JPH0827432B2 - 波長選択素子 - Google Patents

波長選択素子

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JPH0827432B2
JPH0827432B2 JP61505412A JP50541286A JPH0827432B2 JP H0827432 B2 JPH0827432 B2 JP H0827432B2 JP 61505412 A JP61505412 A JP 61505412A JP 50541286 A JP50541286 A JP 50541286A JP H0827432 B2 JPH0827432 B2 JP H0827432B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、特定の波長を中心とする放射を選択する波
長選択素子および波長選択方方法に関する。
〔背景技術〕
近年発達したレーザチップを使用する場合に、チップ
により放射される波長の範囲を挟めることによりその性
能を改善できる。このため従来は、レーザチップにより
放射されるビームと同軸に回折格子を配置し、選択され
た波長が反射してその軸に沿ってレーザチップに戻るよ
うに入射ビームとの角度を設定していた。この角度がブ
ラッグ角である。従来は、特に回折格子がレーザチップ
程度に小さい場合に、回折格子を保持するために必要な
取り付け構造の取り扱いが困難であるために、角度の制
御が非常に困難であった。
〔発明の開示〕
本発明は、基板と、この基板内に設けられた凹部と、
この凹部の中央に設けられ直立するリッジと、上記基板
に取り付けられたネジリ部材とを備え、このネジリ部材
には回折格子が前記凹部とは反対側の面に設けられその
中央部が上記リッジ上に載置されこのリッジを中心とし
て偏向する波長選択部材が設けられ、電界を生成する電
極が上記凹部内に配置され、上記ネジリ部材は、上記波
長選択部材を入射放射に対して所定の角度に設定するこ
とにより上記波長選択部材に入射した複数の波長を含む
所定の波長を中心とする放射を選択するように、上記電
極により生成される電界により偏向可能に取り付けられ
たことを特徴とする。
波長選択部材は回折格子を含むことが望ましいが、他
のタイプの選択部材を使用してもよい。回折格子の場合
には、ネジリ部材の表面に線を刻むことにより格子を定
義できる。
回折格子は反射格子を含むことが便利であるが、ある
状況では透過格子を使用することもでき、その場合に
は、透過した放射が通過できるように基板に一以上の開
口を設ける。
ネジリ部材はネジリ板を含むことが望ましく、このネ
ジリ板は、基板に一体に形成されることが便利である。
基板に一体に形成する場合には、従来のマスクおよびエ
ッチングの技術またはレーザ・エッチング技術を用いる
ことができ、特に基板を形成する材料がシリンダその他
の単結晶である場合には、異方性エッチング技術を用い
ることができる。個別部品の数を削減できるので、集積
化した構造が特に有用であり、これにより素子の完全性
が改善される。
ある場合には、素子はさらに、波長選択部材に隣接し
て、この波長選択部材と共に移動可能で、入射された放
射のある波長だけを透過させる選択性波長透過部材を含
むこともできる。
この構成を用いて、二段波長選択動作を実行すること
もできる。その場合には、波長選択部材（典型的に回折
格子）には粗い波長同調素子を用い、付加的な選択性波
長透過部材には微細同調素子を用いる。
二つの部材を基板上で離れた位置に取り付けてもよい
が、一またはそれ以上のスペースを介して、これらの部
材を連結することが望ましい。
選択性波長透過部材は波長選択部材の上流に配置する
ことが便利であるが、反対の配置も可能である。
本発明では、ネジリ部材に設けられた波長選択部材
が、リッジを回転の支点として電極に印加させる電界に
より偏向することができる。波長選択部材の偏向はリッ
ジを支点とする動きをするため、その偏向角度の制御精
度が高くなり、波長選択の精度が高い。
本発明の方法および素子の三つの実施例について添付
図面を参照して説明する。
〔図面の簡単な説明〕
第１図は本発明実施例の一例の分解組み立て図。
第２図は第１図に実施例のうち第一実施例の側面図。
第３図は第二実施例における第２図と同等の図。
第４図は第三実施例の平面図であり、格子については
省略している。
〔発明の実施するための最良の形態〕
第１図に示した実施例は単結晶シリコン基板１を備
え、この基板１には四角形の凹部２が設けられ、この凹
部２内には基底部と一体に形成された中央直立リッジ３
