專利名稱：光束切換/調(diào)節(jié)裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在(例如)光通訊網(wǎng)絡(luò)、光切換系統(tǒng)等中執(zhí)行光束光路轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)傳輸量的光束切換和調(diào)節(jié)裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
在光通訊系統(tǒng)中用于光路轉(zhuǎn)換的光束切換和調(diào)節(jié)裝置是必需的，并且近年來用于在多個輸入和輸出端之間進行光路切換的矩陣光束切換和調(diào)節(jié)裝置已變得尤其重要。例如，這種矩陣光束切換和調(diào)節(jié)裝置起著重要的作用，如使來自多個平行輸入光纖之中的一個的光信號向多個平行輸出光纖之中的一個傳輸；在日本專利申請JP2001-142008中公開的一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置是這種裝置的一種具體實例。
在此光束切換和調(diào)節(jié)裝置中，來自光纖的光進入光導(dǎo)，在光導(dǎo)中光路形成為一個矩陣。在光路的交叉點設(shè)置利用MEMS技術(shù)(MEMS微電機械系統(tǒng))的微反射鏡，并且通過將這些微反射鏡移進和移出設(shè)置于光路中的狹縫中而進行光束的光路轉(zhuǎn)換和傳輸量的調(diào)節(jié)。
圖17是表示用于解釋利用MEMS技術(shù)的常規(guī)光束切換和調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)實例。圖17(a)是該光束切換和調(diào)節(jié)裝置的平面圖，圖17(b)是沿圖17(a)中A-A’線的截面圖。
如圖17(a)所示，光束切換和調(diào)節(jié)裝置包括芯支撐襯底301上的第一至第三光導(dǎo)芯302a、302b和302c。這些光導(dǎo)芯連接到輸入端光纖308或傳輸端光纖309，并且在光導(dǎo)芯的交叉部分中設(shè)置狹縫303，使得狹縫穿過彼此交叉的光導(dǎo)。
另外，在圖17(a)中虛線表示的芯支撐襯底301的上表面區(qū)域上如圖17(b)所示的設(shè)置一個插板支撐襯底304，并且形成這樣一種結(jié)構(gòu)，即設(shè)置在此插板支撐襯底304上的插板305由插板驅(qū)動機構(gòu)307驅(qū)動。另外，306表示用于插板驅(qū)動機構(gòu)的電驅(qū)動的電線。
插板305面對狹縫303的上部設(shè)置。插板305由插板驅(qū)動機構(gòu)307向上和向下驅(qū)動，使得這些插板305插入到狹縫303中或從中移開。結(jié)果，可以實現(xiàn)基于光束光路切換的切換作用和基于透射光量的調(diào)節(jié)的衰減作用，其中光束從輸入端光纖308的光纖芯部分310進入狹縫303。
具體地說，在相應(yīng)插板305插入到相應(yīng)狹縫303的狀態(tài)中，從第一光導(dǎo)芯302a進入此狹縫303的光束被插板305反射，并因此與第二光導(dǎo)芯302b的端面耦合。另一方面，在此插板305從狹縫303中抽出的狀態(tài)下，從第一光導(dǎo)芯302a進入狹縫303的光束與面對的三光導(dǎo)芯302c的端面耦合。通過這種方式進行光束光路的切換，從而實現(xiàn)切換作用。
另外，如果調(diào)節(jié)插板303在此狹縫303中的插入位置(插入深度)，則可以通過根據(jù)此插入位置阻擋從第一光導(dǎo)芯302a進入狹縫303的一部分光束、并允許剩余的光束分量通過、使得這一分量與第三光導(dǎo)芯302c的端面耦合來實現(xiàn)衰減透射光強度的衰減作用。
為了實現(xiàn)基于上述系統(tǒng)的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，需要把通過利用硅半導(dǎo)體工藝等的MEMS工藝在硅襯底等的表面上制造的MEMS致動器和微反射鏡連接到通過單獨的工藝制造的光導(dǎo)襯底。具體地說，在此光束切換和調(diào)節(jié)裝置的制造中，當(dāng)對齊反射鏡和反射鏡接收凹進之后，需要結(jié)合一個具有反射鏡接收凹進的光導(dǎo)襯底和一個具有反射鏡及支撐并移動反射鏡的致動器的致動器襯底。
但是，在此對齊的實際進行中，已經(jīng)斷定此對齊非常困難。具體地說，因為反射鏡接收凹進設(shè)置在光導(dǎo)的中點，所以希望反射鏡接收凹進的設(shè)置寬度盡可能地窄以抑制光損失。因此，在反射鏡和反射鏡接收凹進的對齊中要求極高的精確度。另外，如果在反射鏡與反射鏡接收凹進的對齊過程中反射鏡與反射鏡接收凹進以外的部分碰撞，則反射鏡容易損壞。因此，光導(dǎo)襯底和致動器襯底的對齊非常困難。尤其在反射鏡數(shù)量很多的情況下，所有的反射鏡都必須與相應(yīng)的反射鏡接收凹進對齊；因此，這種對齊非常困難。
另外，根據(jù)信號驅(qū)動致動器。在本發(fā)明的光束切換和調(diào)節(jié)裝置中，裝置具有下列一些特點即，在組裝過程中致動器與光導(dǎo)襯底結(jié)合。為了減小裝置的尺寸并便于制造過程中的檢查，將上述特點作為先決條件，必須設(shè)計用于對致動器襯底提供信號的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)等，使得導(dǎo)線不干擾組裝，并且使得可以通過在此檢查中暫時連接導(dǎo)線而使檢查很容易進行。
另外，在此光束切換和調(diào)節(jié)裝置中，需要將光導(dǎo)芯中形成的狹縫和插板之間的相對位置關(guān)系設(shè)置成當(dāng)使插板用作反射板時反射損失最小。另外，為了減小反射光的損失，希望插板相對于狹縫的位置以1μm精度或更精確的對齊。另外，在調(diào)節(jié)光束衰減量的時候，必須通過插板驅(qū)動機構(gòu)平滑的驅(qū)動插板。
為了觀察在此光束調(diào)節(jié)裝置中插板和狹縫的高精度對齊狀態(tài)，精確監(jiān)視這些相對位置和插板從外向內(nèi)插入狹縫的深度很重要。
一般地采用這樣一種方法，即在粘合芯支撐襯底和插板支撐襯底之后，用通過光學(xué)方法的顯微觀察去監(jiān)視插板和狹縫之間的相對位置關(guān)系，在裝置是利用硅襯底構(gòu)成的情況下利用紅外顯微鏡進行觀察，在采用玻璃襯底的情況下利用配備有可見光源的普通光學(xué)顯微鏡進行觀察。
但是，除了連接到插板支撐襯底的插板驅(qū)動機構(gòu)外，還設(shè)置用于操縱插板驅(qū)動機構(gòu)的導(dǎo)線。因此，出現(xiàn)下列問題即，這些構(gòu)件的存在是觀察插板和狹縫之間相對位置關(guān)系的主要障礙。
另外，還遇到下列問題具體地說是，在顯微觀察期間觀察放大率不可避免地依據(jù)狹縫的寬度和作為觀察目標(biāo)的插板的大小而增大；因此，場深很淺，以致于很難識辨狹縫內(nèi)插板的插入位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的設(shè)計旨在解決上述問題。本發(fā)明的第一個目的在于提供一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置及其制造方法，其中由于便于反射鏡和反射鏡接收凹進對齊，該裝置可以很容易地制造并有很好的產(chǎn)量。另外，本發(fā)明的第二目的在于提供一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其中很容易辨別插板和形成于光導(dǎo)芯中的狹縫之間的位置關(guān)系以及狹縫內(nèi)插板的插入位置。
用于實現(xiàn)上述第一目的的本發(fā)明為下列第一至第十三發(fā)明。
第一發(fā)明是一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，包括光導(dǎo)襯底，其具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；和致動器襯底，具有上述一個或多個反射鏡以及一個或多個設(shè)置在對應(yīng)于一個或多個反射鏡的位置上的致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；其特征在于對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置，在光導(dǎo)襯底上形成用于對齊光導(dǎo)襯底和致動器襯底的第一校準(zhǔn)標(biāo)記，和在致動器襯底上形成用于對齊光導(dǎo)襯底和致動器襯底的第二校準(zhǔn)標(biāo)記。
第二發(fā)明是基于第一發(fā)明，其特征在于可以通過紅外光觀察第一和第二校準(zhǔn)標(biāo)記。
第三發(fā)明是基于第一或第二發(fā)明，其特征在于第一校準(zhǔn)標(biāo)記形成在光導(dǎo)襯底的第一表面上，第二校準(zhǔn)標(biāo)記形成在致動器襯底的第一表面上，和致動器襯底具有允許紅外光透射的特性。
第四發(fā)明是一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，包括光導(dǎo)襯底，其具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；和致動器襯底，具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；其中對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置；其特征在于從外部直接向致動器襯底進行電源供給。
第五發(fā)明是一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，包括光導(dǎo)襯底，其具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；和致動器襯底，具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；其中對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置；其特征在于本裝置包括一個中繼襯底，用于中繼與致動器襯底的電連接，將中繼襯底結(jié)合到致動器襯底的另一表面，使得該中繼襯底的一部分從致動器襯底伸出，和中繼襯底不覆蓋致動器的所述另一表面上對應(yīng)于第二校準(zhǔn)標(biāo)記的區(qū)域。
第六發(fā)明是基于第五發(fā)明，其特征在于在致動器襯底的第一表面上形成多個用于電連接的第一襯墊，在中繼襯底從致動器襯底伸出的一部分中位于致動器襯底一側(cè)的中繼襯底的表面上形成多個用于電連接的第二襯墊，多個第一襯墊和多個第二襯墊分別通過連接線彼此電連接，在中繼襯底上形成多個用于電連接的第三襯墊，每個第三襯墊電連接到多個第二襯墊中的一個，在中繼襯底上形成多個導(dǎo)電部分，該導(dǎo)電部分分別電連接到多個第二襯墊中的一些第二襯墊；和多個導(dǎo)電部分的至少一部分的相互間的設(shè)置間距寬于多個第二襯墊的設(shè)置間距以及多個第三襯墊的設(shè)置間距。
第七發(fā)明是基于第六發(fā)明，其特征在于在中繼襯底的伸出部分中位于致動器襯底一側(cè)上的中繼襯底的表面上形成多個導(dǎo)電部分，和在位于與致動器襯底相反一側(cè)的中繼襯底的表面上形成多個第三襯墊。
第八發(fā)明是基于第六或第七發(fā)明，其特征在于所述裝置包括一個襯底，其具有多個用于外連接的引線端，和多個第三襯墊和用于外連接的多個引線端分別通過連接線彼此電連接。
