JP7230296B2

JP7230296B2 - optical phase modulator

Info

Publication number: JP7230296B2
Application number: JP2019119993A
Authority: JP
Inventors: 健太郎岩見; 佑樹城光寺
Original assignee: NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULUTURE & TECHNOLOGY
Current assignee: NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULUTURE & TECHNOLOGY
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2023-03-01
Anticipated expiration: 2039-06-27
Also published as: JP2021005042A

Description

特許法第３０条第２項適用平成３０年９月５日２０１８年第７９回応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集「側壁Ａｕ構造を用いた内面駆動型光位相差変調素子の開発」にて公開Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act September 5, 2018 The 79th Japan Society of Applied Physics Autumn Meeting 2018, Proceedings of Lecture "Development of Internal Drive Type Optical Phase Difference Modulator Using Sidewall Au Structure" published by

本発明は、光位相変調器に関する。 The present invention relates to optical phase modulators.

特許文献１～特許文献４は、透過し又は反射する光の波長又は位相を変調する装置（サブ波長格子、カラーフィルタ、及びメタサーフェス）を開示する。より詳しくは、特許文献１に記載のサブ波長格子は、間隙を構成する二対の梁体と、当該間隙の方向にテンションを付与するアクチュエータとを有し、前記間隙により特定の波長のみを通過させ、また、前記間隙を変化させて異なる特定の波長のみを通過させる。特許文献２に記載のカラーフィルタは、平行かつ周期的に配置された微細な金属ワイヤの周期を光波長よりも狭くし、前記金属ワイヤの前記周期を同時に拡張方向または収縮方向へ適宜変化させることにより、光の透過波長帯域を変化させる。特許文献３に記載のメタサーフェスは、８８０ｎｍ～４０μｍの波長を含む入力光を変調可能であり、ＧａＡｓ基板と、ＧａＡｓの屈折率よりも低い屈折率を有する中間層と、中間層のＧａＡｓ基板側とは反対側に設けられた複数のＶ字型アンテナ素子と、を備える。特許文献４に記載のメタサーフェスは、基板と、前記基板の光出力面側に設けられ、かつ、厚み方向における寸法が、１００ｎｍ～４００ｎｍである複数のＶ字型アンテナ素子と、を備える。 US Pat. Nos. 5,300,001 to 5,500,005 disclose devices (subwavelength gratings, color filters, and metasurfaces) that modulate the wavelength or phase of light that is transmitted or reflected. More specifically, the sub-wavelength grating described in Patent Document 1 has two pairs of beam bodies forming a gap and an actuator that applies tension in the direction of the gap, and the gap allows only a specific wavelength to pass through. and the gap is varied to pass only different specific wavelengths. In the color filter described in Patent Document 2, the period of fine metal wires arranged in parallel and periodically is narrower than the light wavelength, and the period of the metal wires is simultaneously changed appropriately in the direction of expansion or contraction. changes the transmission wavelength band of light. The metasurface described in Patent Document 3 can modulate input light including wavelengths of 880 nm to 40 μm, and includes a GaAs substrate, an intermediate layer having a refractive index lower than that of GaAs, and the GaAs substrate side of the intermediate layer. and a plurality of V-shaped antenna elements provided on the opposite side. The metasurface described in Patent Document 4 includes a substrate and a plurality of V-shaped antenna elements provided on the light output surface side of the substrate and having dimensions in the thickness direction of 100 nm to 400 nm.

特開２０１１－０９９９３６号公報JP 2011-099936 A 特開２０１５－２２２３３１号公報JP 2015-222331 A 特開２０１８－０４６３９５号公報JP 2018-046395 A 特開２０１８－０４５０７３号公報JP 2018-045073 A

しかしながら、上記した特許文献１～４に記載された装置は、光の波長又は位相を変調することができるものの、位相変調に関しては、詳細な考慮がなされていない。光を変調する素子では、一般的に、位相の大きさを自由に変えることができることが望まれている。一方、上記の装置では、位相の変調を固定的に行うので、位相の大きさが異なる複数の変調を行うためには、複数の装置を要し、装置が大型かつ複雑になる等、改善の余地がある。 However, although the devices described in Patent Documents 1 to 4 described above can modulate the wavelength or phase of light, no detailed consideration is given to phase modulation. Elements that modulate light are generally desired to be able to freely change the magnitude of the phase. On the other hand, in the above device, since the phase modulation is fixed, a plurality of devices are required in order to perform a plurality of modulations with different phase magnitudes, making the device large and complicated. There is room.

本開示は、変調された光の位相の大きさが固定的である従来に比して、高い自由度で位相を変調可能な光位相変調器を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide an optical phase modulator capable of modulating the phase with a high degree of freedom compared to the conventional art in which the magnitude of the phase of modulated light is fixed.

上記した課題を解決すべく、本開示の第１態様は、光を透過する基板と、前記光の透過方向に沿うように面方向が形成され、かつ少なくとも一方の面に金属膜が形成されて所定硬度の板状の可動部と、前記所定硬度より大きい硬度であり、前記可動部の少なくとも一部が前記光の透過方向と交差する方向に可動可能になるように前記可動部の両端部の各々を一端で保持し、かつ他端が前記基板に固定された固定部とを、各々の前記可動部の前記光の透過方向と交差する方向に可動可能な領域が重複しないように、各々の前記金属膜の形成面が所定間隔を隔てて対向するように配置して形成される複数のフィンと、前記複数のフィンのうちの少なくとも１つのフィンに電圧印加して、前記光が透過する方向と交差する方向に前記複数のフィンが接近又は離間するように制御する電圧印加制御部と、を含む光位相変調器である。 In order to solve the above-described problems, a first aspect of the present disclosure includes a substrate that transmits light, a surface direction formed along the direction of light transmission, and a metal film formed on at least one surface. a plate-shaped movable portion having a predetermined hardness; Each is held at one end and the other end is fixed to the substrate so that the movable regions of the respective movable portions in the direction intersecting with the light transmission direction do not overlap each other. a plurality of fins formed so that the surfaces on which the metal films are formed face each other at a predetermined interval; and a direction in which the light is transmitted by applying a voltage to at least one fin of the plurality of fins. and a voltage application control section for controlling the plurality of fins to approach or separate in a direction intersecting the .

本開示の第２態様は、第１態様の光位相変調器において、前記複数のフィンは、各々の前記可動可能な領域を含む空間を前記光の透過方向と交差する方向の面に投影した領域を光透過有効領域とし、前記光透過有効領域へ前記光が照射されるように配置される。 A second aspect of the present disclosure is the optical phase modulator according to the first aspect, wherein the plurality of fins is a region obtained by projecting a space including each of the movable regions onto a plane in a direction intersecting the transmission direction of the light. is a light transmission effective area, and is arranged so that the light is irradiated to the light transmission effective area.

本開示の第３態様は、第１態様又は第２態様の光位相変調器において、前記複数のフィンが対向して配置された複数の前記金属膜の形成面により形成される空間を含む固定領域と、前記可動部の前記所定硬度及び前記固定部の前記所定硬度より大きい硬度に基づいて定められる前記可動部の可動領域と、を前記光の透過方向と交差する方向の面に投影した領域を含む光透過有効領域について、前記複数のフィンに向う光を抑制すること、及び、前記複数のフィンからの光を抑制することのいずれかを行う抑制部を含む。 A third aspect of the present disclosure is the optical phase modulator according to the first aspect or the second aspect, wherein the fixing region includes a space formed by the formation surfaces of the plurality of metal films on which the plurality of fins are arranged to face each other. and a movable region of the movable portion determined based on the predetermined hardness of the movable portion and the hardness greater than the predetermined hardness of the fixed portion, projected onto a plane in a direction intersecting the light transmission direction. and a suppressing portion that suppresses light directed toward the plurality of fins or suppressing light from the plurality of fins.

本開示の第４態様は、第１態様から第３態様の何れか１態様に記載の光位相変調器において、前記可動部は、前記光の透過方向に沿う方向の長さより前記光の透過方向と交差する方向の長さを長くする。 A fourth aspect of the present disclosure is the optical phase modulator according to any one of the first aspect to the third aspect, wherein the movable portion has a length in a direction along the direction of transmission of the light. Increase the length in the direction that intersects with

本開示の第５態様は、第１態様から第４態様の何れか１態様に記載の光位相変調器において、前記可動部の前記光の透過方向と交差する方向の長さは、４５以上μｍでかつ６０μｍ以下の長さに形成される。 A fifth aspect of the present disclosure is the optical phase modulator according to any one of the first aspect to the fourth aspect, wherein the length of the movable portion in the direction intersecting the light transmission direction is 45 μm or more. and is formed to have a length of 60 μm or less.

本開示の第６態様は、第１態様から第５態様の何れか１態様に記載の光位相変調器において、前記金属膜は、金を含む金属により形成された膜である。 A sixth aspect of the present disclosure is the optical phase modulator according to any one of the first to fifth aspects, wherein the metal film is a film made of metal containing gold.

本発明に係る光位相変調器によれば、透過する光の透過率及び位相を容易に可変することができる。 According to the optical phase modulator of the present invention, it is possible to easily vary the transmittance and phase of transmitted light.

実施形態の光位相変調器の構成を示す。1 shows the configuration of an optical phase modulator according to an embodiment; 実施形態の光位相変調器の断面図である。It is a sectional view of an optical phase modulator of an embodiment. 実施形態の光位相変調器及び遮光板の上面図である。It is a top view of the optical phase modulator of embodiment, and a light-shielding plate. 実施形態の光位相変調器の動作（概要）を示す上面図である。It is a top view which shows the operation|movement (outline) of the optical phase modulator of embodiment. 実施形態の光位相変調器の動作（詳細）を示す上面図である。It is a top view which shows operation|movement (detail) of the optical phase modulator of embodiment. 実施形態の光位相変調器の製造プロセスを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the optical phase modulator of embodiment. 製造プロセスによって作成した光位相変調器の性能について検証結果を示す図であり、（Ａ）は位相差スペクトルを示し、（Ｂ）はスリット幅と位相差との関係を示し、（Ｃ）は電圧印加による位相差変調特性を示す。It is a diagram showing the verification results for the performance of the optical phase modulator created by the manufacturing process, (A) shows the phase difference spectrum, (B) shows the relationship between the slit width and the phase difference, (C) shows the voltage 3 shows phase difference modulation characteristics by application. 実施形態の光位相変調器のスリットの幅及び高さと、ＴＥ偏光の透過率との関係、ＴＭ偏光の透過率との関係、及び、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光間の位相差との関係（その１）を示す図である。The relationship between the width and height of the slit of the optical phase modulator of the embodiment, the transmittance of TE polarized light, the transmittance of TM polarized light, and the phase difference between TE polarized light and TM polarized light (Part 1 ). 実施形態の光位相変調器のスリットの幅及び高さと、ＴＥ偏光の透過率との関係、ＴＭ偏光の透過率との関係、及び、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光間の位相差との関係（その２）を示す図である。The relationship between the width and height of the slit of the optical phase modulator of the embodiment, the transmittance of TE polarized light, the transmittance of TM polarized light, and the phase difference between TE polarized light and TM polarized light (Part 2 ). 比較例の光位相変調器を含む軸対称偏光子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the axially symmetrical polarizer containing the optical phase modulator of a comparative example. 比較例の光位相変調器の動作原理を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principle of operation of the optical phase modulator of a comparative example. 比較例の光位相変調器の動作原理を示す側面図である。It is a side view which shows the principle of operation of the optical phase modulator of a comparative example.

