(57)【要約】光スイッチは、基板（１００）上に、光学手段（１２０）と、停止位置と少なくとも一つの作動位置との間で光学手段を回動させるための、光学手段と協働する駆動手段（１１４，１１５，１２４）と、を備えている。本発明によれば、光スイッチは、光学手段と共に回動することができるように、光学手段（１２０，１３０）に堅固に固定される第１の可動停止手段（１２２）と、基板の主表面（１１０）とほぼ平行な平面に配置されかつ光学手段の前記作動位置を固定するための第１の停止手段と協働する第２の固定停止手段（１２８）と、を備える。光クロスコネクトを作るために適用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング光と相互作用することのできる基板（１００，２００）上の光学手段（１２０，１３０）と、
第１の“停止”位置と少なくとも一つの第２の“作動”位置との間で前記光学手段を回動させるための、前記光学手段と協働する駆動手段（１１４，１１５，１２４）と、を備えた光スイッチにおいて、
前記光学手段と共に回動することができるように、前記光学手段（１２０，１３０）に堅固に固定される第１の可動停止手段（１２２）と、
前記基板の主表面（１１０）とほぼ平行な平面に形成され、かつ前記光学手段の前記作動位置を固定するために前記第１の停止手段と協働する第２の固定停止手段（１２８）と、
を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記駆動手段は、
前記光学手段と共に回動することのできるように前記光学手段に（１２０）に固定された、可動電極と称される少なくとも一つの電極（１２４）と、
前記基板に堅固に取り付けられ、固定電極と称される電極（１１４）にして、対応する可動電極と関連づけられ、各該可動電極と対応する前記固定電極との間に静電回動力を発揮するための少なくとも一つの電極（１１４）と、
を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
請求項２記載の光スイッチにおいて、
前記第１の停止手段（１１２）は、少なくとも一つの可動電極を形成することを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
請求項２記載の光スイッチにおいて、
前記第１の停止手段は、少なくとも一つの可動電極（１２４）を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記第１の停止手段（１２２）と前記光学手段（１２０）との間には角度空間が存在していることを特徴とする光スイッチ。
【請求項６】
請求項５記載の光スイッチにおいて、
前記角度空間はほぼ直角であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項７】
請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記停止位置における前記光学手段（１２０）は、前記基板（１００）の主表面（１１０）とほぼ平行に延在しており、かつ前記光学手段は、少なくとも一つの作動位置にあるとき前記基板の主表面にほぼ平行であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項８】
請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記第１の停止手段（１２２）及び前記光学手段（１２０，１３０）は、ヒンジ手段によって前記基板（１００，２００）に接続されていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項９】
請求項８記載の光スイッチにおいて、
前記ヒンジ手段は、ほぼ回動軸線に沿って延びる少なくとも一つのトーションビーム（１２６）を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項１０】
請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記光学手段（１２０，１３０）は、ミラー、分離ストリップ、レンズ、吸収材プレート、及び反射材プレートの中のいくつかの手段のうち少なくとも一つを備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項１１】
請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記光学手段は、第１の作動位置で前記基板に垂直な第１の光学特性を有する第１の部材（１２０）と、第２の作動位置で前記基板に垂直な、前記第１の光学特性とは異なるか又は同一の第２の光学特性を有する第２の部材（１３０）と、
を有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項１２】
請求項１記載の光スイッチ（２０）をいくつか備えた光クロスコネクト装置（１０）であって、
光スイッチが行及び列に配置され、光入力チャンネルがこれら光スイッチの各行又は各列と結び付けられ、かつ、光出力チャンネルが前記光スイッチの各列又は行と結び付けられていることを特徴とする光クロスコネクト装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の光クロスコネクト装置において、
光スイッチの行及び列とそれぞれ接続されたいくつかの光ファイバ（１２，１６）を備えることを特徴とする光クロスコネクト装置。
【請求項１４】
請求項１記載の光スイッチを作るための製造方法であって、
