KR100708073B1 - Apparatus for dividing optical signal - Google Patents
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Abstract
기판과, 기판 위에 적층된 베이스와, 광신호를 반사시키거나 통과시키도록 된 마이크로 미러와, 상기 베이스와 마이크로 미러 사이에 개재되어 마이크로 미러를 탄성지지하는 비틀림 스프링과, 상기 베이스에 설치되어 마이크로 미러를 제어하는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분배기가 개시되어 있다.A substrate, a base stacked on the substrate, a micromirror configured to reflect or pass an optical signal, a torsion spring interposed between the base and the micromirror to elastically support the micromirror, and installed on the base and the micromirror Disclosed is an optical signal splitter comprising a stopper for controlling the control.
이 광신호 분배기는 정전력 및 자력에 의해 마이크로 미러가 기판에 대해 수직으로 직립하거나 수평 상태로 있게 하는 것으로 마이크로 미러가 수직으로 직립하는 경우 상기 스토퍼에 의해 정확하게 수직 상태를 이루도록 제어하는 것이 용이하고 이로써 정확한 광신호 분배가 이루어진다. This optical signal splitter allows the micromirror to be vertically upright or horizontal to the substrate by electrostatic force and magnetic force, which is easy to control so that the micromirror is exactly vertically upright when the micromirror is upright. Accurate optical signal distribution is achieved.
Description
도 1은 종래의 광신호 분배기를 도시한 사시도,1 is a perspective view showing a conventional optical signal distributor,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광신호 분배기의 사시도,2 is a perspective view of an optical signal distributor according to a first embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 광신호 분배기의 개략적인 단면도,3 is a schematic cross-sectional view of an optical signal splitter according to a first embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광신호 분배기의 사시도,4 is a perspective view of an optical signal splitter according to a second embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 광신호 분배기의 개략적인 단면도,5 is a schematic cross-sectional view of an optical signal splitter according to a second embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광신호 분배기의 작용을 설명하기 위한 개략적인 도면.6 is a schematic view for explaining the operation of the optical signal splitter according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
20...광신호 분배기 30...마이크로 미러20 ...
40...기판 42...베이스40
44...수용공 50...스토퍼44 ... Hairman 50 ... Stopper
54...비틀림스프링 55...자기 구동원54.Torsion
56...자성체 60,62,64...보조 전극 56 ...
68...광파이버 70,72...마이크로 렌즈68 ...
본 발명은 어느 입력 단자의 광신호를 소정의 출력 단자로 보내기 위한 광신호 분배기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 미러가 정전력 및 자력에 의해 기판에 대해 정확하게 수직으로 직립해 있거나 수평으로 유지되도록 하여 광신호를 분배하는 광신호 분배기에 관한 것이다.The present invention relates to an optical signal splitter for sending an optical signal of an input terminal to a predetermined output terminal, and more particularly, so that the micromirror is vertically or vertically upright with respect to the substrate by electrostatic force and magnetic force. The present invention relates to an optical signal distributor for distributing optical signals.
