JP2012524295A5

JP2012524295A5 - 光ｍｅｍｓ用途のためのオプトメカニカル光路遅延増大器

Info

Publication number: JP2012524295A5
Application number: JP2012505979A
Authority: JP
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2030-04-16

Description

本発明の実施形態は、さらに、光路遅延増大器を提供する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）構造として作製された、マイケルソン干渉計を提供する。干渉計は、固定ミラーの第１のアレイ及び第２のアレイと、固定ミラーの第１のアレイと第２のアレイの平面に直交する方向に、当該固定ミラーの第１のアレイと第２のアレイとの間のエリア内で移動可能に構成されたコーナー・キューブ反射板の可動アレイと、検出器と、ビームスプリッタと、補助ミラーとを含む。

Claims

光路遅延増大器を提供する光学微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスであって、
基板と、
第１のエッジと、第２のエッジと、第３のエッジと、を有するコーナー・キューブ反射板であって、前記基板が第３のエッジとして作用し、前記第１のエッジ及び前記第２のエッジは、空隙によって前記基板から分離されて、前記第３のエッジが静止したままの状態において移動可能に構成されており、前記第１ないし第３のエッジの一つに入射する入射ビームを反射して、前記第１ないし第３のエッジの他の一つから出射するコーナー・キューブ反射板と、
前記基板上に形成された固定ミラーであって、前記コーナー・キューブ反射板から出射された入射ビームを、当該入射ビームの伝搬経路に沿って逆方向に、前記コーナー・キューブ反射板に向けて垂直に反射する固定ミラーと、
前記基板上に形成されたＭＥＭＳアクチュエータであって、前記コーナー・キューブ反射板に結合され、前記固定ミラーの平面に対し垂直な方向に、前記コーナー・キューブ反射板の前記第１及び第２のエッジの変位を発生させるＭＥＭＳアクチュエータと、
を備え、
前記ＭＥＭＳアクチュエータにより、前記第１及び第２のエッジを前記固定ミラーから離れる方向に変位させて、前記入射ビームが前記コーナーキューブ反射板に入射してから前記固定ミラーで反射されたのち当該コーナーキューブ反射板を再度通過して出射するまでの、当該入射ビームの光路長を増大させる、
ＭＥＭＳデバイス。
前記固定ミラーは、入射ビームの方向に直角に方向付けられた平面ミラーである、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記コーナー・キューブ反射板の第１の位置と前記コーナー・キューブ反射板の第２の位置との間の光路差は、前記第１の位置と第２の位置との間の前記コーナー・キューブ反射板の変位の４倍である、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記コーナー・キューブ反射板は、コーナー・キューブ反射板のアレイを含み、前記固定ミラーは、入射ビームに平行に反射ビームが生成されるようにコーナー・キューブ反射板のアレイからずらして配置された固定ミラーのアレイを含む、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第１の位置と前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第２の位置との間の光路差は、前記第１の位置と前記第２の位置との間における前記コーナー・キューブ反射板のアレイの変位に、前記コーナー・キューブ反射板のアレイ内のコーナー・キューブ反射板の個数の４倍に２を加算した値を乗じて得られる値に等しい、請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記固定ミラーのアレイ内の各固定ミラーは、コーナー・キューブ反射板であって、当該コーナー・キューブ反射板は、一方のエッジにより前記コーナー・キューブ反射板のアレイ内の第１の対応するコーナー・キューブ反射板から入射ビームを受信し、他方のエッジにより前記コーナー・キューブ反射板のアレイ内の第２の対応するコーナー・キューブ反射板に向けて反射ビームを反射するよう結合されている、
請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記コーナー・キューブ反射板のアレイの端部に結合され、前記固定ミラーのアレイ内の前記コーナー・キューブ反射板のうちの最後の１つから入射ビームを受信し、前記固定ミラーのアレイ内の前記コーナー・キューブ反射板のうちの最後の１つに向けて、後方に反射ビームを反射して逆方向経路に沿って反射ビームを方向づけるよう光学的に結合された、平面ミラーをさらに備える、
請求項６に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記コーナー・キューブ反射板のアレイと前記平面ミラーとの間に結合された第１の小型コーナー・キューブ・ミラーと、
