JP7113005B2 - 光モジュール - Google Patents

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Description

本開示は、光モジュールに関する。
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術によってＳＯＩ（Silicon On
Insulator）基板に干渉光学系が形成された光モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような光モジュールは、高精度な光学配置が実現されたＦＴＩＲ（フーリエ変換型赤外分光分析器）を提供し得るため、注目されている。
特表２０１２－５２４２９５号公報
しかし、上述したような光モジュールには、例えば可動ミラーのサイズがＳＯＩ基板に対する深堀加工の達成度に依存する点で、次のような課題がある。すなわち、ＳＯＩ基板に対する深堀加工の達成度は最大でも５００μｍ程度であるため、可動ミラーのサイズを大きくしてＦＴＩＲにおける感度を向上させるのには限界がある。そこで、別体で形成された可動ミラーをデバイス層（例えばＳＯＩ基板において駆動領域が形成される層）に実装する技術が考えられる。
本開示は、デバイス層に対する可動ミラーの確実な実装が実現された光モジュールを提供することを目的とする。
本開示の一側面の光モジュールは、支持層と、支持層上に設けられたデバイス層と、デバイス層に実装された可動ミラーと、を備え、デバイス層は、可動ミラーが貫通する実装領域と、実装領域に接続された駆動領域と、を有し、支持層とデバイス層との間には、少なくとも実装領域及び駆動領域に対応する空間が形成されており、可動ミラーの一部は、空間に位置している。
この光モジュールでは、可動ミラーがデバイス層の実装領域を貫通しており、可動ミラーの一部が支持層とデバイス層との間に形成された空間に位置している。これにより、デバイス層の実装領域に可動ミラーを安定的に且つ強固に固定することができる。よって、この光モジュールによれば、デバイス層に対する可動ミラーの確実な実装が実現される。
本開示の一側面の光モジュールは、支持層とデバイス層との間に設けられた中間層を更に備え、中間層には、第１開口が形成されており、支持層には、凹部又は第２開口が形成されており、空間は、第１開口内の領域及び凹部内の領域、又は、第１開口内の領域及び第２開口内の領域を含み、可動ミラーの一部は、凹部内の領域又は第２開口内の領域に位置していてもよい。これによれば、デバイス層に対する可動ミラーの確実な実装のための構成を好適に実現することができる。
本開示の一側面の光モジュールでは、支持層は、ＳＯＩ基板の第１シリコン層であり、デバイス層は、ＳＯＩ基板の第２シリコン層であり、中間層は、ＳＯＩ基板の絶縁層であってもよい。これによれば、デバイス層に対する可動ミラーの確実な実装のための構成をＳＯＩ基板によって好適に実現することができる。
本開示の一側面の光モジュールでは、支持層には、凹部又は開口が形成されており、空間は、凹部内の領域又は開口内の領域を含み、可動ミラーの一部は、凹部内の領域又は開口内の領域に位置していてもよい。これによれば、デバイス層に対する可動ミラーの確実な実装のための構成を好適に実現することができる。
本開示の一側面の光モジュールでは、デバイス層には、凹部が形成されており、空間は、凹部内の領域を含み、可動ミラーの一部は、凹部内の領域に位置していてもよい。これによれば、デバイス層に対する可動ミラーの確実な実装のための構成を好適に実現することができる。
本開示の一側面の光モジュールでは、デバイス層には、第１凹部が形成されており、支持層には、第２凹部又は開口が形成されており、空間は、第１凹部内の領域及び第２凹部内の領域、又は、第１凹部内の領域及び開口内の領域を含み、可動ミラーの一部は、第２凹部内の領域又は開口内の領域に位置していてもよい。これによれば、デバイス層に対する可動ミラーの確実な実装のための構成を好適に実現することができる。
本開示の一側面の光モジュールでは、可動ミラーのミラー面は、デバイス層に対して支持層とは反対側に位置していてもよい。これによれば、光モジュールの構成を簡易化することができる。
本開示の一側面の光モジュールは、支持層、デバイス層、及び支持層とデバイス層との間に設けられた中間層の少なくとも１つに実装された固定ミラーと、支持層、デバイス層、及び中間層の少なくとも１つに実装されたビームスプリッタと、を更に備え、可動ミラー、固定ミラー及びビームスプリッタは、干渉光学系を構成するように配置されていてもよい。これによれば、感度が向上されたＦＴＩＲを得ることができる。
本開示の一側面の光モジュールは、外部から干渉光学系に測定光を入射させるように配置された光入射部と、干渉光学系から外部に測定光を出射させるように配置された光出射部と、を更に備えてもよい。これによれば、光入射部及び光出射部を備えるＦＴＩＲを得ることができる。
