(57)【要約】微細加工格子素子を利用し、偏光独立性と色消し挙動の両方を示す光ファイバ変調器が開示される。微細加工格子素子は、Ｘ軸及びＹ軸に関して対称な２次元格子又は周期構造である。これは、穴が切り込まれた膜（２１０ ）で構成され、この膜は、光の回折を開始する電圧の印加で下方に動く。穴の領域は、色消し挙動を生じさせる隆起した島状部（２３０ ）を有するのがよい。
2004500589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御可能な格子であって、少なくとも一部が実質的に反射性の基板と、前面、後面及び前面から後面まで延びる複数の第１の孔を備えていて、前面の少なくとも一部が実質的に反射性であるメンブレンと、メンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する少なくとも１つの定着部とを有し、アクティブ状態では、メンブレンに力を加えると、第１の距離が変わると共に基板及びメンブレンに入射した光の制御可能な回折が得られることを特徴とする制御可能な格子。
【請求項２】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるよう配置されていることを特徴とする請求項１記載の格子。
【請求項３】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射する光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるのに十分Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称配置されていることを特徴とする請求項１記載の格子。
【請求項４】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称であることを特徴とする請求項３記載の格子。
【請求項５】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した所望の大きさの光を制御可能に回折させるのに十分、周期的にＸ軸及びＹ軸沿いに配置されていることを特徴とする請求項１記載の格子。
【請求項６】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに周期的であることを特徴とする請求項４記載の格子。
【請求項７】
力は、静電力であることを特徴とする請求項１記載の格子。
【請求項８】
静電力は、印加電圧によって生じることを特徴とする請求項７記載の格子。
【請求項９】
電圧は、交流電流成分を含むことを特徴とする請求項８記載の格子。
【請求項１０】
２次元の制御可能な格子であって、少なくとも一部が実質的に反射性の基板と、基板に結合されていて、少なくとも一部が実質的に反射性の複数の島状部と、前面、後面及び前面から後面まで延びる複数の第１の孔を備えたメンブレンとを有し、島状部は各々、第１の孔に対応しており、前面の少なくとも一部は、実質的に反射性であり、前記制御可能な格子は、メンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する少なくとも１つの定着部を更に有し、アクティブ状態では、メンブレンに力を加えると、第１の距離が変わると共に基板及びメンブレンに入射した光の制御可能な回折が得られることを特徴とする格子。
【請求項１１】
力は、静電力であることを特徴とする請求項１０記載の格子。
【請求項１２】
静電力は、印加電圧によって生じることを特徴とする請求項１１記載の格子。
【請求項１３】
電圧は、交流電流成分を含むことを特徴とする請求項１２記載の格子。
【請求項１４】
複数の島状部の少なくとも一部は、基板の少なくとも一部と一体に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の格子。
【請求項１５】
複数の島状部は全て、基板と一体に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の格子。
【請求項１６】
複数の島状部の少なくとも一部は、基板の少なくとも一部に付着されていることを特徴とする請求項１０記載の格子。
【請求項１７】
複数の島状部は全て、基板に付着されていることを特徴とする請求項１０記載の格子。
【請求項１８】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるよう配置されていることを特徴とする請求項１０記載の格子。
【請求項１９】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射する光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるのに十分Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称配置されていることを特徴とする請求項１０記載の格子。
【請求項２０】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称であることを特徴とする請求項１９記載の格子。
