CN105849569A - 用于加速度测量和陀螺测量的光电机械传感器 - Google Patents

用于加速度测量和陀螺测量的光电机械传感器 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例涉及用于MEMS装置的技术和配置，MEMS装置被配置为确定施加到装置的惯性改变。在一个实例中，该装置可以包括：激光装置，被配置成生成具有谐振波长的光束；波导，配置为接收并输出所述光束；以及光学谐振器，包括可变形闭合环路并且光学耦合到所述波导以接收所述光束的一部分。光学谐振器的变形可以导致行进穿过光学谐振器的光束的一部分的光路长度改变，从而引起由波导输出的光束的谐振波长的改变。其它实施例可以被描述和/或要求保护。

Description

用于加速度测量和陀螺测量的光电机械传感器
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月13日提交的并且标题为“OPTOMECHANICAL SENSOR FORACCELEROMETRY AND GYROSCOPY”的美国申请号14/106,245的优先权。
技术领域
本公开的实施例一般地涉及光电子领域，并且更具体地，涉及使用微型电子系统（MEMS）用于加速度测量和陀螺测量。
背景技术
针对位移感测装置（诸如包括基于微型电子系统（MEMS）的传感器的加速度计）的市场需求和收益一直在稳步增长。惯性MEMS传感器到广泛的消费电子产品、汽车和国防应用中的集成正在推动对更小、更便宜、更低功耗、更低噪音和更准确的传感器的需要。用于产生微尺度加速度计和类似感测装置的技术自它们几前成立以来保持基本上不改变。加速度计中的典型传感器可以包括可移动质量块（proof-mass），具有例如使用交叉指状电容器板以电气方式感测的质量块位移。然而，传统的静电感测可能不​​允许片上传感器、激光器和检测器的可缩放产生，并且可能不提供足够的灵敏度或期望的灵敏度范围。
附图说明
通过下面的详细描述结合附图，将容易理解各实施例。为了方便该描述，相似的附图标记指代相似的结构元件。各实施例通过示例而不是通过附图的图中的限制加以说明。
图1和2是根据一些实施例示意性地图示用于感测惯性改变的示例MEMS感测装置的图。
图3是根据一些实施例图示作为图1和2的MEMS感测装置的光信号波长的函数输出的光信号功率的示例曲线图。
图4是图3的曲线图的由虚线指示的部分的放大视图。
图5根据一些实施例示意性地图示了图1的示例感测装置的在该装置制造的各个阶段的透视图和剖视图。
图6-10根据一些实施例示意性地图示了类似于图1中的一个的感测装置的各种示例。
图11-12根据一些实施例示意性地图示了类似于图2的装置并包括附接到光学谐振器的附加质量块的感测装置的各种视图。
图14-17根据一些实施例图示了处于涉及陀螺仪的不同模式中的示例MEMS感测装置。
图18根据一些实施例示意性地图示了操作MEMS感测装置的方法的流程图。
图19根据一些实施例示意性地图示了包括MEMS感测装置的示例计算装置。
具体实施方式
本公开的实施例描述用于提供示例MEMS感测装置用于感测惯性改变的技术和配置。在以下的描述中，说明性实施方式的各个方面将使用本领域技术人员通常采用的术语来描述以便向本领域其他技术人员传达其工作的实质。然而，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，本公开的实施例可以仅利用一些所描述的方面来实施。出于解释的目的，特定数字、材料和配置被阐述以便提供对说明性实施方式的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，本公开的实施例可以在没有该特定细节的情况下实施。在其它实例中，公知的特征被省略或简化以便不混淆说明性实施方式。
在下面的详细描述中，参考形成详细描述的一部分的附图，其中相似的标号贯穿全文指代相似的部分，并且其中通过其中可以实施本公开主题的说明性实施例被示出。应该理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下可以利用其他实施例，并且可以做出结构或逻辑上的改变。因此，以下的详细描述不应被认为具有限制意义，并且实施例的范围由所附权利要求及其等同物限定。
为了本公开的目的，短语“A和/或B”表示（A）、（B）或（A和B）。为了本公开的目的，短语“A、B和/或C”表示（A）、（B）、（C）、（A和B）、（A和C）、（B和C）、或（A、B和C）。
