JP5303430B2 - Optical cantilever - Google Patents

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Description

本発明は、光カンチレバーに関し、特に、フォトニック結晶共振器を含む光カンチレバーに関する。   The present invention relates to an optical cantilever, and more particularly to an optical cantilever including a photonic crystal resonator.

従来から、MEMS(Micro Electromechanical System)の分野において、カンチレバー素子の運動を用いて様々な応用が行われている。例えば、圧電素子を用いてカンチレバーを駆動させる走査型プローブ顕微鏡(SPM、Scanning Probe Microscopy)は、その代表的な例である。ミクロンサイズに製作されたカンチレバーは、片側支持構造であり、もう片方が自由に動くため、微小な外力によっても変位が生じ、振動し易くなる。   Conventionally, in the field of MEMS (Micro Electromechanical System), various applications have been performed using the motion of cantilever elements. For example, a scanning probe microscope (SPM) in which a cantilever is driven using a piezoelectric element is a typical example. The cantilever manufactured in micron size has a one-sided support structure, and the other side can move freely, so that even a small external force causes displacement and it is easy to vibrate.

この片持ち支持の機械的特性を用いて、ミクロン領域のデバイスへの応用が幅広く研究されている。例えば、静電気を駆動力としたRF(Radio Frequency)−MEMSスイッチへの応用(例えば、非特許文献1参照)、微量検出センサへの応用(例えば、非特許文献2参照)等が知られている。   Utilizing the mechanical properties of this cantilever support, its application to devices in the micron range has been extensively studied. For example, an application to an RF (Radio Frequency) -MEMS switch using static electricity as a driving force (for example, see Non-Patent Document 1), an application to a trace detection sensor (for example, see Non-Patent Document 2), and the like are known. .

N. Nishijima, J.-J. Hung, and G. M. Rebeiz, "A low-voltage high contact force RF-MEMS switch," Proc. IEEE MTT-S Int. Microw. Symp. Dig., 2004, pp. 577-580.N. Nishijima, J.-J. Hung, and GM Rebeiz, "A low-voltage high contact force RF-MEMS switch," Proc. IEEE MTT-S Int. Microw. Symp. Dig., 2004, pp. 577- 580. Nickolay V. Lavrik and Panos G. Datskosa, "Femtogram mass detection using photothermally actuated nanomechanical resonators", Appl. Phys. Lett. 82, 2697 (2003)Nickolay V. Lavrik and Panos G. Datskosa, "Femtogram mass detection using photothermally actuated nanomechanical resonators", Appl. Phys. Lett. 82, 2697 (2003)

しかしながら、カンチレバーの駆動において、従来の方式である静電気、電気加熱等の駆動方式では、カンチレバーの変位は1つの向きへの移動に限定されてしまう傾向があり、また、駆動電極の設置も容易ではないという問題があった。   However, in the driving of cantilevers, in the conventional driving methods such as static electricity and electric heating, the displacement of the cantilever tends to be limited to movement in one direction, and the installation of the drive electrode is not easy. There was no problem.

特に、2つの状態間を切り替える2状態間スイッチング素子(例えば、リレー素子)等を構成する場合、例えば、上下方向又は左右方向というように、両方向にカンチレバーを変位させる必要がある。しかしながら、従来の方法では、そのような両方向に変位可能な駆動を実現するためには、構造が非常に複雑になり、実際の加工が困難であるという問題があった。   In particular, when configuring a switching element (for example, a relay element) between two states that switches between two states, it is necessary to displace the cantilever in both directions, for example, in the vertical direction or the horizontal direction. However, in the conventional method, in order to realize such a drive that can be displaced in both directions, there is a problem that the structure becomes very complicated and actual processing is difficult.

そこで、本発明は、電極設置が不要な簡素な構成でありながら、両方向への変位を可能とするカンチレバーを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a cantilever that can be displaced in both directions while having a simple configuration that does not require electrode installation.

上記目的を達成するため、第1の発明に係る光カンチレバーは、各々が互いに異なるフォトニック結晶共振器を含む2つのスラブと、
該2つのスラブを対向させた状態で連結して支持する連結部とを有し、
光照射により前記2つのスラブの一方を選択的に熱膨張させ、スラブ面と垂直な方向の変位を発生させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical cantilever according to a first invention includes two slabs each including a different photonic crystal resonator,
A connecting portion for connecting and supporting the two slabs facing each other,
One of the two slabs is selectively thermally expanded by light irradiation to generate a displacement in a direction perpendicular to the slab surface.

これにより、2つのスラブを対向させて一体化支持した簡素な構成でありながら、2つのうちのいずれかを選択的に駆動させることにより、スラブ面と垂直な両方向の変位を発生させることができる。   As a result, the displacement in both directions perpendicular to the slab surface can be generated by selectively driving one of the two slabs in a simple configuration in which the two slabs are opposed to each other and integrally supported. .

第2の発明は、第1の発明に係る光カンチレバーにおいて、
前記互いに異なるフォトニック結晶発振器は、互いに異なる共振波長を有することを特徴とする。
2nd invention is the optical cantilever which concerns on 1st invention,
The different photonic crystal oscillators have different resonance wavelengths.

これにより、いずれかのフォトニック結晶発振器の共振波長又はこれに近い波長の光を照射することで、いずれのスラブを共振させるかを選択することができ、カンチレバーの変位の向きを、光の波長により制御することができる。   Thereby, it is possible to select which slab to resonate by irradiating light of the resonance wavelength of any photonic crystal oscillator or a wavelength close to this, and the direction of displacement of the cantilever can be determined by the wavelength of the light. Can be controlled.

第3の発明は、第1又は第2の発明に係る光カンチレバーにおいて、
前記互いに異なるフォトニック結晶発振器は、互いに異なる吸収波長を有することを特徴とする。
3rd invention is the optical cantilever which concerns on 1st or 2nd invention,
The different photonic crystal oscillators have different absorption wavelengths.

これにより、いずれかのフォトニック結晶発振器の吸収波長又はこれに近い波長の光を照射することにより、いずれのスラブに熱膨張を発生させるかを選択することができ、カンチレバーの変位を、光の波長を利用してより高精度で制御することができる。   As a result, it is possible to select which slab is caused to generate thermal expansion by irradiating light of an absorption wavelength of one of the photonic crystal oscillators or a wavelength close to this, and the displacement of the cantilever can be selected. It is possible to control with higher accuracy using the wavelength.

第4の発明は、第1〜3のいずれかの発明に係る光カンチレバーにおいて、
前記連結部は、前記2つのスラブの間に挾まれて設けられた断熱材であることを特徴とする。
A fourth invention is an optical cantilever according to any one of the first to third inventions,
The connecting portion is a heat insulating material provided by being sandwiched between the two slabs.

これにより、断熱材を介して2つのスラブが接合されているので、一方のスラブで発生する熱膨張の熱が断熱材で遮断され、効率良く変位を発生させることができる。   Thereby, since two slabs are joined via the heat insulating material, the heat of thermal expansion generated in one slab is blocked by the heat insulating material, and displacement can be generated efficiently.

第5の発明は、第1〜3のいずれかの発明に係る光カンチレバーにおいて、
前記連結部は、前記2つのスラブの間に、前記フォトニック結晶発振器を平面的に両側から挟むように設けられ、対向する前記フォトニック結晶発振器の間に空間を形成することを特徴とする。
A fifth invention is an optical cantilever according to any one of the first to third inventions,
The connecting portion is provided between the two slabs so as to sandwich the photonic crystal oscillator from both sides in a plane, and forms a space between the facing photonic crystal oscillators.

これにより、2つのスラブの間に空気の空間を形成することができ、少ない材料で両方向に変位するカンチレバーを簡素に構成することができる。   Thereby, an air space can be formed between the two slabs, and a cantilever that is displaced in both directions with a small amount of material can be simply configured.

第6の発明は、第1〜5のいずれかの発明に係る光カンチレバーにおいて、
前記フォトニック結晶発振器は、2次元状に配列された穴を有することを特徴とする。
A sixth invention is an optical cantilever according to any one of the first to fifth inventions,
The photonic crystal oscillator has two-dimensionally arranged holes.

これにより、2次元フォトニック結晶を用いてフォトニック結晶発振器を構成することができ、設計の自由度を高めることができる。   Accordingly, a photonic crystal oscillator can be configured using a two-dimensional photonic crystal, and the degree of freedom in design can be increased.

第7の発明は、第1〜5のいずれかの発明に係る光カンチレバーにおいて、
前記フォトニック結晶共振器は、回折格子状のスリットを有することを特徴とする。
A seventh invention is the optical cantilever according to any one of the first to fifth inventions,
The photonic crystal resonator has a diffraction grating slit.

これにより、1次元フォトニック結晶を用いたフォトニック結晶発振器をも利用することができ、更に設計の自由度を高めることができる。   Thereby, a photonic crystal oscillator using a one-dimensional photonic crystal can also be used, and the degree of design freedom can be further increased.

第8の発明は、第1〜7のいずれかの発明に係る光カンチレバーにおいて、
前記互いに異なるフォトニック結晶共振器は、互いに異なる組成を有することを特徴とする。
An eighth invention is the optical cantilever according to any one of the first to seventh inventions,
The different photonic crystal resonators have different compositions.

これにより、組成を用いて異なるフォトニック結晶共振器を構成することができ、同じ形状を有する2枚のスラブを用いて選択的な駆動を可能とすることができる。   Accordingly, different photonic crystal resonators can be configured using the composition, and selective driving can be performed using two slabs having the same shape.

