KR100636119B1 - 광신호 분배기 - Google Patents

Abstract

베이스와, 베이스 위에 장착된 한 쌍의 포스트와, 포스트에 의해 지지된 회전형 스프링과, 회전형 스프링에 고정 결합되어 광신호를 반사시키거나 통과시키도록 된 마이크로 미러와, 마이크로 미러를 1차적으로 회동시키기 위한 자기 구동 수단과, 마이크로 미러의 회전 각도를 2차적으로 조절할 수 있도록 마이크로 미러의 주위에 설치된 보조 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분배기가 개시되어 있다.

이 광신호 분배기는 마이크로 미러가 정전력 및 자기력에 의해 베이스면에 대해 수직으로 직립되도록 함으로써 광신호가 정확하게 전송되고, 광효율이 양호하며, 공간을 차지하는 부피가 작아 조밀도가 높은 메트릭스 형태로 배열할 수 있다.

Description

광신호 분배기{Apparatus for dividing optical signal}

도 1은 종래의 광신호 분배기를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 분배기의 사시도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광신호 분배기의 작동을 설명하기 위한 개략적인 단면도,

도 4는 도 2의 동작 상태를 나타낸 사시도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 분배기의 개략적인 작용 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

15...베이스 20...광신호 분배기

26...포스트 28...회전형 스프링

30...마이크로 미러 36...상부 보조 전극 37...하부 보조 전극 38... 자성체

39...자기 구동원 40...광파이버

42,44...마이크로 렌즈

본 발명은 어느 입력 단자의 광신호를 소정의 출력 단자로 보내기 위한 광신호 분배기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 미러가 정전력 및 자기력에 의해 베이스에 대해 정확하게 수직으로 직립해 있거나 수평으로 유지되어 광신호를 분배하는 광신호 분배기에 관한 것이다.

도 1은 정전력을 이용한 종래의 광신호 분배기를 도시한 것으로서, 다결정질 실리콘 재질의 마이크로 미러(10)를 구동하기 위한 액추에이터(12)가 베이스(15)에 슬라이드 가능하게 장착되고, 마이크로 미러(10)가 상기 액추에이터(12)에 의해 연동되도록 결합되어 있다.

이는 정전력에 의해 움직이도록 되어 있는데 정전력에 의해 구동하는 스크래치 드라이브 액추에이터(Scratch drive actuator)나 콤드라이브 액추에이터(comb drive actuator)에 의해 상기 마이크로 미러(30)를 구동하기 위해서는 그 부피가 매우 커야 한다. 이러한 구조는 마이크로 미러(30)와 액추에이터(32)가 같은 평면에 배치되어 있으므로 마이크로 미러를 2차원의 메트릭스 형태로 배열할 때 조밀하게 만들 수 없는 문제점이 제기된다.

또한 정전력에 의해서만 마이크로 미러(10)를 구동하므로 전력 소모가 많고 상기 마이크로 미러(10)를 정확하게 베이스(15)에 대해 수직으로 세우기가 어려울 뿐만 아니라, 마이크로 미러가 다결정질 실리콘 재질로 되어 있거나 다결정질 실리콘 위에 금속 박막을 코팅하여 된 것이지만 다결정질 실리콘의 거칠기, 평탄도가 좋지 않기 때문에 광손실이 큰 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로 2차원의 메트릭스 형태로 배열시 고밀도로 하는 것이 가능하며 마이크로 미러를 정전력 및 자력에 의해 정확하게 수직으로 세우거나 수평으로 조절할 수 있는 광신호 분배기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광신호 분배기는, 베이스와, 상기 베이스 위에 장착된 한 쌍의 포스트와, 상기 포스트에 탄성적으로 회전 가능하게 지지된 회전형 스프링과, 상기 회전형 스프링에 고정 결합되어 상기 베이스에 대해 수직으로 직립시 광신호를 반사시키거나 수평 상태에서 광신호를 통과시키는 마이크로 미러와, 상기 마이크로 미러를 1차적으로 회동시키기 위한 자기 구동 수단과, 상기 마이크로 미러의 주위에 설치되어 상기 자기 구동 수단에 의해 1차적으로 회동된 마이크로 미러를 2차적으로 회전 각도 조절할 수 있도록 된 보조 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광신호 분배기에 대해 상세히 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 광신호 분배기(20)는 베이스(15) 상에 장착된 포스트(26)에 회전형 스프링(28)이 탄성적으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고 상기 회전형 스프링(28)에는 광신호를 반사시키는 마이크로 미러(30)가 장착된다.

또한 상기 마이크로 미러를 자력에 의해 회동시키기 위한 자기 구동 수단이 마련되는데 이는 자기 구동원(39)과, 상기 자기 구동원(39)에 의해 힘을 받아 상기 마이크로 미러를 회동시키는 자성체(38)를 구비한다.

여기에서 상기 자성체(38)를 마이크로 미러 전체면에 부착하지 않고 양측의 일부에만 부착한다. 이는 자성체(38)를 미러 전체면에 부착한다면 마이크로 미러면에 빛이 반사될 때 자성체의 표면 조도 및 반사율이 불량하여 광신호 분배율이 저하되기 때문에 이를 방지하기 위한 것이다. 즉 자성체를 마이크로 미러의 일부에만 부착함으로써 광신호가 양호하게 반사될 수 있는 면을 확보하기 위한 것이다.

또한 상기 마이크로 미러(30)의 주위에는 상기 마이크로 미러(30)의 각도 조절을 위한 보조 전극이 구비되는데, 상기 마이크로 미러의 일측에 상부 보조 전극(36)이 연장되어 일체로 형성되고, 상기 상부 보조 전극(36)에 대향하도록 하부 보조 전극(37)이 상기 베이스(15)상에 부착되어 있다.

