ES2263639T3

ES2263639T3 - Matriz de interconmutacion optica mems con canales integrados de confinamiento de haces y metodos operativos de la misma.

Info

Publication number: ES2263639T3
Application number: ES01953448T
Authority: ES
Inventors: Meichun Ruan; Jun Shen; Charles Wheeler
Original assignee: University of Arizona; Arizona State University ASU
Current assignee: University of Arizona; Arizona State University ASU
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2006-12-16
Anticipated expiration: 2021-07-11
Also published as: PT1299761E; WO2002005012A2; DE60120167T2; CN1668957A; JP2004503801A; EP1299761A2; DE60120167D1; KR20030015886A; ATE328301T1; DK1299761T3; AU2001275896A1; WO2002005012A3; CN100405121C; EP1299761B1

Abstract

Dispositivo conmutador óptico (100, 900, 950, 1200) para conmutar señales ópticas (904), comprendiendo dicho mecanismo un soporte provisto de un número de canales, provistos a su vez de una vía de transmisión óptica entre la entrada óptica y la salida óptica, y provistos asimismo de ranuras practicadas en el soporte de los mismos, las cuales están recubiertas de un material reflectante, estando provisto dicho mecanismo, además, de una cubierta reflectante destinado a confinar las mencionadas señales ópticas en una vía predeterminada, un número dado de dispositivos de control que dirigen las mencionadas señales ópticas entre las entradas y las salidas (1210C, 1210D), provisto cada uno de ellos, como mínimo, de un espejo dotado de una consola, de modo que cada dispositivo de control tenga una posición abierta en la que la señal de una entrada se refleje mediante el dispositivo de control en una obertura del canal y una posición cerrada en la que la obertura esté cubierta, la cual permite la transmisión de otras señales por el canal.

Description

Matriz de interconmutación óptica MEMS con canales integrados de confinamiento de haces y métodos operativos de la misma.

El gobierno de los Estados Unidos ha financiado parcialmente el desarrollo de este invento mediante la subvención de las Fuerzas Aéreas nº SBIR F29601-99-C-0101, subcontrato n° ML99-01 de las Fuerzas Aéreas de los Estados Unidos. El gobierno de los Estados Unidos posee derechos sobre este invento.

Ámbito a que se pertenece el invento

La presente exposición se refiere, en general, a conmutadores electrónicos y ópticos. De modo particular, esta información se refiere a conmutadores micro magnéticos enganchadores de bajo nivel de consumo y a los métodos destinados a realizar y aplicar conmutadores micro magnéticos. Además, en esta presentación se describe la disposición de una matriz de conmutación óptica equipada con canales enclavados para contener los haces y de este modo minimizar la desviación y la pérdida de la luz, junto con los métodos correspondientes.

Antecedentes del invento

En general, los conmutadores consisten en dispositivos de doble fase activados por electricidad que abren y cierran contactos que activan el funcionamiento de dispositivos situados en un circuito eléctrico u óptico. Los relés, por ejemplo, se utilizan con frecuencia como conmutadores para activar y desactivar tramos de dispositivos eléctricos, ópticos u otros. Los relés se utilizan habitualmente en numerosas aplicaciones relacionadas con el ámbito de las telecomunicaciones, las comunicaciones por radio frecuencia (RF), los dispositivos electrónicos portátiles, la electrónica industrial y de consumo y otros sistemas. Desde hace un tiempo, los dispositivos ópticos (en esta exposición también denominados "relés ópticos" o solo "relés") se utilizan en la conmutación de señales ópticas (como los impulsos luminosos que recorren las fibras ópticas u otros sistemas de conmutación óptica) entre diferentes vías.

Aunque los primeros relés consistían en dispositivos mecánicos o semiconductores, el desarrollo reciente de la tecnología propia de los sistemas micro-electro-mecánicos (MEMS) y la fabricación de productos microelectrónicas han permitido la aparición de los relés microelectrostáticos y micromagnéticos. Estos relés micromagnéticos acostumbran a estar provistos de un electroimán que alimenta una armadura la cual activa o desactiva un contacto eléctrico. Cuando el electroimán se desactiva, un resorte o cualquier otro elemento mecánico devuelven la armadura a la posición de desconexión. En otros tipos de relés electrostáticos se utilizan cambios de voltaje entre una consola móvil y el contacto de un electrodo para generar energía electrostática que activa una armadura o una consola móvil. Otros relés utilizan diferentes mecanismos de activación, como la activación térmica, la aleación con memoria de forma y similares. No obstante, estos relés acostumbran a presentar algunos inconvenientes de cierta consideración, ya que en general solo están provistos de una única salida estable (o sea, el estado de desconexión) y no son enganchadores (o sea, no mantienen una salida constante si el relé deja de recibir energía). Además, el resorte que precisan los relés micromagnéticos convencionales se puede desgastar o estropear con el paso del tiempo.

Un ejemplo de relé micromagnético se expone en la patente USA 5.847.631 publicada por Taylor et al el 8 de diciembre de 1998. El relé que se describe en la mencionada publicación contiene un imán permanente y un electroimán destinados a generar un campo magnético que se opone intermitentemente al campo generado por el imán permanente. A pesar de que dicho relé se considera biestable, precisa que el electroimán reciba energía para mantener como mínimo una fase de salida. Además, la energía que se precisa para generar el campo opuesto es considerable y, por consiguiente la utilización del relé es menos aconsejable en aplicaciones espaciales y de electrónica portátil u otras aplicaciones en las que se precisa un consumo bajo de energía. En US6094293 se describe una matriz de conmutación óptica provista de un soporte que contiene varias ranuras. En estas ranuras se colocan secciones de fibra óptica para que transmitan la luz entre las entradas y las salidas. El conmutador, además, contiene varios dispositivos de control (espejos) con una posición abierta que refleja la señal de entrada en la fibra de salida y una posición cerrada en la que la señal de entrada se puede transmitir a otra fibra.

Con respecto a los conmutadores ópticos, una problemática considerable consiste en la alineación de la entrada del haz del láser. La mayoría de espejos que se utilizan para alinear el haz del láser a una fibra óptica u otro componente, en general pertenecen a una de las dos categorías siguientes, que aquí se denominarán "espejos flip-up" o "espejos verticales deslizantes". Antes de su activación, el espejo flip-up está plano para que la luz no incida sobre él. Después de su desactivación el espejo permanece vertical para reflectar la luz de entrada del láser aproximadamente a 90º. En la salida del relé hay una fibra óptica provista de una micro lente que recorre la rendija practicada en un soporte para poder recoger el haz del láser. El espejo se puede sostener mediante un brazo móvil (o varios brazos) provisto de micro articulaciones colocadas en la parte inferior que producen la rotación de un pivote. También se puede sostener mediante muelles flexibles. En general, los espejos flip-up se activan mediante diversos tipos de mecanismos (por ejemplo, un scratch, un comb, un comb de impacto, un engranaje deslizante con comb, simple energía electrostática entre el espejo y la pared lateral, energía magnética u otros similares).

A diferencia de los espejos flip-up que normalmente requieren rotación para su funcionamiento, un espejo vertical deslizante utiliza una traslación especial para funcionar. En general, el espejo está colocado en vertical sobre un elemento deslizante. Cuando se activa el espejo, dicho elemento se desliza hasta una posición predeterminada por un tope a fin de interceptar la trayectoria del haz del láser y reflejarlo a 90°. Los espejos verticales normalmente se fabrican empleando un proceso LIGA (Roentgen Lithogra-
phie Galvanik Abformung: litografía de rayos X, galvanización y moldeado) o mediante un grabado fuerte mediante ión reactivo (DRIE), seguido de un recubrimiento con metal reflectante. La inclinación del espejo debe ser del orden de 1/1000 utilizando el proceso LIGA. La homogeneidad de la superficie debe ser del orden de unos 5 nm utilizando el proceso DRIE.

Con frecuencia resulta muy difícil alinear el haz del láser que refleja el espejo vertical hacia el puerto de salida en el espacio abierto si las dimensiones de la matriz de conmutación son grandes (par ejemplo, del orden de 512 x 512). Considerando que el tamaño de un chip es de 5 cm, el tamaño del conmutador debe ser de unos 5/512, o sea, unas 100 micras. Debido a que normalmente se requiere una precisión de alineación del orden del 0,01°, resulta muy difícil alcanzar esta precisión en la fabricación de elementos microelectrónicos cuando se utilizan técnicas convencionales. La activación de espejos por sintonización precisa puede resolver hasta cierto punto este problema, pero este proceso normalmente genera otros inconvenientes, como el incremento de la dificultad de su fabricación y de la preparación de circuitos, baja velocidad, etc. Además de los problemas de alineación, la desviación del haz del láser puede resultar inadecuada si las dimensiones de la matriz son grandes (por ejemplo, cuando la distancia de trasmisión sobrepasa 1 cm). Por consiguiente, resulta muy adecuado proceder a la creación de un dispositivo conmutador óptico capaz de cumplir con las rigurosas especificaciones técnicas de diseño, incluso en grandes matrices de conmutación.

Resumen breve de las presentaciones prototipo

Un nuevo dispositivo conmutador óptico y el método correspondiente para su funcionamiento pueden resolver los problemas de alineación mediante la utilización de un canal óptico de confinamiento de señales que se puede empotrar de modo que el confinamiento de las señales ópticas a través de la trayectoria de propagación deseada permita la alienación de la señal óptica con la salida. Se pueden utilizar espejos de ángulo reducido para dirigir la señal óptica a los canales de confinamiento de señales ópticas y permitir la obtención de la función conmutadora óptica deseada. Los espejos pueden ser micro espejos enganchadores o bien micro espejos no enganchadores. Estos espejos se controlan mediante accionamiento electrostático, térmico o electromagnético, u otra técnica similar. En concreto, en este escrito se expone un método y un sistema de conformidad con las reivindicaciones que se detallan más adelante.

Descripción breve de los gráficos

Las características y las ventajas mencionadas anteriormente relativas al presente invento se describen a continuación mediante una descripción detallada de los correspondientes modelos ilustrativos que deberán examinarse juntamente con los gráficos que se adjuntan, en los que se utilizan los dígitos de referencia correspondientes con los que identificar cada parte o similar de los modelos:

La figura 1A y 1B muestra la vista lateral y superior, respectivamente, del modelo prototipo correspondiente a un conmutador.

