(57)【要約】【課題】  光損失の低減を図りつつ、アクチュエータ構造体の駆動速度を上げることができる光デバイスを提供する。【解決手段】  本発明の一実施形態に係る光デバイスは、アクチュエータ構造体を備える。アクチュエータ構造体は、基板と、固定電極と、可動電極と、光学素子と、穴部とを有する。固定電極は、基板表面上に設けられている。可動電極は、基板の表面上に設けられている。光学素子は、可動電極に設けられている。基板は可動電極に対向している。穴部は、基板の部位に形成されている。光学素子が設けられた可動電極近傍は、マッチングオイルに浸漬されている。【選択図】  図１
2005284264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ構造体を備えた光デバイスであって、
前記アクチュエータ構造体は、
基板と、
前記基板の表面上に設けられた固定電極と、
前記基板の表面上に設けられた可動電極と、
前記可動電極に設けられた光学素子と、
前記基板は前記可動電極に対向しており、当該基板の部位に形成された穴部と、
を有し、
前記光学素子が設けられた前記可動電極近傍は、マッチングオイルに浸漬されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記穴部は、前記基板において前記光学素子に対向する部位に設けられている、請求項１記載の光デバイス。
【請求項３】
前記穴部は、前記基板において前記可動電極に対向する部位に設けられている、請求項１又は２記載の光デバイス。
【請求項４】
前記穴部は貫通孔であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の光デバイス。
【請求項５】
アクチュエータ構造体を備えた光デバイスであって、
前記アクチュエータ構造体は、
基板と、
前記基板の表面上に設けられた固定電極と、
前記基板の表面上に前記基板の端面に対して延び出ている部分をもって設けられた可動電極と、
前記可動電極の前記基板の端面に対して延び出ている部分に設けられた光学素子と、を有し、
前記光学素子が設けられた前記可動電極近傍は、マッチングオイルに浸漬されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項６】
前記基板の表面が沿う面と前記可動電極の前記基板に対向する面との間隔は１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の光デバイス。
【請求項７】
前記光学素子がミラーであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の光デバイス。
【請求項８】
前記光学素子に光学的に結合された光導波路を更に有し、
前記マッチングオイルは、前記光導波路と前記光学素子との間、及び前記可動電極と前記穴部との間に少なくとも設けられている、
請求項１〜７の何れか一項記載の光デバイス。
【請求項９】
前記光導波路は、平面型光導路における光導波路コアである、請求項１〜８の何れか一項記載の光デバイス。
【請求項１０】
基板の表面上に固定電極を設ける工程と、
前記基板の表面上に可動電極を設ける工程と、
前記可動電極に光学素子を設ける工程と、
前記基板は前記可動電極に対向する部位を有しており、前記基板に穴部を形成する工程と、
前記光学素子が設けられた前記可動電極近傍をマッチングオイルに浸漬させる工程とを含む、
ことを特徴とする光デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記穴部は、前記基板の裏面より前記基板を除去することによって形成されることを特徴とする請求項１０記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記基板の表面上に犠牲層を介して前記可動電極を形成し、前記基板の裏面よりエッチングを施して前記穴部を形成した後に、前記犠牲層を除去することを特徴とする請求項１１記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記基板の表面上に前記可動電極を設ける工程の前に、予め前記基板に前記穴部を形成しておくことを特徴とする請求項１０記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１４】
