光波面制御装置およびその製造方法
【課題】歩留まりおよび消費電力が改善される。
【解決手段】支持基板層１１ａおよび中間層１１ｂが順に積層された底面部１１ｃと、底面部１１ｃ上に形成され、内壁にトーションバー１２を介してマイクロミラー１３が一体的に形成され、上面にスペーサ１４を備えるデバイス部１１ｄとを有するミラー基板１１と、一対の透明電極１６が、マイクロミラー１３の両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、スペーサ１４を介してミラー基板１１と接合する上部ガラス基板１５と、により構成するようにした。
【解決手段】支持基板層１１ａおよび中間層１１ｂが順に積層された底面部１１ｃと、底面部１１ｃ上に形成され、内壁にトーションバー１２を介してマイクロミラー１３が一体的に形成され、上面にスペーサ１４を備えるデバイス部１１ｄとを有するミラー基板１１と、一対の透明電極１６が、マイクロミラー１３の両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、スペーサ１４を介してミラー基板１１と接合する上部ガラス基板１５と、により構成するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光波面制御装置およびその製造方法に関し、特に光波面の位相を制御する光波面制御装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フェムト秒光パルスの整形や空間光ビーム形状の歪みの補正、ディスプレイまたはレーザ加工などにおいて、光波面の位相を制御する光制御装置（以下、「光波面制御装置」と呼ぶ。）が利用されている。
【０００３】
まず、この光波面制御装置の原理について以下に説明する。
図３１は、光波面制御装置における光波面の制御を行わない場合の模式図、図３２は、光波面制御装置における光波面の制御を行う場合の模式図である。
【０００４】
図３１、図３２に示すように、光波面制御装置２００には、複数のマイクロミラー２００ａがアレイ状に並んで設置されている。各マイクロミラー２００ａは、独立に上下への併進動作および時計回り・反時計回りの回転動作が可能である。
【０００５】
この光波面制御装置２００に対し、光が入射されると、入射される光の波面の遅れや進みに応じて、マイクロミラー２００ａが上下への併進動作および時計回り・反時計回りの回転動作を行う。このため、マイクロミラー２００ａの高さが低いところでは、反射により通過する光路が長くなるので、この部分の光の伝搬を遅らせ、位相を遅延させることができる。また、マイクロミラー２００ａの回転角を調整することによって、連続的な位相プロファイルを生成することが可能となる。なお、各マイクロミラー２００ａの併進距離や回転角度といった可変動作量が入射光の半波長以上であれば、反射による位相遅延量を２π以上とでき、任意の位相遅延を与えることが可能となる。
【０００６】
以上の原理によって、図３１、図３２のように入射した光の波面を制御することが可能となり、光波面制御装置は様々な用途に利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
続いて、光波面制御装置の従来例について以下に説明する。
【０００７】
図３３は、光波面制御装置の従来例の斜視模式図、図３４は、光波面制御装置の従来例の断面模式図である。
光波面制御装置３００は、図３３、図３４に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板３０１上に、櫛歯形状の電極が配置された下側櫛歯３０２および同様に配置された上側櫛歯３０３が形成されたシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ：Silicon On Insulator）構造をなしており、上側櫛歯３０３および下側櫛歯３０２の櫛歯部にマイクロミラー３００ａが設置されている。
【０００８】
そして、この光波面制御装置３００は、マイクロミラー３００ａを上下に併進動作、並びに左右に回転動作をさせるため、櫛歯形状の電極をマイクロミラー３００ａと同一面に２個、下側に２個、合計４個配置するとともに、ＳＯＩ構造のＳｉ基板３０１にバイアス電圧を印加できる構成となっている。
【０００９】
この光波面制御装置３００は、例えば、以下のように作製することができる。
図３５は、従来の光波面制御装置の作製工程の要部断面模式図である。
まず、Ｓｉ基板３０１、酸化シリコン（ＳｉＯ2）層３０１ａおよびＳｉ層を有するＳＯＩ構造を形成する。そして、下側櫛歯３０２の電極を作製するために、ＳＯＩ構造のＳｉ層に対して、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）加工を行うことによって、Ｓｉ層３０２ａが形成される（図３５（Ａ））。
【００１０】
続いて、ＤＲＩＥ加工が施されたＳｉ層３０２ａ上に、ＳｉＯ2層３０３ａａを挟んで陽極接合によりＳｉ層３０３ａが貼り合わされる。この段階では、下側櫛歯３０２となるＳｉ層３０２ａの電極は粗い加工精度でよい（図３５（Ｂ））。
【００１１】
続いて、貼り合わされたＳｉ層３０３ａを所望の厚さ（マイクロミラー３００ａおよび上側櫛歯３０３の電極の厚さ）にするために、Ｓｉ層３０３ａの表面を研磨する。
続いて、上側櫛歯３０３の電極およびマイクロミラー３００ａを作製するため、Ｓｉ層３０３ａおよびＳｉＯ2層３０３ａａを露光およびパターニングの後に、ＤＲＩＥ加工し、上側櫛歯３０３が形成される（図３５（Ｃ））。
【００１２】
最後に、上側櫛歯３０３をマスクとしてＤＲＩＥ加工を行い、高い加工精度によって、下側櫛歯３０２の電極を作製する（図３５（Ｄ））。
以上により、光波面制御装置３００が形成される。
【００１３】
次に、このように形成された光波面制御装置３００のマイクロミラー３００ａの動作について以下に説明する。
図３６は、従来の光波面制御装置におけるマイクロミラーの各動作を表した断面模式図である。
【００１４】
Ｓｉ基板３０１にバイアス電圧を印加することにより、マイクロミラー３００ａがＳｉ基板３０１側に引き寄せられ、上側櫛歯３０３と下側櫛歯３０２の中央位置までマイクロミラー３００ａが移動する。この位置がマイクロミラー３００ａの初期位置となる（図３６（Ａ））。
【００１５】
この初期位置において、２個の下側櫛歯３０２に同一の電圧を印加すると、マイクロミラー３００ａが下方向に併進動作を行うことができる（図３６（Ｂ））。
そして、同様に、２つの上側櫛歯３０３に同一の電圧を印加するとマイクロミラー３００ａが上方向に併進動作を行うことができる。
【００１６】
また、上側櫛歯３０３と下側櫛歯３０２について、対角線状に位置する上側櫛歯３０３および下側櫛歯３０２に電圧を印加すると、マイクロミラー３００ａは時計回り若しくは反時計回りに回転動作を行わせることができる（図３６（Ｃ））。
【００１７】
以上のように、上側櫛歯３０３と下側櫛歯３０２への電圧の印加を組み合わせることによって、併進動作および回転動作を自由に実現させることができ、光波面制御装置３００に入射する光波面の向きに応じて、マイクロミラー３００ａを自由に動作させることが可能となる。
【特許文献１】米国特許第６７１３３６７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、上述のようにマイクロミラー３００ａを上側櫛歯３０３および下側櫛歯３０２に電極を印加することによって、動作させることには以下のような問題点があった。
第１に、図３３、図３４の従来の構造では、マイクロミラー３００ａを動作させるためには、図３６（Ａ）に示したように、マイクロミラー３００ａを初期位置に配置させるために、Ｓｉ基板３０１にバイアス電圧を印加してマイクロミラー３００ａをＳｉ基板３０１側に引き寄せ、マイクロミラー３００ａを上側櫛歯３０３と下側櫛歯３０２との間の中央位置に保つ必要がある。すなわち、光波面制御装置３００を使用する際には、設置されている全てのマイクロミラー３００ａにバイアス電圧を印加して、マイクロミラー３００ａを初期位置に保たなければならない。この時、光の波面制御に寄与しないマイクロミラー３００ａについても常に電圧を印加する必要があり、消費電力が大きくなるという問題がある。
【００１９】
第２に、図３５に示したように、図３３、図３４の従来の光波面制御装置３００の作製では、Ｓｉ層３０２ａのＤＲＩＥ加工後に、Ｓｉ層３０２ａ上に、ＳｉＯ2層３０３ａａを介して貼り合わされたＳｉ層３０３ａを研磨し、更にＤＲＩＥ加工を行った。このように、従来の光波面制御装置３００の作製には、非常に複雑な工程を経るため、作製に多大な工程数を要するとともに、装置作製の歩留まりが低くなるという問題がある。
【００２０】
特に、従来の光波面制御装置３００の作製工程において、ＤＲＩＥ加工によって、上側櫛歯３０３をマスクとして下側櫛歯３０２を作製する際、上側櫛歯３０３の側壁粗さが下側櫛歯３０２の加工精度に影響するため、下側櫛歯３０２の側壁が（上側櫛歯３０３の側壁よりも）更に粗くなる可能性が大きくなる。下側櫛歯３０２または上側櫛歯３０３の側面が粗くなると、マイクロミラー３００ａを動作させるために電圧を印加させた際に、マイクロミラー３００ａが円滑に動作しないという問題もある。
【００２１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、装置の作製歩留まりおよび消費電力が改善された光波面制御装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明では上記課題を解決するために、光波面の位相を制御する光波面制御装置１０において、図１に示すように、支持基板層１１ａおよび額縁状の中間層１１ｂが順に積層された底面部１１ｃと、底面部１１ｃ上に形成され、内壁にトーションバー１２を介してマイクロミラー１３が一体的に形成され、上面にスペーサ１４を備えるデバイス部１１ｄとを有するミラー基板１１と、一対の透明電極１６が、マイクロミラー１３の両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、スペーサ１４を介してミラー基板１１と接合する上部ガラス基板１５と、を有することを特徴とする光波面制御装置１０が提供される。
【００２３】
このような光波面制御装置によれば、支持基板層および中間層が順に積層された底面部と、底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板と、一対の透明電極が、マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、スペーサを介してミラー基板と接合する上部ガラス基板と、が形成されるようになる。
【００２４】
また、本発明では上記課題を解決するために、光波面の位相を制御する光波面制御装置の製造方法において、第１の支持基板層および中間層が順に積層された底面部と、前記底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板を作製する工程と、一対の透明電極が、前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記スペーサを介して前記ミラー基板と接合する上部ガラス基板を作製する工程と、を有することを特徴とする光波面制御装置の製造方法が提供される。
【００２５】
このような光波面制御装置によれば、支持基板層および中間層が順に積層された底面部と、底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板が作製され、一対の透明電極が、マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、スペーサを介してミラー基板と接合する上部ガラス基板が作製されるようになる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、支持基板層および中間層が順に積層された底面部と、底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板と、一対の透明電極が、マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、スペーサを介してミラー基板と接合する上部ガラス基板と、を形成するようにした。これにより、マイクロミラーの併進動作および回転運動を実現し、消費電力を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されない。
まず、本発明の概要について説明し、その後に、本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
図１は、本発明における光波面制御装置の概要図である。
光波面制御装置１０は、支持基板層１１ａおよび中間層１１ｂからなる底面部１１ｃと、内壁に一体的に形成されたトーションバー１２を介してマイクロミラー１３を備えるデバイス部１１ｄと、が順に積層されたミラー基板１１と、透明電極１６が両端に長手方向に設置された上部ガラス基板１５とが、デバイス部１１ｄの縁に形成されたスペーサ１４を介して、結合されることによって構成される。
【００２９】
次に、本発明の動作原理について、図２を用いて以下に説明する。
図２は、本発明の動作原理の断面模式図である。なお、図２では、トーションバー１２およびマイクロミラー１３の長手方向に対して直交する方向の断面図であり、デバイス部１１ｄの側壁、中間層１１ｂおよびスペーサ１４の記載は省略している。
【００３０】
光波面制御装置１０では、上部ガラス基板１５に設置された２つの透明電極１６に印加する電圧Ｖにより、マイクロミラー１３の併進動作および回転動作が実現できる。例えば、上部ガラス基板１５に設置された２つの透明電極１６に電圧Ｖを印加すると、図２（Ａ）に示すように、印加された電圧Ｖによってマイクロミラー１３は引力を受け、そして、上方への併進動作を行う。一方、片方の透明電極１６に電圧Ｖを印加すると、図２（Ｂ）に示すように、電圧Ｖが印加された透明電極１６側のマイクロミラー１３が引力を受けて、回転動作を行う。さらに、この回転動作に加えて、支持基板層１１ａに、電圧Ｖを印加すると、図２（Ｃ）に示すように、マイクロミラー１３は支持基板層１１ａからも引力を受けて、回転動作を行いながら、下方への併進動作を伴わせることができる。
【００３１】
以上のように、マイクロミラー１３の併進動作および回転運動を実現させるために、従来技術のように初期位置を保つために支持基板層１１ａにバイアス電圧を印加する必要がなくなり、従来技術と比較して消費電力を削減することができる。
【００３２】
次に、第１の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態は、マイクロミラーをアレイ状に複数並べて構成される光波面制御装置を例にあげて以下に説明する。
【００３３】
図３は、第１の実施の形態における光波面制御装置用上部ガラス基板の斜視模式図、図４は、第１の実施の形態における光波面制御装置用上部ガラス基板の透明電極のパターンの平面模式図、図５は、第１の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の斜視模式図、図６は、第１の実施の形態における光波面制御装置の断面模式図、図７は、第１の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の平面模式図、図８は、第１の実施の形態における光波面制御装置の平面模式図である。なお、便宜上、実際のサイズと異なる記載が部分的にある。
【００３４】
図３に示すように、光波面制御装置用上部ガラス基板２０は、ガラス基板２２に、電極パッド２３、マイクロミラー電位用配線２４、インジウム錫酸化膜（ＩＴＯ）電極２５、スペーサ貼付位置２６およびフレキシブル基板２１により構成されている。なお、光波面制御装置用上部ガラス基板２０を、後に説明する光波面制御装置用ミラー基板３０にスペーサ３６を介して接合させる時には、図３に示すＩＴＯ電極２５が光波面制御装置用ミラー基板３０と対向するようにして接合させる。一方、ガラス基板２２は、縦（ＩＴＯ電極２５の長手方向。以下同様。）を約３０ｍｍ、横を約２０ｍｍ、ＩＴＯ電極２５は、縦を約３００μｍから約６００μｍ、横を約３μｍから約１０μｍ、厚さを約０．１μｍとしている。
【００３５】
ガラス基板２２に、図４に示すように、透明電極のパターンを利用して、ＩＴＯを塗布して、マスク露光およびエッチングにより容易にＩＴＯ電極２５を形成することができる。なお、ＩＴＯ電極２５は、透明であるだけでなく、配線としての機能も有する。そして、後に形成されるマイクロミラー３５、１つに対しその両端に重なるように、２つのＩＴＯ電極２５を配置するようにしている。なお、マイクロミラー３５の幅が小さい場合など、マイクロミラー３５の両端に重なるようにＩＴＯ電極２５を設置すると、制御したいマイクロミラー３５の隣のマイクロミラーに電圧を印加してしまって動かしてしまうという現象が起こることがある。このような現象を避けるためには、マイクロミラー３５の両端もしくは、マイクロミラー３５の両端からやや内側と重なるようにして、ＩＴＯ電極２５を形成するようにすればよい。そして、このＩＴＯ電極２５はガラス基板２２の両端の電極パッド２３と接続してあり、また、電極パッド２３に、外部の制御回路から電圧を入力することができるフレキシブル基板２１が実装されている。したがって、外部からの制御による電圧がフレキシブル基板２１を介して電極パッド２３、そして、ＩＴＯ電極２５に電圧を印加して、マイクロミラー３５の併進動作および回転動作を実現することができる。