第9の発明は、第6の発明に係る光カンチレバーにおいて、
前記互いに異なるフォトニック結晶共振器は、互いに異なる穴径を有することを特徴とする。
A ninth invention is an optical cantilever according to the sixth invention,
The different photonic crystal resonators have different hole diameters.

これにより、穴径により2つの異なるフォトニック結晶共振器を構成することができ、穴径の調整により、種々の特性を有する多様な光カンチレバーを構成することが可能となる。   Thus, two different photonic crystal resonators can be configured according to the hole diameter, and various optical cantilevers having various characteristics can be configured by adjusting the hole diameter.

第10の発明は、第1〜7のいずれかの発明に係る光カンチレバーにおいて、
前記互いに異なるフォトニック結晶共振器は、互いに異なる厚さを有することを特徴とする。
A tenth invention is an optical cantilever according to any one of the first to seventh inventions,
The different photonic crystal resonators have different thicknesses.

これにより、厚さにより2つの異なるフォトニック結晶共振器を構成することができ、複雑な設計を要せず、容易に光カンチレバーの調整を行うことができる。   Accordingly, two different photonic crystal resonators can be formed depending on the thickness, and the optical cantilever can be easily adjusted without requiring a complicated design.

本発明によれば、微小領域のカンチレバーを、簡素な構成で両方向に変位させることができる。   According to the present invention, a cantilever in a minute region can be displaced in both directions with a simple configuration.

図1は、本発明の実施例1に係る光カンチレバーの説明図である。図1(A)は、実施例1に係る光カンチレバーの基本構造を示した断面図である。図1(B)は、下面のフォトニック結晶共振器を励起加熱した光カンチレバーの形状変化を示した図である。図1(C)は、上面のフォトニック結晶共振器を励起加熱した場合の光カンチレバーの形状変化を示した図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical cantilever according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating the basic structure of the optical cantilever according to the first embodiment. FIG. 1B is a diagram showing a change in shape of an optical cantilever in which the photonic crystal resonator on the lower surface is excited and heated. FIG. 1C is a diagram showing a change in the shape of the optical cantilever when the photonic crystal resonator on the upper surface is heated by excitation. 実施例2に係る光カンチレバーの説明図である。図2(A)は、実施例2に係る光カンチレバーの断面構成図である。図2(B)は、実施例2に係る光カンチレバーの平面構成図である。図2(C)は、下面のフォトニック結晶共振器を励起加熱した光カンチレバーの形状変化を示した図である。図2(D)は、上面のフォトニック結晶共振器を励起加熱した光カンチレバーの形状変化を示した図である。図2(E)は、基底モードの一例を示した図である。図2(F)は、基底モードの他の例を示した図である。6 is an explanatory diagram of an optical cantilever according to Embodiment 2. FIG. FIG. 2A is a cross-sectional configuration diagram of an optical cantilever according to the second embodiment. FIG. 2B is a plan configuration diagram of the optical cantilever according to the second embodiment. FIG. 2C is a diagram showing a change in the shape of the optical cantilever in which the photonic crystal resonator on the lower surface is excited and heated. FIG. 2D is a diagram showing a change in shape of an optical cantilever in which the photonic crystal resonator on the upper surface is excited and heated. FIG. 2E is a diagram illustrating an example of the base mode. FIG. 2F illustrates another example of the base mode. 実施例2に係る光カンチレバーの製造方法を示した図である。図3(A)は、基板用意工程を示した図である。図3(B)は、パタン転写工程を示した図である。図3(C)は、犠牲層除去工程を示した図である。6 is a view showing a method for manufacturing an optical cantilever according to Embodiment 2. FIG. FIG. 3A is a diagram showing a substrate preparation process. FIG. 3B is a diagram showing a pattern transfer process. FIG. 3C shows a sacrificial layer removal step. 実施例4に係る光カンチレバーの説明図である。図4(A)は、実施例4に係る光カンチレバーの断面構成図である。図4(B)は、実施例4に係る光カンチレバーの屈折率と共振波長との関係特性図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of an optical cantilever according to a fourth embodiment. FIG. 4A is a cross-sectional configuration diagram of an optical cantilever according to the fourth embodiment. FIG. 4B is a relationship characteristic diagram between the refractive index and the resonance wavelength of the optical cantilever according to the fourth embodiment. 実施例5に係る光カンチレバーの説明図である。図5(A)は、実施例5に係る光カンチレバーの断面構成図である。図5(B)は、実施例5に係る光カンチレバーの穴半径と共振波長との関係特性図である。10 is an explanatory diagram of an optical cantilever according to Embodiment 5. FIG. FIG. 5A is a cross-sectional configuration diagram of an optical cantilever according to the fifth embodiment. FIG. 5B is a relationship characteristic diagram between the hole radius and the resonance wavelength of the optical cantilever according to the fifth embodiment. 実施例6に係る光カンチレバーの説明図である。図6(A)は、実施例6に係る光カンチレバーの断面構成図である。図6(B)は、実施例6に係る光カンチレバーの厚さと共振波長の関係特性図である。10 is an explanatory diagram of an optical cantilever according to Embodiment 6. FIG. FIG. 6A is a cross-sectional configuration diagram of an optical cantilever according to the sixth embodiment. FIG. 6B is a relationship characteristic diagram between the thickness of the optical cantilever and the resonance wavelength according to the sixth embodiment. 実施例7に係る光カンチレバーの構成図である。図7(A)は、実施例7に係る光カンチレバーの断面構成図である。図7(B)は、実施例7に係る光カンチレバーの平面構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an optical cantilever according to a seventh embodiment. FIG. 7A is a cross-sectional configuration diagram of an optical cantilever according to the seventh embodiment. FIG. 7B is a plan configuration diagram of the optical cantilever according to the seventh embodiment.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係る光カンチレバーを説明するための図である。図1(A)は、実施例1に係る光カンチレバーの基本構造を示した断面図である。図1(A)において、実施例1に係る光カンチレバーは、第1のフォトニック結晶共振器10と、第2のフォトニック結晶共振器20と、連結部70とを有する。第1のフォトニック結晶共振器10及び第2のフォトニック結晶共振器20は、ともに板状のスラブとして構成されている。よって、第1のフォトニック結晶共振器10を、第1のスラブ10と呼び、第2のフォトニック結晶共振器20を第2のスラブ20と呼んでもよい。また、以後、総ての実施例において、第1のフォトニック結晶共振器10と第2のフォトニック結晶共振器20を個別に区別する必要が無い場合には、フォトニック結晶共振器10、20のように表記することとする。   FIG. 1 is a diagram for explaining an optical cantilever according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating the basic structure of the optical cantilever according to the first embodiment. In FIG. 1A, the optical cantilever according to the first embodiment includes a first photonic crystal resonator 10, a second photonic crystal resonator 20, and a connecting portion 70. Both the first photonic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20 are configured as plate-like slabs. Therefore, the first photonic crystal resonator 10 may be referred to as the first slab 10, and the second photonic crystal resonator 20 may be referred to as the second slab 20. Thereafter, in all of the embodiments, when it is not necessary to individually distinguish the first photonic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20, the photonic crystal resonators 10, 20 are used. It shall be expressed as

第1のフォトニック結晶共振器10と第2のフォトニック結晶共振器20は、板状に構成された連結部70の両面に接合されて一体化されており、全体として光カンチレバーを構成している。つまり、連結部70は、対向する第1のフォトニック結晶共振器10と第2のフォトニック結晶共振器20との間に挟まれるように設けられており、両者を連結支持している。   The first photonic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20 are joined and integrated on both surfaces of a connecting portion 70 formed in a plate shape, and constitute an optical cantilever as a whole. Yes. That is, the connecting portion 70 is provided so as to be sandwiched between the first photonic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20 facing each other, and supports both of them.

第1のフォトニック結晶共振器10及び第2のフォトニック結晶共振器20は、ともに特定波長の光を一定期間閉じ込める働きをし、共振器として機能する。つまり、特定波長の光を一定期間閉じ込めることにより、光のエネルギーにより熱を発生させる。一方、連結部70は、断熱材で構成されている。よって、連結部70は、第1のフォトニック結晶共振器10と第2のフォトニック結晶共振器20を接合して一体化するとともに、第1のフォトニック結晶共振器10又は第2のフォトニック結晶共振器20の一方で発生した熱を遮断する機能を有する。   Both the first photonic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20 function to confine light of a specific wavelength for a certain period and function as a resonator. That is, heat is generated by the energy of light by confining light of a specific wavelength for a certain period. On the other hand, the connection part 70 is comprised with the heat insulating material. Therefore, the connecting unit 70 joins and integrates the first photonic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20, and also connects the first photonic crystal resonator 10 or the second photonic crystal. One of the crystal resonators 20 has a function of blocking heat generated.