第九發(fā)明是一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，包括光導(dǎo)襯底，其具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；和致動器襯底，具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；其中對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置；其特征在于致動器襯底包括用于致動器的電驅(qū)動的多個饋電端子，并且所述的多個饋電端子包含一個或多個第一類型端子以及一個或多個第二類型端子，其中一個或多個第一類型端子用于為單獨驅(qū)動致動器目的而執(zhí)行饋電，一個或多個第二類型端子用于為集中驅(qū)動所有致動器目的而執(zhí)行饋電，使得所有的一個或多個反射鏡位于第二位置。
第十發(fā)明是基于第九發(fā)明，其特征在于在致動器襯底上安裝驅(qū)動一個或多個致動器的驅(qū)動電路，使得當(dāng)對第一類型端子提供用于進行各個所需的光學(xué)切換操作的信號時執(zhí)行這些光學(xué)切換操作，并使得當(dāng)對第二類型端子提供特定的信號時所有的一個或多個反射鏡都位于第二位置。
第十一發(fā)明是基于第九發(fā)明或第十發(fā)明，其特征在于在每個反射鏡中至少設(shè)置一個凹凸部分，并且可以利用這些凹凸部分作為顯微觀察的聚焦基準(zhǔn)來觀察反射鏡接收凹進中反射鏡的插入深度。
第十二發(fā)明是基于第一至第十一發(fā)明中的任何一個，其特征在于光導(dǎo)襯底和致動器襯底利用夾置的間隔件結(jié)合，使得一個或多個反射鏡的第二位置定位成反射鏡完全從一個或多個反射鏡接收凹進中退出。
第十三發(fā)明是基于第十二發(fā)明，其特征在于將所述間隔件設(shè)置成其包圍致動器襯底上分布一個或多個反射鏡的區(qū)域。
第十四發(fā)明是基于第十三發(fā)明，其特征在于用一種折射率調(diào)節(jié)液填充光導(dǎo)襯底和致動器襯底之間的空間，使得該液體進入反射鏡接收凹進，其中折射率調(diào)節(jié)液具有基本上與光導(dǎo)的芯層相同的折射率，和所述間隔件形成密封折射率調(diào)節(jié)液的密封結(jié)構(gòu)的一部分。
第十五發(fā)明是一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，包括光導(dǎo)襯底，其具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；和致動器襯底，具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；和中繼襯底，用于將電連接中繼到致動器襯底，其特征在于對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置，和中繼襯底結(jié)合到致動器襯底的另一表面，使得該中繼襯底的一部分從致動器襯底伸出。
第十六發(fā)明是基于第十五發(fā)明，其特征在于在致動器襯底的第一表面上形成多個用于電連接的第一襯墊，在從致動器襯底伸出的一部分中繼襯底中位于致動器襯底一側(cè)的中繼襯底的表面上形成多個用于電連接的第二襯墊，多個第一襯墊和多個第二襯墊分別通過連接線彼此電連接，在中繼襯底上形成多個用于電連接的第三襯墊，每個襯墊電連接到多個第二襯墊中的一個。
第十七發(fā)明是基于第十五或第十六發(fā)明，其特征在于所述裝置包括一個具有多個用于外連接的引線端子的襯底，和多個第三襯墊和多個用于外連接的引線端子分別通過連接線彼此電連接。
第十八發(fā)明是基于第十六發(fā)明或第十七發(fā)明，其特征在于在中繼襯底上形成多個導(dǎo)電部分，這些導(dǎo)電部分分別與多個第二襯墊中的一些第二襯墊電連接，和多個導(dǎo)電部分中的至少一部分的相互間的設(shè)置間距寬于多個第二襯墊的設(shè)置間距以及多個第三襯墊的設(shè)置間距。
第十九發(fā)明是基于第十八發(fā)明，其特征在于在位于中繼襯底的伸出部分中致動器襯底一側(cè)上的中繼襯底的表面上形成多個導(dǎo)電部分，和在位于致動器襯底相反一側(cè)上的中繼襯底的表面上形成多個第三襯墊。
第二十發(fā)明是基于第十八發(fā)明或第十九發(fā)明，其特征在于當(dāng)分別給多個導(dǎo)電部分提供特定的信號時，所有的一個或多個反射鏡都位于第二位置。
第二十一發(fā)明是基于第十八至第二十發(fā)明中的任何一個，其特征在于在致動器襯底上安置驅(qū)動一個或多個致動器的驅(qū)動電路，使得當(dāng)對多個第三襯墊供給用于進行各個所需的光切換操作的信號時，執(zhí)行這些光切換操作，并使得當(dāng)對多個導(dǎo)電部分供給特定的信號時，所有的一個或多個反射鏡都位于第二位置。
第二十二發(fā)明是一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，包括光導(dǎo)襯底，其具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；和致動器襯底，具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；其特征在于對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置，和利用夾置的間隔件結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第二位置位于反射鏡完全從一個或多個反射鏡接收凹進中退出的位置。
第二十三發(fā)明是基于第二十二發(fā)明，其特征在于所述間隔件設(shè)置成其圍繞一個或多個反射鏡分布在致動器襯底上的區(qū)域。
第二十四發(fā)明是基于第二十三發(fā)明，其特征在于用一種折射率調(diào)節(jié)液填充光導(dǎo)襯底和致動器襯底之間的空間，使得該液體進入反射鏡接收凹進，其中折射率調(diào)節(jié)液具有基本上與光導(dǎo)的芯層相同的折射率，和所述間隔件形成密封折射率調(diào)節(jié)液的密封結(jié)構(gòu)的一部分。
第二十五發(fā)明是一種制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置的方法，包括制備光導(dǎo)襯底的步驟，其中光導(dǎo)襯底(i)具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口，和(ii)其上形成第一校準(zhǔn)標(biāo)記；制備致動器襯底的步驟，其中致動器襯底(i)具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置，和(ii)其上形成第二校準(zhǔn)標(biāo)記；和利用第一和第二校準(zhǔn)標(biāo)記對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底的步驟，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置。
第二十六發(fā)明是一種制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置的方法，包括制備光導(dǎo)襯底的步驟，其中光導(dǎo)襯底具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；制備致動器襯底的步驟，其中致動器襯底具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置，制備間隔件的步驟，該間隔件結(jié)合在光導(dǎo)襯底和致動器襯底之間；間隔件結(jié)合步驟，間隔件既可以結(jié)合到光導(dǎo)襯底，也可以結(jié)合到致動器襯底；和間隔件結(jié)合步驟之后執(zhí)行的步驟，其中對齊光導(dǎo)襯底和致動器襯底，并將間隔件結(jié)合到兩襯底的另一個上、即光導(dǎo)襯底或致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置；其特征在于當(dāng)間隔件結(jié)合在光導(dǎo)襯底和致動器襯底之間時，一個或多個反射鏡的第二位置是反射鏡完全從一個或多個反射鏡接收凹進中退出的位置。
第二十七發(fā)明是基于第二十六發(fā)明，其特征在于在光導(dǎo)襯底上形成第一校準(zhǔn)標(biāo)記，在致動器襯底上形成第二校準(zhǔn)標(biāo)記，和利用第一和第二校準(zhǔn)標(biāo)記執(zhí)行光導(dǎo)襯底和致動器襯底的對齊。
第二十八發(fā)明是基于第二十五至二十七發(fā)明中的任何一個，其特征在于將致動器構(gòu)造成當(dāng)絕對沒有供給信號時支撐在這些致動器上的反射鏡返回到特定的位置，該位置比第二位置更遠離該襯底第一表面上的致動器襯底，和當(dāng)對齊光導(dǎo)襯底和致動器襯底時，對致動器襯底施加特定的信號，使得所有的一個或多個反射鏡位于第二位置。
第二十九發(fā)明是制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置的方法，包括制備光導(dǎo)襯底的步驟，其中光導(dǎo)襯底具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；制備致動器襯底的步驟，其中致動器襯底具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；和對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底的步驟，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置；其特征在于將致動器構(gòu)造成當(dāng)絕對沒有供給信號時支撐在這些致動器上的反射鏡返回到特定的位置，該位置比第二位置更遠離該襯底第一表面上的致動器襯底，和當(dāng)光導(dǎo)襯底和致動器襯底對齊時，對致動器襯底施加特定的信號，使得所有的一個或多個反射鏡都位于第二位置。
第三十發(fā)明是基于第二十八或二十九發(fā)明，其特征在于給致動器襯底提供信號，使得在完成光導(dǎo)襯底和致動器襯底的對齊之后，所有的一個或多個反射鏡都逐漸返回到上述特定的位置。
在第一至第二十八發(fā)明中，光導(dǎo)可以設(shè)置成二維矩陣的形式，反射鏡接收凹進可以設(shè)置成這些凹進包括光導(dǎo)的交叉部分的位置，并且各個反射鏡可以設(shè)置成可以前進到各個交叉部分中。
這些第一至第三十發(fā)明使得可以根據(jù)各個發(fā)明提供一種易于制造且產(chǎn)量良好的光束切換和調(diào)節(jié)裝置以及該裝置的制造方法。另外，本發(fā)明可以提供一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，該裝置具有減小的尺寸并在制造過程中便于檢查。另外，由本發(fā)明獲得的這些效果可以通過上述的發(fā)明構(gòu)成以及下面的實施例得以清楚地了解。
用于實現(xiàn)第二目的的本發(fā)明是下面的第三十一至第三十三發(fā)明。
第三十一發(fā)明是一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，用于通過在形成于光導(dǎo)中的狹縫中插入或移去插板而切換光束光路或調(diào)節(jié)穿過光導(dǎo)的光束的透射光量，其特征在于在第一襯底上設(shè)置光導(dǎo)和狹縫，通過設(shè)置在第二襯底上的插板驅(qū)動裝置保持插板，第一和第二襯底設(shè)置成插板可以插進或移出狹縫，第一襯底的包含狹縫的第一區(qū)域和第二襯底的設(shè)置有插板的第二區(qū)域構(gòu)造成這些區(qū)域可以透射特定波長的光束，使這些特定波長的光束從第一區(qū)域或第二區(qū)域中入射，并且透射光束從第二區(qū)域或第一區(qū)域中發(fā)出，使得可以通過顯微鏡觀察來觀察插板在狹縫中的插入位置。
