WO2025253791A1 - ファブリペロー干渉フィルタ - Google Patents

ファブリペロー干渉フィルタ

Info

Publication number
WO2025253791A1
WO2025253791A1 PCT/JP2025/015086 JP2025015086W WO2025253791A1 WO 2025253791 A1 WO2025253791 A1 WO 2025253791A1 JP 2025015086 W JP2025015086 W JP 2025015086W WO 2025253791 A1 WO2025253791 A1 WO 2025253791A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
viewed
fabry
outer edge
interference filter
gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/015086
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆 笠原
泰生 大山
隆文 能野
勝己 柴山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Publication of WO2025253791A1 publication Critical patent/WO2025253791A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/26—Reflecting filters

Definitions

  • This disclosure relates to a Fabry-Perot interference filter.
  • a Fabry-Perot interference filter that includes a fixed layer containing a fixed mirror portion and a movable layer containing a movable mirror portion facing the fixed mirror portion across an air gap, in which the distance between the fixed mirror portion and the movable mirror portion is adjusted by electrostatic force (see, for example, Patent Document 1).
  • the present disclosure therefore aims to provide a Fabry-Perot interference filter that can appropriately ensure a light transmission area for transmitting light having a desired wavelength.
  • a Fabry-Perot interference filter comprising: a fixed layer including a fixed mirror portion; and a movable layer including a movable mirror portion facing the fixed mirror portion across a gap; the movable mirror portion including a first portion corresponding to a light-transmitting region and a second portion surrounding the first portion when viewed from the direction in which the fixed mirror portion and the movable mirror portion face each other; the movable mirror portion is configured so that the distance between the fixed mirror portion and the first portion in the light-transmitting region is adjusted by deformation of at least a portion of the second portion due to electrostatic force; the area of the region in which the first portion is located and corresponding to the light-transmitting region when viewed from the direction is greater than the area of the annular region in which the second portion is located and surrounding the light-transmitting region when viewed from the direction; and the distance between the outer edge of the first portion and the outer edge of the gap
  • the area in which the first section is located and which corresponds to the light-transmitting area is larger than the area of the annular area in which the second section that deforms due to electrostatic force is located and which surrounds the light-transmitting area. This makes it possible to ensure a sufficiently large light-transmitting area for transmitting light having a desired wavelength.
  • the distance between the outer edge of the first section and the outer edge of the gap when viewed from the direction in which the fixed mirror section and the movable mirror section face each other is larger than the thickness of the gap in the direction in which the fixed mirror section and the movable mirror section face each other.
  • a Fabry-Perot interference filter may be [2] "the Fabry-Perot interference filter according to [1] above, further comprising a light-shielding layer having an opening formed therein corresponding to the light-transmitting region.”
  • This Fabry-Perot interference filter can prevent light that has passed through the second portion that deforms due to electrostatic force from being emitted.
  • a Fabry-Perot interference filter may be [3] "the Fabry-Perot interference filter according to [1] or [2] above, wherein the second portion includes an inner portion surrounding the first portion when viewed from the direction and an outer portion surrounding the inner portion when viewed from the direction, and the inner portion is formed with at least one of a plurality of grooves surrounding the first portion when viewed from the direction and a plurality of through-holes opening on both sides in the direction.”
  • This Fabry-Perot interference filter makes it possible to make the second portion more easily deformable, further improving the parallelism of the first portion relative to the fixed mirror portion.
  • a Fabry-Perot interference filter may be [4] "the Fabry-Perot interference filter described in [3] above, in which the width of the outer portion when viewed from the direction is greater than the width of the inner portion when viewed from the direction.” This Fabry-Perot interference filter makes it easier to deform the second portion, further improving the parallelism of the first portion relative to the fixed mirror portion.
  • a Fabry-Perot interference filter according to one aspect of the present disclosure may be [5] "the Fabry-Perot interference filter according to [3] or [4] above, in which the width of the outer portion when viewed from the direction is greater than the thickness of the gap in the direction.” This Fabry-Perot interference filter makes it easier to deform the second portion, further improving the parallelism of the first portion relative to the fixed mirror portion.
  • a Fabry-Perot interference filter may be [6] "the Fabry-Perot interference filter according to any one of [1] to [5] above, wherein the area of the gap when viewed from the direction is greater than half the area of the fixed layer when viewed from the direction and greater than half the area of the movable layer when viewed from the direction.”
  • This Fabry-Perot interference filter can ensure a sufficiently large light transmission region for transmitting light having a desired wavelength, while preventing the Fabry-Perot interference filter from becoming too large.
  • a Fabry-Perot interference filter may be [7] "a Fabry-Perot interference filter according to any one of [1] to [6] above, further comprising a first terminal and a second terminal, wherein the fixed layer further includes a fixed electrode electrically connected to the first terminal, and the movable layer further includes a movable electrode electrically connected to the second terminal, and at least one of the distance between the outer edge of the gap and the outer edge of the first terminal when viewed from the direction and the distance between the outer edge of the gap and the outer edge of the second terminal when viewed from the direction is greater than the distance between the outer edge of the first portion and the outer edge of the gap when viewed from the direction.”
  • this Fabry-Perot interference filter if the distance between the outer edge of the gap and the outer edge of the first terminal is greater than the distance between the outer edge of the first portion and the outer edge of the gap, an external force acting on the first terminal is less likely to reach the movable mirror portion; and
  • a Fabry-Perot interference filter may be [8] "the Fabry-Perot interference filter according to any one of [1] to [7] above, in which, when viewed from the direction, the outer edge of the first portion and the outer edge of the void have a circular shape with the same center.”
  • This Fabry-Perot interference filter can more appropriately ensure a light transmission area for transmitting light having a desired wavelength.
  • This disclosure makes it possible to provide a Fabry-Perot interference filter that can appropriately ensure a light transmission area for transmitting light having a desired wavelength.
  • FIG. 1 is a plan view of a Fabry-Perot interference filter according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the Fabry-Perot interference filter taken along line II-II shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion of the Fabry-Perot interference filter shown in FIG.
  • the Fabry-Perot interference filter 1 has a light-transmitting region 1a.
  • the Fabry-Perot interference filter 1 has a square plate shape with a straight line L as its center line, and the light-transmitting region 1a has a cylindrical shape with the straight line L as its center line.
  • the Fabry-Perot interference filter 1 includes a fixed mirror portion 11 and a movable mirror portion 12. The movable mirror portion 12 faces the fixed mirror portion 11 in the direction ⁇ with a gap S between them.
  • the Fabry-Perot interference filter 1 includes a substrate 21.
  • An anti-reflection layer 31, a first stack (fixed layer) 32, an intermediate layer 33, and a second stack (movable layer) 34 are stacked in this order on one surface 21a of the substrate 21.
  • the substrate 21 is, for example, a square plate with a center line defined by a straight line L.
  • the substrate 21 is made of, for example, silicon, quartz, glass, or the like.
  • the anti-reflection layer 31 and the intermediate layer 33 are made of, for example, silicon oxide.
  • the thickness of the intermediate layer 33 is, for example, an integral multiple of 1/2 the design center wavelength.
  • the intermediate layer 33 is formed in a frame shape and defines a gap S between the first stack 32 and the second stack 34.
  • the gap S is cylindrical with a center line defined by the straight line L.
  • the thickness of the intermediate layer 33 may be greater than an integral multiple of 1/2 the design center wavelength, if necessary.
  • the first stack 32 includes a fixed mirror section 11.
  • the fixed mirror section 11 is the portion of the first stack 32 that overlaps with the gap S when viewed from direction ⁇ .
  • the fixed mirror section 11 is supported on the substrate 21 via an anti-reflection layer 31.
  • the first stack 32 is configured by alternately stacking multiple polysilicon layers and multiple silicon nitride layers.
  • the optical thickness of each layer that makes up the fixed mirror section 11 is, for example, an integer multiple of 1 ⁇ 4 of the design central wavelength. Note that a silicon oxide layer may be used instead of the silicon nitride layer.
  • the second stack 34 includes a movable mirror section 12.
  • the movable mirror section 12 is the portion of the second stack 34 that overlaps with the gap S when viewed from direction ⁇ .
  • the movable mirror section 12 is supported on the substrate 21 via the anti-reflection layer 31, the first stack 32, and the intermediate layer 33.
  • the second stack 34 is configured by alternately stacking multiple polysilicon layers and multiple silicon nitride layers.
  • the optical thickness of each layer that makes up the movable mirror section 12 is, for example, an integer multiple of 1 ⁇ 4 of the design central wavelength. Note that a silicon oxide layer may be used instead of the silicon nitride layer.
  • a fixed electrode 13 and a compensation electrode 14 are formed on the fixed mirror portion 11.
  • the first stack 32 includes the fixed electrode 13 and the compensation electrode 14.
  • the fixed electrode 13 surrounds the light-transmitting region 1a when viewed from direction ⁇ .
  • the shape of the fixed electrode 13 when viewed from direction ⁇ is, for example, annular.
  • the compensation electrode 14 corresponds to the light-transmitting region 1a.
  • the shape of the compensation electrode 14 when viewed from direction ⁇ is, for example, circular, and is substantially the same as the shape of the light-transmitting region 1a when viewed from direction ⁇ .
  • the fixed electrode 13 and the compensation electrode 14 are each formed by doping impurities into a portion of the same polysilicon layer that constitutes the first stack 32 to reduce the resistance of that portion.
