KR100493524B1 - 미세-전자기계로 재구성 가능한 광학격자 - Google Patents

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뉴튼찰스엠.
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해리스 코포레이션
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Abstract

가변파장 격자 장치는 광전송로 안에 포함된 복수의 격자구조를 포함한다. 미세-전자기계 작동기는 상기 격자구조들 사이의 간격거리를 변경하고, 상기 격자를 원하는 파장 선택도를 갖도록 동조시키기 위하여 각 격자구조에 연결되어 작동한다. 상기 격자구조는 브래그 격자를 형성하는 것이 바람직하다.

Description

미세-전자기계로 재구성 가능한 광학격자{MEMS Reconfigurable Optical Grating}
본 발명은 광학 회절 및 반사 격자에 관한 것으로써, 특히 브래그 격자에 관한 것이다.
브래그 격자, 유사한 광섬유 및 다른 광학격자 구조들은 광학 스팩트럼 또는 다른 광선을 조사하기 위해 유리, 플라스틱 또는 실리콘으로 제작된다. 이러한 격자들은 보통 좁고 평행한 슬릿 또는 그들이 나타내는 파동을 분쇄하는 좁고 평행하며 반사하는 표면으로 구성된다.
잘 알려진 것처럼, 모든 파장의 빛은 모든 각도로 흩어진다. 그러나 일부의 각도에서는, 빛은 한 파장에서 건설적으로 더해지고, 반면에 다른 파장들은 상기 빛의 강도를 영으로 또는 거의 영으로 감소하도록 파괴적으로 더해진다(또는 상호 간섭한다.). 상기 격자가 스팩트럼을 흩뿌리는 이러한 각도의 범위에서, 상기 각도의 파장에는 점진적 변화가 있을 수 있다. 하나의 격자에 형성된 다중의 홈들을 따라, 빛은 특정 방향으로 집중되고, 다른 유사한 광학 장치와 함께 광학 필터로서 사용되어질 수 있다.
일반적으로 사용되는 어느 광학격자는 주기적 격자, 처프 격자, 레이저를 갖는 분포 귀환형 또는 분포 브래그 반사형 격자(DFF 또는 DBR), 그리고 광 결합/분기장치 및 유사한 광학 장치와 함께 사용되도록 설계된 링 공진기를 위한 패브로-페롯 에탈론 격자(Fabry-Perot Etalon)으로써 사용되는 브래그 격자이다. 브래그 격자는 표면 탄성파 장치의 광학적 등가물이다. 동조된 격자를 갖는 것에 의해, 분광 상태를 위한 약간의 보상이 있을 수 있다. 몇몇 광학 필터들은 온도가 조정되거나 또는 압축/인장이 조정된 제조공정 동안에 동조되는 브래그 격자를 사용한다.
온도 또는 압축/인장방법을 사용하는 격자를 동조하기 위한 종래의 해결책은 동조의 느린 작동에도 불구하고 최대 수십 나노미터의 제한된 동조 범위를 갖는다. 알려진 것처럼, 상기 온도 및 인장은 브래그 굴절 상에서 변하고 상기 변화는 다음과 같이 설정된다.
△λBRAGG = KT△T + Kσ△σ
또한 다중 구성은 전형적으로는 단독의 종래기술을 통한 장치에서 가능하지 않았다.
아래와 같이 첨부된 도면들에 비추어 고려될 때, 본 발명에 따른 다른 목적, 특징, 장점들은 이하에서 설명되는 발명의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1은 광 결합/분기장치에서 사용되는 본 발명에 따른 가변 파장의 광학격자의 예를 도시한 구성도,
도 2는 브래그 격자 형태로 보여지는 본 발명에 따른 가변 파장의 광학격자의 사시도,
도 3, 도 4, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 단일 가변파장 광학격자로 가능한 다중의 구조, 즉 각각 주기, 처프, DFB 및 패브로-페롯 에탈론 격자를 도시한 구성도,
도 7은 가변파장의 브래그 격자를 사용하는 본 발명에 따른 가변파장 레이저 및 필터장치의 개략도,
도 8, 도 9 및 도 10은 본 발명에 사용될 수 있는 미세-전자기계 작동기의 다른 예를 도시한 구성도이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 온도 또는 인장 변화를 이용하는 격자의 동조를 포함하지 않는 가변파장 광학격자를 제공하는 것이다.
