FR2823860A1 - Commutateur optique multivoie - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un commutateur optique comprenant : - un rotor (20), avec au moins un guide optique de distribution (30),- un stator, comprenant une pluralité de guides optiques (14) avec des extrémités tournées vers le rotor, et- des moyens moteurs (M, F, G) électrostatiques de positionnement du rotor dans des positions de commutation. Conformément à l'invention, les moyens moteurs comportent un premier jeu d'électrodes solidaires du stator et un deuxième jeu d'électrodes solidaires du rotor et associé au premier jeu, dans lequel les électrodes du premier jeu et du deuxième jeu sont respectivement juxtaposées, avec des pas différents pour chaque jeu. Application aux télécommunications à haut débit.
Description
SP 19610 JL
COMMUTATEUR OPTIQUE MULTIVOIE
Domaine technique La présente invention concerne un commutateur optique multivoies. On entend par commutateur optique un dispositif à commande électrique capable de connecter de manière sélective une ou plusieurs voies optiques d'entrée à
une ou plusieurs voies optiques de sortie.
Les commutateurs optiques, fortement miniaturisés, trouvent leur place essentiellement dans
des circuits de traitement de signaux optiques.
L' invention peut donc être mise à profit, par exemple, dans le domaine des télécommunications et en particulier dans celui des télécommunications à haut détit. Les commutateurs optiques présentent en effet des caractéristiques avantageuses pour ce domaine d' application. On peut relever, par exemple, les caractéristiques d'une faible perte optique, d'une bonne insensibilité à la polarisation et à la longueur donde de la lumière, d'une faible puissance de commande et d'un temps de réponse de l'ordre de la milliseconde. Etat de la technique antérieure Une bonne illustration de l'état de la technique est donnce par le document (1) dont les références complètes sont mentionnées à la fin de la
description.
Le commutateur décrit dans le document (1) comporte une poutrelle flexible présentant une extrémité libre et une extrémité fixe. La poutrelle est par ailleurs pourvue d'un guide optique de distribution. Une partie du guide optique correspondant à l'extrémité fixe de la poutrelle reçoit une lumière incidente à distribuer. La partie du guide optique correspondant à l'extrémité libre de la poutrelle peut être alignce de façon sélective avec des guides optiques de sortie de la lumière. Les guides optiques de sortie sont généralement au nombre de deux et la poutrelle peut être défléchie pour aligner le guide de distribution avec l'un des deux guides optiques de sortie. Pour obtenir une distribution d'un signal lumineux vers un nombre N de guides optiques de sortie, supérieur à 2, le document (1) propose principalement de connecter en cascade plusieurs commutateurs simples à deux voies de sortie. La mise en cascade se fait pourtant au prix d'un encombrement accru du dispositif de commutation, et d'une complexité plus grande des
schémas de distribution.
Une solution alternative consisterait à multiplier le nombre de guides optiques de sortie associés à un même guide de distribution. La multiplication des guides optiques de sortie pose cependant des problèmes croissants d'alignement de ces
guides de sortie sur le guide de distribution.
D'autres aspects de l'état de la technique sont illustrés par les documents (2) et (3) dont les références sont également précisses à la fin de la
description.
Exposé de 1' invention L' invention a pour but de proposer un commutateur optique multivoie ne présentant pas les
limitations du commutateur décrit précédemment.
Un autre but de l' invention, lié au précédent, est de proposer un tel commutateur qui autorise une distribution d'une ou plusieurs voies d'entrée vers une ou plusieurs voies de sortie, et qui ne nécessite pas
la mise en cascade d'une pluralité de commutateurs.
Un but de l' invention est encore de proposer un commutateur dans lequel un al ignement plus préc is et plus fiable est possible entre un guide optique de distribution et des guides optiques dentrée ou de sortie. Un autre but de l' invention est de proposer un commutateur qui présente une plus faible sensibilité
aux vibrations et aux chocs.
