(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラー基板に、光を検出する光検出層と、光を反射する光反射層とが積層され、かつ互いに接して設けられ、前記ミラー基板が光検出機能と光反射機能とを兼ね備えていることを特徴とするミラー。
【請求項２】
前記ミラー基板の、前記光検出層と前記光反射層とを設けた面の反対面上に、ミラーグラウンド電極を設けたことを特徴とする請求項１記載のミラー。
【請求項３】
前記ミラー基板の、前記光検出層と前記光反射層とを設けた面と同じ側の面上に、ミラーグラウンド電極を設けたことを特徴とする請求項１記載のミラー。
【請求項４】
上記ミラー基板面上に設けたｎ型半導体層と、上記ｎ型半導体層上に設けた金属層との金属−半導体界面により形成されるショットキー接合を有し、上記ｎ型半導体層と上記金属層を上記光検出層とし、上記金属層を上記光反射層とすることを特徴とする請求項１、２または３記載のミラー。
【請求項５】
上記ミラー基板面上に設けたｐ型半導体層と、上記ｐ型半導体層上に設けた金属層との金属−半導体界面により形成されるショットキー接合を有し、上記ｐ型半導体層と上記金属層を上記光検出層とし、上記金属層を上記光反射層とすることを特徴とする請求項１、２または３記載のミラー。
【請求項６】
上記ミラー基板面上に設けたｎ型半導体層と、上記ｎ型半導体層上に設けた絶縁層と、上記絶縁層上に設けた金属層との金属−絶縁体−半導体界面により形成されるショットキー接合を有し、上記ｎ型半導体層と上記絶縁層と上記金属層を上記光検出層とし、上記金属層を上記光反射層とすることを特徴とする請求項１、２または３記載のミラー。
【請求項７】
上記ミラー基板面上に設けたｐ型半導体層と、上記ｐ型半導体層上に設けた絶縁層と、上記絶縁層上に設けた金属層との金属−絶縁体−半導体界面により形成されるショットキー接合を有し、上記ｐ型半導体層と上記絶縁層と上記金属層を上記光検出層とし、上記金属層を上記光反射層とすることを特徴とする請求項１、２または３記載のミラー。
【請求項８】
上記ミラー基板面上に設けた光導電性膜を上記光検出層とし、その上に、上記光の検出に必要な光量を透過し、反射率が１００％未満の上記光反射層を設けたことを特徴とする請求項１、２または３記載のミラー。
【請求項９】
上記ミラー基板面上に設けたｐ型半導体層とｎ型半導体層とにより形成されたｐ−ｎ接合を有し、上記ｐ型半導体層と上記ｎ型半導体層を上記光検出層とし、その上に、上記光の検出に必要な光量を透過し、反射率が１００％未満の上記光反射層を設けたことを特徴とする請求項１、２または３記載のミラー。
【請求項１０】
上記ミラー基板面上に設けたｐ型半導体層、絶縁層、ｎ型半導体層からなるｐ−ｉ−ｎ構造を上記光検出層とし、その上に、上記光の検出に必要な光量を透過し、反射率が１００％未満の上記光反射層を設けたことを特徴とする請求項１、２または３記載のミラー。
【請求項１１】
上記ミラー基板面上に設けた光導電性膜を上記光検出層とし、その上に、反射率が１００％未満の上記光反射層を設けたことを特徴とする請求項１、２または３記載のミラー。
【請求項１２】
上記ミラー基板面上に設けたｐ型半導体層とｎ型半導体層とにより形成されたｐ−ｎ接合を有し、上記ｐ型半導体層と上記ｎ型半導体層を上記光検出層とし、その上に、反射率が１００％未満の上記光反射層を設けたことを特徴とする請求項１、２または３記載のミラー。
【請求項１３】
上記ミラー基板面上に設けたｐ型半導体層、絶縁層、ｎ型半導体層からなるｐ−ｉ−ｎ構造を上記光検出層とし、その上に、反射率が１００％未満の上記光反射層を設けたことを特徴とする請求項１、２または３記載のミラー。
【請求項１４】
上記光検出層が複数個に分割され、当該ミラーに入射する光の位置検出手段を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか記載のミラー。
【請求項１５】
上記光検出層が複数個設けられ、当該ミラーに入射する光の位置検出手段を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか記載のミラー。
【請求項１６】
入力用光ファイバアレイと、前記入力用光ファイバアレイからの光ビームを反射させるように配置した請求項１乃至１５のいずれか記載の第一のミラーを有する第一のミラーアレイと、前記第一のミラーアレイからの光ビームを反射させる請求項１乃至１５のいずれか記載の第二のミラーを有する第二のミラーアレイと、前記第二のミラーアレイからの光ビームを出力する出力用光ファイバアレイを有する光スイッチであって、前記第一のミラーからの前記第二のミラー上における光ビームの位置を検出し、前記第一のミラー上における光ビームが前記第二のミラー上に適切に照射されるように、前記第一のミラーの方向をフィードバック制御する制御装置を有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項１７】