상기 격자 형태가 수백 나노미터에 해당하는 넓은 범위 이상에서 제어될 수 있는 가변파장 광학격자를 제공하는 것 또한 본 발명의 목적이다.
단일 장치로 구성 가능한 다중 구성을 가진 가변파장 광학격자를 제공하는 것 역시 본 발명의 목적이다.
본 발명은 광전송로 내에 포함된 복수의 격자구조를 가진 가변파장 광학격자를 제공하는데 유리하다. 미세-전자기계(MEMS) 작동기는 상기 격자구조들 사이의 간격을 변경하고 상기 격자를 원하는 파장 선택성을 갖도록 동조하기 위해 각 격자구조와 동작적으로 연결된다.
본 발명의 제 1 관점에서, 상기 격자구조들은 브래그 격자를 형성한다. 그리고 그것들은 주기적인 격자들이다. 본 발명에 따른 제 2 관점에서 보면, 상기 격자구조들은 처프 격자를 형성한다. 본 발명에 따른 제 3 관점에서 보면, 상기 격자구조는 분포 귀환형격자, 분포 브래그 반사형 격자 또는 패브로-페롯 에탈론 결합/분기 격자구조가 될 수 있다.
브래그 또는 다른 격자는 실리콘 미세-전자기계 기판상에 형성될 수 있다. 형성된 미세-전자기계 작동기는 각 격자구조와 동작 가능하게 연결한다. 미세-전자기계 작동기는 미세-전자기계 기판 상에 사진 석판술 또는 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 다른 미세-전자기계 제조기술들로 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 제 4 관점에서 보면, 상기 미세-전자기계 작동기는 각각 평평한 단층 실리콘 박막구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에서, 상기 미세-전자기계 작동기는 각각 적어도 하나의 고정 지지장치와, 상기 고정 지지장치에 의해 지지되고 그리고 상기 격자구조를 다른 격자구조에 대하여 움직이기 위해 이동 가능한, 격자구조에 동작 가능하게 연결되는 아암부재를 포함할 수 있다. 또한 상기 미세-전자기계 작동기는 각 격자구조에 동작 가능하게 연결된 힌지 플레이트 작동기를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가변파장 격자장치는 상기 격자구조들을 통해 지나가는 다중 파장 광신호와 같은 광신호가 형성되어 통과하는 입력포트를 정의하는 광도파관을 포함할 수 있다. 광도파관은 상기 격자구조들로부터 상기 광신호를 수신하기 위한 출력포트를 정의할 수 있다. 콜리메이트 렌즈는 조준된 광신호를 형성하기 위해 상기 입력포트와 동작적으로 연결될 수 있다. 볼록렌즈는, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 렌즈들을 사용하는 모든 기술에 따라, 상기 광신호를 수렴시키기 위한 상기 출력포트에 동작적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에서, 가변 파장의, 광 결합/분기 네트워크 부재는 다중 파장의 광신호를 수신하고 상기 광신호를 광전송로를 따라 이동시키는 입력포트를 포함한다. 출력포트는 상기 광전송로를 따라 상기 광신호를 수신하고 광 결합된 또는 분기된 광신호 채널성분으로 상기 다중 파장의 광신호를 통과시킨다. 광 결합/분기부재는 상기 광전송로 안에 포함되고, 상기 광전송로 안에 포함되고 상기 광신호를 수신하여 원하는 파장의 광신호 채널성분을 통과 및/또는 반사하기 위한 브래그 격자를 형성하는 복수의 브래그 격자구조들을 포함한다. 미세-전자기계 작동기는 상기 브래그 격자구조들 사이의 간격을 변화시키고 상기 브래그 격자를 원하는 파장 선택성을 갖도록 동조하기 위하여 각 브래그 격자구조에 동작 가능하게 연결된다.
