專利名稱：具有機械致動器的微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微型機電器件領(lǐng)域，更具體地說，涉及微型機電光學(xué)開關(guān)。
微型機電(MEM)技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。例如，MEM器件可用于把來自開關(guān)輸入的光能轉(zhuǎn)換為選擇的開關(guān)輸出。MEM光學(xué)開關(guān)有時被稱為光學(xué)交叉連接(OXC)開關(guān)，其中可以包括N×N反射器陣列，用于把來自任何開關(guān)輸入的光能反射到任何開關(guān)輸出。例如，在2×2OXC中，可以使用2×2陣列的選擇的反射器把來自任何開關(guān)輸入的光能反射到任何開關(guān)輸出。選擇的反射器可以位于陣列中的和輸入相關(guān)的列與和輸出相關(guān)的行相交的位置。選擇的反射器可被置于反射位置，用于把光能從輸入反射到選擇的輸出。其它的反射器可以被置于非反射位置，使得不妨礙光能從輸入向著選擇的反射器和輸出行進。
一些常規(guī)的MEM OXC開關(guān)通過使用磁場對陣列的反射器取向。具體地說，其中的反射器可以被水平地(在反射器所在的襯底的平面內(nèi))取向于非反射位置，并被垂直地(垂直于襯底)取向于反射位置。因此，為了把來自O(shè)XC開關(guān)的光能轉(zhuǎn)換到所述開關(guān)的輸出，選擇的反射器可以被垂直地取向，而其它反射器被水平地取向。磁致動的MEM OXC開關(guān)例如在申請?zhí)枮?9/489264，名稱為“MEMOptical Cross-Connect Switch”的美國專利中作了進一步的說明，該專利全文在此列為參考。
不幸的是，在一些磁致動的MEM OXC開關(guān)中的反射器可能占據(jù)襯底的相當(dāng)大的部分，從而減少在MEM OXC開關(guān)中可以包括的反射器的數(shù)量。例如，如上所述，一些磁致動的MEM OXC開關(guān)當(dāng)反射器處于非反射位置時把反射器取向于水平位置。因而，要把襯底作得足夠大，以便提供足夠的空間用于使所有的反射器在襯底上被水平地取向。此外，磁致動的MEM OXC開關(guān)可以具有位于每個反射器下方的定位磁致動器。因此，所述定位磁致動器將進一步增加用于使每個反射器取向的分配的面積。由上述可見，需要對現(xiàn)有的MEM光開關(guān)繼續(xù)進行改進。
本發(fā)明通過提供多個反射器使得能夠提供一種改進的微型機電(MEM)光學(xué)交叉連接(OXC)開關(guān)，其中所述多個反射器中的每一個可以移動到各自第一反射器位置和各自的第二反射器位置中的至少一個位置，所述第一反射器位置沿著從MEM OXC開關(guān)的輸入到其輸出的光束路徑，所述第二反射器位置在所述光束路徑的外面。機械致動器向著第一機械致動器位置和第二機械致動器位置中的至少一個運動。選擇器選擇地把多個反射器中的至少一個連接到機械致動器上，其中當(dāng)機械致動器從第一機械致動器位置移動到第二機械致動器位置時，多個反射器中的至少一個從第一反射器位置移動到第二反射器位置。
機械致動器能夠?qū)崿F(xiàn)其中具有簡單的互連的MEM OXC。具體地說，機械致動器可以減少在MEM OXC中包括的各個致動控制線路。例如，在一個實施例中，機械致動器可以移動和其相連的所有的反射器。因而，可以減少使反射器致動所需的控制。
在一個實施例中，機械致動器沿著基本上垂直于所述反射器所在的襯底的方向運動。在另一個實施例中，機械致動器沿著基本上平行于反射器所在的襯底的方向運動。
在另一個實施例中，每個柔性元件具有和襯底相連的第一部分，以及和所述第一部分隔開一段距離并被連接在多個反射器中的各個反射器上的第二部分。多個柔性元件中的每一個使得和其相連的多個反射器中的一個能夠在第一、第二反射器位置之間運動。在另一個實施例中，柔性元件可以包括和第一、第二部分隔開一段距離并和襯底相連的第三部分。


