專利名稱：光學(xué)開(kāi)關(guān)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)開(kāi)關(guān)及其制造方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明的光學(xué)開(kāi)關(guān)及其制造方法可以形成不同厚度的微型鏡面和致動(dòng)元件的雙級(jí)結(jié)構(gòu)，以便于制造加工。更進(jìn)一步，本發(fā)明中的光學(xué)開(kāi)關(guān)及其制造方法可以縮短光通路，從而提高了集成度和整體的光傳輸性能。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域眾所周知的是，矩陣光學(xué)開(kāi)關(guān)(M-OSW)是光通訊技術(shù)的核心元件。矩陣光學(xué)開(kāi)關(guān)具有由N個(gè)輸入端和N個(gè)輸出端組成的矩陣，通過(guò)該矩陣，從某個(gè)輸入端輸入的光信號(hào)的路徑被改變到想要的輸出端。直到現(xiàn)在，在把光信號(hào)送到輸出端之前，這種類型的光學(xué)開(kāi)關(guān)是把通過(guò)輸入端的輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以進(jìn)行信號(hào)處理，然后再把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。
近來(lái)，在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了用于實(shí)現(xiàn)矩陣光學(xué)開(kāi)關(guān)的新技術(shù)，該技術(shù)是利用微型鏡面和微型致動(dòng)元件來(lái)改變經(jīng)輸入端引入的光信號(hào)的路徑，而不需要把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這種MEMS矩陣光學(xué)開(kāi)關(guān)比OEO型的矩陣光學(xué)開(kāi)關(guān)顯示出更快的開(kāi)關(guān)速度。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的MEMS矩陣光學(xué)開(kāi)關(guān)的平面圖，圖2為圖1所示的光學(xué)開(kāi)關(guān)的剖視圖。
如圖1和圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)的MEMS矩陣光學(xué)開(kāi)關(guān)包括N個(gè)輸入光纖101和N個(gè)輸出光纖103。輸入光纖101和輸出光纖103連同N×N個(gè)微型鏡面116一起被布置在致動(dòng)元件襯底110之上的同一層。用于導(dǎo)引光線平行的透鏡102和104連接到光纖101和103的前端，目的是避免輸入光纖101和輸出光纖103里面的光散射引起的光損耗。由于透鏡102和104的直徑大于光纖的直徑，所以它們?cè)龃罅斯獾闹睆?，以及用?lái)改變光線路徑的微型鏡面116的尺寸。
進(jìn)一步，用于驅(qū)動(dòng)微型鏡面116的致動(dòng)元件位于襯底110之上，并帶有固定部分115和驅(qū)動(dòng)部分114，它們和微型鏡面116由同樣結(jié)構(gòu)的層中同時(shí)成形。這樣，致動(dòng)元件和微型鏡面116的厚度一樣。在這種情況下，由于微型鏡面116和致動(dòng)元件以及光通路107位于等高的平面上，所以就要求在致動(dòng)元件之間保證有光通路的空間。這樣就很難減小光學(xué)開(kāi)關(guān)的尺寸或者光的損耗，因?yàn)楣馔穾缀醪豢赡芸s短。同樣，由于整體尺寸的限制，通過(guò)提高通道數(shù)量提高集成度是不可能的。
另外，在制造加工方面存在著另外一個(gè)問(wèn)題，就是致動(dòng)元件具有和微型鏡面不同的蝕刻性能和期望的蝕刻水平。也就是，致動(dòng)元件要加工成比微型鏡面更加緊湊和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。因此，將要蝕刻成致動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)的某個(gè)區(qū)域和將要蝕刻成微型鏡面的那些區(qū)域在寬度和面積方面明顯不同。特別是，在具有相對(duì)梳狀元件的梳狀致動(dòng)元件里面，形成梳狀元件的梳狀區(qū)域的蝕刻寬度和面積與形成微型鏡面的那些微型鏡面的區(qū)域差別很大。