본 발명의 또 다른 관점에서, 결합 및 분기포트는, 원하는 파장의 광신호 채널성분이 결합되고 분기되는 상기 광 결합/분기부재에 동작 가능하게 연결된다. 상기 브래그 격자구조는 다른 광신호 채널성분들에 응하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 관점에서, 가변파장 레이저와 필터장치는 반도체 기판과 상기 반도체 기판상에 형성되는 레이저 구조를 포함한다. 상기 레이저 구조는 활성층 및 브래그 격자를 형성하고 원하는 브래그 파장에서 광반사를 제공하도록 상기 활성층을 따라 형성되는 복수의 브래그 격자구조들을 포함한다. 미세-전자기계 작동기는 상기 브래그 격자구조들 사이의 간격을 변경시키고 상기 브래그 격자를 원하는 파장 선택성을 갖도록 동조시키며 선택된 협대역 모드로 상기 레이저 출력을 제한하기 위해 각 브래그 격자구조와 동작 가능하게 연결된다.
본 발명은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보인 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명되어질 것이다. 그러나 본 발명은 다양한 다른 형태로 실시될 수 있고, 여기에서 예시되는 실시예에 제한되어 구성되는 것은 아니다. 또한, 이러한 실시예는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 명세서가 본 발명의 범위를 철저하고 완전하게 전달하도록 제공되어질 것이다. 유사한 부재번호는 처음부터 끝까지 유사한 구성요소를 나타낸다.
본 발명은 가변파장 격자를 제공하는 이점이 있고, 더욱 상세히 설명하면 수백 나노미터 같은 아주 넓은 범위 이상으로 상기 격자를 동조시킬 수 있는 미세- 전자기계 작동기를 사용하는 가변파장 브래그 격자를 제공한다. 또한, 본 발명은 단일 장치 내에 다중 구성을 가능하게 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1에는 도 2에 도시된 바와 같은 가변파장 브래그 격자(22a, 22b)를 포함하는 광 결합/분기장치(20)가 도시되어 있다. 상기에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 가변파장 광학격자(22a, 22b)는 광 서큘레이터(26a, 26b)를 사용하는 전체 광전송 시스템의 부분으로써 광전송로(24)에 위치해 있다. 증폭기(28)는 상기 광 결합/분기장치(20)의 일부분을 형성하는 상기 격자의 입력측(30) 또는 출력측(32)에 위치될 수 있다. 격자는 브래그 반사 격자로 형성되어지고 제 1 서큘레이터(26a) 내부에서 분기되는 파장과 제 2 서큘레이터(26b) 내부에서 결합되는 파장을 반사하도록 설치된다. 증폭기(28)는 상기 결합/분기 그리고 "통과하는(through)" 통로에서 모든 삽입손실을 조절하기 위해 사용되어질 수 있다. 또한, 상기에서 설명되고 묘사된 광 서큘레이터를 사용하는 대신에, 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게 알려진, 선택적인 결합/분기 능력을 제공하기 위하여 다른 방향성을 가진 광결합기 및 광절연체를 사용하는 것도 가능하다. 퍼스널 컴퓨터, 미니 또는 메인프레임, 주문형 반도체 또는 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 다른 장치의 일부분인 프로세서와 같은 중앙처리기(29)는 제어선(29a)을 지나 개별적으로 미세-전자기계 작동기를 제어함에 의해 격자구조들(도 2) 사이의 간격거리를 제어한다.
도 2는 본 발명에 따른 가변파장 광학격자(30)의 사시도이고, 콜리메이트렌즈(36)를 통하는 파장 분할 다중화 신호 형태로 상기 광신호를 통과시키는 입력포트(35)를 형성하는 단일 광섬유 형상의 광도파관(34)을 가지고 있다. 이 때, 상기 조준된 신호는 브래그 격자(브래그 격자를 형성하는 4개의 격자구조의 비제한적인 실시예로서 도시됨)와 같은 형상의 복수의 격자구조들(38)을 통과하고 볼록렌즈(40)로 이동된다. 상기 광신호는 단일의 광섬유 형상으로 다른 광도파관에 의해 한정되는 출력포트(42)를 통해 지난다.
