光学デバイス、波長可変フィルタ、波長可変フィルタモジュール、および光スペクトラムアナライザ
【課題】駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を有する光学デバイス、波長可変フィルタ、波長可変フィルタモジュール、および光スペクトラムアナライザを提供すること。
【解決手段】本発明の光学デバイス１は、可動部２１の固定反射膜３５側の面に対し間隔を隔てて対向するように、固定部に固定的に設けられた第１の電極３３と、可動部２１の固定反射膜３５と反対側の面に対し間隔を隔てて対向するように、固定部に対し固定的に設けられた第２の電極４３とを備え、第１の電極３３および第２の電極４３のうち、一方の電極は、可動部２１との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、可動部２１との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、可動部２１の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能する。
【解決手段】本発明の光学デバイス１は、可動部２１の固定反射膜３５側の面に対し間隔を隔てて対向するように、固定部に固定的に設けられた第１の電極３３と、可動部２１の固定反射膜３５と反対側の面に対し間隔を隔てて対向するように、固定部に対し固定的に設けられた第２の電極４３とを備え、第１の電極３３および第２の電極４３のうち、一方の電極は、可動部２１との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、可動部２１との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、可動部２１の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学デバイス、波長可変フィルタ、波長可変フィルタモジュール、および光スペクトラムアナライザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学デバイスとしては、例えば、複数の波長を有する光から特定の波長の光のみを分離する波長可変フィルタ(Optical Tunable Filter)が知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１にかかる波長可変フィルタにあっては、板状をなし、その厚さ方向に変位可能な可動部が支持基板に略平行に配設され、可動部の支持基板側の面上と、支持基板の可動部側の面（対向面）上とのそれぞれには、反射膜が設けられている。
【０００３】
また、支持基板上には、駆動電極が設けられ、駆動電極と可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせ、可動部を変位させる。可動部の変位により２つの反射膜同士の間隙の距離が可変となっている。そして、この間隙に、複数の波長を有する光が入射すると、干渉作用により、間隙の距離に応じた波長の光のみが外部へ射出される。
【０００４】
このような干渉作用を好適に生じさせるためには、可動部と支持基板との間の距離を正確に設定したり、可動部と支持基板との平行度を高くしたりすることが必要となる。そこで、駆動電極を複数とするとともに、これに対応するように支持基板上に検出電極を複数設け、検出電極と可動部との間の静電容量に基づいて、可動部と支持基板との平行度や可動部と支持基板との間の距離を検出することが必要となる。
【０００５】
しかし、特許文献１の波長可変フィルタにあっては、支持基板の可動部側の面が平面となっているため、検出電極を駆動電極と同一平面上に設けなければならず、駆動電極と検出電極との間の距離が小さいと、これらの間に生じる結合容量が大きくなって、前記検出を正確に行うことが難しい。
また、仮に、駆動電極と検出電極との間に生じる結合容量を小さくするために、駆動電極と検出電極との間の距離を大きくすると、その分、駆動電極の面積を小さくしなければならず、駆動電圧が高くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６７４７７７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を有する光学デバイス、波長可変フィルタ、波長可変フィルタモジュール、および光スペクトラムアナライザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光学デバイスは、第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする。
【０００９】
これにより、駆動電極と検出電極との間の距離を大きくすることができる。その結果、駆動電極と検出電極との間に生じる結合容量を低減して、可動部と検出電極との間の静電容量を高精度に検出し、その検出結果に基づいて、可動部を所望の位置および姿勢に正確に変位させることができる。その際、駆動電極と検出電極とを平面視にてこれらを重ねるようにして配置することが可能であるため、駆動電極の大面積化を図り駆動電圧を低減するとともに、検出電極の大面積化を図り検出精度を向上させることができる。このようにして、本発明の光学デバイスは、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を得ることができる。
また、可動部を第１の電極側と第２の電極側との双方に変位させることができる。そのため、可動部に生じる応力を低減しつつ、可動部の可動範囲を大きくすることができる。その結果、広いレンジでの波長の光に対して使用可能な光学デバイスを提供することができる。
また、可動部の位置および／または姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定を容易なものとすることができる。
【００１０】
本発明の光学デバイスでは、前記一方の電極と前記可動部との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づき、前記他方の電極と前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させることが好ましい。
これにより、使用時に、可動部の位置および姿勢をより正確に所望のものとすることができる。
【００１１】
本発明の光学デバイスでは、前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれ、複数の電極で構成されていることが好ましい。
これにより、第１の光反射部と第２の光反射部との間の距離、および、第１の光反射部と第２の光反射部との平行度を高精度に制御して、光学デバイスの光学特性を優れたものとすることができる。
【００１２】
本発明の光学デバイスでは、前記第１の電極を構成する電極の数と前記第２の電極を構成する電極の数は同数であり、前記第１の電極の各電極と前記第２の電極の各電極とは対をなしていることが好ましい。
これにより、可動部の姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定を容易なものとすることができる。
本発明の光学デバイスでは、前記第１の電極の形状は、前記第２の電極の形状と相似形状であることが好ましい。
これにより、可動部の姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定をより容易なものとすることができる。
【００１３】
本発明の光学デバイスでは、前記第１の電極の大きさは、前記第２の電極の大きさと同じであることが好ましい。
これにより、可動部の姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定をさらに容易なものとすることができる。
本発明の光学デバイスでは、前記可動部を支持するための支持部と、前記支持部に対し前記可動部を変位可能とするように前記可動部と前記支持部とを連結する連結部とを有し、前記可動部と前記支持部と前記連結部とが一体的に形成されていることが好ましい。
これにより、基板に対する可動部の姿勢をより安定させることができる。
【００１４】
本発明の光学デバイスでは、前記可動部と前記支持部と前記連結部とが形成された第１の基板と、前記第１の基板の一方の面側で前記支持部に対し固定的に設けられた第２の基板と、前記第１の基板の他方の面側で前記支持部に対し固定的に設けられた第３の基板とを有し、前記第１の基板と前記第２の基板および前記第３の基板のそれぞれとの間には、前記可動部の変位を許容するように気密空間が形成され、前記第２の基板上には、前記第１の電極および前記第１の光反射部が設けられ、前記第３の基板上には、前記第２の電極が設けられていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、可動部と外気との接触を遮断し、可動部を安定して駆動することができる。
【００１５】
本発明の光学デバイスでは、前記第２の基板の前記第１の基板側の面には、凹部が形成されており、前記凹部の底面上に、前記第１の光反射部および前記第１の電極が設けられていることが好ましい。
これにより、第１の基板と第２の基板との間にスペーサのような部材を設けることなく、部品点数を低減し、第１の基板と第２の基板との間に気密空間を形成することができる。
【００１６】
本発明の光学デバイスでは、前記凹部は、第１の凹部と、該第１の凹部の底面に形成された第２の凹部とを有し、前記第１の電極は、前記第２の凹部の外側における前記第１の凹部の底面上に設けられ、前記第１の光反射部は、前記第２の凹部の底面上に設けられていることが好ましい。
これにより、第１の光反射部と第２の光反射部の間の距離を大きくして、干渉を生じる光の波長を大きくしても、第１の電極と可動部との間の距離を小さくして、駆動電圧を低減することができる。
【００１７】
本発明の光学デバイスでは、前記第１の電極は、前記第１の光反射部を囲むように設けられていることが好ましい。
これにより、基板に対する可動部の姿勢を簡単かつ正確に検出することができる。
本発明の光学デバイスでは、前記第１の基板は、シリコンを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、安定した駆動が可能になり、光学特性および耐久性をより優れたものとすることができる。
【００１８】
本発明の光学デバイスでは、前記第２の基板および前記第３の基板のうちの少なくとも一方は、ガラスを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、光を外部から第２の基板および／または第３の基板を介して第１の光反射部と第２の光反射部との間に入射させたり、光を第１の光反射部と第２の光反射部との間から第２の基板および／または第３の基板を介して外部へ射出させたりすることができる。さらに、視認性を向上させることができ、デバイス内部への異物混入などの不良を容易に判別することができる。
【００１９】
本発明の光学デバイスでは、前記第２の基板および前記第３の基板のうちの少なくとも一方は、アルカリ金属イオンを含むガラスを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、第１の基板がシリコンを主材料として構成されている場合に、第１の基板と第２の基板および／または第３の基板とを陽極接合により簡単かつ強固に接合することができる。
【００２０】
本発明の光学デバイスでは、前記第１の基板は、ＳＯＩウエハの一方のＳｉ層を加工することにより形成されたものであることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、可動部と支持部と連結部とをより高精度なものとすることができる。
本発明の光学デバイスでは、前記第１の光反射部および前記第２の光反射部のうちの少なくとも一方は、誘電体多層膜で構成されていることが好ましい。
これにより、第１の光反射部と第２の光反射部との間での光の干渉時における光の損失を防止して、光学特性を向上させることができる。
【００２１】
本発明の光学デバイスでは、前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第１の電極と前記第２の電極とは、前記可動部を介して対称に設けられていることが好ましい。
これにより、可動部の位置および／または姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定をより容易なものとすることができる。
【００２２】
本発明の波長可変フィルタは、第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする。
【００２３】
これにより、駆動電極と検出電極との間の距離を大きくすることができる。その結果、駆動電極と検出電極との間に生じる結合容量を低減して、可動部と検出電極との間の静電容量を高精度に検出し、その検出結果に基づいて、可動部を所望の位置および姿勢に正確に変位させることができる。その際、駆動電極と検出電極とを平面視にてこれらを重ねるようにして配置することが可能であるため、駆動電極の大面積化を図り駆動電圧を低減するとともに、検出電極の大面積化を図り検出精度を向上させることができる。このようにして、本発明の波長可変フィルタは、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を得ることができる。
【００２４】
本発明の波長可変フィルタモジュールは、第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする。
【００２５】
これにより、駆動電極と検出電極との間の距離を大きくすることができる。その結果、駆動電極と検出電極との間に生じる結合容量を低減して、可動部と検出電極との間の静電容量を高精度に検出し、その検出結果に基づいて、可動部を所望の位置および姿勢に正確に変位させることができる。その際、駆動電極と検出電極とを平面視にてこれらを重ねるようにして配置することが可能であるため、駆動電極の大面積化を図り駆動電圧を低減するとともに、検出電極の大面積化を図り検出精度を向上させることができる。このようにして、本発明の波長可変フィルタモジュールは、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を得ることができる。
【００２６】
本発明の光スペクトラムアナライザは、第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする。
【００２７】
これにより、駆動電極と検出電極との間の距離を大きくすることができる。その結果、駆動電極と検出電極との間に生じる結合容量を低減して、可動部と検出電極との間の静電容量を高精度に検出し、その検出結果に基づいて、可動部を所望の位置および姿勢に正確に変位させることができる。その際、駆動電極と検出電極とを平面視にてこれらを重ねるようにして配置することが可能であるため、駆動電極の大面積化を図り駆動電圧を低減するとともに、検出電極の大面積化を図り検出精度を向上させることができる。このようにして、本発明の光スペクトラムアナライザは、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の光学デバイス（波長可変フィルタ）の実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す光学デバイスを示す平面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１に示す光学デバイスの駆動電極および検出電極を説明するための図である。
【図５】図１に示す光学デバイスの制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】図１に示す光学デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図７】図１に示す光学デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図８】図１に示す光学デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図９】図１に示す光学デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図１０】図１に示す光学デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の波長可変フィルタモジュールの実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の光スペクトラムアナライザの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の光学デバイス、波長可変フィルタ、波長可変フィルタモジュール、および光スペクトラムアナライザを添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の光学デバイスの実施形態を示す分解斜視図、図２は、図１に示す光学デバイスの平面図、図３は、図２のＡ−Ａ線での断面図、図４は、図１に示す光学デバイスの駆動電極および検出電極を説明するための図、図５は、図１に示す光学デバイスの制御系の構成を示すブロック図である。また、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言い、図２中および図４中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図３中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左側」と言う。
【００３０】
図１に示す光学デバイス１は、例えば、光を受け、干渉作用により、その光の波長のうち特定の波長に対応する光（干渉光）だけを出射させる波長可変フィルタである。なお、光学デバイス１は、例えば、光スイッチや光アッテネータなどの他の光学デバイスとしても用いることができる。
このような光学デバイス１にあっては、図１および図３に示すように、第１の基板２を介して第２の基板３および第３の基板４が接合されている。第１の基板２と第２の基板３との間には、光を干渉させるための第１のギャップＧ１と、第１のギャップＧ１を小さくするときに静電引力を生じさせるための静電ギャップである第２のギャップＧ２とが形成されている。一方、第１の基板２と第３の基板４との間には、第１のギャップＧ１を大きくするときに静電引力を生じさせるための静電ギャップである第３のギャップＧ３が形成されている。ここで、第２のギャップＧ２および第３のギャップＧ３は、それぞれ、可動部２１との間の静電容量を検出するための検出電極としても機能することができる。
【００３１】
このような光学デバイス１にあっては、第１のギャップＧ１に光Ｌが入射すると、干渉作用により、第１のギャップＧ１の大きさに応じた波長の光だけが射出する。以下、光学デバイス１の各構成を順次詳細に説明する。
第１の基板２は、光透過性および導電性を有し、例えばシリコンで構成されている。そして、第１の基板２は、第１の基板２と第２の基板３との間の第１のギャップＧ１を可変とするための可動部２１と、支持部２２と、可動部２１を支持部２２に対し上下方向に変位可能とするようにこれらを連結する連結部２３とを有している。これらは、第１の基板２に異形状の開口部２４が形成されることにより、一体的に形成されている。
【００３２】
可動部２１は、板状をなしているとともに、平面視にて、第１の基板２のほぼ中央部に位置し、円形状をなしている。このような可動部２１は、第２の基板３に対し間隔を隔てて対向し、その厚さ方向に変位可能に設けられている。なお、可動部２１の形状、大きさ、配置は、図示の形状に特に限定されないのは言うまでもない。