本開示によれば、デバイス層に対する可動ミラーの確実な実装が実現された光モジュールを提供することができる。
図１は、一実施形態の光モジュールの平面図である。 図２は、図１に示されるII－II線に沿っての断面図である。 図３は、図１に示されるIII－III線に沿っての断面図である。 図４は、図１に示されるIV－IV線に沿っての断面図である。 図５は、図１に示されるV－V線に沿っての断面図である。 図６は、可動ミラーの周辺構造の変形例の断面図である。 図７は、可動ミラーの周辺構造の変形例の断面図である。 図８は、可動ミラーの周辺構造の変形例の断面図である。 図９は、可動ミラーの周辺構造の変形例の断面図である。 図１０は、可動ミラーの周辺構造の変形例の断面図である。 図１１は、可動ミラーの周辺構造の変形例の断面図である。 図１２は、可動ミラーの周辺構造の変形例の断面図である。 図１３は、可動ミラーの周辺構造の変形例の断面図である。 図１４は、可動ミラーの周辺構造の変形例の断面図である。 図１５は、可動ミラーの周辺構造の変形例の断面図である。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する部分を省略する。
［光モジュールの構成］
図１に示されるように、光モジュール１は、支持層２と、支持層２上に設けられたデバイス層３と、支持層２とデバイス層３との間に設けられた中間層４と、備えている。支持層２、デバイス層３及び中間層４は、ＳＯＩ基板によって構成されている。具体的には、支持層２は、ＳＯＩ基板の第１シリコン層である。デバイス層３は、ＳＯＩ基板の第２シリコン層である。中間層４は、ＳＯＩ基板の絶縁層である。支持層２、デバイス層３及び中間層４は、それらの積層方向であるＺ軸方向（Ｚ軸に平行な方向）から見た場合に、例えば、一辺が１０ｍｍ程度の矩形状を呈している。支持層２及びデバイス層３のそれぞれの厚さは、例えば数百μｍ程度である。中間層４の厚さは、例えば数μｍ程度である。なお、図１では、デバイス層３の１つの角部及び中間層４の１つの角部が切り欠かれた状態で、デバイス層３及び中間層４が示されている。
デバイス層３は、実装領域３１と、実装領域３１に接続された駆動領域３２と、を有している。駆動領域３２は、一対のアクチュエータ領域３３と、一対の弾性支持領域３４と、を含んでいる。実装領域３１及び駆動領域３２（すなわち、実装領域３１並びに一対のアクチュエータ領域３３及び一対の弾性支持領域３４）は、ＭＥＭＳ技術（パターニング及びエッチング）によってデバイス層３の一部に一体的に形成されている。
一対のアクチュエータ領域３３は、Ｘ軸方向（Ｚ軸に直交するＸ軸に平行な方向）において実装領域３１の両側に配置されている。つまり、実装領域３１は、Ｘ軸方向において一対のアクチュエータ領域３３に挟まれている。各アクチュエータ領域３３は、中間層４を介して支持層２に固定されている。各アクチュエータ領域３３における実装領域３１側の側面には、第１櫛歯部３３ａが設けられている。各第１櫛歯部３３ａは、その直下の中間層４が除去されることで、支持層２に対して浮いた状態となっている。各アクチュエータ領域３３には、第１電極３５が設けられている。
一対の弾性支持領域３４は、Ｙ軸方向（Ｚ軸及びＸ軸に直交するＹ軸に平行な方向）において実装領域３１の両側に配置されている。つまり、実装領域３１は、Ｙ軸方向において一対の弾性支持領域３４に挟まれている。各弾性支持領域３４の両端部３４ａは、中間層４を介して支持層２に固定されている。各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂ（両端部３４ａの間の部分）は、複数の板バネが連結された構造を有している。各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂは、その直下の中間層４が除去されることで、支持層２に対して浮いた状態となっている。各弾性支持領域３４において両端部３４ａのそれぞれには、第２電極３６が設けられている。
実装領域３１には、各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂが接続されている。実装領域３１は、その直下の中間層４が除去されることで、支持層２に対して浮いた状態となっている。つまり、実装領域３１は、一対の弾性支持領域３４によって支持されている。実装領域３１における各アクチュエータ領域３３側の側面には、第２櫛歯部３１ａが設けられている。各第２櫛歯部３１ａは、その直下の中間層４が除去されることで、支持層２に対して浮いた状態となっている。互いに対向する第１櫛歯部３３ａ及び第２櫛歯部３１ａにおいては、第１櫛歯部３３ａの各櫛歯が第２櫛歯部３１ａの各櫛歯間に位置している。