第１の基板（１００）の主表面（１１０）上に少なくとも一つの固定電極を形成し、かつ第２の基板（２００）上に該第２の基板の主表面（２１０）と平行な光学手段（１２０）を規定する第１の工程と、
前記主表面（１１０，２１０）を互いに向かい合わせることによって前記第１及び第２の基板を組立てる第２の工程と、
前記主表面と反対の自由背面のところで前記第２の基板（２００）をエッチングし、前記光学手段（１２０）に堅固に取り付けられる少なくとも一つの可動ストップ（１２２）を前記基板内に形成し、かつ前記光学手段を解放する第３の工程と、
を順に備えることを特徴とする製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の製造方法において、
非絶縁材から作られる第２の基板は、前記可動ストップ（１２２）が電極を形成するように用いられることを特徴とする製造方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の製造方法において、
前記可動ストップ上に電極（１２４）を形成する工程をも備えることを特徴とする製造方法。
【請求項１７】
請求項１４記載の製造方法において、
前記第１の工程は、前記光学手段を収容するために前記第１の基板（１００）に少なくとも一つのキャビティー（１１２）をエッチングする工程をも備えることを特徴とする製造方法。
【請求項１８】
請求項１４記載の製造方法において、
前記第１の工程は、前記第２の基板内に形成された前記可動ストップ（１２２）と協働する少なくとも一つの固定ストップ（１２８）を前記第１の基板内に規定し、前記作動位置及び／又は前記停止位置で前記光学手段の位置を定める工程をも備えることを特徴とする製造方法。
【請求項１９】
請求項１４記載の製造方法において、
第２の基板（２００）は埋設層（２０２）によって固体部分（２０３）から隔てられた表面層（２０１）と共に用いられ、かつ、前記光学手段（１２０）を形成するプレートと前記表面層の固定部分に該プレートを接続するトーションバー（１２６）とは、前記表面層内でエッチングすることによって規定されることを特徴とする製造方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の製造方法において、
光学材料（１２１）の層が、前記プレートが規定される領域の前記表面層上にデポジットされることを特徴とする製造方法。
【請求項２１】
請求項１９記載の製造方法において、
前記第３の工程は、前記埋設層（２０２）上のストップで前記第２の基板をエッチングする工程を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項２２】
請求項１９記載の製造方法において、
前記第２の基板（２００）は、シリコン絶縁体（ＳＯＩ）タイプであることを特徴とする製造方法。
【請求項２３】
請求項１４記載の製造方法において、
少なくとも一つの溝（１０２）が、前記第１の基板（１００）で前記光学手段の運動を可能にするためにエッチングされていることを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動部を備えた集積光スイッチ、そのスイッチを用いた光クロスコネクト装置、及びそのスイッチを作るための製造方法に関する。
【０００２】
光クロスコネクト装置は、一つ又は複数の光入力チャンネルを一つ又は複数の出力チャンネルへ光学的に選択的に接続することのできるマルチプレクサに匹敵し得る。光クロスコネクト装置は、この目的のために光スイッチを用いる。
【０００３】
本発明はまた、オン／オフ型スイッチ、換言すると光の通過を可能又は不可能にするスイッチ、及び光を反射するスイッチ、又は光の特性を変化させるスイッチに関する。これらスイッチは、複数のスイッチング状態を有してよい。
【０００４】
本発明の多くは、光遠距離通信及び光信号処理の分野に適用される。
【０００５】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
文献（１），（２）及び（３）は、本発明の技術的背景の実例を示す。
文献（１）：仏国特許発明第６６０，４４４号明細書
文献（２）：“２Ｘ２ ＭＥＭＳ ＦＩＢＥＲ ＯＰＴＩＣ ＳＷＩＴＣＨＥＳ ＷＩＴＨ ＳＩＬＩＣＯＮ ＳＵＢＭＯＵＮＴ ＦＯＲ ＬＯＷ−ＣＯＳＴ ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ”， ｂｙ Ｓｈｉ−Ｓｈｅｎｇ Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ．， Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ， Ｊｕｎｅ ８−１１， １９９８， ｐａｇｅｓ ２８１−２８４．
文献（３）：“ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ ＴＯＲＳＩＯＮ ＭＩＲＲＯＲＳ ＦＯＲ ＳＥＬＦ−ＡＬＩＧＮ ＦＩＢＥＲ−ＯＰＴＩＣ ＣＲＯＳＳ ＣＯＮＮＥＣＴＯＲＳ ＢＹ ＳＩＬＩＣＯＮ ＭＩＣＲＯＭＡＣＨＩＮＩＮＧ”， ｂｙ Ｈｉｒａｓｈｉ Ｔｏｓｈｉｙｏｓｈｉ ｅｔ ａｌ．， ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， ｖｏｌ． ５， Ｎｏ． １， １９９９， ｐａｇｅｓ １０−１７．
【０００６】
文献（１）は、フレキシブルディストリビューションビーム（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｂｅａｍ）を備えた多重チャンネル光スイッチについて述べている。このビームは光マイクロガイドを備えており、入力チャンネルにおいて適用された光ビームをいくつかの適した出力チャンネルの中から選ばれた一つの出力チャンネルに分配する。