前記平面ミラーが結合された前記コーナー・キューブ反射板のアレイの端部とは反対側の端部で前記固定ミラーのアレイに結合された、第２の小型コーナー・キューブ・ミラーと、
をさらに備え、
前記第１及び第２の各小型コーナー・キューブ・ミラーの各寸法は、前記コーナー・キューブ反射板のアレイ内の各コーナー・キューブ反射板及び前記固定ミラーのアレイ内の各固定ミラーの各寸法よりも小さい、
請求項７に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第１の位置と前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第２の位置との間の光路差は、入射ビームが前記コーナー・キューブ反射板のアレイ及び前記固定ミラーのアレイの中を周回する回数に等しい倍率によって増大され、
この周回の回数は、前記第１の小型コーナー・キューブ・ミラー及び前記第２の小型コーナー・キューブ・ミラーの寸法と入射ビームのスポットサイズとに基づいている、
請求項８に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記ＭＥＭＳデバイスは、フーリエ変換分光計又はマイケルソン干渉計であり、前記固定ミラーのアレイは、固定ミラーの第１のアレイであり、
固定ミラーの第２のアレイと、
検出器と、
入射ビームを受信して当該入射ビームを第１の入射ビームと第２の入射ビームとに分割するよう光学的に結合されたビームスプリッタであって、前記第１の入射ビームを、前記コーナー・キューブ反射板のアレイの中の最初のコーナー・キューブ反射板に向けて方向づけて、第１の順方向及び逆方向経路に沿って前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第１の側面と前記固定ミラーの第１のアレイとの間で反射させ、前記コーナー・キューブ反射板のアレイの中の最初のコーナー・キューブ反射板から第１の反射ビームとして出力させるビームスプリッタと、
前記第２の入射ビームを受信して前記固定ミラーの第２のアレイの中の最初の固定ミラーに向けて前記第２の入射ビームを反射するよう光学的に結合された補助ミラーであって、前記第２の入射ビームを第２の順方向及び逆方向経路に沿って前記固定ミラーの第２のアレイと前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第２の側面との間で反射させ、前記固定ミラーの第２のアレイの中の最初の固定ミラーから第２の反射ビームとして出力させる補助ミラーと、
をさらに備え、
前記補助ミラーは、さらに、前記第２の反射ビームを受信して前記ビームスプリッタに向けて前記第２の反射ビームを反射するよう光学的に結合されており、
前記ビームスプリッタは、さらに、前記第１の反射ビームを受信して前記第１の反射ビームと前記第２の反射ビームとを合成するよう光学的に結合され、前記検出器に向けて合成ビームを生成する、
請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第１の位置と前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第２の位置との間の光路差は、前記第１の位置と前記第２の位置との間における前記コーナー・キューブ反射板のアレイの変位に、前記コーナー・キューブ反射板のアレイ内のコーナー・キューブ反射板の個数の４倍に２を加算した値を２倍して乗じて得られる値に等しい、請求項１０に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記コーナー・キューブ反射板のアレイ内の各コーナー・キューブ反射板は、角度９０度ないし１２０度を有し、前記固定ミラーのアレイ内の各固定ミラーは、前記各コーナー・キューブ反射板と実質的に同じ角度を有している、請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記角度は、実質的に１０９．４７度である、請求項１２に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記固定ミラーのアレイ及び前記ＭＥＭＳアクチュエータを、深堀反応性イオンエッチング・プロセスを用いて形成し、
前記コーナー・キューブ反射板のアレイを、異方性アルカリ・ウェット・エッチング・プロセスを用いて形成する、
ことを含む、
請求項１２に記載のＭＥＭＳデバイスを作製する方法。
前記コーナー・キューブ反射板のアレイの中の最初のコーナー・キューブ反射板に向けて入射ビームを方向付ける光源をさらに備える、請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記第１のエッジ及び前記第２のエッジは、互いに直交し、
前記第３のエッジは、前記第１のエッジ及び前記第２のエッジに対し垂直である、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記入射ビームは、前記基板の平面に平行ではない、請求項１６に記載のＭＥＭＳデバイス。