【００３６】
一方、図５に示すように、光波面制御装置用ミラー基板３０は、Ｓｉ基板３１、ＳｉＯ2層３２およびＳｉ層３３により構成されるＳＯＩ構造であり、Ｓｉ層３３の内壁に一体的に形成されたトーションバー３４を介して複数のマイクロミラー３５と、はんだバンプにより構成されるスペーサ３６が縁に形成されている。なお、各マイクロミラー３５の上には金属膜（不図示。）が形成されている。また、ＳＯＩ構造は、縦を約３ｍｍ、横を約３ｍｍ、Ｓｉ基板３１、ＳｉＯ2層３２およびＳｉ層３３の厚さをそれぞれ、約４００μｍ、約３μｍおよび約１０μｍ、トーションバー３４は、縦を約３０μｍ、横を約２μｍ、厚さを約２μｍ、マイクロミラー３５は、縦を約３００μｍから約６００μｍ、横を約１０μｍから約３０μｍ、厚さを約１０μｍ、スペーサ３６は厚さを約３μｍとしている。
【００３７】
スペーサ３６は、光波面制御装置用上部ガラス基板２０と光波面制御装置用ミラー基板３０との間のスペーサとして、光波面制御装置用上部ガラス基板２０のマイクロミラー電位用配線２４上のスペーサ貼付位置２６に接合される。そして、スペーサ３６は、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）系などのはんだバンプにより構成されており、電極パッド２３と接続されたマイクロミラー電位用配線２４からマイクロミラー３５への電位をＳｉ基板３１に印加するための配線としての機能も兼ねている。
【００３８】
なお、マイクロミラー３５の反射率を高めたい場合、マイクロミラー３５の表面に金属膜を形成することにより、その反射率を高めることが可能となる。
上記の光波面制御装置用上部ガラス基板２０と、光波面制御装置用ミラー基板３０とを、スペーサ３６を介して接合することによって、図６に示すように、光波面制御装置４０が形成される。なお、図６は、光波面制御装置用ミラー基板３０のＡ−Ａ’面の断面図であり、マイクロミラー３５上に、金属膜３７を形成した場合を示している。
【００３９】
そして、光波面制御装置用上部ガラス基板２０と光波面制御装置用ミラー基板３０とを接合する際は、図７に示すように、光波面制御装置用ミラー基板３０上に、あらかじめ位置合わせマーカ４１をパターニングしておく。そして、図８に示すように、光波面制御装置用ミラー基板３０の位置合わせマーカ４１と、光波面制御装置用上部ガラス基板２０の同様の位置合わせマーカ（不図示。）と重なるように位置調整を行って、光波面制御装置用上部ガラス基板２０と光波面制御装置用ミラー基板３０とを接合する。
【００４０】
なお、光波面制御装置用上部ガラス基板２０と光波面制御装置用ミラー基板３０とを接合して、Ｓｉ基板３１の電位を外部から設定するために、Ｓｉ基板３１の裏面に、例えば図６に示すように、銀ペースト３８を塗布し、同箇所とガラス基板２２の電極パッド（図６には不図示。）をワイヤボンディング４５で接続している。
【００４１】
以上のような光波面制御装置４０は例えば以下の方法によって作製することができる。
図９は、第１の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の作製工程の要部断面模式図である。なお、図９は、図５におけるＡ−Ａ’面およびＢ−Ｂ’面における断面図を示している。
【００４２】
まず、Ｓｉ層３３ａ、ＳｉＯ2層３２ａおよびＳｉ基板３１により構成されるＳＯＩ構造を形成する（図９（Ａ）：Ａ−Ａ’面およびＢ−Ｂ’面の断面図である。）。
続いて、このＳＯＩ構造のＳｉ層３３ａの表面にＡｕ／クロム（Ｃｒ）にて、メタライズを行って、金属膜３７ａを形成する（図９（Ｂ）：Ａ−Ａ’面およびＢ−Ｂ’面の断面図である。）。
【００４３】
続いて、メタライズを行ったＳＯＩ構造に対し、マイクロミラー３５形成用のパターンのマスクを用いて露光し、ＤＲＩＥを行うことにより金属膜３７ａの一部を除去し、金属膜３７を形成する（図９（Ｃ）：Ｂ−Ｂ’面の断面図である。）。
【００４４】
続いて、さらに、金属膜３７をマスクとして、Ｓｉ層３３ａをエッチングし、Ｓｉ層３３を形成する（図９（Ｄ）：Ｂ−Ｂ’面の断面図である。）。
続いて、Ｓｉ層３３の形成後、例えば、フッ化水素（ＨＦ）を用いて、ＳｉＯ2層３２ａを溶解し、ＳｉＯ2層３２が形成される（図９（Ｅ）：Ｂ−Ｂ’面の断面図である）。
【００４５】
ＳｉＯ2層３２が形成されると同時に、アレイ状のマイクロミラー３５およびトーションバー３４が形成される（図９（Ｅ’）：Ａ−Ａ’面の断面図である）。
以上の工程によって形成された光波面制御装置用ミラー基板３０に対して、ＩＴＯ電極２５、電極パッド２３などが形成された光波面制御装置用上部ガラス基板２０を、はんだバンプによって構成されるスペーサ３６を介して接合すれば、これまで説明してきたような併進動作および回転動作が可能な光波面制御装置４０を形成することができる。
【００４６】
以上のように光波面制御装置４０の作製工程を、図３５の従来の光波面制御装置の作製工程と比較すると、ＤＲＩＥ加工の回数が減ることや、マイクロミラー３５とトーションバー３４を同時に形成することができることなど、作製工程数を大幅に削減でき、作製工程を簡素化でき、また、図３５の従来の光波面制御装置３００の作製工程が必要としたような精密加工を必要としないために、本発明による光波面制御装置４０は完成度が高まり、完成した光波面制御装置４０の信頼性や、歩留まりの向上に繋がる。
【００４７】
図１０は、マイクロミラーおよびトーションバーの要部断面模式図である。
図１０は、トーションバー３４と一体的に形成されたマイクロミラー３５との断面を模式的に示したものである。なお、トーションバー３４が一体的に形成されたＳｉ層３３などの記載については省略している。
【００４８】
また、既述の通り、本発明において形成されるトーションバー３４は、図１０（Ａ）に示すように、ＳＯＩ構造をエッチングすることによって、マイクロミラー３５と同時に形成されるため、トーションバー３４とマイクロミラー３５は同じ厚さとなる。なお、トーションバー３４のばね定数は、その厚さの３乗に比例して硬くなることが分かっている。このため、一定の駆動電圧に対する併進距離や回転角度といった可変動作量を大きくするためには、図１０（Ｂ）に示すように、厚さを薄くしたトーションバー３４ａを形成することが望ましい。しかし、本発明の作製工程では、トーションバー３４とマイクロミラー３５の厚さは等しく形成されるので、トーションバー３４の厚さを薄くすると、マイクロミラー３５の厚さも薄くなる。ところが、厚さが薄いマイクロミラー３５は長手方向に反りやすくなる性質がある。このため、マイクロミラー３５の表面を平坦に保つためには、マイクロミラー３５はある程度の厚さが必要となる。そこで、マイクロミラー３５およびトーションバー３４を形成後、改めて、トーションバー３４をマイクロミラー３５の厚さよりも薄く加工することによって、マイクロミラー３５の反りを抑制し、かつ可変動作量を大きくすることができる。
【００４９】
また、光波面制御装置４０を実際に使用する際には、外部の制御回路などとの電気接続が必要であり、また、ゴミ付着の防止等のためのパッケージングを行うことが必要である。本発明の構成では、ガラス基板２２をパッケージング用の窓と兼用できるため、従来例と比較して簡素な光波面制御装置４０を実現できる。
【００５０】
以下に、第１の実施の形態を利用した実施例について、図面を用いて説明する。
［実施例１−１］
実施例１−１では、被制御光として１次元の空間光ビームの場合を例にあげ、図１１を用いて以下に説明する。
【００５１】
図１１は、第１の実施の形態における光波面制御装置を用いた空間光ビーム補正の機構図である。
空間光ビーム補正機構５０において、左上の入力口から、入力された入力空間光ビーム５１が、ビームスプリッタ５３ａを通過して、本発明の概要で説明した光波面制御装置４０に入射される。
【００５２】
入射された入力空間光ビーム５１は、光波面制御装置４０において、光波面が制御されて反射し、ビームスプリッタ５３ａにより下方に進む。
そして、下方に進む制御された入力空間光ビーム５１はビームスプリッタ５３ａａによって、出力空間光ビーム５２として出力されると同時に波面センサ５４によって検出される。
【００５３】
波面センサ５４によって検出された出力空間光ビーム５２の信号は制御回路５５に送られる。そして、制御回路５５は、所望の空間光ビーム形状になるように光波面制御装置４０を制御し、空間光ビームの光波面が補正されて、反射される。このようにして、所望の空間光ビーム形状が得られるまで、このフィードバックが繰り返される。
【００５４】
空間光ビームは、例えば、レンズや回折格子などの光学素子を通過するとともに、ビームプロファイルが理想的なガウシアンビームから外れ、光ファイバなどへの統合効率が劣化するなどの問題がある。
【００５５】
この問題に関して、以上のような光波面の制御を行うことによって、入力空間光ビームを理想的なガウシアンビームに近づかせることが可能となり、光ファイバなどへの統合効率の劣化を抑えることが可能となる。
【００５６】
［実施例１−２］
実施例１−２では、被制御光として１次元の光短パルスの場合を例にあげ、図１２を用いて以下に説明する。
【００５７】
図１２は、第１の実施の形態における光波面制御装置を用いた光短パルス整形の機構図である。
光短パルス整形機構５０ａは、実施例１−１と同様に、左上の入力口からの入力光短パルス５１ａが、ビームスプリッタ５３ａを通過し、回折格子５６により分光され、光波面制御装置４０に入射され、そこで各周波数成分の位相がシフトされる。
【００５８】
そして、位相がシフトされた入力光短パルス５１ａは、再び、回折格子５６において、任意の光短パルスとして合波され、ビームスプリッタ５３ａにより反射して、下方に進む。
【００５９】
そして、下方に進む合波された入力光短パルス５１ａはビームスプリッタ５３ａａによって、出力光短パルス５２ａとして出力されると同時に波面センサ５４によって検出される。
【００６０】
波面センサ５４によって検出された出力光短パルス５２ａの信号は制御回路５５に送られる。そして、制御回路５５は、所望の光短パルス形状になるように光波面制御装置４０を制御し、反射される光短パルスの光波面が整形される。このようにして、所望の光短パルス形状が得られるまで、このフィードバックが繰り返される。
【００６１】
以上により、実施例１−１と同様に、入力光短パルスを理想的なガウシアンビームに近づかせることが可能となり光ファイバなどへの統合効率の劣化を抑えることが可能となる。
【００６２】
［実施例１−３］
実施例１−１および実施例１−２では１次元の空間光ビームの補正および１次元の光短パルスの整形の場合を例にあげて説明した。これに対し、実施例１−３では被制御光として２次元の空間光ビームの場合を例にあげ、図１３を用いて以下に説明する。
【００６３】
図１３は、第１の実施の形態における光波面制御装置を用いた２次元の空間光ビーム補正の機構図である。
空間光ビーム補正機構５０ｂでは、２つの光波面制御装置４０ａ，４０ｂを、それぞれのマイクロミラーの長手方向が直交するように設置し、さらに、反射ミラー５７を光波面制御装置４０ａ，４０ｂの上面に設置することにより構成される。
【００６４】
このように構成されることによって、まず、光波面制御装置４０ａに入射した入射空間光ビーム５１ｂの１次元方向の光波面が制御されて反射される。
次に、光波面制御装置４０ａにおいて反射された空間光ビームは、反射ミラー５７で反射され、光波面制御装置４０ｂに入射する。
【００６５】
光波面制御装置４０ｂに入射された空間光ビームは、残りの１次元方向の光波面が制御されて、出射空間光ビーム５２ｂとして出射され、２次元の空間光ビームの光波面を制御することが可能となる。
【００６６】
［実施例１−４］
実施例１−１および実施例１−２では、光波面制御装置用ミラー基板３０において、同方向にそろった同一の複数のマイクロミラー３５によって構成されるマイクロミラーアレイが１組形成された場合、そして、実施例１−３では、光波面制御装置４０を２組利用した場合を例にして説明した。これに対し、実施例１−４では、光波面制御装置用ミラー基板において、同様に２組のマイクロミラーアレイが１つに形成された場合を例にあげ、図１４を用いて以下に説明する。
【００６７】
図１４は、第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置の斜視模式図である。
光波面制御装置６０は、光波面制御装置用上部ガラス基板６０ａと光波面制御装置用ミラー基板６０ｂとから構成されている。なお、光波面制御装置用上部ガラス基板６０ａを、光波面制御装置用ミラー基板６０ｂにスペーサ６６ａを介して接合させる時には、図１４に示すＩＴＯ電極６５が光波面制御装置用ミラー基板６０ｂと対向するようにして接合させる。
【００６８】
光波面制御装置用上部ガラス基板６０ａは、ガラス基板６２に、電極パッド６３，６３ａ、マイクロミラー電位用配線６４、ＩＴＯ電極６５、スペーサ貼付位置６６およびフレキシブル基板６１により構成されている。なお、電極パッド６３ａは、Ｓｉ基板６７ｃから電圧を印加する際に使用される。
【００６９】
光波面制御装置用ミラー基板６０ｂは、Ｓｉ基板６７ｃ、額縁上に形成されたＳｉＯ2層６７ｂおよびＳｉ層６７ａにより構成されるＳＯＩ構造に、Ｓｉ層６７ａの内壁に一体的に形成されたトーションバー６８ａを介して複数のマイクロミラー６８およびスペーサ６６ａが形成されている。
【００７０】
そして、光波面制御装置用ミラー基板６０ｂには、２組のマイクロミラーアレイ６２ａ，６２ｂが互いに直交するように形成されており、光波面制御装置用上部ガラス基板６０ａには、２組のマイクロミラーアレイ６２ａ，６２ｂのそれぞれのマイクロミラー６８に対して、２組の電極群６５ａ，６５ｂが形成されている。
【００７１】
このような２組のマイクロミラーアレイ６２ａ，６２ｂを有する光波面制御装置６０の利用についてさらに以下に説明する。
図１５は、第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置に反射体を適用した例図である。なお、図１５では、光波面制御装置の光波面制御装置用上部ガラス基板の記載については省略しており、図１５中の破線は光の道筋を表している。
【００７２】
図１５に示すように、２組のマイクロミラーアレイ６２ａ，６２ｂを備えて、１つの反射体６３が設置された光波面制御装置６０ｃでは、マイクロミラーアレイ６２ａは、入射した入射光の１次元方向の光波面を制御して、反射体６３に反射させる。
【００７３】
そして、反射体６３から反射された入射光は、マイクロミラーアレイ６２ｂにおいて、残りの１次元方向の光波面が制御されて、出射光として出射され、２次元の空間光ビームの光波面を制御することが可能となる。
【００７４】
また、反射体の他の構成例について以下に説明する。
図１６は、第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置に反射体を適用した別の例図である。なお、図１６では、光波面制御装置の光波面制御装置用上部ガラス基板の記載については省略しており、図１６中の破線は光の道筋を表している。
【００７５】
図１６には反射体６３ｂ，６３ｃとしてハーフミラーを利用した場合を例にあげており、ハーフミラーはマイクロミラーアレイ６２ａ，６２ｂの上面に、光波面制御装置用ミラー基板６０ｂと４５度および１３５度を成して配置されている。光波面制御装置６０ｄの鉛直方向から入射された光は、マイクロミラーアレイ６２ａに到達し、１次元の光波面が制御されて反射される。そして、この反射光は、再び反射体６３ｂにより反射されて進行方向が９０度変化して、反射体６３ｃに到達し、同様にマイクロミラーアレイ６２ｂにより残りの１次元の光波面が制御される。その結果、実施例１−３と同様に、入射光に対して２次元的に光波面が制御された出射光を得ることができる。このような方法による入射光の波面の２次元的な制御は、入射光および出射光が光波面制御装置用ミラー基板６０ｂの鉛直方向となるため、光学部品の配置や光軸の調整を容易に行うことができる。
【００７６】
図１７は、第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置に反射体を適用した別の例図である。なお、図１７では、光波面制御装置の光波面制御装置用上部ガラス基板の記載については省略しており、図１７中の破線は光の道筋を表している。
【００７７】
光波面制御装置６０ｅのマイクロミラーアレイ６２ａ，６２ｂが長手方向に平行に形成されており、それらの上面に、像を９０度回転させることができるプリズム６３ｆを挟んで二つの反射体６３ｄ，６３ｅを設定している。光波面制御装置６０ｅの鉛直方向から入射された光は、マイクロミラーアレイ６２ａに到達し、１次元の光波面の制御が行われて反射される。そして、この反射光は、再び反射体６３ｄにより更に反射されて、進行方向が９０度変化し、プリズム６３ｆを通過し、像が９０度回転した反射光が反射体６３ｅに到達し、同様にマイクロミラーアレイ６２ｂにより残りの１次元の光波面の制御が行われる。この結果、入射光に対して２次元的に光波面が制御された出射光を得ることができる。このような方法による入射光の波面の２次元的な制御でも、入射光および出射光がミラー基板の鉛直方向となるため、光学部品の配置や光軸の調整を容易に行うことができる。