圖1是按照本發(fā)明的2×2微型機電(MEM)光學(xué)交叉連接(OXC)開關(guān)的實施例的透視圖；圖2A-2D是按照本發(fā)明的2×2 MEM OXC開關(guān)的實施例的示意截面圖，用于說明所述開關(guān)的操作；圖3是按照本發(fā)明的具有相關(guān)的柔性元件的反射器的實施例的平面圖；圖4是按照本發(fā)明的具有相關(guān)的柔性元件的反射器的另一個實施例的透視圖；圖5是按照本發(fā)明的位于非反射位置的圖4所示的反射器的透視圖；圖6是按照本發(fā)明的具有相關(guān)的柔性元件的反射器的另一個實施例的透視圖；圖7是按照本發(fā)明的位于非反射位置的圖6所示的反射器的透視圖；圖8是按照本發(fā)明的2×2 MEM OXC開關(guān)的另一個實施例的透視圖；圖9A-9B是按照本發(fā)明的2×2 MEM OXC開關(guān)的另一個實施例的示意截面圖，用于說明所述開關(guān)的操作；圖10是按照本發(fā)明的柔性元件的實施例的平面圖；圖11是按照本發(fā)明的柔性元件的另一個實施例的平面圖。
現(xiàn)在參照附圖詳細說明本發(fā)明，在所述附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。不過，本發(fā)明可以用許多不同的方式實施，因而本發(fā)明不限于所述的實施例，而是，提供這些實施例是為了使對于本發(fā)明的說明更加充分和完善，并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些實施例完全覆蓋了本發(fā)明的范圍。在附圖中，為清楚起見，層和區(qū)域的厚度被擴大了。在附圖中，相同的標(biāo)號表示相同的元件。
應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)提及元件例如層、區(qū)域或襯底被置于另一個元件“上”時，其可以直接地被置于另一個元件上，也可以具有介入元件。
圖1是按照本發(fā)明的2×2 MEM OXC開關(guān)的實施例的透視圖。所述2×2MEM OXC開關(guān)(所述開關(guān))包括4個反射器105a-d，它們可以借助于機械致動器120從各自的反射位置向非反射位置移動，所述機械致動器120沿著基本上垂直于襯底100的方向125從第一機械致動器位置向第二機械致動器位置移動。反射位置可以包括能夠使光能從輸入向著輸出反射的反射器位置。非反射位置可以包括能夠避免使光能從輸入向著輸出反射的反射器位置?？梢允褂糜晒杌蚱渌牧现瞥傻囊r底100。
具體地說，反射器105a-d被組織成一個2列和2行的陣列。每個輸入都和陣列中的一列相關(guān)。每個輸出和陣列中的一行相關(guān)。通過把選擇的一個反射器105a-105d定位到反射位置并把其它的反射器105a-d取向到非反射位置，可以使光能從輸入向著一個選擇的輸出反射。應(yīng)當(dāng)理解，通過使用具有多于或少于4個反射器的反射器陣列，可以提供具有較多或較少的輸入和輸出與/或具有不同的輸入和輸出數(shù)量的MEM OXC開關(guān)(即N×M MEM OXC開關(guān))。
在陣列的一列中的反射器105a-d中的每一個可用于沿著光束路徑把來自相關(guān)的輸入的光能向著相關(guān)的輸出反射。選擇一個反射器以便根據(jù)接收光能的輸入和所述光能要被反射到的輸出反射所述光能。例如，如圖1所示，反射器105a，c和輸入1相關(guān)，反射器105a，b和輸出2相關(guān)。因此，反射器105a可被用于沿著光束路徑112把光能從輸入1轉(zhuǎn)換到輸出2。在操作時，把選擇的反射器105a-d置于反射位置，并把其余的反射器置于非反射位置。應(yīng)當(dāng)理解，反射器可以由相關(guān)的輸入和輸出限定的相對于光束路徑的一定角度被取向。例如，反射器105a可以被取向在相對于光束路徑112成45度角。
機械致動器120在第一機械致動器位置和襯底100分開第一距離130，使得機械致動器120接觸反射器105a-d的各個上部反射器表面107a-d。此外，機械致動器120在第一機械致動器位置可以不接觸反射器的各個上部反射器表面107a-d，而是在第一機械致動器位置機械致動器120和各個上部反射器表面107a-d非?？拷．?dāng)機械致動器120處于第二機械致動器位置時，其和襯底100分開一個大于第一距離130的第二距離。機械致動器120沿著方向125從第一機械致動器位置向第二機械致動器位置運動。
如果機械致動器120和相關(guān)上部反射器表面107a-d接觸，溝槽170a-d使得相關(guān)的反射器105a-d沿著和方向125相反的方向運動。如果機械致動器120和相關(guān)上部反射器表面107a-d接觸，溝槽170a-d可以用于減少破壞反射器105a-d與/或襯底100的可能性，否則，將使反射器和襯底100接觸。
