JPH05203883A - ファブリ・ペロー型可変波長フィルタ及びその製造方法 - Google Patents

ファブリ・ペロー型可変波長フィルタ及びその製造方法

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JPH05203883A
JPH05203883A JP31815991A JP31815991A JPH05203883A JP H05203883 A JPH05203883 A JP H05203883A JP 31815991 A JP31815991 A JP 31815991A JP 31815991 A JP31815991 A JP 31815991A JP H05203883 A JPH05203883 A JP H05203883A
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JP
Japan
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optical waveguide
silicon substrate
fabry
wavelength filter
optical
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JP31815991A
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Masahiko Fujiwara
雅彦 藤原
Toshihide Kuriyama
敏秀 栗山
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】波長多重光通信技術に必要な可変波長フィルタ
を、シリコン製アクチュエータとシリコン基板上に形成
され端面に鏡が形成された光導波路により低価格で実現
する。 【構成】シリコン基板上に光軸方向にそって微少ギャッ
プをとり順に配置形成された第1の光導波路と第2の光
導波路と第3の光導波路と、第2の光導波路の両端面の
一方および第1の光導波路の第2の光導波路側の端面と
第3の光導波路の第2の光導波路側の端面の一方にそれ
ぞれ形成された高反射膜とから構成され、第2の光導波
路を形成するシリコン基板が可動となっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファブリ・ペロー・エ
タロンの共振器幾何学長を変えることにより透過する光
の波長を変化させる可変波長フィルタ及びその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ファイバを用いた通信方式において
は、光の波長多重技術を用いることにより大容量の通信
が実現できる。この場合、波長の異なる複数の光から特
定の波長を持つ光を取り出すことが必要になるが、ファ
ブリ・ペロー型可変波長フィルタはこのために使用され
る光デバイスの一つである。
【0003】従来、この種のファブリ・ペロー型可変波
長フィルタは、機械式ファブリ・ペロー型の可変波長フ
ィルタがあり、これはシステムの低価格化を可能にする
点で魅力的である。この機械式ファブリ・ペローとして
エタロンを回転して共振器の幾何学長を変化されるもの
が、A.FrenkelおよびC.Linらによりアイ
・イー・イー・イー・ジャーナル・オブ・ライトウエイ
ブ・テクノロジー(IEEE J.Lightwave
Technology)の第6巻、頁615−62
5、1989年、に報告されている。この方法では、エ
タロンの厚みが大きくなると、エタロン出射ビームの位
置ずれが大きくなり挿入損失が増加するという欠点があ
った。
【0004】これを解決する方法として、鏡を移動する
ことによりエタロンの幾何学長を変化させることが行な
われている。この方式の代表例として、光ファイバの端
面に鏡を形成し、この光ファイバを圧電アクチュエータ
により動かしてエタロンの共振幾何学長を変化させる方
法が、J.StoneおよびL.W.Stulzらによ
りエレクトロニクス・レターズ(Electronic
s Letters)の第23巻、頁781−783、
1987年に報告されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来例の圧
電アクチュエータによる方法においては、圧電アクチュ
エータを使用するために価格が高くなり、また、ファイ
バの位置ずれを防ぐためにファイバをスリーブの中に設
ける必要があるため、このため部品点数が増え組み立て
が複雑になるという問題がある。
【0006】本発明の目的は、圧電アクチュエータを使
わずに、組立が容易で低価格化が可能なファブリ・ペロ
ー型可変波長フィルタ及びその製造方法を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるファブリ・
ペロー型可変波長フィルタは、シリコン基板上に光軸方
向にそって微少ギャップをとり順に配置形成された第1
の光導波路と第2の光導波路と第3の光導波路と、前記
第2の光導波路の両端面の一方および前記第1の光導波
路の前記第2の光導波路側の端面と前記第3の光導波路
の前記第2の光導波路側の端面の一方にそれぞれ形成さ
れた高反射膜とを備えており、前記第2の光導波路を形
成するシリコン基板が可動する。又、前記第1〜第3の
光導波路のクラッドとコアとは、前記コアの屈折率が前
記クラッドよりも高くなるように不純物添加された酸化
シリコンから作られている。
【0008】本発明によるファブリ・ペロー型可変波長
フィルタの製造方法は、前記第1〜第3の光導波路のギ
