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JP2004118086A - Light beam switching adjustment device - Google Patents

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Publication number
JP2004118086A
JP2004118086A JP2002284190A JP2002284190A JP2004118086A JP 2004118086 A JP2004118086 A JP 2004118086A JP 2002284190 A JP2002284190 A JP 2002284190A JP 2002284190 A JP2002284190 A JP 2002284190A JP 2004118086 A JP2004118086 A JP 2004118086A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insertion plate
slit
light beam
light
region
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
JP2002284190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Kanetani
金谷 正敏
Katsuhiko Kurumada
車田 克彦
Toshiaki Tamamura
玉村 敏昭
Yoshihiko Suzuki
鈴木 美彦
Toru Ishizuya
石津谷 徹
Junji Suzuki
鈴木 純児
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.)
NTT Electronics Corp
Nikon Corp
Original Assignee
NTT Electronics Corp
Nikon Corp
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 NTT Electronics Corp, Nikon Corp filed Critical NTT Electronics Corp
Priority to JP2002284190A priority Critical patent/JP2004118086A/en
Priority to CNB02826035XA priority patent/CN100376918C/en
Priority to EP02790720A priority patent/EP1486814A4/en
Priority to AU2002367197A priority patent/AU2002367197A1/en
Priority to PCT/JP2002/013003 priority patent/WO2003056380A1/en
Priority to US10/500,086 priority patent/US7010200B2/en
Publication of JP2004118086A publication Critical patent/JP2004118086A/en
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  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

【課題】光導波路コアに備えるスリットと挿入板との位置関係およびスリット内での挿入板の挿入位置の判別が容易な光ビーム切替調整装置を提供すること。
【解決手段】コア支持基板112のスリット102を含む領域と、挿入板駆動機構支持基板114の挿入板103を備える領域とが顕微鏡観察に用いられる波長の光を透過するように構成し、観察光をこれらの領域の一方から入射させその透過光を他方の領域から出射させてスリット内での挿入板の挿入位置の顕微鏡観察を行うこととした。また、挿入板に少なくとも1つの凹凸部(深さ検出用マーカ116)を設けてその凹凸部を顕微鏡観察の焦点合わせの基準として用いることとした。
【選択図】    図1
Provided is an optical beam switching adjustment device that can easily determine a positional relationship between a slit provided in an optical waveguide core and an insertion plate and an insertion position of the insertion plate in the slit.
A region including a slit of a core support substrate and a region including an insert plate of an insert plate driving mechanism support substrate are configured to transmit light having a wavelength used for microscopic observation. Was made to enter from one of these regions, and the transmitted light was emitted from the other region, and the insertion position of the insertion plate in the slit was observed with a microscope. Further, at least one uneven portion (depth detecting marker 116) is provided on the insertion plate, and the uneven portion is used as a reference for focusing in microscopic observation.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビーム切替調整装置に関し、より詳細には、光導波路コアに備えるスリットと挿入板との位置関係およびスリット内での挿入板の挿入位置の判別が容易な光ビーム切替調整装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信システムには、光路変換用の光スイッチが必要とされ、最近では特に、複数の入出力間で光路切替を行なうためのマトリクス光スイッチが重要となってきている。このようなマトリクス光スイッチを実現するために、光路間にMEMS技術(MEMS:Micro−Electro−Mechanical Systems)を用いた微小ミラーを配置し、この微小ミラーを、光路中に備えるスリット内に出し入れすることで光ビームの光路変換や透過量調整を行うための光ビーム切替調整装置が知られている。
