DE112011106020T5 - Integrierte optomechanische Silizium-Gyroskope (OMGS) - Google Patents

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Abstract

Ein System mit einem optomechanischen Gyroskop-Gerät. Eine optomechanische Scheibe agiert als ein optischer Ringresonator und ein mechanischer Scheibenresonator. Ein Drivelaser generiert ein optisches Drivesignal. Ein Drivekanal agiert als ein Wellenleiter für das optische Drivesignal und schließt Driveelektroden in einer ersten Nähe in Bezug auf die optomechanische Scheibe ein. Die Driveelektroden, erregen den Ring durch evaneszente Kopplung. Ein Drivefotodetektor ist konfiguriert, ein optisches Ausgangssignal vom Drivekanal zu empfangen. Ein Abtastleser generiert ein optisches Abtastsignal. Ein Abtastkanal agiert als ein Wellenleiter für das optische Abtastsignal und schließt Abtastelektroden in einer zweiten Nähe in Bezug auf die optomechanische Scheibe ein. Ein Abtastfotodetektor ist konfiguriert, ein optisches Ausgangssignal vom Abtastkanal zu empfangen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf optomechanische Geräte. Insbesondere beziehen sich Ausführungsformen der Erfindung auf optomechanische Gyroskope.
  • HINTERGRUND
  • Gyroskope sind Geräte, welche die Winkelgeschwindigkeit messen, die für viele Anwendungen nützlich ist, einschließlich dynamischer Fahrzeugsteuerung, Gestikerkennung, Navigation usw. Gyroskop basierte Systeme werden momentan in vielen Gebieten verwendet, einschließlich Raumfahrtnavigation, Industriemaschinenüberwachung, elektronisches Stabilitätsprogramm für Kraftfahrzeuge, Handgeräte, usw. Entscheidend für die Gyroskopleistung sind Sensitivität, Bandbreite und Stabilität (oder Bias-Drift). Die höchste Leistung kann momentan bis zu 1.000.000 $ kosten und basiert häufig auf Optik und weist eine Drift bis hinunter zu einigen Grad/h oder besser auf. Am anderen Ende des Spektrums kosten Gyroskope für Verbraucher zurzeit ungefähr 1 $ pro Achse, sie basieren auf mikroelektromechanischen System-(MEMS)-Technologien und leiden unter einer viel höheren Drift, wie beispielsweise im Bereich von 50–100 Grad/h. Für persönliche Navigation sind Dreiachsengyroskope, die eine Drift im Bereich von einzelnen Graden/h aufweisen, während sie die Sensitivität und Bandbreite aufrechterhalten, um sowohl langsame als auch schnelle Winkelbewegungen zu umfassen, wünschenswert. Dies ist grundsätzlich unter Verwendung bekannter elektrostatischer MEMS-Gyroskope unerreichbar.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Erfindungsgemäße Ausführungsformen werden beispielhaft und in keiner Weise einschränkend in den Figuren der begleitenden Zeichnungen dargestellt, wobei sich gleiche Bezugsnummern auf ähnliche Elemente beziehen.
  • 1a ist eine Draufsicht einer Ausführungsform eines integrierten optomechanischen Silizium-Gyroskops.
  • 1b ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines integrierten optomechanischen Silizium-Gyroskops.
  • 2a ist ein Querschnitt einer Ausführungsform eines siliziumphotonischen optomechanischen Gyroskops vor einer MEMS-Freigabe.
  • 2b ist ein Querschnitt einer Ausführungsform eines siliziumphotonischen optomechanischen Gyroskops nach einer MEMS-Freigabe.
  • 2c ist ein Querschnitt einer Ausführungsform eines siliziumphotonischen optomechanischen Gyroskops nach einem Wafer Level Packaging.
  • 3 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform einer Technik für das Verwenden eines optomechanischen Gyroskops.