一対の弾性支持領域３４は、Ｘ軸に平行な方向Ａから見た場合に両側から実装領域３１を挟んでおり、実装領域３１が方向Ａに沿って移動すると、実装領域３１が初期位置に戻るように実装領域３１に弾性力を作用させる。したがって、第１電極３５と第２電極３６との間に電圧が印加されて、互いに対向する第１櫛歯部３３ａ及び第２櫛歯部３１ａ間に静電引力が作用すると、当該静電引力と一対の弾性支持領域３４による弾性力とがつり合う位置まで、方向Ａに沿って実装領域３１が移動させられる。このように、駆動領域３２は、静電アクチュエータとして機能する。
光モジュール１は、可動ミラー５と、固定ミラー６と、ビームスプリッタ７と、光入射部８と、光出射部９と、を更に備えている。可動ミラー５、固定ミラー６及びビームスプリッタ７は、マイケルソン干渉光学系である干渉光学系１０を構成するように、デバイス層３上に配置されている。
可動ミラー５は、Ｘ軸方向におけるビームスプリッタ７の一方の側において、デバイス層３の実装領域３１に実装されている。可動ミラー５が有するミラー部５１のミラー面５１ａは、デバイス層３に対して支持層２とは反対側に位置している。ミラー面５１ａは、例えばＸ軸方向に垂直な面（すなわち、方向Ａに垂直な面）であり、ビームスプリッタ７側に向いている。
固定ミラー６は、Ｙ軸方向におけるビームスプリッタ７の一方の側において、デバイス層３の実装領域３７に実装されている。固定ミラー６が有するミラー部６１のミラー面６１ａは、デバイス層３に対して支持層２とは反対側に位置している。ミラー面６１ａは、例えばＹ軸方向に垂直な面であり、ビームスプリッタ７側に向いている。
光入射部８は、Ｙ軸方向におけるビームスプリッタ７の他方の側において、デバイス層３に実装されている。光入射部８は、例えば光ファイバ及びコリメートレンズ等によって構成されている。光入射部８は、外部から干渉光学系１０に測定光を入射させるように配置されている。
光出射部９は、Ｘ軸方向におけるビームスプリッタ７の他方の側において、デバイス層３に実装されている。光出射部９は、例えば光ファイバ及びコリメートレンズ等によって構成されている。光出射部９は、干渉光学系１０から外部に測定光（干渉光）を出射させるように配置されている。
ビームスプリッタ７は、光学機能面７ａを有するキューブタイプのビームスプリッタである。光学機能面７ａは、デバイス層３に対して支持層２とは反対側に位置している。ビームスプリッタ７は、デバイス層３に形成された矩形状の開口３ａの１つの隅部にビームスプリッタ７の底面側の１つの角部が接触させられることで、位置決めされている。ビームスプリッタ７は、位置決めされた状態で接着等によって支持層２に固定されることで、支持層２に実装されている。
以上のように構成された光モジュール１では、光入射部８を介して外部から干渉光学系１０に測定光Ｌ０が入射すると、測定光Ｌ０の一部は、ビームスプリッタ７の光学機能面７ａで反射されて可動ミラー５に向かって進行し、測定光Ｌ０の残部は、ビームスプリッタ７の光学機能面７ａを透過して固定ミラー６に向かって進行する。測定光Ｌ０の一部は、可動ミラー５のミラー面５１ａで反射されて、同一光路上をビームスプリッタ７に向かって進行し、ビームスプリッタ７の光学機能面７ａを透過する。測定光Ｌ０の残部は、固定ミラー６のミラー面６１ａで反射されて、同一光路上をビームスプリッタ７に向かって進行し、ビームスプリッタ７の光学機能面７ａで反射される。ビームスプリッタ７の光学機能面７ａを透過した測定光Ｌ０の一部と、ビームスプリッタ７の光学機能面７ａで反射された測定光Ｌ０の残部とは、干渉光である測定光Ｌ１となり、測定光Ｌ１は、光出射部９を介して干渉光学系１０から外部に出射する。光モジュール１によれば、方向Ａに沿って可動ミラー５を高速で往復動させることができるので、小型且つ高精度のＦＴＩＲを提供することができる。
［可動ミラー及びその周辺構造］
図２及び図３に示されるように、可動ミラー５は、ミラー部５１と、弾性部５２と、連結部５３と、一対の脚部５４と、一対の係止部５５と、を有している。以下のように構成される可動ミラー５は、ＭＥＭＳ技術（パターニング及びエッチング）によって一体的に形成されている。
ミラー部５１は、ミラー面５１ａを主面として有する板状（例えば、円板状）に形成されている。弾性部５２は、Ｘ軸方向（ミラー面５１ａに垂直な方向）から見た場合にミラー部５１から離間しつつミラー部５１を囲む環状（例えば、円環状）に形成されている。連結部５３は、Ｘ軸方向から見た場合にミラー部５１の中心に対してＹ軸方向における一方の側において、ミラー部５１と弾性部５２とを互いに連結している。
一対の脚部５４は、Ｘ軸方向から見た場合にミラー部５１の中心に対してＹ軸方向における両側において、弾性部５２における外側の表面に連結されている。つまり、ミラー部５１及び弾性部５２は、Ｙ軸方向において一対の脚部５４に挟まれている。各脚部５４は、ミラー部５１及び弾性部５２よりも実装領域３１側に延在している。一対の係止部５５は、各脚部５４における実装領域３１側の端部にそれぞれ設けられている。各係止部５５は、Ｘ軸方向から見た場合に内側（互いに近づく側）に例えばＶ字状に屈曲するように形成されている。