【0003】
図3は、MEMS技術を用いた従来の光ビーム切替調整装置の構成例を説明するための図で、図3(a)は、この光ビーム切替調整装置の平面図であり、図3(b)は、図3(a)のA−A´における断面図である。
【0004】
図3(a)に示すように、この光ビーム切替調整装置は、コア支持基板301上に第1〜3の光導波路コア302a、302b、302cを備え、これらの光導波路コアが入射側光ファイバ308または透過側光ファイバ309に接続されるとともに、光導波路コアの交差部には互いに交差する光導波路を横断するようにスリット303が設けられている。
【0005】
また、図3(a)中に点線で示したコア支持基板301の上面領域には、図3(b)に示すように挿入板支持基板304が配置され、この挿入板支持基板304に備えられた挿入板305が電気配線306された挿入板駆動機構307によって駆動する構造となっている。
【0006】
挿入板305はスリット303の上部に対向して配置されており、挿入板305が挿入板駆動機構307によって上下に駆動してスリット303内に抜差しが行われ、これにより入射側光ファイバ308の光ファイバコア部310からスリット303内に入射してきた光ビームの光路を切り替えることによるスイッチング動作や透過光量の調整による減衰動作を可能としている。
【0007】
すなわち、挿入板305がスリット303内に挿入された状態では、第1の光導波路コア302aからスリット303へと入射してきた光ビームは挿入板305によって反射されて第2の光導波路コア302bの端面に結合する一方、挿入板305がスリット303から引き出された状態では、第1の光導波路302aからスリット303へ入射した光ビームはそのまま対向する第3の光導波路コア302cの端面に結合することで光ビームの光路の切替が行われてスイッチング動作が実現する。
【0008】
また、スリット303内での挿入板305の挿入位置(挿入深さ)を調整すれば、その挿入位置に応じて第1の光導波路コア302aからスリット303内に入射した光ビームの一部が遮蔽され残りの光ビーム成分を透過させて第3の光導波路コア302cの端面に結合させることで透過光強度の減衰動作が実現する。
【0009】
なお、挿入板305の駆動には、例えば、ストレス誘導カーリングにより予め反り状態にある挿入板駆動機構306をその一端部が挿入板支持基板304に固定され他端部が自由端となる片持ち梁の構造とし、この片持ち梁に電流を供給してコア支持基板301との間で静電気力を発生させる方法(例えば、特許文献1参照)などが知られている。
【0010】
ところで、このような光ビーム調整装置においては、光導波路コアに形成したスリットと挿入板との相対的な位置関係を、挿入板を反射板として機能させる際に反射損失が最低となるように定める必要がある。また、反射光の損失を小さくするためには、挿入板のスリットに対する位置を1μm以内の精度で合わせることが好ましい。さらに、光ビームの減衰量を調節する場合には、挿入板が挿入板駆動機構によって円滑に駆動されることが条件となる。
【0011】
このような光ビーム調整装置における挿入板とスリットとの精度の高い位置合わせ状態観察のためには、これらの相対位置と挿入板のスリット内での挿入深さとを外部から正確にモニタすることが重要である。
【0012】
【特許文献1】
米国特許第6,195,478号明細書
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
挿入板とスリットとの間の相対位置関係をコア支持基板と挿入板支持基板の接着後にモニタするためには光学的手法による顕微鏡観察が用いられ、シリコン基板を用いて構成された装置の場合には赤外線顕微鏡を用い、ガラス基板を用いた場合には可視光光源を備える一般的な光学顕微鏡を用いて観察する方法が一般的である。
【0014】
しかしながら、挿入板支持基板には挿入板駆動機構が取付けられていることに加え、挿入板駆動機構の動作のための配線も設けられていることから、このような構成要素の存在が挿入板とスリットとの間の相対位置観察の大きな支障となるという問題がある。
【0015】
また、観察対象であるスリットの幅と挿入板の大きさによっては、顕微鏡観察の際の観察倍率が大きくなってしまい被写界深度が浅くなってスリット内での挿入板の挿入位置を判別することが困難となるという問題もある。
【0016】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光導波路コアに備えるスリットと挿入板との位置関係およびスリット内での挿入板の挿入位置の判別が容易な光ビーム切替調整装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、光導波路に設けられたスリット内に挿入板を抜差しすることにより前記光導波路中を伝搬する光ビームの光路切替もしくは光ビームの透過光量を調整するための光ビーム切替調整装置であって、前記光導波路と前記スリットとは第1の基板上に設けられ、前記挿入板は第2の基板上に設けられた挿入板駆動手段に保持されて設けられており、前記第1と第2の基板は前記挿入板が前記スリット内に抜差し可能なように配置され、前記第1の基板の前記スリットを含む第1の領域と、前記第2の基板の前記挿入板を備える第2の領域とが所定の波長の光を透過可能に構成されており、当該所定の波長の光を、前記第1の領域または前記第2の領域の一方から入射させその透過光を前記第2の領域または前記第1の領域の一方から出射させて、前記スリット内での前記挿入板の挿入位置の顕微鏡観察を可能としたことを特徴とする。
【0018】
また、請求項2に記載の発明は、光導波路に設けられたスリット内に挿入板を抜差しすることにより前記光導波路中を伝搬する光ビームの光路切替もしくは光ビームの透過光量を調整するための光ビーム切替調整装置であって、前記光導波路と前記スリットとは第1の基板上に設けられ、前記挿入板は第2の基板上に設けられた挿入板駆動手段に保持されて設けられており、前記第1と第2の基板は前記挿入板が前記スリット内に抜差し可能なように配置され、前記第1の基板の前記スリットを含む第1の領域または前記第2の基板の前記挿入板を備える第2の領域のいずれか一方が所定の波長の光を透過可能に構成されており、当該所定の波長の光を、前記第1の領域または前記第2の領域の一方から入射させ、その反射光を前記第1の領域または前記第2の領域から出射させて、前記スリット内での前記挿入板の挿入位置の顕微鏡観察を可能としたことを特徴とする。
【0019】
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の光ビーム切替調整装置において、前記挿入板に少なくとも1つの凹凸部を備え、当該凹凸部を前記顕微鏡観察の焦点合わせ基準とすることにより前記スリット内での前記挿入板の挿入深さ観察を可能としたことを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0021】
図1は、本発明の光ビーム切替調整装置の構成例を説明するための図で、図1(a)はこの装置の平面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A´における断面図である。