可動部２１の厚さ（平均）は、構成材料、用途等に応じて適宜選択され、特に限定されないが、１〜５００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。
【００３３】
また、可動部２１には、第２の基板３と対向する側の面（すなわち、可動部２１の下面）上に、第２の光反射部として、光を比較的高い反射率で反射させる可動反射膜（ＨＲコート）２５が形成され、第２の基板３と対向する側とは反対側の面（すなわち、可動部２１の上面）上に、光の反射を抑制する可動反射防止膜（ＡＲコート）２６が形成されている。
【００３４】
可動反射膜２５は、図３に示すように光学デバイス１の下方から第１のギャップＧ１に入射した光を、後述する第１の光反射部である固定反射膜３５との間で複数回にわたって反射させるためのものである。可動反射防止膜２６は、図３に示すように光学デバイス１の下方から第１のギャップＧ１に入射した光が第１の基板２の上面と外気との界面で図中下方に反射されるのを防止するためのものである。
【００３５】
可動反射膜（誘電体多層膜）２５や可動反射防止膜２６は、必要な光学特性を得られるものであれば特に限定されないが、誘電体多層膜で構成されているものが好ましい。すなわち、可動反射膜（誘電体多層膜）２５や可動反射防止膜２６は、それぞれ、高屈折率層と低屈折率層とが交互に複数積層されてなるものであるのが好ましい。これにより、可動反射膜２５と固定反射膜３５との間での光の干渉時における光の損失を防止して、光学特性を向上させることができる。
【００３６】
高屈折率層を構成する材料としては、可動反射膜２５や可動反射防止膜２６に必要な光学特性を得ることができるものであれば、特に限定されないが、可視光領域や赤外光領域で用いる場合には、Ｔｉ２Ｏ、Ｔａ２Ｏ５、酸化ニオブなどが挙げられ、また、紫外光領域で用いる場合には、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＴｈＯ２などが挙げられる。本実施形態では、第１の基板２がシリコンで構成されているため、光学デバイス１には赤外光が用いられる。そのため、高屈折率層を構成する材料として、Ｔｉ２Ｏ、Ｔａ２Ｏ５、酸化ニオブなどが好適に用いられる。
【００３７】
低屈折率層を構成する材料としては、可動反射膜２５や可動反射防止膜２６に必要な光学特性を得ることができるものであれば、特に限定されないが、例えば、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２などが挙げられる。特に、低屈折率層の構成材料としては、ＳｉＯ２を主材料とするものが好適に用いられる。
可動反射膜２５および可動反射防止膜２６を構成する高屈折率層および低屈折率層の層数、厚さは、必要とする光学特性に応じて設定される。一般に、多層膜により反射膜を構成する場合、その光学特性を得るために必要な層数は１２層以上であり、多層膜により反射防止膜を構成する場合、その光学特性に必要な層数は４層程度である。
【００３８】
可動反射膜２５が絶縁性を有していると、可動部２１と第１の電極３３との接触による短絡を防止することができる。すなわち、可動部２１の第２の基板３側の面上に絶縁膜が設けられていると、可動部２１と第１の電極３３との接触による短絡を防止することができる。
この場合、可動反射膜２５が絶縁膜を兼ねているので、より簡単な構成で、可動部２１と第１の電極３３との接触による短絡を防止することができる。また、可動反射防止膜２６も絶縁膜を兼ねているので、より簡単な構成で、可動部２１と第２の電極４３との接触による短絡を防止することができる。
【００３９】
このような可動部２１を囲むように支持部２２が形成され、可動部２１は、連結部２３を介して支持部２２に支持されている。
連結部２３は、前述した可動部２１の周囲に周方向に等間隔で複数（本実施形態では４つ）設けられている。この連結部２３は、弾性（可撓性）を有しており、これにより、可動部２１は、第２の基板３に対し略平行に間隔を隔てて、その厚さ方向に（上下に）に変位可能となっている。なお、連結部２３の数、位置、形状は、可動部２１を支持部２２に対し変位可能とするものであれば、前述したものに限定されない。
【００４０】
また、第１の基板２には、後述する引出し電極３８ａ、３８ｂに外部からアクセスするための開口部２７ａ、２７ｂが設けられている。この開口部２７ａ、２７ｂは、光学デバイス１の製造工程において、第１の基板と第２の基板との間の空間に外部との圧力差が生じるのを防止する圧力開放用開口部としても機能する。
このような第１の基板２にあっては、可動部２１と支持部２２と連結部２３とが一体的に形成されているのが好ましい。これにより、第２の基板３に対する可動部２１の姿勢をより安定させることができる。
【００４１】
その際、可動部２１と支持部２２と連結部２３とは、それぞれ、シリコンを主材料として構成されていると、光学特性および耐久性をより優れたものとすることができる。
特に、可動部２１と支持部２２と連結部２３とは、ＳＯＩウエハの一方のＳｉ層を加工することにより形成されたものであると、比較的簡単に、可動部２１と支持部２２と連結部２３とをより高精度なものとすることができる。
【００４２】
このような第１の基板２に対し、支持部２２の下面で、第２の基板３が接合されている。
第２の基板３は、光透過性を有しており、第２の基板３には、その一方の面側に、第１の基板２と第２の基板３との間に第２のギャップＧ２を形成するための第１の凹部３１と、第１の凹部３１内側で第１の基板２と第２の基板３との間に第１のギャップＧ１を形成するための第２の凹部３２とが形成されている。
【００４３】
このような第２の基板３の構成材料としては、用いる光の波長に関し光透過性を有していれば、特に限定されないが、例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス、無アルカリガラス等の各種ガラスや、シリコン等が挙げられる。
これらの中でも、第２の基板３の構成材料としては、例えばナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）のようなアルカリ金属（可動イオン）を含有したガラスが好ましい。これにより、第１の基板２を例えばシリコンで構成した場合に、第１の基板２と第２の基板３とを陽極接合により、簡単かつ強固に接合することができる。
【００４４】
特に、陽極接合により第１の基板２と第２の基板３とを接合する場合には、第１の基板２の熱膨張係数と第２の基板３の熱膨張係数との差は、できるだけ小さいほうが好ましく、具体的には、５０×１０−７℃−１以下であるのが好ましい。
これにより、陽極接合時に第１の基板２および第２の基板３が高温下にさらされても、第１の基板２と第２の基板３との間に生じる応力を低減して、第１の基板２または第２の基板３の損傷を防止することができる。
【００４５】
したがって、第２の基板３の構成材料としては、ソーダガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス等を用いるのが好ましく、例えば、コーニング社製のパイレックスガラス（登録商標）等が好適に用いられる。
また、第２の基板３の厚さ（平均）は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、１０〜２０００μｍ程度であるのが好ましく、１００〜１０００μｍ程度であるのがより好ましい。
【００４６】
第１の凹部３１は、その外形が円形をなしており、前述した可動部２１と連結部２３と開口部２４とに対応する位置に配置されている。また、第１の凹部３１の底面上には、可動部２１の外周部に対応する位置で、円環状の第１の電極３３、絶縁膜３４がこの順で積層されている。このようにして、第２の基板３の可動部２１側の設置面上に、第１の電極３３が設けられている。
【００４７】
第１の電極３３は、全体としてほぼ円環状をなし、これを２分するようにした２つの第１の電極３３ａ、３３ｂからなる。そして、第１の電極３３ａ、３３ｂは、図５に示すように、通電回路１０に接続されている。これにより、第１の電極３３と可動部２１との間に電位差を生じさせること、および、第１の電極３３と可動部２１との間の静電容量を検出することが可能となっている。なお、通電回路１０については、後に詳述する。
【００４８】
各第１の電極３３ａ、３３ｂは、第２の凹部３２を囲むように設けられている。これにより、各第１の電極３３ａ、３３ｂと可動部２１との間の静電引力を簡単に釣り合わせることができる。その結果、第２の基板３に対する可動部２１の姿勢をより安定させることができる。
第１の電極３３（第１の電極３３ａ、３３ｂのそれぞれ）の構成材料としては、導電性を有しているものであれば、特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｔｉなどの金属、カーボンやチタンなどを分散した樹脂、多結晶シリコン（ポリシリコン）、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコン、ＩＴＯのような透明導電材料、Ａｕ等が挙げられる。
このような第１の電極３３の厚さ（平均）は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、０．１〜５μｍ程度であるのが好ましい。
【００４９】
絶縁膜３４は、第１の電極３３と同様の形状をなし、可動部２１と第１の電極３３との接触による短絡を防止する機能を有するものである。
このような第１の凹部３１内の空間内に、可動部２１の駆動のための静電ギャップ（駆動ギャップ）として、第２のギャップＧ２が形成される。すなわち、可動部２１と第１の電極３３との間に、第２のギャップＧ２が形成される。
【００５０】
第２のギャップＧ２の大きさ（すなわち、可動部２１と第１の電極３３との間の距離）は、用途などに応じて適宜選択され、特に限定されないが、０．５〜２０μｍ程度であるのが好ましい。
第２の凹部３２は、その外形が円形をなし、前述した第１の凹部３１とほぼ同心でかつ第１の凹部３１および可動部２１の外径よりも小さい外径を有している。また、第２の凹部３２の底面（第２の基板３の可動部２１側の面）上には、ほぼ円形をなす固定反射膜３５が設けられている。
【００５１】
固定反射膜３５は、前述したように、図３に示すように光学デバイス１の下方から第１のギャップＧ１に入射した光を、可動反射膜２５との間で複数回にわたって反射させるためのものである。すなわち、この固定反射膜３５は、前述した可動反射膜２５と協働して、第１のギャップＧ１の大きさ（すなわち、固定反射膜３５と可動反射膜２５との間の距離）に対応する波長の光を干渉させることができる。この第１のギャップＧ１の大きさは、前述した第２のギャップＧ２の大きさよりも大きい。
【００５２】
第１のギャップＧ１の大きさは、用途などに応じて適宜選択され、特に限定されないが、１〜１００μｍ程度であるのが好ましい。
前述したように、第２の凹部３２の底面上に固定反射膜３５が設けられていると、第１の電極３３と可動部２１との間の距離に関係なく、第２の凹部３２の深さに応じた使用可能波長帯域とすることができる。そのため、様々な使用可能波長帯域に設定しても、駆動電圧を低減することができる。
【００５３】
なお、第２の凹部３２を省略することもできる。この場合、光学デバイス１の光学特性を損ねない条件であれば、第１の凹部３１の底面のほぼ全域に第１の電極を設け、その上に固定反射膜３５を設けることができる。これにより、検出電極や駆動電極の面積を大きくして、可動部２１と検出電極との間の静電容量の検出精度を向上させたり、駆動電圧を低減したりすることができる。また、固定反射膜の構成材料を導電性材料で構成することにより、固定反射膜を第１の凹部３１の底面のほぼ全域に設け、可動反射膜が第１の電極（検出電極や駆動電極）を兼ねるようにすることができる。これによっても、検出電極や駆動電極の面積を大きくして、可動部２１と検出電極との間の静電容量の検出精度を向上させたり、駆動電圧を低減したりすることができる。
【００５４】
また、第２の基板３には、前述した第１の電極３３ａ、３３ｂをそれぞれ外部に引き出すために、第３の凹部３７ａ、３７ｂと、第３の凹部３７ａ、３７ｂと第１の凹部３１とを連通させる溝部３６ａ、３６ｂとが形成されている。
溝部３６ａおよび第３の凹部３７ａは、その深さが第１の凹部３１の深さとほぼ同等となっており、これらの底面上には、第１の電極３３ａに接続される引出し電極３８ａが設けられている。これと同様に、溝部３６ｂおよび第３の凹部３７ｂは、その深さが第１の凹部３１の深さとほぼ同等となっており、これらの底面上には、第１の電極３３ｂに接続される引出し電極３８ｂが設けられている。
【００５５】
引出し電極３８（引出し電極３８ａ、３８ｂ）の構成材料としては、前述した第１の電極３３の構成材料と同様のものを用いることができ、導電性を有しているものであれば、特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｔｉなどの金属、カーボンやチタンなどを分散した樹脂、多結晶シリコン（ポリシリコン）、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコン、ＩＴＯのような透明導電材料、Ａｕ等が挙げられる。
【００５６】
また、引出し電極３８の厚さ（平均）は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、０．１〜５μｍ程度であるのが好ましい。そして、引出し電極３８ａは、前述した第１の電極３３ａと一体的に、引出し電極３８ｂは、前述した第１の電極３３ｂと一体的に形成されているのが好ましい。
また、第２の基板３の他方の面（すなわち、前述した第１の凹部３１等が形成されている面とは反対側の面）上には、固定反射防止膜３９が形成されている。
【００５７】
固定反射防止膜３９は、図３に示すように光学デバイス１の下方から第１のギャップＧ１に向け照射された光が第２の基板３の下面と外気との界面で図中下方に反射されるのを防止するためのものである。なお、固定反射膜３５や固定反射防止膜３９の構成は、前述した可動反射膜２５や可動反射防止膜２６の構成と同様である。
このような第２の基板３とは反対側で第１の基板２に接合する第３の基板４も、光透過性を有している。そして、第３の基板４には、その一方の面側に、第１の基板２と第３の基板４との間に第３のギャップＧ３を形成するための凹部４１が形成されている。
【００５８】
このようにして、第１の基板２と第２の基板３および第３の基板４のそれぞれとの間には、可動部２１の変位を許容するように空間が形成されるが、当該空間を気密空間として形成することができる。このようにして、比較的簡単な構成で、可動部２１と外気との接触を遮断し、可動部２１を安定して駆動することができる。なお、本実施形態において、第１の基板２の可動部２１以外の部分と、第２の基板３および第３の基板４とが固定部を構成し、これに対し可動部２１は可動となっている。
【００５９】
また、本実施形態では、本実施形態のように第２の基板３に形成された凹部の底面上に、固定反射膜３５および第１の電極３３が設けられているので、第１の基板２と第２の基板３との間にスペーサのような部材を設けることなく、部品点数を低減し、前述したような気密空間を第１の基板２と第２の基板３との間に形成することができる。
このような第３の基板４の構成材料としては、用いる光の波長に関し光透過性を有していれば、特に限定されず、前述した第２の基板３の構成材料と同様のものを用いることができる。したがって、第３の基板４の構成材料としてアルカリ金属を含むガラスを用いた場合、第２の基板３と同様に、第３の基板４と第１の基板２とを陽極接合により接合することができる。
【００６０】
第２の基板３および第３の基板４のうちの少なくとも一方がガラスを主材料として構成されていると、光を外部から第２の基板３および／または第３の基板４を介して固定反射膜３５と可動反射膜２５との間に入射させたり、光を固定反射膜３５と可動反射膜２５との間から第２の基板３および／または第３の基板４を介して外部へ射出させたりすることができる。
【００６１】
また、第３の基板４の厚さ（平均）は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、１０〜２０００μｍ程度であるのが好ましく、１００〜１０００μｍ程度であるのがより好ましい。
凹部４１は、その外形が円形をなしており、前述した第１の凹部３１と同様に、前述した可動部２１と連結部２３と開口部２４とに対応する位置に配置されている。また、凹部４１の深さおよび外径は、前述した第１の凹部３１の深さおよび外径とほぼ等しくなっている。また、第１の凹部３１の底面上には、可動部２１の外周部に対応する位置で、円環状の第２の電極４３（第２の電極）、絶縁膜４４がこの順で積層されている。このようにして、第３の基板４の可動部２１側の設置面上に、第２の電極４３が設けられている。
【００６２】
第２の電極４３は、全体としてほぼ円環状をなし、前述した第１の電極３３と同様に、これを２分するようにした２つの第２の電極４３ａ、４３ｂからなる。そして、第１の電極３３ａ、３３ｂと同様に、第２の電極４３ａ、４３ｂは、通電回路１０に接続されている。これにより、第２の電極４３と可動部２１との間に電位差を生じさせること、および、第２の電極４３と可動部２１との間の静電容量を検出することが可能となっている。
【００６３】
前述したように第１の電極および第２の電極のうちの少なくとも一方が複数設けられていると、可動部２１の姿勢を変化させたり、可動部２１の姿勢を検出したりすることができる。可動部２１の姿勢を変化させる際には、例えば、各第１の電極３３ａ、３４ａまたは各第２の電極４３ａ、４３ｂにほぼ同電圧を印加して、固定反射膜３５と可動反射膜２５との平行度を保つように可動部２１を変位させることもできるし、また、各第１の電極３３ａ、３３ｂまたは各第２の電極４３ａ、４３ｂに互いに異なる電圧を印加して、固定反射膜３５に対し可動反射膜２５を傾斜させるように可動部２１を変位させることもできる。また、可動部２１の位置だけでなく、可動部２１の姿勢を検出することができる。
【００６４】
特に、本実施形態では、第１の電極および前記第２の電極がそれぞれ複数設けられているので、可動部２１の姿勢をより高精度に検出することができる。また、例えば、第１の電極３３ａおよび第２の電極４３ｂのみに電位差を生じさせ、可動部２１の一部を第１の電極３３側へ変位させ、可動部２１の他の部分を第２の電極４３側へ変位させることができる。その結果、可動部２１の姿勢をより広範囲に変化させることができる。
【００６５】
また、第１の電極の数と前記第２の電極の数とは同数であり、各第１の電極と各第２の電極とは対をなしているので、可動部２１の姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定を容易なものとすることができる。また、可動部２１の姿勢や位置を検出する際に、後述する検出部１２の構成や処理を簡単なものとすることができる。
また、第１の電極３３の形状が第２の電極４３の形状と相似形状であるため、可動部２１の姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定をより容易なものとすることができる。また、可動部２１の姿勢や位置を検出する際に、後述する検出部１２の構成や処理を簡単なものとすることができる。
また、第１の電極３３の大きさ（面積）が第２の電極４３の大きさ（面積）と同じであるため、可動部２１の姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定をさらに容易なものとすることができる。また、可動部２１の姿勢や位置を検出する際に、後述する検出部１２の構成や処理を簡単なものとすることができる。