以上のように構成された可動ミラー５は、実装領域３１に形成された開口３１ｂに一対の係止部５５が配置されることで、実装領域３１に実装されている。開口３１ｂは、Ｚ軸方向において実装領域３１の両側に開口している。各係止部５５の一部は、実装領域３１における中間層４側の表面から突出している。つまり、可動ミラー５は、実装領域３１を貫通している。
実装領域３１の開口３１ｂに配置された一対の係止部５５には、外側（互いに遠ざかる側）に力が作用している。可動ミラー５は、当該力によって実装領域３１に固定されている。当該力は、可動ミラー５が実装領域３１に実装される際に圧縮された環状の弾性部５２が初期状態に復元しようとして生じているものである。
なお、図１に示されるように、開口３１ｂは、Ｚ軸方向から見た場合にビームスプリッタ７とは反対側に末広がりの台形状に形成されている。このような形状を呈する開口３１ｂに、内側に屈曲する形状を呈する一対の係止部５５が係合することで、可動ミラー５は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれにおいて自動的に位置決めされる（セルフアライメントされる）。
図２及び図３に示されるように、中間層４には、開口（第１開口）４１が形成されている。開口４１は、Ｚ軸方向において中間層４の両側に開口している。支持層２には、開口（第２開口）２１が形成されている。開口２１は、Ｚ軸方向において支持層２の両側に開口している。光モジュール１では、中間層４の開口４１内の領域及び支持層２の開口２１内の領域によって、一続きの空間Ｓ１が構成されている。つまり、空間Ｓ１は、中間層４の開口４１内の領域及び支持層２の開口２１内の領域を含んでいる。
空間Ｓ１は、支持層２とデバイス層３との間に形成されており、少なくとも実装領域３１及び駆動領域３２に対応している。具体的には、中間層４の開口４１内の領域及び支持層２の開口２１内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでいる。中間層４の開口４１内の領域は、実装領域３１及び駆動領域３２のうち支持層２から離間させるべき部分（すなわち、支持層２に対して浮いた状態とすべき部分であって、例えば、実装領域３１の全体、各弾性支持領域３４の弾性変形部３４ｂ、第１櫛歯部３３ａ及び第２櫛歯部３１ａ）を支持層２から離間させるための隙間を形成している。つまり、少なくとも実装領域３１及び駆動領域３２に対応する空間Ｓ１とは、実装領域３１の全体と、駆動領域３２の少なくとも一部と、が支持層２から離間するように、支持層２とデバイス層３との間に形成された空間を意味する。
空間Ｓ１には、可動ミラー５が有する各係止部５５の一部が位置している。具体的には、各係止部５５の一部は、中間層４の開口４１内の領域を介して、支持層２の開口２１内の領域に位置している。各係止部５５の一部は、デバイス層３における中間層４側の表面から空間Ｓ１内に、例えば１００μｍ程度突出している。上述したように、中間層４の開口４１内の領域及び支持層２の開口２１内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでいるため、実装領域３１が方向Ａに沿って往復動した際に、可動ミラー５の各係止部５５うち空間Ｓ１に位置する一部が、中間層４及び支持層２と接触することはない。
［固定ミラー及びその周辺構造］
図４及び図５に示されるように、固定ミラー６は、ミラー部６１と、弾性部６２と、連結部６３と、一対の脚部６４と、一対の係止部６５と、を有している。以下のように構成される固定ミラー６は、ＭＥＭＳ技術（パターニング及びエッチング）によって一体的に形成されている。
ミラー部６１は、ミラー面６１ａを主面として有する板状（例えば、円板状）に形成されている。弾性部６２は、Ｙ軸方向（ミラー面６１ａに垂直な方向）から見た場合にミラー部６１から離間しつつミラー部６１を囲む環状（例えば、円環状）に形成されている。連結部６３は、Ｙ軸方向から見た場合にミラー部６１の中心に対してＸ軸方向における一方の側において、ミラー部６１と弾性部６２とを互いに連結している。
一対の脚部６４は、Ｙ軸方向から見た場合にミラー部６１の中心に対してＸ軸方向における両側において、弾性部６２における外側の表面に連結されている。つまり、ミラー部６１及び弾性部６２は、Ｘ軸方向において一対の脚部６４に挟まれている。各脚部６４は、ミラー部６１及び弾性部６２よりも実装領域３７側に延在している。一対の係止部６５は、各脚部６４における実装領域３７側の端部にそれぞれ設けられている。各係止部６５は、Ｙ軸方向から見た場合に内側（互いに近づく側）に例えばＶ字状に屈曲するように形成されている。
以上のように構成された固定ミラー６は、実装領域３７に形成された開口３７ａに一対の係止部６５が配置されることで、実装領域３７に実装されている。開口３７ａは、Ｚ軸方向において実装領域３７の両側に開口している。各係止部６５の一部は、実装領域３７における中間層４側の表面から突出している。つまり、固定ミラー６は、実装領域３７を貫通している。