【0022】
図1(a)に示すように、この光ビーム切替調整装置は、コア支持基板112上に第1および第2の光導波路コア101(101aおよび101b)を備え、第1の光導波路コア101aの端部が入射側光ファイバ105または透過側光ファイバ106に接続され、第2の光導波路コア101bの一端が反射側光ファイバ107に接続されている。また、光導波路コアの交差部には光導波路を横断するようにスリット102が設けられている。なお、図1(a)において、挿入板駆動機構収容部113と挿入板駆動機構支持基板114は省略されている。
【0023】
また、図1(b)に示すように、コア支持基板112の上面領域には、挿入板駆動機構収容部113を介して挿入板駆動機構支持基板114が配置され、挿入板103(103aおよび103b)は、この挿入板駆動機構支持基板114に支持された挿入板駆動機構111によって支持されている。挿入板駆動機構支持基板114には、コア支持基板112の側面部に設けられた配線端子109に接続された挿入板駆動用配線110が施されており、スリット102の上部に対向して配置されている挿入板103が、電磁力あるいは静電力によって動作する挿入板駆動機構111により上下に駆動してスリット102内での抜差しが行われ、光ファイバコア部108から入射してきた光ビームの光路を切り替えることによるスイッチング動作や透過光量の調整による減衰動作を可能としている。
【0024】
すなわち、図1(a)に示すように、例えば、挿入板103bがスリット102bから抜き出された状態では、入射側光ファイバ105に結合した第1の光導波路コア101aからスリット102bへと入射してきた入射光ビーム104aはそのまま対向する光導波路コア101aの端面に結合して透過光ビーム104cとなる一方、挿入板103aがスリット102a内に挿入された状態では、入射光ビーム104aは挿入板103aによって反射されて反射光ビーム104bとなり光導波路コア101bの端面に結合して光ビームの光路の切替が行われてスイッチング動作が実現する。なお、スリット102内での挿入板103の挿入位置(挿入深さ)を調整して透過光強度の減衰動作を実現させることも可能である。
【0025】
通常、光ビーム切替装置では挿入板駆動用配線は金属配線とされ、この金属配線がスリット内での挿入板の挿入位置(挿入深さ)の顕微鏡観察の支障となる。特に、金属配線がスリットと挿入板の近傍に配置されている場合には観察が極めて困難となる。このため本発明の光ビーム切替装置では、挿入板103近傍ではなく挿入板103の周囲に挿入板駆動用配線110を配置することとしてスリット102と挿入板103とのコア保持基板112面に平行な平面内での面内位置関係の観察が容易となるように工夫されている。
【0026】
すなわち、図1(a)に示すように、挿入板駆動用配線110はスリット102と挿入板103の位置を避けて配線されており、通常の観察方向であるコア支持基板112表面の法線方向からスリット102と挿入板103との面内位置関係を観察する際の支障とならないように工夫されている。さらに、この光ビーム切替調整装置では、コア支持基板112表面の法線方向からの観察を可能とするために、図1(b)中に示したスリット102と挿入板103とを含む領域115が顕微鏡観察に用いられる光を透過する材質で形成されるとともに、その領域115の形状も観察光を遮蔽しない形状とされている。
【0027】
図1に示した装置の構成は、観察光をコア支持基板112および挿入板駆動機構支持基板114を透過させて観察する場合の構成例であるが、コア支持基板112側から光を入射させてその反射像から位置観察する装置の場合には、コア支持基板112のスリット102を含む領域が観察光に対して透明な材質および形状を採用すればよい。また、挿入板駆動機構支持基板114側から光を入射してその反射光を観察する場合には、挿入板駆動機構支持基板114の挿入板103近傍領域を観察光に対して透明な構成とすればよい。
【0028】
本発明の光ビーム切替調整装置の製造プロセスの概略は以下のとおりである。
【0029】
光ビーム切替調整装置においては、入射光ビームに対する透過光ビームおよび反射光ビームのスリット内での光損失を極めて小さく抑える必要がある。スリット内での光損失を例えば0.5dB程度以下とするためには、スリット幅を10μm以内とするのが好ましため、本発明の光ビーム切替調整装置においても、10μm以内の幅をもつ光導波路コアおよびスリットを形成する場合には、シリコン基板上に石英を堆積させた後に石英をエッチングする、いわゆる「PLC(プレーナライトウェイブサーキット)」技術を採用する。なお、本発明の光ビーム切替調整装置のコア支持基板としてはシリコン基板の他、ガラス基板等であってもよい。
【0030】
本発明の光ビーム切替調整装置を、挿入板のスリット内での位置を制御して透過光ビーム強度を変化させる可変減衰装置としてのみ用いる場合には、上述した機能のうちスイッチング動作機能をもたせる必要はない。この場合には、図1に示したような互いに交差する光導波路コアの形成は不要となり、光導波路コアの形成にPLC技術を用いる必要もなくなる。その場合には、V溝等を設けることによって光ファイバの位置指定が可能なガラス基板を用い、これに接着固定した光ファイバにスリットを形成することして、光ファイバコア部を光導波路コア、ガラス基板をコア支持基板とすることとしてもよい。
【0031】
一方、挿入板はMEMS技術を用いてシリコン基板上に形成され、このシリコン基板を挿入板駆動機構支持基板とし、予め設けた合わせマーク等によりスリットと挿入板との面内位置関係を最適化して接着して光ビーム切替装置として完成する。また、接着が完了する前に挿入板とスリットとの位置合わせ状態を微調整する場合も、外部からモニタできる本発明は有効である。
【0032】
上述した本発明の光ビーム切替装置で採用した構成の効果を確認するために、光導波路コアと挿入板の各々をシリコン基板であるコア支持基板および挿入板駆動機構支持基板上に形成し、さらに、挿入板とスリットの近傍への配線を回避するパターンで挿入板駆動機構支持基板上にアルミニウムの挿入板駆動用配線を形成して光ビーム切替調整装置を作製した。この光ビーム切替調整装置のコア支持基板側から赤外線を透過させ、その透過光を挿入板駆動機構支持基板側から赤外線顕微鏡で観察した結果、挿入板駆動用配線等によって赤外線が遮蔽されることなく挿入板とスリットとの面内位置関係が明瞭に観察された。
【0033】
また、挿入板駆動機構支持基板側から赤外線を入射させてその反射像を観察した場合およびコア支持基板側から赤外線を入射させてその反射像をコア支持基板側から観察した場合にも、挿入板とスリットとの面内位置関係が明瞭に観察された。
【0034】
さらに、ガラス基板をコア支持基板とし、この上に光ファイバコア部の光導波路コアを形成した可変減衰装置においては、コア支持基板側から挿入板とスリットとの面内位置関係が明瞭に観察された。
【0035】