  • 4 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Elektronik.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Bei der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details gegeben. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können jedoch ohne diese spezifischen Details umgesetzt werden. In anderen Fällen wurden wohlbekannte Schaltungen, Strukturen und Techniken nicht im Detail gezeigt, um das Verständnis dieser Beschreibung nicht in den Hintergrund rücken zu lassen. Hier werden Ausführungsformen von Gyroskopen beschrieben, die Silizium-Photonik verwenden, um ein optomechanisches Gyroskop (OMG) mit hoher Leistung (z. B. Navigationsgüte) und relativ niedrigen Kosten zu ermöglichen. Dieses OMG verwendet Optomechanik, um optomechanisch umgewandelte Trägheitssensoren (einschließlich Gyroskopen und Beschleunigungsmessern) in einer relativ kostengünstigen Silizium-Photonik-Plattform bereitzustellen. Bei verschiedenen Ausführungsformen schließt das siliziumphotonische OMG einen Ringresonator ein, der durch einen zentralen Punkt ausgesetzt wird. Eine optische Resonanz wird im Ring durch evaneszente Kopplung von einem angrenzenden Wellenleiter (ein Drivekanal) erregt. Durch Amplitudenmodulieren des Lichtes bei der mechanischen Resonanzfrequenz der Scheibe wird die Scheibe aufgrund von optomechanischen Kräften (entweder Strahlungsdruck oder optische Gefällskraft) in Schwingung versetzt. Typische mechanische Resonanzfrequenzen können im Bereich von 100 kHz bis 10 MHz liegen. Sobald die Scheibe mechanisch schwingt, agiert sie ganz wie ein resonanter MEMS-Sensor. Die Schwingungsform wird proportional zur externen Beschleunigung (im Fall von einem Beschleunigungsmesser) oder Rotation (oder Coriolisbeschleunigung, im Fall von einem Gyroskop) gestört. 1a ist eine Draufsicht einer Ausführungsform eines integrierten optomechanischen Silizium-Gyroskops. 1b ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines integrierten optomechanischen Silizium-Gyroskops. Die Komponenten der 1a und 1b können auf dem Substrat 100 hergestellt werden. Bei einer Ausführungsform können Widerstandsheizelemente (nicht veranschaulicht in den Figuren) zur Chiplage hinzugefügt werden, um eine konstante Temperatur der Bauelemente aufrechtzuerhalten und die mechanischen und optischen Eigenschaften stabil zu halten. Der Drivelaser 115 und Abtastleser 150 können Hybridlaser oder diskrete (externe) Laser sein. Die Laser können jede Art von aus dem Stand der Technik bekannte Laser sein. Bei einer Ausführungsform kann der Drivelaser 115 und der Abtastleser 150 das ausgestrahlte Licht bei der mechanischen Resonanzfrequenz der optomechanischen Scheibe 140 modulieren. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der optionale Modulator 120 verwendet werden, um das Licht vom Drivelaser 115 zur mechanischen Resonanzfrequenz der optomechanischen Scheibe 140 zu modulieren. Der Drivelaser 115 ist optisch mit dem Drivekanal 110 gekoppelt, der einen Wellenleiter einschließen kann. Der Fotodetektor 130 ist ebenfalls optisch mit dem Drivekanal 110 gekoppelt, um Licht vom Drivelaser 115 zu erkennen. Der Fotodetektor 130 kann beispielsweise eine integrierte Hybrid-Fotodiode oder ein diskreter (externer) Detektor sein. Der Abtastleser 150 ist optisch mit dem Abtastkanal 155 gekoppelt, der einen Wellenleiter umfassen kann. Der Fotodetektor 175 ist auch optisch mit dem Abtastkanal 155 gekoppelt, um Licht vom Abtastleser 150 zu erkennen. Der Fotodetektor 175 kann beispielsweise eine integrierte Hybrid-Fotodiode oder ein diskreter (externer) Detektor sein. Im Beispiel der 