実装領域３７の開口３７ａに配置された一対の係止部６５には、外側（互いに遠ざかる側）に力が作用している。固定ミラー６は、当該力によって実装領域３７に固定されている。当該力は、固定ミラー６が実装領域３７に実装される際に圧縮された環状の弾性部６２が初期状態に復元しようとして生じているものである。
なお、図１に示されるように、開口３７ａは、Ｚ軸方向から見た場合にビームスプリッタ７とは反対側に末広がりの台形状に形成されている。このような形状を呈する開口３７ａに、内側に屈曲する形状を呈する一対の係止部６５が係合することで、固定ミラー６は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれにおいて自動的に位置決めされる（セルフアライメントされる）。
図４及び図５に示されるように、中間層４には、開口４２が形成されている。開口４２は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３７の開口３７ａを含んでおり、Ｚ軸方向において中間層４の両側に開口している。支持層２には、開口２２が形成されている。開口２２は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３７の開口３７ａを含んでおり、Ｚ軸方向において支持層２の両側に開口している。光モジュール１では、中間層４の開口４２内の領域及び支持層２の開口２２内の領域によって、一続きの空間Ｓ２が構成されている。つまり、空間Ｓ２は、中間層４の開口４２内の領域及び支持層２の開口２２内の領域を含んでいる。
空間Ｓ２には、固定ミラー６が有する各係止部６５の一部が位置している。具体的には、各係止部６５の一部は、中間層４の開口４２内の領域を介して、支持層２の開口２２内の領域に位置している。各係止部６５の一部は、デバイス層３における中間層４側の表面から空間Ｓ２内に、例えば１００μｍ程度突出している。
［作用及び効果］
光モジュール１では、可動ミラー５がデバイス層３の実装領域３１を貫通しており、可動ミラー５の各係止部５５の一部が支持層２とデバイス層３との間に形成された空間Ｓ１に位置している。これにより、例えば各係止部５５のサイズ等が制限されないため、デバイス層３の実装領域３１に可動ミラー５を安定的に且つ強固に固定することができる。よって、光モジュール１によれば、デバイス層３に対する可動ミラー５の確実な実装が実現される。
また、光モジュール１では、可動ミラー５の各係止部５５の一部が、中間層４の開口４１内の領域を介して、支持層２の開口２１内の領域に位置している。これにより、デバイス層３に対する可動ミラー５の確実な実装のための構成を好適に実現することができる。
また、光モジュール１では、支持層２がＳＯＩ基板の第１シリコン層であり、デバイス層３がＳＯＩ基板の第２シリコン層であり、中間層４がＳＯＩ基板の絶縁層である。これにより、デバイス層３に対する可動ミラー５の確実な実装のための構成をＳＯＩ基板によって好適に実現することができる。
また、光モジュール１では、可動ミラー５のミラー面５１ａが、デバイス層３に対して支持層２とは反対側に位置している。これにより、光モジュール１の構成を簡易化することができる。
また、光モジュール１では、可動ミラー５、固定ミラー６及びビームスプリッタ７が、干渉光学系１０を構成するように配置されている。これにより、感度が向上されたＦＴＩＲを得ることができる。
また、光モジュール１では、光入射部８が、外部から干渉光学系１０に測定光を入射させるように配置されており、光出射部９が、干渉光学系１０から外部に測定光を出射させるように配置されている。これにより、光入射部８及び光出射部９を備えるＦＴＩＲを得ることができる。
［変形例］
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されない。例えば、各構成の材料及び形状は、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。その一例として、ミラー部５１及びミラー面５１ａの形状は、円形状に限定されず、矩形状等、その他の形状であってもよい。
また、空間Ｓ１は、支持層２とデバイス層３との間に形成されており、少なくとも実装領域３１及び駆動領域３２に対応していれば、図６及び図７に示されるように、様々な態様を採用することができる。
図６に示される構成では、開口２１の代わりに、デバイス層３側に開口する凹部２３が支持層２に形成されており、中間層４の開口４１内の領域及び支持層２の凹部２３内の領域によって空間Ｓ１が構成されている。この場合、支持層２の凹部２３内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでいる。可動ミラー５の各係止部５５の一部は、中間層４の開口４１内の領域を介して、凹部２３内の領域に位置している。この構成によっても、デバイス層３に対する可動ミラー５の確実な実装のための構成を好適に実現することができる。