これまで説明してきた位置観察は、挿入板とスリットとのコア支持基板面に平行な平面内での相対的位置に関するものであるが、このような平面観察の場合には、顕微鏡の焦点を挿入板に合わせることができたとしても顕微鏡の倍率が高いところで被写界深度が浅いためにスリット内での挿入板の深さ方向の位置が不明となることが普通であり、スリット内での挿入板の深さ方向の位置が分りにくい。平面内での位置関係情報に加えて挿入板のスリット内での深さ方向での位置情報をも同時に得るためには、本発明の光ビーム切替調整装置の挿入板に深さ検出用マーカ(目印)を備えることが有効であり、このマーカに顕微鏡の焦点を合わせることによって挿入板の深さ位置が観察可能となる。
【0036】
図2は、挿入板103の適当な位置に突起状の深さ検出用マーカ116を備える構成とした本発明の光ビーム切替装置のスリット102および挿入板103近傍の様子を説明するための図で、この図に示した挿入板103には左右3つずつ計6つの深さ検出用マーカ116が設けられている。なお、この図では深さ検出用マーカ116を挿入板103に設ける構成としたが、挿入板103と光導波路コア101の両方にマーカを形成する構成としてもよい。その構成を採用すると、挿入板103とスリット102との深さ方向位置での関係がより観察しやすくなるだけではなく、挿入板103の延在方向と位置観察の方向とを一致させるように観察条件を設定することによりマーカ同士の重なり具合からスリット102内での挿入板103の傾きの程度を求めることが可能となる。さらに、マーカの形状は突起に限らず窪み等の凹凸部(変局部分)であればよく、そのようなマーカが挿入板103に少なくとも1つ設けられていればよい。
【0037】
さらに、挿入板103の先端部分に、深さ検出用マーカの突起部を例えば116aのように取り付けると、これは、接着後にコア支持基板112側からスリット102と挿入板103の位置関係を観察するのに好都合であり、接着の微調整にも有効である。
【0038】
このようなマーカを設けることの効果を確認するため、図2に示した突起をマーカとする構成の光ビーム切替調整装置を用いて、挿入板103のスリット102内への挿入状況を観察した。その結果、コア101の深さを基準として突起の位置を顕微鏡の深さ目盛りで読みとったところ、3μm以内に挿入板103の位置を検出することができた。また、突起同士が重なって観察される場合には、観察方向の挿入板の傾きは殆どないことも確認された。さらに、突起同士が重なって観察されない場合には、各突起の水平方向で位置のずれと挿入板作製時の突起間距離とから挿入板の傾きを計算により求めることが可能であった。
【0039】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の光ビーム切替調整装置では、コア支持基板のスリットを含む領域と、挿入板駆動機構支持基板の挿入板を備える領域とが顕微鏡観察に用いられる波長の光を透過するように構成し、観察光をこれらの領域の一方から入射させその透過光を他方の領域から出射させてスリット内での挿入板の挿入位置の顕微鏡観察を可能としている。
【0040】
また、本発明の光ビーム切替調整装置では、コア支持基板のスリットを含む領域または挿入板駆動機構支持基板の挿入板を備える領域のいずれか一方を顕微鏡観察に用いられる波長の光を透過するように構成し、観察光をその透過領域から入射させその反射光でスリット内での挿入板の挿入位置の顕微鏡観察を可能としている。
【0041】
さらに、本発明の光ビーム切替調整装置では、挿入板に少なくとも1つの凹凸部を設けてその凹凸部を顕微鏡観察の焦点合わせ基準としている。
【0042】
これにより、光導波路コアに備えるスリットと挿入板との位置関係およびスリット内での挿入板の挿入位置の判別が容易な光ビーム切替調整装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ビーム切替調整装置の構成例を説明するための図で、(a)はこの装置の平面図であり、(b)は、(a)のA−A´における断面図である。
【図2】挿入板に深さ検出用マーカを備える構成とした本発明の光ビーム切替調整装置のスリットおよび挿入板近傍の様子を説明するための図である。
【図3】MEMS技術を用いた従来の光ビーム切替調整装置の構成例を説明するための図で、(a)はこの光ビーム切替調整装置の平面図であり、(b)は(a)のA−A´における断面図である。
【符号の説明】
101、302a、302b、302c 光導波路コア
101a 第1の光導波路コア
101b 第2の光導波路コア
102、303 スリット
103、103a、103b、305 挿入板
104a 入射光ビーム
104c 透過光ビーム
104b 反射光ビーム
105、308 入射側光ファイバ
106、309 透過側光ファイバ
107 反射側光ファイバ
108、310 光ファイバコア部
109 配線端子
110 挿入板駆動用配線
111、307 挿入板駆動機構
112、301 コア支持基板
113 挿入板駆動機構収容部
114 挿入板駆動機構支持基板
115 領域
116、116a 深さ検出用マーカ
304 挿入板支持基板
306 電気配線
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light beam switching adjustment device, and more particularly, to a light beam switching adjustment device that facilitates determination of the positional relationship between a slit provided in an optical waveguide core and an insertion plate and the insertion position of the insertion plate in the slit. .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An optical communication system requires an optical switch for optical path conversion. Recently, a matrix optical switch for switching an optical path between a plurality of inputs and outputs has become particularly important. In order to realize such a matrix optical switch, a micromirror using MEMS technology (MEMS: Micro-Electro-Mechanical Systems) is arranged between optical paths, and this micromirror is put in and out of a slit provided in the optical path. Thus, there is known a light beam switching / adjusting device for changing the optical path of a light beam and adjusting the amount of transmission.
