JP3723431B2 - マイクロ電気機械光学デバイス - Google Patents

マイクロ電気機械光学デバイス Download PDF

Info

Publication number
JP3723431B2
JP3723431B2 JP2000265136A JP2000265136A JP3723431B2 JP 3723431 B2 JP3723431 B2 JP 3723431B2 JP 2000265136 A JP2000265136 A JP 2000265136A JP 2000265136 A JP2000265136 A JP 2000265136A JP 3723431 B2 JP3723431 B2 JP 3723431B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical device
substrate
microelectromechanical
plane
substrate surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000265136A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2001117028A (ja
Inventor
アナトリエヴィッチ アクスユック ヴラディミール
ジョン ビショップ ディビッド
Original Assignee
ルーセント テクノロジーズ インコーポレーテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ルーセント テクノロジーズ インコーポレーテッド filed Critical ルーセント テクノロジーズ インコーポレーテッド
Publication of JP2001117028A publication Critical patent/JP2001117028A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3723431B2 publication Critical patent/JP3723431B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0035Constitution or structural means for controlling the movement of the flexible or deformable elements
    • B81B3/004Angular deflection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0062Devices moving in two or more dimensions, i.e. having special features which allow movement in more than one dimension
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B5/00Devices comprising elements which are movable in relation to each other, e.g. comprising slidable or rotatable elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0003MEMS mechanisms for assembling automatically hinged components, self-assembly devices
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0866Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by thermal means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04Optical MEMS
    • B81B2201/042Micromirrors, not used as optical switches
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04Optical MEMS
    • B81B2201/045Optical switches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Description

