JP5879910B2 - 光フィルター、光フィルターモジュール、分析機器、及び光機器 - Google Patents
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第1基板と、
前記第1基板と対向する第2基板と、
前記第1基板に設けられた第1反射膜と、
前記第2基板に設けられ、前記第1反射膜と対向する第2反射膜と、
前記第1基板に設けられ、平面視において、前記第1反射膜の周囲に形成された第1電極と、
前記第1基板に設けられ、平面視において、前記第1電極の周囲に形成された第2電極と、
前記第2基板に設けられ、前記第1電極と対向する第3電極と、
前記第2基板に設けられ、前記第2電極と対向する第4電極と、
前記第1電極に接続された第1配線と、
前記第2電極に接続された第2配線と、
を含み、
前記第2電極は、第1スリットを有し、
前記第1配線は、前記第1電極から前記第1スリットが形成された領域を経て前記第1の基板の外周領域に向かって延在し、
前記第2配線は、前記第2電極の前記第1スリットが形成された領域から前記第1配線に沿って延在していることを特徴とする。
前記第1電極と前記第2電極とは、電気的に独立しており、
前記第3電極と前記第4電極とは、接続部を介して、電気的に接続されていることを特徴とする。
前記第1電極は、第1リング形状を有し、
前期第2電極は、第2リング形状を有することを特徴とする。
第1電極および第2電極はリング形状であるため、ギャップを制御する際に、反射膜間の平行度を高く保つことができる。
前記第3電極は、第3リング形状を有し、
前記第4電極は、第4リング形状を有することを特徴とする。
前記第3電極は、第3リング形状を有し、
前記第4電極は、第2スリットを有する第4リング形状を有し、
平面視において、前記第2スリットは前記第1スリットと重なることを特徴とする。
前記第3電極に接続された第3配線と、
前記第3電極に接続された第4配線と、
をさらに含むことを特徴とする。
前記第1基板は、平面視において、第1仮想直線を有し、
前記第1配線、および前記第2配線は、前記第1仮想直線に沿った第1方向に延在し、
前記第3配線、および前記第4配線は、前記第1仮想直線に沿った第1方向に延在することを特徴とする。
前記第2電極のリング幅は、前記第1電極のリング幅よりも大きく、
前記第4電極のリング幅は、前記第2電極のリング幅よりも大きいことを特徴とする。
前記第2基板は、第1部分と、前記第1部分の膜厚よりも薄い第2部分とを有し、
前記第2反射膜は、前記第2基板の前記第1部分に形成され、
前記第3電極および前記第4電極は、前記第2基板の前記第2部分に形成されていることを特徴とする。
前記第1基板は、第1面と、前記第1面よりも低い第2面とを有し、
前記第1反射膜は、前記第1面に形成され、
前記第1電極および前記第2電極は、前記第2面に形成されていることを特徴とする。
前記第1電極と前記第3電極との間の電位差と、前記第2電極と前記第4電極との電位差とを制御する電位差制御部をさらに有することを特徴とする光フィルター。
前記電位差制御部は、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を第1電位差に設定した後に、前記第1電極と前記第3電極との間の電位差を第2電位差に設定することを特徴とする。
前記電位差制御部は、前記第1電位差に設定した状態で、前記第2電位差に設定することを特徴とする。
前記電位差制御部は、
前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を第1電位差に設定し、
前記第1電位差に設定した後に、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を前記第1電位差より大きい第2電位差に設定し、
前記第2電位差に設定した状態で、前記第1電極と前記第3電極との間の電位差を第3電位差に設定し、
前記第3電位差に設定した後に、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を前記第2電位差に設定した状態で、前記第1電極と前記第3電極との間の電位差を前記第3電位差より大きい第4電位差に設定することを特徴とする。
前記第2電位差に設定されている期間は、前記第1電位差に設定されている期間よりも長く、