當(dāng)處于第一機械致動器位置時，要被定位在非反射位置的反射器105a-d可以和機械致動器120靜電連接。所述靜電連接可以通過維持在機械致動器120和要和機械致動器120連接的每個反射器105a-d之間的電位差來提供。在一個實施例中，所述電位差通過選擇地施加于反射器105a-d的箝位電壓和被施加于機械致動器120的機械致動器電壓電平來提供。相應(yīng)地，導(dǎo)體160a-d可以提供用于選擇地使反射器105a-d和機械致動器120連接的選擇器。
最好是，機械致動器電壓電平被保持在地電位，在導(dǎo)體上的箝位電壓電平相對于機械致動器電壓電平可正可負，例如如圖2A-2D所示。也可以使用其它的電壓電平。此外，機械致動器120可以包括用于把箝位電壓傳導(dǎo)到和下方的各個反射器105a-d相關(guān)的機械致動器120的區(qū)域的導(dǎo)體。例如，箝位電壓可被施加于機械致動器120的選擇的區(qū)域，反射器105a-d可以接地。
箝位電壓可被提供給要被定位在非反射位置的反射器105a-d，并停止提供給要被定位到反射位置的反射器。例如，按照圖1，為了把光能從輸入1反射到輸出2，向反射器105b-d提供箝位電壓，而不對反射器105a提供箝位電壓。因而，反射器105b-d被連接到機械致動器120，而使反射器105a和機械致動器120斷開。箝位電壓可以通過此處討論的柔性元件從導(dǎo)體160a-d提供到選擇的反射器105a-d。
在按照本發(fā)明的另一個實施例中，反射器105a-d和機械致動器120可以機械地連接。具體地說，可以通過熱塑材料提供機械連接。所述熱塑材料可以設(shè)置在和反射器105a-d相對的機械致動器120上。當(dāng)選擇的反射器105a-d要被移動時，和選擇的反射器105a-d相對的熱塑材料被加熱，并在加熱停止時使機械致動器120和選擇的反射器105a-d接觸。當(dāng)熱塑材料干燥時，便機械地把選擇的反射器105a-d連接到機械致動器120上。所述熱塑材料可以通過位于機械致動器120上的加熱器加熱。例如，在申請?zhí)枮?9/543540，名稱為“Lockable MicroElectroMechanical Actuators Using ThermoplasticMaterial，and Methods of Operating Same”，申請日為2000年4月5日的美國專利申請中具有關(guān)于使用熱塑材料的詳細說明。
當(dāng)機械致動器120沿著方向125運動時，和機械致動器120相連的反射器105a-d被從反射位置移動到非反射位置。此外，當(dāng)機械致動器120從第一機械致動器位置移動到第二機械致動器位置時，與機械致動器120斷開的反射器105a-d保留在反射位置，從而使得要被反射的光能能夠沿著光束路徑從輸入向輸出反射。
機械致動器例如可以是被感性驅(qū)動的伺服機構(gòu)，或者是精確的步進電機，其可用于控制和機械致動器120相連的板的位置。在操作時，機械致動器120可以以每運動1英寸2微米的精度以每毫秒大約18微米的速度運動。這種機構(gòu)市場上有售，例如位于5550-2North McGuire Rd.的TS Products，Inc.，Post Falls，ID 83854，網(wǎng)址為http∥www.tsproducts.com.。
第一和第二柔性元件150a-d，150a’-d’被連接在相關(guān)的反射器105a-d和襯底100上。第一和第二柔性元件150a-d，150a’-d’使得相關(guān)的反射器105a-d響應(yīng)機械致動器120的運動能夠在反射和非反射位置之間運動。另外，第一和第二柔性元件150a-d，150a’-d’把相關(guān)的反射器105a-d保持在各個反射位置。例如，如圖1所示，第一和第二柔性元件150b-c，150b’-c’可以延伸，從而使得相連的反射器105b-d響應(yīng)機械致動器120的運動移動到非反射位置。
在另一個實施例中，只有位于和輸入、輸出相關(guān)的行和列中的那些反射器105a-d被移動。例如，參見圖1，為了把光能從輸入1沿著光束路徑112轉(zhuǎn)換到輸出2，反射器105a-d可以保留在反射位置，而反射器105c被移動到非反射位置。反射器105b，d保留在反射位置。換句話說，選擇的反射器105a被置于反射位置，并且只把阻擋光束路徑112的反射器移動到非反射位置。其它的反射器可以保留在各自的反射位置。