【請求項２１】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した所望の大きさの光を制御可能に回折させるのに十分、周期的にＸ軸及びＹ軸沿いに配置されていることを特徴とする請求項１０記載の格子。
【請求項２２】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに周期的であることを特徴とする請求項１９記載の格子。
【請求項２３】
２次元の制御可能な格子であって、少なくとも一部が実質的に反射性の基板と、基板に結合されていて、Ａｉの総照明表面積を有し、少なくとも一部が実質的に反射性の複数の島状部と、前面、後面及び前面から後面まで延びる複数の第１の孔を備えたメンブレンとを有し、島状部は各々、第１の孔に対応しており、複数の第１の孔は、Ａａの総照明表面積を有し、メンブレンは、Ａａを含まないＡｍの総照明表面積及びＡｍ−Ａｉとして定まる照明表面積Ａｄを有し、前面の少なくとも一部は、実質的に反射性であり、前記制御可能な格子は、メンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する少なくとも１つの定着部を更に有し、アクティブ状態においてメンブレンに力を加えると、第１の距離が変わると共に基板及びメンブレンに入射する光の制御可能な回折が生じ、照明表面積Ａｍ，Ａｉ，Ａｈ，Ａｄの大きさ及び照明表面積Ａｍ，Ａｉ，Ａｈ，Ａｄの比は、格子を照明する光の波長範囲にわたり格子の実質的に色消し状態の回折を生じさせるよう選択されていることを特徴とする格子。
【請求項２４】
メンブレンは、格子を処理するために利用される複数の第２の孔を有し、複数の第２の孔の照明表面積は、Ａ２ａとして定められることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項２５】
照明表面積Ａｄは、Ａ２ａ＋Ａａ−Ａｉとして定められることを特徴とする請求項２４記載の格子。
【請求項２６】
力は、静電力であることを特徴とする請求項１０記載の格子。
【請求項２７】
静電力は、印加電圧によって生じることを特徴とする請求項２６記載の格子。
【請求項２８】
電圧は、交流電流成分を含むことを特徴とする請求項２７記載の格子。
【請求項２９】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるよう配置されていることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項３０】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射する光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるのに十分Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称配置されていることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項３１】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称であることを特徴とする請求項３０記載の格子。
【請求項３２】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した所望の大きさの光を制御可能に回折させるのに十分、周期的にＸ軸及びＹ軸沿いに配置されていることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項３３】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに周期的であることを特徴とする請求項３１記載の格子。
【請求項３４】
複数の島状部の少なくとも一部は、基板の少なくとも一部と一体に形成されていることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項３５】
複数の島状部は全て、基板と一体に形成されていることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項３６】
複数の島状部の少なくとも一部は、基板の少なくとも一部に付着されていることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項３７】
複数の島状部は全て、基板に付着されていることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項３８】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるよう配置されていることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項３９】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射する光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるのに十分Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称配置されていることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項４０】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称であることを特徴とする請求項３９記載の格子。
