CN1512254A - 微机电系统（mems）可变光衰减器 - Google Patents

微机电系统（mems）可变光衰减器 Download PDF

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Abstract

公开了一种MEMS可变光衰减器，包括具有平面的衬底；光纤，分别具有光信号发射端和光信号接收端，同轴安置在所述衬底上；安置在所述衬底上的微电子激励器，用于沿垂直于所述光束的光轴的方向提供工作冲程；安置在所述衬底上的至少一个杠杆结构，用于在其第一端接收微电子激励器的所述工作冲程，以及通过其第二端，将放大的移动距离传送到光闸；光闸，安置在所述衬底上并连接到所述杠杆结构的第二端以便移动所述放大的移动距离，从而移动到所述光束的衰减位置。

Description

微机电系统(MEMS)可变光衰减器
技术领域
本发明涉及使用微机电系统(MEMS)设备的元件的光衰减器，更具体地说，涉及能放大光闸的移动距离以便该移动距离与光纤的光信号发射端或光信号接收端的大模场(1arge mode field)直径(MFD)相适应。
背景技术
光衰减器是用在光通信网络中的光学部件。光衰减器包括一对光波导，分别具有光信号发射端和光信号接收端，并通过使光束插入损耗，衰减通过光波导的发射端输出并进入光波导的接收端的光束的光功率。
通常，基于光通信系统的结构，在很宽的范围上调节光功率电平。例如，光功率电平是由通常随光传输线的长度、光纤的接点的数量以及诸如耦合到光传输线的光耦合器的光学部件的数量和性能改变的光传输损耗来确定。在光通信网络中需要光衰减器以便当光信号接收器接收到具有大于容许的功率电平的过剩功率电平的光信号时，降低光功率。将光衰减器进一步用在评估、调节和较正通信装置和光测量装置中。
将这类光衰减器用为两种类型，用于按固定衰减量降低光功率的固定光衰减器以及能基于用户请求，按变化衰减量衰减入射光束的光功率的可变光衰减器。需要生产具有高可靠性和小尺寸的低成本光衰减器。
为满足这些要求，已经提出了使用MEMS设备的元件的光衰减器。通过使用薄膜加工技术，通过在衬底诸如硅上形成充当激励器的微观结构来实现这种MEMS光衰减器。通常，通过由热膨胀或静电力产生的驱动力来驱动MEMS激励器移动。当MEMS激励器移动时，移动耦合到MEMS激励器的光闸以便插入两个光波导之间的间隔中，从而部分挡住从光波导诸如光纤的光信号发射端(或出口端)传播到光波导的光信号接收端(或入射端)的光束。
图1A和1B分别示例说明使用由静电力驱动的激励器的传统可变光衰减器的透视图和平面图。
参考图1A和1B，MEMS可变光衰减器包括具有在其上提供的一对光波导19a，19b的衬底，其中一个光波导具有光信号发射端，而另一个则具有光信号接收端，静电激励器，由驱动电极12a，12b、接地电极14、弹簧15以及可移动主体16组成，以及连接到静电激励器的可移动主体16的光闸17。
由称为“锚”的氧化层支撑驱动电极12a，12b和接地电极14并形成在衬底11上，从而固定到衬底11上。将可移动主体16经弹簧15连接到接地电极14并具有梳齿状。驱动电极12a，12b具有各自的延长部分13a，13b，每个延长部分具有梳齿状。每个延长部分13a，13b的梳齿与可移动主体16的梳齿相互交叉。
当将驱动信号提供给驱动电极12a，12b以便在驱动电极12a，12b和接地电极14间生成电位差时，在可移动主体16和延长部分13a，13b的相互交叉的梳齿间生成静电力，从而使可移动主体16移动。当可移动主体16移动时，将光闸17插入由光信号发射端19a和光信号接收端19b限定的间隔以便部分挡住入射到光闸17上的光束。
有利地，光波导是光纤。为提高光纤的光性能，能使用光准直器。光准直器使光纤的模场直径变大，从而降低光束的准直损耗(alignmentloss)、光束的波长相关损耗(WDL)和极化相关损耗(PDL)的变化量、光束的反射损耗和初始插入损耗。
然而，即使光准直器具有如上所述的优点，由于它的大模场直径(MFD)，因此，它不能用在传统的MEMS可变光衰减器中。传统的MEMS可变光衰减器具有激励器，该激励器具有与典型的光纤的MFD相适应的约10μm的工作冲程(driving stroke)。然而，在使用光准直器的情况下，光纤的MFD增加到100μm，或在某些环境下，增加到200-300μm，以致通过使用传统的具有短的工作冲程  的MEMS激励器，很难获得入射光束的足够的衰减电平。
为解决上述问题，有必要延长激励器的工作冲程以便增加光闸的移动距离，但因为在非常小型的芯片中实现MEMS可变光衰减器，对延长激励器的工作冲程有限制。在传统的MEMS可变光衰减器中，由通过两个相向的梳齿，可移动主体16的梳齿以及驱动电极12a、12b的延长部分13a、13b的梳齿定义的间隔“d”限定激励器的工作冲程。因此，如果通过间隔“d”延长激励器的工作冲程，以便与光准直器的MFD相适应，它不能满足小型MEMS光可变衰减器的需要。