〈実施形態の概要〉
以下、本開示の技術を実現する実施形態について、図面を参照して説明する。なお、作用、機能が同じ働きを担う構成要素及び処理には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明を適宜省略する場合がある。 <Outline of Embodiment>
Embodiments for realizing the technology of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Components and processes having the same actions and functions are given the same reference numerals throughout the drawings, and overlapping descriptions may be omitted as appropriate.

図１は、実施形態の光位相変調器の構成を示す。図２は、実施形態の光位相変調器の断面図である。図３（Ａ）は、実施形態の光位相変調器の上面図であり、図３（Ｂ）は、実施形態の光位相変調器の遮光板の上面図である。 FIG. 1 shows the configuration of an optical phase modulator according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical phase modulator of the embodiment. FIG. 3A is a top view of the optical phase modulator of the embodiment, and FIG. 3B is a top view of the light blocking plate of the optical phase modulator of the embodiment.

実施形態の光位相変調器１は、図１～図３に示されるように、２つの梁部２Ａ、２Ｂと、２つの固定電極部３Ａ、３Ｂと、基板４と、制御部５と、遮光板６とを含む。 As shown in FIGS. 1 to 3, the optical phase modulator 1 of the embodiment includes two beam portions 2A and 2B, two fixed electrode portions 3A and 3B, a substrate 4, a controller 5, a plate 6;

ここで、２つの梁部２Ａ、２Ｂは、本開示の『複数のフィン』に対応する。制御部５は、本開示の『電圧印加制御部』に対応する。遮光板６は、本開示の『抑制部』に対応する。 Here, the two beams 2A and 2B correspond to "plurality of fins" of the present disclosure. The control unit 5 corresponds to the "voltage application control unit" of the present disclosure. The light shielding plate 6 corresponds to the "suppressor" of the present disclosure.

〈光位相変調器（比較例）の原理〉
実施形態の光位相変調器１の構成を詳述することに先立ち、光位相変調器の原理について説明する。 <Principle of Optical Phase Modulator (Comparative Example)>
Prior to describing the configuration of the optical phase modulator 1 of the embodiment in detail, the principle of the optical phase modulator will be described.

図１０は、比較例の光位相変調器を含む軸対称偏光子の構成を示す。 FIG. 10 shows the configuration of an axially symmetrical polarizer including an optical phase modulator of a comparative example.

軸対称偏光子１００は、図１０に示されるように、軸対称偏光子１００に向けて入射する入射光１０１に偏光を施すことにより、偏光された光（例えば、広く知られているラジアル偏光）である出射光１０２を出力すべく、４つの光位相変調器１０３Ａ～１０３Ｄを含む。光位相変調器１０３Ａ～１０３Ｄは、それぞれ、２分の１波長板の機能を有する。「２分の１波長板」の機能とは、入射光を複屈折させることにより、入射光を構成する２つの偏光成分（ＴＥ偏光、ＴＭ偏光）間に位相差（光路差）を与えることをいう。具体的には、例えば、光位相変調器１０３Ａの光学軸（図１０中で、光位相変調器における白黒の縞状の直線と平行）が、入射光１０１Ａの偏光方位（矢印で示される方位）からθ傾いているとき、出射光１０２Ａの偏光方位は、入射光１０１Ａの偏光方位から２θ傾くことになる。 An axially symmetrical polarizer 100, as shown in FIG. 10, produces polarized light (e.g., the widely known radial polarization) by imparting polarization to incident light 101 incident towards the axially symmetrical polarizer 100. It includes four optical phase modulators 103A to 103D in order to output emitted light 102 which is . Optical phase modulators 103A to 103D each have the function of a half-wave plate. The function of the "half-wave plate" is to give a phase difference (optical path difference) between the two polarized light components (TE polarized light, TM polarized light) that make up the incident light by making the incident light birefringent. say. Specifically, for example, the optical axis of the optical phase modulator 103A (parallel to the black and white striped straight line in the optical phase modulator in FIG. 10) is the polarization direction of the incident light 101A (the direction indicated by the arrow). , the polarization orientation of the emitted light 102A is inclined by 2θ from the polarization orientation of the incident light 101A.

入射光１０１の偏光方位と、光位相変調器１０３Ａ～１０３Ｄの光学軸とにより規定される角度θは、図１０から明らかであるように、それぞれ、０°、＋４５°（または－１３５°）、＋９０°（または－９０°）、＋１３５°（または－４５°）である。 The angles θ defined by the polarization direction of the incident light 101 and the optical axes of the optical phase modulators 103A to 103D are 0°, +45° (or −135°), respectively, as is clear from FIG. +90° (or -90°), +135° (or -45°).

光位相変調器１０３Ａに入射する入射光１０１Ａの偏光方位と、光位相変調器１０３Ａの光学軸との角度θは、上記したように、０°である。従って、光位相変調器１０３Ａからは、何ら偏光を受けていない、換言すれば、入射光１０１Ａの偏光方位と同一の偏光方位を有する出射光１０２Ａが出力される。 The angle θ between the polarization direction of the incident light 101A entering the optical phase modulator 103A and the optical axis of the optical phase modulator 103A is 0° as described above. Therefore, the optical phase modulator 103A outputs the emitted light 102A which has not received any polarized light, in other words, which has the same polarization direction as the incident light 101A.

光位相変調器１０３Ｂに入射する入射光１０１Ｂの偏光方位と、光位相変調器１０３Ｂの光学軸との角度θは、上記したように、＋４５°である。従って、光位相変調器１０３Ｂからは、入射光１０１Ｂの偏光方位と９０°相違する偏光方位を有する出射光１０２Ｂが出力される。 The angle θ between the polarization direction of the incident light 101B incident on the optical phase modulator 103B and the optical axis of the optical phase modulator 103B is +45° as described above. Therefore, the optical phase modulator 103B outputs outgoing light 102B having a polarization direction different from the polarization direction of the incident light 101B by 90°.

光位相変調器１０３Ｃに入射する入射光１０１Ｃの偏光方位と、光位相変調器１０３Ｃの光学軸との角度θは、上記したように、＋９０°である。従って、光位相変調器１０３Ｃからは、入射光１０１Ｃの偏光方位と１８０°相違する偏光方位を有する出射光１０２Ｃが出力される。 The angle θ between the polarization direction of the incident light 101C entering the optical phase modulator 103C and the optical axis of the optical phase modulator 103C is +90° as described above. Therefore, the optical phase modulator 103C outputs the emitted light 102C having a polarization direction different from the polarization direction of the incident light 101C by 180°.

光位相変調器１０３Ｄに入射する入射光１０１Ｄの偏光方位と、光位相変調器１０３Ｄの光学軸との角度θは、上記したように、－４５°である。従って、光位相変調器１０３Ｄからは、入射光１０１Ｄの偏光方位と－９０°相違する偏光方位を有する出射光１０２Ｄが出力される。 The angle θ between the polarization direction of the incident light 101D entering the optical phase modulator 103D and the optical axis of the optical phase modulator 103D is −45° as described above. Therefore, the optical phase modulator 103D outputs outgoing light 102D having a polarization direction different from the polarization direction of the incident light 101D by -90°.

上記したように、入射光１０１を軸対称偏光子１００に入射し通過させることにより、光位相変調器１０３Ａ～１０３Ｄを通過した出射光１０２Ａ～１０２Ｄから構成される、広く知られたラジアル偏光を得ることができる。 As described above, incident light 101 enters and passes through axially symmetric polarizer 100 to obtain the well-known radially polarized light composed of outgoing light 102A-102D that has passed through optical phase modulators 103A-103D. be able to.

図１０に図示された軸対称偏光子１００に代えて、入射光１０１の偏光方位と光位相変調器１０３Ａ～１０３Ｄの光学軸との角度θが上記とは異なる軸対称偏光子１００（図示せず。）に入射光１０１が入射することにより、上記したラジアル偏光に代えて、広く知られたアジマス偏光を得ることができる。 Instead of the axially symmetric polarizer 100 shown in FIG. 10, an axially symmetrical polarizer 100 (not shown) having a different angle θ between the polarization direction of the incident light 101 and the optical axes of the optical phase modulators 103A to 103D ), the well-known azimuth polarized light can be obtained instead of the radial polarized light described above.

図１１は、比較例の光位相変調器の動作原理を示す斜視図である。図１２は、比較例の光位相変調器の動作原理を示す側面図である。 FIG. 11 is a perspective view showing the operating principle of the optical phase modulator of the comparative example. FIG. 12 is a side view showing the operating principle of the optical phase modulator of the comparative example.

