KR20010080307A

KR20010080307A - 액체로 싸인 ｍｅｍｓ 광스위치

Info

Publication number: KR20010080307A
Application number: KR1020017005100A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 피. 브로피; 챔버래인 다롤; 빅토리아 에이. 에드워드; 버나드 에이드
Original assignee: 알프레드 엘. 미첼슨; 코닝 인코포레이티드
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2001-08-22
Also published as: US6404942B1; WO2000025160A9; EP1141755A1; JP2002528759A; WO2000025160A1; EP1141755A4; CN1324453A; TW412649B; AU1448300A; CA2346451A1

Abstract

본 발명은 도파관 교차점(29)에 위치한 트렌치 내에 배치된 MEMS 거울(22)이 있는 광도파관 매트릭스를 포함하는 액체가 싸여져 있는 MEMS 광스위치에 관한 것이다. 트렌치는 콜리메이션 유지 액체(30)으로 채워져 있고, 거울이(22) 거기에 잠긴다. 콜리메이션 유지 액체(30)는 광빔이 스위치 교차점으로 들어갈 때 광빔이 확산되는 것을 방지한다. 이러한 특성으로 보다 작은 MEMS 거울(22)을 사용할 수 있고, 종래기술에서 발견되는 통상적인 MEMS 거울(22)의 문제점을 방지할 수 있다. 특히, 본 발명에서 개시된 MEMS 거울(22)은 약 15㎛의 폭 및 2㎛의 두께로 감소되어, 가동 거리가 약 15㎛로 짧아진다. 이러한 특징으로 보다 빠른 스위칭 시간을 갖는 광스위치를 제조할 수 있다.

Description

액체로 싸인 ＭＥＭＳ 광스위치{FLUID-ENCAPSULATED MEMS OPTICAL SWITCH}

광스위치를 제안하는 접근방법은 넓게 보아 다음과 같은 두 개의 카테고리로 분류될 수 있다; 도파(guided wave) 방식 및 자유공간(free-space) 방식. 도파 방식은 벤딩 변조(bending modulation) 및 특수물질에 기초한 스위칭(specialty-material-based switching)이 있는 멀티클래드 도파관(multiclad waveguide)을 포함하는 반면 자유공간 방식은 일반적으로 거울 또는 렌즈 같은 이동할 수 있는 광소자에 의존한다.

마크젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer) 장치, Y형 도파관 및 다른 장치들이 통상적으로 도파 방식에 사용된다. 장치의 아암(arms) 중 하나의 굴절율을 변화시킴으로써 광은 장치의 하나의 아암으로부터 다른 것으로 전환된다. 이것에는 통상적으로 전기적, 열적 또는 다른 활성 메커니즘이 사용된다.

자유공간 방식은 응용에 있어서 도파 방식보다 이점을 갖는다. 도파관이 다른 것으로부터 물리적으로 고립되어 있기 때문에 매우 낮은 교차 통신을 갖고 커플링이 발생할 수 없다. 또한, 자유공간 방식은 파장독립이고 자주 온도독립이 된다.

여러가지 자유공간 방식이 제안되어 왔다. 하나의 방식은 이동할 수 있는 마이크로-전자기계 시스템(micro-electro-mechanical system, MEMS) 거울이 있는 스위치 어레이를 사용한다. 입력 및 출력 광섬유는 그루브(groove) 내에 놓여지고 서로 직각으로 배치된다. MEMS 거울은 자유공간 내의 입력섬유와 출력섬유의 교차점에 위치된다. 이 방법은 상당히 큰 거울과 콜리메이터(collimator)를 필요로 한다. 이것은 광빔이 도파관으로부터 나와 자유공간에서 MEMS 거울 쪽으로 전송될 때 광빔의 불가피한 확산에 기인한다. 큰 거울은 각도 배치의 정확성의 요구, 평평도 및 상대적으로 큰 구조를 빠르고 정확하게 가동시키는 것의 어려움 때문에 문제가 있다. 이러한 장치는 통상적으로 300㎛ 내지 400㎛의 가동거리를 갖고, 스위칭 속도에 부정적인 영향이 있다. 또한, 개별적인 콜리메이터는 각 입력 및 출력섬유에 대하여 집합되어야 하고, 따라서 제조원가가 상승한다.