因此，为实现具有良好的光性能以及小尺寸的MEMS可变光衰减器，有必要修改MEMS的结构以便能放大MEMS激励器的工作冲程以便与光准直器的大MFD相适应。
发明内容
因此，鉴于上述问题，提出了本发明，本发明的目的在于提供具有激励器的MEMS可变光衰减器，该激励器能通过使用杠杆，提供具有大于激励器的工作冲程的大的移动距离的光闸，以便光闸的移动距离可与准直器的大模场直径相适应，从而实现所需的光功率的的衰减量。
根据本发明，通过提供MEMS可变光衰减器来实现上述和其它目的，该MEMS可变光衰减器包括具有平面的衬底，分别具有光信号发射端和光信号接收端，并在衬底上彼此同轴对齐的光轴，布置在衬底上的微电子激励器，用于在垂直于光束的光轴的方向中提供工作冲程，在衬底上布置至少一个杠杆结构，用于在其第一端接收微电子激励器的工作冲程，并通过其第二端提供具有大于工作冲程的移动距离的光闸，布置在衬底上并连接到杠杆结构的第二端的光闸以便移动放大的移动距离，从而移动到光信号的衰减位置。
根据本发明的一个方面，提供一种MEMS可变光衰减器，包括具有平面的衬底，分别具有光信号发射端和光信号接收，并同轴安置在衬底上的光纤，固定到衬底上并响应电输入信号，生成静电力的静电电极，安置在衬底上并通过静电力在垂直于光轴的方向中移动的可移动主体，固定在衬底上并通过第一弹性结构连接到可移动主体的接地电极区，杠杆结构，安置在垂直于可移动主体的移动方向中并具有经第二弹簧结构连接到可移动主体的第一端以及与第一端相对的第二端，支撑结构，相对于杠杆结构，安置在可移动主体的相对面上并通过第三弹性结构连接到杠杆结构部分，该部分靠近杠杆结构的第一端，以及光闸，安置在衬底上并连接到杠杆结构的第二端。
根据本发明的另一方面，提供一种MEMS可变光衰减器，包括具有平面的衬底，分别具有光信号发射端和光信号接收端，在衬底上彼此同轴对齐的光纤，固定在衬底上并响应电输入信号，生成静电力的静电电极区，安置在衬底上并通过静电力移动的可移动主体，在可移动主体的两个侧上安置的并通过各自的第一弹簧结构连接到可移动主体的两个接地电极，每个具有第一端和第二端的第一和第二杠杆结构，安置在垂直于可移动主体的移动方向中，由各自的第二弹性结构连接到可移动主体的第一和第二杠杆结构的第一端，相对于第一和第二杠杆结构，安置在可移动主体的相对面上，并通过各自的第三弹性结构，连接到各自的第一和第二杠杆结构部分的支撑结构，该各自的部分靠近各自的第一和第二杠杆结构的第一端，以及安置在衬底上并连接到第一和第二杠杆结构的第二端的光闸。
根据本发明的另一方面，提供一种MEMS可变光衰减器，包括具有平面的衬底，分别具有光信号发射端和光信号接收端，并在衬底上彼此同轴对齐的光纤，固定在衬底上并响应电输入信号生成静电力的静电电极区，安置在衬底上并通过静电力移动的可移动主体，固定在衬底上，安置在可移动主体的两个侧上并通过各自的第一弹性结构连接到可移动主体的两个接地电极，第一和第二杠杆结构，每个杠杆结构具有第一端和第二端，安置在垂直于可移动主体的移动方向中，通过各自的第二端弹性结构连接到可移动主体的第一和第二杠杆结构的第一端，安置在相对于第一和第二杠杆结构的可移动主体的相对面上并通过各自的第三弹性结构，连接到第一和第二杠杆结构的各自部分的两个支撑结构，该各自部分靠近第一和第二杠杆结构的各自的第一端，以及光闸，安置在衬底上并连接到第一和第二杠杆结构的第二端。
优选地，可移动主体包括平行于第一和第二杠杆结构安置的并具有几乎等于第一和第二杠杆结构的总长度的延长结构，以及第一和第二杠杆结构的第一端通过第三弹性结构连接到可移动主体。
优选地，可移动主体和静电电极区的每一个具有梳齿状以及这些梳齿彼此相互交叉。
根据本发明的MEMS可变光衰减器能按所需的衰减量衰减光束的光功率，即使在将光准直器提供给光纤的光信号发射端或光信号接收端的情况下。
附图说明
通过下述结构附图的详细描述，将更容易理解本发明的上述和其他目的、特性和其他优点，其中：
图1A和1B分别示例说明传统的MEMS可变光衰减器的透视图和平面图；
图2示例说明根据本发明的第一实施例的MEMS可变光衰减器的平面图；
图3示例说明根据本发明的第二实施例的MEMS可变光衰减器的透视图；
图4A和4B分别示例说明表示本发明的第一和第二实施例的MEMS可变光衰减器的平面图；
图5示例说明具有根据本发明的改进的可移动主体以及驱动电极的MEMS可变光衰减器的平面图；
图6示例说明根据本发明的第三实施例的MEMS可变光衰减器的平面图。
具体实施方式
下面，将参考附图来详细地描述根据本发明的优选实施例的MEMS可变光衰减器。
图2示例说明根据本发明的第一实施例的MEMS可变光衰减器的平面图。
参考图2，根据本发明的第一实施例的MEMS可变光衰减器包括具有一对光纤的衬底21，该对光纤分别具有光信号发射端20和光信号接收端30，由驱动电极22、接地电极24a，24b以及可移动主体12组成的静电激励器，杠杆结构35，用于放大激励器的工作冲程以便按大于激励器的工作冲程的移动距离移动光闸，以及光闸27，耦合到杠杆结构35。
