FR2820832A1 - Dispositif d'actionnement d'une partie mobile d'une structure integree, en particulier munie de moyens de guidage optique - Google Patents
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Abstract
Dispositif d'actionnement d'une partie mobile d'une structure intégrée, en particulier munie de moyens de guidage optique, comprenant deux espaces disposés successivement selon la direction du déplacement de ladite partie mobile et délimités par des faces de la partie mobile et de la partie fixe de ladite structure, les faces délimitant chaque espace appartenant l'une à la partie fixe et l'autre à la partie mobile de la structure et lesdites faces comprenant une matière conductrice de l'électricité de façon à constituer, dans chaque espace, des paires d'électrodes, et comprenant un dispositif de commande adapté pour sélectivement relier les électrodes de l'une (22, 23) desdites paires d'électrodes (22, 23; 24, 25) aux pôles d'une source d'énergie électrique et relier entre elles électriquement les électrodes de l'autre paire d'électrodes (24, 25).
Description
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DiSPOSmF D'ACTIONNEMENT D'UNE PARTIE MOBILE D'UNE STRUCTURE INTÉGRÉE,
EN PARTICULIER MUNIE DE MOYENS DE GUIDAGE OPTIQUE
La présente invention concerne le domaine des structures intégrées, en particulier des structures intégrées munies de moyens de guidage optique en vue de transporter des ondes optiques ou lumineuses.
EN PARTICULIER MUNIE DE MOYENS DE GUIDAGE OPTIQUE
La présente invention concerne le domaine des structures intégrées, en particulier des structures intégrées munies de moyens de guidage optique en vue de transporter des ondes optiques ou lumineuses.
Le brevet FR-A-90 03 902 décrit des commutateurs optiques intégrés dans lesquels une structure présente une poutre flexible, qui porte longitudinalement un micro-guide optique, est susceptible d'être déformée afin d'amener sélectivement l'axe du coeur du micro-guide de la poutre en coïncidence avec l'axe de micro-guides fixes de la structure, via un espace séparant la surface d'extrémité de la poutre et une surface fixe de la structure.
Par ailleurs, le brevet FR-A-95 00 201 décrit des commutateurs dans lesquels la poutre flexible précitée est remplacée par une plate-forme portée par des bras et se déplaçant en translation.
Dans les documents ci-dessus, il est proposé de provoquer l'actionnement de la poutre flexible ou de la plateforme grâce à des systèmes de commande capacitifs à électrodes. Il apparaît cependant que ces systèmes sont insuffisants, voire inopérants.
La présente invention a notamment pour but de proposer un dispositif d'actionnement d'une partie mobile d'une structure intégrée, susceptible d'agir de façon précise, efficace et sans perturbation.
La présente invention a notamment pour objet un dispositif d'actionnement d'une partie mobile d'une structure intégrée, en particulier munie de moyens de guidage optique, comprenant deux espaces disposés successivement selon la direction du déplacement de ladite partie mobile et délimités par des faces de la partie mobile et de la partie fixe de ladite structure, les faces délimitant chaque espace
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appartenant l'une à la partie fixe et l'autre à la partie mobile de la structure et lesdites faces comprenant une matière conductrice de l'électricité de façon à constituer, dans chaque espace, des paires d'électrodes.
Selon l'invention, ce dispositif d'actionnement comprend un dispositif de commande adapté pour sélectivement relier les électrodes de l'une desdites paires d'électrodes aux pôles d'une source d'énergie électrique et relier entre elles électriquement les électrodes de l'autre paire d'électrodes.
Selon une variante de l'invention, la partie mobile comprend une branche munie de part et d'autre d'électrodes et engagée entre deux faces de la partie fixe munies d'électrodes.
Selon une autre variante de l'invention, la partie fixe comprend une branche munie de part et d'autre d'électrodes et engagée entre deux faces de la partie mobile munies d'électrodes.
Selon l'invention, la distance entre les électrodes de l'une desdites paires d'électrodes est de préférence égale à la distance entre les électrodes de l'autre paire d'électrodes.
Selon l'invention, le dispositif de commande comprend de préférence des commutateurs électriques à deux positions et un organe de pilotage pour commuter simultanément ces commutateurs.
La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un dispositif de transmission d'ondes optiques ou lumineuses à commutateur muni d'un dispositif d'actionnement, décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin sur lequel : - la figure 1 représente une coupe horizontale d'un dispositif de transmission muni d'un dispositif d'actionnement selon la présente invention ; - la figure 2 représente une coupe horizontale agrandie de ce dispositif d'actionnement ;
- la figure 3 représente un schéma électrique de commande du dispositif d'actionnement ci-dessus ; - la figure 4 représente une coupe transversale du dispositif de transmission précité, selon IV-IV de la figure 1 ;
- la figure 3 représente un schéma électrique de commande du dispositif d'actionnement ci-dessus ; - la figure 4 représente une coupe transversale du dispositif de transmission précité, selon IV-IV de la figure 1 ;
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- et la figure 5 représente une coupe horizontale agrandie de d'une variante d'exécution du dispositif d'actionnement.