【００６６】
第２の電極４３（第２の電極４３ａ、４３ｂのそれぞれ）の構成材料としては、導電性を有しているものであれば、特に限定されず、前述した第１の電極３３の構成材料と同様のものを用いることができる。
このような第２の電極４３の厚さ（平均）は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、０．１〜５μｍ程度であるのが好ましい。
【００６７】
絶縁膜４４は、第２の電極４３と同様の形状をなし、可動部２１と第２の電極４３との接触による短絡を防止する機能を有するものである。
このような凹部４１内の空間内に、可動部２１の駆動のための静電ギャップ（駆動ギャップ）として、第３のギャップＧ３が形成される。すなわち、可動部２１と第２の電極４３との間に、第３のギャップＧ３が形成される。
【００６８】
可動部２１と第１の電極３３、第２の電極４３との間に電位差を生じさせない状態において、第１の電極３３と可動部２１との間の距離（第２のギャップＧ２）と、第２の電極４３と可動部２１との間の距離（第３のギャップＧ３）は、ほぼ等しいのが好ましい。これにより、可動部２１の位置および／または姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定を容易なものとすることができる。また、可動部２１の姿勢や位置を検出する際に、後述する検出部１２の構成や処理を簡単なものとすることができる。
【００６９】
この場合、前記電位差を生じさせない状態において、第１の電極３３と第２の電極４３とは、可動部２１を介して対称に設けられているのが好ましい。これにより、可動部２１の位置および／または姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定をより容易なものとすることができる。また、可動部２１の姿勢や位置を検出する際に、後述する検出部１２の構成や処理を簡単なものとすることができる。
【００７０】
第３のギャップＧ３の大きさ（すなわち、可動部２１と第２の電極４３との間の距離）は、用途などに応じて適宜選択され、特に限定されないが、０．５〜２０μｍ程度であるのが好ましい。
また、凹部４１の底面上には、その中央部に、ほぼ円形をなす固定反射防止膜４２が設けられている。すなわち、固定反射防止膜４２を囲むように、凹部４１の底面（設置面）上には、前述した第２の電極４３が設けられている。
【００７１】
固定反射防止膜４２は、図３に示すように光学デバイス１の下方から第１のギャップＧ１に入射した光が第３の基板４の下面と外気との界面で図中下方に反射されるのを防止するためのものである。なお、固定反射防止膜４２の構成は、前述した可動反射防止膜２６の構成と同様である。
また、第３の基板４には、前述した引出し電極３８ａ、３８ｂに外部からアクセスするための開口部４７ａ、４７ｂが設けられている。なお、前述した第２の電極４３の引出しは、図示しない取り出し部から取り出される。
【００７２】
また、第３の基板４の他方の面（すなわち、前述した凹部４１等が形成されている面とは反対側の面）上には、固定反射防止膜４９が形成されている。
固定反射防止膜４９は、図３に示すように光学デバイス１の下方から第３のギャップＧ３に入射した光が第３の基板４の上面と外気との界面で図中下方に反射されるのを防止するためのものである。なお、固定反射防止膜４９の構成は、前述した可動反射防止膜２６の構成と同様である。
【００７３】
ここで、図５に基づき、通電回路１０をより具体的に説明する。
この通電回路１０は、通電回路１０は、図５に示すように、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂに電圧を印加するための電源部１１と、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと可動部２１との間の静電容量を検出するための検出部１２と、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと電源部１１および検出部１２との接続状態を切り換える切換部１３と、検出部１２の検出結果に基づき電源部１１および切換部１３の駆動を制御する制御部１４とを有している。
【００７４】
電源部１１は、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと可動部２１との間に任意の電位差を生じさせることが可能となっている。すなわち、光学デバイス１では、第１の電極３３および第２の電極４３に対し選択的に電圧を印加して、第１の電極３３および／または第２の電極４３と可動部２１との間に電位差を生じさせることが可能となっている。これにより、より確実に、可動部２１を所望の位置および姿勢とすることができる。
【００７５】
検出部１２は、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと可動部２１との間を独立して検出することが可能となっている。これにより、可動部２１が所望の位置および姿勢となるような電位差を、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと可動部２１との間に生じさせることができる。
切換部１３は、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと電源部１１および検出部１２との接続状態を切り換え可能となっている。
【００７６】
制御部１４は、前述した検出部１２の検出結果に基づき、前述した電源部１１の駆動を制御するようになっている。これにより、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと可動部２１との間の静電容量に基づいて、可動部２１が所望の位置および姿勢となるような電位差を、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと可動部２１との間に選択的に任意の電位差を生じさせることができる。
【００７７】
また、制御部１４は、例えば、設定された波長（第１のギャップＧ１）に応じて、前述した切換部１３の前記接続状態を切り換えるようになっている。
このような構成を有する光学デバイス１の動作（作用）を説明する。
前述した通電回路１０が、第１の電極３３および第２の電極４３のうちの一方の電極と可動部２１との間の静電容量を検出し、その検出信号（検出結果）に基づき、第１の電極３３および第２の電極４３のうちの他方の電極と可動部２１との間に電位差を生じさせる。
【００７８】
より具体的には、設定された波長が電圧非印加時の第１のギャップＧ１よりも小さい場合には、第１の電極３３を駆動電極として機能させ、第２の電極４３を検出電極として機能させる。この場合、通電回路１０により可動部２１と第１の電極３３との間に電圧が印加され、可動部２１と第１の電極３３とが互いに逆極性に帯電して、両者の間にクーロン力（静電引力）が発生する。
【００７９】
このクーロン力によって、可動部２１は、第１の電極３３に向け下方に移動（変位）し、連結部２３の弾性力とクーロン力が釣り合う位置で静止する。これにより、第１のギャップＧ１および第２のギャップＧ２の大きさが変化する。このとき、第１の電極３３ａに印加される電圧と、第１の電極３３ｂに印加される電圧とのバランスによって、可動部２１の姿勢（傾き）が決まる。
【００８０】
また、設定された波長が電圧非印加時の第１のギャップＧ１よりも大きい場合には、第１の電極３３を検出電極として機能させ、第２の電極４３を駆動電極として機能させる。通電回路１０により可動部２１と第２の電極４３との間に電圧が印加され、可動部２１と第２の電極４３とが互いに逆極性に帯電して、両者の間にクーロン力（静電引力）が発生する。
【００８１】
このクーロン力によって、可動部２１は、第２の電極４３に向け上方に移動（変位）し、連結部２３の弾性力とクーロン力が釣り合う位置で静止する。これにより、第１のギャップＧ１および第２のギャップＧ２の大きさが変化する。このとき、第２の電極４３ａに印加される電圧と、第２の電極４３ｂに印加される電圧とのバランスによって、可動部２１の姿勢（傾き）が決まる。
【００８２】
一方、図３に示すように、光学デバイス１の下方から第１のギャップＧ１に向け光Ｌが照射されると、光Ｌは、固定反射防止膜３９、第２の基板３、固定反射膜３５を透過して、第１のギャップＧ１に入射する。このとき、この光Ｌは、固定反射防止膜３９により、ほとんど損失せずに第１のギャップＧ１に入射する。
入射した光は、可動反射膜２５と固定反射膜３５との間において、反射を繰り返す（干渉する）。この際、可動反射膜２５および固定反射膜３５により、光Ｌの損失を抑えることができる。
【００８３】
前述したように可動反射膜２５と固定反射膜３５との間で光が反射を繰り返す過程において、可動反射膜２５と固定反射膜３５との間の第１のギャップＧ１の大きさに対応する干渉条件を満たさない波長の光は急激に減衰し、この干渉条件を満たした波長の光だけが残って最終的に光学デバイス１から出射する。したがって、可動部２１と第１の電極３３、第２の電極４３との間に印加される電圧を変更することにより、第１のギャップＧ１を変更（すなわち干渉条件を変更）すれば、光学デバイス１を透過する光の波長を変更することができる。
【００８４】
前記光Ｌの干渉の結果、第１のギャップＧ１の大きさに対応した波長の光（干渉光）は、可動反射膜２５、可動部２１、可動反射防止膜２６、固定反射防止膜４２、第３の基板４、固定反射防止膜４９を透過し、光学デバイス１の上方へ出射する。このとき、可動反射防止膜２６および固定反射防止膜４２、４９により、干渉光はほとんど損失せずに光学デバイス１の外部へ出射する。
なお、本実施形態では、第１のギャップＧ１に入射した光を光学デバイス１の上方へ出射したが、第１のギャップＧ１に入射した光を光学デバイス１の下方へ出射してもよい。
また、本実施形態では、光学デバイス１に対し、その下方から光を入射したが、上方から光を入射してもよい。
【００８５】
以上説明したような光学デバイス１にあっては、可動部２１の固定反射膜３５側の面に対し間隔を隔てて対向する第１の電極３３と、可動部２１の固定反射膜３５と逆側の面に対し間隔を隔てて対向する第２の電極４３とのうち、一方の電極が、可動部２１との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極が、可動部２１との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、可動部２１の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能する。
【００８６】
これにより、駆動電極と検出電極との間の距離を大きくすることができる。その結果、駆動電極と検出電極との間に生じる結合容量を低減して、可動部２１と検出電極との間の静電容量を高精度に検出し、その検出結果に基づいて、可動部２１を所望の位置および姿勢に正確に変位させることができる。その際、駆動電極と検出電極とを平面視にてこれらを重ねるようにして配置することが可能であるため、駆動電極の大面積化を図り駆動電圧を低減するとともに、検出電極の大面積化を図り検出精度を向上させることができる。このようにして、本発明の光学デバイス１は、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を得ることができる。
【００８７】
特に、本実施形態では、前記一方の電極と可動部２１との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づき、前記他方の電極と可動部２１との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、可動部２１の位置および／または姿勢を変化させるので、使用時に、可動部２１の位置および姿勢をより正確に所望のものとすることができる。
【００８８】
なお、前述したような静電容量の検出は、較正（キャリブレーション）時のみ行い、予め設定された変換テーブル等に基づき、前記他方の電極と可動部２１との間に電位差を生じさせてもよい。また、この場合、較正後に電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂのすべてを駆動電極として用いることも可能である。
また、第１の電極３３および第２の電極４３がそれぞれ、可動部２１を駆動するための駆動電極として機能することができる。すなわち、第１の電極３３または第２の電極４３は、検出電極として機能するときと、駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成されている。これにより、可動部２１を第１の電極３３側と第２の電極４３側との双方に変位させることができる。そのため、可動部２１に生じる応力を低減しつつ、可動部２１の可動範囲を大きくすることができる。その結果、光学デバイス１は、広いレンジでの波長の光に対して使用することができる。
また、可動部２１の変位に必要な駆動力を低減することができ、その結果、駆動電圧を低減することができる。
【００８９】
＜光学デバイスの製造方法＞
次に、光学デバイス１の製造方法の一例を図６ないし図１０に基づいて説明する。
図６〜図１０は、光学デバイス１の製造工程を説明するための図である。なお、図６〜図１０は、図２のＡ−Ａ線断面に対応する断面を示している。
本実施形態の光学デバイス１の製造方法は、［Ａ］第２の基板３を製造する工程と、［Ｂ］ＳＯＩ基板を第２の基板３に接合する工程と、［Ｃ］ＳＯＩ基板を加工して第１の基板２を製造する工程と、［Ｄ］第３の基板４を製造する工程と、［Ｅ］第３の基板４を第１の基板２に接合する工程とを有する。以下、各工程について順次説明する。
【００９０】
［Ａ］ 第２の基板３の製造
−Ａ１−
まず、第２の基板３を形成するための基板として、図６（ａ）に示すように、光透過性を有する基板３ａを用意する。
基板３ａとしては、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。基板３ａの構成材料としては、第２の基板３の説明で述べたものを用いることができる。前述したように、基板３ａの構成材料としては、例えばナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）のようなアルカリ金属（可動イオン）を含有したガラスを用いるのが好ましい。したがって、以下の説明では、基板３ａの構成材料として、アルカリ金属を含有したガラスを用いた場合について説明する。
【００９１】
−Ａ２−
次に、図６（ｂ）に示すように、基板３ａの一方の面上にマスク層５を形成（マスキング）する。
マスク層５を構成する材料としては、例えば、Ａｕ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉなどの金属、多結晶シリコン（ポリシリコン）、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコン等が挙げられる。マスク層５の構成材料にシリコンを用いると、マスク層５と基板３ａとの密着性が向上する。マスク層５の構成材料に金属を用いると、形成されるマスク層５の視認性が向上する。
【００９２】
マスク層５の厚さは、特に限定されないが、０．０１〜１μｍ程度とすることが好ましく、０．０９〜０．１１μｍ程度とすることがより好ましい。マスク層５が薄すぎると、基板３ａを十分に保護できない場合があり、マスク層５が厚すぎると、マスク層５の内部応力によりマスク層５が剥がれ易くなる場合がある。
マスク層５は、例えば、化学気相成膜法（ＣＶＤ法）、スパッタリング法、蒸着法等の気相成膜法、メッキ法等により形成することができる。
【００９３】
−Ａ３−
次に、図６（ｃ）に示すように、マスク層５に、第１の凹部３１と溝部３６と第３の凹部３７との平面視形状に対応した平面視形状をなす開口５１を形成する。
より具体的には、まず、例えばフォトリソグラフィ法を用い、マスク層５上に、フォトレジストを塗布し、露光、現像を行って、開口５１に対応する開口を有するレジストマスクを形成する。次に、このレジストマスク介してマスク層５をエッチングして、マスク層５の一部を除去した後、レジストマスクを除去する。このようにして、マスク層５に開口５１が形成される。このエッチングとしては、例えば、ＣＦガス、塩素系ガス等によるドライエッチング、フッ酸＋硝酸水溶液、アルカリ水溶液等によるウェットエッチングを用いることができる。
【００９４】
−Ａ４−
次に、マスク層５を介して基板３ａの一方の面をエッチングして、図６（ｄ）に示すように、第１の凹部３１と溝部３６と第３の凹部３７とを形成する。
このエッチングとしては、ドライエッチング法、ウェットエッチング法を用いることができるが、ウェットエッチング法を用いるのが好ましい。これにより、形成される第１の凹部３１をより理想的な円柱状とすることができる。この場合、ウェットエッチングのエッチング液としては、例えばフッ酸系エッチング液などが好適に用いられる。また、エッチング液にグリセリン等のアルコール（特に多価アルコール）を添加すると、形成される第１の凹部３１の底面を極めて滑らかなものとすることができる。
【００９５】
−Ａ５−
次に、マスク層５を除去した後に、前述した工程Ａ２およびＡ３と同様の方法を用いて、図６（ｅ）に示すように、第２の凹部３２の平面視形状に対応した平面視形状の開口を有するマスク層６を形成する。
マスク層５の除去方法としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ水溶液（例えばテトラメチル水酸化アンモニウム水溶液等）、塩酸＋硝酸水溶液、フッ酸＋硝酸水溶液等によるウェットエッチング、ＣＦガス、塩素系ガス等によるドライエッチングなどを用いることができる。
特に、マスク層５の除去方法としてウェットエッチングを用いると、簡易な操作で、効率よく、マスク層５を除去することができる。
【００９６】
−Ａ６−
次に、前述した工程Ａ４と同様の方法を用いて、マスク層６を介して基板３ａをエッチングして、図６（ｆ）に示すように、第２の凹部３２を形成した後、固定反射膜３５の平面視形状に対応した平面視形状の開口を有するマスク層６Ａを形成する。なお、マスク層６Ａの形成は、マスク層６を除去した後に行ってもよいし、マスク層６を除去せずに行ってもよい。
【００９７】
−Ａ７−
次に、図７（ａ）に示すように、マスク層６Ａを用いて、第２の凹部３２の底面上に、固定反射膜３５を形成する。
より具体的には、第２の凹部３２の底面上に、前述したような高屈折率層と低屈折層とを交互に積層することにより、固定反射膜３５を形成する。
高屈折率層および低屈折率層の形成方法としては、例えば、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、物理的化学気相成長法（ＰＶＤ）が好適に用いられる。
【００９８】
−Ａ８−
次に、前述した工程−Ａ５−と同様の方法を用いて、図７（ｂ）に示すように、マスク層６Ａを除去する。
−Ａ９−
次に、図７（ｃ）に示すように、基板３ａの第１の凹部３１等が形成された側の面上に一様に、第１の電極３３ａ、３３ｂおよび引出し電極３８ａ、３８ｂ等を形成するための導電層７を形成する。
導電層７の形成方法としては、例えば、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、物理的化学気相成長法（ＰＶＤ）が好適に用いられる。
また、導電層７の構成材料は、前述した第１の電極３３の構成材料を用いることができる。
【００９９】
−Ａ１０−
次に、図７（ｄ）に示すように、導電層７の不要部分を除去して、第１の電極３３等を形成するとともに、第１の電極３３上に絶縁膜３４を形成する。さらに、基板３ａの第１の凹部３１等が形成された側と反対側の面上に、固定反射防止膜３９を形成する。