第1のフォトニック結晶共振器10及び第2のフォトニック結晶共振器20は、各々が互いに異なる共振波長λ1、λ2を有する。そして、第1のフォトニック結晶共振器10及び第2のフォトニック結晶共振器20の双方とも、動作波長においては線形吸収が生じず、2光子吸収なとの非線形吸収のみが起こるように構成する。これにより、入力する光の波長がいずれかのフォトニック結晶共振器10、20の共振波長と等しい又はこれに近いと、入力された光の波長に等しい又は近い共振波長を有する方のフォトニック結晶共振器10、20内で、光強度が増大して非線形光吸収が生じる。この非線形光吸収により、熱が発生し、2つのフォトニック結晶共振器10、20の一方を加熱する。片方のフォトニック結晶共振器10、20を励起すると、励起された側が発熱して温度が上昇し、膨張する。つまり、励起加熱された方のフォトニック結晶共振器10、20は熱膨張により長さが伸びるが、もう一方の加熱されていない方のフォトニック結晶共振器10、20は、断熱材の連結部70により断熱されて熱が伝わり難いため、相対的に長さが伸びない。第1のフォトニック結晶共振器10と第2のフォトニック結晶共振器20は、連結部70に接合されており、片方のスラブが膨張すると、バイメタルのように、スラブ面に垂直な方向に全体の構造が反る形状変化が生じる。すると、片側支持の構造を有する光カンチレバーにおいては、支持されていない側が、膨張していないスラブの側に変位を発生することになる。   The first photonic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20 have resonance wavelengths λ1 and λ2 that are different from each other. In addition, both the first photonic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20 are configured such that linear absorption does not occur at the operating wavelength and only nonlinear absorption such as two-photon absorption occurs. . Thereby, when the wavelength of the input light is equal to or close to the resonance wavelength of any of the photonic crystal resonators 10 and 20, the photonic crystal having the resonance wavelength equal to or close to the wavelength of the input light. Within the resonators 10 and 20, the light intensity increases and nonlinear light absorption occurs. Heat is generated by this nonlinear light absorption and heats one of the two photonic crystal resonators 10 and 20. When one of the photonic crystal resonators 10 and 20 is excited, the excited side generates heat and the temperature rises and expands. In other words, the length of the photonic crystal resonators 10 and 20 that are heated by excitation increases due to thermal expansion, but the other photonic crystal resonators 10 and 20 that are not heated serve as a connecting portion of a heat insulating material. Since it is insulated by 70 and it is difficult for heat to be transmitted, the length does not increase relatively. The first photonic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20 are joined to the connecting portion 70, and when one slab expands, the entire photolithographic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20 in a direction perpendicular to the slab surface, like a bimetal. A shape change that warps the structure occurs. Then, in an optical cantilever having a one-side support structure, the unsupported side generates a displacement on the side of the unswelled slab.

図1(B)は、下面の第2のフォトニック結晶共振器20のスラブを励起加熱した場合の光カンチレバーの形状変化を示した図であり、図1(C)は、上面の第1のフォトニック結晶共振器10のスラブを励起加熱した場合の光カンチレバーの形状変化を示した図である。   FIG. 1B is a diagram illustrating a change in shape of the optical cantilever when the slab of the second photonic crystal resonator 20 on the lower surface is excited and heated, and FIG. It is the figure which showed the shape change of the optical cantilever at the time of exciting and heating the slab of the photonic crystal resonator 10. FIG.

図1(B)において、下面の第2のフォトニック結晶共振器(スラブ)20が励起加熱した場合には、下面のスラブが熱膨張により伸長し、下面が張り出して反り、上方に曲がる形状変化が発生する。図1(B)においては、左側が支持された光カンチレバーを構成しているので、右側の非支持側が、伸長していないスラブの方向の上方向に変位する。   In FIG. 1B, when the second photonic crystal resonator (slab) 20 on the lower surface is excited and heated, the slab on the lower surface expands due to thermal expansion, the lower surface protrudes and warps, and the shape changes to bend upward. Occurs. In FIG. 1 (B), since the left side constitutes an optical cantilever supported, the right non-supporting side is displaced upward in the direction of the slab which is not extended.

一方、図1(C)においては、上面の第1のフォトニック結晶共振器10が励起加熱している。この場合、上面に配置された第1のフォトニック結晶共振器(スラブ)10が熱膨張により伸長し、上面が張り出して反り、光カンチレバー全体では下方に曲がる形状変化が発生する。この場合には、左側が片持ち支持されている光カンチレバーにおいては、上面が伸長することにより、下面の側に反り曲がり、下面方向に光カンチレバーの変位が発生する。   On the other hand, in FIG. 1C, the first photonic crystal resonator 10 on the upper surface is heated by excitation. In this case, the first photonic crystal resonator (slab) 10 disposed on the upper surface expands due to thermal expansion, the upper surface protrudes and warps, and the entire optical cantilever changes in shape to bend downward. In this case, in the optical cantilever in which the left side is cantilevered, the upper surface is extended to bend toward the lower surface, and the optical cantilever is displaced toward the lower surface.

このように、第1のフォトニック結晶共振器10と第2のフォトニック結晶共振器20を選択的に励起することにより、光カンチレバーをスラブ面に垂直な上方向と下方向の両方向に変位させることが可能となる。つまり、光カンチレバーを上方向に変位させたい場合には、下面の第2のフォトニック結晶共振器20の共振波長又はこれに近い波長の光を光カンチレバーに照射し、第2のフォトニック結晶共振器20を励起加熱して下面のスラブを伸長させればよい。逆に、光カンチレバーを下方向に変位させたい場合には、上面の第1のフォトニック結晶共振器10の共振波長又はこれに近い波長の光を光カンチレバーに照射し、第1のフォトニック結晶共振器10を励起加熱して上面のスラブを伸長させればよい。本実施例に係る光カンチレバーにおいては、非線形吸収によって熱を生じさせるため、光はどちらのフォトニック結晶共振器10、20から入力しても同じ動作をさせることができる。   Thus, by selectively exciting the first photonic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20, the optical cantilever is displaced in both the upward and downward directions perpendicular to the slab surface. It becomes possible. That is, when it is desired to displace the optical cantilever upward, the optical cantilever is irradiated with light having a resonance wavelength of the second photonic crystal resonator 20 on the lower surface or a wavelength close thereto, and the second photonic crystal resonance is performed. The vessel 20 may be excited and heated to extend the slab on the lower surface. Conversely, when it is desired to displace the optical cantilever downward, the optical cantilever is irradiated with light having a wavelength at or near the wavelength of the first photonic crystal resonator 10 on the upper surface, and the first photonic crystal is irradiated. The resonator 10 may be heated by exciting the slab on the upper surface. In the optical cantilever according to the present embodiment, heat is generated by nonlinear absorption, so that the same operation can be performed regardless of which photonic crystal resonator 10 or 20 receives light.

なお、実施例1において、第1のフォトニック結晶共振器10と第2のフォトニック結晶共振器20の具体的な表面形状は示していないが、種々の欠陥構造を有するフォトニック結晶共振器10、20を適用することができる。   In the first embodiment, the specific surface shapes of the first photonic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20 are not shown, but the photonic crystal resonator 10 having various defect structures is shown. 20 can be applied.

図2は、本発明の実施例2に係る光カンチレバーの構成及び機能を説明するための図である。図2(A)は、実施例2に係る光カンチレバーの断面構成の一例を示した図であり、図2(B)は、実施例2に係る光カンチレバーの平面構成の一例を示した図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration and function of the optical cantilever according to the second embodiment of the present invention. FIG. 2A is a diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of the optical cantilever according to the second embodiment. FIG. 2B is a diagram illustrating an example of a planar configuration of the optical cantilever according to the second embodiment. is there.

図2(A)に示すように、実施例2に係る光カンチレバーは、上面の第1のフォトニック結晶共振器11と、下面の第2のフォトニック結晶共振器21と、第1のフォトニック結晶共振器11に形成された穴31と、第2のフォトニック結晶共振器21に形成された穴41と、第1のフォトニック結晶共振器11を含む第1のスラブ50と、第2のフォトニック結晶共振器21を含む第2のスラブ60と、第1のスラブ50と第2のスラブ60とを連結して支持する連結部71とを有する。   As shown in FIG. 2A, the optical cantilever according to the second embodiment includes a first photonic crystal resonator 11 on the upper surface, a second photonic crystal resonator 21 on the lower surface, and a first photonic crystal. A hole 31 formed in the crystal resonator 11, a hole 41 formed in the second photonic crystal resonator 21, a first slab 50 including the first photonic crystal resonator 11, a second It has the 2nd slab 60 containing the photonic crystal resonator 21, and the connection part 71 which connects and supports the 1st slab 50 and the 2nd slab 60. FIG.

なお、以後の実施例において、第1のスラブ50と第2のスラブ60も、フォトニック結晶共振器11、21と同様に、個別に区別する必要が無い場合は、スラブ50、60と表記してもよいこととする。   In the following embodiments, the first slab 50 and the second slab 60 are also referred to as slabs 50 and 60 when there is no need to distinguish them separately, like the photonic crystal resonators 11 and 21. It may be possible.

実施例1に係る光カンチレバーにおいては、対向して配置された第1のフォトニック結晶共振器10と第2のフォトニック結晶共振器20は、その間に断熱材で構成された連結部70を有し、連結部70の両面に接合されて一体化支持されていた。これに対し、実施例2に係る光カンチレバーにおいては、対向する2つの第1のスラブ50と第2のスラブ60との間に、第1のフォトニック結晶共振器11及び第のフォトニック結晶共振器21を左側と右側の両側から、平面的に挟むように連結部71が設けられている。つまり、実施例2に係る光カンチレバーにおいては、連結部71は、第1のスラブ50と第2のスラブ60の間にスペーサのように設けられ、第1のフォトニック結晶共振器11と第2のフォトニック結晶共振器21との間には、空気が連通する空間が形成されている点で、実施例1に係る光カンチレバーと異なっている。   In the optical cantilever according to the first embodiment, the first photonic crystal resonator 10 and the second photonic crystal resonator 20 which are disposed to face each other have a connecting portion 70 formed of a heat insulating material therebetween. And it was joined to both surfaces of the connection part 70, and was integrally supported. On the other hand, in the optical cantilever according to the second embodiment, the first photonic crystal resonator 11 and the second photonic crystal resonance are provided between the two first slabs 50 and the second slab 60 facing each other. A connecting portion 71 is provided so as to sandwich the container 21 from both the left and right sides in a plane. In other words, in the optical cantilever according to the second embodiment, the connecting portion 71 is provided like a spacer between the first slab 50 and the second slab 60, and the first photonic crystal resonator 11 and the second slab 60 are connected to each other. The photonic crystal resonator 21 is different from the optical cantilever according to the first embodiment in that a space communicating with air is formed.