【請求項４１】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した所望の大きさの光を制御可能に回折させるのに十分、周期的にＸ軸及びＹ軸沿いに配置されていることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項４２】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに周期的であることを特徴とする請求項４０記載の格子。
【請求項４３】
第１の距離は、メンブレンの下へＮλ／２であり、ここで、Ｎは、整数であり、λは、格子を照明する光の中心波長であることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項４４】
照明表面積Ａｄは、照明表面積Ａｍの面積の１／（２Ｎ）倍であり、ここで、Ｎは、整数であることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項４５】
光ファイバ用部品であって、光ビームを伝送することができ、入力光ファイバ長手方向軸線及び入力光ファイバ端面を有する入力光ファイバと、入力光ファイバに光学的に結合されていて、入力光ファイバからの光ビームをコリメートすることができ、光軸、入力焦点面及び出力焦点面を有するレンズと、レンズに光学的に結合されていて、出力光ファイバ長手方向軸線及び出力光ファイバ端面を有する出力光ファイバと、レンズに光学的に結合されていて、入力光ファイバからレンズを通り、レンズを通って出力光ファイバに戻る光ビームを実質的に０から実質的に全てについて制御自在に反射することができる制御可能な格子とを有し、制御可能な格子は、光ビームの少なくとも１つの特性を変えることができ、制御可能な格子は、少なくとも１つの反射面を有していることを特徴とする光ファイバ用部品。
【請求項４６】
制御可能な格子は、基板と、前面、後面及び前面から後面まで延びる複数の第１の孔を備えたメンブレンと、メンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する少なくとも１つの定着部とを有し、アクティブ状態では、メンブレンに力を加えると、第１の距離が変わると共に基板及びメンブレンに入射した光の制御可能な回折が得られることを特徴とする請求項４５記載の部品。
【請求項４７】
制御可能な格子は、基板と、基板に結合された複数の島状部と、前面、後面及び前面から後面まで延びる複数の第１の孔を備えたメンブレンとを有し、島状部は各々、第１の孔に対応しており、前記制御可能な格子は、メンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する少なくとも１つの定着部を更に有し、アクティブ状態では、メンブレンに力を加えると、第１の距離が変わると共に基板及びメンブレンに入射した光の制御可能な回折が得られることを特徴とする請求項４５記載の部品。
【請求項４８】
制御可能な格子は、基板と、基板に結合されていて、Ａｉの総照明表面積を有する複数の島状部と、前面、後面及び前面から後面まで延びる複数の第１の孔を備えたメンブレンとを有し、島状部は各々、第１の孔に対応しており、複数の第１の孔は、Ａａの総照明表面積を有し、メンブレンは、Ａａを含まないＡｍの総照明表面積及びＡｍ−Ａｉとして定まる照明表面積Ａｄを有し、前記制御可能な格子は、メンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する少なくとも１つの定着部を更に有し、アクティブ状態においてメンブレンに力を加えると、第１の距離が変わると共に基板及びメンブレンに入射する光の制御可能な回折が生じ、照明表面積Ａｍ，Ａｉ，Ａｈ，Ａｄの大きさ及び照明表面積Ａｍ，Ａｉ，Ａｈ，Ａｄの比は、格子を照明する光の波長範囲にわたり格子の実質的に色消し状態の回折を生じさせるよう選択されていることを特徴とする請求項４５記載の部品。
【請求項４９】
基板、メンブレン及びメンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する定着部を備えた制御可能な格子を準備する段階と、力をメンブレンに加える段階と、力を加えることにより第１の距離を変える段階と、基板及びメンブレンに入射する光の制御可能な回折を生じさせる段階とを有することを特徴とする方法。
【請求項５０】
力は、静電力であることを特徴とする請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
静電力は、印加電圧によって生じることを特徴とする請求項５０記載の方法。
【請求項５２】
電圧は、交流電流成分を含むことを特徴とする請求項５１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の分野〕
本発明は、偏光独立性（偏光無依存性ともいう）格子型変調器に関する。より詳細には、本発明は、偏光独立性（偏光独立挙動）を示す微細加工格子型変調器に関する。