  • a movable electrode 15 is formed on the movable mirror portion 12.
  • the second stack 34 includes the movable electrode 15.
  • the movable electrode 15 faces the fixed electrode 13 and the compensation electrode 14 in direction ⁇ across a gap S.
  • the shape of the compensation electrode 14 when viewed from direction ⁇ is, for example, circular.
  • the movable electrode 15 is formed by doping impurities into a portion of the polysilicon layer that constitutes the second stack 34 to reduce the resistance of that portion.
  • the Fabry-Perot interference filter 1 has a pair of first terminals 16 and a pair of second terminals 17.
  • the pair of first terminals 16 and the pair of second terminals 17 are arranged at the corners of the substrate 21 so that the first terminals 16 and the second terminals 17 are positioned diagonally when viewed from direction ⁇ .
  • Each first terminal 16 is arranged in a recess extending from the surface 34a of the second laminate 34 opposite the substrate 21 to the surface 32a of the first laminate 32 opposite the substrate 21.
  • Each first terminal 16 is electrically connected to the fixed electrode 13 via wiring 13a.
  • Each second terminal 17 is arranged in a recess extending from the surface 34a of the second laminate 34 to the intermediate layer 33.
  • Each second terminal 17 is electrically connected to the compensation electrode 14 via wiring 14a and to the movable electrode 15 via wiring 15a.
  • a pair of trenches 18a are formed in the first laminate 32. Each trench 18a surrounds the portion of the wiring 14a extending from each second terminal 17 along the direction ⁇ . Each trench 18a electrically insulates the fixed electrode 13 from the wiring 14a.
  • a plurality of trenches 18b are formed in the first laminate 32. The plurality of trenches 18b surround the compensation electrode 14 inside the fixed electrode 13. The plurality of trenches 18 are arranged, for example, concentrically. The plurality of trenches 18b electrically insulate the fixed electrode 13 from the compensation electrode 14.
  • a pair of trenches 19 are formed in the second laminate 34. Each trench 19 surrounds each first terminal 16. Each trench 19 electrically insulates each first terminal 16 from the movable electrode 15.
  • the areas within each trench 18a, 18b, 19 may be made of an insulating material or may be voids.
  • an anti-reflection layer 41, a third laminate 42, an intermediate layer 43, and a fourth laminate 44 are laminated in this order.
  • the anti-reflection layer 41 and the intermediate layer 43 have the same configuration as the anti-reflection layer 31 and the intermediate layer 33, respectively.
  • the third laminate 42 and the fourth laminate 44 have laminate structures symmetrical to the first laminate 32 and the second laminate 34, respectively, with respect to the substrate 21.
  • the anti-reflection layer 41, the third laminate 42, the intermediate layer 43, and the fourth laminate 44 function to suppress warping of the substrate 21.
  • Openings 40a are formed in the third stack 42, the intermediate layer 43, and the fourth stack 44.
  • the openings 40a correspond to the light-transmitting regions 1a.
  • the shape of the openings 40a when viewed from the direction ⁇ is, for example, circular and is substantially the same as the shape of the light-transmitting regions 1a when viewed from the direction ⁇ .
  • the openings 40a open on the side opposite the substrate 21.
  • the bottom surfaces of the openings 40a reach the anti-reflection layer 41.
  • a light-shielding layer 45 is stacked on the surface of the fourth stack 44 opposite the substrate 21.
  • An opening 45a is formed in the light-shielding layer 45.
  • the opening 45a corresponds to the light-transmitting regions 1a.
  • the material of the light-shielding layer 45 is, for example, aluminum.
  • a protective layer 46 is formed on the surface of the light-shielding layer 45 opposite the substrate 21 and on the inner surfaces of the openings 45a and 40a.
  • the material of the protective layer 46 is, for example, aluminum oxide.
  • the movable mirror portion 12 includes a first portion 121 and a second portion 122.
  • the first portion 121 corresponds to the light-transmitting region 1a.
  • the shape of the first portion 121 when viewed from direction ⁇ is, for example, circular, and is substantially the same as the shape of the light-transmitting region 1a when viewed from direction ⁇ .
  • the second portion 122 surrounds the first portion 121 when viewed from direction ⁇ .
  • the shape of the second portion 122 when viewed from direction ⁇ is, for example, annular. In this embodiment, the entire second portion 122 is located outside the opening 45a of the light-shielding layer 45 when viewed from direction ⁇ .
  • the second portion 122 includes an inner portion 122a and an outer portion 122b.
  • the inner portion 122a surrounds the first portion 121 when viewed from direction ⁇ .
  • the shape of the inner portion 122a when viewed from direction ⁇ is, for example, an annular shape.
  • the outer portion 122b surrounds the inner portion 122a when viewed from direction ⁇ .
  • the shape of the outer portion 122b when viewed from direction ⁇ is, for example, an annular shape.
  • the movable mirror section 12 is configured so that the distance between the fixed mirror section 11 and the first section 121 in the light-transmitting region 1a is adjusted by electrostatic force deforming at least a portion of the second section 122.
  • multiple grooves 35 and multiple through holes 36 are formed in the inner section 122a of the second section 122.
  • the multiple grooves 35 surround the first section 121 when viewed from direction ⁇ .
  • the multiple grooves 35 are, for example, arranged concentrically and face the multiple trenches 18 in direction ⁇ .
  • Each groove 35 opens on the side opposite the void S and is formed by the multiple polysilicon layers and multiple silicon nitride layers that make up the first stack 32 partially recessing toward the void S.
  • each groove 35 is 0.1 to 100 ⁇ m, and the distance between adjacent grooves 35 is 1 to 250 ⁇ m. Note that the grooves 35 are not limited to extending continuously, but may extend intermittently. Adjacent grooves 35 may also be partially connected.
  • Each through hole 36 is open on both sides in the direction ⁇ . That is, each through hole 36 is open on the void S side and the opposite side. At least a portion of the multiple through holes 36 is located between adjacent grooves 35. When viewed from the direction ⁇ , each through hole 36 has, for example, a circular shape. As an example, the diameter of each through hole 36 is 1 to 10 ⁇ m, and the distance between adjacent through holes 36 is 10 to 100 ⁇ m. Note that the multiple through holes 36 are formed not only in the inner portion 122a but also throughout the entire movable mirror section 12 (not shown in FIGS. 1 and 2). The multiple through holes 36 are formed uniformly dispersed to such an extent that they do not substantially affect the function of the movable mirror section 12. The multiple through holes 36 were used when forming the void S by removing a portion of the intermediate layer 33 by etching. Operation of the Fabry-Perot Interference Filter
  • the Fabry-Perot interference filter 1 when a voltage is applied to the fixed electrode 13 and the movable electrode 15 via the first terminal 16 and the second terminal 17, generating a potential difference between the fixed electrode 13 and the movable electrode 15, an electrostatic force corresponding to the potential difference is generated between the fixed electrode 13 and the movable electrode 15.
  • This causes the movable mirror section 12 to deform at the second portion 122, attracting the first portion 121 to the fixed mirror section 11 and adjusting the distance between the fixed mirror section 11 and the first portion 121 in the light transmission region 1a.
  • the compensation electrode 14 facing the first portion 121 in direction ⁇ is at the same potential as the movable electrode 15, the first portion 121 of the movable mirror section 12 is kept flat in the light transmission region 1a.
  • the distance between the fixed mirror portion 11 and the first portion 121 of the movable mirror portion 12 is variable.
  • the wavelength of light transmitted through the light transmission region 1a of the Fabry-Perot interference filter 1 depends on the distance between the fixed mirror portion 11 and the first portion 121 of the movable mirror portion 12. Therefore, by adjusting the voltage applied to the fixed electrode 13 and the movable electrode 15 (the potential difference generated between the fixed electrode 13 and the movable electrode 15), it is possible to select the wavelength of light transmitted through the Fabry-Perot interference filter 1.
  • light may transmit through the light transmission region 1a from the movable mirror portion 12 side to the opening 40a side, or may transmit through the light transmission region 1a from the opening 40a side to the movable mirror portion 12 side.
  • the area of the region in which the first portion 121 is disposed and corresponds to the light-transmitting region 1a when viewed from direction ⁇ is larger than the area of the annular region in which the second portion 122 is disposed and surrounds the light-transmitting region 1a when viewed from direction ⁇ .
  • the area of the void S when viewed from direction ⁇ is larger than half the area of the first laminate 32 when viewed from direction ⁇ , and is also larger than half the area of the second laminate 34 when viewed from direction ⁇ .
  • the "area of the region in which the first portion 121 is disposed and corresponds to the light-transmitting region 1a when viewed from direction ⁇ " is the total area of the "first portion 121" and the “plurality of through holes 36 formed in the first portion 121.” Furthermore, the “area of the annular region in which the second portion 122 is disposed and surrounds the light-transmitting region 1a when viewed from direction ⁇ " is the total area of the "second portion 122" and the “plurality of through holes 36 formed in the second portion 122.” Note that, when multiple second portions 122 surround the first portion 121 when viewed from direction ⁇ , the "area of the annular region in which the second portions 122 are arranged and which surrounds the light-transmitting region 1a when viewed from direction ⁇ " is the total area of the "multiple second portions 122" and the "region (gap) between adjacent second portions 122.” The "area of the annular region in which the second portions 122 are arranged and which surrounds
  • the distance A between the outer edge 121E of the first portion 121 and the outer edge S1 of the gap S when viewed from direction ⁇ is greater than the thickness T of the gap S in direction ⁇ .
  • the width C of the outer portion 122b when viewed from direction ⁇ is greater than the width B of the inner portion 122a when viewed from direction ⁇ .
  • the width C of the outer portion 122b when viewed from direction ⁇ is greater than the thickness T of the gap S in direction ⁇ .
  • Distance A is the distance between the outer edge 121E of the first portion 121 and the outer edge S1 of the gap S in a cross section including the line L. If this distance is not constant in any cross section including the line L, it refers to the minimum value.