このように、連結部71は、フォトニック結晶共振器11、21を平面的に両側から挟むような構成で設けてもよい。この場合であっても、2つのスラブ50、60は、連結部71を介して一体的に連結支持されているので、一方のフォトニック結晶共振器11、21で熱膨張が発生した場合に、連結部71に挟まれたフォトニック結晶共振器11、21の部分で連結部71の上側と下側で伸長の度合いを異ならせることができ、上下方向への変形を生じさせることができる。なお、実施例2に係る光カンチレバーにおいては、連結部71は、スラブ50、60の長手方向の両側からフォトニック結晶共振器10、20を平面的に挟む構成が例として挙げられているが、熱膨張による一方のスラブ50、60の変形を、他方のスラブ50、60との関係で形状変化を発生させ、スラブ面に垂直な変位を発生させることができれば、種々の配置としてよい。例えば、スラブ50、60の短手方向の両側から挟む配置としたり、対角線両側から挟むような配置としたりすることも可能である。   As described above, the connecting portion 71 may be provided in such a configuration as to sandwich the photonic crystal resonators 11 and 21 from both sides in a plane. Even in this case, since the two slabs 50 and 60 are integrally connected and supported via the connecting portion 71, when thermal expansion occurs in one of the photonic crystal resonators 11 and 21, The degree of extension can be made different between the upper side and the lower side of the connecting part 71 in the portions of the photonic crystal resonators 11 and 21 sandwiched between the connecting parts 71, and deformation in the vertical direction can be caused. In the optical cantilever according to the second embodiment, the connecting portion 71 has a configuration in which the photonic crystal resonators 10 and 20 are planarly sandwiched from both sides in the longitudinal direction of the slabs 50 and 60. The deformation of one slab 50, 60 due to thermal expansion may be variously arranged as long as it can change the shape in relation to the other slab 50, 60 and generate a displacement perpendicular to the slab surface. For example, it is possible to arrange the slabs 50 and 60 so as to be sandwiched from both sides in the short direction, or to be sandwiched from both sides of the diagonal line.

フォトニック結晶共振器11、21は、フォトニック結晶を共振器に応用して構成されている。フォトニック結晶は、屈折率が周期的に分布されている構造を有する。フォトニック結晶は、周期性による光の分散特性制御及び禁制帯域を用いて、光の伝達を制御するとともに光の局所閉じ込めを行い、フォトニック結晶共振器11、21の作製に応用されている。   The photonic crystal resonators 11 and 21 are configured by applying a photonic crystal to the resonator. The photonic crystal has a structure in which the refractive index is periodically distributed. The photonic crystal is applied to the production of the photonic crystal resonators 11 and 21 by controlling the light transmission and controlling the light locally by using the light dispersion characteristic control and the forbidden band by the periodicity.

図2(A)、(B)に示すように、フォトニック結晶共振器11、21は、穴31、41を有する。穴31、41は、フォトニック結晶共振器11、21に周期的に設けられ、屈折率が周期的に分布されている構造を実現する。図2(B)に示すように、フォトニック結晶共振器11、21の穴31、41は、2次元状の周期を有する配置で構成されてもよい。図2(B)においては、第1のフォトニック結晶共振器11に、穴31が格子状に配列された例が示されている。また、図2(B)に示すように、実施例2に係る光カンチレバーは、フレーム80を備えていてもよい。フレーム80は、光カンチレバーのスラブ50、60を含む本体を外側から支持するための部材であり、スラブ50、60と連結して備えられてよい。なお、図2(A)には、フレーム80は示されていない。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the photonic crystal resonators 11 and 21 have holes 31 and 41. The holes 31 and 41 are periodically provided in the photonic crystal resonators 11 and 21 to realize a structure in which the refractive index is periodically distributed. As shown in FIG. 2B, the holes 31 and 41 of the photonic crystal resonators 11 and 21 may be arranged in an arrangement having a two-dimensional period. FIG. 2B shows an example in which holes 31 are arranged in a lattice pattern in the first photonic crystal resonator 11. In addition, as shown in FIG. 2B, the optical cantilever according to the second embodiment may include a frame 80. The frame 80 is a member for supporting the main body including the optical cantilever slabs 50, 60 from the outside, and may be provided in connection with the slabs 50, 60. In FIG. 2A, the frame 80 is not shown.

なお、図2(A)、(B)において、穴31、41の配列や数は、用途に応じて任意に設定してよいことは言うまでもない。   In FIGS. 2A and 2B, it goes without saying that the arrangement and number of the holes 31 and 41 may be arbitrarily set according to the application.

図2(C)、(D)は、上述のような周期性による光の分散特性制御を用いた閉じ込め構造のフォトニック結晶共振器11、21を構成し、フォトニック結晶共振器11、21を選択励起したときの光カンチレバーの変位を示している。   2 (C) and 2 (D) configure the photonic crystal resonators 11 and 21 having a confinement structure using the light dispersion characteristic control based on the periodicity as described above, and the photonic crystal resonators 11 and 21 are formed. The displacement of the optical cantilever when selectively excited is shown.

図2(C)は、実施例2に係る光カンチレバーの下面の第2のフォトニック結晶共振器21を励起加熱した場合の光カンチレバーの変位の一例を示した図である。図2(C)に示すように、下面の第2のフォトニック結晶共振器21を励起加熱すると、第2のフォトニック結晶共振器21が熱膨張して伸長し、熱膨張を生じない上面の第1のフォトニック結晶共振器11との間で左右の長さに差が生じる。そうすると、連結部71より内側の下面の第2のスラブ60は左右に伸長し、連結部71より内側の上面の第1のスラブ50の長さは殆ど変化しないので、連結部71は、内側に倒れるような傾き変形を生じ、光カンチレバーは下方向に反るように変形し、端部は上方向への変位を生じる。この点は、実施例1に係る光カンチレバーの図1(B)の変形と同様である。   FIG. 2C is a diagram illustrating an example of the displacement of the optical cantilever when the second photonic crystal resonator 21 on the lower surface of the optical cantilever according to the second embodiment is excited and heated. As shown in FIG. 2C, when the second photonic crystal resonator 21 on the lower surface is excited and heated, the second photonic crystal resonator 21 expands due to thermal expansion, and the upper photon does not cause thermal expansion. There is a difference between the left and right lengths with the first photonic crystal resonator 11. Then, the second slab 60 on the lower surface inside the connecting portion 71 extends to the left and right, and the length of the first slab 50 on the upper surface inside the connecting portion 71 hardly changes. The optical cantilever is deformed so as to bend downward, and the end portion is displaced upward. This is the same as the modification of the optical cantilever according to the first embodiment shown in FIG.

図2(D)は、実施例2に係る光カンチレバーの上面の第1のフォトニック結晶共振器11を励起加熱した場合の光カンチレバーの変位の一例を示した図である。図2(D)に示すように、上面の第1のフォトニック結晶共振器11を励起加熱すると、第1のフォトニック結晶共振器11が熱膨張して伸長し、熱膨張を生じない下面の第2のフォトニック結晶共振器21との間で長手方向(左右)の長さに差が生じる。そうすると、連結部71より内側の上面の第1のスラブ50は長手方向(左右)に伸長し、連結部71より内側の下面の第2のスラブ60の長さは殆ど変化しないので、連結部71は、外側に倒れるような傾き変形を生じ、光カンチレバーは上方向に反るように変形し、端部は下方向への変位を生じる。この点も、実施例1に係る光カンチレバーの図1(C)の変形と同様である。   FIG. 2D is a diagram illustrating an example of the displacement of the optical cantilever when the first photonic crystal resonator 11 on the upper surface of the optical cantilever according to the second embodiment is excited and heated. As shown in FIG. 2D, when the first photonic crystal resonator 11 on the upper surface is excited and heated, the first photonic crystal resonator 11 expands by thermal expansion and does not cause thermal expansion. A difference occurs in the length in the longitudinal direction (left and right) with respect to the second photonic crystal resonator 21. Then, the first slab 50 on the upper surface inside the connecting portion 71 extends in the longitudinal direction (left and right), and the length of the second slab 60 on the lower surface inside the connecting portion 71 hardly changes. Is tilted to fall outward, the optical cantilever is deformed to warp upward, and the end portion is displaced downward. This is also the same as the modification of the optical cantilever according to the first embodiment shown in FIG.

なお、フォトニック結晶における光分散おいて、ガンマ点(即ち、面内方向の波数成分が0)モードは幾つか存在し、その中には、外部の光と結合しない対称性を持つモードが存在する。これは、フォトニック結晶の内部の光も完全に閉じ込めることができて外に漏らさないが、フォトニック結晶の内部への光の入力もできないことを意味する。   In light dispersion in photonic crystals, there are several gamma point modes (that is, the wave number component in the in-plane direction is 0), and among them, there are modes with symmetry that do not couple with external light. To do. This means that light inside the photonic crystal can be completely confined and does not leak outside, but light cannot be input into the photonic crystal.