도 1은 정전력을 이용한 종래의 광분배기를 도시한 것으로서, 다결정질 실리콘 재질의 마이크로 미러(28)를 구동하기 위한 액추에이터(32)가 베이스면(34)에 슬라이드 가능하게 장착되고, 이는 정전력에 의하여 움직이도록 되어 있으며, 마이크로 미러(28)가 상기 액추에이터(32)에 의해 연동되도록 결합되어 있다. 1 shows a conventional optical splitter using electrostatic power, in which an
그런데 정전력에 의해 구동하는 스크래치 드라이브 액추에이터(Scratch drive actuator)나 콤 드라이브 액추에이터(comb drive actuator)에 의해 상기 마이크로 미러(30)를 구동하기 위해서는 그 부피가 매우 커야 하고, 이러한 구조는 마이크로 미러(30)와 액추에이터(32)가 같은 평면에 배치되어 있으므로 광신호 분배기를 2차원 메트릭스 형태로 배열할 때 조밀하게 만들 수 없는 문제점이 제기된다. However, in order to drive the
또한 정전력에 의해서만 마이크로 미러(30)를 구동하므로 전력 소모가 많고 상기 마이크로 미러(30)를 정확하게 베이스면(34)에 대해 수직으로 세우는 것이 어려울 뿐만 아니라, 마이크로 미러가 다결정질 실리콘 재질로 되어 있거나 다결정질 실리콘 위에 금속 박막을 코팅한 것이 사용되었지만 다결정 실리콘의 거칠기나 평탄도가 좋지 않기 때문에 광손실이 큰 단점이 있다.In addition, since the
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로 조밀도가 크게 2차원의 메트릭스 형태로 배열 가능하고 마이크로 미러를 정전력 및 자력에 의해 정확하게 수직으로 세울 수 있는 광신호 분배기를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described points, and provides an optical signal splitter capable of arranging the matrix in a two-dimensional matrix with a large density, and allowing the micromirrors to be erected vertically precisely by electrostatic force and magnetic force. There is a purpose.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광신호 분배기는, 기판과; 상기 기판 위에 적층되고 수용공이 형성된 베이스와; 상기 수용공에 수용되어 광신호를 통과시키거나 상기 베이스에 대해 수직으로 직립하여 광신호를 반사시키도록 된 마이크로 미러와; 상기 베이스와 상기 마이크로 미러 사이에 개재되어 상기 마이크로 미러를 탄성적으로 지지하는 비틀림 스프링과; 상기 베이스에 설치되어 상기 마이크로 미러의 직립시 상기 마이크로 미러의 직립 위치를 제어하는 스토퍼와; 상기 마이크로 미러를 자력에 의해 1차적으로 구동하기 위한 자기 구동 수단과; 상기 마이크로 미러 주위에 마련되어 상기 마이크로 미러를 정전력에 의해 2차적으로 각도 조절하여 수직으로 세우는 보조 전극; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an optical signal distributor according to a preferred embodiment of the present invention, the substrate; A base stacked on the substrate and having a receiving hole formed therein; A micro-mirror accommodated in the accommodation hole to reflect the optical signal by passing the optical signal or standing upright with respect to the base; A torsion spring interposed between the base and the micromirror to elastically support the micromirror; A stopper installed at the base to control an upright position of the micromirror when the micromirror is upright; Magnetic driving means for primarily driving the micro mirror by magnetic force; An auxiliary electrode provided around the micromirror to vertically adjust the micromirror by an electrostatic force to stand vertically; Characterized in that it comprises a.
또한 상기 보조 전극은 상기 스토퍼에 설치되거나 또는 상기 기판 및 스토퍼에 설치되는 것을 특징으로 한다. The auxiliary electrode may be installed on the stopper or on the substrate and the stopper.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광신호 분배기에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, an optical signal splitter according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2을 참조하여 본 발명의 광신호 분배기에 대하여 설명하면, 기판(40) 위 에 베이스(42)가 적층되고, 상기 베이스(42)에는 수용공(44)이 형성된다. 또한 상기 베이스(42)에 대해 수직으로 직립하여 광신호를 반사시키거나 상기 수용공(44)에 수용되어 광신호를 통과시키도록 된 마이크로 미러(30)가 구비되고, 상기 마이크로 미러(30)의 직립 상태를 제어하는 스토퍼(50)가 상기 베이스(42)에 돌출 형성된다. Referring to FIG. 2, the optical signal distributor of the present invention will be described. A
그리고 비틀림 스프링(54)이 상기 베이스(42)와 마이크로 미러(30) 사이에 개재되어 상기 마이크로 미러(30)를 탄성지지하며 상기 스토퍼(50) 둘레로 회동한다. 따라서 상기 비틀림 스프링(54)이 회동됨에 따라 상기 마이크로 미러(30)가 함께 회동하도록 되어 있다. A
상기 비틀림 스프링(54)이 상기 스토퍼(50) 둘레로 회동하되 최대 상향 회동 범위가 상기 스토퍼(50)의 상부면을 넘지 않고 스토퍼의 측면과 만나는 곳까지이도록 함으로써 비틀림 스프링이 상기 스토퍼(50)에 의해 저지된다. The
또한 상기 마이크로 미러(30)를 자력에 의해 구동하기 위한 자기 구동 수단이 구비된다. 이 자기 구동 수단은 상기 마이크로 미러(30)의 상부에 구비된 자기 구동원(55)과, 상기 마이크로 미러(30)의 일면 양측부에 부착된 자성체(56)로 이루어진다. 이때 상기 자성체(56)를 마이크로 미러(30) 전체면에 부착하지 않고 양측의 일부에만 부착한다. 이것은 자성체를 미러면 전체에 부착하면 마이크로 미러면에 빛이 반사될 때 자성체의 표면 조도 및 반사율이 불량하여 광신호 분배율이 저하되는 것을 방지하기 위한 것이다.In addition, magnetic driving means for driving the
한편 상기 자력에 의해 1차적으로 마이크로 미러를 회동한 후 2차적으로 상 기 마이크로 미러(30)에 정전력을 제공하여 마이크로 미러가 직립하도록 하는 보조 전극이 구비된다. On the other hand, after the primary rotation of the micromirror by the magnetic force is provided with an auxiliary electrode for providing the electrostatic power to the micromirror (30) to make the micromirror upright.