【００７８】
以上、説明したように、本発明によって、従来例と比較して、非常に簡易な作製工程によって、併進動作および回転動作を行うことが可能で、消費電力が少ない光波面制御装置を得ることができる。また、マイクロミラーアレイを２組用いることで、光波面を２次元的に制御することができる。
【００７９】
次に、第２の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態の光波面制御装置では、ＳＯＩ構造にマイクロミラーを配列させたミラー基板と、マイクロミラーに対応する電極が形成されたガラス基板とが備えられていた。
【００８０】
これに対して、第２の実施の形態では、ミラー基板をガラス基板で挟むことで光波面制御装置を構成させる場合を例にあげて説明する。
図１８は、第２の実施の形態における光波面制御装置の概要図である。
【００８１】
光波面制御装置７０は、内壁に一体的に形成されたトーションバー７２を介してマイクロミラー７３を備えたミラー基板７１が、一対の透明電極７６が両端に長手方向に設置された上部ガラス基板７５と、同様に透明電極７６ａが設置された下部ガラス基板７５ａとで、ミラー基板７１の縁に形成されたスペーサ７４を介して、挟まれることによって構成されている。
【００８２】
次に、この動作原理について、図１９を用いて以下に説明する。
図１９は、第２の実施の形態の動作原理の断面模式図である。なお、図１９では、ミラー基板７１の側壁部およびスペーサ７４の記載は省略している。
【００８３】
まず、光波面制御装置７０の上部ガラス基板７５に設置された２つの透明電極７６に電圧Ｖを印加し、下部ガラス基板７５ａに設置された２つの透明電極７６ａには印加しない場合（図１９（Ａ））、マイクロミラー７３は、トーションバー７２を支点として上部ガラス基板７５側への併進動作を行う。
【００８４】
次に、上部ガラス基板７５の透明電極７６の１つに電圧Ｖを印加し、下部ガラス基板７５ａの、印加された透明電極７６と対角線上にある透明電極７６ａに同様に電圧Ｖを印加する場合（図１９（Ｂ））、マイクロミラー７３は、偶力（大きさが同一で、反対向きの力）がトーションバー７２を支点として作用し、トルクのみが発生し、（併進が伴わない）純粋な回転動作を行う。
【００８５】
そして、上部ガラス基板７５の透明電極７６の１つに電圧Ｖを印加し、下部ガラス基板７５ａの２つの透明電極７６ａに電圧Ｖを印加する場合（図１９（Ｃ））、マイクロミラー７３はトーションバー７２を支点として回転動作とともに、下部ガラス基板７５ａ側への併進動作を同時に行う。
【００８６】
以上のように、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様にマイクロミラーにトーションバーを支点として、回転動作および併進動作を自由に実現させることができるだけでなく、第１の実施の形態と異なり、波面補正に寄与しないマイクロミラーに対しては電圧を印加する必要がなく、第１の実施の形態の光波面制御装置と比較してさらに消費電力を削減することができる。
【００８７】
次に、このようなマイクロミラーが複数からなる１組のマイクロミラーアレイが形成された場合を例にして以下に説明する。
図２０は、第２の実施の形態における光波面制御装置の斜視模式図、図２１は、第２の実施の形態における光波面制御装置の断面模式図である。なお、第１の実施の形態と同じ構成のものは特に断りが無い限り同じ符号とする。また、上部ガラス基板８１を、ミラー基板８２にスペーサ３６を介して接合させる時には、図２０に示すＩＴＯ電極２５がミラー基板８２と対向するようにして接合させる。
【００８８】
光波面制御装置８０は、図２０に示すように、上部ガラス基板８１と下部ガラス基板８３とがスペーサ３６を介して挟まれるミラー基板８２によって構成される。
上部ガラス基板８１は、第１の実施の形態と同様に、ガラス基板２２に、電極パッド２３、マイクロミラー電位用配線２４、ＩＴＯ電極２５、スペーサ貼付位置２６、貫通電極８４およびフレキシブル基板２１により構成されている。なお、フレキシブル基板２１は貫通電極８４と接触するように実装されている。
【００８９】
下部ガラス基板８３は、上部ガラス基板８１と同様に、ガラス基板２２ａに、マイクロミラー電位用配線２４ａ、ＩＴＯ電極２５ａ、スペーサ貼付位置２６ａ、貫通電極８４ａおよびフレキシブル基板２１ａにより構成されている。なお、フレキシブル基板２１ａは貫通電極８４ａと接触するように実装されている。
【００９０】
ミラー基板８２は、Ｓｉ層３３の内壁に一体的に形成されたトーションバー３４を介して複数のマイクロミラー３５およびＳｉ層３３の両側に突出したスペーサ３６が形成されている。なお、各マイクロミラー３５の上には金属膜（不図示。）が形成されている。
【００９１】
また、フレキシブル基板２１，２１ａは、その厚さは数十〜数百μｍであるのに対して、マイクロミラー３５表面とＩＴＯ電極２５，２５ａとの対向距離は、一般に数μｍ程度であって、フレキシブル基板２１，２１ａの厚さに比べて１、２桁小さい。このため、ミラー基板８２がスペーサ３６を介して上部ガラス基板８１および下部ガラス基板８３によって挟まれる場合には、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）に示すように、貫通電極８４，８４ａによって接続されるフレキシブル基板２１，２１ａ同士を外側に向けて設置させるようにする。これにより、ＩＴＯ電極２５，２５ａとマイクロミラー３５の表面とがフレキシブル基板２１，２１ａの厚み以下に近付けることができ、所望のマイクロミラー３５の動作を実現させることができる。
【００９２】
また、スペーサ３６は、上部ガラス基板８１および下部ガラス基板８３とミラー基板８２との間のスペーサとして、上部ガラス基板８１および下部ガラス基板８３のマイクロミラー電位用配線２４，２４ａ上のスペーサ貼付位置２６，２６ａに接合される。そして、スペーサ３６は、Ａｕ−Ｓｎ系などのはんだバンプもしくは導電性マイクロビーズ等により構成されており、電極パッド２３，２３ａと接続されたマイクロミラー電位用配線２４，２４ａからマイクロミラー３５への電位をＳｉ層３３に印加するための配線としての機能も兼ねている。なお、スペーサ３６として導電性を有さないマイクロビーズ等を用いる場合は、下部ガラス基板８３上に穴を形成しておき、その穴からプローブ等を介してマイクロミラー３５面の電位を設定することができる。
【００９３】
なお、マイクロミラー３５の反射率を高めたい場合、図２１（Ａ）に示すように、マイクロミラー３５の表面に、Ａｕ／Ｃｒなどによって金属膜８５を形成することにより、その反射率を高めることが可能となる。また、図２１（Ｂ）に示すように、マイクロミラー３５の表面に金属膜８５を形成するとともに、マイクロミラー３５の裏面にも表面と同様に金属層８５ａを形成することにより、応力が表裏で打ち消し合い、マイクロミラー３５の反りを解消させることができるという効果がある。
【００９４】
以上のような光波面制御装置８０は、例えば、以下の方法によって作製することができる。
図２２、図２３、図２４は、第２の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の作製工程の要部断面模式図である。なお、図２２、図２３、図２４は、図２０のミラー基板８２のＡ−Ａ’面における断面図を示している。
【００９５】
まず、Ｓｉ層３３ａ、ＳｉＯ2層３２ｂおよびＳｉ基板３１ａにより構成されるＳＯＩ構造を形成する。なお、Ｓｉ層３３ａ、ＳｉＯ2層３２ｂおよびＳｉ基板３１ａの厚さはそれぞれ、約１００μｍ、約３μｍおよび約１００μｍとする。
【００９６】
そして、このＳＯＩ構造のＳｉ層３３ａの表面の一部にＡｕ／Ｃｒを用いてメタライズを行って、金属膜８５を形成する（図２２（Ａ））。
メタライズを行ったＳＯＩ構造に対し、Ｓｉ層３３ａの一部および金属膜８５上にフォトレジストを形成し、露光などを行って、マイクロミラーパターンが描かれたフォトレジストパターン８６を形成する（図２２（Ｂ））。
【００９７】
さらに、フォトレジストパターン８６の開口部に別のフォトレジストパターン８６ａを同様にして形成する（図２２（Ｃ））
マイクロミラーパターンが描かれたフォトレジストパターン８６，８６ａをマスクとして、ＤＲＩＥを行うことによって、Ｓｉ層３３ａの一部を除去し、Ｓｉ層３３ａａを形成する（図２３（Ａ））。
【００９８】
Ｓｉ層３３ａａの形成後、再びＤＲＩＥを行って、Ｓｉ層３３ａａをエッチングし、Ｓｉ層３３を形成する（図２３（Ｂ））。
Ｓｉ層３３の形成後、フォトレジストパターン８６を除去して、ＨＦを用いて、ＳｉＯ2層３２ｂの一部を溶解させる。なお、ここまでの工程にて、第１の実施の形態の光波面制御装置用ミラー基板３０を形成することができる（図２３（Ｃ））。
【００９９】
さらに、ＨＦにてＳｉＯ2層３２ｂを溶解し、Ｓｉ基板３１ａを除去すると、ミラー基板８２が形成される（図２４（Ａ））。
ミラー基板８２が形成されると、スペーサ３６を介して、下部ガラス基板８３を貼り合わせる（図２４（Ｂ））。
【０１００】
最後に、同様に、スペーサ３６を介して、上部ガラス基板８１を貼り合わせて、光波面制御装置８０が完成する（図２４（Ｃ））。
以上の工程のように、ミラー基板８２の形成後、上部ガラス基板８１および下部ガラス基板８３を貼り合わせることによって容易に光波面制御装置８０を形成することができる。
【０１０１】
一方、マイクロミラー３５が形成されるＳｉ層３３の厚さが約１００μｍ以上あれば、上記のような作製方法でよいが、厚さが１００μｍよりも薄い場合は、取り扱いが難しくなるために、上記のような作製方法では、Ｓｉ層３３を破損させる恐れがある。そこで、次のような構造にすることで、光波面制御装置を作製することができる。
【０１０２】
図２５は、第２の実施の形態における光波面制御装置の別の斜視模式図、図２６は、第２の実施の形態における光波面制御装置の別の断面模式図である。なお、図２０と同じ構成のものは特に断りが無い限り同じ符号とする。また、上部ガラス基板８１を、ミラー基板８２ａにスペーサ３６を介して接合させる時には、図２５に示すＩＴＯ電極２５がミラー基板８２ａと対向するようにして接合させる。
【０１０３】
光波面制御装置８０ａは、図２５、図２６に示すように、上部ガラス基板８１がスペーサ３６を介し、下部ガラス基板８３ａが突起部８３ｂを嵌合させて、ミラー基板８２ａと接合して、構成される。
【０１０４】
上部ガラス基板８１は、図２０と同様に、ガラス基板２２に、電極パッド２３、マイクロミラー電位用配線２４、ＩＴＯ電極２５、スペーサ貼付位置２６、貫通電極８４およびフレキシブル基板２１により構成されている。なお、フレキシブル基板２１は貫通電極８４と接触するように実装されている。
【０１０５】
下部ガラス基板８３ａは、図２０と同様に、ガラス基板２２ａに、マイクロミラー電位用配線２４ａ、ＩＴＯ電極２５ａ、貫通電極８４ａおよびフレキシブル基板２１ａにより構成されている。なお、フレキシブル基板２１ａは貫通電極８４ａと接触するように実装されている。さらに、光波面制御装置８０と異なり、突起部８３ｂが設置されており、ＩＴＯ電極２５ａは突起部８３ｂに沿うように形成されている。
【０１０６】
ミラー基板８２ａは、Ｓｉ層３３の内壁に一体的に形成されたトーションバー３４を介して複数のマイクロミラー３５およびスペーサ３６が形成されている。さらに、ＳｉＯ2層３２と、ＳｉＯ2層３２と同様に内側が除去された額縁状のＳｉ基板３１ａが形成されている。なお、各マイクロミラー３５の上には金属膜（不図示。）が形成されている。
【０１０７】
そして、図２６に示すように、このような光波面制御装置８０ａの断面図によれば、下部ガラス基板８３ａは、新たに設置した突起部８３ｂがミラー基板８２ａの額縁状のＳｉ基板３１ａに嵌合して、接合することがわかる。
【０１０８】
以下に、光波面制御装置８０ａの作製方法について図を用いて説明する。なお、光波面制御装置８０ａは、光波面制御装置８０の作製方法の図２２から図２３（Ｂ）までは同じ工程であるために、図２３（Ｂ）に続いて説明する。ただし、光波面制御装置８０ａでは、図２２、図２３中のＳｉ基板３１ａ、ＳｉＯ2層３２ｂおよびＳｉ層３３の厚さを、それぞれ約１００μｍ、約３μｍおよび約１０μｍとする。
【０１０９】
図２７は、第２の実施の形態における光波面制御装置のミラー基板の別の作製工程の要部断面模式図である。
図２３（Ｂ）に続いて、Ｓｉ層３３の形成後、再びＤＲＩＥにて、Ｓｉ基板３１ａの一部をエッチングする（図２７（Ａ））。
【０１１０】
Ｓｉ基板３１ａの一部のエッチング後、フォトレジストパターン８６を除去して、ＨＦを用いて、ＳｉＯ2層３２ｂの一部を溶解して、ミラー基板８２を形成する（図２７（Ｂ））。
【０１１１】
そして、一部に突起部８３ｂを有する下部ガラス基板８３ａを張り合わせる。なお、突起部８３ｂの高さは、Ｓｉ基板３１ａの高さと等しくする（図２７（Ｃ））。
最後に、スペーサ３６を介して、同様に、上部ガラス基板８１を張り合わせて、光波面制御装置８０ａが完成する（図２７（Ｄ））。
【０１１２】
このような作製工程によって、マイクロミラーが形成された層の厚さが薄いために、取り扱いが難しい場合でも、光波面制御装置８０ａを作製することが可能となる。
また、第２の実施の形態の光波面制御装置８０，８０ａでも、第１の実施の形態と同様に、上部ガラス基板８１、下部ガラス基板８３，８３ａおよびミラー基板８２，８２ａにそれぞれマーカを形成しておき、マーカの位置合わせを行いながら一体化して、マイクロミラー３５とＩＴＯ電極２５との相対位置を調整することによって実装することが可能である。そのため、従来の光波面制御装置と比較して極めて簡易なプロセスで作製することが可能である。なお、光波面制御装置８０ａの突起部８３ｂでは、顕微鏡でＩＴＯ電極２５を観察して位置合わせを行いながら張り合わせる。
【０１１３】
また、上部ガラス基板８１と下部ガラス基板８３，８３ａとで同一の材料を用いることができるため、量産効果によるコストダウンも見込め、かつ、上部ガラス基板８１および下部ガラス基板８３，８３ａとしてはＳｉ基板等と比較して安価なガラス基板を用いることができるため、光波面制御装置の低コスト化も実現できる利点がある。
【０１１４】
さらに、第１の実施の形態と同様に、光波面制御装置８０，８０ａを実際に使用する際には、外部の制御回路との電気接続、ゴミ付着の防止等を行うためにパッケージングを行う必要があるが、本発明の構成では、ガラス基板をパッケージング用の窓と兼用できるため、従来例と比較して簡素なデバイスを実現できる。
【０１１５】
以下に、第２の実施の形態を利用した実施例について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施例では光波面制御装置８０を利用した場合について説明するが、光波面制御装置８０ａを利用しても同様に実施することができる。
【０１１６】
［実施例２−１］
実施例２−１では、被制御光として１次元の空間ビームの場合を例にあげ、図２８を用いて以下に説明する。
【０１１７】
図２８は、第２の実施の形態における光波面制御装置を用いた空間光ビーム補正の機構図である。
空間光ビーム補正機構９０において、左上の入力口から、入力された入力空間光ビーム９１が、ハーフミラー９３を通過して、本発明の概要で説明した光波面制御装置８０に入射される。
【０１１８】
入力空間光ビーム９１が入射された光波面制御装置８０の下部ガラス基板８３側からモニタ光９４を入射して、波面センサ９５が、その反射光をモニタリングすることによって、光波面制御装置８０のマイクロミラー３５の傾斜角および併進量の情報を得ることができる。
【０１１９】
そして、制御回路９６は波面センサ９５のマイクロミラー３５の傾斜角および併進量の情報から所望の光波面の形状が得られるまで光波面制御装置８０のマイクロミラー３５を制御し、入力空間光ビーム９１の光波面が補正される。このようにして、所望の空間光ビームの形状が得られるまで、このフィードバックが繰り返される。
【０１２０】
入力空間光ビーム９１が制御されて所望の光波面となった出力空間光ビーム９２は、再び、ハーフミラー９３により下方に進んで、出力される。
以上のような光波面の制御を行うことによって、入力空間光ビームを理想的なガウシアンビームに近づかせることが可能となる。
【０１２１】
［実施例２−２］
実施例２−２では、被制御光として１次元の光短パルスの場合を例にあげ、図２９を用いて以下に説明する。
【０１２２】
図２９は、第２の実施の形態における光波面制御装置を用いた光短パルス整形の機構図である。
光短パルス光整形機構９０ａは、実施２−１と同様に、左上の入力口からの入力光短パルス９１ａが、ハーフミラー９３ａを通過し、回折格子９７により分光され、光波面制御装置８０に入射される。
【０１２３】
入力光短パルス９１ａが入射された光波面制御装置８０の下部ガラス基板８３側からモニタ光９４を入射して、波面センサ９５が、その反射光をモニタリングすることによって、光波面制御装置８０のマイクロミラー３５の傾斜角および併進量の情報を得ることができる。
【０１２４】