  • Thickness T is the distance between the surface of the fixed mirror portion 11 facing the gap S and the surface of the first portion 121 of the movable mirror portion 12 facing the gap S when no voltage is applied to the fixed electrode 13 and the movable electrode 15. Thickness T is equal to the thickness of the intermediate layer 33, for example, when no stress or distortion occurs in the movable mirror portion 12. However, if stress or distortion occurs in the movable mirror portion 12, it will be larger or smaller than the thickness of the intermediate layer 33.
  • Width B is the width of the inner portion 122a in a cross section including the line L. If this width is not constant in any cross section including the line L, it refers to the maximum value.
  • Width C is the "width of outer portion 122b" in a cross section including straight line L, and if the width is not constant in any cross section including straight line L, it means the smallest value.
  • outer edge 121E of first portion 121 and outer edge S1 of void S have circular shapes with the same center. Therefore, in any cross section including straight line L, distance A is approximately constant and greater than thickness T. Similarly, in any cross section including straight line L, width C is approximately constant and greater than thickness T. Note that in this embodiment, outer edge S1 of void S when viewed from direction ⁇ coincides with outer edge 122E of second portion 122 when viewed from direction ⁇ .
  • the distance D1 between the outer edge S1 of the gap S and the outer edge of the first terminal 16 when viewed from direction ⁇ is greater than the distance A between the outer edge 121E of the first portion 121 and the outer edge S1 of the gap S when viewed from direction ⁇ .
  • the distance D2 between the outer edge S1 of the gap S and the outer edge of the second terminal 17 when viewed from direction ⁇ is greater than the distance A between the outer edge 121E of the first portion 121 and the outer edge S1 of the gap S when viewed from direction ⁇ .
  • Distance D1 is the shortest distance between the outer edge S1 of the gap S and the outer edge of the first terminal 16 when viewed from direction ⁇ .
  • Distance D2 is the shortest distance between the outer edge S1 of the gap S and the outer edge of the second terminal 17 when viewed from direction ⁇ .
  • each part are as follows, as an example:
  • the length of one side of the substrate 21 is 1 to 50 mm.
  • the diameter of the light-transmitting region 1a, the diameter of the outer edge 121E of the first portion 121, and the diameter of the opening 40a are each 0.3 to 45 mm.
  • the diameter of the outer edge S1 of the slit S and the diameter of the outer edge 122E of the second portion 122 are each 0.5 to 48 mm.
  • the thickness T of the slit S is several tens of nanometers to several tens of micrometers. [Action and effect]
  • the area where the first portion 121 is located and corresponds to the light-transmitting region 1a is larger than the area of the annular area where the second portion 122, which deforms due to electrostatic force, is located and surrounds the light-transmitting region 1a. This ensures that the light-transmitting region 1a is sufficiently large to transmit light having the desired wavelength. Since light transmitted through the first portion 121 becomes signal light, while light transmitted through the second portion 122, which deforms due to electrostatic force, becomes noise light, this configuration is extremely effective in obtaining signals with an excellent signal-to-noise ratio.
  • the distance A between the outer edge 121E of the first portion 121 and the outer edge S1 of the air gap S, when viewed from direction ⁇ , is larger than the thickness T of the air gap S in direction ⁇ . This ensures that the second portion 122, which deforms due to electrostatic force, has a sufficient width, improving the parallelism of the first portion 121 relative to the fixed mirror portion 11 and suppressing the transmission of noise light. Therefore, the Fabry-Perot interference filter 1 can appropriately ensure a light transmission region 1a for transmitting light having a desired wavelength.
  • this configuration is extremely effective in a Fabry-Perot interference filter 1 having a configuration in which "the area of the region in which the first portion 121 is located and which corresponds to the light-transmitting region 1a when viewed from the direction ⁇ is greater than the area of the annular region in which the second portion 122 is located and which surrounds the light-transmitting region 1a when viewed from the direction ⁇ ."
  • the Fabry-Perot interference filter 1 having a configuration in which "the area of the region in which the first portion 121 is arranged and which corresponds to the light-transmitting region 1a when viewed from the direction ⁇ is larger than the area of the annular region in which the second portion 122 is arranged and which surrounds the light-transmitting region 1a when viewed from the direction ⁇ " may be used not only in atmospheric pressure environments but also in reduced pressure environments of, for example, 10 4 Pa to 10 -6 Pa.
  • the light-shielding layer 45 in which the openings 45a corresponding to the light-transmitting regions 1a are formed, faces the second portion 122 in the direction ⁇ . This prevents light that passes through the second portion 122, which is deformed by electrostatic force, from being emitted, thereby further improving the signal-to-noise ratio of the signal light that passes through the first portion 121.
  • multiple grooves 35 and multiple through-holes 36 are formed in the inner portion 122a of the second portion 122. This makes it easier for the second portion 122 to deform, further improving the parallelism of the first portion 121 relative to the fixed mirror portion 11.
  • the width C of the outer portion 122b when viewed from direction ⁇ is greater than the width B of the inner portion 122a when viewed from direction ⁇ . This makes it easier for the second portion 122 to deform, further improving the parallelism of the first portion 121 relative to the fixed mirror portion 11.
  • the width C of the outer portion 122b when viewed from direction ⁇ is greater than the thickness T of the gap S in direction ⁇ . This makes it easier for the second portion 122 to deform, further improving the parallelism of the first portion 121 relative to the fixed mirror portion 11.
  • the area of the gap S when viewed from direction ⁇ is larger than half the area of the first laminate 32 when viewed from direction ⁇ , and is also larger than half the area of the second laminate 34 when viewed from direction ⁇ .
  • the area of the gap S is larger relative to the area of the Fabry-Perot interference filter 1 when viewed from direction ⁇
  • the area of the light transmission region 1a is larger relative to the area of the gap S when viewed from direction ⁇ .
  • the distance D1 between the outer edge S1 of the gap S and the outer edge of the first terminal 16 when viewed from direction ⁇ is greater than the distance A between the outer edge 121E of the first portion 121 and the outer edge S1 of the gap S when viewed from direction ⁇
  • the distance D2 between the outer edge S1 of the gap S and the outer edge of the second terminal 17 when viewed from direction ⁇ is greater than the distance A between the outer edge 121E of the first portion 121 and the outer edge S1 of the gap S when viewed from direction ⁇ .
  • the outer edge 121E of the first portion 121 and the outer edge S1 of the slit S have circular shapes with the same center. This makes it possible to more appropriately ensure a light-transmitting region 1a for transmitting light having a desired wavelength. Furthermore, throughout the entire area of the second portion 122 surrounding the light-transmitting region 1a (i.e., in any cross section including the line L), the distance from the outer edge of the light-transmitting region 1a to the outer edge S1 of the slit S is greater than the thickness T of the slit S. This ensures a sufficient width for the second portion 122 to deform due to electrostatic force throughout the entire area of the second portion 122. This further improves the parallelism of the first portion 121 with respect to the fixed mirror portion 11, thereby further improving the signal-to-noise ratio of the signal light transmitted through the first portion 121. [Modification]
  • the movable mirror unit 12 may be configured so that the distance between the fixed mirror unit 11 and the first unit 121 in the light transmission region 1a is adjusted by at least a portion of the second unit 122 being deformed by electrostatic force.
  • the inner unit 122a of the second unit 122 may have multiple grooves 35 formed therein, but not multiple through holes 36.
  • the inner unit 122a of the second unit 122 may have multiple through holes 36 formed therein, but not multiple grooves 35. If at least one of multiple grooves 35 and multiple through holes 36 is formed in the inner unit 122a, the second unit 122 can be more easily deformed, and the parallelism of the first unit 121 relative to the fixed mirror unit 11 can be further improved.
  • both the distance D1 between the outer edge S1 of the gap S and the outer edge of the first terminal 16 and the distance D2 between the outer edge S1 of the gap S and the outer edge of the second terminal 17 were greater than the distance A between the outer edge 121E of the first portion 121 and the outer edge S1 of the gap S.
  • distance D1 or distance D2 may be greater than distance A.
  • distance D1 is greater than distance A
  • an external force acting on the first terminal 16 is less likely to reach the movable mirror portion 12.
  • distance D2 is greater than distance A
  • an external force acting on the second terminal 17 is less likely to reach the movable mirror portion 12. Therefore, in either case, damage to the movable mirror portion 12, which faces the fixed mirror portion 11 across the gap S, can be prevented.
  • the movable mirror section 12 may be configured by arranging a mirror layer (e.g., a metal film, etc.) in the layer corresponding to the second laminate 34 in the first portion 121. In that case, the mirror layer that constitutes the movable mirror section 12 may not be arranged in the second portion 122.
  • the fixed mirror section 11 may be configured by arranging a mirror layer (e.g., a metal film, etc.) in the portion of the layer corresponding to the first laminate 32 that faces the first portion 121 in the direction ⁇ . In that case, the mirror layer that constitutes the fixed mirror section 11 may not be arranged in the portion of the layer corresponding to the first laminate 32 that faces the second portion 122 in the direction ⁇ .
  • the above-mentioned membrane-type Fabry-Perot interference filter 1 i.e., a Fabry-Perot interference filter 1 configured by depositing multiple films on the substrate 21
  • a Fabry-Perot interference filter 1 configured by depositing multiple films on the substrate 21
  • the entire second portion 122 when viewed from direction ⁇ , is located outside the opening 45a of the light-shielding layer 45, but the inner edge of the second portion 122 may be located inside the opening 45a of the light-shielding layer 45.
  • 1...Fabry-Perot interference filter 1a...light transmission region, 11...fixed mirror portion, 12...movable mirror portion, 13...fixed electrode, 15...movable electrode, 16...first terminal, 17...second terminal, 32...first laminate (fixed layer), 34...second laminate (movable layer), 35...groove, 36...through hole, 45...light-shielding layer, 45a...opening, 121...first portion, 121E...outer edge, 122...second portion, 122a...inner portion, 122b...outer portion, S...gap, S1...outer edge, ⁇ ...direction.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