【０００７】
光クロスコネクトを作るためにこの種のスイッチを利用するには、数多くの構成要素を必要とし、かつそれ故これら構成要素のための数多くの電子制御回路を必要とする。その上、このスイッチは光の損失が大きい。
【０００８】
“ｉｎ ｆｒｅｅ ｓｐａｃｅ”タイプの光クロスコネクトでは、構成要素の数はより少なくてよい。この種のクロスコネクトでは、例えば文献（２）で述べられたように、垂直“トーション（ｔｏｒｓｉｏｎ）” ミラーを備えたスイッチが使われる。
【０００９】
垂直ミラーは、光反射モードに対応する第１のスイッチ位置、及び光伝達モードに対応する第２のスイッチ位置を占めることができる。
【００１０】
これらミラーは、支持基板の主表面に垂直に配置されている。ミラーは、同じく垂直とされた軸線回りを、２つのスイッチング位置間で会同することができる。これらミラーは、ミラー支持プレートと垂直電極との間に静電力を加えることによって動かされる。
【００１１】
この種のスイッチでは、ミラーを垂直に制御することが重要となることがある。ミラーの垂直性がよくないと、ミラーによって反射された光ビームが調整不良となる。
【００１２】
文献（３）はまた、ミラーが電磁力によって基板に平行な停止位置から基板に垂直な作動位置へ向かって回動するスイッチについても述べている。この場合もまた、作動位置を正確に維持することができるということを保証しながら、その作動位置でミラーを保持する際に問題がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上述した困難がなく、ミラー又は他の光学手段の作動位置を正確に定めることのできる改善された光スイッチを提供することにある。
【００１４】
他の目的は、オン／オフ型スイッチであってもよいが、いくつかのスイッチング状態を有するよう構成することもできるスイッチを提供することにある。
【００１５】
他の目的は、特に単純かつ経済的なそのようなスイッチの製造方法を提供することにある。
【００１６】
最後に、本発明の他の目的は、改善された光スイッチを用いた光クロスコネクト装置を提供することにある。
【００１７】
さらに正確には、これらの目的を達成するための本発明の目的は、スイッチング光と相互作用することのできる光学手段と、第１の“停止”位置と第２の“作動”位置との間で前記光学手段を回動させるために光学手段に接続された駆動手段と、を備え、これら全てが基板上に固定された集積光スイッチである。本発明によれば、スイッチは、光学手段と共に回動することができるように、光学手段に堅固に固定される第１の可動停止手段と、基板の主表面とほぼ平行な平面に配置されかつ光学手段の作動位置を固定するために第１の停止手段と協働する第２の固定停止手段と、を備える。
【００１８】
駆動手段は静電手段でも電磁手段でもよい。
【００１９】
光学手段及び第１の停止手段の回動軸線は、好ましくは基板の主表面に平行である。
【００２０】
固定停止手段は基板の主表面に平行なので、固定停止手段の位置を極めて簡単かつ極めて正確に合わせることができる。可動停止手段は光学手段に堅固に固定されているので、光学手段の作動位置はまた、固定停止手段の調整によって正確に定められる。
【００２１】
本発明に係る固定停止手段は主平面に平行でもよいので、これらの手段が形成される精度は層厚の精度に関連する。一方、従来技術では、これら停止手段は、基板の平面に垂直な凹部の壁によって基板内に作られており、それゆえ光学手段の位置精度は組立体の精度に依存していた。本発明ではこのようなことはない。
【００２２】
本発明に係るスイッチの一実施形態によれば、可動停止手段と光学手段との間に角度空間があってよい。可動停止手段と光学手段との間のリンクは堅固なので、この角度は光学手段の回動運動の間変化しない。
【００２３】
このように本発明では、光学機能と位置合わせ機能とが分離しており、このようなケースは光学手段及び可動ストップが平行平面内にある従来技術にはない。
【００２４】
角度空間により、停止手段は、光学手段と同一の平面内には配置されない。さらに正確には、停止手段は作動位置にあるとき、光学手段を含む平面に平行な平面の外側にある。したがって、光と相互作用する危険がないと同時に、特殊な非反射処理によって寄生反射を防ぐ必要がない。
【００２５】
例えば、可動停止手段及び光学手段によって形成される角度は直角であってよい。この場合には、基板の主表面が固定停止手段を備えるならば、光学手段は、光学手段が停止位置にあるときに基板の主表面とほぼ平行に延在し、かつ、光学手段が少なくとも一つの作動位置にあるとき基板の主表面とほぼ垂直となるようにスイッチされてよい。
【００２６】
本発明の他の態様によれば、駆動手段は、光学手段と共に回動することのできるように光学手段に固定され、可動電極と呼ばれる少なくとも一つの第１の電極と、基板に固定され、固定電極と呼ばれる少なくとも一つの第２の電極と、を備えてもよい。固定電極は、可動電極との間の静電回動力を発揮するために、各可動電極と関連付けられている。
【００２７】
好都合なことに、第１の停止手段、換言すると光学手段に固定された可動停止手段は、一つ又は複数の可動電極を形成してよく、又は一つ又は複数の可動電極を備えてよい。その上この停止手段はまた、光学手段を作動させる機能をも果たす。
【００２８】
停止手段と光学手段との間に角度空間が存在する特殊な場合には、電極表面を光学手段の平面から離すことが可能であり、そしてそれ故に、電極の存在に関係のある束縛から光学手段を解放することが可能となる。これにより光学手段の幅広い選択が可能となる。