Le dispositif 1 de transmission d'une onde lumineuse représenté comprend une structure intégrée 2 de guidage optique constituée par un bloc qui comprend des micro-guides optiques intégrés.
La structure intégrée 2 comprend une partie fixe 2a présentant une cavité 3 dans laquelle s'étend, en porte-à-faux, une partie mobile constituée par une poutre flexible longitudinale 4, cette poutre 4 s'étendant à partir d'une paroi 5 verticale et transversale de cette cavité 3 et en direction d'une face de couplage 6 verticale et transversale de la cavité 3. La surface d'extrémité transversale 7 de la poutre 4, qui constitue une face de couplage, s'étend à faible distance du plan transversal de la face de couplage 6 de la cavité 3, en formant un espace de couplage 8 entre ces faces de couplage 6 et 7.
La structure intégrée 2 comprend un coeur longitudinal de transmission 9a d'un micro-guide optique 9 qui s'étend du côté de la paroi 5 de la cavité 3 et qui se prolonge le long de la poutre 4 jusqu'à sa face de couplage 7.
La partie fixe 2a de la structure intégrée 2 comprend également, du côté de la face de couplage 6, un coeur longitudinal de transmission 10a d'un micro-guide optique fixe 10 et un coeur longitudinal de transmission lia d'un mircoguide optique fixe 11.
Ces coeurs de transmission 10a et lia sont disposés de part et d'autre de la direction longitudinale du coeur de transmission 9a porté par la poutre 4 lorsque cette dernière est à sa position de repos.
Lorsque la poutre 4 est fléchie horizontalement d'un côté ou de l'autre, à partir de sa position de repos, l'extrémité de son coeur de transmission mobile 10a, sur la face de couplage 7, peut être couplée optiquement avec l'extrémité du coeur de transmission fixe 10a ou l'extrémité du coeur de transmission fixe lia, sur la face de couplage 6 de la partie fixe 2a, au travers de l'espace de couplage 8. On obtient ainsi un commutateur optique.
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La poutre flexible 4 est munie d'un dispositif d'actionnement 12 constitué de la manière suivante et plus précisément représenté sur la figure 2.
A faible distance de son extrémité, la poutre flexible 4 présente, dans la cavité 3, un bras latéral 13 qui s'étend perpendiculairement à sa direction longitudinale. Ce bras 13 porte, de part et d'autre, une branche longitudinale 14 qui est engagée, à distance, entre deux faces longitudinales et verticales 15 et 16 de la partie fixe 2a ménagées dans la cavité 3, de telle sorte qu'entre respectivement les faces longitudinales et verticales 18 et 19 de la branche 14 reliée à la poutre 4 et les faces 15 et 16 de la partie fixe 2a, situées en vis-à-vis, sont prévus des espaces transversaux 20 et 21.
La face 15 de la partie fixe 2a et la face 18 de la branche 14 sont recouvertes de couches métalliques de façon à constituer des électrodes 22 et 23 d'une première paire d'électrodes. La face 19 de la branche 14a et la face 15 de la partie fixe 2a sont recouvertes de couches métalliques de façon à constituer des électrodes 24 et 25 d'une seconde paire d'électrodes.
De préférence, la distance séparant les électrodes 22 et 23 de la première paire d'électrodes et la distance séparant les électrodes 24 et 25 de la seconde paire d'électrodes sont égales.
Comme le montre la figure 3, les électrodes 22-25 sont reliées à un dispositif de commande 26 qui comprend quatre commutateurs électriques 27-30, en particulier électromécaniques ou électroniques, qui présentent par exemple des organes de commutation 31-34 à deux positions, commandables simultanément grâce à un organe de pilotage 35 de façon à connecter, dans une première position, leurs plots d'entrée/sortie 27a-30a à leurs plots de commutation 27b-30b et, dans une seconde position, leurs plots d'entrée/sortie 27a-30a à leurs plots de commutation 27c-30c.
Les électrodes 22-25 sont respectivement reliées aux plots d'entrée/sortie 27a-30a. Les plots de commutations 27b et 30c sont reliés au pôle (+) d'une source d'énergie électrique 36. Les plots 28b et 29c sont reliés au pôle (-) de cette source 36. Les plots 27c et 28c
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sont reliés entre eux et les plots 29b et 30b sont reliés entre eux. Dans une variante, les pôles de la source électrique 36 pourraient être connectés de façon symétrique.
Ainsi, lorsque les organes de commutation 31-34 sont à leur première position précitée, d'une part les électrodes 22 et 23 de la première paire d'électrodes sont reliées aux pôles de la source électrique 36 pour produire une force d'attraction entre elles et d'autre part les électrodes 24 et 25 de la seconde paire d'électrodes sont reliées entre elles et ne produisent aucune force perturbatrice. On obtient alors un rapprochement de la branche 14 vers la face 15 de la partie fixe 2a et un fléchissement dans le sens correspondant de la poutre flexible 4.