제1실시예에서는 보조 전극(60)이 상기 마이크로 미러(30)와 상호 작용하도록 상기 스토퍼(50)에만 설치되어 마이크로 미러(30)와 상기 보조 전극(60) 사이에 정전력이 작용한다. In the first embodiment, the
다시 말하면, 도 3에 도시한 바와 같이 상기 마이크로 미러(30)와 상호 정전력이 작용하도록 하는 보조 전극(60)을 상기 스토퍼(50)에 설치하여 상기 자력에 의해 마이크로 미러면이 어느정도 스토퍼(50)에 근접했을 때 정전력을 제공하거나 제공하기 않을 수 있다.In other words, as shown in FIG. 3, an
광신호를 반사시키고자 하는 마이크로 미러의 보조 전극(60)에 전원을 인가하면 상기 마이크로 미러(30)와 보조 전극(60) 사이에 정전 인력이 작용하여 상기 마이크로 미러는 스토퍼(50)에 의해 저지될 때까지 회동을 계속한 후에 상기 스토퍼에 지지되어 상기 기판(40)면에 대해 수직 상태를 유지한다. When power is applied to the
그러나 광신호를 통과시키고자 하는 마이크로 미러에 대해서는 상기 보조 전극(60)에 전원을 인가하지 않은 채 처음에 공급한 자력을 제거하면 상기 비틀림 스프링(54)의 복원력에 의해 제 위치로 돌아가 상기 수용공(44)에 수용된다. However, for the micro-mirror to pass the optical signal, if the magnetic force supplied initially without the power supply to the
여기에서 상기 마이크로 미러가 스토퍼(50)에 수직으로 직립하기 전에 상기 스토퍼에 걸리게 되나 그 후 정전인력에 의해 계속 상향으로 힘을 받게 되면 비틀림 스프링의 인장성으로 인해 상기 마이크로 미러는 계속 회동하여 스토퍼에 의해 정확하게 수직을 유지하도록 제어된다. 이때 상기 스토퍼(50)에 마이크로 미러(30) 가 지지되어 수직으로 직립시 마이크로 미러에 광신호가 입사될 수 있는 면이 노출되도록 하여야 한다. Here, when the micromirror is caught by the stopper before standing upright on the
제2실시예에서는 도4 및 도5에 도시한 바와 같이 보조 전극이 베이스(42) 및 스토퍼(50)에 각각 제1보조 전극(62) 및 제2보조 전극(64)으로 설치되어 제1보조 전극과 마이크로 미러 사이 및 제2보조 전극과 마이크로 미러 사이에 각각 정전력이 작용할 수 있도록 된다. In the second embodiment, as shown in Figs. 4 and 5, the auxiliary electrode is installed on the
상기 베이스(42) 및 상기 스토퍼(50)에 각각 제 1보조 전극(62) 및 제 2보조 전극(64)을 상기 마이크로 미러면에 대향하도록 설치한다. 여기서는 1차적으로 모든 광신호 분배기에 자력을 인가함과 동시에 광신호를 반사시키고자 하는 마이크로 미러에 대해서는 상기 제 1보조 전극(62)에 전원을 인가하지 않은 채 상기 제 2보조 전극(64)에 전원을 인가함으로써 마이크로 미러를 상향으로 회동하게 하여 상기 스토퍼에 의해 지지되도록 한다.The first
한편 광신호를 통과시키고자 하는 곳의 마이크로 미러에는 상기 제 1 보조 전극(62)과의 관계에서 상기 자력에 상응하는 만큼의 정전력을 반대 방향으로 작용하도록 함으로써 처음부터 상기 마이크로 미러가 회동하지 않도록 한다.On the other hand, the micromirror where the optical signal is to be passed through acts as the electrostatic force corresponding to the magnetic force in the opposite direction in relation to the first
더욱이 본 발명에서는 광손실을 줄이기 위해 마이크로 미러에는 경면 실리콘 웨이퍼나 반사도가 양호한 알루미늄 등의 금속을 사용한다. 실리콘 웨이퍼면을 랩핑(lapping)함으로써 표면 조도 및 편평도가 향상되고 이로써 광손실을 줄일 수 있다. 