Las figuras 2A-H muestran las vistas laterales de un prototipo técnico destinado a la fabricación de un conmutador.

Las figuras 3A y 3B muestran la vista lateral y superior, respectivamente, de un segundo modelo prototipo correspondiente a un conmutador.

La figura 3C consiste en la vista en perspectiva del prototipo de una consola adecuada para ser usada con el segundo modelo prototipo de dicho conmutador.

La figura 3D consiste en la vista en perspectiva de una presentación prototipo de un conmutador en la que se incluye una sección de los elementos magnéticos sensibles.

La figura 3E consiste en la vista lateral de una consola prototipo que incluye múltiples capas magnéticamente sensibles.

Las figuras 4A y 4B consisten en una vista lateral y superior, respectivamente, de un tercer modelo prototipo correspondiente a un relé enganchador.

Las figuras 4C y 4D consisten en la vista en perspectiva de las respectivas consolas prototipo adecuadas para ser usadas con el tercer modelo prototipo de relé enganchador.

La figura 5 es una vista lateral de un cuarto modelo prototipo de un relé enganchador.

Las figuras 6A y 6B consisten en una vista lateral y superior, respectivamente, de un quinto modelo prototipo de un relé enganchador.

Las figuras 7A y 7B consisten en una vista lateral y superior, respectivamente, de un prototipo de un espejo "tipo I".

Las figuras 8A y 8B consisten en una vista lateral y superior, respectivamente, de un prototipo de un espejo "tipo II" de orientación horizontal.

La figura 8E es una vista lateral de un segundo modelo prototipo de un espejo reflector.

Las figuras 8F y 8G consisten en una vista lateral y superior, respectivamente, de un tercer prototipo de un espejo reflector.

Las figuras 9A y 9B consisten en una vista lateral y superior del prototipo de un conmutador en primera fase.

Las figuras 10A y 10B consisten en una vista lateral y superior del prototipo de un conmutador en segunda fase.

La figura 11 es una vista superior de un prototipo de conmutador óptico 5 x 5.

La figura 12A es una vista en perspectiva del prototipo de una matriz de interconmutación óptica.

Las figuras 12B(a) y 12B(b) son vistas laterales del prototipo de un canal óptico de confinamiento de seriales.

La figura 13 consiste en la vista en perspectiva ampliada de un prototipo de canal óptico de señales en el interior y a través de un prototipo de canal óptico de confinamiento de señales.

Las figuras 14A y 14B consisten en la vista lateral y superior de un diagrama esquemático correspondiente a un canal óptico de seriales en el interior y a través del prototipo de una matriz de interconmutación óptica provista de un prototipo de canal óptico de confinamiento de señales equipado con espejos ópticos solamente en la superficie del canal exterior superior en primera fase.

Las figuras 15A y 15B consisten en la vista lateral y superior de un diagrama esquemático correspondiente a un canal óptico de señales en el interior y a través de un prototipo de una matriz de intercomnutación óptica provista de un prototipo de canal óptico de confinamiento de señales equipado con espejos ópticos solamente en la superficie del canal exterior superior en segunda fase.

Las figuras 16A y 16B consisten en la vista lateral superior de un diagrama esquemático correspondiente a un canal óptico de seriales en el interior y a través del prototipo de una matriz de interconmutación óptica provista de un prototipo de canal óptico de confinamiento de señales equipado con espejos ópticos en la superficie del canal exterior superior y en la superficie del canal interior inferior en primera fase.

Las figuras 17A y 17B consisten en la vista lateral y superior de un diagrama esquemático correspondiente a un canal óptico de señales en el interior y a través de un prototipo de una matriz de interconmutación óptica provista de un prototipo de canal óptico de confinamiento de señales equipado con espejos ópticos en la superficie del canal exterior superior y en la superficie del canal interior inferior en segunda fase.

La figura 18 consiste en la vista en perspectiva del prototipo de un conmutador óptico de intercomunicación en el que el canal óptico de confinamiento de señales se utiliza para introducir señales ópticas en una matriz de interconmutación óptica en primera fase.

La figura 19 consiste en la vista en perspectiva del prototipo de un conmutador óptico de intercomunicación en el que el canal óptico de confinamiento de señales se utiliza para introducir señales ópticas en una matriz de interconmutación óptica en segunda fase.

Descripción de los modelos prototipo

Debe tomarse en consideración que las aplicaciones particulares que aquí se representan y se describen constituyen meros ejemplos del presente invento y de ningún modo podrán limitar el ámbito del mismo. Además, en aras de la brevedad, los dispositivos electrónicos convencionales, su fabricación, las tecnologías MEMS y otros aspectos funcionales de los sistemas (y los componentes de los elementos operativos propios de los sistemas) no se describen en detalle en el presente documento. De modo análogo, tampoco figuran en los gráficos algunos de los elementos de control o activación de diversos mecanismos de control. A fin de resultar más breves, en esta documentación el invento se describe como perteneciente a los relés de accionamiento micro y electrónico cuya aplicación está destinada a sistemas eléctricos o electrónicos. Conviene señalar que se pueden utilizar numerosas y variadas técnicas de producción para la fabricación de los relés que se describen en el presente documento, y que las técnicas que en él se detallan se pueden utilizar también para relés mecánicos u ópticos, así como para otros dispositivos conmutadores. Además, estas técnicas también pueden ser de utilidad en sistemas eléctricos y ópticos, electrónica de consumo, electrónica industrial, sistemas inalámbricos, aplicaciones espaciales y otros tipos de aplicaciones. Además, debe sobreentenderse que las descripciones espaciales adjuntas (como "superior", "inferior", "arriba" o "abajo") sólo figuran a título ilustrativo y que los relés enganchadores reales en la práctica se pueden ordenar espacialmente siguiendo cualquier otro tipo de disposición o modo. La disposición de los relés también se puede efectuar mediante la conexión adecuada con los dispositivos convenientes.

Relé enganchador

Las figuras 1A y 1B muestran, respectivamente, la vista lateral y la vista superior de un relé enganchador. Con referencia a estas figuras 1A y 1B, el prototipo de un relé enganchador 100 comprende debidamente un imán 102, un soporte 104, un revestimiento aislante 106 que protege un conductor 114, un terminal de contacto 108 y una consola 112 colocada encima del soporte mediante un soporte 110.

El imán 102 puede ser cualquier tipo de imán, como un imán permanente, un electroimán o cualquier otro tipo de imán con capacidad para generar un campo magnético H_{o} 134, como se describe a continuación con mayor detalle. En un modelo prototipo, el imán 102 corresponde al modelo de imán n° 59-P09213T001, disponible a través de Dexter Magnetic Technologies Corporation de Freemont, California, aunque, por supuesto, también se puede utilizar cualquier otro tipo de imán. El campo magnético 134 se puede generar de varias maneras y empleando diferentes magnitudes, desde 1 Oersted hasta 10^{4} Oersted o más. En el modelo prototipo que se muestra en la figura 1, el campo magnético H_{o} 134 se puede generar de forma paralela al eje Z y con una magnitud del orden de los 370 Oersted, aunque en otros modelos, para el campo magnético 134 se utilizan variaciones de las orientaciones y de las magnitudes. En varios modelos, un imán único 102 se puede utilizar juntamente con una cantidad determinada de relés 100 que comparten un soporte común 104.

El soporte 104 está formado por cualquier tipo de material que sea apto para actuar como sustrato, como silicona, arseniuro de galio, vidrio, plástico, metal, o cualquier otro material adecuado como soporte. En varios modelos, el soporte 104 se puede recubrir con material aislante (como un óxido) y se puede pulir en plano o aplanar. En algunos modelos, varios relés enganchadores 100 pueden compartir un mismo soporte 104. Opcionalmente, en el mencionado soporte 104 se pueden colocar otros dispositivos (como transistores, diodos u otros dispositivos electrónicos) junto con uno o más relés 100 utilizando, por ejemplo, técnicas de fabricación de circuitos integrales convencionales. Opcionalmente, se puede utilizar como soporte un imán 102 y sobre el mismo se pueden colocar directamente los componentes adicionales que se especifican más adelante. En estos modelos no se precisará un soporte separado 104.

El soporte de aislamiento 106 está constituido por cualquier material, como un óxido o cualquier otro tipo de aislante. En un modelo prototipo, el soporte de aislamiento está formado por Probimide 7510. El soporte de aislamiento 106 protege debidamente el conductor 114. En las figuras 1A y 1B se muestra el conductor 114 como un conductor único provisto de dos extremes 126 y 128 y dispuesto en forma de bobina. En otras formas opcionales del modelo del conductor 114 se emplean segmentos conductores únicos o múltiples y dispuestos debidamente en forma de meandro, serpentina, aleatoriamente, u otro modo. El conductor 114 está compuesto por un material con capacidad conductora, como oro, plata, cobre, aluminio o cualquier otro metal similar. Cuando el conductor 114 transporta electricidad, se genera un campo magnético alrededor de dicho conductor 114, como se describirá con mayor detalle a continuación.

La consola 112 consiste en una armadura, extensión, afloramiento o elemento provisto de capacidad suficiente para ser afectada por una fuerza magnética. En el modelo que se muestra en la figura 1A, la consola 112 incluye un soporte magnético 118 y un soporte conductor 120. El soporte magnético 118 puede estar formado por permalloy (como una aleación de NiFe) o cualquier otro material que sea magnéticamente sensible. El soporte conductor 120 puede estar compuesto por oro, plata, cobre, aluminio y cualquier otro metal o material conductor. En varios modelos, la consola 112 se representa en dos fases que corresponden respectivamente al relé 100 "abierto" y "cerrado", según se describe con mayor detalle más adelante. En numerosos modelos, el relé 100 se considera "cerrado" cuando un soporte conductor 120 conecta el soporte de fase 110 con el contacto 108. A la inversa, el relé se considera "abierto" cuando la consola 112 carece de contacto eléctrico con el contacto 108. Debido a que la consola 112 se puede desplazar físicamente dentro y fiera del contacto 108, se pueden flexibilizar varios modelos de la consola 112 a fin de que dicha consola se pueda curvar de la forma conveniente. La flexibilidad se puede conseguir variando el grosor de la consola (o de sus distintas capas de componentes), mediante grabación, o practicando orificios o cortes en la consola, y también mediante el uso de materiales más flexibles. Opcionalmente, la consola 112 se puede convertir en un dispositivo articulado, como el que se describe a continuación en la figura 3. Aunque, por descontado, las dimensiones de la consola 112 pueden variar en gran medida de una aplicación a otra, una consola 112 prototipo adecuada para ser utilizada con un relé micro magnético 100 puede tener una longitud del orden de 10-1.000 micras, un grosor de 1-40 micras y 2-600 micras de ancho. Por ejemplo, una consola prototipo de conformidad con el modelo que se muestra en la figura 1, puede tener unas dimensiones de unas 600 x 10 x 50 micras, o de 1.000 x 600 x 25 micras, o cualquier otra dimensión que resulte conveniente.