入力用光ファイバアレイと、前記入力用光ファイバアレイからの光ビームを反射させるように配置した請求項１乃至１５のいずれか記載の第一のミラーを有する第一のミラーアレイと、前記第一のミラーアレイからの光ビームを反射させる請求項１乃至１５のいずれか記載の第二のミラーを有する第二のミラーアレイと、前記第二のミラーアレイからの光ビームを出力する出力用光ファイバアレイを有する光スイッチの製造方法であって、前記第一のミラーの光ビームの位置検出を行い、前記入力用光ファイバアレイの入力ポート側のコリメートレンズアレイと、前記第一のミラーアレイ間の光軸調整を行うことを特徴とする光スイッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用光スイッチ用ミラーや、光センサー、光反射型ディスプレイ、光スキャナー等に用いるビーム偏向用ミラー等のミラー、それを用いた光スイッチならびにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８（ａ）は、従来の光通信用光スイッチの構成を示す図、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）の光スイッチの１個のミラーの平面図で、光ビームのミラー面上の位置を示す図である。
８０は光スイッチ、８１は光ファイバアレイ、８２は光ファイバアレイ８１の入力ポート、８３はコリメートレンズアレイ、８４はミラー、８５はミラーアレイ、８６は光ファイバアレイ８１の出力ポート、８７は信号光、８８はモニタ光分岐手段、８９は光検出器、（ｂ）、（ｃ）において、１００は光ビームである。
図９は従来の光スキャナの構成を示す図である。
９０は光スキャナ、９１は光源、９２はビームスプリッタ、９３はミラー、９４は光ビーム、９５は光検出器、９６は光源９１のドライバである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のミラーは、光の反射機能のみを有する。
例えば、図８に示す対向する２組のミラー８４を用いた光スイッチ８０においては、光ファイバアレイ８１の各チャネルにおける光量をモニタするために、カプラーなどからなるモニタ光分岐手段８８により、光を分岐し、光検出器８９により光を検出して光強度を測定する必要があり、部品点数が多く、構成が複雑であり、コストが増加する問題があった。
また、コリメートレンズアレイ８３等のコリメート系を用いた光スイッチ８０では、図８（ｂ）、（ｃ）に示すような、各ミラー８４に入射する光ビーム１００の位置の検出ができないという問題があった。
また、例えば、図９に示すミラー９３を有する光スキャナー９０において、光源光量を制御するためには、別の光検出器９５を配置して、光源光量をモニタし、フィードハックをかけて、光源９１のドライバ９６の駆動を制御することにより、光源９１の光量を制御する必要があり、部品点数が多く、構成が複雑であり、コストが増加する問題があった。
本発明の目的は、従来のミラーが持つ上記問題を解決し、光ビームやその位置が検出できる手段をミラー自体に設け、部品点数を低減し、構成が簡易で、コストを低減できるミラー、それを用いた光スイッチならびにその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のミラーは、ミラー基板面上に光反射層とともに、光検出層を設けることを特徴とし、単に光を反射するだけの従来のミラーと異なるものである。
すなわち、上記課題を解決するため、本発明においては特許請求の範囲に記載するような構成をとる。
つまり、請求項１記載のミラーは、ミラー基板に、光を検出する光検出層と、光を反射する光反射層とが積層され、かつ互いに接して設けられ、前記ミラー基板が光検出機能と光反射機能とを兼ね備えていることを特徴とする。
また、請求項２記載のミラーは、請求項１記載のミラーにおいて、前記ミラー基板の、前記光検出層と前記光反射層とを設けた面の反対面上に、ミラーグラウンド電極を設けたことを特徴とする。
また、請求項３記載のミラーは、請求項１記載のミラーにおいて、前記ミラー基板の、前記光検出層と前記光反射層とを設けた面と同じ側の面上に、ミラーグラウンド電極を設けたことを特徴とする。