[0003]
FIG. 3 is a diagram for explaining a configuration example of a conventional light beam switching adjustment device using the MEMS technology. FIG. 3A is a plan view of the light beam switching adjustment device, and FIG. 3) is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
[0004]
As shown in FIG. 3A, this optical beam switching adjustment device includes first to third optical waveguide cores 302a, 302b, and 302c on a core support substrate 301, and these optical waveguide cores are incident side optical fibers. A slit 303 is provided at the intersection of the optical waveguide cores so as to cross optical waveguides that intersect each other.
[0005]
Further, as shown in FIG. 3B, an insertion plate support substrate 304 is arranged in the upper surface region of the core support substrate 301 indicated by a dotted line in FIG. The insertion plate 305 is driven by an insertion plate driving mechanism 307 provided with electric wiring 306.
[0006]
The insertion plate 305 is disposed opposite to the upper portion of the slit 303, and the insertion plate 305 is driven up and down by the insertion plate driving mechanism 307 to perform insertion / removal into the slit 303. The switching operation by switching the optical path of the light beam entering the slit 303 from the fiber core 310 and the attenuation operation by adjusting the amount of transmitted light are enabled.
[0007]
That is, in a state where the insertion plate 305 is inserted into the slit 303, the light beam that has entered the slit 303 from the first optical waveguide core 302a is reflected by the insertion plate 305 and the end face of the second optical waveguide core 302b. On the other hand, when the insertion plate 305 is pulled out of the slit 303, the light beam incident on the slit 303 from the first optical waveguide 302a is coupled to the end face of the third optical waveguide core 302c as it is. The optical path of the light beam is switched to realize a switching operation.
[0008]
Also, if the insertion position (insertion depth) of the insertion plate 305 in the slit 303 is adjusted, a part of the light beam that enters the slit 303 from the first optical waveguide core 302a is blocked according to the insertion position. Then, the remaining light beam component is transmitted and coupled to the end face of the third optical waveguide core 302c, thereby realizing the attenuation operation of the transmitted light intensity.
[0009]
In order to drive the insertion plate 305, for example, the insertion plate driving mechanism 306 which is warped in advance by stress-induced curling may be a cantilever having one end fixed to the insertion plate support substrate 304 and the other end being a free end. And a method of supplying a current to the cantilever to generate an electrostatic force between the cantilever and the core supporting substrate 301 (for example, see Patent Document 1).
[0010]
By the way, in such a light beam adjusting device, the relative positional relationship between the slit formed in the optical waveguide core and the insertion plate is determined so that the reflection loss is minimized when the insertion plate functions as a reflection plate. There is a need. Further, in order to reduce the loss of the reflected light, it is preferable to adjust the position of the insertion plate with respect to the slit with an accuracy within 1 μm. Further, when adjusting the attenuation amount of the light beam, it is a condition that the insertion plate is smoothly driven by the insertion plate driving mechanism.
[0011]
In order to observe a highly accurate alignment state between the insertion plate and the slit in such a light beam adjustment device, it is necessary to accurately monitor the relative position and the insertion depth of the insertion plate in the slit from outside. is important.
[0012]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 6,195,478
[Problems to be solved by the invention]
In order to monitor the relative positional relationship between the insertion plate and the slit after bonding the core support substrate and the insertion plate support substrate, microscope observation by an optical method is used, and in the case of an apparatus configured using a silicon substrate, In general, an infrared microscope is used, and when a glass substrate is used, observation is performed using a general optical microscope having a visible light source.
[0014]
However, in addition to the insertion plate driving mechanism being attached to the insertion plate supporting substrate, wiring is also provided for the operation of the insertion plate driving mechanism. There is a problem that observing relative position between the slit and the slit is greatly hindered.
[0015]
Further, depending on the width of the slit to be observed and the size of the insertion plate, the observation magnification at the time of microscopic observation becomes large, the depth of field becomes shallow, and the insertion position of the insertion plate in the slit is determined. There is also a problem that it becomes difficult.
[0016]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to easily determine a positional relationship between a slit provided in an optical waveguide core and an insertion plate and an insertion position of the insertion plate in the slit. Another object of the present invention is to provide a light beam switching adjustment device.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, an optical path of a light beam propagating through an optical waveguide is provided by inserting and removing an insertion plate into a slit provided in the optical waveguide. An optical beam switching and adjusting device for switching or adjusting the amount of transmitted light beam, wherein the optical waveguide and the slit are provided on a first substrate, and the insertion plate is provided on a second substrate. The first and second substrates are arranged so that the insertion plate can be inserted into and removed from the slits, and the first and second substrates include the slits of the first substrate. The first region and the second region of the second substrate including the insertion plate are configured to transmit light of a predetermined wavelength, and the light of the predetermined wavelength is transmitted to the first region or Incident from one of the second regions By emitting excessive light from one of the second region or the first region, characterized in that allowed the microscopic observation of the insertion position of the insertion plate within the slit.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for switching an optical path of a light beam propagating in the optical waveguide or adjusting a transmitted light amount of the light beam by inserting and removing an insertion plate into a slit provided in the optical waveguide. An optical beam switching adjustment device, wherein the optical waveguide and the slit are provided on a first substrate, and the insertion plate is provided while being held by insertion plate driving means provided on a second substrate. Wherein the first and second substrates are arranged such that the insertion plate can be inserted into and removed from the slit, and the first region including the slit of the first substrate or the insertion of the second substrate. One of the second regions including the plate is configured to transmit light of a predetermined wavelength, and the light of the predetermined wavelength is incident from one of the first region or the second region. And the reflected light in the first area. Or said is emitted from the second region, characterized by being capable Microscopy of the insertion position of the insertion plate within the slit.
