを凹部４の内周面に接続するバネ性を有する梁部５ｂとからなる。可動ステージ５の平面部５ａ上には、光学部品であるミラー６が配置されている。また、図２に示すように、可動ステージ５の平面部５ａの下面側には円錐状凹部５ｃが形成されており、この円錐状凹部５ｃ内に球状の磁性体７が配置されている。図３に示すように、基板１には、上部基板１ａのパターンエッチングによってガイド溝８が形成されており、光ファイバ２ａ〜２ｄがこのガイド溝８内に挿入され、それぞれの先端部がミラー６に向くように配置されている。
【００２１】
ここで、本実施形態における各部の寸法等の具体例を示す。基板１は、厚さが４００〜５００μｍ程度、幅が５〜２０μｍ程度、長さが１〜３ｍｍ程度である。可動ステージ５の平面部５ａの体積は０．２〜０．５ｍｍ^３程度であり、梁部５ｂの幅は５〜１０μｍ程度である。球状の磁性体７の直径は３００〜５００μｍ程度である。ミラー６の厚さは５〜１０μｍ程度である。そして、磁性体７およびミラー６を含む可動ステージ５の重心が、３次元的にみて平面部５ａの中心に位置するように構成されている。また、可動ステージ５の共振周波数が１００〜５０００Ｈｚ程度、バネ定数が０．１〜５００Ｎ／ｍ程度になっている。
【００２２】
光ファイバ２ａ〜２ｄは、グレーデッドインデックス光ファイバ、ＧＲＩＮレンズ、セルフォックレンズ等を備えたコリメータ光学系であり、端面がクリーブまたは研磨により３〜８度程度傾斜させられ、反射防止コーティングが施されて、反射損失を減じてある。そして、各光ファイバ２ａ〜２ｄは、ミラー６までの距離と、可動ステージ５の中心線（Ａ−Ａ’線）に対する角度（５〜１５度程度）が全てほぼ等しくなるように配置されており、光ファイバ２ａと２ｄの端面間の距離と、光ファイバ２ｂと２ｃの端面間の距離（５００μｍ〜３ｍｍ程度）も等しくなっている。
【００２３】
基板１の側方には電磁石３が配置されている。この電磁石３は、従来から用いられている一般的な構成でよいため、模式的に図示し詳細な構造については説明を省略する。
【００２４】
このような構成の光スイッチ装置において、初期状態では、図１に示すように、可動ステージ５の梁部５ｂは変形せず、平面部５ａ上のミラー６は、各光ファイバ２ａ〜２ｄの中心に位置する。従って、例えば、光ファイバ２ａから出力されたビームはミラー６に反射されて光ファイバ２ｂに入射し、光ファイバ２ｃから出力されたビームはミラー６に反射されて光ファイバ２ｄに入射する。このようにして、光ファイバ２ａから２ｂに至る光路と、光ファイバ２ｃから２ｄに至る光路が形成されている。
【００２５】
これに対し、電磁石３が駆動されて可動ステージ５の磁性体７に吸引力を及ぼすと、図４に示すように、バネ性を有する梁部５ｂが撓み変形して、平面部５ａが電磁石３に近接する方向に移動する。これによって、平面部５ａ上のミラー６は、各光ファイバ２ａ〜２ｄの先端部に対向しない位置に移動する。すなわち、ミラー６は光ファイバ２ａ〜２ｄの光路から退出するため、例えば、光ファイバ２ａから出力されたビームは直進して光ファイバ２ｄに入射し、光ファイバ２ｃから出力されたビームは直進して光ファイバ２ｂに入射する。このようにして、光ファイバ２ａから２ｄに至る光路と、光ファイバ２ｃから２ｂに至る光路が形成されている。なお、平面部５ａが凹部４の内周面に当接するとそれ以上移動できず、凹部４の内周面がストッパーとして作用するため、可動ステージ５が移動し過ぎて損傷することがない。
【００２６】
以上説明したように、電磁石３の作用により可動ステージ５を水平方向に移動することによって、光路の切り換えが行える。そして本実施形態によると、可動ステージ５の移動方向が水平方向、すなわち基板１の板面に平行な方向であるため、電磁石３を基板１の上方または下方ではなく、側方に配置でき、光スイッチ装置全体の薄型化が可能になるとともに、電磁石３の位置やその保持手段等に関する制約が小さくなる。また、静電力ではなく磁力を用いているため、可動ステージ５の移動量を大きくすることができる。従って、ビーム径の大きなコリメータ光学系を用いることができ、位置合わせが容易になり組立等の作業が容易になるとともに、光ファイバ２ａ〜２ｄの端面間の距離を長くすることができ、また、ビーム径の拡がり防止対策が不要になるなど、構成の簡略化や製造方法の容易化が可能になる。