また、請求項４記載のミラーは、請求項１、２または３記載のミラーにおいて、上記ミラー基板面上に設けたｎ型半導体層と、上記ｎ型半導体層上に設けた金属層との金属−半導体界面により形成されるショットキー接合を有し、上記ｎ型半導体層と上記金属層を上記光検出層とし、上記金属層を上記光反射層とすることを特徴とする。
また、請求項５記載のミラーは、請求項１、２または３記載のミラーにおいて、上記ミラー基板面上に設けたｐ型半導体層と、上記ｐ型半導体層上に設けた金属層との金属−半導体界面により形成されるショットキー接合を有し、上記ｐ型半導体層と上記金属層を上記光検出層とし、上記金属層を上記光反射層とすることを特徴とする。
また、請求項６記載のミラーは、請求項１、２または３記載のミラーにおいて、上記ミラー基板面上に設けたｎ型半導体層と、上記ｎ型半導体層上に設けた絶縁層と、上記絶縁層上に設けた金属層との金属−絶縁体−半導体界面により形成されるショットキー接合を有し、上記ｎ型半導体層と上記絶縁層と上記金属層を上記光検出層とし、上記金属層を上記光反射層とすることを特徴とする。
また、請求項７記載のミラーは、請求項１、２または３記載のミラーにおいて、上記ミラー基板面上に設けたｐ型半導体層と、上記ｐ型半導体層上に設けた絶縁層と、上記絶縁層上に設けた金属層との金属−絶縁体−半導体界面により形成されるショットキー接合を有し、上記ｐ型半導体層と上記絶縁層と上記金属層を上記光検出層とし、上記金属層を上記光反射層とすることを特徴とする。
また、請求項８記載のミラーは、請求項１、２または３記載のミラーにおいて、上記ミラー基板面上に設けた光導電性膜を上記光検出層とし、その上に、上記光の検出に必要な光量を透過し、反射率が１００％未満の上記光反射層を設けたことを特徴とする。
また、請求項９記載のミラーは、請求項１、２または３記載のミラーにおいて、上記ミラー基板面上に設けたｐ型半導体層とｎ型半導体層とにより形成されたｐ−ｎ接合を有し、上記ｐ型半導体層と上記ｎ型半導体層を上記光検出層とし、その上に、上記光の検出に必要な光量を透過し、反射率が１００％未満の上記光反射層を設けたことを特徴とする。
また、請求項１０記載のミラーは、請求項１、２または３記載のミラーにおいて、上記ミラー基板面上に設けたｐ型半導体層、絶縁層、ｎ型半導体層からなるｐ−ｉ−ｎ構造を上記光検出層とし、その上に、上記光の検出に必要な光量を透過し、反射率が１００％未満の上記光反射層を設けたことを特徴とする。
また、請求項１１記載のミラーは、請求項１、２または３記載のミラーにおいて、上記ミラー基板面上に設けた光導電性膜を上記光検出層とし、その上に、反射率が１００％未満の上記光反射層を設けたことを特徴とする。
また、請求項１２記載のミラーは、請求項１、２または３記載のミラーにおいて、上記ミラー基板面上に設けたｐ型半導体層とｎ型半導体層とにより形成されたｐ−ｎ接合を有し、上記ｐ型半導体層と上記ｎ型半導体層を上記光検出層とし、その上に、反射率が１００％未満の上記光反射層を設けたことを特徴とする。
また、請求項１３記載のミラーは、請求項１、２または３記載のミラーにおいて、上記ミラー基板面上に設けたｐ型半導体層、絶縁層、ｎ型半導体層からなるｐ−ｉ−ｎ構造を上記光検出層とし、その上に、反射率が１００％未満の上記光反射層を設けたことを特徴とする。
また、請求項１４記載のミラーは、請求項１乃至１３のいずれか記載のミラーにおいて、上記光検出層が複数個に分割され、当該ミラーに入射する光の位置検出手段を有することを特徴とする。
また、請求項１５記載のミラーは、請求項１乃至１３のいずれか記載のミラーにおいて、上記光検出層が複数個設けられ、当該ミラーに入射する光の位置検出手段を有することを特徴とする。
また、請求項１６記載の光スイッチは、入力用光ファイバアレイと、前記入力用光ファイバアレイからの光ビームを反射させるように配置した請求項１乃至１５のいずれか記載の第一のミラーを有する第一のミラーアレイと、前記第一のミラーアレイからの光ビームを反射させる請求項１乃至１５のいずれか記載の第二のミラーを有する第二のミラーアレイと、前記第二のミラーアレイからの光ビームを出力する出力用光ファイバアレイを有する光スイッチであって、前記第一のミラーからの前記第二のミラー上における光ビームの位置を検出し、前記第一のミラー上における光ビームが前記第二のミラー上に適切に照射されるように、前記第一のミラーの方向をフィードバック制御する制御装置を有することを特徴とする。