[0019]
Further, according to a third aspect of the present invention, in the light beam switching adjustment device according to the first or second aspect, the insertion plate includes at least one concave and convex portion, and the concave and convex portion is used as a focus reference for the microscopic observation. This makes it possible to observe the insertion depth of the insertion plate in the slit.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a view for explaining a configuration example of a light beam switching adjustment device of the present invention. FIG. 1A is a plan view of this device, and FIG. It is sectional drawing in AA '.
[0022]
As shown in FIG. 1A, this optical beam switching adjustment device includes first and second optical waveguide cores 101 (101a and 101b) on a core support substrate 112, and the first optical waveguide core 101a The end is connected to the incident side optical fiber 105 or the transmission side optical fiber 106, and one end of the second optical waveguide core 101 b is connected to the reflection side optical fiber 107. A slit 102 is provided at the intersection of the optical waveguide cores so as to cross the optical waveguide. In FIG. 1A, the insertion plate driving mechanism accommodating portion 113 and the insertion plate driving mechanism support substrate 114 are omitted.
[0023]
Further, as shown in FIG. 1B, an insertion plate driving mechanism support substrate 114 is disposed in an upper surface region of the core supporting substrate 112 via an insertion plate driving mechanism accommodating portion 113, and the insertion plates 103 (103a and 103b) are provided. Are supported by the insertion plate driving mechanism 111 supported by the insertion plate driving mechanism support substrate 114. The insertion plate driving mechanism support substrate 114 is provided with an insertion plate driving wiring 110 connected to a wiring terminal 109 provided on a side surface of the core support substrate 112, and is disposed to face the upper portion of the slit 102. The insertion plate 103 is driven up and down by an insertion plate driving mechanism 111 operated by an electromagnetic force or an electrostatic force, whereby the insertion and removal in the slit 102 is performed, and the optical path of the light beam incident from the optical fiber core unit 108 is changed. Switching operation by switching and attenuation operation by adjusting the amount of transmitted light are enabled.
[0024]
That is, as shown in FIG. 1A, for example, when the insertion plate 103b is pulled out of the slit 102b, the light enters the slit 102b from the first optical waveguide core 101a coupled to the incident side optical fiber 105. The incident light beam 104a is directly coupled to the end face of the opposing optical waveguide core 101a to form a transmitted light beam 104c. On the other hand, when the insertion plate 103a is inserted into the slit 102a, the incident light beam 104a is transmitted by the insertion plate 103a. The light is reflected and becomes a reflected light beam 104b, which is coupled to the end face of the optical waveguide core 101b to switch the light path of the light beam, thereby realizing a switching operation. The insertion position (insertion depth) of the insertion plate 103 in the slit 102 can be adjusted to realize an operation of attenuating the transmitted light intensity.
[0025]
Normally, in the light beam switching device, the wiring for driving the insertion plate is a metal wiring, and this metal wiring hinders the microscope observation of the insertion position (insertion depth) of the insertion plate in the slit. In particular, when the metal wiring is arranged near the slit and the insertion plate, observation becomes extremely difficult. For this reason, in the light beam switching device of the present invention, the insertion plate driving wiring 110 is arranged not around the insertion plate 103 but around the insertion plate 103 so that the slit 102 and the insertion plate 103 are parallel to the surface of the core holding substrate 112. It is devised to make it easy to observe the in-plane positional relationship in the plane.
[0026]
In other words, as shown in FIG. 1A, the wiring 110 for driving the insertion plate is wired so as to avoid the positions of the slit 102 and the insertion plate 103, and the normal direction of the surface of the core support substrate 112, which is the normal observation direction. It is designed so as not to hinder the observation of the in-plane positional relationship between the slit 102 and the insertion plate 103. Further, in this light beam switching adjustment device, in order to enable observation of the surface of the core support substrate 112 from the normal direction, the region 115 including the slit 102 and the insertion plate 103 shown in FIG. The region 115 is formed of a material that transmits light used for microscopic observation, and the shape of the region 115 is a shape that does not block observation light.
[0027]
The configuration of the device shown in FIG. 1 is a configuration example in the case where observation light is transmitted through the core support substrate 112 and the insertion plate driving mechanism support substrate 114 to perform observation, and light is incident from the core support substrate 112 side. In the case of an apparatus for observing the position from the reflected image, a material and a shape in which a region including the slit 102 of the core supporting substrate 112 is transparent to observation light may be used. When light is incident from the side of the insertion plate driving mechanism support substrate 114 and the reflected light is observed, the region of the insertion plate driving mechanism support substrate 114 near the insertion plate 103 may be configured to be transparent to the observation light. Just fine.
[0028]
The outline of the manufacturing process of the light beam switching adjustment device of the present invention is as follows.
[0029]
In the light beam switching adjustment device, it is necessary to minimize the light loss in the slit of the transmitted light beam and the reflected light beam with respect to the incident light beam. In order to reduce the light loss in the slit to, for example, about 0.5 dB or less, it is preferable that the slit width is set to 10 μm or less. When forming the waveguide core and the slit, a so-called "PLC (planar light wave circuit)" technique of etching quartz after depositing quartz on a silicon substrate is employed. The core support substrate of the light beam switching adjustment device of the present invention may be a glass substrate or the like in addition to the silicon substrate.