基板の表面上に固定電極を設ける工程と、
前記基板の表面上に前記基板の端面に対して延び出ている部分をもって可動電極を設ける工程と、
前記可動電極に光学素子を設ける工程と、
前記光学素子が設けられた前記可動電極近傍をマッチングオイルに浸漬させる工程と、
を含むことを特徴とする光デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記光学素子に光学的に結合される光導波路を設ける工程を更に備え、
前記マッチングオイルは、前記光導波路と前記光学素子との間、及び前記可動電極と前記穴部との間に少なくとも設けられる、請求項１０〜１４の何れか一項記載の光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラー等の光学素子を有するアクチュエータ構造体を備えた光デバイス及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエータ構造体を備えた光デバイスとして、例えば特許文献１に記載されている光スイッチが知られている。この光スイッチは、電極と、可動部材とを備えている。電極は、基材に固定されている。可動部材は、先端部にミラーを有し、基材に固定されている。この光スイッチでは、可動部材を電極に対して動かすことによってミラーを移動させる。
【特許文献１】特開２００３−２４１１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような光デバイスでは、光導波路から出射された光を他の光導波路に入射させる時の挿入損失をできる限り低減する必要がある。また、可動部材の駆動速度を速くして切替時間を短縮することが、強く望まれている。
【０００４】
本発明の目的は、光損失の低減を図りつつ、アクチュエータ構造体の駆動速度を上げることができる光デバイス及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光デバイスは、アクチュエータ構造体を備えた光デバイスであって、アクチュエータ構造体は、基板と、基板の表面上に設けられた固定電極と、基板の表面上に設けられた可動電極と、可動電極に設けられた光学素子と、基板は可動電極に対向しており、当該基板の部位に形成された穴部と、を有し、光学素子が設けられた可動電極近傍は、マッチングオイルに浸漬されていることを特徴とするものである。
【０００６】
このように本発明の光デバイスにおいては、光学素子（例えばミラー）が設けられた可動電極近傍がマッチングオイルに浸漬されているので、例えば光導波路から出射された光をミラーで反射させて他の光導波路に入射させる場合に、光導波路とミラーとの間の屈折率が光導波路のコア部の屈折率と整合するようになる。したがって、光の挿入損失を低減することができる。
【０００７】
ところで、アクチュエータ構造体の可動電極を動かすと、マッチングオイルに剪断応力（剪断抵抗）が加わるが、基板と例えば可動電極といった基板との対向面との距離が短くなるほど、剪断応力が大きくなり、可動電極が動きにくくなる。可動電極は基板に対向しており、当該基板の部位に穴部を形成することにより、その穴部の形成部位において、可動電極より基板側のスペースが大きくなるため、可動電極を動かす時に発生する剪断応力が小さくなる。これにより、可動電極の駆動速度を上げることができる。さらに、可動電極の先端部に対向する基板の部位に穴部を形成したときは、可動電極を基板の表面上に犠牲層を介して形成する場合において、可動電極を動きやすくする為に最終的にエッチング液を用いて犠牲層を除去する際に、エッチング液の表面張力により基板と可動電極とがくっついてしまうスティクションの発生を防ぐこともできる。
【０００８】
上記穴部は、前記基板において前記光学素子に対向する部位に設けられていることが好ましい。また、上記穴部は、可動電極に対向する部位に設けられていてもよい。
