JP2006023672A - 光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 基板及びアクチュエータ部の変形を抑制することが可能な光デバイスを提供する。
【解決手段】 光デバイス１は、光導波路６ａ，６ｂを有する第１の基板２と、基板２の上に配置され、光導波路６ａ，６ｂを通る光を横切るように設けられた可動なミラー１７を有するアクチュエータ部３と、アクチュエータ部３を挟んで基板２と対向するように配置された第２の基板４と、基板２と基板４とをつなぐ固定部材５と、を備える。アクチュエータ部３と基板４とは接着剤Ｓ１で接着され、基板４と固定部材５、及び固定部材５と基板２はそれぞれ接着剤Ｓ２で接着されている。これにより、アクチュエータ部３と基板２とを直接的に接着しなくても、アクチュエータ部３を基板２方向に押えつつ、基板２に対して固定することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光情報通信分野などで使用される光デバイスに関するものである。

従来の光デバイスの一種として、例えば特許文献１に記載されているように、光導波路を有する基板と、光導波路を通る光を遮断する可動ミラーを有するアクチュエータ部とを備えるものが知られている。特許文献１に記載の光デバイスでは、基板とアクチュエータ部とが接着剤で接着されている。
特開２００４−０２１０３０号公報

しかしながら、上述の光デバイスでは、基板の上面とアクチュエータ部の下面とが接着剤で接着されているので、接着剤の温度変化が生じると、基板とアクチュエータ部との間の相対位置がずれることがある。また、アクチュエータ部の側面に接着剤を塗布することも考えられるが、この場合には、基板とアクチュエータ部とを接着している接着剤が温度変化によって膨張、収縮し、接着剤の内部に応力が発生する。このため、基板及びアクチュエータ部には横方向の応力がかかり、基板及びアクチュエータ部が変形し、やはり両者間の相対位置がずれる可能性がある。このように、基板とアクチュエータ部との相対位置がずれると、光導波路に対する可動ミラーの位置がずれて、挿入損失が増大し、所望の光特性を得られなくなる、という問題があった。

そこで、本発明の目的は、基板及びアクチュエータ部の変形を抑制することが可能な光デバイスを提供することとする。

本発明の光デバイスは、光導波路を有する第１の基板と、第１の基板の上に配置され、光導波路を通る光を横切るように設けられた可動光部品を有するアクチュエータ部と、アクチュエータ部に固定されると共に、アクチュエータ部を挟んで第１の基板と対向するように配置された第２の基板と、を備え、第１の基板と第２の基板とは接着剤を介して固定されていることを特徴とするものである。

このように、アクチュエータ部に固定された第２の基板を、接着剤を介して第１の基板に固定するので、アクチュエータ部と第１の基板とを接着剤で直接的に接着する必要がなくなる。このため、温度変化によって接着剤が膨張、収縮しても、アクチュエータ部の横方向（側方）にかかる応力はほとんど無い。したがって、第１の基板及びアクチュエータ部に生じる変形を抑制することができる。

また、本発明の光デバイスでは、第１の基板と第２の基板とをつなぐ固定部材を更に備え、第１の基板と固定部材とが接着剤で接着されていると共に、第２の基板と固定部材とが接着剤で接着されていることが好ましい。固定部材を介して第２の基板を第１の基板に固定することとなるため、第２の基板を第１の基板に対して確実に固定することができる。

また、本発明の光デバイスでは、第１の基板には、第２の基板側に突出した固定用突起が設けられ、固定用突起と第２の基板とが接着剤で接着されていることも好ましい。第２の基板側に固定用突起を設けることにより、上述の固定部材を設けた場合と同様の効果を得ることができると共に、接着箇所を減らすことができる。

また、本発明の光デバイスでは、第２の基板には、第１の基板側に突出した固定用突起が設けられ、固定用突起と第１の基板とが接着剤で接着されていることも好ましい。第１の基板側に固定用突起を設けることにより、上述の固定部材を設けた場合と同様の効果を得ることができると共に、接着箇所を減らすことができる。

上述において、第２の基板は、アクチュエータ部とは異なる材料で形成されていると共に、アクチュエータ部と接着剤で接着されていることが好ましい。

また、本発明の光デバイスは、光導波路を有する基板と、基板の上に配置されると共に基板と接着剤で固定され、光導波路を通る光を横切るように設けられた可動光部品を有するアクチュエータ部と、を備え、基板における接着剤が塗布された面とアクチュエータ部における接着剤が塗布された面とのなす角が鈍角であることを特徴とするものである。

