專利名稱：光學(xué)調(diào)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光信號(hào)調(diào)制的設(shè)備、方法、信號(hào)和計(jì)算機(jī)程序及 其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自由空間光學(xué)通信系統(tǒng)的潛能公知為用作在可視兩點(diǎn)之間提供高 帶寬數(shù)據(jù)鏈接的裝置。正考慮將這種系統(tǒng)用于諸多應(yīng)用，包括用作都 市區(qū)域的通信鏈接以及用于開(kāi)放式辦公室中局域網(wǎng)的元件。
共同未決的專利申請(qǐng)US 10/483,738 (A.M Scott等人)披露了一 種動(dòng)態(tài)光學(xué)反射器和詢問(wèn)系統(tǒng)，其采用間距可控標(biāo)準(zhǔn)具和逆向反射器 的組合，將經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)具接收的光通過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)具反射回光源。
專利申請(qǐng)US 2002/0101644A1涉及一種用于入射光的相位調(diào)制的 光調(diào)制裝置和系統(tǒng)。專利申請(qǐng)US 2004/0008396A1涉及一種同樣實(shí)現(xiàn)了 入射光的相位調(diào)制的差分驅(qū)動(dòng)的MEMS空間光調(diào)制。這些專利申請(qǐng)均 未披露標(biāo)準(zhǔn)具結(jié)構(gòu)的使用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種調(diào)制光學(xué)束的裝置，使得信息隨該束被發(fā)送。該調(diào) 制光學(xué)束的裝置可以與逆向反射器組合以形成通信裝置，該通信裝置無(wú) 需產(chǎn)生光學(xué)束，可以通過(guò)反射和調(diào)制入射在其上的束而無(wú)源地工作。
本發(fā)明提供了一種可用于控制(多個(gè))光束的強(qiáng)度或相位的調(diào)制器。 該調(diào)制器基于微光機(jī)電系統(tǒng)(MOEMS )反射鏡結(jié)構(gòu)的陣列或單個(gè)元件， 其中微反射鏡懸掛在基板上方。這可以用于其中基板(例如硅)是透 明的波長(zhǎng)的透射，且可用于明顯更大波長(zhǎng)范圍的反射，其中基板和反 射鏡材料對(duì)該范圍的波長(zhǎng)吸收弱。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于調(diào)制光信號(hào)的調(diào)制器，該 調(diào)制器包括間距可控標(biāo)準(zhǔn)具，所述間距可控標(biāo)準(zhǔn)具包括懸掛在基板上方 的至少一個(gè)彈簧支撐的微反射鏡，且該調(diào)制器還包括控制電路，所述控 制電路被布置成在操作中通過(guò)微反射鏡和基板之間的電壓而施加靜電力，由此使所述微反射鏡從其平衡位置向所述基板移動(dòng)，并且將所述微 反射鏡保持在其平衡位置和所述基板之間的位置。
在一個(gè)實(shí)施例中，該微反射鏡保持在其平衡位置和該基板之間的位 置，在該微反射鏡到達(dá)該位置之后不維持該電壓。
在一個(gè)實(shí)施例中，該調(diào)制器還包括位于所述微反射鏡和所述基板之
間的至少一個(gè)絕緣擋板(insulating stop),由此防止在施加電壓時(shí)所述微 反射鏡和基板接觸。通過(guò)施加"保持，，電壓，該微反射鏡可以向下保持在 該絕緣擋板上。
在另一實(shí)施例中，在閾值電壓之上，該反射鏡移動(dòng)而物理接觸一個(gè) 或多個(gè)端部擋板。當(dāng)靜電力超過(guò)由裝置移位引起的機(jī)械恢復(fù)力時(shí)，該閾 值電壓被公知為"閉鎖"、"吸入(pull-in)"或"下拉(pull-down)"的狀 態(tài)。此外，包含一個(gè)或多個(gè)端部擋板，使得在位于下拉位置時(shí)能夠在 反射鏡和基板之間定義預(yù)定偏移。優(yōu)選地，該偏移可以設(shè)計(jì)為對(duì)應(yīng)于 寬的角度范圍上的低光學(xué)透射狀態(tài).
該電學(xué)控制電路可以被布置為減小施加于微反射鏡和基板之間的 電壓，由此從該下拉位置釋放所述微反射鏡，或者當(dāng)不位于下拉位置時(shí) 調(diào)整反射鏡高度。如果微反射鏡處于真空中，則該反射鏡可以機(jī)械振蕩， 使得在保持電壓減小到預(yù)定閣值之下之后，微反射鏡和基板之間的間距 隨時(shí)間變化。
該控制電路可被布置成響應(yīng)于激光脈沖到達(dá)所述調(diào)制器的時(shí)間而釋 放所述微反射鏡。
該調(diào)制器設(shè)置為，響應(yīng)于控制信號(hào)，該控制電路被布置成在連續(xù)的 時(shí)間釋放或不釋放所述微反射鏡，所述連續(xù)時(shí)間被計(jì)算以最大化或最小 化從遠(yuǎn)程激光源接收的連續(xù)脈沖的入射光透射，由此調(diào)制所透射的脈沖。
該控制電路還可以被布置成在響應(yīng)于所述微反射鏡的釋放時(shí)間的預(yù) 定時(shí)間之后重新施加所述電壓。
如果重新施加電壓的時(shí)間對(duì)應(yīng)于反射鏡的單個(gè)機(jī)械振蕩或者多個(gè)機(jī) 械振蕩，則該反射鏡在被施加電壓時(shí)靠近基板且該反射鏡將快速返回到 下拉位置。
該微反射鏡可位于低大氣壓，優(yōu)選地基本上真空的體積內(nèi)。 如果該微反射鏡處于真空中，則機(jī)械運(yùn)動(dòng)不會(huì)由于空氣的粘滯曳力 而受到阻尼，且按照反射鏡的機(jī)械振蕩決定的速度響應(yīng)。在大氣壓下，空氣的粘滯曳力導(dǎo)致所有運(yùn)動(dòng)顯著降低。
該調(diào)制器還可包括密堆積圖案形式的微反射鏡陣列，所有受控的微 反射鏡在相同時(shí)間按相同動(dòng)作來(lái)運(yùn)動(dòng).在這種情況下，從調(diào)制器出射的 束的散度可由整體陣列的尺寸決定，而不是由單個(gè)微反射鏡的尺寸決定。
該調(diào)制器還可包括逆向反射器，所述逆向反射器被布置成將穿過(guò)所 述標(biāo)準(zhǔn)具透射的光逆向反射回所述標(biāo)準(zhǔn)具。如果調(diào)制器包括受控按相干 方式運(yùn)動(dòng)的微反射鏡陣列，則逆向反射器逆向反射的束的散度可由該逆 向反射器的尺寸決定，而不是由該微反射鏡本身的尺寸決定。