Enfin, un but de l' invention est de proposer un commutateur économique, de construction simple et fiable, et pouvant comporter un nombre important de
voies de commutation.
Pour atteindre ces buts, l' invention a plus précisément pour objet un commutateur optique comprenant: - une partie mobile, appelée rotor, avec au moins un guide optique de distribution, - une partie fixe, appelée stator, comprenant une pluralité de guides optiques avec des extrémités tournées vers le rotor, et - des moyens de positionnement du rotor dans des positions de commutation, dans lesquelles une extrémité d' au moins un guide optique de distribution du rotor coïncide avec au moins une extrémité d'un
guide optique du stator.
Les moyens de positionnement peuvent être, par exemple, électrostatiques et/ou électromagnétiques. De
préférence, ces moyens sont électrostatiques.
Conformément à une réalisation particulière du commutateur, les moyens de positionnement comportent un premier jeu d'électrodes solidaires du stator et un deuxième jeu d'électrodes solidaires du rotor, et associé au premier jeu, dans lequel les électrodes de chaque jeu sont respectivement juxtaposées, avec des
pas différents pour chaque jeu.
L'utilisation de jeux d'électrodes avec des pas différents présente dans le cadre de l' invention plusieurs avantages. L'un des principaux avantages est que l'ensemble des électrodes du premier jeu et du
deuxième jeu ne peuvent pas coïncider simultanément.
Ceci autorise plusieurs positions stables pour le rotor. Un deuxième avantage est qu'il devient possible d'effectuer une commande des électrodes de proche en proche pour obtenir un glissement réqulier d'une position de repos à une position de commutation stable donnée. Selon un aspect particulier de l' invention, au moins une paire d'électrodes comprenant respectivement une électrode du premier jeu et une électrode du deuxTème jeu, peut être associce à chaque position de commutation, de sorte que les électrodes de ladite paire soient sensiblement superposés lorsque le rotor
occupe une position de commutation correspondante.
On désigne par " position de commutation " une position dans laquelle au moins un guide optique de distribution du rotor est aligné avec au moins un guide
optique fixe du stator.
La position dans laquelle les électrodes polarisées d'une ou de plusieurs paires sont superposées, est en effet une position sensiblement stable et peut donc être associce à un guide optique du stator. Des perfectionnements tendant à améliorer encore la stabilité des positions de commutation du rotor sont toutefois proposés. Le commutateur peut en effet être pourvu, en outre, de moyens mécaniques de sécurisation de la position. Ces moyens peuvent avoir essentiellement deux fonctions qui sont d'une part de fixer avec précision la position de commutation du rotor et, d'autre part, de sécuriser cette position
contre les vibrations ou les chacs.
Selon une première possibilité, les moyens de sécurisation de la position du rotor peuvent comporter des éléments à complémentarité de forme, solidaires respectivement du rotor et du stator, et agencés pour venir en prise mutuelle, dans au moins une position de commutation. Les éléments à complémentarité de forme peuvent être des éléments à enclenchement tels qu'une enceche associée à un tenon saillant, qui s'enclenchent lorsque une position de commutation est atteinte et qui sont libérés par les forces électrostatiques exercées entre
les électrodes lors d'un changement de commutation.
Selon une autre possibilité, les moyens de sécurisation de la position peuvent comporter un frein comportant une poutrelle avec une extrémité fixe, solidaire du rotor et une extrémité libre susceptible d'être défléchie pour venir en contact avec le stator. On entend par frein tout organe commandé qui favorise le maintien du rotor dans une position de commutation soit par complémentarité de forme de pièces s'engageant les unes dans les autres, soit par contact
de frottement.
Dans une réalisation particulière du commutateur, celui-ci peut comporter un générateur de tensions de polarisation et des moyens d'adressage des électrodes pour appliquer les tensions de polarisation de facon séquentielle entre des paires d'électrodes les plus proches comprenant respectivement au moins une électrode du premier jeu d'électrodes et au moins une électrode du deuxième jeu, depuis une position de repos du stator jusqu'à une position de commutation
sélectionnée.
