光束切换/调节装置及其制造方法制造方法及图纸

光导衬底２具有反射镜接收凹槽２４和光导。光导根据反射镜３１相对于凹槽２４的前进和后退把进入到输入口中的光束导向到选定的输出口。致动器衬底４具有反射镜３１和致动器，该致动器将反射镜３１置于朝向衬底４拉入反射镜的状态或反射镜从衬底４伸出的状态。光导衬底２和致动器衬底４利用校准标记对齐并以间隔件３夹置其间地结合，使得当朝向衬底４拉入反射镜３１时反射镜３１从凹槽２４中退出，并当反射镜３１从衬底４伸出时反射镜３１前进到凹槽２４中。这种对齐在朝向衬底４拉入所有反射镜３１的状态下进行。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于在(例如)光通讯网络、光切换系统等中执行光束光路转换和调节传输量的光束切换和调节装置及其制造方法。
技术介绍
在光通讯系统中用于光路转换的光束切换和调节装置是必需的，并且近年来用于在多个输入和输出端之间进行光路切换的矩阵光束切换和调节装置已变得尤其重要。例如，这种矩阵光束切换和调节装置起着重要的作用，如使来自多个平行输入光纤之中的一个的光信号向多个平行输出光纤之中的一个传输；在日本专利申请JP2001-142008中公开的一种光束切换和调节装置是这种装置的一种具体实例。在此光束切换和调节装置中，来自光纤的光进入光导，在光导中光路形成为一个矩阵。在光路的交叉点设置利用MEMS技术(MEMS微电机械系统)的微反射镜，并且通过将这些微反射镜移进和移出设置于光路中的狭缝中而进行光束的光路转换和传输量的调节。图17是表示用于解释利用MEMS技术的常规光束切换和调节装置的结构实例。图17(a)是该光束切换和调节装置的平面图，图17(b)是沿图17(a)中A-A’线的截面图。如图17(a)所示，光束切换和调节装置包括芯支撑衬底301上的第一至第三光导芯302a、302b和302c。这些光导芯连接到输入端光纤308或传输端光纤309，并且在光导芯的交叉部分中设置狭缝303，使得狭缝穿过彼此交叉的光导。另外，在图17(a)中虚线表示的芯支撑衬底301的上表面区域上如图17(b)所示的设置一个插板支撑衬底304，并且形成这样一种结构，即设置在此插板支撑衬底304上的插板305由插板驱动机构307驱动。另外，306表示用于插板驱动机构的电驱动的电线。插板305面对狭缝303的上部设置。插板305由插板驱动机构307向上和向下驱动，使得这些插板305插入到狭缝303中或从中移开。结果，可以实现基于光束光路切换的切换作用和基于透射光量的调节的衰减作用，其中光束从输入端光纤308的光纤芯部分310进入狭缝303。具体地说，在相应插板305插入到相应狭缝303的状态中，从第一光导芯302a进入此狭缝303的光束被插板305反射，并因此与第二光导芯302b的端面耦合。另一方面，在此插板305从狭缝303中抽出的状态下，从第一光导芯302a进入狭缝303的光束与面对的三光导芯302c的端面耦合。通过这种方式进行光束光路的切换，从而实现切换作用。另外，如果调节插板303在此狭缝303中的插入位置(插入深度)，则可以通过根据此插入位置阻挡从第一光导芯302a进入狭缝303的一部分光束、并允许剩余的光束分量通过、使得这一分量与第三光导芯302c的端面耦合来实现衰减透射光强度的衰减作用。为了实现基于上述系统的光束切换和调节装置，需要把通过利用硅半导体工艺等的MEMS工艺在硅衬底等的表面上制造的MEMS致动器和微反射镜连接到通过单独的工艺制造的光导衬底。具体地说，在此光束切换和调节装置的制造中，当对齐反射镜和反射镜接收凹进之后，需要结合一个具有反射镜接收凹进的光导衬底和一个具有反射镜及支撑并移动反射镜的致动器的致动器衬底。但是，在此对齐的实际进行中，已经断定此对齐非常困难。具体地说，因为反射镜接收凹进设置在光导的中点，所以希望反射镜接收凹进的设置宽度尽可能地窄以抑制光损失。因此，在反射镜和反射镜接收凹进的对齐中要求极高的精确度。另外，如果在反射镜与反射镜接收凹进的对齐过程中反射镜与反射镜接收凹进以外的部分碰撞，则反射镜容易损坏。因此，光导衬底和致动器衬底的对齐非常困难。尤其在反射镜数量很多的情况下，所有的反射镜都必须与相应的反射镜接收凹进对齐；因此，这种对齐非常困难。另外，根据信号驱动致动器。在本专利技术的光束切换和调节装置中，装置具有下列一些特点即，在组装过程中致动器与光导衬底结合。为了减小装置的尺寸并便于制造过程中的检查，将上述特点作为先决条件，必须设计用于对致动器衬底提供信号的导线结构等，使得导线不干扰组装，并且使得可以通过在此检查中暂时连接导线而使检查很容易进行。