【００２９】
特に、光学手段は一つ又は複数の光学素子を備えてよく、これは例えばミラー、分離ストリップ、レンズ、吸収材ストリップ及び反射材ストリップ、並びに回折レンズの中から選ばれたものでよい。
【００３０】
駆動手段が電磁タイプのものであるときは、電極は磁気コイルが取って代わる。
【００３１】
いくつかの作動位置を有するスイッチのより洗練された実施形態では、光学手段は、第１の作動位置で基板に垂直な第１の光学特性を有する第１の部材と、第２の作動位置で基板に垂直な、第１の光学特性とは異なるか又は同一の第２の光学特性を有する第２の部材（１３０）と、を有してよい。
【００３２】
これら光学手段及び可動停止手段は、これら手段を基板に連結するヒンジ手段によって回動されてよい。
【００３３】
このヒンジ手段は、例えばほぼ回動軸線に沿って延在する一つ又は複数のトーションビームを備えてよい。
【００３４】
このトーションビームはまた、光学手段を作動位置又は停止位置のどちらかに自動的に戻してもよい。
【００３５】
本発明はまた、上述したような行及び列に配されたいくつかの光スイッチと、スイッチの各行又は列に関連づけられた光入力チャンネルと、スイッチの各列又は行に関連づけられた光出力チャンネルと、を備えた光クロスコネクト装置にも関する。
【００３６】
光クロスコネクト装置はまた、光スイッチの対応する行及び列に接続されたいくつかの光ファイバを備えてもよい。各ファイバはそれゆえ、装置の入力チャンネル又は出力チャンネルと結び付けられる。
【００３７】
本発明はまた、述べたようなスイッチの製造方法にも関する。この方法は次のステップを順に備えている：
ａ）第１の基板の主表面上に少なくとも一つの固定電極を形成し、かつ第２の基板上に該第２の基板の主表面と平行な光学手段を規定し、
ｂ）前記主表面を互いに向かい合わせることによって前記第１の及び第２の基板を組立て、そして
ｃ）前記主表面と反対の自由背面のところで前記第２の基板をエッチングし、前記光学手段に堅固に取り付けられる少なくとも一つの可動ストップを前記基板内に形成し、かつ前記光学手段を解放する。
【００３８】
第２の基板内に形成された可動ストップは、可動電極に対する支持体として作動してもよいし、又は基板材料が絶縁材料でないときは可動電極自身を形成してもよい。非絶縁材料は、光学手段を回動させるのに必要な静電力を生み出すことのできる電気的電位差が加えられる伝導材料又は半導体材料である。
【００３９】
いくつかの停止及び／又はいくつかの可動電極は同時に又は非同時に形成されてよいことにも留意されたい。
【００４０】
方法のステップａ）はまた、光学手段を収容するために第１の基板に少なくとも一つのキャビティーをエッチングすることを備えてもよい。
【００４１】
キャビティーは光学手段を特に光学手段の停止位置で保持し、その結果光学手段は光ビームの通過路がスイッチされる空間を完全に解放する。
【００４２】
その上、方法のステップａ）は、第２の基板内の可動ストップと協働する一つ又は複数の固定ストップを第１の基板内に規定し、作動位置及び／又は停止位置で光学手段の位置を定めることを含んでもよい。
【００４３】
固定ストップは固定停止手段を形成し、かつ光学手段の作動又は停止位置をよりよく規定する。ストップがない場合には、固定停止手段は単に、第１の基板の主表面における表面によって形成されてよい。
【００４４】
本発明の他の特徴及び優位点は、添付の図面を参照した説明から明らかとなる。この説明は、単に説明の目的のために提供されているものであって、決して限定的なものではない。
【００４５】
【発明の実施の形態】
次の記述では、読みやすくするため、異なる図における同一、同種又は同等の部分には同一の符号が付されている。その上これらの図は、明瞭となるように全てが同一の縮尺ではない。
【００４６】
図１のスイッチは、主表面１１０を有する第１の基板１００を備えている。
【００４７】
主表面は、固定電極１１４の形成された凹所１１２を有している。
【００４８】
この凹所１１２は、停止位置内にミラー１２０を収容するように構成されている。この例では、ミラー１２０は本発明でいう光学手段を形成している。
【００４９】
このミラーは、ミラーの両端に配置された２つのリブ１２２に堅固に連結されている。図示例では、これらリブはミラーの平面と直角をなしている。
【００５０】
これらリブは、固定電極１１４に面して配置されており、かつ、該固定電極に向いた面に可動電極と称される電極１２４を担持している。
【００５１】
リブ１２２はいかなる電極をも必要とせず、非絶縁材料から作られているときは電極自身を形成する。
【００５２】
トーションビーム１２６は、ミラー１２０及びリブ１２２によって形成された組立体を基板１００の固定部分に連結する。これにより主表面１１０と平行な軸線に関するミラー及びリブの回動が可能となっている。この軸線はヒンジを形成するビーム１２６によって具体的に示されている。
【００５３】
この点において、ビーム１２６は凹所１１２の底部に対して自由であることが条件である。ビーム１２６は、図１において符号Ｐで示されるビーム１２６の端部のみで基板の固定部分と接続されている。ミラー１２０及びビーム１２６は、第１の基板１００と第２の基板２００との間に挿入された薄層２０１，２０２内でエッチングされていることにも留意されたい。この点は図１には示されていないが、次の図を参照して以下により詳細に説明される。
【００５４】
可動電極１２４と固定電極１１４との間に加えられる電位差に違いがないとき、又は電位差の違いがスイッチング閾値より小さいときには、ミラーは図に示された底部位置を占める。図ではミラーが凹所１１２に停止している。