また、請求項１７記載の光スイッチの製造方法は、入力用光ファイバアレイと、前記入力用光ファイバアレイからの光ビームを反射させるように配置した請求項１乃至１５のいずれか記載の第一のミラーを有する第一のミラーアレイと、前記第一のミラーアレイからの光ビームを反射させる請求項１乃至１５のいずれか記載の第二のミラーを有する第二のミラーアレイと、前記第二のミラーアレイからの光ビームを出力する出力用光ファイバアレイを有する光スイッチの製造方法であって、前記第一のミラーの光ビームの位置検出を行い、前記入力用光ファイバアレイの入力ポート側のコリメートレンズアレイと、前記第一のミラーアレイ間の光軸調整を行うことを特徴とする。
本発明のミラーでは、ミラー基板面上に光検出層を設けるので、ミラーに入射する光を検出し、光強度を測定することが可能である。
また、光検出層を複数個設けることにより、ミラー上に入射する光ビームの位置を検出することができる。
また、本発明の光スイッチでは、光検出層によって入射光の強度、位置を検出できるので、外部検出機器を不用とし、ミラーを用いるスイッチング装置等の構成を簡易とし、コストダウンを実現できる。
また、本発明の光スイッチの製造方法では、入力ポート側のコリメートレンズアレイと、第一のミラーアレイ間の光軸が正確に調整された光スイッチを提供できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
実施の形態１
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１のミラーの平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
１はミラー、２はミラー基板、３は光検出層、４は光反射層、５はミラー支持基板、６はミラー駆動用電極基板、７はミラー支持構造体、８はねじりばね、９はミラーグラウンド電極、１０はミラー駆動用電極、１１は４分割光検出面である。
本実施の形態１のミラー１は、ミラー基板２に、光を検出する光検出層３と、光を反射する光反射層４とが積層され、かつ互いに接して設けられ、ミラー基板２が光検出機能と光反射機能とを兼ね備えている。すなわち、ミラー基板２の表面に、面積が均等な４個の光検出層３が分割形成され、その上に、図１（ｂ）に示すように、例えば反射率Ａ％（Ａ＜ｌ００）の光反射層４が形成されている。
ミラー１の面に光が入射すると、Ａ％の光が反射され、残りの（１００−Ａ）％の光は光検出層３に届き、光検出層３を照射する面積に応じた光検出信号が得られる。
この反射率Ａ％はミラー１の用途、光検出層３の性能により決定される。
光検出信号は、４個の光検出層３と、ミラーグラウンド電極９間で、独立に検出できるので、光ビームの光強度はこれらの４個の光検出信号の合計により測定できる。
また、本実施の形態１のミラー１では、図１（ａ）に示すように、光検出層３が４個に分割され、当該ミラー１に入射する光の位置検出手段（図示省略）を有する。すなわち、これら４個の光検出層３から取り出される光検出信号の大小を図示しない比較手段により比較することにより、ミラー１の面上の中央からどちらに偏っているかが測定可能であり、光ビームの位置が検出可能である。
本実施の形態１では、ミラーグラウンド電極９をミラー基板２の裏面に形成した場合である。
ミラー基板２はねじりばね８を介して、ミラー基板２外側のミラー支持構造体７と繋がっており、ねじりばね８のねじれにより、ミラー基板２は２軸方向に傾き、ミラー基板２の面を空間的に任意の方向に向けることが可能である。
本実施の形態１では、ミラー基板２の駆動は静電駆動方式であり、ミラー駆動用電極基板６に、平面的に４分割した電極（図１（ｂ）では２個のみ図示）を形成し、それぞれに印加電圧を加えることにより、ミラー基板２とミラー駆動用電極１０との間に静電引力が働き、ミラー基板２がミラー駆動用電極基板６に引き付けられ、ねじりばね８のばね力と、この静電引力との平衡点においてつり合い、ミラー基板２の面が所定の位置に偏向する。
【０００６】
実施の形態２
図２（ａ）は、本発明の実施の形態２のミラーの平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
上記実施の形態１においては、ミラーグラウンド電極９をミラー基板２の裏面に形成したが、本実施の形態２においては、図２（ａ）に示すように、ミラーグラウンド電極９をミラー基板２の表面上の周辺に、すなわち、ミラー基板２の光検出層３と光反射層４とを設けた面と同じ側の面上に形成したものである。その他の構成、作用、効果は上記実施の形態１と同様である。
【０００７】
実施の形態３
以下、本実施の形態３のミラー１の製造方法について説明する。