在按照本發(fā)明的另一個實施例中，非反射位置和反射位置與上述的這些位置顛倒。具體地說，要被置于反射位置的反射器可以被箝位并被機械致動器移動，要保留在非反射位置的反射器不被箝位，并且不被機械致動器移動。輸入、輸出和其間的光束路徑也可以和上述的錯開，使得被移動到反射位置的反射器和偏移的光束路徑相交，而保留在非反射位置的反射器不和光束路徑相交。
圖2A-D是用于說明具有相對于襯底100基本上垂直運動的機械致動器220的2×2 MEM OXC開關(guān)的示例操作的截面圖。應(yīng)當(dāng)理解，圖2A-D所示的元件是一種示意的表示，并且反射器205a-b可以被反射器205c-d關(guān)閉。
按照圖2A，機械致動器220沿基本上和襯底100垂直的第一方向230從第二機械致動器位置向處于各自的反射位置的反射器205a-d運動。在圖2B中，機械致動器220和上部反射器表面207a-d接觸，在所述表面上箝位電壓施加到反射器250b-d，借以使反射器205b-d被靜電箝位到機械致動器220上。在選擇的反射器205a上不施加箝位電壓。因而，選擇的反射器205a和機械致動器220斷開。此外，機械致動器220可以包括用于把箝位電壓引導(dǎo)到和下面各個反射器相鄰的機械致動器220的區(qū)域上的導(dǎo)體。例如，箝位電壓可以被施加到機械致動器220的區(qū)域上，而使反射器205b-d接地。
按照圖2C，機械致動器220沿第二方向朝向第二機械致動器位置運動，從而把連接的反射器205b-d移動到各自的非反射位置。選擇的反射器205a保留在其反射位置。第一和第二柔性元件250b-d，250b’-d’按照圖示的方向延伸(處于從輸入到輸出的光束路徑212之外)，從而使相連的反射器205b-d運動。按照圖2D，機械致動器220向回移動到第一機械致動器位置，從而可以提供新的連接和斷開結(jié)構(gòu)。
圖3是在襯底100中的溝槽370上的具有相關(guān)的第一和第二柔性元件350，350’的反射器305的實施例的平面圖。如圖3所示，第一和第二柔性元件350，350’可以是u形的曲折形。也可以使用其它的形狀。例如，柔性元件可以具有w形的曲折形狀，或者具有封閉的矩形形狀。第一和第二柔性元件350，350’分別通過第一和第二固定部分360，360’被連接到襯底100上，并被連接到反射器305上。當(dāng)反射器305朝向非反射位置運動時，第一和第二柔性元件350，350’延伸，并位于光束路徑312的外部。
圖4是在襯底100上的具有相關(guān)的第一和第二柔性元件450，450’的反射器405的一個實施例的透視圖。按照圖4，第一和第二柔性元件450，450’可以呈u形的曲折形狀。也可以使用其它的形狀。例如，第一和第二柔性元件450，450’分別通過第一和第二固定部分460，460’被連接到襯底100上，并被連接到反射器405上。第一和第二固定部分460，460’位于襯底100上和反射器405的反射表面相鄰。當(dāng)反射器405朝向非反射位置運動時，第一和第二柔性元件450，450’延伸，并位于光束路徑512的外部，如圖5所示。
圖6是在襯底100上的具有相關(guān)的第一和第二柔性元件650，650’的反射器605的一個實施例的透視圖。按照圖6，第一和第二柔性元件650，650’可以具有封閉的矩形形狀。也可以使用其它的形狀。例如，第一和第二柔性元件650，650’分別通過第一和第二固定部分660，660’被連接到襯底100上，并被連接到反射器605上。第一和第二固定部分660，660’可以位于襯底100上和反射器605的反射表面以及與反射表面相對的非反射表面相鄰。當(dāng)反射器605朝向非反射位置運動時，第一和第二柔性元件650，650’延伸，如圖7所示。
圖8是說明按照本發(fā)明的2×2 MEM OXC開關(guān)的另一個實施例的透視圖。2×2 MEM OXC開關(guān)(所述開關(guān))包括4個反射器805a-d，它們可以借助于機械致動器(未示出)從各自的反射位置向非反射位置運動，所述機械致動器沿著基本上平行于襯底800的方向從第一機械致動器位置向第二機械致動器位置運動。反射位置可以包括能夠光能從輸入反射到輸出的反射器位置。非反射位置可以包括避免使光能從輸入反射到輸出的反射器位置。襯底800可以是硅襯底，也可以使用其它材料。
