JP6989266B2 - 波長選択素子及び波長選択素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学フィルタなどの波長選択素子及びその製造方法に関する。

光学フィルタは、例えば、入射された光の中から所定の波長（波長帯域）の光のみを選択的に出射するように構成された光学素子である。例えば、光学フィルタのような波長選択素子は、互いに対向する一対の反射膜を配置した構成を有している。例えば、当該一対の反射膜は間隙をおいて配置される。また、反射膜間の間隔は、取出されるべき光の波長に応じて設定される。

例えば、特許文献１には、第１の光反射部を備える可動板がその厚さ方向に変位可能に設けられた第１の基体と、第１の光反射部に光学ギャップを隔てて対向する第２の光反射部が設けられた第２の基体とを有する光学デバイスが開示されている。また、当該第１及び第２の基体は、接合膜を介して接合されている。

特開2009-134025号公報

反射膜間の間隔（光学ギャップ）は、取出す光（電磁波）の波長、すなわち波長選択特性（フィルタリング特性）に密接に関連している。特定の波長の電磁波のみを確実に取出すことを考慮すると、反射膜間の光学ギャップは膜内の全領域で一定であることが好ましい。

また、例えば特許文献１に記載のように、複数（例えば２つ）の基板にそれぞれ反射膜を形成し、当該基板同士を接合して光学フィルタを構成する技術が知られている。このような構成の場合、光学ギャップの精度は、基板間の位置関係、例えば２つの基板の平行度の影響を受ける。

フィルタリング特性を高めるためには、所望の光学ギャップが確実に形成されるように基板同士が固定されていることが好ましい。また、基板間の位置が確実に確定されていることが好ましい。また、例えば、複雑な装置を必要とせず、容易に基板同士を接合することができることが好ましい。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、基板同士が確実に所望の間隔で位置決めされて固定された波長選択素子及びその製造方法を提供することを目的としている。また、基板同士が確実かつ容易に所望の間隔で位置決めされて固定され、高い波長選択特性を有する波長選択素子及びその製造方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、透光性を有し、間隙をおいて互いに対向する主表面を有する一対の基板と、互いに対向する主表面上に形成され、光学距離をおいて互いに対向する一対の反射膜と、一対の基板を互いに接合し、一対の基板よりも硬化後の硬度が小さな硬化型接着剤からなる接合部と、一対の基板が互いに直接突き当たって間隙を画定する突当り部と、を有することを特徴としている。

また、請求項９に記載の発明は、第１の基板における第１の主面に第１の反射膜を形成する第１の反射膜形成工程と、凹部を備えた第２の主面を有する第２の基板の凹部に第２の反射膜を形成する第２の反射膜形成工程と、第２の基板の第２の主面における凹部の外側の領域上に、第１の基板よりも硬化後の硬度が小さい硬化型接着剤からなる接合部材を塗布する塗布工程と、第１及び第２の反射膜が光学距離をおいて互いに対向するように、第１の主面を前記第２の主面に直接突き当てる突き当て工程と、接合部材を硬化させ、第１及び第２の基板を接合する接合工程と、を有することを特徴としている。

（ａ）は実施例１に係る波長選択素子の模式的な上面図であり、（ｂ）は実施例１に係る波長選択素子の断面図であり、（ｃ）は実施例１に係る波長選択素子における部分拡大断面図である。 実施例１に係る波長選択素子の模式的な動作説明図である。 実施例１に係る波長選択素子の製造方法の各工程を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施例１に係る波長選択素子の製造方法を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例１及びその比較例に係る波長選択素子の模式的な断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例に係る波長選択素子の模式的な上面図及び断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例２に係る波長選択素子の模式的な上面図及び断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例２及びその比較例に係る波長選択素子の模式的な断面図である。

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る波長選択素子１０の上面を模式的に示す図である。図１（ｂ）は、波長選択素子１０の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。また、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の破線で囲まれた部分を拡大して示す部分拡大断面図である。図１（ａ）〜（ｃ）を用いて波長選択素子１０の構成について説明する。なお、波長選択素子１０は、例えば、光学フィルタである。

波長選択素子１０は、互いに対向する透光性の一対の基板（以下、基板対と称する場合がある）１１を有する。基板対１１は、例えば、石英、ホウケイ酸ガラス、シリコンなどからなる。また、図１（ｂ）に示すように、基板対１１は、平板形状の第１の基板１１Ａ及び第２の基板１１Ｂが互いに対向して配置された構造を有する。なお、本明細書において、透光性とは、光（可視光）を含む電磁波のうち、少なくとも一部の電磁波を透過する特性をいう。