導電層７の不要部分を除去する方法としては、前述した工程Ａ３と同様の方法を用いることができる。
【０１００】
また、第１の電極３３の形成方法としては、前述したマスク層５の形成方法と同様のものを用いることができる。
固定反射防止膜３９の形成方法としては、前述した固定反射膜３５の形成方法と同様のものを用いることができる。
以上のようにして、第２の基板３を製造することができる。
【０１０１】
［Ｂ］ＳＯＩ基板と第２の基板３との接合
−Ｂ１−
まず、図８（ａ）に示すように、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板８を用意する。
このＳＯＩ基板８は、Ｓｉで構成されたベース層８１、ＳｉＯ２で構成された絶縁層８２、Ｓｉで構成された活性層８３の順でこれら３層が積層されてなるものである。なお、ＳＯＩ基板８に代えて、ＳＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ）基板、シリコン基板等を用いることもできる。
ＳＯＩ基板８の厚さは、特に限定されないが、特に活性層８３の厚さが１０〜１００μｍ程度であるのが好ましい。
【０１０２】
−Ｂ２−
次に、ＳＯＩ基板８と第２の基板３との接合に先立ち、図８（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板８の活性層８３側の面上に、可動反射膜２５を形成する。
可動反射膜２５の形成方法としては、前述した固定反射膜３５の形成方法と同様のものを用いることができる。
【０１０３】
−Ｂ３−
次に、図８（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板８と第２の基板３とを接合する。
ＳＯＩ基板８と第２の基板３との接合方法としては、例えば、陽極接合、接着剤による接合、表面活性化接合、低融点ガラスを用いた接合等を用いることができるが、陽極接合を用いるのが好ましい。
【０１０４】
ＳＯＩ基板８と第２の基板３との接合方法として陽極接合を用いる場合には、例えば、まず、図示しない直流電源のマイナス端子を第２の基板３に、プラス端子をＳＯＩ基板８の活性層８３に接続する。そして、第２の基板３を加熱しながら、第２の基板３とＳＯＩ基板８の活性層８３との間に電圧を印加する。この加熱により、第２の基板３のアルカリ金属のプラスイオン、例えば、ナトリウムイオン（Ｎａ+）が移動しやすくなる。これにより、第２の基板３と活性層８３との接合面のうち、第２の基板３側の接合面がマイナス、活性層８３側の接合面がプラスに相対的に帯電する。その結果、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とが電子対を共有する共有結合により、第２の基板３と活性層８３とは強固に接合される。
【０１０５】
［Ｃ］第１の基板２の製造
−Ｃ１−
次に、図９（ａ）に示すように、エッチングや研磨を行ってベース層８１を除去する。
このエッチング方法としては、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチングを用いることができるが、ドライエッチングを用いるのが好ましい。いずれの場合も、ベース層８１の除去のとき、絶縁層８２がストッパーとなるが、ドライエッチングは、エッチング液を用いないので、第１の電極３３に対向している活性層８３の損傷を好適に防ぐことができる。これにより、光学デバイス１の製造時における歩留まりの向上を図ることができる。
【０１０６】
−Ｃ２−
次に、図９（ｂ）に示すように、エッチングを行って絶縁層８２を除去する。
このエッチング方法としては、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチングを用いることができるが、フッ酸を含むエッチング液によるウェットエッチングを用いるのが好ましい。これにより、絶縁層８２を簡単に除去することができるとともに、絶縁層８２の除去により露出する活性層８３の面を極めて平滑にすることができる。
なお、前述した工程Ｂ１にて、ＳＯＩ基板８に代えて、以降の工程を行うのに最適な厚さをすでに有しているシリコン基板を用いた場合には、工程Ｃ１、Ｃ１は行わなくてもよい。これにより、光学デバイス１の製造工程を簡略化することができる。
【０１０７】
−Ｃ３−
次に、図９（ｃ）に示すように、活性層８３の上面に、可動反射防止膜２６を形成する。
可動反射防止膜２６の形成方法としては、前述した固定反射膜３５の形成方法と同様のものを用いることができる。
【０１０８】
−Ｃ４−
次に、図９（ｄ）に示すように、開口部２４および開口部２７に対応する開口を有するレジスト層９を形成する。
レジスト層９の形成方法としては、前述した工程Ａ２、Ａ３と同様の方法を用いることができる。
【０１０９】
−Ｃ５−
次に、レジスト層９を介して、ドライエッチング法、特にＩＣＰエッチングにより、活性層８３をエッチングして、図９（ｅ）に示すように、開口部２７を形成した後に、図９（ｆ）に示すように、開口部２４を形成する。これにより、可動部２１と支持部２２と連結部２３とが形成される。
【０１１０】
より具体的には、レジスト層９を介して活性層８３をドライエッチングすると、マイクロローディング効果によって開口部２７でのエッチング速度に比べて開口部２４の各開口領域でのエッチング速度が遅くなるので、図９（ｅ）に示すように、開口部２４の形成よりも先に開口部２７の形成が完了する。このとき、溝部３６を介して第１の凹部３１に連通する第３の凹部３７の上方に開口部２７が形成されるので、活性層８３と第２の基板３との間の空間が外部に開放され、当該空間と外部との圧力差が解消される。
【０１１１】
ここで、マイクロローディング効果とは、開口寸法が小さくなるに従ってエッチング速度が低下する現象である。したがって、開口部２７として、開口部２４の各開口領域でのエッチング速度よりもエッチング速度が速くなるような寸法のものを採用する。本実施形態では、開口部２７の形状を、図１に示すように、開口部２４の各開口領域の短手方向の開口幅よりも幅広な寸法を一辺の長さとした正方形状としている。なお、開口部２７の寸法および形状としては、開口部２７でのエッチング速度が開口部２４の各開口領域でのエッチング速度よりも速くなるものであれば、前述したものに限定されず、任意の構成を採用することができる。
このようにマイクロローディング効果を利用すると、開口部２７を形成するためのエッチング工程を別途設けなくても、開口部２４および開口部２７を同一のエッチング工程により形成しつつ、開口部２７、開口部２４の順にこれらを形成することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１１２】
開口部２７が形成された後、更にドライエッチングを継続すると、図９（ｆ）に示すように開口部２４が貫通形成されて、可動部２１と支持部２２と連結部２３との形成が完成する。
このとき、前述したように、活性層８３に可動部２１を形成する前（すなわち、開口部２４を形成する前）にあらかじめ、活性層８３と第２の基板３との間の空間と、外部との圧力差が解消されているので、開口部２４の形成に伴って連結部２３が破損するのを防止することができる。
【０１１３】
特に、本工程では、ＩＣＰエッチングを行う。すなわち、エッチング用ガスによるエッチングと、デポジッション用ガスによる保護膜の形成とを、交互に繰り返し行って、可動部２１を形成する。
前記エッチング用ガスとしては、例えば、ＳＦ６等が挙げられ、また、前記デポジッション用ガスとしては、例えば、Ｃ４Ｆ８等が挙げられる。
【０１１４】
本工程において、ドライエッチング技術を使用して異方性エッチングを行うのは、以下に示す理由による。
ウェットエッチング技術を使用した場合、エッチングが進むに従ってエッチング液が活性層８３に形成された孔から、活性層８３と第２の基板３との間に侵入し、第１の電極３３や絶縁膜３４を除去してしまうおそれがある。これに対し、ドライエッチング技術を使用した場合はそのような危険性がない。
【０１１５】
また、等方性エッチングを使用した場合には、活性層８３が等方的にエッチングされ、サイドエッチングが生じる。特に、連結部２３に対しサイドエッチングが生じると、連結部２３の強度が弱くなり、耐久性が劣化してしまう。これに対し、異方性エッチングを使用した場合には、サイドエッチングが生じないので、エッチング寸法の制御に優れており、連結部２３の側面も活性層８３の板面に対し垂直に形成され、連結部２３の強度の向上を図ることができる。
なお、本発明では、本工程において、前記と異なるドライエッチング法を用いて可動部２１と支持部２２と連結部２３とを形成してもよく、また、ドライエッチング法以外の方法を用いて可動部２１と支持部２２と連結部２３とを形成してもよい。
−Ｃ６−
その後、レジスト層９を除去して、図９（ｇ）に示すように、第１の基板２と第２の基板３とが接合してなる構造体が得られる。
【０１１６】
［Ｄ］第３の基板４を製造する工程
−Ｄ１−
まず、第３の基板４を形成するための基板として、図１０（ａ）に示すように、光透過性を有する基板４ａを用意する。
基板４ａとしては、前述した基板３ａと同様に、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。基板４ａの構成材料としては、基板３ａの構成材料と同様、第２の基板３の説明で述べたものを用いることができる。
【０１１７】
−Ｄ２−
次に、前述した工程［Ａ］のＡ１〜Ａ４と同様の方法を用いて、図１０（ｂ）に示すように、凹部４１と開口部４７ａ、４７ｂとを形成する。
−Ｄ３−
次に、前述した工程［Ａ］のＡ７〜Ａ１０と同様の方法を用いて、図１０（ｃ）に示すように、第２の電極４３、絶縁膜４４、および固定反射防止膜４２、４９を形成する。
以上のようにして、第３の基板４を製造することができる。
【０１１８】
［Ｅ］第３の基板４を第１の基板２に接合する工程
次に、前述した工程［Ｂ］のＢ３と同様の方法を用いて、前述した工程［Ｄ］で得られた第３の基板４と、前述した工程［Ｃ］で得られた構造体の第１の基板２とを接合する。
これにより、図１０（ｄ）に示すように、光学デバイス１が得られる。
以上説明したような光学デバイス１（波長可変フィルタ）は、例えば、図１１や図１２に示すような形態で用いられる。
【０１１９】
図１１は、本発明の波長可変フィルタモジュールの実施形態を示す図、図１２は、本発明の光スペクトラムアナライザの実施形態を示す図である。
図１１に示す波長可変フィルタモジュール１００は、例えば波長分割多重（ＷＤＭ）光伝送方式のような光ネットワークの光伝送経路に設置されるものである。このような波長可変フィルタモジュール１００は、前述した波長可変フィルタである光学デバイス１と、この光学デバイス１に光を導く光ファイバ１０１およびレンズ１０２と、光学デバイス１から射出された光を外部へ導くレンズ１０３および光ファイバ１０４とを備えている。
【０１２０】
このような波長可変フィルタモジュール１００では、複数の波長を有する光を光ファイバ１０１およびレンズ１０２介して光学デバイス１に入射させ、所望の波長の光のみをレンズ１０３および光ファイバ１０４を介して取り出すことができる。
このような波長可変フィルタモジュール１００は、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を有する。
【０１２１】
また、図１２に示す光スペクトラムアナライザ２００は、被測定光のスペクトラム特性（波長と強度との関係）を測定する装置である。このような光スペクトラムアナライザ２００は、被測定光が入射される光入射部２０１と、前述した光学デバイス１と、光入射部２０１に入射された被測定光を光学デバイス１へ導く光学系２０２と、光学デバイス１から出射された光を受光する受光素子２０３と、光学デバイス１から出射された光を受光素子２０３へ導く光学系２０４と、光学デバイス１の駆動を制御するとともに受光素子２０３の出力に基づきスペクトラム特性を求める制御部２０５と、制御部２０５の演算結果を表示する表示部２０６とを備えている。
【０１２２】
このような光スペクトラムアナライザ２００では、光入射部２０１に入射された被測定光が光学系２０２を介して光学デバイス１に入射される。そして、光学デバイス１から出射された光が光学系２０４を介して受光素子２０３で受光され、その光の強度が制御部２０５で求められる。このとき、制御部２０５が光学デバイス１の干渉条件を順次変更しながら、受光素子２０３で受光された光の強度が求められる。そして、制御部２０５は、各波長における光の強度に関する情報（例えばスペクトラム波形）を表示部２０６に表示させる。
このような光スペクトラムアナライザ２００は、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を有する。
【０１２３】
以上、本発明の光学デバイス、波長可変フィルタ、波長可変フィルタモジュール、および光スペクトラムアナライザを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、前述した光学デバイス１を用いることで、波長可変光源や波長可変レーザを実現することができる。
また、前述した実施形態では第１の凹部３１により第１のギャップＧ１や第２のギャップＧ２を形成したが、第１の凹部３１を形成せずに、第２の基板３と第１の基板２との間にスペーサを設けることにより、第１のギャップＧ１や第２のギャップＧ２を形成してもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１……光学デバイス（波長可変フィルタ） ２……第１の基板 １０……通電回路 １１……電源部 １２……検出部 １３……切換部 １４……制御部 ２１……可動部 ２２……支持部 ２３……連結部 ２４……開口部 ２５……可動反射膜 ２６……可動反射防止膜 ２７、２７ａ、２７ｂ……開口部 ３……第２の基板 ３１……第１の凹部 ３２……第２の凹部 ３３、３３ａ、３３ｂ……第１の電極 ３４……絶縁膜 ３５……固定反射膜 ３６、３６ａ、３６ｂ……溝部 ３７、３７ａ、３７ｂ……第３の凹部 ３８、３８ａ、３８ｂ……引出し電極 ３９……固定反射防止膜 ４……第３の基板 ４１……凹部 ４３、４３ａ、４３ｂ……第２の電極 ４４……絶縁膜 ４２、４９……固定反射防止膜 ４７ａ、４７ｂ……開口部 ３ａ、４ａ……基板（第２の基板） ５、６、６Ａ……マスク層 ５１……開口 ７……導電層 ８……ＳＯＩ基板 ８１……ベース層 ８２……絶縁層 ８３……活性層（第１の基板） ９……レジスト層 １００……波長可変フィルタモジュール １０１、１０４……光ファイバ １０２、１０３……レンズ ２００……光スペクトラムアナライザ ２０１……光入射部 ２０２、２０４……光学系 ２０３……受光素子 ２０５……制御部 ２０６……表示部 Ｇ１……第１のギャップ Ｇ２……第２のギャップ Ｇ３……第３のギャップ Ｌ……光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学デバイス、波長可変フィルタ、波長可変フィルタモジュール、および光スペクトラムアナライザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学デバイスとしては、例えば、複数の波長を有する光から特定の波長の光のみを分離する波長可変フィルタ(Optical Tunable Filter)が知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１にかかる波長可変フィルタにあっては、板状をなし、その厚さ方向に変位可能な可動部が支持基板に略平行に配設され、可動部の支持基板側の面上と、支持基板の可動部側の面（対向面）上とのそれぞれには、反射膜が設けられている。
【０００３】
また、支持基板上には、駆動電極が設けられ、駆動電極と可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせ、可動部を変位させる。可動部の変位により２つの反射膜同士の間隙の距離が可変となっている。そして、この間隙に、複数の波長を有する光が入射すると、干渉作用により、間隙の距離に応じた波長の光のみが外部へ射出される。
【０００４】
このような干渉作用を好適に生じさせるためには、可動部と支持基板との間の距離を正確に設定したり、可動部と支持基板との平行度を高くしたりすることが必要となる。そこで、駆動電極を複数とするとともに、これに対応するように支持基板上に検出電極を複数設け、検出電極と可動部との間の静電容量に基づいて、可動部と支持基板との平行度や可動部と支持基板との間の距離を検出することが必要となる。
【０００５】
しかし、特許文献１の波長可変フィルタにあっては、支持基板の可動部側の面が平面となっているため、検出電極を駆動電極と同一平面上に設けなければならず、駆動電極と検出電極との間の距離が小さいと、これらの間に生じる結合容量が大きくなって、前記検出を正確に行うことが難しい。
また、仮に、駆動電極と検出電極との間に生じる結合容量を小さくするために、駆動電極と検出電極との間の距離を大きくすると、その分、駆動電極の面積を小さくしなければならず、駆動電圧が高くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６７４７７７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を有する光学デバイス、波長可変フィルタ、波長可変フィルタモジュール、および光スペクトラムアナライザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光学デバイスは、第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする。
【０００９】
これにより、駆動電極と検出電極との間の距離を大きくすることができる。その結果、駆動電極と検出電極との間に生じる結合容量を低減して、可動部と検出電極との間の静電容量を高精度に検出し、その検出結果に基づいて、可動部を所望の位置および姿勢に正確に変位させることができる。その際、駆動電極と検出電極とを平面視にてこれらを重ねるようにして配置することが可能であるため、駆動電極の大面積化を図り駆動電圧を低減するとともに、検出電極の大面積化を図り検出精度を向上させることができる。このようにして、本発明の光学デバイスは、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を得ることができる。
また、可動部を第１の電極側と第２の電極側との双方に変位させることができる。そのため、可動部に生じる応力を低減しつつ、可動部の可動範囲を大きくすることができる。その結果、広いレンジでの波長の光に対して使用可能な光学デバイスを提供することができる。
また、可動部の位置および／または姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定を容易なものとすることができる。
【００１０】
本発明の光学デバイスでは、前記一方の電極と前記可動部との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づき、前記他方の電極と前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させることが好ましい。
これにより、使用時に、可動部の位置および姿勢をより正確に所望のものとすることができる。
【００１１】
本発明の光学デバイスでは、前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれ、複数の電極で構成されていることが好ましい。
これにより、第１の光反射部と第２の光反射部との間の距離、および、第１の光反射部と第２の光反射部との平行度を高精度に制御して、光学デバイスの光学特性を優れたものとすることができる。