【0001】
【関連出願】
本願は、1997年12月22日に出願された特許出願第08/997175号の一部継続出願である。
【0002】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般には光通信システムに関し、さらに詳細には、マイクロ電気機械光学デバイスに関する。
【0003】
【従来の技術】
光通信システムは、通常は、様々な光学デバイス(例えば光源、光検出器、スイッチ、減衰器、ミラー、増幅器、フィルタ)を含む。光学デバイスは、光通信システム中の光信号を伝送、修正、または検出する。いくつかの光学デバイスは、マイクロ電気機械構造(例えば熱アクチュエータ)に結合され、マイクロ電気機械光学デバイスを形成する。本開示で使用するマイクロ電気機械構造という用語は、電気信号の制御下で機械的に動作する微視的構造を指す。
【0004】
Cowan、William D.他による「Vertical Thermal Actuators for Micro−Opto−Electro−Mechanical Systems」、SPIE、Vol.3226、137〜146ページ(1997)に、光学デバイスを動作させるのに有用なマイクロ電気機械構造が記載されている。Cowan他による文献では、マイクロ電気機械構造は熱アクチュエータである。熱アクチュエータは、光学ミラーに結合される。熱アクチュエータおよび光学ミラーはともに基板表面上に配設される。熱アクチュエータは複数のビームを有する。各ビームの第1の端部は光学ミラーに結合される。各ビームの第2の端部は基板表面に取り付けられる。
【0005】
熱アクチュエータの各ビームは、上下に積み重ねた2つの材料層を有する。積み重ねられた材料層は、それぞれ異なる熱膨張係数を有する。
【0006】
熱アクチュエータは、ビームに電流が流されたのに応答して光学ミラーを機械的に動作させる。ビームに電流を流すと、積み重ねられた材料層が加熱される。ビームが加熱されるにつれて、各ビームの少なくとも一部分が、材料層の脆性−延性遷移点を超えて加熱され、冷却後も残るその永久的機械的変形を引き起こす。ビームが変形すると、各ビームの第1の端部ならびにそこに結合された光学ミラーは、基板表面の平面の上方に所定高さだけ上昇する。このようなマイクロ電気機械構造は、限られた範囲の結合された光学デバイスの運動しかもたらさず、これにより望ましくないものとなっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、そこに結合された光学デバイスの運動を制御することができるマイクロ電気機械光学デバイスが引き続き必要とされている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マイクロ電気機械光学デバイスを対象とする。マイクロ電気機械光学デバイスは、光学デバイスに結合されたマイクロ電気機械構造を含む。マイクロ電気機械構造および光学デバイスは、ともに基板表面上に配設される。マイクロ電気機械構造は、光学デバイスを基板表面の平面の上方に所定距離だけ上昇させる。その後、上昇させた光学デバイスは、光学デバイスと基板の間に生成した静電界に応答して基板表面の平面に対して相対的に動作させることができる。
【0009】
マイクロ電気機械構造は、複数の第1および第2のビームを含む。複数の第1のビームの第1の端部は、基板表面にヒンジで取り付けられたプレートに結合される。このヒンジ・プレートは、V字型ノッチを含む。ヒンジ・プレートは係合プレートに結合される。複数の第2のビームの第1の端部は、係合プレートに結合される。係合プレートは、光学デバイスにも結合される。組み立てられていないときには、ビーム、ヒンジ・プレート、および係合プレートは、基板表面上に平らに載っている。
【0010】
係合プレートは、その両端部に位置する一対のV字型ノッチを有する。係合プレート上のV字型ノッチの各対は、ヒンジ・プレート上のV字型ノッチの領域内に位置する。
【0011】
複数の第1のビームの第1の端部は、起動力の印加に応答して、基板表面の平面の上方にほぼ円弧の形状で上向きに上昇する。複数の第1のビームの第1の端部は、基板表面の平面の上方に上昇するにつれて、ヒンジ・プレートを基板表面の平面から回転させる。ヒンジ・プレートが基板表面の平面から回転したときに、複数の第2のビームは、係合プレートならびに光学デバイスを基板の平面の上方に上昇させる。係合プレートは、上昇するにつれて、第1のビームが開始したヒンジ・プレートの回転を完了させ、ヒンジ・プレートは基板の平面から約90度の角度となる。
【0012】
様々な起動力をビームに印加して、光学デバイスを上昇させることができる。適当な例としては、ビーム層の熱収縮、固有応力によるビームの収縮、および電磁力がある。
【0013】
光学デバイスを基板表面の平面の上方に上昇させた後で、上昇した光学デバイスと基板表面の間で静電界を生成する。静電界は、光学デバイスと基板の一部分との間にバイアス電圧を印加することによって生成する。静電界は、光学デバイスを基板表面に向かって偏向(または回転)させることによって、光学デバイスを動作させる。光学デバイスの偏向距離は、印加するバイアス電圧の量によって決まる。
【0014】
基板および光学デバイスは、バイアス電圧をそれらに印加することができるように、ともに導電性であることが好ましい。基板または光学デバイスのいずれかの導電性がこのような光学デバイスを基板表面に向かって偏向させるのに不十分であるときには、導電層(例えば電極)を任意選択でそれらの領域上に形成する。
【0015】
本発明のその他の目的および特徴は、添付の図面に関連して考慮した以下の詳細な説明から明らかになるであろう。ただし、これらの図面は単に例示のみを目的としたものであって、本発明を限定する働きはせず、これについては添付の特許請求の範囲を参照しなければならないことを理解されたい。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明は、光通信システム中で使用するのに適したマイクロ電気機械光学デバイスを対象とする。図1を参照すると、マイクロ電気機械光学デバイスは、基板13の表面上に配設されたマイクロ電気機械構造15および光学デバイス17を含む。マイクロ電気機械構造15は、光学デバイス17に結合される。例えば、マイクロ電気機械構造15は、ばね14で光学デバイス17に結合される。
【0017】