また、図１（ｂ）に示すように、基板対１１は、各々が間隙ＧＰをおいて互いに対向する一対の主表面（以下、主表面対と称する場合がある）ＰＰを有する。主表面対ＰＰは、第１の基板１１Ａに設けられた第１の主表面ＰＬ１と、第２の基板１１Ｂに設けられた第２の主表面ＰＬ２とからなる。換言すれば、波長選択素子１０は、間隙ＧＰをおいて対向する第１及び第２の主表面ＰＬ１及びＰＬ２をそれぞれ有する第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを有する。

本実施例においては、第１の主表面ＰＬ１は、第１の基板１１Ａの一方の主面（第１の主面）ＭＳ１の中央部分からなる。また、本実施例においては、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第２の基板１１Ｂにおける主表面ＰＬ１（主面ＭＳ１）に対向する主面（第２の主面）ＭＳ２には凹部が設けられており、当該凹部の底面が第２の主表面ＰＬ２である。

本実施例においては、図１（ａ）に示すように、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂは矩形の外形を有する。また、図１（ｂ）に示すように、本実施例においては、第１及び第２の主表面ＰＬ１及びＰＬ２は、互いに平行に配置されている。また、第２の主表面ＰＬ２は、円形状を有する。

波長選択素子１０は、電磁波を選択的に透過する特性を有する一対の反射膜（以下、反射膜対と称する場合がある）１２を有する。反射膜対１２は、例えば、ファブリペローエタロンを構成する。反射膜対１２の各々は、例えばＡｇ及びＡｇを含む合金からなる薄膜であり、透過性を有する反射膜（反射性の膜）である。本実施例においては、反射膜対１２は、反射膜対１２に垂直な方向から見たとき、円形の形状を有する。

図１（ｂ）に示すように、反射膜対１２は、基板対１１の主表面ＰＬ１及びＰＬ２上に形成され、光学距離ＤＴをおいて互いに対向して配置されている。より具体的には、反射膜対１２は、第１の基板１１Ａの第１の主表面ＰＬ１上に設けられた第１の反射膜１２Ａと、第２の基板１１Ｂの第２の主表面ＰＬ２上に設けられた第２の反射膜１２Ｂとからなる。本実施例においては、第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂは、その互いに対向する表面が互いに平行に配置されている。

また、波長選択素子１０は、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを互いに接合する接合部１３を有する。図１（ａ）に示すように、本実施例においては、接合部１３は、基板対１１に平行な方向に点在する複数の接合片１３Ａからなる。以下においては、接合部１３と称した場合、接合部１３及び接合片１３Ａの両方を意味するものとする。

なお、反射膜対１２は基板対１１の中央部に設けられ、接合部１３は基板対１１の周辺領域に形成されている。また、図１（ｂ）に示すように、本実施例においては、接合部１３は、本実施例においては、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂに挟まれている。すなわち、基板対１１は、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂ間において互いに接合されている。

また、図１（ｂ）に示すように、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂは、互いに直接に突き当たって間隙ＧＰを画定（定義）する突当り部１４を有する。第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂは、突当り部１４によって、直接に突き当てられている（接触している）。間隙ＧＰの高さ、すなわち第１及び第２の主表面ＰＬ１及びＰＬ２間の対向距離は、突当り部１４によって確定される。従って、反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間の光学距離ＤＴ、すなわち共振器間隔は、突当り部１４によって確定される。

本実施例においては、突当り部１４は、反射膜対１２の外周を取り囲むように設けられている。具体的には、例えば、突当り部１４は、第１の主表面ＰＬ１に平行な面内において第１の反射膜１２Ａの外周を取り囲むように環状に形成されている。また、接合部１３は、突当り部１４の外側に形成されている。すなわち、本実施例においては、突当り部１４は、反射膜対１２に垂直な方向から見たとき、接合部１３と反射膜対１２との間に設けられている。

また、本実施例においては、図１（ｂ）に示すように、突当り部１４は、基板対１１の一方の基板（本実施例においては第２の基板１１Ｂ）の主表面（第２の主表面ＰＬ２）から突出する平坦な頂面の突起ＰＪと、基板対１１の他方の基板（本実施例においては第１の基板１１Ａ）の主面ＭＳ１（第１の主表面ＰＬ１）とが互いに突き当たる部分である。突起ＰＪは、その頂面において第１の基板１１Ａに突き当り、間隙ＧＰを画定（形成）する。

ここで、図１（ｃ）を用いて、突起ＰＪ及び突当り部１４について説明する。なお、図１（ｃ）においては、第１の基板１１Ａの図示を省略している。本実施例においては、突起ＰＪは、第２の基板１１Ｂにおける接合部１３の配置面（接合用表面）及び第２の主表面ＰＬ２とから突出した部分である。具体的には、本実施例においては、突起ＰＪは、第２の基板１１Ｂの主面ＭＳ２に凹部を形成することによって残存した主面ＭＳ２の部分である。