【０００２】
〔関連技術の説明〕
光変調器は、光システムにおいて光を制御して変調させるための重要な部品である。特に、光ファイバネットワークの場合、変調器は、伝搬中のレーザビームにデータ変調効果を与えたり、チャンネル平衡及び出力制御のための電子制御可変光減衰器（ＶＯＡ）として用いられている。光ファイバネットワークでは、偏光状態は知られていないので、各種部品から見て許容限度に納まる偏光依存性は殆ど無いか、或いは全く無い。
【０００３】
ブルーム（Ｂｌｏｏｍ ）氏等の米国特許第５，３１１，３６０号は、２つの端部が固定されているが、基板よりも中心波長λ／２（半波長）、上のところに浮いて設けられた幅の狭いリボンで構成される微細加工格子型変調器を開示している。リボンは、同一幅のギャップによって分離されている。リボンとギャップの両方は、光を同相で反射する反射膜を有しているので、この反射膜は、ミラーを真似たものである。電圧をリボンに印加することにより、静電力がリボンをλ／４だけ下方に移動させる。この場合、リボンとギャップは、位相がずれるので、光は全て多くの次数で回折される。かくして、変調が達成される。
【０００４】
従来技術の一つの欠点は、リボンとギャップとの間に高さの差があるのでスペクトル性能が良くないということにある。ブルーム氏等の米国特許第５，８４１，５７９号は、同一幅のリボン相互間のギャップを非常に僅かにした状態でこれら同一幅のリボンで構成したフラット格子光弁（ライトバルブ）を開発することによりこれを改良した技術を開示している。見掛け上の位置では、リボンは全て、同一高さに位置している。電圧を印加すると共に一つ置きのリボンを引き下げることにより、格子をオンにする。
【０００５】
エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の帯域幅にわたって動作する光ファイバ用途では、従来技術のスペクトル性能は、特に減衰度が高い場合には許容できない。１９９９年８月１１日に出願されたゴディル（Ｇｏｄｉｌ ）氏等の米国特許出願第０９／３７２，６４９号（発明の名称：色消し光変調器）は、幅の狭いリボンと幅の広いリボンを交互に配置した素子又は装置を開示している。リボンの幅及びギャップの幅を適正に選択することにより、ＥＤＦＡ帯域にわたり広いダイナミックレンジでスペクトル的にフラットな減衰効果が得られる。
【０００６】
これら従来技術の欠点は、これらが対称性を欠いているために完全には偏光独立性にならないことにある。特に、減衰度が高い場合、偏光依存性は、光ファイバネットワークにとって許容限度を越えるほど高い。
【０００７】
色消し性（色消し挙動）及び偏光独立性を示す微細加工変調器が要望されている。
【０００８】
〔発明の概要〕
本発明は、レンズを通して光ビームを微細加工反射変調器に伝送し、レンズを通って出力光ファイバに戻す入力光ファイバで構成された光ファイバ変調器に関する。微細加工変調器は、電圧の印加により変調される２次元格子又は周期性構造体である。２次元格子は、Ｘ軸及びＹ軸に関し対称なので、偏光独立性をもたらす。ゴディル氏等の上記米国特許出願の色消し変調器も又、色消し挙動を与えるために組み込まれている。
【０００９】
〔発明の実施形態の詳細な説明〕
図１は、２つの穴が設けられたフェルール１２０内に保持された入力ファイバ１１０及び出力ファイバ１１２で構成された光ファイバ微細加工変調器１００を示している。入力ファイバ１１０からの光は、レンズ１３０によってコリメートされ、微細加工素子２００に当たり、反射し、そして出力ファイバ１１２内へ合焦される。電圧を素子２００に印加することにより、光は、２次元パターンで回折され、出力ファイバ内の貫通光が減少する。かくして、変調及び減衰機能が達成される。
【００１０】
変調機能を色消し及び偏光独立性の態様で達成することが望ましい。これを達成する素子２００が、図２Ａ及び図２Ｂに示されており、図２Ａ及び図２Ｂはそれぞれ、平面図及び断面図である。この素子は、高さｈの丸い島状部２３０及び符号２０５の至るところにおいて定着又は固定されたメンブレン２１０で構成され、メンブレンには、丸い穴２２０が切断形成されている。リング部分２２５が、島状部とメンブレンとの間に形成されている。メンブレンに設けられた解除穴２４０が、メンブレンの下の犠牲層の解除又はエッチングを容易にする。
【００１１】
素子２００は、代表的には周期Λが２０〜２００ミクロン範囲にあり、Ｘ軸及びＹ軸に関して周期的である。この素子は、Ｘ軸及びＹ軸に関して対称であり、したがって、偏光独立性挙動が得られる。島状部２３０は、ｍλ／２の高さｈを有し、ｍは、整数であり、λは、光の波長である。代表的には、ｍは３であり、λ＝１．５５μｍの場合、ｈは２．３２μｍである。島状部は、シリコン、ポリシリコン、酸化物、窒化珪素で作られたものであるのがよく、或いは、酸化物又は窒化物で被覆されたシリコンであってもよい。メンブレン２１０の頂面は、見掛け上、島状部と同一平面上に位置している。メンブレンは、とびとびの定着部２０５のところで基板２５０まで下げられた状態で定着又は固定されている。定着部の設計は、一層剛性の定着状態が得られるよう手の込んだものであるのがよい。基板２５０は、シリコンウェーハ、石英ウェーハ、ガラス板、又は任意他の適当な材料であるのがよい。