1a und 1b werden separate Laser und Fotodetektoren verwendet. Bei einer alternativen Ausführungsform kann ein einzelner Laser und/oder Fotodetektor in Verbindung mit Wellenleiter-Splittern verwendet werden, um das optische Signal zu teilen und zu kombinieren. Bei einer Ausführungsform kann der Laser I a feedback lop unter Verwendung des Drivefotodetektors gesperrt werden, um eine konsistente Laserwellenlänge aufrechtzuerhalten. Bei einer Ausführungsform sind die Driveelektroden 125 positioniert, um eine optische Resonanz in der optomechanischen Scheibe 140 durch evaneszente Kopplung zu induzieren. Wenn das Licht vom Drivelaser 115 bei der mechanischen Resonanzfrequenz der optomechanischen Scheibe 140 moduliert wird, Transduktion zwischen Drivekanal 110 und optomechanischer Scheibe 140 an den Driveelektroden 125, um zu bewirken, dass die optomechanische Scheibe 140 resoniert. Sobald optomechanische Scheibe 140 resoniert, reagiert sie auf physische Bewegung des Substrates, auf das sie aufgebracht ist. Die Schwingungsform wird proportional zur externen Beschleunigung (im Fall von einem Beschleunigungsmesser) oder Rotation (oder Coriolisbeschleunigung, im Fall von einem Gyroskop) gestört. Diese Änderung in der Schwingungsform wird durch evaneszente Kopplung zwischen optomechanischer Scheibe 140 und den Abtastelektroden 160 am Knoten des Drive-Modus erkannt. Die Erkennung eines Signals beim Abtastfotodetektor 175 zeigt die Präsenz der externen Bewegung an. Die externe Bewegung ist proportional zur Amplitude des Signals. Bei einer Ausführungsform ist der Abtastkanal 155 mit einem oder mehreren Knoten ausgerichtet (z. B. 45°, 135°, 225°, 315°) und Drivekanal 110 ist mit einem oder mehreren Schwingungsbäuchen ausgerichtet (z. B. 0°, 90°, 180°, 270°). 2a ist ein Querschnitt einer Ausführungsform eines siliziumphotonischen optomechanischen Gyroskops vor einer MEMS-Freigabe. Das Beispiel von 2a veranschaulicht eine Ansicht des Querschnitts der optomechanischen Gyroskop-Architektur der 1a und 1b. Der Drivelaser 215 ist konfiguriert, ein optisches Signal durch den Modulator 220 und die SiN-Koppler 225 an die optomechanische Scheibe 240 bereitzustellen, die nicht freigegeben wurde. Der Fotodetektor 230 ist positioniert, um optische Signale zu empfangen. 2b ist ein Querschnitt einer Ausführungsform eines siliziumphotonischen optomechanischen Gyroskops nach einer MEMS-Freigabe. Nach dem bzw. den MEMS-Freigabeschritten existieren Hohlräume 260 unter der optomechanischen Scheibe 240. 2c ist ein Querschnitt einer Ausführungsform eines siliziumphotonischen optomechanischen Gyroskops nach einem Wafer Level Packaging. Wafer Level Package 275 veranschaulicht in 2c kann unter Verwendung von Waferbonden angefügt werden, um die Umgebung der schwingenden Scheibe zu kapseln und zu regulieren, um einen hohen mechanischen Qualitätsfaktor sicherzustellen. 3 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform einer Technik für das Verwenden eines optomechanischen Gyroskops. Ein optisches Signal wird durch einen Laser generiert und bei der mechanischen Resonanzfrequenz der optomechanischen Scheibe moduliert, 310. Wie oben beschrieben, kann dies durch Modulieren des Lichtes mit einem Modulator erreicht werden oder der Laser kann abgestimmt werden, um Licht mit der korrekten Frequenz zu generieren. Das modulierte Licht induziert Schwingungen in der optomechanischen Scheibe durch evaneszente Kopplung, 320. Die optomechanische Scheibe arbeitet dann als ein optischer Ringresonator und ein mechanischer Scheibenresonator. Die physische Bewegung der optomechanischen Scheibe