【０００９】
好ましくは、穴部は貫通孔である。例えば微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）を利用した微小なアクチュエータ構造体を作製する場合には、例えばエッチングを用いて貫通孔（穴部）を形成することにより、基板に穴部を容易に且つ位置精度良く形成することができる。
【００１０】
また、本発明の光デバイスは、アクチュエータ構造体を備えた光デバイスであって、アクチュエータ構造体は、基板と、基板の表面上に設けられた固定電極と、基板の表面上に基板の端面に対して延び出ている部分をもって設けられた可動電極と、可動電極の基板の端面に対して延び出ている部分に設けられた光学素子とを有し、光学素子が設けられた可動電極近傍は、マッチングオイルに浸漬されていることを特徴とするものである。
【００１１】
このように本発明においては、光学素子（例えばミラー）が設けられた可動電極近傍をマッチングオイルに浸漬させることにより、例えば光導波路から出射された光をミラーで反射させて他の光導波路に入射させる場合に、光導波路とミラーとの間の屈折率が光導波路のコア部の屈折率と整合するようになるので、光の挿入損失を低減することができる。
【００１２】
ところで、アクチュエータ構造体の可動電極を動かすと、マッチングオイルに剪断応力（剪断抵抗）が加わるが、基板と例えば可動電極といった基板との対向面との距離が短くなるほど、剪断応力が大きくなり、可動電極が動きにくくなる。そこで、可動電極を基板の表面上に基板の端面に対して延び出ている部分をもって設けることにより、可動電極の先端部より基板側のスペースが大きくなるため、可動電極を動かす時に発生する剪断応力が小さくなる。これにより、可動電極の駆動速度を上げることができる。さらに、そのような構成とすることにより、可動電極を基板の表面上に犠牲層を介して形成する場合において、可動電極を動きやすくする為に最終的にエッチング液を用いて犠牲層を除去する際に、エッチング液の表面張力により基板と可動電極とがくっついてしまうスティクションの発生を防ぐこともできる。
【００１３】
好ましくは、基板の表面が沿う面と、可動電極の基板に対向する面との間隔は１０μｍ以下である。このような構成の場合に、基板に穴部を形成したり、可動電極に基板の端面に対して延び出ている部分をもたせることの効果を有効に発揮させることができる。
【００１４】
本発明の光デバイスの製造方法は、基板の表面上に固定電極を設ける工程と、基板の表面上に可動電極を設ける工程と、可動電極に光学素子を設ける工程と、基板は可動電極に対向する部位を有しており、当該基板に穴部を形成する工程と、光学素子が設けられた可動電極近傍をマッチングオイルに浸漬させる工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１５】
このように可動電極に対向する部位を有する基板に穴部を形成することにより、その穴部の形成部位において、可動電極より基板側のスペースが大きくなるため、可動電極を動かす時に発生する剪断応力が小さくなる。これにより、可動電極の駆動速度を上げることができる。また、可動電極の先端部に対向する部位の基板に穴部を形成したときは、基板の表面上に犠牲層を介して可動電極を形成する場合において、エッチング液を用いて最終的に犠牲層を除去する際に、エッチング液の表面張力により基板と可動電極とがくっついてしまうスティクションの発生を防ぐこともできる。さらに、光学素子が設けられた可動電極近傍をマッチングオイルに浸漬させることにより、屈折率の整合が図られるので、光の挿入損失を低減することができる。
【００１６】
好ましくは、穴部は、基板の裏面より基板を除去することで形成する。例えば微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）を利用した微小なアクチュエータ構造体を作製する場合には、例えばエッチングを用いて穴部を形成することで、基板に穴部を容易に且つ位置精度良く形成することができる。
【００１７】