在這種情況下，致動(dòng)元件形成區(qū)域被蝕刻的寬度比微型鏡面形成區(qū)域蝕刻的寬度小，這樣在蝕刻的時(shí)候，蝕刻氣體就有不可能充分流動(dòng)或者擴(kuò)散開(kāi)。從而在深度方向致動(dòng)元件在單位時(shí)間內(nèi)的蝕刻速率就變得比微型鏡面的小。微型鏡面形成區(qū)域蝕刻的寬度大，這樣反應(yīng)氣體進(jìn)入并且擴(kuò)散得快，其蝕刻速率就比致動(dòng)元件形成區(qū)域的蝕刻速率高。考慮到上述致動(dòng)元件具有低蝕刻速率的情況，就在高蝕刻速率的加工條件下進(jìn)行蝕刻，目的是在同一層形成致動(dòng)元件和微型鏡面。但是，在高蝕刻速率下進(jìn)行蝕刻帶來(lái)一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，那就是微型鏡面的側(cè)壁由于和蝕刻速率成比例地逐漸變得粗糙，并且長(zhǎng)時(shí)間暴露在反應(yīng)氣體之中，從而被損壞。還有一個(gè)問(wèn)題，就是為了蝕刻較低蝕刻速率的致動(dòng)元件，就要求蝕刻掩膜厚且堅(jiān)硬，以經(jīng)受長(zhǎng)蝕刻時(shí)間和高蝕刻速率的加工條件。
如果蝕刻掩膜不夠厚或者堅(jiān)硬，蝕刻區(qū)域在高蝕刻速率和長(zhǎng)蝕刻時(shí)間的加工條件下，就不會(huì)保持其形狀，這樣就不能形成期望的結(jié)構(gòu)。但是，增加蝕刻掩膜的厚度和硬度也限制了蝕刻掩膜的可選擇性，降低了蝕刻圖形的精確性。
因此，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)不斷地進(jìn)行了各種各樣的研究，以克服上述結(jié)構(gòu)和過(guò)程中產(chǎn)生的那些問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是用來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，所以本發(fā)明的目的就是提供一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，其具有在不同的層形成致動(dòng)元件和微型鏡面，這樣就減小了其尺寸，增加了通道數(shù)量并縮短了光通路，從而減少了光的傳輸損耗。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種光學(xué)開(kāi)關(guān)的制造方法，可以在不同的層中形成致動(dòng)元件和微型鏡面，以便于制造光學(xué)開(kāi)關(guān)并且提高生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)元件的性能。
根據(jù)實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，其包括一個(gè)基底層，其上有用于接收光信號(hào)的輸入端以及用于有選擇地接收來(lái)自于輸入端的光信號(hào)并且把光信號(hào)傳送到外面的輸出端；微型鏡面，可移動(dòng)地分別設(shè)在來(lái)自于基底層的輸入端的光信號(hào)的光通路上，每個(gè)微型鏡面可以在和光信號(hào)交叉的方向移動(dòng)，從而有選擇地把來(lái)自于第一光通路的光信號(hào)的路徑改變到第二光通路上；微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)致動(dòng)元件，它們?cè)诠庑盘?hào)通路之上的層中形成，并分別和微型鏡面相連接，用于在和光信號(hào)交叉的方向上驅(qū)動(dòng)微型鏡面。
優(yōu)選的是，基底層裝有預(yù)定高度的支撐結(jié)構(gòu)，這樣MEMS致動(dòng)元件就可以固定在支撐結(jié)構(gòu)的上面而不干擾光信號(hào)通路。
優(yōu)選的是，輸入端由N個(gè)以固定間隔布置的光纖組成，輸出端由N個(gè)以固定間隔布置的光纖組成，微型鏡面和MEMS致動(dòng)元件都形成N×N矩陣以和輸入和輸出端相對(duì)應(yīng)。
優(yōu)選的是，微型鏡面具有一個(gè)初始位置以反射沿著光信號(hào)通路傳播的光信號(hào)，當(dāng)它在MEMS致動(dòng)元件的作用下被拉時(shí)可以從初始位置向著MEMS致動(dòng)元件的方向移動(dòng)。
同樣優(yōu)選的是，MEMS致動(dòng)元件包括梳狀致動(dòng)元件。