【００２７】
さらに、前記したように、各光ファイバ２ａ〜２ｄのミラー６までの距離とミラー６への入射角が一定であり、しかも、ミラー６の厚みが薄く、ミラー６へのビームの入射角が小さいため、ミラー６が光路中に介在する場合の光路長と介在しない場合の光路長がほぼ同一になり、挿入損失のばらつきが低く抑えられる。
【００２８】
また、前記したように、バネ定数が小さいため、微小な磁束密度変化で可動ステージ５を移動させることができ、電磁石の低消費電力化が可能になる。そして、共振周波数が高いため、可動ステージ５の高速動作が可能でありスイッチング速度が速くなる。なお、バネ性を有する梁部５ｂは、様々な形状に形成することができ、幅を狭めて長さを長くしてバネ定数をより小さくしたり、逆に幅を広げて長さを短くして共振周波数をより高くすることもできる。また、図１〜４に示すように２本の梁部５ｂで平面部５ａを両持ち状態にする構成に限られず、図５や図６に示すように１本または２本の梁部５ｂで平面部５ａを片持ち状態にすることも可能である。これらは、様々な具体的条件に応じてその都度自由に設計することができる。
【００２９】
次に、この光スイッチ装置の製造方法について、図７〜８を参照して説明する。この図７〜８では、図６に示すような鎖形状の梁部５ｂが設けられている。
【００３０】
まず、図７（ａ）に示すように、シリコンからなる上部基板１ａと下部基板１ｂとを、酸化シリコン層１ｃを介して積層して固定し、基板１を形成する。続いて、図７（ｂ）に示すように、下部基板１ｂを下面側からエッチングして円錐状凹部５ｃを形成する。
【００３１】
そして、図７（ｃ）に示すように、上部基板１ａの、凹部４になる部分をパターンエッチングにより除去する。このとき、ミラー６になる部分はエッチングせずに残しておくとともに、ガイド溝８を同時に形成する。ガイド溝８は、図３に示すような断面矩形状に限られず、Ｖ型溝であってもよい。同様に、図８（ａ）に示すように、下部基板１ｂの、凹部４になる部分をパターンエッチングにより除去する。ただしこのとき、可動ステージ５の平面部５ａおよび梁部５ｂになる部分はエッチングせずに残しておく。なお、図７（ｃ）と図８（ａ）に示すエッチング工程では、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いることにより、高アスペクト比（例えばエッチングの幅：深さ＝１：１００とする）で、垂直性良く高精度に形成する。また、表面粗さを小さくできる。これらのエッチング工程において、酸化シリコン層１ｃはエッチングストッパ層として作用する。
【００３２】
それから、図８（ｂ）に示すように、凹部４内の酸化シリコン層１ｃを、異なるエッチング液を用いるエッチング等によって除去する。図８（ｃ）に示すように、円錐状凹部５ｃ内に球状の磁性体７を配置する。本実施形態では、円錐状凹部５ｃに球状の磁性体７を挿入することによって、精度良く位置決めして互いに固定することができるため、前記したように、可動ステージ５全体の重心を中心位置に配置させることが容易かつ高精度にできる。ただし、このような構成に限られず、円錐状でなく角錐状や円柱状や角柱状の凹部であってもよく、板状などの磁性体であってもよい。磁性体７は、軟磁性体でも硬磁性体でも良い。接着方法は、接着剤を使用しても良いし、半田融着でも構わない。メッキやスパッタリングや蒸着やイオンプレーティング等によって膜成長させて形成してもよい。
【００３３】
その後、図示しないが、ミラー６となる部分に金属膜（例えばＡｕ／Ｃｒ膜）を蒸着し、各ガイド溝８に光ファイバ２ａ〜２ｄをそれぞれ配置し、基板１の側方に電磁石３を配置して、光スイッチ装置を完成させる。
【００３４】
以上説明した製造方法では、上部基板１ａのエッチングによって、ミラー６とガイド溝８を同時に形成するため、ミラー６と、ガイド溝８内に挿入される光ファイバ２ａ〜２ｄの相対位置精度が良好で挿入損失を低く抑えられるとともに、組立作業が非常に簡単になる。特に、前記したようにコリメータ光学系が採用されていると、より効果的である。同様に、下部基板１ｂのエッチングによって、平面部５ａと梁部５ｂとストッパー（凹部４の内周面）を同時に形成するため、相対位置精度が良好であり、かつ組立作業が非常に容易になる。これらは、製造コストの削減に大きく寄与する。