Cette commutation permet un glissement quasi-
continu du rotor vers la position de commutation et permet d'atteindre des positions de commutation éloignées de la position initiale de repos. En effet, des électrodes d'une paire qui seraient trop éloignées entre elles dans la position de repos ne permettraient pas l'exercice de forces électrostatiques suffisantes pour provoquer le mouvement du rotor. En appliquant les tensions de polarisation aux électrodes de proche en proche dans une direction vers la position de commutation, un mouvement du rotor peut s'établir en raison de la différence de pas existant entre les
électrodes des premier et deuxTème jeux d'électrodes.
Le stator et le rotor peuvent être formés soit dans un même substrat soit dans des substrats distincts. Le commutateur peut présenter, par exemple, un premier substrat comportant le rotor, le jeu délectrodes du rotor et les guides optiques du stator, et un deuxTème substrat comportant le jeu d'électrodes
du stator.
Selon une variante, le premier substrat peut comporter le rotor et le jeu d'électrodes du rotor tandis qu'un deuxTème substrat peut comporter les guides optiques du stator et le jeu d'électrodes du stator. Les électrodes du rotor peuvent être ménagées sur une face du rotor parallèle à un plan de rotation, c'est-à-dire une face principale, ou encore sur une face perpendiculaire au plan de rotation, c'est-à-dire
sur une tranche du substrat formant le rotor.
D'autres caractéristiques et avantages de
l' invention ressortiront de la description qui va
suivre, en référence aux figures des dessins annexés.
Cette description est donnée à titre purement
illustratif et non limitatif.
Brève description des figures.
- La figure 1 est une représentation schématique et simplifiée d'un commutateur optique
conforme à l' invention.
- La figure 2 est une représentation schématique et simplifiée d'un autre commutateur optique conforme à l' invention constituant une variante
du commutateur de la figure 1.
- La figure 3, est une représentation simplifice d'une paire d'électrodes et illustre les paramètres gouvernant l'exercice de forces
électrostatiques entre les électrodes.
- La figure 4, est une représentation symbolique indiquant une relation entre les positions des électrodes d' un stator et d' un rotor du commutateur optique de la figure 2, en fonction de tensions de commande. Les figures 5A et 5B sont des représentations schématiques dun détail de moyens de séaurisation des positions de commutation pouvant équiper un commutateur
conforme à l' invention.
- La figure 6 est une représentation schématique d'un détail d'un frein à commande électrostatique, susceptible d'équiper un commutateur
conforme à l' invention.
- Les figures 7A et 7B sont des représentations schématiques simplifiées et partielles de deux substrats susceptibles d'être assemblés pour former un
commutateur optique conforme à linvention.
Description détaillée de modes de mise en _uvre de
linvention. Dans le texte qui suit, des éléments identiques, similaires ou équivalents des différentes figures sont repérés avec les mêmes références de façon
à éviter la répétition de leur description.
La figure 1 montre une première réalisation d'un commutateur optique conforme à l' invention. Le commutateur optique comprend un stator 10 avec une pluralité de guides optiques 14, reliés à des fibres optiques 16, et déLouchant sur un bord de connexion optique 18 tourné vers un rotor 20. Le rotor 20 comprend une poutre 22 avec une extrémité fixe reliée au stator 10 et une extrémité libre 24, appelée " tête ". La tête forme, par exemple, avec le corps de la poutre 22 un T. Un guide optique 30, dit de distribution, est formé sur la poutre 22 et s'étend jusqu'à la tête de rotor 24. Le guide optique 30 présente une extrémité libre 32 tournée vers le bord de
connexion optique 18.
Le rotor peut être mu dans un mouvement de rotation angulaire selon le plan de la figure. La rotation correspond, dans l'exemple de la figure, à une déflexion angulaire de la poutre 22 autour d'un axe de rotation O. Le point O coïncide sensiblement avec un point dattache de l'extrémité fixe de la poutre 22 au stator 10. Le mouvement du rotor, effectué dans un certain secteur angulaire permet d'aligner sélectivement l'extrémité libre 32 du guide optique de distribution 30 avec l'un des guides optiques 14 du
stator débouchant sur le bord de connexion 18.