そして、制御回路９６は波面センサ９５のマイクロミラー３５の傾斜角および併進量の情報から所望の光波面の形状が得られるように、光波面制御装置８０のマイクロミラー３５を制御し、入力光短パルス９１ａの各周波数成分の位相がシフトされる。このようにして、所望の入力光短パルス９１ａの形状が得られるまで、このフィードバックが繰り返される。
【０１２５】
入力光短パルス９１ａが制御されて所望の光波面となった出力光短パルス９２ａは、再び、回折格子９７において合波され、ハーフミラー９３ａにより下方に進んで、出力される。
【０１２６】
以上により、実施例２−１と同様に、入力光短パルスを理想的なガウシアンビームに近づかせることが可能となる。
［実施例２−３］
実施例２−１および実施例２−２では、光波面制御装置８０のミラー基板８２において、同方向にそろった同一の複数のマイクロミラー３５によって構成されるマイクロミラーアレイが１組形成された場合を例にして説明した。これに対し、実施例２−３では、光波面制御装置のミラー基板において、２組のマイクロミラーアレイが１つに形成された場合を例にあげ、図３０を用いて以下に説明する。
【０１２７】
図３０は、第２の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置の斜視模式図である。なお、上部ガラス基板１０１を、ミラー基板１０２にスペーサ６６ａを介して接合させる時には、図３０に示すＩＴＯ電極６５がミラー基板１０２と対向するようにして接合させる。
【０１２８】
光波面制御装置１００は、上部ガラス基板１０１および下部ガラス基板１０３によって挟まれるミラー基板１０２から構成されている。なお、第１の実施の形態の図１４と同じ構成のものは、特に断りがない限り同じ符号とし、その説明は省略する。
【０１２９】
図３０に示すように、ミラー基板１０２に、２組のマイクロミラーアレイ１０２ａ，１０２ｂが、互いに直交するように形成されるとともに、マイクロミラーアレイ１０２ａ，１０２ｂに対して、上部ガラス基板１０１には電極群１０１ａ，１０１ｂ、下部ガラス基板１０３には電極群１０３ａ，１０３ｂが形成されている。
【０１３０】
この光波面制御装置１００のように、２組のマイクロミラーアレイ１０２ａ，１０２ｂを備える光波面制御装置１００の上面に、例えば実施例１−４と同様に、反射体を設置することによって、入射した被制御光をマイクロミラーアレイ１０２ａにより反射させ、上面に配置した反射体で反射させて、マイクロミラーアレイ１０２ｂに光を入射させて反射させることにより、光波面を２次元的に制御することが可能である。
【０１３１】
なお、実施例２−３ではミラー基板１０２に２組のマイクロミラーアレイ１０２ａ，１０２ｂを備えた場合を例にして説明したが、実施例１−３のように、２つの光波面制御装置を利用した光波面を２次元状に操作する方法も可能である。
【０１３２】
以上のように、内壁に一体的に形成されたトーションバーを介してマイクロミラーが形成されたミラー基板と、透明電極が形成されたガラス基板とをスペーサで接合させた光波面制御装置は、マイクロミラーの併進動作および回転動作を実現でき、初期位置を保つためのバイアス電圧が不要であるため、消費電力を削減することができる。また、光波面制御装置の作製工程は簡素化でき、精密加工を必要としないため、歩留まりの向上および完成後の信頼性を向上させることができる。
【０１３３】
今回示した実施例は、本発明の光波面制御装置を構成させるために上記材料を利用した場合を例として説明したが、本発明の光波面制御装置を構成可能な他の材料系の組み合わせにしても同様の効果が得られる。
【０１３４】
（付記１） 光波面の位相を制御する光波面制御装置において、
第１の支持基板層および額縁状の中間層が順に積層された底面部と、前記底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板と、
一対の透明電極が、前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記スペーサを介して前記ミラー基板と接合する上部ガラス基板と、
を有することを特徴とする光波面制御装置。
【０１３５】
（付記２） 前記ミラー基板は、前記第１の支持基板層および前記デバイス部がシリコン、前記中間層が酸化シリコンによって構成されるＳＯＩ構造であることを特徴とする付記１記載の光波面制御装置。
【０１３６】
（付記３） 前記底面部に代わり、一対の透明電極が前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記デバイス部に別のスペーサを介して接合する下部ガラス基板を有することを特徴とする付記１記載の光波面制御装置。
【０１３７】
（付記４） 前記別のスペーサに代わって下から順に積層された額縁状の第２の支持基板層と前記中間層とを介して、前記第２の支持基板層と同じ高さの突起部が一部にさらに形成され、前記突起部が前記第２の支持基板層と嵌合して、前記デバイス部と接合する前記下部ガラス基板を有することを特徴とする付記３記載の光波面制御装置。
【０１３８】
（付記５） 前記デバイス部および前記第２の支持基板層がシリコン、前記中間層が酸化シリコンによって構成されるＳＯＩ構造であることを特徴とする付記４記載の光波面制御装置。
【０１３９】
（付記６） 前記マイクロミラーが直交するように配置された一対の前記ミラー基板と、一対の前記上部ガラス基板と、さらに、前記ミラー基板からの光を他の前記ミラー基板へ反射させる反射体とを備えていることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【０１４０】
（付記７） 同一面上に別のマイクロミラーをさらに形成した前記デバイス部と、同一面上に前記別のマイクロミラーに対応した別の一対の透明電極をさらに配置した前記上部ガラス基板と、さらに、前記マイクロミラーからの光を前記別のマイクロミラーへ反射させる反射体とを備えていることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【０１４１】
（付記８） 前記スペーサは、はんだバンプまたは導電性マイクロビーズであることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
（付記９） 前記透明電極は、インジウム錫酸化物で形成されることを特徴とする付記１乃至８のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【０１４２】
（付記１０） 前記トーションバーの厚さが、前記マイクロミラーおよび前記別のマイクロミラーの厚さよりも薄いことを特徴とする付記１乃至９のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【０１４３】
（付記１１） 金属膜が前記マイクロミラーおよび前記別のマイクロミラーの、表面および裏面の少なくとも表面に形成されていることを特徴とする付記１乃至１０のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【０１４４】
（付記１２） 光波面の位相を制御する光波面制御装置の製造方法において、
第１の支持基板層および中間層が順に積層された底面部と、前記底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板を作製する工程と、
一対の透明電極が、前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記スペーサを介して前記ミラー基板と接合する上部ガラス基板を作製する工程と、
を有することを特徴とする光波面制御装置の製造方法。
【０１４５】
（付記１３） 前記底面部に代わり、一対の透明電極が前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記デバイス部に別のスペーサを介して接合する下部ガラス基板を有することを特徴とする付記１２記載の光波面制御装置の製造方法。
【０１４６】
（付記１４） 前記別のスペーサに代わって下から順に積層された額縁状の第２の支持基板層と前記中間層とを介して、前記第２の支持基板層と同じ高さの突起部が一部にさらに形成され、前記突起部が前記第２の支持基板層と嵌合して、前記デバイス部と接合する前記下部ガラス基板を有することを特徴とする付記１３記載の光波面制御装置の製造方法。
【０１４７】
（付記１５） 前記マイクロミラーが直交するように配置された一対の前記ミラー基板と、一対の前記上部ガラス基板と、さらに、前記ミラー基板からの光を他の前記ミラー基板へ反射させる反射体とを備えていることを特徴とする付記１２乃至１４のいずれか１項に記載の光波面制御装置の製造方法。
【０１４８】
（付記１６） 同一面上に別のマイクロミラーをさらに形成した前記デバイス部と、同一面上に前記別のマイクロミラーに対応した別の一対の透明電極をさらに配置した前記上部ガラス基板と、さらに、前記マイクロミラーからの光を前記別のマイクロミラーへ反射させる反射体とを備えていることを特徴とする付記１２乃至１５のいずれか１項に記載の光波面制御装置の製造方法。
【０１４９】
（付記１７） 前記トーションバーの厚さを、前記マイクロミラーおよび前記別のマイクロミラーの厚さよりも薄く形成することを特徴とする付記１２乃至１６のいずれか１項に記載の光波面制御装置の製造方法。
【０１５０】
（付記１８） 金属膜が前記マイクロミラーおよび前記他のマイクロミラーの、表面および裏面の少なくとも表面に形成されていることを特徴とする付記１２乃至１７のいずれか１項に記載の光波面制御装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明における光波面制御装置の概要図である。
【図２】本発明の動作原理の断面模式図である。
【図３】第１の実施の形態における光波面制御装置用上部ガラス基板の斜視模式図である。
【図４】第１の実施の形態における光波面制御装置用上部ガラス基板の透明電極のパターンの平面模式図である。
【図５】第１の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の斜視模式図である。
【図６】第１の実施の形態における光波面制御装置の断面模式図である。
【図７】第１の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の平面模式図である。
【図８】第１の実施の形態における光波面制御装置の平面模式図である。
【図９】第１の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の作製工程の要部断面模式図である。
【図１０】マイクロミラーおよびトーションバーの要部断面模式図である。
【図１１】第１の実施の形態における光波面制御装置を用いた空間光ビーム補正の機構図である。
【図１２】第１の実施の形態における光波面制御装置を用いた光短パルス整形の機構図である。
【図１３】第１の実施の形態における光波面制御装置を用いた２次元の空間光ビーム補正の機構図である。
【図１４】第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置の斜視模式図である。
【図１５】第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置に反射体を適用した例図である。
【図１６】第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置に反射体を適用した別の例図（その１）である。
【図１７】第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置に反射体を適用した別の例図（その２）である。
【図１８】第２の実施の形態における光波面制御装置の概要図である。
【図１９】第２の実施の形態の動作原理の断面模式図である。
【図２０】第２の実施の形態における光波面制御装置の斜視模式図である。
【図２１】第２の実施の形態における光波面制御装置の断面模式図である。
【図２２】第２の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の作製工程の要部断面模式図（その１）である。
【図２３】第２の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の作製工程の要部断面模式図（その２）である。
【図２４】第２の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の作製工程の要部断面模式図（その３）である。
【図２５】第２の実施の形態における光波面制御装置の別の斜視模式図である。
【図２６】第２の実施の形態における光波面制御装置の別の断面模式図である。
【図２７】第２の実施の形態における光波面制御装置のミラー基板の別の作製工程の要部断面模式図である。
【図２８】第２の実施の形態における光波面制御装置を用いた空間光ビーム補正の機構図である。
【図２９】第２の実施の形態における光波面制御装置を用いた光短パルス整形の機構図である。
【図３０】第２の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置の斜視模式図である。
【図３１】光波面制御装置における光波面の制御を行わない場合の模式図である。
【図３２】光波面制御装置における光波面の制御を行う場合の模式図である。
【図３３】光波面制御装置の従来例の斜視模式図である。
【図３４】光波面制御装置の従来例の断面模式図である。
【図３５】従来の光波面制御装置の作製工程の要部断面模式図である。
【図３６】従来の光波面制御装置におけるマイクロミラーの各動作を表した断面模式図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０ 光波面制御装置
１１ ミラー基板
１１ａ 支持基板層
１１ｂ 中間層
１１ｃ 底面部
１１ｄ デバイス部
１２ トーションバー
１３ マイクロミラー
１４ スペーサ
１５ 上部ガラス基板
１６ 透明電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は光波面制御装置およびその製造方法に関し、特に光波面の位相を制御する光波面制御装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フェムト秒光パルスの整形や空間光ビーム形状の歪みの補正、ディスプレイまたはレーザ加工などにおいて、光波面の位相を制御する光制御装置（以下、「光波面制御装置」と呼ぶ。）が利用されている。
【０００３】
まず、この光波面制御装置の原理について以下に説明する。
図３１は、光波面制御装置における光波面の制御を行わない場合の模式図、図３２は、光波面制御装置における光波面の制御を行う場合の模式図である。
【０００４】
図３１、図３２に示すように、光波面制御装置２００には、複数のマイクロミラー２００ａがアレイ状に並んで設置されている。各マイクロミラー２００ａは、独立に上下への併進動作および時計回り・反時計回りの回転動作が可能である。
【０００５】
この光波面制御装置２００に対し、光が入射されると、入射される光の波面の遅れや進みに応じて、マイクロミラー２００ａが上下への併進動作および時計回り・反時計回りの回転動作を行う。このため、マイクロミラー２００ａの高さが低いところでは、反射により通過する光路が長くなるので、この部分の光の伝搬を遅らせ、位相を遅延させることができる。また、マイクロミラー２００ａの回転角を調整することによって、連続的な位相プロファイルを生成することが可能となる。なお、各マイクロミラー２００ａの併進距離や回転角度といった可変動作量が入射光の半波長以上であれば、反射による位相遅延量を２π以上とでき、任意の位相遅延を与えることが可能となる。
【０００６】
以上の原理によって、図３１、図３２のように入射した光の波面を制御することが可能となり、光波面制御装置は様々な用途に利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
続いて、光波面制御装置の従来例について以下に説明する。
【０００７】
図３３は、光波面制御装置の従来例の斜視模式図、図３４は、光波面制御装置の従来例の断面模式図である。
光波面制御装置３００は、図３３、図３４に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板３０１上に、櫛歯形状の電極が配置された下側櫛歯３０２および同様に配置された上側櫛歯３０３が形成されたシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ：Silicon On Insulator）構造をなしており、上側櫛歯３０３および下側櫛歯３０２の櫛歯部にマイクロミラー３００ａが設置されている。
【０００８】
そして、この光波面制御装置３００は、マイクロミラー３００ａを上下に併進動作、並びに左右に回転動作をさせるため、櫛歯形状の電極をマイクロミラー３００ａと同一面に２個、下側に２個、合計４個配置するとともに、ＳＯＩ構造のＳｉ基板３０１にバイアス電圧を印加できる構成となっている。
【０００９】
この光波面制御装置３００は、例えば、以下のように作製することができる。
図３５は、従来の光波面制御装置の作製工程の要部断面模式図である。
まず、Ｓｉ基板３０１、酸化シリコン（ＳｉＯ2）層３０１ａおよびＳｉ層を有するＳＯＩ構造を形成する。そして、下側櫛歯３０２の電極を作製するために、ＳＯＩ構造のＳｉ層に対して、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）加工を行うことによって、Ｓｉ層３０２ａが形成される（図３５（Ａ））。
【００１０】
続いて、ＤＲＩＥ加工が施されたＳｉ層３０２ａ上に、ＳｉＯ2層３０３ａａを挟んで陽極接合によりＳｉ層３０３ａが貼り合わされる。この段階では、下側櫛歯３０２となるＳｉ層３０２ａの電極は粗い加工精度でよい（図３５（Ｂ））。
【００１１】
続いて、貼り合わされたＳｉ層３０３ａを所望の厚さ（マイクロミラー３００ａおよび上側櫛歯３０３の電極の厚さ）にするために、Ｓｉ層３０３ａの表面を研磨する。
続いて、上側櫛歯３０３の電極およびマイクロミラー３００ａを作製するため、Ｓｉ層３０３ａおよびＳｉＯ2層３０３ａａを露光およびパターニングの後に、ＤＲＩＥ加工し、上側櫛歯３０３が形成される（図３５（Ｃ））。
【００１２】
最後に、上側櫛歯３０３をマスクとしてＤＲＩＥ加工を行い、高い加工精度によって、下側櫛歯３０２の電極を作製する（図３５（Ｄ））。
以上により、光波面制御装置３００が形成される。
【００１３】
次に、このように形成された光波面制御装置３００のマイクロミラー３００ａの動作について以下に説明する。
図３６は、従来の光波面制御装置におけるマイクロミラーの各動作を表した断面模式図である。
【００１４】
Ｓｉ基板３０１にバイアス電圧を印加することにより、マイクロミラー３００ａがＳｉ基板３０１側に引き寄せられ、上側櫛歯３０３と下側櫛歯３０２の中央位置までマイクロミラー３００ａが移動する。この位置がマイクロミラー３００ａの初期位置となる（図３６（Ａ））。
【００１５】
この初期位置において、２個の下側櫛歯３０２に同一の電圧を印加すると、マイクロミラー３００ａが下方向に併進動作を行うことができる（図３６（Ｂ））。
そして、同様に、２つの上側櫛歯３０３に同一の電圧を印加するとマイクロミラー３００ａが上方向に併進動作を行うことができる。
【００１６】
また、上側櫛歯３０３と下側櫛歯３０２について、対角線状に位置する上側櫛歯３０３および下側櫛歯３０２に電圧を印加すると、マイクロミラー３００ａは時計回り若しくは反時計回りに回転動作を行わせることができる（図３６（Ｃ））。
【００１７】
以上のように、上側櫛歯３０３と下側櫛歯３０２への電圧の印加を組み合わせることによって、併進動作および回転動作を自由に実現させることができ、光波面制御装置３００に入射する光波面の向きに応じて、マイクロミラー３００ａを自由に動作させることが可能となる。
【特許文献１】米国特許第６７１３３６７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、上述のようにマイクロミラー３００ａを上側櫛歯３０３および下側櫛歯３０２に電極を印加することによって、動作させることには以下のような問題点があった。
第１に、図３３、図３４の従来の構造では、マイクロミラー３００ａを動作させるためには、図３６（Ａ）に示したように、マイクロミラー３００ａを初期位置に配置させるために、Ｓｉ基板３０１にバイアス電圧を印加してマイクロミラー３００ａをＳｉ基板３０１側に引き寄せ、マイクロミラー３００ａを上側櫛歯３０３と下側櫛歯３０２との間の中央位置に保つ必要がある。すなわち、光波面制御装置３００を使用する際には、設置されている全てのマイクロミラー３００ａにバイアス電圧を印加して、マイクロミラー３００ａを初期位置に保たなければならない。この時、光の波面制御に寄与しないマイクロミラー３００ａについても常に電圧を印加する必要があり、消費電力が大きくなるという問題がある。
【００１９】
第２に、図３５に示したように、図３３、図３４の従来の光波面制御装置３００の作製では、Ｓｉ層３０２ａのＤＲＩＥ加工後に、Ｓｉ層３０２ａ上に、ＳｉＯ2層３０３ａａを介して貼り合わされたＳｉ層３０３ａを研磨し、更にＤＲＩＥ加工を行った。このように、従来の光波面制御装置３００の作製には、非常に複雑な工程を経るため、作製に多大な工程数を要するとともに、装置作製の歩留まりが低くなるという問題がある。
【００２０】
特に、従来の光波面制御装置３００の作製工程において、ＤＲＩＥ加工によって、上側櫛歯３０３をマスクとして下側櫛歯３０２を作製する際、上側櫛歯３０３の側壁粗さが下側櫛歯３０２の加工精度に影響するため、下側櫛歯３０２の側壁が（上側櫛歯３０３の側壁よりも）更に粗くなる可能性が大きくなる。下側櫛歯３０２または上側櫛歯３０３の側面が粗くなると、マイクロミラー３００ａを動作させるために電圧を印加させた際に、マイクロミラー３００ａが円滑に動作しないという問題もある。
【００２１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、装置の作製歩留まりおよび消費電力が改善された光波面制御装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明では上記課題を解決するために、光波面の位相を制御する光波面制御装置１０において、図１に示すように、支持基板層１１ａおよび額縁状の中間層１１ｂが順に積層された底面部１１ｃと、底面部１１ｃ上に形成され、内壁にトーションバー１２を介してマイクロミラー１３が一体的に形成され、上面にスペーサ１４を備えるデバイス部１１ｄとを有するミラー基板１１と、一対の透明電極１６が、マイクロミラー１３の両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、スペーサ１４を介してミラー基板１１と接合する上部ガラス基板１５と、を有することを特徴とする光波面制御装置１０が提供される。
【００２３】
このような光波面制御装置によれば、支持基板層および中間層が順に積層された底面部と、底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板と、一対の透明電極が、マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、スペーサを介してミラー基板と接合する上部ガラス基板と、が形成されるようになる。
【００２４】
また、本発明では上記課題を解決するために、光波面の位相を制御する光波面制御装置の製造方法において、第１の支持基板層および中間層が順に積層された底面部と、前記底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板を作製する工程と、一対の透明電極が、前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記スペーサを介して前記ミラー基板と接合する上部ガラス基板を作製する工程と、を有することを特徴とする光波面制御装置の製造方法が提供される。
【００２５】
このような光波面制御装置によれば、支持基板層および中間層が順に積層された底面部と、底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板が作製され、一対の透明電極が、マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、スペーサを介してミラー基板と接合する上部ガラス基板が作製されるようになる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、支持基板層および中間層が順に積層された底面部と、底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板と、一対の透明電極が、マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、スペーサを介してミラー基板と接合する上部ガラス基板と、を形成するようにした。これにより、マイクロミラーの併進動作および回転運動を実現し、消費電力を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されない。
まず、本発明の概要について説明し、その後に、本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
図１は、本発明における光波面制御装置の概要図である。
光波面制御装置１０は、支持基板層１１ａおよび中間層１１ｂからなる底面部１１ｃと、内壁に一体的に形成されたトーションバー１２を介してマイクロミラー１３を備えるデバイス部１１ｄと、が順に積層されたミラー基板１１と、透明電極１６が両端に長手方向に設置された上部ガラス基板１５とが、デバイス部１１ｄの縁に形成されたスペーサ１４を介して、結合されることによって構成される。
【００２９】
次に、本発明の動作原理について、図２を用いて以下に説明する。
図２は、本発明の動作原理の断面模式図である。なお、図２では、トーションバー１２およびマイクロミラー１３の長手方向に対して直交する方向の断面図であり、デバイス部１１ｄの側壁、中間層１１ｂおよびスペーサ１４の記載は省略している。
【００３０】
光波面制御装置１０では、上部ガラス基板１５に設置された２つの透明電極１６に印加する電圧Ｖにより、マイクロミラー１３の併進動作および回転動作が実現できる。例えば、上部ガラス基板１５に設置された２つの透明電極１６に電圧Ｖを印加すると、図２（Ａ）に示すように、印加された電圧Ｖによってマイクロミラー１３は引力を受け、そして、上方への併進動作を行う。一方、片方の透明電極１６に電圧Ｖを印加すると、図２（Ｂ）に示すように、電圧Ｖが印加された透明電極１６側のマイクロミラー１３が引力を受けて、回転動作を行う。さらに、この回転動作に加えて、支持基板層１１ａに、電圧Ｖを印加すると、図２（Ｃ）に示すように、マイクロミラー１３は支持基板層１１ａからも引力を受けて、回転動作を行いながら、下方への併進動作を伴わせることができる。
【００３１】
以上のように、マイクロミラー１３の併進動作および回転運動を実現させるために、従来技術のように初期位置を保つために支持基板層１１ａにバイアス電圧を印加する必要がなくなり、従来技術と比較して消費電力を削減することができる。
【００３２】
次に、第１の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態は、マイクロミラーをアレイ状に複数並べて構成される光波面制御装置を例にあげて以下に説明する。
【００３３】
図３は、第１の実施の形態における光波面制御装置用上部ガラス基板の斜視模式図、図４は、第１の実施の形態における光波面制御装置用上部ガラス基板の透明電極のパターンの平面模式図、図５は、第１の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の斜視模式図、図６は、第１の実施の形態における光波面制御装置の断面模式図、図７は、第１の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の平面模式図、図８は、第１の実施の形態における光波面制御装置の平面模式図である。なお、便宜上、実際のサイズと異なる記載が部分的にある。
【００３４】
図３に示すように、光波面制御装置用上部ガラス基板２０は、ガラス基板２２に、電極パッド２３、マイクロミラー電位用配線２４、インジウム錫酸化膜（ＩＴＯ）電極２５、スペーサ貼付位置２６およびフレキシブル基板２１により構成されている。なお、光波面制御装置用上部ガラス基板２０を、後に説明する光波面制御装置用ミラー基板３０にスペーサ３６を介して接合させる時には、図３に示すＩＴＯ電極２５が光波面制御装置用ミラー基板３０と対向するようにして接合させる。一方、ガラス基板２２は、縦（ＩＴＯ電極２５の長手方向。以下同様。）を約３０ｍｍ、横を約２０ｍｍ、ＩＴＯ電極２５は、縦を約３００μｍから約６００μｍ、横を約３μｍから約１０μｍ、厚さを約０．１μｍとしている。
【００３５】
ガラス基板２２に、図４に示すように、透明電極のパターンを利用して、ＩＴＯを塗布して、マスク露光およびエッチングにより容易にＩＴＯ電極２５を形成することができる。なお、ＩＴＯ電極２５は、透明であるだけでなく、配線としての機能も有する。そして、後に形成されるマイクロミラー３５、１つに対しその両端に重なるように、２つのＩＴＯ電極２５を配置するようにしている。なお、マイクロミラー３５の幅が小さい場合など、マイクロミラー３５の両端に重なるようにＩＴＯ電極２５を設置すると、制御したいマイクロミラー３５の隣のマイクロミラーに電圧を印加してしまって動かしてしまうという現象が起こることがある。このような現象を避けるためには、マイクロミラー３５の両端もしくは、マイクロミラー３５の両端からやや内側と重なるようにして、ＩＴＯ電極２５を形成するようにすればよい。そして、このＩＴＯ電極２５はガラス基板２２の両端の電極パッド２３と接続してあり、また、電極パッド２３に、外部の制御回路から電圧を入力することができるフレキシブル基板２１が実装されている。したがって、外部からの制御による電圧がフレキシブル基板２１を介して電極パッド２３、そして、ＩＴＯ電極２５に電圧を印加して、マイクロミラー３５の併進動作および回転動作を実現することができる。
【００３６】
一方、図５に示すように、光波面制御装置用ミラー基板３０は、Ｓｉ基板３１、ＳｉＯ2層３２およびＳｉ層３３により構成されるＳＯＩ構造であり、Ｓｉ層３３の内壁に一体的に形成されたトーションバー３４を介して複数のマイクロミラー３５と、はんだバンプにより構成されるスペーサ３６が縁に形成されている。なお、各マイクロミラー３５の上には金属膜（不図示。）が形成されている。また、ＳＯＩ構造は、縦を約３ｍｍ、横を約３ｍｍ、Ｓｉ基板３１、ＳｉＯ2層３２およびＳｉ層３３の厚さをそれぞれ、約４００μｍ、約３μｍおよび約１０μｍ、トーションバー３４は、縦を約３０μｍ、横を約２μｍ、厚さを約２μｍ、マイクロミラー３５は、縦を約３００μｍから約６００μｍ、横を約１０μｍから約３０μｍ、厚さを約１０μｍ、スペーサ３６は厚さを約３μｍとしている。
【００３７】
スペーサ３６は、光波面制御装置用上部ガラス基板２０と光波面制御装置用ミラー基板３０との間のスペーサとして、光波面制御装置用上部ガラス基板２０のマイクロミラー電位用配線２４上のスペーサ貼付位置２６に接合される。そして、スペーサ３６は、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）系などのはんだバンプにより構成されており、電極パッド２３と接続されたマイクロミラー電位用配線２４からマイクロミラー３５への電位をＳｉ基板３１に印加するための配線としての機能も兼ねている。
【００３８】
なお、マイクロミラー３５の反射率を高めたい場合、マイクロミラー３５の表面に金属膜を形成することにより、その反射率を高めることが可能となる。
上記の光波面制御装置用上部ガラス基板２０と、光波面制御装置用ミラー基板３０とを、スペーサ３６を介して接合することによって、図６に示すように、光波面制御装置４０が形成される。なお、図６は、光波面制御装置用ミラー基板３０のＡ−Ａ’面の断面図であり、マイクロミラー３５上に、金属膜３７を形成した場合を示している。
【００３９】
そして、光波面制御装置用上部ガラス基板２０と光波面制御装置用ミラー基板３０とを接合する際は、図７に示すように、光波面制御装置用ミラー基板３０上に、あらかじめ位置合わせマーカ４１をパターニングしておく。そして、図８に示すように、光波面制御装置用ミラー基板３０の位置合わせマーカ４１と、光波面制御装置用上部ガラス基板２０の同様の位置合わせマーカ（不図示。）と重なるように位置調整を行って、光波面制御装置用上部ガラス基板２０と光波面制御装置用ミラー基板３０とを接合する。
【００４０】
なお、光波面制御装置用上部ガラス基板２０と光波面制御装置用ミラー基板３０とを接合して、Ｓｉ基板３１の電位を外部から設定するために、Ｓｉ基板３１の裏面に、例えば図６に示すように、銀ペースト３８を塗布し、同箇所とガラス基板２２の電極パッド（図６には不図示。）をワイヤボンディング４５で接続している。
【００４１】
以上のような光波面制御装置４０は例えば以下の方法によって作製することができる。
図９は、第１の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の作製工程の要部断面模式図である。なお、図９は、図５におけるＡ−Ａ’面およびＢ−Ｂ’面における断面図を示している。
【００４２】
まず、Ｓｉ層３３ａ、ＳｉＯ2層３２ａおよびＳｉ基板３１により構成されるＳＯＩ構造を形成する（図９（Ａ）：Ａ−Ａ’面およびＢ−Ｂ’面の断面図である。）。
続いて、このＳＯＩ構造のＳｉ層３３ａの表面にＡｕ／クロム（Ｃｒ）にて、メタライズを行って、金属膜３７ａを形成する（図９（Ｂ）：Ａ−Ａ’面およびＢ−Ｂ’面の断面図である。）。
【００４３】
続いて、メタライズを行ったＳＯＩ構造に対し、マイクロミラー３５形成用のパターンのマスクを用いて露光し、ＤＲＩＥを行うことにより金属膜３７ａの一部を除去し、金属膜３７を形成する（図９（Ｃ）：Ｂ−Ｂ’面の断面図である。）。
【００４４】
続いて、さらに、金属膜３７をマスクとして、Ｓｉ層３３ａをエッチングし、Ｓｉ層３３を形成する（図９（Ｄ）：Ｂ−Ｂ’面の断面図である。）。
続いて、Ｓｉ層３３の形成後、例えば、フッ化水素（ＨＦ）を用いて、ＳｉＯ2層３２ａを溶解し、ＳｉＯ2層３２が形成される（図９（Ｅ）：Ｂ−Ｂ’面の断面図である）。
【００４５】
ＳｉＯ2層３２が形成されると同時に、アレイ状のマイクロミラー３５およびトーションバー３４が形成される（図９（Ｅ’）：Ａ−Ａ’面の断面図である）。
以上の工程によって形成された光波面制御装置用ミラー基板３０に対して、ＩＴＯ電極２５、電極パッド２３などが形成された光波面制御装置用上部ガラス基板２０を、はんだバンプによって構成されるスペーサ３６を介して接合すれば、これまで説明してきたような併進動作および回転動作が可能な光波面制御装置４０を形成することができる。
【００４６】
以上のように光波面制御装置４０の作製工程を、図３５の従来の光波面制御装置の作製工程と比較すると、ＤＲＩＥ加工の回数が減ることや、マイクロミラー３５とトーションバー３４を同時に形成することができることなど、作製工程数を大幅に削減でき、作製工程を簡素化でき、また、図３５の従来の光波面制御装置３００の作製工程が必要としたような精密加工を必要としないために、本発明による光波面制御装置４０は完成度が高まり、完成した光波面制御装置４０の信頼性や、歩留まりの向上に繋がる。
【００４７】
図１０は、マイクロミラーおよびトーションバーの要部断面模式図である。
図１０は、トーションバー３４と一体的に形成されたマイクロミラー３５との断面を模式的に示したものである。なお、トーションバー３４が一体的に形成されたＳｉ層３３などの記載については省略している。
【００４８】
また、既述の通り、本発明において形成されるトーションバー３４は、図１０（Ａ）に示すように、ＳＯＩ構造をエッチングすることによって、マイクロミラー３５と同時に形成されるため、トーションバー３４とマイクロミラー３５は同じ厚さとなる。なお、トーションバー３４のばね定数は、その厚さの３乗に比例して硬くなることが分かっている。このため、一定の駆動電圧に対する併進距離や回転角度といった可変動作量を大きくするためには、図１０（Ｂ）に示すように、厚さを薄くしたトーションバー３４ａを形成することが望ましい。しかし、本発明の作製工程では、トーションバー３４とマイクロミラー３５の厚さは等しく形成されるので、トーションバー３４の厚さを薄くすると、マイクロミラー３５の厚さも薄くなる。ところが、厚さが薄いマイクロミラー３５は長手方向に反りやすくなる性質がある。このため、マイクロミラー３５の表面を平坦に保つためには、マイクロミラー３５はある程度の厚さが必要となる。そこで、マイクロミラー３５およびトーションバー３４を形成後、改めて、トーションバー３４をマイクロミラー３５の厚さよりも薄く加工することによって、マイクロミラー３５の反りを抑制し、かつ可変動作量を大きくすることができる。
【００４９】
また、光波面制御装置４０を実際に使用する際には、外部の制御回路などとの電気接続が必要であり、また、ゴミ付着の防止等のためのパッケージングを行うことが必要である。本発明の構成では、ガラス基板２２をパッケージング用の窓と兼用できるため、従来例と比較して簡素な光波面制御装置４０を実現できる。
【００５０】
以下に、第１の実施の形態を利用した実施例について、図面を用いて説明する。
［実施例１−１］
実施例１−１では、被制御光として１次元の空間光ビームの場合を例にあげ、図１１を用いて以下に説明する。
【００５１】
図１１は、第１の実施の形態における光波面制御装置を用いた空間光ビーム補正の機構図である。
空間光ビーム補正機構５０において、左上の入力口から、入力された入力空間光ビーム５１が、ビームスプリッタ５３ａを通過して、本発明の概要で説明した光波面制御装置４０に入射される。
【００５２】
入射された入力空間光ビーム５１は、光波面制御装置４０において、光波面が制御されて反射し、ビームスプリッタ５３ａにより下方に進む。
そして、下方に進む制御された入力空間光ビーム５１はビームスプリッタ５３ａａによって、出力空間光ビーム５２として出力されると同時に波面センサ５４によって検出される。
【００５３】
波面センサ５４によって検出された出力空間光ビーム５２の信号は制御回路５５に送られる。そして、制御回路５５は、所望の空間光ビーム形状になるように光波面制御装置４０を制御し、空間光ビームの光波面が補正されて、反射される。このようにして、所望の空間光ビーム形状が得られるまで、このフィードバックが繰り返される。
【００５４】
空間光ビームは、例えば、レンズや回折格子などの光学素子を通過するとともに、ビームプロファイルが理想的なガウシアンビームから外れ、光ファイバなどへの統合効率が劣化するなどの問題がある。
【００５５】
この問題に関して、以上のような光波面の制御を行うことによって、入力空間光ビームを理想的なガウシアンビームに近づかせることが可能となり、光ファイバなどへの統合効率の劣化を抑えることが可能となる。
【００５６】
［実施例１−２］
実施例１−２では、被制御光として１次元の光短パルスの場合を例にあげ、図１２を用いて以下に説明する。
【００５７】
図１２は、第１の実施の形態における光波面制御装置を用いた光短パルス整形の機構図である。
光短パルス整形機構５０ａは、実施例１−１と同様に、左上の入力口からの入力光短パルス５１ａが、ビームスプリッタ５３ａを通過し、回折格子５６により分光され、光波面制御装置４０に入射され、そこで各周波数成分の位相がシフトされる。
【００５８】
そして、位相がシフトされた入力光短パルス５１ａは、再び、回折格子５６において、任意の光短パルスとして合波され、ビームスプリッタ５３ａにより反射して、下方に進む。
【００５９】
そして、下方に進む合波された入力光短パルス５１ａはビームスプリッタ５３ａａによって、出力光短パルス５２ａとして出力されると同時に波面センサ５４によって検出される。
【００６０】
波面センサ５４によって検出された出力光短パルス５２ａの信号は制御回路５５に送られる。そして、制御回路５５は、所望の光短パルス形状になるように光波面制御装置４０を制御し、反射される光短パルスの光波面が整形される。このようにして、所望の光短パルス形状が得られるまで、このフィードバックが繰り返される。
【００６１】
以上により、実施例１−１と同様に、入力光短パルスを理想的なガウシアンビームに近づかせることが可能となり光ファイバなどへの統合効率の劣化を抑えることが可能となる。
【００６２】
［実施例１−３］
実施例１−１および実施例１−２では１次元の空間光ビームの補正および１次元の光短パルスの整形の場合を例にあげて説明した。これに対し、実施例１−３では被制御光として２次元の空間光ビームの場合を例にあげ、図１３を用いて以下に説明する。
【００６３】
図１３は、第１の実施の形態における光波面制御装置を用いた２次元の空間光ビーム補正の機構図である。
空間光ビーム補正機構５０ｂでは、２つの光波面制御装置４０ａ，４０ｂを、それぞれのマイクロミラーの長手方向が直交するように設置し、さらに、反射ミラー５７を光波面制御装置４０ａ，４０ｂの上面に設置することにより構成される。
【００６４】
このように構成されることによって、まず、光波面制御装置４０ａに入射した入射空間光ビーム５１ｂの１次元方向の光波面が制御されて反射される。
次に、光波面制御装置４０ａにおいて反射された空間光ビームは、反射ミラー５７で反射され、光波面制御装置４０ｂに入射する。
【００６５】
光波面制御装置４０ｂに入射された空間光ビームは、残りの１次元方向の光波面が制御されて、出射空間光ビーム５２ｂとして出射され、２次元の空間光ビームの光波面を制御することが可能となる。
【００６６】
［実施例１−４］
実施例１−１および実施例１−２では、光波面制御装置用ミラー基板３０において、同方向にそろった同一の複数のマイクロミラー３５によって構成されるマイクロミラーアレイが１組形成された場合、そして、実施例１−３では、光波面制御装置４０を２組利用した場合を例にして説明した。これに対し、実施例１−４では、光波面制御装置用ミラー基板において、同様に２組のマイクロミラーアレイが１つに形成された場合を例にあげ、図１４を用いて以下に説明する。
【００６７】
図１４は、第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置の斜視模式図である。
光波面制御装置６０は、光波面制御装置用上部ガラス基板６０ａと光波面制御装置用ミラー基板６０ｂとから構成されている。なお、光波面制御装置用上部ガラス基板６０ａを、光波面制御装置用ミラー基板６０ｂにスペーサ６６ａを介して接合させる時には、図１４に示すＩＴＯ電極６５が光波面制御装置用ミラー基板６０ｂと対向するようにして接合させる。
【００６８】
光波面制御装置用上部ガラス基板６０ａは、ガラス基板６２に、電極パッド６３，６３ａ、マイクロミラー電位用配線６４、ＩＴＯ電極６５、スペーサ貼付位置６６およびフレキシブル基板６１により構成されている。なお、電極パッド６３ａは、Ｓｉ基板６７ｃから電圧を印加する際に使用される。
【００６９】
光波面制御装置用ミラー基板６０ｂは、Ｓｉ基板６７ｃ、額縁上に形成されたＳｉＯ2層６７ｂおよびＳｉ層６７ａにより構成されるＳＯＩ構造に、Ｓｉ層６７ａの内壁に一体的に形成されたトーションバー６８ａを介して複数のマイクロミラー６８およびスペーサ６６ａが形成されている。
【００７０】
そして、光波面制御装置用ミラー基板６０ｂには、２組のマイクロミラーアレイ６２ａ，６２ｂが互いに直交するように形成されており、光波面制御装置用上部ガラス基板６０ａには、２組のマイクロミラーアレイ６２ａ，６２ｂのそれぞれのマイクロミラー６８に対して、２組の電極群６５ａ，６５ｂが形成されている。
【００７１】
このような２組のマイクロミラーアレイ６２ａ，６２ｂを有する光波面制御装置６０の利用についてさらに以下に説明する。
図１５は、第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置に反射体を適用した例図である。なお、図１５では、光波面制御装置の光波面制御装置用上部ガラス基板の記載については省略しており、図１５中の破線は光の道筋を表している。
【００７２】
図１５に示すように、２組のマイクロミラーアレイ６２ａ，６２ｂを備えて、１つの反射体６３が設置された光波面制御装置６０ｃでは、マイクロミラーアレイ６２ａは、入射した入射光の１次元方向の光波面を制御して、反射体６３に反射させる。
【００７３】
そして、反射体６３から反射された入射光は、マイクロミラーアレイ６２ｂにおいて、残りの１次元方向の光波面が制御されて、出射光として出射され、２次元の空間光ビームの光波面を制御することが可能となる。
【００７４】
また、反射体の他の構成例について以下に説明する。
図１６は、第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置に反射体を適用した別の例図である。なお、図１６では、光波面制御装置の光波面制御装置用上部ガラス基板の記載については省略しており、図１６中の破線は光の道筋を表している。
【００７５】
図１６には反射体６３ｂ，６３ｃとしてハーフミラーを利用した場合を例にあげており、ハーフミラーはマイクロミラーアレイ６２ａ，６２ｂの上面に、光波面制御装置用ミラー基板６０ｂと４５度および１３５度を成して配置されている。光波面制御装置６０ｄの鉛直方向から入射された光は、マイクロミラーアレイ６２ａに到達し、１次元の光波面が制御されて反射される。そして、この反射光は、再び反射体６３ｂにより反射されて進行方向が９０度変化して、反射体６３ｃに到達し、同様にマイクロミラーアレイ６２ｂにより残りの１次元の光波面が制御される。その結果、実施例１−３と同様に、入射光に対して２次元的に光波面が制御された出射光を得ることができる。このような方法による入射光の波面の２次元的な制御は、入射光および出射光が光波面制御装置用ミラー基板６０ｂの鉛直方向となるため、光学部品の配置や光軸の調整を容易に行うことができる。
【００７６】
図１７は、第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置に反射体を適用した別の例図である。なお、図１７では、光波面制御装置の光波面制御装置用上部ガラス基板の記載については省略しており、図１７中の破線は光の道筋を表している。
【００７７】
光波面制御装置６０ｅのマイクロミラーアレイ６２ａ，６２ｂが長手方向に平行に形成されており、それらの上面に、像を９０度回転させることができるプリズム６３ｆを挟んで二つの反射体６３ｄ，６３ｅを設定している。光波面制御装置６０ｅの鉛直方向から入射された光は、マイクロミラーアレイ６２ａに到達し、１次元の光波面の制御が行われて反射される。そして、この反射光は、再び反射体６３ｄにより更に反射されて、進行方向が９０度変化し、プリズム６３ｆを通過し、像が９０度回転した反射光が反射体６３ｅに到達し、同様にマイクロミラーアレイ６２ｂにより残りの１次元の光波面の制御が行われる。この結果、入射光に対して２次元的に光波面が制御された出射光を得ることができる。このような方法による入射光の波面の２次元的な制御でも、入射光および出射光がミラー基板の鉛直方向となるため、光学部品の配置や光軸の調整を容易に行うことができる。
【００７８】
以上、説明したように、本発明によって、従来例と比較して、非常に簡易な作製工程によって、併進動作および回転動作を行うことが可能で、消費電力が少ない光波面制御装置を得ることができる。また、マイクロミラーアレイを２組用いることで、光波面を２次元的に制御することができる。
【００７９】
次に、第２の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態の光波面制御装置では、ＳＯＩ構造にマイクロミラーを配列させたミラー基板と、マイクロミラーに対応する電極が形成されたガラス基板とが備えられていた。
【００８０】
これに対して、第２の実施の形態では、ミラー基板をガラス基板で挟むことで光波面制御装置を構成させる場合を例にあげて説明する。
図１８は、第２の実施の形態における光波面制御装置の概要図である。
【００８１】
光波面制御装置７０は、内壁に一体的に形成されたトーションバー７２を介してマイクロミラー７３を備えたミラー基板７１が、一対の透明電極７６が両端に長手方向に設置された上部ガラス基板７５と、同様に透明電極７６ａが設置された下部ガラス基板７５ａとで、ミラー基板７１の縁に形成されたスペーサ７４を介して、挟まれることによって構成されている。
【００８２】
次に、この動作原理について、図１９を用いて以下に説明する。
図１９は、第２の実施の形態の動作原理の断面模式図である。なお、図１９では、ミラー基板７１の側壁部およびスペーサ７４の記載は省略している。
【００８３】
まず、光波面制御装置７０の上部ガラス基板７５に設置された２つの透明電極７６に電圧Ｖを印加し、下部ガラス基板７５ａに設置された２つの透明電極７６ａには印加しない場合（図１９（Ａ））、マイクロミラー７３は、トーションバー７２を支点として上部ガラス基板７５側への併進動作を行う。
【００８４】
次に、上部ガラス基板７５の透明電極７６の１つに電圧Ｖを印加し、下部ガラス基板７５ａの、印加された透明電極７６と対角線上にある透明電極７６ａに同様に電圧Ｖを印加する場合（図１９（Ｂ））、マイクロミラー７３は、偶力（大きさが同一で、反対向きの力）がトーションバー７２を支点として作用し、トルクのみが発生し、（併進が伴わない）純粋な回転動作を行う。
【００８５】
そして、上部ガラス基板７５の透明電極７６の１つに電圧Ｖを印加し、下部ガラス基板７５ａの２つの透明電極７６ａに電圧Ｖを印加する場合（図１９（Ｃ））、マイクロミラー７３はトーションバー７２を支点として回転動作とともに、下部ガラス基板７５ａ側への併進動作を同時に行う。
【００８６】
以上のように、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様にマイクロミラーにトーションバーを支点として、回転動作および併進動作を自由に実現させることができるだけでなく、第１の実施の形態と異なり、波面補正に寄与しないマイクロミラーに対しては電圧を印加する必要がなく、第１の実施の形態の光波面制御装置と比較してさらに消費電力を削減することができる。
【００８７】
次に、このようなマイクロミラーが複数からなる１組のマイクロミラーアレイが形成された場合を例にして以下に説明する。
図２０は、第２の実施の形態における光波面制御装置の斜視模式図、図２１は、第２の実施の形態における光波面制御装置の断面模式図である。なお、第１の実施の形態と同じ構成のものは特に断りが無い限り同じ符号とする。また、上部ガラス基板８１を、ミラー基板８２にスペーサ３６を介して接合させる時には、図２０に示すＩＴＯ電極２５がミラー基板８２と対向するようにして接合させる。
【００８８】
光波面制御装置８０は、図２０に示すように、上部ガラス基板８１と下部ガラス基板８３とがスペーサ３６を介して挟まれるミラー基板８２によって構成される。
上部ガラス基板８１は、第１の実施の形態と同様に、ガラス基板２２に、電極パッド２３、マイクロミラー電位用配線２４、ＩＴＯ電極２５、スペーサ貼付位置２６、貫通電極８４およびフレキシブル基板２１により構成されている。なお、フレキシブル基板２１は貫通電極８４と接触するように実装されている。
【００８９】
下部ガラス基板８３は、上部ガラス基板８１と同様に、ガラス基板２２ａに、マイクロミラー電位用配線２４ａ、ＩＴＯ電極２５ａ、スペーサ貼付位置２６ａ、貫通電極８４ａおよびフレキシブル基板２１ａにより構成されている。なお、フレキシブル基板２１ａは貫通電極８４ａと接触するように実装されている。