本發(fā)明還提供一種用于通信目的的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施本發(fā)明的設(shè)備以及其它附加設(shè)備的示例。
具體而言，根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種用于光學(xué)通信的系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包括#>據(jù)第一方面的調(diào)制器。
本發(fā)明還涉及上述設(shè)備操作的方法，且所述方法包括用于執(zhí)行設(shè)備 的每個(gè)功能的方法步驟。
本發(fā)明還提供計(jì)算機(jī)軟件，該計(jì)算機(jī)軟件是機(jī)器可讀取形式的且被 布置成在操作中執(zhí)行所述設(shè)備和/或方法的每個(gè)功能，在此上下文中，該 計(jì)算機(jī)程序也旨在包含用于描述、模擬或?qū)嵤┯糜趯?shí)施本發(fā)明的芯片和/ 或電路布局的硬件描述代碼。
本發(fā)明還涉及在本發(fā)明的操作中采用的新穎信號(hào)。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，很明顯，優(yōu)選特征可以恰當(dāng)?shù)亟M合，且 可以與本發(fā)明的任意方面組合。
為了示出本發(fā)明如何付之實(shí)施，在下文通過(guò)示例并參考附圖來(lái)描
述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中
圖1U)示出了依據(jù)本發(fā)明的典型微反射鏡元件和典型彈簧結(jié)構(gòu) 的透視圖(基板未示出)；
圖1 (b)示出了依據(jù)本發(fā)明的微反射鏡元件和典型彈簧結(jié)構(gòu)的側(cè)
視圖1 (c)示出了依據(jù)本發(fā)明的微反射鏡元件陣列的俯視圖； 圖2示出了依據(jù)本發(fā)明的微反射鏡和基板之間的間距與時(shí)間的關(guān) 系的示意性曲線圖；圖3 (a)示出了依據(jù)本發(fā)明的光學(xué)調(diào)制器對(duì)于垂直入射角的透射 特性的示意性曲線圖3 (b)示出了依據(jù)本發(fā)明的光學(xué)調(diào)制器對(duì)于60度入射角的透 射特性的示意性曲線圖4示出了依據(jù)本發(fā)明的調(diào)制器在時(shí)間上的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的示意性曲
線圖5示出了依據(jù)本發(fā)明將施加電壓與透射信號(hào)進(jìn)行比較的示意性 曲線圖6示出了依據(jù)本發(fā)明的第一調(diào)制器裝置的示意性圖示； 圖7示出了依據(jù)本發(fā)明的第二調(diào)制器裝置的示意性圖示； 圖8示出了依據(jù)本發(fā)明的包含逆向反射器(retro-reflector)的第
三調(diào)制器裝置的示意性圖示；
圖9 U)示出了依據(jù)本發(fā)明的包含逆向反射器的第四調(diào)制器裝置
的示意性圖示；
圖9 (b)示出了依據(jù)本發(fā)明的包含逆向反射器的第五調(diào)制器裝置 的示意性圖示；
圖9 (c)示出了依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示意性圖示； 圖IO示出了依據(jù)本發(fā)明的調(diào)制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1 (a)至1 (c),可用于控制一個(gè)(或多個(gè))光束的強(qiáng)度 的調(diào)制器基于MOEMS反射鏡結(jié)構(gòu)的單個(gè)元件IO或陣列11，其中一 個(gè)或多個(gè)微反射鏡10懸掛12在基板13上方.這種布置可用于其中基 板(例如硅)是光學(xué)透明的波長(zhǎng)的透射，且可用于明顯更大范圍的波 長(zhǎng)的反射。
個(gè)體元件包括微反射鏡10,該微反射鏡10懸掛在基板13上方相 隔零點(diǎn)幾微米到幾微米的距離。微反射鏡由彈簧14支撐，使得當(dāng)在基 板和微反射鏡之間施加電壓時(shí)，靜電力將該微反射鏡從平衡位置(不 施加電壓)拉向基板。
在電壓致動(dòng)靜電裝置中，在給定閾值之下，該靜電力平衡了由于 裝置位移引起的機(jī)械恢復(fù)力，且裝置處于穩(wěn)定平衡狀態(tài).在該閾值之 上，由于靜電力超過(guò)恢復(fù)力且微反射鏡不受控制地朝基板移動(dòng)，該裝置變得不穩(wěn)定——公知為"閉鎖"、"吸入"或"下拉"的狀態(tài)。對(duì)于給定 驅(qū)動(dòng)電壓，施加高于閾值的電壓能夠?qū)崿F(xiàn)更大的反射鏡運(yùn)動(dòng)范圍——
通常比亞閾值狀態(tài)高約3倍。
該微反射鏡可以是平面形式的任意形狀，但是應(yīng)基本上平坦且平 行于基板。該微反射鏡可方便地為方形，但是也可以是其它形狀?？?以密堆積成陣列的形狀尤為優(yōu)選例如三角形、矩形和六角形。
當(dāng)光15a被引導(dǎo)到該裝置上時(shí)，某些光被反射15b，且某些光被 透射15c到基板并從另一側(cè)出射(對(duì)于基板而言波長(zhǎng)透明的情況)。懸 桂反射鏡所反射和透射的光將與基板所反射和透射的光干涉，且該裝 置的實(shí)際透射和反射將在依賴于下述因素的高值和低值之間變化光 在該裝置上的入射角；懸掛反射鏡和基板之間的間距；以及該系統(tǒng)的 其它預(yù)定特性，例如懸掛微反射鏡的厚度、制作該微反射鏡的材料的 折射率以及入射光的波長(zhǎng)。
在操作中，當(dāng)微反射鏡和基板之間的間距變化時(shí)，透射在高值和 低值之間變化，提供了入射光的調(diào)制裝置。該調(diào)制可以工作于透射或 反射模式。注意，該微反射鏡通常厚零點(diǎn)幾微米且即使在硅是高度吸 收光的可見(jiàn)光區(qū)域也是半透明的，使得由硅制成的調(diào)制器可以用于可 見(jiàn)波段的反射，也可以使用硅以外的材料，例如二氧化硅或氮化硅， 這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。這種情況下，基板需要是 透明的(且例如可以是二氧化硅或氮化硅)，且微反射鏡和底層將是二 氧化硅或氮化硅或者硅的薄層或材料組合。
調(diào)制器的透射和反射性能可以使用用于Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具透射 和反射的已知公式來(lái)描述，如本申請(qǐng)文件的方程2所給出.注意，反 射和透射光經(jīng)歷相位偏移以及幅值變化。這也可以用于需要調(diào)制光束 相位的裝置。