另外，在此光束切换和调节装置中，需要将光导芯中形成的狭缝和插板之间的相对位置关系设置成当使插板用作反射板时反射损失最小。另外，为了减小反射光的损失，希望插板相对于狭缝的位置以1μm精度或更精确的对齐。另外，在调节光束衰减量的时候，必须通过插板驱动机构平滑的驱动插板。为了观察在此光束调节装置中插板和狭缝的高精度对齐状态，精确监视这些相对位置和插板从外向内插入狭缝的深度很重要。一般地采用这样一种方法，即在粘合芯支撑衬底和插板支撑衬底之后，用通过光学方法的显微观察去监视插板和狭缝之间的相对位置关系，在装置是利用硅衬底构成的情况下利用红外显微镜进行观察，在采用玻璃衬底的情况下利用配备有可见光源的普通光学显微镜进行观察。但是，除了连接到插板支撑衬底的插板驱动机构外，还设置用于操纵插板驱动机构的导线。因此，出现下列问题即，这些构件的存在是观察插板和狭缝之间相对位置关系的主要障碍。另外，还遇到下列问题具体地说是，在显微观察期间观察放大率不可避免地依据狭缝的宽度和作为观察目标的插板的大小而增大；因此，场深很浅，以致于很难识辨狭缝内插板的插入位置。
技术实现思路
本专利技术的设计旨在解决上述问题。本专利技术的第一个目的在于提供一种光束切换和调节装置及其制造方法，其中由于便于反射镜和反射镜接收凹进对齐，该装置可以很容易地制造并有很好的产量。另外，本专利技术的第二目的在于提供一种光束切换和调节装置，其中很容易辨别插板和形成于光导芯中的狭缝之间的位置关系以及狭缝内插板的插入位置。用于实现上述第一目的的本专利技术为下列第一至第十三专利技术。第一专利技术是一种光束切换和调节装置，包括光导衬底，其具有一个或多个输入口；多个输出口；形成在光导衬底一个表面上的一个或多个反射镜接收凹进；和光导，根据一个或多个反射镜相对于一个或多个反射镜接收凹进的前进和后退将输入到一个或多个输入口的光束导向多个输出口中的选定输出口；和致动器衬底，具有上述一个或多个反射镜以及一个或多个设置在对应于一个或多个反射镜的位置上的致动器，使得这些致动器支撑对应的反射镜，并且根据信号将这些对应的反射镜定位到致动器衬底的一个表面一侧上相对远离该表面的第一位置或相对接近该表面的第二位置；其特征在于对齐并结合光导衬底和致动器衬底，使得一个或多个反射镜的第一位置是相对于一个或多个反射镜接收凹进的前进位置，并且使得一个或多个反射镜的第二位置是相对于一个或多个反射镜接收凹进的后退位置，在光导衬底上形成用于对齐光导衬底和致动器衬底的第一校准标记，和在致动器衬底上形成用于对齐光导衬底和致动器衬底的第二校准标记。第二专利技术是基于第一专利技术，其特征在于可以通过红外光观察第一和第二校准标记。第三专利技术是基于第一或第二专利技术，其特征在于第一校准标记形成在光导衬底的第一表面上，第二校准标记形成在致动器衬底的第一表面上，和致动器衬底具有允许红外光透射的特性。第四专利技术是一种光束切换和调节装置，包括光导衬底，其具有一个或多个输入口；多个输出口；形成在光导衬底一个表面上的一个或多个反射镜接收凹进；和光导，根据一个或多个反射镜相对于一个或多个反射镜接收凹进的前进和后退将输入到一个或多个输入口的光束导向多个输出口中的选定输出口；和致动器衬底，具有上述一个或多个反射镜以及设置在对应于所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光束切换和调节装置，包括：光导衬底，具有一个或多个输入口；多个输出口；形成在光导衬底一个表面上的一个或多个反射镜接收凹进；和光导，根据一个或多个反射镜相对于一个或多个反射镜接收凹进的前进和后退将输入到一个或多个输入口的光束导向多 个输出口中的选定输出口；和致动器衬底，具有上述一个或多个反射镜以及一个或多个设置在对应于一个或多个反射镜的位置上的致动器，使得这些致动器支撑对应的反射镜，并且根据信号将这些对应的反射镜定位到致动器衬底的一个表面一侧上相对远离该表面的 第一位置或相对接近该表面的第二位置；其特征在于对齐并结合光导衬底和致动器衬底，使得一个或多个反射镜的第一位置是相对于一个或多个反射镜接收凹进的前进位置，并且使得一个或多个反射镜的第二位置是相对于一个或多个反射镜接收凹进的后退位置，　 　在光导衬底上形成用于对齐光导衬底和致动器衬底的第一校准标记，和在致动器衬底上形成用于对齐光导衬底和致动器衬底的第二校准标记。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赤川圭一，铃木美彦，石津谷彻，铃木纯儿，车田克彦，金谷正敏，玉村敏昭，
申请(专利权)人：株式会社尼康，NTT电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]