[发明专利]梳齿型静电驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过在光路上插入抽出反射镜而进行光路转换或者进行与各入射口耦合的光量调整等的光学器件的梳齿型静电驱动器。

背景技术

在图8中，作为梳齿型静电驱动器使用的这种光学器件的现有结构例，表示出日本专利申请公报号2005-37885所公开的MEMS(Micro ElectroMechanical Systems)光开关的结构。

例如在由硅晶片形成的基体20上面20u，十字状地形成有各一端互相连接的四条光纤槽1A、1B、1C、1D。四条光纤41A、41B、41C、41D分别配置在对应的光纤槽1A、1B、1C、1D内。

作为互相垂直的光纤槽1A与光纤槽1B之间区域的驱动体形成部20A，在上面20u形成有相对光纤槽1A和光纤槽1B成45度的直线状缝隙25。该缝隙25内配置有一端11a设有反射镜4的可动棒11。这个例中，可动棒11可以沿着直线状缝隙25移动。在可动棒11上留有间隔的两个支承部111、112的两侧分别固定板簧状的铰链23R、23L、24R、24L的各一端，铰链23R、23L、24R、24L的各自的另一端被固定在基体20上。可动棒11通过作为交联部件的各铰链与基体20连接，沿可动棒的长度方向并与基体20的板面(上面20u)平行移动自如地支承可动棒11。铰链23R、23L、24R、24L按照弹性地向同一方向弯曲的方式安装。可动棒11在图8所示的状态下取得第一稳定状态，反射镜4位于光纤41A、41B、41C、41D的放射状配置的中心部。而且，当将可动棒11向离开光纤槽1A、1B、1C、1D的交叉部80的方向驱动而使铰链23R、23L、24R、24L的弯曲反转时，可动棒11取得反射镜4被收入缝隙25内的第二稳定状态。这样，可动棒11进行所谓的双稳定动作。

在可动棒11上的两个支承部111、112的中间，在可动棒11的两侧装有可动梳齿电极12R、12L。可动梳齿电极12R、12L具有：与可动棒11长度方向垂直地被固定在可动棒11上的支柱12aR、12aL；和安装于各支柱两侧的互相分开间隔且平行排列的可动电极板12bR、12bL。在可动棒11的长度方向夹着可动梳齿电极12R、12L设置有固定梳齿电极21R、21L、22R、22L。固定梳齿电极21R、22R具有互相平行排列在与可动棒11长度方向垂直的方向并固定于基体20上的固定电极板21bR、22bR。固定电极板21bR、22bR的各一端与可动电极板12bR交替啮合地配置。固定梳齿电极21L、22L也同样。

如图8所示，可动棒11的第一稳定状态是可动电极板12bR、12bL最深地侵入到固定电极板21bR、21bL之间而几乎从固定电极板22bR、22bL之间拔出的状态。相反，可动棒11的第二稳定状态是可动电极板12bR、12bL几乎从固定电极板21bR、21bL之间拔出而最深地侵入到固定电极板22bR、22bL之间的状态。

通过端子15R、15L、铰链23R、23L、可动棒11可以向可动梳齿电极12R、12L供给电压。通过端子13R、13L可以向固定梳齿电极21R、21L供给电压，通过端子14R、14L可以向固定梳齿电极22R、22L供给电压。在图8所示的第一稳定状态下，当给端子15R、15L(和/或16R、16L)与端子14R、14L之间施加电压时，可动梳齿电极12R、12L被静电引力向与固定梳齿电极22R、22L啮合的方向吸引，可动棒11成为向离开光纤槽1A、1B、1C、1D的交叉部80的方向被驱动的第二稳定状态。其结果，反射镜4被收容在缝隙25内。在第二稳定状态下，当给端子15R、15L(和/或16R、16L)与端子13R、13L之间施加电压时，可动棒11返回到图8所示的第一稳定状态。可动棒11、铰链23R、23L、24R、24L、可动梳齿电极12R、12L、固定梳齿电极21R、21L、22R、22L与基体20共同构成梳齿型静电驱动器100。

可是，虽然所述的光开关的梳齿型静电驱动器已经提供实用，但会由于施加驱动电压，而在第一稳定状态与第二稳定状态之间的迁移过程中，可动棒11向与其长度方向交叉的方向位移，使可动电极板12bR与固定电极板21bR或固定电极板22bR接触，或者可动电极板12bL与固定电极板21bL或固定电极板22bL接触，从而存在施加电压短路的问题。