光位相変調器１０３（図１０に示された光位相変調器１０３Ａ～１０３Ｄの総称）は、図１１に示されるように、ガラス基板１１０上に、複数のフィン１１１Ａ～１１１Ｅが、Ｙ軸方向に沿って、かつ、相互に平行に配列されている。図１２に示されるように、Ｚ軸方向に沿って、ガラス基板１１０の底面から入射する入射光１１２は、光位相変調器１０３を通過すると、入射光を構成するＴＥ偏光１１２Ａ（Ｙ軸方向の成分）とＴＭ偏光１１２Ｂ（Ｘ軸方向の成分）との間で位相差が生じる。より詳しくは、ＴＥ偏光１１２Ａについては、例えば、隣接するフィン１１１Ａ、１１１Ｂ間のスリット１１３中で、ＴＥ偏光１１２Ａの波長が長くなることにより、ＴＥ偏光１１２Ａの位相が進む。他方で、ＴＭ偏光１１２Ｂについては、スリット１１３中で、ＴＭ偏光１１２Ｂの波長が短くなることにより、ＴＭ偏光１１２Ｂの位相が遅れる。この結果、光位相変調器１０３を透過した後の出射光１１４を構成するＴＥ偏光１１４ＡとＴＭ偏光１１４Ｂとの間には、位相差（例えば、位相差Ｄ）が存在することになる。 Optical phase modulator 103 (generic term for optical phase modulators 103A to 103D shown in FIG. 10) includes, as shown in FIG. along and parallel to each other. As shown in FIG. 12, the incident light 112 incident from the bottom surface of the glass substrate 110 along the Z-axis direction passes through the optical phase modulator 103, and TE polarized light 112A (Y-axis direction) constituting the incident light. component) and the TM polarized light 112B (component in the X-axis direction). More specifically, for the TE polarized light 112A, for example, the phase of the TE polarized light 112A is advanced by increasing the wavelength of the TE polarized light 112A in the slit 113 between the adjacent fins 111A and 111B. On the other hand, for the TM polarized light 112B, the wavelength of the TM polarized light 112B is shortened in the slit 113, so that the phase of the TM polarized light 112B is delayed. As a result, a phase difference (for example, a phase difference D) exists between the TE polarized light 114A and the TM polarized light 114B that constitute the emitted light 114 after passing through the optical phase modulator 103 .

図１０を用いて上述したように、入射光１０１の偏光方位と光位相変調器１０３Ａ～１０３Ｄの光学軸との角度を相互に異ならせることにより、換言すれば、図１１及び図１２を用いて上述したように、入射光１１２の偏光方位と、光位相変調器１０３を構成する複数のフィン１１１Ａ～１１１Ｅの光学軸との角度を異ならせることにより、ＴＥ偏光１１４Ａ及びＴＭ偏光１１４Ｂ間の位相差Ｄを変えることができ、即ち、入射光１１２の偏光方位と複数のフィン１１１Ａ～１１１Ｅの光学軸との角度の大きさに応じて、位相差Ｄが異なる出射光１１４を得ることができる。 As described above with reference to FIG. 10, by varying the angles between the polarization direction of the incident light 101 and the optical axes of the optical phase modulators 103A to 103D, in other words, using FIGS. As described above, by changing the angle between the polarization direction of the incident light 112 and the optical axes of the plurality of fins 111A to 111E constituting the optical phase modulator 103, the phase difference between the TE polarized light 114A and the TM polarized light 114B is D can be changed, that is, output light 114 with different phase differences D can be obtained according to the magnitude of the angle between the polarization direction of the incident light 112 and the optical axes of the plurality of fins 111A to 111E.

〈実施形態の構成〉
〈梁部の構成〉
図１～図３に戻り、実施形態の光位相変調器１では、梁部２Ａは、可動部２０と、固定部２１、２２とを有する。梁部２Ｂは、可動部２３と、固定部２４、２５とを有する。 <Configuration of Embodiment>
<Composition of the beam>
Returning to FIGS. 1 to 3, in the optical phase modulator 1 of the embodiment, the beam portion 2A has a movable portion 20 and fixed portions 21 and 22. FIG. The beam portion 2B has a movable portion 23 and fixed portions 24 and 25 .

〈梁部の可動部の構成〉
可動部２０、２３は、図１に示されるように、入射光６０が入射する（透過しようとする）Ｚ軸方向と交差するＹ軸方向に伸びる板状の部材である。可動部２０、２３は、図１及び図２に示されるように、相互に対峙する側面２０Ａ、２３Ａ（Ｙ軸方向に沿う平面であるＹＺ平面に平行な面）に、金属膜Ｍ（例えば、金。以下、同じ。）が形成されている。可動部２０は、図１及び図２に示されるように、固定電極部３Ａの側面３０Ａと対峙する側面２０Ｂにも、金属膜Ｍが形成されている。同様に、可動部２３は、図１及び図２に示されるように、固定電極部３Ｂの側面３１Ａと対峙する側面２３Ｂにも、金属膜Ｍが形成されている。 <Composition of the moving part of the beam>
As shown in FIG. 1, the movable parts 20 and 23 are plate-shaped members extending in the Y-axis direction intersecting with the Z-axis direction in which the incident light 60 is incident (to be transmitted). As shown in FIGS. 1 and 2, the movable parts 20 and 23 have metal films M (for example, The same applies hereinafter.) is formed. As shown in FIGS. 1 and 2, the movable portion 20 also has a metal film M formed on a side surface 20B facing the side surface 30A of the fixed electrode portion 3A. Similarly, as shown in FIGS. 1 and 2, the movable portion 23 also has a metal film M formed on a side surface 23B that faces the side surface 31A of the fixed electrode portion 3B.

可動部２０の側面２０Ａ、２０Ｂ（正確には、側面２０Ａの金属膜Ｍ、側面２０Ｂの金属膜Ｍ）は、図１に示されるように、他の側面（ＸＺ平面に平行な面）、例えば、側面２０Ｃに形成された金属膜Ｍによる側面２０Ａの金属膜Ｍと側面２０Ｂの金属膜Ｍとの接続により、同電位である。同様に、可動部２３の側面２３Ａ、２３Ｂ（正確には、側面２３Ａの金属膜Ｍ、側面２３Ｂの金属膜Ｍ）は、他の側面（ＸＺ平面に平行な面）、例えば、側面２３Ｃに形成された金属膜Ｍによる側面２３Ａの金属膜Ｍと側面２３Ｂの金属膜Ｍとの接続により、同電位である。 As shown in FIG. 1, side surfaces 20A and 20B (more precisely, metal film M on side surface 20A and metal film M on side surface 20B) of movable part 20 are separated from other side surfaces (surfaces parallel to the XZ plane), for example , the metal film M on the side surface 20A and the metal film M on the side surface 20B are connected to each other by the metal film M formed on the side surface 20C. Similarly, the side surfaces 23A and 23B of the movable portion 23 (more precisely, the metal film M on the side surface 23A and the metal film M on the side surface 23B) are formed on other side surfaces (surfaces parallel to the XZ plane), for example, the side surface 23C. The metal film M on the side surface 23A and the metal film M on the side surface 23B are connected to each other by the metal film M formed on the side surface 23A.

可動部２０、２３は、少なくとも撓むことが可能に予め定められた硬度を有する。 The movable parts 20 and 23 have predetermined hardness so that they can bend at least.

可動部２０、２３は、入射光６０の透過方向であるＺ軸方向と交差する方向であるＸ軸方向（又は逆方向）に変位する。可動部２０の変位可能な領域（範囲）と、可動部２３の変位可能な領域（範囲）とが重複することを回避すべく、梁部２Ａ、２Ｂは、可動部２０の側面２０Ａと可動部２３の側面２３Ａとが予め定められた間隔を置いて離れ、かつ、相互に対向するように、配置されている。即ち、梁部２Ａの側面２０Ａと梁部２Ｂの側面２３Ａは、図１及び図２に示されるように、相互間の間隙であるスリットＳを形成している。ここで、図２に示されるように、スリットＳのＸ軸方向の長さを、「Ｗ」と定義し、また、可動部２０の側面２０Ａ及び可動部２３の側面２３Ａの、Ｚ軸方向の長さ（厚さ）を「ｔ」と定義する。 The movable parts 20 and 23 are displaced in the X-axis direction (or the opposite direction), which is the direction crossing the Z-axis direction, which is the transmission direction of the incident light 60 . In order to avoid overlap between the displaceable region (range) of the movable portion 20 and the displaceable region (range) of the movable portion 23, the beam portions 2A and 2B are arranged between the side surface 20A of the movable portion 20 and the movable portion. 23 are spaced apart from the side surface 23A of 23 by a predetermined distance and arranged to face each other. That is, the side surface 20A of the beam portion 2A and the side surface 23A of the beam portion 2B form a slit S, which is a gap between them, as shown in FIGS. Here, as shown in FIG. 2, the length of the slit S in the X-axis direction is defined as "W", and the length of the side surface 20A of the movable part 20 and the side surface 23A of the movable part 23 in the Z-axis direction is defined as "W". Define the length (thickness) as "t".

〈梁部の固定部の構成〉
梁部２Ａの固定部２１、２２は、図１から明らかであるように、梁部２Ａの可動部２０を両持ち形式で支持する。より具体的には、梁部２Ａの固定部２１は、梁部２Ａの可動部２０が、上記したように、Ｘ軸方向に変位することができるようにすべく、その一端が可動部２０の一端を保持し、その他端が基板４（図２に図示。）に固定されている。梁部２Ａの固定部２２は、梁部２Ａの固定部２１と同様に、梁部２Ａの可動部２０が、Ｘ軸方向に変位することができるようにすべく、その一端が可動部２０の他端を保持し、その他端が基板４（図２に図示。）に固定されている。 <Structure of Fixed Part of Beam>
As is clear from FIG. 1, the fixed portions 21 and 22 of the beam portion 2A support the movable portion 20 of the beam portion 2A in a double-supported manner. More specifically, one end of the fixed portion 21 of the beam portion 2A is connected to the movable portion 20 so that the movable portion 20 of the beam portion 2A can be displaced in the X-axis direction as described above. One end is held and the other end is fixed to the substrate 4 (shown in FIG. 2). One end of the fixed portion 22 of the beam portion 2A is connected to the movable portion 20 so that the movable portion 20 of the beam portion 2A can be displaced in the X-axis direction in the same manner as the fixed portion 21 of the beam portion 2A. The other end is held and the other end is fixed to the substrate 4 (shown in FIG. 2).

梁部２Ｂの固定部２４、２５は、図１から明らかであるように、梁部２Ａの可動部２０と梁部２Ａの固定部２１、２２との関係と同様に、梁部２Ｂの可動部２３を両持ち形式で支持する。より具体的には、梁部２Ｂの固定部２４は、梁部２Ｂの可動部２３が、上記したように、Ｘ軸方向に変位することができるようにすべく、その一端が可動部２３の一端を保持し、その他端が基板４（図２に図示。）に固定されている。梁部２Ｂの固定部２５は、梁部２Ｂの固定部２４と同様に、梁部２Ｂの可動部２３が、Ｘ軸方向に変位することができるようにすべく、その一端が可動部２３の他端を保持し、その他端が基板４（図２に図示。）に固定されている。 As is clear from FIG. 1, the fixed portions 24 and 25 of the beam portion 2B are the same as the movable portion 20 of the beam portion 2A and the fixed portions 21 and 22 of the beam portion 2A. 23 in a double-supported manner. More specifically, one end of the fixed portion 24 of the beam portion 2B is connected to the movable portion 23 so that the movable portion 23 of the beam portion 2B can be displaced in the X-axis direction as described above. One end is held and the other end is fixed to the substrate 4 (shown in FIG. 2). As with the fixed portion 24 of the beam portion 2B, the fixed portion 25 of the beam portion 2B has one end connected to the movable portion 23 so that the movable portion 23 of the beam portion 2B can be displaced in the X-axis direction. The other end is held and the other end is fixed to the substrate 4 (shown in FIG. 2).