図７の（ａ）に示される構成では、支持層２の開口２１内の領域が、Ｚ軸方向から見た場合に可動ミラー５の各係止部５５が移動する範囲を含んでいる。図７の（ｂ）に示される構成では、支持層２の凹部２３内の領域が、Ｚ軸方向から見た場合に可動ミラー５の各係止部５５が移動する範囲を含んでいる。これらの場合、中間層４の開口４１内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでおり、実装領域３１及び駆動領域３２のうち支持層２から離間させるべき部分を支持層２から離間させるための隙間を形成している。いずれの構成でも、実装領域３１が方向Ａに沿って往復動した際に、可動ミラー５の各係止部５５うち空間Ｓ１に位置する一部が、中間層４及び支持層２と接触することはない。
また、支持層２とデバイス層３とは、中間層４を介さずに互いに接合されていてもよい。この場合、支持層２は、例えば、シリコン、ガラス、セラミック等によって形成され、デバイス層３は、例えば、シリコン等によって形成される。支持層２とデバイス層３とは、例えば、直接接合、表面活性化接合、プラズマ接合、陽極接合、メタル接合、樹脂接合等によって互いに接合される。この場合にも、空間Ｓ１は、支持層２とデバイス層３との間に形成されており、少なくとも実装領域３１及び駆動領域３２に対応していれば、図８、図９、図１０及び図１１に示されるように、様々な態様を採用することができる。いずれの構成によっても、デバイス層３に対する可動ミラー５の確実な実装のための構成を好適に実現することができる。
図８の（ａ）に示される構成では、支持層２の開口２１内の領域によって空間Ｓ１が構成されている。この場合、支持層２の開口２１内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでおり、実装領域３１及び駆動領域３２のうち支持層２から離間させるべき部分を支持層２から離間させるための隙間を形成している。可動ミラー５の各係止部５５の一部は、支持層２の開口２１内の領域に位置している。
図８の（ｂ）に示される構成では、支持層２の凹部２３内の領域によって空間Ｓ１が構成されている。この場合、支持層２の凹部２３内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでおり、実装領域３１及び駆動領域３２のうち支持層２から離間させるべき部分を支持層２から離間させるための隙間を形成している。可動ミラー５の各係止部５５の一部は、支持層２の凹部２３内の領域に位置している。
図９の（ａ）に示される構成では、支持層２側に開口する凹部（第１凹部）３８がデバイス層３に形成されており、デバイス層３の凹部３８内の領域及び支持層２の開口２１内の領域によって空間Ｓ１が構成されている。この場合、デバイス層３の凹部３８内の領域及び支持層２の開口２１内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでいる。デバイス層３の凹部３８内の領域は、実装領域３１及び駆動領域３２のうち支持層２から離間させるべき部分を支持層２から離間させるための隙間を形成している。可動ミラー５の各係止部５５の一部は、デバイス層３の凹部３８内の領域を介して、支持層２の開口２１内の領域に位置している。
図９の（ｂ）に示される構成では、凹部３８がデバイス層３に形成されており、デバイス層３の凹部３８内の領域及び支持層２の凹部（第２凹部）２３内の領域によって空間Ｓ１が構成されている。この場合、デバイス層３の凹部３８内の領域及び支持層２の凹部２３内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでいる。デバイス層３の凹部３８内の領域は、実装領域３１及び駆動領域３２のうち支持層２から離間させるべき部分を支持層２から離間させるための隙間を形成している。可動ミラー５の各係止部５５の一部は、デバイス層３の凹部３８内の領域を介して、支持層２の凹部２３内の領域に位置している。
図１０の（ａ）に示される構成では、凹部３８がデバイス層３に形成されており、デバイス層３の凹部３８内の領域及び支持層２の開口２１内の領域によって空間Ｓ１が構成されている。この場合、デバイス層３の凹部３８内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでおり、実装領域３１及び駆動領域３２のうち支持層２から離間させるべき部分を支持層２から離間させるための隙間を形成している。支持層２の開口２１内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に可動ミラー５の各係止部５５が移動する範囲を含んでいる。可動ミラー５の各係止部５５の一部は、デバイス層３の凹部３８内の領域を介して、支持層２の開口２１内の領域に位置している。