【００５５】
この場合、光ビームは、図において矢印Ｆ１によって具体的に示された道筋に沿って基板上を通過することができる。このビームは、自由スイッチング空間２２０を経て第２の基板２００内に形成された第１の出力溝２２２内を通過する。
【００５６】
ビームが矢印Ｆ１に沿った道筋を辿ることのできる状態は、停止状態と呼ばれる第１のスイッチング状態である。
【００５７】
スイッチング閾値より大きな電位差が可動電極１２４と固定電極１１４との間に加えられたときは、リブ１２２及びミラー１２０によって形成される組立体は、小さな矢印によって示された方向に回動する。回動は、可動電極と固定電極との間に加えられる静電力から生み出される回転トルクによって引き起こされる。この回転トルクはトーションビーム１２６によって加えられる復帰トルクに打ち勝たねばならない。
【００５８】
スイッチング閾値は実験的に又は計算によって決定してよいと同時に、このスイッチング閾値は、本質的に電極の表面、表面の伝導性、表面の間隔及びトーションビームの復帰トルクに依存する。
【００５９】
ミラーは、リブ１２２が第１の基板１００の主表面１１０に接触して止まったときに回動を止める。本図示例では、主表面は、垂直位置にミラーの位置をより正確に固定するために、リブと協働する“固定ストップ（ｆｉｘｅｄ ｓｔｏｐｓ）”と呼ばれるストップ１２８を備えている。このように、リブは以前に述べたような可動停止手段を形成している。固定停止手段は第１の基板の主表面によって形成されるか、又は主表面が固定停止手段を備えているときは固定ストップによって形成される。
【００６０】
リブがストップ１２８上に支持されているとき、ミラーは、垂直又は“作動”位置（図示せず）を占め、この状態では光ビームは点線の矢印Ｆ２によって示された方向に沿って反射される。
【００６１】
図示例では、この状態は“作動状態”と呼ばれる第２のスイッチング状態である。
【００６２】
可動電極及び固定電極によって形成される組立体は、上述した駆動手段の一部を形成する。
【００６３】
図２は、図１のＩ−Ｉ平面における図１の装置の概略断面図である。
【００６４】
この図は、停止位置と作動位置との間の中間位置でのミラー１２０及びリブ１２２を、実線で示している。この図はまた、作動位置におけるこれらの部品を点線で示してもいる。
【００６５】
基板１１０の主表面のストップ１２８は、ミラー１２０が作動位置における前記表面と垂直になるような調整された高さを有している。
【００６６】
この位置では、リブ１２２は基板の主表面に平行である。
【００６７】
他の適用では、他の作動位置がストップの異なる高さで規定されるか、又はリブとミラーとの９０°でない角度によって規定される。
【００６８】
ミラー１２０は、支持体１１９と支持体の表面を覆っている反射材１２１の層とから形成されているということにも留意されたい。支持体１１９は、すでに述べた２つの中間層２０１，２０２を備えている。
【００６９】
図に符号の付された他の構成要素は、図１を参照してすでに述べたものと同一である。したがって、読者はこの記述を参照すべきである。
【００７０】
図３は、本発明に係るスイッチを作るための別の可能な形態を示す。
【００７１】
図３の例では、光学手段は、第１の光学素子を備え、実際にはリブ１２２の両端の一つから延在しているミラー１２０（一つのみ可視）及び別の光学素子１３０、例えばリブ１２２の反対側に延在している半透明ストリップ又は第２のミラー、を備えている。
【００７２】
同様に、第１の基板１００は、リブ及びトーションビーム１２６の両端にそれぞれ配置された一組の第１の固定電極１１４及び一組の第２の固定電極１１５を有している。
【００７３】
リブ１２２はいかなる電極も有していないことに留意されたい。リブ１２２は、可動電極をも形成するような非絶縁材料から作られている。
【００７４】
第１の基板は、光学手段が自由に動く溝１０２を備えていることに留意されたい。
【００７５】
電極の間に電圧が加えられていないとき、換言すると停止スイッチング状態のときには、２つの光学素子１２０，１３０は、第１の基板１００の主表面１１０とほぼ平行な位置にある。したがってリブ１２２は基板に垂直である。この位置は停止位置に対応し、システムはトーションビーム１２６によって自動的にこの停止位置に戻される。
【００７６】
第１の作動スイッチング状態では、電圧が、可動電極を形成するリブ１２２と第１の固定電極１１４との間に加えられる。そうするとリブ及び光学手段によって形成される組立体は、リブが第１の固定電極１１４に接近して配されたストップ１２８に対して接触するまで、トーションビーム１２６の軸線の回りに回動する。
【００７７】
次いで第１の光沢素子１２０は、光ビームに作用し得る自由スイッチング空間２２０に配置される。第２の光学素子１３０は第１の基板１００の移動溝１０２に嵌合する。
【００７８】
第２の作動スイッチング状態では、スイッチング電圧がリブ１２２と第２の固定電極１１５との間に加えられる。そうすると、リブ及び光学手段によって形成された組立体は、リブ１２２が第２の固定電極１１５に接近して配されたストップ１２９と接触するまで、反対方向に回動する。この状態において、第２の光学素子１３０は自由スイッチング空間２２０に移動し、かつ第１の光学素子は移動溝１０２に落下する。
【００７９】
例えば、図３に従う装置は、光パワーをいくつかの出力チャンネルに分配することを要求する光クロスコネクトで用いることができる。
【００８０】
次いでミラーは、部分反射ストリップによって配置することができる。
【００８１】