beispielsweise durch die Bewegung eines Gerätes, das die optomechanische Scheibe enthält, resultiert in Änderungen im optischen Signal, das vom Abtastkanalfotodetektor empfangen wird. Der Abtastkanalfotodetektor erfasst Änderungen im optischen Signal beim Abtastkanal, 330. Die Bewegung des Gerätes wird von den erfassten Signaländerungen bestimmt, 340. Die Bewegung ist proportional zu dem vom Fotodetektor erfassten Signal. Ein Signal oder eine andere Anzeige wird generiert, um die Bewegung anzuzeigen, 350. Das Signal kann gesendet oder eine Anzeige gespeichert werden, oder eine Schnittstelle kann modifiziert werden, oder viele andere Aktionen können als Reaktion auf die Bewegung unternommen werden. 4 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Elektronik. Die in 4 veranschaulichte Elektronik soll eine Auswahl an Elektronik (entweder drahtgebunden oder drahtlos) darstellen, einschließlich beispielsweise eines Tablet-Geräts, Smartphones, Desktop-Computer-Systems, Laptop-Systems, Servers usw. Alternative Elektronik kann mehr, weniger und/oder unterschiedliche Komponenten einschließen. Die Elektronik 400 beinhaltet Bus 405 oder ein anderes Kommunikationsgerät, um Informationen zu kommunizieren, und den bzw. die Prozessoren 410, die mit dem Bus 405 gekoppelt sind und Informationen verarbeiten können. Die Elektronik 400 kann mehrere Prozessoren und/oder Koprozessoren einschließen. Die Elektronik 400 kann weiter Direktzugriffsspeicher (random access memory, RAM) oder ein anderes dynamisches Speichergerät 420 (als Speicher bezeichnet), das mit Bus 405 gekoppelt ist, beinhalten, und sie kann Informationen und Befehle speichern, die von Prozessor 410 ausgeführt werden können. Der Speicher 420 kann auch zum Speichern von temporären Variablen oder anderen Zwischeninformationen während einer Ausführung von Befehlen durch die Prozessoren 410 verwendet werden. Die Elektronik 400 kann ebenfalls Festwertspeicher (Read Only Memory, ROM) und/oder ein anderes statisches Speichergerät 430 beinhalten, das mit Bus 405 gekoppelt ist und statische Informationen und Anweisungen für Prozessor 410 speichern kann. Das Datenspeichergerät 440 kann mit Bus 405 gekoppelt sein, um Informationen und Anweisungen zu speichern. Das Datenspeichergerät 440 (beispielsweise eine Magnetdiskette oder optische Disc und ein entsprechendes Laufwerk) kann mit der Elektronik 400 gekoppelt sein. Die Elektronik 400 kann auch über den Bus 405 mit dem Anzeigegerät 450 gekoppelt sein, das jede Art von Anzeigegerät wie ein Touchscreen sein kann, um einem Benutzer Informationen anzuzeigen. Das Eingabegerät 460 kann jede Art von Schnittstelle und/oder Gerät sein, um einem Benutzer zu ermöglichen, eine Eingabe in Elektronik 400 bereitzustellen. Das Eingabegerät kann Tasten und/oder Schaltflächen und einen Sprach- oder Lautsprechereingang einschließen, um Informationen und eine Befehlsauswahl an die Prozessoren 410 zu kommunizieren. Die Elektronik 400 kann weiter die Sensoren 470 einschließen, die verwendet werden können, um die Funktionalität zu unterstützen, die durch Elektronik 400 bereitgestellt wird. Die Sensoren 470 können beispielsweise ein Gyroskop, einen Näherungssensor, einen Lichtsensor usw. einschließen. Jede Anzahl von Sensoren und Sensortypen kann unterstützt werden. Bei einer Ausführungsform kann das Gyroskop das hier beschriebene optomechanische Gyroskop sein. Die Elektronik 400 kann weiter die Netzwerkschnittstellen 480 beinhalten, um Zugriff auf ein Netzwerk wie ein lokales Netzwerk zu ermöglichen. Die Netzwerkschnittstellen 480 können zum Beispiel eine drahtlose Netzwerkschnittstelle