突当り部１４は、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂの対向方向（第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂに垂直な方向）における反射膜対１２の位置決め部として機能する。一方、接合部１３は、基板対１１に平行な方向における反射膜対１２の位置決め部として機能する。すなわち、基板対１１に垂直な方向の反射膜対１２の位置は突当り部１４によって確定され、基板対１１に平行な方向の反射膜対１２の位置は接合部１３によって確定される。

次に、図２を用いて波長選択素子１０の動作について説明する。図２は、図１（ｂ）と同様の断面図であるが、ハッチングを省略している。図２は、入力光ＩＬが波長選択素子１０に入射してから選択光ＳＬとして外部に取出されるまでを模式的に示す図である。まず、入力光ＩＬは、第１の基板１１Ａを介して波長選択素子１０に入射する。入力光ＩＬは、第１の基板１１Ａを透過した後、反射膜対１２の第１の反射膜１２Ａを透過する。

入力光ＩＬは、第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間において多重反射を繰り返す。この際、入力光ＩＬのうち、反射膜対１２の光学距離ＤＴ（光学ギャップ）に対応する波長の光は残存し、他の波長の光は減衰する。この残存した波長の光は、選択光ＳＬとして第２の反射膜１２Ｂを透過する。そして、選択光ＳＬは、第２の反射膜１２Ｂを透過した後、第２の基板１１Ｂから出射する。このようにして、波長選択素子１０は、入射された光（電磁波）を選択的に出力（透過）する。

図３は、波長選択素子１０の製造方法の製造フローを示すフロー図である。図４（ａ）〜（ｄ）は、波長選択素子１０の製造途中における第１又は第２の基板１１Ａ又は１１Ｂを模式的に示す断面図である。図３及び図４（ａ）〜（ｄ）を用いて、波長選択素子１０の製造方法について説明する。なお、図４（ｂ）においては、加工前の第２の基板１１Ｂの形状を破線で示している。

［第１の反射膜１２Ａの形成工程］
まず、第１の基板１１Ａに第１の反射膜１２Ａを形成する（図３、ステップＳ１１）。図４（ａ）は、第１の反射膜１２Ａが形成された第１の基板１１Ａを示す断面図である。具体的には、まず、両主面に化学機械研磨を行って平坦化された平板形状の第１の基板１１Ａを準備する。次に、第１の基板１１Ａの主面の一方（第１の主面）ＭＳ１上に第１の反射膜１２Ａを形成する。本実施例においては、主面ＭＳ１の中央部を第１の主表面ＰＬ１とし、第１の主表面ＰＬ１上に円形のＡｇ膜を形成することで、第１の反射膜１２Ａを形成した。

［突起ＰＪ及び第２の反射膜１２Ｂの形成工程］
次に、第２の基板１１Ｂに突起ＰＪ及び第２の反射膜１２Ｂを形成する（図３、ステップＳ１２）。図４（ｂ）は、突起ＰＪ及び第２の反射膜１２Ｂが形成された第２の基板１１Ｂを示す断面図である。

具体的には、まず、両主面に化学機械研磨を行って平坦化された平板形状の第２の基板１１Ｂを準備する。次に、第２の基板１１Ｂの主面（第２の主面）ＭＳ２の中央部に凹部（第１の凹部）ＲＣ１を形成する。また、主面ＭＳ２の周辺領域に凹部（第２の凹部）ＲＣ２を形成する。凹部ＲＣ１及びＲＣ２は、例えば、エッチングなどによって第２の基板１１Ｂの主面ＭＳ２を部分的に除去することで形成することができる。

なお、第２の基板１１Ｂの主面ＭＳ２には、凹部ＲＣ１及びＲＣ２が形成されない領域を残す。この残存した主面ＭＳ２は、相対的に凹部ＲＣ１及びＲＣ２から突出した突起ＰＪとなる。また、凹部ＲＣ１の底面は第２の主表面ＰＬ２となる。なお、所望の平坦度を得るために凹部ＲＣ１の底部に平坦化処理を行ってもよい。このように、第２の基板１１Ｂに突起ＰＪを形成する。

［第２の反射膜１２Ｂの形成工程］
次に、凹部ＲＣ１の底面である第２の主表面ＰＬ２に第２の反射膜１２Ｂを形成する。本実施例においては、第２の主表面ＰＬ２上に円形のＡｇ膜を形成することで、第２の反射膜１２Ｂを形成した。なお、本実施例においては、第２の反射膜１２Ｂは、第１の反射膜１２Ａと同一の形状及びサイズとした。