電気機械構造15は、複数のビーム19、26を含む。ビーム19の第1の端部22は、基板表面13にヒンジで取り付けられたプレート20に結合される。このヒンジ・プレートは、V字型ノッチを含む。ヒンジ・プレート20は係合プレート25に結合される。係合プレート25は、光学デバイス17にも結合される。ビーム26の第1の端部は、係合プレート25に結合される。ビーム26の第2の端部は、基板表面13に結合される。組み立てられていないときには、ビーム19、26、ヒンジ・プレート20、および係合プレート25は、基板表面13上に平らに載っている。
【0018】
係合プレート25は、その両端部に位置する一対のV字型ノッチを有する。係合プレート25上のV字型ノッチの各対は、ヒンジ・プレート20上のV字型ノッチの領域内に位置する。
【0019】
図2を参照すると、ビーム19の第1の端部22が、起動力の印加に応答して、基板表面の平面の上方にほぼ円弧の形状で上向きに上昇している。ビーム19の第1の端部22は、基板表面の平面の上方に上昇するにつれて、ヒンジ・プレート20を基板の平面から回転させる。
【0020】
ヒンジ・プレート20が基板の平面から回転したときに、ビーム26は、係合プレート25ならびに光学デバイスを基板の平面の上方に上昇させる。係合プレートが基板の平面の上方に上昇するにつれて、係合プレート25上のV字型ノッチの対が、ヒンジ・プレート20上のV字型ノッチ中に滑り込む。係合プレート25は、上昇すると、ビーム19が開始したヒンジ・プレート20の回転を完了させ、ヒンジ・プレートは基板の平面から約90度の角度となる。ヒンジ・プレート20上のV字型ノッチの高さにより、光学デバイスが上昇する高さが制限され、光学デバイスは一定の明確に規定された位置に保持される。
【0021】
様々な起動力を電気機械構造に印加して、ビームの第1の端部22を上昇させることができる。図3を参照すると、電気機械構造に印加された起動力がビームの熱収縮に基づいているときには、各ビーム19、26は、上下に積み重ねられた2つ以上の材料層31、32を含む。積み重ねられた材料層31、32はそれぞれ異なる熱膨張係数を有する。
【0022】
一実施形態では、各ビーム19、26の最上部の材料層31は、他方の材料層32より大きな熱膨張係数を有する。
【0023】
ビーム19、26に電流を流すと、積み重ねられた材料層31、32が加熱される。電流は、電流源(図示せず)からビーム19、26に流す。図4を参照すると、積み重ねられた材料層31、32は、加熱されると端から巻き上がり、各ビーム19、26の第1の端部ならびにそこに結合された光学ミラー(図示せず)を、基板表面13の平面から上昇させる。各ビームの端部が基板表面の平面から上昇する高さは、ビームの長さ、ならびにビームを形成するために使用した材料層の組成によって決まる。ただし、各ビーム26の端部が基板表面の平面から上昇する高さは、係合プレート25を上昇させ、ヒンジ・プレートを基板表面に対して約90度回転させるのに十分であることが好ましい。
【0024】
あるいは、電気機械構造に印加された起動力が固有応力によるビームの収縮に基づくときには、各ビーム19、26は、図5に示すように、基板表面13上で上下に積み重ねられた2つ以上の材料層41、42を含む。最上部の材料層41は固有応力を有する。最上部の材料層は、任意選択でその中に応力勾配を有する。底部材料層42は犠牲層である。
【0025】
犠牲材料層42が(例えばエッチングによって)除去されると、2つ以上の最上部の層41は、各ビーム19、26の第1の端部ならびにそこに結合されたヒンジ・プレート(図示せず)を、基板表面13の平面の上方に上昇させる。各ビームの端部が基板表面の平面から上昇する高さは、ビームの長さ、ならびにこれらのビームを形成するために使用した材料層の組成によって決まる。ただし、各ビーム26が基板表面の平面から上昇する高さは、係合プレート25を上昇させ、ヒンジ・プレートを基板表面に対して約90度回転させるのに十分であることが好ましい。
【0026】
その他の適当な起動力としては、スクラッチ・ドライブ(scratch drive)および電磁力がある。スクラッチ・ドライブに基づく例示的な電気機械構造については、Akiyama.T他の「A Quantitative Analysis of Scratch Drive Actuator Using Buckling Motion」Proc.8th IEEE International MEMS Workshop、310〜315ページ(1995)で論じられており、電磁力に基づく電気機械構造については、Busch−Vishniac、I.J.の「The Case for Magnetically Driven Microactuators」、Sensors and Actuators A、A33、207〜220ページ(1992)で論じられている。
【0027】
電気機械構造15が光学デバイス17を基板の平面の上方に上昇させた後で、上昇した光学デバイス17を、この光学デバイス17と基板表面13の間で生成した静電界に応答して動作させることができる。この静電界は、光学デバイス17と基板表面13の間にバイアス電圧を印加することによって生成される。
【0028】
図1および2を参照すると、静電界は、光学デバイス17と基板13(または電極27)の間で生成されたときに、この光学デバイス17を、軸1−1’の周りで回転させる。光学デバイス17が軸1−1’の周りで回転する角度は、光学デバイス17と基板13(または電極27)の間で生成された静電界の大きさによって決まる。静電界の大きさは、印加されるバイアス電圧の量によって決まる。
【0029】
あるいは、光学デバイスは、実質的に基板に向かって偏向させる、または回転および偏向を両方とも使用して動作させることができる。このような運動は、電極27の幾何形状ならびに光学デバイスと係合プレートの間の結合によって決まる。
【0030】
光学デバイスおよび基板は、静電界を生成するためにそれらの間にバイアス電圧を印加することができるように、ともに導電性であることが好ましい。光学デバイスまたは基板のいずれかの導電性が静電界を生成するのに不十分であるときには、図1に示すように、導電層(電極)27、28を任意選択でそれらの領域上に形成する。
【0031】
本発明のマイクロ電気光学機械デバイスを製作する際には、適切に準備し(すなわち好適にはドーピングし)、洗浄した基板を準備する。適当な基板の材料としては、シリコン、ガリウムヒ素、リン化インジウム、ゲルマニウム、または酸化インジウムスズ(ITO)で被覆したガラスがある。
【0032】