が設けられている。リッジ３の両側にはそれぞれ電極
４、５が取り付＋られている。ネジリ板６が支持リッジ
３に一体に形成され、このネジリ板６には一対のネジル
棒７、８が設けられ、中央方形部９が回折格子10を担持
する（第２図）。
第１図および第２図に示した構造は、従来のマスクお
よびエッチング技術を用いて形成することができ、回折
格子、特に屈折格子は、エッチング工程の前または後に
中央方形部９の表面に線に刻むことにより形成される。
第２図の一点鎖線で示したように、リッジ３を中心に
してネジリ板６を偏向させることができるが、これは、
電極４、５に電界を発生させることにより行われる。電
極４、５は、電力源11と、これらの電極４、５に供給す
る電流を変化させるための制御素子12とに接続される。
使用時には、放射ビーム、典型的には放射光が、矢印
13で示した方向に回折格子10に入射する。ネジリ板６は
選択された角度に偏向させられる。とのような波長を中
心とする放射でも、それぞれの波長に特有のブラッグ角
で反射される。第２図に示した実施例では、所望の波長
を中心とする放射が矢印14の方向に反射する。
典型的な場合には、凹部２の深さは12.5μｍであり、
回折格子10は一辺が2mmの四角形である。最大偏向角度
は約3.5゜である。回折格子10のピッチが600本/mmのと
き、1.5゜の偏向で75nmの波長シフトが生じる。
第２図に示した素子は、レーザチップに接続された外
部共振器内で使用することもでき、これにより、レーザ
チップから放出された放射を平行にした後に回折格子に
入射し、特定の波長を中心とする放射を反射してレーザ
チップに戻すことができる。他の応用として、光通信装
置における方向検出装置またはコヒーレント装置のため
の光源として使用できる。
第３図に示した実施例は第１図および第２図に示した
実施例と同等であるが、ネジリ板６に対して、付加的な
ネジリ板15がスペーサ16と共に層状に配置されたことが
異なる。ネジリ板15およびスペーサ16は、素子の他の部
分と共に一体に形成してもよいが、一体に形成してから
ネジリ板６に接着してもよい。ネジリ板15をシリコンで
作成した場合には、1.3および1.5μｍでのみ透明とな
り、微細同調素子として使用できる。素子の残りの部分
は第一実施例と同様に動作する。
第４図に示した実施例は、他の構造のネジリ板を提供
し、比較的薄い単結晶シリコン基板により、従来の微細
加工技術または異方性エッチング技術を用いて作成され
ている。この素子は一対の支持部材101、102を備え、そ
の間に薄い板103が取り付けられている。板103はブリッ
ジ104〜107により支持部材101、102の間に取り付けられ
ている。明らかに、支持部材101、102、ブリッジ104〜1
07および板103はすべて一体に形成されている。
板103は一辺が１ないし数mmの四角形であり、ブリッ
ジ104〜107の長さの10ないし100μｍ、またはそれ以上
である。
二つの支持部材101、102の間には、一対の導電路10
8、109が形成されている。これらの導電路108、109は、
それぞれ対になっているブリッジ104、105とブリッジ10
6、107とにそれぞれドーピングまたはメタライジングを
施し、板103の一部を支持部材101、102の隣接する部分
に接続することにより得られる。導電路108、109の一端
は共通の導線110に接続され、他端はそれぞれ導線111、
112に接続される。導線111、112はスイッチ113で終端さ
れる。スイッチ113および導線110は電流源114に接続さ
れる。
この例では、図面内の網目の部分が電気的導電部分を
示すが、これらの部分は場所によりその抵抗値が異な
る。
第４図に示した例では、ドーピングまたは金属皮膜に
より、ブリッジ104〜107の抵抗値が支持部材101、102の
抵抗値より大きく、これに対して、ブリッジ104、105お
よびブリッジ106、107をそれぞれ接続する板103の部分
は、シリコン板の残りの部分に比較して低抵抗となって
いる。
板103上に線を刻んだ回折格子が設けられる。
動作時には、スイッチ113を導線111または導線112の
一方の接続し、それぞれの導電路108、109に電流を供給
する。ブリッジの抵抗値が比較的高いことから、これら
のブリッジを通過する電流により温度が上昇してブリッ
ジの材質が膨張し、板103の角度の変化を引き起こす。
例えば導電路108に通電すると、ブリッジ104、105が膨
張し、導電路109により定義される軸を中心にして板103
が回転する。同様に導電路109に通電すると、ブリッジ1