固定部２１、２２、２４、２５は、可動部２０、２３が可動する（少なくとも撓む）場合であっても固定された位置に位置するように、可動部２０、２３の硬度より大きい硬度を有する。 The fixed parts 21 , 22 , 24 , 25 have a hardness greater than that of the movable parts 20 , 23 so that they remain in a fixed position even when the movable parts 20 , 23 move (at least bend). have.

〈固定電極部の構成〉
固定電極部３Ａは、図１及び図２に示されるように、梁部２Ａと対峙している。固定電極部３Ａは、少なくとも、梁部２Ａの側面２０Ｂと対峙する側面３０Ａ（ＹＺ平面に平行な面）に、金属膜Ｍが形成されている。 <Structure of fixed electrode part>
The fixed electrode portion 3A, as shown in FIGS. 1 and 2, faces the beam portion 2A. The fixed electrode portion 3A has a metal film M formed at least on a side surface 30A (a surface parallel to the YZ plane) facing the side surface 20B of the beam portion 2A.

固定電極部３Ｂは、図１及び図２に示されるように、梁部２Ｂと対峙している。固定電極部３Ｂは、少なくとも、梁部２Ｂの側面２０Ｂと対峙する側面３１Ａ（ＹＺ平面に平行な面）に、金属膜Ｍが形成されている。 The fixed electrode portion 3B faces the beam portion 2B as shown in FIGS. The fixed electrode portion 3B has a metal film M formed at least on a side surface 31A (a surface parallel to the YZ plane) facing the side surface 20B of the beam portion 2B.

２つの梁部２Ａ、２Ｂ、及び、２つの固定電極部３Ａ、３Ｂは、上記した構成を有することから、協働して平行平板型の静電アクチュエータとして機能する。 Since the two beams 2A and 2B and the two fixed electrode parts 3A and 3B have the configurations described above, they cooperate to function as a parallel plate type electrostatic actuator.

〈制御部の構成〉
上記した機能を確保すべく、制御部５は、例えば、図１に示されるように、梁部２Ａ及び固定電極部３Ｂに、電圧（電圧Ｖｃｎｔ、接地電圧ＧＮＤ）を印加する。当該電圧の印加のために、制御部５は、電源ＰＳ及びスイッチＳＷを有する。 <Configuration of control unit>
In order to ensure the above functions, the control section 5 applies voltages (voltage Vcnt, ground voltage GND) to the beam section 2A and the fixed electrode section 3B, as shown in FIG. 1, for example. For applying the voltage, the control unit 5 has a power supply PS and a switch SW.

梁部２Ｂ（正確には、可動部２３の側面２３Ａ、２３Ｂの金属膜Ｍ）は、接地電圧ＧＮＤに接続されている。また、固定電極部３Ａ（正確には、固定電極部３Ａの側面３１Ａの金属膜Ｍ）は、予め定められた電圧Ｖｒｅｆに接続されている。 The beam portion 2B (more precisely, the metal films M on the side surfaces 23A and 23B of the movable portion 23) is connected to the ground voltage GND. The fixed electrode portion 3A (more precisely, the metal film M on the side surface 31A of the fixed electrode portion 3A) is connected to a predetermined voltage Vref.

他方で、梁部２Ａ（正確には、可動部２０の側面２０Ａ、２０Ｂの金属膜Ｍ）、及び、固定電極部３Ｂ（正確には、固定電極部３Ｂの側面３１Ａの金属膜Ｍ）は、制御部５から、電源ＰＳの電圧Ｖｃｎｔ（電圧ｃｎｔの大きさは可変）、または、接地電圧ＧＮＤの印加を受ける。 On the other hand, the beam portion 2A (more precisely, the metal film M on the side surfaces 20A and 20B of the movable portion 20) and the fixed electrode portion 3B (more precisely, the metal film M on the side surface 31A of the fixed electrode portion 3B) are From the control unit 5, the voltage Vcnt of the power supply PS (the magnitude of the voltage cnt is variable) or the ground voltage GND is applied.

なお、図１に示す制御部５の構成は、電圧印加のための一例を示したものであり、図１に示す構成に限定されるものではない。すなわち、制御部５は、光位相変調器で可動部の変位（撓み）により透過する光を所定の位相変調するに十分な電圧印加を行えばよく、印加する電圧値は設定値に応じて変化するように制御してもよい。 Note that the configuration of the control unit 5 shown in FIG. 1 shows an example for voltage application, and is not limited to the configuration shown in FIG. That is, the control unit 5 may apply a sufficient voltage to the optical phase modulator to perform a predetermined phase modulation on the light transmitted by the displacement (bending) of the movable portion, and the applied voltage value changes according to the set value. may be controlled to

図４（Ａ）～（Ｃ）は、実施形態の光位相変調器の動作（概要）を示す上面図である。なお、図４は、光位相変調器の動作についての説明を明瞭に表現するために形状の変化を誇張して示している。 4A to 4C are top views showing the operation (outline) of the optical phase modulator of the embodiment. Note that FIG. 4 exaggerates changes in shape in order to clearly express the explanation of the operation of the optical phase modulator.

梁部２Ａ及び固定電極部３Ｂが、制御部５から電圧の印加を何ら受けていないとき、又は初期値として設定された基準電圧（例えばバイアス電圧）が印加されたときには、図４（Ａ）に示されるように、可動部２０、２３は、可動部２０の側面２０Ａと可動部２３の側面２３Ａとが平行のままで、静止している。 When the beam portion 2A and the fixed electrode portion 3B receive no voltage application from the control portion 5, or when a reference voltage (for example, a bias voltage) set as an initial value is applied, the state shown in FIG. As shown, the movable parts 20, 23 are stationary with the side surface 20A of the movable part 20 and the side surface 23A of the movable part 23 remaining parallel.

梁部２Ａ及び固定電極部３Ｂが、制御部５から電圧の印加を受けると、図４（Ｂ）に示されるように、可動部２０、２３は、可動部２０の側面２０Ａと可動部２３の側面２３Ａとが相互に接近するように、変位（図４では湾曲に変形）する。 When the beam portion 2A and the fixed electrode portion 3B receive voltage application from the control portion 5, the movable portions 20 and 23 move between the side surface 20A of the movable portion 20 and the movable portion 23 as shown in FIG. 4B. It is displaced (deformed into a curve in FIG. 4) so that the side surface 23A approaches each other.

梁部２Ａ及び固定電極部３Ｂが、制御部５から上記とは異なる電圧の印加を受けると、図４（Ｃ）に示されるように、可動部２０、２３は、可動部２０の側面２０Ａと可動部２３の側面２３Ａが、相互から離間するように、変位（図４では湾曲に変形）する。 When the beam portion 2A and the fixed electrode portion 3B receive application of voltages different from those described above from the control portion 5, the movable portions 20 and 23 move toward the side surface 20A of the movable portion 20 as shown in FIG. 4(C). The side surfaces 23A of the movable portion 23 are displaced (curved in FIG. 4) so as to separate from each other.

〈梁部、固定電極部の構造〉
図２に戻り、梁部２Ａ、２Ｂの可動部２０、２３は、絶縁材料４０（例えば、ＳｉＯ_２）から構成されている。可動部２０、可動部２３の表面には、金属膜Ｍとは異なる他の金属膜４１（例えば、Ｃｒ）が被覆されている。 <Structure of beam and fixed electrode>
Returning to FIG. 2, the movable portions 20, 23 of the beams 2A, 2B are made of an insulating material 40 (eg, SiO ₂ ). The surfaces of the movable portion 20 and the movable portion 23 are coated with another metal film 41 (for example, Cr) different from the metal film M. As shown in FIG.

固定電極部３Ａ、３Ｂは、図２に示されるように、絶縁材料４０から構成されている。固定電極部３Ａ、３Ｂの表面には、上記したと同様な他の金属膜４１が被覆されている。固定電極部３Ａ、３Ｂの絶縁材料４０は、半導体材料４２（例えば、Ｓｉ）により支持されている。 The fixed electrode portions 3A, 3B are made of an insulating material 40, as shown in FIG. The surfaces of the fixed electrode portions 3A and 3B are coated with another metal film 41 similar to that described above. The insulating material 40 of the fixed electrode portions 3A, 3B is supported by a semiconductor material 42 (eg, Si).

〈基板の構成〉
基板４は、図２に示されるように、入射光６０を透過させるべく、例えば、ガラスで構成されている。 <Substrate configuration>
The substrate 4 is made of glass, for example, so as to transmit incident light 60, as shown in FIG.

〈寸法について〉
図１に示されるように、梁部２Ａの可動部２０、及び、梁２Ｂの可動部２３について、Ｙ軸方向（入射光６０の透過方向であるＺ軸方向と交差する方向）の長さは、可動部２０、２３がＸ軸方向（及び逆方向）に変位することを容易にすべく、Ｘ軸方向の長さより長いことが望ましい。 <About dimensions>
As shown in FIG. 1, the length of the movable portion 20 of the beam portion 2A and the movable portion 23 of the beam portion 2B in the Y-axis direction (the direction intersecting the Z-axis direction, which is the transmission direction of the incident light 60) is , is preferably longer than the length in the X-axis direction to facilitate displacement of the movable parts 20, 23 in the X-axis direction (and vice versa).

図１に示されるように、固定電極部３Ａの側面３０Ａに印加されている電圧Ｖｒｅｆ、及び、制御部５の電圧Ｖｃｎｔが比較的低くても、梁部２Ａの可動部２０、梁部２Ｂの可動部２３が変位することができるように、梁部２Ａの可動部２０、及び、梁部２Ｂの可動部２３のＹ軸方向の長さＬは、概ね、４５μｍから６０μｍまでであることが望ましい。 As shown in FIG. 1, even if the voltage Vref applied to the side surface 30A of the fixed electrode portion 3A and the voltage Vcnt of the control portion 5 are relatively low, the movable portion 20 of the beam portion 2A and the beam portion 2B It is desirable that the length L in the Y-axis direction of the movable portion 20 of the beam portion 2A and the movable portion 23 of the beam portion 2B is approximately 45 μm to 60 μm so that the movable portion 23 can be displaced. .