複数の材料層を、この基板の表面上にプレーナ配列で形成する。適当な材料層の例としては、ポリシリコン、窒化ケイ素、および二酸化ケイ素がある。
【0033】
複数の材料層の各層を基板上に形成した後で、各層をパターン形成して、マイクロ電気機械構造ならびに光学デバイスを形成する。例えば、図1に示すミラー17ならびにビーム19、26を含む電気光学機械デバイスは、米国ノースカロライナ州、Research Triangle Park、MCNCのMCNC MEMS Technology Applications Centerによって提供されたMulti−User MEMS Process(MUMPS)を使用して製作する(SmartMUMPs Design Handbook at mems.mcnc.org参照)。
【0034】
MUMPSプロセスでは、マイクロ電気機械構造および光学ミラーはポリシリコン層中に形成され、酸化物層(例えばホスホシリコンガラス(phosphosilicon glass))が犠牲層をもたらし、窒化ケイ素がマイクロ電気機械構造および光学ミラーを基板から電気的に分離する。マイクロ電気機械構造および光学ミラーは、複数のフォトリソグラフィ・ステップでポリシリコン層中に形成される。
【0035】
フォトリソグラフィは、ポリシリコン層およびホスホシリコンガラス層の1つまたは複数をフォトレジスト(すなわちエネルギー感光材料)で被覆するステップと、適当なマスクを付けたフォトレジストを露光するステップと、露光されたフォトレジストを現像して、その下にある1つまたは複数のポリシリコン層およびホスホシリコンガラス層中に後にパターン転写するための所望のエッチング・マスクを生み出すステップとを含む。フォトレジスト中に画定されるパターンは、例えば反応性イオン・エッチング(RIE)システム中でのエッチングにより、その下にある1つまたは複数のポリシリコン層およびホスホシリコンガラス層中に転写される。
本発明の特定の実施形態を説明するために、以下の実施例を与える。
【0036】
【実施例】
実施例1
図1に示す構造を有するマイクロ電気機械光学デバイスを、米国ノースカロライナ州、Research Triangle Park、MCNCのMEMSTechnology Application Centerから得た。このマイクロ電気機械光学デバイスは、シリコン基板の表面上に配設した。シリコン基板の抵抗率は、約1〜2Ω・cmであった。厚さ600nm(ナノメートル)の窒化ケイ素層の上に形成されたポリシリコン層(POLY0、POLY1、およびPOLY2)とホスホシリコンガラス層(OX1およびOX2)とが交互になった多層プレーナ配列を、シリコン基板上に形成した。
【0037】
ポリシリコン層POLY0、POLY1、およびPOLY2の厚さはそれぞれ、約0.5μm(マイクロメートル)、2.0μm、および1.5μmであった。ホスホシリコンガラス層OX1およびOX2の厚さは、それぞれ約2μmおよび0.75μmであった。0.5μmのCr/Auの層を、POLY2層の上に形成した。
窒化ケイ素層、ポリシリコン層(POLY0、POLY1、およびPOLY2)、ホスホシリコンガラス層(OX1およびOX2)、ならびにCr/Au層は、低圧蒸着技法を使用してシリコン基板上に形成した。
【0038】
図1を参照すると、電気機械構造15および光学デバイス17は、フォトリソグラフィ技法を使用して多層プレーナ配列で画定したものである。電気機械構造は、基板にヒンジで取り付けられたプレート20にそれぞれ一方の縁部が結合された、2本のビーム19、26を含む。各ビーム19の幅は約50μm、長さは約300μmであった。ビーム26の幅は約100μm、長さは約500μmであった。これらのビームは、POLY1層およびPOLY2層中に画定した。ビーム19、26は、固有応力を生み出すためにその上に堆積させたCr/Au層も有し、これによりビームが巻き上がり、構造を組み立てる。
【0039】
ヒンジ・プレート20の幅は約300μm、高さは約70μmであった。V字型ノッチのノッチの高さは約50μmであった。ヒンジ・プレート20は、POLY2層およびPOLY1層中に画定した。
【0040】
係合プレート25の長さは約400μm、幅は約150μmであった。各V字型ノッチのノッチの高さは約70μmであった。係合プレート25は、POLY1層およびPOLY2層中に画定した。
【0041】
光学デバイスは、約300μm×300μmの寸法を有するミラーである。光学デバイスは、POLY1層、POLY2層、およびCr/Au層中に画定した。
【0042】
光学デバイスの縁部を、ばね14で係合プレートに結合した。このばねは、POLY1層中のみに画定した。
【0043】
電極27は、長さが約300μm、幅が約200μmであり、POLY0を使用して形成した。
【0044】
上述の各製作ステップを、米国ノースカロライナ州、Research Triangle Park、MCNCのMEMS Technology Application Centerで実行した。
【0045】
電気機械構造および光学デバイスをPOLY0、POLY1、POLY2、OX1、OX2、およびCr/Au層中に画定した後で、49%HFの槽中で室温で約1〜2分間ホスホシリコンガラス層をエッチングすることにより、電気機械構造および光学デバイスをシリコン基板の表面から解放した。
【0046】
ホスホシリコンガラス層が除去された後で、ビームがヒンジ・プレートを回転させ、係合プレートならびに光学デバイスを基板表面から上昇させた。光学デバイスは、基板表面の上方約50μmの高さまで上昇した。
【0047】
約100ボルトの電圧を光学デバイスと基板表面上のパッド27の間に印加した。光学デバイスとパッド27の間に電圧を印加した後で、光学デバイスが軸1−1’(図1)の周りで枢動し、光学デバイスは基板表面に対して約5°の角度となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】マイクロ電気機械構造に結合された光学デバイスを含む本発明のマイクロ電気機械光学デバイスがその表面上に配設された基板の上面図である。
【図2】光学デバイスがマイクロ電気機械構造によって基板表面の平面の上方に上昇した後の、図1のマイクロ電気機械光学デバイスの側面図である。
【図3】起動力を印加する前のビームの一構成の断面図である。
【図4】起動力を印加した後の、図3のビームの断面図である。
【図5】起動力を印加する前のビームの代替構成の断面図である。
【図6】起動力を印加した後の、図5のビームの断面図である。