図３（ａ）〜（ｇ）は、本実施の形態３のミラー１の製造方法を示す工程断面図である。（ａ）〜（ｄ）はミラー支持基板５の製造工程、（ｅ）、（ｆ）はミラー駆動用電極基板６の製造工程、（ｇ）はミラー支持基板５とミラー駆動用電極基板６との接合工程を示す。
ミラー１の構成は、図１、図２のミラーとほぼ同様である。ここでは、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いた例を示す。
まず、図３（ａ）に示すように、Ｓｉ層１２／ＳｉＯ２層（中間酸化膜）１３／Ｓｉ層（Ｓｉ基板）１４の３層からなるＳＯＩ基板１５上に光検出層３を形成し、ミラー形状、電極形状に沿ったパターニングを行う。次に、その上に、光反射層４を形成し、パターニングを行う。
次に、図３（ｂ）に示すように、電極配線１６を形成した後、ＳＯＩ基板１５の表面および裏面に、例えばＳｉＯ２からなるエッチング用のマスクパターン１７を形成する。
次に、図３（ｃ）に示すように、このマスクパターン１７をマスクとして、Ｓｉ層（Ｓｉ活性層）１４からなるミラー基板２と、ねじりばね８の形状加工を、例えば高アスペクト加工用反応性イオンエッチング（Deep RIE(Reactive Ion Etching) またはICP(Induction Coupled Plasma) RIE）で行う。また、マスクパターン１７をマスクとして、ＳＯＩ基板１５の下層Ｓｉ層１２を例えばＫＯＨ水溶液によりエッチングする。
次に、図３（ｄ）に示すように、ミラー駆動用電極基板６との接合用金属膜（例えば下層からＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ）１８を形成し、ＳＯＩ基板１５のＳｉＯ２層１３と、ＳｉＯ２からなるマスクパターン（図示省略）をフッ酸で除去し、ねじりばね８により支持された可動ミラー支持基板５が完成する（ミラーグラウンド電極９は図示省略）。
次に、図３（ｅ）に示すように、Ｓｉ基板からなるミラー駆動用電極基板６に例えば下層からＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを蒸着して、ミラー駆動用電極１０を形成し、そのパターニングを行なう。
次に、図３（ｆ）に示すように、ミラー支持基板５との接合用金属膜および半田膜（金属膜は例えば下層からＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ、半田膜は例えばＡｕＳｎ）１９を蒸着し、パターニングを行なう。
最後に、ミラー支持基板５とミラー駆動用電極基板６とを、上記ハンダを溶かして接合し、ミラー１が完成する。
図１、図２、図３に示した光検出層３としては、例えばミラー基板２面上にｎ型Ｓｉ等のｎ型半導体層を形成し、その上に半透明の薄い金属膜（例えばＰｔ、Ａｕ等）を蒸着等により形成した金属−半導体界面のショットキー接合によるものを用いることができる。この場合、この金属層を光反射層４とする。
あるいは、ミラー基板２上にｎ型Ｓｉ等のｎ型半導体層を形成し、その上にＳｉＯ２等の絶縁層を形成し、さらにその上に半透明の金属層（例えばＰｔ、Ａｕ等）を蒸着等により形成した金属−絶縁体−半導体界面のショットキー接合によるものを用いることができる。この場合、この金属層を光反射層４とする。
このように、ショットキー接合を用いる場合は、光検出層３の一部の金属層と光反射層４とを同一金属層で形成可能であり、製造工程を短縮できる。
なお、光検出層３を構成するｎ型半導体層に替えて、ｐ型半導体層を用いても良い。
あるいは、ミラー基板２上に光導電性膜を形成したものを用いることができる。この場合、この光導電性膜の上に、光の検出に必要な光量を透過し、反射率が１００％未満の光反射層４を設ける。
あるいは、ミラー基板２上に設けたｐ型半導体層とｎ型半導体層（どちらが上層、下層でもよい）からなるｐ−ｎフォトダイオード層を形成したものを用いることができる。この場合、このｐ−ｎフォトダイオード層の上に、光の検出に必要な光量を透過し、反射率が１００％未満の光反射層４を設ける。
あるいは、ミラー基板２上に設けたｐ型半導体層、絶縁層、ｎ型半導体層からなるｐ−ｉ−ｎフォトダイオードを形成したものを用いることができる。この場合、このｐ−ｉ−ｎフォトダイオード層の上に、光の検出に必要な光量を透過し、反射率が１００％未満の光反射層４を設ける。
また、図３の上記製造方法では、シリコンを半導体として用いたが、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＴｅ、ＧａＳ、ＧａＳｅ、ＧａＴｅ、ＩｎＳｅ、ＳｎＯ２、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、Ｓｂ２Ｔｅ３、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｂｉ２Ｔｅ３、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ等の他の半導体を用いても本発明を実現可能であることは明らかである。