본 발명의 일 관점에서, 상기 격자구조들(38)은, 형성된 미세-전자기계 작동기를 가진 실리콘 미세-전자기계 기판(44)상에서 움직일 수 있도록 형성되고, 브래그 구조들 사이의 간격거리가 브래그 격자를 상기 △BRAGG로 보여지는 것처럼 원하는 브래그 파장 선택성을 갖게 동조하도록 변경될 수 있는 만큼 조정되어질 수 있다. 격자구조들(38)은, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진, 반도체 및 사진 석판기술에 의해 형성되어질 수 있고, 상기 격자구조들이 미세-전자기계 작동기의 움직임에 따라 이동할 수 있을 정도로 미세-전자기계 작동기에 장착될 수도 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 개별 격자구조 사이의 간격거리가 변경되고, 도 2에 도시된 바와 같은 단일 장치로써 정의될 수 있는 네가지 다른 타입의 격자가 도시되어 있다. 도 3은 격자구조 사이의 거리가 거의 동일한 단순 주기적인 격자를 도시하고 있다. 도 4는 빛이 좌측에서 우측으로 지나감에 따라 격자들 각각의 거리가 점진적으로 멀어지는 처프 격자를 도시하고 있다. 도 5는 좌측과 우측의 격자의 두 그룹 사이에 간격을 보이는 분포 귀환형 격자를 도시하고 있다.
도 6은 패브리-페롯 에탈론 격자구조에서 공통적인 것처럼 격자들의 두개의 그룹 사이에 큰 간격을 보이는 패브로-패롯 에탈론을 도시하고 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 다양한 브래그 격자구조들(38) 사이의 간격거리를 변경하기 위해 사용될 수 있는 다양한 타입의 미세-전자기계(MEMS) 작동기를 도시하고 있다. 비록 도시된 미세-전자기계 작동기가 미세-전자기계 작동기의 동작과 다른 타입의 동작을 보인다 하더라도, 많은 다른 타입의 미세-전자기계 작동기가, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게서 제안되는 것과 같이, 본 발명의 적용 또는 응용에 사용되어질 수 있는 것으로 이해되어야만 한다. 상기 도시된 작동기는 도시의 목적을 위한 비제한적인 실시예이다.
도 8은 작동기 구조에 대해 정의될 수 있는 평평한 단층 실리콘 부재(50)를 도시하고 있다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것처럼, 실리콘은 몇몇 작동기가 굴절능력을 갖게하는 비교적 높은 영률(Young's modulus), 예를 들면 약 139 내지 190 GPa를 갖는다. 예를 들면, 50 ㎛의 굴절을 위해서는 5 mm ×5 mm에 높이가 50 ㎛인 단층 실리콘 박막이 사용될 수 있다. 실리콘 박막(50)은 벨로즈/레버 미세-전자기계 구조(52)를 갖는 과정 동안에 정의된다. 벨로즈/레버 구조는 상기 격자구조들이 제어기(29)로부터 수신된 입력에 기초하여 소정의 거리만큼 움직이게 하는 작동기를 형성하기 위한, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진, 미세-전자기계 제조기술로 제작될 수 있다. 상기 움직임은 몇 나노미터 정도일 수 있다. 벨로즈가 움직일 때, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 레버 또는 다른 상호간을 연결하는 부재는 미끄러질 수 있고, 격자를 형성하기 위한 미리 정해진 거리로 연결되기 위하여 격자구조를 움직일 수 있다.
도 9는, 링크(62)가 힌지 플레이트 작동기(60)를 격자구조(38)에 기계적으로 연결하는 것을 도시하고 있으며, 여기서 힌지 플레이트 작동기(60)를 블럭형으로 도시하고 있다. 작동기(60)는 격자구조(38)가 원하는 위치로 움직이도록 수평적으로 전/후 왕복운동하는 동작을 형성하기 위해 상기 링크(62)에 평면 내에서의 동작을 첨가한다. 작동기는, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것처럼, 하나의 전극은 움직일 수 있고 다른 전극은 고정된 두개의 수직 방향의 전극들로 형성될 수 있다. 전압은 제어된 전압원에 의해 상기 전극들을 가로질러 인가될 수 있고, 움직일 수 있는 전극은 고정된 전극을 향해 움직이거나 흔들릴 것이다. 이 때 상기 움직일 수 있는 전극의 이러한 수평적인 이동은 링크에 의해 원하는 위치에 배치되는 격자구조에 전달된다.