前記第4電位差に設定されている期間は、前記第3電位差に設定されている期間よりも長いことを特徴とする。
前記電位差制御部は、
前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を第1電位差に設定し、
前記第1電位差に設定した後に、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を前記第1電位差より大きい第2電位差に設定し、
前記第2電位差に設定した後に、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を前記第2電位差より大きい第3電位差に設定し、
前記第3電位差に設定した状態で、前記第1電極と前記第3電極との間の電位差を第4電位差に設定し、
前記第4電位差に設定した後に、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を前記第3電位差に設定した状態で、前記第1電極と前記第3電極との間の電位差を前記第4電位差より大きい第5電位差に設定し、
前記第5電位差に設定した後に、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を前記第3電位差に設定した状態で、前記第1電極と前記第3電極との間の電位差を前記第5電位差より大きい第6電位差に設定し、
前記第2電位差と前記第3電位差との差の絶対値は、前記第1電位差と前記第2電位差との差の絶対値よりも小さく、
前記第5電位差と前記第6電位差との差の絶対値は、前記第4電位差と前記第5電位差との差の絶対値よりも小さいことを特徴とする。
前述の光フィルターを透過した光を受光する受光素子と、を含む。
前述に記載の光フィルターを含む。
前述に記載の光フィルターを含む。
1.1.光フィルターのフィルター部
1.1.1.フィルター部の概要
図1は本実施形態の光フィルター10の電圧非印加状態の断面図であり、図2は電圧印加状態の断面図である。図1及び図2に示す光フィルター10は、第1基板20と、第1基板20と対向する第2基板30とを含む。本実施形態では、第1基板20を固定基板とし、第2基板30を可動基板またはダイヤフラムとするが、いずれか一方又は双方が可動であれば良い。
下部電極60を構成するK個のセグメント電極62,64は、図3(A)の通り、第1反射膜40の中心に対して同心リング状に配置することができる。つまり、第1電極62は第1リング状電極部62Aを有し、第2電極64はリング状電極部62Aの外側に第2リング状電極部64Aを有し、各リング状電極部62A,64Aが第1反射膜に対して同心リング状に形成される。なお、「リング状」または「リング形状」とは、無端リングに限らず不連続リング形状も含み、円形リングに限らず矩形リングまたは多角形リング等を含む用語である。
第2基板30に配置された上部電極70は、第2基板30のうち、第1基板20に形成された下部電極60(第1,第2電極62,64)と対向する領域を含む域に形成することができる。上部電極70を同一電圧に設定される共通電極とする場合は、例えば、ベタ電極にしてもよい。
図4(A)は、本実施形態の下部、上部電極60,70を第2基板30側から見た平面視での重なり状態を示している。図4(A)において、下側に位置する下部電極60は、第1,第2電極62,64が第2電極の第3,第4電極72,74と対向しているため、第2基板30側から見た平面視では現れない。下側に位置する下部電極60は、ハッチングで示すように第2引き出し配線64Bのみが、第2基板30側から見た平面視で現れている。
図5は、第2基板30側から第2基板30を透視した平面図であり、第1〜第4引き出し配線62B,64B,76A,76Bの配線レイアウトを示している。図5において、第1,第2基板20,30の少なくとも一方が、第1及び第2対角線を有する矩形基板とされる。本実施形態では、第1,第2基板20,30の各々が、一辺が例えば10mmの正方形に形成されている。第1引き出し配線62Bが、第1対角線に沿って第1電極62Aより延びる方向を第1方向D1としたとき、第2引き出し配線64Bも、第1方向D1に延びている。さらに、第3引き出し配線76Aと第4引き出し配線は、1本にまとめられ、第1方向D1に延びている。そして、平面視にて矩形基板20,30のひとつの隅の位置に、第1〜第4引き出し配線62B,64B,76A,76Bが接続される第1〜第4接続電極部101〜103が設けられている。本実施形態においては、第1〜4接続電極部101〜103をひとつの隅の位置にまとめているため、外部との接続を一ヶ所に集中することができ、チップを小型化することが可能な構成となっている。