しかしながら、外部の光と結合しない対称性を持つモードの議論は、最も理想的な条件の、無限大のサイズを有するフォトニック結晶共振器11、21においては有効であるが、実際には、そのような条件は崩れている。つまり、フォトニック結晶共振器11、21は、有限のサイズを持っているため、スラブ50、60に閉じ込められる光は外部と結合し、全体的に有限のQ値を持つため、外部入射光との結合も容易であり、外部からの光の照射により、フォトニック結晶共振器11、21に光を容易に入力することができる。   However, the discussion of the mode having symmetry that does not couple with external light is effective in the photonic crystal resonators 11 and 21 having an infinite size under the most ideal conditions. Such conditions are broken. That is, since the photonic crystal resonators 11 and 21 have a finite size, the light confined in the slabs 50 and 60 is coupled to the outside and has a finite Q value as a whole. Are easily coupled, and light can be easily input to the photonic crystal resonators 11 and 21 by external light irradiation.

図2(E)、(F)は、基底モードの2つの例を示した図である。図2(E)は、モード1の基底モードの例を示し、図2(F)は、モード2の基底モードの例を示している。これらのモードは、フォトニック結晶共振器11、21の設定により、適切な任意のモードを選択してよい。   2E and 2F are diagrams showing two examples of the fundamental mode. 2E shows an example of the mode 1 base mode, and FIG. 2F shows an example of the mode 2 base mode. These modes may be selected as appropriate arbitrary modes depending on the settings of the photonic crystal resonators 11 and 21.

実施例3においては、光カンチレバーの製造方法について説明する。図3は、実施例2に係る光カンチレバーの製造方法の一例を示した図である。   In Example 3, a method for manufacturing an optical cantilever will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method of manufacturing an optical cantilever according to the second embodiment.

図3(A)は、基板用意工程の一例を示した図である。基板用意工程においては、光カンチレバーを製造するための基板を用意する。用意される基板は、図3(A)に示すように、例えば、フォトニック結晶共振器11、21として加工される第1のコア層12及び第2のコア層22を備え、コア層12、22の間に第1の犠牲層72、第2のコア層22の下層に第2の犠牲層90を備えた基板であってもよい。犠牲層72、90は、コア層12、22と選択エッチングが可能な物質を選択するようにすることが好ましい。   FIG. 3A is a diagram illustrating an example of a substrate preparation process. In the substrate preparation step, a substrate for manufacturing an optical cantilever is prepared. As shown in FIG. 3A, the prepared substrate includes, for example, a first core layer 12 and a second core layer 22 processed as photonic crystal resonators 11 and 21, and the core layer 12, The substrate may include the first sacrificial layer 72 between the first sacrificial layer 72 and the second sacrificial layer 90 below the second core layer 22. The sacrificial layers 72 and 90 are preferably made of a material that can be selectively etched with the core layers 12 and 22.

また、基板は、種々の材料からなる基板が考えられるが、例えば、コア層12、22が半導体、犠牲層72、90が酸化膜で形成された基板であってもよい。半導体は、例えば、シリコン(Si)やガリウムヒ素(GaAs)等が用いられてもよく、酸化膜は、SiO等が用いられてもよい。例えば、基板としては、SOI(Silicon on Insulator)基板が用意され、更に下層に第2の犠牲層90としてSiOが形成された基板を用いるようにしてもよい。このような、半導体製造プロセスで用いられている半導体基板を利用することにより、半導体製造プロセスをそのまま利用することができる。   The substrate may be a substrate made of various materials. For example, the substrate may be a substrate in which the core layers 12 and 22 are formed of a semiconductor and the sacrificial layers 72 and 90 are formed of an oxide film. For example, silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), or the like may be used as the semiconductor, and SiO or the like may be used as the oxide film. For example, an SOI (Silicon on Insulator) substrate may be prepared as the substrate, and a substrate on which SiO is further formed as the second sacrificial layer 90 may be used. By using such a semiconductor substrate used in the semiconductor manufacturing process, the semiconductor manufacturing process can be used as it is.

図3(B)は、パタン転写工程の一例を示した図である。パタン転写工程においては、フォトニック結晶共振器11、21に形成される穴31、41の周期パタンと同様の周期パタンを有する穴32が、描画により転写される。描画プロセスで定義された周期パタンは、ドライエッチングプロセスを用いて下部まで転写し、第2のコア層22にも周期パタンを転写する。   FIG. 3B is a diagram showing an example of a pattern transfer process. In the pattern transfer process, holes 32 having a periodic pattern similar to the periodic patterns of the holes 31 and 41 formed in the photonic crystal resonators 11 and 21 are transferred by drawing. The periodic pattern defined in the drawing process is transferred to the bottom using a dry etching process, and the periodic pattern is also transferred to the second core layer 22.

図3(C)は、犠牲層除去工程の一例を示した図である。犠牲層除去工程においては、犠牲層72、90をウエットエッチング又はドライエッチングで除去する。その際、第2の犠牲層90は、エッチングにより総てを除去してよいが、第1の犠牲層72は、端部を除去せずに残すようにすると、連結部72を形成することができる。   FIG. 3C shows an example of the sacrificial layer removal process. In the sacrificial layer removal step, the sacrificial layers 72 and 90 are removed by wet etching or dry etching. At this time, all of the second sacrificial layer 90 may be removed by etching. However, if the first sacrificial layer 72 is left without being removed, the connecting portion 72 can be formed. it can.

なお、ウエットエッチングの場合、結晶面に依存性を持つエッチャントを使用した方が良いが、等方性エッチャントでも、反応速度を抑制しながら、フォトニック結晶と連結部72との距離を確保すると加工可能である。   In the case of wet etching, it is better to use an etchant having a dependence on the crystal plane, but even with an isotropic etchant, if the distance between the photonic crystal and the connecting portion 72 is secured while suppressing the reaction rate, processing is performed. Is possible.

このように、半導体基板から実施例2に係る光カンチレバーを製造する場合には、半導体製造プロセスを利用して容易に光カンチレバーを製造することができる。また、図3においては、実施例2に係る光カンチレバーを製造する例について説明したが、図3(C)において、第1の犠牲層72も総てエッチング除去して2枚のフォトニック結晶共振器10、20を製造し、その後に断熱材の連結部70を両面から挟むように接合すれば、実施例1に係る光カンチレバーも容易に製造することができる。   Thus, when manufacturing the optical cantilever according to the second embodiment from the semiconductor substrate, the optical cantilever can be easily manufactured using the semiconductor manufacturing process. 3 illustrates an example of manufacturing the optical cantilever according to the second embodiment. In FIG. 3C, all the first sacrificial layers 72 are also removed by etching and two photonic crystal resonances are produced. The optical cantilever according to the first embodiment can be easily manufactured by manufacturing the containers 10 and 20 and then joining them so as to sandwich the connecting portion 70 of the heat insulating material from both sides.

また、実施例3に係る光カンチレバーの製造方法は、これ以後に説明する実施例に係る光カンチレバーの製造にも利用することができる。   The method for manufacturing an optical cantilever according to the third embodiment can also be used for manufacturing an optical cantilever according to an embodiment described below.

図4は、本発明の実施例4に係る光カンチレバーを説明するための図である。図4(A)は、実施例4に係る光カンチレバーの断面構成を示した図であり、図4(B)は、実施例4に係る光カンチレバーの屈折率と共振波長又は吸収波長との関係特性を示した図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining an optical cantilever according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 4A is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the optical cantilever according to the fourth embodiment, and FIG. 4B is a relationship between the refractive index of the optical cantilever according to the fourth embodiment and the resonance wavelength or the absorption wavelength. It is the figure which showed the characteristic.

図4(A)に示すように、実施例4に係る光カンチレバーは、実施例2に係る光カンチレバーと同様に、空気層を第1のスラブ51と第2のスラブ61の間に有する構成を有する。また、第1のスラブ51は、第1のフォトニック結晶共振器13を有し、第2のスラブ61は、第2のフォトニック結晶共振器23を各々備える。また、第1のフォトニック結晶共振器13は、周期パタンを有する穴33を備え、第2のフォトニック結晶共振器23は、同様に周期パタンを有する穴43を備える。更に、第1のスラブ51と第2のスラブ61の両側の端部は、連結部73で連結支持され、第1のスラブ51と第2のスラブ61は一体化されて構成されている。   As shown in FIG. 4A, the optical cantilever according to the fourth embodiment has an air layer between the first slab 51 and the second slab 61 in the same manner as the optical cantilever according to the second embodiment. Have. Further, the first slab 51 includes the first photonic crystal resonator 13, and the second slab 61 includes the second photonic crystal resonator 23. The first photonic crystal resonator 13 is provided with a hole 33 having a periodic pattern, and the second photonic crystal resonator 23 is similarly provided with a hole 43 having a periodic pattern. Further, both end portions of the first slab 51 and the second slab 61 are connected and supported by a connecting portion 73, and the first slab 51 and the second slab 61 are integrated.

かかる構成は、実施例2に係る光カンチレバーとほぼ同様であるので、第1のスラブ51及び第2のスラブ61の上下方向への変形及び変位の動作も、実施例2の図2(C)、(D)と同様な動作をする。つまり、第1のフォトニック結晶共振器13が選択的に励起加熱された場合には、下方に光カンチレバーが変位し、第2のフォトニック結晶共振器23が励起加熱された場合には、上方に光カンチレバーが変位する。その詳細な内容は、実施例2の図2(C)、(D)における説明と同様であるので、説明を省略する。   Since this configuration is almost the same as that of the optical cantilever according to the second embodiment, the first slab 51 and the second slab 61 are also deformed and displaced in the vertical direction as shown in FIG. , (D) performs the same operation. That is, when the first photonic crystal resonator 13 is selectively excited and heated, the optical cantilever is displaced downward, and when the second photonic crystal resonator 23 is excited and heated, The optical cantilever is displaced. The detailed contents are the same as those described in FIGS. 2C and 2D of the second embodiment, and thus the description thereof is omitted.