ファブリペロー干渉フィルタは、固定ミラー部を含む固定層と、空隙を介して固定ミラー部と向かい合っている可動ミラー部を含む可動層と、を備える。可動ミラー部は、光透過領域に対応している第１部分と、固定ミラー部と可動ミラー部とが向かい合っている方向から見た場合に第１部分を包囲している第２部分と、を含む。第１部分が配置されており且つ光透過領域に対応している領域の面積は、第２部分が配置されており且つ光透過領域を包囲している環状の領域の面積よりも大きい。第１部分の外縁と空隙の外縁との距離は、空隙の厚さよりも大きい。

Description

ファブリペロー干渉フィルタ
　本開示は、ファブリペロー干渉フィルタに関する。
　固定ミラー部を含む固定層と、空隙を介して固定ミラー部と向かい合っている可動ミラー部を含む可動層と、を備えるファブリペロー干渉フィルタであって、静電気力によって固定ミラー部と可動ミラー部との距離が調整されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０２３－４５８５９号公報 特開２００４－２０５９７３号公報
　上述したようなファブリペロー干渉フィルタでは、所望の波長を有する光を透過させるための光透過領域を如何に広くし得るかが重要となる場合がある。しかし、単にファブリペロー干渉フィルタを大型化しただけでは、ノイズ光も透過させてしまい、ＳＮ比が劣化するおそれがある。
　そこで、本開示は、所望の波長を有する光を透過させるための光透過領域を適切に確保することができるファブリペロー干渉フィルタを提供することを目的とする。
　本開示の一側面のファブリペロー干渉フィルタは、［１］「固定ミラー部を含む固定層と、空隙を介して前記固定ミラー部と向かい合っている可動ミラー部を含む可動層と、を備え、前記可動ミラー部は、光透過領域に対応している第１部分と、前記固定ミラー部と前記可動ミラー部とが向かい合っている方向から見た場合に前記第１部分を包囲している第２部分と、を含み、前記可動ミラー部は、静電気力によって前記第２部分の少なくとも一部が変形することで前記光透過領域において前記固定ミラー部と前記第１部分との距離が調整されるように構成されており、前記方向から見た場合に前記第１部分が配置されており且つ前記光透過領域に対応している領域の面積は、前記方向から見た場合に前記第２部分が配置されており且つ前記光透過領域を包囲している環状の領域の面積よりも大きく、前記方向から見た場合における前記第１部分の外縁と前記空隙の外縁との距離は、前記方向における前記空隙の厚さよりも大きい、ファブリペロー干渉フィルタ」である。
　上記ファブリペロー干渉フィルタでは、固定ミラー部と可動ミラー部とが向かい合っている方向から見た場合に、第１部分が配置されており且つ光透過領域に対応している領域の面積が、静電気力によって変形する第２部分が配置されており且つ光透過領域を包囲している環状の領域の面積よりも大きい。これにより、所望の波長を有する光を透過させるための光透過領域を十分な広さで確保することができる。また、上記ファブリペロー干渉フィルタでは、固定ミラー部と可動ミラー部とが向かい合っている方向から見た場合における第１部分の外縁と空隙の外縁との距離が、固定ミラー部と可動ミラー部とが向かい合っている方向における空隙の厚さよりも大きい。これにより、静電気力によって変形する第２部分を十分な幅で確保することができるため、固定ミラー部に対する第１部分の平行度を向上させて、ノイズ光の透過を抑制することができる。よって、上記ファブリペロー干渉フィルタによれば、所望の波長を有する光を透過させるための光透過領域を適切に確保することができる。
　本開示の一側面のファブリペロー干渉フィルタは、［２］「前記光透過領域に対応している開口が形成された遮光層を更に備える、上記［１］に記載のファブリペロー干渉フィルタ」であってもよい。当該ファブリペロー干渉フィルタによれば、静電気力によって変形する第２部分を透過した光が出射されるのを抑制することができる。
　本開示の一側面のファブリペロー干渉フィルタは、［３］「前記第２部分は、前記方向から見た場合に前記第１部分を包囲している内側部分と、前記方向から見た場合に前記内側部分を包囲している外側部分と、を含み、前記内側部分には、前記方向から見た場合に前記第１部分を包囲している複数の溝、及び、前記方向における両側に開口している複数の貫通孔の少なくとも一方が形成されている、上記［１］又は［２］に記載のファブリペロー干渉フィルタ」であってもよい。当該ファブリペロー干渉フィルタによれば、第２部分を変形しやすくすることができ、固定ミラー部に対する第１部分の平行度をより一層向上させることができる。
　本開示の一側面のファブリペロー干渉フィルタは、［４］「前記方向から見た場合における前記外側部分の幅は、前記方向から見た場合における前記内側部分の幅よりも大きい、上記［３］に記載のファブリペロー干渉フィルタ」であってもよい。当該ファブリペロー干渉フィルタによれば、第２部分を変形しやすくすることができ、固定ミラー部に対する第１部分の平行度をより一層向上させることができる。
　本開示の一側面のファブリペロー干渉フィルタは、［５］「前記方向から見た場合における前記外側部分の幅は、前記方向における前記空隙の前記厚さよりも大きい、上記［３］又は［４］に記載のファブリペロー干渉フィルタ」であってもよい。当該ファブリペロー干渉フィルタによれば、第２部分を変形しやすくすることができ、固定ミラー部に対する第１部分の平行度をより一層向上させることができる。
　本開示の一側面のファブリペロー干渉フィルタは、［６］「前記方向から見た場合における前記空隙の面積は、前記方向から見た場合における前記固定層の面積の１／２倍よりも大きく、且つ前記方向から見た場合における前記可動層の面積の１／２倍よりも大きい、上記［１］～［５］のいずれか一つに記載のファブリペロー干渉フィルタ」であってもよい。当該ファブリペロー干渉フィルタによれば、ファブリペロー干渉フィルタの大型化を抑制しつつ、所望の波長を有する光を透過させるための光透過領域を十分な広さで確保することができる。
　本開示の一側面のファブリペロー干渉フィルタは、［７］「第１端子と、第２端子と、を更に備え、前記固定層は、前記第１端子と電気的に接続された固定電極を更に含み、前記可動層は、前記第２端子と電気的に接続された可動電極を更に含み、前記方向から見た場合における前記空隙の前記外縁と前記第１端子の外縁との距離、及び、前記方向から見た場合における前記空隙の前記外縁と前記第２端子の外縁との距離の少なくとも一方は、前記方向から見た場合における前記第１部分の前記外縁と前記空隙の前記外縁との前記距離よりも大きい、上記［１］～［６］のいずれか一つに記載のファブリペロー干渉フィルタ」であってもよい。当該ファブリペロー干渉フィルタによれば、空隙の外縁と第１端子の外縁との距離が第１部分の外縁と空隙の外縁との距離よりも大きい場合には、第１端子に外力が作用した際に当該外力が可動ミラー部に及びにくくなり、空隙の外縁と第２端子の外縁との距離が第１部分の外縁と空隙の外縁との距離よりも大きい場合には、第２端子に外力が作用した際に当該外力が可動ミラー部に及びにくくなるため、空隙を介して固定ミラー部と向かい合っている可動ミラー部が損傷するのを抑制することができる。
　本開示の一側面のファブリペロー干渉フィルタは、［８］「前記方向から見た場合に、前記第１部分の前記外縁及び前記空隙の前記外縁は、同一の中心を有する円形状を呈している、上記［１］～［７］のいずれか一つに記載のファブリペロー干渉フィルタ」であってもよい。当該ファブリペロー干渉フィルタによれば、所望の波長を有する光を透過させるための光透過領域をより適切に確保することができる。
　本開示によれば、所望の波長を有する光を透過させるための光透過領域を適切に確保することができるファブリペロー干渉フィルタを提供することが可能となる。
図１は、一実施形態のファブリペロー干渉フィルタの平面図である。 図２は、図１に示されるII－II線に沿ってのファブリペロー干渉フィルタの断面図である。 図３は、図２に示されるファブリペロー干渉フィルタの一部分の拡大図である。
　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、重複する説明を省略する。