このように、接着剤が塗布された基板の面とアクチュエータ部の面とが鈍角をなすので、接着剤が膨張、収縮する際に接着剤内に発生する応力は、横方向（側方）と高さ方向（上下方向）とに分散されることとなる。これにより、アクチュエータ部の横方向にかかる応力が低減されるので、基板及びアクチュエータ部の変形を抑制することができる。

このとき、接着剤は、基板の上面及びアクチュエータ部の側面にかけて塗布されており、アクチュエータ部の側面は、基板の上面とのなす角が鈍角となるように傾斜していることが好ましい。アクチュエータ部の側面が傾斜しているので、接着剤の膨張、収縮時にアクチュエータ部の横方向にかかる応力を確実に低減することができると共に、接着剤の塗布が容易になる。

本発明によれば、接着剤の膨張、収縮による基板及びアクチュエータ部の変形を抑制することが可能となる。したがって、基板とアクチュエータ部との相対位置ずれが低減されるため、光導波路に対する可動光部品の位置ずれが抑えられ、挿入損失の増大を防止することができる。

以下、本発明に係る光デバイスの好適な実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る光デバイスの第１の実施形態を示す垂直方向の断面図であり、図２はその平面図である。

本実施形態の光デバイス１は、第１の基板２と、アクチュエータ部３と、第２の基板４と、固定部材５と、を備えている。

基板２は、光導波路基板であり、例えば、石英ガラス、または一般的な多成分ガラスといったガラス材料や、Ｓｉ等で構成されている。図１に示すように、基板２は、上面２ａに開口する溝部６を有しており、更にこの溝部６とつながるように形成された光導波路６ａ，６ｂを有している。基板２の端部はファイバアレイ７と接合されており、光導波路６ａは、ファイバアレイ７により位置決めされた光ファイバ８と接続されている。基板２は、図１及び図２に示すように、例えば、長さＬ１が１０．８ｍｍ程度であり、幅Ｗ１が８．５ｍｍ程度であり、高さＨ１が０．５３ｍｍ程度の大きさを有している。

図３は、アクチュエータ部３を示す水平方向の概略断面図である。アクチュエータ部３は、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術を用いて製作される部分である。より具体的には、アクチュエータ部３は、図１及び図３に示すように、シリコン基体９を有している。シリコン基体９の下面９ｂには、固定櫛歯電極１０が酸化膜層１１を介して設けられていると共に、この固定櫛歯電極１０と並ぶように可動櫛歯電極１２が酸化膜層１３を介して設けられている。固定櫛歯電極１０及び可動櫛歯電極１２は、例えば導電性を有するＳｉ等で形成されている。

可動櫛歯電極１２は、酸化膜層１３上に配置された電極土台１４と、この電極土台１４と一体化され固定櫛歯電極１０に対して平行に延びる可動部１５と、を有している。可動部１５の先端には直方体状の台座１６が設けられ、この台座１６の上面（シリコン基体９側と反対側の面）１６ａには、ミラー１７（可動光部品）が固定されている。このミラー１７は、光導波路６ａ，６ｂから出射された光を反射させる光学素子であり、光導波路６ａ，６ｂを通る光を横切るように設けられている。固定櫛歯電極１０と可動櫛歯電極１２との間には、電圧源１８が接続されている。この電圧源１８により固定櫛歯電極１０に電圧を印加すると、固定櫛歯電極１０と可動櫛歯電極１２との間に静電気力が発生し、この静電気力によって可動櫛歯電極１２が固定櫛歯電極１０に引き寄せられて撓み、これに伴ってミラー１７が固定櫛歯電極１０側に移動する。

なお、アクチュエータ部３は、図１及び図２に示すように、例えば、長さＬ２が６．５ｍｍ程度であり、幅Ｗ２が１１．０ｍｍ程度であり、高さＨ２が０．６ｍｍ程度の大きさを有している。

基板４は、図１に示すように、アクチュエータ部３と接着固定されると共に、アクチュエータ部３を挟んで基板２と対向するように配置される部分である。より具体的には、基板４はガラス板であり、例えば、パイレックス（登録商標）等のホウ珪酸ガラスや、石英ガラスといった材料から構成されている。基板４の下面４ａは、アクチュエータ部３のシリコン基体９の上面９ａと接着剤Ｓ１により接着される。ここで用いられる接着剤Ｓ１は、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂といった材料から構成される紫外線硬化型接着剤である。基板４は、基板２とほぼ同じ長さと幅とを有しており、基板４の高さＨ３は、例えば０．５２５ｍｍ程度である。基板４とシリコン基体９との間の接着剤Ｓ１の厚みＴ１は、例えば０．０１ｍｍ程度が好ましい。

