光滤波器以及使用其的分析设备和光设备的制造方法
【专利说明】光滤波器以及使用其的分析设备和光设备
[0001 ] 本申请是申请号为201110057787.1、申请日为2011年3月8日、申请人为精工爱普生株式会社、发明名称为“光滤波器以及使用其的分析设备和光设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及光滤波器以及使用其的分析设备和光设备等。
【背景技术】
[0003]现提出有使透过波长可变的干涉滤波器(专利文献I)。如专利文献I的图3所示，具备:被相互平行地保持的一对基板、按照在该一对基板上相互对置并且具有一定间隔的间隙的方式形成的一对多层膜(反射膜)、用于控制间隙的一对静电驱动电极。这种波长可变干涉滤波器可以利用对静电驱动电极施加的电压产生静电引力，控制间隙，使透过光的中心波长变化。
[0004]专利文献1:日本特开平11-142752号公报
[0005]这种波长可变干涉滤波器的问题在于，利用静电致动器高精度地控制一对反射膜间的间隙。既然以光的波长作为对象，该间隙精度就是纳米单位。在可以实现特别宽的波段中的波长选择的波长可变滤波器的情况下，需要在有限的驱动电压下，不仅可以实现大的间隙变位(可动范围)，而且还可以实现微小变位的高精度的间隙控制。
【发明内容】
[0006]本发明的几个方式中，提供可以利用静电致动器高精度地进行一对反射膜间的间隙的控制的光滤波器以及使用了它的分析设备及光设备。
[0007](I)本发明的一个方式的光滤波器的特征在于，包括:
[0008]第一基板；
[0009]第二基板，其与所述第一基板对置；
[0010]第一反射膜，其被设置于所述第一基板的与所述第二基板对置的第一对置面；
[0011]第二反射膜，其被设置于所述第二基板的与所述第一基板对置的第二对置面，并与所述第一反射膜对置；
[0012]第一电极，其在俯视的情况下，在所述第一反射膜的周围的位置被设置于所述第一基板的所述第一对置面;及
[0013]第二电极，其被设置于所述第二基板的所述第二对置面，并与所述第一电极对置，
[0014]在所述第一对置面和所述第二对置面的至少一方中形成有阶梯部，
[0015]所述第一反射膜与所述第二反射膜之间的间隙小于所述第一电极与所述第二电极之间初始间隙。
[0016]在本发明的一个方式中，使第一反射膜与第二反射膜之间的初始间隙小于第一电极与第二电极之间的初始间隙。这里，静电引力F可以表示为:
[0017]F=(l/2)e(V/G)2S……(I)
[0018]式(I)中，ε:介电常数，V:施加电压，G:电极间间隙，S:电极对置面积。
[0019]也就是说，静电引力F与第一、第二电极间的间隙G(第二间隙G2)的平方成反比例。由此，在第一、第二电极间间隙G小的区域中静电引力相对于间隙变化量AG的变化量AD大，只要间隙G轻微地变化，静电引力F就会急剧地变化，因而用于获得规定的静电引力F的间隙控制极为困难。与之不同，如果像本发明的一个方式那样，使电极间间隙G比第一、第二反射膜间的间隙大，则可以减小静电引力F相对于电极间间隙的单位变化量的变化。由此就可以容易控制静电引力F的大小。
[0020](2)本发明的一个方式中，也可以是，上述第一基板的上述第一对置面包括第一面、和俯视时配置于上述第一面的周围而与上述第一面具有阶梯差的第二面，在上述第一面中形成上述第一反射膜，在上述第二面中形成上述第一电极。
[0021]也就是说，通过在第一基板的第一对置面中设置阶梯差，就可以使第一反射膜与第二反射膜之间的初始间隙小于第一电极与第二电极之间的初始间隙。而且，该情况下，由于第一、第二基板称呼的是至少一方可动的一对对置基板，因此可以将在对置面中形成有阶梯差的一方称作第一基板，将未形成阶梯的另一方称作第二基板。第一基板无论是固定基板还是可动基板都可以。
[0022](3)本发明的一个方式中，也可以是，上述第一基板的上述第一对置面包括第一面、和俯视时配置于上述第一面的周围而与上述第一面具有阶梯差的第二面，在上述第一面中形成上述第一反射膜，在上述第二面中形成上述第一电极，
[0023]上述第二基板的上述第二对置面包括第三面、和俯视时配置于上述第三面的周围并与上述第三面具有阶梯差的第四面，在上述第三面中形成上述第二反射膜，在上述第四面中形成上述第二电极。