前記入射ビームは、前記基板の平面に平行である、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
光路遅延増大器を提供する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）として作製されるマイケルソン干渉計であって、
固定ミラーの第１のアレイ及び第２のアレイと、
前記固定ミラーの第１のアレイと第２のアレイとの間のエリア内で、前記固定ミラーの第１のアレイ及び第２のアレイの平面に直交する方向に移動可能なコーナー・キューブ反射板の可動アレイと、
検出器と、
入射ビームを受信して当該入射ビームを第１の入射ビームと第２の入射ビームとに分割するよう光学的に結合されたビームスプリッタであって、前記第１の入射ビームを、前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの中の最初のコーナー・キューブ反射板に向けて方向付けて、第１の順方向及び逆方向経路に沿って前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの第１の側面と前記固定ミラーの第１のアレイとの間で反射させ、前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの中の最初のコーナー・キューブ反射板から第１の反射ビームとして出力させるビームスプリッタと、
前記第２の入射ビームを受信して前記固定ミラーの第２のアレイの中の最初の固定ミラーに向けて前記第２の入射ビームを反射するよう光学的に結合された補助ミラーであって、前記第２の入射ビームを第２の順方向及び逆方向経路に沿って前記固定ミラーの第２のアレイと前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの第２の側面との間で反射させ、前記固定ミラーの第２のアレイの中の最初の固定ミラーから第２の反射ビームとして出力させる補助ミラーと、
を備え、
前記補助ミラーは、さらに、前記第２の反射ビームを受信して前記ビームスプリッタに向けて前記第２の反射ビームを反射するよう光学的に結合されており、
前記ビームスプリッタは、さらに、前記第１の反射ビームを受信して前記第１の反射ビームと前記第２の反射ビームとを合成するよう光学的に結合され、前記検出器に向けて合成ビームを生成する、
マイケルソン干渉計。
前記入射ビームを前記ビームスプリッタに向けて方向付ける光源をさらに備える、請求項１９に記載のマイケルソン干渉計。
前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの第１の位置と前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの第２の位置との間の光路差は、前記第１の位置と前記第２の位置との間における前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの変位に、前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイ内のコーナー・キューブ反射板の個数の４倍に２を加算した値を２倍して乗じて得られる値に等しい、請求項１９に記載のマイケルソン干渉計。
前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイに結合され、前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイに変位を発生させるＭＥＭＳアクチュエータをさらに備える、請求項１９に記載のマイケルソン干渉計。
光路遅延増大器を提供する光学微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを作製する方法であって、
上面及び下面を有するシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハを準備するステップと、
可動コーナー・キューブ反射板であって当該コーナー・キューブ反射板の１つのエッジで入射ビームを受信するよう光学的に結合され、当該コーナー・キューブ反射板の他のエッジから当該入射ビームを反射する可動コーナー・キューブ反射板と、前記コーナー・キューブ反射板から前記入射ビームを受信するよう光学的に結合され、前記入射ビームの逆方向経路に沿って前記可動コーナー・キューブ反射板に向かって後方に前記入射ビームを反射して反射ビームを生成する固定ミラーと、前記可動コーナー・キューブ反射板に結合され、前記固定ミラーの平面に対し垂直な方向に前記可動コーナー・キューブ反射板の変位を発生させて前記反射ビームの光路長を延長させるＭＥＭＳアクチュエータと、をＳＯＩウェハの上面内にフォトリソグラフィ的に画定するステップと、
深堀反応性イオンエッチング・プロセスを用いて、前記ＳＯＩウェハの前記上面と前記ＳＯＩウェハの前記下面との間をエッチングして、前記固定ミラー及び前記ＭＥＭＳアクチュエータを形成するステップと、
異方性アルカリ・ウェット・エッチング・プロセスを用いて、前記ＳＯＩウェハの前記上面と前記ＳＯＩウェハの前記下面との間をエッチングして、前記可動コーナー・キューブ反射板を形成するステップと、
を含む方法。