El contacto 108 y el soporte de fase 110 están situados sobre el soporte aislante 106. En varios modelos, el soporte de fase 110 sirve de soporte a la consola 112 sobre el soporte aislante 106, creando una oquedad 116 en la que se puede practicar el vacío o rellenar con aire u otro gas, o con algún líquido, como aceite. Aunque las dimensiones de la oquedad 116 varían mucho entre diferentes aplicaciones, una oquedad prototipo 116 debe poseer unas dimensiones comprendidas entre 1-100 micras, por ejemplo, unas 20 micras. El contacto 108 puede recibir la consola 112 cuando el relé 100 esté en fase cerrada, como se describe a continuación. El contacto 108 y el soporte de fase 110 pueden estar formados por cualquier material conductor, como oro, aleación de oro, plata cobre, aluminio, o cualquier otro metal similar. En varios modelos, el contacto 108 y el soporte de fase 110 están formados por materiales conductores similares, y el relé se considera "cerrado" cuando la consola 112 ha completado el circuito entre el soporte de fase 110 y el contacto 108. En otros modelos se usan diferentes sistemas para el contacto 108 y el soporte de fase 110, como las que se detallan a continuación correspondientes a las figuras 3 y 4. En algunos modelos en los que la consola 112 no conduce electricidad, el soporte de etapa 110 puede estar formado por un material que no sea conductor, como Probimide, óxido o cualquier otro material. Además, los modelos opcionales pueden no requerir un soporte de fase 110 si la consola 112 está sostenida sobre el soporte aislante 106.

Principios de funcionamiento

Según una representación general del invento, el imán 102 genera un campo magnético H_{o} 126 que produce una magnetización (m) en la consola 112. La magnetización crea oportunamente un par en la consola 112 que obliga a dicha consola 112 a aproximarse o a alejarse del contacto 108, según la dirección de la magnetización y de este modo sitúa al relé 100 en fase abierta o cerrada. La dirección de la magnetización de la consola 112 se puede ajustar mediante un segundo campo magnético generado oportunamente por el conductor 114. como se describe con mayor detalle a continuación.

Siguiendo con las figuras 1A y 1B, el campo magnético H_{o} 134 se puede aplicar inicialmente mediante un imán 102 en dirección paralela al eje Z, de forma que el campo sea perpendicular a las dimensiones iniciales (por ejemplo, a la longitud) de la consola 112. El campo magnético 134 produce oportunamente una magnetización en la consola 112, la cual puede estar compuesta por un material magnético blando. Debido a la disposición geométrica de la consola 112, la magnetización de la misma se alinea oportunamente a lo largo del eje más largo de la consola, el cual corresponde a la longitud de esta consola 112 (paralela al eje X) de la figura 1.

La orientación de la magnetización de la consola 112 depende a su vez del ángulo (alfa) formado por el campo magnético 134 aplicado y el eje largo de la consola 112. Concretamente, cuando el ángulo (alfa) es menor de 90 grados, el momento magnético (m) de la consola 112 se dirige del extremo 130 de la consola 112 hacia el extremo 132. La interacción entre el momento magnético y el campo magnético H_{o} 134 crea de este modo un par en dirección contraria a las agujas del reloj en el eje 130 de la consola 112 que desplaza oportunamente el extremo 132 hacia arriba, abriendo el circuito entre el soporte de fase 110 y el contacto 108. De modo inverso, cuando el ángulo (alfa) es mayor que 90 grados, el momento magnético (m) de la consola 112 se dirige del extremo 132 hacia el extremo 130, creando así un par en el mismo sentido de las agujas del reloj en el extremo 130. El par que sigue el sentido de las agujas del reloj desplaza el extremo 132 hacia abajo para completar así el circuito entre el soporte de fase 110 y el contacto 108. Debido a que la magnetización (m) de la consola 112 no cambia a menos que cambie el ángulo (alfa) formado por el eje largo de la consola 112 y el campo magnético 134 aplicado, el par aplicado se mantendrá hasta que se produzca una alteración externa. Un par elástico de la consola o un obturador (como el contacto) equilibran el par magnético aplicado y el relé 100 ofrece de este modo dos fases estables que corresponden a las posiciones arriba y debajo de la consola 112 (y, por consiguiente, a las fases abierta y cerrada, respectivamente, del relé 100).

La conmutación se logra mediante una técnica de conmutación adecuada capaz de invertir la dirección del momento magnético culombiano de la consola. En un modelo prototipo, la conmutación se consigue cuando se genera un segundo campo magnético que tenga un componente a lo largo del eje largo de la consola 112 que sea lo suficientemente potente como para actuar sobre la magnetización (m) de la consola 112. En el modelo que se muestra en la figura 1, el principal componente del segundo campo magnético es el componente del campo situado a lo largo del eje X. Debido a que la potencia del segundo campo magnético a lo largo del eje largo de la consola 112 es de importancia fundamental, la magnitud total del segundo campo magnético es significativamente menor que la magnitud del campo magnético 134 (aunque, por supuesto, se pueden emplear campos de cualquier potencia en los diferentes modelos). Un segundo campo magnético prototipo puede medir del orden de los 20 Oersted, aunque, por descontado, en otros modelos se pueden utilizar campos más potentes o más débiles.

El segundo campo magnético se puede generar, por ejemplo, mediante un imán tipo electroimán controlado electrónicamente. Opcionalmente, el segundo campo magnético se puede generar haciendo circular corriente a través del conductor 114. Mientras la corriente recorre el conductor 114, se produce un campo magnético de conformidad con la regla de la "mano derecha". Por ejemplo, la corriente que se produzca entre el punto 126 y el punto 128 del conductor 114 (figura 1B) generará un campo magnético "dentro" del centro de la bobina según se muestra, y que corresponde a las flechas del campo 122 de la figura 1A. De modo inverso, la corriente que fluya desde el punto 128 hasta el punto 126 de la figura 1, genera un campo magnético que fluye "fuera" del centro de la bobina según se muestra en el gráfico, y que corresponde a las flechas en trazos del campo 124 de la figura 1A. El campo magnético puede formar un bucle alrededor del conductor 114, del modo que también se muestra en la figura 1A, aplicando un componente horizontal (X) del campo magnético a la consola 112.

Cuando se varía la dirección de la corriente o de los impulsos eléctricos que fluyen en el conductor 114, se puede alterar a voluntad la dirección del segundo campo magnético. Al modificar la dirección del segundo campo magnético, la magnetización de la consola 112 se puede alterar y el relé 100 se puede conmutar oportunamente a abierto o cerrado. Cuando el segundo campo magnético sigue la dirección de las flechas de campo 122. por ejemplo, la magnetización de la consola 112 señala hacia el extremo 130. Esta magnetización crea un par que sigue el sentido de las agujas del reloj en el extremo 130 y que sitúa la consola 112 en fase "abajo" cerrando oportunamente el relé 100. De manera inversa, cuando el segundo campo magnético sigue la dirección de las flechas en trazos de campo 124, la magnetización de la consola 112 señala hacia el extremo 132, y se produce un par en el sentido contrario a las agujas del reloj que sitúa la consola 112 en fase "arriba" y que abre oportunamente el relé 100. Por consiguiente, la fase "arriba" o "abajo" de la consola 112 (y, por tanto, la fase "abierta" y "cerrada" del relé 100) se puede ajustar controlando la corriente que fluye a través del conductor 114. Además, debido a que la magnetización de la consola 112 permanece constante sin recibir alteraciones externas, para efectuar la conmutación del relé el segundo campo magnético se puede aplicar en "pulsaciones", o bien intermitentemente, según se requiera. Cuando el relé no requiera un cambio de fase, la energía aplicada al conductor 114 se puede eliminar, creándose de este modo un relé enganchador 100 biestable que no requiere consumo de energía en los estados de reposo. Este tipo de relé resulta muy adecuado para aplicaciones de tecnología espacial, aeronáutica, electrónica portátil y similares.

Fabricación de un relé enganchador

En la figura 2 se incluyen varias vistas laterales que muestran una técnica prototipo para la fabricación de un relé enganchador 100. Se da por entendido que el proceso que aquí se detalla sólo figura a modo ilustrativo de una de las numerosas técnicas que se pueden utilizar para crear un relé enganchador 100.

Un proceso de fabricación prototipo adecuado comienza con la colocación de un soporte 102, el cual puede requerir un estrato aislante opcional. Como se ha indicado anteriormente, para fabricar un relé enganchador 100 se puede utilizar cualquier material de soporte, de modo que no sera necesaria una capa aislante si, por ejemplo, se emplea un soporte aislante. En aquellos modelos que incluyan una capa aislante, ésta puede ser una capa de dióxido de silicio (SiO_{2}) o cualquier otro material aislante cuyo grosor sea de 1.000 angstroms. El material elegido como material aislante y el grosor de la capa pueden variar en función de cada tipo de aplicación,

Con referencia a la figura 2A, el conductor 114 está debidamente situado sobre un sustrato 104. El conductor 114 se puede obtener usando una técnica como la deposición (deposición de haz de electrones, por ejemplo), la evaporación, la galvanización o deposición catalítica de metales, u otra técnica similar. En varios modelos, el conductor 114 presenta la forma de una bobina similar a la que se muestra en la figura 1. Opcionalmente, el conductor 114 presenta la forma de una línea, serpentina, circunferencia, meandro, aleatoria u otra forma. Una capa aislante 106 se puede envolver, o en todo caso, aplicar, al soporte 104 y al conductor 114, tal como muestra la figura 2B. Se puede aplicar una capa aislante 106, como una capa de material fotorresistente, dióxido de silicio, Probimide-7510, o cualquier otro material aislante con capacidad para aislar eléctricamente los dispositivos superiores. Aunque en la fig. 2 sólo se muestra una capa, se pueden añadir múltiples capas de material conductor. Estas capas múltiples se pueden conectar en serie (o en paralelo u otro modo) para conseguir incrementar la potencia del campo magnético producido por una corriente determinada. En varios modelos, la superficie del material aislante ha sido planarizada (pulida en plano) mediante alguna técnica de tipo mecánico-químico (CMP).