Lorsque le guide de distribution 30 du rotor 20 est aligné avec l'un des guides optiques 14 du stator , un signal lumineux peut être transmis ou requ par
le guide optique de distribution.
Le guide optique de distribution 30 se prolonge sur le stator, au-delà de l'extrémité fixe de la poutre 22, et est connecté à une fibre optique 15. Dans la
description qui suit cette fibre optique 15 et le guide
optique de distribution 30 sont considérées comme des voies optiques d'entrée tandis que les guides optiques 14 et les fibres optiques 16 situces du côté de la tête du rotor sont cons idérées comme des voi es optiques de sortie. Ceci revient à dire qu'un signal optique en provenance d'une unique fibre optique d'entrée est distribué de facon sélective sur une pluralité de fibres optiques de sortie. Il convient toutefois de préciser que le commutateur peut aussi être utilisé en sens inverse, pour collecter sur une seule fibre de sortie des signaux fournis sélectivement par une pluralité de fibres optiques d'entrce. Enfin, deux
commutateurs conformes à la figure 1, connectés tête-
bêche, peuvent connecter une pluralité de voies dentrée sélectivement à une pluralité de voies de sortie. Par ailleurs, le guide optique unique de distribution 30 de la figure 1 peut être remplacé par un faisceau de plusieurs guides optiques de distribution, de façon à multiplier le nombre de voies optiques connectées simultanément dans chaque position
de commutation.
On peut enfin remarquer que, pour des raisons de simplification, seuls les c_urs des guides optiques sont représentés sur les figures. Les c_urs sont indiqués en trait discontinu. Ils peuvent être éventuellement disposés, de façon connue en soi, entre
des couches de confinement optique, non représentées.
Le mouvement du rotor est assuré, par exemple, (figure 1), par des moyens moteurs électrostatiques qui comportent un jeu d'électrodes M solidaires de la tête 24 du rotor et un jeu d'électrodes F solidaires du stator. Les électrodes du rotor s'étendent depuis la face supérieure du rotor, c'està-dire la face correspondant au plan de la figure, jusque sur un bord, correspondant au chant latéral d'une plaque de matériau dans laquelle le rotor est formé. Il s'agit plus précisément du bord perpendiculaire à l'extrémité 32 du
guide de distribution 30.
De la même façon, les électrodes du stator s'étendent au moins partiellement sur le bord de connexion optique 18, de manière à présenter une face en regard des électrodes du rotor. Dans l'exemple de la figure, les jeux d'électrodes sont disposés de part et dautre d'une région comprenant les terminaisons des guides optiques 14 du stator. Selon une variante, les fibres optiques de sortie peuvent également déLoucher
sur le bord de connexion optique entre les électrodes.
L' application de tensions de commande entre des paires d'électrodes décalées comprenant respectivement une ou plusieurs électrodes ou stator et une ou plusieurs électrodes du rotor, permet d'exercer sur la tête 24 du rotor des forces électrostatiques et de provoquer ainsi une rotation autour du point O. On peut observer à ce sujet que la poutre 22 présente une largeur diminuée au voisinage du point O. Ce rétrécissement permet de réduire la constante de rappel de la poutre 22 dans sa position de repos. La position de repos, qui est celle occupée par la poutre 22 en l'absence de tension appliquée aux électrodes, est aussi celle représentée sur la figure. La position de repos constitue également, dans l'exemple de la figure
1, l'une des positions de commutation.
Afin de ne pas surcharger les figures les pistes d'adressage des électrodes ne sont pas représentées. Il s'agit de pistes conductrices d'un type très commun, par exemple en cuivre. Elles sont, par exemple, formoes par des procédé de lithographie et de gravure d'une couche de matériau conducteur, et peuvent être réalisses en même temps que les électrodes. Les pistes d'adressage des électrodes se trouvant sur la tête du rotor s'étendent par exemple le
long de la poutre 22 jusqu'à atteindre le stator 10.