メンブレンフィルムは、引張状態にあり、これにより、このメンブレンフィルムは浮かんだ状態に保たれる。メンブレンは、窒化珪素、ポリシリコン、酸化物、アルミニウム又は他の幾つかの適当な材料のものであるのがよい。メンブレンの穴２２０は、島状部よりも大きい。素子全体は、アルミニウム又は金をブランケット式に蒸着させたもので被覆されている。ｈ＝２．３２μｍの場合、島状部とメンブレンとの間でリング領域２２５から反射した光は、島状部及びメンブレンに対して６π位相外れ状態にある。したがって、素子は、この状態では、鏡のように見え、これは、変調器に関してはオン状態にある。電圧をメンブレンに印加すると、静電力がメンブレンを下方に動かし、素子は、２次元パターンで光の回折を開始する。完全消光状態を達成するため、メンブレンをλ／４動かした場合、メンブレンの面積は、島状部及びリング領域２２５の面積に等しいことが必要である。加うるに、ゴディル氏の上記米国特許出願の教示によれば、色消し挙動を得るためには、リング領域の面積は、メンブレン面積の１／（２ｍ）であることが必要である。この特定の場合、この比は、１／６である。
【００１２】
この素子の別の変形例２００′は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように正方形の島状部及びメンブレンに設けられた正方形の穴を有するものである。この場合、この素子は、解除穴を必要としないので、レイアウトが容易である。他のあらゆる検討事項及び説明は、上述の段落において説明したようにこの場合にそのまま当てはまる。他の形状の島状部及び穴も又、使用可能である。
【００１３】
素子の別の変形例は、もし色消しが重要な条件でなければ、図４Ａ及び図４Ｂに示すように島状部を備える必要はない。この素子はこの場合、加工／マスキング工程を１つ減らすことができるので構成が一層簡単である。完全消光を達成するためには、メンブレン４１０の面積は、メンブレンの穴４３０の面積に等しいことが必要である。定着部４０５は、上記と同様に設計されており、解除穴４４０は同一の機能を果たす。メンブレンの頂面は、基板よりもｍλ／２、上に位置し、この場合、ｍは、代表的には３又は４である。
【００１４】
図２に示す好ましい実施形態の方法及び素子製造について以下に説明する。作業の流れが、図５Ａ〜図５Ｈに示されており、シリコンウェーハ２５０で始まっている。最初のリソグラフィマスクは、シリコンを図５Ｂに示すようにＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いて２．３２μｍ下にエッチングした後に現れる島状部２３０を定める。この後、薄い熱酸化物２３５を２００〜６００オングストロームの範囲で成長させる。次に、ＬＰＣＶＤポリシリコン又はアモルファスシリコン２４５を犠牲層として被着させる。ポリシリコン又はアモルファスシリコンは、光学的に滑らかであることが重要である。ポリシリコンにパターン付けしてこれをエッチングして酸化物まで取り除き、それにより、図５Ｅに示すように定着部２０５を形成する。犠牲層２４５は、ＰＳＧ（ホスホシリケートガラス）又は或る他の酸化物であるのがよく、これを弗化水素酸を用いて除去する。犠牲層２４５は、ポリマーであってもよく、これを酸素プラズマエッチングを用いて除去する。この後に、ＬＰＣＶＤ窒化珪素２５５を機械的な層として被着させる。窒化珪素は、化学当量であってもよく、或いは、シリコンの量が多いものであってもよい。窒化珪素は、フォトレジスト２６５をパターン付けした後、形成されてエッチングされる。キセノンジフルオリドエッチングを用いてポリシリコン又はアモルファスシリコン犠牲層を除去する。最後に、酸素プラズマエッチングにより、フォトレジスト２６５を除去し、その後、ブランケット式アルミニウム又は金蒸着を行う。
【００１５】
本発明の上記説明は、例示及び説明の目的で行ったものである。本発明は、開示した形態そのものに限定されるものではなく、排他的なものでもない。当業者であれば、多くの改造例及び改変例を想到できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の微細加工格子素子で構成された光ファイバ変調器を示す図である。
【図２Ａ】
好ましい実施形態の微細加工格子素子の平面図である。
【図２Ｂ】
好ましい実施形態の微細加工格子素子の断面図である。
【図３Ａ】
正方形の穴及び島状部を備えた変形実施形態の微細加工格子素子の平面図である。
【図３Ｂ】
正方形の穴及び島状部を備えた変形実施形態の微細加工格子素子の断面図である。
【図４Ａ】
色消し補償が行われない変形実施形態の微細加工格子素子の平面図である。
【図４Ｂ】
色消し補償が行われない変形実施形態の微細加工格子素子の平面図である。
【図５Ａ】
微細加工格子素子を作製する方法の工程を示す図である。
【図５Ｂ】
微細加工格子素子を作製する方法の工程を示す図である。
【図５Ｃ】
微細加工格子素子を作製する方法の工程を示す図である。
【図５Ｄ】
微細加工格子素子を作製する方法の工程を示す図である。
【図５Ｅ】
微細加工格子素子を作製する方法の工程を示す図である。
【図５Ｆ】
微細加工格子素子を作製する方法の工程を示す図である。
【図５Ｇ】
微細加工格子素子を作製する方法の工程を示す図である。
