JP2005062384A - 波長可変光フィルタ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明による波長可変光フィルタは、上面に高反射膜23が形成され、自在に上下動する可動体21aを支持する可動部2と、可動体21aと静電ギャップEGを隔てて対向した駆動電極12が形成された駆動電極部1と、高反射膜23と光学ギャップOGを隔てて対向した高反射膜32が形成された光学ギャップ部3とが互いに接合されて構成されている。
【選択図】 図1
Description
F=(1/2)・ε・(V/d)2・S ・・・(1)
本発明によれば、静電ギャップが高精度で形成されているとともに、可動体にリリースホールが形成されていないので、低い駆動電圧で駆動することができる。
本発明によれば、製造時及び使用時のスティッキングを防止することができる。
本発明によれば、少ない製造工程で安価に波長可変光フィルタを構成することができる。
本発明によれば、極めて高精度で静電ギャップが形成される。したがって、可動体と駆動電極との間に、ある駆動電圧を印加すれば、設計時にその駆動電圧に対して想定した静電引力を発生させることができ、設計通りに可動体を変位させることができる。この結果、各波長可変光フィルタごとに、各波長を有する光を取り出すための駆動電圧を調整して設定する必要がないため、使い勝手が良く、また光ファイバ中を伝送される異なる波長を有するすべての光を取り出すことができる。
本発明によれば、犠牲層を形成することなく、駆動電極と可動体とのギャップが形成される。したがって、その犠牲層を除去するためのリリースホールを可動体等に形成する必要がなく、その分設計通りの面積を有する可動体が得られる。したがって、製造された波長可変光フィルタを低い駆動電圧で駆動することができ、その分消費電力を削減することができる。
本発明によれば、犠牲層を形成することなく、駆動電極と可動体とのギャップが形成される。したがって、その犠牲層を除去するためのリリースホールを可動体等に形成する必要がなく、その分設計通りの面積を有する可動体が得られる。したがって、製造された波長可変光フィルタを低い駆動電圧で駆動することができ、その分消費電力を削減することができる。
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法では、上記第3の工程では、上記活性層の、後に上記可動体として上記駆動電極に対向する領域に絶縁膜を形成した後、上記駆動電極と上記活性層とを対向させて接合する。
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法では、上記第3の工程では、上記可動体を形成する前に、後に上記可動体となる領域であって、上記駆動電極に対向することになる領域に絶縁膜を形成する。
本発明によれば、製造時及び使用時のスティッキングを防止することができる。
また、本発明に係る波長可変光フィルタの製造方法では、上記第3の工程では、上記可動体を形成する前に、後に上記可動体となる領域に反射防止膜とともに上記絶縁膜を形成する。
本発明によれば、製造時及び使用時のスティッキングを防止することができるとともに、少ない製造工程で安価に波長可変光フィルタを構成することができる。
本発明によれば、極めて高精度で静電ギャップが形成される。したがって、可動体と駆動電極との間に、ある駆動電圧を印加すれば、設計時にその駆動電圧に対して想定した静電引力を発生させることができ、設計通りに可動体を変位させることができる。この結果、各波長可変光フィルタごとに、各波長を有する光を取り出すための駆動電圧を調整して設定する必要がないため、使い勝手が良く、また光ファイバ中を伝送される異なる波長を有するすべての光を取り出すことができる。
この実施の形態の波長可変光フィルタは、駆動電極部1と、可動部2と、光学ギャップ部3とから構成されており、駆動電極部1と可動部2との間にはその長さが約4μmの静電ギャップEGが、可動部2と光学ギャップ部3との間にはその長さが約30μmの光学ギャップOGがそれぞれ形成されている。駆動電極部1は、断面略コ字状のガラス基板11の略中央部に形成された凹部11a上に略リング状の駆動電極12及び絶縁膜13が形成されて構成されている。ガラス基板11は、例えば、ナトリウム(Na)やカリウム(K)等のアルカリ金属を含有したガラスからなる。この種のガラスとしては、例えば、アルカリ金属を含有したホウケイ酸ガラス、具体的には、コーニング社製のパイレックス(登録商標)・ガラスがある。ガラス基板11を構成するガラスは、駆動電極部1と可動部2とを陽極接合(後述)により接合する場合には、ガラス基板11を加熱するため、可動部2を構成するシリコンと熱膨張係数がほぼ等しいことが要求されることから、上記パイレックス(登録商標)・ガラスのうち、コーニング#7740(商品名)が好ましい。
図6に示す構造体を例えば、1〜40重量%(好ましくは、10重量%前後)の濃度の水酸化カリウム(KOH)水溶液に浸漬することにより、式(2)に示す反応式に基づいてベース層25を構成するシリコン(Si)がエッチングされる。
Si+2KOH+H2O→K2SiO3+2H2 ・・・(2)
この場合のシリコン(Si)のエッチングレートは、二酸化シリコン(SiO2)のエッチングレートよりも非常に大きいので、二酸化シリコン(SiO2)からなる絶縁層26がシリコン(Si)からなる活性層27に対するエッチングのストッパーの役割を果たす。
図6に示す構造体をドライエッチング装置のチャンバー内に載置し、真空状態にした後、チャンバー内に例えば、圧力390Paの二フッ化キセノン(XeF2)を60秒間導入することにより、式(3)に示す反応式に基づいてベース層25を構成するシリコン(Si)がエッチングされる。