符号３００はスイッチング電圧を電極に加えるために備えられた電子制御手段を概略的に示す。そのようなこれら手段は、本発明に含まれておらず、またここで述べられてもいない。それら手段は、マイクロエレクトロニクス又はエレクトロニクスにおける通常の技術を用いて作ることができる。
【００８２】
前の図にあるように、図３は、第１の及び第２の基板が２つの中間層２０１，２０２によって隔てられてよいことを示す。これらの層の由来は、光学素子の製造方法を述べた以下の記載に記す。
【００８３】
図４は、本発明に係るスイッチの製造工程の間の第１の基板１００の準備段階を示す断面図である。例えば第１の基板１００は、主表面１１０が凹所１１２及びことによるとストップ１２８を形成するためにエッチングされるシリコン基板であってよい。ストップ１２８は固定電極を形成するための領域の範囲を定めている。
【００８４】
固定電極１１４は、その一つのみ見ることが可能であるが、金層のような金属層をデポジション及びエッチングすることによって形成される。
【００８５】
基板が伝導性を有する場合には、金属層は基板から電気的に絶縁されてよい。絶縁材は酸化シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｉｄｅ）のような中間層をデポジットすることによって作ってよい。
【００８６】
同様に、電気伝導トラック（不図示）は、図３と関係して述べられた電子制御手段３００に電極を接続するために形成される。
【００８７】
図５は、スイッチの第２の基板を形成するために使用することのできる基板２００の断面図である。
【００８８】
基板２００は、表面層上の材料とは異なる材料から作られた、薄い表面層２０１及び薄い埋設層２０２を有している。埋設層２０２は、表面層２０１を基板の固体部分２０３から隔てている。
【００８９】
基板２００は、例えばシリコンオンインスレータ（ＳＯＩ）型であってよく、この基板２００は順に、薄いシリコン層、酸化シリコンの埋設層及びシリコンでできた固体部分からなるものである。
【００９０】
スイッチの光学手段を形成又は少なくとも支持するプレートを規定しかつ取り囲むために、表面層２０１及び埋設層２０２は、典型的なフォトリソグラフィー及びエッチング技術を用いて形作られる。図６に示すように、プレートは反射金属層１２１を備えており、それゆえミラーを形成する。以前の図との類推によって、ミラーを形成しているプレートは、符号１２０として記され、かつ“ミラー”として表示されている。
【００９１】
表面及び埋設層２０１及び２０２のエッチングはまた、ミラーのプレート（ストリップ）を引き延ばすトーションビーム１２６を規定するのに役に立つ。エッチングはまた、第２の基板２００の主表面２１０で凹所２１２を形成するのにも役立つ。この凹所２１２は、ビーム１２６に対して、ミラーと接触している領域とほぼ対称な領域に配置されている。
【００９２】
図７は、ちょうど接触する前の第１の基板１００上にある第２の基板２００の隆起部の斜視図である。
【００９３】
図７は、第２の基板上に規定されたトーションビーム１２６及びミラー１２０の形状及び配置、並びに第１の基板上の電極１１４及びストップ１２８の形状及び配置をよりよく示す図である。
【００９４】
特に、第１の基板１００の凹所１１２の位置及び寸法は、第２の基板２００のミラー１２０及びトーションビーム１２６を含むように与えられていることに注意されたい。特に、この凹所は、第１の基板とトーションビームとミラーとの間の結合接触を防止する。これにより、これらビームが第１の基板１００にくっつくのが防止される。
【００９５】
同様に、第２の基板２００の凹所２１２は、電極１１４及びストップ１２８と一致するよう構成されている。これがまた、これらの部分が互いにくっつくのを防止する。
【００９６】
第１の及び第２の基板の主表面１１０及び２１０は、結合が生じるように、いかなるリリーフもなしに周辺部分の周りで接触するようになる。この結合は、直接の分子結合（“ウエハ結合）又はバインダーを用いた結合でよい。
【００９７】
図８は、図７に示すＶＩＩ−ＶＩＩ平面に沿った、結合の後に得られる構造の断面図を示す。
【００９８】
第１の及び第２の基板がそれらの周辺部分、換言すると光学手段も駆動手段のない部分の周りで固定されているだけだということに注意されたい。
【００９９】
図９に示された最後のステップは、この基板の自由表面を介して第２の基板２００を深くエッチングすることを備える。自由表面は、主表面２１０と反対の“背（ｂａｃｋ）”面である。
【０１００】
エッチングはリブ１２２を規定し、自由スイッチング空間２２０を明瞭にし、かつミラー１２０を解放する。
【０１０１】
異方性タイプのエッチングは、エッチング停止層がミラー１２０を保護するように、埋設層２０２を用いて行われる。
【０１０２】
その上、エッチングの間保持されているこれらリブは、埋設層２０２を介してミラーに接続されており、かつトーションビーム１２６と一直線に垂直に配置されている。リブの位置及び形状は、不図示のエッチングマスクによって定められてよい。
【０１０３】
図９はまた、上述の図２に類似した図である。
【０１０４】
エッチングの間露出されるミラー１２０上の埋設層２０２は、必要ならば除去されてよい。
【０１０５】
上記の説明は単一スイッチの製造に注目している。しかしながら、いくつかのスイッチが同一の基板上に同時に作られてよい。
【０１０６】
図示のように、図１０は上述のようないくつかの光スイッチを用いた光クロスコネクト１０を示す。例えばミラーを有するこれらスイッチは、符号２０として記されかつ作動状態にあるとき×印によって記されている。
【０１０７】