第三十二發(fā)明是一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，用于通過在形成于光導(dǎo)中的狹縫中插入或移去插板而切換光束光路或調(diào)節(jié)穿過光導(dǎo)的光束的透射光量，其特征在于在第一襯底上設(shè)置光導(dǎo)和狹縫，通過設(shè)置在第二襯底上的插板驅(qū)動裝置保持插板，第一和第二襯底設(shè)置成插板可以插進或移出狹縫，第一襯底的包含狹縫的第一區(qū)域或第二襯底的設(shè)置有插板的第二區(qū)域構(gòu)造成該區(qū)域可以透射特定波長的光束，使這些特定波長的光束從第一區(qū)域或第二區(qū)域中入射，并且反射光束從第一區(qū)域或第二區(qū)域中發(fā)出，使得可以通過顯微鏡觀察來觀察插板在狹縫中的插入位置。
第三十三發(fā)明是基于第三十一或三十二發(fā)明，其特征在于在每個插板中至少設(shè)置一個凹凸部分，并且可以利用這些凹凸部分作為顯微鏡觀察的聚焦基準(zhǔn)來觀察插板在狹縫中的插入深度。
第二十九和三十發(fā)明使得能夠提供一種易于辨別插板和設(shè)置在光導(dǎo)芯中的狹縫之間位置關(guān)系的光束切換和調(diào)節(jié)裝置。除此之外，第三十一發(fā)明使得能夠提供一種易于辨別插板在狹縫內(nèi)插入位置的光束切換和調(diào)節(jié)裝置。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光束切換和調(diào)節(jié)裝置的模型的示意性平面圖；圖2是沿圖1中A-B線的示意性截面圖，表示所有的反射鏡已前進到光導(dǎo)襯底的凹槽中的狀態(tài)；圖3是沿圖1中A-B線的示意性截面圖，表示所有的反射鏡已從光導(dǎo)襯底的凹槽中撤出的狀態(tài)；圖4是表示圖1所述光束切換和調(diào)節(jié)裝置的制造過程中襯底、光導(dǎo)襯底、光輸入光纖和光輸出光纖的組裝模型的示意性平面圖；圖5是表示模型中致動器襯底的平面圖；圖6是表示模型中的其中一個反射鏡和支撐并驅(qū)動該反射鏡的其中一個致動器的示意性放大平面圖；圖7是沿圖6中X1-X2線的示意性截面圖；圖8是沿圖6中Y1-Y2線的示意性截面圖；圖9是對應(yīng)于圖7的示意性截面圖，并表示朝向襯底拉入反射鏡的狀態(tài)；
圖10是表示安置在致動器襯底上的電路的電路圖；圖11是表示間隔件的簡圖；圖12是表示圖1所示光束切換和調(diào)節(jié)裝置的制造過程中致動器襯底和中繼襯底的組件模型簡圖；圖13是表示應(yīng)用到圖12所示組件的電壓狀態(tài)簡圖；圖14是表示模型中致動器襯底和光導(dǎo)襯底對齊的示意性截面圖；圖15表示用于解釋本發(fā)明光束切換和調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)實例的簡圖；圖15(a)是該裝置的平面圖；圖15(b)是沿圖15(a)中A-A’線的截面圖；圖16是用于解釋本發(fā)明光束切換和調(diào)節(jié)裝置中狹縫和插板附近狀態(tài)的簡圖，其中本發(fā)明的光束切換和調(diào)節(jié)裝置具有一種在插板上設(shè)置深度探測標(biāo)記的結(jié)構(gòu)；圖17表示用于解釋利用MEMS技術(shù)的常規(guī)光束切換和調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)實例的簡圖；圖17(a)是該光束切換和調(diào)節(jié)裝置的平面圖，圖17(b)是沿圖17(a)中A-A’線的截面圖。
具體實施例方式
下面參考附圖描述本發(fā)明的光束切換和調(diào)節(jié)裝置及其制造方法。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光束切換和調(diào)節(jié)裝置的模型的示意性平面圖。為了便于描述，如圖1中所示地定義相互垂直的X、Y和Z軸(這些軸在后敘的圖中是相同的)。另外，在圖1至圖14中，相同的構(gòu)件用相同的標(biāo)號，并可以省去對每個附圖的描述。光導(dǎo)襯底2的表面和致動器襯底4的表面平行于XY平面。另外，為了便于描述，把Z軸的+向(即，箭頭朝向的一側(cè))稱作+Z向，并且Z軸的-向稱作-Z向。對于X軸和Y軸方向也是這樣。
圖2是沿圖1中A-B線的示意性截面圖，表示所有的反射鏡31已前進到光導(dǎo)襯底2的凹槽24中的狀態(tài)。圖3是沿圖1中A-B線的示意性截面圖，表示所有的反射鏡31已從光導(dǎo)襯底2的凹槽24中撤出的狀態(tài)。圖4是表示圖1所示光束切換和調(diào)節(jié)裝置的制造過程中襯底1、光導(dǎo)襯底2、光輸入光纖11和光輸出光纖12和13的組件模型的平面圖。
如圖1至4所示，本實施例的光束切換和調(diào)節(jié)裝置包括襯底1，如設(shè)置在封裝主體(圖中未示出)的底面部分或封裝主體內(nèi)部的基底；結(jié)合到襯底1的表面的光導(dǎo)襯底2；通過夾置間隔件3結(jié)合到光導(dǎo)襯底2的表面的致動器襯底4；和結(jié)合到致動器襯底4表面的中繼襯底5。
如圖1和4所示，在襯底1上設(shè)置用于外連接的十個引線端子6。
如圖2至4所示，光導(dǎo)襯底2在圖4的左端面中有三個輸入口21，在圖4的右端面中有三個輸出口22，在圖4的下端面中有三個輸出口23，有3×3個用作反射鏡接收凹進的形成在光導(dǎo)襯底2的-Z方表面的凹槽24，和光導(dǎo)25。
三個輸入光纖11光學(xué)耦接到三個輸入口21，三個輸出光纖12光學(xué)耦接到三個輸出口22，并且三個輸出光纖12光學(xué)耦接到三個輸出口23。
形成的光導(dǎo)25使得這些光導(dǎo)根據(jù)對應(yīng)于3×3個凹槽24的3×3個反射鏡31(后面描述)的前進(見圖2)和后退(見圖3)把輸入到三個輸入口21的光束導(dǎo)向選定的輸出口。在本實施例中，光導(dǎo)25以3×3矩陣形式形成，并且在此矩陣的3×3個交叉點處分別形成凹槽24。此處的3×3的數(shù)字僅僅是個例子；本發(fā)明不限于此數(shù)據(jù)。在采用具有二維矩陣形式的結(jié)構(gòu)中，此數(shù)據(jù)可以設(shè)置成M×N(M和N是等于或大于2的整數(shù))一般式，以此代替3×3。例如，此數(shù)據(jù)內(nèi)100×100的情況在原理上相同。當(dāng)然，在本發(fā)明中，并不總是需要采用二維矩陣形式的結(jié)構(gòu)。各個口21、22和33構(gòu)成光導(dǎo)25的出現(xiàn)在光導(dǎo)襯底2的端面處的端部。另外，光導(dǎo)25由芯層、包層等構(gòu)成；這些光導(dǎo)25的結(jié)構(gòu)是普遍公知的。
為了抑制光損失，希望將凹槽24的寬度設(shè)置得盡可能窄。另外，也可以連接在圖4中以直線形式并排排列的各個凹槽24，使得這些凹槽構(gòu)成一個整體的單個凹槽。
不用說，光導(dǎo)襯底2可以通過公知的制造方法利用硅襯底、玻璃襯底等制造。
與常規(guī)光導(dǎo)襯底的情形不同，在光導(dǎo)襯底2的-Z向表面上形成用于對齊光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4的校準(zhǔn)標(biāo)記26，如圖4所示。例如，這些校準(zhǔn)標(biāo)記26可以通過利用普通的光刻/蝕刻技術(shù)蝕刻光導(dǎo)襯底2達到大約1μm的深度而形成，并且可以通過紅外光觀察這些校準(zhǔn)標(biāo)記26。在本實施例中，如圖4所示，校準(zhǔn)標(biāo)記26以十字形圖案形成在兩個位置。但是，校準(zhǔn)標(biāo)記26的圖案和數(shù)量等可以根據(jù)需要設(shè)置。如后所述，需要將校準(zhǔn)標(biāo)記26設(shè)置成可以利用紅外光觀察，以便通過紅外光，利用形成在致動器襯底4上的校準(zhǔn)標(biāo)記39進行對齊。
下面將參考圖5～10描述致動器襯底4。
圖5是表示模型中致動器襯底4的示意性平面圖。另外，在圖5中省去了致動器32、布線圖案、驅(qū)動電路等。圖6是表示模型中的其中一個反射鏡31和支撐并驅(qū)動該反射鏡31的其中一個致動器32的示意性放大平面圖。圖7是沿圖6中X1-X2線的示意性截面圖。圖8是沿圖6中Y1-Y2線的示意性截面圖。圖9是對應(yīng)于圖7的示意性截面圖，并表示在較接近致動器襯底4的+Z向表面中的一個位置(第二位置，在本實施例中是致動器襯底4的+Z向表面上的一個位置；此位置以下被稱作“朝向襯底4拉入反射鏡31的狀態(tài)”)上保持反射鏡31的狀態(tài)。順便說一下，圖7表示反射鏡31返回到相對遠離致動器襯底4的+Z向表面的位置(第一位置)(以下將此位置稱作“反射鏡31從襯底4伸出的狀態(tài)”)。圖10是表示安置在致動器襯底4上的電路的電路圖。
致動器襯底4有3×3個微反射鏡31和一或多個致動器32，致動器32設(shè)置的位置對應(yīng)于反射鏡31，使得致動器支撐對應(yīng)的反射鏡31，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡31定位在致動器襯底4的+Z表面一側(cè)上相對遠離此表面的第一位置(見圖7)或相對接近此表面的第二位置(見圖9)。如圖5所示，3×3個反射鏡31設(shè)置在對應(yīng)于光導(dǎo)25中3×3個凹槽24的位置上。
如圖6～9所示，每個致動器32包括一個活動板33和在X軸方向設(shè)置于活動板33每一側(cè)上的彎曲部分34a和34b。在致動器襯底中形成凹陷部分38，該部分形成活動板33前進至其中的區(qū)域。在本實施例中，半導(dǎo)體襯底如硅襯底用作致動器襯底4，面對襯底4上活動板33的部分構(gòu)成第一電極部分。當(dāng)然，也可以在襯底4的表面上通過金屬膜等形成與襯底4分開的第一電極部分。
每個活動板33由金屬膜形成，并且由下方絕緣膜36和用作第二電極部分的金屬膜37如Al膜構(gòu)成，其中絕緣膜36由SiN膜或SiO2膜組成，金屬膜37形成在下方絕緣膜36的頂部。金屬膜37可以通過在此金屬膜37和襯底4之間施加的電壓而在此金屬膜37和構(gòu)成第一電極部分的襯底4之間產(chǎn)生靜電力。
在本實施例中，每個活動板33在X軸方向的兩個端部通過各個彎曲部分34a和34b(用作具有彈力的彈性部分)以及錨固部分35a和35b依次機械連接到襯底4中的凹陷部分38的周圍部分。彎曲部分34a和34b以及錨固部分35a和35b的每個由下方絕緣膜36和延伸為活動板33的延續(xù)的上方金屬膜37構(gòu)成。在錨固部分35a和35b中，上方金屬膜37分別經(jīng)形成在下方絕緣膜36中的孔(圖中未示出)電連接到襯底4上的特定位置。
如圖6所示，彎曲部分34a和34b具有正弦形狀(見平面圖)。結(jié)果，對應(yīng)的活動板33可以向上和向下(即，Z軸方向)移動。具體地說，在本實施例中，將系統(tǒng)設(shè)計成每個活動板33可以在上方位置(第一位置)(見圖7和8)和下方位置(第二位置)(見圖9)之間移動，其中當(dāng)沒有靜電力作用到活動板33時(即，當(dāng)絕對沒有施加信號時)通過彎曲部分34a和34b的彈力(回復(fù)力)使活動板33返回到上方位置，對于下方位置，當(dāng)靜電力作用到活動板33時(即，施加信號時)，活動板33前進到襯底4的凹陷部分38并與該凹陷部分38的底部接觸。