実施例4に係る光カンチレバーにおいては、第1のフォトニック結晶共振器13と第2のフォトニック結晶共振器23の組成が互いに異なっている。第1のフォトニック結晶共振器13と第2のフォトニック結晶共振器23は、組成を異ならせることにより、互いの屈折率n1、n2を異ならせることができる。そして、組成の変化に伴う屈折率n1、n2の変化により、フォトニック結晶共振器13、23の共振波長及び/又は吸収波長のチューニングができる。   In the optical cantilever according to the fourth embodiment, the compositions of the first photonic crystal resonator 13 and the second photonic crystal resonator 23 are different from each other. The first photonic crystal resonator 13 and the second photonic crystal resonator 23 can have different refractive indexes n1 and n2 by making the compositions different. Then, the resonance wavelength and / or the absorption wavelength of the photonic crystal resonators 13 and 23 can be tuned by changing the refractive indexes n1 and n2 accompanying the change in composition.

フォトニック結晶共振器13、23の組成は、実施例3において説明した製造方法において、例えば、ガリウムヒ素等の化合物半導体のように、エピタキシャル成長が可能な物質系では、2つのコア層21、22の互いの組成を変えることが可能である。例えば、このような製造方法を適用することにより、第1のフォトニック結晶共振器13と第2のフォトニック結晶共振器23の組成を容易に異なるものとすることができ、これにより屈折率n1、n2を調整することができる。   The composition of the photonic crystal resonators 13 and 23 is the same as that of the two core layers 21 and 22 in the manufacturing method described in the third embodiment in a material system capable of epitaxial growth, such as a compound semiconductor such as gallium arsenide. It is possible to change the composition of each other. For example, by applying such a manufacturing method, the composition of the first photonic crystal resonator 13 and the second photonic crystal resonator 23 can be easily made different, whereby the refractive index n1. , N2 can be adjusted.

図4(B)は、スラブ51、61の厚さが400nm、周期750nmの正方格子の場合の、スラブ構成物質の屈折率n1、n2によるモード1、2の共振波長の変化を示している。なお、モード1、2は、図2(E)、(F)に示したモード1、2に対応している。   FIG. 4B shows changes in the resonance wavelengths of modes 1 and 2 depending on the refractive indexes n1 and n2 of the slab constituent materials when the slabs 51 and 61 have a square lattice having a thickness of 400 nm and a period of 750 nm. Note that modes 1 and 2 correspond to modes 1 and 2 shown in FIGS.

図4(B)において、スラブ51、61の全体の有効屈折率が上昇するため、共振波長は長波長に移動しており、その移動量は、屈折率n1、n2の10%変化に対して、約10%程度の線形的な変化を示す。つまり、約15nmの共振波長のチューニングを得るために、僅か0.03の屈折率n1、n2の変化で十分であり、この変化量は、化合物半導体系では十分に実現可能な量である。   In FIG. 4B, since the effective refractive index of the slabs 51 and 61 as a whole increases, the resonance wavelength is shifted to a long wavelength, and the amount of movement is 10% of the change in the refractive indices n1 and n2. Shows a linear change of about 10%. In other words, in order to obtain tuning of the resonance wavelength of about 15 nm, a change of the refractive indexes n1 and n2 of only 0.03 is sufficient, and this change amount is an amount that can be sufficiently realized in the compound semiconductor system.

なお、図4(B)において、モード1とモード2の共振波長は異なっているので、例えば、第1のフォトニック結晶共振器13にモード1又はモード2の一方のモードを設定し、第2のフォトニック結晶共振器23に他方のモードを設定するようにしてもよい。一方、モード1のみの特性においても、屈折率により共振波長が約1.63nmから約1.77nmの範囲の幅があるので、モード1のみでフォトニック結晶共振器13、23の共振波長の設定を行うようにしてもよい。   In FIG. 4B, since the resonance wavelengths of mode 1 and mode 2 are different, for example, one mode of mode 1 or mode 2 is set in the first photonic crystal resonator 13, and the second The other mode may be set in the photonic crystal resonator 23. On the other hand, in the characteristics of only mode 1, the resonance wavelength ranges from about 1.63 nm to about 1.77 nm depending on the refractive index. Therefore, the setting of the resonance wavelength of photonic crystal resonators 13 and 23 can be performed only in mode 1. May be performed.

このように、共振波長の設定は、互いの波長がある程度の差を有して異なっていれば、異なるモードで設定してもよいし、同じモードで設定するようにしてもよい。また、図4(B)は、共振波長を例に挙げて説明したが、第1のフォトニック結晶共振器13と第2のフォトニック結晶共振器23との間で、吸収波長を異ならせるように設定してもよい。   As described above, the resonance wavelengths may be set in different modes or in the same mode as long as the wavelengths are different from each other with a certain difference. In FIG. 4B, the resonance wavelength is described as an example. However, the absorption wavelength is made different between the first photonic crystal resonator 13 and the second photonic crystal resonator 23. May be set.

図5は、本発明の実施例5に係る光カンチレバーを説明するための図である。図5(A)は、実施例5に係る光カンチレバーの断面構成の一例を示した図であり、図5(B)は、実施例5に係る光カンチレバーの穴半径と共振波長の関係特性の一例を示した図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining an optical cantilever according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 5A is a diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of the optical cantilever according to the fifth embodiment. FIG. 5B is a diagram illustrating the relationship between the hole radius and the resonance wavelength of the optical cantilever according to the fifth embodiment. It is the figure which showed an example.

実施例4において説明したように、化合物半導体を用いた場合には、2つのフォトニック結晶共振器13、23の屈折率n1、n2を比較的容易に変えることができるが、シリコン等の単体物質では、屈折率n1の調整は困難である。このような場合には、対向する2つのフォトニック結晶の構造自体を異ならせることにより、同様な動作が可能となる。   As described in Example 4, when a compound semiconductor is used, the refractive indices n1 and n2 of the two photonic crystal resonators 13 and 23 can be changed relatively easily. Then, it is difficult to adjust the refractive index n1. In such a case, the same operation can be performed by making the structures of the two opposing photonic crystals different.

実施例3における光カンチレバーの製造方法において、シリコンを基板として用いた場合、コア層21、22による2つのフォトニック結晶共振器構造は、ウェハ貼り合わせ技術等で製作が可能であり、コア層21、22の間の第1の犠牲層72は、シリコン酸化物等を用いる。   In the method of manufacturing the optical cantilever in Example 3, when silicon is used as the substrate, the two photonic crystal resonator structures by the core layers 21 and 22 can be manufactured by a wafer bonding technique or the like. , 22 is made of silicon oxide or the like.

図5(A)においては、そのような上述の製造方法で製造された実施例5に係る光カンチレバーの一例が示されている。図5(A)に示すように、実施例5に係る光カンチレバーは、同じ屈折率n1を有する対向する2つのスラブ52、62が備えるフォトニック結晶共振器14、24の穴径が、互いに異なる構成を有している。つまり、上方の第1のフォトニック結晶共振器14の穴34の穴径が、下方の第2のフォトニック結晶共振器24の穴44の穴径よりも大きい構成となっている。このように、対向する2つのフォトニック結晶共振器14、24の穴34、44の径を異ならせることにより、共振波長又は吸収波長を調整するようにしてもよい。なお、2つのスラブ52、62が連結部74により一体化されて連結支持されている点は、実施例2及び実施例4と同様である。また、光カンチレバーの上下方向への変位動作と、選択的に励起加熱するフォトニック結晶共振器14、24との関係も、実施例2、4と同様であるので、その説明を省略する。   FIG. 5A shows an example of an optical cantilever according to the fifth embodiment manufactured by such a manufacturing method described above. As shown in FIG. 5A, in the optical cantilever according to Example 5, the hole diameters of the photonic crystal resonators 14 and 24 included in the two opposing slabs 52 and 62 having the same refractive index n1 are different from each other. It has a configuration. That is, the hole diameter of the hole 34 of the upper first photonic crystal resonator 14 is larger than the hole diameter of the hole 44 of the lower second photonic crystal resonator 24. Thus, the resonance wavelength or the absorption wavelength may be adjusted by making the diameters of the holes 34 and 44 of the two photonic crystal resonators 14 and 24 facing each other different. The point that the two slabs 52 and 62 are integrated and supported by the connecting portion 74 is the same as in the second and fourth embodiments. Further, since the relationship between the vertical displacement operation of the optical cantilever and the photonic crystal resonators 14 and 24 selectively excited and heated is the same as in the second and fourth embodiments, the description thereof is omitted.

実施例3の図3(C)において説明したように、ドライエッチングプロセスは通常異方性エッチング、つまり、垂直エッチング形状に対して最適化している。つまり、上面及び下面のコア層12、22の両方に対して、均一な穴32を形成したい場合には、ドライエッチングプロセスが適している。   As described with reference to FIG. 3C of the third embodiment, the dry etching process is usually optimized for anisotropic etching, that is, vertical etching shape. That is, when it is desired to form uniform holes 32 in both the upper and lower core layers 12 and 22, a dry etching process is suitable.