驱动电极12a、12b以及接地电极是形成在衬底11上并由氧化层(未示出)支撑的结构(阴影线部分)。将可移动主体26经各自的第一弹性结构31a、31b连接到位于其两个侧的接地电极24a、24b并挂在衬底21上。可移动主体26以及驱动电极22优选地具有互相交叉梳齿结构以便有效地生成静电力。
第一弹性结构31a、31b充当线性弹簧并允许可移动主体26沿预定路径移动一工作冲程。
根据如上所述的本发明的该实施例，将第一弹性结构31a、31b安置在可移动主体26的两个侧上的好处在于可移动主体26能执行精确的直线运动。然而，第一弹性结构和接地电极的位置和数量不限于图2中所示的配置。可将第一弹性结构放置在不同于图2的位置中以便在移动后，可移动主体26返回到其初始位置。
杠杆结构35几乎垂直于可移动主体26的移动方向。杠杆结构35具有经第二弹性结构32连接到可移动主体26的第一端以及垂直耦合到光闸27的第二端。
根据本发明的第一实施例的MEMS可变光衰减器进一步包括固定在衬底21上并通过第三弹性结构连接到杠杆结构35部分的支撑结构25，该杠杆结构部分靠近杠杆结构35的第一端并充当杠杆的支点。将支撑结构25涂以与接地电极24a、24b相同材料的金属，以便支撑结构25可用作另外的接地电极。第二和第三弹性结构32、33起帮助杠杆结构35平滑操作的作用。
在图2所示的MEMS可变光衰减器中，如果将所需的电信号应用到驱动电极22以及在驱动电极和接地电极间生成弹力，将可移动主体移向驱动电极22。在去除和减小弹力后，由于第一弹性结构31a、31b的恢复力，可移动主体26恢复到初始位置。由间隔D1确定可移动主体的移动距离，该间隔D1由可移动主体26的端部和驱动电极22的本体来确定。
通过第二弹性结构32，将与间隔D1的大小对应的工作冲程传送到杠杆结构35的第一端，从而将杠杆结构35的第一端移动与间隔D1相同的距离。当杠杆结构35的第一端移动间隔D1时，连接到光闸的第二端移动大于间隔D1的移动距离，因为通过杠杆结构35和支点将间隔放大到移动距离。
如上所述，当杠杆结构35的第二端移动放大的移动距离时，驱动垂直耦合到杠杆结构35的第二端的光闸27，以便插入光纤的光信号发射端和光信号接收端间的间隔内。
由支点的位置确定移动距离的放大量。即，放大量由杠杆比率确定。杠杆比率由杠杆结构35的第一长度l1(从第一端到支点)与杠杆结构35的第二长度L1(从第二端到支点)的比率来定义。
例如，在第二长度L1大于第一长度l1十倍的情况下，将耦合到杠杆结构35的第二端的光闸的移动距离放大到10倍于可移动结构26的工作冲程。即，假定激励器具有10-30μm的工作冲程，则光闸的移动距离能放大到100-300μm。因此，光闸的移动距离能与用在MEMS可变光衰减器中的光准直器的MFD相适应。
如上所述，为实现大大地放大光闸的移动距离，需要将杠杆的支点形成到靠近杠杆结构的第一端。
图3示例说明根据本发明的第二实施例的MEMS可变光衰减器的透视图。根据本发明的第二实施例的MEMS可变光衰减器包括两个双侧对称排列的杠杆结构。
参考图3，本发明的第二实施例的MEMS可变光衰减器包括具有光纤的衬底，在光纤上分别具有发射端129a和接收端129b，静电激励器由驱动电极122、接地电极124a、124b以及可移动主体构成，双侧对称排列的两个杠杆结构135a、135b，以及耦合到杠杆结构135a、135b的光闸127。
以与图2所示的MEMS可变光衰减器相似的方式，由氧化层128支撑驱动电极122和接地电极124a、124b并固定在衬底121上。通过第一弹性结构131a、131b，将可移动主体126分别连接到在其两侧安置的接地电极124a、124b并吊在衬底121上。第一弹性结构131a、131b充当线性弹簧，从而使可移动主体126沿预定路径移动工作冲程。
垂直于可移动主体126的移动方向安置第一和第二杠杆结构135a、135b，以及将它们的第一端排列在相同的直线上并彼此相邻。通过第二弹性132a、132b，将第一和第二杠杆结构135a、135b的第一端分别连接到可移动主体126。
第一杠杆结构135a在靠近其第一端的部分具有支点。第二杠杆结构在其靠近第一端的部分具有支点。通过第三弹性结构133a、133b，将靠近第一和第二杠杆结构135a、135b的部分分别连接到固定在衬底121上的支撑结构125。将支撑结构125涂以与接地电极124a、125b相同材料的金属，从而充当接地电极。
通过第三弹性结构133a、133b，将第一和第二杠杆结构135a、135b的第二端分别连接到光闸127。另外，将杠杆结构135a、135b双侧对称排列在连接光闸127和可移动主体126的中心的虚拟X-X′的两侧。
图4A和4B是表示图3所示的MEMS可变光衰减器的操作的平面图。