図２に示されるように、梁部２Ａ、２Ｂ、及びスリットＳのＸ軸方向についての合計の長さは、光位相変調器１の光学素子としての応用の観点からは、例えば、概ね２μｍであることが望ましい。 As shown in FIG. 2, the total length of the beams 2A, 2B and the slit S in the X-axis direction is approximately 2 μm, for example, from the viewpoint of application of the optical phase modulator 1 as an optical element. It is desirable to have

〈光透過有効領域について〉
光位相変調器１の上面図である図３（Ａ）に一例として示されるように、円状の光透過有効領域ＡＲが、仮想的に存在する。光透過有効領域ＡＲは、光位相変調器１へ照射される光のうち、移動部の変位によって位相変調の対象として有効な透過光の光束を規定する予め定めた領域である。例えば、光透過有効領域ＡＲは、図４（Ａ）～（Ｃ）を用いて説明した、可動部２０の側面２０Ａ及び可動部２３の側面２３ＡがＸ軸方向（及び逆方向の少なくとも一方向）に変位可能な範囲（空間）が、ＸＹ平面（入射光６０の透過方向であるＺ軸方向と交差する平面）に投影されていると定義される。換言すれば、可動部２０、２３は、入射光６０が光透過有効領域ＡＲに照射されるような位置に設けられている。 <Regarding effective light transmission area>
As shown as an example in FIG. 3A, which is a top view of the optical phase modulator 1, a circular effective light transmission area AR exists virtually. The effective light transmission area AR is a predetermined area that defines a luminous flux of transmitted light that is effective as an object of phase modulation by displacement of the moving part, among the light that is irradiated to the optical phase modulator 1 . For example, the effective light transmission area AR is such that the side surface 20A of the movable part 20 and the side surface 23A of the movable part 23 described with reference to FIGS. is defined as being projected on the XY plane (the plane intersecting the Z-axis direction, which is the transmission direction of the incident light 60). In other words, the movable parts 20 and 23 are provided at positions such that the incident light 60 is applied to the effective light transmission area AR.

光透過有効領域ＡＲは、固定領域ＡＲ１と可動領域ＡＲ２とを含む。固定領域ＡＲ１は、相互に対向して配置された可動部２０の側面２０Ａ、及び、可動部２３の側面２３Ａにより形成される範囲（空間）である。すなわち、固定領域ＡＲ１は、可動部２０の可動の有無に拘らず、位相変調の対象となる透過光の透過領域のみを規定する。可動領域ＡＲ２は、可動部２０、２３の硬度及び固定部２１、２２、２４、２５の硬度に基づき定められる、可動部２０の側面２０Ａ及び可動部２３の側面２３Ａが変位可能な範囲（空間）である。すなわち、可動領域ＡＲ２は、可動部２０が可動した場合を含めて、位相変調の対象となる透過光の透過領域を規定する。 The effective light transmission area AR includes a fixed area AR1 and a movable area AR2. The fixed area AR1 is a range (space) formed by the side surface 20A of the movable portion 20 and the side surface 23A of the movable portion 23 that are arranged to face each other. That is, the fixed area AR1 defines only the transmission area of the transmitted light to be phase-modulated regardless of whether or not the movable portion 20 is movable. The movable region AR2 is a range (space) in which the side surface 20A of the movable portion 20 and the side surface 23A of the movable portion 23 can be displaced, which is determined based on the hardness of the movable portions 20 and 23 and the hardness of the fixed portions 21, 22, 24, and 25. is. That is, the movable area AR2 defines a transmission area of transmitted light to be phase-modulated, including when the movable portion 20 is moved.

また図３に示す例では、光透過有効領域ＡＲの中心ＣＣは、Ｘ軸方向の中心線ＸＣとＹ軸方向の中心線ＹＣとが交差する点にある。 In the example shown in FIG. 3, the center CC of the effective light transmission area AR is at the intersection of the center line XC in the X-axis direction and the center line YC in the Y-axis direction.

なお、図３に示す例では、光透過有効領域ＡＲは、円型状としているが、円型状に限定されるものではない。光透過有効領域ＡＲは、上記の可動部２０の側面２０Ａ及び可動部２３の側面２３Ａが変位可能な空間へ入射光６０が照射可能な形状であればよく、楕円、矩形、その他多角形状でもよい。 In the example shown in FIG. 3, the effective light transmission area AR has a circular shape, but is not limited to a circular shape. The effective light transmission area AR may have any shape that allows the incident light 60 to irradiate the space in which the side surface 20A of the movable portion 20 and the side surface 23A of the movable portion 23 can be displaced, and may be an ellipse, rectangle, or other polygonal shape. .

〈遮光板の構成〉
光位相変調器の上面図である図３（Ｂ）に示されるように、遮光板６の外形は、概ね矩形である。遮光板６には、穴ａｒが設けられている。穴ａｒの中心ｃｃのＸＹ座標上の位置は、光透過有効領域ＡＲの中心ＣＣのＸＹ座標上の位置と一致する。穴ａｒの半径は、固定領域ＡＲ１の半径の長さ以上であり、かつ、可動領域ＡＲ２の半径の長さ以下である。 <Structure of light shielding plate>
As shown in FIG. 3B, which is a top view of the optical phase modulator, the outer shape of the light blocking plate 6 is generally rectangular. The light shielding plate 6 is provided with holes ar. The XY coordinate position of the center cc of the hole ar coincides with the XY coordinate position of the center CC of the effective light transmission area AR. The radius of the hole ar is greater than or equal to the length of the radius of the fixed area AR1 and less than or equal to the length of the radius of the movable area AR2.

遮光板６は、図１で、光位相変調器１のＹ軸方向の下方に、又は、光位相変調器１のＹ軸方向の上方に、設けられる。遮光板６は、光位相変調器１のＹ軸方向の下方に設けられているときには、梁部２Ａ、２Ｂ、より正確には、光透過有効領域ＡＲに向けて入射する入射光６０の量を穴ａｒにより抑制する。遮光板６は、また、光位相変調器１のＹ軸方向の上方に設けられているときには、梁部２Ａ、２Ｂを透過した出射光７０の量を穴ａｒにより抑制する。 The light shielding plate 6 is provided below the optical phase modulator 1 in the Y-axis direction or above the optical phase modulator 1 in the Y-axis direction in FIG. When the light shielding plate 6 is provided below the optical phase modulator 1 in the Y-axis direction, the light shielding plate 6 controls the amount of incident light 60 incident toward the beams 2A and 2B, more precisely, the light transmission effective area AR. Suppressed by hole ar. When the light shielding plate 6 is provided above the optical phase modulator 1 in the Y-axis direction, the light shielding plate 6 suppresses the amount of the emitted light 70 transmitted through the beams 2A and 2B by the holes ar.

〈実施形態の動作〉
〈梁部の変位〉
図５（Ａ）～（Ｇ）は、実施形態の光位相変調器の動作（詳細）を示す上面図である。図５（Ｂ）～（Ｇ）の光位相変調器１における梁部２Ａ、２Ｂの位置は、図５（Ａ）の光位相変調器１における梁部２Ａ、２Ｂの位置を基準とする。 <Operation of Embodiment>
<Displacement of beam>
5A to 5G are top views showing the operation (details) of the optical phase modulator of the embodiment. The positions of the beams 2A and 2B in the optical phase modulator 1 in FIGS. 5B to 5G are based on the positions of the beams 2A and 2B in the optical phase modulator 1 in FIG. 5A.

〈静止〉
梁部２Ａ及び固定電極部３Ｂが、制御部５から電圧Ｖｃｎｔ及び接地電圧ＧＮＤの印加を何ら受けていないとき、又は基準電圧が印加されたとき、即ち、図５（Ａ）に示されるように、梁部２Ａ、２Ｂが静止しているとき、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから梁部２Ａの側面２０Ａまでの距離ＬＡと、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから梁２Ｂの側面２３Ａまでの距離ＬＢとは同一である。換言すれば、梁部２Ａ、２Ｂは、Ｙ軸方向の中心線ＹＣについて、線対称の位置にある。このとき、スリットＳの幅は、Ｗ（＝ＬＡ＋ＬＢ）である。 <Stationary>
When the beam portion 2A and the fixed electrode portion 3B are not receiving any application of the voltage Vcnt and the ground voltage GND from the control portion 5, or when the reference voltage is applied, that is, as shown in FIG. , when the beams 2A and 2B are stationary, the distance LA from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 20A of the beam 2A and the distance LB from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 23A of the beam 2B is the same as In other words, the beams 2A and 2B are symmetrical about the center line YC in the Y-axis direction. At this time, the width of the slit S is W (=LA+LB).

〈相違する方向に変位（その１）〉
制御部５によって、（１）梁部２Ａと固定電極部３Ａと間に、相互に引き合うための電圧差（第１の電圧差）が印加され、（２）梁部２Ｂと固定電極部３Ｂとの間に、相互に引き合うための電圧差（第２の電圧差）が印加され、（３）梁部２Ａに印加される電圧と、梁部２Ｂに印加される電圧との間に、電圧差が無く、（４）第１の電圧差と第２の電圧差とが同一であるとき、梁部２Ａと梁部２Ｂとは、相互に離間する方向に変位する。 <Displacement in a different direction (Part 1)>
The controller 5 (1) applies a voltage difference (first voltage difference) between the beam portion 2A and the fixed electrode portion 3A to attract each other, and (2) applies a voltage difference between the beam portion 2B and the fixed electrode portion 3B. and (3) a voltage difference between the voltage applied to the beam portion 2A and the voltage applied to the beam portion 2B. and (4) when the first voltage difference and the second voltage difference are the same, the beam portion 2A and the beam portion 2B are displaced away from each other.

詳細には、図５（Ｂ）に示されるように、梁部２Ａ、２Ｂが、Ｘ軸に沿って相互に反対方向に変位し（梁部２Ａが、Ｘ軸のマイナス方向に変位し、梁部２Ｂが、Ｘ軸のプラス方向に変位し）、かつ、両変位の大きさが同一であるとき、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから可動部２０の側面２０Ａまでの距離ＬＡ１（＞ＬＡ）と、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから可動部２３の側面２３Ａまでの距離ＬＢ１（＞ＬＢ）とは、等しくなる。このとき、スリットＳの幅は、Ｗ１（＝ＬＡ１＋ＬＢ）であり、Ｗ１＞Ｗである。 Specifically, as shown in FIG. 5B, the beams 2A and 2B are displaced in mutually opposite directions along the X axis (the beam 2A is displaced in the negative direction of the X axis, When the portion 2B is displaced in the positive direction of the X-axis) and the magnitudes of both displacements are the same, the distance LA1 (>LA) from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 20A of the movable portion 20 and , and the distance LB1 (>LB) from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 23A of the movable portion 23 are equal. At this time, the width of the slit S is W1 (=LA1+LB) and W1>W.