또한 도 10에 도시된 바와 같이, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것과 같은, 실리콘, 유리 또는 석영 재질을 사용하는, 미세-전자기계 굴절가능 빔 부재(70)를 이용하는 것도 가능하다. 상기 미세-전자기계 작동기는 고정장치(72) 및 상기 고정장치에 관하여 미끄러지도록 또는 작동되도록 연결되고, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것처럼, 미세-전자기계 전극(76)과 결합하여 작동되는 정전기 전하에 의해 편향되는 막대부재(74)를 포함할 수 있다..
본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진, 표준 사진 석판기술을 포함하는 기술들에 의해 상기 및 다른 미세-전자기계 작동기를 형성하는 것이 가능하다. 이러한 기술들은 다양한 채널들과 구멍들의 심도 이온 재반응 식각을 포함할 수 있고, 포토레지스트의 사용과 플라즈마 식각을 포함하는 다양한 열 산화 필름들, 사진 석판기술들의 증착을 포함할 수 있다.
도 7은, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것처럼, 브래그 파장에서 반사하는 반도체로 된 가변파장 레이저와 필터장치(80)에 대한 본 발명의 다른 관점을 도시한 것이다. 만일 반도체로 된 고분자 분포 귀환형 레이저가 사용된다면, 이 때 상기 반사체는 브래그 파장을 발생할 것이다. 즉 " λBRAGG =2neff△"이다. 여기서 "neff"는 유효 반사율을 말한다. 도 7은 분포 브래그 격자영역(81)의 사용을 도시하고 있다. 상기 격자들은 높은 반사성과 파장 선택성을 제공한다. 이러한 가변파장 레이저와 필터장치는 반도체 기판(82)과 상기 기판 위에 형성된 레이저 구조(84)를 포함할 수 있다. 이러한 레이저 구조는, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것과 같은, 활성층(86)을 포함하고, 본 발명에 따른 복수의 브래그 격자구조들(88)은 브래그 격자를 형성하기 위하여 상기 활성층을 따라 형성되며 원하는 브래그 파장에서 광반사를 제공한다. 미세-전자기계 작동기(90)는 브래그 격자구조 사이에 간격을 변경하고, 상기 브래그 격자가 원하는 파장 선택도가 되도록 동조시키며, 상기 레이저 출력을 선택된 협대역 모드로 제한하도록 각 브래그 격자구조에 연결되어 작동한다. 상기 장치는 전극(96, 97)을 경유하여 각각 선택적으로 제어되는 광학 이득영역(92)과 상태 조절영역(94)을 포함할 수 있다. 또한 전극(98)은 상기 분포 브래그 격자(81)에 연결된다. 전극(100)은 상기 미세-전자기계 작동기를 제어한다.
본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것처럼, 상기에서 설명된 타입의 반도체 레이저를 조사하는 표면은 높은 파워 레벨에서 그리고 높은 효율을 가지고 작동할 수 있고 단일 모드에서 단일의 원방계 로브를 형성할 수 있다. 상기 브래그 격자 형상인 상기 분포 귀환형 격자는 2차 오더의 격자로써 상기 광학 피드백을 제공하기 위하여 주기적으로 교번하는 격자부재로 형성된다. 능동 분포 브래그 반사형 격자는 상기 분포 귀환형 격자에 인접하여 형성될 수 있고, 높은 효율을 유지하면서 근접장 균일도를 제공할 수 있다. 반사형 격자구조를 위한 상기 미세-전자기계 작동기는, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것과 같은, 표준 사진 석판기술에 의해 형성될 수 있다.