具體地說，反射器805a-d被排列為2×2的陣列。每個輸入和陣列中的一列相關(guān)。每個輸出和陣列中的一行相關(guān)。通過把選擇的反射器805a-d定位在反射位置，并把其它反射器805a-d定位在非反射位置，可以把光能從輸入反射到一個選擇的輸出。應(yīng)當(dāng)理解，通過使用具有多于或少于4個反射器的陣列，可以提供具有較多或較少的輸入和輸出與/或具有不同的輸入和輸出數(shù)量的MEM OXC開關(guān)(即N×M MEM OXC開關(guān))。
在陣列的列中的反射器805a-d中的每一個可用于沿著光束路徑把來自相關(guān)的輸入的光能向著與行相關(guān)的輸出反射。選擇一個反射器805a-d以便根據(jù)接收光能的輸入和所述光能要被反射到的輸出反射所述光能。例如，如圖8所示，反射器805a，c和輸入1相關(guān)，反射器805a，b和輸出2相關(guān)。因此，反射器805a可被用于沿著光束路徑812把光能從輸入1轉(zhuǎn)換到輸出2。
在操作時，把選擇的反射器805a-d置于反射位置，并把其余的反射器置于非反射位置。應(yīng)當(dāng)理解，反射器可以由相關(guān)的輸入和輸出限定的相對于光束路徑的一定角度被取向。例如，反射器805a可以被取向在相對于光束路徑812成45度角。
當(dāng)機械致動器處于第一機械致動器位置時，機械致動器接觸反射器805a-d的各個上部反射器表面807a-d。此外，機械致動器在第一機械致動器位置可以不接觸反射器的各個上部反射器表面807a-d，而是在第一機械致動器位置機械致動器和各個上部反射器表面807a-d非?？拷．?dāng)機械致動器處于第二機械致動器位置時，機械致動器沿著基本上平行于襯底800的方向870移位，同時和上部反射器表面807a-d保持接觸。
在第一機械致動器位置，要被定位在非反射位置的反射器805a-d可以和機械致動器靜電連接。所述靜電連接可以通過維持在機械致動器和要被置于非反射位置的每個反射器805a-d之間的電位差來提供。通過各個導(dǎo)體860a-d可以對每個反射器805a-d提供箝位電壓電平。最好是，機械致動器電壓電平被保持在地電位，箝位電壓電平相對于機械致動器電壓電平可正可負?？梢允褂闷渌碾妷弘娖?。
箝位電壓電平可被提供給要被定位在反射位置的反射器805a-d，并停止提供給要被取向到非反射位置的反射器。例如，按照圖8，為了把光能從輸入1反射到輸出2，可以向反射器805b-d提供箝位電壓，而不對反射器805a提供箝位電壓。因而，反射器805b-d被連接到機械致動器，而使反射器805a和機械致動器斷開。
當(dāng)機械致動器沿著方向870向著第二機械致動器位置運動時，和機械致動器870連接的連接反射器805a-d沿著基本上平行于襯底800的方向從各個反射位置移動到非反射位置。此外，當(dāng)機械致動器從第一機械致動器位置向第二機械致動器位置運動時，和機械致動器斷開的反射器805a-d保留在反射位置，從而使反射器805c移動到光束路徑812的外部，使得光能能夠從輸入1反射到輸出2。
在另一個實施例中，機械致動器沿著方向870的運動用于使反射器805a-d從垂直于襯底800的反射位置轉(zhuǎn)動到平行于襯底800的非反射位置。要保留在非反射位置的反射器805a-d可以通過箝位電壓被靜電箝位在非反射位置，而選擇的反射器不被箝位在非反射位置。因而，選擇的反射器位于反射位置，其它的反射器被移動到非反射位置。
第一和第二柔性元件850a-b，850a’-b’被連接在相關(guān)的反射器805a-d和襯底800上。第一和第二柔性元件850a-d，850a’-d’使得相關(guān)的反射器805a-d能夠響應(yīng)機械致動器的運動而在反射和非反射位置之間運動。另外，第一和第二柔性元件850a-d，850a’-d’把相關(guān)的反射器805a-d保持在各個反射位置。例如，如圖8所示，借助于機械致動器，第一和第二柔性元件850b-c，850b’-c’能夠使反射器805a-d沿著基本上平行于襯底800的方向移動到非反射位置。