1.2.1.印加電圧制御系ブロックの概要
図6は、光フィルター10の印加電圧制御系ブロック図である。図6に示すように、光フィルター10は、下部電極60と上部電極70との間の電位差を制御する電位差制御部110を有する。本実施形態では、共通電極である上部電極70(第3,第4電極72,74)は一定の共通電圧例えば接地電圧(0V)に固定されているため、電位差制御部110は、下部電極60を構成するK個のセグメント電極である第1,第2電極62,64への印加電圧を変化させて、第1,第2電極62,64の各々と上部電極70との間の内周側電位差ΔVseg1及び外周側電位差ΔVseg2をそれぞれ制御する。なお、上部電極70は接地電圧以外の共通電圧を印加してもよく、その場合、電位差制御部110が上部電極70に共通電圧の印加/非印加を制御しても良い。
図7は、図6に示すデジタル制御部116での制御の元データである電圧テーブルデータの一例を示す特性図である。この電圧テーブルデータは、デジタル制御部116自体に設けても良いし、あるいは光フィルター10が装着される分析機器または光機器に装備しても良い。
電位差制御部110は、内周側電位差Vseg1及び外周側電位差Vseg2の各々について、第2電位差と第3電位差との差の絶対値を、第1電位差と第2電位差との差の絶対値よりも小さくすることができる。本実施形態では上部電極70は共通電圧0Vで不変であるので、例えば外周側電位差Vseg2としての第1電位差と第2電位差との差の絶対値とは、図7及び図8に示すように、第2電極64に印加される第1セグメント電圧VO1及び第2セグメント電圧VO2間の電圧変化量ΔVO1と等価である。図7及び図8に示すように、外周側電位差Vseg2の電圧変化量は、ΔVO1>ΔVO2>ΔVO3>ΔVO4と順次小さくなる関係にあり、内周側電位差Vseg1電圧変化量も、ΔVI1>ΔVI2>ΔVI3と順次小さくなる関係にある。
電位差制御部110は、内周側電位差Vreg1及び外周側電位差Vreg2の各々について、第2電位差に設定されている期間は、第1電位差に設定されている期間より長く、第3電位差に設定されている期間は、第2電位差に設定されている期間より長くすることができる。本実施形態では、図8に示すように、外周側電位差Vreg2について、第2電位差VO1の期間TO2は、第1電位差VO1の期間TO1よりも長く、第3電位差VO3の期間TO3は、第2電位差VO2の期間TO2よりも長く、TO1<TO2<TO3<TO4<TO5と順次長くなる関係にある。同様に、図8に示すように、内周側電位差Vreg1について、第2電位差VI1の期間TI2は、第1電位差VI1の期間TI1よりも長く、第3電位差VI3の期間TI3は、第2電位差VI2の期間TI2よりも長く、TI1<TI2<TI3<TI4と順次長くなる関係にある。
図11は、図7に示す電位差、ギャップ及び可変波長の実施例のデータを示す特性図である。図11のデータ番号1〜9は図7のデータ番号1〜9と同一である。図12は、図11に示す印加電圧とギャップとの関係を示す特性図である。図13は、図11に示す印加電圧と透過ピーク波長との関係を示す特性図である。
比較例では、図14(A)(B)に示すように、本実施形態の下部電極60に代えて図14(A)に示す下部電極61を、本実施形態の上部電極70に代えて図14(B)に示す上部電極71を用いる。つまり、比較例の下部、上部電極61,71はセグメント分割されていない。
図18は、光フィルターの第2の実施態様を示す図である。
図1〜図6に示す第1の実施態様との違いは、下部電極60として第5電極66を追加し、上部電極70として第6電極76を追加した点である。以下、第1の実施態様と異なる点を中心に説明し、共通点については説明を簡略化し、又は省略する。
下部電極60を構成する3個のセグメント電極62,64,66は、第1反射膜40の中心に対して同心リング状に配置することができる。つまり、第1電極62は第1リング状電極部62Aを有し、第2電極64はリング状電極部62Aの外側に第2リング状電極部64Aを有し、第5電極66はリング状電極部64Aの外側に第3リング状電極部66Aを有し、各リング状電極部62A,64A,66Aが第1反射膜に対して同心リング状に形成される。