反射鏡31以一豎直高度固定到活動板33的上表面。反射鏡31的反射面的取向設(shè)置成使每個反射鏡31的法線在平行于XY平面的平面中與X軸成45°角。當(dāng)然，也可以根據(jù)光導(dǎo)25的設(shè)置適當(dāng)?shù)馗淖冊撊∠颉?br> 在反射鏡31返回到襯底4側(cè)面上的第一位置(即，反射鏡31從襯底4伸出的狀態(tài))的狀態(tài)下，如圖7所示，在X軸方向前進的入射光被反射鏡31反射，并相對于圖7的紙平面向前傳播。在反射鏡31定位于第二位置(即，朝向襯底4拉入反射鏡31的狀態(tài))的狀態(tài)下，如圖9所示，在X軸方向前進的入射光不被反射鏡31反射，并原樣通過以形成發(fā)射光。
在圖7和圖9中，到達反射鏡31的位置的入射光示出為該光線如同穿過空間傳播一樣。但是，作為光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4對齊并如圖2和3所示地以夾置間隔件3地結(jié)合的結(jié)果，該入射光被光導(dǎo)襯底2的光導(dǎo)25導(dǎo)向以到達光導(dǎo)襯底2的凹槽24內(nèi)部之后，在根據(jù)反射鏡31定位在第一位置還是第二位置而被反射鏡31反射或允許原樣通過之后，在所討論的方向上被導(dǎo)向光導(dǎo)25。
具體地說，光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4對齊并夾置間隔件3地結(jié)合，使得各個反射鏡31的第一位置為反射鏡31相對于光導(dǎo)襯底2中各個凹槽24前進的位置，并使得各個反射鏡31的第二位置是反射鏡31相對于各個凹槽24退后的位置。
在本實施例中，如圖3所示，間隔件3的厚度設(shè)置成使各個反射鏡31的第二位置是反射鏡完全從凹槽24中退出的位置。如圖11所示，間隔件3以框架的形式構(gòu)成并設(shè)置，使得此間隔件3包圍所有反射鏡31分布的區(qū)域。圖11是表示間隔件3的簡圖；圖11(a)是平面圖，圖11(b)是沿圖11(a)中X3-X4線的箭頭示圖。
如圖2和3所示，用一種折射率調(diào)節(jié)液30填充光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4之間的空間，其中折射率調(diào)節(jié)液具有基本上與光導(dǎo)襯底2的光導(dǎo)25的芯層折射率相同的折射率，使得該液體進入凹槽24的內(nèi)部。間隔件3形成密封結(jié)構(gòu)的一部分，密封折射率調(diào)節(jié)液30。間隔件3在對齊光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4期間對防止損壞反射鏡31承擔(dān)重要的作用(如后所述)。此間隔件3還具有能夠易于密封折射率調(diào)節(jié)液30的作用。作為間隔件3被由此授予密封折射率調(diào)節(jié)液30的功能的結(jié)果，不需要單獨安置特殊的密封件。另外，從減少光損耗量的觀點出發(fā)，希望給上述空間填充折射率調(diào)節(jié)液30；但并不絕對地需要用這種折射率調(diào)節(jié)液30填充該空間。
如圖5所示，在致動器襯底4的+Z向表面上形成用于對齊光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4的校準(zhǔn)標(biāo)記39。這些校準(zhǔn)標(biāo)記39設(shè)置成當(dāng)兩個襯底如上所述地精確對齊時精確地重疊在形成于光導(dǎo)襯底2上的校準(zhǔn)標(biāo)記26(見圖4)上，如圖1所示。例如，這些校準(zhǔn)標(biāo)記39也可以通過利用普通的光刻技術(shù)/蝕刻技術(shù)蝕刻致動器襯底4至大約1μm的深度而形成，并且這些校準(zhǔn)標(biāo)記39可以通過紅外光觀察。致動器襯底4由硅襯底等構(gòu)成，并具有阻擋可見光但透射紅外光的特性。通過由此形成作為可以利用紅外光觀察的標(biāo)記的校準(zhǔn)標(biāo)記39，并通過由可透射紅外光的材料制成的致動器襯底4觀察這些標(biāo)記39，可以識別校準(zhǔn)標(biāo)記39的位置，甚至在校準(zhǔn)標(biāo)記39設(shè)置于致動器襯底4的背面上的情形中也是如此。
在本實施例中，如圖10所示的驅(qū)動電路安置在致動器襯底4上。但由外部供給圖10所示的電壓VC。
就電路而言，驅(qū)動圖6～9中單個反射鏡31的單個致動器32可以看作是單個電容器(由第一電極部分(襯底4)和第二電極部分(構(gòu)成活動板21的金屬膜37)形成的一個電容器)。在圖10中，在m行及n列上的致動器32的電容器表示為Cmn。例如，在圖10中左上(第1行第1列)處的致動器32的電容器表示為C11。當(dāng)對電容器Cmn施加電壓時，在對應(yīng)致動器的活動板21和襯底4之間產(chǎn)生一個導(dǎo)致相互吸引的靜電力，使得反射鏡31處于如圖3和9所示被朝向襯底4拉入的狀態(tài)。當(dāng)電容器Cmn被充電時，對應(yīng)致動器的活動板21和襯底4之間的靜電力消失，使得由彈性力導(dǎo)致反射鏡31處于從襯底4伸出的狀態(tài)，如圖2和7所示。具體地說，對應(yīng)的反射鏡31可以通過對電容器Cmn施加電壓并放電此電壓而移動。
在圖10所示的電路中，對電容器Cmn設(shè)置列選擇開關(guān)Mmnb和行選擇開關(guān)Mmna。每個電容器Cmn的一端連接到對應(yīng)行選擇開關(guān)Mmna的一端，此行選擇開關(guān)Mmna的另一端連接到對應(yīng)列選擇開關(guān)Mmnb的一端，并且此列選擇開關(guān)Mmnb的另一端連接到電壓控制開關(guān)MC1的一端和電壓控制開關(guān)MC2的一端。每個電容器Cmn的另一端接地。電壓控制開關(guān)MC1的另一端連接到箝位電壓VC，電壓控制開關(guān)MC2的另一端接地。電壓控制開關(guān)MC1和MC2的柵極分別連接到端子C1和C2。
例如，在硅襯底用作致動器襯底4的情況下，用作開關(guān)元件的列選擇開關(guān)Mmnb、行選擇開關(guān)Mmna和電壓控制開關(guān)MC1和MC2可以由形成在襯底4上的N型MOS晶體管構(gòu)成。此處假設(shè)這些開關(guān)均由N型MOS晶體管構(gòu)成。
第一行行選擇開關(guān)M11a、M12a和M13a的柵極由導(dǎo)線OV1共同連接，并連接到NOR門NV1的輸出端(另外，在附圖中NOR門和AND門用共同的符號表示；但這些門均是NOR門)。類似的，第二行行選擇開關(guān)的柵極通過導(dǎo)線OV2連接到NOR門NV2的輸出端，第三行行選擇開關(guān)的柵極通過導(dǎo)線OV3連接到NOR門NV3的輸出端。NOR門NV1至NV3的每個輸入端中的一個連接到端子V1，這些NOR門的其他輸入端分別經(jīng)各自的導(dǎo)線組DV1～DV3連接到解碼器DV的各個輸出端。解碼器DV對導(dǎo)線DV1～DV3供給對應(yīng)于地址端子VA1～VA2的狀態(tài)的行選擇信號。
第一列的列選擇開關(guān)M11b、M12b和M13b的柵極由導(dǎo)線OH1共同連接，并連接到NOR門NH1的輸出端。類似的，第二列列選擇開關(guān)的柵極通過導(dǎo)線OH2連接到NOR門NH2的輸出端，并且第三列列選擇開關(guān)的柵極通過導(dǎo)線OH3連接到NOR門NH3的輸出端。NOR門NH1至NH3的每個輸入端中的一個連接到端子H1，這些NOR門的其他輸入端分別經(jīng)各自的導(dǎo)線組DH1～DH3連接到解碼器DH的各個輸出端。解碼器DH對導(dǎo)線DH1～DH3供給對應(yīng)于地址端子VA1～VA2的狀態(tài)的列選擇信號。
在普通光束切換和調(diào)節(jié)裝置的使用狀態(tài)中，需要根據(jù)需要移動特定的反射鏡31。例如，在把對應(yīng)于電容器C11的反射鏡31從圖3和9所示的朝向襯底4拉入所有反射鏡31的狀態(tài)、即電壓施加給所有電容器的狀態(tài)放置成如圖7和8所示反射鏡31從襯底4伸出的狀態(tài)的情況下，開關(guān)M11a、M11b和MC2被切換成ON，使得電容器C11放電。
在此情況下，如果各個開關(guān)是N型MOS晶體管，導(dǎo)線組OH1和OV1位于在大約5V的高電平，并且導(dǎo)線組OH2、OH3、OV2和OV3位于大約0V的低電平。如果將端子C2置于高電平，則發(fā)生電容器C11放電。
導(dǎo)線OH1可以通過將NOR門NH1的任一輸入端置于低電平而被置于一個高電平。端子H1恒定地維持在高電平，導(dǎo)線DH1通過解碼器DH的地址端子HA1和HA2的狀態(tài)來控制。例如，將解碼器DH的邏輯構(gòu)建成，當(dāng)HA1處于高電平而HA2處于低電平時，DH1處于低電平，并且DH2和DH3處于高電平。類似的，導(dǎo)線OV1可以通過將NOR門NV1的任一輸入端置于低電平而被置于一個高電平。端子V1恒定地維持在高電平，導(dǎo)線DV1通過解碼器DV的地址端子VA1和VA2的狀態(tài)來控制。例如，將解碼器DV的邏輯構(gòu)建成，當(dāng)VA1處于高電平而VA2處于低電平時，DV1處于低電平，并且DV2和DV3處于高電平。N為地址端子的數(shù)量時，可以通過普通的方法構(gòu)成一個具有2N最大輸出的解碼器電路。
在使用狀態(tài)下普通的光束切換和調(diào)節(jié)裝置的操作可以通過除去NOR門NV1～NV3、NH1～NH3以及端子V1和H1、使導(dǎo)線OV1和DV1直接連接，并使對應(yīng)的導(dǎo)線組之間直接連接來實現(xiàn)。這種驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)是一種根據(jù)常規(guī)的技術(shù)理念形成的一種電路結(jié)構(gòu)。
另一方面，在本實施例中，所有的開關(guān)Mnma和Mnmb可以通過加入NOR門NV1～NV3、NH1～NH3以及端子V1和H1并如上所述地導(dǎo)線連接這些部件而獨立于解碼器DH和DV的輸出地切換到ON，使得控制端子H1和V1置于低電平。在此情況下，如果端子H1和V1置于低電平且端子C1置于高電平，則所有的電容器Cmn都被充電。結(jié)果，建立起一種朝向襯底4拉入所有的反射鏡31的狀態(tài)。
因此，在本實施例中，可以僅通過對總共六個端子、即端子H1、V1、C1和C2、箝位電壓VC端子(圖中未示出)和接地端(圖中未示出)供給上述各個特定的信號建立起一種朝向襯底4拉入所有的反射鏡31的狀態(tài)，無需對地址端子VA1、VA2、HA1和HA2(即，通過將這些地址端子置于電浮置態(tài))供給信號。另外，因為施加給端子H1和V1的信號總是相同的，所以可以共同連接這兩個端子。在此情況下，使用的端子數(shù)可以再減少1。
當(dāng)然，即使采用上述電路結(jié)構(gòu)，其中不包含NOR門NV1～NV3和NH1～NH3以及端子V1和H1，也可以建立這樣一種狀態(tài)，即通過向所有八個端子C1、C2、VA1、VA2、HA1和HA2、箝位電壓VC端子和接地端提供各自特定的信號而朝向襯底4拉入所有的反射鏡31。但在此情況下，不能避免必須使用的端子數(shù)增加。特別是，當(dāng)反射鏡31的數(shù)量增加時，地址端子的數(shù)量也有相應(yīng)的增加；結(jié)果，必須使用的端子數(shù)有一個很大的增加，以便將所有的反射鏡31置于朝向襯底4拉入反射鏡的狀態(tài)。例如，在輸入光纖11的數(shù)量、輸出光纖12的數(shù)量以及輸出光纖13的數(shù)量都為64時，反射鏡31的數(shù)量為64×64。因為64＝26，所以需要的地址端子總數(shù)為12，即6個水平端子和6個垂直端子。