【００１２】
本発明の光学デバイスでは、前記第１の電極を構成する電極の数と前記第２の電極を構成する電極の数は同数であり、前記第１の電極の各電極と前記第２の電極の各電極とは対をなしていることが好ましい。
これにより、可動部の姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定を容易なものとすることができる。
本発明の光学デバイスでは、前記第１の電極の形状は、前記第２の電極の形状と相似形状であることが好ましい。
これにより、可動部の姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定をより容易なものとすることができる。
【００１３】
本発明の光学デバイスでは、前記第１の電極の大きさは、前記第２の電極の大きさと同じであることが好ましい。
これにより、可動部の姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定をさらに容易なものとすることができる。
本発明の光学デバイスでは、前記可動部を支持するための支持部と、前記支持部に対し前記可動部を変位可能とするように前記可動部と前記支持部とを連結する連結部とを有し、前記可動部と前記支持部と前記連結部とが一体的に形成されていることが好ましい。
これにより、基板に対する可動部の姿勢をより安定させることができる。
【００１４】
本発明の光学デバイスでは、前記可動部と前記支持部と前記連結部とが形成された第１の基板と、前記第１の基板の一方の面側で前記支持部に対し固定的に設けられた第２の基板と、前記第１の基板の他方の面側で前記支持部に対し固定的に設けられた第３の基板とを有し、前記第１の基板と前記第２の基板および前記第３の基板のそれぞれとの間には、前記可動部の変位を許容するように気密空間が形成され、前記第２の基板上には、前記第１の電極および前記第１の光反射部が設けられ、前記第３の基板上には、前記第２の電極が設けられていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、可動部と外気との接触を遮断し、可動部を安定して駆動することができる。
【００１５】
本発明の光学デバイスでは、前記第２の基板の前記第１の基板側の面には、凹部が形成されており、前記凹部の底面上に、前記第１の光反射部および前記第１の電極が設けられていることが好ましい。
これにより、第１の基板と第２の基板との間にスペーサのような部材を設けることなく、部品点数を低減し、第１の基板と第２の基板との間に気密空間を形成することができる。
【００１６】
本発明の光学デバイスでは、前記凹部は、第１の凹部と、該第１の凹部の底面に形成された第２の凹部とを有し、前記第１の電極は、前記第２の凹部の外側における前記第１の凹部の底面上に設けられ、前記第１の光反射部は、前記第２の凹部の底面上に設けられていることが好ましい。
これにより、第１の光反射部と第２の光反射部の間の距離を大きくして、干渉を生じる光の波長を大きくしても、第１の電極と可動部との間の距離を小さくして、駆動電圧を低減することができる。
【００１７】
本発明の光学デバイスでは、前記第１の電極は、前記第１の光反射部を囲むように設けられていることが好ましい。
これにより、基板に対する可動部の姿勢を簡単かつ正確に検出することができる。
本発明の光学デバイスでは、前記第１の基板は、シリコンを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、安定した駆動が可能になり、光学特性および耐久性をより優れたものとすることができる。
【００１８】
本発明の光学デバイスでは、前記第２の基板および前記第３の基板のうちの少なくとも一方は、ガラスを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、光を外部から第２の基板および／または第３の基板を介して第１の光反射部と第２の光反射部との間に入射させたり、光を第１の光反射部と第２の光反射部との間から第２の基板および／または第３の基板を介して外部へ射出させたりすることができる。さらに、視認性を向上させることができ、デバイス内部への異物混入などの不良を容易に判別することができる。
【００１９】
本発明の光学デバイスでは、前記第２の基板および前記第３の基板のうちの少なくとも一方は、アルカリ金属イオンを含むガラスを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、第１の基板がシリコンを主材料として構成されている場合に、第１の基板と第２の基板および／または第３の基板とを陽極接合により簡単かつ強固に接合することができる。
【００２０】
本発明の光学デバイスでは、前記第１の基板は、ＳＯＩウエハの一方のＳｉ層を加工することにより形成されたものであることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、可動部と支持部と連結部とをより高精度なものとすることができる。
本発明の光学デバイスでは、前記第１の光反射部および前記第２の光反射部のうちの少なくとも一方は、誘電体多層膜で構成されていることが好ましい。
これにより、第１の光反射部と第２の光反射部との間での光の干渉時における光の損失を防止して、光学特性を向上させることができる。
【００２１】
本発明の光学デバイスでは、前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第１の電極と前記第２の電極とは、前記可動部を介して対称に設けられていることが好ましい。
これにより、可動部の位置および／または姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定をより容易なものとすることができる。
【００２２】
本発明の波長可変フィルタは、第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする。
【００２３】
これにより、駆動電極と検出電極との間の距離を大きくすることができる。その結果、駆動電極と検出電極との間に生じる結合容量を低減して、可動部と検出電極との間の静電容量を高精度に検出し、その検出結果に基づいて、可動部を所望の位置および姿勢に正確に変位させることができる。その際、駆動電極と検出電極とを平面視にてこれらを重ねるようにして配置することが可能であるため、駆動電極の大面積化を図り駆動電圧を低減するとともに、検出電極の大面積化を図り検出精度を向上させることができる。このようにして、本発明の波長可変フィルタは、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を得ることができる。
【００２４】
本発明の波長可変フィルタモジュールは、第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする。
【００２５】
これにより、駆動電極と検出電極との間の距離を大きくすることができる。その結果、駆動電極と検出電極との間に生じる結合容量を低減して、可動部と検出電極との間の静電容量を高精度に検出し、その検出結果に基づいて、可動部を所望の位置および姿勢に正確に変位させることができる。その際、駆動電極と検出電極とを平面視にてこれらを重ねるようにして配置することが可能であるため、駆動電極の大面積化を図り駆動電圧を低減するとともに、検出電極の大面積化を図り検出精度を向上させることができる。このようにして、本発明の波長可変フィルタモジュールは、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を得ることができる。
【００２６】
本発明の光スペクトラムアナライザは、第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする。
【００２７】
これにより、駆動電極と検出電極との間の距離を大きくすることができる。その結果、駆動電極と検出電極との間に生じる結合容量を低減して、可動部と検出電極との間の静電容量を高精度に検出し、その検出結果に基づいて、可動部を所望の位置および姿勢に正確に変位させることができる。その際、駆動電極と検出電極とを平面視にてこれらを重ねるようにして配置することが可能であるため、駆動電極の大面積化を図り駆動電圧を低減するとともに、検出電極の大面積化を図り検出精度を向上させることができる。このようにして、本発明の光スペクトラムアナライザは、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の光学デバイス（波長可変フィルタ）の実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す光学デバイスを示す平面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１に示す光学デバイスの駆動電極および検出電極を説明するための図である。
【図５】図１に示す光学デバイスの制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】図１に示す光学デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図７】図１に示す光学デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図８】図１に示す光学デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図９】図１に示す光学デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図１０】図１に示す光学デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の波長可変フィルタモジュールの実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の光スペクトラムアナライザの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の光学デバイス、波長可変フィルタ、波長可変フィルタモジュール、および光スペクトラムアナライザを添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の光学デバイスの実施形態を示す分解斜視図、図２は、図１に示す光学デバイスの平面図、図３は、図２のＡ−Ａ線での断面図、図４は、図１に示す光学デバイスの駆動電極および検出電極を説明するための図、図５は、図１に示す光学デバイスの制御系の構成を示すブロック図である。また、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言い、図２中および図４中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図３中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左側」と言う。
【００３０】
図１に示す光学デバイス１は、例えば、光を受け、干渉作用により、その光の波長のうち特定の波長に対応する光（干渉光）だけを出射させる波長可変フィルタである。なお、光学デバイス１は、例えば、光スイッチや光アッテネータなどの他の光学デバイスとしても用いることができる。
このような光学デバイス１にあっては、図１および図３に示すように、第１の基板２を介して第２の基板３および第３の基板４が接合されている。第１の基板２と第２の基板３との間には、光を干渉させるための第１のギャップＧ１と、第１のギャップＧ１を小さくするときに静電引力を生じさせるための静電ギャップである第２のギャップＧ２とが形成されている。一方、第１の基板２と第３の基板４との間には、第１のギャップＧ１を大きくするときに静電引力を生じさせるための静電ギャップである第３のギャップＧ３が形成されている。ここで、第２のギャップＧ２および第３のギャップＧ３は、それぞれ、可動部２１との間の静電容量を検出するための検出電極としても機能することができる。
【００３１】
このような光学デバイス１にあっては、第１のギャップＧ１に光Ｌが入射すると、干渉作用により、第１のギャップＧ１の大きさに応じた波長の光だけが射出する。以下、光学デバイス１の各構成を順次詳細に説明する。
第１の基板２は、光透過性および導電性を有し、例えばシリコンで構成されている。そして、第１の基板２は、第１の基板２と第２の基板３との間の第１のギャップＧ１を可変とするための可動部２１と、支持部２２と、可動部２１を支持部２２に対し上下方向に変位可能とするようにこれらを連結する連結部２３とを有している。これらは、第１の基板２に異形状の開口部２４が形成されることにより、一体的に形成されている。
【００３２】
可動部２１は、板状をなしているとともに、平面視にて、第１の基板２のほぼ中央部に位置し、円形状をなしている。このような可動部２１は、第２の基板３に対し間隔を隔てて対向し、その厚さ方向に変位可能に設けられている。なお、可動部２１の形状、大きさ、配置は、図示の形状に特に限定されないのは言うまでもない。
可動部２１の厚さ（平均）は、構成材料、用途等に応じて適宜選択され、特に限定されないが、１〜５００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。
【００３３】
また、可動部２１には、第２の基板３と対向する側の面（すなわち、可動部２１の下面）上に、第２の光反射部として、光を比較的高い反射率で反射させる可動反射膜（ＨＲコート）２５が形成され、第２の基板３と対向する側とは反対側の面（すなわち、可動部２１の上面）上に、光の反射を抑制する可動反射防止膜（ＡＲコート）２６が形成されている。
【００３４】
可動反射膜２５は、図３に示すように光学デバイス１の下方から第１のギャップＧ１に入射した光を、後述する第１の光反射部である固定反射膜３５との間で複数回にわたって反射させるためのものである。可動反射防止膜２６は、図３に示すように光学デバイス１の下方から第１のギャップＧ１に入射した光が第１の基板２の上面と外気との界面で図中下方に反射されるのを防止するためのものである。
【００３５】
可動反射膜（誘電体多層膜）２５や可動反射防止膜２６は、必要な光学特性を得られるものであれば特に限定されないが、誘電体多層膜で構成されているものが好ましい。すなわち、可動反射膜（誘電体多層膜）２５や可動反射防止膜２６は、それぞれ、高屈折率層と低屈折率層とが交互に複数積層されてなるものであるのが好ましい。これにより、可動反射膜２５と固定反射膜３５との間での光の干渉時における光の損失を防止して、光学特性を向上させることができる。
【００３６】
高屈折率層を構成する材料としては、可動反射膜２５や可動反射防止膜２６に必要な光学特性を得ることができるものであれば、特に限定されないが、可視光領域や赤外光領域で用いる場合には、Ｔｉ２Ｏ、Ｔａ２Ｏ５、酸化ニオブなどが挙げられ、また、紫外光領域で用いる場合には、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＴｈＯ２などが挙げられる。本実施形態では、第１の基板２がシリコンで構成されているため、光学デバイス１には赤外光が用いられる。そのため、高屈折率層を構成する材料として、Ｔｉ２Ｏ、Ｔａ２Ｏ５、酸化ニオブなどが好適に用いられる。
【００３７】
低屈折率層を構成する材料としては、可動反射膜２５や可動反射防止膜２６に必要な光学特性を得ることができるものであれば、特に限定されないが、例えば、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２などが挙げられる。特に、低屈折率層の構成材料としては、ＳｉＯ２を主材料とするものが好適に用いられる。
可動反射膜２５および可動反射防止膜２６を構成する高屈折率層および低屈折率層の層数、厚さは、必要とする光学特性に応じて設定される。一般に、多層膜により反射膜を構成する場合、その光学特性を得るために必要な層数は１２層以上であり、多層膜により反射防止膜を構成する場合、その光学特性に必要な層数は４層程度である。
【００３８】
可動反射膜２５が絶縁性を有していると、可動部２１と第１の電極３３との接触による短絡を防止することができる。すなわち、可動部２１の第２の基板３側の面上に絶縁膜が設けられていると、可動部２１と第１の電極３３との接触による短絡を防止することができる。
この場合、可動反射膜２５が絶縁膜を兼ねているので、より簡単な構成で、可動部２１と第１の電極３３との接触による短絡を防止することができる。また、可動反射防止膜２６も絶縁膜を兼ねているので、より簡単な構成で、可動部２１と第２の電極４３との接触による短絡を防止することができる。
【００３９】
このような可動部２１を囲むように支持部２２が形成され、可動部２１は、連結部２３を介して支持部２２に支持されている。
連結部２３は、前述した可動部２１の周囲に周方向に等間隔で複数（本実施形態では４つ）設けられている。この連結部２３は、弾性（可撓性）を有しており、これにより、可動部２１は、第２の基板３に対し略平行に間隔を隔てて、その厚さ方向に（上下に）に変位可能となっている。なお、連結部２３の数、位置、形状は、可動部２１を支持部２２に対し変位可能とするものであれば、前述したものに限定されない。
【００４０】
また、第１の基板２には、後述する引出し電極３８ａ、３８ｂに外部からアクセスするための開口部２７ａ、２７ｂが設けられている。この開口部２７ａ、２７ｂは、光学デバイス１の製造工程において、第１の基板と第２の基板との間の空間に外部との圧力差が生じるのを防止する圧力開放用開口部としても機能する。
このような第１の基板２にあっては、可動部２１と支持部２２と連結部２３とが一体的に形成されているのが好ましい。これにより、第２の基板３に対する可動部２１の姿勢をより安定させることができる。
【００４１】
その際、可動部２１と支持部２２と連結部２３とは、それぞれ、シリコンを主材料として構成されていると、光学特性および耐久性をより優れたものとすることができる。
特に、可動部２１と支持部２２と連結部２３とは、ＳＯＩウエハの一方のＳｉ層を加工することにより形成されたものであると、比較的簡単に、可動部２１と支持部２２と連結部２３とをより高精度なものとすることができる。
【００４２】
このような第１の基板２に対し、支持部２２の下面で、第２の基板３が接合されている。
第２の基板３は、光透過性を有しており、第２の基板３には、その一方の面側に、第１の基板２と第２の基板３との間に第２のギャップＧ２を形成するための第１の凹部３１と、第１の凹部３１内側で第１の基板２と第２の基板３との間に第１のギャップＧ１を形成するための第２の凹部３２とが形成されている。
【００４３】
このような第２の基板３の構成材料としては、用いる光の波長に関し光透過性を有していれば、特に限定されないが、例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス、無アルカリガラス等の各種ガラスや、シリコン等が挙げられる。
これらの中でも、第２の基板３の構成材料としては、例えばナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）のようなアルカリ金属（可動イオン）を含有したガラスが好ましい。これにより、第１の基板２を例えばシリコンで構成した場合に、第１の基板２と第２の基板３とを陽極接合により、簡単かつ強固に接合することができる。
【００４４】
特に、陽極接合により第１の基板２と第２の基板３とを接合する場合には、第１の基板２の熱膨張係数と第２の基板３の熱膨張係数との差は、できるだけ小さいほうが好ましく、具体的には、５０×１０−７℃−１以下であるのが好ましい。