基板４の下面４ａの両端には、図１に示すように、アクチュエータ部３を挟んで一対の固定部材５が設けられている。固定部材５は、基板２と基板４とをつなぐ部分である。より具体的には、固定部材５はガラスの角柱であり、例えば、パイレックス（登録商標）等のホウ珪酸ガラスや、石英ガラスといった材料から構成されている。固定部材５の上面５ａと基板４の下面４ａとは接着剤Ｓ２により接着されており、固定部材５の下面５ｂと基板２の上面２ａもまた接着剤Ｓ２によって接着されている。ここで用いられる接着剤Ｓ２は、基板４の下面４ａとシリコン基体９とを接着するために用いられる接着剤Ｓ１と同様である。固定部材５は、基板２とほぼ同じ幅を有しており、長さＬ３は、例えば１．３ｍｍ程度であり、高さＨ４は、例えば０．５９ｍｍ程度であることが好ましい。固定部材５と基板４との間の接着剤Ｓ２の厚みＴ２、及び固定部材５と基板２との間の接着剤Ｓ２の厚みＴ３は、例えば０．０１ｍｍ程度が好ましい。

なお、固定部材５と基板４との間の接着剤Ｓ２の厚みＴ２は、基板４とシリコン基体９との間の接着剤Ｓ１の厚みＴ１よりも大きくしてもよい。この場合には、厚みＴ２、高さＨ４（固定部材５の高さ）、及び厚みＴ３（固定部材５と基板２との間の接着剤Ｓ２の厚み）を合計した値が、厚みＴ１及び高さＨ２（アクチュエータ部３の高さ）を合計した値と一致するように、高さＨ４を調整する。

以上のように、基板４をシリコン基体９の上面９ａに接着剤Ｓ１で接着し、基板４と固定部材５、及び固定部材５と基板２をそれぞれ接着剤Ｓ２で接着するので、アクチュエータ部３を、基板４で補強しながら基板２の方向に押えつつ、基板２に対して固定することができる。よって、アクチュエータ部３と基板２とを接着剤で直接的に接着する必要がなくなる。このため、温度変化によって接着剤Ｓ１，Ｓ２が硬化収縮して接着剤Ｓ１，Ｓ２の内部に応力が発生しても、基板２及びアクチュエータ部３に与える影響はほとんどなく、アクチュエータ部３には、接着剤Ｓ１，Ｓ２による横方向（側方）Ｐの応力がほとんどかからない。したがって、基板２及びアクチュエータ部３に生じる変形を抑制することができる。これにより、基板２とアクチュエータ部３との相対位置ずれが抑制されるため、光導波路６ａ，６ｂとミラー１７との位置ずれが抑えられる。その結果、光デバイス１における挿入損失の温度特性が軽減され、所望の光特性を得ることができる。また、基板２の変形が抑えられるので、偏波依存性損失（ＰＤＬ： Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ―Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ）の発生による光導波路６ａ，６ｂの特性変化を低減することが可能となる。

図４〜図７は、本発明に係る光デバイスの他の実施形態を示す図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図４は、本発明に係る光デバイスの第２の実施形態を示す垂直方向断面図である。同図において、本実施形態の光デバイス４０は第１の基板４２を有し、この第１の基板４２の上面には、基板４側に突出した固定用突起４２ａが設けられている。より具体的には、本実施形態における第１の基板４２は、上述した第１の実施形態における基板２と固定部材５とを一体化形成したものである。第１の基板４２をこのように形成することによって、第１の実施形態と同様の効果を得ることができると共に、上記実施形態における基板２と固定部材５との間を接着剤で接着する必要が無くなるため、接着箇所を減らすことができる。

図５は、本発明に係る光デバイスの第３の実施形態を示す垂直方向断面図である。同図において、本実施形態の光デバイス５０は基板５４を有し、この基板５４の下面には、基板２側に突出した固定用突起５４ａが設けられている。より具体的には、本実施形態における基板５４は、上述した第１の実施形態における基板４と固定部材５とを一体化形成したものである。基板５４をこのように形成することで、第１の実施形態と同様の効果を得ることができると共に、上記実施形態における基板４と固定部材５との間を接着剤で接着する必要が無くなるため、接着箇所を減らすことができる。

図６は、本発明に係る光デバイスの第４の実施形態を示す垂直方向断面図であり、図７はその光デバイス１の平面図である。

本実施形態の光デバイス６０は、図６及び図７に示すように、アクチュエータ部６３を備えている。アクチュエータ部６３は構成要素としてシリコン基体６９を有しており、シリコン基体６９を除く他の構成要素は、シリコン基体９を除くアクチュエータ部３の構成要素と同様である。シリコン基体６９の側面６９ａ，６９ｂは、基板２の上面２ａとのなす角の角度θが鈍角となるように、シリコン基体６９の上面６９ｃに対して傾斜している。この角度θは、１２０〜１５０度が好ましい。また、図７に示すように、シリコン基体６９の側面６９ａ，６９ｂは、基板２の上面２ａと接着剤Ｓ３により固定されている。接着剤Ｓ３としては、上記第１の実施形態と同様に、エポキシ樹脂やアクリル樹脂といった材料から構成される紫外線硬化型接着剤が用いられる。この接着剤Ｓ３は、基板２の上面２ａ及びシリコン基体６９の側面６９ａ，６９ｂにかけて塗布される。