该描述可使用基于视点的描述，诸如顶/底、进/出，上/下等等。这些描述仅仅用于方便讨论并且并不意图将本文所描述的实施例的应用限制到任何特定的取向。
该描述可以使用短语“在一实施例中”或“在实施例中”，它们可以各自指代一个或多个相同或不同的实施例。此外，如关于本公开的实施例使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的。
术语“耦合于”及其派生词可以用于本文。“耦合”可表示以下所述中的一种或多种。“耦合”可以表示两个或更多元件直接物理或电接触。然而，“耦合”还可表示两个或更多元件间接彼此接触，但还仍然彼此协作或彼此交互，并且可以表示一个或多个其它元件被耦合或连接在被描述为彼此耦合的元件之间。术语“直接耦接”可以表示两个或元件直接接触。
在各种实施例中，短语“第一层形成、沉积或以其它方式设置在第二层上”可以表示第一层形成、沉积或设置在第二层上方，并且第一层的至少一部分可以直接接触（例如，直接物理和/或电接触）或间接接触（例如，在第一层和第二层之间具有一个或多个其它层）第二层的至少一部分。
如本文中所使用的，术语“模块”可以指代如下各项的一部分或包括如下各项：专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器（共享、专用或组处理器）和/或存储器（共享、专用、或组存储器）、组合逻辑电路和/或提供所描述功能的其他合适的组件。
图1是根据一些实施例示意性地图示用于感测惯性改变的示例MEMS感测装置100的图。装置100可以包括可变形光学谐振器102，可变形光学谐振器102包括闭合环路，闭合环路光学耦合到波导104以接收由光源（例如，激光器（未示出））提供的光束的一部分。光学谐振器102可以设置在框架106上和质量块108上，如所示。质量块可以以不同方式附接到框架。例如，质量块108可以利用悬臂114如悬臂延伸到框架106，如图1中所示。在其它实施例中，质量块108可利用一个或多个弹性装置附接到框架106，如参照图9-11将更详细地讨论的。
在图1中所示的实施例中，光学谐振器102可设置在框架106上，在悬臂114的夹持点112上方延伸到质量块108。
如果外部加速度例如在垂直于框架106的平面的z轴方向（如箭头120所示）上被施加到装置100，则质量块108可以由于z轴加速度而向上或向下弯曲，从而拉伸光学谐振器102。因此，围绕该光学谐振器102的光路长度可以改变，从而引起光学谐振器102的谐振频率的对应改变。谐振频率的改变导致传送的光强度的改变。因此外部加速度可以通过跟踪光经由波导104的光传输的谐振频率的改变来确定。
图2是根据一些实施例示意性地图示用于感测惯性改变的另一示例MEMS感测装置200的图。该装置200可以包括可变形光学谐振器201，可变形光学谐振器201包括环202，环202光学耦合到波导204以接收由光源（例如，激光器（未示出））提供的光束的一部分。该环202可包括设置在环202的中心的轴206和至少一个轮辐210，轮辐210耦合环202的轴206和边缘230。在图2中图示的实施例中，仅作为示例，环202包括四个轮辐210、212、214和216。将理解的是，取决于环202的期望柔韧性，可以使用不同数目的轮辐。
在一些实施例中，环202可以在中心被夹持到轴206，而环202的边缘230可以是径向可变形的。光可以经由波导204被发送到光学谐振器201中，如图2中所示。当输入光波长乘以一整数等于围绕环202的光路长度时，光频率可以是谐振的。
类似于参照图1描述的实施例，装置200可以经受外部加速度，例如，z轴加速度，其中z轴是穿过环202中心的轴，垂直于环202的平面。为解释的目的，环202的透视图260被示出于图2中。在由箭头220指示的方向上施加的z轴加速度可使环202变形。更具体地，该环也可以在z轴方向变形，但由于轮辐210、212、214和216的在环202的向下移动的边缘230上向内拉的性质，也可能发生在径向方向（由箭头240和242指示）上的一些边缘230变形。该环202的径向变形240、242可改变围绕环202的光路长度。类似于参照图1描述的实施例，围绕环202的光路长度的改变可使穿过光学谐振器201的光的谐振频率变动，从而改变通过波导204传送的光功率。该输出光功率的改变可以允许检测和确定施加到感测装置200的外部加速度。