上部電極70を構成する3個のセグメント電極は、図6(B)に示すように、第3電極72,第4電極74,第6電極76を有する。第3電極72は第3リング状電極部72Aを有し、第4電極74は第3リング状電極部72Aの外側に第4リング状電極部74Aを有し、第6電極76は第4リング状電極74Aの外側に第6リング状電極部76Aを有し、各リング状電極部72A,74A,76Aが第2反射膜に対して同心リング状に形成される。「同心リング状」の意味は、下部電極60に対するものと同一である。第3電極72は第1電極62と対向し、第4電極74は第2電極64と対向し、第6電極76は、第5電極66と対向している。
図19は、図1の光フィルター10とは異なる光フィルター11を示している。図19に示す第1基板21は、図1にて下部電極60が形成される第2対向面20A2、平面視にて第1反射膜40が形成される第1対向面20A1の周囲の第1面20A21と、平面視にて第1面20A21の周囲に配置されて第1面20A21とは段差のある第2面20A22とを含む。
図20は、本発明に係る一実施形態の分析機器の一例である測色器の概略構成を示すブロック図である。
図22は、本発明に係る一実施形態の光機器の一例である波長多重通信システムの送信機の概略構成を示すブロック図である。波長多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)通信では、波長の異なる信号は干渉し合わないという特性を利用して、波長が異なる複数の光信号を一本の光ファイバー内で多重的に使用すれば、光ファイバー回線を増設せずにデータの伝送量を向上させることができるようになる。
Claims (19)
- 第1基板と、
前記第1基板と対向する第2基板と、
前記第1基板に設けられた第1反射膜と、
前記第2基板に設けられ、前記第1反射膜と対向する第2反射膜と、
前記第1基板に設けられ、平面視において、前記第1反射膜の周囲に形成された第1電極と、
前記第1基板に設けられ、平面視において、前記第1電極の周囲に形成された第2電極と、
前記第2基板に設けられ、前記第1電極と対向する第3電極と、
前記第2基板に設けられ、前記第2電極と対向する第4電極と、
前記第1電極に接続された第1配線と、
前記第2電極に接続された第2配線と、
を含み、
前記第2電極は、第1スリットを有し、
前記第1配線は、前記第1電極から前記第1スリットが形成された領域を通って前記第1の基板の外周領域に向かって延在し、
前記第2配線は、前記第2電極の前記第1スリットが形成された領域から前記第1配線に沿って延在していることを特徴とする光フィルター。 - 請求項1において、
前記第1電極と前記第2電極とは、電気的に独立しており、
前記第3電極と前記第4電極とは、接続部を介して、電気的に接続されていることを特徴とする光フィルター。 - 請求項1または2において
前記第1電極は、第1リング形状を有し、
前期第2電極は、第2リング形状を有することを特徴とする光フィルター。 - 請求項3において、
前記第3電極は、第3リング形状を有し、
前記第4電極は、第4リング形状を有することを特徴とする光フィルター。 - 請求項3において、
前記第3電極は、第3リング形状を有し、
前記第4電極は、第2スリットを有する第4リング形状を有し、
平面視において、前記第2スリットは前記第1スリットと重なることを特徴とする光フィルター。 - 請求項3ないし5のいずれか一項において、
前記第3電極に接続された第3配線と、
前記第3電極に接続された第4配線と、
をさらに含むことを特徴とする光フィルター。 - 請求項6において、
前記第1基板は、平面視において、第1仮想直線を有し、
前記第1配線、および前記第2配線は、前記第1仮想直線に沿った第1方向に延在し、
前記第3配線、および前記第4配線は、前記第1仮想直線に沿った第1方向に延在することを特徴とする光フィルター。 - 請求項1ないし7のいずれか一項において、
前記第2電極のリング幅は、前記第1電極のリング幅よりも大きく、
前記第4電極のリング幅は、前記第3電極のリング幅よりも大きいことを特徴とする光フィルター。 - 請求項1ないし8のいずれか一項において、