當(dāng)微反射鏡制作成由密堆積反射鏡鋪設(shè)(tiling)所覆蓋的延伸面 積的陣列時(shí)，該微反射鏡變成空間光調(diào)制器(SLM)。在SLM中，微 反射鏡可以被分別控制，分組控制，或者一起控制。優(yōu)選地，微反射 鏡陣列的元件被布置或者操作成相干地移動(dòng)亦即，布置成以相同的 時(shí)序和幅值同步地移動(dòng)，使得跨越陣列的光的最終相位是一致的；對(duì) 于多個(gè)微反射鏡的組以及可能全部的微反射鏡，元件一起移動(dòng)，從而 對(duì)入射在裝置上的波前部分產(chǎn)生基本一致的效果。這具有如下優(yōu)點(diǎn)，調(diào)制光的衍射性能由延伸波前決定，而不是由單個(gè)微反射鏡元件的衍 射決定。與較大裝置相比，小反射鏡的陣列可達(dá)成高的速度同時(shí)維持 良好的反射鏡平整度。
每一個(gè)微反射鏡分別在兩個(gè)穩(wěn)定位置之間致動(dòng)，其中當(dāng)使用兩種 電壓狀態(tài)控制時(shí)可以確保反射鏡位于這兩個(gè)穩(wěn)定位置。第一個(gè)穩(wěn)定位 置為"平衡位置"，其中當(dāng)沒(méi)有電壓(或者低于給定閾值的電壓)施加
到反射鏡和基板之間時(shí)，微反射鏡10靜止地懸掛在基板上方。在不施 加電壓的實(shí)施例中，支撐彈簧14不伸展。在備選實(shí)施例中，施加亞閾 值電壓，在調(diào)制器的狀態(tài)改變時(shí)通過(guò)對(duì)電池再充電來(lái)減小總的調(diào)制器 功耗。當(dāng)靜電力和機(jī)械力在原始平衡位置(不施加電壓)和基板之間 平衡時(shí)，反射鏡將停留在較低的平衡位置。
第二個(gè)穩(wěn)定位置為"下拉"位置，其中所施加的電壓超過(guò)閾值，導(dǎo) 致微反射鏡被穩(wěn)固地向下拉向基板。
絕緣擋板(例如凸起部或者其它凸起的電絕緣特征)16可以設(shè)置 于基板和微反射鏡之間，使得當(dāng)電壓超過(guò)閾值時(shí)，反射鏡被拉動(dòng)而牢 固地抵靠在擋板上而不能再進(jìn)一步拉向基板。這些下拉擋板由此防止 微反射鏡和基板之間的不期望的電接觸，因?yàn)殡娊佑|將導(dǎo)致短路和電 損傷。再者，包含一個(gè)或多個(gè)端部擋板使得在下拉位置時(shí)可以定義反 射鏡和基板之間的預(yù)定偏移，此外，該一個(gè)或多個(gè)端部擋板提供機(jī)械 阻尼，加速穩(wěn)定時(shí)間。優(yōu)選地，該偏移可以特別地設(shè)計(jì)成對(duì)應(yīng)于在寬 角度范圍上的低透射狀態(tài)。優(yōu)選地，該端部擋板被布置成使得在位于 下拉位置的反射鏡內(nèi)形成輕微程度弓形，從而提供附加能量以克服機(jī) 械接觸內(nèi)的任何粘合能。在一個(gè)可能實(shí)施例中，大致方形或矩形的反 射鏡包含位于或靠近反射鏡的每個(gè)角以及位于或靠近反射鏡的中心的 端部擋板。
反射鏡可以使用MEMS工藝，優(yōu)選地使用多晶硅表面微加工工藝 來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，使用基板上的一個(gè)或多個(gè)村套(bush) 16 (絕緣島) 以及反射鏡下的凹座(dimple) 17來(lái)實(shí)現(xiàn)端部擋板.更優(yōu)選地，該村 套可包含氮化硅和/或多晶硅，且反射鏡和凹座包含多晶硅.
當(dāng)小的電壓被施加到微反射鏡時(shí)，微反射鏡將從其平衡位置移動(dòng) 小的量。當(dāng)電壓超過(guò)特定閣值時(shí)，該移動(dòng)變得不穩(wěn)定，且微反射鏡將 下降(snap down)到"下拉位置"。難以施加模擬控制電壓以將微反射鏡移動(dòng)到距基板任意距離的位置，這要求電壓的精細(xì)控制且它容易受 由于陣列內(nèi)反射鏡之間軌道長(zhǎng)度差異引起的任何壓降的影響。在正常 或簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中，在模擬控制下只能將微反射鏡在平衡位置和下拉
位置之間移動(dòng)約三分之一路程；隨后該微反射鏡將動(dòng)態(tài)地完全移動(dòng)到 下拉位置。在實(shí)踐中，該下降位置在本發(fā)明中是優(yōu)選的，其中優(yōu)選地 使用兩個(gè)離散電壓狀態(tài)在平衡位置和下拉位置之間切換該微反射鏡。
當(dāng)微反射鏡受到源于所施加的電壓信號(hào)而形成的力時(shí)，該移動(dòng)由 反射鏡的機(jī)械諧振頻率和空氣的阻尼效果來(lái)決定。反射鏡連同其彈簧 系統(tǒng)以典型諧振器的方式運(yùn)作，諧振頻率可以由常規(guī)的可購(gòu)得的軟件 工具來(lái)確定。給定布置的精確諧振頻率將依賴于彈簧的強(qiáng)度和反射鏡 的質(zhì)量以及阻尼程度。對(duì)于例如兩個(gè)直彈簧和25微米x25微米反射鏡 尺寸的典型結(jié)構(gòu)，該諧振頻率約為300kHz。更大的反射鏡具有明顯更 低的諧振頻率.具有更硬彈簧的裝置具有明顯更高的諧振頻率。
在大氣壓和低至幾十毫巴的壓力下，空氣導(dǎo)致微反射鏡的運(yùn)動(dòng)受 到很大阻尼，且狀態(tài)之間變化所花的時(shí)間由該阻尼過(guò)程支配。在幾毫 巴或更小的壓力下，微反射鏡以高Q諧振器的方式運(yùn)作也就是說(shuō)， 該微反射鏡以強(qiáng)振蕩方式運(yùn)動(dòng)。當(dāng)反射鏡被下拉并抵靠在下拉擋板上 時(shí)，該振蕩不表現(xiàn)出來(lái)，這是因?yàn)橄吕瓝醢逄峁┝藱C(jī)械阻尼；但是當(dāng) 通過(guò)將所施加的電壓切換到零(或者低于將微反射鏡保持在下拉位置 所需的閣值)，微反射鏡從其下拉位置釋放時(shí)，該振蕩是明顯的。
當(dāng)在真空中釋放微反射鏡時(shí)，它將向上朝其平衡位置彈起，且隨 后在該位置附近振蕩，在每個(gè)周期之后返回到該下拉位置附近。這受 到的阻尼非常弱，且該運(yùn)動(dòng)隨后將按照下述的完全可預(yù)測(cè)方式繼續(xù)， 其中幅值和頻率相對(duì)獨(dú)立于最初保持微反射鏡向下的精確真空度或者 絕對(duì)電壓。
微反射鏡在基板上方的位移由下式給出<formula>formula see original document page 10</formula> ( 1 )
其中x為基板到微反射鏡的距離，x。為平衡位置，^為下拉位置，/為距 離微反射鏡釋放的時(shí)間，Q為諧振頻率，且-為阻尼系數(shù)。