ここで、半導体がシリコンの場合には、精製が容易で、欠陥の少ない単結晶が製作しやすく、また、絶縁膜であるＳｉＯ２膜を高品質で形成することが容易であるという利点がある。また、半導体がＩｎＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ等の場合では、電子移動度が高く、光検出器としての応答速度が速いという利点がある。さらに、半導体が、直接遷移型半導体であるＡｌＮ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＴｅ、ＳｎＯ２等の場合では、同一基板上において、発光ダイオードや、レーザー等の発光する構造を形成することができるという利点がある。
また、図１〜図３の上記実施の形態１〜３においては、光検出層３を４分割したものを示したが、ミラー基板２上に複数個の光検出層３を点対称に、例えばハイブリッド集積して付与した形態でも光ビームの位置検出が可能である。
【０００８】
さらに、図１〜図３の上記実施の形態１〜３においては、ミラー基板２の駆動方式として静電引力を用いたが、磁場と電流を利用したローレンツカや電磁力、ピエゾや超音波モーターのような圧電力を用いた駆動方式であっても良いことは言うまでもない。
【０００９】
実施の形態４
図４（ａ）は、本発明の実施の形態４のミラーを用いた光スイッチの構成を示す図、（ｂ）は（ａ）のミラーの平面図である。
４０は光スイッチ、４１は光ファイバアレイ、４１ａは入力用光ファイバアレイ、４１ｂは出力用光ファイバアレイ、４２は光ファイバアレイ４１ａの入力ポート、４３ａ、４３ｂはコリメートレンズアレイ、４４ａ、４４ｂはミラー、４５ａ、４５ｂはミラーアレイ、４６は光ファイバアレイ４１ｂの出力ポート、４７は信号光、４８は制御装置、１００は光ビームである。
入力ポート４２からの光ビーム１００はコリメートレンズアレイ４３ａを経て、１次ミラーアレイ４５ａのミラー４４ａ、２次ミラーアレイ４５ｂのミラー４４ｂで偏向され、所望の出力ポート４６ヘ誘導される。このとき、光ビーム１００を偏向すると同時に、光検出層３を有するミラー４４ａまたは４４ｂ面上で信号光４７の光を検出し、光強度を測定できるので、出カポート４６での信号光強度のモニタ、すなわち、モニタ光分岐手段（図８の８８）、光検出器（図８の８９）は不要である。また、本実施の形態４では、光検出層３を４個に分割した４分割光検出機能により、ミラー４４ａまたは４４ｂ上への光ビームの位置検出が可能で、この信号をミラー４４ａまたは４４ｂの位置制御に用いることもできる。
一例として、光検出層３を４個に分割した４分割光検出機能により、２次ミラーアレイ４５ｂ上のミラー４４ｂ上における光ビームの位置検出が可能で、この信号を解析して、光ビームが２次ミラーアレイ４５ｂ上のミラー４４ｂの中心に適切に照射されるように、１次ミラーアレイ上４５ａ上のミラー４４ａの方向をフィードバック制御することもできる。また、１次ミラーアレイ４５ａ上のミラー４４ａにおいて、同様の光ビームの位置検出を行うこともでき、この信号を解析して、上記光スイッチ製作時において、入力ポート４２側のコリメートレンズアレイ４３ａと１次ミラーアレイ４５ａ間の光軸調整に用いることができる。
【００１０】
すなわち、本実施の形態４の光スイッチ４０は、入力用光ファイバアレイ４１ａと、入力用光ファイバアレイ４１ａからの光ビームを反射させるように配置した実施の形態１〜３の第一のミラー４４ａを有する第一のミラーアレイ４５ａと、第一のミラーアレイ４５ａからの光ビームを反射させる実施の形態１〜３の第二のミラー４４ｂを有する第二のミラーアレイ４５ｂと、第二のミラーアレイ４５ｂからの光ビームを出力する出力用光ファイバアレイ４１ｂを有する光スイッチ４０であって、第一のミラー４４ａからの第二のミラー４４ｂ上における光ビームの位置を検出し、第一のミラー４４ａ上における光ビームが第二のミラー４４ｂ上に適切に照射されるように、第一のミラー４４ａの方向をフィードバック制御する制御装置４８を有する。
このような構成により、光検出層３によって入射光の強度、位置を検出できるので、外部検出機器を不用とし、ミラーを用いるスイッチング装置等の構成を簡易とし、コストダウンを実現できる。