Ainsi, et en raison de la faible largeur de la poutre il est possible et souhaitable de porter l'ensemble des électrodes du rotor à un même potentiel. Ceci permet de réduire le nombre de pistes du rotor à un. Par ailleurs, dans ce dernier cas, une couche conductrice d'un substrat utilisé pour la formation du rotor peut être utilisoe comme piste d'adressage. Le substrat est par exemple un substrat de type SOI (Silicon On Insulator; silicium sur isolant) ou d'un autre type présentant une couche superficielle conductrice et
isolée par une couche enterrée d'oxyde.
Un générateur de tensions de commande est représenté symboliquement avec la référence G. Sa borne
de masse est relice aux électrodes du rotor.
La figure 2 montre une seconde possibilité de réalisation d'un commutateur optique conforme à l'invention, qui constitue une variante de celle représentée par la figure 1. Un grand nombre d'éléments de la figure 2 sont identiques à ceux de la figure 1 et ne sont donc pas repris ici. Le commutateur de la figure 1 est formé d'un rotor 20 avec un guide de distribution 30 et d'un stator 10 qui comprend les guides optiques de sortie 14. Un substrat de support 12 situé sous le rotor, selon le plan de la figure, est solidaire du stator 10. La tête 24 du rotor 20, plus large que celle du rotor de la figure 1 comprend sur sa face tournée vers le substrat de support 12 un jeu d'électrodes M3, M2, M1, M1, M2, M3. Sur la figure, les électrodes M sont représentées en trait plein pour des raisons de clarté, bien quelles se situent sur la face
cachée du rotor.
Le substrat de support 12 du stator 10 présente également, sur sa face tournée vers-le rotor 20, un jeu d'électrodes F4, F3, F2, F 1, Fo, F1, F2, F3, F4. Ce jeu d'électrodes fait face à celui du rotor et s'étend dans un secteur angulaire susceptible d'être balayé par le rotor dans son mouvement de commutation. Les électrodes F cachées par le rotor sont indiquées en trait discontinu mixte et sont représentées lagèrement plus grandes que les électrodes M du rotor pour mieux les en distinguer. La référence 40 désigne des patins de glissement solidaires de la face du rotor tournée vers le substrat de support 12 du stator. Leur fonction principale est de fixer un espacement entre le rotor et le stator. L'espacement a pour double but de réduire les froUtements entre le stator et le rotor et d'éviter
un contact entre les électrodes respectives.
Avant d' examiner plus en détail l'adressage électrique des électrodes et leur lien avec la position du rotor il convient de rappeler brièvement quelques principes gouvernant les forces électrostatiques s'exerçant entre deux électrodes M et F d'un condensateur, planes et parallèles, soumises à une différence de potentiel V. On peut se reporter à ce sujet à la figure 3 qui montre deux électrodes planes et parallèles présentant un coté de longueur a et distantes dune distance d. Le schéma de la figure 3 est orienté dans l'espace a moyen d'un repère (x, y, z)
indiqué sur le coté des électrodes.
La force électrostatique F qui s'exerce entre les deux électrodes sous l'effet d'une tension de polarisation V comprend deux composantes Fx et Fy considérces selon le repère indiqué ci-dessus. Les expressions des composantes Fx et Fy peuvent être obtenues par des calculs analytiques comme ceux publiés dans le doeument (3) et conduisent aux formules approchées publices dans le document (2) en négligeant les effets de bord et en considérant des électrodes de surface infinie. On a dans ce cas: Fx _ (.a.V2)/(2.d) et Fy _ (ú.a.V2)/(2.d2) Dans ces expressions, ú désigne la constante diélectrique du milieu séparant les électrodes, en
l' occurrence l'air.