在低壓下，振蕩具有低阻尼系數(shù)且將呈現(xiàn)過(guò)沖，使得對(duì)于例如1.5 微米的(微反射鏡和基板之間的)最大要求板間距，可以將平衡位置 設(shè)計(jì)為接近0.75微米并依賴該過(guò)沖來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的最大間距。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)具從距離基板的最小間距移動(dòng)到最大間距時(shí)，在第 一 半周期內(nèi)完成板間 距的完整范圍。在半周期和完整周期之間的時(shí)間之后，基板電壓被重 新施加，且板繼續(xù)振蕩，它朝基板往回運(yùn)動(dòng)，其中該微反射鏡被所施 加的場(chǎng)重新捕獲并返回到初始的"下拉"位置. 一個(gè)周期內(nèi)的典型板間
距與時(shí)間的關(guān)系如圖2所示，其中水平軸代表時(shí)間(任意單位)，垂直 軸代表微反射鏡自基板的位移。所示示例中的平衡位置為1微米.備 選地允許微反射鏡執(zhí)行預(yù)定數(shù)目(1、 2、 3或更多)的振蕩且隨后重新 施加電壓，以將微反射鏡重新捕獲在下拉位置。
通過(guò)按這種方式控制微反射鏡的釋放時(shí)序，可以使在整個(gè)運(yùn)動(dòng)范 圍內(nèi)對(duì)反射鏡位置的控制依賴于時(shí)序控制，而不依賴于精細(xì)電壓控制。 可以使用高速數(shù)字電子電路(例如0.35微米CMOS)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種精細(xì) 時(shí)序控制。
現(xiàn)在參考圖3(a)和3(b)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)具反射鏡的間距遵從圖3(a) 和3(b)所示的時(shí)間相關(guān)性時(shí)，使用Fabry Perot標(biāo)準(zhǔn)具中透射和反射 的公式(方程2給出透射)并結(jié)合微反射鏡和基板之間間距隨時(shí)間的 方程，可以確定透過(guò)該微反射鏡的透射與時(shí)間的關(guān)系。圖3 (a)示出 了垂直入射的實(shí)驗(yàn)透射數(shù)據(jù)，而圖3 (b)示出了 60度入射角的相應(yīng)數(shù) 據(jù)。同樣，水平軸代表時(shí)間而垂直軸代表透過(guò)微反射鏡的光學(xué)透射。
在所示第一示例中，對(duì)于垂直于標(biāo)準(zhǔn)具平面入射的光，當(dāng)微反射 鏡遠(yuǎn)離基板上升時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)透射峰，且當(dāng)微反射鏡朝基板回退時(shí)出現(xiàn) 相應(yīng)的兩個(gè)峰.第二示例示出，在60度，當(dāng)微反射鏡移動(dòng)到最大位移 時(shí)出現(xiàn)一個(gè)透射峰，且當(dāng)微反射鏡返回到下拉位置時(shí)出現(xiàn)第二透射峰。 然而，峰的時(shí)序和數(shù)目隨光束入射角變化，使得非常期望知道入射角 從而優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)具時(shí)序。每個(gè)曲線圖示出在兩個(gè)溫度(約20。C和70'C) 的透射特性，表明這兩個(gè)操作值之間良好的符合程度。
備選地，振蕩圖案的測(cè)量可用于確定光在該調(diào)制器上的入射角(實(shí) 踐中，推導(dǎo)出c。s的的測(cè)量值，其中6為入射角)。
假設(shè)檢測(cè)器系統(tǒng)能夠分辨由調(diào)制器產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)調(diào)制，該裝置可用 于控制連續(xù)波(cw)激光(或者具有可預(yù)測(cè)脈沖圖案的激光)(圖9(b) 和9(c))。備選地，假設(shè)脈沖持續(xù)時(shí)間明顯比微反射鏡的振蕩周期短， 該裝置可用于控制重復(fù)脈沖激光(圖9 (a)).這種情況下，詢問(wèn)器系 統(tǒng)中的檢測(cè)器(新圖10或9(c))不需要能夠分辨調(diào)制器的動(dòng)態(tài)行為，且僅需分辨詢問(wèn)器的各個(gè)脈沖?？梢允褂脮r(shí)序電路，該時(shí)序電路可以 由檢測(cè)入射脈沖的到達(dá)時(shí)間的檢測(cè)器組成，該時(shí)序電路的時(shí)序可以用 于預(yù)計(jì)后一脈沖的精確到達(dá)時(shí)間。微反射鏡被保持在下拉位置且隨后 在一時(shí)間被釋放，該時(shí)間被計(jì)算為使得，在激光脈沖預(yù)計(jì)到達(dá)的時(shí)間 該微反射鏡系統(tǒng)將位于對(duì)該脈沖施加期望數(shù)量的調(diào)制的位置。
現(xiàn)在參考圖4,示出了標(biāo)準(zhǔn)具的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與時(shí)間的關(guān)系(時(shí)鐘脈 沖)。上跡線41代表入射激光脈沖(任意單位)；中跡線42示出施加 到微反射鏡的電壓(下拉電壓對(duì)應(yīng)于"2.5xl(T6，，， 0V對(duì)應(yīng)于"2xl0+，)； 下跡線43示出基板和MEOMS反射鏡之間的間距(單位為米)。
如果激光脈沖在最大位移附近到達(dá)(第一和第三脈沖)，則透射最 大且邏輯1被發(fā)送。如果激光脈沖在反射鏡接近基板時(shí)到達(dá)(第二脈 沖)，則透射最小且邏輯O被發(fā)送。
現(xiàn)在參考圖5，示出了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中跡線51示出了微反射鏡驅(qū) 動(dòng)電壓，跡線52和53示出了兩個(gè)激光脈沖的發(fā)射功率。微反射鏡的 釋放和第一脈沖的到達(dá)之間的延遲使得透射是高的52。微反射鏡的釋 放和第二脈沖的到達(dá)之間的延遲使得透射是低的52。
該調(diào)制器可以與逆向反射器、檢測(cè)器和驅(qū)動(dòng)電子電路一起使用以 形成可以與如圖9 (c)所示的遠(yuǎn)程詢問(wèn)器系統(tǒng)通信的應(yīng)答器。該應(yīng)答 器示于右側(cè)；而在左側(cè)示出了具有準(zhǔn)直透鏡98的激光器95以及具有 會(huì)聚透鏡96的檢測(cè)器97。如果應(yīng)答器離得足夠遠(yuǎn)，來(lái)自該應(yīng)答器的光 衍射并傳播，使得該光不只是返回到激光詢問(wèn)器，而且還溢出并傳遞 到接收器光學(xué)元件，隨后檢測(cè)器將檢測(cè)任何從應(yīng)答器反射回來(lái)的光。 這種情況下，詢問(wèn)器將檢測(cè)由遠(yuǎn)程應(yīng)答器產(chǎn)生的調(diào)制.