これにより、陽極接合時に第１の基板２および第２の基板３が高温下にさらされても、第１の基板２と第２の基板３との間に生じる応力を低減して、第１の基板２または第２の基板３の損傷を防止することができる。
【００４５】
したがって、第２の基板３の構成材料としては、ソーダガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス等を用いるのが好ましく、例えば、コーニング社製のパイレックスガラス（登録商標）等が好適に用いられる。
また、第２の基板３の厚さ（平均）は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、１０〜２０００μｍ程度であるのが好ましく、１００〜１０００μｍ程度であるのがより好ましい。
【００４６】
第１の凹部３１は、その外形が円形をなしており、前述した可動部２１と連結部２３と開口部２４とに対応する位置に配置されている。また、第１の凹部３１の底面上には、可動部２１の外周部に対応する位置で、円環状の第１の電極３３、絶縁膜３４がこの順で積層されている。このようにして、第２の基板３の可動部２１側の設置面上に、第１の電極３３が設けられている。
【００４７】
第１の電極３３は、全体としてほぼ円環状をなし、これを２分するようにした２つの第１の電極３３ａ、３３ｂからなる。そして、第１の電極３３ａ、３３ｂは、図５に示すように、通電回路１０に接続されている。これにより、第１の電極３３と可動部２１との間に電位差を生じさせること、および、第１の電極３３と可動部２１との間の静電容量を検出することが可能となっている。なお、通電回路１０については、後に詳述する。
【００４８】
各第１の電極３３ａ、３３ｂは、第２の凹部３２を囲むように設けられている。これにより、各第１の電極３３ａ、３３ｂと可動部２１との間の静電引力を簡単に釣り合わせることができる。その結果、第２の基板３に対する可動部２１の姿勢をより安定させることができる。
第１の電極３３（第１の電極３３ａ、３３ｂのそれぞれ）の構成材料としては、導電性を有しているものであれば、特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｔｉなどの金属、カーボンやチタンなどを分散した樹脂、多結晶シリコン（ポリシリコン）、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコン、ＩＴＯのような透明導電材料、Ａｕ等が挙げられる。
このような第１の電極３３の厚さ（平均）は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、０．１〜５μｍ程度であるのが好ましい。
【００４９】
絶縁膜３４は、第１の電極３３と同様の形状をなし、可動部２１と第１の電極３３との接触による短絡を防止する機能を有するものである。
このような第１の凹部３１内の空間内に、可動部２１の駆動のための静電ギャップ（駆動ギャップ）として、第２のギャップＧ２が形成される。すなわち、可動部２１と第１の電極３３との間に、第２のギャップＧ２が形成される。
【００５０】
第２のギャップＧ２の大きさ（すなわち、可動部２１と第１の電極３３との間の距離）は、用途などに応じて適宜選択され、特に限定されないが、０．５〜２０μｍ程度であるのが好ましい。
第２の凹部３２は、その外形が円形をなし、前述した第１の凹部３１とほぼ同心でかつ第１の凹部３１および可動部２１の外径よりも小さい外径を有している。また、第２の凹部３２の底面（第２の基板３の可動部２１側の面）上には、ほぼ円形をなす固定反射膜３５が設けられている。
【００５１】
固定反射膜３５は、前述したように、図３に示すように光学デバイス１の下方から第１のギャップＧ１に入射した光を、可動反射膜２５との間で複数回にわたって反射させるためのものである。すなわち、この固定反射膜３５は、前述した可動反射膜２５と協働して、第１のギャップＧ１の大きさ（すなわち、固定反射膜３５と可動反射膜２５との間の距離）に対応する波長の光を干渉させることができる。この第１のギャップＧ１の大きさは、前述した第２のギャップＧ２の大きさよりも大きい。
【００５２】
第１のギャップＧ１の大きさは、用途などに応じて適宜選択され、特に限定されないが、１〜１００μｍ程度であるのが好ましい。
前述したように、第２の凹部３２の底面上に固定反射膜３５が設けられていると、第１の電極３３と可動部２１との間の距離に関係なく、第２の凹部３２の深さに応じた使用可能波長帯域とすることができる。そのため、様々な使用可能波長帯域に設定しても、駆動電圧を低減することができる。
【００５３】
なお、第２の凹部３２を省略することもできる。この場合、光学デバイス１の光学特性を損ねない条件であれば、第１の凹部３１の底面のほぼ全域に第１の電極を設け、その上に固定反射膜３５を設けることができる。これにより、検出電極や駆動電極の面積を大きくして、可動部２１と検出電極との間の静電容量の検出精度を向上させたり、駆動電圧を低減したりすることができる。また、固定反射膜の構成材料を導電性材料で構成することにより、固定反射膜を第１の凹部３１の底面のほぼ全域に設け、可動反射膜が第１の電極（検出電極や駆動電極）を兼ねるようにすることができる。これによっても、検出電極や駆動電極の面積を大きくして、可動部２１と検出電極との間の静電容量の検出精度を向上させたり、駆動電圧を低減したりすることができる。
【００５４】
また、第２の基板３には、前述した第１の電極３３ａ、３３ｂをそれぞれ外部に引き出すために、第３の凹部３７ａ、３７ｂと、第３の凹部３７ａ、３７ｂと第１の凹部３１とを連通させる溝部３６ａ、３６ｂとが形成されている。
溝部３６ａおよび第３の凹部３７ａは、その深さが第１の凹部３１の深さとほぼ同等となっており、これらの底面上には、第１の電極３３ａに接続される引出し電極３８ａが設けられている。これと同様に、溝部３６ｂおよび第３の凹部３７ｂは、その深さが第１の凹部３１の深さとほぼ同等となっており、これらの底面上には、第１の電極３３ｂに接続される引出し電極３８ｂが設けられている。
【００５５】
引出し電極３８（引出し電極３８ａ、３８ｂ）の構成材料としては、前述した第１の電極３３の構成材料と同様のものを用いることができ、導電性を有しているものであれば、特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｔｉなどの金属、カーボンやチタンなどを分散した樹脂、多結晶シリコン（ポリシリコン）、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコン、ＩＴＯのような透明導電材料、Ａｕ等が挙げられる。
【００５６】
また、引出し電極３８の厚さ（平均）は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、０．１〜５μｍ程度であるのが好ましい。そして、引出し電極３８ａは、前述した第１の電極３３ａと一体的に、引出し電極３８ｂは、前述した第１の電極３３ｂと一体的に形成されているのが好ましい。
また、第２の基板３の他方の面（すなわち、前述した第１の凹部３１等が形成されている面とは反対側の面）上には、固定反射防止膜３９が形成されている。
【００５７】
固定反射防止膜３９は、図３に示すように光学デバイス１の下方から第１のギャップＧ１に向け照射された光が第２の基板３の下面と外気との界面で図中下方に反射されるのを防止するためのものである。なお、固定反射膜３５や固定反射防止膜３９の構成は、前述した可動反射膜２５や可動反射防止膜２６の構成と同様である。
このような第２の基板３とは反対側で第１の基板２に接合する第３の基板４も、光透過性を有している。そして、第３の基板４には、その一方の面側に、第１の基板２と第３の基板４との間に第３のギャップＧ３を形成するための凹部４１が形成されている。
【００５８】
このようにして、第１の基板２と第２の基板３および第３の基板４のそれぞれとの間には、可動部２１の変位を許容するように空間が形成されるが、当該空間を気密空間として形成することができる。このようにして、比較的簡単な構成で、可動部２１と外気との接触を遮断し、可動部２１を安定して駆動することができる。なお、本実施形態において、第１の基板２の可動部２１以外の部分と、第２の基板３および第３の基板４とが固定部を構成し、これに対し可動部２１は可動となっている。
【００５９】
また、本実施形態では、本実施形態のように第２の基板３に形成された凹部の底面上に、固定反射膜３５および第１の電極３３が設けられているので、第１の基板２と第２の基板３との間にスペーサのような部材を設けることなく、部品点数を低減し、前述したような気密空間を第１の基板２と第２の基板３との間に形成することができる。
このような第３の基板４の構成材料としては、用いる光の波長に関し光透過性を有していれば、特に限定されず、前述した第２の基板３の構成材料と同様のものを用いることができる。したがって、第３の基板４の構成材料としてアルカリ金属を含むガラスを用いた場合、第２の基板３と同様に、第３の基板４と第１の基板２とを陽極接合により接合することができる。
【００６０】
第２の基板３および第３の基板４のうちの少なくとも一方がガラスを主材料として構成されていると、光を外部から第２の基板３および／または第３の基板４を介して固定反射膜３５と可動反射膜２５との間に入射させたり、光を固定反射膜３５と可動反射膜２５との間から第２の基板３および／または第３の基板４を介して外部へ射出させたりすることができる。
【００６１】
また、第３の基板４の厚さ（平均）は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、１０〜２０００μｍ程度であるのが好ましく、１００〜１０００μｍ程度であるのがより好ましい。
凹部４１は、その外形が円形をなしており、前述した第１の凹部３１と同様に、前述した可動部２１と連結部２３と開口部２４とに対応する位置に配置されている。また、凹部４１の深さおよび外径は、前述した第１の凹部３１の深さおよび外径とほぼ等しくなっている。また、第１の凹部３１の底面上には、可動部２１の外周部に対応する位置で、円環状の第２の電極４３（第２の電極）、絶縁膜４４がこの順で積層されている。このようにして、第３の基板４の可動部２１側の設置面上に、第２の電極４３が設けられている。
【００６２】
第２の電極４３は、全体としてほぼ円環状をなし、前述した第１の電極３３と同様に、これを２分するようにした２つの第２の電極４３ａ、４３ｂからなる。そして、第１の電極３３ａ、３３ｂと同様に、第２の電極４３ａ、４３ｂは、通電回路１０に接続されている。これにより、第２の電極４３と可動部２１との間に電位差を生じさせること、および、第２の電極４３と可動部２１との間の静電容量を検出することが可能となっている。
【００６３】
前述したように第１の電極および第２の電極のうちの少なくとも一方が複数設けられていると、可動部２１の姿勢を変化させたり、可動部２１の姿勢を検出したりすることができる。可動部２１の姿勢を変化させる際には、例えば、各第１の電極３３ａ、３４ａまたは各第２の電極４３ａ、４３ｂにほぼ同電圧を印加して、固定反射膜３５と可動反射膜２５との平行度を保つように可動部２１を変位させることもできるし、また、各第１の電極３３ａ、３３ｂまたは各第２の電極４３ａ、４３ｂに互いに異なる電圧を印加して、固定反射膜３５に対し可動反射膜２５を傾斜させるように可動部２１を変位させることもできる。また、可動部２１の位置だけでなく、可動部２１の姿勢を検出することができる。
【００６４】
特に、本実施形態では、第１の電極および前記第２の電極がそれぞれ複数設けられているので、可動部２１の姿勢をより高精度に検出することができる。また、例えば、第１の電極３３ａおよび第２の電極４３ｂのみに電位差を生じさせ、可動部２１の一部を第１の電極３３側へ変位させ、可動部２１の他の部分を第２の電極４３側へ変位させることができる。その結果、可動部２１の姿勢をより広範囲に変化させることができる。
【００６５】
また、第１の電極の数と前記第２の電極の数とは同数であり、各第１の電極と各第２の電極とは対をなしているので、可動部２１の姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定を容易なものとすることができる。また、可動部２１の姿勢や位置を検出する際に、後述する検出部１２の構成や処理を簡単なものとすることができる。
また、第１の電極３３の形状が第２の電極４３の形状と相似形状であるため、可動部２１の姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定をより容易なものとすることができる。また、可動部２１の姿勢や位置を検出する際に、後述する検出部１２の構成や処理を簡単なものとすることができる。
また、第１の電極３３の大きさ（面積）が第２の電極４３の大きさ（面積）と同じであるため、可動部２１の姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定をさらに容易なものとすることができる。また、可動部２１の姿勢や位置を検出する際に、後述する検出部１２の構成や処理を簡単なものとすることができる。
【００６６】
第２の電極４３（第２の電極４３ａ、４３ｂのそれぞれ）の構成材料としては、導電性を有しているものであれば、特に限定されず、前述した第１の電極３３の構成材料と同様のものを用いることができる。
このような第２の電極４３の厚さ（平均）は、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、０．１〜５μｍ程度であるのが好ましい。
【００６７】
絶縁膜４４は、第２の電極４３と同様の形状をなし、可動部２１と第２の電極４３との接触による短絡を防止する機能を有するものである。
このような凹部４１内の空間内に、可動部２１の駆動のための静電ギャップ（駆動ギャップ）として、第３のギャップＧ３が形成される。すなわち、可動部２１と第２の電極４３との間に、第３のギャップＧ３が形成される。
【００６８】
可動部２１と第１の電極３３、第２の電極４３との間に電位差を生じさせない状態において、第１の電極３３と可動部２１との間の距離（第２のギャップＧ２）と、第２の電極４３と可動部２１との間の距離（第３のギャップＧ３）は、ほぼ等しいのが好ましい。これにより、可動部２１の位置および／または姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定を容易なものとすることができる。また、可動部２１の姿勢や位置を検出する際に、後述する検出部１２の構成や処理を簡単なものとすることができる。
【００６９】
この場合、前記電位差を生じさせない状態において、第１の電極３３と第２の電極４３とは、可動部２１を介して対称に設けられているのが好ましい。これにより、可動部２１の位置および／または姿勢を変化させる際に、駆動電圧の設定をより容易なものとすることができる。また、可動部２１の姿勢や位置を検出する際に、後述する検出部１２の構成や処理を簡単なものとすることができる。
【００７０】
第３のギャップＧ３の大きさ（すなわち、可動部２１と第２の電極４３との間の距離）は、用途などに応じて適宜選択され、特に限定されないが、０．５〜２０μｍ程度であるのが好ましい。
また、凹部４１の底面上には、その中央部に、ほぼ円形をなす固定反射防止膜４２が設けられている。すなわち、固定反射防止膜４２を囲むように、凹部４１の底面（設置面）上には、前述した第２の電極４３が設けられている。
【００７１】
固定反射防止膜４２は、図３に示すように光学デバイス１の下方から第１のギャップＧ１に入射した光が第３の基板４の下面と外気との界面で図中下方に反射されるのを防止するためのものである。なお、固定反射防止膜４２の構成は、前述した可動反射防止膜２６の構成と同様である。
また、第３の基板４には、前述した引出し電極３８ａ、３８ｂに外部からアクセスするための開口部４７ａ、４７ｂが設けられている。なお、前述した第２の電極４３の引出しは、図示しない取り出し部から取り出される。
【００７２】
また、第３の基板４の他方の面（すなわち、前述した凹部４１等が形成されている面とは反対側の面）上には、固定反射防止膜４９が形成されている。
固定反射防止膜４９は、図３に示すように光学デバイス１の下方から第３のギャップＧ３に入射した光が第３の基板４の上面と外気との界面で図中下方に反射されるのを防止するためのものである。なお、固定反射防止膜４９の構成は、前述した可動反射防止膜２６の構成と同様である。
【００７３】
ここで、図５に基づき、通電回路１０をより具体的に説明する。
この通電回路１０は、通電回路１０は、図５に示すように、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂに電圧を印加するための電源部１１と、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと可動部２１との間の静電容量を検出するための検出部１２と、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと電源部１１および検出部１２との接続状態を切り換える切換部１３と、検出部１２の検出結果に基づき電源部１１および切換部１３の駆動を制御する制御部１４とを有している。
【００７４】
電源部１１は、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと可動部２１との間に任意の電位差を生じさせることが可能となっている。すなわち、光学デバイス１では、第１の電極３３および第２の電極４３に対し選択的に電圧を印加して、第１の電極３３および／または第２の電極４３と可動部２１との間に電位差を生じさせることが可能となっている。これにより、より確実に、可動部２１を所望の位置および姿勢とすることができる。
【００７５】
検出部１２は、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと可動部２１との間を独立して検出することが可能となっている。これにより、可動部２１が所望の位置および姿勢となるような電位差を、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと可動部２１との間に生じさせることができる。
切換部１３は、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと電源部１１および検出部１２との接続状態を切り換え可能となっている。
【００７６】
制御部１４は、前述した検出部１２の検出結果に基づき、前述した電源部１１の駆動を制御するようになっている。これにより、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと可動部２１との間の静電容量に基づいて、可動部２１が所望の位置および姿勢となるような電位差を、各電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂと可動部２１との間に選択的に任意の電位差を生じさせることができる。
【００７７】
また、制御部１４は、例えば、設定された波長（第１のギャップＧ１）に応じて、前述した切換部１３の前記接続状態を切り換えるようになっている。
このような構成を有する光学デバイス１の動作（作用）を説明する。
前述した通電回路１０が、第１の電極３３および第２の電極４３のうちの一方の電極と可動部２１との間の静電容量を検出し、その検出信号（検出結果）に基づき、第１の電極３３および第２の電極４３のうちの他方の電極と可動部２１との間に電位差を生じさせる。
【００７８】
より具体的には、設定された波長が電圧非印加時の第１のギャップＧ１よりも小さい場合には、第１の電極３３を駆動電極として機能させ、第２の電極４３を検出電極として機能させる。この場合、通電回路１０により可動部２１と第１の電極３３との間に電圧が印加され、可動部２１と第１の電極３３とが互いに逆極性に帯電して、両者の間にクーロン力（静電引力）が発生する。