einschließen, die Antenne 485 aufweist, welche eine oder mehrere Antennen repräsentieren kann. Die Netzwerkschnittstellen 480 können ebenfalls beispielsweise eine verdrahtete Netzwerkschnittstelle einschließen, um mit entfernten Geräten über das Netzwerkkabel 487 zu kommunizieren, das beispielsweise ein Ethernetkabel, ein Koaxialkabel, ein Lichtwellenleiter, ein serielles Kabel oder ein paralleles Kabel sein kann. Ein Netzwerkzugang kann auch gemäß den Standards 4G/LTE bereitgestellt werden. Bei einer Ausführungsform können die Netzwerkschnittstellen 480 Zugriff auf ein lokales Netzwerk bereitstellen, indem sie beispielsweise dem Standard IEEE 802.11b und/oder IEEE 802.11g und/oder IEEE 802.11n entspricht, und/oder die drahtlose Netzwerkschnittstelle kann Zugriff auf ein Personal Area Network bereitstellen, indem sie beispielsweise Bluetooth-Standards entspricht. Andere drahtlose Netzwerkschnittstellen und/oder Protokolle, wie z. B. 4G/LTE, können ebenfalls unterstützt werden. IEEE 802.11b entspricht IEEE Std. 802.11b – 1999 „Netzwerke in lokalen und Großstadtgebieten, Teil 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) und Physical Layer-(PHY)-Spezifikationen: Erweiterung der physikalischen Schicht mit höherer Geschwindigkeit im 2,4-GHz-Band”, zugelassen am 16. September 1999, sowie zugehörige Dokumente. IEEE 802.11g entspricht IEEE Std. 802.11g – 2003 „Netzwerke in lokalen und Großstadtgebieten, Teil 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) und Physical Layer-(PHY)-Spezifikationen, Zusatz 4: Weitere Erweiterung mit höherer Geschwindigkeit im 2,4-GHz-Band”, zugelassen am 27. Juni 2003, sowie zugehörige Dokumente. Bluetooth-Protokolle sind beschrieben in „Spezifikation des Bluetooth-Systems: Kern, Version 1.1”, veröffentlicht am 22. Februar 2001 von der Bluetooth Special Interest Group, Inc. Associated, und vorherige oder nachfolgende Versionen des Bluetooth-Standards können ebenfalls unterstützt werden. Zusätzlich zu oder anstatt Kommunikation über Wireless-LAN-Standards können die Netzwerkschnittstellen 480 drahtlose Kommunikationen unter Verwendung von beispielsweise Zeitmultiplexmehrfachzugriff-(Time Division, Multiple Access, TDMA)-Protokollen, Global System for Mobile Communications-(GSM)-Protokollen, Codeverteilvielfachzugriff-(Code Division, Multiple Access, CDMA)-Protokollen und/oder jeder anderen Art von drahtlosem Kommunikationsprotokoll ermöglichen. Verweise in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform” bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder Charakteristikum, das in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in zumindest einer erfindungsgemäßen Ausführungsform enthalten ist. Die Verwendung des Ausdrucks „in einer Ausführungsform” an verschiedenen Stellen in der Beschreibung bezieht sich nicht notwendigerweise immer auf die gleiche Ausführungsform. Die Änderung in der Schwingungsform kann unter Verwendung evaneszenter Kopplung mit einem Abtastwellenleiter (einem Abtastkanal) erkannt werden, der konzipiert ist, sich an einem Knoten des Drive-Modus zu befinden. Die Erkennung eines Signals an einem lichtempfindlichen Sensor im Abtastkanal zeigt die Präsenz von externer Bewegung an. Während die Erfindung bezogen auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurde, wird ein Fachmann erkennen, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern mit Modifikationen und Änderungen im Sinne und innerhalb des Schutzbereichs der angefügten Ansprüche betrieben werden kann. Die Beschreibung soll somit als veranschaulichend anstatt einschränkend angesehen werden.