En la capa aislante 106, las zonas terminales de contacto 108 y 110 se pueden obtener mediante una técnica como un proceso fotolitográfico y grabado químico o similar (figura 2C). Los terminales 108 y 110 se pueden obtener depositando una o más capas de material conductor sobre la capa aislante 106 y seguidamente dando textura a los terminales mediante grabado químico, por ejemplo. En un modelo prototipo, los terminales 108 y 110 incluyen debidamente una primera capa de cromo o titanio (a fin de mejorar la adherencia a la capa aislante 106) y una segunda capa de oro, plata, cobre, aluminio o cualquier otro metal conductor. A los contactos se pueden añadir capas complementarias de metal utilizando métodos de electrodeposición o galvanotecnia para mejorar así la fiabilidad del contacto y disminuir la resistencia.

En cuanto a la figura 2D, los terminales de contacto 108 y 110 se pueden recubrir adecuadamente con una capa de material fotorresistente, aluminio, cobre u otro material, para formar la capa de protección 202. Se puede crear una obertura 206 en la capa de protección 202 sobre las zonas de la base de la consola 112 empleando procesos fotolitográficos, grabado u otros similares. La consola 112 se puede entonces obtener mediante deposición, erosión superficial u otra técnica, depositando una o más capas de material sobre la capa de protección 202 y extendiéndola sobre la obertura 206, tal como muestra la figura 2E. En una presentación prototipo, para mejorar la adherencia se puede depositar sobre la capa de protección 202 una capa de base 204 de cromo o cualquier otro metal, y también se pueden obtener una o más capas conductoras 120. Las capas 204 y 120 se pueden obtener, por ejemplo, mediante deposición seguida de grabado químico o mecánico. El grosor de la capa 120 puede aumentar si se añade otra capa conductora (como oro, aleación de oro, etc.), empleando métodos de electrodeposición o de grabado. La consola 112 se obtiene, además, mediante electrodeposición, o bien depositando una capa 118 de permalloy (como permalloy NiFe) sobre la capa conductora 120, tal como muestra la figura 2F. El grosor de la capa de permalloy 118 se puede controlar variando la corriente de grabación y el tiempo de electrodeposición. La electrodeposición a 0,02 amperios por centímetro cuadrado durante un período de 60 minutos, por ejemplo, puede obtener un grosor de la capa de permalloy prototipo de unas 20 micras. En varios modelos, una capa adicional de permalloy 306 (como muestra la figura 3) se puede galvanizar encima de la consola 112 a fin de incrementar el rendimiento de dicha consola 112 ante el campo magnético.

En cuanto a la figura 2G, la capa de protección 202 se puede eliminar mediante, por ejemplo. separación en húmedo o seco (como plasma de oxígeno) para producir así un espacio 116 entre la consola 112 y la capa aislante 106. En varios modelos, para obtener el relé 100 (figura 2H), la capa de adherencia 204 se puede eliminar completamente mediante grabado micro mecánico u otra técnica parecida. El relé 100 se puede entonces cortar y empaquetar con el imán 102 (según muestra la figura 1), o bien se puede procesar de la forma adecuada. Se da por entendido que el imán permanente 102 también se puede preparar directamente sobre el soporte, colocado encima de la consola; o bien la bobina y la consola se pueden obtener directamente sobre un sustrato magnético permanente.

Modelos opcionales de relé enganchador

En las figuras 3 y 4 se muestran modelos opcionales de un relé enganchador 100. Las figuras 3A y 3B muestra la vista lateral y la vista desde arriba, respectivamente, de un modelo opcional de un relé enganchador provisto de una consola articulada 112. La vista en perspectiva de las figuras 3A y 3B ha experimentado una rotación de 90 grados en el plano X-Y a partir de la perspectiva que muestran las figuras 1A y 1B a fin de que se pueda apreciar en detalle la consola articulada. En cuanto a las figuras 3A y 3B, una consola articulada 112 incluye oportunamente uno o más flejes 302 y 304 que soportan un elemento magnéticamente sensible 306 sobre la capa aislante 106. El elemento 306 puede ser bastante grueso (unas 50 micras), en comparación con los flejes 302 y 304, que pueden estar hechos de material conductor. Como en los relés 100 detallados anteriormente en la figura 1, los relés 100 con consolas articuladas pueden tener capacidad de respuesta ante campos magnéticos, como los que genera el imán 102 y el conductor 114. En varios modelos, cuando el relé está en estado "cerrado", uno o ambos flejes 302 y 304 están en contacto con el terminal de contacto 108. Por supuesto, se puede emplear un número indeterminado de flejes. Por ejemplo, se podría montar un fleje único que soporte el peso total del elemento 306. Además, los flejes se pueden colocar en cualquier punto del elemento 306. Aunque en la figura 3 se muestran los flejes 302 y 304 situados cerca del centro del elemento 306, los mencionados flejes también se pueden disponer cerca del extremo del elemento 306 en dirección al contacto 108, a fin de incrementar el par producido por el imán 102, por ejemplo.

La figura 3C consiste en la vista en perspectiva de una consola prototipo 112 adecuada para un uso conjunto con los modelos que se muestran en las figuras 3A y 3B, e igualmente otros modelos. La consola 112 incluye un elemento 306 acoplado a la capa conductora 120. Los orificios 310 o 312 se pueden practicar en la capa conductora 120 a fin de mejorar la flexibilidad de la consola 112, y unos contactos de tetón 308 opcionales se pueden montar en la superficie de la capa conductora 120 para que permitan el contacto con el terminal de contacto 108. Los flejes 302 y 304 (que no aparecen en la figura 3C) se pueden fijar o instalar en cualquier punto de la consola 112 (como en el centro de la capa conductora 120 o en cada extremo de la capa conductora 120, según resulte más adecuado), Opcionalmente, los flejes pueden estar compuestos por material no conductor y la consola 112 puede proporcionar una vía conductora entre dos conductores separados en contacto simultáneo con la consola en fase cerrada, como se detalla seguidamente.

Se ha observado que algunos conmutadores que contienen elementos magnéticamente sensibles 306 relativamente grandes pueden reducir la capacidad de magnetización debido a la ratio relativamente elevada de la anchura por la longitud de la consola 112. Además, la anchura incrementada puede provocar el aumento de la magnetización a lo largo de la consola 112, lo que puede provocar la torsión de la misma y el deterioro del contacto situado entre la consola 112 y el terminal de contacto 108. La fig. 3D ofrece una vista en perspectiva de un conmutador provisto de una sección de los elementos magnéticamente sensibles 306A, 306B, 306C y 306D. A fin de optimizar la magnetización a lo largo de la longitud de la consola 112, el elemento magnéticamente sensible 306 se puede seccionar para que la magnetización de los elementos 306A-D aumente en la longitud del elemento y no en su anchura. La sección se puede efectuar conformando por separado cada elemento 306A-D (mediante electrodeposición), en el soporte conductor 120 por ejemplo, o grabando (u otro tipo de conformación) ranuras en un soporte galvanizado 306. Se puede usar la cantidad deseada de secciones 306A-D magnéticamente sensibles en diferentes presentaciones y el tamaño de cada sección puede variar en cada uno. Por ejemplo, se puede disponer una cantidad determinada de consolas prototipo 112 empleando cuatro elementos 306A-D de unas 1000 x 600 x 25 micras, ocho elementos de unas 1000 x 20 x 25 micras (separadas entre ellas 25 micras), con quince elementos de 1000 x 20 x 25 micras (separadas entre ellas 25 micras), o cualquier número de elementos de la dimensión que se desee. En algunas presentaciones, a fin de reforzar la consola 112 se pueden incorporar eslabones de material magnético, metal u otro material entre los elementos 306A-D. La figura 3 representa una consola 112 conformada utilizando capas múltiples. En una presentación prototipo, la consola 112 contiene capas alternas de material magnético 118 (como permalloy) y material conductor 120, según muestra la fig. 3, a pesar de que, por supuesto, también se pueden remplazar por otros materiales o bien incorporar a los materiales que se representan. Las consolas de capas múltiples se pueden formar mediante pulverización iónica, deposición electrolítica, o bien formando capas múltiples como se ha expuesto, por ejemplo, en relación con las figuras 2E y 2F mencionadas anteriormente, u otra técnica adecuada. También se puede efectuar la sección de consolas de capas múltiples, como se ha descrito antes, que se puede usar con todas las presentaciones del invento.

Las figuras 4A y 4B consisten en vistas laterales y vistas desde arriba, respectivamente del modelo opcional de un relé enganchador 100. Como se muestra en la figura, varios modelos de la consola 1 12 pueden no conducir directamente electricidad desde la capa de etapa 110 al contacto 108. En estos modelos, un elemento conductor 402 se puede incorporar a la consola 112 para que proporcione el debido contacto eléctrico entre 1os contactos 108 y 408 cuando el relé 100 esté en fase "cerrada". Las figuras 4C y 4D consisten en vistas en perspectiva de un modelo prototipo opcional de la consola 112. En dichos modelos, la consola 112 puede incluir un tramo 118 magnéticamente sensible separado del tramo conductor 402 por una capa aislante 410, que puede consistir en un aislante dieléctrico, por ejemplo. Tal como se indica, en los tramos conductores 402 también se pueden incluir contactos de tetón 308. Cuando la consola 112 esté en el estado correspondiente a la fase "cerrada" del relé 100, la corriente seguirá el sentido que indican las flechas 412 situadas entre los terminales de contacto 108 y 408 según corresponda.

La figura 5 consiste en la vista lateral de un modelo prototipo opcional del relé 100. En lo que se refiere a la figura 5, un relé 100 puede incluir un imán 102, un soporte 104 y una consola 112 como se ha descrito anteriormente (por ejemplo, en relación con la figura 1). No obstante, en lugar del (o adicionalmente al) conductor 114 instalado en el soporte 104, se puede colocar un conductor 114 en un segundo soporte 504, como se indica. El segundo soporte puede consistir en un soporte de cualquier tipo, como plástico, vidrio, silicona o similar. Igual que en los modelos descritos anteriormente, el conductor 114 se puede revestir con una capa aislante 506, según corresponda. Para preparar un relé 100, los diferentes componentes se deberán montar en los soportes 104 y 504 y seguidamente los soportes se alinearán y se colocarán del modo conveniente. Los dos soportes 104 y 504 (y los diferentes elementos situados en ellos) se pueden distanciar entre si mediante espaciadores, como los espaciadores 510 y 512 de la figura 5, que puede estar hechos de cualquier material.

Siguiendo con la figura 5, el contacto 108 se puede montar sobre la capa aislante 106, como se ha descrito antes. Opcionalmente, el contacto 508 se puede montar sobre el segundo sustrato 504 de la figura 5 (por supuesto, la consola 112 se puede reacondicionar, de modo que el tramo conductor de la consola 112 entre en contacto con el terminal 508). En otros modelos, ambos contactos 108 y 508 se puede preparar de forma que el relé 100 esté en primera fase cuando la consola 112 esté en contacto con el terminal 108, en segunda fase cuando la consola 112 esté en contacto con el terminal 508, o en tercera fase cuando la consola 112 no esté en contacto ni con el terminal 108 ni con el terminal 508. Por supuesto, para crear nuevos modelos del relé 100, la disposición general del relé 100 que se muestra en la figura 5 se puede combinar con cualquiera de las técnicas y disposiciones que se describen antes.

Las figuras 6A y 6B consisten en la vista lateral y superior, respectivamente, de un prototipo opcional del celé enganchador 100. Con referencia a estas figuras, en varias presentaciones del relé 100, en lugar de energía magnética generada por el conductor 114, se precisa un funcionamiento electrostático para conmutar la fase de la consola 112. En estos modelos, uno o más electrodos de conmutación 602 y 604 se pueden colocar o montar sobre una capa aislante 106. Los electrodos 602 y 604 pueden ser de metal u otro material conductor y se pueden conectar eléctricamente con un hilo o cable conductor u otros dispositivos de conducción (no figuran en los gráficos) para crear un potencial eléctrico entre los electrodos y la consola 112.

Aunque las figs. 6A y 6B muestran un tipo de consola 112 articulada en el centro, los electrodos 602 y 604 el principio de la activación electrostática pueden formar parte de los relés o conmutadores que se describen en el presente documento en lugar de (o incorporados a) la activación magnética producida por el conductor 114. En algunas presentaciones, los electrodos 602 y 604 están oportunamente colocados en relación con la consola 112 para que la potencia electrostática generada por los dos electrodos ejerza un efecto opuesto en la consola 112. En la presentación con articulación central que muestran las figs. 6A y 6B, por ejemplo, los electrodos 602 y 604 pueden estar colocados a cada lado de la articulación 110, de forma que la diferencia de voltaje entre el electrodo 602 y la consola 112 "empuja" a la consola 112 hasta la fase "abierta". Inversamente, una diferencia de voltaje entre el electrodo 604 y la consola 112 "empujaría" dicha consola 112 hasta la fase "cerrada" en la que la consola 11 entraría en contacto con el terminal de contacto 108. En estas presentaciones, la fase de la consola 112 debe ser mantenida por el campo magnético generado por un imán permanente 102, con lo que se obtendría un conmutador biestable. El relé se puede conectar entre fases estables mediante la aplicación de energía eléctrica al electrodo apropiado para atraer oportunamente la consola 112. En un relé prototipo 100, una consola de tipo articulado 112 cuyas dimensiones sean aproximadamente 1000 x 200 x 20 micras y un cable de soporte de torsión 100 cuyas dimensiones sean 280 a 20 x 3 micras. requerirá un voltaje aproximado de 37 voltios, si la zona de superposición de la consola y el electrodo es del orden de 200 x 400 micras cuadradas, para poder conmutar la consola 112 en un campo magnético extorno permanente de 200 Oersted. De nuevo, los conmutadores y los relés se pueden preparar en cualquier dimensión o tipo de construcción y el voltaje requerido para conmutar entre ambas fases variará adecuadamente de una aplicación a otra. En particular, la técnica de conmutación electrostática en la que se utilizan los electrodos 602 y 604 se puede aplicar a cualquiera de los relés anteriormente descritos, o a cualquiera de los conmutadores que aquí se especifican. Las ventajas de usar conmutación electrostática en lugar de magnética consisten en la reducción del consumo de energía y en la facilidad de fabricación, ya que los electrodos 602 y 604 pueden ser muy finos (o sea, del orden de unos 100 angstroms y unos 0,5 micras de grosor). Además, el tamaño de los conmutadores electrostáticos puede ser mucho menor que el de los correspondientes conmutadores magnéticos, ya que reducen la dimensión total del dispositivo conmutador. El control de la conmutación se puede obtener mediante un dispositivo de control del tipo microcontrolador, microprocesador, circuito integrado de aplicación especifica (ASIC), circuito lógico, circuito de control analógico o digital, u otro similar. En un modelo prototipo, el controlador transmite las seriales de control en forma de impulsos eléctricos a los electrodos 602 y 604 para crear así las diferencias de voltaje que resulten adecuadas.

Se sobrentiende que se pueden preparar otros modelos sin apartarse del ámbito de competencia del presente invento. Por ejemplo, se puede montar un relé de doble hilo incorporando un contacto adicional 108 que entre en contacto con la consola 112 cuando dicha consola esté en fase abierta. De modo similar, se pueden preparar distintas configuraciones y disposiciones geométricas del relé 100 variando la disposición de los diferentes elementos (como los terminales 108 y 110 y la consola 112).

Conmutadores ópticos

Los mecanismos, principios y técnicas que se han descrito anteriormente en conjunción con los relés eléctricos también se puede emplear para configurar conmutadores ópticos adecuados para utilizar en telecomunicaciones o en otros sistemas ópticos. En algunos prototipos de conmutador óptico, el tramo magnéticamente sensible de la consola 112 se puede fijar a un espejo u otro elemento reflector de la luz. Cuando la consola conmuta de la fase "abierta" a la fase "cerrada", la superficie reflectante queda expuesta u oculta a la señal óptica, de modo que dicha señal se refleja o es absorbida oportunamente, según se describe con más detalle a continuación.

Las figuras 7A y 7B consisten en la vista lateral y superior, respectivamente, del prototipo de un espejo óptico 700 (denominado en este documento espejo "tipo I"). Igual que los conmutadores eléctricos que se han descrito antes, la consola 112 está colocada adecuadamente sobre la capa aislante 106 mediante una columna de soporte, articulación u otro tipo de elemento espaciador 110. La consola 112 puede consistir en material eléctrico blando 132 (como se ha indicado anteriormente) y puede estar provista de una capa reflectora 702 (como aluminio u oro) depositada, pulverizada o bien colocada sobre el material magnético. Uno o más topes opcionales 704 se pueden colocar adecuadamente sobre la capa aislante 106, para recibir y situar la consola 112 convenientemente. Los topes 704 pueden estar hechos de un material que sea idóneo, como silicona, metal y poliimida grabados. En algunos prototipos, el cable de soporte 110 soporta la rotación de la consola 112 durante la fase "arriba" y la fase "abajo", según resulte conveniente. Por ejemplo, cuando la consola 112 se halla en la fase "arriba", puede girar en el soporte 110 con dirección opuesta a las agujas del reloj, hasta que el extremo 742 de la consola 132 entra en contacto con el soporte 704L. En una fase "abajo" prototipo, la consola 112 puede girar en el soporte 110 siguiendo la dirección de las agujas del reloj de modo que el extremo 740 de la consola 112 entre en contacto con el tope 740R. Cuando el extremo derecho 132 entra en contacto con el tope inferior 704, está situado "abajo". Según el diseño, el cable de soporte 110 se puede situar cerca del extremo 742 de la consola, de tal modo que la inclinación de dicha consola 112 forme un ángulo mayor en la posición "arriba" que en la posición "abajo". Por supuesto, el cable de soporte 110 también se puede colocar de modo que sea aproximadamente equidistante de los extremos de la consola 112, o bien de modo que la posición "abajo" produzca un ángulo mayor, siendo posible, pues, establecer otras inclinaciones en otros prototipos del presente invento.

El funcionamiento del espejo óptico 700 puede ser similar al de los conmutadores eléctricos 100 que se han descrito antes. En algunos prototipos de modelos, el enclavamiento y la conmutación se producen induciendo un momento magnético en la consola 112 con el conductor 114 (según se muestra en la fig. 7) o electrodos opcionales (según se ha descrito antes en relación con la fig. 6). La consola 112 se puede mantener estable tanto en la fase "arriba" como "abajo" a través de un campo generado por un imán 102, como se ha descrito antes.

Las figs. 8A a 8G muestran varias vistas y fases correspondientes a un segundo tipo do espejo óptico 800 (que en este documento se denomina espejo "tipo II" o "reflector"). Aunque estos dispositivos han sido descritos anteriormente como dispositivos reflectores que se utilizan con conmutadores o relés, los principios y las estructuras que aquí se describen se pueden utilizar para formar un accionador (reflectante o no reflectante) que se puede utilizar en cualquier tipo de aplicación.

Con referencia a las figs. 8A y 8B, un espejo óptico 800 puede incluir una consola 112 en la que exista un tramo magnéticamente sensible 132. La consola 112 también puede comprender un tramo reflectante 804 con una capa reflectante en uno o ambos lados. En una presentación prototipo, el tramo reflectante 804 contiene una capa reflectante depositada o colocada sobre la cara 802, tal como muestra la fig. 8A. También se pueden colocar uno o más topes 704 sobre la capa aislante 106, según se requiera para situar o elevar la consola 112 adecuadamente, y a la consola 112 se puede fijar oblicuamente un soporte, cable o articulación 110 (no se muestran en las figs. 8A y 8C) sobre el sustrato 104.

En una presentación prototipo, el cable 110 mantiene 90° de rotación entre dos fases de la consola 112 (sumando o restando una corrección debida a errores de fabricación o similar). En la representación que se muestra en las figs. 8A y 8B, la consola 112 está situada en una fase "arriba" del imán 102 (no se muestra) aproximadamente paralela a la superficie del soporte 104. La posición "arriba" puede resultar de utilidad cuando sea necesario obtener una vía abierta para que el haz óptico pase directamente, por ejemplo, al espejo tipo II sin que se produzca reflejo. Una segunda fase "abajo" del espejo 800 se muestra en las figs. 8C y 8D. El espejo 800 se puede colocar en la fase "abajo", por ejemplo, mediante el imán 102 (no se muestra, en principio, el imán puede mantener la consola en cualquiera de ambas fases estables) o se puede añadir gravedad para retirar el tramo magnéticamente sensible 132 de la consola 112 de la posición "arriba". Puede observarse que no se requiere un imán permanente 102 y un conductor 114 para cada prototipo de espejo 800, ya que otras fuerzas (como la fuerza aplicada en el tope 704 mediante estructuras deformadoras opcionales) pueden mantener la consola 112 en la posición "abajo" sin que se requieran otras fueras externas. En muchos prototipos, durante la fabricación se puede crear un campo magnético temporal aplicando la capa reflectora a la consola 112, la cual se puede eliminar más tarde. Incluso en otros prototipos del espejo 800, la articulación 110 y el tramo magnéticamente sensible 132 se pueden eliminar y el tramo reflectante 804 se puede fijar al soporte 102 o a la capa aislante 104.

Con referencia a la figura 8E, un prototipo alternativo de un reflector 800 comprende oportunamente una consola 112 y una barra de articulación de torsión u otro tipo de pivote 870 que se puede fijar a un soporte 104. En un prototipo alternativo, también se puede incluir una bobina u otro conductor 114, o un electrodo capaz de producir atracción electrostática en la consola 112. Esta consola 112 puede ser magnéticamente sensible, como se ha descrito antes, y puede estar provista de una o más superficies reflectantes, como también se ha explicado anteriormente. La barra de articulación de torsión 870 se puede aplicar en una o más unidades, tal como se ha descrito antes en relación con otros prototipos de conmutadores o relés. En algunos prototipos, la barra de articulación de torsión se puede colocar sobre el extremo de la consola 112 o cerca del mismo, y se puede disponer para que sea bastante fina o larga con respecto a la consola 112 con la finalidad de que esta pueda efectuar desviaciones rotacionales grandes sin que se precise un momento mecánico considerable. Además, la dirección del campo magnético externo (H_{o}) 134 aplicado al reflector 800 se puede situar en un ángulo (\gamma) relativo a la perpendicular (Z) obtenida de la cara del soporte 104. En la presentación prototipo que se muestra en la fig. 8E, por ejemplo, se ha seleccionado un valor de 45 grados para \gamma, aunque en otras realizaciones se pueden utilizar ángulos diferentes.

La dirección del campo magnético 134 crea oportunamente dos posiciones de fase para la consola 112, correspondientes a la fase "arriba" y la fase "abajo" (en la fig. 8E, la consola 112 se muestra entre las dos fases). En varios prototipos, la consola 112 se puede alinear de forma aproximadamente perpendicular al soporte 104 durante la fase "arriba" y de forma aproximadamente perpendicular al soporte 103 durante la fase "abajo". Se puede colocar un tope material (que no se muestra en la fig. 8E) para mantener la consola 112 en la posición deseada de las fases correspondientes a "arriba" o "abajo".

En varios prototipos, el conductor 114 puede suministrar un campo magnético que posea una magnitud de unos \chiH_{o} sin (\gamma + \varphi) Oersted o similar para conmutar la consola 112 de una fase a otra, donde "\chi" representa la susceptibilidad magnética de la consola 112 y "\varphi" es el ángulo entre la consola 112 en fase "abajo" y el eje horizontal (X). Un campo de esta magnitud puede realinear convenientemente cuando sea necesario el vector de magnetización de la consola 112, de modo similar a las técnicas de conmutación que se han detallado antes, de forma que la consola 112 pueda pasar de una fase estable a la otra. Debido a que el campo generado por el conductor 114 puede ser relativamente débil en comparación con el campo exterior 134, este campo exterior 134 se puede configurar con unas dimensiones lo suficientemente grandes como para que active el dispositivo 800, pero sin que sean tan potentes como para que el campo generado por el conductor 114 no pueda invertir el vector de magnetización de la consola 112. En una presentación prototipo, el campo 134 se puede configurar para que sea del orden de los 200 Oersted, aunque, por supuesto, se pueden utilizar otras potencias de campo. El reflector 800 que se describe en este escrito puede presentar una rotación de 90° aproximadamente y, por consiguiente, puede resultar de amplia aplicación en otros ámbitos además de los relés o de los conmutadores ópticos. Por ejemplo, los reflectores 800 cuya rotación permita un número elevado de grados pueden resultar de utilidad en dispositivos de proyección óptica o en sistemas de conmutación.

Con referencia a las figs. 8F y 8G, muestran el tercer prototipo de un reflector 800 que se puede utilizar para rotar a 90° o más y, por consiguiente, se puede emplear para otras aplicaciones, además de los relés y los conmutadores ópticos. Por ejemplo, los reflectores 800 que posean un ángulo de rotación relativamente elevado pueden resultar útiles en sistemas de conmutación o de proyección óptica.

Con referencia a las figs. 8F y 8G, un tercer prototipo de reflector 800 que se puede utilizar para rotar a 90° o más, comprende oportunamente un conductor 114 situado en la consola 112, la cual se puede articular al soporte 104 mediante una articulación 870 (la figura 8F muestra dos articulaciones de torsión 870A y 870B). El conductor 114 puede recibir corriente mediante los terminales 872 (la figura 8F muestra dos terminales 872A y 872B) que se pueden conectar a una fuente de alimentación. Opcionalmente, el contacto eléctrico con el conductor 114 se puede efectuar utilizando material conductor (como un metal) depositado, pulverizado u otro, situado en la articulación 870. En algunos prototipos, la consola 112 puede ser de material reflectante (como película dieléctrica, silicio policristalino, metales, no metales y otros similares), ya que en la consola 112, se obtendrán las reacciones a los campos magnéticos mediante un conductor 114 en lugar de emplear material magnéticamente sensible. En algunos prototipos, el imán 102 genera el campo magnético H_{o}, que se puede obtener perpendicular al soporte 104 o en ángulo oblicuo, como se ha descrito antes en relación con la fig. 8E.

El funcionamiento del reflector 800 se puede efectuar, por ejemplo, aplicando energía al conductor 114 a través de una corriente eléctrica que genere un momento dipolar magnético (M) que puede ser perpendicular al plano del conductor 114. Este momento dipolar magnético (M) puede interactuar con el campo magnético externo administrado (H_{o}) para generar un momento (T) en la consola 112, de forma que T = M x H_{o}. El momento (T) se puede controlar para efectuar la conmutación de la consola 112 entre las fases "arriba" y "abajo", como se ha descrito antes. Una descripción más detallada de este principio utilizado en un ámbito diferente lo ha presentado Chang Lui, T. Sao, Y-C Tai y C-M Ho, "Activadores magnéticos de superficie micro grabados", MEMS'94, Oiso, Japón, pp. 57-62 (1994), información que se incorpora a este escrito a modo de referencia.

Las figs. 9A y 9B consisten en la vista lateral y superior, respectivamente, del prototipo de un conmutador 900 que incluye dos espejos tipo I 700A y 700B y un espejo reflector tipo II 800. El eje del espejo 800 puede rotar 45° (u otro ángulo) en los ejes de los espejos 700A y 700B, como puede apreciarse mejor en la fig. 9B. Una capa protectora 902 opcional (como un espejo) se puede incorporar a varios prototipos para que reflejen señales ópticas, como se detallará más adelante. En varios prototipos del presente invento, una señal óptica (como una pulsación o un haz de luz) 904 se puede conmutar a una de las dos salidas 910 y 920. En la primera fase, el conmutador 900 (ver las figs. 9A y 9B), las consolas 112A y 112B de los espejos 700A y 700B se pueden situar en posición "arriba" de forma que la señal óptica 904 se refleje en la superficie reflectante 702 (fig. 7), como se indica. La capa reflectora 902 transmite debidamente la señal 904 entre el espejo 700A y 700B, efectuando convenientemente una derivación en el espejo 800, para salir por el terminal 910.

Las figs. 10A y 10B consisten en la vista lateral y superior, respectivamente, de un conmutador óptico 900 en segunda fase (correspondiente al terminal de salida 920). Las consolas 112A del espejo 700A se pueden situar en fase "abajo", de modo que la señal óptica 904 cese de reflejarse en la superficie reflectante 702 del espejo 700A, para reflejarse en la superficie reflectante del espejo 800, que puede estar orientado hacia el terminal de salida 920, como se aprecia mejor en la fig. 10B. Por descontado, la consola 112B del espejo 700B también se puede situar en fase "abajo", pero este intervalo no es necesario, ya que la señal óptica 904 no alcanza el espejo 700B en la fase que muestra la fig. 10. Otros prototipos de conmutadores ópticos pueden presentar también diferente disposición. Por ejemplo, se puede fabricar un conmutador bi-direccional revistiendo con material reflectante ambas caras del tramo reflectante 804 del espejo 800.

La figura 11 consiste en la vista superior del prototipo de un conmutador óptico 950 5 x 5 que se puede fabricar utilizando conmutadores 900 como se ha descrito antes. Con referencia a la fig. 11, las señales ópticas 904A-E son recibidas en las entradas 930A-E, respectivamente. Las señales se pueden enviar convenientemente mediante el conmutador 950 a las salidas 904A-E que se deseen. En el prototipo del conmutador 950 que se muestra en la figura, la entrada i1 se envía a la salida o3, la entrada i2 se envía a la salida o1, la entrada i3 se envía a la salida o4, la entrada i4 se envía a la salida o5 y la entrada i5 se envía a la salida o2. Por descontado, se puede preparar cualquier tipo de conmutador M x N, donde M representa el número de entradas, N el número de salidas y M y N son ambos números enteros. Por ejemplo, 1 x 4 conmutadores, 4 x 8 conmutadores, 8 x 16 conmutadores, 2 x 2 conmutadores, o bien se puede preparar cualquier disposición de conmutadores ajustando la cantidad de estos conmutadores 700 y 800.

Con referencia de nuevo a la fig. 11, el prototipo de un conmutador óptico 5 x 5 puede incluir una matriz de veinticinco espejos tipo II y ocho espejos tipo I. Los espejos tipo II (representados en forma de rectángulos en diagonal) se pueden disponer de modo que cada entrada 930 esté provista de un espejo de tipo II que corresponda a cada una de las salidas 940. Los espejos tipo I (representados en forma de rectángulos más pequeños) se disponen convenientemente de forma que desvíen a conveniencia las señales ópticas 904 alrededor de los espejos tipo II mediante la reflexión de las señales de la capa reflectante 902 (en la fig. 11 no se muestra, sino en la fig. 9A). Para dirigir la señal i5 a la salida o2, por ejemplo, los espejos tipo I 751 y 752 se pueden colocar en fase "arriba" para que desvíen la señal alrededor del espejo 851. Los espejos tipo I 753 y 754 se pueden colocar en fase "abajo" a fin de permitir que la señal i5 se desvíe del espejo tipo II 852 hacia la salida 940B. Como se ha descrito antes, los espejos tipo I se pueden mantener en fase "arriba" o "abajo" mediante un campo magnético que genera un imán 102. Estos espejos se pueden conectar entre fases mediante la generación de las pulsaciones magnéticas adecuadas a través del conductor 114 (fig. 7) o de pulsaciones electrostáticas a través de los electrodos 602/604 (fig. 6) a fin de crear un momento que desplace la consola 112 adecuada y conseguir así crear la fase deseada para el espejo deseado.

Matriz de interconmutación óptica

El rendimiento, la eficiencia y la efectividad general de una matriz de interconmutación óptica, como se ha descrito anteriormente, se pueden mejorar en algunos prototipos mediante la incorporación de canales de confinamiento de señales. Estos canales se pueden situar alrededor de diferentes vías luminosas situadas en el interior del conmutador y destinadas a obtener el confinamiento de la luz en el interior de una vía seleccionada. La fig. 12A muestra una vista en perspectiva del prototipo de una matriz de interconmutación óptica 1200 provista de canales de confinamiento de señales ópticas. Aunque para simplificar se muestra una matriz de interconmutación que presenta una disposición de 2 x 2 (o sea, de dos entradas y dos salidas), las técnicas que se describen en este escrito también se pueden aplicar fácilmente a conmutadores N x M de diversas dimensiones, en los que N y M son números enteros. De hecho, el uso de canales de confinamiento de señales facilita la disposición de sistemas de conmutadores mucho mayores de lo que había sido posible hasta hoy, como disposiciones del orden de 512 x 512, 1024 x 1024, e incluso mayores.

Con referencia a la fig. 12A, las señales ópticas 904A y 904B inciden mediante las fibras ópticas de entrada 1210A y 1210B y se concentran a través de las lentes 1220A y 1220B, respectivamente, antes de que conmuten en las fibras ópticas de salida 1210C-D. Los espejos ópticos 1280A-D pueden consistir en cualquier tipo de espejo, como los espejos de "tipo I" o "tipo II" que se han descrito antes. Los canales de confinamiento de señales ópticas 1230A y 1230B consisten en cualquier canal, paso u otras vías capaces de dirigir las señales luminosas hacia el punto deseado, como se describe con más detalle a continuación. En una presentación prototipo, los canales 1230A y 1230B están formados por canales dotados de paredes 1240 (fig. 12B) revestidos de una superficie metálica, coma Al, Au, Ag, Cr u otra similar, u otro tipo de material reflectante. Las señales de entrada 904A-B se desvían convenientemente mediante los espejos ópticos 1280A-D, de forma que la señal se desvíe al canal de confinamiento de señales ópticas que se desee 1230A-B y hacia la vía de salida deseada de cualquiera de las fibras ópticas 1210C y 1210D. Cuando la señal óptica 904 emerge del núcleo de la fibra óptica 1210A-B, atraviesa la micro lente 1220A o la 1220B, respectivamente. La señal óptica 904 se concentra y se propaga hasta que alcanza el espejo óptico adecuado 1280 para reflejarse en el adecuado canal de confinamiento de señales ópticas 1230 revestido de material reflectante 1240. La lente 1220 se muestra en la fig. 12A como un elemento separado de la fibra óptica 1210, pero también se puede fabricar directamente sobre esta fibra óptica derritiendo un segmento del extremo de la fibra, depositando una gota de resina epoxi sobre el extremo de la fibra y dejándolo que se endurezca, o bien utilizando otro método similar.

Los canales de confinamiento de señales 1230 pueden consistir en un soporte o bien en una capa depositada sobre un soporte mediante la utilización de una técnica conveniente. En una presentación prototipo, los canales 1230 se configuran utilizando troquelado, corte, micro torneado u otro sistema similar para formar una ranura en el soporte, revistiendo esta ranura con material reflectante, cubriendo seguidamente dicha ranura con material reflectante y colocando luego convenientemente una cubierta reflectante sobre dicha ranura para formar un canal. La cubierta se puede sujetar al soporte utilizando cualquier tipo de adhesivo, como resina epoxi u otro material similar. Opcionalmente, los canales 1230 se pueden micro grabar en el soporte y se puede incorporar una capa de polimida (o material similar) o de otro tipo, utilizando técnicas convencionales de micro grabado. Se puede evaporar una película fina de revestimiento reflectante o bien se puede colocar sobre los canales 1230 y se puede colocar una capa de cobertura adicional que haya sido depositada, pulverizada o bien colocada sobre los canales 1230. Como antes se ha señalado brevemente, las paredes interiores del canal de confinamiento de señales ópticas 1230 están revestidas de un material de elevada reflectividad, como una película fina de oro, plata, aluminio, cromo o una capa múltiple de películas reflectantes, etc., que formará la superficie reflectante 1240. Las películas de metal se pueden depositar mediante pulverización, evaporación de haz de electrones u otra técnica similar. Las dimensiones de la sección del canal 1230 varian mucho de un prototipo a otro y se basan, por ejemplo, en diferentes tipos de fibra óptica 1210 y de micro lentes 1220, el tamaño de la micro lente, el tamaño del núcleo de la fibra, la apertura numérica de la fibra, u otros similares. En el prototipo de una presentación, no obstante, las dimensiones del canal son del orden de las 100 micras de anchura por unas 30-50 micras de profundidad.

Las figs. 12(b) y 12(c) consisten en la sección transversal de dos prototipos de presentación de un canal óptico de confinamiento de señales 1230. En la fig. 12(b), la señal óptica 904 se desvía del canal 1230 mediante un espejo reflector 1280, como se ha descrito antes. La señal 904 se refleja en la superficie reflectante 1240 revistiendo las paredes laterales del canal 1230, haciendo que la señal 904 se propague en dirección a la salida. Se puede apreciar que cuando el espejo óptico 1280 se halla en posición cerrada, cubre la obertura del canal óptico de confinamiento de señales 1230, permitiendo así la trasmisión de otras señales por el mencionado canal 1230. Un espejo suplementario 1284, por ejemplo, permanecerá en posición cerrada mientras la señal 904 del espejo 1280 penetra por el canal. Los espejos ópticos 1280, 1282 y 1284 se pueden activar de diversos modos (por ejemplo: magnéticos, electrostáticos, piezoeléctricos, etc.), incluidas las técnicas que se han descrito anteriormente. Por ejemplo, si el espejo está revestido de níquel, permalloy, hierro u otro material magnético blando, se puede activar mediante una bobina planar que lo envuelva (como se ha explicado antes para los espejos ópticos 700 y 800). Opcionalmente, los diferentes espejos se pueden activar mediante cualquier tipo de mecanismo como un scratch, un comb, un comb de impacto, un engranaje deslizante con comb, simple energía electrostática entre el espejo y un electrodo y el otro electrodo fijo opuesto, u otro similar.

Las figs. 13, 14 y 15 muestran disposiciones alternativas de prototipos canal/espejo. La figura 3 consiste en la vista en perspectiva de una disposición similar a la que se muestra en la fig. 12(a) en la que la señal óptica de entrada 904 se desvía al canal 1230 mediante el espejo 1280, el cual está situado en un ángulo alfa con respecto a la parte superior del canal. Con las diferentes presentaciones se seleccionarán diferentes valores del ángulo alfa y la luz se transmitirá al canal 1230. En una presentación prototipo, el ángulo alfa puede estar comprendido entre 30 y 60 grados, o bien a 45 grados. Las figuras 14(a) y 14(b) consisten en la vista superior y lateral, respectivamente, en las que se muestra la orientación lateral del espejo 1280. En el prototipo que se representa en la figura, el espejo 1280 está colocado aproximadamente a 135 grados del canal para dirigir la señal 904 aproximadamente en ángulo recto al canal 1230. Como muestra la figura 14, En esta fase, el espejo 1230 está situado en primera fase y la luz se refleja hacia el extremo 1401 del canal 1230. En esta fase, el espejo 1230 puede estar situado en un ángulo beta inferior a 135 grados (u otro que resulte adecuado) para que la luz se refleje a conveniencia. Con referencia a la fig. 15, el espejo 1230 puede estar situado en segunda fase y el ángulo beta formado por el espejo y el canal es mayor de 135 grados (u otro que resulte adecuado) para desviar la luz hacia el extremo opuesto (o sea, el extremo 1402) del canal 1230. Por supuesto, la exactitud de los ángulos que se utilicen variará según la exactitud de la disposición de la luz entrante con respecto al canal 1230, pudiendo variar considerablemente de un prototipo a otro.

La reflectividad del canal 1230 varia según ciertos factores, como el tipo de material y la lisura de la superficie del canal 1230. En una presentación prototipo, la reflectividad puede variar del 80% al 90%. Según cálculos ópticos estándar, se podrá apreciar fácilmente que después de numerosas emisiones de reflexión, la intensidad de la señal óptica disminuye exponencialmente. Por ejemplo, si la reflectividad es de 0,9, después de 10 emisiones de reflexión, el valor inicial de la intensidad se reduce a 0,35. Después de 50 emisiones, la intensidad disminuye a 0,05 y después de 100 emisiones, la intensidad disminuye a 0,000027.

Haciendo una breve referencia a la figura 12(c), un segundo espejo óptico opcional 1282 (denominado también "espejo canal") se puede colocar oblicuamente en la parte inferior del canal de confinamiento de señales 1230 debajo del espejo óptico superior 1280 para que altere la dirección de la señal óptica 904 y, por consiguiente, disminuya la reflexión de la señal óptica 904 en el canal 1230. El espejo 1282 (como los que se han explicado anteriormente con referencia a los espejos ópticos 700 y 800 en aplicaciones que se activan magnéticamente) se puede incorporar debajo del espejo superior 1280, de modo que el espejo 1282 está oblicuamente unido a la superficie inferior del canal óptico de confinamiento de señales 1230. Cuando se activan los espejos superior e inferior (mediante procedimientos elegidos de conformidad con cada diseño específico), se obtiene la reflexión de la señal óptica 904 de salida en la parte inferior del espejo pequeño 1280 que luego recorre el eje del canal de simetría 1230. Conviene señalar que en la práctica, debido a la limitación que adolecen los procesos, los espejos 1280 no funcionan con una precisión del 100% y, por consiguiente, según el proceso, producen una ligera desviación de la dirección de la señal óptica en el eje del canal. No obstante, si se emplean los métodos y dispositivos que se exponen en el presente invento, se puede conseguir reducir considerablemente la magnitud de la reflexión. Por ejemplo, si no existe desviación, no se producirá reflexión después de que la señal óptica 904 se refleje en el espejo inferior. Si la desviación es de 1 grado, para 5 cm de longitud, 20 \mum de anchura y 20 \mum de canal superior, el número de reflexiones posibles es aprox. de 43. Si la desviación es de 0,5 grados, el número de reflexiones posibles es aprox. de 4, etc. Por tanto, la pérdida de intensidad disminuye considerablemente, especialmente en sistemas grandes de 512 x 512 o en matrices incluso más grandes. Las figuras 16 y 17 muestran prototipos correspondientes a la primera fase y a la segunda fase, respectivamente, para dirigir la señal de luz de entrada 904 hacia el canal 1230. Como se puede apreciar en las figuras, el espejo canal 1282 se puede colocar en un ángulo que esté en función del ángulo del espejo superior 1280, de modo que la luz se dirigirá indistintamente hacia el extremo 1401 (figura 17) o el extremo 1402 (figura 16) según se desee. En el prototipo que se expone, el espejo 1282 forma un ángulo beta de 180° para dirigir la luz hacia el extremo 1402 y con un ángulo beta de 90° para dirigir la luz hacia el extremo 1401. Por descontado, la exactitud de los ángulos y de las fórmulas utilizadas puede variar de un prototipo a otro.

En un prototipo opcional, la alineación de la señal óptica incidente se puede mejorar mediante la utilización de los canales suplementarios 1230. Con referencia a las figuras 18 y 19, los canales 1230i se pueden utilizar para dirigir la señal óptica de entrada 904. Para resumir en la figura sólo se muestra una línea de señal óptica, aunque se aprecia que se pueden formar canales para la cantidad correspondiente al número de señales de entrada 904. No obstante, para reducir el número de reflexiones del canal 1230, se pueden incorporar espejos suplementarios inferiores 1282 debajo de los espejos superiores (no se muestran en las figs. 18 y 19).

Se puede distinguir que, debido a que la señal óptica 904 se dirige al canal 1230, el incremento del número de disposiciones no plantea problemas de alineación. Además, los diseños de la matriz de interconmutación óptica 1200 no están limitados por el tipo de fibra óptica, ya que el dispositivo puede usar indistintamente fibra monomodo y fibra multimodo. Con referencia de nuevo a la figura 12A, aunque esta representa la dirección de la señal óptica incidente perpendicular al canal 1230 a fin de dirigir la señal óptica de salida, no es necesario que el dispositivo 1200 esté configurado de esta manera. El ángulo formado por la dirección de la señal óptica incidente y el canal de salida se puede configurar en función de la aplicación de la matriz de interconmutación óptica. Igualmente, no es necesario que el canal 1230 sea rectangular como el que se muestra, sino que puede tener cualquier forma: redondo, ovalado, etc. Además, no es necesario que el canal 1230 sea recto. También puede ser curvado, en zigzag, etc., siempre que sea capaz de transmitir la señal óptica 904 al canal 1230. Además, las guías del canal que aquí se exponen se pueden aplicar a otros dispositivos, además de los conmutadores ópticos. En concreto, las guías de canales ópticos pueden resultar de utilidad en otros dispositivos o componentes ópticos como interruptores, enrutadores, conectores, guiaondas, relés, terminales de entrada o de salida, cabezales, transmisores ópticos o receptores ópticos, u otros similares.

Las correspondientes estructuras, materiales, acciones y referencias de los elementos que figuran en las reivindicaciones que se exponen a continuación contienen todas las estructuras, materiales, acciones y referencias para llevar a cabo su ejecución en combinación con otros elementos que figuran en las reivindicaciones y que se exponen específicamente. No obstante, los pasos seguidos en los métodos que se especifican en las reivindicaciones se pueden ejecutar siguiendo un orden aleatorio. El ámbito del invento quedará determinado por las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes legales, antes que por los ejemplos expuestos anteriormente. Finalmente, conviene recalcar que ninguno de los elementos o componentes que se han descrito aquí son fundamentales o primordiales para la ejecución del invento, excepto por lo que específicamente se expone en este escrito.

Claims

1. Dispositivo conmutador óptico (100, 900, 950, 1200) para conmutar señales ópticas (904), comprendiendo dicho mecanismo un soporte provisto de un número de canales, provistos a su vez de una vía de transmisión óptica entre la entrada óptica y la salida óptica, y provistos asimismo de ranuras practicadas en el soporte de los mismos, las cuales están recubiertas de un material reflectante, estando provisto dicho mecanismo, además, de una cubierta reflectante destinado a confinar las mencionadas señales ópticas en una vía predeterminada,

: un número dado de dispositivos de control que dirigen las mencionadas señales ópticas entre las entradas y las salidas (1210C, 1210D), provisto cada uno de ellos, como mínimo, de un espejo dotado de una consola, de modo que cada dispositivo de control tenga una posición abierta en la que la señal de una entrada se refleje mediante el dispositivo de control en una obertura del canal y una posición cerrada en la que la obertura esté cubierta, la cual permite la transmisión de otras señales por el canal.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, donde como mínimo se ha configurado un espejo (700, 800, 1280) para que refleje las mencionadas señales ópticas en el antedicho dispositivo.

3. El dispositivo de la reivindicación 1, donde la consola (112) presenta un tramo magnéticamente sensible (132) y un tramo reflectante (804).

4. El dispositivo de la reivindicación 3, donde la mencionada consola (112) se ha configurado para que conmute de primera fase a segunda fase mediante un número dado de señales magnéticas.

5. El dispositivo de la reivindicación 4, donde las mencionadas señales electromagnéticas se han configurado para inducir un momento en una de dichas consolas (112) correspondiente a un número dado de espejos, de modo que la consola pueda conmutar de primera fase a segunda fase.

6. El dispositivo de la reivindicación 5, donde dicho número dado de señales electromagnéticas comprende señales magnéticas (134) generadas por un número dado de conductores (114).

7. El dispositivo de la reivindicación 5, donde las antedichas señales electromagnéticas comprenden señales electrostáticas generadas por un número dado de electrodos (602, 604).

8. El dispositivo de la reivindicación 1, donde la mencionada superficie reflectante (1240) comprende un elemento como aluminio, oro, plata o cromo.

9. El dispositivo de la reivindicación 8, donde el mencionado canal (1230) comprende, como mínimo, un espejo canal que, colocado oblicuamente en la parte inferior del canal óptico, está configurado para recibir dichas señales ópticas y dirigirlas por el mencionado canal.

10. El dispositivo de la reivindicación 8, donde el mencionado canal (1230) comprende, como mínimo, un espejo canal (1282) en comunicación óptica con uno de los mencionados espejos (1280), el cual se halla colocado oblicuamente en la parte inferior del canal óptico y está configurado para recibir dichas señales ópticas y dirigirlas por el mencionado canal.

11. Un método para conmutar una señal óptica (904) entre la primera salida (910) y la segunda salida (920) y que consiste en:

preparar un soporte;

preparar un conmutador equipado con una consola (112) provista de un tramo reflectante (804);

conmutar la mencionada consola de modo que el mencionado tramo reflectante esté situado en el recorrido de la mencionada señal óptica para dirigir dicha señal hacia un canal configurado en forma de una ranura sobre el soporte revestido de material reflectante, estando cubierto dicho soporte por una cubierta reflectante para obtener el confinamiento de dichas señales ópticas a través de un recorrido predeterminado hacia la primera salida cuando dicha señal óptica se desee en esta primera salida, y de modo que el tramo reflectante quede fuera del recorrido de la señal óptica cuando la mencionada señal se desee en la segunda salida en un segundo recorrido predeterminado; preparar un segundo conmutador dotado de una consola (112) provista de un tramo reflectante (804); conmutar dicha segunda consola de forma que el tramo reflectante de la misma esté situado en el recorrido de la mencionada señal óptica para dirigir dicha señal hacia un segundo canal configurado en forma de ranura sobre el soporte revestido de material reflectante y estando cubierto dicho soporte por una cubierta reflectante.

12. El método de la reivindicación 11, en la que dicho proceso conductor consiste en desviar la mencionada señal óptica de la pared reflectante mediante un espejo canal (1282) situado oblicuamente en la parte inferior del canal óptico.

13. El dispositivo de la reivindicación 11, donde la mencionada consola (112) se ha configurado para conmutar mediante una señal de un número dado de señales magnéticas.

14. El dispositivo de la reivindicación 11, donde dichas señales magnéticas producen un momento magnético en la mencionada consola (112).