在此情況下，為了利用此電路結(jié)構(gòu)、即除去了NOR門NV1～NV3、NH1～NH3以及端子V1和H1的電路結(jié)構(gòu)將所有的反射鏡31置于圖9所示的狀態(tài)，除了端子C1和C2、箝位電壓VC端子和接地端外，還需要對12個地址端子供給信號，使得必須對總共16個端子供給信號。另一方面，如果如本實施例一樣采用使用了NOR門NV1～NV3和NH1～NH3以及端子V1和H1的電路結(jié)構(gòu)，即使反射鏡31的數(shù)量為64×64，也可以僅通過向6個端子供給信號而將所有的反射鏡31置于朝向襯底4拉入反射鏡的狀態(tài)，無論反射鏡31的數(shù)量如何。
作為所有反射鏡31都被置于朝向襯底4拉入反射鏡的狀態(tài)中的結(jié)果以及只有很少量的端子必須使用、以便建立此狀態(tài)的事實，在本實施例的光束切換和調(diào)節(jié)裝置的制造中可以獲得明顯益處；下面描述這些方面。
在本實施例中，如圖5所示，在致動器襯底4的+Z向表面上形成用于電連接的10個襯墊(第一襯墊)40，這些襯墊分別對應(yīng)于端子H1、V1、C1、C2、VA1、VA2、HA1和HA2、箝位電壓VC端子和接地端。
例如，除MOS晶體管制造工藝外，還可以利用如薄膜成形、模制和蝕刻的半導(dǎo)體制造技術(shù)制造如上所述的致動器襯底4。
此處，不僅參考圖1至3、而且還參考圖12描述致動器襯底4和中繼襯底5之間的關(guān)系。圖12表示圖1所示光束切換和調(diào)節(jié)裝置的制造過程中致動器襯底4和中繼襯底5的組件模型簡圖。圖12(a)是從+Z向看的平面圖，圖12(b)是沿12(a)中Y3-Y4線的箭頭視圖，并且圖12(c)是從-Z向看的示意性平面圖。
如這些附圖所示，中繼襯底5是一種用于中繼電連接到致動器襯底4的襯底。例如，此襯底由一種陶瓷襯底構(gòu)成，并具有基本上防止紅外光透過的特性。中繼襯底5結(jié)合到致動器襯底4的-Z向表面，使得該襯底5的一部分從致動器襯底伸出。開口部分41形成在中繼襯底5的中心部分中，使得中繼襯底5不覆蓋致動器襯底4的對應(yīng)于形成在其+Z向表面上的校準(zhǔn)標(biāo)記39的-Z向表面區(qū)域。即使中繼襯底5是一種允許紅外光透過的襯底，也希望形成這一開口部分41，以便將紅外光的衰減降到最小，使得可以清楚地識別校準(zhǔn)標(biāo)記39。
如圖12所示，在中繼襯底5的從致動器襯底4伸出的部分的+Z向表面上形成10個用于電連接的襯墊42(第二襯墊)，一對一地對應(yīng)于致動器襯底4上的襯墊(第一襯墊)40。各個襯墊40和各個襯墊42由金屬線等組成的連接線43電連接。因而，作為在中繼襯底5上形成從致動器襯底4伸出的一部分的結(jié)果，可以在此伸出部分上設(shè)置用于電連接的襯墊42(第二襯墊)，使得便于這些襯墊42與致動器襯底4上的襯墊(第一襯墊)40電連接。如果將導(dǎo)線連接用于上述的電連接，則便于操作。
在中繼襯底5的伸出部分的+Z向表面上形成分別電連接到10個襯墊42中的六個襯墊42的六個布線圖案44。這六個布線圖案44分別延伸到伸出部分的端部邊緣，并且在此端部邊緣附近中的部分的設(shè)置間距寬于襯墊40的設(shè)置間距以及襯墊46的設(shè)置間距(如后所述)。在圖12所示的狀態(tài)中，六個暫時引線端45的根部連接到六個布線圖案44位于端部邊緣附近的部分，并且這些引線端45的設(shè)置間距也很寬，作為六個布線圖案44位于端部邊緣附近的部分的設(shè)置間距設(shè)置成寬于襯墊40的設(shè)置間距以及襯墊46的設(shè)置間距(后文描述)的結(jié)果，當(dāng)這些引線連接到暫時引線端45時便于引線的連接，使得致動器襯底4和光導(dǎo)襯底2在這樣的狀態(tài)下對齊，即，通過從暫態(tài)電壓應(yīng)用電路供給電源并啟動微致動器(后文描述)而朝向襯底4拉入所有的反射鏡31。
六個襯墊42分別對應(yīng)于使用的端子H1、V1、C1和C2、箝位電壓VC端子和接地端，以便將所有的反射鏡31置于被朝襯底4拉入反射鏡的狀態(tài)。因此，這六個端子分別電連接到引線端45。因此，當(dāng)從六個引線端45供給上述特定信號時，所有的反射鏡31都處于朝向襯底4拉入反射鏡的狀態(tài)。在圖12所示的狀態(tài)中，因為絕對沒有供給信號，所以所有的反射鏡31都處于如圖12(b)所示的反射鏡從致動器襯底4伸出的狀態(tài)。如后所述，當(dāng)光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4對齊時，使用引線端子45。對齊之后，沿致動器襯底4的端部邊緣截斷引線端子45，使得只有引線端子45的根部保留在布線圖案44上。因此在圖1中不出現(xiàn)引線端子45。
在本實施例中，六個布線圖案44和引線端子45的剩余根部形成六個分別電連接到六個襯墊40的導(dǎo)電部分。從上述描述可見，這些導(dǎo)電部分朝向端部邊緣的設(shè)置間距寬于襯墊40的設(shè)置間距以及襯墊46的設(shè)置間距(后文描述)。
如圖1和12所示，在中繼襯底5的-Z向表面上形成用于電連接的十個襯墊46(第三襯墊)。這十個襯墊46分別經(jīng)圖中未示出的通孔電連接到十個第二襯墊42。作為中繼襯底5上設(shè)置有第二襯墊42的表面和中繼襯底5上設(shè)置有用于電連接的襯墊(第三襯墊)46的表面做成相對表面的結(jié)果，可以防止第二襯墊42和第三襯墊46之間的位置干擾。另外，作為結(jié)果，在組裝光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4的狀態(tài)下可以將外接導(dǎo)線連接到位于組件外部的第三襯墊46，使得便于進行外接導(dǎo)線操作。
如圖1所示，十個襯墊46分別通過由金屬線等組成的連接線47電連接到十個用于襯底1上設(shè)置的外連接的引線端6。對于這種連接并不是絕對需要用連接線；但可以通過采用使用連接線的連接方法使工作更有效。因此，用于外接的十個引線端6分別電連接到端子H1、V1、C1、C2、VA1、VA2、HA1和HA2、箝位電壓VC端子和接地端。因此，可以從用于外接的引線端6供給用于執(zhí)行所需的光學(xué)切換操作的信號。
作為進行上述電連接的結(jié)果，圖10所示的安置在致動器襯底4上的驅(qū)動電路驅(qū)動致動器31，使得當(dāng)分別對十個襯墊46供給促使執(zhí)行這些光學(xué)切換操作的信號時，執(zhí)行所需的光學(xué)切換操作，并且使得當(dāng)分別對六個導(dǎo)電部分供給特定的信號時，所有的反射鏡31置于朝向襯底4拉入反射鏡的狀態(tài)。
另外，在使用圖13所示中繼襯底5的情況下，與圖1所示的實例不同，可以不使用設(shè)置在襯底1上的外接引線端6來對致動器襯底4直接供給電源。
另外，不必絕對采用圖13所示的中繼襯底將電源直接供給致動器襯底4。例如，在圖13中，也可以除去中繼襯底5和屬于該襯底上的第二襯墊42、導(dǎo)線圖案44、引線端45和第三襯墊46，事先將外引線直接連接到襯墊40并通過此引線供給電源。如果這樣，可以無需使用中繼襯底5和設(shè)置在襯底1上的外接引線端6來直接對致動器襯底4供給電源；因此簡化了結(jié)構(gòu)。
接下來描述本實施例制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置的方法。
首先，分別制備襯底1、光導(dǎo)襯底2、外接引線端6和光纖11、12和13，并且這些部件組裝成圖4所示組件的狀態(tài)。具體地說，將引線端6連接到襯底1，通過粘結(jié)劑等將光導(dǎo)襯底2結(jié)合到襯底1，并且光纖11～13分別與光導(dǎo)襯底2的各個口21～23耦接。當(dāng)然，如后所述，也可以在光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4已經(jīng)對齊并夾置間隔件3地結(jié)合之后進行光導(dǎo)襯底2與襯底1的結(jié)合以及光纖11～13的耦接。
同時，分別制備致動器襯底4和中繼襯底5，并且將這些部件組裝成圖12所示的組件狀態(tài)。具體地說，通過粘結(jié)劑等結(jié)合致動器襯底4和中繼襯底5，通過由金屬線等組成的連接線43利用線連接法將襯墊40和42彼此連接，并且暫時引線端45連接到導(dǎo)線圖案44。在圖12所示的組件狀態(tài)中，信號經(jīng)中繼襯底5供給致動器襯底4，檢查致動器襯底4的操作并檢測致動器襯底4。在此情況下，如果致動器襯底4有缺陷，這可以丟棄此致動器襯底4，不將其連接到光導(dǎo)襯底2。也可以采用一種致動器襯底4上的襯墊直接連接到襯底1上的外接引線端6的結(jié)構(gòu)，不安裝中繼襯底5。但在此情況下，因為很難單獨檢查致動器襯底4，所以在光束切換和調(diào)節(jié)裝置最終完成的階段中只能檢查致動器襯底的合格/不合格狀態(tài)。在此情況下，如果致動器襯底4有缺陷，則必須丟棄整個光束切換和調(diào)節(jié)裝置；這導(dǎo)致部件的浪費以及制造所費努力的浪費，使得成本不可避免地提高。
接下來，間隔件3可以通過粘結(jié)劑或焊料等以氣密的方式結(jié)合到光導(dǎo)襯底2。也可以用將間隔件3結(jié)合到致動器襯底4來取代。
隨后，將圖12中所示組件中的致動器襯底4與光導(dǎo)襯底2對齊，并且通過粘結(jié)劑或焊料等以氣密的方式結(jié)合致動器襯底4和間隔件3。在間隔件3事先結(jié)合到致動器襯底4的情況下，可以簡單地結(jié)合間隔件3和光導(dǎo)襯底2。
這種對齊的狀態(tài)示于圖14。圖14是表示模型中致動器襯底4和光導(dǎo)襯底2對齊的狀態(tài)的示意性截面圖；此附圖對應(yīng)于圖2和圖3。作為經(jīng)圖13所示引線52從電壓應(yīng)用電路51向圖12所示組件中的引線端45供給上述特定信號的結(jié)果，此對齊在這種狀態(tài)下執(zhí)行，即，朝向襯底4拉入所有的反射鏡31。圖13表示電壓應(yīng)用到圖12所示組件的狀態(tài)簡圖；圖13(a)是從+Z向看時的示意性平面圖，圖13(b)是沿圖13(a)中Y5-Y6線的箭頭視圖。因為在朝向襯底4拉入所有的反射鏡31的狀態(tài)下執(zhí)行對齊，所以即使致動器襯底4在致動器襯底4的位置在圖4中的左右方向上移動的狀態(tài)下向下降低，系統(tǒng)也將在這一狀態(tài)下被調(diào)節(jié)，即在反射鏡31沖擊到光導(dǎo)襯底2中凹槽24以外的部分之前，致動器襯底4接觸到間隔件3(也見圖3)。特別的，此效果通過設(shè)置間隔件3得以保證，使得此間隔件3圍繞反射鏡31分布在致動器襯底4上的區(qū)域，如圖11所示。結(jié)果，可以避免反射鏡31與其他位置相撞及損壞；因此提高了制造產(chǎn)量。這種防止在對齊期間損壞反射鏡31的完全損壞防止作用的獲得是對齊期間所有反射鏡31處于朝向襯底4拉入反射鏡的狀態(tài)的結(jié)果，也是插入間隔件3的結(jié)果。但是，即使兩種方式只采用一個，也可以把對反射鏡31的損壞減少到遠少于兩種方式一個也不采用的情形。
因為用于將所有反射鏡31置于朝向襯底4拉入反射鏡的狀態(tài)中的端子數(shù)量僅為六個(如前所述)，所以所需的暫時引線端45的數(shù)量也為六個；因此，可以減小中繼襯底5的數(shù)量并同時將引線端45的設(shè)置間距維持在易于使電導(dǎo)線與電壓應(yīng)用電路21電連接的間距。因此可以減小光束切換和調(diào)節(jié)裝置的大小和成本。例如，在采用上述去除了NOR門NV1～NV3。NH1～NH3以及端子V1和H1的電路結(jié)構(gòu)的情況下，必須在上述有64×64個反射鏡31的實例中并排排列16個引線端45。結(jié)果，中繼襯底5必然相當(dāng)大，使得光束切換和調(diào)節(jié)裝置的大小和成本增加不可避免。另外，一般可以以窄于引線端45的間距制造襯墊42。