なお、図示は省略したが、梁部２Ａと固定電極部３Ａと間、及び梁部２Ｂと固定電極部３Ｂと間に、相互に離間するための電圧差が印加されることにより、接近する方向に変位する。 Although not shown, a voltage difference is applied between the beam portion 2A and the fixed electrode portion 3A and between the beam portion 2B and the fixed electrode portion 3B to separate them from each other. is displaced to

〈相違する方向に変位（その２）〉
制御部５によって、（１）梁部２Ａと固定電極部３Ａと間に、相互に引き合うための電圧差（第１の電圧差）が印加され、（２）梁部２Ｂと固定電極部３Ｂとの間に、相互に引き合うための電圧差（第２の電圧差）が印加され、（３）梁部２Ａに印加される電圧と、梁部２Ｂに印加される電圧との間に、電圧差が無く、（４）第１の電圧差が第２の電圧差より大きいとき、梁部２Ａと梁部２Ｂとは、相互に離間する方向に変位する。 <Displacement in a different direction (Part 2)>
The controller 5 (1) applies a voltage difference (first voltage difference) between the beam portion 2A and the fixed electrode portion 3A to attract each other, and (2) applies a voltage difference between the beam portion 2B and the fixed electrode portion 3B. and (3) a voltage difference between the voltage applied to the beam portion 2A and the voltage applied to the beam portion 2B. and (4) when the first voltage difference is greater than the second voltage difference, the beams 2A and 2B are displaced away from each other.

詳細には、図５（Ｃ）に示されるように、梁部２Ａ、２Ｂが、Ｘ軸に沿って相互に反対方向に変位し（梁部２Ａが、Ｘ軸のマイナス方向に変位し、梁部２Ｂが、Ｘ軸のプラス方向に変位し）、かつ、梁部２Ａの変位が、梁部２Ｂの変位より大きいとき、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから可動部２０の側面２０Ａまでの距離ＬＡ２（＞Ｌ１）は、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから可動部２３の側面２３Ａまでの距離ＬＢ２（≧ＬＢ１）より大きくなる。このとき、スリットＳの幅は、Ｗ２（＝ＬＡ２＋ＬＢ２）であり、Ｗ２＞Ｗ１である。 Specifically, as shown in FIG. 5C, the beams 2A and 2B are displaced in mutually opposite directions along the X axis (the beam 2A is displaced in the negative direction of the X axis, When the portion 2B is displaced in the positive direction of the X axis) and the displacement of the beam portion 2A is greater than the displacement of the beam portion 2B, the distance LA2 from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 20A of the movable portion 20 (>L1) is greater than the distance LB2 (≧LB1) from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 23A of the movable portion 23 . At this time, the width of the slit S is W2 (=LA2+LB2), where W2>W1.

〈同一の方向に変位（その１）〉
制御部５によって、（１）梁部２Ａと固定電極部３Ａと間に、相互に引き合うための電圧差（第１の電圧差）が印加され、（２）梁部２Ａと梁部２Ｂとの間に、相互に引き合うための電圧差（第２の電圧差）が印加され、（３）梁部２Ｂに印加される電圧と、固定電極部３Ｂに印加される電圧との間に、電圧差が無いとき、梁部２Ａと梁部２Ｂとは、相互に同一の方向に変位する。 <Displacement in the same direction (Part 1)>
The controller 5 (1) applies a voltage difference (first voltage difference) between the beam portion 2A and the fixed electrode portion 3A for mutual attraction, and (2) applies a voltage difference between the beam portion 2A and the beam portion 2B. and (3) a voltage difference between the voltage applied to the beam portion 2B and the voltage applied to the fixed electrode portion 3B. When there is no beam 2A and beam 2B are displaced in the same direction.

詳細には、図５（Ｄ）に示されるように、梁部２Ａ、２Ｂが、Ｘ軸に沿って相互に同一方向に変位し（Ｘ軸のマイナス方向に変位し）、かつ、梁部２Ａの変位が、梁部２Ｂの変位より大きいとき、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから可動部２０の側面２０Ａまでの距離ＬＡ３（＞ＬＡ）は、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから可動部２３の側面２３Ａまでの距離ＬＢ３（＜ＬＢ）より大きくなる。このとき、スリットＳの幅は、Ｗ３（＝ＬＡ３＋ＬＢ３）であり、また、ＬＡ３、ＬＢ３の大小関係により、Ｗ３＞Ｗ、Ｗ３＝Ｗ、Ｗ３＜Ｗのいずれにもなり得る。 Specifically, as shown in FIG. 5D, the beams 2A and 2B are displaced in the same direction along the X axis (displaced in the negative direction of the X axis), and the beam 2A is greater than the displacement of the beam portion 2B, the distance LA3 (>LA) from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 20A of the movable portion 20 is distance LB3 (<LB) to 23A. At this time, the width of the slit S is W3 (=LA3+LB3), and depending on the magnitude relationship between LA3 and LB3, W3>W, W3=W, and W3<W.

〈同一の方向に変位（その２）〉
制御部５によって、（１）梁部２Ａと固定電極部３Ａと間に、相互に引き合うための電圧差（第１の電圧差）が印加され、（２）梁部２Ａと梁部２Ｂとの間に、相互に引き合うための電圧差（第２の電圧差）が印加され、（３）梁部２Ｂに印加される電圧と、固定電極部３Ｂに印加される電圧との間に、電圧差が無く、（４）第１の電圧差が、第２の電圧差より大きいとき、梁部２Ａと梁部２Ｂとは、相互に同一の方向に変位する。 <Displacement in the same direction (Part 2)>
The controller 5 (1) applies a voltage difference (first voltage difference) between the beam portion 2A and the fixed electrode portion 3A for mutual attraction, and (2) applies a voltage difference between the beam portion 2A and the beam portion 2B. and (3) a voltage difference between the voltage applied to the beam portion 2B and the voltage applied to the fixed electrode portion 3B. and (4) when the first voltage difference is greater than the second voltage difference, the beams 2A and 2B are displaced in the same direction.

詳細には、図５（Ｅ）に示されるように、梁部２Ａ、２Ｂが、Ｘ軸に沿って相互に同一方向に変位し（Ｘ軸のマイナス方向に変位し）、かつ、両変位の大きさが同一であるとき、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから可動部２０の側面２０Ａまでの距離ＬＡ４は、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから可動部２３の側面２３Ａまでの距離ＬＢ４より大きくなる。このとき、スリットＳの幅は、Ｗ４（＝ＬＡ４－ＬＢ４）であり、Ｗ４＞Ｗになり得る。 Specifically, as shown in FIG. 5(E), the beams 2A and 2B are displaced in the same direction along the X axis (displaced in the negative direction of the X axis), and both displacements When the sizes are the same, the distance LA4 from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 20A of the movable part 20 is longer than the distance LB4 from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 23A of the movable part 23 . At this time, the width of the slit S is W4 (=LA4-LB4), and W4>W.

〈一方の梁部のみが変位（その１）〉
制御部５によって、（１）梁部２Ａと梁部２Ｂとの間に、相互に引き合うための電圧差（第１の電圧差）が印加され、（２）梁部２Ｂと固定電極部３Ｂとの間に、相互に引き合うための電圧差（第２の電圧差）が印加され、（３）梁部２Ａに印加される電圧と、固定電極部３Ａに印加される電圧との間に、電圧差が無いとき、梁部２Ａのみが変位する。 <Only one beam is displaced (Part 1)>
The controller 5 (1) applies a voltage difference (first voltage difference) between the beam portion 2A and the beam portion 2B to attract each other, and (2) applies a voltage difference between the beam portion 2B and the fixed electrode portion 3B. A voltage difference (second voltage difference) for attracting each other is applied between (3) the voltage applied to the beam portion 2A and the voltage applied to the fixed electrode portion 3A. When there is no difference, only beam 2A is displaced.

詳細には、図５（Ｆ）に示されるように、梁部２Ｂが、静止しており、かつ、梁部２Ａのみが、Ｘ軸に沿って変位するとき（Ｘ軸のプラス方向に変位するとき）、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから可動部２０の側面２０Ａまでの距離ＬＡ５（＜ＬＡ）は、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから可動部２３の側面２３ＡまでのＬＢ５（＝ＬＢ）より小さくなる。このとき、スリットＳの幅は、Ｗ５（＝ＬＡ５＋ＬＢ５）であり、Ｗ５＜Ｗである。 Specifically, as shown in FIG. 5(F), when the beam 2B is stationary and only the beam 2A is displaced along the X axis (displaced in the positive direction of the X axis). ), the distance LA5 (<LA) from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 20A of the movable part 20 is smaller than LB5 (=LB) from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 23A of the movable part 23. Become. At this time, the width of the slit S is W5 (=LA5+LB5) and W5<W.

〈一方の梁部のみが変位（その２）〉
制御部５によって、（１）梁部２Ａと固定電極３Ａとの間に、相互に引き合う電圧差が印加され、（３）梁部２Ａに印加される電圧と、梁部２Ｂに印加される電圧との間に、電圧差が無く、（３）梁部２Ｂに印加される電圧と固定電極部３Ｂに印加される電圧との間に、電圧差が無いとき、梁部２Ａのみが変位する。 <Only one beam is displaced (part 2)>
By the control unit 5, (1) a mutually attractive voltage difference is applied between the beam 2A and the fixed electrode 3A, and (3) the voltage applied to the beam 2A and the voltage applied to the beam 2B are applied. and (3) when there is no voltage difference between the voltage applied to the beam 2B and the voltage applied to the fixed electrode 3B, only the beam 2A is displaced.

詳細には、梁部２Ｂが、静止しており、かつ、梁部２Ａのみが、Ｘ軸に沿って（Ｘ軸のマイナス方向に）変位するとき、図５（Ｇ）に示されるように、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから可動部２０の側面２０Ａまでの距離ＬＡ６（＞ＬＡ）は、Ｙ軸方向の中心線ＹＣから可動部２３の側面２３Ａまでの距離ＬＢ６（＝ＬＢ）より大きくなる。このとき、スリットＳの幅は、Ｗ６（＝ＬＡ６＋ＬＢ６）であり、Ｗ６＞Ｗである。 Specifically, when the beam 2B is stationary and only the beam 2A is displaced along the X axis (in the negative direction of the X axis), as shown in FIG. A distance LA6 (>LA) from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 20A of the movable portion 20 is longer than a distance LB6 (=LB) from the center line YC in the Y-axis direction to the side surface 23A of the movable portion 23. At this time, the width of the slit S is W6 (=LA6+LB6) and W6>W.