実施例5に係る光カンチレバーは、その最適条件をずらし、テーパー構造になるように穴32を加工し、上面及び下面のフォトニック結晶共振器14、24の穴34、44の径のチューニングを実現する。   In the optical cantilever according to the fifth embodiment, the optimum conditions are shifted, the holes 32 are processed so as to have a tapered structure, and the diameters of the holes 34 and 44 of the photonic crystal resonators 14 and 24 on the upper and lower surfaces are realized. To do.

図5(B)は、厚さ400nm、周期750nmの正方格子の周期パタンを有するフォトニック結晶共振器14、24の穴34、44の半径と、共振波長との関係を示している。図5(B)において、穴径が拡張されると、フォトニック結晶共振器14、24の有効屈折率が低下し、共振波長は短波長に移動する。なお、その移動量は、ほぼ線形的に変化しており、半径10%の変化に対して、共振波長は約7%変化する。例えば、半径5nmの変化を与えると、共振波長は12nm程度移動する。この変化量は、異方性エッチングの最適化条件から大幅にずらすことなく実現できる量である。   FIG. 5B shows the relationship between the radius of the holes 34 and 44 of the photonic crystal resonators 14 and 24 having a square lattice periodic pattern with a thickness of 400 nm and a period of 750 nm, and the resonance wavelength. In FIG. 5B, when the hole diameter is expanded, the effective refractive index of the photonic crystal resonators 14 and 24 is lowered, and the resonance wavelength is shifted to a short wavelength. The amount of movement changes almost linearly, and the resonance wavelength changes by about 7% with respect to a change of 10% in radius. For example, when a change with a radius of 5 nm is given, the resonance wavelength moves about 12 nm. This amount of change is an amount that can be realized without significantly deviating from the optimization conditions for anisotropic etching.

なお、図5(B)においては、穴径と共振波長の関係の例を挙げたが、穴径により吸収波長の調整も可能なことは言うまでもない。また、対向する2つのフォトニック結晶共振器14、24において、異なるモード又は同一のモードの双方を利用し得る点は、実施例4における説明と同様である。   In FIG. 5B, an example of the relationship between the hole diameter and the resonance wavelength is given, but it goes without saying that the absorption wavelength can be adjusted by the hole diameter. Further, the two photonic crystal resonators 14 and 24 facing each other can use both different modes or the same mode as in the description in the fourth embodiment.

図6は、本発明の実施例6に係る光カンチレバーを説明するための図である。図6(A)は、実施例6に係る光カンチレバーの断面構成の一例を示した図であり、図6(B)は、実施例6に係る光カンチレバーの厚さと共振波長の関係の一例を示した図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining an optical cantilever according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 6A is a diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of the optical cantilever according to the sixth embodiment, and FIG. 6B is an example of a relationship between the thickness of the optical cantilever according to the sixth embodiment and the resonance wavelength. FIG.

実施例5と同様な共振波長のチューニングを、対向する上下のスラブ53、63の厚さを変化させることによっても実現することができる。実施例6に係る光カンチレバーにおいては、共振波長の調整を、フォトニック結晶共振器15、25を含むスラブ53、63の厚さを調整することにより行う。図6(A)に示すように、実施例6に係る光カンチレバーは、上面の第1のフォトニック結晶共振器15の穴35の径と、下面の第2のフォトニック結晶共振器25の穴45の径は等しく、また屈折率もともにn1で等しいが、第1のフォトニック結晶共振器15を含む第1のスラブ53の厚さと、第2のフォトニック結晶共振器25を含む第2のスラブ63の厚さが異なっている。なお、第1のスラブ53と第2のスラブ63が連結部75により一体化されて連結支持されている点は、実施例2、4、5と同様である。また、励起加熱による光カンチレバーの上下方向への変位動作も、実施例2、4、5と同様であるので、その説明を省略する。   Tuning of the resonance wavelength similar to that in the fifth embodiment can be realized by changing the thicknesses of the upper and lower slabs 53 and 63 facing each other. In the optical cantilever according to the sixth embodiment, the resonance wavelength is adjusted by adjusting the thickness of the slabs 53 and 63 including the photonic crystal resonators 15 and 25. As shown in FIG. 6A, the optical cantilever according to the sixth embodiment has the diameter of the hole 35 of the first photonic crystal resonator 15 on the upper surface and the hole of the second photonic crystal resonator 25 on the lower surface. The diameter of 45 is equal and the refractive index is also equal to n1, but the thickness of the first slab 53 including the first photonic crystal resonator 15 and the second including the second photonic crystal resonator 25 are the same. The thickness of the slab 63 is different. Note that the first slab 53 and the second slab 63 are integrated and supported by the connecting portion 75 in the same manner as in the second, fourth, and fifth embodiments. In addition, the vertical displacement operation of the optical cantilever by excitation heating is the same as in the second, fourth, and fifth embodiments, and a description thereof will be omitted.

図6(B)は、周期750nm、穴径300nm、屈折率3.19のフォトニック結晶共振器15、25における、スラブ53、63の厚さによる共振波長の変化を示している。図6(B)に示すように、周期、穴径、屈折率n1を一定にしたままフォトニック結晶共振器15、25の厚さを厚くすると、フォトニック結晶共振器15、25の外、つまり空気に存在する光の分布が減少するために有効屈折率が上昇し、共振波長は長波長に移動する。   FIG. 6B shows a change in resonance wavelength depending on the thickness of the slabs 53 and 63 in the photonic crystal resonators 15 and 25 having a period of 750 nm, a hole diameter of 300 nm, and a refractive index of 3.19. As shown in FIG. 6B, when the thickness of the photonic crystal resonators 15 and 25 is increased while the period, hole diameter, and refractive index n1 are kept constant, the outside of the photonic crystal resonators 15 and 25, that is, Since the distribution of light existing in the air decreases, the effective refractive index increases, and the resonance wavelength shifts to a long wavelength.

このように、フォトニック結晶共振器15、25を含むスラブ53、63の厚さを調整することによっても、共振波長を調整することができる。また、吸収波長の調整が可能な点も、実施例4及び実施例5と同様であり、2つのフォトニック結晶共振器15、25において、同じモードを用いても異なるモードを用いてもよい点も、実施例4及び実施例5と同様である。   Thus, the resonance wavelength can also be adjusted by adjusting the thickness of the slabs 53 and 63 including the photonic crystal resonators 15 and 25. In addition, the absorption wavelength can be adjusted in the same manner as in the fourth and fifth embodiments. The two photonic crystal resonators 15 and 25 may use the same mode or different modes. Are the same as those in the fourth and fifth embodiments.

また、実施例5及び実施例6に係る光カンチレバーは、シリコン等の単体の半導体で光カンチレバーを構成した場合のみならず、エピタキシャル成長による化合物半導体系で光カンチレバーを構成した場合にも適用できる。   Further, the optical cantilevers according to the fifth and sixth embodiments can be applied not only when the optical cantilever is configured by a single semiconductor such as silicon, but also when the optical cantilever is configured by a compound semiconductor system by epitaxial growth.

図7は、本発明の実施例7に係る光カンチレバーの構成の一例を示した図である。図7(A)は、実施例7に係る光カンチレバーの断面構成の一例を示した図であり、図7(B)は、実施例7に係る光カンチレバーの平面構成の一例を示した図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the configuration of the optical cantilever according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 7A is a diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of the optical cantilever according to the seventh embodiment, and FIG. 7B is a diagram illustrating an example of a planar configuration of the optical cantilever according to the seventh embodiment. is there.

図7(A)において、実施例7に係る光カンチレバーは、第1のフォトニック結晶共振器16を含む第1のスラブ54と、第2のフォトニック結晶共振器26を含む第2のスラブ64と、第1のスラブ54と第2のスラブ64とを連結して一体化する連結部76とを備える。これらの構成は、実施例2乃至実施例5と同様であり、また、第1のフォトニック結晶共振器16が励起加熱したときには下方に変位し、第2のフォトニック結晶共振器26が励起加熱したときには上方に変位する点も、実施例2乃至実施例5と同様であるので、その説明を省略する。   In FIG. 7A, the optical cantilever according to the seventh embodiment includes a first slab 54 including a first photonic crystal resonator 16 and a second slab 64 including a second photonic crystal resonator 26. And a connecting portion 76 that connects and integrates the first slab 54 and the second slab 64. These configurations are the same as those in the second to fifth embodiments. Further, when the first photonic crystal resonator 16 is excited and heated, it is displaced downward, and the second photonic crystal resonator 26 is excited and heated. Since the point of displacement upward is the same as in the second to fifth embodiments, the description thereof is omitted.

図7(B)に示すように、実施例7に係る光カンチレバーは、第1のフォトニック結晶共振器16が、円形の二次元に配列された穴31〜35ではなく、回折格子状のスリット36を備える点で、実施例2乃至実施例6と異なっている。このように、本実施例に係る光カンチレバーは、回折格子状のスリット36により、第1のフォトニック結晶共振器16を構成する。   As shown in FIG. 7B, in the optical cantilever according to the seventh embodiment, the first photonic crystal resonator 16 is not a circular two-dimensionally arranged holes 31 to 35, but a diffraction grating slit. This embodiment is different from the second to sixth embodiments in that 36 is provided. Thus, the optical cantilever according to the present embodiment forms the first photonic crystal resonator 16 by the diffraction grating-shaped slits 36.

なお、図7(A)に示すように、第2のフォトニック結晶共振器26も、第1のフォトニック結晶共振器16と同様に、回折格子状のスリット46を備える。   As shown in FIG. 7A, the second photonic crystal resonator 26 also includes a diffraction grating-like slit 46 as in the first photonic crystal resonator 16.