根據(jù)實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明另一個(gè)方面，提供的光學(xué)開(kāi)關(guān)包括基底層，其具有N個(gè)光纖的輸入端以用于接收光信號(hào)，以及N個(gè)光纖的輸出端以用于有選擇接收來(lái)自于輸入端的光信號(hào)，以將其傳輸?shù)酵饷?；N×N個(gè)微型鏡面，分別可移動(dòng)地位于從輸入端光纖伸出的第一光信號(hào)通路以及從輸出端光纖伸出的第二光信號(hào)通路交叉的各部分，每個(gè)微型鏡面可以在和光信號(hào)交叉的方向移動(dòng)，從而有選擇地把來(lái)自于第一光通路的光信號(hào)的路徑改變到第二光通路上；致動(dòng)層，其具有N×N個(gè)形成于光信號(hào)通路之上的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)致動(dòng)元件，所述的致動(dòng)元件分別和微型鏡面相連接，在和光信號(hào)交叉的方向上驅(qū)動(dòng)微型鏡面。
優(yōu)選的是，基底層裝有預(yù)定高度的支撐結(jié)構(gòu)，這樣致動(dòng)層就可以放置在支撐結(jié)構(gòu)的上而不干擾光信號(hào)通路。
優(yōu)選的是，微型鏡面具有一個(gè)初始位置以反射沿著光信號(hào)通路傳播的光信號(hào)，當(dāng)它在MEMS致動(dòng)元件的作用下被拉時(shí)，可以從初始位置向著MEMS致動(dòng)元件的方向移動(dòng)。
同樣優(yōu)選的是，MEMS致動(dòng)元件包括梳狀致動(dòng)元件。
根據(jù)實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供的光學(xué)開(kāi)關(guān)的制造方法包括下列步驟蝕刻一塊玻璃片以形成支撐結(jié)構(gòu)；制備一塊硅片；蝕刻硅片以形成各微型鏡面；把硅片粘結(jié)在玻璃片上，這樣硅片的微型鏡面就位于玻璃片的支撐結(jié)構(gòu)之間。
蝕刻硅片以形成MEMS致動(dòng)元件和排列輸入和輸出光纖，使得光信號(hào)就可以在玻璃片的支撐結(jié)構(gòu)之間傳播。
優(yōu)選的是，支撐結(jié)構(gòu)以預(yù)定的高度形成，這樣MEMS致動(dòng)元件就不會(huì)干擾光信號(hào)通路。
優(yōu)選的是，輸入端由N個(gè)以固定間隔布置的光纖組成，輸出端由N個(gè)以固定間隔布置的光纖組成，微型鏡面和MEMS致動(dòng)元件都形成N×N矩陣以和輸入和輸出端相對(duì)應(yīng)。
優(yōu)選的是，MEMS致動(dòng)元件包括梳狀致動(dòng)元件。


下面將結(jié)合附圖給予詳盡說(shuō)明，以更加清楚地理解本發(fā)明的上述以及別的目的，特征以及其它優(yōu)點(diǎn)。其中圖1為現(xiàn)有技術(shù)的基于MEMS的矩陣光學(xué)開(kāi)關(guān)的平面圖；圖2為圖1中的光學(xué)開(kāi)關(guān)的剖視圖；圖3為本發(fā)明的光學(xué)開(kāi)關(guān)的平面圖；圖4為本發(fā)明的光學(xué)開(kāi)關(guān)的剖視圖；和圖5A到5H為本發(fā)明的光學(xué)開(kāi)關(guān)的制造方法的分步驟剖視圖；具體實(shí)施方式
下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖3為本發(fā)明的光學(xué)開(kāi)關(guān)的平面圖，圖4為本發(fā)明的光學(xué)開(kāi)關(guān)的剖視圖。
本發(fā)明的光學(xué)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)為，在與光信號(hào)交叉的方向，在光通路上的的微型鏡面可以由致動(dòng)元件移動(dòng)，致動(dòng)元件位于和光通路不同的層上，以便提高集成度。
在圖3中，光學(xué)開(kāi)關(guān)包括位于基底層上的光信號(hào)輸入端3和光信號(hào)輸出端6。光信號(hào)輸入端3包括以預(yù)定間隔布置的N個(gè)光纖1，并且用以防止光信號(hào)散射的鏡頭2和光纖1的末端相連接。同樣，輸出端6包括和輸入端3中的光纖1數(shù)量相等的N個(gè)光纖5，鏡頭4位于光纖的末端以集中從輸入端傳播來(lái)的光信號(hào)。輸出端6用來(lái)有選擇地接收來(lái)自于輸入端3的光信號(hào)，以把所述的光信號(hào)傳輸?shù)酵饷妗?br> 輸入和輸出端的光纖是主要由透明度良好的玻璃，或者有時(shí)為合成樹(shù)脂制成的光纖產(chǎn)品。光纖為中心帶有芯的雙圓柱結(jié)構(gòu)，環(huán)繞芯的周?chē)峭飧矊?。合成?shù)脂覆層加在光纖外表面上用以防止光纖受外部影響。光纖的芯具有比覆層的折射率高的預(yù)定的折射率，以致光信號(hào)就可以集中在芯上，并沿著光纖傳播而沒(méi)有損失。