この場合、基板の表面上に犠牲層を介して可動電極を形成し、基板の裏面よりエッチングを施して穴部を形成した後に、犠牲層を除去することが好ましい。この場合には、エッチングを施す時に犠牲層が残っているので、可動電極がエッチングされることは無い。これにより、可動電極の損傷を確実に防ぐことができる。
【００１８】
また、基板の表面上に可動電極を設ける工程の前に、予め基板に穴部を形成しておいてもよい。
【００１９】
また、本発明の光デバイスの製造方法は、基板の表面上に固定電極を設ける工程と、基板の表面上に基板の端面に対して延び出ている部分をもって可動電極を設ける工程と、可動電極に光学素子を設ける工程と、光学素子が設けられた可動電極近傍をマッチングオイルに浸漬させる工程とを含むことを特徴とするものである。
【００２０】
このように可動電極を基板の表面上に基板の端面に対して延び出ている部分をもって設けることにより、可動電極の先端部より基板側のスペースが大きくなるため、可動電極を動かす時に発生する剪断応力が小さくなる。これにより、可動電極の駆動速度を上げることができる。また、基板の表面上に犠牲層を介して可動電極を形成する場合において、エッチング液を用いて最終的に犠牲層を除去する際に、エッチング液の表面張力により基板と可動電極とがくっついてしまうスティクションの発生を防ぐこともできる。さらに、光学素子が設けられた可動電極近傍をマッチングオイルに浸漬させることにより、屈折率の整合が図られるので、光の挿入損失を低減することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光導波路から出射された光を他の光導波路に入射させる時の挿入損失を低減することができる。また、可動電極の駆動速度を上げることができるので、例えば光デバイスを光スイッチに適用した場合に、光スイッチの切替時間を短縮することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係わる光デバイス及びその製造方法の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係わる光デバイスの一実施形態としての光スイッチを示す垂直方向断面図である。図１に示す光スイッチ１は、石英ガラス等で形成された平面型光導波路２と、この平面型光導波路２上に配置されたアクチュエータ構造体３とを備える。これらの平面型光導波路２及びアクチュエータ構造体３はパッケージ４内に収容されている。
【００２４】
平面型光導波路２は、図１及び図２に示すように、上面に開口する溝部５と、この溝部５とつながるように形成された光導波路コア６Ａ〜６Ｄとを有している。光導波路コア６Ａ〜６Ｄは、パッケージ４の外部に導出された光ファイバ７と接続されている。すなわち、光導波路コア６Ａ〜６Ｄそれぞれの一端は、溝部５を画する側壁に設けられており、光導波路コア６Ａ〜６Ｄそれぞれの他端は、光ファイバ７と光学的に結合されている。
【００２５】
アクチュエータ構造体３は、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術を用いて製作されたものである。アクチュエータ構造体３は、図１〜図３に示すように、Ｓｉ基板８と、Ｓｉ基板８の表面８ａ上に酸化膜層９を介して設けられた固定櫛歯電極１０と、固定櫛歯電極１０と並ぶようにＳｉ基板８の表面８ａ上に酸化膜層１１を介して設けられた可動櫛歯電極１２とを有している。固定櫛歯電極１０及び可動櫛歯電極１２は、例えば導電性を有するＳｉ等で形成されている。
【００２６】
可動櫛歯電極１２は、酸化膜層１１上に配置された電極土台１３と、この電極土台１３と一体化され、固定櫛歯電極１０に対して平行に延びる可動部１４とを有し、この可動部１４の先端には直方体状の台座１５が設けられている。可動部１４の先端側部分において、固定櫛歯電極１０の櫛歯１０ａと対向する側には櫛歯１４ａが設けられている。可動部１４は、正常に動作するように、Ｓｉ基板８の表面８ａから浮いた状態となっている。
【００２７】