また、本実施の形態４の光スイッチ４０の製造方法は、入力用光ファイバアレイ４１ａと、入力用光ファイバアレイ４１ａからの光ビームを反射させるように配置した実施の形態１〜３の第一のミラー４４ａを有する第一のミラーアレイ４５ａと、第一のミラーアレイ４５ａからの光ビームを反射させる実施の形態１〜３の第二のミラー４４ｂを有する第二のミラーアレイ４５ｂと、第二のミラーアレイ４５ｂからの光ビームを出力する出力用光ファイバアレイ４１ｂを有する光スイッチ４０の製造方法であって、第一のミラー４４ａの光ビームの位置検出を行い、入力用光ファイバアレイ４１ａの入力ポート４２側のコリメートレンズアレイ４３ａと、第一のミラーアレイ４５ａ間の光軸調整を行う。
このような構成により、入力ポート４２側のコリメートレンズアレイ４３ａと、第一のミラーアレイ４５ａ間の光軸が正確に調整された光スイッチ４０を提供できる。
【００１１】
実施の形態５
図５（ａ）は、本発明の実施の形態５のミラーを用いた光スキャナの構成を示す図、（ｂ）は（ａ）のミラーの斜視図である。
５０は光スキャナ、５１は光源、５２はミラー、５３は光ビーム、５４は光強度（光量）検出器、５５は光源５１のドライバ、（ｂ）において、５６はミラー駆動源である。
光源５１からの光ビーム５３がミラー５２の面で反射され、任意の方向に偏向される。ミラー５２の面で光ビーム５３の偏向を行うと同時に、ミラー５２に設けた光検出層３により光を検出し、光強度検出器５４により光強度の検出が可能であるので、従来必要であった光ビーム５３を分岐させるビームスプリッタ（図９の９２）や別装置として光検出器（図９の９５）を用意する必要がない。
【００１２】
実施の形態６
図６（ａ）は、本発明の実施の形態６のミラーの光検出層３からの光信号（光電流）取り出し用配線の構成を示す図、（ｂ）は光検出層３にフォトダイオード等の光起電力層を用いた場合の信号検出回路図、（ｃ）は光検出層３に光導電性膜を用いた場合の信号検出回路図である。
（ａ）において、１はミラー、３は光検出層（光検出層３の上に光反射層４が形成されている）、８はねじりばね、６０は光信号取り出し用配線、９はミラーグラウンド電極、６１はミラーグラウンド配線、（ｂ）において、６２は光、６３はフォトダイオード、６４はアノード、６５はカソード、６６はオペアンプ、（ｃ）において、６７は光導電性膜、６８は外部電源、６９は固定抵抗である。
本実施の形態６は、最もシンプルな１軸ミラーで、１個のアノードと１個のカソードを有する構成例である。図６（ａ）に示すように、光信号取り出し用配線６０とその光信号取り出し用電極パッド（アノード）６４、並びにミラーグラウンド配線６１とそのミラーグラウンド電極パッド（カソード）６５を形成して、各電極パッド６４、６５からワイヤボンディング実装により外部へ取り出す。
【００１３】
光検出層３にフォトダイオード等の光起電力層を用いた場合は、図６（ｂ）に示すように、オペアンプ６６等を用いて光電流を電圧出力として取り出す。
光検出層３に光導電性膜を用いた場合は、図６（ｃ）に示すように、光照射により抵抗が変化するので、外部電源６８から供給される電流の変化を別の固定抵抗６９を介して取り出す。
【００１４】
実施の形態７
図７（ａ）は、本発明の実施の形態７のミラーの光検出層３からの光信号（光電流）取り出し用配線の構成を示す図、（ｂ）はその信号検出回路図である。
（ａ）において、７１ａ〜７１ｄは光信号取り出し用配線、７２ａ、７２ｂはミラーグラウンド配線、（ｂ）において、７３ａ〜７３ｄは光、７４ａ〜７４ｄはフォトダイオード、７５ａ〜７５ｄはアノード、７６はカソード、７７ａ〜７７ｄはオペアンプである。
本実施の形態７は、図７（ａ）に示すように、フォトダイオード等の光起電力層を用いた光検出層３が４分割された２軸ミラーで、４個のアノードと１個のカソードを有する構成例である。
このように分割した光検出層３を備えたミラー７０は、図７（ｂ）に示すように、各光検出層３に対応した検出回路を構成し（グラウンドは共通）、それぞれの光信号出力Ｖｏｕｔ１〜Ｖｏｕｔ４を比較し、光ビームの偏光状況を判断することが可能である。
以上説明したように、上記実施の形態１〜７では、ミラーに反射機能に加えて、光検出機能を集積しているので、従来のミラーでは知り得なかった光ビームの光強度を他の検出器無しで測定できる。また、光検出層３を複数個に分割する多分割光検出構造、または例えば多数個のフォトダイオードチップをボンディングする等、多数の光検出部分を持つ構造にすることで、光ビームの位置検出も可能となる。また、光ビームの偏向と光検出の両方が必要な装置においては、従来必要であった検出器等の部品を用いる必要がなく、ミラーのみで構成できるため、装置を構成する場合において部品点数を削減でき、大きく経済化を図ることができる。