［ファブリペロー干渉フィルタの構成］
　図１及び図２に示されるように、ファブリペロー干渉フィルタ１は、光透過領域１ａを有している。一例として、ファブリペロー干渉フィルタ１は、直線Ｌを中心線とする正方形板状を呈しており、光透過領域１ａは、直線Ｌを中心線とする円柱状を呈している。ファブリペロー干渉フィルタ１は、固定ミラー部１１及び可動ミラー部１２を含んでいる。可動ミラー部１２は、方向αにおいて空隙Ｓを介して固定ミラー部１１と向かい合っている。
　ファブリペロー干渉フィルタ１は、基板２１を備えている。基板２１における一方の側の表面２１ａには、反射防止層３１、第１積層体（固定層）３２、中間層３３及び第２積層体（可動層）３４がこの順序で積層されている。基板２１の形状は、例えば、直線Ｌを中心線とする正方形板状である。基板２１の材料は、例えば、シリコン、石英、ガラス等である。基板２１の材料がシリコンである場合、反射防止層３１及び中間層３３のそれぞれの材料は、例えば、酸化シリコン等である。中間層３３の厚さは、例えば、設計中心波長の１／２の整数倍である。中間層３３は、枠状に形成されており、第１積層体３２と第２積層体３４との間において空隙Ｓを画定している。本実施形態では、空隙Ｓの形状は、直線Ｌを中心線とする円柱状である。なお、中間層３３の厚さは、必要に応じて、設計中心波長の１／２の整数倍よりも大きくされてもよい。
　第１積層体３２は、固定ミラー部１１を含んでいる。固定ミラー部１１は、第１積層体３２のうち、方向αから見た場合に空隙Ｓと重なっている部分である。固定ミラー部１１は、反射防止層３１を介して基板２１に支持されている。一例として、第１積層体３２は、複数のポリシリコン層と複数の窒化シリコン層とが一層ずつ交互に積層されることで構成されている。固定ミラー部１１を構成する各層の光学厚さは、例えば、設計中心波長の１／４の整数倍である。なお、窒化シリコン層の代わりに酸化シリコン層が用いられてもよい。
　第２積層体３４は、可動ミラー部１２を含んでいる。可動ミラー部１２は、第２積層体３４のうち、方向αから見た場合に空隙Ｓと重なっている部分である。可動ミラー部１２は、反射防止層３１、第１積層体３２及び中間層３３を介して基板２１に支持されている。一例として、第２積層体３４は、複数のポリシリコン層と複数の窒化シリコン層とが一層ずつ交互に積層されることで構成されている。可動ミラー部１２を構成する各層の光学厚さは、例えば、設計中心波長の１／４の整数倍である。なお、窒化シリコン層の代わりに酸化シリコン層が用いられてもよい。
　固定ミラー部１１には、固定電極１３及び補償電極１４が形成されている。つまり、第１積層体３２は、固定電極１３及び補償電極１４を含んでいる。固定電極１３は、方向αから見た場合に光透過領域１ａを包囲している。方向αから見た場合における固定電極１３の形状は、例えば、円環状である。補償電極１４は、光透過領域１ａに対応している。方向αから見た場合における補償電極１４の形状は、例えば、円形状であり、方向αから見た場合における光透過領域１ａの形状と略同一である。一例として、固定電極１３及び補償電極１４のそれぞれは、第１積層体３２を構成する同一のポリシリコン層の一部分に不純物をドープして当該一部分を低抵抗化することで形成されている。
　可動ミラー部１２には、可動電極１５が形成されている。つまり、第２積層体３４は、可動電極１５を含んでいる。可動電極１５は、方向αにおいて空隙Ｓを介して固定電極１３及び補償電極１４と向かい合っている。方向αから見た場合における補償電極１４の形状は、例えば、円形状である。一例として、可動電極１５は、第２積層体３４を構成するポリシリコン層の一部分に不純物をドープして当該一部分を低抵抗化することで形成されている。
　ファブリペロー干渉フィルタ１は、一対の第１端子１６及び一対の第２端子１７を備えている。一対の第１端子１６及び一対の第２端子１７は、方向αから見た場合に第１端子１６及び第２端子１７が対角線上に位置するように、基板２１の角部に配置されている。各第１端子１６は、第２積層体３４における基板２１とは反対側の表面３４ａから第１積層体３２における基板２１とは反対側の表面３２ａに至る凹部内に配置されている。各第１端子１６は、配線１３ａを介して固定電極１３と電気的に接続されている。各第２端子１７は、第２積層体３４の表面３４ａから中間層３３に至る凹部内に配置されている。各第２端子１７は、配線１４ａを介して補償電極１４と電気的に接続されていると共に、配線１５ａを介して可動電極１５と電気的に接続されている。
　第１積層体３２には、一対のトレンチ１８ａが形成されている。各トレンチ１８ａは、配線１４ａのうち各第２端子１７から方向αに沿って延在している部分を包囲している。各トレンチ１８ａは、固定電極１３と配線１４ａとを電気的に絶縁している。第１積層体３２には、複数のトレンチ１８ｂが形成されている。複数のトレンチ１８ｂは、固定電極１３の内側において補償電極１４を包囲している。複数のトレンチ１８は、例えば、同心円状に並んでいる。複数のトレンチ１８ｂは、固定電極１３と補償電極１４とを電気的に絶縁している。第２積層体３４には、一対のトレンチ１９が形成されている。各トレンチ１９は、各第１端子１６を包囲している。各トレンチ１９は、各第１端子１６と可動電極１５とを電気的に絶縁している。各トレンチ１８ａ，１８ｂ，１９内の領域は、絶縁材料であってもよいし、空隙であってもよい。
　基板２１における他方の側の表面２１ｂには、反射防止層４１、第３積層体４２、中間層４３及び第４積層体４４がこの順序で積層されている。反射防止層４１及び中間層４３は、それぞれ、反射防止層３１及び中間層３３と同様の構成を有している。第３積層体４２及び第４積層体４４は、それぞれ、基板２１を基準として第１積層体３２及び第２積層体３４と対称の積層構造を有している。反射防止層４１、第３積層体４２、中間層４３及び第４積層体４４は、基板２１の反りを抑制する機能を有している。
　第３積層体４２、中間層４３及び第４積層体４４には、開口４０ａが形成されている。開口４０ａは、光透過領域１ａに対応している。方向αから見た場合における開口４０ａの形状は、例えば、円形状であり、方向αから見た場合における光透過領域１ａの形状と略同一である。開口４０ａは、基板２１とは反対側に開口している。開口４０ａの底面は、反射防止層４１に至っている。第４積層体４４における基板２１とは反対側の表面には、遮光層４５が積層されている。遮光層４５には、開口４５ａが形成されている。開口４５ａは、光透過領域１ａに対応している。遮光層４５の材料は、例えば、アルミニウム等である。遮光層４５における基板２１とは反対側の表面、及び開口４５ａ，４０ａの内面には、保護層４６が形成されている。保護層４６の材料は、例えば、酸化アルミニウム等である。なお、保護層４６の厚さを１００ｎｍ以下（好ましくは、３０ｎｍ程度）にすることで、保護層４６による光学的な影響を無視することができる。
［可動ミラー部の構成］
　可動ミラー部１２は、第１部分１２１及び第２部分１２２を含んでいる。第１部分１２１は、光透過領域１ａに対応している。方向αから見た場合における第１部分１２１の形状は、例えば、円形状であり、方向αから見た場合における光透過領域１ａの形状と略同一である。第２部分１２２は、方向αから見た場合に第１部分１２１を包囲している。方向αから見た場合における第２部分１２２の形状は、例えば、円環状である。本実施形態では、方向αから見た場合に、第２部分１２２の全体が遮光層４５の開口４５ａの外側に位置している。
　第２部分１２２は、内側部分１２２ａ及び外側部分１２２ｂを含んでいる。内側部分１２２ａは、方向αから見た場合に第１部分１２１を包囲している。方向αから見た場合における内側部分１２２ａの形状は、例えば、円環状である。外側部分１２２ｂは、方向αから見た場合に内側部分１２２ａを包囲している。方向αから見た場合における外側部分１２２ｂの形状は、例えば、円環状である。