另外，在通過紅外光觀察形成在光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4上的各個校準(zhǔn)標(biāo)記26和39的同時執(zhí)行致動器襯底4和光導(dǎo)襯底2的對齊。例如，利用紅外顯微鏡通過致動器襯底4觀察校準(zhǔn)標(biāo)記26和39，并且同步或交替地重復(fù)將致動器襯底4在橫向移動到標(biāo)記26和39完全重疊的位置以及致動器襯底4向光導(dǎo)襯底2的移動，從而使校準(zhǔn)標(biāo)記26和29對齊。然后，使致動器襯底4接觸間隔件3，并且通過粘合劑等，將致動器襯底4結(jié)合到間隔件3。因為利用校準(zhǔn)標(biāo)記26和29執(zhí)行該對齊，所以校準(zhǔn)很容易，并且可以以良好的精度進行對齊。
另外，在本實施例中，因為校準(zhǔn)標(biāo)記26和39形成在光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4的相對表面上，所以與一組或兩組校準(zhǔn)標(biāo)記形成在相反側(cè)的表面上的情形相比，校準(zhǔn)標(biāo)記26和39之間的距離減小。因此可以高精度地執(zhí)行對齊。即使利用校準(zhǔn)標(biāo)記26和39的此種設(shè)置，觀察校準(zhǔn)標(biāo)記也沒有障礙，因為致動器襯底4具有透射紅外光的特性，并且因為將不透射紅外光的中繼襯底5設(shè)置成它不覆蓋校準(zhǔn)標(biāo)記39的位置。
致動器襯底4和間隔件3與處于朝向襯底4拉入反射鏡的狀態(tài)中的所有反射鏡31結(jié)合之后，電壓應(yīng)用電路51的輸出電壓改變，使得所有的反射鏡31置于反射鏡從襯底4伸出的狀態(tài)。如果圖10中的端子C1設(shè)置在低電平，并且再通過對應(yīng)的引線端45將端子C2設(shè)置在高電平，則所有電容器Cmn的電壓放電，使得靜電力被消除；因此，該狀態(tài)導(dǎo)致所有反射鏡31在致動器32的彈力的作用下從襯底4伸出。結(jié)果，所有的反射鏡31被收容到光導(dǎo)襯底2的凹槽24中。當(dāng)反射鏡31由此返回到反射鏡從襯底4伸出的狀態(tài)時，希望反射鏡31逐漸從朝向襯底4拉入反射鏡的狀態(tài)返回。
對此原因如下具體地說，在上述校準(zhǔn)不完全、使得反射鏡31從凹槽24移位的情況下，如果反射鏡31突然返回到反射鏡從襯底4伸出的狀態(tài)、即如果突然進行電容器Cmn的電壓放電，將有損壞反射鏡31的危險?？梢酝ㄟ^例如逐漸降低由電壓應(yīng)用電路51供給的箝位電壓VC使反射鏡31逐漸從朝向襯底4拉入反射鏡的狀態(tài)回到反射鏡從襯底4伸出的狀態(tài)。
隨后，利用切割工具等沿致動器襯底4的端部邊緣截斷所有的引線端45。這樣做的原因在于不再需要由電壓應(yīng)用電路51供給信號。
接下來，通過事先形成在光導(dǎo)襯底2、致動器襯底4或間隔件3中的注入口(圖中未示出)將折射率調(diào)節(jié)液30注入到光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4之間的空間。注入之后，密封注入口。當(dāng)注入此折射率調(diào)節(jié)液30時，由注射壓造成的液體壓強作用到反射鏡31上。但因為折射率調(diào)節(jié)液30的注入是在反射鏡31已從襯底4伸出并前行到凹槽24中的狀態(tài)下進行，所以反射鏡31受到的液體壓強很小，使得不再有反射鏡31被損壞的危險。如果折射率調(diào)節(jié)液30在朝向襯底4拉入反射鏡31并且反射鏡從凹槽24中退出的狀態(tài)下注入，則反射鏡31受到的液體壓強很大，使得存在反射鏡31將被損壞的危險，除非降低折射率調(diào)節(jié)液30的注射壓。
接下來，利用連線法通過由金屬線等組成的連接線47連接中繼襯底5上的襯墊46和襯底1上的外接引線端6。由此完成圖1中所示狀態(tài)的組裝。
隨后，根據(jù)需要執(zhí)行完成封裝等的過程，由此完成本實施例的光束切換和調(diào)節(jié)裝置。
以上描述了本發(fā)明的光束切換和調(diào)節(jié)裝置及其制造方法的實施例。但本發(fā)明不限于這些實施例。
例如，在上述實施例中，采用每個活動板33的兩側(cè)由彎曲部分34a和34b支撐的結(jié)構(gòu)作為致動器32的結(jié)構(gòu)；但例如也可以采用一種利用懸臂的結(jié)構(gòu)。
圖15表示用于解釋本發(fā)明光束切換和調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)實例的簡圖；圖15(a)是該裝置的平面圖；圖15(b)是沿圖15(a)中A-A’線的截面圖。另外，在圖15～17中，相同的構(gòu)件用相同的標(biāo)號，并省去在每個附圖中的描述。
如圖15(a)所示，此光束切換和調(diào)節(jié)裝置包括芯支撐襯底112上的第一和第二光導(dǎo)芯101(101a和101b)。第一光導(dǎo)芯101a的端部連接到輸入端光纖105和透射端光纖106，并且第二光導(dǎo)芯101b的一端連接到反射端光纖107。另外，形成的狹縫102(102a和102b)使得這些狹縫在光導(dǎo)芯的交叉部分穿過光導(dǎo)。另外，在圖15(a)中，省去了插板驅(qū)動機構(gòu)收容部分113和插板驅(qū)動機構(gòu)支撐襯底114。
另外，如圖15(b)所示，在芯支撐襯底112的上表面區(qū)域上設(shè)置一個插板驅(qū)動機構(gòu)支撐襯底114，兩者間夾置一個插板驅(qū)動機構(gòu)收容部分113。插板103(103a和103b)由支撐在插板驅(qū)動機構(gòu)支撐襯底114上的插板驅(qū)動機構(gòu)111支撐。在插板驅(qū)動機構(gòu)支撐襯底114上形成插板驅(qū)動線110，該線連接到設(shè)置在芯支撐襯底112的表面部分上的導(dǎo)線端子109，并且面對狹縫102的上部設(shè)置的插板103由插板驅(qū)動機構(gòu)111上下驅(qū)動(由電磁力或靜電力驅(qū)動)，使得這些插板103可以插入長條切口102或從該長條切口102中抽出，這樣可以通過切換從光纖芯部分108入射的光束光路來進行切換操作，或是通過調(diào)節(jié)透射光量來進行衰減操作。
具體地說，如圖15(a)所示，在插板103b從狹縫102b抽出的狀態(tài)下，例如，從耦合到入射端光纖105的第一光導(dǎo)芯101a進入狹縫102b的入射光束104a與面對光導(dǎo)芯101a的端面原樣耦合，從而形成透射光束104c。另一方面，在插板103a插入到狹縫102a中的狀態(tài)下，入射光束104a被插板103a反射，由此形成反射光束104b；此光束與光導(dǎo)芯101b的端面耦合，使得光束光路被切換，由此實現(xiàn)切換操作。另外，衰減透射光強度的衰減操作也可以通過調(diào)節(jié)插板103在狹縫102中的插入位置(插入深度)來實現(xiàn)。
通常在光束切換和調(diào)節(jié)裝置中，插板驅(qū)動線形成為金屬線，并且該金屬線表現(xiàn)出對顯微鏡觀察插板在狹縫中的插入位置有阻礙作用。特別是在金屬線設(shè)置在狹縫和插板附近的情況下觀察極為困難。因此，在本發(fā)明的光束切換和調(diào)節(jié)裝置中，用插板驅(qū)動線110設(shè)置在插板103的周邊代替設(shè)置在插板103的附近來設(shè)計系統(tǒng)，使得便于觀察狹縫102和插板103之間在平行于芯固定襯底112平面的平面中的面內(nèi)位置關(guān)系。
具體地說，如圖15(a)所示，對插板驅(qū)動線110布線使得避開狹縫102和插板103的位置，由此將系統(tǒng)設(shè)計成從芯支撐襯底112表面的法向(這也是通常的觀察方向)觀察狹縫102和插板103之間的面內(nèi)位置關(guān)系沒有障礙。另外，在此光束切換和調(diào)節(jié)裝置中，由透過顯微鏡觀察用光的材料形成如圖15(b)所示的包含狹縫102和插板103的區(qū)域115，并且該區(qū)域115的形狀也形成為不阻礙觀察的形狀，以便允許從芯支撐襯底112的表面法向方向觀察。
圖15所示的裝置結(jié)構(gòu)是用在通過透過芯支撐襯底112和插板驅(qū)動機構(gòu)支撐襯底114的觀察光進行觀察的情形中的結(jié)構(gòu)示例。但在使光從芯支撐襯底112的側(cè)面入射并由此光束的反射光進行位置觀察的裝置情形中，透過觀察光的材料和形狀可以用于包括芯支撐襯底112的狹縫102的區(qū)域。另外，在使光從插板驅(qū)動機構(gòu)支撐襯底114的側(cè)面入射并觀察反射光的情形中，可以采用這樣一種結(jié)構(gòu)，即插板驅(qū)動機構(gòu)支撐襯底114的插板103附近的區(qū)域透過觀察光。
本發(fā)明制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置的方法的概述如下在此光束切換和調(diào)節(jié)裝置中，需要將狹縫中相對于入射光束的透射光束和反射光束的損失抑制到一個極小的值。例如，為了將狹縫中的光損失降低到大約0.5dB或更小，希望將狹縫的寬度設(shè)置為10μm或更小。因此，在本發(fā)明的光束切換和調(diào)節(jié)裝置中，在形成寬度為10μm或更小的光導(dǎo)芯和狹縫的情況下，采用所謂的“PLC”技術(shù)(平面光波電路)，其中將石英沉積到硅襯底的表面上，并且再蝕刻該石英。另外，除了硅襯底外，也可以采用玻璃襯底等作為本發(fā)明光束切換和調(diào)節(jié)裝置的芯支撐襯底。
在本發(fā)明的光束切換和調(diào)節(jié)裝置只用作可變衰減裝置，通過控制狹縫內(nèi)插板的位置來改變透射光束的強度的情況下，不需要賦予該裝置(上述功能中的)切換操作的功能。在此情況下，不必形成如圖15所示的相互交叉的光導(dǎo)芯，并且也不必使用PLC技術(shù)形成光導(dǎo)芯。在此情況下，可以使用玻璃襯底，其中光纖的位置可以由V形槽等的形成標(biāo)注，并且可以通過在粘結(jié)并固定到襯底的光纖中形成狹縫而將光纖芯部分用作光導(dǎo)芯，并將玻璃襯底用作芯支撐襯底。
同時，利用MEMS技術(shù)在該硅襯底上形成插板，此硅襯底用作插板驅(qū)動機構(gòu)支撐襯底，并且在通過事先設(shè)置的校準(zhǔn)標(biāo)記優(yōu)化狹縫和插板之間的面內(nèi)位置關(guān)系之后，通過粘結(jié)這些部件來完成光束切換和調(diào)節(jié)裝置。另外，本發(fā)明允許從外部監(jiān)視，在完成粘結(jié)之前精細調(diào)節(jié)插板和狹縫之間的對齊狀態(tài)的情形下也是有效的。
為了確認(rèn)用于本發(fā)明光束切換和調(diào)節(jié)裝置中的結(jié)構(gòu)的效果，通過分別在硅襯底組成的芯支撐襯底和插板驅(qū)動機構(gòu)支撐襯底上形成光導(dǎo)芯和插板、并在插板驅(qū)動機構(gòu)支撐襯底上以避免在插板和狹縫附近布線的圖案形成鋁插板驅(qū)動線來制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置。紅外光從此光束切換和調(diào)節(jié)裝置的芯支撐襯底一側(cè)透過，并通過紅外顯微鏡從插板驅(qū)動機構(gòu)支撐襯底一側(cè)觀察透射光。結(jié)果，可以清楚地觀察到插板和狹縫之間的面內(nèi)位置關(guān)系，紅外光不受插板驅(qū)動線等的任何遮擋。