［接合部材ＢＤの塗布工程］
次に、第２の基板１１Ｂに接合部材ＢＤを塗布する（図３、ステップＳ１３）。図４（ｃ）は、接合部材ＢＤが塗布された状態の第２の基板１１Ｂを示す断面図である。

具体的には、第２の基板１１Ｂの主面ＭＳ２における凹部ＲＣ１の外側の領域に、接合部材ＢＤを塗布する。本実施例においては、第２の基板１１Ｂの主面ＭＳ２に形成した凹部ＲＣ２の底面上に接合部材ＢＤを塗布した。また、本実施例においては、接合部材ＢＤとして、紫外線硬化型の樹脂材料からなる硬化型接着剤を用いた。

また、接合部材ＢＤは、凹部ＲＣ２の底面の複数の個所に塗布した。また、接合部材ＢＤは、図４（ｃ）に示すように、突起ＰＪ（主面ＭＳ２）を超える高さとなるように、その粘度及び塗布量を調整した。なお、この接合部材ＢＤの塗布工程、後述する突き当て工程及び接合工程は、大気中で行った。

［第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂの突き当て工程及び接合工程］
次に、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂ同士を互いに突き当てる（図３、ステップＳ１４）。また、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを突き当てた状態で、接合部材ＢＤを硬化させ、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを互いに接合する（図３、ステップＳ１５）。図４（ｄ）は、接合された第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを示す断面図である。

具体的には、まず、第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂが互いに対向するように、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを突き当てる。本実施例においては、第１の基板１１Ａの主面ＭＳ１を、第２の基板１１Ｂの突起ＰＪに直接突き当てる（当接させる）。本実施例においては、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂに圧力を加え、第１の基板１１Ａの主面ＭＳ１と第２の基板１１Ｂの突起ＰＪの頂面の全面とを接触させた。これによって、突当り部１４が形成される。

また、この突き当て工程時には、第２の基板１１Ｂ上の接合部材ＢＤを第１の基板１１Ａの主面ＭＳ１に接触させた。具体的には、図４（ｃ）に示す状態の第２の基板１１Ｂに第１の基板１１Ａの主面ＭＳ１を突き当てることで、まず接合部材ＢＤが第１の基板１１Ａに接触させた後、突起ＰＪを第１の基板１１Ａに突き当てた。

突き当て工程によって突当り部１４を形成することで、第１及び第２の主表面ＰＬ１及びＰＬ２間の間隙ＧＰ、並びに第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間の光学距離ＤＴが形成（確定）される。

続いて、接合部材ＢＤを硬化させることで、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを接合し、接合部１３を形成する。本実施例においては、突当り部１４が形成された状態で接合部材ＢＤとしての紫外線硬化樹脂に紫外線を照射した。これによって接合部材ＢＤが硬化して接合部１３を形成し、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂが接合される。このような工程を経て、波長選択素子１０を形成した。

ここで、接合部１３について説明する。図５（ａ）は、本実施例に係る波長選択素子１０の模式的な断面図である。接合部１３は、硬化後の硬度（柔らかさ）が第１の基板１１Ａよりも小さな硬化型接着剤からなる。また、接合部１３は、硬化後に弾性を有し、この弾性力Ｆ１は、接合後の第１の基板１１Ａに生ずる曲げ応力（曲げ反力）Ｆ２よりも小さい。これによって、接合後、すなわち製品となった波長選択素子１０における反射膜対１２の光学距離ＤＴの均一度が大幅に改善される。

具体的には、接合部１３となる硬化型接着剤である接合部材ＢＤは、硬化する際には、硬化前に比べて収縮する。従って、接合部１３と第１の基板１１Ａとの接合面（接触面）には、突当り部１４を支点とし、第２の基板１１Ｂに向かって第１の基板１１Ａを撓ませよう（曲げよう）とする力が働く。そして、硬化時に接合部材ＢＤ及び第１の基板１１Ａ間に作用する収縮力は、硬化後にも弾性力Ｆ１として内在する。また、弾性力Ｆ１を受けた第１の基板１１Ａには、弾性力Ｆ１に反発する反力（曲げに対する反力）Ｆ２が生ずる。

しかし、接合部１３として比較的低い硬度の（柔らかい）材料を用いることで、第１の基板１１Ａに生じた反力Ｆ２が接合部１３の弾性力Ｆ１よりも大きくすることができる。従って、接合部材ＢＤの硬化による第１の基板１１Ａの変形が抑制され、第１の基板１１Ａの形状が安定する。これによって、第１及び第２の主表面ＰＬ１及びＰＬ２の平行度が向上し、間隙ＧＰは高い面内均一性を有することとなる。従って、第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間の光学距離ＤＴの平行度、すなわち面内（膜内）均一性が大幅に向上する。従って、基板同士が確実に所望の間隔で位置決めされて固定される。