Claims (10)

  1. マイクロ電気機械光学デバイスであって、
    光学デバイスおよびマイクロ電気機械構造が表面上に配設された基板を含み、
    該マイクロ電気機械構造は、複数のビームと、基板にヒンジで取り付けられた複数のプレートと、係合プレートとを含み、各ヒンジ・プレートがV字型ノッチを含み、該係合プレートは一対のV字型ノッチを含み、該係合プレート上のV字型ノッチは該ヒンジ・プレート上の対応するV字型ノッチにスライドするよう構成されており、そして
    該マイクロ電気機械構造は該光学デバイスに結合され、および該複数ビームは、起動力に応答して、該ヒンジプレートおよび該係合プレートの双方を該基板表面の平面の上方に上昇させ、これにより該起動力に応答して該光学デバイスを該基板表面の平面の上方に上昇させるようになっており、および上昇された光学デバイスは該光学デバイスと基板の間での電界の生成に応答して、該基板表面の平面に対して相対的に移動可能となっていることを特徴とするマイクロ電気気機械光学デバイス。
  2. 各ビームが1つまたは複数の材料層を含む、請求項1に記載のマイクロ電気機械光学デバイス。
  3. 第1の材料層が第1の熱膨張係数によって特徴づけられ、第2の材料層が、第1の熱膨張係数とは異なる第2の熱膨張係数によって特徴づけられる、請求項2に記載のマイクロ電気機械光学デバイス。
  4. 1つまたは複数の材料層の少なくとも1つが固有応力を有する、請求項2に記載のマイクロ電気機械光学デバイス。
  5. 第1および第2の材料層が、窒化ケイ素、ポリシリコン、二酸化ケイ素、および金属からなるグループから選択される、請求項2に記載のマイクロ電気機械光学デバイス。
  6. 1つまたは複数の材料層の少なくとも1つが応力勾配を有する、請求項2に記載のマイクロ電気機械光学デバイス。
  7. 電界が、光学デバイスと基板表面上の電極との間にバイアス電圧を印加することによって生成される、請求項1に記載のマイクロ電気機械光学デバイス。
  8. 光学デバイスと基板の間に印加されるバイアス電圧が約1000V未満である、請求項7に記載のマイクロ電気機械光学デバイス。
  9. 光学デバイスが光学ミラーである、請求項1に記載のマイクロ電気機械光学デバイス。
  10. 光学デバイスを移動させる方法であって、
    光学デバイスおよびその光学デバイスに結合されたマイクロ電気機械構造が表面上に配設された基板を設けるステップであって、該マイクロ電気機械構造が、複数のビームと、基板にヒンジ・プレートがV字型ノッチを含み、該係合プレートが一対のV字型ノッチを含むようなステップと、
    マイクロ電気機械構造に起動力を印加することによって、基板表面の平面の上方に光学デバイス上昇させるステップであって、該ビームが該ヒンジプレートと、該係合プレートの双方を、起動力に応答して該基表面の平面の上方に上昇させるときに、該係合プレート上の該V字型ノッチが該ヒンジプレート上の対応するノッチにスライドするよう構成されているようなステップと、
    該光学デバイスと該基板の間に電界を生成することによって、該上昇された光学デバイスを基板表面の平面に対して相対的に移動させるステップとを含むことを特徴とする方法
JP2000265136A 1999-09-03 2000-09-01 マイクロ電気機械光学デバイス Expired - Fee Related JP3723431B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/390158 1999-09-03
US09/390,158 US6392221B1 (en) 1997-12-22 1999-09-03 Micro-electro-mechanical optical device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001117028A JP2001117028A (ja) 2001-04-27
JP3723431B2 true JP3723431B2 (ja) 2005-12-07