图3是根据一些实施例图示作为MEMS感测装置100或200的光信号波长的函数输出的光信号功率的示例曲线图300。图4是曲线图300的由虚线指示的部分310的放大视图。光信号功率对应于光强度，并且将在下文中与光强度可互换地使用。如曲线图300和310图示的，当输入光信号波长等于围绕谐振器102或202的光路长度时，光信号变为谐振的，如在曲线图300中由“下沉”312所示的。如果光束源（例如，激光器）被偏置到光学谐振的一侧，即如果输入光波长314被校准为在如图3中所示的曲线316的一侧，则谐振频率312可以随着曲线316变动到位置318而变动。传送通过波导104（204）的光功率可以相应地改变，如在图4中由标号320所指示的。输出光功率（光强度）的这种改变可以是可检测的，并且施加到装置100（200）的外部加速度可以基于检测到的输出光功率（光强度）的改变来确定。
图5-12是示意性地图示参照图1和2所描述的感测装置100和200的各种实施例及其制造方法的图。图5图示示例感测装置100的透视图，具有由虚线示出的剖视图AA'。沿线AA'的剖视图502、504和506图示了在装置的制造的不同阶段的装置100。在由502所示的制作阶段，波导104和谐振器102可以在包括框架106的绝缘体上硅（SOI）晶片526的顶部硅（Si）层510中形成。在由504图示的制作阶段，层510可以被蚀刻成悬臂114的形状，如由开口520所示。在由506图示的制作阶段，质量块108可以例如使用深反应离子蚀刻（DRIE）从晶片526的背侧被切割，如由开口530、532所示。参照图5描述的装置100的设计可以在如下方面有优势：将从晶片制造悬臂和质量块的机制与由光学谐振器所包括的感测机制解耦。因此，期望尺寸和重量的质量块可以被附接到该装置，而无需修改谐振器的几何形状。
图6图示类似于上面讨论的装置100的实施例的感测装置600的示例实施例。更具体地，图6图示了具有近似成形为蛇形结构的光学谐振器602的示例感测装置600，如所示。如图6中所示那样成形的光学谐振器600可设置在装置600上，以便当悬臂由施加到装置600的外部加速度拉紧时实现跨悬臂614的拉紧区域的多个通道。光学谐振器的这种配置可以允许谐振器的增加的灵敏度。
当装置100的悬臂弯曲时，零应力的线或平面可以延伸通过悬臂。如果悬臂向上弯曲（即，装置600或700的平面向上和向外），则可能存在悬臂的上半部的压缩应力、悬臂的下半部上的拉伸应力以及悬臂中间的零应力的线。取决于包括制造的许多因素，可以想到的是零应力线可以延伸通过光学谐振器。在这种情况下，使用装置100可能难以区分加速度的方向，因为向上和向下加速度可能导致光学谐振器的拉长。在一些实施例中，可以使用另一感测装置（光电机械的或其他方式的）确定加速度的方向，其中，由两个感测装置所提供的测量值可以被合并以获得加速度的量值和方向。
在一些实施例中，感测装置的悬臂（诸如图7中所示的装置700（类似于装置100）的悬臂714）可以被配置成包括“预卷曲”730，用于确保在一个方向上施加的加速度（例如，由箭头740所指示的z轴加速度）拉长光学谐振器702路径长度，而在其他方向上的加速度（例如由箭头742所指示的z轴加速度）压缩（缩短）光学谐振器702路径长度。因此，将材料应力引发的“预卷曲”730引入到悬臂714中可以打破的光路长度改变的对称性并且视需要将+z轴加速度与-Z轴加速度区别开。在一些实施例中，“预卷曲”730可以利用垂直于装置700的表面的应力梯度来引发。
要注意，质量块可以通过悬臂​​的方式被附接到感测装置（诸如装置100、600或700）的框架，如参照图1、6和7所描述的。在其它实施例中，质量块可以按照多种不同的方式可移动地固定到感测装置的框架，从而提供用于改变光学谐振器的光路长度，类似于参照图1-7描述的实施例。而且，该光学谐振器可以按照不同的方式被设置在感测装置上。图8-10图示了根据一些实施例的感测装置的各种配置。
图8图示示例感测装置800，其中质量块808利用一个或多个（在本实施例中为两个）弹性装置820、822可移动地固定到框架806。更具体地，弹性装置820、822可被配置为将质量块808在框架806的开口830的两端被固定至框架806。设置在如所示的框架806内的质量块808可以是响应于外部加速度而可移动的，该外部加速度在装置800的框架806的平面内，处于由箭头840所指示的方向。要注意，光学谐振器802被设置在框架806的一侧，并且围绕质量块808的上部中心附接到质量块808，如所示的。类似于上面讨论的实施例，当质量块808在方向840上响应于在装置800的平面中施加的外部加速度（即，也在由840指示的方向）而移动时，该光学谐振器802的光路长度可能改变，从而引起谐振频率的对应改变和由波导804传送的光功率（强度）的对应的可检测改变。