例えば、接合部１３に用いることができる接着剤としては、アクリル系接着剤又はエポキシ系接着剤などが挙げられる。また、接合部１３の硬化方式としては、紫外線硬化式又は熱硬化式などが挙げられる。また、接合部１３の接着剤は、波長選択素子１０（基板対１１）が使用される環境温度よりも低いガラス転移点を有する材料からなることが好ましい。例えば樹脂材料によって接合部１３を構成する場合、使用環境温度がガラス転移点を下回ると接合部１３がガラス化し、上記した弾性力Ｆ１を有さなくなるからである。

なお、図５（ｂ）に、比較例として硬化後の硬度が第１の基板１１Ａよりも大きな接着剤からなる接合部１０１を有する点を除いては波長選択素子１０と同様の構成を有する波長選択素子１００の模式的な断面図を示した。比較例に係る波長選択素子１００は、接合部１０１の硬化後の弾性力Ｆ３が第１の基板１１Ａの反力Ｆ２よりも大きい。この場合、図５（ｂ）に示すように、第１の基板１１Ａが湾曲した状態（反った状態）で第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂが接合される。

従って、接合部１０１を設けた場合、第１及び第２の主表面ＰＬ１及びＰＬ２間の間隙ＧＰ０の均一性は低下する。そして、第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間の光学距離ＤＴ０の均一性が低下する。従って、波長選択素子１００の実際のフィルタリング特性は設計上のフィルタリング特性とは異なり、所望の波長帯域の選択光ＳＬを取り出せない場合がある。

翻って、波長選択素子１０においては、上記したように、硬化後の硬度が第１の基板１１Ａよりも小さな硬化型接着剤からなる接合部１３によって第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂが接合されている。従って、確実に所望の間隔で第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂが固定され、所望の間隔で第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂを配置することができる。

また、波長選択素子１０は、第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂと接合部１３との間に第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂが直接突き当る突当り部１４を有する。従って、第１及び第２の主表面ＰＬ１及びＰＬ２間の間隙ＧＰ、並びに第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂの光学距離ＤＴが確実に定まる。

また、接合部１３は、接合領域内（本実施例においては第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂ間の領域内）に点在する複数の接合片１３Ａを有することが好ましい。これによって、製造時における第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂ間の接合強度や位置精度のばらつきを抑制することができる。具体的には、例えば、接合部１３に異物が混入するおそれが低下する。従って、波長選択特性が安定する。

また、突当り部１４は、第２の基板１１Ｂ（一方の基板）における突起ＰＪの平坦な頂面と、第１の基板１１Ａ（他方の基板）の主面ＭＳ１とが突き当たっている部分であることが好ましい。換言すれば、突当り部１４は、面同士が直接に突き当たって形成された部分であることが好ましい。

例えば、本実施例においては、突当り部１４を形成する第１の基板１１Ａの主面ＭＳ１及び第２の基板１１Ｂの突起ＰＪの頂面は、化学機械研磨などによって平坦化された剛体の表面である。この高度に平坦化された剛体の表面同士を直接突き当てることにより、第１及び第２の主表面ＰＬ１及びＰＬ２間の高い平行度、すなわち第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間の高い平行度を得ることができる。

また、本実施例においては、上記したように、波長選択素子１０の製造方法として、硬化後の硬度が基板対１１よりも小さな硬化型接着剤からなる接合部材ＢＤを用いて基板対１１を接合する工程Ｓ１３〜Ｓ１５を含む。従って、複雑な工程や高価な装置、高度な製造環境を必要とすることなく、基板同士が確実かつ容易に所望の間隔で位置決めされて固定され、高い波長選択特性を有する波長選択素子１０を提供することができる。また、突き当て工程Ｓ１４を行うことで、基板同士の位置決め精度がさらに向上する。

なお、本実施例においては、突当り部１４が基板対１１の互いに直接に突き当たる部分である場合について説明した。しかし、例えば、突当り部１４、すなわち第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂのいずれかの突き当たる部分（接触部）には、メッキなどの表面処理（表面加工）が施されていても良い。すなわち、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂにおける剛体部分同士が突き当たっていればよい。

また、本実施例においては、突当り部１４が第２の基板１１Ｂの突起ＰＪの平坦な頂面と第１の基板１１Ａの主面ＭＳ１とによって面接触を形成する場合について説明したが、突当り部１４の構成はこれに限定されない。例えば、突起ＰＪの頂面は曲面形状を有し、点接触によって突当り部１４が形成されていてもよい。