또한 마이크로 미러를 알루미늄으로 제조하는 경우는 반사용 금속막을 별도로 증착하지 않아도 되기 때문에 제조 공정이 간단해짐과 아울러 광효율이 향상된다는 점에서 유익하다. Furthermore, in the present invention, a metal such as a mirror silicon wafer or aluminum having good reflectivity is used for the micromirror to reduce light loss. By wrapping the silicon wafer surface, surface roughness and flatness can be improved, thereby reducing light loss. In addition, when the micromirror is made of aluminum, it is advantageous in that the manufacturing process is simplified and the light efficiency is improved because the reflective metal film does not need to be deposited separately.
도 6을 참조하여 본 발명에 따른 광신호 분배기를 이용한 광신호 전송 과정을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다. Referring to FIG. 6, the optical signal transmission process using the optical signal splitter according to the present invention will be described as follows.
입력부의 광파이버(68)에서 나온 빛은 초점 거리만큼 떨어져 배치된 마이크로 렌즈(70)를 거쳐 평행광으로 변환되고 마이크로 미러(30)를 향해 입사되어 반사된 다음 출력부로 들어가 마이크로 렌즈(72)를 통과해 광파이버로 전송된다.The light from the
여기에서 복수개의 마이크로 미러(30)가 2차원의 메트릭스 형태로 배열되고 광신호를 반사시키고자 하는 마이크로 미러를 수직으로 세우고 나머지 마이크로 미러는 수평을 유지하도록 함으로써 광경로를 선택하여 광신호를 전송할 수 있도록 된 것이다. Here, the plurality of
예컨대 1행 4열(20a), 2행 3렬(20b), 3행 1렬(20c) 및 4행 2열(20d)의 마이크로 미러가 수직으로 세워지고 나머지 마이크로 미러는 상기 수용공(44)에 수용되어 원상태를 유지하고 있어 수직으로 세워진 마이크로 미러를 통해서만 광신호가 반사되어 출력단으로 출력된다.For example, the micromirrors of 1 row 4
본 발명에서는 상기 마이크로 미러가 정전력 및 자력에 의해 작동된다. 우선 자기 구동원(55)에 의해 발생된 자기장(H)으로 인해 상기 마이크로 미러면에 부착된 자성체(56)가 힘을 받아 상기 비틀림 스프링(54)이 회동됨에 따라 마이크로 미러가 함께 회동된다.In the present invention, the micro mirror is operated by electrostatic force and magnetic force. First, as the
그 다음 정전력에 의해 마이크로 미러를 수직으로 세우거나 상기 수용공(44)에 수용되어 수평 상태가 되도록 선택한다. The micromirror is then placed vertically by electrostatic force or selected to be horizontally accommodated in the receiving
본 발명에 따른 광신호 분배기는 정전력 및 자력에 의해 마이크로 미러를 기판에 대해 수직으로 세우거나 수평 상태로 있게 함으로써 광신호를 전송하는데, 마이크로 미러를 수직으로 세우는 경우 스토퍼를 구비하여 상기 마이크로 미러가 제어되도록 함으로써 정전력 및 자력을 정교하게 조절하지 않고도 마이크로 미러를 정확히 수직을 이루도록 하는 것이 용이하다.The optical signal distributor according to the present invention transmits an optical signal by vertically or horizontally placing the micromirror with respect to the substrate by electrostatic force and magnetic force. When the micromirror is vertically provided, the micromirror is provided with a stopper. By being controlled, it is easy to ensure that the micromirror is exactly vertical without precisely adjusting the electrostatic force and magnetic force.
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