光クロスコネクトは、いくつかの光信号入力ファイバ１２と接続されたいくつかの入力チャンネルを有している。例えば、接続はレンズ１４のネットワークを介して起こり得る。
【０１０８】
同様に、クロスコネクトは、レンズ１８の第２のネットワークを介して、いくつかの光信号出力ファイバ１６に接続される。各ファイバ１４は、クロスコネクト出力チャンネルを具体的に示したものである。
【０１０９】
光スイッチ２０は行及び列に分配されており、各行は入力チャンネルと結び付けられ、かつ各列は出力チャンネルと結び付けられている。
【０１１０】
スイッチが作動スイッチング状態にあるときは、垂直のミラーが信号入力ファイバから信号出力ファイバへ受け取られたビームＦを例えば反射する。その上入力チャンネルは、出力チャンネルと選択的に接続されてよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光スイッチの部分概略分解図である。
【図２】図１におけるスイッチのＩ−Ｉ平面に沿った概略断面図である。
【図３】図２とは異なって形成されたスイッチの概略断面図である。
【図４】本発明に係るスイッチを形成するために用意された基板の概略図である。
【図５】本発明に係るスイッチを形成するために用意された基板の概略図である。
【図６】本発明に係るスイッチを形成するために用意された基板の概略図である。
【図７】組立てに先立つ状態で図４から図６に従って用意された基板の概略図である。
【図８】本発明に係るスイッチの製造方法における組立て後の基板の概略図である。
【図９】本発明に係るスイッチの製造方法における次のステップを示す図である。
【図１０】本発明に係る光スイッチを含む光クロスコネクト装置を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１０　　　光クロスコネクト装置
１２，１６　　　光ファイバ
２０　　　光スイッチ
１００，２００　　　基板
１００　　　第１の基板
１０２　　　溝
１１０，２１０　　　主表面
１１２　　　第１の停止手段
１１２　　　キャビティー
１１４　　　電極
１１４，１１５，１２４　　　駆動手段
１２０，１３０　　　光学手段
１２０　　　第１の部材
１２１　　　光学材料
１２２　　　第１の可動停止手段（第１の停止手段、可動ストップ）
１２４　　　可動電極（電極）
１２６　　　トーションビーム（トーションバー）
１２８　　　第２の固定停止手段（固定ストップ）
１３０　　　第２の部材
２００　　　第２の基板
２０１　　　表面層
２０２　　　埋設層
２０３　　　固体部分
２１０　　　主表面
【国際公開パンフレット】
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2004501382.tif 000004
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【手続補正書】
【提出日】平成14年6月20日(2002.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング光と相互作用することのできる基板（１００，２００）上の光学手段（１２０，１３０）と、
第１の“停止”位置と少なくとも一つの第２の“作動”位置との間で前記光学手段を回動させるための、前記光学手段と協働する駆動手段（１１４，１１５，１２４）と、
前記光学手段と共に回動することができるように、前記光学手段（１２０，１３０）に堅固に固定される第１の可動停止手段（１２２）と、
前記基板の主表面（１１０）とほぼ平行な平面に形成され、かつ前記光学手段の前記作動位置を固定するために前記第１の停止手段と協働する第２の固定停止手段（１２８）と、
を備えた光スイッチにおいて、
前記第１の停止手段（１２２）及び前記光学手段（１２０，１３０）は、トーションビーム（１２６）を有する１つの組立体を形成する回動軸線に沿って延在するトーションビーム（１２６）によって前記基板（１００，２００）へ結び付けられており、
前記第１の停止手段（１２２）と前記光学手段（１２０）との間の角度空間はほぼ直角であり、前記停止位置における前記角度空間は前記光学手段（１２０）は前記基板（１００）の主表面（１１０）とほぼ平行に延在する
を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記駆動手段は、
前記光学手段と共に回動することのできるように前記光学手段に（１２０）に固定された、可動電極と称される少なくとも一つの電極（１２４）と、
前記基板に堅固に取り付けられ、固定電極と称される電極（１１４）にして、対応する可動電極と関連づけられ、各該可動電極と対応する前記固定電極との間に静電回動力を発揮するための少なくとも一つの電極（１１４）と、
を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
請求項２記載の光スイッチにおいて、
前記第１の停止手段（１１２）は、少なくとも一つの可動電極を形成することを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
請求項２記載の光スイッチにおいて、
前記第１の停止手段は、少なくとも一つの可動電極（１２４）を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記光学手段（１２０，１３０）は、ミラー、分離ストリップ、レンズ、吸収材プレート、及び反射材プレートの中のいくつかの手段のうち少なくとも一つを備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項６】