【図５Ｈ】
微細加工格子素子を作製する方法の工程を示す図である。
【国際公開パンフレット】
2004500589.tif 000003
2004500589.tif 000004
2004500589.tif 000005
2004500589.tif 000006
2004500589.tif 000007
2004500589.tif 000008
2004500589.tif 000009
2004500589.tif 000010
2004500589.tif 000011
2004500589.tif 000012
2004500589.tif 000013
2004500589.tif 000014
2004500589.tif 000015
2004500589.tif 000016
2004500589.tif 000017
2004500589.tif 000018
2004500589.tif 000019
2004500589.tif 000020
2004500589.tif 000021
2004500589.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成13年3月2日(2001.3.2)
【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】
制御可能な回折素子であって、少なくとも一部が実質的に反射性の基板と、前面、後面及び前面から後面まで延びる複数の第１の孔を備えていて、前面の少なくとも一部が実質的に反射性であるメンブレンと、メンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する少なくとも１つの定着部とを有し、アクティブ状態では、メンブレンに力を加えると、第１の距離が変わると共に基板及びメンブレンに入射した光の制御可能な回折が得られることを特徴とする制御可能な回折素子。
【請求項２】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるよう配置されていることを特徴とする請求項１記載の回折素子。
【請求項３】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射する光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるのに十分Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称配置されていることを特徴とする請求項１記載の回折素子。
【請求項４】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称であることを特徴とする請求項３記載の回折素子。
【請求項５】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した所望の大きさの光を制御可能に回折させるのに十分、周期的にＸ軸及びＹ軸沿いに配置されていることを特徴とする請求項１記載の回折素子。
【請求項６】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに周期的であることを特徴とする請求項４記載の回折素子。
【請求項７】
力は、静電力であることを特徴とする請求項１記載の回折素子。
【請求項８】
静電力は、印加電圧によって生じることを特徴とする請求項７記載の回折素子。
【請求項９】
電圧は、交流電流成分を含むことを特徴とする請求項８記載の回折素子。
【請求項１０】
２次元の制御可能な回折素子であって、少なくとも一部が実質的に反射性の基板と、基板に結合されていて、少なくとも一部が実質的に反射性の複数の島状部と、前面、後面及び前面から後面まで延びる複数の第１の孔を備えたメンブレンとを有し、島状部は各々、第１の孔に対応しており、前面の少なくとも一部は、実質的に反射性であり、前記制御可能な回折素子は、メンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する少なくとも１つの定着部を更に有し、アクティブ状態では、メンブレンに力を加えると、第１の距離が変わると共に基板及びメンブレンに入射した光の制御可能な回折が得られることを特徴とする回折素子。
【請求項１１】
力は、静電力であることを特徴とする請求項１０記載の回折素子。
【請求項１２】
静電力は、印加電圧によって生じることを特徴とする請求項１１記載の回折素子。
【請求項１３】
電圧は、交流電流成分を含むことを特徴とする請求項１２記載の回折素子。
【請求項１４】
複数の島状部の少なくとも一部は、基板の少なくとも一部と一体に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の回折素子。
【請求項１５】
複数の島状部は全て、基板と一体に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の回折素子。
【請求項１６】
複数の島状部の少なくとも一部は、基板の少なくとも一部に付着されていることを特徴とする請求項１０記載の回折素子。
【請求項１７】
複数の島状部は全て、基板に付着されていることを特徴とする請求項１０記載の回折素子。