图4A示例说明MEMS可变光衰减器，其中与光束的衰减量一致的电信号不应用于驱动电极122。如参考图3所解释的，通过各自的第一弹性结构，将可移动主体126连接到接地电极124a、124b并沿垂直于光纤的光轴的直线路径移动。通过第二弹性结构，将第一和第二杠杆结构135a、135b的第一端分别连接到可移动主体126，以及通过第四弹性结构134a、134b，将第一和第二杠杆结构135a、135b的第二端分别连接到光闸125。通过第三弹性结构133a、133b，将靠近第一和第二杠杆结构的第一端的第一和第二杠杆结构135a、135b部分分别连接到支撑结构125，从而充当支点。当将与光束的衰减量一致的电信号提供给驱动电极时，在驱动电极和接地电极间产生弹力，以致可移动主体126移向驱动电极122，如图4B所示。沿可移动主体126的移动方向，第一和第二杠杆结构135a、135b的第一端移动与可移动主体126的工作冲程相同的距离。第一和第二杠杆结构135a、135b的第一端一移动，第一和第二杠杆结构135a、135b的第二端在与第一端的移动方向相反的方向中移动。即，第一和第二杠杆结构的第二端移向光束的光轴。通过由杠杆结构135a、135b和支点施加的杠杆作用力，使第一和第二杠杆结构135a、135b的第二端的移动距离增加通过将可移动主体的工作冲程乘以杠杆比率获得的结果，其中杠杆比率定义为从杠杆结构135a、135b的第一端到支点的第一长度12与从杠杆结构135a、135b的第二端到支点的第二长度L2的比率。
因此，光闸127移动大于可移动主体126的移动距离，其中可移动主体126的移动距离由可移动主体与驱动电极122间的间隔来确定。
特别地，通过将光闸127连接到两个杠杆结构135a、135b的第二端，光闸127在垂直于光信号发射端129a和光信号接收端129b的光轴的方向中移动。
根据本发明的第一和第二实施例，可移动主体和驱动电极具有梳齿状以便增加弹力生成区。在可移动主体和驱动电极具有梳齿状的情况下，弹力生成区大于当驱动电极和可移动主体具有平板形状时的弹力生成区。然而，根据本发明的MEMS可变光衰减器可修改成各种形状。即，可移动主体和驱动电极可形成为具有不同于梳齿状的形状。
在图5中公开了可移动主体和驱动电极的另一实施形状。
参考图5，除可移动主体和驱动电极外，其他元件与图3中所示的MEMS可变光衰减器相同。通过第一弹性结构151a、151b，将可移动主体146分别连接到接地电极144a、144b。通过第二弹性结构152a、152b，将第一和第二杠杆结构155a、155b的第一端分别连接到可移动主体146，以及通过第四弹性结构154a、154b，将第一和第二杠杆结155a、155b的第二端分别连接到光闸147。
另外，通过第三弹性结构153a，将部分第一杠杆结构155a连接到支撑结构145，以及通过第三弹性结构153b，将部分第二杠杆结构155b连接到支撑结构145。连接到支撑结构145的这些部分充当杠杆的支点，其中这些部分靠近杠杆结构135a、135b的第一端。
在该实施例中，可移动主体146具有两个与可移动主体146的本体平行排列的延长部分146′、146″，这两个延长部分延向驱动电极142。驱动电极142具有与驱动电极的主体平行排列的延长部分142′、142″，这些延长部分延向可移动主体146。驱动电极142的延长部分142′、142″不与可移动主体146的延长部分146′、146″重叠，但位于可移动主体146的本体与可移动主体146的延长部分146′、146″之间。
可移动主体146和驱动电极142的这些形状提供增加的弹力生成区，从而提高静电力驱动来移动的可移动主体的运动效率。
图6示例说明根据本发明的第三实施例的MEMS可变光衰减器的平面图。该实施例提供不同于根据本发明的第二实施例的MEMS可变光衰减器的MEMS可变光衰减器和杠杆结构。
根据本发明的第三实施例的MEMS可变光衰减器包括具有一对光纤的衬底161，该对光纤分别具有光信号发射端169a和光信号接收端169b，弹性激励器，由驱动电极162、接地电极164a、164b以及可移动主体166组成，双侧对称排列的两个杠杆结构175a、175b，以及连接到杠杆结构175a、175b的光闸。将驱动电极162固定在衬底161上并由形成在衬底161上的氧化层168支撑。通过第一弹性结构171a、171b，将可移动主体166连接到安置在其两侧的接地电极164a、164b并吊在衬底161上。在这里，第一弹性结构171a、171b充当定义可移动主体的工作冲程的线性弹簧，从而使可移动主体166线性地移动该工作冲程。
以垂直于可移动主体176的移动方向的直线安置第一和第二杠杆结构175a、175b。第一和第二杠杆结构175a、175b的第二端彼此相邻。在该实施例中，通过第二弹性结构172a、172b，将从衬底161向外延伸的第一和第二杠杆结构175a、175b的第一端分别连接到可移动主体166。第一和第二杠杆结构165a、165b具有通过第三弹性结构173a、173b，分别连接到固定在衬底161上的支撑结构165a、165b的各自的支点。这些支点形成到靠近杠杆结构的第一端。因为在两个杠杆结构175a、175b上的支点彼此分隔，需要两个支撑结构165a和165b。将支撑结构165a、165b涂以与接地电极164a、164b相同材料的金属，从而能用作接地电极。