アクチュエータ部６３のシリコン基体６９を上述のように傾斜した側面６９ａ，６９ｂをもつように形成することによって、アクチュエータ部６３における接着剤Ｓ３の塗布部分の面積が広くなる。このとき、接着剤Ｓ３の硬化収縮時にアクチュエータ部６３に発生する応力は、図６に示すように、横方向（アクチュエータ部６３の内側方向）Ｄ１と下方向（基板２側方向）Ｄ２とに分散されることとなる。したがって、アクチュエータ部６３の横方向にかかる応力が低減されるため、基板２及びアクチュエータ部６３の変形を抑制することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記第１の実施形態において、基板２と基板４とを固定部材５によりつなぐ構成としたが、固定部材を用いずに接着剤のみでつなぐ構成としてもよい。

また、上記第４の実施形態において、アクチュエータ部３の側面を傾斜させる構成としたが、アクチュエータ部と基板とがなす角が鈍角となるように、基板側の側面を傾斜させる構成としてもよい。さらには、必ずしもアクチュエータ部の側面全体を傾斜させる必要は無く、アクチュエータ部と基板とにおいてそれぞれ接着剤が塗布された部分の面同士が互いになす角が鈍角となるような構成であればよい。また、少なくともどちらか一方の面が曲面であってもよい。

本発明に係る光デバイスの第１の実施形態を示す垂直方向の断面図である。 本発明に係る光デバイスの第１の実施形態を示す平面図である。 アクチュエータ部を示す水平方向の概略断面図である。 本発明に係る光デバイスの第２の実施形態を示す垂直方向断面図である。 本発明に係る光デバイスの第３の実施形態を示す垂直方向断面図である。 本発明に係る光デバイスの第４の実施形態を示す垂直方向断面図である。 本発明に係る光デバイスの第４の実施形態を示す平面図である。

符号の説明

１，４０，５０，６０・・・光デバイス、２，４２・・・基板（第１の基板）、３，６３・・・アクチュエータ部、４，５４・・・基板（第２の基板）、５・・・固定部材、６ａ，６ｂ・・・光導波路、１５・・・可動部、１７・・・ミラー、Ｓ１〜Ｓ３・・・接着剤、４２ａ，５４ａ・・・固定用突起。

Claims (7)

1. 光導波路を有する第１の基板と、
   前記第１の基板の上に配置され、前記光導波路を通る光を横切るように設けられた可動光部品を有するアクチュエータ部と、
   前記アクチュエータ部に固定されると共に、前記アクチュエータ部を挟んで前記第１の基板と対向するように配置された第２の基板と、を備え、
   前記第１の基板と前記第２の基板とは接着剤を介して固定されていることを特徴とする光デバイス。
2. 前記第１の基板と前記第２の基板とをつなぐ固定部材を更に備え、
   前記第１の基板と前記固定部材とが前記接着剤で接着されていると共に、前記第２の基板と前記固定部材とが前記接着剤で接着されていることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
3. 前記第１の基板には、前記第２の基板側に突出した固定用突起が設けられ、
   前記固定用突起と前記第２の基板とが前記接着剤で接着されていることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
4. 前記第２の基板には、前記第１の基板側に突出した固定用突起が設けられ、
   前記固定用突起と前記第１の基板とが前記接着剤で接着されていることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
5. 前記第２の基板は、前記アクチュエータ部とは異なる材料で形成されていると共に、前記アクチュエータ部と接着剤で接着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の光デバイス。
6. 光導波路を有する基板と、
   前記基板の上に配置されると共に前記基板と接着剤で固定され、前記光導波路を通る光を横切るように設けられた可動光部品を有するアクチュエータ部と、を備え、
   前記基板における前記接着剤が塗布された面と前記アクチュエータ部における前記接着剤が塗布された面とのなす角が鈍角であることを特徴とする光デバイス。
7. 前記接着剤は、前記基板の上面及び前記アクチュエータ部の側面にかけて塗布されており、
   前記アクチュエータ部の側面は、前記基板の上面とのなす角が鈍角となるように傾斜していることを特徴とする請求項６記載の光デバイス。

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