在基底層10上形成的光信號(hào)通路20，用以引導(dǎo)通過(guò)輸入端3輸入的光信號(hào)。光信號(hào)通路20表示允許光信號(hào)沒(méi)有任何干擾地傳播的空間。光信號(hào)通路20上布置有各微型鏡面16，它們可以在和光信號(hào)交叉的方向上移動(dòng)。
微型鏡面16反射向著輸出端6改變路徑的輸入光信號(hào)。每個(gè)微型鏡面16的自由端和光信號(hào)接觸，微型鏡面的位于所述自由端之上的另一端和驅(qū)動(dòng)微型鏡面16的致動(dòng)元件連接。
設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)微型鏡面16的多個(gè)致動(dòng)元件11。它們是微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)致動(dòng)元件。
MEMS致動(dòng)元件是微型驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)致動(dòng)元件具有一個(gè)在硅片上蝕刻而成的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，當(dāng)給驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)施加電壓的時(shí)候，就執(zhí)行微型致動(dòng)動(dòng)作。微型鏡面16和MEMS致動(dòng)元件整體成形。
MEMS致動(dòng)元件11在位于光信號(hào)通路20之上的致動(dòng)層40上形成。如圖4所示，致動(dòng)層40位于光信號(hào)通路20之上，微型鏡面16在相應(yīng)于從光通路20到致動(dòng)層40的區(qū)域成形。微型鏡面16的上部和相應(yīng)MEMS致動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)部分14相連接。致動(dòng)層40本身形成分為驅(qū)動(dòng)部分14和用以固定驅(qū)動(dòng)部分14的固定部分15，這就組成了MEMS致動(dòng)元件11。
每個(gè)MEMS致動(dòng)元件11的固定部分15設(shè)有一個(gè)接收電壓的接線端子(未畫(huà)出)，繼之所述電壓從所述端子施加到MEMS致動(dòng)元件11，以向其供電。優(yōu)選的是，MEMS致動(dòng)元件是梳狀致動(dòng)元件。
N×N個(gè)微型鏡面16以及致動(dòng)元件11分別相對(duì)應(yīng)于放置在輸入和輸出端3和5上的光纖1和5的數(shù)量排列。也就是，微型鏡面16和致動(dòng)元件11形成一個(gè)N行N列的矩陣。
在基底層10上，如圖4所示的支撐結(jié)構(gòu)32向上凸出，光通路分別在支撐結(jié)構(gòu)32之間形成。形成微型鏡面16和致動(dòng)元件11的驅(qū)動(dòng)部分14以及形成固定部分15的致動(dòng)層40分別位于支撐結(jié)構(gòu)32的上面。
如圖3所示，微型鏡面16開(kāi)始處于光信號(hào)通路上以反射光信號(hào)，在這種情形下，微型鏡面能夠響應(yīng)致動(dòng)元件的作用被拉以形成光信號(hào)通路。致動(dòng)元件可以是梳狀致動(dòng)元件，并這樣構(gòu)成，一旦施加電壓，可以在如圖3所示的箭頭方向拉微型鏡面。
本發(fā)明的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其特征在于，與致動(dòng)元件和光信號(hào)通路齊平形成的現(xiàn)有技術(shù)不同，致動(dòng)元件與光通路在不同的層中形成。這樣，沿著從基底層10的頂面到致動(dòng)層40的兩層形成微型鏡面16。
因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的光學(xué)開(kāi)關(guān)，致動(dòng)元件不在基底層10形成，所以其優(yōu)點(diǎn)是，形成致動(dòng)元件的那些區(qū)域可以省略。