作为第一端的相对端的第一和第二杠杆结构175a、175b的第二端通过第三弹性结构173a、173b分别连接到光闸167。
在这里，具有由安置在可移动主体166的两侧的接地电极164a、164b限定的宽度的可移动主体166应当连接到第一和第二杠杆结构175a、175b的第二端。然而，通过第二弹性结构172a、172b，将第一和第二杠杆结构175a、175b的第二端连接到可移动主体166很困难，因为可移动主体166具有有限的宽度。
为解决该问题，参考图6，提供与第一和第二杠杆结构175a、175b平行排列的延长结构166a，该延长结构166a具有与第一和第二杠杆结构175a、175b的长度总和相同的长度。将延长结构166a的两个向外端分别连接到第一和第二杠杆结构175a、175b的第一端。
优选地，在连接光闸167和可移动主体166的中心的虚线上，两侧对称排列第一和第二杠杆结构175a、175b。
如上所述，根据本发明的MEMS可变光衰减器满足小型需要和光闸的大移动距离需要，大移动距离与安装在光纤的光信号发射端或光信号接收端的光准直器的大MFD相适应。因此，本发明的MEMS可变光衰减器可按所需量精确地衰减光束的光功率，即使在光纤的光信号发射端或光信号接收端具有光准直器的情况下。
尽管为示例目的，已经描述了本发明的优选实施例，本领域中的普通技术人员可以理解，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，可做出各种改变、添加和取代。

Claims (20)

1.一种微型机电系统可变光衰减器，用于基于电输入信号，使光束的光功率衰减可变衰减量，包括：
具有平面的衬底；
一对光波导，分别具有光信号发射端和光信号接收端，同轴安置在所述衬底上；
安置在所述衬底上的微电子激励器，用于沿垂直于所述光束的光轴的方向提供工作冲程；
安置在所述衬底上的至少一个杠杆结构，用于在其第一端接收微电子激励器的所述工作冲程，以及通过其第二端，将放大的移动距离传送到光闸；
光闸，安置在所述衬底上并连接到所述杠杆结构的第二端，以便移动所述放大的移动距离，从而移动到所述光束的衰减位置。
2.如权利要求1所述的微型机电系统可变光衰减器，其中，所述微电子激励器包括：
静电电极区，用于响应所述电输入信号，生成静电力；
可移动主体，连接到所述杠杆结构的第一端，并通过所述静电力，沿垂直于所述光轴的方向移动；
接地电极区，通过第一弹性结构，连接到所述可移动主体。
3.如权利要求2所述的微型机电系统可变光衰减器，进一步包括，连接在所述可移动主体和所述杠杆结构间的第二弹性结构。
4.如权利要求2所述的微型机电系统可变光衰减器，其中，所述接地电极区包括分别安置在所述可移动主体的两侧的两个接地电极。
5.如权利要求2所述的微型机电系统可变光衰减器，进一步包括：支撑结构，相对于所述杠杆结构，固定在所述可移动主体的相对面上的衬底上，其中，所述杠杆结构安置在垂直于所述可移动主体的移动方向中，并且以将靠近所述杠杆结构的第一端的杠杆结构部分连接到所述支撑结构的方式安置。
6.如权利要求5所述的微型机电系统可变光衰减器，进一步包括：连接在所述杠杆结构部分和所述支撑结构间的第三弹性结构。
7.如权利要求5所述的微型机电系统可变光衰减器，其中，所述支撑结构涂以金属，并用作接地电极。
8.如权利要求2所述的微型机电系统可变光衰减器，进一步包括：支撑结构，固定在所述衬底上并相对于所述杠杆结构，安置在所述可移动主体的相对面上，其中，至少一个杠杆结构包括第一杠杆结构和第二杠杆结构，所述这两个杠杆结构均安置成几乎垂直于所述可移动主体的所述移动方向，并且接近所述各个杠杆结构的各自的第一端的所述第一和第二杠杆结构部分连接到各自的支撑结构。
9.如权利要求8所述的微型机电系统可变光衰减器，其中，相对于连接所述光闸和所述可移动主体的中心的虚线，双侧对称地安置所述第一杠杆结构和所述第二杠杆结构。
10.如权利要求8所述的微型机电系统可变光衰减器，其中，所述第一和第二杠杆结构的第一端彼此相邻。
11.如权利要求10所述的微型机电系统可变光衰减器，其中，所述第一和第二杠杆结构连接到相同的支撑结构上。
12.如权利要求8所述的微型机电系统可变光衰减器，其中，所述第一和第二杠杆结构的第二端彼此相邻。
13.如权利要求8所述的微型机电系统可变光衰减器，进一步包括：连接在所述杠杆结构的第一端和所述可移动主体间的第二弹性结构。
14.如权利要求8所述的微型机电系统可变光衰减器，进一步包括：连接在所述第一和第二杠杆结构部分和所述支撑结构间的第三弹性结构，所述第一和第二杠杆结构部分靠近所述第一和第二杠杆结构的第一端。
15.如权利要求8所述的微型机电系统可变光衰减器，进一步包括：连接到所述光闸和所述杠杆结构的第二端的第四弹性结构。
16.如权利要求1所述的微型机电系统可变光衰减器，其中，所述光波导具有光准直器。