施加在接收的脈沖上的調(diào)制可以是幅值調(diào)制，或者相位調(diào)制，或 者二者兼有。
在真實(shí)cw詢問(wèn)器中，應(yīng)答器可以不需要檢測(cè)器且可以簡(jiǎn)單地發(fā)送 調(diào)制圖案由任何詢問(wèn)器來(lái)檢測(cè)。備選地，可以使用檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)詢問(wèn) 器光的存在。在準(zhǔn)cw調(diào)制詢問(wèn)器中，應(yīng)答器檢測(cè)器可以使用詢問(wèn)器束
中的時(shí)序信息(例如強(qiáng)度尖峰或強(qiáng)度間歇)以根據(jù)該時(shí)序信息來(lái)同步 調(diào)制。對(duì)于產(chǎn)生一系列短脈沖的詢問(wèn)器的情形，則該應(yīng)答器可以檢測(cè) 一個(gè)脈沖的到達(dá)，并使用該時(shí)序信息來(lái)確定最優(yōu)時(shí)序以產(chǎn)生下一脈沖 的調(diào)制。例如可以通過(guò)檢測(cè)一個(gè)脈沖的到達(dá)并收集有關(guān)到達(dá)角度的信息，隨后使用查詢表來(lái)確定最優(yōu)延遲，由此確定所述最優(yōu)釋放時(shí)間。 例如，該系統(tǒng)可以在最大值和最小值之間切換該脈沖的透射或反射， 或者該系統(tǒng)可用于控制脈沖的幅值，使得它們都具有相同的強(qiáng)度，或 者使得它們按某種方式被編碼?？梢栽谡袷幍牡谝话胫芷趦?nèi)完成這一 點(diǎn)。備選地可以在機(jī)械振蕩期間的任意可預(yù)測(cè)點(diǎn)來(lái)完成這一點(diǎn)，或者 甚至允許微反射鏡進(jìn)行兩次振蕩并在第二次振蕩中實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖的調(diào)制 (如果希望實(shí)現(xiàn)全雙工通信，則這是重要的)。
現(xiàn)在參考圖6，調(diào)制器61因此可以具有與其相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)器62， 使得可以檢測(cè)一個(gè)脈沖的到達(dá)并使用該信息來(lái)釋放微反射鏡，從而調(diào) 制后續(xù)脈沖。
現(xiàn)在參考圖7，在上述方案的變型中，遠(yuǎn)程激光照射器可由與長(zhǎng) 脈沖或連續(xù)波激光系統(tǒng)組合的重復(fù)短脈沖激光系統(tǒng)組成。在這種布置 中，短脈沖可以用作時(shí)序脈沖。調(diào)制器可將該短脈沖用于時(shí)序，且隨 后對(duì)照射的連續(xù)波或長(zhǎng)脈沖部分施加調(diào)制。例如通過(guò)該調(diào)制相對(duì)于時(shí) 序脈沖的時(shí)間偏移，隨后來(lái)編碼該調(diào)制束。如果詢問(wèn)器具有足夠快的 檢測(cè)器或者足夠靈敏的檢測(cè)器，則無(wú)需具有任何有關(guān)詢問(wèn)器束的時(shí)序 信息且無(wú)需用于應(yīng)答器的檢測(cè)器。詢問(wèn)器檢測(cè)器可以檢測(cè)時(shí)間分辨調(diào) 制，或者可以檢測(cè)平均逆向反射功率內(nèi)的小的快速變化。
圖7示意性示出了使用激光脈沖的調(diào)制器61的詢問(wèn)，該激光脈沖 包括時(shí)序脈沖71和準(zhǔn)cw激光脈沖72。準(zhǔn)cw部分被調(diào)制73;可以通 過(guò)調(diào)制或者不調(diào)制每個(gè)脈沖來(lái)編碼該束；或者可以選擇調(diào)制或者施加 時(shí)間延遲調(diào)制?？梢允褂贸跏紩r(shí)序脈沖，或者可以使用矩形波詢問(wèn)脈 沖的上升沿(見(jiàn)左下部的示例)。調(diào)制脈沖的示例示于右中部。
現(xiàn)在參考圖8，調(diào)制器61可以與逆向反射器81組合且由此用作調(diào) 制的逆向反射器。盡管調(diào)制器微反射鏡元件例如可以是約25nm寬，不 過(guò)該逆向反射器可以大得多，例如5至15mm寬。假設(shè)各個(gè)微反射鏡 相干地運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)調(diào)制器的光的散度將由總陣列尺寸決定，而不是由 單個(gè)微反射鏡的衍射引起的散度決定。較大逆向反射器元件的使用有 助于形成反射光的嚴(yán)格準(zhǔn)直束。該調(diào)制的逆向反射器裝置隨后可以被 發(fā)送脈沖圖案82的激光詢問(wèn)器照射。調(diào)制的逆向反射器裝置隨后調(diào)制 入射脈沖并將脈沖83逆向反射回詢問(wèn)器。在該情形中，詢問(wèn)器脈沖基 本上是脈動(dòng)的且逆向反射的光或者被全部逆向反射或者全部衰減。詢問(wèn)器隨后接收逆向反射脈沖并將其解碼成"1"和"0"序列。調(diào)制器裝置 可以使用檢測(cè)器62來(lái)檢測(cè)脈沖，并使用控制單元84來(lái)預(yù)測(cè)后續(xù)脈沖 的到達(dá)時(shí)間，使用一個(gè)脈沖的檢測(cè)來(lái)確定釋放微反射鏡的時(shí)間，從而 調(diào)制后續(xù)脈沖。這種情況下，逆向反射器上的到達(dá)角度必須受控制；
釋放的最優(yōu)時(shí)序。
備選地，詢問(wèn)器和逆向反射調(diào)制器系統(tǒng)的組合系統(tǒng)可以優(yōu)化性能。 調(diào)制器可以按固定時(shí)延操作，且詢問(wèn)器可以確定到達(dá)角度并改變脈沖 時(shí)序，從而達(dá)成最優(yōu)調(diào)制，
調(diào)制器產(chǎn)生最大或最小信號(hào)的最優(yōu)時(shí)序是角度相關(guān)的。如果上述 系統(tǒng)用于任意角度的入射光，則檢測(cè)器優(yōu)選地應(yīng)包含確定到達(dá)角度的 裝置，這是因?yàn)樽顑?yōu)反射鏡時(shí)序依賴于入射光的入射角.備選地，該 詢問(wèn)器可包含估算標(biāo)簽(tag)上的入射角的裝置并改變標(biāo)簽上的脈沖 時(shí)序以保證最大調(diào)制。
現(xiàn)在參考圖9 (a)和9 (b)，備選地可以使用調(diào)制的逆向反射器 裝置以及詢問(wèn)器，該詢問(wèn)器可(或者不)發(fā)送一組短時(shí)序脈沖以及準(zhǔn) 連續(xù)更低強(qiáng)度的脈沖。該調(diào)制逆向反射器裝置隨后可在該時(shí)序脈沖之 后在特定的受控時(shí)間調(diào)制該準(zhǔn)連續(xù)更低強(qiáng)度的脈沖。該裝置將該功率 逆向反射回詢問(wèn)器。在該布置中，詢問(wèn)器脈沖包括具有準(zhǔn)cw周期的調(diào) 制，且逆向反射的光與詢問(wèn)器的脈沖元件同步，但是該調(diào)制被施加到 詢問(wèn)器照射的準(zhǔn)cw區(qū)域.