두 번째 자유공간 방식에는 평평한 도파관 어레이가 사용된다. 트렌치(trench)는 입력도파관 및 출력도파관의 교차점에서 형성된다. 디지털 마이크로미러 장치(digital micromirror devices, DMD)는 자유공간에 있는 트렌치 내에 배치된다. 광신호가 입력도파관으로부터 출력도파관으로 반사되도록 하기 위하여,각각의 마이크로미러는 개폐기(shutter) 처럼 행동하고 정전기적 또는 자기적 액추에이터에 의해 폐쇄위치 내로 회전하여 들어간다. 개폐기가 개방위치에 있을 때, 광은 스위치되지 않고 원래방향에서 전파를 계속한다. 이러한 방법은 또한 빔 확산문제가 있고 스위치가 높을수록 손실이 발생한다.

세번째 자유공간 방식은 스위칭 소자로서 지수정합(index-matching) 액체를 사용한다. 평평한 도파관 어레이는 기판 상에 형성된다. 트렌치는 교차점에서 형성되며 도파관 코어의 굴절율에 매칭하는 액체로 채워진다. 스위치를 가동하기 위해, 액체는 액추에이터를 사용하여 교차점의 내외로 물리적으로 이동하거나, 액체는 열적으로 또는 전해질적으로 기체로 전환되어 거품을 발생시킨다. 이러한 접근 방식을 위하여, 광이 바람직한 도파고나으로 반사되도록 사용되기 때문에 교차점에서 도파관의 말단부에서 잘려진 면은 품질을 양호하게 하여야 한다. 마지막으로, 액체는 원하는 면구조를 유지하고 작은 물방울 때문에 발생하는 분산 손실을 방지하기 위하여 깨끗하게 없어져야 한다.

또 다른 접근 방식에서, 빔은 도파관 내의 갭 상에 비스듬하게 배치된다. 거울은 갭 내로 빔을 유지한다. 전극은 갭에 근접하여 빔 아래에 배치된다. 전극이 어드레스될 때, 빔 및 거울은 도파관 내에 전파되는 광을 반사시키기 위해 갭 내로 이동한다. 이러한 방식은 여러가지 단점이 있다. 이 방법은 또한 상술한 빔확산 문제가 있다. 또한, 스위치가 높을수록 손실이 발생한다. 둘째, 전극은 도파관이 배치되어 있는 기판 상에 배치된다. 이러한 설계는 비용을 감소시킨다.

그러므로, 상술한 설계상의 불이익 없이 자유공간 방식의 이점을 갖는 광스위치의 필요성이 있다.

본 발명은 1998. 10. 23.에 출원된 미국 가특허출원 제60/105,323호의 CIP출원으로서, 그 내용은 여기에서 구체화되고 35 U.S.C. 제119조의 우선권을 향유한다.

본 발명은 일반적으로 광스위치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 스위치의 개방위치 및 폐쇄위치의 양자를 위하여 지수정합 콜리메이션 액체(index-matching collimation-maintaining fluid)에 담긴 이동 MEMS 거울(movable MEMS mirror)을 사용하는 광스위칭 어레이(optical switching array)에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예의 개략도.

도 2는 도 1의 1-1선에 따른 제1실시예의 단면도로서, 제1기판 상에 형성된 소자와 제2기판 상에 형성된 소자사이의 관계를 나타낸다.

도 3은 미끄러져 이동하는 MEMS 거울 어셈블리와 MEMS 액추에이터를 나타내는 제2실시예의 3차원 입체도.

도 4는 광스위치의 6각형 형태를 나타내는 본 발명의 제3실시예의 개략도.

도 5a 내지 5h는 제조공정의 여러 단계에 있는 광스위치를 나타내는 본 발명의 제1실시예의 개략도.

도 6은 MEMS 어셈블리 영역을 나타내는 본 발명의 제2실시예의 상세도.

도 7은 도 6의 2-2선에 따른 본 발명의 제2실시예의 단면도로서, MEMS 거울이 그 위치에 회전하여 들어가기 전의 MEMS 어셈블리 영역을 나타낸다.

도 8은 도 6의 2-2선에 따른 본 발명의 제2실시예의 단면도로서, MEMS 거울이 그 위치에 회전하여 들어간 후의 MEMS 어셈블리 영역을 나타낸다.