Claims (22)

  1. Vorrichtung, umfassend: eine optomechanische Scheibe, die als ein optischer Ringresonator und ein mechanischer Scheibenresonator agiert; ein Drivelaser, um ein optisches Drivesignal zu generieren; ein Drivekanal, der als ein Wellenleiter für das optische Drivesignal agiert und Driveelektroden in einer ersten Nähe in Bezug auf die optomechanische Scheibe umfasst, wobei die Driveelektroden den Ring durch die evaneszente Kopplung erregen; ein Drivefotodetektor, der konfiguriert ist, ein optisches Ausgangssignal vom Drivekanal zu empfangen; ein Abtastleser, um ein optisches Abtastsignal zu generieren; ein Abtastkanal, der als ein Wellenleiter für das optische Abtastsignal agiert und Abtastelektroden in einer zweiten Nähe in Bezug auf die optomechanische Scheibe umfasst; ein Abtastfotodetektor, der konfiguriert ist, ein optisches Ausgangssignal vom Abtastkanal zu empfangen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Drivelaser Licht bei der mechanischen Resonanzfrequenz der optomechanischen Scheibe moduliert, um die Scheibe durch optomechanische Kräfte in Schwingung zu versetzen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die optomechanische Kraft Strahlungsdruck umfasst.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die optomechanische Kraft eine optische Gefällskraft umfasst.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 weiter umfassend einen Modulator, um das optische Drivesignal bei der mechanischen Resonanzfrequenz der optomechanischen Scheibe zu modulieren, um die Scheibe durch optomechanische Kräfte in Schwingung zu versetzen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die optomechanische Kraft Strahlungsdruck umfasst.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die optomechanische Kraft eine optische Gefällskraft umfasst.
  8. Tablet-Computergerät umfassend: eine Touchscreen-Schnittstelle; eine optomechanische Scheibe, die als ein optischer Ringresonator und ein mechanischer Scheibenresonator agiert; ein Drivelaser, um ein optisches Drivesignal zu generieren; ein Drivekanal, der als ein Wellenleiter für das optische Drivesignal agiert und Driveelektroden in einer ersten Nähe in Bezug auf die optomechanische Scheibe umfasst, wobei die Driveelektroden den Ring durch evaneszente Kopplung erregen; ein Drivefotodetektor, der konfiguriert ist, ein optisches Ausgangssignal vom Drivekanal zu empfangen; ein Abtastleser, um ein optisches Abtastsignal zu generieren; ein Abtastkanal, der als ein Wellenleiter für das optische Abtastsignal agiert und Abtastelektroden in einer zweiten Nähe in Bezug auf die optomechanische Scheibe umfasst; ein Abtastfotodetektor, der konfiguriert ist, ein optisches Ausgangssignal vom Abtastkanal zu empfangen; ein Prozessor, der gekoppelt ist, um den Abtastfotodetektor und den Drivefotodetektor zu überwachen, und der mit der Touchscreen-Schnittstelle gekoppelt ist.
  9. Tablet nach Anspruch 8, wobei der Drivelaser Licht bei der mechanischen Resonanzfrequenz der optomechanischen Scheibe moduliert, um die Scheibe durch optomechanische Kräfte in Schwingung zu versetzen.
  10. Tablet nach Anspruch 9, wobei die optomechanische Kraft Strahlungsdruck umfasst.
  11. Tablet nach Anspruch 9, wobei die optomechanische Kraft eine optische Gefällskraft umfasst.
  12. Tablet nach Anspruch 8, weiter umfassend einen Modulator, um das optische Drivesignal bei der mechanischen Resonanzfrequenz der optomechanischen Scheibe zu modulieren, um die Scheibe durch optomechanische Kräfte in Schwingung zu versetzen.