また、本実施例においては、突当り部１４が反射膜対１２の外周に環状に形成されている場合について説明したが、突当り部１４の構成はこれに限定されない。例えば、突当り部１４は、反射膜対１２の外周において断続的に形成されていてもよい。また、突当り部１４は、反射膜対１２の外側に設けられた複数の突当り片（図示せず）から構成されていてもよい。すなわち、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂは、互いに離間した複数の領域において互いに突き当たっていてもよい。

また、本実施例においては、反射膜対１２が円形の平面形状を有する場合について説明したが、反射膜対１２の平面形状はこれに限定されない。例えば反射膜対１２は、矩形の平面形状を有していてもよい。また、基板対１１が矩形の平面形状を有する場合について説明及び図示したが、基板対１１の平面形状はこれに限定されない。

また、第２の基板１１Ｂの主面ＭＳ２に突起ＰＪが形成される場合について説明したが、第１の基板１１Ａに突起ＰＪが形成されていてもよい。また、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂの両方に突起ＰＪが形成され、突起ＰＪ同士が互いに突き当てられて突当り部１４を形成していてもよい。

本実施例においては、波長選択素子１０は、透光性を有し、間隙ＧＰをおいて互いに対向する主表面ＰＬ１及びＰＬ２を有する一対の基板１１と、対向する主表面ＰＬ１及びＰＬ２上に形成され、光学距離ＤＴをおいて互いに対向する一対の反射膜１２と、一対の基板１１を互いに接合し、一対の基板１１よりも硬化後の硬度が小さな硬化型接着剤からなる接合部１３と、一対の基板１１が直接突き当って間隙ＧＰを画定する突当り部１４と、を有する。従って、基板同士が確実に所望の間隔で位置決めされて固定された波長選択素子を提供することができる。

図６（ａ）は、実施例２に係る波長選択素子２０の上面を模式的に示す図である。図６（ｂ）は、波長選択素子２０の模式的な断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＷ−Ｗ線に沿った断面図である。波長選択素子２０は、接合部２２及び突当り部２３の構成を除いては、波長選択素子１０と同様の構成を有している。

波長選択素子２０は、第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂが設けられた第１及び第２の基板２１Ａ及び２１Ｂからなる一対の基板（基板対）２１を有する。また、接合部２２は、反射膜対１２を取り囲むように設けられた第１の副接合部２２Ａと、第１の副接合部２２Ａの外側に設けられ、第１の副接合部２２Ａよりも硬化後の硬度が大きな硬化型接着剤からなる第２の副接合部２２Ｂとを有する。

第１の副接合部２２Ａは、波長選択素子１０における接合部１３と同様の構成を有する。第１の副接合部２２Ａは、基板対２１よりも硬化後の硬度が小さな硬化型接着剤からなる。第２の副接合部２２Ｂは、第１の副接合部２２Ａよりも硬化後の硬度が大きな硬化型接着剤からなる。本実施例においては、第２の副接合部２２Ｂは、基板対２１の角部の各々に設けられた合計４つの接合片からなる。

また、本実施例においては、波長選択素子２０の基板対２１に設けられた突当り部２３は、反射膜対１２と第１の副接合部２２Ａとの間に設けられて反射膜対１２を取り囲む第１の副突当り部２３Ａと、第２の副接合部２２Ｂと第１の副突当り部２３Ａとの間に設けられた第２の副突当り部２３Ｂとを有する。

本実施例においては、第１の副突当り部２３Ａは、波長選択素子１０における突当り部１４と同様の構成を有し、第１の基板２１Ａの第１の主表面ＰＬ１（主面ＭＳ１）と第２の基板２１Ｂの突起（第１の突起）ＰＪの頂部が互いに突き当たっている部分である。

また、本実施例においては、第２の基板２１Ｂは、第２の基板２１Ｂの主面ＭＳ２の角部の各々において、所定の領域を取り囲むように環状に設けられた突起（第２の突起）ＰＪ１を有する。第２の副突当り部２３Ｂは、第１の基板２１Ａの第１の主表面ＰＬ１と第２の基板２１Ｂの突起ＰＪ１とが突き当たる部分である。また、突起ＰＪ１に囲まれた領域には接合部２２の第２の副接合部２２Ｂが形成される。

換言すれば、波長選択素子２０においては、互いに異なる硬度の第１及び第２の副接合部２２Ａ及び２２Ｂを含む接合部２２を有する。また、波長選択素子２０は、突当り部２３として、第１及び第２の副突当り部２３Ａ及び２３Ｂを有し、複数の箇所で第１及び第２の基板２１Ａ及び２１Ｂが互いに突き当たっている部分を有する。