圖9A-B是用于說明具有相對于襯底800基本上平行運動的機械致動器920的2×2 MEM OXC開關(guān)的示例的操作的截面圖。在圖9A-D所示的截面圖中，應(yīng)當(dāng)理解，反射器905a-b可以被反射器905c-d關(guān)閉。按照圖9A，機械致動器920處于第一機械致動器位置，反射器905a-d處于各自的反射位置。箝位電壓被施加于反射器905b-d上，借以使反射器905b-d和機械致動器920相連。箝位電壓不施加于反射器905a上，借以使反射器905a和機械致動器920斷開。此外，機械致動器可以包括用于把箝位電壓引導(dǎo)到和下面各個反射器相鄰的機械致動器的區(qū)域上的導(dǎo)體。例如，箝位電壓可以被施加到機械致動器的區(qū)域上，而使反射器905b-d接地。
按照圖9B，機械致動器920沿基本上平行于襯底800的方向970從第一機械致動器位置朝向第二機械致動器位置運動。當(dāng)機械致動器920從第一機械致動器位置移動到第二機械致動器位置時，連接的反射器905b-d移動到各自的非反射位置。
圖10是反射器1005和被連接到襯底800上的第一和第二相對的柔性元件1050，1050’的平面圖。第一和第二相對的柔性元件1050，1050’使反射器1005能夠在第一和第二機械致動器位置之間沿基本上平行于襯底800的方向1070運動。第一和第二相對的柔性元件1050，1050’由固定部分1020被固定到襯底800上。當(dāng)機械致動器使反射器1005從第一反射器位置向第二反射器位置運動時，第一和第二相對的柔性元件1050，1050’延伸。
圖11是在襯底800上的反射器1105和第一、第二對相對的柔性元件1150，1150’以及1151，1151’的實施例的平面圖。第一、第二對相對的柔性元件1150，1150’以及1151，1151’使得反射器能夠在第一和第二機械致動器位置之間沿著基本上平行于襯底800的方向1170運動。第一、第二對相對的柔性元件1150，1150’以及1151，1151’由各個固定部分1120，1120’固定到襯底800上。當(dāng)機械致動器使反射器1105從第一反射器位置向第二反射器位置運動時，第一和第二對相對的柔性元件1150，1150’運動，從而使反射器1105能夠沿方向1170運動。具體地說，第一對相對的柔性元件1150，1150’沿方向1170延伸，第二對相對的柔性元件1151，1151’沿方向1170接觸。
在附圖和說明書中，公開了本發(fā)明的代表性的優(yōu)選實施，盡管使用了具體的術(shù)語，但它們只用于說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的范圍由下面的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)，用于把光能從所述微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)的輸入轉(zhuǎn)換到微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)的輸出，所述微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)包括襯底(100)和位于襯底(100)上的多個反射器(107)，其中所述多個反射器(107)中的至少一個可以移動到第一反射器位置和第二反射器位置中的至少一個位置，所述第一反射器位置沿著從微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)的輸入到其輸出的光束路徑(112)，所述第二反射器位置在所述光束路徑(112)的外面，所述微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)的特征在于機械致動器(120)，其被構(gòu)造成用于使多個反射器(107)的選擇的一組從各自的第一反射器位置向各自的第二反射器位置運動。
2.如權(quán)利要求1所述的微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)，其特征在于選擇器(160)，其被構(gòu)造成用于當(dāng)機械致動器從第二機械致動器位置向第一機械致動器位置移動時，選擇多個反射器中的一個使其保留在第二反射器位置。