【００９０】
ミラー基板８２は、Ｓｉ層３３の内壁に一体的に形成されたトーションバー３４を介して複数のマイクロミラー３５およびＳｉ層３３の両側に突出したスペーサ３６が形成されている。なお、各マイクロミラー３５の上には金属膜（不図示。）が形成されている。
【００９１】
また、フレキシブル基板２１，２１ａは、その厚さは数十〜数百μｍであるのに対して、マイクロミラー３５表面とＩＴＯ電極２５，２５ａとの対向距離は、一般に数μｍ程度であって、フレキシブル基板２１，２１ａの厚さに比べて１、２桁小さい。このため、ミラー基板８２がスペーサ３６を介して上部ガラス基板８１および下部ガラス基板８３によって挟まれる場合には、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）に示すように、貫通電極８４，８４ａによって接続されるフレキシブル基板２１，２１ａ同士を外側に向けて設置させるようにする。これにより、ＩＴＯ電極２５，２５ａとマイクロミラー３５の表面とがフレキシブル基板２１，２１ａの厚み以下に近付けることができ、所望のマイクロミラー３５の動作を実現させることができる。
【００９２】
また、スペーサ３６は、上部ガラス基板８１および下部ガラス基板８３とミラー基板８２との間のスペーサとして、上部ガラス基板８１および下部ガラス基板８３のマイクロミラー電位用配線２４，２４ａ上のスペーサ貼付位置２６，２６ａに接合される。そして、スペーサ３６は、Ａｕ−Ｓｎ系などのはんだバンプもしくは導電性マイクロビーズ等により構成されており、電極パッド２３，２３ａと接続されたマイクロミラー電位用配線２４，２４ａからマイクロミラー３５への電位をＳｉ層３３に印加するための配線としての機能も兼ねている。なお、スペーサ３６として導電性を有さないマイクロビーズ等を用いる場合は、下部ガラス基板８３上に穴を形成しておき、その穴からプローブ等を介してマイクロミラー３５面の電位を設定することができる。
【００９３】
なお、マイクロミラー３５の反射率を高めたい場合、図２１（Ａ）に示すように、マイクロミラー３５の表面に、Ａｕ／Ｃｒなどによって金属膜８５を形成することにより、その反射率を高めることが可能となる。また、図２１（Ｂ）に示すように、マイクロミラー３５の表面に金属膜８５を形成するとともに、マイクロミラー３５の裏面にも表面と同様に金属層８５ａを形成することにより、応力が表裏で打ち消し合い、マイクロミラー３５の反りを解消させることができるという効果がある。
【００９４】
以上のような光波面制御装置８０は、例えば、以下の方法によって作製することができる。
図２２、図２３、図２４は、第２の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の作製工程の要部断面模式図である。なお、図２２、図２３、図２４は、図２０のミラー基板８２のＡ−Ａ’面における断面図を示している。
【００９５】
まず、Ｓｉ層３３ａ、ＳｉＯ2層３２ｂおよびＳｉ基板３１ａにより構成されるＳＯＩ構造を形成する。なお、Ｓｉ層３３ａ、ＳｉＯ2層３２ｂおよびＳｉ基板３１ａの厚さはそれぞれ、約１００μｍ、約３μｍおよび約１００μｍとする。
【００９６】
そして、このＳＯＩ構造のＳｉ層３３ａの表面の一部にＡｕ／Ｃｒを用いてメタライズを行って、金属膜８５を形成する（図２２（Ａ））。
メタライズを行ったＳＯＩ構造に対し、Ｓｉ層３３ａの一部および金属膜８５上にフォトレジストを形成し、露光などを行って、マイクロミラーパターンが描かれたフォトレジストパターン８６を形成する（図２２（Ｂ））。
【００９７】
さらに、フォトレジストパターン８６の開口部に別のフォトレジストパターン８６ａを同様にして形成する（図２２（Ｃ））
マイクロミラーパターンが描かれたフォトレジストパターン８６，８６ａをマスクとして、ＤＲＩＥを行うことによって、Ｓｉ層３３ａの一部を除去し、Ｓｉ層３３ａａを形成する（図２３（Ａ））。
【００９８】
Ｓｉ層３３ａａの形成後、再びＤＲＩＥを行って、Ｓｉ層３３ａａをエッチングし、Ｓｉ層３３を形成する（図２３（Ｂ））。
Ｓｉ層３３の形成後、フォトレジストパターン８６を除去して、ＨＦを用いて、ＳｉＯ2層３２ｂの一部を溶解させる。なお、ここまでの工程にて、第１の実施の形態の光波面制御装置用ミラー基板３０を形成することができる（図２３（Ｃ））。
【００９９】
さらに、ＨＦにてＳｉＯ2層３２ｂを溶解し、Ｓｉ基板３１ａを除去すると、ミラー基板８２が形成される（図２４（Ａ））。
ミラー基板８２が形成されると、スペーサ３６を介して、下部ガラス基板８３を貼り合わせる（図２４（Ｂ））。
【０１００】
最後に、同様に、スペーサ３６を介して、上部ガラス基板８１を貼り合わせて、光波面制御装置８０が完成する（図２４（Ｃ））。
以上の工程のように、ミラー基板８２の形成後、上部ガラス基板８１および下部ガラス基板８３を貼り合わせることによって容易に光波面制御装置８０を形成することができる。
【０１０１】
一方、マイクロミラー３５が形成されるＳｉ層３３の厚さが約１００μｍ以上あれば、上記のような作製方法でよいが、厚さが１００μｍよりも薄い場合は、取り扱いが難しくなるために、上記のような作製方法では、Ｓｉ層３３を破損させる恐れがある。そこで、次のような構造にすることで、光波面制御装置を作製することができる。
【０１０２】
図２５は、第２の実施の形態における光波面制御装置の別の斜視模式図、図２６は、第２の実施の形態における光波面制御装置の別の断面模式図である。なお、図２０と同じ構成のものは特に断りが無い限り同じ符号とする。また、上部ガラス基板８１を、ミラー基板８２ａにスペーサ３６を介して接合させる時には、図２５に示すＩＴＯ電極２５がミラー基板８２ａと対向するようにして接合させる。
【０１０３】
光波面制御装置８０ａは、図２５、図２６に示すように、上部ガラス基板８１がスペーサ３６を介し、下部ガラス基板８３ａが突起部８３ｂを嵌合させて、ミラー基板８２ａと接合して、構成される。
【０１０４】
上部ガラス基板８１は、図２０と同様に、ガラス基板２２に、電極パッド２３、マイクロミラー電位用配線２４、ＩＴＯ電極２５、スペーサ貼付位置２６、貫通電極８４およびフレキシブル基板２１により構成されている。なお、フレキシブル基板２１は貫通電極８４と接触するように実装されている。
【０１０５】
下部ガラス基板８３ａは、図２０と同様に、ガラス基板２２ａに、マイクロミラー電位用配線２４ａ、ＩＴＯ電極２５ａ、貫通電極８４ａおよびフレキシブル基板２１ａにより構成されている。なお、フレキシブル基板２１ａは貫通電極８４ａと接触するように実装されている。さらに、光波面制御装置８０と異なり、突起部８３ｂが設置されており、ＩＴＯ電極２５ａは突起部８３ｂに沿うように形成されている。
【０１０６】
ミラー基板８２ａは、Ｓｉ層３３の内壁に一体的に形成されたトーションバー３４を介して複数のマイクロミラー３５およびスペーサ３６が形成されている。さらに、ＳｉＯ2層３２と、ＳｉＯ2層３２と同様に内側が除去された額縁状のＳｉ基板３１ａが形成されている。なお、各マイクロミラー３５の上には金属膜（不図示。）が形成されている。
【０１０７】
そして、図２６に示すように、このような光波面制御装置８０ａの断面図によれば、下部ガラス基板８３ａは、新たに設置した突起部８３ｂがミラー基板８２ａの額縁状のＳｉ基板３１ａに嵌合して、接合することがわかる。
【０１０８】
以下に、光波面制御装置８０ａの作製方法について図を用いて説明する。なお、光波面制御装置８０ａは、光波面制御装置８０の作製方法の図２２から図２３（Ｂ）までは同じ工程であるために、図２３（Ｂ）に続いて説明する。ただし、光波面制御装置８０ａでは、図２２、図２３中のＳｉ基板３１ａ、ＳｉＯ2層３２ｂおよびＳｉ層３３の厚さを、それぞれ約１００μｍ、約３μｍおよび約１０μｍとする。
【０１０９】
図２７は、第２の実施の形態における光波面制御装置のミラー基板の別の作製工程の要部断面模式図である。
図２３（Ｂ）に続いて、Ｓｉ層３３の形成後、再びＤＲＩＥにて、Ｓｉ基板３１ａの一部をエッチングする（図２７（Ａ））。
【０１１０】
Ｓｉ基板３１ａの一部のエッチング後、フォトレジストパターン８６を除去して、ＨＦを用いて、ＳｉＯ2層３２ｂの一部を溶解して、ミラー基板８２を形成する（図２７（Ｂ））。
【０１１１】
そして、一部に突起部８３ｂを有する下部ガラス基板８３ａを張り合わせる。なお、突起部８３ｂの高さは、Ｓｉ基板３１ａの高さと等しくする（図２７（Ｃ））。
最後に、スペーサ３６を介して、同様に、上部ガラス基板８１を張り合わせて、光波面制御装置８０ａが完成する（図２７（Ｄ））。
【０１１２】
このような作製工程によって、マイクロミラーが形成された層の厚さが薄いために、取り扱いが難しい場合でも、光波面制御装置８０ａを作製することが可能となる。
また、第２の実施の形態の光波面制御装置８０，８０ａでも、第１の実施の形態と同様に、上部ガラス基板８１、下部ガラス基板８３，８３ａおよびミラー基板８２，８２ａにそれぞれマーカを形成しておき、マーカの位置合わせを行いながら一体化して、マイクロミラー３５とＩＴＯ電極２５との相対位置を調整することによって実装することが可能である。そのため、従来の光波面制御装置と比較して極めて簡易なプロセスで作製することが可能である。なお、光波面制御装置８０ａの突起部８３ｂでは、顕微鏡でＩＴＯ電極２５を観察して位置合わせを行いながら張り合わせる。
【０１１３】
また、上部ガラス基板８１と下部ガラス基板８３，８３ａとで同一の材料を用いることができるため、量産効果によるコストダウンも見込め、かつ、上部ガラス基板８１および下部ガラス基板８３，８３ａとしてはＳｉ基板等と比較して安価なガラス基板を用いることができるため、光波面制御装置の低コスト化も実現できる利点がある。
【０１１４】
さらに、第１の実施の形態と同様に、光波面制御装置８０，８０ａを実際に使用する際には、外部の制御回路との電気接続、ゴミ付着の防止等を行うためにパッケージングを行う必要があるが、本発明の構成では、ガラス基板をパッケージング用の窓と兼用できるため、従来例と比較して簡素なデバイスを実現できる。
【０１１５】
以下に、第２の実施の形態を利用した実施例について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施例では光波面制御装置８０を利用した場合について説明するが、光波面制御装置８０ａを利用しても同様に実施することができる。
【０１１６】
［実施例２−１］
実施例２−１では、被制御光として１次元の空間ビームの場合を例にあげ、図２８を用いて以下に説明する。
【０１１７】
図２８は、第２の実施の形態における光波面制御装置を用いた空間光ビーム補正の機構図である。
空間光ビーム補正機構９０において、左上の入力口から、入力された入力空間光ビーム９１が、ハーフミラー９３を通過して、本発明の概要で説明した光波面制御装置８０に入射される。
【０１１８】
入力空間光ビーム９１が入射された光波面制御装置８０の下部ガラス基板８３側からモニタ光９４を入射して、波面センサ９５が、その反射光をモニタリングすることによって、光波面制御装置８０のマイクロミラー３５の傾斜角および併進量の情報を得ることができる。
【０１１９】
そして、制御回路９６は波面センサ９５のマイクロミラー３５の傾斜角および併進量の情報から所望の光波面の形状が得られるまで光波面制御装置８０のマイクロミラー３５を制御し、入力空間光ビーム９１の光波面が補正される。このようにして、所望の空間光ビームの形状が得られるまで、このフィードバックが繰り返される。
【０１２０】
入力空間光ビーム９１が制御されて所望の光波面となった出力空間光ビーム９２は、再び、ハーフミラー９３により下方に進んで、出力される。
以上のような光波面の制御を行うことによって、入力空間光ビームを理想的なガウシアンビームに近づかせることが可能となる。
【０１２１】
［実施例２−２］
実施例２−２では、被制御光として１次元の光短パルスの場合を例にあげ、図２９を用いて以下に説明する。
【０１２２】
図２９は、第２の実施の形態における光波面制御装置を用いた光短パルス整形の機構図である。
光短パルス光整形機構９０ａは、実施２−１と同様に、左上の入力口からの入力光短パルス９１ａが、ハーフミラー９３ａを通過し、回折格子９７により分光され、光波面制御装置８０に入射される。
【０１２３】
入力光短パルス９１ａが入射された光波面制御装置８０の下部ガラス基板８３側からモニタ光９４を入射して、波面センサ９５が、その反射光をモニタリングすることによって、光波面制御装置８０のマイクロミラー３５の傾斜角および併進量の情報を得ることができる。
【０１２４】
そして、制御回路９６は波面センサ９５のマイクロミラー３５の傾斜角および併進量の情報から所望の光波面の形状が得られるように、光波面制御装置８０のマイクロミラー３５を制御し、入力光短パルス９１ａの各周波数成分の位相がシフトされる。このようにして、所望の入力光短パルス９１ａの形状が得られるまで、このフィードバックが繰り返される。
【０１２５】
入力光短パルス９１ａが制御されて所望の光波面となった出力光短パルス９２ａは、再び、回折格子９７において合波され、ハーフミラー９３ａにより下方に進んで、出力される。
【０１２６】
以上により、実施例２−１と同様に、入力光短パルスを理想的なガウシアンビームに近づかせることが可能となる。
［実施例２−３］
実施例２−１および実施例２−２では、光波面制御装置８０のミラー基板８２において、同方向にそろった同一の複数のマイクロミラー３５によって構成されるマイクロミラーアレイが１組形成された場合を例にして説明した。これに対し、実施例２−３では、光波面制御装置のミラー基板において、２組のマイクロミラーアレイが１つに形成された場合を例にあげ、図３０を用いて以下に説明する。
【０１２７】
図３０は、第２の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置の斜視模式図である。なお、上部ガラス基板１０１を、ミラー基板１０２にスペーサ６６ａを介して接合させる時には、図３０に示すＩＴＯ電極６５がミラー基板１０２と対向するようにして接合させる。
【０１２８】
光波面制御装置１００は、上部ガラス基板１０１および下部ガラス基板１０３によって挟まれるミラー基板１０２から構成されている。なお、第１の実施の形態の図１４と同じ構成のものは、特に断りがない限り同じ符号とし、その説明は省略する。
【０１２９】
図３０に示すように、ミラー基板１０２に、２組のマイクロミラーアレイ１０２ａ，１０２ｂが、互いに直交するように形成されるとともに、マイクロミラーアレイ１０２ａ，１０２ｂに対して、上部ガラス基板１０１には電極群１０１ａ，１０１ｂ、下部ガラス基板１０３には電極群１０３ａ，１０３ｂが形成されている。
【０１３０】
この光波面制御装置１００のように、２組のマイクロミラーアレイ１０２ａ，１０２ｂを備える光波面制御装置１００の上面に、例えば実施例１−４と同様に、反射体を設置することによって、入射した被制御光をマイクロミラーアレイ１０２ａにより反射させ、上面に配置した反射体で反射させて、マイクロミラーアレイ１０２ｂに光を入射させて反射させることにより、光波面を２次元的に制御することが可能である。
【０１３１】
なお、実施例２−３ではミラー基板１０２に２組のマイクロミラーアレイ１０２ａ，１０２ｂを備えた場合を例にして説明したが、実施例１−３のように、２つの光波面制御装置を利用した光波面を２次元状に操作する方法も可能である。
【０１３２】
以上のように、内壁に一体的に形成されたトーションバーを介してマイクロミラーが形成されたミラー基板と、透明電極が形成されたガラス基板とをスペーサで接合させた光波面制御装置は、マイクロミラーの併進動作および回転動作を実現でき、初期位置を保つためのバイアス電圧が不要であるため、消費電力を削減することができる。また、光波面制御装置の作製工程は簡素化でき、精密加工を必要としないため、歩留まりの向上および完成後の信頼性を向上させることができる。
【０１３３】
今回示した実施例は、本発明の光波面制御装置を構成させるために上記材料を利用した場合を例として説明したが、本発明の光波面制御装置を構成可能な他の材料系の組み合わせにしても同様の効果が得られる。
【０１３４】
（付記１） 光波面の位相を制御する光波面制御装置において、
第１の支持基板層および額縁状の中間層が順に積層された底面部と、前記底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板と、
一対の透明電極が、前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記スペーサを介して前記ミラー基板と接合する上部ガラス基板と、
を有することを特徴とする光波面制御装置。
【０１３５】
（付記２） 前記ミラー基板は、前記第１の支持基板層および前記デバイス部がシリコン、前記中間層が酸化シリコンによって構成されるＳＯＩ構造であることを特徴とする付記１記載の光波面制御装置。
【０１３６】
（付記３） 前記底面部に代わり、一対の透明電極が前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記デバイス部に別のスペーサを介して接合する下部ガラス基板を有することを特徴とする付記１記載の光波面制御装置。