Family

ID=23541325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000265136A Expired - Fee Related JP3723431B2 (ja) 1999-09-03 2000-09-01 マイクロ電気機械光学デバイス

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6392221B1 (ja)
EP (1) EP1104746B1 (ja)
JP (1) JP3723431B2 (ja)
DE (1) DE60001479T2 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6300619B1 (en) * 1997-12-22 2001-10-09 Lucent Technologies Inc. Micro-electro-mechanical optical device
US6453083B1 (en) 1999-05-28 2002-09-17 Anis Husain Micromachined optomechanical switching cell with parallel plate actuator and on-chip power monitoring
US6449406B1 (en) 1999-05-28 2002-09-10 Omm, Inc. Micromachined optomechanical switching devices
US6445840B1 (en) 1999-05-28 2002-09-03 Omm, Inc. Micromachined optical switching devices
US6445841B1 (en) 1999-05-28 2002-09-03 Omm, Inc. Optomechanical matrix switches including collimator arrays
US6504643B1 (en) * 2000-09-28 2003-01-07 Xerox Corporation Structure for an optical switch on a substrate
US6632374B1 (en) * 2000-09-28 2003-10-14 Xerox Corporation Method for an optical switch on a silicon on insulator substrate
US6632373B1 (en) * 2000-09-28 2003-10-14 Xerox Corporation Method for an optical switch on a substrate
DE60116969T2 (de) * 2000-09-28 2006-07-27 Xerox Corp. Herstellung einer Spiegelstruktur
US6522801B1 (en) * 2000-10-10 2003-02-18 Agere Systems Inc. Micro-electro-optical mechanical device having an implanted dopant included therein and a method of manufacture therefor
US6870659B2 (en) * 2002-10-11 2005-03-22 Exajoule, Llc Micromirror systems with side-supported mirrors and concealed flexure members
US6825968B2 (en) * 2002-10-11 2004-11-30 Exajoule, Llc Micromirror systems with electrodes configured for sequential mirror attraction
US6798560B2 (en) * 2002-10-11 2004-09-28 Exajoula, Llc Micromirror systems with open support structures
US6975788B2 (en) * 2002-12-09 2005-12-13 Lucent Technologies, Inc. Optical switch having combined input/output fiber array
US6900922B2 (en) * 2003-02-24 2005-05-31 Exajoule, Llc Multi-tilt micromirror systems with concealed hinge structures
US6906848B2 (en) * 2003-02-24 2005-06-14 Exajoule, Llc Micromirror systems with concealed multi-piece hinge structures
US7038824B2 (en) * 2003-11-18 2006-05-02 Honeywell International Inc. Dynamic reflector array and method of making the same
TWI239414B (en) * 2004-06-25 2005-09-11 Ind Tech Res Inst MEMS optical switch with self-assembly structure
US7324323B2 (en) * 2005-01-13 2008-01-29 Lucent Technologies Inc. Photo-sensitive MEMS structure