即ち、可動電極１２は、電極土台１３から延びる可動部１４を有しており、この可動部１４は、基板８の表面８ａに沿っており、且つ表面８ａから離間している。また、可動電極１２は、この可動部１４の先端側部分に複数の櫛歯１４ａを有しており、櫛歯１４ａは可動部１４に交差する方向（即ち、固定電極１０側に向かう方向）に延びている。さらに、可動電極１２は、可動部１４の先端に台座１５を有している。
【００２８】
一方、固定電極１０は、可動部１４と実質的に同方向に延びるアームと、このアームの先端側部分において当該アームに交差する方向（即ち、可動電極１２に向かう方向）に延びる複数の櫛歯１０ａを有している。固定電極１０のアーム及び櫛歯１０ａは、基板８に対して固定されている。
【００２９】
可動部１４の長さｐは、例えば１００μｍ以上である。Ｓｉ基板８と可動部１４との距離（酸化膜層１１の厚さ）ｇは、好ましくは１０μｍ以下である。また、台座１５の下面（Ｓｉ基板８側の面）１５ａの面積は、好ましくは１００μｍ２より大きくなっている。
【００３０】
台座１５の上面（Ｓｉ基板８側と反対側の面）１５ｂには、ミラー１６が固定されている。このミラー１６は、平面型光導波路２の光導波路コア６Ａから出射された光を光導波路コア６Ｂに向けて反射させる光学素子である。
【００３１】
固定櫛歯電極１０と可動櫛歯電極１２との間には、電圧源１７が接続されている。この電圧源１７により固定櫛歯電極１０に電圧を印加すると、固定櫛歯電極１０と可動櫛歯電極１２との間に静電気力が発生し、この静電気力によって可動櫛歯電極１２が固定櫛歯電極１０に引き寄せられて撓み、これに伴ってミラー１６が固定櫛歯電極１０側に移動する。
【００３２】
また、Ｓｉ基板８における可動櫛歯電極１２の台座１５に対向する部位には、Ｓｉ基板８の表裏方向に貫通した貫通孔１８が形成されている。即ち、Ｓｉ基板８には、台座１５の下面１５ａに対向する部位において、台座１５の下面１５ａに交差する方向に貫通する貫通孔（穴部）１８が設けられている。この貫通孔１８は、図４に示すように、台座１５の下面１５ａ全体が露出するような断面矩形状を有している。ここで、下面１５ａの一辺の長さをｄ、下面１５ａの他の一辺の長さをｂ、貫通孔１８の一辺（長さｄに対応する一辺）の長さをＤ、貫通孔１８の他の一辺（長さｂに対応する一辺）の長さをＢとしたときに、次の三式が満たされることが好ましい。
ｄ×ｂ＜Ｄ×Ｂ＜ｄ×ｂ×１．５
ｄ＜Ｄ＜ｄ×１．５
ｂ＜Ｂ＜ｂ×１．５
この範囲内であれば、アクチュエータ構造体３の剛性低下を防ぐことができる。
【００３３】
このような平面型光導波路２及びアクチュエータ構造体３を収容したパッケージ４内には、屈折率を整合させるためのマッチングオイル１９が充填されている。これにより、アクチュエータ構造体３は全体的にマッチングオイル１９に浸漬されることになる。なお、マッチングオイル１９としては、例えばシリコンオイル等が使用される。
【００３４】
次に、上記の光スイッチ１を製造する方法について、図５により説明する。まず、図５における（ａ）に示すようなアクチュエータ構造体２０を作製する。具体的には、Ｓｉ基板８の表面８ａ上に酸化膜層９を介して固定櫛歯電極１０を形成すると共に、Ｓｉ基板８の表面８ａ上に酸化膜層１１を介して可動櫛歯電極１２を形成する。そして、可動櫛歯電極１２の先端部にミラー１６を設ける。
【００３５】
続いて、図５における（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板８の裏面８ｂに、エッチングマスクとしての酸化膜層２１をパターンニングする。そして、図５における（ｃ）に示すように、酸化膜層２１をマスクとして、Ｓｉ基板８の裏面８ｂよりＳｉ基板８をドライエッチングすることにより、Ｓｉ基板８における可動櫛歯電極１２の台座１５と対向する部位に貫通孔１８を形成する。この時のドライエッチングとしては、例えばＮＦ３ガス等をエッチングガスとしたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を採用する。この方法を用いれば、Ｓｉ基板８を高エッチング速度でエッチングすることができる。また、Ｓｉ基板８に貫通孔１８を位置精度良く形成することができる。
【００３６】