以上本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のミラーによれば、従来のミラーでは知り得なかった光ビームの光強度を他の検出器無しで測定できる。また、光検出層を複数個設けることにより光ビームの位置検出も可能となる。また、光ビームの偏向と光検出の両方が必要な装置においては、従来必要であった検出器等の部品を用いる必要がなく、ミラーのみで構成できるため、装置を構成する場合において部品点数を削減でき、大きく経済化を図ることができる。また、本発明の光スイッチによれば、光検出層によって入射光の強度、位置を検出できるので、外部検出機器を不用とし、ミラーを用いるスイッチング装置等の構成を簡易とし、コストダウンを実現できる。また、本発明の光スイッチの製造方法によれば、入力ポート側のコリメートレンズアレイと、第一のミラーアレイ間の光軸が正確に調整された光スイッチを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１のミラーの平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態２のミラーの平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は本実施の形態３のミラーの製造方法を示す工程断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態４のミラーを用いた光スイッチの構成を示す図、（ｂ）は（ａ）のミラーの平面図である。
【図５】（ａ）は本発明の実施の形態５のミラーを用いた光スキャナの構成を示す図、（ｂ）は（ａ）のミラーの斜視図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施の形態６のミラーの光検出層からの光信号取り出し用配線の構成を示す図、（ｂ）は光検出層にフォトダイオード等の光起電力層を用いた場合の信号検出回路図、（ｃ）は光検出層に光導電性膜を用いた場合の信号検出回路図である。
【図７】（ａ）は本発明の実施の形態７のミラーの光検出層からの光信号取り出し用配線の構成を示す図、（ｂ）はその信号検出回路図である。
【図８】（ａ）は従来の光通信用光スイッチの構成を示す図、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）の光スイッチの１個のミラーの平面図で、光ビームのミラー面上の位置を示す図である。
【図９】従来の光スキャナの構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ミラー、２…ミラー基板、３…光検出層、４…光反射層、５…ミラー支持基板、６…ミラー駆動用電極基板、７…ミラー支持構造体、８…ねじりばね、９…ミラーグラウンド電極、１０…ミラー駆動用電極、１１…４分割光検出面、１２…Ｓｉ層、１３…ＳｉＯ２層、１４…Ｓｉ層、１５…ＳＯＩ基板、１６…電極配線、１７…マスクパターン、１８…接合用金属膜、１９…接合用金属膜および半田膜、４０…光スイッチ、４１、４１ａ、４１ｂ…光ファイバアレイ、４２…入力ポート、４３ａ、４３ｂ…コリメートレンズアレイ、４４ａ、４４ｂ…ミラー、４５ａ、４５ｂ…ミラーアレイ、４６…出力ポート、４７…信号光、４８…制御装置、５０…光スキャナ、５１…光源、５２…ミラー、５３…光ビーム、５４…光強度検出器、５５…ドライバ、５６…ミラー駆動源、６０…光信号取り出し用配線、６１…ミラーグラウンド配線、６２…光、６３…フォトダイオード、６４…アノード、６５…カソード、６６…オペアンプ、６７…光導電性膜、６８…外部電源、６９…固定抵抗、７１ａ〜７１ｄ…光信号取り出し用配線、７２ａ、７２ｂ…ミラーグラウンド配線、７３ａ〜７３ｄ…光、７４ａ〜７４ｄフォトダイオード、７５ａ〜７５ｄ…アノード、７６…カソード、７７ａ〜７７ｄ…オペアンプ、８０…光スイッチ、８１…光ファイバアレイ、８２…入力ポート、８３…コリメートレンズアレイ、８４…ミラー、８５…ミラーアレイ、８６…出力ポート、８７…信号光、８８…モニタ光分岐手段、８９…光検出器、９０…光スキャナ、９１…光源、９２…ビームスプリッタ、９３…ミラー、９４…光ビーム、９５…光検出器、９６…ドライバ、１００…光ビーム。
【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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