3.如權(quán)利要求2所述的微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)，其中反射器的特征在于和所述多個反射器電氣相連的多個導(dǎo)體(160)，其中多個導(dǎo)體的選擇的一組被構(gòu)造成用于把箝位電壓電平引導(dǎo)到從多個反射器中選擇的一個反射器，使得當(dāng)機械致動器從第二機械致動器位置向第一機械致動器位置移動時，使多個反射器中選擇的一組保持在各自的第二反射器位置。
4.如權(quán)利要求1所述的微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)，其特征在于選擇器(160)，其被構(gòu)造成用于選擇多個反射器中的一組使其和機械致動器連接，并選擇多個反射器中的至少一個使其和機械致動器斷開，其中機械致動器在第一致動器位置和多個反射器中的選擇的一組相連，并且其中當(dāng)機械致動器從第一機械致動器位置移動到第二機械致動器位置時，機械致動器把從多個反射器中選擇的一組從各自的第一反射器位置移動到各自的第二反射器位置。
5.如權(quán)利要求4所述的微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)，其中當(dāng)機械致動器從第一機械致動器位置移動到第二機械致動器位置時，選擇多個反射器中的至少一個保留在第一反射器位置。
6.如權(quán)利要求4或5所述的微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)，其特征在于在襯底上的多個柔性元件(150)，多個柔性元件中的每個柔性元件具有和襯底相連的第一部分，以及和所述第一部分隔開一段距離并和多個反射器中的一個相連的第二部分，其中多個柔性元件(150)中的每一個被構(gòu)造成用于使和其相連的多個反射器中的一個能夠在第一、第二反射器位置之間運動。
7.一種用于把光能從微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)的輸入轉(zhuǎn)換到其輸出的方法，其特征在于；沿著從微型機電光學(xué)交叉連接開關(guān)的相關(guān)的輸入到其相關(guān)的輸出的光束路徑(112)連接在各自的第一反射器位置的多個反射器(107)中的至少一個和機械致動器(120)；以及使機械致動器(120)從第一機械致動器位置移動到第二機械致動器位置，從而使多個反射器(107)中的至少一個移動到在光束路徑(112)之外的各自的第二反射器位置。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于斷開多個反射器中的至少一個和在第一機械致動器位置的機械致動器的連接，使得當(dāng)機械致動器從第一機械致動器位置移動到第二機械致動器位置時，多個反射器中的至少一個保留在沿著光束路徑的第一反射器位置。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其中所述連接步驟的特征在于對多個反射器中的一組施加箝位電壓電平，以便使多個反射器中的一組和機械致動器實現(xiàn)靜電連接的步驟。
10.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其中所述移動步驟的特征在于使機械致動器從第一機械致動器位置移動到第二機械致動器位置，從而接觸多個反射器中的一組以使多個反射器中的被接觸的一組從基本上垂直于光束路徑的第一反射器位置移動到基本上平行于光束路徑的第二反射器位置；以及對在第二反射器位置的多個反射器中的一組施加箝位電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微型機電(MEM)光學(xué)交叉連接(OXC)開關(guān)，包括多個反射器，其每一個可以移動到各自第一和第二反射器位置中的至少一個位置，所述第一反射器位置沿著從MEM OXC開關(guān)的相關(guān)的輸入到其相關(guān)的輸出的光束路徑，所述第二反射器位置在所述光束路徑的外面。機械致動器把多個反射器中的選擇的一組從各自的第一反射器位置移動到各自的第二反射器位置。還公開了相關(guān)的方法。
文檔編號G02B26/08GK1316666SQ01116218
公開日2001年10月10日 申請日期2001年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月5日
發(fā)明者維加亞庫馬·R·德胡勒, 愛德華·A·希爾 申請人:克羅諾斯集成微系統(tǒng)公司