このとき、可動櫛歯電極１２の可動部１４とＳｉ基板８との間には、上記のエッチングガスによっては殆どエッチングされない犠牲層としての酸化膜層１１が残存しているので、その酸化膜層１１がエッチングストップの役目を果たすことになり、可動部１４がエッチングされることは無い。これにより、可動部１４の損傷を防止することができる。
【００３７】
続いて、図５における（ｄ）に示すように、ウェットエッチングによって、可動部１４とＳｉ基板８との間に存在する酸化膜層（犠牲層）１１を除去し、電極土台１３とＳｉ基板８との間にのみ酸化膜層１１を残存させると共に、Ｓｉ基板８の裏面８ｂ上に存在する酸化膜層２１を除去する。なお、エッチング液としては、例えばＨＦ等を使用する。これにより、図３に示すようなアクチュエータ構造体３が得られる。
【００３８】
ここで、可動部１４とＳｉ基板８との隙間が１０μｍ以下と非常に狭く、しかも可動部１４の先端に設けられた台座１５の下面１５ａの面積が１００μｍよりも大きいため、酸化膜層１１を除去する際に、エッチング液の表面張力により可動部１４（台座１５）とＳｉ基板８とがくっついてしまう、いわゆるスティクションが生じやすくなる。しかし、Ｓｉ基板８における台座１５と対向する部位には貫通孔１８が形成されているので、そのようなＳｉ基板８と可動部１４とのスティクションを確実に防止することができる。
【００３９】
その後、上記のように作製したアクチュエータ構造体３をひっくり返し、別に作った平面型光導波路２の溝部５内にミラー１６が入り込むように、平面型光導波路２の上面にアクチュエータ構造体３を接合する。そして、アクチュエータ構造体３が固定された平面型光導波路２をパッケージ４内に収容する。そして、パッケージ４内にマッチングオイル１９を充填させ、その状態で平面型光導波路２及びアクチュエータ構造体３を気密封止する。
【００４０】
以上のような光スイッチ１において、電圧源１７による印加電圧がゼロである通常状態では、図２に示すように、可動櫛歯電極１２の可動部１４がまっすぐ延びている。この状態では、光導波路コア６Ａから出射された光は、ミラー１６で反射して光導波路コア６Ｂに入射される。
【００４１】
一方、電圧源１７により固定櫛歯電極１０に所定の電圧を印加すると、固定櫛歯電極１０と可動櫛歯電極１２との間に生じる静電気力によって可動部１４の先端側部分が撓み、ミラー１６が固定櫛歯電極１０側に移動する。この状態では、光導波路コア６Ａから出射された光は、溝部５内をスルーして、反対側の光導波路コア６Ｃに入射される。
【００４２】
このとき、パッケージ４内にはマッチングオイル１９が充填されているので、光導波路コア６Ａ〜６Ｃの屈折率と溝部５内の屈折率とが整合している。これにより、光導波路コア６Ａ〜６Ｃの端面と溝部５との境界面で生じる光反射が抑えられるため、挿入損失を低減することができる。
【００４３】
アクチュエータ構造体３は、上記の通りマッチングオイル１９に浸漬されているので、可動櫛歯電極１２の可動部１４を動かしたときに、マッチングオイル１９には剪断応力がかかる。
【００４４】
ここで、平行に配置した２枚の平板間の間隔と平板に発生する剪断応力との関係の一例を図６に示す。本図は、２枚の平板のいずれか一方に力を与えて当該平板を動かした時の速度分布がクエット（Couette）の流れに従うとすると、各平板間の距離が短くなるに従って、剪断応力が指数関数的に増加していく事を示している。
【００４５】
このような理論は、本実施形態にも適用することができる。具体的には、Ｓｉ基板８と可動部１４との間隔ｇが小さくなるほど、マッチングオイル１９に加わる剪断応力が大きくなる。このように剪断応力が大きくなると、剪断抵抗（粘性抵抗）が増大するため、可動部１４の駆動速度が遅くなり、その結果として光スイッチの切替時間が長くなってしまう。
【００４６】
これに対し本実施形態では、Ｓｉ基板８における可動櫛歯電極１２の台座１５と対向する部位に貫通孔１８を設けたので、台座１５よりＳｉ基板８側のスペースが大きくなる。このため、可動部１４を動かした時にマッチングオイル１９にかかる剪断応力が小さくなるので、剪断抵抗が小さくなり、これにより可動部１４の駆動速度が速くなる。従って、光スイッチ１の切替時間の短縮化が図れる。また、可動部１４の作動時に生じる剪断抵抗が減少するので、アクチュエータ構造体３（可動櫛歯電極１２）の寿命を長くすることもできる。