【００３５】
前記したようにＤｅｅｐ−ＲＩＥ法を採用することによって、梁部５ｂ等の端面が垂直性良く形成できるため、前記したように可動ステージ５の重心が中心に位置することと合わせて、可動ステージ５の移動時に梁部５ｂにねじれが生じず効率よく正確な移動が行えるという効果を生む。なお、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ法の後に、フッ素硝酸や水酸化カリウム水溶液に代表されるアルカリ系シリコンエッチャントによるウエットエッチングや、熱酸化（熱酸化膜の形成およびエッチング）を行って、ミラー６の鏡面化を行ってもよい。
【００３６】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態の光スイッチについて、図９〜１２を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号を付与し説明を省略する。
【００３７】
本実施形態では、基板１に、複数のガイド溝８と、これらのガイド溝８の前方につながる広い空間１５が設けられており、このガイド溝８内に光ファイバ２ａ〜２ｄがそれぞれ平行に配列されている。そして、光ファイバ２ａ，２ｃの先端部の前方に固定ミラー９が斜めに（４５度傾いて）配置されており、光ファイバ２ｂ，２ｄの先端部の前方には、固定ミラー９とは反対側に斜めに（４５度傾いた）凹部４が形成されている。そして、この凹部４内には、第１の実施形態と同様に、２本のバネ性を有する梁部５ｂとそれに支持された平面部５ａとからなる可動ステージ５が設けられている。凹部４が基板１および光ファイバ２ａ〜２ｄに対して斜めに形成されているため、その中に位置する可動ステージ５も凹部４と平行に、基板１および光ファイバ２ａ〜２ｄに対して斜めに（４５度傾いて）位置している。そして、この凹部４および可動ステージ５と平行に、電磁石３が配置されている。電磁石３と可動ステージ５との間の距離をできるだけ短くするために、基板１には切り欠き部１ｄが設けられている。
【００３８】
本実施形態では、可動ステージ５の平面部５ａ上に、２つのミラー１３ａ，１３ｂが平行に配置されており、このミラー１３ａ，１３ｂは、可動ステージ５の移動方向に対して直角である。そして、出射側の光ファイバ２ａ，２ｃが固定ミラー９と対向し、入射側の光ファイバ２ｂ，２ｄが可動ステージ５と対向するように並べられており、各光ファイバ２ａ〜２ｄの各先端部は、ファイバピッチと同じ長さだけ位置をずらして前進位置にあるものと後退位置にあるものとが交互に配置されている。
【００３９】
以上説明したような構成であるため、本実施形態において、初期状態では、図９に示すように、可動ステージ５の梁部５ｂは変形せず、可動ステージ５は移動しない。従って、光ファイバ２ａから空間１５に向けて出力されたビームは、まず固定ミラー９に反射され、次いで可動ステージ５の平面部５ａ上のミラー１３ａに反射されて、光ファイバ２ｂに入射する。同様に、光ファイバ２ｃから空間１５に向けて出力されたビームは、固定ミラー９に反射され、さらにミラー１３ｂに反射されて、光ファイバ２ｄに入射する。このようにして、光ファイバ２ａから２ｂに至る光路と、光ファイバ２ｃから２ｄに至る光路が形成されている。
【００４０】
これに対し、電磁石３が駆動されて可動ステージ５の磁性体７に吸引力を及ぼすと、図１０に示すように、バネ性を有する梁部５ｂが撓み変形して、平面部５ａが電磁石３に近接する方向に移動する。これによって、平面部５ａ上のミラー１３ａ，１３ｂのビームに対する相対位置が変わる。そして、光ファイバ２ａから空間１５に向けて出力されたビームは、固定ミラー９に反射され、次いで移動後のミラー１３ａの一方の端部付近に反射されて、光ファイバ２ｄに入射する。光ファイバ２ｃから空間１５に向けて出力されたビームは、固定ミラー９に反射された後、ミラー１３ａの他方の端部付近に反射されて、光ファイバ２ｂに入射する。このようにして、光ファイバ２ａから２ｄに至る光路と、光ファイバ２ｃから２ｂに至る光路が形成されている。このとき、凹部４の内周面は、平面部５ａが移動し過ぎないようにするストッパーとして作用する。