另外，在使紅外光從插板驅(qū)動機構(gòu)支撐襯底一側(cè)入射并觀察此光束的反射圖像的情形中，以及在使紅外光從芯支撐襯底一側(cè)入射并從芯支撐襯底一側(cè)觀察此光束的反射圖像的情況下都可以清楚地觀察插板和狹縫之間的面內(nèi)位置關(guān)系。
另外，在玻璃襯底用作芯支撐襯底的可變衰減裝置中，從芯支撐襯底一側(cè)清楚地觀察插板和狹縫之間的面內(nèi)位置關(guān)系，并且在此襯底的頂部形成光纖芯部分的光導(dǎo)芯。
上述位置觀察涉及平行于芯支撐襯底表面的平面內(nèi)插板和狹縫的相對位置。在此平面觀察的情形中，即使假設(shè)顯微鏡的焦點被成功地調(diào)節(jié)到插板，當(dāng)顯微鏡的放大率很高時景深也很淺；結(jié)果，插板在狹縫內(nèi)深度方向的位置通常都不清楚，使得很難斷定插板在狹縫內(nèi)深度方向的位置。為了同時獲得插板在狹縫內(nèi)深度方向的位置信息和面內(nèi)位置關(guān)系信息，需要在本發(fā)明的光束切換和調(diào)節(jié)裝置的插板上設(shè)置深度探測標(biāo)記。插板的深度位置可以通過將顯微鏡的焦點調(diào)節(jié)到這些標(biāo)記來觀察。
圖16是用于解釋本發(fā)明光束切換和調(diào)節(jié)裝置中狹縫102和插板103附近狀態(tài)的簡圖，其中本發(fā)明的光束切換和調(diào)節(jié)裝置具有一種在插板103上的適應(yīng)位置設(shè)置伸出形式的深度探測標(biāo)記116的結(jié)構(gòu)。在此附圖所示的插板103上設(shè)置總共六個深度探測標(biāo)記116，即左右各三個標(biāo)記。另外，此附圖所示的結(jié)構(gòu)中深度探測標(biāo)記116設(shè)置在插板103上；但也可以使用一種在插板103和光導(dǎo)芯101上都形成標(biāo)記的結(jié)構(gòu)。如果采用這種結(jié)構(gòu)，可以更容易地觀察插板103和狹縫102在深度方向上的位置關(guān)系；另外，可以通過設(shè)置觀察條件使得插板103的延伸方向與位置觀察的方向重合，從而由標(biāo)記的重疊來確定狹縫102內(nèi)插板103的傾斜程度。另外，標(biāo)記的形狀不限于突起；這些標(biāo)記可以是凹陷或突起部分(變化部分)如凹痕，并且如果在每個插板103上至少設(shè)置一個標(biāo)記就足矣。
另外，如果深度探測標(biāo)記的突起部分連接到插板103的頂端部，如圖中116a所示，則這樣便于在連接之后從芯支撐襯底112一側(cè)觀察狹縫102和插板103的位置關(guān)系，并還可以有效地精細調(diào)節(jié)連接。
為了確認(rèn)設(shè)置這種標(biāo)記的效果，利用光束切換和調(diào)節(jié)裝置觀察插板103插入到狹縫102中的狀態(tài)，其中光束切換和調(diào)節(jié)裝置具有利用圖16所示的突起作為標(biāo)記的結(jié)構(gòu)。結(jié)果，當(dāng)從利用芯101的深度作為基準(zhǔn)的顯微鏡深度刻度中讀出突起的位置時，可以以3μm或更好的精度探測插板103的位置。另外，當(dāng)通過彼此重疊的突起進行觀察時，確認(rèn)插板在觀察的方向上幾乎沒有傾斜。而且當(dāng)不通過彼此重疊的突起進行觀察時，可以利用水平方向的各個突起的位置平移以及制造插板時突起之間的距離進行計算來確定插板的傾斜。
工業(yè)實用性例如，可以利用本發(fā)明的光束切換和調(diào)節(jié)裝置執(zhí)行光通訊系統(tǒng)中光束的光路切換和傳輸光量的調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，包括光導(dǎo)襯底，具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；和致動器襯底，具有上述一個或多個反射鏡以及一個或多個設(shè)置在對應(yīng)于一個或多個反射鏡的位置上的致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；其特征在于對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置，在光導(dǎo)襯底上形成用于對齊光導(dǎo)襯底和致動器襯底的第一校準(zhǔn)標(biāo)記，和在致動器襯底上形成用于對齊光導(dǎo)襯底和致動器襯底的第二校準(zhǔn)標(biāo)記。
2.如權(quán)利要求1所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于可以通過紅外光觀察第一和第二校準(zhǔn)標(biāo)記。
3.如權(quán)利要求1所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于第一校準(zhǔn)標(biāo)記形成在光導(dǎo)襯底的第一表面上，第二校準(zhǔn)標(biāo)記形成在致動器襯底的第一表面上，和致動器襯底具有允許紅外光透射的特性。
4.一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，包括光導(dǎo)襯底，具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；和致動器襯底，具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；其中對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置；其特征在于從外部直接向致動器襯底進行電源供給。
5.一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，包括光導(dǎo)襯底，具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；和致動器襯底，具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；其中對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置；其特征在于該裝置包括一個中繼襯底，用于中繼相對于致動器襯底的電連接，將中繼襯底結(jié)合到致動器襯底的另一表面，使得該中繼襯底的一部分從致動器襯底伸出，和中繼襯底不覆蓋致動器的所述另一表面上對應(yīng)于第二校準(zhǔn)標(biāo)記的區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于在致動器襯底的第一表面上形成多個用于電連接的第一襯墊，在中繼襯底從致動器襯底伸出的一部分中位于致動器襯底一側(cè)的中繼襯底的表面上形成多個用于電連接的第二襯墊，多個第一襯墊和多個第二襯墊分別通過連接線彼此電連接，在中繼襯底上形成多個用于電連接的第三襯墊，每個襯墊電連接到多個第二襯墊中的一個，在中繼襯底上形成多個導(dǎo)電部分，該導(dǎo)電部分分別電連接到多個第二襯墊中的一些第二襯墊；和多個導(dǎo)電部分的至少一部分相互間的設(shè)置間距寬于多個第二襯墊的設(shè)置間距以及多個第三襯墊的設(shè)置間距。
7.如權(quán)利要求6所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于在中繼襯底的伸出部分中位于致動器襯底一側(cè)的中繼襯底的表面上形成多個導(dǎo)電部分，和在位于與致動器襯底相反一側(cè)的中繼襯底的表面上形成多個第三襯墊。
8.如權(quán)利要求6所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述裝置包括一個襯底，其具有多個用于外連接的引線端，和多個第三襯墊和用于外連接的多個引線端分別通過連接線彼此電連接。
9.一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，包括光導(dǎo)襯底，具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；和致動器襯底，具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；其中對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置；其特征在于致動器襯底包括用于致動器的電驅(qū)動的多個饋電端子，并且所述的多個饋電端子包含一個或多個第一類型端子以及一個或多個第二類型端子，其中一個或多個第一類型端子用于為單獨驅(qū)動致動器目的而執(zhí)行饋電，一個或多個第二類型端子用于為集中驅(qū)動所有致動器目的而執(zhí)行饋電，使得所有的一個或多個反射鏡位于第二位置。
10.如權(quán)利要求9所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于在致動器襯底上安裝驅(qū)動一個或多個致動器的驅(qū)動電路，使得當(dāng)對第一類型端子提供用于進行各個所需的光學(xué)切換操作的信號時執(zhí)行這些光學(xué)切換操作，并使得當(dāng)對第二類型端子提供特定的信號時所有的一個或多個反射鏡都位于第二位置。
11.如權(quán)利要求9所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于在每個反射鏡中設(shè)置至少一個凹凸部分，并且可以利用凹凸部分作為顯微觀察的聚焦基準(zhǔn)來觀察反射鏡接收凹進中反射鏡的插入深度。
12.如權(quán)利要求1～11任一所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于光導(dǎo)襯底和致動器襯底利用夾置其間的間隔件結(jié)合，使得一個或多個反射鏡的第二位置定位成反射鏡完全從一個或多個反射鏡接收凹進中退出。
13.如權(quán)利要求12所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于將所述間隔件設(shè)置成其包圍致動器襯底上分布了一個或多個反射鏡的區(qū)域。
14.如權(quán)利要求13所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于用折射率調(diào)節(jié)液填充光導(dǎo)襯底和致動器襯底之間的空間，使得該液體進入反射鏡接收凹進，其中折射率調(diào)節(jié)液具有基本上與光導(dǎo)的芯層相同的折射率，和所述間隔件形成密封折射率調(diào)節(jié)液的密封結(jié)構(gòu)的一部分。
15.一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，包括光導(dǎo)襯底，具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；和致動器襯底，具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；和中繼襯底，用于將電連接中繼到致動器襯底，其特征在于對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置，和中繼襯底結(jié)合到致動器襯底的另一表面，使得該中繼襯底的一部分從致動器襯底伸出。
16.如權(quán)利要求15所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于在致動器襯底的第一表面上形成多個用于電連接的第一襯墊，在從致動器襯底伸出的一部分中繼襯底中位于致動器襯底一側(cè)的中繼襯底的表面上形成多個用于電連接的第二襯墊，多個第一襯墊和多個第二襯墊分別通過連接線彼此電連接，在中繼襯底上形成多個用于電連接的第三襯墊，每個第三襯墊電連接到多個第二襯墊中的一個。