  13. Tablet nach Anspruch 12, wobei die optomechanische Kraft Strahlungsdruck umfasst.
  14. Tablet nach Anspruch 12, wobei die optomechanische Kraft eine optische Gefällskraft umfasst.
  15. System umfassend: eine Rundstrahlantenne; eine optomechanische Scheibe, die als ein optischer Ringresonator und ein mechanischer Scheibenresonator agiert; ein Drivelaser, um ein optisches Drivesignal zu generieren; ein Drivekanal, der als ein Wellenleiter für das optische Drivesignal agiert und Driveelektroden in einer ersten Nähe in Bezug auf die optomechanische Scheibe umfasst, wobei die Driveelektroden den Ring durch evaneszente Kopplung erregen; ein Drivefotodetektor, der konfiguriert ist, ein optisches Ausgangssignal vom Drivekanal zu empfangen; ein Abtastleser, um ein optisches Abtastsignal zu generieren; ein Abtastkanal, der als ein Wellenleiter für das optische Abtastsignal agiert und Abtastelektroden in einer zweiten Nähe in Bezug auf die optomechanische Scheibe umfasst; ein Abtastfotodetektor, der konfiguriert ist, ein optisches Ausgangssignal vom Abtastkanal zu empfangen; ein Prozessor, der gekoppelt ist, um den Abtastfotodetektor und den Drivefotodetektor zu überwachen, und der mit der Touchscreen-Schnittstelle gekoppelt ist.
  16. System nach Anspruch 15 weiter umfassend eine Touchscreen-Schnittstelle.
  17. System nach Anspruch 15, wobei der Drivelaser Licht bei der mechanischen Resonanzfrequenz der optomechanischen Scheibe moduliert, um die Scheibe durch optomechanische Kräfte in Schwingung zu versetzen.
  18. System nach Anspruch 17, wobei die optomechanische Kraft Strahlungsdruck umfasst.
  19. System nach Anspruch 17, wobei die optomechanische Kraft eine optische Gefällskraft umfasst.
  20. Tablet nach Anspruch 15 weiter umfassend einen Modulator, um das optische Drivesignal bei der mechanischen Resonanzfrequenz der optomechanischen Scheibe zu modulieren, um die Scheibe durch optomechanische Kräfte in Schwingung zu versetzen.
  21. System nach Anspruch 20, wobei die optomechanische Kraft Strahlungsdruck umfasst.
  22. System nach Anspruch 20, wobei die optomechanische Kraft eine optische Gefällskraft umfasst.
DE112011106020.3T 2011-12-23 2011-12-23 Integrierte optomechanische Silizium-Gyroskope (OMGS) Pending DE112011106020T5 (de)

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WO (1) WO2013095660A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022130885B3 (de) 2022-11-22 2024-05-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Beschleunigungs- und Winkelgeschwindigkeitsmessung

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9778042B2 (en) * 2013-12-13 2017-10-03 Intel Corporation Opto-mechanical inertial sensor
US20200173779A1 (en) * 2018-12-03 2020-06-04 Honeywell International Inc. System and methods for optical excitation of acoustic resonance in resonator gyroscopes
CN110488422B (zh) * 2019-08-02 2020-12-08 中国地质大学（武汉） 一种基于硅基mems微环的低功耗全光二极管
FR3127572B1 (fr) * 2021-09-24 2023-09-08 Commissariat Energie Atomique Dispositif et procédé de détection d’espèces chimiques ou biologiques

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4661964A (en) * 1985-10-02 1987-04-28 Northrop Corporation Resonant waveguide laser gyro with a switched source
EP0254756B1 (de) * 1986-07-29 1989-04-12 LITEF GmbH Verfahren zur Drehratenmessung mittels eines passiven optischen Resonators
US4991922A (en) * 1988-08-29 1991-02-12 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Optical fiber coupler and method
DE58908370D1 (de) * 1988-12-14 1994-10-20 Honeywell Ag Ringlaser-auslesevorrichtung.