더욱이 본 발명에서는 마이크로 미러 제조시 알루미늄을 사용한다. 마이크로 미러를 알루미늄으로 제조하는 경우는 반사도가 양호할 뿐만 아니라 반사용 금속막을 별도로 증착하지 않아도 되기 때문에 제조 공정이 간단해짐과 아울러 광효율이 향상된다는 점에서 유익하다.

다음은 본 발명에 따른 광신호 분배기의 작용에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 마이크로 미러의 구동은 정전력 및 자기력에 의해 이루어진다. 도 3 및 도 4를 참조하면 상기 마이크로 미러(30)의 상부에 구비된 자기 구동원(39)에 의해 발생된 자기장(H)으로 인해 상기 마이크로 미러면(30)의 자성체(38) 가 힘을 받아 마이크로 미러가 회전하게 된다.

이렇게 상기 마이크로 미러(30)가 회전하여 상기 상부 보조 전극(36)이 상기 하부 보조 전극(37)에 근접하면 그 후에 마이크로 미러에 광신호를 입사시킬 것인가 여부에 따라 상기 보조 전극에 전원을 인가할 것인가가 결정된다. 즉 광신호가 입사될 마이크로 미러에 대해서는 보조 전극에 전원을 인가함으로써 상기 자력에 의한 1차적 작동 후에 2차적으로 정전력을 제공하는 것이다.

따라서 상부 보조 전극(36)과 하부 보조 전극(37)과의 관계에서 정전인력이 작용하여 상기 마이크로 미러(30)가 상기 베이스(15)에 대해 수직으로 직립된다. 그런 다음 상기 자기 구동원(39)의 공급을 중단하더라도 보조 전극에 전압이 인가되어 있어 정전력에 의해 베이스(15)면에 대해 수직 상태를 유지한다.

한편 보조 전극에 전원이 인가되지 않은 마이크로 미러는 상기 회전형 스프링(28)의 복원력에 의해 원래의 위치로 복원된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광신호 분배기는 광신호를 전송하는데 있어 마이크로 미러를 수직으로 세우거나 수평으로 눕힘으로써 광경로를 선택할 수 있다. 이와 같은 광신호 전송 과정을 개략적으로 살펴보면, 도 5에 도시한 바와 같이 입력부의 광파이버(40)에서 나온 빛은 초점 거리 만큼 떨어져 배치된 마이크로 렌즈(42)를 거쳐 평행광으로 변환되고 수직으로 직립해 있는 마이크로 미러(30)를 향해 입사되어 반사된 다음 출력부로 들어가 마이크로 렌즈(44)를 통과해 광파이버로 전송된다.

여기에서 복수개의 마이크로 미러가 2차원의 메트릭스 형태로 배열되고 복수 개의 입력부에서 마이크로 미러에 대한 전자기적 조작에 의해 광경로가 전환되어 소정의 출력부로 전송되도록 하는 것이다. 예컨대 도 5의 1행 4열(20a), 2행 3렬(20b), 3행 1렬(20c) 및 4행 2열(20d)의 마이크로 미러가 수직으로 세워지고 나머지 마이크로 미러는 전원이 인가되지 않으므로 원상 복귀되어 수평을 유지한다. 이때 수직으로 세워진 마이크로 미러를 통해서만 광신호가 반사되어 출력단으로 출력된다.

상기 마이크로 미러(30)가 베이스(15)에 대해 정확히 수직으로 유지되게 하기 위해 상기 하부 보조 전극(37)에 인가하는 전압의 크기를 조절한다. 이로써 마이크로 미러를 미세한 각도까지 조절가능하여 베이스에 대해 수직으로 세움으로써 정확한 광신호 분배를 기할 수 있게 된 것이다.

본 발명에 따른 광신호 분배기에 의하면 발생되는 열이 거의 없어 소비 전력이 적으며, 개개의 광신호 분배기가 차지하는 부피가 작으므로 조밀도가 높은 메트릭스 형태로 배열할 수 있을 뿐 아니라, 마이크로 미러면의 반사도가 양호해 광효율이 높으며 특히 마이크로 미러를 베이스에 대해 정확히 수직으로 조절할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 베이스와, 상기 베이스 위에 장착된 한 쌍의 포스트와, 상기 포스트에 탄성적으로 회전 가능하게 지지된 회전형 스프링과, 상기 회전형 스프링에 고정 결합되 어 상기 베이스에 대해 수직으로 직립시 광신호를 반사시키거나 수평 상태에서 광신호를 통과시키는 마이크로 미러와, 상기 마이크로 미러를 1차적으로 회동시키기 위한 자기 구동 수단과, 상기 마이크로 미러의 주위에 설치되어 상기 자기 구동 수단에 의해 1차적으로 회동된 마이크로 미러를 2차적으로 회전 각도 조절할 수 있도록 된 보조 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분배기.
2. 제1항에 있어서, 상기 보조 전극은,

   상기 마이크로 미러의 일측에 일체로 형성된 상부 보조 전극 및 상기 상부 보조 전극에 대향하도록 상기 베이스에 설치된 하부 보조 전극으로 된 것을 특징으로 하는 광신호 분배기.
3. 제1항에 있어서, 상기 자기 구동 수단은,

   자기 구동원과, 광신호를 반사시킬 수 있는 면을 확보할 수 있도록 마이크로 미러의 일면 양측부에 부착된 자성체를 구비한 것을 특징으로 하는 광신호 분배기.

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