【請求項１８】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるよう配置されていることを特徴とする請求項１０記載の回折素子。
【請求項１９】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射する光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるのに十分Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称配置されていることを特徴とする請求項１０記載の回折素子。
【請求項２０】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称であることを特徴とする請求項１９記載の回折素子。
【請求項２１】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した所望の大きさの光を制御可能に回折させるのに十分、周期的にＸ軸及びＹ軸沿いに配置されていることを特徴とする請求項１０記載の回折素子。
【請求項２２】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに周期的であることを特徴とする請求項１９記載の回折素子。
【請求項２３】
２次元の制御可能な回折素子であって、少なくとも一部が実質的に反射性の基板と、基板に結合されていて、Ａｉの総照明表面積を有し、少なくとも一部が実質的に反射性の複数の島状部と、前面、後面及び前面から後面まで延びる複数の第１の孔を備えたメンブレンとを有し、島状部は各々、第１の孔に対応しており、複数の第１の孔は、Ａａの総照明表面積を有し、メンブレンは、Ａａを含まないＡｍの総照明表面積及びＡｍ−Ａｉとして定まる照明表面積Ａｄを有し、前面の少なくとも一部は、実質的に反射性であり、前記制御可能な回折素子は、メンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する少なくとも１つの定着部を更に有し、アクティブ状態においてメンブレンに力を加えると、第１の距離が変わると共に基板及びメンブレンに入射する光の制御可能な回折が生じ、照明表面積Ａｍ，Ａｉ，Ａｈ，Ａｄの大きさ及び照明表面積Ａｍ，Ａｉ，Ａｈ，Ａｄの比は、回折素子を照明する光の波長範囲にわたり回折素子の実質的に色消し状態の回折を生じさせるよう選択されていることを特徴とする回折素子。
【請求項２４】
メンブレンは、回折素子を処理するために利用される複数の第２の孔を有し、複数の第２の孔の照明表面積は、Ａ２ａとして定められることを特徴とする請求項２３記載の回折素子。
【請求項２５】
照明表面積Ａｄは、Ａ２ａ＋Ａａ−Ａｉとして定められることを特徴とする請求項２４記載の回折素子。
【請求項２６】
力は、静電力であることを特徴とする請求項１０記載の回折素子。
【請求項２７】
静電力は、印加電圧によって生じることを特徴とする請求項２６記載の回折素子。
【請求項２８】
電圧は、交流電流成分を含むことを特徴とする請求項２７記載の回折素子。
【請求項２９】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるよう配置されていることを特徴とする請求項２３記載の回折素子。
【請求項３０】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射する光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるのに十分Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称配置されていることを特徴とする請求項２３記載の回折素子。
【請求項３１】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称であることを特徴とする請求項３０記載の回折素子。
【請求項３２】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した所望の大きさの光を制御可能に回折させるのに十分、周期的にＸ軸及びＹ軸沿いに配置されていることを特徴とする請求項２３記載の回折素子。
【請求項３３】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに周期的であることを特徴とする請求項３１記載の回折素子。
【請求項３４】
複数の島状部の少なくとも一部は、基板の少なくとも一部と一体に形成されていることを特徴とする請求項２３記載の回折素子。
【請求項３５】
複数の島状部は全て、基板と一体に形成されていることを特徴とする請求項２３記載の回折素子。
【請求項３６】
複数の島状部の少なくとも一部は、基板の少なくとも一部に付着されていることを特徴とする請求項２３記載の回折素子。
【請求項３７】
複数の島状部は全て、基板に付着されていることを特徴とする請求項２３記載の回折素子。
【請求項３８】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるよう配置されていることを特徴とする請求項２３記載の回折素子。