　可動ミラー部１２は、静電気力によって第２部分１２２の少なくとも一部が変形することで光透過領域１ａにおいて固定ミラー部１１と第１部分１２１との距離が調整されるように構成されている。具体的には、第２部分１２２の内側部分１２２ａには、図３に示されるように、複数の溝３５及び複数の貫通孔３６が形成されている。複数の溝３５は、方向αから見た場合に第１部分１２１を包囲している。複数の溝３５は、例えば、同心円状に並んでおり、方向αにおいて複数のトレンチ１８と向かい合っている。各溝３５は、空隙Ｓとは反対側に開口しており、第１積層体３２を構成する複数のポリシリコン層及び複数の窒化シリコン層が空隙Ｓ側に部分的に落ち込むことで形成されている。一例として、各溝３５の幅は０．１～１００μｍであり、隣り合う溝３５の間の距離は１～２５０μｍである。なお、各溝３５は、連続的に延在するものに限定されず、断続的に延在するものであってもよい。また、隣り合う溝３５は、一部において繋がっていてもよい。
　各貫通孔３６は、方向αにおける両側に開口している。すなわち、各貫通孔３６は、空隙Ｓ側及びその反対側に開口している。複数の貫通孔３６の少なくとも一部は、隣り合う溝３５の間に位置している。方向αから見た場合における各貫通孔３６の形状は、例えば、円形状である。一例として、各貫通孔３６の直径は１～１０μｍであり、隣り合う貫通孔３６の間の距離は１０～１００μｍである。なお、複数の貫通孔３６は、内側部分１２２ａだけでなく、可動ミラー部１２の全体に形成されている（図１及び図２では図示省略）。複数の貫通孔３６は、可動ミラー部１２の機能に実質的に影響を与えない程度に、均一に分散して形成されている。複数の貫通孔３６は、エッチングによって中間層３３の一部を除去することで空隙Ｓを形成する際に用いられたものである。
［ファブリペロー干渉フィルタの動作］
　ファブリペロー干渉フィルタ１では、第１端子１６及び第２端子１７を介して固定電極１３及び可動電極１５に電圧が印加されることで固定電極１３と可動電極１５との間に電位差が発生すると、当該電位差に応じた静電気力が固定電極１３と可動電極１５との間に発生する。これにより、可動ミラー部１２が第２部分１２２において変形して第１部分１２１が固定ミラー部１１に引き付けられ、光透過領域１ａにおいて固定ミラー部１１と第１部分１２１との距離が調整される。このとき、方向αにおいて第１部分１２１と向かい合っている補償電極１４が可動電極１５と同電位であるため、光透過領域１ａにおいて可動ミラー部１２の第１部分１２１が平坦に保たれる。
　このように、ファブリペロー干渉フィルタ１では、固定ミラー部１１と可動ミラー部１２の第１部分１２１との距離が可変とされている。ここで、ファブリペロー干渉フィルタ１の光透過領域１ａを透過する光の波長は、固定ミラー部１１と可動ミラー部１２の第１部分１２１との距離に依存する。したがって、固定電極１３及び可動電極１５に印加する電圧（固定電極１３と可動電極１５との間に発生する電位差）を調整することで、ファブリペロー干渉フィルタ１を透過する光の波長を選択することができる。なお、光は、可動ミラー部１２側から開口４０ａ側に光透過領域１ａを透過してもよいし、開口４０ａ側から可動ミラー部１２側に光透過領域１ａを透過してもよい。
［ファブリペロー干渉フィルタのサイズ］
　図１に示されるように、方向αから見た場合に第１部分１２１が配置されており且つ光透過領域１ａに対応している領域の面積は、方向αから見た場合に第２部分１２２が配置されており且つ光透過領域１ａを包囲している環状の領域の面積よりも大きい。方向αから見た場合における空隙Ｓの面積は、方向αから見た場合における第１積層体３２の面積の１／２倍よりも大きく、且つ方向αから見た場合における第２積層体３４の面積の１／２倍よりも大きい。本実施形態では、「方向αから見た場合に第１部分１２１が配置されており且つ光透過領域１ａに対応している領域の面積」は、「第１部分１２１」及び「第１部分１２１に形成された複数の貫通孔３６」の合計の面積である。また、「方向αから見た場合に第２部分１２２が配置されており且つ光透過領域１ａを包囲している環状の領域の面積」は、「第２部分１２２」及び「第２部分１２２に形成された複数の貫通孔３６」の合計の面積である。なお、方向αから見た場合に複数の第２部分１２２が第１部分１２１を包囲している場合には、「方向αから見た場合に第２部分１２２が配置されており且つ光透過領域１ａを包囲している環状の領域の面積」は、「複数の第２部分１２２」及び「隣り合う第２部分１２２の間の領域（空隙）」の合計の面積である。「方向αから見た場合に第２部分１２２が配置されており且つ光透過領域１ａを包囲している環状の領域の面積」は、「方向αから見た場合に第２部分１２２に外接する円の面積」から「方向αから見た場合に第１部分１２１が配置されており且つ光透過領域１ａに対応している領域の面積」を引いた値でもある。
　図１及び図２に示されるように、方向αから見た場合における第１部分１２１の外縁１２１Ｅと空隙Ｓの外縁Ｓ１との距離Ａは、方向αにおける空隙Ｓの厚さＴよりも大きい。方向αから見た場合における外側部分１２２ｂの幅Ｃは、方向αから見た場合における内側部分１２２ａの幅Ｂよりも大きい。方向αから見た場合における外側部分１２２ｂの幅Ｃは、方向αにおける空隙Ｓの厚さＴよりも大きい。
　距離Ａは、直線Ｌを含む断面での「第１部分１２１の外縁１２１Ｅと空隙Ｓの外縁Ｓ１との距離」であり、直線Ｌを含む任意の断面において当該距離が一定でない場合には、そのうちの最小値を意味する。厚さＴは、固定電極１３及び可動電極１５に電圧が印可されていない状態での「固定ミラー部１１における空隙Ｓ側の表面と可動ミラー部１２の第１部分１２１における空隙Ｓ側の表面との距離」である。厚さＴは、例えば可動ミラー部１２に応力やゆがみが生じていない場合には、中間層３３の厚さに等しいが、例えば可動ミラー部１２に応力やゆがみが生じている場合には、中間層３３の厚さよりも大きくなるか、或いは小さくなる。幅Ｂは、直線Ｌを含む断面での「内側部分１２２ａの幅」であり、直線Ｌを含む任意の断面において当該幅が一定でない場合には、そのうちの最大値を意味する。幅Ｃは、直線Ｌを含む断面での「外側部分１２２ｂの幅」であり、直線Ｌを含む任意の断面において当該幅が一定でない場合には、そのうちの最小値を意味する。
　本実施形態では、方向αから見た場合に、第１部分１２１の外縁１２１Ｅ及び空隙Ｓの外縁Ｓ１は、同一の中心を有する円形状を呈している。したがって、直線Ｌを含む任意の断面において、距離Ａは、略一定であり、厚さＴよりも大きい。同様に、直線Ｌを含む任意の断面において、幅Ｃは、略一定であり、厚さＴよりも大きい。なお、本実施形態では、方向αから見た場合における空隙Ｓの外縁Ｓ１は、方向αから見た場合における第２部分１２２の外縁１２２Ｅに一致している。
　図１に示されるように、方向αから見た場合における空隙Ｓの外縁Ｓ１と第１端子１６の外縁との距離Ｄ１は、方向αから見た場合における第１部分１２１の外縁１２１Ｅと空隙Ｓの外縁Ｓ１との距離Ａよりも大きい。方向αから見た場合における空隙Ｓの外縁Ｓ１と第２端子１７の外縁との距離Ｄ２は、方向αから見た場合における第１部分１２１の外縁１２１Ｅと空隙Ｓの外縁Ｓ１との距離Ａよりも大きい。距離Ｄ１は、方向αから見た場合における空隙Ｓの外縁Ｓ１と第１端子１６の外縁との最短距離である。距離Ｄ２は、方向αから見た場合における空隙Ｓの外縁Ｓ１と第２端子１７の外縁との最短距離である。
　一例としての各部の寸法は、次のとおりである。基板２１の一辺の長さは１～５０ｍｍである。光透過領域１ａの直径、第１部分１２１の外縁１２１Ｅの直径、及び開口４０ａの直径は、それぞれ、０．３～４５ｍｍである。空隙Ｓの外縁Ｓ１の直径、及び第２部分１２２の外縁１２２Ｅの直径は、それぞれ、０．５～４８ｍｍである。空隙Ｓの厚さＴは、数十ｎｍ～数十μｍである。
［作用及び効果］
　ファブリペロー干渉フィルタ１では、方向αから見た場合に、第１部分１２１が配置されており且つ光透過領域１ａに対応している領域の面積が、静電気力によって変形する第２部分１２２が配置されており且つ光透過領域１ａを包囲している環状の領域の面積よりも大きい。これにより、所望の波長を有する光を透過させるための光透過領域１ａを十分な広さで確保することができる。第１部分１２１を透過した光は信号光となるのに対して、静電気力によって変形する第２部分１２２を透過した光はノイズ光となるため、この構成は、ＳＮ比に優れた信号を取得する上で極めて有効である。また、ファブリペロー干渉フィルタ１では、方向αから見た場合における第１部分１２１の外縁１２１Ｅと空隙Ｓの外縁Ｓ１との距離Ａが、方向αにおける空隙Ｓの厚さＴよりも大きい。これにより、静電気力によって変形する第２部分１２２を十分な幅で確保することができるため、固定ミラー部１１に対する第１部分１２１の平行度を向上させて、ノイズ光の透過を抑制することができる。よって、ファブリペロー干渉フィルタ１によれば、所望の波長を有する光を透過させるための光透過領域１ａを適切に確保することができる。