【００７９】
このクーロン力によって、可動部２１は、第１の電極３３に向け下方に移動（変位）し、連結部２３の弾性力とクーロン力が釣り合う位置で静止する。これにより、第１のギャップＧ１および第２のギャップＧ２の大きさが変化する。このとき、第１の電極３３ａに印加される電圧と、第１の電極３３ｂに印加される電圧とのバランスによって、可動部２１の姿勢（傾き）が決まる。
【００８０】
また、設定された波長が電圧非印加時の第１のギャップＧ１よりも大きい場合には、第１の電極３３を検出電極として機能させ、第２の電極４３を駆動電極として機能させる。通電回路１０により可動部２１と第２の電極４３との間に電圧が印加され、可動部２１と第２の電極４３とが互いに逆極性に帯電して、両者の間にクーロン力（静電引力）が発生する。
【００８１】
このクーロン力によって、可動部２１は、第２の電極４３に向け上方に移動（変位）し、連結部２３の弾性力とクーロン力が釣り合う位置で静止する。これにより、第１のギャップＧ１および第２のギャップＧ２の大きさが変化する。このとき、第２の電極４３ａに印加される電圧と、第２の電極４３ｂに印加される電圧とのバランスによって、可動部２１の姿勢（傾き）が決まる。
【００８２】
一方、図３に示すように、光学デバイス１の下方から第１のギャップＧ１に向け光Ｌが照射されると、光Ｌは、固定反射防止膜３９、第２の基板３、固定反射膜３５を透過して、第１のギャップＧ１に入射する。このとき、この光Ｌは、固定反射防止膜３９により、ほとんど損失せずに第１のギャップＧ１に入射する。
入射した光は、可動反射膜２５と固定反射膜３５との間において、反射を繰り返す（干渉する）。この際、可動反射膜２５および固定反射膜３５により、光Ｌの損失を抑えることができる。
【００８３】
前述したように可動反射膜２５と固定反射膜３５との間で光が反射を繰り返す過程において、可動反射膜２５と固定反射膜３５との間の第１のギャップＧ１の大きさに対応する干渉条件を満たさない波長の光は急激に減衰し、この干渉条件を満たした波長の光だけが残って最終的に光学デバイス１から出射する。したがって、可動部２１と第１の電極３３、第２の電極４３との間に印加される電圧を変更することにより、第１のギャップＧ１を変更（すなわち干渉条件を変更）すれば、光学デバイス１を透過する光の波長を変更することができる。
【００８４】
前記光Ｌの干渉の結果、第１のギャップＧ１の大きさに対応した波長の光（干渉光）は、可動反射膜２５、可動部２１、可動反射防止膜２６、固定反射防止膜４２、第３の基板４、固定反射防止膜４９を透過し、光学デバイス１の上方へ出射する。このとき、可動反射防止膜２６および固定反射防止膜４２、４９により、干渉光はほとんど損失せずに光学デバイス１の外部へ出射する。
なお、本実施形態では、第１のギャップＧ１に入射した光を光学デバイス１の上方へ出射したが、第１のギャップＧ１に入射した光を光学デバイス１の下方へ出射してもよい。
また、本実施形態では、光学デバイス１に対し、その下方から光を入射したが、上方から光を入射してもよい。
【００８５】
以上説明したような光学デバイス１にあっては、可動部２１の固定反射膜３５側の面に対し間隔を隔てて対向する第１の電極３３と、可動部２１の固定反射膜３５と逆側の面に対し間隔を隔てて対向する第２の電極４３とのうち、一方の電極が、可動部２１との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極が、可動部２１との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、可動部２１の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能する。
【００８６】
これにより、駆動電極と検出電極との間の距離を大きくすることができる。その結果、駆動電極と検出電極との間に生じる結合容量を低減して、可動部２１と検出電極との間の静電容量を高精度に検出し、その検出結果に基づいて、可動部２１を所望の位置および姿勢に正確に変位させることができる。その際、駆動電極と検出電極とを平面視にてこれらを重ねるようにして配置することが可能であるため、駆動電極の大面積化を図り駆動電圧を低減するとともに、検出電極の大面積化を図り検出精度を向上させることができる。このようにして、本発明の光学デバイス１は、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を得ることができる。
【００８７】
特に、本実施形態では、前記一方の電極と可動部２１との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づき、前記他方の電極と可動部２１との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、可動部２１の位置および／または姿勢を変化させるので、使用時に、可動部２１の位置および姿勢をより正確に所望のものとすることができる。
【００８８】
なお、前述したような静電容量の検出は、較正（キャリブレーション）時のみ行い、予め設定された変換テーブル等に基づき、前記他方の電極と可動部２１との間に電位差を生じさせてもよい。また、この場合、較正後に電極３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂのすべてを駆動電極として用いることも可能である。
また、第１の電極３３および第２の電極４３がそれぞれ、可動部２１を駆動するための駆動電極として機能することができる。すなわち、第１の電極３３または第２の電極４３は、検出電極として機能するときと、駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成されている。これにより、可動部２１を第１の電極３３側と第２の電極４３側との双方に変位させることができる。そのため、可動部２１に生じる応力を低減しつつ、可動部２１の可動範囲を大きくすることができる。その結果、光学デバイス１は、広いレンジでの波長の光に対して使用することができる。
また、可動部２１の変位に必要な駆動力を低減することができ、その結果、駆動電圧を低減することができる。
【００８９】
＜光学デバイスの製造方法＞
次に、光学デバイス１の製造方法の一例を図６ないし図１０に基づいて説明する。
図６〜図１０は、光学デバイス１の製造工程を説明するための図である。なお、図６〜図１０は、図２のＡ−Ａ線断面に対応する断面を示している。
本実施形態の光学デバイス１の製造方法は、［Ａ］第２の基板３を製造する工程と、［Ｂ］ＳＯＩ基板を第２の基板３に接合する工程と、［Ｃ］ＳＯＩ基板を加工して第１の基板２を製造する工程と、［Ｄ］第３の基板４を製造する工程と、［Ｅ］第３の基板４を第１の基板２に接合する工程とを有する。以下、各工程について順次説明する。
【００９０】
［Ａ］ 第２の基板３の製造
−Ａ１−
まず、第２の基板３を形成するための基板として、図６（ａ）に示すように、光透過性を有する基板３ａを用意する。
基板３ａとしては、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。基板３ａの構成材料としては、第２の基板３の説明で述べたものを用いることができる。前述したように、基板３ａの構成材料としては、例えばナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）のようなアルカリ金属（可動イオン）を含有したガラスを用いるのが好ましい。したがって、以下の説明では、基板３ａの構成材料として、アルカリ金属を含有したガラスを用いた場合について説明する。
【００９１】
−Ａ２−
次に、図６（ｂ）に示すように、基板３ａの一方の面上にマスク層５を形成（マスキング）する。
マスク層５を構成する材料としては、例えば、Ａｕ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉなどの金属、多結晶シリコン（ポリシリコン）、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコン等が挙げられる。マスク層５の構成材料にシリコンを用いると、マスク層５と基板３ａとの密着性が向上する。マスク層５の構成材料に金属を用いると、形成されるマスク層５の視認性が向上する。
【００９２】
マスク層５の厚さは、特に限定されないが、０．０１〜１μｍ程度とすることが好ましく、０．０９〜０．１１μｍ程度とすることがより好ましい。マスク層５が薄すぎると、基板３ａを十分に保護できない場合があり、マスク層５が厚すぎると、マスク層５の内部応力によりマスク層５が剥がれ易くなる場合がある。
マスク層５は、例えば、化学気相成膜法（ＣＶＤ法）、スパッタリング法、蒸着法等の気相成膜法、メッキ法等により形成することができる。
【００９３】
−Ａ３−
次に、図６（ｃ）に示すように、マスク層５に、第１の凹部３１と溝部３６と第３の凹部３７との平面視形状に対応した平面視形状をなす開口５１を形成する。
より具体的には、まず、例えばフォトリソグラフィ法を用い、マスク層５上に、フォトレジストを塗布し、露光、現像を行って、開口５１に対応する開口を有するレジストマスクを形成する。次に、このレジストマスク介してマスク層５をエッチングして、マスク層５の一部を除去した後、レジストマスクを除去する。このようにして、マスク層５に開口５１が形成される。このエッチングとしては、例えば、ＣＦガス、塩素系ガス等によるドライエッチング、フッ酸＋硝酸水溶液、アルカリ水溶液等によるウェットエッチングを用いることができる。
【００９４】
−Ａ４−
次に、マスク層５を介して基板３ａの一方の面をエッチングして、図６（ｄ）に示すように、第１の凹部３１と溝部３６と第３の凹部３７とを形成する。
このエッチングとしては、ドライエッチング法、ウェットエッチング法を用いることができるが、ウェットエッチング法を用いるのが好ましい。これにより、形成される第１の凹部３１をより理想的な円柱状とすることができる。この場合、ウェットエッチングのエッチング液としては、例えばフッ酸系エッチング液などが好適に用いられる。また、エッチング液にグリセリン等のアルコール（特に多価アルコール）を添加すると、形成される第１の凹部３１の底面を極めて滑らかなものとすることができる。
【００９５】
−Ａ５−
次に、マスク層５を除去した後に、前述した工程Ａ２およびＡ３と同様の方法を用いて、図６（ｅ）に示すように、第２の凹部３２の平面視形状に対応した平面視形状の開口を有するマスク層６を形成する。
マスク層５の除去方法としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ水溶液（例えばテトラメチル水酸化アンモニウム水溶液等）、塩酸＋硝酸水溶液、フッ酸＋硝酸水溶液等によるウェットエッチング、ＣＦガス、塩素系ガス等によるドライエッチングなどを用いることができる。
特に、マスク層５の除去方法としてウェットエッチングを用いると、簡易な操作で、効率よく、マスク層５を除去することができる。
【００９６】
−Ａ６−
次に、前述した工程Ａ４と同様の方法を用いて、マスク層６を介して基板３ａをエッチングして、図６（ｆ）に示すように、第２の凹部３２を形成した後、固定反射膜３５の平面視形状に対応した平面視形状の開口を有するマスク層６Ａを形成する。なお、マスク層６Ａの形成は、マスク層６を除去した後に行ってもよいし、マスク層６を除去せずに行ってもよい。
【００９７】
−Ａ７−
次に、図７（ａ）に示すように、マスク層６Ａを用いて、第２の凹部３２の底面上に、固定反射膜３５を形成する。
より具体的には、第２の凹部３２の底面上に、前述したような高屈折率層と低屈折層とを交互に積層することにより、固定反射膜３５を形成する。
高屈折率層および低屈折率層の形成方法としては、例えば、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、物理的化学気相成長法（ＰＶＤ）が好適に用いられる。
【００９８】
−Ａ８−
次に、前述した工程−Ａ５−と同様の方法を用いて、図７（ｂ）に示すように、マスク層６Ａを除去する。
−Ａ９−
次に、図７（ｃ）に示すように、基板３ａの第１の凹部３１等が形成された側の面上に一様に、第１の電極３３ａ、３３ｂおよび引出し電極３８ａ、３８ｂ等を形成するための導電層７を形成する。
導電層７の形成方法としては、例えば、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、物理的化学気相成長法（ＰＶＤ）が好適に用いられる。
また、導電層７の構成材料は、前述した第１の電極３３の構成材料を用いることができる。
【００９９】
−Ａ１０−
次に、図７（ｄ）に示すように、導電層７の不要部分を除去して、第１の電極３３等を形成するとともに、第１の電極３３上に絶縁膜３４を形成する。さらに、基板３ａの第１の凹部３１等が形成された側と反対側の面上に、固定反射防止膜３９を形成する。
導電層７の不要部分を除去する方法としては、前述した工程Ａ３と同様の方法を用いることができる。
【０１００】
また、第１の電極３３の形成方法としては、前述したマスク層５の形成方法と同様のものを用いることができる。
固定反射防止膜３９の形成方法としては、前述した固定反射膜３５の形成方法と同様のものを用いることができる。
以上のようにして、第２の基板３を製造することができる。
【０１０１】
［Ｂ］ＳＯＩ基板と第２の基板３との接合
−Ｂ１−
まず、図８（ａ）に示すように、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板８を用意する。
このＳＯＩ基板８は、Ｓｉで構成されたベース層８１、ＳｉＯ２で構成された絶縁層８２、Ｓｉで構成された活性層８３の順でこれら３層が積層されてなるものである。なお、ＳＯＩ基板８に代えて、ＳＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ）基板、シリコン基板等を用いることもできる。
ＳＯＩ基板８の厚さは、特に限定されないが、特に活性層８３の厚さが１０〜１００μｍ程度であるのが好ましい。
【０１０２】
−Ｂ２−
次に、ＳＯＩ基板８と第２の基板３との接合に先立ち、図８（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板８の活性層８３側の面上に、可動反射膜２５を形成する。
可動反射膜２５の形成方法としては、前述した固定反射膜３５の形成方法と同様のものを用いることができる。
【０１０３】
−Ｂ３−
次に、図８（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板８と第２の基板３とを接合する。
ＳＯＩ基板８と第２の基板３との接合方法としては、例えば、陽極接合、接着剤による接合、表面活性化接合、低融点ガラスを用いた接合等を用いることができるが、陽極接合を用いるのが好ましい。
【０１０４】
ＳＯＩ基板８と第２の基板３との接合方法として陽極接合を用いる場合には、例えば、まず、図示しない直流電源のマイナス端子を第２の基板３に、プラス端子をＳＯＩ基板８の活性層８３に接続する。そして、第２の基板３を加熱しながら、第２の基板３とＳＯＩ基板８の活性層８３との間に電圧を印加する。この加熱により、第２の基板３のアルカリ金属のプラスイオン、例えば、ナトリウムイオン（Ｎａ+）が移動しやすくなる。これにより、第２の基板３と活性層８３との接合面のうち、第２の基板３側の接合面がマイナス、活性層８３側の接合面がプラスに相対的に帯電する。その結果、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とが電子対を共有する共有結合により、第２の基板３と活性層８３とは強固に接合される。
【０１０５】
［Ｃ］第１の基板２の製造
−Ｃ１−
次に、図９（ａ）に示すように、エッチングや研磨を行ってベース層８１を除去する。
このエッチング方法としては、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチングを用いることができるが、ドライエッチングを用いるのが好ましい。いずれの場合も、ベース層８１の除去のとき、絶縁層８２がストッパーとなるが、ドライエッチングは、エッチング液を用いないので、第１の電極３３に対向している活性層８３の損傷を好適に防ぐことができる。これにより、光学デバイス１の製造時における歩留まりの向上を図ることができる。
【０１０６】
−Ｃ２−
次に、図９（ｂ）に示すように、エッチングを行って絶縁層８２を除去する。
このエッチング方法としては、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチングを用いることができるが、フッ酸を含むエッチング液によるウェットエッチングを用いるのが好ましい。これにより、絶縁層８２を簡単に除去することができるとともに、絶縁層８２の除去により露出する活性層８３の面を極めて平滑にすることができる。
なお、前述した工程Ｂ１にて、ＳＯＩ基板８に代えて、以降の工程を行うのに最適な厚さをすでに有しているシリコン基板を用いた場合には、工程Ｃ１、Ｃ１は行わなくてもよい。これにより、光学デバイス１の製造工程を簡略化することができる。
【０１０７】
−Ｃ３−
次に、図９（ｃ）に示すように、活性層８３の上面に、可動反射防止膜２６を形成する。
可動反射防止膜２６の形成方法としては、前述した固定反射膜３５の形成方法と同様のものを用いることができる。
【０１０８】
−Ｃ４−
次に、図９（ｄ）に示すように、開口部２４および開口部２７に対応する開口を有するレジスト層９を形成する。
レジスト層９の形成方法としては、前述した工程Ａ２、Ａ３と同様の方法を用いることができる。
【０１０９】
−Ｃ５−
次に、レジスト層９を介して、ドライエッチング法、特にＩＣＰエッチングにより、活性層８３をエッチングして、図９（ｅ）に示すように、開口部２７を形成した後に、図９（ｆ）に示すように、開口部２４を形成する。これにより、可動部２１と支持部２２と連結部２３とが形成される。
【０１１０】
より具体的には、レジスト層９を介して活性層８３をドライエッチングすると、マイクロローディング効果によって開口部２７でのエッチング速度に比べて開口部２４の各開口領域でのエッチング速度が遅くなるので、図９（ｅ）に示すように、開口部２４の形成よりも先に開口部２７の形成が完了する。このとき、溝部３６を介して第１の凹部３１に連通する第３の凹部３７の上方に開口部２７が形成されるので、活性層８３と第２の基板３との間の空間が外部に開放され、当該空間と外部との圧力差が解消される。
【０１１１】
ここで、マイクロローディング効果とは、開口寸法が小さくなるに従ってエッチング速度が低下する現象である。したがって、開口部２７として、開口部２４の各開口領域でのエッチング速度よりもエッチング速度が速くなるような寸法のものを採用する。本実施形態では、開口部２７の形状を、図１に示すように、開口部２４の各開口領域の短手方向の開口幅よりも幅広な寸法を一辺の長さとした正方形状としている。なお、開口部２７の寸法および形状としては、開口部２７でのエッチング速度が開口部２４の各開口領域でのエッチング速度よりも速くなるものであれば、前述したものに限定されず、任意の構成を採用することができる。
このようにマイクロローディング効果を利用すると、開口部２７を形成するためのエッチング工程を別途設けなくても、開口部２４および開口部２７を同一のエッチング工程により形成しつつ、開口部２７、開口部２４の順にこれらを形成することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１１２】
開口部２７が形成された後、更にドライエッチングを継続すると、図９（ｆ）に示すように開口部２４が貫通形成されて、可動部２１と支持部２２と連結部２３との形成が完成する。