【００４７】
図７は、Ｓｉ基板８に貫通孔１８がある場合と、Ｓｉ基板８に貫通孔１８が無い場合において、光スイッチ１の切替時間を測定した結果を示したものである。このとき、両ケースについて１０回ずつ評価を行った。同図において、グラフの横軸は、Ｓｉ基板８の裏面８ｂ側における可動櫛歯電極１２の可動部１４からの距離を示し、グラフの縦軸は切替時間を示している。なお、ここでいう切替時間は、ミラー１６で反射して光導波路コア６Ｂに入射された光信号が立ち下がってから、ミラー１６が移動することで光導波路コア６Ｃに入射された光信号のパワーが安定するまでの時間である。
【００４８】
Ｓｉ基板８に貫通孔１８が無い場合には、可動部１４からの距離（Ｓｉ基板８と可動部１４との間隔）が２μｍであり、この時の切替時間は平均１０．４３ｍｓであった（グラフ中の四角印参照）。一方、Ｓｉ基板８に貫通孔１８を形成した場合には、可動部１４からの距離（Ｓｉ基板８と可動部１４との間隔と、Ｓｉ基板８の厚さとの合計値）が１００μｍである。この時に発生する剪断応力は、図６から分かるように、貫通孔１８が無い場合の１／５０程度となる。そして、この時の切替時間は平均２．３２ｍｓであり、貫通孔１８が無い場合に比べて切替時間が大幅に短縮された（グラフ中のひし角印参照）。
【００４９】
以上のように本実施形態によれば、パッケージ４内にマッチングオイル１９を充填したので、光損失の低減を図ることができる。また、Ｓｉ基板８に貫通孔１８を形成したので、アクチュエータ構造体３がマッチングオイル１９に浸漬されていても、可動櫛歯電極１２の所望な駆動速度が確保されるようになり、光スイッチ１の切替時間が短くすることができる。
【００５０】
さらに、Ｓｉ基板８に貫通孔１８を形成することにより、可動櫛歯電極１２の可動部１４とＳｉ基板８とのスティクションが防止されるため、固定櫛歯電極１０と可動櫛歯電極１２との間に電圧を印加したときに、可動部１４が意図した動作で駆動するようになる。
【００５１】
図８は、上記実施形態の変形例を示したものである。同図において、Ｓｉ基板８には、可動櫛歯電極１２の可動部１４に沿って延在した貫通孔２５が設けられている。即ち、Ｓｉ基板８には、可動部１４の基板８側の面に対向する部位、及び台座１５の下面１５ａに対向する部位に、貫通孔（穴部）２５が設けられており、当該貫通孔２５は、可動部１４の基板８側の面に交差する方向に貫通している。この貫通孔２５は、Ｓｉ基板８の裏面８ｂより可動部１４全体に渡って、上記実施形態と同様のエッチングを施して形成されたものである。
【００５２】
このとき、貫通孔２５における台座１５に対応する部分の形状及び寸法は、上記実施形態と同様である。また、可動部１４の長さをｐ、可動部１４の延在部分の幅をｗ、貫通孔２５の長さをＰ、貫通孔２５の延在部分の幅をＷとしたときに、
ｗ＜Ｗ＜ｗ×１．５
ｐ＜Ｐ＜ｐ×１．５が成り立つのが望ましい。この範囲内であれば、可動部１４とＳｉ基板８とのスティクションを確実に防止できると共に、アクチュエータ構造体３の剛性低下を抑えることができる。
【００５３】
なお、Ｓｉ基板８に形成される貫通孔の断面形状は、特に上記のものに限られず、台座１５の形状等に応じて種々変形可能であり、例えばスリット状や円形状等であっても良い。また、貫通孔の形成方法は、上記のようなエッチングに限られず、例えばＳｉ基板８を機械加工しても良い。この場合には、Ｓｉ基板８の表面８ａ上に可動櫛歯電極１２を設ける工程の前に、予めＳｉ基板８に貫通孔を形成するのが望ましい。さらに、貫通孔の代わりに、凹状の穴部やスリット状、円形状等の段差部をＳｉ基板８に形成しても良い。更には、Ｓｉ基板８と可動櫛歯電極１２の各々対向する面の距離を拡げる形状であれば良い。
【００５４】
図９は、本発明に係わる光デバイス（光スイッチ）の他の実施形態を示す垂直方向断面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