本実施例においては、基板対２１の第１及び第２の主表面ＰＬ１及びＰＬ２の間隙ＧＰの高い均一度（平行度）と、基板対２１の強固な接合力との両方が実現される。具体的には、接合部２２の第１の副接合部２２Ａと突当り部２３の第１の副突当り部２３Ａとは、実施例１と同様に間隙ＧＰの均一度を考慮して設けられる。一方、接合部２２の第２の副接合部２２Ｂと突当り部２３の第２の副突当り部２３Ｂとによって、基板対２１の接合強度が向上する。

このように、本実施例においては、複数の副接合部からなる接合部２２によって第１及び第２の基板２１Ａ及び２１Ｂが接合されている。従って、基板同士が確実に所望の間隔で位置決めされて固定された波長選択素子２０を提供することができる。

図７（ａ）は、実施例３に係る波長選択素子３０の上面を模式的に示す図である。図７（ｂ）は、波長選択素子３０の断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。波長選択素子３０は、基板対３１、可動部３２、支持部３３及び駆動電極３４の構成を除いては、波長選択素子１０と同様の構成を有している。基板対３１は、基板対１１と同様の材料からなる。

波長選択素子３０は、第１の基板３１Ａにおける突当り部１４の内側の領域に設けられ、第１の反射膜１２Ａを第１の反射膜１２Ａの膜厚方向に変位させる可動部３２と、可動部３２を移動自在に支持する支持部３３とを有する。また、波長選択素子３０は、第１及び第２の電極３４Ａ及び３４Ｂからなり、可動部３２を移動させる静電気力を生成する駆動電極３４を有する。

より具体的には、図７（ｂ）に示すように、本実施例においては、支持部３３は、第１の基板３１Ａにおける第１の反射膜１２Ａの外周部に設けられた薄膜部からなる。可動部３２は、支持部３３としての薄膜部の内側の第１の基板３１Ａの部分である。なお、可動部３２の底面は第１の主表面ＰＬ１を構成し、第１の反射膜１２Ａは可動部３２の当該底面上に形成されている。

また、本実施例においては、可動部３２と反射膜対１２との間には、基板対３１の互いに対向する主表面ＰＬ１及びＰＬ２上に形成され、間隙をおいて互いに対向する第１及び第２の電極３４Ａ及び３４Ｂが設けられている。駆動電極３４は、可動部３２を移動させ、第１の反射膜１２Ａを変位させる静電気力を生成する。なお、図示していないが、波長選択素子３０は、駆動電極３４に接続された駆動回路を有する。

駆動電極３４に電圧が印加されると、第１及び第２の電極３４Ａ及び３４Ｂ間に静電気力（例えば静電引力）が生ずる。支持部３３は、当該静電気力によって、弾性変形を起こす。これによって、可動部３２は、第１の反射膜１２Ａ及び第１の電極３４Ａと共に、例えば第２の基板３１Ｂ側に移動（変位）する。このようにして、波長選択素子３０は、第１及び第２の反射膜１２Ａ及び１２Ｂ間の光学距離ＤＴを変化させ、取出す電磁波（選択光ＳＬ）の波長を調節する機能を有する。すなわち、波長選択素子３０は、波長可変型の光学フィルタである。

図８（ａ）は、駆動時、すなわち可動部３２が移動して第１の反射膜１２Ａが変位した場合の波長選択素子３０の模式的な断面図である。図８（ａ）は、光学距離ＤＴ１が光学距離ＤＴよりも小さくなるように第１の反射膜１２Ａを変位させた場合の波長選択素子３０の状態を示す。

接合部１３は、波長選択素子１０と同様に、基板対３１よりも硬化後の硬度が小さい硬化型接着剤からなる。従って、図５（ａ）を用いて説明したように、接合部１３の硬化後の弾性力Ｆ１は、基板対１１の曲げ反力Ｆ２よりも小さい。従って、接合部１３は、接合力を保持しつつも、硬化後に第１の基板３１Ａに生じた曲げ応力によって伸縮する（図は伸張する例である）。

このように、接合部１３は、例えば駆動電極３４によって第１の基板３１Ａに変形力（可動力）を与えて変形させた場合でも、この第１の基板３１Ａには不要な変形が生じない。従って、接合部１３及び突当り部１４によって、間隙ＧＰ１が理想的な距離となるように可動部３２を移動させることができ、光学距離ＤＴ１を正確に変化させることができる。