[0030]
When the light beam switching adjustment device of the present invention is used only as a variable attenuator that changes the transmitted light beam intensity by controlling the position of the insertion plate in the slit, it is necessary to provide a switching operation function among the above-described functions. There is no. In this case, it is not necessary to form the optical waveguide cores that cross each other as shown in FIG. 1, and it is not necessary to use the PLC technology for forming the optical waveguide cores. In such a case, a glass substrate capable of specifying the position of an optical fiber by providing a V-groove or the like is used, and a slit is formed in the optical fiber bonded and fixed to the glass substrate. The substrate may be a core supporting substrate.
[0031]
On the other hand, the insertion plate is formed on a silicon substrate using MEMS technology, and this silicon substrate is used as an insertion plate drive mechanism support substrate, and the in-plane positional relationship between the slit and the insertion plate is optimized by a previously provided alignment mark or the like. By bonding, a light beam switching device is completed. The present invention, which can be monitored from the outside, is also effective when finely adjusting the alignment between the insertion plate and the slit before the bonding is completed.
[0032]
In order to confirm the effect of the configuration adopted in the above-described light beam switching device of the present invention, each of the optical waveguide core and the insertion plate is formed on a core support substrate and an insertion plate driving mechanism support substrate which are silicon substrates, and further, A light beam switching adjustment device was manufactured by forming aluminum insertion plate driving wires on the insertion plate driving mechanism support substrate in a pattern that avoids wiring near the insertion plate and the slit. As a result of transmitting infrared light from the core supporting substrate side of the light beam switching adjustment device and observing the transmitted light with an infrared microscope from the insertion plate driving mechanism supporting substrate side, the infrared light is not shielded by the insertion plate driving wiring and the like. The in-plane positional relationship between the insertion plate and the slit was clearly observed.
[0033]
Also, when the reflected image is observed by irradiating infrared rays from the insertion plate drive mechanism support substrate side and when the reflected image is observed by irradiating infrared rays from the core support substrate side from the core support substrate side, The in-plane positional relationship between the slit and the slit was clearly observed.
[0034]
Furthermore, in the variable attenuator in which the glass substrate is used as the core supporting substrate and the optical waveguide core of the optical fiber core is formed thereon, the in-plane positional relationship between the insertion plate and the slit is clearly observed from the core supporting substrate side. Was.
[0035]
The position observation described so far relates to the relative position of the insertion plate and the slit in a plane parallel to the surface of the core support substrate. In the case of such a plane observation, the focus of the microscope is inserted. Even if it can be adjusted to the plate, the depth of field is shallow at a high magnification of the microscope, so the position of the insertion plate in the slit in the depth direction is usually unknown. The position in the depth direction of the plate is difficult to understand. In order to simultaneously obtain the positional information in the depth direction in the slit of the insertion plate in addition to the positional relationship information in the plane, the depth detection marker ( It is effective to provide a mark), and the depth position of the insertion plate can be observed by focusing the microscope on this marker.
[0036]
FIG. 2 is a view for explaining a state in the vicinity of the slit 102 and the insertion plate 103 of the light beam switching device of the present invention having a configuration in which a projection-like depth detection marker 116 is provided at an appropriate position on the insertion plate 103. The insertion plate 103 shown in this figure is provided with a total of six depth detecting markers 116, three on each of the left and right sides. Although the depth detection marker 116 is provided on the insertion plate 103 in this drawing, a configuration in which markers are formed on both the insertion plate 103 and the optical waveguide core 101 may be employed. When this configuration is adopted, not only is the relationship between the insertion plate 103 and the slit 102 in the depth direction easier to observe, but also the observation is made so that the extension direction of the insertion plate 103 matches the direction of the position observation. By setting the conditions, the degree of inclination of the insertion plate 103 in the slit 102 can be obtained from the degree of overlap between the markers. Further, the shape of the marker is not limited to the protrusion, but may be any uneven portion such as a dent (an inflection portion), and at least one such marker may be provided on the insertion plate 103.
[0037]
Further, when a projection of a depth detection marker is attached to the tip end of the insertion plate 103 as, for example, 116a, this observes the positional relationship between the slit 102 and the insertion plate 103 from the core support substrate 112 side after bonding. This is convenient for fine adjustment of adhesion.
[0038]
In order to confirm the effect of providing such a marker, the state of insertion of the insertion plate 103 into the slit 102 was observed using a light beam switching adjustment device having the configuration shown in FIG. As a result, when the position of the protrusion was read on the depth scale of the microscope with reference to the depth of the core 101, the position of the insertion plate 103 could be detected within 3 μm. Further, when the projections were observed to overlap each other, it was also confirmed that the insertion plate hardly tilted in the observation direction. Furthermore, when the projections were not observed overlapping with each other, it was possible to calculate the inclination of the insertion plate from the displacement of each projection in the horizontal direction and the distance between the projections when the insertion plate was manufactured.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, in the light beam switching adjustment device of the present invention, the region including the slit of the core supporting substrate and the region including the insertion plate of the insertion plate driving mechanism supporting substrate emit light having a wavelength used for microscopic observation. It is configured to transmit light, and observation light is made incident from one of these areas, and the transmitted light is emitted from the other area to enable microscopic observation of the insertion position of the insertion plate in the slit.
[0040]
Further, in the light beam switching adjustment device of the present invention, one of the region including the slit of the core supporting substrate and the region including the insertion plate of the insertion plate driving mechanism supporting substrate transmits light of a wavelength used for microscopic observation. The observation light is made to enter from the transmission region, and the reflected light enables the microscope observation of the insertion position of the insertion plate in the slit.