前記第2基板は、第1部分と、前記第1部分の膜厚よりも薄い第2部分とを有し、
前記第2反射膜は、前記第2基板の前記第1部分に形成され、
前記第3電極および前記第4電極は、前記第2基板の前記第2部分に形成されていることを特徴とする光フィルター。 - 請求項1ないし9のいずれか一項において、
前記第1基板は、第1面と、前記第1面よりも低い第2面とを有し、
前記第1反射膜は、前記第1面に形成され、
前記第1電極および前記第2電極は、前記第2面に形成されていることを特徴とする光フィルター。 - 請求項1ないし10のいずれか一項において、
前記第1電極と前記第3電極との間の電位差と、前記第2電極と前記第4電極との電位差とを制御する電位差制御部をさらに有することを特徴とする光フィルター。 - 請求項11において、
前記電位差制御部は、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を第1電位差に設定した後に、前記第1電極と前記第3電極との間の電位差を第2電位差に設定することを特徴とする光フィルター。 - 請求項12において、
前記電位差制御部は、前記第1電位差に設定した状態で、前記第2電位差に設定することを特徴とする光フィルター。 - 請求項11において、
前記電位差制御部は、
前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を第1電位差に設定し、
前記第1電位差に設定した後に、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を前記第1電位差より大きい第2電位差に設定し、
前記第2電位差に設定した状態で、前記第1電極と前記第3電極との間の電位差を第3電位差に設定し、
前記第3電位差に設定した後に、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を前記第2電位差に設定した状態で、前記第1電極と前記第3電極との間の電位差を前記第3電位差より大きい第4電位差に設定することを特徴とする光フィルター。 - 請求項14において、
前記第2電位差に設定されている期間は、前記第1電位差に設定されている期間よりも長く、
前記第4電位差に設定されている期間は、前記第3電位差に設定されている期間よりも長いことを特徴とする光フィルター。 - 請求項11において、
前記電位差制御部は、
前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を第1電位差に設定し、
前記第1電位差に設定した後に、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を前記第1電位差より大きい第2電位差に設定し、
前記第2電位差に設定した後に、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を前記第2電位差より大きい第3電位差に設定し、
前記第3電位差に設定した状態で、前記第1電極と前記第3電極との間の電位差を第4電位差に設定し、
前記第4電位差に設定した後に、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を前記第3電位差に設定した状態で、前記第1電極と前記第3電極との間の電位差を前記第4電位差より大きい第5電位差に設定し、
前記第5電位差に設定した後に、前記第2電極と前記第4電極との間の電位差を前記第3電位差に設定した状態で、前記第1電極と前記第3電極との間の電位差を前記第5電位差より大きい第6電位差に設定し、
前記第2電位差と前記第3電位差との差の絶対値は、前記第1電位差と前記第2電位差との差の絶対値よりも小さく、
前記第5電位差と前記第6電位差との差の絶対値は、前記第4電位差と前記第5電位差との差の絶対値よりも小さいことを特徴とする光フィルター。 - 請求項1乃至16のいずれかに記載の光フィルターと
前記光フィルターを透過した光を受光する受光素子と、
を含む光フィルターモジュール。 - 請求項1乃至16のいずれかに記載の光フィルターを含む分析機器。
- 請求項1乃至16のいずれかに記載の光フィルターを含む光機器。
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