La force Fy est une force tendant à rapprocher les électrodes les unes des autres. Dans le cas du commutateur de la figure 2, l'effet de cette force est
limité par les patins de glissement 40.
La force Fx, en revanche, est une force tendant à superposer les électrodes. Elle est mise à profit dans le cadre de l' invention pour provoquer le mouvement du rotor par rapport au stator. On constate que la force Fx tend à maximiser le recouvrement des électrodes en regard lorsque leur décalage latéral reste suffisamment faible. Ainsi, pour effectuer un déplacement du rotor d'une certaine amplitude, il est préférable de procéder à un adressage séquentiel des électrodes d'au moins l'un des jeux délectrodes, de façon à exercer des forces électrostatiques de proche en proche sur des électrodes peu distantes, ou presque superposoes, jusqu'à obtenir un angle de déflexion suffisant de la poutre correspondant à une position de
commutation souhaitée.
La figure 4 représente, dans un exemple particulier de réalisation, et pour différentes positions de commutation du rotor, la disposition relative des électrodes F du stator et les électrodes M du rotor d'un commutateur conforme à la figure 2. Par simplification, les électrodes sont représentées en ligne et non en arc de cercle comme sur la figure 2. On considère que le rotor comporte 6 électrodes de largeur L et espacces d'une distance égale à L. Le stator comprend 9 électrodes également de largeur L et espacés d'une distance égale à L/2. Les électrodes sur lesquelles une tension est appliquée dans la position de commotation sont repérées par des indications de
tension V_4 à V4.
La figure 4 doit être lue avec le tableau I ci-
dessous qui récapitule les positions du rotor, notées de P 4 à P4 et qui indique, pour chaque position, les électrodes qui sont en regard et la tension qui leur est appliquce. La position P0 est la position de repos
du rotor représentée à la figure 2.
Tableau I
POSITION TENSION ELECTRODES EN REGARD
P0(Centrale) V0 (M2,F_2); (M2, F2) P1 V1 (M l,F l); (M3, F3) P2 v2 (M 3,F 4); (M1, Fo)
P3 V3 (M-2,F 3); (M2, F1)
P4 V4 (M-l,F-2); (M 3, F. 3) P 1 V 1 (M3,F4); (M 1, Fo) P-2 v-2 (M2,F3); (M_2, F 1)
P 3 V 3 (M-2,F-2); (M2, F2)
V 4 (Ml'F2); (M 3, F. 2) L'adressage séquentiel des électrodes est par exemple concu de facon à balayer les commandes des positions P1 à P3 avant d'atteindre la position P4 coIrne
position de commutation finale.
Les tensions de commande peuvent être plus faibles lorsque le nombre d'électrodes est plus élevé et le pas entre deux positions de commutation
successives plus réduit.
On peut noter par ailleurs, en se référant au tableau I ou à la figure 4, que les tensions de commande des différentes positions peuvent être plus ou
moins élevoes. Par exemple, V0<V1<V2<V3<V4.
La tension VO correspondant à la position de repos pourrait a priori être nulle. En revanche, lorsque l'angle de déflexion de la poutre devient important, la force de rappel à vaincre croît. I1 est possible, et même préférable, de choisir des tensions de commande croissantes de la position de repos aux
positions de déflexion extrêmes.
cans l'exemple traité ici, la position de repos est la position centrale du rotor de sorte que les tensions V1 à V4 peuvent être respectivement égales aux
tensions V1 à V 4.
Les positions de commutation du rotor sont maintenues aussi longtemps que la tension de commande correspondante est appliquée aux électrodes. Les forces électrostatiques permettent donc non seulement le déplacement du rotor vers une position de commutation donnée mais aussi, dans une certaine mesure, de
maintenir cette position.
Le maintien de la position du rotor peut être amélioré en équipant le commutateur de moyens supplémentaires de maintien et de sécurisation de la position. Les figures 5A et 5B sont des coupes schématiques partielles d'un commutateur conforme à l' invention, dans une région correspondant à la tête d'un rotor 20. Elles montrent des moyens mécaniques de
séaurisation de la position.