[0041]
Further, in the light beam switching adjustment device of the present invention, at least one uneven portion is provided on the insertion plate, and the uneven portion is used as a reference for focusing for microscopic observation.
[0042]
Accordingly, it is possible to provide a light beam switching adjustment device that can easily determine the positional relationship between the slit provided in the optical waveguide core and the insertion plate and the insertion position of the insertion plate in the slit.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams illustrating a configuration example of a light beam switching adjustment device according to the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view of the device, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. FIG.
FIG. 2 is a view for explaining a state near a slit and an insertion plate of the light beam switching adjustment device of the present invention in which a depth detection marker is provided on the insertion plate.
3A and 3B are diagrams illustrating a configuration example of a conventional light beam switching adjustment device using MEMS technology, wherein FIG. 3A is a plan view of the light beam switching adjustment device, and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.
[Explanation of symbols]
101, 302a, 302b, 302c Optical waveguide core 101a First optical waveguide core 101b Second optical waveguide core 102, 303 Slits 103, 103a, 103b, 305 Insertion plate 104a Incident light beam 104c Transmitted light beam 104b Reflected light beam 105 , 308 Incident-side optical fiber 106, 309 Transmitting-side optical fiber 107 Reflecting-side optical fiber 108, 310 Optical fiber core unit 109 Wiring terminal 110 Insert plate driving wiring 111, 307 Insert plate driving mechanism 112, 301 Core support substrate 113 Insert plate Drive mechanism accommodating portion 114 Insert plate drive mechanism support substrate 115 Areas 116, 116a Depth detection marker 304 Insert plate support substrate 306 Electrical wiring

Claims (3)

光導波路に設けられたスリット内に挿入板を抜差しすることにより前記光導波路中を伝搬する光ビームの光路切替もしくは光ビームの透過光量を調整するための光ビーム切替調整装置であって、
前記光導波路と前記スリットとは第1の基板上に設けられ、
前記挿入板は第2の基板上に設けられた挿入板駆動手段に保持されて設けられており、
前記第1と第2の基板は前記挿入板が前記スリット内に抜差し可能なように配置され、
前記第1の基板の前記スリットを含む第1の領域と、前記第2の基板の前記挿入板を備える第2の領域とが所定の波長の光を透過可能に構成されており、
当該所定の波長の光を、前記第1の領域または前記第2の領域の一方から入射させその透過光を前記第2の領域または前記第1の領域の一方から出射させて、前記スリット内での前記挿入板の挿入位置の顕微鏡観察を可能としたことを特徴とする光ビーム切替調整装置。
An optical beam switching adjustment device for adjusting an optical path switching of a light beam propagating in the optical waveguide or adjusting a transmitted light amount of the light beam by inserting and removing an insertion plate in a slit provided in the optical waveguide,
The optical waveguide and the slit are provided on a first substrate,
The insertion plate is provided while being held by an insertion plate driving means provided on the second substrate,
The first and second substrates are arranged such that the insertion plate can be inserted into and removed from the slit.
A first region including the slit of the first substrate and a second region including the insertion plate of the second substrate are configured to transmit light of a predetermined wavelength,
The light having the predetermined wavelength is incident from one of the first region and the second region, and the transmitted light is emitted from one of the second region and the first region, and the light is transmitted through the slit. A light beam switching and adjusting device, wherein a microscope observation of the insertion position of the insertion plate is enabled.
光導波路に設けられたスリット内に挿入板を抜差しすることにより前記光導波路中を伝搬する光ビームの光路切替もしくは光ビームの透過光量を調整するための光ビーム切替調整装置であって、
前記光導波路と前記スリットとは第1の基板上に設けられ、
前記挿入板は第2の基板上に設けられた挿入板駆動手段に保持されて設けられており、
前記第1と第2の基板は前記挿入板が前記スリット内に抜差し可能なように配置され、
前記第1の基板の前記スリットを含む第1の領域または前記第2の基板の前記挿入板を備える第2の領域のいずれか一方が所定の波長の光を透過可能に構成されており、
当該所定の波長の光を、前記第1の領域または前記第2の領域の一方から入射させ、その反射光を前記第1の領域または前記第2の領域から出射させて、前記スリット内での前記挿入板の挿入位置の顕微鏡観察を可能としたことを特徴とする光ビーム切替調整装置。
An optical beam switching adjustment device for adjusting an optical path switching of a light beam propagating in the optical waveguide or adjusting a transmitted light amount of the light beam by inserting and removing an insertion plate in a slit provided in the optical waveguide,
The optical waveguide and the slit are provided on a first substrate,
The insertion plate is provided while being held by an insertion plate driving means provided on the second substrate,
The first and second substrates are arranged such that the insertion plate can be inserted into and removed from the slit.
Either a first region including the slit of the first substrate or a second region including the insertion plate of the second substrate is configured to transmit light of a predetermined wavelength,
The light of the predetermined wavelength is made incident from one of the first region and the second region, and the reflected light is emitted from the first region or the second region, and A light beam switching adjustment device, wherein the insertion position of the insertion plate can be observed with a microscope.
前記挿入板に少なくとも1つの凹凸部を備え、
当該凹凸部を前記顕微鏡観察の焦点合わせ基準とすることにより前記スリット内での前記挿入板の挿入深さ観察を可能としたことを特徴とする請求項1または2に記載の光ビーム切替調整装置。
The insertion plate includes at least one uneven portion,
The light beam switching adjustment device according to claim 1 or 2, wherein an observation of the insertion depth of the insertion plate in the slit is made possible by using the concave and convex portion as a focus reference for the microscope observation. .
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