請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記光学手段は、第１の作動位置で前記基板に垂直な第１の光学特性を有する第１の部材（１２０）と、第２の作動位置で前記基板に垂直な、前記第１の光学特性とは異なるか又は同一の第２の光学特性を有する第２の部材（１３０）と、
を有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項７】
請求項１記載の光スイッチ（２０）をいくつか備えた光クロスコネクト装置（１０）であって、
光スイッチが行及び列に配置され、光入力チャンネルがこれら光スイッチの各行又は各列と結び付けられ、かつ、光出力チャンネルが前記光スイッチの各列又は行と結び付けられていることを特徴とする光クロスコネクト装置。
【請求項８】
請求項７記載の光クロスコネクト装置において、
光スイッチの行及び列とそれぞれ接続されたいくつかの光ファイバ（１２，１６）を備えることを特徴とする光クロスコネクト装置。
【請求項９】
請求項１記載の光クロスコネクト装置において、
前記基板は、平面接触面に取り付けられた２つの部分に分けられ、
前記部分の一つは、前記第２の停止手段（１２８）を備えかつ前記部分のもう一つは、前記トーションビーム（１２６）、前記第１の停止手段（１２２）及び前記光学手段（１２０，１３０）からなる組立体を支持する部材を備える、
ことを特徴とする光クロスコネクト装置。
【請求項１０】
スイッチング光と相互作用することのできる基板（１００，２００）上の光学手段（１２０，１３０）と、
第１の“停止”位置と少なくとも一つの第２の“作動”位置との間で前記光学手段を回動させるための、前記光学手段と協働する駆動手段（１１４，１１５，１２４）と、
前記光学手段と共に回動することができるように、前記光学手段（１２０，１３０）に堅固に固定される第１の可動停止手段（１２２）と、
前記基板の主表面（１１０）とほぼ平行な平面に形成され、かつ前記光学手段の前記作動位置を固定するために前記第１の停止手段と協働する第２の固定停止手段（１２８）と、
を備えた光スイッチの製造方法において、
第１の基板（１００）の主表面（１１０）上に少なくとも一つの固定電極を形成し、かつ第２の基板（２００）上に該第２の基板の主表面（２１０）と平行な光学手段（１２０）を規定する第１の工程と、
前記主表面（１１０，２１０）を互いに向かい合わせることによって前記第１及び第２の基板を組立てる第２の工程と、
前記主表面と反対の自由背面のところで前記第２の基板（２００）をエッチングし、前記光学手段（１２０）に堅固に取り付けられる少なくとも一つの可動ストップ（１２２）を前記基板内に形成し、かつ前記光学手段を解放する第３の工程と、
を順に備えることを特徴とする製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の製造方法において、
非絶縁材から作られる第２の基板は、前記可動ストップ（１２２）が電極を形成するように用いられることを特徴とする製造方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の製造方法において、
前記可動ストップ上に電極（１２４）を形成する工程をも備えることを特徴とする製造方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の製造方法において、
前記第１の工程は、前記光学手段を収容するために前記第１の基板（１００）に少なくとも一つのキャビティー（１１２）をエッチングする工程をも備えることを特徴とする製造方法。
【請求項１４】
請求項１０記載の製造方法において、
前記第１の工程は、前記第２の基板内に形成された前記可動ストップ（１２２）と協働する少なくとも一つの固定ストップ（１２８）を前記第１の基板内に規定し、前記作動位置及び／又は前記停止位置で前記光学手段の位置を定める工程をも備えることを特徴とする製造方法。
【請求項１５】
請求項１０記載の製造方法において、
第２の基板（２００）は埋設層（２０２）によって固体部分（２０３）から隔てられた表面層（２０１）と共に用いられ、かつ、前記光学手段（１２０）を形成するプレートと前記表面層の固定部分に該プレートを接続するトーションバー（１２６）とは、前記表面層内でエッチングすることによって規定されることを特徴とする製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の製造方法において、
光学材料（１２１）の層が、前記プレートが規定される領域の前記表面層上にデポジットされることを特徴とする製造方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の製造方法において、
前記第３の工程は、前記埋設層（２０２）上のストップで前記第２の基板をエッチングする工程を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の製造方法において、
前記第２の基板（２００）は、シリコン絶縁体（ＳＯＩ）タイプであることを特徴とする製造方法。
【請求項１９】
請求項１０記載の製造方法において、
少なくとも一つの溝（１０２）が、前記第１の基板（１００）で前記光学手段の運動を可能にするためにエッチングされていることを特徴とする製造方法。
【国際調査報告】
2004501382.tif 000037
2004501382.tif 000038
2004501382.tif 000039
2004501382.tif 000040
2004501382.tif 000041
2004501382.tif 000042