图9图示示例感测装置900，与装置800类似地配置，其中光学谐振器902被部分地设置在质量块908的一侧950，质量块908利用弹性装置920和922被可移动地固定到框架906，类似于示例感测装置800。类似于装置800，在装置900的平面中移动质量块908可以改变光学谐振器902的光路长度，从而引起谐振频率的对应改变和由波导904传送的光功率（强度）的对应的可检测改变。
图10图示示例感测装置1000，与装置800类似地配置，其中光学谐振器1002也被部分地设置在质量块1008的一侧，质量块1008利用弹性装置1020和1022被可移动地固定到框架906。要注意，弹性装置1020和1022在框架1006的端部1050处固定到框架1006，从而提供质量块离开框架1006的平面的可移动性，类似于参照图1、6和7描述的具有悬臂的感测装置的实施例。类似地，外部z轴加速度（即垂直于框架1006的平面施加的加速度）可以将质量块1008移动离开装置1000的平面，从而改变光学谐振器1002的光路长度，从而引起谐振频率的对应改变和由波导1004传送的光功率（强度）的对应的可检测改变。
要注意，如图 8-10中所示的这些实施例，弹性装置（支脚）不必具有基本上直的形状。该支脚可以具有一个或多个弯曲，围绕该弯曲具有足够的曲率半径以便在波导中不引发显著的光损耗，该波导可能基本沿着支脚延伸。
返回参照参考图2描述的感测装置200，即，与具有环状形状的可变形光学谐振器的感测装置，要注意，环（例如，202）与典型MEMS加速度计相比可以具有较小的质量。质量确定感测装置（诸如装置200）中的噪声水平。如果在装置200中期望较低噪声，一个或多个质量块可以以各种配置被附接到环202，同时保留所期望的环柔韧性，使得环半径可以响应于参照图2描述的z轴加速度而改变。图11-12图示了类似于装置200的发送装置的各种实施例，该装置可以包括附接到类似于201的环形谐振器的一个或多个质量块。
图11图示类似于装置200的感测装置1100的实施例的各种视图1162、1164、1166、以及1168，并且感测装置1100包括附接到光学环的附加质量块。感测装置1100的顶视图1162包括：环1102的光学平面；形成在框架1140上的轴1106（例如，在埋入氧化物中制造），框架1140可以包括硅（Si）晶片；一个或多个质量块1120、1122、1124和1126，在一些实施例中，该质量块也可以在Si中制造。感测装置1100的另一顶视图1164图示了类似于1162的视图，其中为清楚起见而移除环1102。视图1166和1168图示了感测装置1100的剖视图AA'和BB'。
在一些实施例中，质量块可以例如通过深蚀刻底层Si来形成。在一些实施例中，质量块1120、1122、1124和1126可以被提供成大约大于环1102的质量的量值。注意，质量块1120、1122、1124和1126可以按长方体的形式来提供，如图11中所示。质量块的长方体形状可以是有利的，因为其它形状，例如，在类似于环1102的环的形状的质量块可能会导致光学环太硬，并且因此在径向方向上不按期望变形。因此，质量块1120、1122、1124和1126可以在分离点（例如，在该分离的点处轮辐1110与环1102相接，如1160中示出的）被附接到环1102，从而允许环1102的柔韧性。
图12图示具有感测装置1100的质量块1120、1122、1124和1126的环1102变形的模拟1200。为简单起见，框架1140未示出，仅环1102和四个质量块1120、1122、1124和1126被图示。当Z轴加速度在由箭头1250指示的方向上被施加于装置1100时，质量块可以朝着由1102、1120、1122、1124和1126形成的结构​​的中心（例如，在由箭头1252和1254指示的方向上）移动，从而引起环1102在由箭头1256指示的径向方向上变形。环1102变形的程度可取决于质量块1120、1122、1124和1126的尺寸和配置。外部加速度可以基于变形的程度进行计算，即，感测装置1100的谐振环的位移。光信号的功率可以根据下面的公式随加速度变化：
等式1