17.一种微型机电系统可变光衰减器，用于响应电输入信号，衰减光束的光功率，包括：
具有平面的衬底；
一对光波导，分别具有光信号发射端和光信号接收端，在所述衬底上彼此同轴对齐；
静电电极区，固定在所述衬底上，并响应所述电输入信号生成静电力；以及
可移动主体，安置在所述衬底上，并通过所述静电力移动；
接地电极区，固定在所述衬底上，并通过第一弹性结构连接到所述可移动主体；
杠杆结构，安置在垂直于所述可移动主体的移动方向中，并具有经第二弹性结构连接到所述可移动主体的第一端以及与所述第一端相对的第二端；
支撑结构，相对于所述杠杆结构，安置在所述可移动主体的相对面上，并通过第三弹性结构，连接到所述杠杆结构部分，所述部分与所述杠杆结构的第一端相邻；以及
光闸，安置在所述衬底上，并连接到所述杠杆结构的第二端。
18.一种微型机电系统可变光衰减器，用于响应电输入信号，衰减光束的光功率，包括：
具有平面的衬底；
光纤，分别具有光信号发射端和光信号接收端，在所述衬底上彼此同轴对齐；
静电电极区，固定在所述衬底上，并响应所述电输入信号，生成静电力；以及
可移动主体，安置在所述衬底上，并由所述静电力移动；
两个接地电极，固定在所述衬底上，分别安置在所述可移动主体的两侧，并通过各自的第一弹性结构，连接到所述可移动主体；
第一和第二杠杆结构，每个具有第一端和第二端，安置在垂直于所述可移动主体的移动方向中，所述第一和第二杠杆结构的第一端通过各自的第二杠杆结构连接到所述可移动主体；
支撑结构，相对于所述第一和第二杠杆结构，安置在所述可移动主体的相对面上，并通过各自的第三弹性结构，连接到所述第一和第二杠杆结构的各自部分，所述各自部分靠近所述第一和第二杠杆结构的各自的第一端；以及
光闸，排列在所述衬底上，并连接到所述第一和第二杠杆结构的第二端。
19.一种微型机电系统可变光衰减器，用于响应电输入信号，衰减光束的光功率，包括：
具有平面的衬底；
光纤，分别具有光信号发射端和光信号接收端，在所述衬底上彼此同轴对齐；
静电电极区，固定在所述衬底上，并响应所述电输入信号生成静电力；
可移动主体，安置在所述衬底上并由所述静电力移动；
两个接地电极，固定在所述衬底上，安置在所述可移动主体的两侧，并通过各自的第一弹性结构连接到所述可移动主体；
第一和第二杠杆结构，每个具有第一端和第二端，安置在垂直于所述可移动主体的移动方向中，所述第一和第二杠杆结构的第一端通过各自的第二弹性结构连接到所述可移动主体；
两个支撑结构，相对于所述第一和第二杠杆结构，安置在所述可移动主体的相对面上，并通过各自的第三弹性结构，连接到所述第一和第二杠杆结构的各自部分，所述各自部分靠近所述第一和第二杠杆结构的各自的第一端；以及
光闸，安置在所述衬底上并连接到所述第一和第二杠杆结构的第二端。
20.如权利要求19所述的微型机电系统可变光衰减器，其中，可移动主体包括延长结构，所述延长结构与所述第一和第二杠杆结构平行安置，并具有几乎等于所述第一和第二杠杆结构的总长度的长度，并且通过第三弹性结构，将所述第一和第二杠杆结构的第一端连接到所述可移动主体。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102998745A (zh) * 2012-12-03 2013-03-27 东南大学 一种可自动稳定挡板位置的静电驱动可变光衰减器

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100483048B1 (ko) * 2002-12-27 2005-04-15 삼성전기주식회사 Ｍｅｍｓ 가변 광감쇄기
US7039268B2 (en) * 2004-03-29 2006-05-02 Japan Aviation Electronics Industry Limited Optical device
US7236289B2 (en) * 2004-05-27 2007-06-26 Angstrom, Inc. Fast optical shutter using micromirror motion
KR100586967B1 (ko) * 2004-05-28 2006-06-08 삼성전기주식회사 회전형 빗살 구동 액츄에이터 및 이를 이용한 가변 광감쇄기
KR100635375B1 (ko) 2004-09-14 2006-10-17 한국전자통신연구원 트랜시버 모듈 및 수동정렬을 위한 광학 벤치
JP2007065035A (ja) * 2005-08-29 2007-03-15 Anritsu Corp 光アッテネータ
JP2008090000A (ja) * 2006-10-02 2008-04-17 Nec Corp 光送受信モジュール
US7535620B2 (en) * 2007-04-04 2009-05-19 Precisely Microtechnology Corp. Micro-electro-mechanical system micro mirror