분포 귀환형 레이저 응용은 다중채널(다중 반송파 주파수)과 하나의 광섬유상에 고비트율 신호의 효율적인 결합을 가능하게 하는 더욱 향상된 통신 시스템과 밀도 파장 분할 다중화장치(DWDM)로 일상화되고 있다. 상기 레이저원은 초당 2.5기가비트 이상의 매우 높은 비율로 디지털 정보를 전달하도록 1310 ㎚와 1550 ㎚에서 작동하는 것이 전형적이다. 레이저는 다중의 세로 모드 및 거의 중앙 파장인 협대역 파장 클러스터 안에서 빛을 조사한다. 다른 파장 사이에서의 간섭은 광섬유를 따라 전달될 수 있는 채널의 수를 제한한다. 분포 귀환형 레이저들은 상기 레이저 매체 안의 상기 격자를 원거리 및 고속통신을 위하여 요구되는 단일 협대역 모드로 상기 레이저 출력을 제한하기 위한 필터로써 사용한다.
본 발명에 따른 가변파장 광학격자는 브래그 격자를 동조하기 위한 특별한 응용가능성을 가지고 있고, 광분산 보상과 예를 들어 상태 배열 안테나를 형성하는 광대역 광학 빔에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 상기 동조된 격자의 다른 이용은 광학 증폭기 이득 스펙트럼 평탄화를 포함할 수 있다. 또한 이것은, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 것과 같은, 다른 예 및 도 1 및에 도시된 바와 같이 적절한 광학적 이퀄라이제이션 및 재구성이 가능한 광 결합/분기장치를 포함할 수 있다. 이것은 가변파장의 광학 대역통과 및 대역정지 필터뿐만 아니라 채널 시뮬레이션 및 광학센서로 사용될 수 있다. 또한 이것은 DFB 장치의 활성 온도 보상으로도 사용될 수 있다. 본 발명은, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 기술의 전영역에 걸쳐 있고 상기 미세-전자기계 기술은 이러한 시스템에 특별히 적용가능하다.
본 발명의 많은 변경과 다른 실시예들은 상기의 설명과 참조 도면에서 제시된 상기 가르침의 이점을 알게 되는 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 마음에 떠오를 것이다. 그러므로, 본 발명이 상기 특별히 제시된 실시예에만 국한되는 것이 아니고, 상기 변형과 다른 실시예들은 본 발명의 종속항의 범위내에 포함되도록 의도되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (28)

  1. 광전송로 내에 포함되는 복수의 광학격자 구조; 및
    상부에 상기 격자구조가 형성되고, 슬라이딩 가능하게 이동할 수 있는 실질적으로 평면인 미세-전자기계 기판;을 포함하여 구성되며, 상기 미세-전자기계 기판은, 격자구조 사이의 간격거리를 변경하고 상기 광학격자를 원하는 파장 선택도를 갖도록 동조하며 다중구조를 가능하게 하기 위해, 제어방식으로 상기 미세-전자기계 기판에 대해 상대적으로 그리고 인접한 격자구조에 상대적으로 격자구조를 슬라이딩 시킴으로서 각 작동기가 각 격자구조에 물리적으로 움직이도록 동작 가능하게 연결됨으로서, 각 격자구조에 동작 가능하게 연결된 제어가능한 미세-전자기계 작동기를 갖는 것을 특징으로 하는 가변파장 광학격자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 격자구조는 주기적 격자를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변파장 광학격자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 격자구조는 처프 격자를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변파장 광학격자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 격자구조는 분포된 귀환형 격자를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변파장 광학격자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 격자구조는 패브리-페롯 에탈론 광 결합/분기 격자구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변파장 광학격자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 미세-전자기계 작동기는 상기 미세-전자기계 기판 상에 사진 석판화하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가변파장 광학격자.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 미세-전자기계 작동기는 평평한 단층 실리콘 박막구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변파장 광학격자.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 미세-전자기계 작동기는 적어도 하나의 고정 지지장치 및 격자구조에 연결되어 작동하고 상기 고정 지지장치에 의해 지지되며, 물리적으로 상기 격자구조를 다른 격자구조에 대해 상대적으로 움직이도록 하기 위해 이동 가능한 아암부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변파장 광학격자.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 미세-전자기계 작동기는 각 격자구조에 연결되어 작동하는 힌지 플레이트 작동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변파장 광학격자.