17.如權(quán)利要求15或16所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述裝置包括一個具有多個用于外連接的引線端子的襯底，和多個第三襯墊和多個用于外連接的引線端子分別通過連接線彼此電連接。
18.如權(quán)利要求16所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于在中繼襯底上形成多個導(dǎo)電部分，這些導(dǎo)電部分分別與多個第二襯墊中的一些第二襯墊電連接，和多個導(dǎo)電部分中的至少一部分相互間的設(shè)置間距寬于多個第二襯墊的設(shè)置間距以及多個第三襯墊的設(shè)置間距。
19.如權(quán)利要求18所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于在中繼襯底的伸出部分中位于致動器襯底一側(cè)上的中繼襯底的表面上形成多個導(dǎo)電部分，和在位于與致動器襯底相反一側(cè)上的中繼襯底的表面上形成多個第三襯墊。
20.如權(quán)利要求18所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于當(dāng)分別給多個導(dǎo)電部分提供特定的信號時，所有的一個或多個反射鏡都位于第二位置。
21.如權(quán)利要求18所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于在致動器襯底上安置驅(qū)動一個或多個致動器的驅(qū)動電路，使得當(dāng)對多個第三襯墊供給用于進行各個所需的光切換操作的信號時，執(zhí)行這些光切換操作，并使得當(dāng)對多個導(dǎo)電部分分別供給特定的信號時，所有的一個或多個反射鏡都位于第二位置。
22. 一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，包括光導(dǎo)襯底，具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；和致動器襯底，具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；其特征在于對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置，和光導(dǎo)襯底和致動器襯底利用其間夾置的間隔件結(jié)合，使得一個或多個反射鏡的第二位置為反射鏡完全從一個或多個反射鏡接收凹進中退出的位置。
23.如權(quán)利要求22所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述間隔件設(shè)置成其圍繞一個或多個反射鏡分布在致動器襯底上的區(qū)域。
24.如權(quán)利要求23所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于用折射率調(diào)節(jié)液填充光導(dǎo)襯底和致動器襯底之間的空間，使得該液體進入反射鏡接收凹進，其中折射率調(diào)節(jié)液具有基本上與光導(dǎo)的芯層相同的折射率，和所述間隔件形成密封折射率調(diào)節(jié)液的密封結(jié)構(gòu)的一部分。
25.一種制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置的方法，包括制備光導(dǎo)襯底的步驟，其中光導(dǎo)襯底(i)具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口，(ii)其上形成第一校準(zhǔn)標(biāo)記；制備致動器襯底的步驟，其中致動器襯底(i)具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置，(ii)其上形成第二校準(zhǔn)標(biāo)記；和利用第一和第二校準(zhǔn)標(biāo)記對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底的步驟，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并且使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置。
26.一種制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置的方法，包括制備光導(dǎo)襯底的步驟，其中光導(dǎo)襯底具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；制備致動器襯底的步驟，其中致動器襯底具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置，制備間隔件的步驟，該間隔件結(jié)合在光導(dǎo)襯底和致動器襯底之間；間隔件結(jié)合步驟，間隔件既可以結(jié)合到光導(dǎo)襯底，也可以結(jié)合到致動器襯底；和間隔件結(jié)合步驟之后執(zhí)行的步驟，其中對齊光導(dǎo)襯底和致動器襯底，并將間隔件結(jié)合到兩襯底的另一個、即光導(dǎo)襯底或致動器襯底，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置；其特征在于當(dāng)間隔件結(jié)合在光導(dǎo)襯底和致動器襯底之間時，一個或多個反射鏡的第二位置是反射鏡完全從一個或多個反射鏡接收凹進中退出的位置。
27.如權(quán)利要求26所述的制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置的方法，其特征在于在光導(dǎo)襯底上形成第一校準(zhǔn)標(biāo)記，在致動器襯底上形成第二校準(zhǔn)標(biāo)記，和利用第一和第二校準(zhǔn)標(biāo)記執(zhí)行光導(dǎo)襯底和致動器襯底的對齊。
28.如權(quán)利要求25～27任一所述的制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置的方法，其特征在于將致動器構(gòu)造成當(dāng)絕對沒有供給信號時支撐在這些致動器上的反射鏡返回到特定的位置，該位置比第二位置更遠離該襯底第一表面上的致動器襯底；和當(dāng)光導(dǎo)襯底和致動器襯底對齊時，對致動器襯底施加特定的信號，使得所有的一個或多個反射鏡都位于第二位置。
29.一種制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置的方法，包括制備光導(dǎo)襯底的步驟，其中光導(dǎo)襯底具有一個或多個輸入口；多個輸出口；形成在光導(dǎo)襯底一個表面上的一個或多個反射鏡接收凹進；和光導(dǎo)，根據(jù)一個或多個反射鏡相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進和后退將輸入到一個或多個輸入口的光束導(dǎo)向多個輸出口中的選定輸出口；制備致動器襯底的步驟，其中致動器襯底具有上述一個或多個反射鏡以及設(shè)置在對應(yīng)于所述一個或多個反射鏡的位置上的一個或多個致動器，使得這些致動器支撐對應(yīng)的反射鏡，并且根據(jù)信號將這些對應(yīng)的反射鏡定位到致動器襯底的一個表面一側(cè)上相對遠離該表面的第一位置或相對接近該表面的第二位置；和對齊并結(jié)合光導(dǎo)襯底和致動器襯底的步驟，使得一個或多個反射鏡的第一位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的前進位置，并使得一個或多個反射鏡的第二位置是相對于一個或多個反射鏡接收凹進的后退位置；其特征在于將致動器構(gòu)造成當(dāng)絕對沒有供給信號時支撐在這些致動器上的反射鏡返回到特定的位置，該位置比第二位置更遠離該襯底第一表面上的致動器襯底，和當(dāng)光導(dǎo)襯底和致動器襯底對齊時，對致動器襯底施加特定的信號，使得所有的一個或多個反射鏡都位于第二位置。
30.如權(quán)利要求28所述的制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置的方法，其特征在于給致動器襯底提供信號，使得在完成光導(dǎo)襯底和致動器襯底的對齊之后，所有的一個或多個反射鏡都逐漸返回到上述特定的位置。
31.如權(quán)利要求29所述的制造光束切換和調(diào)節(jié)裝置的方法，其特征在于給致動器襯底提供信號，使得在完成光導(dǎo)襯底和致動器襯底的對齊之后，所有的一個或多個反射鏡都逐漸返回到上述特定的位置，。
32.一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，用于通過在形成于光導(dǎo)中的狹縫中插入或移去插板而切換光束光路或調(diào)節(jié)穿過光導(dǎo)的光束的透射光量，其特征在于在第一襯底上設(shè)置光導(dǎo)和狹縫，通過設(shè)置在第二襯底上的插板驅(qū)動裝置保持插板，第一和第二插板設(shè)置成可以插進或移出狹縫，第一襯底的包含狹縫的第一區(qū)域和第二襯底的設(shè)置有插板的第二區(qū)域構(gòu)造成這些區(qū)域可以透射特定波長的光束，使該特定波長的光束從第一區(qū)域或第二區(qū)域中入射，并且透射光束從第二區(qū)域或第一區(qū)域中發(fā)出，使得可以通過顯微鏡觀察來觀察插板在狹縫中的插入位置。
33.一種光束切換和調(diào)節(jié)裝置，用于通過在形成于光導(dǎo)中的狹縫中插入或移去插板而切換光束光路或調(diào)節(jié)穿過光導(dǎo)的光束的透射光量，其特征在于在第一襯底上設(shè)置光導(dǎo)和狹縫，通過設(shè)置在第二襯底上的插板驅(qū)動裝置保持插板，第一和第二襯底設(shè)置成插板可以插進和移出狹縫，第一襯底的包含狹縫的第一區(qū)域或第二襯底的設(shè)置有插板的第二區(qū)域構(gòu)造成使得該區(qū)域可以透射特定波長的光束，使該特定波長的光束從第一區(qū)域或第二區(qū)域中入射，并且反射光束從第一區(qū)域或第二區(qū)域中發(fā)出，使得可以通過顯微鏡觀察來觀察插板在狹縫中的插入位置。
34.如權(quán)利要求32或33所述的光束切換和調(diào)節(jié)裝置，其特征在于在每個插板中設(shè)置至少一個凹凸部分，并且可以利用這些凹凸部分作為顯微鏡觀察的聚焦基準(zhǔn)來觀察插板在狹縫中的插入深度。
全文摘要
光導(dǎo)襯底2具有反射鏡接收凹槽24和光導(dǎo)。光導(dǎo)根據(jù)反射鏡31相對于凹槽24的前進和后退把進入到輸入口中的光束導(dǎo)向到選定的輸出口。致動器襯底4具有反射鏡31和致動器，該致動器將反射鏡31置于朝向襯底4拉入反射鏡的狀態(tài)或反射鏡從襯底4伸出的狀態(tài)。光導(dǎo)襯底2和致動器襯底4利用校準(zhǔn)標(biāo)記對齊并以間隔件3夾置其間地結(jié)合，使得當(dāng)朝向襯底4拉入反射鏡31時反射鏡31從凹槽24中退出，并當(dāng)反射鏡31從襯底4伸出時反射鏡31前進到凹槽24中。這種對齊在朝向襯底4拉入所有反射鏡31的狀態(tài)下進行。
文檔編號H01L25/065GK1608223SQ0282603
公開日2005年4月20日 申請日期2002年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月26日
發(fā)明者赤川圭一, 鈴木美彥, 石津谷徹, 鈴木純兒, 車田克彥, 金谷正敏, 玉村敏昭 申請人:株式會社尼康, Ntt電子株式會社