其中P是发送的光学功率，a是加速度，QoQo是光学品质因数，ξ是常数，并且dw0/dr为装置的谐振频率随谐振器环的半径改变的程度。对于装置100，该公式可以是相同的，除了代替在半径r方面写入，在圆周长度L方面写入它可能是更方便的。
至少一些上述实施例可以不仅具有加速度测量，而且具有陀螺测量应用。例如，参照图8、9和10描述的装置可在陀螺测量中使用。陀螺仪应用参照图13-17被更详细地描述。
图13是根据一些实施例的MEMS感测装置1300（诸如陀螺仪）的示例性配置。感测装置1300可包括固定到固定框架1304的外部质量块1302。质量块1302可以被配置为类似于参照图 8-10所描述的质量块，并相应地可以包括类似于参照图 8-10所描述的感测装置的感测装置（图13中为简单起见而未示出）。质量块1302可以被配置为在由箭头1320指示的方向上移动（驱动模式）。
所述装置1300可进一步包括内部质量块1306（也被配置为类似于参照图 8-10所描述的质量块并且包括为简单起见未示出的类似感测装置），内部质量块1306在由箭头1322指示的方向上（例如，垂直于驱动模式）自由移动（感测模式）。在一些实施例中，内部质量块1306可以被设置在外部质量块1302内。在其它实施例中，内部和外部质量块1306和1302可以分别设置并固定到框架1304。外部质量块1302可以例如使用梳齿指的“驱动”集（为清楚起见未示出）以确定的驱动频率“ω驱动”被激励，以便提供针对科里奥利力（被计算用于确定旋转速度）的可测量性。
图14-17图示了处于有关陀螺仪的不同模式中的示例MEMS感测装置1300，具体而言，被配置成具有或没有施加的外部旋转的情况下测量陀螺仪的感测和驱动模式，在如参照图13描述的那样配置的状态1400、1500、1600和1700中所示。更具体地，装置1300可以被配置为在没有或具有施加的外部旋转的情况下感测所述驱动模式和感测模式。例如，装置1300可以在不具有分别在状态1400和1500中施加的外部旋转的情况下感测驱动模式和感测模式，并且可以在具有分别在状态1600和1700中施加的外部旋转的情况下感测驱动模式和感测模式。外部质量块1302可以在y轴方向上使用静电或其他技术以频率ω被驱动，并且当陀螺仪经受围绕到外部旋转的z轴旋转（z轴矢量处于离开页面平面的方向上，因此装置的旋转在页面的平面中发生）时，内部质量块1306可以在X方向上以频率ω感测=ω驱动变形。该装置1300可被配置成在状态1400、1500、1600和1700中检测在由数字1402、1502、1602和1702分别指示的黑色椭圆的位置处感测模式或驱动模式的运动。要注意，如果需要，驱动模式运动也可以被分别感测。
图18是根据一些实施例的说明MEMS感测装置的操作的过程流程图。该过程1800可在框1802处开始，其中可以检测由感测装置的波导输出的光的光强度的改变。如上所述，该装置可以被配置为类似于如参照图1-17描述的装置100或200，100或200并且包括光学谐振器，该光学谐振器包括可变形的闭合环路并光学耦合到所述波导。如上所述，光学谐振器的变形可通过施加到该设备的外部加速度引起，该变形这可导致由谐振器形成的光路长度的改变，从而引起光学谐振器的谐振频率的对应改变。谐振频率的改变导致传送的光的强度的改变。
在框1804，可基于检测到的光强度改变确定施加到感测装置的惯性改变（例如，外部加速度），如上所述。例如，所传送的光信号的光功率可以随加速度变化。加速度可以基于如上所述的那种相关性来计算。
各种操作按照对理解要求保护的主题最有帮助的方式被依次描述为多个分立操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作一定是顺序相关的。本公开的实施例可被实现成使用任何合适的硬件和/或软件来按需要配置的系统或设备。
图19示意图示可以用于实施本文描述的各种实施例的示例系统。图19图示，对于一个实施例，示例系统1900，系统1900具有：一个或多个处理器1904、耦合到（一个或多个）处理器1904中的至少一个的系统控制模块1908、耦合到系统控制模块1908的系统存储器1912、耦合到系统控制模块1908的非易失性存储器（NVM）/存储装置1914、和耦合到系统控制模块1908的一个或多个通信接口1920。