【００４１】
以上の通り、本実施形態では、光ファイバ２ａ〜２ｄが基板１上に平行に並んだ構成において、電磁石３の作用により可動ステージ５を水平方向に移動して、光路の切り換えが行える。第１の実施形態と同様に、可動ステージ５の移動方向が水平方向であり、電磁石３を基板１の側方に配置でき、光スイッチ装置全体の薄型化が可能になるとともに、磁力を用いているため可動ステージ１１の移動量が大きい。そして、ビーム径の大きなコリメータ光学系を用いることができ、構成の簡略化や製造方法の容易化が可能になる。
【００４２】
また、前記したように、各光ファイバ２ａ〜２ｄの先端部の位置を互い違いにして固定ミラー９およびミラー１３ａ，１３ｂを適切な位置に配置することによって、初期状態における光ファイバ２ａから２ｂに至る光路および光ファイバ２ｃから２ｄに至る光路と、可動ステージ１１の移動時の光ファイバ２ａから２ｄに至る光路および光ファイバ２ｃから２ｂに至る光路の、光路長が等しくなっている。従って、挿入損失のばらつきが低く抑えられる。なお、本実施形態では、このような効果を得るために、各光ファイバ２ａ〜２ｄを等ピッチで平行に並べ、光ファイバ２ａ，２ｂと光ファイバ２ｃ，２ｄとの先端位置の差をこのピッチと等しくし、可動ステージ５の移動量をこのピッチの１／２^１／２に設定している。
【００４３】
本実施形態の光スイッチ装置の製造方法は、第１の実施形態の光スイッチの製造方法とほぼ同じであるが、固定ミラー９は、空間１５の内周面に金属膜を蒸着することによって形成される。なお、基板１は、第１の実施形態と同様に上部基板１ａと下部基板１ｂが酸化シリコン層１ｃを介して積層されたものであってもよく、その場合、空間１５は、上部基板１ａのみをエッチングしてガイド溝８を形成する際に同時に形成すればよい。ガイド溝８は、図１１に示すような断面矩形状に限られず、図１２に示すようなＶ型溝であってもよい。
【００４４】
以上説明した２つの実施形態は、本発明を採用した具体的構成を例示するものに過ぎず、本発明はこれらの構成に限定されるわけではない。例えば、光ファイバの数、相対位置関係、それぞれの用途（入射側または出射側など）や、可動ステージおよび電磁石の形態等については自由に変更することができる。
【００４５】
また、前記した２つの実施形態では、ミラーを用いて複数の光ファイバの光路を切り換える光スイッチ装置の例を示しているが、これに限定されるものではない。光学部品として、ミラーに代えて光学フィルタを用いることによって光波長選択装置を構成したり、光遮蔽板を用いることによって光減衰装置を構成するような場合にも、本発明は適用可能である。すなわち、光学部品を乗せた可動ステージが水平方向に移動して、光学部品が光ファイバの光路上または光路外に選択的に位置することによって、何らかの状態切り換えを行う光学デバイス全般に関して、本発明を適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によると、電磁石の作用により可動ステージを水平方向に移動することによって、光学部品を光ファイバの光路上に進入および退出させることができる。この構成では、電磁石が基板の上下ではなく側方に配置されるため、光学デバイス全体の薄型化に寄与するとともに、構成を簡単にし製造工程を容易にすることができる。しかも、静電力ではなく磁力を用いて可動ステージを移動させるため、可動ステージの移動量を十分大きくすることができる。それに伴って、コリメータ光学系を採用することができるなど、設計の自由度が高まる。
【００４７】
本発明の構成によると、可動ステージの梁部のバネ定数を小さくして、小さな力で移動可能にすることにより、電磁石の低消費電力化が図れる。また、その共振周波数を高くして、可動ステージの移動を高速化することができる。
【００４８】