ャップはレーザ加工、イオンミリングあるいは放電加工
により設け、その後前記シリコン基板の前記ギャップが
位置する部分に貫通溝を設け前記第2の光導波路を形成
するシリコン基板を可動するように加工する。又、前記
第1〜第3の光導波路のギャップは前記シリコン基板
(110)面を主面に持つシリコンを用い、前記シリコ
ン基板の(111)面に並行に前記ギャップを前記シリ
コン基板に達するエッチングにより形成し、その後前記
シリコン基板の異方性エッチングにより(111)面と
等価な面を側面に持つ貫通溝を設け前記第2の光導波路
を形成するシリコン基板を可動するように加工すること
でも良い。
【0009】
【作用】本発明によるファブリ・ペロー型可変波長フィ
ルタでは、共振器を構成する光導波路はシリコン基板へ
の成膜、及びエッチング等のフォトリソグラフィプロセ
スで位置精度よく形成されるため後からの設置、組み立
ては全く不要である。また、端面に鏡が形成された光導
波路がシリコン基板の可動部に設けられるが、シリコン
は完全弾性体に近くヒステリシスが小さいため、静電気
的な力で光導波路の位置が精度良くコントロールされ、
高性能なファブリ・ペロー型可変波長フィルタを得るこ
とができる。また、本発明による製造方法によればシリ
コン・ウェハに多数の素子が同時に形成されるため、大
量生産および低価格化が可能になる。
【0010】
【実施例】次に本発明の実施例について図を参照して詳
細に説明する。図1は本発明によるファブリ・ペロー型
可変波長フィルタの一実施例の平面図で、図2は図1の
光導波路のA−A線位置における断面図である。図1お
よび図2において、光導波路(1)1、光導波路(2)
2、光導波路(3)3はそれぞれシリコン基板(1)
4、シリコン基板(2)5、シリコン基板(3)6の表
面に形成されている。各シリコン基板はガラス基板8上
に設けられている。又各シリコン基板にはそれぞれ電極
7が設けられている。光導波路(1)1の右端および光
導波路(2)2の右端の表面は、ファブリ・ペロー共振
器を形成するために高反射膜の鏡面になっている。
【0011】ここで、光導波路は、シリコン基板上に、
クラッドとなる酸化シリコン10aを10μm、コアと
なるリン添加酸化シリコン9を約7μm、CVD法によ
り連続して形成し、エッチングによりコア層を光軸方向
に幅7μmのストライプ状に加工し、その上から更にク
ラッドとなる酸化シリコン10bを堆積させコアを埋め
込んだ構造を持っている。また、シリコン基板(1)
1、シリコン基板(2)2、シリコン基板(3)3はガ
ラス8に接合され固定されるが、このうちシリコン基板
(2)2は部分的にガラス8の上に浮かんだ構造を持ち
光導波路の支持部および梁部が可動部となっている。
【0012】さらに、シリコン基板(1)1、シリコン
基板(2)2、シリコン基板(3)3には、それぞれ、
電極7が光導波路の酸化シリコン層を取り除いて形成さ
れ所定の電圧が加えられる。シリコン基板(2)2の可
動部の梁20の幅が20μm.長さが5mm、可動部と
シリコン基板(1)1の隙間が10μmの場合、シリコ
ン基板(1)1とシリコン基板(2)2の間に加える電
圧を0Vから80Vに変化させることにより、鏡面を持
つ2つの光導波路で形成されるファブリ・ペロー共振器
の共振器長は約50nm変化し、透過する光の波長を選
択することができる。
【0013】次に、本発明によるファブリ・ペロー型可
変波長フィルタの製造方法の第1の実施例について図3
〜図8の図を参照して詳述する。図3は平面図で、図4
および図5はそれぞれ図3のa−a線、b−b線におけ
る断面図である。図6は平面図で図7および図8は図6
のa−a線、b−b線における断面図である。これらの
図において酸化シリコン10は光導波路の上部クラッド
となる酸化シリコン10a、光導波路の下部クラッドと
なる酸化シリコン10b、光導波路のコアを形成するリ
ン添加酸化シリコン9、シリコン基板11、メタル電極
7、パイレックスガラス8で構成されている。
【0014】まず、シリコン基板11の片面に光導波路
のクラッドとなる酸化シリコン10aを10μm、コア
となるリン添加酸化シリコン9を約7μm、CVD法に
より連続して成膜する。次に、エッチングによりコア層
を光軸方向に幅7μmのストライプ状に加工し、その上
から更にクラッドとなる酸化シリコン10bを堆積させ
コアを埋め込み直線状の単一モード光導波路を作製す
る。次に、シリコン基板のもう一方の表面に酸化シリコ
ン10を300nmの厚さに形成する。
【0015】次に、シリコン基板11の光導波路の形成
されていない裏面の可動部を含む領域にエッチングによ
り窪みを設ける。ついで、酸化シリコン10を除去し、
シリコン基板11をパイレックスガラス8に静電的に結
合する。電極7をシリコン基板11の表面に形成した
後、レーザ加工、イオンミリングあるいは放電加工によ
り、シリコン基板上の導波路のギャップを形成し、さら
にその下のシリコン基板11にも貫通溝を設け可動部を
形成する。シリコン基板11は図2に示すシリコン基板
(1)〜(3)4〜6に相当し、又、リン添加酸化シリ
コン9をコアとする光導波路は図2に示す光導波路
(1)〜(3)1〜3にそれぞれ相当する。
【0016】次に、本発明によるファブリ・ペロー型可
変波長フィルタの製造方法の第2の実施例について、図
9〜図14の図を参照して詳述する。図9は平面図で、
図10および図11は、それぞれ図9のa−a線、b−
b線における断面図である。図12は平面図で、図13
および図14は図12のa−a線、b−b線における断
面図である。これらの図において、酸化シリコン10、