図５（Ａ）～図５（Ｇ）に示されるように、Ｙ軸方向の中心線ＹＣに対して対称に、梁部２Ａ、２Ｂを変位させることで、光透過有効領域ＡＲに対して、中心部位を主として、変調対象として制御することが可能になる。 As shown in FIGS. 5A to 5G, by displacing the beams 2A and 2B symmetrically with respect to the center line YC in the Y-axis direction, It becomes possible to control mainly the central portion as a modulation target.

一方、Ｙ軸方向の中心線ＹＣに対して非対称に梁部２Ａ、２Ｂを変位させることで、変調対象の光束の領域を光透過有効領域ＡＲ内で設定することが可能になる。例えば、入射光６０の光プロファイルに応じて、変調対象の光束の領域を設定することが可能になる。 On the other hand, by displacing the beams 2A and 2B asymmetrically with respect to the center line YC in the Y-axis direction, it is possible to set the area of the luminous flux to be modulated within the effective light transmission area AR. For example, according to the optical profile of the incident light 60, it is possible to set the area of the light flux to be modulated.

〈光位相変調器の製造プロセス〉
上述の光位相変調器１を形成するため、すなわち、側壁に金属（Ａｕ）を有する両持ち梁構造の光位相変調器１を形成するための製造プロセスの一例について説明する。 <Manufacturing process of optical phase modulator>
An example of a manufacturing process for forming the optical phase modulator 1 described above, that is, for forming the optical phase modulator 1 having a double-supported beam structure having metal (Au) on the side walls will be described.

図６は、実施形態の光位相変調器の製造プロセスの各過程における光位相変調器１に対応する光学素子部分の断面図である。
図６に示すように、犠牲層としてＳｉ、誘電体であるＳｉＯ_２、電極のためのＣｒをスパッタにより成膜し、電子線描画装置により構造を描画する。表面をＣｒエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により構造状に成形した後、金属（Ａｕ）をスパッタにより覆うように成膜する。Ａｒプラズマにより異方性エッチングすることで側壁に金属（Ａｕ）を残し、最後に犠牲層をＸｅＦ_６ガスにより等方性にエッチングして両持ち梁を形成する。 FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical element portion corresponding to the optical phase modulator 1 in each step of the manufacturing process of the optical phase modulator of the embodiment.
As shown in FIG. 6, Si as a sacrificial layer, SiO ₂ as a dielectric, and Cr for an electrode are formed by sputtering, and the structure is drawn by an electron beam drawing apparatus. After shaping the surface into a structure by Cr etching and reactive ion etching (RIE), a film of metal (Au) is formed by sputtering so as to cover it. Metal (Au) is left on the sidewalls by anisotropic etching with Ar plasma, and finally the sacrificial layer is isotropically etched with XeF ₆ gas to form a doubly supported beam.

具体的には、図６（Ａ）に示されるように、スパッタリングにより、基板４の表面に、半導体層４２（Ｓｉ層）を形成する。 Specifically, as shown in FIG. 6A, a semiconductor layer 42 (Si layer) is formed on the surface of the substrate 4 by sputtering.

次に、図６（Ｂ）に示されるように、スパッタリングにより、半導体層４２（Ｓｉ層）の表面に、絶縁層４０（ＳｉＯ_２層）を形成する。 Next, as shown in FIG. 6B, an insulating layer 40 (SiO ₂ layer) is formed on the surface of the semiconductor layer 42 (Si layer) by sputtering.

次に、図６（Ｃ）に示されるように、スパッタリングにより、絶縁層４０（ＳｉＯ_２層）の表面に、金属膜Mとは異なる、他の金属膜４１（Ｃｒ膜）を形成する。 Next, as shown in FIG. 6C, another metal film 41 (Cr film) different from the metal film M is formed on the surface of the insulating layer 40 (SiO ₂ layer) by sputtering.

以上のようにしてＳｉ、ＳｉＯ_２、及びＣｒの成膜後に、電子線描画装置により構造を描画（パターンニング）する。これにより、図６（Ｄ）に示されるように、構造状のレジスト層Ｒが形成される。 After forming the Si, SiO ₂ and Cr films as described above, the structure is drawn (patterned) by an electron beam lithography system. Thereby, a structural resist layer R is formed as shown in FIG. 6(D).

次に、図６（Ｅ）に示されるように、基板表面にＣｒマスクを生成するためＣｒウェットエッチングを行う。 Next, as shown in FIG. 6E, Cr wet etching is performed to produce a Cr mask on the substrate surface.

次に、図６（Ｆ）に示されるように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によるＳｉＯ_２層の異方性エッチングを行う。 Next, as shown in FIG. 6(F), anisotropic etching of the SiO ₂ layer is performed by reactive ion etching (RIE).

次に、図６（Ｇ）に示されるように、金属（Ａｕ）のスパッタリング成膜によって表面（絶縁層４０より上部）を金属（Ａｕ）で覆い、金属膜Ｍ（Ａｕ膜）を形成する。 Next, as shown in FIG. 6G, a metal (Au) film is formed by sputtering to cover the surface (above the insulating layer 40) with the metal (Au) to form a metal film M (Au film).

次に、図６（Ｈ）に示されるように、垂直エッチング、すなわちイオン・ミリング（ion milling）、例えばＡｒプラズマによる異方性エッチングによって、側面以外の金属（Ａｕ）を除去する。このＡｒプラズマによる異方性エッチングによる工程は、形成される光位相変調器１の性能に影響すると考えられる。このため、Ａｒプラズマによる異方性エッチングによる工程における環境及びその他のパラメータを適切に調整することが好ましい。 Next, as shown in FIG. 6(H), the metal (Au) other than the side surfaces is removed by vertical etching, that is, ion milling, such as anisotropic etching with Ar plasma. This process of anisotropic etching with Ar plasma is considered to affect the performance of the optical phase modulator 1 to be formed. Therefore, it is preferable to appropriately adjust the environment and other parameters in the process of anisotropic etching with Ar plasma.

次に、図６（Ｉ）に示されるように、犠牲層Ｓｉを等方性のガス（ＸｅＦ_６ガス）によるエッチングによって、梁構造を形成する。 Next, as shown in FIG. 6I, the sacrificial layer Si is etched with an isotropic gas ( _XeF6 gas) to form a beam structure.

上述の製造プロセスによって作成した光位相変調器の性能を検証する。なお、光位相変調器の製作上の都合及び性能検証の都合から、可動部－固定部間のスリット（ｗ２）を測定した結果を検証する。すなわち、可動部－固定部間のスリット（ｗ２）に光透過領域を設定して測定した性能について検証する。 The performance of the optical phase modulator produced by the above manufacturing process is verified. For the convenience of manufacturing the optical phase modulator and the convenience of performance verification, the results of measuring the slit (w2) between the movable portion and the fixed portion will be verified. That is, the performance measured by setting the light transmission region in the slit (w2) between the movable part and the fixed part is verified.

図７に、上述の製造プロセスによって作成した光位相変調器の性能を検証した結果を示す。図７（Ａ）は、位相差スペクトルを示す図であり、図７（Ｂ）は、スリット幅と位相差との関係を示す図であり、図７（Ｃ）は、電圧印加による位相差変調特性を示す図である。 FIG. 7 shows the result of verifying the performance of the optical phase modulator produced by the manufacturing process described above. 7(A) is a diagram showing a phase difference spectrum, FIG. 7(B) is a diagram showing the relationship between the slit width and the phase difference, and FIG. 7(C) is a phase difference modulation by voltage application. It is a figure which shows a characteristic.

図７（Ａ）に示すように、電圧非印加時（Ｖ＝０Ｖ）の透過光の位相差スペクトルにより、波長６３２．５ｎｍのとき最大の位相差Δ＝３９．０度が得られた。光位相変調器における設計波長は６３３ｎｍであり、この結果と一致した。一方、スリットｗ２の設計値１０００ｎｍから計算される初期位相差Δ（Ｗ２，ｔ）は６３．０度であった。計測結果は、初期位相差６３．０度に比べて小さい値となった。しかし、製作結果は、表１に示すように位相差に大きく関わるスリットの幅ｗと、Ａｕ層の厚さｔは設計値と異なった。そこで、誤差要因は製作した素子の寸法誤差にあると考えられる。 As shown in FIG. 7A, the maximum phase difference Δ=39.0 degrees was obtained at a wavelength of 632.5 nm from the phase difference spectrum of transmitted light when no voltage was applied (V=0 V). The design wavelength of the optical phase modulator is 633 nm, which agrees with this result. On the other hand, the initial phase difference Δ(W2, t) calculated from the design value of the slit w2 of 1000 nm was 63.0 degrees. The measurement result was a value smaller than the initial phase difference of 63.0 degrees. However, as shown in Table 1, the width w of the slit and the thickness t of the Au layer, which are greatly related to the phase difference, differed from the designed values. Therefore, it is considered that the error factor is the dimensional error of the manufactured element.

図７（Ｂ）に示すように、スリット幅ｗを独立変数とした際の設計時の位相差Δ（Ｗ，ｔ）及び測定時のΔ（Ｗ，ｔ’）の各々の特性から次のことが検証された。実線は設計値（厚さｔ＝１０００ｎｍ）、一点鎖線は測定値（厚さｔ＝５７６ｎｍ）のプロットである。スリットの長さｗが大きくなると位相差は減少する。そして、厚さｔが小さくなると曲線全体が下方にシフトする。結果として測定した寸法から計算された位相差の計算値は位相差Δ＝２９．９度となり，測定した位相差に近似した値となった。このため、スリットの長さｗと厚さｔが位相差に与える影響が大きくなることが検証された。 As shown in FIG. 7B, the characteristics of the phase difference Δ(W, t) at the time of design and Δ(W, t′) at the time of measurement when the slit width w is an independent variable are as follows. was verified. The solid line is the design value (thickness t=1000 nm), and the dashed line is the measured value (thickness t=576 nm). As the slit length w increases, the phase difference decreases. As the thickness t becomes smaller, the entire curve shifts downward. As a result, the calculated value of the phase difference calculated from the measured dimensions was a phase difference Δ of 29.9 degrees, which was close to the measured phase difference. For this reason, it was verified that the slit length w and thickness t have a large effect on the phase difference.