在一些实施例中，系统1900可以包括感测装置100或200并且提供逻辑/模块，该逻辑/模块执行旨在检测光强度的改变并计算施加到本文所描述的系统和/或其它模块的外部加速度和/或旋转的功能。例如，装置100（200）可被设置在芯片中，该芯片被包括在系统1900中。在一些实施例中，该系统1900可以包括具有指令的一个或多​​个计算机可读介质（例如，系统存储器或NVM /存储装置1914）和一个或多个处理器（例如，（一个或多个）处理器1904），该处理器与所述一个或多个计算机可读介质耦合并且被配置为执行指令以实现执行本文中所描述的光强改变检测与惯性改变计算动作的模块。
针对一个实施例的系统控制模块1908可包括任何合适的接口控制器，以提供任何合适的接口到（一个或多个）处理器1904中的至少一个和/或到与系统控制模块1908通信的任何合适的装置或组件。
系统控制模块1908可以包括存储器控制器模块1910以提供到系统存储器1912的接口。存储器控​​制器模块1910可以是硬件模块、软件模块、和/或固件模块。系统存储器1912可被用于加载和存储例如系统1900的数据和/或指令。一个实施例的系统存储器1912可包括任何适当的易失性存储器，诸如例如合适的DRAM。一个实施例的系统控制模块1908可以包括一个或多​​个输入/输出（I / O）控制器，以提供到NVM /存储装置1914的接口和（一个或多个）通信接口1920。
所述NVM /存储装置1914可用于存储例如数据和/或指令。NVM /存储装置1914可包括任何合适的非易失性存储器（诸如例如闪存），和/或可以包括（一个或多个）任何合适的非易失性存储装置，诸如例如一个或多个硬盘驱动器（HDD）、一个或多个压缩盘（CD）驱动器、和/或一个或多个数字多功能盘（DVD）驱动器。所述NVM /存储装置1914可以包括作为装置的物理部分的存储资源，在该存储资源上安装系统1900，或者所述NVM /存储装置1914可以由装置（但不一定是其一部分）访问。例如，NVM /存储装置1914可通过网络经由（一个或多个）通信接口1920被访问。
（一个或多个）通信接口1920可提供用于系统1900的接口以通过一个或多个网络和/或与任何其他合适的装置进行通信。该系统1900可以根据一个或多个无线网络标准和/或协议的任何一个与无线网络的一个或多个组件无线地进行通信。
对于一个实施例，（一个或多个）处理器1904中的至少一个可以与用于系统控制模块1908的一个或多个控制器（例如，存储器控制器模块1910）的逻辑封装在一起。对于一个实施例，（一个或多个）处理器1904中的至少一个可以与用于系统控制模块1908的一个或多个控制器的逻辑封装在一起，以形成封装系统（SiP）。对于一个实施例，（一个或多个）处理器1904中的至少一个可以与用于系统控制模块1908的一个或多个控制器的逻辑集成在同一管芯上。对于一个实施例，（一个或多个）处理器1904中的至少一个可被与用于系统控制模块1908的一个或多个控制器的逻辑集成在同一管芯上以形成片上系统（SoC）。
在各种实施例中，系统1900可具有更多或更少的组件，和/或不同的架构。例如，在一些实施例中，系统1900可以包括摄像机、键盘、液晶显示器（LCD）屏（包括触摸屏显示器）、非易失性存储器端口、多个天线、图形芯片、专用集成电路（ASIC）和扬声器中的一个或多​​个。
在各种实施方式中，系统1900可以是，但不限于，移动计算装置（例如膝上型计算装置、手持计算装置、平板电脑、上网本等）、膝上型计算机、上网本、笔记本、超极本、智能电话、平板电脑、个人数字助理（PDA）、超极移动PC、移动电话、台式计算机、服务器、打印机、扫描仪、监视器、机顶盒、娱乐控制单元、数字摄像机、便携式音乐播放器、或者数字录像机。在进一步的实施方式中，系统1900可以是任何其它电子装置。
本文所描述的实施例可通过以下示例进一步说明。示例1是微机电系统（MEMS）设备，包括：激光装置，被配置成生成具有谐振波长的光束；波导，配置为接收并输出所述光束；以及光学谐振器，包括可变形闭合环路并且光学耦合到所述波导以接收所述光束的一部分，其中，所述光学谐振器的变形导致行进穿过光学谐振器的所述光束的一部分的光路长度改变，从而引起由波导输出的光束的谐振波长的改变。
示例2可以包括示例1的主题，并且还指定：谐振波长的改变对应于由波导输出的光束的光强度的可检测改变。
示例3可以包括示例2的主题，并且进一步指定该设备还包括：检测器，耦合到所述波导并被配置为检测由波导输出的光束的光强度的改变。
示例4可以包括示例3的主题，并且进一步指定该设备还包括：电路，耦合到所述检测器以基于检测到的光强度的改变确定与所述设备相关联的惯性改变。