也就是，光信號(hào)通路之間的間隙可以減小，而與現(xiàn)有技術(shù)技術(shù)不同。這可以通過(guò)在基底層之上的致動(dòng)層中分開(kāi)形成的致動(dòng)元件實(shí)現(xiàn)。其結(jié)果是，本發(fā)明的光學(xué)開(kāi)關(guān)可以比具有同樣通道數(shù)量的現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)開(kāi)關(guān)的尺寸做的更小。同樣，光學(xué)開(kāi)關(guān)可以設(shè)計(jì)得比同樣尺寸的現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)開(kāi)關(guān)擁有更多的通道。
更進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，能夠縮短光信號(hào)通路。也就是，如果通道數(shù)量和現(xiàn)有技術(shù)相等，基底層中的光信號(hào)通路之間的間隙減小，這樣就縮短了從輸入端到輸出端的光信號(hào)通路。這種結(jié)構(gòu)可以有利地避免光信號(hào)的傳輸損失。
同樣，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)技術(shù)來(lái)說(shuō)，給各個(gè)通道施加分開(kāi)的電信號(hào)是很關(guān)鍵的，因?yàn)橹聞?dòng)元件和光信號(hào)通路在同一層里形成。但是，按照本發(fā)明，致動(dòng)元件位于光通路之上，向致動(dòng)元件施加電壓的端子也位于光纖之上。這樣的結(jié)果提供的優(yōu)點(diǎn)是，改進(jìn)了各個(gè)通道的端子以及與它連接的各圖形的設(shè)計(jì)靈活性。
圖5A到5H為本發(fā)明的光學(xué)開(kāi)關(guān)制造方法的分步驟剖視圖，下面將分步驟予以描述。
首先，制備一塊制作光學(xué)開(kāi)關(guān)的基底層10的玻璃片。優(yōu)選的是用玻璃制成，更優(yōu)選的是用透明玻璃制成，這樣使得容易布置致動(dòng)元件。在玻璃片10上，制作一個(gè)用作蝕刻掩膜的圖形31。所述圖形可以用諸如干膜的抗蝕材料制成(圖5A)。
然后，按照?qǐng)D形31蝕刻玻璃片從而形成支撐結(jié)構(gòu)32。形成支撐結(jié)構(gòu)32用來(lái)支撐致動(dòng)層40，光信號(hào)通路在支撐結(jié)構(gòu)32之間形成(圖5B)。優(yōu)選的是，支撐結(jié)構(gòu)的高度形成得足夠高，以防止致動(dòng)元件14干擾基底層中形成的光信號(hào)通路。
制作完具有支撐結(jié)構(gòu)32的基底層10后，制備一個(gè)分開(kāi)的片40(圖5C)。在片40上面制作一塊形成微型鏡面16的蝕刻圖形41，按照蝕刻圖形41把片40蝕刻成預(yù)定面積的微型鏡面16(圖5D)。
把上述帶有微型鏡面16的硅片40翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，然后把它粘到玻璃片10的支撐結(jié)構(gòu)32的頂上(圖5E)。
然后，微型鏡面16定位于支撐結(jié)構(gòu)之間的光信號(hào)通路20上。進(jìn)一步，拋光被粘住的硅片40使其達(dá)到預(yù)定的厚度(圖5F)。
在硅片40頂上形成一個(gè)蝕刻圖形51以形成MEMS致動(dòng)元件。然后，按照蝕刻圖形51把硅片40蝕刻形成驅(qū)動(dòng)部分14和固定部分15，使得微型鏡面16和驅(qū)動(dòng)部分14相連接(圖5G和5H)。
在這一步驟同時(shí)形成給致動(dòng)元件施加電壓的端子以及其它圖形。優(yōu)選的是，致動(dòng)元件是梳狀致動(dòng)元件。
當(dāng)如上所述的基底層的玻璃片和位于玻璃片上面的致動(dòng)層的硅片制作完成之后，在玻璃片的支撐結(jié)構(gòu)之間布置輸入和輸出端的光纖，這樣光信號(hào)就可以通過(guò)它們傳播。因?yàn)檩斎牒洼敵龆说墓饫w分別以N個(gè)通道布置，所以致動(dòng)層的硅片40具有N×N個(gè)致動(dòng)元件和微型鏡面。