  10. 제 1 항에 있어서, 광신호가 상기 격자구조를 지나가기 위해 통과하는 입력 포트를 정의하고, 상기 광신호를 상기 격자 구조로부터 수신하기 위한 출력포트를 정의하는 광도파관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변파장 광학격자.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 입력포트에 연결되어 작동하는 콜리메이트렌즈 및 상기 출력포트에 연결되어 작동하는 볼록렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변파장 광학격자.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030016911A1 (en) * 2001-07-19 2003-01-23 Samad Talebpour Random access optical add/drop switch
CA2377210A1 (en) * 2001-07-25 2003-01-25 Teraxion Inc. Optical structure for the compensation of chromatic dispersion in a light signal
US6879755B2 (en) * 2001-07-25 2005-04-12 Teraxion Inc. Optical structure for the compensation of chromatic dispersion and dispersion slope in a light signal
US20030179998A1 (en) * 2002-03-22 2003-09-25 Jianjun Zhang Switchable bragg grating filter
US6973231B2 (en) * 2001-10-22 2005-12-06 International Optics Communications Corporation Waveguide grating-based wavelength selective switch actuated by thermal mechanism
US6891989B2 (en) * 2001-10-22 2005-05-10 Integrated Optics Communications Corporation Optical switch systems using waveguide grating-based wavelength selective switch modules
US20030123798A1 (en) * 2001-12-10 2003-07-03 Jianjun Zhang Wavelength-selective optical switch with integrated Bragg gratings
KR100478508B1 (ko) * 2002-08-29 2005-03-28 한국전자통신연구원 광신호 삽입/추출장치
US20040228574A1 (en) * 2003-05-14 2004-11-18 Yu Chen Switchable optical dispersion compensator using Bragg-grating
US20050018964A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-27 Yu Chen Compensation of Bragg wavelength shift in a grating assisted direct coupler
US7173764B2 (en) 2004-04-22 2007-02-06 Sandia Corporation Apparatus comprising a tunable nanomechanical near-field grating and method for controlling far-field emission
US20050265720A1 (en) * 2004-05-28 2005-12-01 Peiching Ling Wavelength division multiplexing add/drop system employing optical switches and interleavers
US8195118B2 (en) 2008-07-15 2012-06-05 Linear Signal, Inc. Apparatus, system, and method for integrated phase shifting and amplitude control of phased array signals
US8659835B2 (en) * 2009-03-13 2014-02-25 Optotune Ag Lens systems and method
US8699141B2 (en) 2009-03-13 2014-04-15 Knowles Electronics, Llc Lens assembly apparatus and method
US20100290503A1 (en) * 2009-05-13 2010-11-18 Prime Photonics, Lc Ultra-High Temperature Distributed Wireless Sensors
US8872719B2 (en) 2009-11-09 2014-10-28 Linear Signal, Inc. Apparatus, system, and method for integrated modular phased array tile configuration
US8737846B2 (en) * 2012-01-30 2014-05-27 Oracle International Corporation Dynamic-grid comb optical source
US9412480B2 (en) 2013-05-09 2016-08-09 Uchicago Argonne, Llc Diffraction leveraged modulation of X-ray pulses using MEMS-based X-ray optics
CN104459677B (zh) * 2014-12-23 2017-02-22 苏州江奥光电科技有限公司 一种复合游标式光栅及其测距系统
WO2018227007A1 (en) * 2017-06-07 2018-12-13 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Integrated mems switches for selectively coupling light in and out of a waveguide
WO2020087016A1 (en) 2018-10-26 2020-04-30 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Adaptive lidar scanning techniques for improved frame rate and safety

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2669120A1 (fr) 1990-11-13 1992-05-15 Thomson Csf Modulateur spatial bidimensionnel de lumiere a commande piezoelectrique, comprenant un reseau de bragg.