示例5可以包括示例4的主题，并且进一步指定所述光学谐振器的变形由外部加速度引起，该变形导致惯性改变。
示例6可以包括示例5的主题，并且进一步指定所述加速度在基本垂直于设备的平面的方向上施加。
示例7可以包括示例1的主题，并且进一步指定该闭合环路光学谐振器包括：环，具有设置在所述环的中心的轴；和至少一个轮辐，耦合轴和环的边缘。
示例8可以包括示例7的主题，并且进一步指定该设备还包括框架，其中，所述闭合环路光学谐振器利用轴被固定地附接到框架。
示例9可以包括示例8的主题，并且进一步指定闭合环路光学谐振器还包括：质量块，固定地附接到所述边缘，所述边缘围绕轮辐与边缘的耦合。
示例10可以包括示例9的主题，并且进一步指定所述环的边缘被配置为响应于在基本垂直于所述框架的平面的方向上施加到所述框架的外部加速度而弯曲。
示例11可以包括示例1至10中任一项的主题，并且进一步指定所述设备包括框架和可移动地设置在框架内的质量块，并进一步部分地关于所述质量块设置，其中移动所述质量块包括使质量块从框架平面向外弯曲或在框架的平面中移动所述质量块。
示例12可以包括示例11的主题，并且进一步指定所述质量块包括细长形状，其一端悬臂延伸到框架的内侧，并且其中所述光学谐振器被关于质量块的悬臂延伸端设置。
示例13可以包括示例11的主题，并且进一步指定所述质量块包括细长形状，其中所述质量块利用一个或多个弹性装置被附接到框架，并且其中所述光学谐振器关于绕质量块的一侧设置。
示例14可以包括示例11的主题，并且进一步指定闭合环路光学谐振器包括如下各项之一：基本上圆周形状、基本上蛇形形状或马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）干涉仪。
示例15可以包括示例11的主题，并且进一步指定质量块的弯曲或移动引起光学谐振器的变形，包括光学谐振器的拉伸或压缩，其中所述质量块的所述弯曲或移动由施加到所述框架的外部加速度引起。
示例16可以包括示例11的主题，并且进一步指定所述质量块在一角度下悬臂延伸到所述框架以便弯曲离开框架的平面，其中质量块在一个方向上的弯曲引起光学谐振器的拉伸，并且其中，质量块在相反方向上的弯曲引起光学谐振器的压缩，所述拉伸和压缩指示施加到所述框架引起质量块的弯曲的外部加速度的方向。
示例17可以包括示例1的主题，并且进一步指定所述设备包括加速度计或陀螺仪。
示例18可以包括示例17的主题，并且进一步指定所述设备被集成在芯片中。
示例19包括一种方法，包括：检测由微机电系统（MEMS）设备的波导输出的光的光强度的改变，所述设备包括：光学谐振器，该光学谐振器包括可变形的闭合回路并且光学耦合到波导；以及基于检测到的光强度的改变确定与MEMS设备相关联的惯性改变，其中所述惯性改变对应于施加到所述MEMS设备的外部加速度。
示例20可以包括示例19的主题，并且进一步指定光强度的改变对应于由波导输出的光的谐振波长的改变。
示例21可以包括示例20的主题，并且进一步指定谐振波长的改变由行进穿过光学谐振器的光的光路长度的改变引起，所述光路长度的改变由光学谐振器的变形导致。
示例22可以包括示例19的主题，并且进一步指定所述MEMS设备包括加速度计或陀螺仪。
示例23可以包括示例19的主题，并且进一步指定所述设备包括框架和设置在框架内的质量块，其中所述质量块包括细长形状，具有悬臂延伸到所述框架的内侧的一端。
示例24可以包括示例19的主题，并且进一步指定：所述光学谐振器被关于质量块的悬臂延伸端设置，其中所述光学谐振器包括如下各项之一：基本上圆周形状、基本上蛇形形状或马赫-曾德尔干涉仪。
示例25可以包括示例19至24中任一项的主题，并且进一步指定光学谐振器包括：环，具有设置在所述环的中心的轴；和至少一个轮辐，耦合轴和环的边缘，其中闭合环路光学谐振器利用轴固定地附接到框架。
各种实施例可包括上述实施例的任何合适的组合，包括上面以结合的形式（和）（例如，“和”可以是“和/或”）所述的实施例的替代（或）实施例。此外，一些实施例可以包括一个或多个制品（例如，非临时性计算机可读介质），该制品具有存储在其上的指令，当执行指令时导致任一上述实施例的动作。此外，一些实施例可以包括具有用于执行上述实施例的各种操作的任何合适装置的设备或系统。
图示实施方式的上述描述，包括在摘要中所描述的那些，并不旨在是穷举的或把本公开的实施例限制到所公开的精确形式。虽然为说明的目的在本文中描述了具体实施方式和示例，但是如相关领域技术人员将认识到的，各种等同修改在本公开的范围内是可能的。