図１０の（ｂ）に示される構成では、凹部３８がデバイス層３に形成されており、デバイス層３の凹部３８内の領域及び支持層２の凹部（第２凹部）２３内の領域によって空間Ｓ１が構成されている。この場合、デバイス層３の凹部３８内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでおり、実装領域３１及び駆動領域３２のうち支持層２から離間させるべき部分を支持層２から離間させるための隙間を形成している。支持層２の凹部２３内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に可動ミラー５の各係止部５５が移動する範囲を含んでいる。可動ミラー５の各係止部５５の一部は、デバイス層３の凹部３８内の領域を介して、支持層２の凹部２３内の領域に位置している。
図１１に示される構成では、凹部３８がデバイス層３に形成されており、デバイス層３の凹部３８内の領域によって空間Ｓ１が構成されている。この場合、デバイス層３の凹部３８内の領域は、Ｚ軸方向から見た場合に実装領域３１が移動する範囲を含んでおり、実装領域３１及び駆動領域３２のうち支持層２から離間させるべき部分を支持層２から離間させるための隙間を形成している。可動ミラー５の各係止部５５の一部は、デバイス層３の凹部３８内の領域に位置している。
また、図１２の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、可動ミラー５の各脚部５４の一部及び各係止部５５の一部が空間Ｓ１に位置しており、可動ミラー５のミラー面５１ａが、支持層２に対してデバイス層３とは反対側に位置していてもよい。この場合、固定ミラー６のミラー面６１ａ及びビームスプリッタ７の光学機能面７ａも、支持層２に対してデバイス層３とは反対側に位置している。なお、図１２の（ｂ）に示される構成では、支持層２とは反対側に突出するスペーサ３９がデバイス層３に一体的に設けられている。スペーサ３９は、可動ミラー５の各係止部５５のうちデバイス層３から支持層２とは反対側に突出する部分よりも突出しており、当該部分を保護している。
また、図１３に示されるように、可動ミラー５は、ミラー面５１ａが実装領域３１と交差した状態で、実装領域３１を貫通していてもよい。図１３に示される可動ミラー５では、一対の脚部５４が設けられておらず、一対の係止部５５が、Ｘ軸方向から見た場合にミラー部５１の中心に対してＹ軸方向における両側において、弾性部５２における外側の表面に連結されている。つまり、ミラー部５１及び弾性部５２は、Ｙ軸方向において一対の係止部５５に挟まれている。この場合、実装領域３１において開口３１ｂを画定する部分のうちミラー面５１ａに対向する部分は、測定光Ｌ０を通過させるために、切り欠かれる。図１３に示される可動ミラー５では、ミラー面５１ａが実装領域３１と交差している。これにより、可動ミラー５の重心位置を実装領域３１に近付けることができるので、可動ミラー５が実装された実装領域３１をより安定的に移動させることができる。
また、図１４及び図１５に示されるように、連結部５３は、ミラー面５１ａの中心よりも実装領域３１側に設けられていてもよい。この構成によれば、例えば、連結部５３がミラー面５１ａの中心よりも実装領域３１とは反対側に設けられている場合に比べ、可動ミラー５の重心位置を実装領域３１に近付けることができるので、可動ミラー５が実装された実装領域３１をより安定的に移動させることができる。また、図１４に示されるように、各係止部５５は、開口３１ｂとは別に設けられた開口３１ｃ内に配置される折返部５５ａを有していてもよい。この構成によれば、実装領域３１に可動ミラー５をより確実に固定することができる。また、図１５に示されるように、弾性部５２には、一対の係止部５５間の距離が変化するように弾性部５２を弾性変形させるためのハンドル５６が設けられていてもよい。この構成によれば、ハンドル５６を操作することで、一対の係止部５５間の距離を変化させることができるので、一対の係止部５５間の距離を変化させた状態で一対の係止部５５を開口３１ｂに挿入し、その後に、ハンドル５６の操作を解放することで、各係止部５５を開口３１ｂの内面に接触させることができる。これにより、可動ミラー５は、開口３１ｂの内面から各係止部５５に付与される反力によって実装領域３１に支持される。なお、全ての例において、可動ミラー５は、開口３１ｂの内面から各係止部５５に付与される反力によって実装領域３１に支持され得るが、実装領域３１に可動ミラー５をより確実に固定するために、各係止部５５と実装領域３１との間に接着剤を配置してもよい。
また、上記実施形態では、固定ミラー６がデバイス層３に実装されていたが、固定ミラー６は、支持層２、デバイス層３及び中間層４の少なくとも１つに実装されていればよい。また、上記実施形態では、ビームスプリッタ７が支持層２に実装されていたが、ビームスプリッタ７は、支持層２、デバイス層３及び中間層４の少なくとも１つに実装されていればよい。また、ビームスプリッタ７は、キューブタイプのビームスプリッタに限定されず、プレートタイプのビームスプリッタであってもよい。