Un bossage 40, solidaire du rotor, sert de patin de glissement et/ou d'espacement entre le rotor 20 et le stator 10. Lorsque le rotor n'est pas dans une position de commutation, ce qui correspond à la figure 5A, le bossage 40 est simplement appuyé contre une face de glissement du stator. Le rotor 20 peut à cet effet servir de ressort de rappel. En revanche, comme le montre la figure 5B, le bossage 40 vient en prise dans une encoche 41 du substrat 12 du rotor, lorsque le guide de distribution 30 coïncide avec un guide de sortie 14, ciest-à-dire lorsque le rotor
occupe une position de commutation.
Le bossage 40 et l'encoche 41 offrent un verrouillage de la position de commutation qui est suffisamment lâche pour être vaincu par la force de rappel du rotor et/ou par les forces électrostatiques exercées lors d'un changement d'état de commutation. Le verrouillage est cependant suffisamment ferme pour réduire la sensibilité de l'état de commutation aux
chocs ou aux vibrations extérieurs.
La figure 6 montre un autre moyen de séaurisation des positions de commutation. Elle ne montre également qu'une partie d'un rotor et d'un
stator de commutateur.
Le rotor est réalisé à partir d'un substrat multicouche, par exemple de type SOI (siliclum sur isolant) qui comprend une couche superficielle 44, séparée d'une couche de support 48 par une couche enterrée 46. Une languette 50 est définie dans la couche superficielle 44 tournce vers le stator. Une extrémité de la languette 50 est en outre libérée de la couche de support 48 par une gravure sélective et partielle de la couche enterrée 46. Le guide optique de distribution est omis sur cette figure pour des raisons
de simplification.
Une électrode 52 formoe sur la languette 50 peut coopérer avec une ou plusieurs contre électrodes 54 formoes sur le substrat. L' application d'une tension entre l'électrode 52 et une contre-électrode 54 qui lui fait face, permet d'infléchir la languette 50 dans la position indiquée en trait discontinu. Dans cette position, la languette vient frotter sur le rotor et constitue un frein. Elle peut aussi venir s'engager dans une encoche 56 du rotor pour le bloquer dans une position de commutation. Une couche d'isolant, non illustrée sur cette figure, est disposoe sur liélectrode 52 de facon à éviter le contact électrique avec l'électrode 54. Lorsque la tension entre les électrodes est éliminée la languette 50 reprend sa position initiale indiquée en trait plein et libère le
mouvement du rotor.
On décrit a présent un procédé d'assemblage dun commutateur optique conforme à l' invention. La figure 7A montre une première plaque de substrat, par exemple une plaque de silicium 60 d'une épaisseur de l'ordre de 0,4 mm à 2 mm. La plaque est gravoe selon des techniques de lithagraphie et de gravure usuelles pour y pratiquer un j our 62 et pour y définir un rotor 20. Le rotor 20 présente une poutre 22 et une tête 24 quistétend sous la forme d'ailettes de part et d'autre de la poutre 22. La même plaque de substrat 60 forme le rotor 20 et une partie du stator 10. Le stator peut recevoir des guides optiques 14, formés également par des techniques connues dans les domaines de la
fabrication de composants optiques.
Sur le rotor 20, et plus précisément sur les ailettes de la tête de rotor 24 sont formoes des électrodes M comparables à celles de la figure 2. Un dessin plus allongé des électrodes permet d' augmenter leur surface. La face du substrat 60, visible sur la figure 7A, est une face qui sera tournée vers un deuxième substrat avec lequel le premier substrat doit
être assemblé.
Le deuxième substrat 12, est représenté en partie sur la figure 7B. Il comprend les électrodes F du stator. Il comprend également des lignes d'adressage des électrodes (non représentées), et peut éventuellement intogrer un multiplexeur ou un autre circuit de commutation électrique permettant ladressage en séquence des électrodes. Le premier et le deuxième substrats sont assemblés, par exemple par collage ou par adhésion moléculaire, en tournant les
électrodes du rotor vers celles du stator.