US5420684A (en) * 1989-12-22 1995-05-30 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Resonant interferometer fiber optic gyroscope
JPH04272481A (ja) 1990-12-25 1992-09-29 Satoshi Kawada マイクロマシーンの操作方法及び光駆動マイクロマシーン
JP3737595B2 (ja) 1997-02-03 2006-01-18 独立行政法人科学技術振興機構 微小光回路装置
TW401509B (en) 1998-06-05 2000-08-11 Defence Dept Chung Shan Inst Flipping device control circuit for laser gyroscope
US6473218B1 (en) 1999-06-11 2002-10-29 California Institute Of Technology Light modulation in whispering-gallery-mode resonators
US6831938B1 (en) * 1999-08-30 2004-12-14 California Institute Of Technology Optical system using active cladding layer
US6473541B1 (en) * 1999-09-15 2002-10-29 Seng-Tiong Ho Photon transistors
US6587205B2 (en) * 2000-07-28 2003-07-01 Litton Systems, Inc Integrated optic gyroscope and method of fabrication
WO2002044672A2 (en) * 2000-11-28 2002-06-06 Rosemount Inc. Arrangement for measuring physical parameters with an optical sensor
US6603558B2 (en) * 2001-07-25 2003-08-05 University Of Delaware Micro-ring cavity gyroscope with magnetic field lock-in minimization
EP1493212B1 (de) 2002-04-09 2009-10-14 California Institute Of Technology Auf einem optoelektronischen oszillator basierende atomuhr
US7043115B2 (en) * 2002-12-18 2006-05-09 Rosemount, Inc. Tunable optical filter
US7123800B2 (en) 2004-03-02 2006-10-17 Celight, Inc. Integrated loop resonator with adjustable couplings and methods of using the same
US7480425B2 (en) * 2004-06-09 2009-01-20 Oewaves, Inc. Integrated opto-electronic oscillators
US7535576B2 (en) 2006-05-15 2009-05-19 Honeywell International, Inc. Integrated optical rotation sensor and method for sensing rotation rate
WO2008030782A2 (en) 2006-09-05 2008-03-13 Oewaves, Inc. Wideband receiver based on photonics technology
US7903255B2 (en) * 2007-08-16 2011-03-08 Celight, Inc. Sagnac sensor with nested waveguides
KR101453104B1 (ko) 2007-10-09 2014-10-23 삼성전자주식회사 마이크로 자이로 장치
US7746475B2 (en) 2007-10-09 2010-06-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Microgyroscope
WO2009059182A1 (en) * 2007-10-31 2009-05-07 Massachusetts Institute Of Technology Controlling optical resonances via optically induced potentials
WO2009064934A2 (en) 2007-11-13 2009-05-22 Oewaves, Inc. Cross modulation-based opto-electronic oscillator with tunable electro-optic optical whispering gallery mode resonator
WO2009137202A2 (en) * 2008-04-03 2009-11-12 California Institute Of Technology Optical sensing based on overlapping optical modes in optical resonator sensors and interferometric sensors
US7616850B1 (en) * 2008-04-09 2009-11-10 Sandia Corporation Wavelength-tunable optical ring resonators
CN100555361C (zh) 2008-07-18 2009-10-28 北京航空航天大学 光纤陀螺教学实验寻北仪的光纤陀螺结构
US8892127B2 (en) 2008-11-21 2014-11-18 Qualcomm Incorporated Wireless-based positioning adjustments using a motion sensor
IL205444A0 (en) 2009-05-01 2010-12-30 Univ Leland Stanford Junior Gyroscope utilizing mems and optical sensing
WO2011023246A1 (en) * 2009-08-25 2011-03-03 Tele Atlas B.V. A vehicle navigation system and method
US8432551B2 (en) * 2010-08-06 2013-04-30 Honeywell International Inc. Neon or iodine absorption enhanced hene ring laser gyroscope
US8831056B2 (en) * 2011-06-30 2014-09-09 Oewaves, Inc. Compact optical atomic clocks and applications based on parametric nonlinear optical mixing in whispering gallery mode optical resonators
US9528829B2 (en) 2011-07-14 2016-12-27 Cornell University Gyroscopes based on optomechanical sensing
US9158069B2 (en) * 2013-04-15 2015-10-13 Technion Research & Development Foundation Ltd. Charge-discharge electro-optical microring modulator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022130885B3 (de) 2022-11-22 2024-05-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Beschleunigungs- und Winkelgeschwindigkeitsmessung

Also Published As

Publication number Publication date
TWI461655B (zh) 2014-11-21
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KR101682993B1 (ko) 2016-12-20

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