按照本發(fā)明的光學(xué)開(kāi)關(guān)的制作方法，分別形成具有光信號(hào)通路的基底層以及位于基底層之上的致動(dòng)層。這樣的結(jié)果就是，避免了微型鏡面和致動(dòng)元件在同一個(gè)層上同時(shí)形成時(shí)，由于蝕刻特性不同而帶來(lái)的問(wèn)題。也就是，考慮到上述的致動(dòng)元件具有較低蝕刻速率的情況，就在高蝕刻速率的加工條件下進(jìn)行蝕刻，以在同一層形成致動(dòng)元件和微型鏡面。但是，以高的蝕刻速率蝕刻產(chǎn)生一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，就是微型鏡面的側(cè)壁會(huì)與蝕刻速率成比例地逐漸變得粗糙，并且長(zhǎng)時(shí)間暴露在蝕刻氣體中而被損壞。另外一個(gè)問(wèn)題就是，為了蝕刻較低蝕刻速率的致動(dòng)元件，從而要經(jīng)受長(zhǎng)的蝕刻時(shí)間以及高的蝕刻速率的加工條件，這就要求蝕刻掩膜必須厚且堅(jiān)硬。
但是，根據(jù)本發(fā)明，微型鏡面首先在致動(dòng)層中形成，把它放置在基底層上處于翻轉(zhuǎn)的位置，以形成致動(dòng)元件。也就是，致動(dòng)元件和微型鏡面以分開(kāi)的步驟形成，微型鏡面與致動(dòng)元件的蝕刻條件無(wú)關(guān)地形成，這樣就避免了表面被損壞的問(wèn)題。
在現(xiàn)有技術(shù)技術(shù)中，只有微型鏡面厚度和致動(dòng)元件厚度相等才能夠移動(dòng)，因?yàn)槲⑿顽R面和致動(dòng)元件在同一層同時(shí)形成。根據(jù)本發(fā)明，微型鏡面的厚度(或者垂直高度)可以和致動(dòng)元件的厚度不同。更優(yōu)選的是，致動(dòng)元件可以做的足夠薄，更有利于縮短制造時(shí)間，提高工作效率，減小蝕刻步驟中蝕刻圖形的厚度。
根據(jù)上述的本發(fā)明，在不同層中形成致動(dòng)元件和微型鏡面以減小光學(xué)開(kāi)關(guān)的尺寸，增加了通道數(shù)量，縮短了光通路，從而減小了光的傳輸損失。
進(jìn)一步，在光學(xué)開(kāi)關(guān)的制造過(guò)程中，致動(dòng)元件和微型鏡面按照分開(kāi)的加工過(guò)程在不同的層中形成，方便了光學(xué)開(kāi)關(guān)的制造加工，同時(shí)提高了生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)元件的性能。
結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述和圖示，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不背離本發(fā)明的權(quán)利要求限定的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明作改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中，包括基底層，具有用來(lái)接收光信號(hào)的輸入端以及用來(lái)有選擇地接收來(lái)自于輸入端的光信號(hào)從而把光信號(hào)傳輸?shù)酵饷娴妮敵龆耍晃⑿顽R面，可移動(dòng)地位于光信號(hào)的光信號(hào)通路上，所述的光信號(hào)分別來(lái)自于基底層的輸入端，每個(gè)所述微型鏡面可以在和光信號(hào)交叉的方向上移動(dòng)，從而從第一光通路到第二光通路有選擇地改變光信號(hào)路徑；和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)致動(dòng)元件，分別在光信號(hào)通路之上的層中形成，并且和各微型鏡面相連接，用于在與光信號(hào)交叉的方向上驅(qū)動(dòng)微型鏡面。
2.權(quán)利要求1所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中，所述的基底層設(shè)有預(yù)定高度的支撐結(jié)構(gòu)，使得所述MEMS致動(dòng)元件固定在支撐結(jié)構(gòu)之上，而不干擾光信號(hào)通路。
3.權(quán)利要求1所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中，所述輸入端包括以固定間隔分布的N個(gè)光纖，所述輸出端包括N個(gè)以固定間隔分布的光纖，微型鏡面和MEMS致動(dòng)元件都被設(shè)置成N×N矩陣，以對(duì)應(yīng)于輸入和輸出端。
4.權(quán)利要求1所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中，微型鏡面具有一個(gè)用于反射沿著光信號(hào)通路上傳播的光信號(hào)的初始位置，并且通過(guò)MEMS致動(dòng)元件的作用被拉時(shí)，可以從初始位置向MEMS致動(dòng)元件移動(dòng)。