　「方向αから見た場合における第１部分１２１の外縁１２１Ｅと空隙Ｓの外縁Ｓ１との距離Ａが、方向αにおける空隙Ｓの厚さＴよりも大きい」という構成は、第２部分１２２の少なくとも一部を僅かに変形させるだけで方向αに沿って第１部分１２１を十分に移動させることができ、また、第２部分１２２の少なくとも一部を変形させるために要する電力を小さくすることができるため、「方向αから見た場合に第１部分１２１が配置されており且つ光透過領域１ａに対応している領域の面積が、方向αから見た場合に第２部分１２２が配置されており且つ光透過領域１ａを包囲している環状の領域の面積よりも大きい」という構成を有するファブリペロー干渉フィルタ１において極めて有効である。なお、「方向αから見た場合に第１部分１２１が配置されており且つ光透過領域１ａに対応している領域の面積が、方向αから見た場合に第２部分１２２が配置されており且つ光透過領域１ａを包囲している環状の領域の面積よりも大きい」という構成を有するファブリペロー干渉フィルタ１は、大気圧環境下だけでなく、例えば１０４Ｐａ～１０－６Ｐａという減圧環境下でも使用される場合がある。
　ファブリペロー干渉フィルタ１では、光透過領域１ａに対応している開口４５ａが形成された遮光層４５が、方向αにおいて第２部分１２２と向かい合っている。これにより、静電気力によって変形する第２部分１２２を透過した光が出射されるのを抑制することができるため、第１部分１２１を透過した信号光についてＳＮ比をより一層向上させることができる。
　ファブリペロー干渉フィルタ１では、第２部分１２２の内側部分１２２ａに、複数の溝３５及び複数の貫通孔３６が形成されている。これにより、第２部分１２２を変形しやすくすることができ、固定ミラー部１１に対する第１部分１２１の平行度をより一層向上させることができる。
　ファブリペロー干渉フィルタ１では、方向αから見た場合における外側部分１２２ｂの幅Ｃが、方向αから見た場合における内側部分１２２ａの幅Ｂよりも大きい。これにより、第２部分１２２を変形しやすくすることができ、固定ミラー部１１に対する第１部分１２１の平行度をより一層向上させることができる。
　ファブリペロー干渉フィルタ１では、方向αから見た場合における外側部分１２２ｂの幅Ｃが、方向αにおける空隙Ｓの厚さＴよりも大きい。これにより、第２部分１２２を変形しやすくすることができ、固定ミラー部１１に対する第１部分１２１の平行度をより一層向上させることができる。
　ファブリペロー干渉フィルタ１では、方向αから見た場合における空隙Ｓの面積が、方向αから見た場合における第１積層体３２の面積の１／２倍よりも大きく、且つ方向αから見た場合における第２積層体３４の面積の１／２倍よりも大きい。これにより、方向αから見た場合にファブリペロー干渉フィルタ１の面積に対して空隙Ｓの面積が大きくなり、且つ方向αから見た場合に空隙Ｓの面積に対して光透過領域１ａの面積が大きくなるため、ファブリペロー干渉フィルタ１の大型化を抑制しつつ、所望の波長を有する光を透過させるための光透過領域１ａを十分な広さで確保することができる。
　ファブリペロー干渉フィルタ１では、方向αから見た場合における空隙Ｓの外縁Ｓ１と第１端子１６の外縁との距離Ｄ１が、方向αから見た場合における第１部分１２１の外縁１２１Ｅと空隙Ｓの外縁Ｓ１との距離Ａよりも大きく、方向αから見た場合における空隙Ｓの外縁Ｓ１と第２端子１７の外縁との距離Ｄ２が、方向αから見た場合における第１部分１２１の外縁１２１Ｅと空隙Ｓの外縁Ｓ１との距離Ａよりも大きい。これにより、第１端子１６及び第２端子１７のそれぞれに外力が作用した場合に当該外力が可動ミラー部１２に及びにくくなるため、空隙Ｓを介して固定ミラー部１１と向かい合っている可動ミラー部１２が損傷するのを抑制することができる。
　ファブリペロー干渉フィルタ１では、方向αから見た場合に、第１部分１２１の外縁１２１Ｅ及び空隙Ｓの外縁Ｓ１が、同一の中心を有する円形状を呈している。これにより、所望の波長を有する光を透過させるための光透過領域１ａをより適切に確保することができる。また、光透過領域１ａを包囲する第２部分１２２の全域において（すなわち、直線Ｌを含む任意の断面において）光透過領域１ａの外縁から空隙Ｓの外縁Ｓ１までの距離が空隙Ｓの厚さＴよりも大きくなり、第２部分１２２の全域において静電気力によって変形する第２部分１２２を十分な幅で確保することができるため、固定ミラー部１１に対する第１部分１２１の平行度をより一層向上させることができ、第１部分１２１を透過した信号光についてＳＮ比をより一層向上させることができる。
［変形例］
　本開示は、上述した実施形態に限定されない。例えば、可動ミラー部１２は、静電気力によって第２部分１２２の少なくとも一部が変形することで光透過領域１ａにおいて固定ミラー部１１と第１部分１２１との距離が調整されるように構成されていればよい。一例として、第２部分１２２の内側部分１２２ａに、複数の溝３５が形成されており、複数の貫通孔３６が形成されていなくてもよい。或いは、第２部分１２２の内側部分１２２ａに、複数の貫通孔３６が形成されており、複数の溝３５が形成されていなくてもよい。内側部分１２２ａに複数の溝３５及び複数の貫通孔３６の少なくとも一方が形成されていれば、第２部分１２２を変形しやすくすることができ、固定ミラー部１１に対する第１部分１２１の平行度をより一層向上させることができる。
　上記実施形態では、空隙Ｓの外縁Ｓ１と第１端子１６の外縁との距離Ｄ１、及び、空隙Ｓの外縁Ｓ１と第２端子１７の外縁との距離Ｄ２の両方が、第１部分１２１の外縁１２１Ｅと空隙Ｓの外縁Ｓ１との距離Ａよりも大きかったが、距離Ｄ１又は距離Ｄ２が距離Ａよりも大きくてもよい。距離Ｄ１が距離Ａよりも大きい場合には、第１端子１６に外力が作用した際に当該外力が可動ミラー部１２に及びにくくなる。距離Ｄ２が距離Ａよりも大きい場合には、第２端子１７に外力が作用した際に当該外力が可動ミラー部１２に及びにくくなる。したがって、いずれの場合にも、空隙Ｓを介して固定ミラー部１１と向かい合っている可動ミラー部１２が損傷するのを抑制することができる。
　可動ミラー部１２は、第１部分１２１において第２積層体３４に相当する層にミラー層（例えば、金属膜等）が配置されることで構成されていてもよい。その場合、第２部分１２２には、可動ミラー部１２を構成するミラー層が配置されていなくてもよい。固定ミラー部１１は、第１積層体３２に相当する層のうち方向αにおいて第１部分１２１と向かい合う部分にミラー層（例えば、金属膜等）が配置されることで構成されていてもよい。その場合、第１積層体３２に相当する層のうち方向αにおいて第２部分１２２と向かい合う部分には、固定ミラー部１１を構成するミラー層が配置されていなくてもよい。ただし、上述したメンブレンタイプのファブリペロー干渉フィルタ１（すなわち、基板２１に複数の膜が成膜されることで構成されたファブリペロー干渉フィルタ１）には、製造工程を比較的簡略化することができ、製造コストも安く、量産性が高いというメリットがある。
　上記施形態では、方向αから見た場合に、第２部分１２２の全体が遮光層４５の開口４５ａの外側に位置していたが、第２部分１２２の内縁部分が遮光層４５の開口４５ａの内側に位置していてもよい。
　１…ファブリペロー干渉フィルタ、１ａ…光透過領域、１１…固定ミラー部、１２…可動ミラー部、１３…固定電極、１５…可動電極、１６…第１端子、１７…第２端子、３２…第１積層体（固定層）、３４…第２積層体（可動層）、３５…溝、３６…貫通孔、４５…遮光層、４５ａ…開口、１２１…第１部分、１２１Ｅ…外縁、１２２…第２部分、１２２ａ…内側部分、１２２ｂ…外側部分、Ｓ…空隙、Ｓ１…外縁、α…方向。