도 9는 도 6의 2-2선에 따른 본 발명의 제2실시예의 단면도로서, 제조 공정을 나타낸다.

도 10은 본 발명의 변형 실시예에 따른 MEMS 어셈블리 영역의 상세도.

도 11은 본 발명의 제4실시예의 단면도.

도 12는 본 발명의 제4실시예용 집적된 어드레싱 전자회로의 개략도.

도 13은 열적 액추에이터를 사용하는 제5실시예용 어드레싱 전자회로의 개략도.

도 14는 도 13에 도시된 개략도의 등가회로도.

본 발명은 상술된 필요성에 따른 것이다. 이동 MEMS 거울은 비전도성(non-conducting), 저점성(low-viscosity), 지수정합(index-matching) 액체로 채워진 트렌치 내에 배치된다. 지수정합 액체는 스위치 교차점에서 광빔이 확산되는 것을 방지하는 콜리메이션 유지(collimation-maintaining) 액체로서의 기능을 한다. 그러므로, 보다 작은 거울이 스위치 교차점에 사용될수록 가동거리는 작아지고 가동시간은 짧아진다.

본 발명은 목적은 광신호의 방향을 지시하는 광스위치를 제공하는 것이다. 광스위치는 입력포트, 출력포트 및 굴절율 n₁인 코어부를 갖는 적어도 하나의 광도파관을 포함한다. 스위치는 또한 입력포트와 출력포트 사이에 있는 교차점에 적어도 하나의 광도파관 내에 형성된 적어도 하나의 트렌치를 포함한다. 콜리메이션 유지 액체는 적어도 하나의 트렌치 내에 배치되고, 콜리메이션 유지 액체는 코어부의 굴절율과 실질적으로 동일한 굴절율을 갖는다. 또한 스위치는 광신호를 출력포트로 방향을 지시하기 위해 개방위치 및 폐쇄위치를 갖는 적어도 하나의 이동 스위칭 소자를 포함한다. 적어도 하나의 이동 스위칭 소자는 적어도 하나의 트렌치 내에 배치되고 개방위치 및 폐쇄위치에 있을 때 콜리메이션 유지 액체에 실질적으로 잠겨 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 광신호를 전파하는 광스위치를 제조하는 방법을제공하는 것이다. 본 방법은 기판을 형성하는 단계, 기판 상에 미리 결정된 굴절율을 갖는 고아도파곤 층을 형성하는 단계 및 광도파관 층에 다수의 도파관 구조물을 형성하는 단계를 포함한다. 다수의 트렌치가 다수의 도파관 구조 내에 형성된다. 다수의 이동 거울 및 액추에이터가 기판 상에 형성된다. 다수의 이동 거울 및 액추에이터가 다수의 트렌치 내에 배치된다. 다수의 트렌치는 광도파관 층의 굴절율과 실질적으로 도일한 굴절율을 갖는 콜리메이션 유지 액체로 채워지고, 상기 콜리메이션 유지 액체는 다수의 이동 거울 및 액추에이터의 각각을 실질적으로 담그고 광스위치를 실링한다.

본 발명의 부가적인 특징 및 이점은 하기의 상세한 설명에서 드러날 것이고, 일부는 그 설명으로부터 당업자에게 명백해지거나 또는 첨부된 도면, 청구범위와 상세한 설명을 포함하여 여기에 설명되는 발명을 실행함으로서 인식될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세하게 설명하며, 그 예는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 가능한 한 도면 전체를 통하여 동일 또는 유사한 부품을 언급하는데에는 동일한 참조번호가 사용될 것이다. 본 발명에 따른 광스위치의 전형적인 예가 도 1에 도시되어 있으며, 전체적으로 참조번호 1로 표시된다.