同図において、本実施形態の光スイッチ３０は、上述した実施形態におけるアクチュエータ構造体３に代えて、アクチュエータ構造体３１を備えている。アクチュエータ構造体３１は、図１０に示すように、Ｓｉ基板３２と、Ｓｉ基板３２の表面３２ａ上に設けられた固定櫛歯電極１０及び可動櫛歯電極１２とを有している。
【００５６】
可動櫛歯電極１２の台座１５を含む可動部１４の先端部は、Ｓｉ基板３２の端面３２ｃから延び出ている。つまり、台座１５と対向する部位にはＳｉ基板３２が存在しない構成となっている。このようなアクチュエータ構造体３１は、Ｓｉ基板３２をエッチングしたり機械加工することで作製される。
【００５７】
このような構成とすることにより、上述した実施形態のようにＳｉ基板８に穴部を形成した場合と同様の効果が得られる。即ち、可動櫛歯電極１２の可動部１４を動かした時にマッチングオイル１９に加わる剪断応力が小さくなるので、可動部１４の駆動速度を上げて光スイッチ３０の切替時間を短縮することできる。また、アクチュエータ構造体３１の作製工程において、エッチング液を用いて酸化膜層（犠牲層）１１を除去する際に、可動部１４とＳｉ基板３２とのスティクションを防止することができる。
【００５８】
このような光スイッチ３０を製造する場合は、まずアクチュエータ構造体３１を作製し、そのアクチュエータ構造体３１を平面型光導波路２の上面に接合する。そして、アクチュエータ構造体３１が固定された平面型光導波路２をパッケージ４内に収容し、マッチングオイル１９を入れる。
【００５９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、アクチュエータ構造体の全体がマッチングオイル１９に浸漬される構成としたが、光損失を低減しつつ可動櫛歯電極１２の可動部１４の高速化を図るためには、ミラー１６等の光学素子が設けられた可動櫛歯電極１２近傍をマッチングオイル１９に浸漬させる構成とすれば良い。
【００６０】
また、基板８に設けられる穴は、上記貫通孔１８、２５に限られない。即ち、可動部１４や台座１５のように可動電極１２において可動する部分に対向する基板８の部位の少なくとも一部に穴が設けられていればよい。また、当該穴は、貫通孔に限られず、剪断応力が低減できる形状であれば、所定の深さの穴であってもよい。
【００６１】
また、上記実施形態の光デバイスは光スイッチであるが、本発明の光デバイスは、光可変減衰器や分散補償器等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、本発明に係わる光デバイスの一実施形態を示す垂直方向断面図である。
【図２】図２は、図１に示す光デバイスの一部を示す水平方向断面図である。
【図３】図３は、図１に示すアクチュエータ構造体の斜視図である。
【図４】図４は、図３に示すアクチュエータ構造体の裏面図である。
【図５】図５は、図３に示すアクチュエータ構造体を作る工程を示す断面図である。
【図６】図６は、２枚の平板間の間隔と平板に発生する剪断応力との関係の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、光スイッチの切替時間を測定した結果を示すグラフである。
【図８】図８は、図３に示すアクチュエータ構造体の変形例を示す裏面図である。
【図９】図９は、本発明に係わる光デバイスの他の実施形態を示す垂直方向断面図である。
【図１０】図１０は、図９に示すアクチュエータ構造体の斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…光スイッチ（光デバイス）、３…アクチュエータ構造体、８…Ｓｉ基板、８ａ…表面、８ｂ…裏面、１０…固定櫛歯電極、１１…酸化膜層（犠牲層）、１２…可動櫛歯電極、１５…台座、１５ａ…下面、１６…ミラー（光学素子）、１８…貫通孔（穴部）、１９…マッチングオイル、２５…貫通孔（穴部）、３０…光スイッチ（光デバイス）、３１…アクチュエータ構造体、３２…Ｓｉ基板、３２ａ…表面、３２ｃ…端面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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