また、光モジュール１は、光入射部８に加え、光入射部８に入射させる測定光を発生させる発光素子を備えていてもよい。或いは、光モジュール１は、光入射部８に代えて、干渉光学系１０に入射させる測定光を発生させる発光素子を備えていてもよい。また、光モジュール１は、光出射部９に加え、光出射部９から出射された測定光（干渉光）を検出する受光素子を備えていてもよい。或いは、光モジュール１は、光出射部９に代えて、干渉光学系１０から出射された測定光（干渉光）を検出する受光素子を備えていてもよい。
また、各アクチュエータ領域３３に電気的に接続された第１貫通電極、及び各弾性支持領域３４の両端部３４ａのそれぞれに電気的に接続された第２貫通電極が、支持層２及び中間層４（中間層４が存在しない場合には支持層２のみ）に設けられており、第１貫通電極と第２貫通電極との間に電圧が印加されてもよい。また、実装領域３１を移動させるアクチュエータは、静電アクチュエータに限定されず、例えば、圧電式アクチュエータ、電磁式アクチュエータ等であってもよい。また、光モジュール１は、ＦＴＩＲを構成するものに限定されず、他の光学系を構成するものであってもよい。
１…光モジュール、２…支持層、３…デバイス層、４…中間層、５…可動ミラー、６…固定ミラー、７…ビームスプリッタ、８…光入射部、９…光出射部、１０…干渉光学系、２１…開口（第２開口）、２３…凹部（第２凹部）、３１…実装領域、３２…駆動領域、３８…凹部（第１凹部）、４１…開口（第１開口）、５１ａ…ミラー面、Ｓ１…空間。

Claims (9)

  1. 支持層と、
    前記支持層上に設けられたデバイス層と、
    ミラー面が形成されたミラー部を有し、前記デバイス層に実装された可動ミラーと、を備え、
    前記デバイス層は、
    前記可動ミラーが貫通する実装領域と、
    前記実装領域に接続された駆動領域と、を有し、
    前記支持層及び前記デバイス層の少なくとも一方には、少なくとも前記実装領域及び前記駆動領域に対応する空間が形成されており、
    前記可動ミラーの一部は、前記空間に位置している、光モジュール。
  2. 前記支持層と前記デバイス層との間に設けられた中間層を更に備え、
    前記中間層には、第１開口が形成されており、
    前記支持層には、凹部又は第２開口が形成されており、
    前記空間は、前記第１開口内の領域及び前記凹部内の領域、又は、前記第１開口内の領域及び前記第２開口内の領域を含み、
    前記可動ミラーの前記一部は、前記凹部内の領域又は前記第２開口内の領域に位置している、請求項１に記載の光モジュール。
  3. 前記支持層は、ＳＯＩ基板の第１シリコン層であり、
    前記デバイス層は、前記ＳＯＩ基板の第２シリコン層であり、
    前記中間層は、前記ＳＯＩ基板の絶縁層である、請求項２に記載の光モジュール。
  4. 前記支持層には、凹部又は開口が形成されており、
    前記空間は、前記凹部内の領域又は前記開口内の領域を含み、
    前記可動ミラーの前記一部は、前記凹部内の領域又は前記開口内の領域に位置している、請求項１に記載の光モジュール。
  5. 前記デバイス層には、凹部が形成されており、
    前記空間は、前記凹部内の領域を含み、
    前記可動ミラーの前記一部は、前記凹部内の領域に位置している、請求項１に記載の光モジュール。
  6. 前記デバイス層には、第１凹部が形成されており、
    前記支持層には、第２凹部又は開口が形成されており、
    前記空間は、前記第１凹部内の領域及び前記第２凹部内の領域、又は、前記第１凹部内の領域及び前記開口内の領域を含み、
    前記可動ミラーの前記一部は、前記第２凹部内の領域又は前記開口内の領域に位置している、請求項１に記載の光モジュール。
  7. 前記ミラー面は、前記デバイス層に対して前記支持層とは反対側に位置している、請求項１～６のいずれか一項に記載の光モジュール。
  8. 前記支持層、前記デバイス層、及び前記支持層と前記デバイス層との間に設けられた中間層の少なくとも１つに実装された固定ミラーと、
    前記支持層、前記デバイス層、及び前記中間層の少なくとも１つに実装されたビームスプリッタと、を更に備え、
    前記可動ミラー、前記固定ミラー及び前記ビームスプリッタは、干渉光学系を構成するように配置されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の光モジュール。
  9. 外部から前記干渉光学系に測定光を入射させるように配置された光入射部と、
    前記干渉光学系から外部に前記測定光を出射させるように配置された光出射部と、を更に備える、請求項８に記載の光モジュール。
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