[0024]也就是说，通过在第一基板的第一对置面和第二基板的第二对置面双方中设置阶梯差，就可以使第一反射膜与第二反射膜之间的初始间隙小于第一电极与第二电极之间的初始间隙。
[0025](4)本发明的一个方式中，也可以是，上述第二基板相对于上述第一基板可移动地被支承，上述第二基板的配置有上述第二反射膜的区域的壁厚被形成为比配置有上述第二电极的区域厚。
[0026]像这样，通过将形成第二反射膜的区域形成为厚壁而使之难以挠曲，就可以使第二反射膜保持平面度地改变间隙。此时，在第二基板中设置阶梯差的情况下，可以利用该阶梯，将配置了第二反射膜的区域以厚壁形成。而且，由于形成有第二电极的区域可以以薄壁形成，因此可以确保第二基板的挠曲性。
[0027](5)本发明的一个方式中，可以设为，上述第一电极被分割为在电气性上独立的至少K(K为2以上的整数)个段电极，上述第二电极是处于相同电位的公共电极。
[0028]该光滤波器中，对俯视时被配置于第二反射膜的周围的第二电极施加公共电压(例如接地电压等)，对俯视时被配置于第一反射膜的周围的构成第一电极的K个段电极的各个电极施加独立的电压，使第一、第二反射膜间的间隙的大小可变。施加电压为直流电压。像这样，通过使对K个段电极施加的电压的大小和从K个段电极中为了施加电压而选择的段电极数这2个参数变化，来控制第一、第二反射膜间的间隙的大小。
[0029]如果像专利文献I那样，参数仅为电压的种类，则很难兼顾大的间隙可动范围和对由噪音等造成的电压变动的低灵敏度。通过像本发明的一个方式那样，除了电极数这样的参数之外，还可以通过对各个段电极应用与仅用电压控制的情况相同的施加电压范围，而在大的间隙可动范围中产生进一步微调了的静电引力，从而可以进行精细的间隙调整。
[0030]这里，将施加电压的最大值设为Vmax，使间隙以N级可变。在第一电极未被分割为多个的情况下，需要将最大电压Vmax分割为N份地分配施加电压。此时，将不同的施加电压间的电压变化量的最小值设为△ Vlmin。另一方面，本实施方式中，对K个段电极的各个电极的施加电压只要将最大电压Vmax平均地分割为(N/K)份而分配即可。此时，对于K个段电极的各个电极，将对同一段电极施加的不同的施加电压间的电压变化量的最小值设为△Vkmin。该情况下，显而易见，Δ Vlmin< Δ Vkmin成立。
[0031]也就是说，对于向K个段电极的施加电压的各个电压，将向电位差控制部供给的最大电压作为满刻度分配的结果是，可以使对同一段电极施加的各施加电压间的电压变化量的最小值△ Vkmin比较大。作为对比，如果与本申请发明的一个方式不同，将以单一电极形成第一电极时的N级的各施加电压间的电压最小变化量与AVlmin相比，则显而易见，△Vlmin〈A Vkmin成立。像这样，如果可以确保电压的最小变化量很大，则即使因依赖于电源变动或环境等的噪音而使对段电极的施加电压略有变动，间隙变动也会变小。也就是说，对噪音的灵敏度变小，换言之，即电压灵敏度变小。这样，就可以实现高精度的间隙控制，不一定需要像专利文献I那样对间隙进行反馈控制。另外，即使对间隙进行了反馈控制，由于对噪音的灵敏度小，因此也可以尽快地使之稳定。
[0032](6)本发明的一个方式中，可以设为，上述第一电极被分割为在电气性上独立的至少K(K为2以上的整数)个段电极，上述第二电极是处于相同电位的公共电极，上述K个段电极至少具有第一、第二段电极，该第一、第二段电极分别包括被相对于上述第一反射膜的中心以同心环状配置的环状电极部，将上述第一段电极配置于上述第二段电极的内周侧。
[0033]这样，第一、第二段电极的各个电极相对于第一、第二反射膜的纵向中心线形成线对称地配置。由此，通过以第一、第二反射膜为中心对称地作用间隙可变驱动力(静电引力)，第一、第二反射膜就可以在保持平行度的同时使其间的间隙可变。
[0034](7)本发明的一个方式中，可以设为，在上述第一段电极处连接有第一引出布线，在上述第二段电极中，设有使上述第二段电极的上述环状电极部不连续的第一狭缝，上述第一引出布线被穿过上述第一狭缝向上述第二段电极的外方引出。
[0035]像这样，在将第一、第二段电极分别设为环状电极部的情况下，可以利用形成于外侧的第二段电极中的第一狭缝，确保内侧的第一段电极的第一引出布线的取出路径。
[0036](8)本发明的一个方式中，可以设为，被配置在相对于上述第一基板变位的上述第二基板中的上述第二电极具有第三、第四段电极，该第三、第四段电极分别包括相对于上述第二反射膜的中心以同心环状配置的环状电极部，上述第三段电极与上述第一段电极对置，上述第四段电极与上述第二段电极对置，并且第三、第四段电极之间电连接。
[0037]这样，由于被形成于可动的第二基板中的电极面积被缩小为最小必需限度，因此第二基板的刚性降低，可以确保挠曲容易性。
[0038](9)本发明的一个方式中，可以将上述第四段电极的上述环状电极部在与上述第一狭缝对置的位置连续地形成。由于在该第一狭缝内配置第一引出布线，因此可以在第一狭缝内产生作用于与内侧的第一段电极相同电位的第一引出布线与外侧的第四段电极之间的静电引力。作为其优点，例如在以实质上相同的电压驱动第一、第二段电极的情况下，可以在外侧的第四段电极的大致全周产生均等的静电引力。
[0039](10)也可以取而代之，在与上述第一狭缝对置的位置还具有使上述第四段电极的上述环状电极部不连续的第二狭缝。这样，就不存在与第一引出布线对置的电极。由此，例如在仅驱动内侧的第一段电极时，可以阻止在第一狭缝内产生作用于与内侧的第一段电极为相同电位的第一引出布线、与外侧的第四段电极之间的不需要的静电引力。
[0040](11)本发明的一个方式中，可以将上述第一、第二基板的至少一方设为具有第一及第二对角线的矩形基板。该情况下，在将上述第一引出布线沿着上述第一对角线从上述第一段电极中延伸出来的方向设为第一方向时，在上述第二段电极处连接有在上述第一对角线上在与上述第一方向处于相反方向的第二方向上延伸的第二引出布线，在上述第三、第四段电极处连接有将两个电极之间连接而在沿上述第二对角线的第三方向上延伸的第三引出布线，在上述第三、第四段电极处连接有将两个电极之间连接而在上述第二对角线上在与上述第三方向处于相反方向的第四方向上延伸的第四引出布线，在俯视时上述矩形基板的四角的位置设有上述第一?第四引出布线所被连接的第一?第四连接电极部。
[0041]这样，就不会有形成于第一基板中的第一、第二引出布线与形成于第二基板中的第三、第四引出布线在俯视时叠加的情况，不会构成平行电极。由此，就不会在第一、第二引出布线与第三、第四引出布线之间产生无谓的静电引力，也不会具有无谓的电容。此外，分别延至第一?第四连接电极部的第一?第四引出布线的布线长度会变得最短。因而，第一?第四引出布线的布线电阻与布线电容变小，可以将第一?第四段电极高速地充放电。
[0042](12)本发明的一个方式中，可以使上述第二段电极的环宽度大于上述第一段电极的环宽度。
[0043]由于静电引力与电极面积成正比例，因此可以增大利用第二段电极产生的静电引力。这是因为，由外侧的第二段电极产生的静电引力被要求大于由内侧的第一段电极产生的静电引力。
[0044](13)本发明的一个方式中，可以设为，上述第一基板的上述第二面包括第2-1面、和俯视时配置于上述第2-1面的周围而与上述第2-1面具有阶梯差的第2-2面，
[0045]上述第一段电极配置于上述第2-1面中，上述第二段电极配置于上述第2-2面中，使上述第二段电极与上述第二电极之间的初始间隙和上述第一段电极与上述第二电极之间的初始间隙不同。
[0046]这里，如果第2-1面与第2-2面齐平面且各间隙的初始值相同，则第一、第二段电极当中最先被驱动的一侧的电极间间隙就会比之后被驱动的一侧的电极间间隙大。这是因为，之后被驱动的一侧的电极间间隙与最先被驱动的一侧的电极间间隙一起减少。由此，对于第一、第二段电极当中最先被驱动的一方，与之后被驱动的一方相比，就必须因初始间隙大而将初始的静电引力设定得过大。如果使各电极间间隙的初始值不同，就可以克服这种弊病。
[0047](14)本发明的一个方式中，可以设为，上述第一段电极与上述第二电极之间的初始间隙小于上述第一段电极与上述第二电极之间的初始间隙。
[0048]如后所述，最先驱动外侧的第二段电极更为有利，与之对应，可以减小第二段电极与第二电极之间的初始间隙。
[0049](15)本发明的一个方式中，可以设为，还具有控制上述K个段电极的各个电极与上述第二电极之