詢問(wèn)器接收的精確調(diào)制圖案將依賴于該逆向反射裝置上的到達(dá)角 度，但是該詢問(wèn)器能夠識(shí)別具體圖案并由此能夠確定相對(duì)于時(shí)序脈沖 的最優(yōu)時(shí)間延遲，且如果需要，確定入射角。
通過(guò)測(cè)量準(zhǔn)連續(xù)波形及其相對(duì)于時(shí)序脈沖的時(shí)序，詢問(wèn)器能夠確 定施加到該波形的時(shí)間偏移的大小，并因此將此解釋成數(shù)據(jù)片段。該 后一種方法的優(yōu)點(diǎn)在于，該調(diào)制器裝置無(wú)需集成有角度檢測(cè)器，這樣 允許該調(diào)制器更為緊湊且更廉價(jià)地制造，
現(xiàn)在參考圖9 (b)，詢問(wèn)器可產(chǎn)生連續(xù)照射91，且隨后逆向反射 光可被調(diào)制92, 93而不與詢問(wèn)器同步。
現(xiàn)在參考圖9(c),整個(gè)系統(tǒng)包含一個(gè)或多個(gè)如上所述的調(diào)制器裝 置以及詢問(wèn)器激光系統(tǒng)，該詢問(wèn)器激光系統(tǒng)包含發(fā)送器95以及耦合到檢測(cè)器97的接收器鏡筒96。
在第一角度測(cè)量模式中，詢問(wèn)器發(fā)送連續(xù)波束，并測(cè)量來(lái)自應(yīng)答 器的逆向反射光，應(yīng)答器工作于"釋放和捕捉，，模式，可能不使用來(lái)自 詢問(wèn)器的任何提示。對(duì)于每個(gè)"釋放和捕捉"周期，逆向反射檢測(cè)器定 性地檢測(cè)與圖3所示類似的信號(hào)，即，包括一系列較為嚴(yán)格定義的最 大值和最小值的信號(hào)。通過(guò)在多個(gè)脈沖上進(jìn)行測(cè)量和積分，該檢測(cè)器 能夠積累良好地解析的曲線.這些曲線的峰的時(shí)序?yàn)閼?yīng)答器上入射角 的余弦的函數(shù)，如中心峰或谷的深度或高度，且通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的適當(dāng)擬 合和處理，則可以確定調(diào)制器上入射角的余弦。
在角度測(cè)量模式的第二實(shí)施例中，詢問(wèn)器發(fā)送一 系列脈沖并測(cè)量 來(lái)自應(yīng)答器的逆向反射光。應(yīng)答器工作于"釋放和捕捉"模式，將釋放 時(shí)間初始化為在檢測(cè)來(lái)自該詢問(wèn)器的脈沖之后的固定時(shí)延。對(duì)于每個(gè) "釋放和捕捉"周期，逆向反射檢測(cè)器檢測(cè)來(lái)自應(yīng)答器的脈沖并記錄每 個(gè)脈沖的幅值。如果詢問(wèn)器緩慢改變脈沖之間的時(shí)序，使得脈沖N和 脈沖N+l之間的時(shí)延等于脈沖N-l和脈沖N之間的時(shí)延加上特定增量 Dt,然后每個(gè)脈沖將被調(diào)制器的響應(yīng)曲線的不同部分調(diào)制，且在多個(gè) 脈沖的周期內(nèi)，該詢問(wèn)器將對(duì)調(diào)制器的整個(gè)透射分布進(jìn)行頻閃 (stroboscopically)取樣。該數(shù)據(jù)使得詢問(wèn)器能夠推斷應(yīng)答器上的入射 角。
在第一通信模式中，詢問(wèn)器使用脈沖串詢問(wèn)調(diào)制器裝置。該調(diào)制 器裝置檢測(cè)輸入信號(hào)的時(shí)序和來(lái)自角度檢測(cè)器的角度。依據(jù)過(guò)去的一 組脈沖的時(shí)間歷史，該調(diào)制器裝置能夠預(yù)測(cè)下一脈沖的到達(dá)時(shí)間。使 用內(nèi)部時(shí)鐘和查詢表，在下述時(shí)間釋放該微反射鏡陣列，即，調(diào)制器 在下一脈沖到達(dá)時(shí)提供下一脈沖的最大或最小透射的時(shí)間，備選地， 通過(guò)簡(jiǎn)單地將微反射鏡保持在下拉位置，可以獲得最小透射。接收器 檢測(cè)脈沖，所述脈沖確定將為邏輯1或邏輯0。該模式在最大范圍上可 行。
在第二通信模式中，詢問(wèn)器可以(或者不可以)發(fā)送一系列時(shí)序 脈沖(或者一系列可用于時(shí)序目的的具有陡峭邊緣的方形脈沖)。這可 以疊加在準(zhǔn)連續(xù)詢問(wèn)功率上。該調(diào)制器裝置檢測(cè)時(shí)序脈沖的時(shí)序，但 是不試圖確定到達(dá)的角度.該調(diào)制器裝置按照兩種方式之一來(lái)操作"釋 放和捕捉，，機(jī)制該調(diào)制器裝置調(diào)制脈沖以表明邏輯1，且不調(diào)制以表明邏輯0 (反之亦然)；或者該調(diào)制器裝置在兩個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)延之一調(diào)制以 表明邏輯1或邏輯0。前一方式的優(yōu)點(diǎn)為，低帶寬檢測(cè)器可以檢測(cè)表明 是否施加調(diào)制的透射的適度變化。后一種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，低帶寬檢 測(cè)器肯定地指示檢測(cè)了邏輯1和邏輯0。
備選地，假設(shè)如果與調(diào)制信號(hào)中的高頻分量相比較，信號(hào)詢問(wèn)時(shí) 間較慢，該詢問(wèn)器可以檢測(cè)預(yù)期的信號(hào)強(qiáng)度的適度變化的情況下，則 對(duì)于真實(shí)cw詢問(wèn)91，可以檢測(cè)調(diào)制的存在92或不存在93，或者時(shí)移 鍵控(time-key shifted )調(diào)制的存在。
該詢問(wèn)器接收時(shí)序脈沖和模擬回復(fù)。與到達(dá)的角度無(wú)關(guān)，通過(guò)參 照逆向反射的時(shí)序脈沖能夠識(shí)別模擬回復(fù)的時(shí)序。
在遠(yuǎn)程角度檢測(cè)模式中，目標(biāo)是確定遠(yuǎn)程調(diào)制器裝置上的入射角。 這可以用于確定例如詢問(wèn)器應(yīng)沿哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)從而最大化來(lái)自調(diào)制器 裝置的信號(hào)，或者確定調(diào)制器的取向。該詢問(wèn)器使用準(zhǔn)cw束來(lái)照射調(diào) 制器，并在該微反射鏡被釋放和捕捉時(shí)檢測(cè)該時(shí)間分辨的逆向反射。 通過(guò)將所檢測(cè)的信號(hào)與模板相匹配，處理器可以識(shí)別與特定入射角相 對(duì)應(yīng)的模板。