06、107が膨張し、導電路108により定義される軸を中心
にして板103が回転する。
図示していないが、この実施例を変形して、導電路10
8、109の双方に同時に同じ電流を供給することもでき
る。その場合には、板103がその収納位置（第４図に示
した位置）と平行な位置に移動し、ピストン動作を行
う。このような動作は、板103をレーザ共振器の端面と
して用いる場合に特に有用である。
どの程度移動するかを明らかにするために、ブリッジ
の長さが1cmであると仮定する。シリコンの熱線膨張係
数は2.33×10-6℃-1である。したがって、長さ1cmのブ
リッジは、温度が100℃上昇すると、1.00023cmに伸び
る。これにより、板103に隣接しているブリッジの終端
部が横方向に約0.021cm移動する。ピストン移動の場合
には、感度が0.00021cm/℃、すなわち2.1μm/℃であ
る。偏向角度は1.23゜である。
偏向方向は、ブリッジに不均一のドーピングを行い、
ブリッジに抵抗差を設けることにより調節できる。これ
により、回動の中心を導電路の一方により定義される軸
からずらすことができる。
第４図の実施例については、本出願人による「可動部
材の取り付け構造」と題する同日出願（PCT/GB86/0062
8）に詳しく説明されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ８５２５４６１ (32)優先日 1985年10月16日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (31)優先権主張番号 ８５２５４６２ (32)優先日 1985年10月16日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (31)優先権主張番号 ８５２６１８９ (32)優先日 1985年10月23日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） 審査前置に係属中

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板（１）と、この基板内に設けられた凹
    部と、この凹部の中央に設けられ直立するリッジ（３）
    と、上記基板に取り付けられたネジリ部材（７、８、
    ９）とを備え、 このネジリ部材（７、８、９）には回折格子が前記凹部
    とは反対側の面に設けられその中央部が上記リッジ上に
    載置されこのリッジを中心として偏向する波長選択部材
    （９）が設けられ、 電界を生成する電極（４、５）が上記凹部内に配置さ
    れ、 上記ネジリ部材（７、８、９）は、上記波長選択部材を
    入射放射に対して所定の角度に設定することにより上記
    波長選択部材に入射した複数の波長を含む放射から所定
    の波長を中心とする放射を選択するように、上記電極
    （４、５）により生成される電界により偏向可能に取り
    付けられた 波長選択素子。
  2. 【請求項２】回折格子は反射格子を含む請求の範囲第１
    項に記載の波長選択素子。
  3. 【請求項３】ネジリ部材はネジリ板を含む請求の範囲第
    １項または第２項に記載の波長選択素子。
  4. 【請求項４】ネジリ部材は基板に一体に成形された部品
    である請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
    の波長選択素子。
  5. 【請求項５】波長選択部材の近傍に、この部材と共に移
    動可能に取り付けられ、入射された放射の特定の波長を
    透過する選択性波長透過部材を備えた請求の範囲第１項
    ないし第４項のいずれかに記載の波長選択素子。
  6. 【請求項６】選択性波長透過部材および波長選択部材
    は、一以上のスペーサを介して互いに連結された請求の
    範囲第５項に記載の波長選択素子。
  7. 【請求項７】選択性波長透過部材は波長選択部材の上流
    に配置された請求の範囲第５項または第６項に記載の波
    長選択素子。
  8. 【請求項８】基板はシリコンを含む請求の範囲第１項な
    いし第７項のいずれかに記載の波長選択素子。
  9. 【請求項９】制御手段は、基板に設けられ電界を発生す
    る電極を含む請求の範囲第１項ないし第８項のいずれか
    に記載の波長選択素子。
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