5.權(quán)利要求1所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中，所述MEMS致動(dòng)元件包括梳狀致動(dòng)元件。
6.一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中，包括基底層，其具有用來(lái)接收光信號(hào)的N個(gè)光纖組成的輸入端，以及用來(lái)有選擇地接收從輸入端來(lái)的光信號(hào)以把光信號(hào)傳輸?shù)酵饷娴腘個(gè)光纖組成的輸出端；N×N個(gè)微型鏡面，各自可移動(dòng)地位于從輸入端光纖伸出的第一光信號(hào)通路和從輸出端光纖伸出的第二光信號(hào)通路交叉的各部分上，每個(gè)微型鏡面可以在和光信號(hào)交叉的方向移動(dòng)，從而從第一光通路到第二光通路有選擇地改變光信號(hào)路徑；和致動(dòng)層，具有N×N個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)致動(dòng)元件，所述致動(dòng)元件分別在光信號(hào)通路的上面形成并且和微型鏡面相連接，在和光信號(hào)交叉的方向驅(qū)動(dòng)微型鏡面。
7.權(quán)利要求6所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中，基底層設(shè)有預(yù)定高度的支撐結(jié)構(gòu)，使得致動(dòng)層固定在支撐結(jié)構(gòu)之上，而不干擾光信號(hào)通路。
8.權(quán)利要求6所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中，微型鏡面具有反射沿著光信號(hào)通路上傳播的光信號(hào)的初始位置，并且通過(guò)MEMS致動(dòng)元件的作用被拉時(shí)，可以從初始位置向MEMS致動(dòng)元件移動(dòng)。
9.權(quán)利要求6所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中，MEMS致動(dòng)元件包括梳狀致動(dòng)元件。
10.光學(xué)開(kāi)關(guān)的制造方法包括下述步驟蝕刻一塊玻璃片，以形成支撐結(jié)構(gòu)；制備一塊硅片；蝕刻硅片，以形成微型鏡面；把硅片粘在玻璃片上，以致硅片的微型鏡面位于玻璃片的支撐結(jié)構(gòu)之間；蝕刻硅片，以形成MEMS致動(dòng)元件；和布置輸入端和輸出端的光纖，使得光信號(hào)可以在玻璃片的支撐結(jié)構(gòu)之間傳播。
11.權(quán)利要求10所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)的制造方法，其中，支撐結(jié)構(gòu)以預(yù)定高度形成，這樣使得MEMS致動(dòng)元件不干擾光信號(hào)通路。
12.權(quán)利要求10所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)的制造方法，其中，所述輸入端光纖包括以固定間隔布置的N個(gè)光纖，所述輸出端光纖包括以固定間隔布置的N個(gè)光纖，微型鏡面和MEMS致動(dòng)元件都被設(shè)置成N×N矩陣，以對(duì)應(yīng)于輸入端和輸出端光纖。
13.權(quán)利要求10所示的制造方法，其中，所述MEMS致動(dòng)元件包括梳狀致動(dòng)元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)開(kāi)關(guān)及其制造方法。在本發(fā)明中，基底層具有接收光信號(hào)的輸入端以及有選擇地接收來(lái)自于輸入端的光信號(hào)從而把光信號(hào)傳輸?shù)酵饷娴妮敵龆恕Ｔ谂c光信號(hào)交叉的方向上，微型鏡面分別可移動(dòng)地位于從輸入端接收光信號(hào)的光信號(hào)通路上，以便有選擇地將光信號(hào)從第一光通路改變到第二光通路上。MEMS致動(dòng)元件在光通路上面的層中形成并且分別和微型鏡面連接，以便在和光信號(hào)交叉的方向驅(qū)動(dòng)微型鏡面。
文檔編號(hào)G02B26/00GK1637457SQ20041005984
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者李賢基, 尹湘基 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社