【０１３７】
（付記４） 前記別のスペーサに代わって下から順に積層された額縁状の第２の支持基板層と前記中間層とを介して、前記第２の支持基板層と同じ高さの突起部が一部にさらに形成され、前記突起部が前記第２の支持基板層と嵌合して、前記デバイス部と接合する前記下部ガラス基板を有することを特徴とする付記３記載の光波面制御装置。
【０１３８】
（付記５） 前記デバイス部および前記第２の支持基板層がシリコン、前記中間層が酸化シリコンによって構成されるＳＯＩ構造であることを特徴とする付記４記載の光波面制御装置。
【０１３９】
（付記６） 前記マイクロミラーが直交するように配置された一対の前記ミラー基板と、一対の前記上部ガラス基板と、さらに、前記ミラー基板からの光を他の前記ミラー基板へ反射させる反射体とを備えていることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【０１４０】
（付記７） 同一面上に別のマイクロミラーをさらに形成した前記デバイス部と、同一面上に前記別のマイクロミラーに対応した別の一対の透明電極をさらに配置した前記上部ガラス基板と、さらに、前記マイクロミラーからの光を前記別のマイクロミラーへ反射させる反射体とを備えていることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【０１４１】
（付記８） 前記スペーサは、はんだバンプまたは導電性マイクロビーズであることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
（付記９） 前記透明電極は、インジウム錫酸化物で形成されることを特徴とする付記１乃至８のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【０１４２】
（付記１０） 前記トーションバーの厚さが、前記マイクロミラーおよび前記別のマイクロミラーの厚さよりも薄いことを特徴とする付記１乃至９のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【０１４３】
（付記１１） 金属膜が前記マイクロミラーおよび前記別のマイクロミラーの、表面および裏面の少なくとも表面に形成されていることを特徴とする付記１乃至１０のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【０１４４】
（付記１２） 光波面の位相を制御する光波面制御装置の製造方法において、
第１の支持基板層および中間層が順に積層された底面部と、前記底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板を作製する工程と、
一対の透明電極が、前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記スペーサを介して前記ミラー基板と接合する上部ガラス基板を作製する工程と、
を有することを特徴とする光波面制御装置の製造方法。
【０１４５】
（付記１３） 前記底面部に代わり、一対の透明電極が前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記デバイス部に別のスペーサを介して接合する下部ガラス基板を有することを特徴とする付記１２記載の光波面制御装置の製造方法。
【０１４６】
（付記１４） 前記別のスペーサに代わって下から順に積層された額縁状の第２の支持基板層と前記中間層とを介して、前記第２の支持基板層と同じ高さの突起部が一部にさらに形成され、前記突起部が前記第２の支持基板層と嵌合して、前記デバイス部と接合する前記下部ガラス基板を有することを特徴とする付記１３記載の光波面制御装置の製造方法。
【０１４７】
（付記１５） 前記マイクロミラーが直交するように配置された一対の前記ミラー基板と、一対の前記上部ガラス基板と、さらに、前記ミラー基板からの光を他の前記ミラー基板へ反射させる反射体とを備えていることを特徴とする付記１２乃至１４のいずれか１項に記載の光波面制御装置の製造方法。
【０１４８】
（付記１６） 同一面上に別のマイクロミラーをさらに形成した前記デバイス部と、同一面上に前記別のマイクロミラーに対応した別の一対の透明電極をさらに配置した前記上部ガラス基板と、さらに、前記マイクロミラーからの光を前記別のマイクロミラーへ反射させる反射体とを備えていることを特徴とする付記１２乃至１５のいずれか１項に記載の光波面制御装置の製造方法。
【０１４９】
（付記１７） 前記トーションバーの厚さを、前記マイクロミラーおよび前記別のマイクロミラーの厚さよりも薄く形成することを特徴とする付記１２乃至１６のいずれか１項に記載の光波面制御装置の製造方法。
【０１５０】
（付記１８） 金属膜が前記マイクロミラーおよび前記他のマイクロミラーの、表面および裏面の少なくとも表面に形成されていることを特徴とする付記１２乃至１７のいずれか１項に記載の光波面制御装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明における光波面制御装置の概要図である。
【図２】本発明の動作原理の断面模式図である。
【図３】第１の実施の形態における光波面制御装置用上部ガラス基板の斜視模式図である。
【図４】第１の実施の形態における光波面制御装置用上部ガラス基板の透明電極のパターンの平面模式図である。
【図５】第１の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の斜視模式図である。
【図６】第１の実施の形態における光波面制御装置の断面模式図である。
【図７】第１の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の平面模式図である。
【図８】第１の実施の形態における光波面制御装置の平面模式図である。
【図９】第１の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の作製工程の要部断面模式図である。
【図１０】マイクロミラーおよびトーションバーの要部断面模式図である。
【図１１】第１の実施の形態における光波面制御装置を用いた空間光ビーム補正の機構図である。
【図１２】第１の実施の形態における光波面制御装置を用いた光短パルス整形の機構図である。
【図１３】第１の実施の形態における光波面制御装置を用いた２次元の空間光ビーム補正の機構図である。
【図１４】第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置の斜視模式図である。
【図１５】第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置に反射体を適用した例図である。
【図１６】第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置に反射体を適用した別の例図（その１）である。
【図１７】第１の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置に反射体を適用した別の例図（その２）である。
【図１８】第２の実施の形態における光波面制御装置の概要図である。
【図１９】第２の実施の形態の動作原理の断面模式図である。
【図２０】第２の実施の形態における光波面制御装置の斜視模式図である。
【図２１】第２の実施の形態における光波面制御装置の断面模式図である。
【図２２】第２の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の作製工程の要部断面模式図（その１）である。
【図２３】第２の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の作製工程の要部断面模式図（その２）である。
【図２４】第２の実施の形態における光波面制御装置用ミラー基板の作製工程の要部断面模式図（その３）である。
【図２５】第２の実施の形態における光波面制御装置の別の斜視模式図である。
【図２６】第２の実施の形態における光波面制御装置の別の断面模式図である。
【図２７】第２の実施の形態における光波面制御装置のミラー基板の別の作製工程の要部断面模式図である。
【図２８】第２の実施の形態における光波面制御装置を用いた空間光ビーム補正の機構図である。
【図２９】第２の実施の形態における光波面制御装置を用いた光短パルス整形の機構図である。
【図３０】第２の実施の形態における２組のマイクロミラーアレイを備える光波面制御装置の斜視模式図である。
【図３１】光波面制御装置における光波面の制御を行わない場合の模式図である。
【図３２】光波面制御装置における光波面の制御を行う場合の模式図である。
【図３３】光波面制御装置の従来例の斜視模式図である。
【図３４】光波面制御装置の従来例の断面模式図である。
【図３５】従来の光波面制御装置の作製工程の要部断面模式図である。
【図３６】従来の光波面制御装置におけるマイクロミラーの各動作を表した断面模式図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０ 光波面制御装置
１１ ミラー基板
１１ａ 支持基板層
１１ｂ 中間層
１１ｃ 底面部
１１ｄ デバイス部
１２ トーションバー
１３ マイクロミラー
１４ スペーサ
１５ 上部ガラス基板
１６ 透明電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光波面の位相を制御する光波面制御装置において、
第１の支持基板層および額縁状の中間層が順に積層された底面部と、前記底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板と、
一対の透明電極が、前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記スペーサを介して前記ミラー基板と接合する上部ガラス基板と、
を有することを特徴とする光波面制御装置。
【請求項２】
前記ミラー基板は、前記第１の支持基板層および前記デバイス部がシリコン、前記中間層が酸化シリコンによって構成されるＳＯＩ構造であることを特徴とする請求項１記載の光波面制御装置。
【請求項３】
前記底面部に代わり、一対の透明電極が前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記デバイス部に別のスペーサを介して接合する下部ガラス基板を有することを特徴とする請求項１記載の光波面制御装置。
【請求項４】
前記別のスペーサに代わって下から順に積層された額縁状の第２の支持基板層と前記中間層とを介して、前記第２の支持基板層と同じ高さの突起部が一部にさらに形成され、前記突起部が前記第２の支持基板層と嵌合して、前記デバイス部と接合する前記下部ガラス基板を有することを特徴とする請求項３記載の光波面制御装置。
【請求項５】
同一面上に別のマイクロミラーをさらに形成した前記デバイス部と、同一面上に前記別のマイクロミラーに対応した別の一対の透明電極をさらに配置した前記上部ガラス基板と、さらに、前記マイクロミラーからの光を前記別のマイクロミラーへ反射させる反射体とを備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【請求項６】
前記トーションバーの厚さが、前記マイクロミラーおよび前記別のマイクロミラーの厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【請求項７】
金属膜が前記マイクロミラーおよび前記別のマイクロミラーの、表面および裏面の少なくとも表面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【請求項８】
光波面の位相を制御する光波面制御装置の製造方法において、
第１の支持基板層および中間層が順に積層された底面部と、前記底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板を作製する工程と、
一対の透明電極が、前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記スペーサを介して前記ミラー基板と接合する上部ガラス基板を作製する工程と、
を有することを特徴とする光波面制御装置の製造方法。
【請求項９】
前記底面部に代わり、一対の透明電極が前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記デバイス部に別のスペーサを介して接合する下部ガラス基板を有することを特徴とする請求項８記載の光波面制御装置の製造方法。
【請求項１０】
同一面上に別のマイクロミラーをさらに形成した前記デバイス部と、同一面上に前記別のマイクロミラーに対応した別の一対の透明電極をさらに配置した前記上部ガラス基板と、さらに、前記マイクロミラーからの光を前記別のマイクロミラーへ反射させる反射体とを備えていることを特徴とする請求項８又は９に記載の光波面制御装置の製造方法。
【請求項１】
光波面の位相を制御する光波面制御装置において、
第１の支持基板層および額縁状の中間層が順に積層された底面部と、前記底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板と、
一対の透明電極が、前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記スペーサを介して前記ミラー基板と接合する上部ガラス基板と、
を有することを特徴とする光波面制御装置。
【請求項２】
前記ミラー基板は、前記第１の支持基板層および前記デバイス部がシリコン、前記中間層が酸化シリコンによって構成されるＳＯＩ構造であることを特徴とする請求項１記載の光波面制御装置。
【請求項３】
前記底面部に代わり、一対の透明電極が前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記デバイス部に別のスペーサを介して接合する下部ガラス基板を有することを特徴とする請求項１記載の光波面制御装置。
【請求項４】
前記別のスペーサに代わって下から順に積層された額縁状の第２の支持基板層と前記中間層とを介して、前記第２の支持基板層と同じ高さの突起部が一部にさらに形成され、前記突起部が前記第２の支持基板層と嵌合して、前記デバイス部と接合する前記下部ガラス基板を有することを特徴とする請求項３記載の光波面制御装置。
【請求項５】
同一面上に別のマイクロミラーをさらに形成した前記デバイス部と、同一面上に前記別のマイクロミラーに対応した別の一対の透明電極をさらに配置した前記上部ガラス基板と、さらに、前記マイクロミラーからの光を前記別のマイクロミラーへ反射させる反射体とを備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【請求項６】
前記トーションバーの厚さが、前記マイクロミラーおよび前記別のマイクロミラーの厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【請求項７】
金属膜が前記マイクロミラーおよび前記別のマイクロミラーの、表面および裏面の少なくとも表面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光波面制御装置。
【請求項８】
光波面の位相を制御する光波面制御装置の製造方法において、
第１の支持基板層および中間層が順に積層された底面部と、前記底面部上に形成され、内壁にトーションバーを介してマイクロミラーが一体的に形成され、上面にスペーサを備えるデバイス部とを有するミラー基板を作製する工程と、
一対の透明電極が、前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記スペーサを介して前記ミラー基板と接合する上部ガラス基板を作製する工程と、
を有することを特徴とする光波面制御装置の製造方法。
【請求項９】
前記底面部に代わり、一対の透明電極が前記マイクロミラーの両端部もしくは両端部近傍にそれぞれ重なるように配置され、前記デバイス部に別のスペーサを介して接合する下部ガラス基板を有することを特徴とする請求項８記載の光波面制御装置の製造方法。
【請求項１０】
同一面上に別のマイクロミラーをさらに形成した前記デバイス部と、同一面上に前記別のマイクロミラーに対応した別の一対の透明電極をさらに配置した前記上部ガラス基板と、さらに、前記マイクロミラーからの光を前記別のマイクロミラーへ反射させる反射体とを備えていることを特徴とする請求項８又は９に記載の光波面制御装置の製造方法。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【公開番号】特開２００８−１７６２６８（Ｐ２００８−１７６２６８Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５３０４６（Ｐ２００７−１５３０４６）
【出願日】平成１９年６月８日（２００７．６．８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月８日（２００７．６．８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
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