US8238018B2 (en) * 2009-06-01 2012-08-07 Zhou Tiansheng MEMS micromirror and micromirror array
TWI441222B (zh) * 2009-11-04 2014-06-11 Univ Nat Taiwan 開關元件及具有該開關元件之光開關裝置
US8666218B2 (en) * 2010-03-02 2014-03-04 Agiltron, Inc. Compact thermal actuated variable optical attenuator
US9036231B2 (en) 2010-10-20 2015-05-19 Tiansheng ZHOU Micro-electro-mechanical systems micromirrors and micromirror arrays
US10551613B2 (en) 2010-10-20 2020-02-04 Tiansheng ZHOU Micro-electro-mechanical systems micromirrors and micromirror arrays
US8941907B2 (en) 2010-12-08 2015-01-27 Teledyne Scientific & Imaging, Llc. Microelectromechanical optical shutter system
EP2671107A1 (en) * 2011-02-02 2013-12-11 Corning Cable Systems LLC Dense shuttered fiber optic connectors and assemblies suitable for establishing optical connections for optical backplanes in equipment racks
KR20120102387A (ko) * 2011-03-08 2012-09-18 삼성전자주식회사 표시 장치와 이의 제조 방법
US9385634B2 (en) 2012-01-26 2016-07-05 Tiansheng ZHOU Rotational type of MEMS electrostatic actuator
CN103235389B (zh) * 2013-05-02 2015-02-11 哈尔滨理工大学 基于光纤耦合的光纤旋转准直器及其机械轴和光轴同轴调试方法
CN103698854B (zh) * 2013-12-30 2016-01-13 深圳市盛喜路科技有限公司 一种mems可调光衰减器的封装结构及封装方法
US20150212273A1 (en) * 2014-01-30 2015-07-30 Adtran, Inc. Optical fiber adapter with embedded optical attenuator
WO2015153179A1 (en) 2014-04-01 2015-10-08 Agiltron, Inc. Microelectromechanical displacement structure and method for controlling displacement
CN105563465B (zh) * 2016-01-28 2017-12-12 南京理工大学 一种光电‑静电复合驱动微平台装置
US10727765B1 (en) * 2017-06-27 2020-07-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Mems friction drive linear motor
US11431380B2 (en) * 2020-05-14 2022-08-30 International Business Machines Corporation Wrap plug attenuation adjustment tool

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5923798A (en) * 1997-05-15 1999-07-13 Lucent Technologies, Inc. Micro machined optical switch
US6404969B1 (en) * 1999-03-30 2002-06-11 Coretek, Inc. Optical switching and attenuation systems and methods therefor
US6031946A (en) * 1998-04-16 2000-02-29 Lucent Technologies Inc. Moving mirror switch