また、図７（Ｃ）に位相差変調量が示される。図７（Ｃ）では入射光波長６３３ｎｍでの電圧印加による位相差変調量を示す。図７（Ｃ）に示すように、Ｖ＝７０（Ｖ）で位相差変調量１３．９度が確認された。Ｖ＝８０（Ｖ）ではΔ＝２６．９度と減少しているが、これは素子の破損による影響と考えられる。測定点のばらつきに関しては、測定時の振動による誤差やデータ処理時のフィッティングの影響、および実験時の電圧印加時間が関係すると推察される。 Also, FIG. 7C shows the phase difference modulation amount. FIG. 7C shows the amount of phase difference modulation due to voltage application at an incident light wavelength of 633 nm. As shown in FIG. 7C, a phase difference modulation amount of 13.9 degrees was confirmed at V=70 (V). At V=80 (V), it decreases to .DELTA.=26.9 degrees, which is considered to be due to damage to the element. It is inferred that the variation in measurement points is related to the error due to vibration during measurement, the influence of fitting during data processing, and the voltage application time during the experiment.

図８（Ａ）は、実施形態の光位相変調器のスリットの幅及び高さと、ＴＥ偏光の透過率との関係を示す。図８（Ｂ）は、実施形態の光位相変調器のスリットの幅及び高さと、ＴＭ偏光の透過率との関係を示す。図８（Ｃ）は、実施形態の光位相変調器のスリットの幅及び高さと、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光間の位相差との関係を示す。図８（Ａ）～（Ｃ）のいずれでも、入射光６０の波長は、６３３ｎｍである。 FIG. 8A shows the relationship between the width and height of the slit of the optical phase modulator of the embodiment and the transmittance of TE polarized light. FIG. 8B shows the relationship between the width and height of the slit of the optical phase modulator of the embodiment and the transmittance of TM polarized light. FIG. 8C shows the relationship between the width and height of the slit of the optical phase modulator of the embodiment and the phase difference between TE polarized light and TM polarized light. In any of FIGS. 8A to 8C, the wavelength of incident light 60 is 633 nm.

ＴＥ偏光及びＴＭ偏光の透過率は、図８（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、スリットＳの幅Ｗ（図２に図示。）の大きさに左右される。また、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光間の位相差Ｄ（図１２に図示。）は、図８（Ｃ）に示されるように、可動部２０、２３の厚さｔ（図２に図示。）に左右される。 As shown in FIGS. 8A and 8B, the transmittance of TE polarized light and TM polarized light depends on the width W of the slit S (shown in FIG. 2). Further, the phase difference D (shown in FIG. 12) between the TE polarized light and the TM polarized light varies depending on the thickness t (shown in FIG. 2) of the movable parts 20 and 23, as shown in FIG. 8(C). be done.

ＴＥ偏光及びＴＭ偏光の透過率を０より大きくする観点から、スリットＳの幅Ｗは、図８（Ａ）、（Ｂ）から明らかであるように、５０ｎｍより大きいことが望ましい。 From the viewpoint of making the transmittance of TE polarized light and TM polarized light larger than 0, the width W of the slit S is preferably larger than 50 nm, as is clear from FIGS. 8(A) and (B).

また、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光間の位相差Ｄを１８０°まで可変する観点から、可動部２０の側面２０Ａ及び可動部２３の側面２３Ａの厚さｔ（図２に図示。）は、図８（Ｃ）から明らかであるように、２００ｎｍより大きいことが望ましい。 From the viewpoint of varying the phase difference D between the TE polarized light and the TM polarized light up to 180°, the thickness t (illustrated in FIG. 2) of the side surface 20A of the movable part 20 and the side surface 23A of the movable part 23 is As is clear from C), it is desirable to be greater than 200 nm.

図９（Ａ）は、実施形態の光位相変調器のスリットの幅及び高さと、ＴＥ偏光の透過率との関係を示す。図９（Ｂ）は、実施形態の光位相変調器のスリットの幅及び高さと、ＴＭ偏光の透過率との関係を示す。図９（Ｃ）は、実施形態の光位相変調器のスリットの幅及び高さと、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光間の位相差との関係を示す。図９（Ａ）～（Ｃ）のいずれでも、入射光６０の波長は、７３０ｎｍである。 FIG. 9A shows the relationship between the width and height of the slit of the optical phase modulator of the embodiment and the transmittance of TE polarized light. FIG. 9B shows the relationship between the width and height of the slit of the optical phase modulator of the embodiment and the transmittance of TM polarized light. FIG. 9C shows the relationship between the width and height of the slit of the optical phase modulator of the embodiment and the phase difference between TE polarized light and TM polarized light. In any of FIGS. 9A to 9C, the wavelength of incident light 60 is 730 nm.

ＴＥ偏光及びＴＭ偏光の透過率は、図９（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、入射光６０の波長が６３３ｎｍであるとき（図８（Ａ）、（Ｂ））と同様に、スリットＳの幅Ｗの大きさに左右される。また、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光間の位相差Ｄは、図９（Ｃ）に示されるように、入射光６０の波長が６３３ｎｍであるとき（図８（Ｃ））と同様に、可動部２０、２３の厚さｔに左右される。 As shown in FIGS. 9A and 9B, the transmittance of TE polarized light and TM polarized light is similar to that when the wavelength of the incident light 60 is 633 nm (FIGS. 8A and 8B). It depends on the size of the width W of the slit S. Further, as shown in FIG. 9C, the phase difference D between the TE polarized light and the TM polarized light is the same as when the wavelength of the incident light 60 is 633 nm (FIG. 8C). 23 depends on the thickness t.

ＴＥ偏光及びＴＭ偏光の透過率を０より大きくする観点から、スリットＳの幅Ｗは、図９（Ａ）、（Ｂ）から明らかであるように、５０ｎｍより大きいことが望ましい。 From the viewpoint of making the transmittance of TE polarized light and TM polarized light larger than 0, it is desirable that the width W of the slit S is larger than 50 nm, as is clear from FIGS. 9A and 9B.

また、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光間の位相差Ｄを１８０°まで可変する観点から、可動部２０の側面２０Ａ及び可動部２３の側面２３Ａの厚さｔは、図９（Ｃ）から明らかであるように、２５０ｎｍより大きいことが望ましい。 Also, from the viewpoint of varying the phase difference D between the TE polarized light and the TM polarized light up to 180°, the thickness t of the side surface 20A of the movable part 20 and the side surface 23A of the movable part 23 is as clear from FIG. Additionally, it is desirable to be greater than 250 nm.

〈実施形態の効果〉
実施形態の光位相変調器１では、上記構成とすることで、対峙するフィンの間隔を広げたり狭めたりすることが可能となり、透過する入射光６０の透過率及び位相を容易に可変することができ、高い自由度で位相を変調可能な光位相変調器を提供することができる。 <Effect of the embodiment>
In the optical phase modulator 1 of the embodiment, by adopting the above configuration, it is possible to widen or narrow the distance between the facing fins, and it is possible to easily vary the transmittance and the phase of the incident light 60 to be transmitted. It is possible to provide an optical phase modulator capable of modulating the phase with a high degree of freedom.

以上、本開示の技術について実施形態を用いて説明したが、本開示の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本開示の技術的範囲に含まれる。 As described above, the technology of the present disclosure has been described using the embodiments, but the technical scope of the present disclosure is not limited to the range described in the above embodiments. Various changes or improvements can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the invention, and forms with such changes or improvements are also included in the technical scope of the present disclosure.

また、上記実施形態では、制御部５によって光学位相変調器１における位相差制御を行う場合を説明したが、位相差制御は、ＣＰＵを含むプロセッサによるソフトウエア処理によって実現する形態としてもよく、各処理をハードウェア構成により実現する形態としてもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the phase difference control in the optical phase modulator 1 is performed by the control unit 5 has been described, but the phase difference control may be realized by software processing by a processor including a CPU. The processing may be realized by hardware configuration.

１：光位相変調器
２Ａ、２Ｂ：梁部
３Ａ、３Ｂ：固定電極部
２０、２３：可動部
２１、２２、２４、２５：固定部
２０Ａ、２０Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ、３０Ａ、３１Ａ：側面
Ｓ：スリット
４：基板
５：制御部 1: Optical phase modulators 2A, 2B: Beams 3A, 3B: Fixed electrode parts 20, 23: Movable parts 21, 22, 24, 25: Fixed parts 20A, 20B, 23A, 23B, 30A, 31A: Side S: Slit 4: Substrate 5: Control unit

Claims

a substrate that transmits light;
a plate-like movable part having a predetermined rigidity and having a surface direction along the light transmission direction and having a metal film formed on at least one surface; a fixed part that holds both ends of the movable part at one end and has the other end fixed to the substrate so that at least a part of the movable part is movable in a direction intersecting with the light transmission direction; A plurality of metal film formation surfaces are arranged and formed so as to face each other at a predetermined interval so that the movable regions of the movable portion in the direction intersecting with the light transmission direction of the are not overlapped. fins and
a voltage application control unit that applies a voltage to at least one of the plurality of fins so that the plurality of fins approaches or separates in a direction that intersects the direction in which the light is transmitted;
An optical phase modulator containing.

In the plurality of fins, an area obtained by projecting a space including each movable area onto a plane in a direction intersecting the transmission direction of the light is defined as an effective light transmission area, and the effective light transmission area is irradiated with the light. The optical phase modulator of claim 1, arranged to:

Based on a fixed region including a space formed by the surfaces on which the plurality of metal films are formed and the plurality of fins arranged facing each other, and a rigidity greater than the predetermined rigidity of the movable portion and the predetermined rigidity of the fixed portion. suppressing light directed toward the plurality of fins with respect to a light transmission effective region including a movable region of the movable portion defined by and a region projected onto a plane in a direction intersecting the light transmission direction; 3. The optical phase modulator according to claim 1, further comprising a suppressor that suppresses light from the plurality of fins.

2. The movable part has a length in a direction perpendicular to the light transmission direction and a direction perpendicular to the displacement direction longer than a length in the displacement direction in which the movable part is displaced. 4. The optical phase modulator according to any one of claims 3 to 4.

The length of the light transmission direction of the movable portion and the direction orthogonal to the light transmission direction and the direction orthogonal to the displacement direction in which the movable portion is displaced is a length of 45 μm or more and 60 μm or less. The optical phase modulator according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical phase modulator is formed in

The optical phase modulator according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal film is a film made of a metal containing gold.