このとき、前述したように、活性層８３に可動部２１を形成する前（すなわち、開口部２４を形成する前）にあらかじめ、活性層８３と第２の基板３との間の空間と、外部との圧力差が解消されているので、開口部２４の形成に伴って連結部２３が破損するのを防止することができる。
【０１１３】
特に、本工程では、ＩＣＰエッチングを行う。すなわち、エッチング用ガスによるエッチングと、デポジッション用ガスによる保護膜の形成とを、交互に繰り返し行って、可動部２１を形成する。
前記エッチング用ガスとしては、例えば、ＳＦ６等が挙げられ、また、前記デポジッション用ガスとしては、例えば、Ｃ４Ｆ８等が挙げられる。
【０１１４】
本工程において、ドライエッチング技術を使用して異方性エッチングを行うのは、以下に示す理由による。
ウェットエッチング技術を使用した場合、エッチングが進むに従ってエッチング液が活性層８３に形成された孔から、活性層８３と第２の基板３との間に侵入し、第１の電極３３や絶縁膜３４を除去してしまうおそれがある。これに対し、ドライエッチング技術を使用した場合はそのような危険性がない。
【０１１５】
また、等方性エッチングを使用した場合には、活性層８３が等方的にエッチングされ、サイドエッチングが生じる。特に、連結部２３に対しサイドエッチングが生じると、連結部２３の強度が弱くなり、耐久性が劣化してしまう。これに対し、異方性エッチングを使用した場合には、サイドエッチングが生じないので、エッチング寸法の制御に優れており、連結部２３の側面も活性層８３の板面に対し垂直に形成され、連結部２３の強度の向上を図ることができる。
なお、本発明では、本工程において、前記と異なるドライエッチング法を用いて可動部２１と支持部２２と連結部２３とを形成してもよく、また、ドライエッチング法以外の方法を用いて可動部２１と支持部２２と連結部２３とを形成してもよい。
−Ｃ６−
その後、レジスト層９を除去して、図９（ｇ）に示すように、第１の基板２と第２の基板３とが接合してなる構造体が得られる。
【０１１６】
［Ｄ］第３の基板４を製造する工程
−Ｄ１−
まず、第３の基板４を形成するための基板として、図１０（ａ）に示すように、光透過性を有する基板４ａを用意する。
基板４ａとしては、前述した基板３ａと同様に、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。基板４ａの構成材料としては、基板３ａの構成材料と同様、第２の基板３の説明で述べたものを用いることができる。
【０１１７】
−Ｄ２−
次に、前述した工程［Ａ］のＡ１〜Ａ４と同様の方法を用いて、図１０（ｂ）に示すように、凹部４１と開口部４７ａ、４７ｂとを形成する。
−Ｄ３−
次に、前述した工程［Ａ］のＡ７〜Ａ１０と同様の方法を用いて、図１０（ｃ）に示すように、第２の電極４３、絶縁膜４４、および固定反射防止膜４２、４９を形成する。
以上のようにして、第３の基板４を製造することができる。
【０１１８】
［Ｅ］第３の基板４を第１の基板２に接合する工程
次に、前述した工程［Ｂ］のＢ３と同様の方法を用いて、前述した工程［Ｄ］で得られた第３の基板４と、前述した工程［Ｃ］で得られた構造体の第１の基板２とを接合する。
これにより、図１０（ｄ）に示すように、光学デバイス１が得られる。
以上説明したような光学デバイス１（波長可変フィルタ）は、例えば、図１１や図１２に示すような形態で用いられる。
【０１１９】
図１１は、本発明の波長可変フィルタモジュールの実施形態を示す図、図１２は、本発明の光スペクトラムアナライザの実施形態を示す図である。
図１１に示す波長可変フィルタモジュール１００は、例えば波長分割多重（ＷＤＭ）光伝送方式のような光ネットワークの光伝送経路に設置されるものである。このような波長可変フィルタモジュール１００は、前述した波長可変フィルタである光学デバイス１と、この光学デバイス１に光を導く光ファイバ１０１およびレンズ１０２と、光学デバイス１から射出された光を外部へ導くレンズ１０３および光ファイバ１０４とを備えている。
【０１２０】
このような波長可変フィルタモジュール１００では、複数の波長を有する光を光ファイバ１０１およびレンズ１０２介して光学デバイス１に入射させ、所望の波長の光のみをレンズ１０３および光ファイバ１０４を介して取り出すことができる。
このような波長可変フィルタモジュール１００は、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を有する。
【０１２１】
また、図１２に示す光スペクトラムアナライザ２００は、被測定光のスペクトラム特性（波長と強度との関係）を測定する装置である。このような光スペクトラムアナライザ２００は、被測定光が入射される光入射部２０１と、前述した光学デバイス１と、光入射部２０１に入射された被測定光を光学デバイス１へ導く光学系２０２と、光学デバイス１から出射された光を受光する受光素子２０３と、光学デバイス１から出射された光を受光素子２０３へ導く光学系２０４と、光学デバイス１の駆動を制御するとともに受光素子２０３の出力に基づきスペクトラム特性を求める制御部２０５と、制御部２０５の演算結果を表示する表示部２０６とを備えている。
【０１２２】
このような光スペクトラムアナライザ２００では、光入射部２０１に入射された被測定光が光学系２０２を介して光学デバイス１に入射される。そして、光学デバイス１から出射された光が光学系２０４を介して受光素子２０３で受光され、その光の強度が制御部２０５で求められる。このとき、制御部２０５が光学デバイス１の干渉条件を順次変更しながら、受光素子２０３で受光された光の強度が求められる。そして、制御部２０５は、各波長における光の強度に関する情報（例えばスペクトラム波形）を表示部２０６に表示させる。
このような光スペクトラムアナライザ２００は、駆動電圧を低減しつつ、優れた光学特性を有する。
【０１２３】
以上、本発明の光学デバイス、波長可変フィルタ、波長可変フィルタモジュール、および光スペクトラムアナライザを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、前述した光学デバイス１を用いることで、波長可変光源や波長可変レーザを実現することができる。
また、前述した実施形態では第１の凹部３１により第１のギャップＧ１や第２のギャップＧ２を形成したが、第１の凹部３１を形成せずに、第２の基板３と第１の基板２との間にスペーサを設けることにより、第１のギャップＧ１や第２のギャップＧ２を形成してもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１……光学デバイス（波長可変フィルタ） ２……第１の基板 １０……通電回路 １１……電源部 １２……検出部 １３……切換部 １４……制御部 ２１……可動部 ２２……支持部 ２３……連結部 ２４……開口部 ２５……可動反射膜 ２６……可動反射防止膜 ２７、２７ａ、２７ｂ……開口部 ３……第２の基板 ３１……第１の凹部 ３２……第２の凹部 ３３、３３ａ、３３ｂ……第１の電極 ３４……絶縁膜 ３５……固定反射膜 ３６、３６ａ、３６ｂ……溝部 ３７、３７ａ、３７ｂ……第３の凹部 ３８、３８ａ、３８ｂ……引出し電極 ３９……固定反射防止膜 ４……第３の基板 ４１……凹部 ４３、４３ａ、４３ｂ……第２の電極 ４４……絶縁膜 ４２、４９……固定反射防止膜 ４７ａ、４７ｂ……開口部 ３ａ、４ａ……基板（第２の基板） ５、６、６Ａ……マスク層 ５１……開口 ７……導電層 ８……ＳＯＩ基板 ８１……ベース層 ８２……絶縁層 ８３……活性層（第１の基板） ９……レジスト層 １００……波長可変フィルタモジュール １０１、１０４……光ファイバ １０２、１０３……レンズ ２００……光スペクトラムアナライザ ２０１……光入射部 ２０２、２０４……光学系 ２０３……受光素子 ２０５……制御部 ２０６……表示部 Ｇ１……第１のギャップ Ｇ２……第２のギャップ Ｇ３……第３のギャップ Ｌ……光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする光学デバイス。
【請求項２】
前記一方の電極と前記可動部との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づき、前記他方の電極と前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させる請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれ、複数の電極で構成されている請求項１または２に記載の光学デバイス。
【請求項４】
前記第１の電極を構成する電極の数と前記第２の電極を構成する電極の数は同数であり、前記第１の電極の各電極と前記第２の電極の各電極とは対をなしている請求項３に記載の光学デバイス。
【請求項５】
前記第１の電極の形状は、前記第２の電極の形状と相似形状である請求項１ないし４のいずれかに記載の光学デバイス。
【請求項６】
前記第１の電極の大きさは、前記第２の電極の大きさと同じである請求項５に記載の光学デバイス。
【請求項７】
前記可動部を支持するための支持部と、前記支持部に対し前記可動部を変位可能とするように前記可動部と前記支持部とを連結する連結部とを有し、前記可動部と前記支持部と前記連結部とが一体的に形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の光学デバイス。
【請求項８】
前記可動部と前記支持部と前記連結部とが形成された第１の基板と、前記第１の基板の一方の面側で前記支持部に対し固定的に設けられた第２の基板と、前記第１の基板の他方の面側で前記支持部に対し固定的に設けられた第３の基板とを有し、前記第１の基板と前記第２の基板および前記第３の基板のそれぞれとの間には、前記可動部の変位を許容するように気密空間が形成され、前記第２の基板上には、前記第１の電極および前記第１の光反射部が設けられ、前記第３の基板上には、前記第２の電極が設けられている請求項７に記載の光学デバイス。
【請求項９】
前記第２の基板の前記第１の基板側の面には、凹部が形成されており、前記凹部の底面上に、前記第１の光反射部および前記第１の電極が設けられている請求項８に記載の光学デバイス。
【請求項１０】
前記凹部は、第１の凹部と、該第１の凹部の底面に形成された第２の凹部とを有し、前記第１の電極は、前記第２の凹部の外側における前記第１の凹部の底面上に設けられ、前記第１の光反射部は、前記第２の凹部の底面上に設けられている請求項９に記載の光学デバイス。
【請求項１１】
前記第１の電極は、前記第１の光反射部を囲むように設けられている請求項１０に記載の光学デバイス。
【請求項１２】
前記第１の基板は、シリコンを主材料として構成されている請求項８ないし１１のいずれかに記載の光学デバイス。
【請求項１３】
前記第２の基板および前記第３の基板のうちの少なくとも一方は、ガラスを主材料として構成されている請求項１２に記載の光学デバイス。
【請求項１４】
前記第２の基板および前記第３の基板のうちの少なくとも一方は、アルカリ金属イオンを含むガラスを主材料として構成されている請求項１３に記載の光学デバイス。
【請求項１５】
前記第１の基板は、ＳＯＩウエハの一方のＳｉ層を加工することにより形成されたものである請求項８ないし１４のいずれかに記載の光学デバイス。
【請求項１６】
前記第１の光反射部および前記第２の光反射部のうちの少なくとも一方は、誘電体多層膜で構成されている請求項１ないし１５のいずれかに記載の光学デバイス。
【請求項１７】
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第１の電極と前記第２の電極とは、前記可動部を介して対称に設けられている請求項１ないし１６のいずれかに記載の光学デバイス。
【請求項１８】
第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする波長可変フィルタ。
【請求項１９】
第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする波長可変フィルタモジュール。
【請求項２０】
第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする光スペクトラムアナライザ。
【請求項１】
第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする光学デバイス。
【請求項２】
前記一方の電極と前記可動部との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づき、前記他方の電極と前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させる請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記第１の電極および前記第２の電極は、それぞれ、複数の電極で構成されている請求項１または２に記載の光学デバイス。
【請求項４】
前記第１の電極を構成する電極の数と前記第２の電極を構成する電極の数は同数であり、前記第１の電極の各電極と前記第２の電極の各電極とは対をなしている請求項３に記載の光学デバイス。
【請求項５】
前記第１の電極の形状は、前記第２の電極の形状と相似形状である請求項１ないし４のいずれかに記載の光学デバイス。
【請求項６】
前記第１の電極の大きさは、前記第２の電極の大きさと同じである請求項５に記載の光学デバイス。
【請求項７】
前記可動部を支持するための支持部と、前記支持部に対し前記可動部を変位可能とするように前記可動部と前記支持部とを連結する連結部とを有し、前記可動部と前記支持部と前記連結部とが一体的に形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の光学デバイス。
【請求項８】
前記可動部と前記支持部と前記連結部とが形成された第１の基板と、前記第１の基板の一方の面側で前記支持部に対し固定的に設けられた第２の基板と、前記第１の基板の他方の面側で前記支持部に対し固定的に設けられた第３の基板とを有し、前記第１の基板と前記第２の基板および前記第３の基板のそれぞれとの間には、前記可動部の変位を許容するように気密空間が形成され、前記第２の基板上には、前記第１の電極および前記第１の光反射部が設けられ、前記第３の基板上には、前記第２の電極が設けられている請求項７に記載の光学デバイス。
【請求項９】
前記第２の基板の前記第１の基板側の面には、凹部が形成されており、前記凹部の底面上に、前記第１の光反射部および前記第１の電極が設けられている請求項８に記載の光学デバイス。
【請求項１０】
前記凹部は、第１の凹部と、該第１の凹部の底面に形成された第２の凹部とを有し、前記第１の電極は、前記第２の凹部の外側における前記第１の凹部の底面上に設けられ、前記第１の光反射部は、前記第２の凹部の底面上に設けられている請求項９に記載の光学デバイス。
【請求項１１】
前記第１の電極は、前記第１の光反射部を囲むように設けられている請求項１０に記載の光学デバイス。
【請求項１２】
前記第１の基板は、シリコンを主材料として構成されている請求項８ないし１１のいずれかに記載の光学デバイス。
【請求項１３】
前記第２の基板および前記第３の基板のうちの少なくとも一方は、ガラスを主材料として構成されている請求項１２に記載の光学デバイス。
【請求項１４】
前記第２の基板および前記第３の基板のうちの少なくとも一方は、アルカリ金属イオンを含むガラスを主材料として構成されている請求項１３に記載の光学デバイス。
【請求項１５】
前記第１の基板は、ＳＯＩウエハの一方のＳｉ層を加工することにより形成されたものである請求項８ないし１４のいずれかに記載の光学デバイス。
【請求項１６】
前記第１の光反射部および前記第２の光反射部のうちの少なくとも一方は、誘電体多層膜で構成されている請求項１ないし１５のいずれかに記載の光学デバイス。
【請求項１７】
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第１の電極と前記第２の電極とは、前記可動部を介して対称に設けられている請求項１ないし１６のいずれかに記載の光学デバイス。
【請求項１８】
第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする波長可変フィルタ。
【請求項１９】
第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする波長可変フィルタモジュール。
【請求項２０】
第１の光反射部を有する固定部と、
前記第１の光反射部に対し第１のギャップを隔てて対向する第２の光反射部を有し、前記第１のギャップを変更するように前記固定部に対し変位可能な可動部と、
前記可動部の前記第１の光反射部側の面に対し第２のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第１の電極と、
前記可動部の前記第１の光反射部と反対側の面に対し第３のギャップを隔てて対向するように、前記固定部に対し固定的に設けられ、全体としてほぼ円環状をなす第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ接続された通電回路とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、一方の電極は、前記可動部との間の静電容量を検出するための検出電極として機能し、他方の電極は、前記可動部との間に電位差を生じさせることにより、これらの間に静電引力を生じさせて、前記可動部の位置および／または姿勢を変化させるための駆動電極として機能し、
前記第１の光反射部と前記第２の光反射部との間で光反射を繰り返し、干渉を生じさせて、これらの間の距離に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成され、
前記通電回路は、前記第１の電極および前記第２の電極が、それぞれ、前記検出電極として機能するときと、前記駆動電極として機能するときとに交互に切り換えられるように構成され、
前記可動部と前記第１の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第１の電極側に変位させ得るとともに、
前記可動部と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより、前記可動部を前記第２の電極側に変位させ得るものであり、
前記可動部と前記第１の電極との間、および、前記可動部と前記第２の電極との間にそれぞれ電位差を生じさせない状態において、前記第２のギャップと前記第３のギャップとが等しいことを特徴とする光スペクトラムアナライザ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２８２５４０（Ｐ２００９−２８２５４０Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８２８００（Ｐ２００９−１８２８００）
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【分割の表示】特願２００６−２７７０１７（Ｐ２００６−２７７０１７）の分割
【原出願日】平成１８年１０月１０日（２００６．１０．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【分割の表示】特願２００６−２７７０１７（Ｐ２００６−２７７０１７）の分割
【原出願日】平成１８年１０月１０日（２００６．１０．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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