在強(qiáng)度穩(wěn)定模式中，目標(biāo)是當(dāng)輸入束在時(shí)標(biāo)上波動(dòng)(例如由于閃 爍)時(shí)穩(wěn)定輸出束的均值，其中該輸入束波動(dòng)慢于重復(fù)率。入射功率 入射在調(diào)制器上，該調(diào)制器被同步以提供特定程度的衰減.當(dāng)入射功 率中存在波動(dòng)時(shí)，可以對(duì)微反射鏡的釋放時(shí)間進(jìn)行小的時(shí)序改變，從 而調(diào)整衰減，由此保證總激光功率維持在固定值。如果入射束例如為 邏輯i和邏輯0脈沖串，具有閃爍導(dǎo)致的更為緩慢變化的強(qiáng)度波動(dòng)， 則該系統(tǒng)可以被調(diào)制使得該緩慢變化的波動(dòng)通過(guò)這種穩(wěn)定而消除，但 是邏輯1和邏輯0之間更快速的變化被保留并可以在賴后檢測(cè)。這種 方法可以用于替代具有大的動(dòng)態(tài)范圍的檢測(cè)器，從而檢測(cè)自由空間光 學(xué)激光通信系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)。
在空間光調(diào)制器模式中，陣列上的微反射鏡組被釋放從而產(chǎn)生橫 切束的空間圖案。這可以用于下面的各種應(yīng)用，其中當(dāng)前使用其它空 間光調(diào)制器，包括例如信號(hào)處理和束操控(beam steering),
在束操控模式中，如果控制每個(gè)獨(dú)立元件的釋放時(shí)間，則可以有 效地控制該微反射鏡陣列的每個(gè)元件的相位。通過(guò)控制每個(gè)元件的相 位，則可以控制傳播方向。因此，假設(shè)每個(gè)微反射鏡可以被獨(dú)立控制，這可以用于在預(yù)定方向中操控激光束。
更詳細(xì)地考慮Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具的特性，MOEMS微反射鏡-基板調(diào)制器的透射可以通過(guò)將該系統(tǒng)視為具有兩個(gè)反射表面的簡(jiǎn)單結(jié) 構(gòu)而建模，反射系數(shù)由應(yīng)用于硅的Fresnel反射方程來(lái)確定。 Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具的透射由下式給出
<formula>formula see original document page 17</formula>其中0^i^Zcos^
其中板之間的間距由丄給出，入射角由e給出且波長(zhǎng)為；i。每個(gè)表面的 反射率由i 給出，且透射由r給出。
如果我們考慮調(diào)制器和角隅棱鏡逆向反射器的組合，則注意反射 光將由兩個(gè)偏振分量的組合來(lái)決定。我們考慮這種情形，亦即，詢問(wèn) 器被圓偏振或者去偏振，使得兩個(gè)偏振的強(qiáng)度相等，與到達(dá)的角度無(wú) 關(guān)。入射光將具有相等數(shù)量的"s"(平行于表面的E矢量)和"p"偏振 光(在透射和反射束的平面內(nèi)的E矢量)。每個(gè)偏振透射的數(shù)量不同， 且部分偏振束進(jìn)入角隅棱鏡逆向反射器。取決于逆向反射器的性質(zhì)， 這將可變數(shù)量地被去偏振。如果角隅棱鏡逆向反射器是金屬涂覆的， 則偏振性能將被保留。如果角隅棱鏡逆向反射器依賴于介電材料，則 對(duì)于某些角度該束將被顯著去偏振。這后一種情形中，假設(shè)了該束被 角隅棱鏡完全去偏振的近似。去偏振束第二次往回穿過(guò)標(biāo)準(zhǔn)具并返回 到其源。
因此調(diào)制的逆向反射為<formula>formula see original document page 17</formula>
其中c^。為逆向反射的分量，7;和7;分別為s和/7偏振的透射，以及&為 角隅棱鏡的反射率。
注意，在穿過(guò)時(shí)透射光的相位^是由下述關(guān)系式給出
<formula>formula see original document page 17</formula>
現(xiàn)在參考圖IO，示出了用于控制調(diào)制器微反射鏡的邏輯圖。邏輯
其中卸<formula>formula see original document page 17</formula>寄存器被初始化101，且當(dāng)時(shí)序脈沖被檢測(cè)102時(shí)，時(shí)序計(jì)數(shù)器啟動(dòng) 103。如果脈沖到達(dá)預(yù)期時(shí)間窗口 104，則角度或角度范圍(或者角度 范圍或"箱(bin)")被確定106至109。隨后響應(yīng)于所確立的入射角 來(lái)確定微反射鏡的釋放時(shí)間111以及下一脈沖的預(yù)測(cè)到達(dá)時(shí)間112。這 可以方便地利用查詢表110。隨后對(duì)新預(yù)測(cè)窗口重復(fù)113該過(guò)程。如果 調(diào)制器重復(fù)地沒(méi)有在預(yù)測(cè)窗口接收到脈沖，則它可以終止105或者采 取其它恰當(dāng)動(dòng)作。
這里給出的任何范圍或裝置可以延伸或變更而不失去所尋求的效 果，這對(duì)于理解此處教導(dǎo)的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)制光信號(hào)的調(diào)制器，所述調(diào)制器包括間距可控標(biāo)準(zhǔn)具，所述間距可控標(biāo)準(zhǔn)具包括懸掛在基板上方的至少一個(gè)彈簧支撐的微反射鏡；且所述調(diào)制器還包括控制電路，所述控制電路被布置成在操作中在所述微反射鏡和基板之間施加電壓，由此使所述微反射鏡從其平衡位置向所述基板移動(dòng)，并且將所述微反射鏡保持在其平衡位置和所述基板之間的位置。
2. 如權(quán)利要求l所述的調(diào)制器，還包括位于所述微反射鏡和所述基 板之間的至少 一個(gè)絕緣擋板，由此防止在施加電壓時(shí)所述微反射鏡和基 板接觸。