【請求項３９】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射する光の偏光状態に対して選択自在に独立性のメンブレン及び基板への入射光を回折させるのに十分Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称配置されていることを特徴とする請求項２３記載の回折素子。
【請求項４０】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに対称であることを特徴とする請求項３９記載の回折素子。
【請求項４１】
メンブレンは、メンブレンの平面を定めるＸ軸及びＹ軸を有し、複数の第１の孔は、メンブレン及び基板に入射した所望の大きさの光を制御可能に回折させるのに十分、周期的にＸ軸及びＹ軸沿いに配置されていることを特徴とする請求項２３記載の回折素子。
【請求項４２】
複数の第１の孔の配置は、Ｘ軸及びＹ軸沿いに周期的であることを特徴とする請求項４０記載の回折素子。
【請求項４３】
第１の距離は、メンブレンの下へＮλ／２であり、ここで、Ｎは、整数であり、λは、回折素子を照明する光の中心波長であることを特徴とする請求項２３記載の回折素子。
【請求項４４】
照明表面積Ａｄは、照明表面積Ａｍの面積の１／（２Ｎ）倍であり、ここで、Ｎは、整数であることを特徴とする請求項２３記載の格子。
【請求項４５】
光ファイバ用部品であって、光ビームを伝送することができ、入力光ファイバ長手方向軸線及び入力光ファイバ端面を有する入力光ファイバと、入力光ファイバに光学的に結合されていて、入力光ファイバからの光ビームをコリメートすることができ、光軸、入力焦点面及び出力焦点面を有するレンズと、レンズに光学的に結合されていて、出力光ファイバ長手方向軸線及び出力光ファイバ端面を有する出力光ファイバと、レンズに光学的に結合されていて、入力光ファイバからレンズを通り、レンズを通って出力光ファイバに戻る光ビームを実質的に０から実質的に全てについて制御自在に反射することができる制御可能な回折素子とを有し、制御可能な回折素子は、光ビームの少なくとも１つの特性を変えることができ、制御可能な回折素子は、少なくとも１つの反射面を有していることを特徴とする光ファイバ用部品。
【請求項４６】
制御可能な回折素子は、基板と、前面、後面及び前面から後面まで延びる複数の第１の孔を備えたメンブレンと、メンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する少なくとも１つの定着部とを有し、アクティブ状態では、メンブレンに力を加えると、第１の距離が変わると共に基板及びメンブレンに入射した光の制御可能な回折が得られることを特徴とする請求項４５記載の部品。
【請求項４７】
制御可能な回折素子は、基板と、基板に結合された複数の島状部と、前面、後面及び前面から後面まで延びる複数の第１の孔を備えたメンブレンとを有し、島状部は各々、第１の孔に対応しており、前記制御可能な回折素子は、メンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する少なくとも１つの定着部を更に有し、アクティブ状態では、メンブレンに力を加えると、第１の距離が変わると共に基板及びメンブレンに入射した光の制御可能な回折が得られることを特徴とする請求項４５記載の部品。
【請求項４８】
制御可能な回折素子は、基板と、基板に結合されていて、Ａｉの総照明表面積を有する複数の島状部と、前面、後面及び前面から後面まで延びる複数の第１の孔を備えたメンブレンとを有し、島状部は各々、第１の孔に対応しており、複数の第１の孔は、Ａａの総照明表面積を有し、メンブレンは、Ａａを含まないＡｍの総照明表面積及びＡｍ−Ａｉとして定まる照明表面積Ａｄを有し、前記制御可能な回折素子は、メンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する少なくとも１つの定着部を更に有し、アクティブ状態においてメンブレンに力を加えると、第１の距離が変わると共に基板及びメンブレンに入射する光の制御可能な回折が生じ、照明表面積Ａｍ，Ａｉ，Ａｈ，Ａｄの大きさ及び照明表面積Ａｍ，Ａｉ，Ａｈ，Ａｄの比は、回折素子を照明する光の波長範囲にわたり回折素子の実質的に色消し状態の回折を生じさせるよう選択されていることを特徴とする請求項４５記載の部品。
【請求項４９】
基板、メンブレン及びメンブレンと基板をパッシブ状態において第１の距離で結合する定着部を備えた制御可能な回折素子を準備する段階と、力をメンブレンに加える段階と、力を加えることにより第１の距離を変える段階と、基板及びメンブレンに入射する光の制御可能な回折を生じさせる段階とを有することを特徴とする方法。
【請求項５０】
力は、静電力であることを特徴とする請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
静電力は、印加電圧によって生じることを特徴とする請求項５０記載の方法。
【請求項５２】
電圧は、交流電流成分を含むことを特徴とする請求項５１記載の方法。
【国際調査報告】
2004500589.tif 000023
2004500589.tif 000024
2004500589.tif 000025
2004500589.tif 000026