本発明の光学デバイスを製造する上で、光学手段とガイド溝を同時に形成し、可動ステージの平面部および梁部とそのストッパー（凹部の内周面）を同時に形成すると、相対位置精度が良好であり、かつ組立作業が非常に容易になり、製造コストの削減に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の光スイッチ装置の要部平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図４】図１に示す光スイッチ装置の、可動ステージ移動状態の要部平面図である。
【図５】図１に示す光スイッチ装置の梁部の他の例拡大図である。
【図６】図１に示す光スイッチ装置の梁部のさらに他の例の拡大図である。
【図７】図１に示す光スイッチ装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図８】図１に示す光スイッチ装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の光スイッチ装置の要部平面図である。
【図１０】図９に示す光スイッチ装置の、可動ステージ移動状態の要部平面図である。
【図１１】図９のＣ−Ｃ’線断面図である。
【図１２】図９に示す光スイッチ装置のガイド溝の他の例を示す断面図である。
【図１３】従来の光スイッチ装置の要部平面図である。
【図１４】図１３に示す光スイッチ装置の断面図である。
【図１５】従来の光スイッチ装置の他の例の要部平面図である。
【図１６】図１５に示す光スイッチ装置の拡大図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ａ〜２ｄ 光ファイバ
３ 電磁石
４ 凹部
５ 可動ステージ
５ａ 平面部
５ｂ 梁部
５ｃ 円錐状凹部
６ ミラー
７ 磁性体
８ ガイド溝
９ 固定ミラー
１３ａ，１３ｂ ミラー
１５ 空間

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板上に配置されている複数の光ファイバと、
   前記基板内に設けられており水平方向に往復移動可能な可動ステージと、
   前記可動ステージに設けられている磁性体と、
   前記基板の側方に設けられており、前記磁性体に作用する磁力を発生可能な電磁石と、
   前記可動ステージ上に配置されており、前記電磁石の作動による前記可動ステージの移動に伴って少なくとも１本の前記光ファイバの光軸上の位置と光軸外の位置の間を移動可能な光学部品とを含む光学デバイス。
2. 前記可動ステージは、前記基板と一体的に形成されており、前記基板に設けられた凹部内に位置する平面部と、前記平面部を前記凹部の内周面に接続するバネ性を有する梁部とからなる、請求項１に記載の光学デバイス。
3. 前記光学部品は、ミラー、プリズム、光遮蔽板、光学フィルタのうちのいずれかである、請求項１または２に記載の光学デバイス。
4. 前記可動ステージの重心は３次元的な中心位置に存在する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学デバイス。
5. 前記磁性体は、前記可動ステージの３次元的な中心位置に配置されている、請求項４に記載の光学デバイス。
6. 前記凹部の内周面が前記可動ステージのストッパーとして作用する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学デバイス。
7. 基板をエッチングして、凹部を形成するとともに、前記凹部内に位置する平面部と、前記平面部を前記凹部の内周面に接続するバネ性を有する梁部とからなる可動ステージを前記基板に一体的に形成する工程と、
   前記可動ステージに磁性体を設ける工程と、
   前記可動ステージ上に光学部品を設ける工程と、
   前記基板上に複数の光ファイバを配置する工程と、
   前記基板の側方に、前記可動ステージを移動させて前記光学部品を少なくとも１本の前記光ファイバの光軸上の位置と光軸外の位置との間で移動させるために前記磁性体に及ぼす磁力を発生可能な電磁石を配置する工程とを含む光学デバイスの製造方法。
8. 前記可動ステージに磁性体を設ける工程は、前記可動ステージの下面に設けられた円錐状凹部内に球状の磁性体を配置する工程である、請求項７に記載の光学デバイスの製造方法。

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