2XeF2+Si→2Xe+SiF4 ・・・(3)
この場合のシリコン(Si)のエッチングレートは、二酸化シリコン(SiO2)のエッチングレートよりも非常に大きいので、二酸化シリコン(SiO2)からなる絶縁層26がシリコン(Si)からなる活性層27に対するエッチングのストッパーの役割を果たす。また、この場合のドライエッチングは、プラズマエッチングではないので、ガラス基板11や絶縁層26がダメージを受けにくい。なお、上記した二フッ化キセノン(XeF2)を用いたドライエッチングの他、四フッ化炭素(CF4)や六フッ化硫黄(SF6)を用いたプラズマエッチングがある。
例えば、上述の実施の形態においては、可動部2を製造するのにSOI基板24を用いる例を示したが、これに限定されず、SOS(Silicon on Sapphire)基板を用いてもよく、またその上面に二酸化シリコン(SiO2)膜が形成されたシリコン基板と、他のシリコン基板とを上面同士を重ねて張り合わせたものを用いても良い。
また、上述の実施の形態においては、駆動電極部1及び光学ギャップ部3の両方をガラス基板で構成する例を示したが、これに限定されず、駆動電極部1及び光学ギャップ部3は、赤外等の所望の透過波長帯域の光を透過する材料、例えば、シリコン、サファイヤ、ゲルマニウムなどでも良い。
Claims (12)
- 一方の面に可動鏡が形成され、自在に上下動する可動体を支持する可動部と、
前記可動体と所定の静電ギャップを隔てて対向した駆動電極が形成された駆動電極部と、
前記可動鏡と所定の光学ギャップを隔てて対向した固定鏡が形成された光学ギャップ部と
が互いに接合されていることを特徴とする波長可変光フィルタ。 - 前記駆動電極の前記可動体に対向した領域と、前記可動体の前記駆動電極に対向した領域とのいずれか一方又は両方に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項1記載の波長可変光フィルタ。
- 前記可動体の他方の面に形成される反射防止膜が前記絶縁膜を兼ねることを特徴とする請求項2記載の波長可変光フィルタ。
- 前記可動部はシリコンからなり、前記駆動電極部又は前記光学ギャップ部のいずれか一方又は両方はアルカリ金属を含有したガラスからなり、前記可動部と前記駆動電極部又は、前記可動部と前記光学ギャップ部のいずれか一方又は両方は、陽極接合により接合されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1に記載の波長可変光フィルタ。
- 第1の基板に第1の凹部を形成した後、前記第1の凹部に駆動電極を形成して駆動電極部とする第1の工程と、
第2の基板に第2の凹部を形成した後、前記第2の凹部に固定鏡を形成して光学ギャップ部とする第2の工程と、
導電性を有する活性層、絶縁層及びベース層が順次積層された第3の基板と前記駆動電極部とを、前記駆動電極と前記活性層とを対向させて接合した後、前記ベース層及び前記絶縁層を順次除去し、前記活性層に可動体を形成した後、前記可動体に可動鏡を形成する第3の工程と、
前記第3の工程で製造された構造体と前記光学ギャップ部とを、前記可動鏡と前記固定鏡とを対向させて接合する第4の工程と
を有することを特徴とする波長可変光フィルタの製造方法。 - 第1の基板に第1の凹部を形成した後、前記第1の凹部に駆動電極を形成して駆動電極部とする第1の工程と、
第2の基板に第2の凹部を形成した後、前記第2の凹部に固定鏡を形成して光学ギャップ部とする第2の工程と、
導電性を有し可動鏡が形成された活性層、絶縁層及びベース層が順次積層された第3の基板と前記光学ギャップ部とを、前記可動鏡と前記固定鏡とを対向させて接合した後、前記ベース層及び前記絶縁層を順次除去し、前記活性層に可動体を形成する第3の工程と、
前記第3の工程で製造された構造体と前記駆動電極部とを、前記可動体と前記駆動電極とを対向させて接合する第4の工程と
を有することを特徴とする波長可変光フィルタの製造方法。 - 前記第1の工程では、前記駆動電極の、後に前記可動体に対向する領域に絶縁膜を形成することを特徴とする請求項5又は6記載の波長可変光フィルタの製造方法。
- 前記第3の工程では、前記活性層の、後に前記可動体として前記駆動電極に対向する領域に絶縁膜を形成した後、前記駆動電極と前記活性層とを対向させて接合することを特徴とする請求項5又は7記載の波長可変光フィルタの製造方法。
- 前記第3の工程では、前記活性層の、後に前記可動体となる領域に反射防止膜とともに前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項8記載の波長可変光フィルタの製造方法。
- 前記第3の工程では、前記可動体を形成する前に、後に前記可動体となる領域であって、前記駆動電極に対向することになる領域に絶縁膜を形成することを特徴とする請求項6又は7記載の波長可変光フィルタの製造方法。
- 前記第3の工程では、前記可動体を形成する前に、後に前記可動体となる領域に反射防止膜とともに前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項10記載の波長可変光フィルタの製造方法。
- 前記活性層はシリコンからなり、前記第1の基板又は前記第2の基板のいずれか一方又は両方はアルカリ金属を含有したガラスからなり、前記第3の工程又は前記第4の工程のいずれか一方又は両方では、前記接合を陽極接合により行うことを特徴とする請求項5乃至11のいずれか1に記載の波長可変光フィルタの製造方法。
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