3. 如任一前述權(quán)利要求所述的調(diào)制器，其中所施加的電壓被計(jì)算為 致使所述彈簧支撐的微反射鏡接觸所述至少一個(gè)絕緣擋板。
4. 如任一前述權(quán)利要求所述的調(diào)制器，其中所述電學(xué)控制電路被布 置為減小施加于微反射鏡和基板之間的電壓，由此釋放所述微反射鏡。
5. 如任一前述權(quán)利要求所述的調(diào)制器，其中所述控制電路被布置成 響應(yīng)于激光脈沖到達(dá)所述調(diào)制器的時(shí)間而釋放所述微反射鏡。
6. 如任一前述權(quán)利要求所述的調(diào)制器，其中響應(yīng)于控制信號(hào)，所述 控制電路被布置成在連續(xù)的時(shí)間釋放或不釋放所述微反射鏡，所述連續(xù) 時(shí)間被計(jì)算以最大化或最小化從遠(yuǎn)程激光源接收的連續(xù)脈沖的入射光透 射，由此調(diào)制所透射的脈沖。
7. 如任一前述權(quán)利要求所述的調(diào)制器，其中所述控制電路還被布置 成在響應(yīng)于所述微反射鏡的釋放時(shí)間的預(yù)定時(shí)間之后重新施加所述電 壓。
8. 如任一前述權(quán)利要求所述的調(diào)制器，其中所述微反射鏡位于低大 氣壓，優(yōu)選地基本上真空的體積內(nèi)。
9. 如任一前述權(quán)利要求所述的調(diào)制器，還包括逆向反射器，所述逆 向反射器被布置成將穿過(guò)所述標(biāo)準(zhǔn)具透射的光逆向反射回所述標(biāo)準(zhǔn)具。
10. —種用于調(diào)制光信號(hào)的調(diào)制器，所述調(diào)制器包括多個(gè)間距可控 標(biāo)準(zhǔn)具，所述每一個(gè)間距可控標(biāo)準(zhǔn)具都包括懸掛在基板上方的至少一個(gè) 彈簧支撐的微反射鏡，且所述調(diào)制器還包括控制電路，所述控制電路被 布置成在操作中在相應(yīng)微反射鏡和基板之間施加電壓，由此使所述微反 射鏡從其平衡位置向所述基板移動(dòng)，并且將每個(gè)微反射鏡保持在其平衡位置和所述基板之間的位置。
11. 如權(quán)利要求10所述的調(diào)制器，其中所述多個(gè)間距可控標(biāo)準(zhǔn)具被布置成陣列。
12. 如權(quán)利要求10至11任意一項(xiàng)所述的調(diào)制器，其中所述多個(gè)間距 可控標(biāo)準(zhǔn)具被劃分成不同區(qū)域，每個(gè)區(qū)域是單獨(dú)可控的，由此在操作中 對(duì)穿過(guò)所述調(diào)制器透射的光施加空間圖案。
13. 如權(quán)利要求12所述的調(diào)制器，其中所述空間圖案由透射光的相 位和強(qiáng)度的至少之一來(lái)表征.
14. 一種空間光調(diào)制器，包括如任一前述權(quán)利要求所述的調(diào)制器。
15. —種包括陣列的調(diào)制器，其中組被單獨(dú)控制從而在透射束上產(chǎn) 生空間圖案，使得所述陣列以空間光調(diào)制器的方式運(yùn)作。
16. 如權(quán)利要求10至14中任意一項(xiàng)所述的調(diào)制器，還包括逆向反 射器，所述逆向反射器^L布置成將穿過(guò)所述標(biāo)準(zhǔn)具透射的光逆向反射回 所述標(biāo)準(zhǔn)具。
17. —種如權(quán)利要求15所述的調(diào)制器，其中所述逆向反射器包括至 少一個(gè)逆向反射元件，且其中多個(gè)間距可控標(biāo)準(zhǔn)具位于至少一個(gè)這種逆 向反射元件之前。
18. —種用于光學(xué)通信的系統(tǒng)，包括根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的 調(diào)制器和空間光調(diào)制器的至少之一。
19. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述光信號(hào)為連續(xù)波信號(hào)。
20. —種調(diào)制光的方法，所述方法包括在間距可控標(biāo)準(zhǔn)具的表面接收入射光，所述間距可控標(biāo)準(zhǔn)具包括懸 掛在基板上方的至少 一個(gè)彈簧支撐的微反射鏡；在所述微反射鏡和基板之間施加電壓，由此使所述微反射鏡從其平 衡位置向所述基板移動(dòng)；以及將所述微反射鏡保持在其平衡位置和所述基板之間的位置。
21. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述入射光位于紅外光譜(波 長(zhǎng)lnm至15jim)中。
22. —種調(diào)制器，其中通過(guò)切換或者不切換所述微反射鏡實(shí)現(xiàn)通信， 且所述檢測(cè)器檢測(cè)是否存在調(diào)制。
23. —種調(diào)制器，其中通過(guò)在不同時(shí)間切換所述微反射鏡以獲得邏 輯1或邏輯0來(lái)實(shí)現(xiàn)通信，且所述檢測(cè)器檢測(cè)是否存在調(diào)制。
全文摘要
一種光學(xué)調(diào)制器，包括間距可控標(biāo)準(zhǔn)具，該間距可控標(biāo)準(zhǔn)具具有懸掛在基板上方的至少一個(gè)彈簧支撐的微反射鏡。至少一個(gè)電絕緣擋板被設(shè)置于微反射鏡和基板之間，以避免當(dāng)微反射鏡由于施加的電壓被拉向基板時(shí)的短路。光學(xué)檢測(cè)器檢測(cè)第一激光脈沖的到達(dá)時(shí)間?？刂齐娐酚纱祟A(yù)測(cè)下一入射激光脈沖的到達(dá)時(shí)間，并且，響應(yīng)于控制信號(hào)，在預(yù)測(cè)的時(shí)間將微反射鏡保持在抵靠在絕緣擋板上的下拉狀態(tài)或者釋放微反射鏡，從而最大化或最小化穿過(guò)調(diào)制器透射的光。在經(jīng)過(guò)計(jì)算以允許預(yù)定數(shù)目的機(jī)械振蕩的時(shí)間間隔之后，該微反射鏡被往回下拉到該擋板上。
文檔編號(hào)G02B26/00GK101292188SQ200680038819
公開(kāi)日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者A·M·斯科特, K·M·布倫森, M·E·麥克尼 申請(qǐng)人:秦內(nèi)蒂克有限公司