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5658636A (en) * 1995-01-27 1997-08-19 Carnegie Mellon University Method to prevent adhesion of micromechanical structures
US5903380A (en) 1997-05-01 1999-05-11 Rockwell International Corp. Micro-electromechanical (MEM) optical resonator and method
US6116756A (en) * 1997-12-12 2000-09-12 Xerox Corporation Monolithic scanning light emitting devices
US5994159A (en) * 1997-12-22 1999-11-30 Lucent Technologies, Inc. Self-assemblying micro-mechanical device
US6137623A (en) * 1998-03-17 2000-10-24 Mcnc Modulatable reflectors and methods for using same
US6137941A (en) * 1998-09-03 2000-10-24 Lucent Technologies, Inc. Variable optical attenuator

Also Published As

Publication number Publication date
DE60001479D1 (de) 2003-04-03
DE60001479T2 (de) 2003-12-18
US6392221B1 (en) 2002-05-21
EP1104746A1 (en) 2001-06-06
JP2001117028A (ja) 2001-04-27
EP1104746B1 (en) 2003-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3723431B2 (ja) マイクロ電気機械光学デバイス
US6366414B1 (en) Micro-electro-mechanical optical device
US5994159A (en) Self-assemblying micro-mechanical device
KR100451409B1 (ko) 마이크로 광스위치 및 그 제조방법
US6707176B1 (en) Non-linear actuator suspension for microelectromechanical systems
JP4388221B2 (ja) マイクロ電気機械式光学装置
US6760144B2 (en) Articulated MEMS electrostatic rotary actuator
US6677695B2 (en) MEMS electrostatic actuators with reduced actuation voltage
JP4115116B2 (ja) 熱マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータ
US11279613B2 (en) MEMS device for large angle beamsteering
US6265239B1 (en) Micro-electro-mechanical optical device
US11163152B2 (en) MEMS electrothermal actuator for large angle beamsteering
US6667823B2 (en) Monolithic in-plane shutter switch
US6822370B2 (en) Parallel plate electrostatic actuation of MEMS mirrors
KR20030067491A (ko) 공진형 평면외 써멀 버클빔 액츄에이터
US6894420B2 (en) Non-linear actuator suspension for microelectromechanical systems
KR101176698B1 (ko) 양방향 구동 가능한 전열 전자기 회전형 마이크로 액추에이터
US11535511B2 (en) Post-processing techniques on mems foundry fabricated devices for large angle beamsteering
US20240158223A1 (en) Low Voltage Electrostatic MEMS Actuators for Large Angle Tip, Tilt, and Piston Beamsteering
Zhang et al. Alscn-Based Quasi-Static Multi-Degree-Of-Freedom Piezoelectric Mems Micromirror with Large Mirror Plate and High Fill Factor
Baracu et al. Manufacture and investigation of a vertical mems switch
KR100477346B1 (ko) 바이몰프 액츄에이터와 변위확대 레버를 이용한 멤즈형 광스위치 및 그 제조방법
US20050062138A1 (en) Semiconductor structure with electrically isolated sidewall electrodes and method for fabricating the structure
Wu MOEMS electrostatic scanning micromirrors design and fabrication
Fleming A bistable membrane approach to micromachined displays

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050815

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050822

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050915

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130922

Year of fee payment: 8

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees