JP3451395B2 - 光スイッチおよびその製造方法 - Google Patents

光スイッチおよびその製造方法

Info

Publication number
JP3451395B2
JP3451395B2 JP29503798A JP29503798A JP3451395B2 JP 3451395 B2 JP3451395 B2 JP 3451395B2 JP 29503798 A JP29503798 A JP 29503798A JP 29503798 A JP29503798 A JP 29503798A JP 3451395 B2 JP3451395 B2 JP 3451395B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
movable plate
silicon substrate
mirror
film
sio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP29503798A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000121967A (ja
Inventor
恵一 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Aviation Electronics Industry Ltd filed Critical Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority to JP29503798A priority Critical patent/JP3451395B2/ja
Priority to US09/519,883 priority patent/US6463190B1/en
Publication of JP2000121967A publication Critical patent/JP2000121967A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3451395B2 publication Critical patent/JP3451395B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光スイッチおよ
びその製造方法に関し、特に、空間的に光路を切り替え
光スイッチおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来例を図2を参照して説明する。図2
において、1は半導体基板例えばシリコン基板である。
このシリコン基板1の上面には6により示される光導波
路が複数本形成されている。この複数本の光導波路6は
互いに平行に、或は方向を異にしてシリコン基板1の上
面に形成されている。シリコン基板1の上面に形成され
る光導波路6の延伸方向に光Lを放射し、その一方の端
面に対して光Lを入射すると、入射光は光導波路6を光
路としてこれを介して伝送し、他方の端面に到達し、こ
こから放射されて入射側光ファイバ5、5’に入射する
に到る。
【0003】ここで、シリコン基板1を図2に示される
黒色の上下方向の矢印の方向に駆動することにより、放
射される光Lの入射される光路である光導波路6を上側
或は下側の何れかに切り替えることにより、放射される
光Lの伝送される入射側光ファイバは5或いは5’に切
り替えられる
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上の光スイッチは、
シリコン基板1の上面に形成される光導波路6を光路と
し、これを切り替えるタイプの光スイッチであるので
光路を構成する光導波路6の伝送特性が光波長および偏
波に依存して変化すると共に、光伝送損失も比較的に大
きい。この発明は、上述の問題を解消した空間的に光路
を切り替える光スイッチおよびその製造方法を提供する
ものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】シリコン基板1に座ぐり
部12を形成し、左右に1対或いは上下左右に合計2対
形成したフレクチュア部21を介してシリコン基板1
結合される可動板2を座ぐり部12に形成し、可動板2
の上面に直角に入射光に関して45°傾斜してミラー3
を形成し、可動板2の下面に一方の電極を形成し、この
一方の電極と座ぐり部21領域の下方に設置される他方
の電極との間に発生する静電吸引力により可動板2とミ
ラー3とが下方に垂直に変位する構成とした光スイッチ
を構成した。
【0006】そして、数μmの厚さのシリコン基板1を
準備し、シリコン基板1の上面に薄膜成膜技術、フォト
リソグラフィ技術、エッチング技術を適用してシリコン
基板1上面の中央部に可動板2形成領域とフレクチュア
部21形成領域を形成し、可動板2形成領域にフォトリ
ソグラフィ技術およびメッキ技術を適用してミラー3を
形成し、シリコン基板1の下面をエッチング除去して可
動板2とフレクチュア部21を形成する光スイッチの製
造方法において、シリコン基板1の上面全面にSiO2
被膜を形成し、可動板2がシリコン基板1に固定される
ところであるアンカー部23が形成されるべき領域に対
応するSiO2 被膜のみをフォトリソグラフィ技術とエ
ッチング技術を適用して除去し、シリコン基板1上面の
SiO2被膜の上面に露出領域を含めポリシリコン膜を
成膜し、ポリシリコン膜にフォトリソグラフィ技術とエ
ッチング技術を適用してアンカー部11、結合部21
2、フレクチュア部21、結合部212、可動板2を形
成する領域を形成し、シリコン基板1上面全面に比較的
に厚みの大なるレジストを塗布し、可動板2形成領域の
上面にミラー形状のパターンニングをし、Niメッキ液
に浸してミラー3を形成し、シリコン基板1全体をSi
2 膜で被覆し、シリコン基板1の下面にフォトリソグ
ラフィ技術とエッチング技術を適用して座ぐり部12を
形成するに必要な形状のSiO2 膜を除去し、KOH溶
液に浸して可動板2が上下移動する座ぐり部12を形成
する光スイッチの製造方法を構成した。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図1を参
照して説明する。図1(a)は光スイッチの実施例を上
から視た図であり、図1(b)は図1(a)における線
b−b’に沿った断面を矢印の向きに視た図である。1
はシリコン基板、2は可動板である。可動板2は、シリ
コン基板1に形成されるアンカー部11に対して、結合
部211、フレクチュア部21、結合部212を介して
一体的に結合している。これらシリコン基板1、アンカ
ー部11、結合部212、フレクチュア部21、結合部
212は、シリコン基板1を原材料基板としてこれにフ
ォトリソグラフィ技術を適用することにより形成する。
12は座ぐり部であり、原材料基板である正方形のシリ
コン基板1を貫通形成されている。213はフレクチュ
ア部21の貫通孔であり、これを形成することにより
レクチュア部21は図示される通りの枠形に構成され
る。結果として図1に示される形状構造のシリコン基板
1、アンカー部11、可動板2、アンカー部11と可動
板2との間を結合する結合部211、フレクチュア部2
1、結合部212が形成される。そして、可動板2の上
面にミラー3を形成する。以下、光スイッチの製造工程
を具体的に説明する。
【0008】原材料基板として特にシリコン基板を使用
し、これに対して薄膜成膜技術、フォトリソグラフィ技
術、エッチング技術を含むマイクロマシニング技術を適
用して光スイッチを製造する仕方を具体的に説明する。 (工程1) 原材料基板である正方形のシリコン基板1
を準備し、この上面全面に1μm厚のSiO2 被膜を形
成する。 (工程2) 可動板2がシリコン基板1に固定されると
ころであるアンカー部11が形成されるべき領域に対応
するSiO2 被膜のみをフォトリソグラフィ技術とエッ
チング技術を適用して10μm角に除去する。ここで、
原材料シリコン基板1上面の内の左右両辺の中間に1箇
所づつSiO2 被膜が除去された露出領域が形成され
た。
【0009】(工程3) シリコン基板1上面のSiO
2 被膜の上面に露出領域を含めて3μm厚のポリシリコ
ン膜を成膜する。ここで、ポリシリコン膜はシリコン基
板1上面の露出領域に一体化された状態でシリコン基板
1上面のSiO2 被膜の上面に成膜される。 (工程4) 工程3において成膜形成したポリシリコン
膜にフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を適用
し、これを図1において陰を施した領域の形状に形成
し、アンカー部11、結合部212、フレクチュア部2
1、結合部212、可動板2を形成する。
【0010】(工程5) 工程4に続いて、シリコン基
板1上面全面に20μm厚のレジストを塗布し、可動板
2の上面に3により示されるミラー形状にパターンニン
グする。このミラー形状のパターンニングは、入射され
る光Lの方向に関して傾斜してなされる。図1において
は45゜傾斜してパターンニングされる。 (工程6) Niメッキ液に浸し、20μmの高さのミ
ラー3を形成する。 (工程7) シリコン基板1全体をSiO2 膜で被覆す
る。 (工程8) 工程8において、シリコン基板1の下面に
ついて、そのSiO2膜にフォトリソグラフィ技術とエ
ッチング技術を適用し、12により示される座ぐり部を
形成するに必要な形状のSiO2 膜を除去する。
【0011】(工程9) KOH溶液に浸し、工程8に
おいてSiO2 膜を除去されて露出したシリコン基板1
の領域をエッチングして可動板2が上下移動することが
できる座ぐり部12を貫通形成する。 (工程10) 工程2および工程8において残存したS
iO2 膜と工程5において残存したレジストを除去す
る。 以上の通りにして、光スイッチの製造は終了する。とこ
ろで、この光スイッチを駆動するには、可動板2の下面
に図示されない一方の電極を形成すると共に、これに対
応する図示されない他方の電極をシリコン基板1が取り
付け固定される光学装置の座ぐり部12の領域に形成
し、両電極間に電圧を印加して発生する静電力により静
電駆動することができる。
【0012】図1の実施例において、フレクチュア部2
1は左右1対形成してこれにより可動板2をシリコン基
板1に結合しているが、フレクチュア部21を更に上下
にも1対形成して2対のフレクチュア部21により可動
板2をシリコン基板1に対して結合することにより、可
動板2の駆動方向を安定化することができる。ここで、
図1を参照してこの発明の光スイッチによる空間的な光
路スイッチングを説明する。図1において、4は光出射
部を構成する出射側光ファイバ或いは光導波路であり、
5、5’は光出射方向およびミラーの光反射方向に位置
決め配置された光入射部を構成する入射側光ファイバ或
いは光導波路である。図1に図示される状態は、出射側
光ファイバ4を介して伝送されてきた光がその端面から
出射して空間を伝播し、ミラー3において反射し、入射
側光ファイバ5に入射して伝送される状態を示す。この
状態を定常状態とし、ここで、先の両電極間に電圧を印
加して両電極間に吸引する向きの静電力が発生したもの
とすると、下面に電極が形成される可動板2は下向きに
駆動され、フレクチュア部21が変形することにより下
方に変位することとなる。可動板2が下方に変位するこ
とによりこの上面に形成されているミラー3も可動板2
と共に下方に変位し、ミラー3は出射側光ファイバ4端
面から出射する光の光路から下方に変位して外れる。出
射側光ファイバ4端面から出射する光の光路からミラー
3が外れたことにより、これにより遮断されていた空間
伝播光は、今度は、直進して直接光LS として入射側光
ファイバ5’に入射し、これを介して伝送される。入射
側光ファイバ5に対する反射光LR は消失する。
【0013】以上の通りにして、入射側光ファイバ5と
入射側光ファイバ5’に対して光路の切り替えを従来例
の如くに透明合成樹脂その他の固体の光導波路6を介す
ることなしに空間的に実施することができる。
【0014】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明の光スイ
ッチは、空間的に光路を切り替えるものであるので、低
損失であると共に波長および偏波に対する特性の依存性
のない光路の切り替えを実施することができる。また、
この発明は、ミラーを可動板の上面に直角に入射光に関
して45°傾斜して形成する構成を具備し、左右に1対
或いは上下左右に合計2対形成したフレクチュア部を介
してシリコン基板に結合される可動板を形成し、可動板
とミラーとが下方に垂直に変位する光スイッチとするこ
とにより、ミラーを形成した可動板を安定に上下移動す
ることができる効果を奏す。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を説明する図。
【図2】従来例を説明する図。
【符号の説明】
1 基板 11 アンカー部 12 座ぐり部 2 可動板 21 フレクチュア部 212 結合部 3 ミラー
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−127105(JP,A) 特開 平6−148540(JP,A) 特開 平9−159938(JP,A) 特開 平8−15621(JP,A) M.MITA,et.al.,An out−of−plane polys ilicon actuator wi th a smooth vertic al mirror for opti cal fiber switch a pplicat,Paper in: 1998 IEEE/LEOS Summe r Topical Meeting s,1998年 7月,pp.II/33−I I/34 H.TOSHIYOSHI,et.a l.,Optical crossco nnection by silico n micromachined to rsion mirrors,Pape r in:IEEE/LEOS 1996 Summer Topical Mee tings,1996年 8月,pp.63− 64 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 26/02 - 26/08 JSTPlus(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板に座ぐり部を形成し、左右
    に1対或いは上下左右に合計2対形成したフレクチュア
    部を介してシリコン基板に結合される可動板を座ぐり部
    に形成し、可動板の上面に直角に入射光に関して45°
    傾斜してミラーを形成し、可動板の下面に一方の電極を
    形成し、この一方の電極と座ぐり部領域の下方に設置さ
    れる他方の電極との間に発生する静電吸引力により可動
    板とミラーとが下方に垂直に変位する構成としたことを
    特徴とする光スイッチ。
  2. 【請求項2】 数μm厚のシリコン基板を準備し、シリコン基板 の上面に薄膜成膜技術、フォトリソグラフ
    ィ技術、エッチング技術を適用して基板上面の中央部に
    可動板形成領域とフレクチュア部形成領域を形成し、可
    動板形成領域にフォトリソグラフィ技術およびメッキ技
    術を適用してミラーを形成し、基板の下面をエッチング
    除去して可動板とフレクチュア部を形成する光スイッチ
    の製造方法において、シリコン基板 の上面全面にSiO2 被膜を形成し、 可動板が基板に固定されるところであるアンカー部が形
    成されるべき領域に対応するSiO2 被膜のみをフォト
    リソグラフィ技術とエッチング技術を適用して除去し、シリコン基板 上面のSiO2 被膜の上面に露出領域を含
    めてポリシリコン膜を成膜し、 ポリシリコン膜にフォトリソグラフィ技術とエッチング
    技術を適用してアンカー部、結合部、フレクチュア部、
    可動板を形成する領域を形成し、シリコン基板 上面全面に比較的に厚みの大なるレジスト
    を塗布し、可動板形成領域の上面にミラー形状のパター
    ンニングをし、 Niメッキ液に浸してミラーを形成し、 シリコン基板全体をSiO2 膜で被覆し、シリコン基板 の下面にフォトリソグラフィ技術とエッチ
    ング技術を適用して座ぐり部を形成するに必要な形状の
    SiO2 膜を除去し、 KOH溶液に浸して可動板が上下移動する座ぐり部を形
    成することを特徴とする光スイッチの製造方法。
JP29503798A 1998-10-16 1998-10-16 光スイッチおよびその製造方法 Expired - Lifetime JP3451395B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29503798A JP3451395B2 (ja) 1998-10-16 1998-10-16 光スイッチおよびその製造方法
US09/519,883 US6463190B1 (en) 1998-10-16 2000-03-06 Optical switch and method of making the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29503798A JP3451395B2 (ja) 1998-10-16 1998-10-16 光スイッチおよびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000121967A JP2000121967A (ja) 2000-04-28
JP3451395B2 true JP3451395B2 (ja) 2003-09-29

Family

ID=17815514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29503798A Expired - Lifetime JP3451395B2 (ja) 1998-10-16 1998-10-16 光スイッチおよびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3451395B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6670208B2 (en) 2000-06-23 2003-12-30 Nec Corporation Optical circuit in which fabrication is easy
CA2365804A1 (en) 2000-12-22 2002-06-22 Mitsuru Yamamoto Optical path control apparatus with mirror section, and manufacturing method for the same
JP2002207181A (ja) 2001-01-09 2002-07-26 Minolta Co Ltd 光スイッチ
KR100402991B1 (ko) * 2001-10-26 2003-10-23 한국과학기술연구원 초소형 광스위칭 장치
JP2003266390A (ja) * 2002-03-19 2003-09-24 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 静電駆動デバイス

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H.TOSHIYOSHI,et.al.,Optical crossconnection by silicon micromachined torsion mirrors,Paper in:IEEE/LEOS 1996 Summer Topical Meetings,1996年 8月,pp.63−64
M.MITA,et.al.,An out−of−plane polysilicon actuator with a smooth vertical mirror for optical fiber switch applicat,Paper in:1998 IEEE/LEOS Summer Topical Meetings,1998年 7月,pp.II/33−II/34

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000121967A (ja) 2000-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6360036B1 (en) MEMS optical switch and method of manufacture
US6839478B2 (en) Optical switching system based on hollow waveguides
US6681063B1 (en) Low voltage micro-mirror array light beam switch
KR20010060300A (ko) 내부에 팝업 거울들을 가지는 집적 광전 소자와 그 형성및 동작 방법
US6430333B1 (en) Monolithic 2D optical switch and method of fabrication
JP3639978B2 (ja) 光スイッチ
US20020061159A1 (en) Optical switch having an impact printer head actuator
JP3557525B2 (ja) 微小可動デバイス
EP1338907B1 (en) MEMS based optical switch
JP3451395B2 (ja) 光スイッチおよびその製造方法
US20020164111A1 (en) MEMS assemblies having moving members and methods of manufacturing the same
US20040022482A1 (en) Mem device
KR100558438B1 (ko) 광 스위치의 제조 방법
US6773942B2 (en) Method for making optical switch array
JP3840225B2 (ja) 光スイッチ
US6993218B2 (en) Optical switch and optical switch array
JP3577693B2 (ja) 微小可動デバイスおよびその製造方法
WO2001094253A2 (en) Bulk silicon structures with thin film flexible elements
JP2006340531A (ja) アクチュエータ
Takahashi et al. A Silicon Micromachined $ f $-$\theta $ Microlens Scanner Array by Double-Deck Device Design Technique
JP3418863B2 (ja) 光スイッチの製造方法
US6954301B2 (en) Low-voltage electromechanical device including a tiltable microplatform, method of tilting same, array of such devices and method of setting dimple-to-substrate spacing
KR20030025714A (ko) 마이크로 광스위치 및 그 제조 방법
JP3673947B2 (ja) 微小可動デバイス
US20020013054A1 (en) Single crystal silicon micro-actuator/mirror and method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20030610

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090718

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100718

Year of fee payment: 7