図８（ｂ）は、比較例として、接合部１３に代えて接合部１０１によって接合された波長選択素子１１０の駆動時の状態を模式的に示す断面図である。まず、接合部１０１を用いた場合、接合部１０１の硬化後は、接合部１０１の硬化収縮によって第１の基板３１Ａが不要な変形を起こす。この状態で波長選択素子１１０を駆動した場合、基板対３１の間隙ＧＰ２が不均一となるだけでなく、設計上の変位量とは異なる変位量で可動部３２が移動する可能性が高い。従って、反射膜対１２の光学距離ＤＴ２が設計上の均一度及び距離から外れ、所望のフィルタリング特性を得ることができなくなる場合がある。

翻って、波長選択素子３０は、接合部１３が硬化後も柔軟であるため、正確に光学距離ＤＴを設計上の光学距離ＤＴ１に調節することができ、またその均一度も高いものとなる。

このように、本実施例においては、波長選択素子３０は、基板対３１の一方（本実施例においては第１の基板３１Ａ）において突当り部１４の内側に設けられ、反射膜対１２の光学距離ＤＴを変位させる可動部３２を有する。従って、例えば第１の反射膜１２Ａを変位させて波長選択特性を変化させる場合においても、接合部１３及び突当り部１４を有することによって、基板同士が確実に所望の間隔で位置決めされた波長可変型の波長選択素子３０を提供することができる。

なお、上記した実施例は互いに組み合わせることができる。例えば、実施例３に係る波長選択素子３０は、接合部１３及び突当り部１４に代えて、実施例２に係る波長選択素子２０の接合部２２及び突当り部２３を有していてもよい。

１０、２０、３０ 波長選択素子
１１、２１、３１ 一対の基板
１１Ａ、２１Ａ、３１Ａ 第１の基板
１１Ｂ、２１Ｂ、３１Ｂ 第２の基板
１２ 一対の反射膜
１２Ａ 第１の反射膜
１２Ｂ 第２の反射膜
ＰＰ 一対の主表面
１３、２２ 接合部
１４、２３ 突当り部
３２ 可動部
３３ 支持部

Claims (8)

1. 透光性を有し、間隙をおいて互いに対向する主表面を有する一対の基板と、
   前記互いに対向する主表面上に形成され、光学距離をおいて互いに対向する一対の反射膜と、
   前記一対の基板を互いに接合し、前記一対の基板よりも硬化後の硬度が小さな硬化型接着剤からなる接合部と、
   前記一対の基板が互いに直接突き当たって前記間隙を画定する突当り部と、を有し、
   前記接合部は、前記一対の反射膜を取り囲むように設けられた第１の副接合部と、前記第１の副接合部の外側に設けられ、前記第１の副接合部よりも硬化後の硬度が大きな硬化型接着剤からなる第２の副接合部とを有することを特徴とする波長選択素子。
2. 前記突当り部は、前記一対の反射膜と前記第１の副接合部との間において前記一対の反射膜の外周を取り囲むように形成されている第１の副突当り部と、前記第２の副接合部と前記第１の副突当り部との間に設けられた第２の副突当り部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の波長選択素子。
3. 前記一対の基板の一方における前記第１の副突当り部の内側に設けられ、前記一対の反射膜の前記光学距離を変位させる可動部を有することを特徴とする請求項２に記載の波長選択素子。
4. 前記接合部は、硬化後の弾性力が前記一対の基板の前記第１の副突当り部を支点とした曲げ反力よりも小さい硬化型接着剤からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の波長選択素子。
5. 前記一対の基板は、所定の範囲内の環境温度で使用され、
   前記接合部は、前記環境温度よりも低いガラス転移点を有する材料からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の波長選択素子。
6. 前記接合部は、前記一対の基板の各々間において点在する複数の接合片からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の波長選択素子。
7. 前記接合部は、アクリル系接着剤又はエポキシ系接着剤からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の波長選択素子。
8. 第１の基板における第１の主面に第１の反射膜を形成する第１の反射膜形成工程と、
   凹部を備えた第２の主面を有する第２の基板の前記凹部に第２の反射膜を形成する第２の反射膜形成工程と、
   前記第２の基板の前記第２の主面における前記凹部の外側の領域上に、前記第１の基板よりも硬化後の硬度が小さい硬化型接着剤からなる接合部材を塗布する塗布工程と、
   前記第１及び第２の反射膜が光学距離をおいて互いに対向するように、前記第１の主面を前記第２の主面に直接突き当てる突き当て工程と、
   前記接合部材を硬化させ、前記第１及び第２の基板を接合する接合工程と、を含み、
   前記接合部材は、前記第１及び第２の反射膜を取り囲むように塗布される第１の副接合部材並びに前記第１の副接合部材の外側に設けられるように塗布される第２の副接合部材であり、第２の副接合部材が前記第１の副接合部材よりも硬化後の硬度が大きな硬化型接着剤であることを特徴とする波長選択素子の製造方法。

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