Lorsque les organes de commutation 31-34 sont à leur seconde position précitée, d'une part les électrodes 22 et 23 de la première paire d'électrodes sont reliées entre elles et ne produisent aucune force perturbatrice et d'autre part les électrodes 24 et 25 de la seconde paire d'électrodes sont reliées aux pôles de la source électrique 36 pour produire une force d'attraction entre elles. On obtient alors un rapprochement de la branche 14 vers la face 16 de la partie fixe 2a et un fléchissement dans le sens correspondant de la poutre flexible 4, inverse du précédent.
Comme le montre plus particulièrement la figure 4, la structure intégrée 2a comprend une couche de base 37 sur laquelle est formée une couche inférieure 38 puis une couche supérieure 39, les coeurs de transmission 9a, 10a et lia étant formés sur la couche inférieure 38 et dans la couche supérieure 39. La cavité 3 est creusée de telle sorte que la poutre flexible 4, le bras 13 et la branche 14 soient formés par des parties des couches 21 et 22. La cavité 3 est par ailleurs recouverte par un couvercle 23.
Pour constituer les micro-guides optiques 9,10 et 11, l'indice de réfraction du matériau constituant les coeurs de transmission 9a, 10a et 11a est supérieur à l'indice de réfraction du ou des matériaux constituant les couches 38 et 39.
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Dans un exemple de réalisation, la couche de base 37 est constituée par un substrat en silicium, les couches 38 et 39 sont en silice non dopée et les coeurs de transmission 9a, 10a et 11a sont en silice dopée, en nitrure de silicium ou en oxynitrure de silicium.
A titre indicatif, les coeurs de transmission 9a, 10a et 11a des micro-guides optiques 9,10 et 11 sont de section rectangulaire ou carrée et présentent des côtés de dimensions comprises entre cinq et quatorze microns. La distance entre les coeurs de transmission fixes 10a et 11a peut être comprise entre trente microns et soixante microns.
Les couches métalliques constituant les électrodes 22-25 peuvent être en aluminium ou en or.
Pour relier les électrodes 22-25 aux commutateurs électriques 27-30, la structure intégrée 2 peut être munie, de façon connue en soi, de pistes de connexion et/ou de ponts filaires de connexion vers des plots de connexion.
Comme le montre la figure 5, dans une variante inverse et équivalente de l'exemple précédent, le bras 13 pourrait porter au moins deux branches 14a et 14b espacées dans le sens du déplacement de la poutre flexible 4 et munies sur leurs faces en vis-à-vis d'électrodes 22a et 25a, correspondant aux électrodes 22 et 25 de l'exemple précédent, et la partie fixe 2a pourrait présenter une branche fixe 37 portant de part et d'autre des électrodes 23a et 24a, correspondant aux électrodes 23 et 24 de l'exemple précédent.
Le dispositif d'actionnement 12 qui vient d'être décrit de façon simplifiée pourrait être complété de façon à adapter la force nécessaire à l'actionnement par flexion de la poutre flexible 4. Le bras 13 porté par la poutre flexible 4 pourrait en effet être muni d'autres branches 14 situées d'un même côté ou opposées, associées à d'autres faces 15 et 16 de la partie fixe 2a de la structure intégrée 2, de façon à réaliser d'autres couples de paires d'électrodes 23,23 et 24,25, reliées en parallèle aux commutateurs électriques 27-30.
Le dispositif d'actionnement 12 pourrait par ailleurs être associer à une plateforme à déplacement par translation remplaçant la poutre flexible 4.
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La présente invention ne se limite pas à l'exemple ci-dessus décrit. Bien des variantes sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées.
Claims (5)
- REVENDICATIONS 1. Dispositif d'actionnement d'une partie mobile d'une structure intégrée, en particulier munie de moyens de guidage optique, comprenant deux espaces disposés successivement selon la direction du déplacement de ladite partie mobile et délimités par des faces de la partie mobile et de la partie fixe de ladite structure, les faces délimitant chaque espace appartenant l'une à la partie fixe et l'autre à la partie mobile de la structure et lesdites faces comprenant une matière conductrice de l'électricité de façon à constituer, dans chaque espace, des paires d'électrodes, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de commande (26) adapté pour sélectivement relier les électrodes de l'une (22,23) desdites paires d'électrodes (22,23 ; 24, 25) aux pôles d'une source d'énergie électrique (36) et relier entre elles électriquement les électrodes de l'autre paire d'électrodes (24,25).
- 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie mobile (4) comprend une branche (14) munie de part et d'autre d'électrodes (23,24) et engagée entre deux faces (15,16) de la partie fixe (2a) munies d'électrodes (22,25).
- 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie fixe comprend une branche munie de part et d'autre d'électrodes et engagée entre deux faces de la partie mobile munies d'électrodes.
- 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la distance entre les électrodes (22,23) de l'une desdites paires d'électrodes est égale à la distance entre les électrodes (24,25) de l'autre paires d'électrodes.
- 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de commande comprend des commutateurs électriques (27-30) à deux positions et un organe de pilotage (35) pour commuter simultanément ces commutateurs.
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