Claims (8)

  1. 　固定ミラー部を含む固定層と、
    　空隙を介して前記固定ミラー部と向かい合っている可動ミラー部を含む可動層と、を備え、
    　前記可動ミラー部は、
    　光透過領域に対応している第１部分と、
    　前記固定ミラー部と前記可動ミラー部とが向かい合っている方向から見た場合に前記第１部分を包囲している第２部分と、を含み、
    　前記可動ミラー部は、静電気力によって前記第２部分の少なくとも一部が変形することで前記光透過領域において前記固定ミラー部と前記第１部分との距離が調整されるように構成されており、
    　前記方向から見た場合に前記第１部分が配置されており且つ前記光透過領域に対応している領域の面積は、前記方向から見た場合に前記第２部分が配置されており且つ前記光透過領域を包囲している環状の領域の面積よりも大きく、
    　前記方向から見た場合における前記第１部分の外縁と前記空隙の外縁との距離は、前記方向における前記空隙の厚さよりも大きい、ファブリペロー干渉フィルタ。
  2. 　前記光透過領域に対応している開口が形成された遮光層を更に備える、請求項１に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
  3. 　前記第２部分は、
    　前記方向から見た場合に前記第１部分を包囲している内側部分と、
    　前記方向から見た場合に前記内側部分を包囲している外側部分と、を含み、
    　前記内側部分には、前記方向から見た場合に前記第１部分を包囲している複数の溝、及び、前記方向における両側に開口している複数の貫通孔の少なくとも一方が形成されている、請求項１又は２に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
  4. 　前記方向から見た場合における前記外側部分の幅は、前記方向から見た場合における前記内側部分の幅よりも大きい、請求項３に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
  5. 　前記方向から見た場合における前記外側部分の幅は、前記方向における前記空隙の前記厚さよりも大きい、請求項３又は４に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
  6. 　前記方向から見た場合における前記空隙の面積は、前記方向から見た場合における前記固定層の面積の１／２倍よりも大きく、且つ前記方向から見た場合における前記可動層の面積の１／２倍よりも大きい、請求項１～５のいずれか一項に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
  7. 　第１端子と、
    　第２端子と、を更に備え、
    　前記固定層は、前記第１端子と電気的に接続された固定電極を更に含み、
    　前記可動層は、前記第２端子と電気的に接続された可動電極を更に含み、
    　前記方向から見た場合における前記空隙の前記外縁と前記第１端子の外縁との距離、及び、前記方向から見た場合における前記空隙の前記外縁と前記第２端子の外縁との距離の少なくとも一方は、前記方向から見た場合における前記第１部分の前記外縁と前記空隙の前記外縁との前記距離よりも大きい、請求項１～６のいずれか一項に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
  8. 　前記方向から見た場合に、前記第１部分の前記外縁及び前記空隙の前記外縁は、同一の中心を有する円形状を呈している、請求項１～７のいずれか一項に記載のファブリペロー干渉フィルタ。
PCT/JP2025/015086 2024-06-03 2025-04-17 ファブリペロー干渉フィルタ Pending WO2025253791A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024089915A JP2025182400A (ja) 2024-06-03 2024-06-03 ファブリペロー干渉フィルタ
JP2024-089915 2024-06-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025253791A1 true WO2025253791A1 (ja) 2025-12-11

Family

ID=97960480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2025/015086 Pending WO2025253791A1 (ja) 2024-06-03 2025-04-17 ファブリペロー干渉フィルタ

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2025182400A (ja)
WO (1) WO2025253791A1 (ja)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018156112A (ja) * 2018-06-14 2018-10-04 浜松ホトニクス株式会社 ファブリペロー干渉フィルタ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018156112A (ja) * 2018-06-14 2018-10-04 浜松ホトニクス株式会社 ファブリペロー干渉フィルタ

Also Published As

Publication number Publication date
JP2025182400A (ja) 2025-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6211833B2 (ja) ファブリペロー干渉フィルタ
JP6211315B2 (ja) ファブリペロー干渉フィルタ
KR102350757B1 (ko) 패브리 페로 간섭 필터
JP5177209B2 (ja) ファブリペロー干渉計
JP5687802B2 (ja) 調整可能なマイクロメカニカルファブリー・ペローの干渉計およびその製造方法
JP5685257B2 (ja) マイクロメカニカル可変同調型ファブリー・ペロー干渉計及びその製造方法
JP5516358B2 (ja) ファブリペロー干渉計の製造方法
JP5545199B2 (ja) ファブリペロー干渉計
JP2025182400A (ja) ファブリペロー干渉フィルタ
JP2018010038A (ja) ファブリペロー干渉フィルタ及び光検出装置
JP6710721B2 (ja) ファブリペロー干渉フィルタ
JP2008129149A (ja) 可変分光素子
JP6070435B2 (ja) ファブリペローフィルタ、それを備えたファブリペロー干渉計、および、ファブリペローフィルタの製造方法
WO2025017982A1 (ja) ファブリペロー干渉フィルタ
US20220050238A1 (en) Fabry-perot interference filter
US20250199221A1 (en) Variable wavelength interference filter
US20250306253A1 (en) Variable wavelength interference filter
WO2025047181A1 (ja) ファブリペロー干渉フィルタ
WO2025047183A1 (ja) ファブリペロー干渉フィルタ
JP2025035965A (ja) ファブリペロー干渉フィルタ
JP2017158128A (ja) Ｍｅｍｓ素子
WO2025047184A1 (ja) ファブリペロー干渉フィルタ
US20250306359A1 (en) Variable wavelength interference filter
JP2024141318A (ja) 光学フィルター
JP2023011401A (ja) 干渉フィルター、及び干渉フィルターの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 25819553

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1