可以根据上面的详细描述对本公开的实施例进行这些修改。下面的权利要求中使用的术语不应当被解释为将本公开的各种实施例限制于说明书和权利要求中公开的具体实施方式。而是，范围将完全由以下的权利要求确定，权利要求根据权利要求解释的既定原则来解释。

Claims (25)

1.一种用于确定惯性改变的微机电系统（MEMS）设备，包括：
激光装置，被配置成生成具有谐振波长的光束；
波导，配置为接收并输出所述光束；以及
光学谐振器，包括可变形闭合环路并且光学耦合到所述波导以接收所述光束的一部分，
其中，所述光学谐振器的变形导致行进穿过光学谐振器的所述光束的一部分的光路长度改变，从而引起由波导输出的光束的谐振波长的改变。
2.权利要求1的设备，其中谐振波长的改变对应于由波导输出的光束的光强度的可检测改变。
3.权利要求2的设备，还包括：检测器，耦合到所述波导并被配置为检测由波导输出的光束的光强度的改变。
4.权利要求3的设备，还包括：电路，耦合到所述检测器以基于光强度的检测到的改变确定与所述设备相关联的惯性改变。
5.权利要求4的设备，其中所述光学谐振器的变形由外部加速度引起，该变形导致惯性改变。
6.权利要求5的设备，其中所述加速度在基本垂直于设备的平面的方向上施加。
7.权利要求1的设备，其中该闭合环路光学谐振器包括：环，具有设置在所述环的中心的轴；和至少一个轮辐，耦合轴和环的边缘。
8.权利要求7的设备，还包括框架，其中，所述闭合环路光学谐振器利用轴被固定地附接到框架。
9.权利要求8的设备，其中闭合环路光学谐振器还包括：质量块，固定地附接到所述边缘，所述边缘围绕轮辐与边缘的耦合。
10.权利要求9的设备，其中所述环的边缘被配置为响应于在基本垂直于所述框架的平面的方向上施加到所述框架的外部加速度而弯曲。
11.权利要求1至10中任一项的设备，其中所述设备包括框架和可移动地设置在框架内的质量块，并进一步部分地关于所述质量块设置，其中移动所述质量块包括使质量块从框架平面向外弯曲或在框架的平面中移动所述质量块。
12.权利要求11的设备，其中所述质量块包括细长形状，其一端悬臂延伸到框架的内侧，并且其中所述光学谐振器被关于质量块的悬臂延伸端设置。
13.权利要求11的设备，其中所述质量块包括细长形状，其中所述质量块利用一个或多个弹性装置被附接到框架，并且其中所述光学谐振器关于质量块的一侧设置。
14.权利要求11的设备，其中闭合环路光学谐振器包括如下各项之一：基本上圆周形状、基本上蛇形形状或马赫-曾德尔干涉仪。
15.权利要求11的设备，其中质量块的弯曲或移动引起光学谐振器的变形，包括光学谐振器的拉伸或压缩，其中所述质量块的所述弯曲或移动由施加到所述框架的外部加速度引起。
16.权利要求11的设备，其中所述质量块在一角度下悬臂延伸到所述框架以便弯曲离开框架的平面，其中质量块在一个方向上的弯曲引起光学谐振器的拉伸，并且其中，质量块在相反方向上的弯曲引起光学谐振器的压缩，所述拉伸和压缩指示施加到所述框架引起质量块的弯曲的外部加速度的方向。
17.权利要求1的设备，其中所述设备包括加速度计或陀螺仪。
18.权利要求17的设备，其中所述设备被集成在芯片中。
19.一种用于确定惯性改变的方法，包括：
检测由微机电系统（MEMS）设备的波导输出的光的光强度的改变，所述设备包括：光学谐振器，该光学谐振器包括可变形的闭合回路并且光学耦合到波导；以及
基于光强度的检测到的改变确定与MEMS设备相关联的惯性改变，其中所述惯性改变对应于施加到所述MEMS设备的外部加速度。
20.权利要求19的方法，其中光强度的改变对应于由波导输出的光的谐振波长的改变。
21.权利要求20的方法，其中谐振波长的改变由行进穿过光学谐振器的光的光路长度的改变引起，所述光路长度的改变由光学谐振器的变形导致。
22.权利要求19的方法，其中所述MEMS设备包括加速度计或陀螺仪。
23.权利要求19的方法，其中所述设备包括框架和设置在框架内的质量块，其中所述质量块包括细长形状，具有悬臂延伸到所述框架的内侧的一端。
24.权利要求23的方法，其中所述光学谐振器被关于质量块的悬臂延伸端设置，其中所述光学谐振器包括如下各项之一：基本上圆周形状、基本上蛇形形状或马赫-曾德尔干涉仪。
25.权利要求19至24中任一项的方法，其中光学谐振器包括：环，具有设置在所述环的中心的轴；和至少一个轮辐，耦合轴和环的边缘，其中闭合环路光学谐振器利用轴固定地附接到框架。
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