US6144794A (en) * 1998-10-15 2000-11-07 Alliance Fiber Optics Products, Inc. Motor driven optical fiber variable attenuator
US6229640B1 (en) * 1999-08-11 2001-05-08 Adc Telecommunications, Inc. Microelectromechanical optical switch and method of manufacture thereof
US6246826B1 (en) * 1999-09-02 2001-06-12 Nortel Networks Limited Variable optical attenuator with profiled blade
US6275320B1 (en) * 1999-09-27 2001-08-14 Jds Uniphase, Inc. MEMS variable optical attenuator
US6388359B1 (en) * 2000-03-03 2002-05-14 Optical Coating Laboratory, Inc. Method of actuating MEMS switches
US6303885B1 (en) * 2000-03-03 2001-10-16 Optical Coating Laboratory, Inc. Bi-stable micro switch
US6377718B1 (en) * 2000-03-24 2002-04-23 Wisconsin Alumni Research Foundation Micromechanical phase-shifting gate optical modulator
US6351580B1 (en) * 2000-03-27 2002-02-26 Jds Uniphase Corporation Microelectromechanical devices having brake assemblies therein to control movement of optical shutters and other movable elements
US6801682B2 (en) * 2001-05-18 2004-10-05 Adc Telecommunications, Inc. Latching apparatus for a MEMS optical switch
FR2828185A1 (fr) * 2001-07-31 2003-02-07 Memscap Procede de fabrication d'un composant optique microelectromecanique
KR100393193B1 (ko) * 2001-09-29 2003-07-31 삼성전자주식회사 광 도파로와 ｍｅｍｓ 액추에이터를 구비한 가변 광 감쇠기
KR100401109B1 (ko) * 2001-12-06 2003-10-10 삼성전기주식회사 가변 광감쇄기
KR100401104B1 (ko) * 2001-12-07 2003-10-10 삼성전기주식회사 광 스위치
KR100451927B1 (ko) * 2002-02-27 2004-10-08 삼성전기주식회사 가변 광감쇠기
KR100483048B1 (ko) * 2002-12-27 2005-04-15 삼성전기주식회사 Ｍｅｍｓ 가변 광감쇄기
KR100501195B1 (ko) * 2003-06-25 2005-07-18 삼성전기주식회사 이동식 광도파로를 구비한 ｍｅｍｓ 가변 광감쇄기 및이동식 광도파로의 구동방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102998745A (zh) * 2012-12-03 2013-03-27 东南大学 一种可自动稳定挡板位置的静电驱动可变光衰减器

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Publication number Publication date
US20040126081A1 (en) 2004-07-01
JP2004212934A (ja) 2004-07-29
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KR20040057710A (ko) 2004-07-02
KR100483047B1 (ko) 2005-04-18
US6901204B2 (en) 2005-05-31

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