光導波路のクラッドとなる酸化シリコン10a、コアと
なるリン添加酸化シリコン9、(110)面を主面に持
つシリコン基板11、メタル電極7、パイレックスガラ
ス8で構成されている。
【0017】シリコン基板11上への光導波路の形成、
及び反対面への酸化シリコン10の形成は第1の実施例
と全く同様である。その後、光導波路のクラッド及びコ
アをドライエッチングにより加工し微少なギャップを形
成し所定の場所のシリコンを露出させ、水酸化カリウム
などの異方性エッチング液によりエッチングを行なう。
この時、(111)面と等価な面がエッチング時に側面
に現われるように方位を選ぶと、ほぼ表面に垂直なエッ
チングが行なわれ貫通溝が形成される。さらに、シリコ
ン基板11の裏面の可動部を含む領域にエッチングによ
り窪みを設ける。次に、酸化シリコン10を除去し、シ
リコン基板11をパイレックスガラス8に静電的に結合
し、最後に電極7をシリコン11の表面に形成する。
【0018】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によるフ
ァブリ・ペロー型可変波長フィルタでは、シリコン基板
を用いて可動部を形成し、可動部を静電的に駆動するた
め、圧電アクチュエータが不要である。また、共振器を
構成する光導波路はフォトリソグラフィ技術により、製
造時に整列した形で形成されるため、加工後の組立位置
調整は全く不要である。さらに、シリコン・ウェハを用
いて製造するため一度にたくさんの素子が形成できる。
このために低価格なファブリ・ペロー型可変波長フィル
タの製造を可能にするという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の平面図である。
【図2】図1におけるA−A線断面図である。
【図3】本発明によるファブリ・ペロー型可変波長フィ
ルタの製造方法の第1の実施例の平面図である。
【図4】図3のa−a線における断面図であある。
【図5】図3のb−b線における断面図である。
【図6】図3の後の工程における平面図である。
【図7】図6のa−a線における断面図である。
【図8】図6のb−b線における断面図である。
【図9】本発明によるファブリ・ペロー型可変波長フィ
ルタの製造方法の第2の実施例の平面図である。
【図10】図9のa−a線における断面図である。
【図11】図9のb−b線における断面図である。
【図12】図9の後の工程における平面図である。
【図13】図12のa−a線における断面図である。
【図14】図12のb−b線における断面図である。
【符号の説明】
1 光導波路(1) 2 光導波路(2) 3 光導波路(3) 4 シリコン基板(1) 5 シリコン基板(2) 6 シリコン基板(3) 7 電極 8 ガラス 9 リン添加酸化シリコン 10,10a,10b 酸化シリコン 11 シリコン基板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板上に光軸方向にそって微少
    ギャップをとり順に配置形成された第1の光導波路と第
    2の光導波路と第3の光導波路と、前記第2の光導波路
    の両端面の一方および前記第1の光導波路の前記第2の
    光導波路側の端面と前記第3の光導波路の前記第2の光
    導波路側の端面の一方にそれぞれ形成された高反射膜と
    を備えており、前記第2の光導波路を形成するシリコン
    基板が可動であることを特徴とするファブリ・ペロー型
    可変波長フィルタ。
  2. 【請求項2】 前記第1〜第3の光導波路のクラッドと
    コアとは、前記コアの屈折率が前記クラッドよりも高く
    なるように不純物添加された酸化シリコンから作られる
    ことを特徴とする請求項1記載のファブリ・ペロー型可
    変波長フィルタ。
  3. 【請求項3】 前記第1〜第3の光導波路のギャップは
    レーザ加工、イオンミリングあるいは放電加工により設
    け、その後前記シリコン基板の前記ギャップが位置する
    部分に貫通溝を設け前記第2の光導波路を形成するシリ
    コン基板を可動するように加工することを特徴とする請
    求項1あるいは請求項2記載のファブリ・ペロー型可変
    波長フィルタの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第1〜第3の光導波路のギャップは
    前記シリコン基板に(110)面を主面に持つシリコン
    を用い、前記シリコン基板の(111)面に並行に前記
    ギャップを前記シリコン基板に達するエッチングにより
    形成し、その後前記シリコン基板の異方性エッチングに
    より(111)面と等価な面を側面に持つ貫通溝を設け
    前記第2の光導波路を形成するシリコン基板を可動する
    ように加工することを特徴とする請求項1あるいは請求
    項2記載のファブリ・ペロー型可変波長フィルタの製造
    方法。
JP31815991A 1991-12-02 1991-12-02 ファブリ・ペロー型可変波長フィルタ及びその製造方法 Withdrawn JPH05203883A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004348136A (ja) * 2003-05-23 2004-12-09 Rohm & Haas Electronic Materials Llc 外部共振器半導体レーザーおよびその製造方法

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