実施例7に係る光カンチレバーにおいては、回折格子状に縞をなして配列されたスリット36、46を有する2つのフォトニック結晶共振器16、26について、共振波長又は吸収波長を互いに異ならせることにより、両方向への変位を実現する。図7(A)、(B)に示した周期的な回折格子状のスリット36、46の形成によっても、フォトニック結晶共振器16、26を構成することができるので、実施例1、実施例3乃至実施例6を同様に適用することができる。つまり、実施例7に係る光カンチレバーにおいても、実施例1で説明しように、断熱材の連結部70を挟むように接合された構成として光カンチレバーを構成することが可能である。また、実施例4で説明したように、実施例7に係る光カンチレバーの第1のフォトニック結晶共振器16と第2のフォトニック結晶共振器26を化合物系半導体で構成し、その組成を異ならせることも可能である。更に、実施例5で説明したように、第1のフォトニック結晶共振器16と第2のフォトニック結晶共振器26のスリット36、46の開口幅を異ならせたり、実施例6で説明したように、フォトニック結晶共振器16、26の厚さを異ならせたりすることにより、フォトニック結晶共振器16、26の有効屈折率を異ならせ、共振波長及び吸収波長を調整することができる。また、実施例7に係る光カンチレバーの製造方法は、実施例3で説明した製造方法を、転写するパタンをスリット状とすればそのまま適用することができる。   In the optical cantilever according to the seventh embodiment, the two photonic crystal resonators 16 and 26 having the slits 36 and 46 arranged in the form of a diffraction grating stripe are made different from each other in resonance wavelength or absorption wavelength. Realize displacement in both directions. Since the photonic crystal resonators 16 and 26 can also be formed by forming the periodic diffraction grating slits 36 and 46 shown in FIGS. 3 thru | or Example 6 can be applied similarly. That is, also in the optical cantilever according to the seventh embodiment, as described in the first embodiment, it is possible to configure the optical cantilever as a structure joined so as to sandwich the connecting portion 70 of the heat insulating material. Further, as described in the fourth embodiment, the first photonic crystal resonator 16 and the second photonic crystal resonator 26 of the optical cantilever according to the seventh embodiment are formed of compound semiconductors, and the compositions thereof are different. It is also possible to Further, as described in the fifth embodiment, the opening widths of the slits 36 and 46 of the first photonic crystal resonator 16 and the second photonic crystal resonator 26 are different, or as described in the sixth embodiment. Furthermore, by making the thickness of the photonic crystal resonators 16 and 26 different, the effective refractive index of the photonic crystal resonators 16 and 26 can be made different, and the resonance wavelength and the absorption wavelength can be adjusted. Further, the manufacturing method of the optical cantilever according to the seventh embodiment can be applied as it is when the pattern to be transferred is formed into a slit shape, as described in the third embodiment.

このように、実施例7に係る光カンチレバーによれば、1次元の周期パタンである回折格子状のスリット36、46を形成したフォトニック結晶共振器16、26を用いつつ、簡素な構成で両方向へ変位するカンチレバーを実現することができる。   As described above, according to the optical cantilever according to the seventh embodiment, the photonic crystal resonators 16 and 26 in which the diffraction grating slits 36 and 46 having a one-dimensional periodic pattern are formed are used in both directions with a simple configuration. A cantilever that displaces to the position can be realized.

また、実施例1乃至実施例7において説明した例の他、上下のフォトニック結晶共振器を構成する材料のバンドギャップを変えることによっても、特定波長の光が片方のスラブだけで吸収されるように設定することもできる。   In addition to the examples described in the first to seventh embodiments, the light of a specific wavelength can be absorbed by only one slab by changing the band gap of the material constituting the upper and lower photonic crystal resonators. Can also be set.

更に、実施例1乃至実施例7においては、動作波長において線形吸収は起こらず、非線形吸収だけを用いる例について説明したが、動作波長において線形吸収が起こる材料でフォトニック結晶共振器を構成しても、基本的には同様の効果が発生する。但し、この場合、線形吸収による影響がどちらのフォトニック結晶共振器に対しても常に起こるため、光の入力方向を、一方のフォトニック結晶共振器のみに対して可能なように選択する必要がある。   Furthermore, in the first to seventh embodiments, the example in which linear absorption does not occur at the operating wavelength and only nonlinear absorption is used has been described. However, a photonic crystal resonator is configured with a material that causes linear absorption at the operating wavelength. However, basically the same effect occurs. However, in this case, the influence of linear absorption always occurs for both photonic crystal resonators, so it is necessary to select the light input direction so that it is possible only for one photonic crystal resonator. is there.

以上説明したように、本実施例に係る光カンチレバーによれば、光を用いてフォトニック結晶共振器を選択的に加熱、膨張させるため、従来の電気駆動に不可欠である電極設置等が不要となり、構造を簡素化することができる。また、従来のカンチレバーには非常に困難であった両方向への変位の制御が、単に励起光波長を変えることにより実現することができ、駆動方法も容易にすることができる。   As described above, according to the optical cantilever according to the present embodiment, the photonic crystal resonator is selectively heated and expanded using light, so that it is not necessary to install an electrode that is indispensable for conventional electric drive. The structure can be simplified. Further, the displacement control in both directions, which is very difficult for the conventional cantilever, can be realized by simply changing the excitation light wavelength, and the driving method can be facilitated.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

本発明は、ミクロン領域、ナノ領域におけるカンチレバーを用いた動作、制御等を行う光制御、光MEMSの分野のデバイスに幅広く利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used for devices in the field of optical control and optical MEMS that perform operation and control using cantilevers in the micron region and nano region.

10、11、13〜16 第1のフォトニック結晶共振器
12、22 コア層
20、21、23〜26 第2のフォトニック結晶共振器
31〜35、41〜45 穴
36 スリット
50〜54 第1のスラブ
60〜64 第2のスラブ
70、71、73〜76 連結部
80、81 フレーム
72、90 犠牲層
10, 11, 13-16 First photonic crystal resonator 12, 22 Core layer 20, 21, 23-26 Second photonic crystal resonator 31-35, 41-45 hole 36 slit 50-54 first Slabs 60-64 second slabs 70, 71, 73-76 connecting portions 80, 81 frames 72, 90 sacrificial layers

Claims (10)

各々が互いに異なるフォトニック結晶共振器を含む2つのスラブと、
該2つのスラブを対向させた状態で連結して支持する連結部とを有し、
光照射により前記2つのスラブの一方を選択的に熱膨張させ、スラブ面と垂直な方向の変位を発生させることを特徴とする光カンチレバー。
Two slabs each containing a different photonic crystal resonator;
A connecting portion for connecting and supporting the two slabs facing each other,
An optical cantilever characterized by selectively thermally expanding one of the two slabs by light irradiation to generate a displacement in a direction perpendicular to the slab surface.
前記互いに異なるフォトニック結晶発振器は、互いに異なる共振波長を有することを特徴とする請求項1に記載の光カンチレバー。   The optical cantilever according to claim 1, wherein the different photonic crystal oscillators have different resonance wavelengths. 前記互いに異なるフォトニック結晶発振器は、互いに異なる吸収波長を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の光カンチレバー。   The optical cantilever according to claim 1 or 2, wherein the different photonic crystal oscillators have different absorption wavelengths. 前記連結部は、前記2つのスラブの間に挾まれて設けられた断熱材であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光カンチレバー。   The optical cantilever according to any one of claims 1 to 3, wherein the connecting portion is a heat insulating material provided by being sandwiched between the two slabs. 前記連結部は、前記2つのスラブの間に、前記フォトニック結晶発振器を平面的に両側から挟むように設けられ、対向する前記フォトニック結晶発振器の間に空間を形成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光カンチレバー。   The connecting portion is provided between the two slabs so as to sandwich the photonic crystal oscillator in a plan view from both sides, and forms a space between the facing photonic crystal oscillators. Item 4. The optical cantilever according to any one of Items 1 to 3. 前記フォトニック結晶発振器は、2次元状に配列された穴を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光カンチレバー。   The optical cantilever according to any one of claims 1 to 5, wherein the photonic crystal oscillator has holes arranged two-dimensionally. 前記フォトニック結晶共振器は、回折格子状のスリットを有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光カンチレバー。   The optical cantilever according to any one of claims 1 to 5, wherein the photonic crystal resonator includes a diffraction grating slit. 前記互いに異なるフォトニック結晶共振器は、互いに異なる組成を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光カンチレバー。   The optical cantilever according to any one of claims 1 to 7, wherein the different photonic crystal resonators have different compositions. 前記互いに異なるフォトニック結晶共振器は、互いに異なる穴径を有することを特徴とする請求項6に記載の光カンチレバー。   The optical cantilever according to claim 6, wherein the different photonic crystal resonators have different hole diameters. 前記互いに異なるフォトニック結晶共振器は、互いに異なる厚さを有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光カンチレバー。   The optical cantilever according to claim 1, wherein the different photonic crystal resonators have different thicknesses.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005258406A (en) * 2003-12-26 2005-09-22 Canon Inc Optical element and manufacturing method thereof
JP4621920B2 (en) * 2006-01-18 2011-02-02 国立大学法人京都大学 Two-dimensional photonic crystal manufacturing method
JP5272173B2 (en) * 2007-03-26 2013-08-28 国立大学法人京都大学 2D photonic crystal
JP2009210277A (en) * 2008-02-29 2009-09-17 Gunma Univ Photothermal spectroscopy and photothermal spectroscopic device

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