JP2986604B2 (ja) 1992-01-13 1999-12-06 キヤノン株式会社 半導体光フィルタ、その選択波長の制御方法及びそれを用いた光通信システム
FR2716303B1 (fr) * 1994-02-11 1996-04-05 Franck Delorme Laser à réflecteurs de Bragg distribués, accordable en longueur d'onde, à réseaux de diffraction virtuels activés sélectivement.
US5502782A (en) * 1995-01-09 1996-03-26 Optelecom, Inc. Focused acoustic wave fiber optic reflection modulator
US5781341A (en) 1995-06-30 1998-07-14 Dicon Fiberoptics, Inc. Motorized tunable filter and motorized variable attenuator
US5757536A (en) 1995-08-30 1998-05-26 Sandia Corporation Electrically-programmable diffraction grating
IL116536A0 (en) 1995-12-24 1996-03-31 Harunian Dan Direct integration of sensing mechanisms with single crystal based micro-electric-mechanics systems
AU4778896A (en) 1996-02-23 1997-09-10 Electrophotonics Corporation Apparatus and method for controlling the spectral response of a waveguide bragg grating
US5699468A (en) * 1996-06-28 1997-12-16 Jds Fitel Inc. Bragg grating variable optical attenuator
US5706375A (en) * 1996-09-10 1998-01-06 Jds Fitel Inc. Variable-attenuation tunable optical router
US5962949A (en) 1996-12-16 1999-10-05 Mcnc Microelectromechanical positioning apparatus
US6124663A (en) 1996-12-16 2000-09-26 The Boeing Company Fiber optic connector having a microelectromechanical positioning apparatus and an associated fabrication method
US6097859A (en) 1998-02-12 2000-08-01 The Regents Of The University Of California Multi-wavelength cross-connect optical switch
US6069392A (en) 1997-04-11 2000-05-30 California Institute Of Technology Microbellows actuator
US5999319A (en) 1997-05-02 1999-12-07 Interscience, Inc. Reconfigurable compound diffraction grating
US5808384A (en) * 1997-06-05 1998-09-15 Wisconsin Alumni Research Foundation Single coil bistable, bidirectional micromechanical actuator
US6035080A (en) 1997-06-20 2000-03-07 Henry; Charles Howard Reconfigurable add-drop multiplexer for optical communications systems
US6122095A (en) 1997-08-29 2000-09-19 Lucent Technologies Inc. Wavelength-selective and loss-less optical add/drop multiplexer
US6127908A (en) 1997-11-17 2000-10-03 Massachusetts Institute Of Technology Microelectro-mechanical system actuator device and reconfigurable circuits utilizing same
US5974207A (en) 1997-12-23 1999-10-26 Lucent Technologies, Inc. Article comprising a wavelength-selective add-drop multiplexer
US6011881A (en) 1997-12-29 2000-01-04 Ifos, Intelligent Fiber Optic Systems Fiber-optic tunable filter
US5960131A (en) 1998-02-04 1999-09-28 Hewlett-Packard Company Switching element having an expanding waveguide core
US6282340B1 (en) * 1998-04-23 2001-08-28 The Furukawa Electric Co., Ltd. Light wavelength tuning device and light source optical demultiplexer and wavelength division multiplexed optical communication system using the tuning device
US6055348A (en) 1998-09-23 2000-04-25 Lucent Technologies Inc. Tunable grating device and optical communication devices and systems comprising same
US6154471A (en) * 1999-02-22 2000-11-28 Lucent Technologies Inc. Magnetically tunable and latchable broad-range semiconductor laser
US6363183B1 (en) * 2000-01-04 2002-03-26 Seungug Koh Reconfigurable and scalable intergrated optic waveguide add/drop multiplexing element using micro-opto-electro-mechanical systems and methods of fabricating thereof
US6529659B2 (en) * 2000-05-02 2003-03-04 Parvenu, Inc. Waveguide tunable Bragg grating using compliant microelectromechanical system (MEMS) technology
US6396855B1 (en) * 2000-10-06 2002-05-28 The Hong Kong Polytechnic University Fibre gratings

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