DOCUMENTS CITES
(1)
FR-A-2 660 444
(2) " Stepping electrostatic microactuator T. Matysubora et al., 7th international conference
on Solid State Sensors and Actuators.
(3) " Application of Electric Microactuators to silicon Micromechanics " R. Mahadevan et al., Sensor and Actuators A21-A23 (1990), pp. 219-225
Claims (13)
1. Commutateur optique comprenant: - une partie mobile (20), appelée rotor, avec au moins un guide optique (30) de distribution, - une partie fixe (10), appelée stator, comprenant une pluralité de guides optiques (14) avec des extrémités tournées vers le rotor, et - des moyens de positionnement du rotor dans des positions de commutation, dans lesquelles une extrémité d' au moins un guide optique de distribution (30) du rotor coïncide avec au moins une extrémité d'un guide optique (14) du stator, caractérisé en ce que les moyens de positionnement comportent un premier jeu d'électrodes (F) solidaires du stator et un deuxTème jeu d'électrodes (M) solidaires du rotor et associé au premier jeu, dans lequel les électrodes de chaque jeu sont respectivement
juxUaposées, avec des pas différents pour chaque jeu.
2. Commutateur selon la revendication 1, dans lequel les moyens de positionnement sont électrostatiques.
3. Commutateur selon la revendication 1, dans lequel au moins une paire d'électrodes comprenant respectivement une électrode (F) du stator et une électrode (M) du rotor, est associée à chaque position de commutation de sorte que les électrodes de ladite paire d'électrodes soient sensiblement superposées
lorsque le rotor occupe la position de commutation.
4. Commutateur selon la revendication 1, dans lequel les électrodes du rotor sont portées par une face du rotor perpendiculaire à un plan de rotation et tournées vers une partie du stator portant les électrodes du stator.
5. Commutateur selon la revendication 1, dans lequel les électrodes du rotor sont portées par une face du rotor parallèle à un plan de rotation et tournée vers une partie du stator portant les
électrodes du stator.
6. Commutateur selon la revendication 1 avec un premier substrat (60) comportant le rotor (20), le jeu d'électrodes (M) du rotor, et les guides optiques (14) du stator, et un deuxTème substrat (12) comportant le
jeu délectrodes (F) du stator.
7. Commutateur selon la revendication 1, avec un premier substrat comportant le rotor et le jeu délectrodes du rotor, et un deuxième substrat comportant les guides optiques du stator et le jeu
délectrodes du stator.
8. Commutateur selon la revendication 1, comprenant en outre des moyens mécaniques (40, 41, 50, 52, 54, 56) de sécurisation des positions de
commutation du rotor.
9. Commutateur selon la revendication 8, dans lequel les moyens de séaurisation des positions de commutation comportent des éléments (40, 41) à complémentarité de forme solidaires respectivement du rotor et du stator et agencés pour venir en prise dans
au moins une position de commutation.
10. Commutateur selon la revendication 8, dans lequel les moyens de séaurisation comportent un frein, à actionnement électrostatique, solidaire du rotor et coopérant avec au moins une électrode de frein (54)
solidaire du stator.
11. Commutateur selon la revendication 10, dans lequel le frein comporte une languette (50) avec une extrémité fixe, solidaire du rotor et une extrémité libre susceptible d'être défléchie pour venir en
contact avec le stator.
12. Commutateur selon la revendication 1, comportant un générateur de tensions de commande (G) et des moyens d'adressage des électrodes pour appliquer les tens ions de commande de façon séquentiel le entre des paires d'électrodes proches, mais décalées, comprenant respectivement au moins une électrode du stator et au moins une électrode du rotor, depuis une position de repos du rotor jusqu'à une position de
commutation sélectionnée.
13. Commutateur selon la revendication 12, dans lequel une borne de masse du générateur de tensions de polarisation est connectée au jeu d'électrodes du
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