본 발명에 따라서, 광스위치는 비전도성, 저점성, 지수정합 액체(30)로 채워진 트렌치(15) 내에 배치된 이동 MEMS 거울(22)을 포함한다. 지수정합 액체(30)은 스위치 교차점(29) 내에서 광빔이 확산되는 것을 방지하는 콜리메이션 유지 액체로서 기능을 한다. 광신호는 스위치 교차점 내에서 콜리메이트되어 있기 때문에 작은 거울이 사용될수록 가동거리는 작아지고 가동시간은 짧아진다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예의 광스위치의 개략도이다. 스위치(1)는 제1기판(10) 상에 배치되는 도파관 코어 물질(13) 및 클래드 물질(14)로부터 형성된 도파관 매트릭스이다. 코어(13) 및 클래딩(14)는 다수의 입력도파관(11) 및 다수의 출력도파관(12)을 형성하기 위해 제1기판 상에 배열된다. 다수의 트렌치(15)는 입력도파관(11)이 출력도파관(12)과 교차하는 교차점에 형성된다. 본 발명분야의 통상의 기술을 가진 자는 트렌치(15)를 형성하는 여러 가지 방법이 있다는 것을 인식할 것이다. 첫째, 트렌치(15)는 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 교차점을 가로지르는 연속적인 비스듬한 채널로서 형성될 수 있다. 선택적으로 트렌치(15)는 분리되어 단일 교차점을 가로질러 형성되는 분리된 웰(well)로 배치될 수 있다.

다수의 독립적인 이동 스위칭 소자(20)는 각 교차점(29)에서 트렌치(15) 내에 배치된다. 각각의 스위칭 소자(20)는 개방위치 및 폐쇄위치 사이에서 독립적으로 이동할 수 있다. 개방위치에 있어서, 광은 스위치 교차점(29)를 통하여 전파하는 것이 가능하다. 폐쇄위치에 있어서, 스위칭 소자(20)는 광이 출력도파관(12)으로 방향을 지시하도록 교차점(29) 내로 이동된다.

스위치의 작동은 다음과 같다. 광신호 L_s은 입력포트(18)을 통하여 스위치(1)로 들어간다. 광신호 L_s는 폐쇄위치에 있는 스위칭 소자(20)에 의해 출력 도파관(12)으로 편향될 때까지 입력도파관 내를 전파한다. 광신호 L_s는 출력포트(19)로부터 스위치(1)로 나간다. 또한 두개의 사이드 스위치가 다수이 경로를 따라 광을 나가게 하는데 사용될 수 있다. 스위치(20')는 광신호 L_s'를 출력포트(19')로 방향을 지시하는 것을 나타낸다. 그러므로, 본 발명은 N×M 비블로킹 크로스바 스위치(non-blocking cross-bar switch)로서 구성될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 1-1선에 따른 광스위치(1)의 단면도이다. 제1실시예에 있어서, 스위칭 소자(20)는 제2기판(40) 상에 형성된다. 제2기판(40)은 스위칭 소자(20)가 다수의 트렌치(15) 내에 배치되도록 제1기판(10)에 배열된다. 제1기판(10)은 연결 인터페이스(17)에서 플립-칩(flip-chip) 결합 또는 이와 유사한 방법에 의해 제2기판(40)에 연결된다. 하기에 설명되는 제3실시예에 있어서, 스위칭 소자(20)는 제1기판 상에 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 제2기판(40)은 단순히 제1스위치에 대한 커버로서의 기능을 한다.

스위칭 소자(20)는 슬라이딩 MEMS 거울(22), 거울 앵커(23), MEMS 칩(21), 및 도시되지 않은 액추에이터(25)를 포함한다. 슬라이딩 거울(22)은 거울 앵커(23)에 의해 MEMS 칩(21)에 연결되고, 트렌치(15) 내에 배치되며, 콜리메이션 유지 액체(30) 내에 잠긴다. 콜리메이션 유지 액체(30)은 코어물질(13)의 굴절율과 근접하거나 실질적으로 동일한 굴절율을 갖는 비전도성 저점성 액체가 바람직하다. 전기적으로 비전도성 액체는 모든 정전기적 액추에이터에 대해 요구되나, 자기적 액추에이터에는 요구되지 않는다. 설계시 열적 액추에이터를 사용할 때, 액체는 낮는 열 전도성이어서는 안된다.

거울(22)는 개방 및 폐쇄 스위칭 위치 양자에 대하여 액체(30)에 잠긴다. 이러한 결과는 관련 기술보다 뚜렷한 이점이 있다. 통상적으로, 코어 내에서 전파하는 광신호는 콜리메이트된다. 광신호가 트렌치(15)에 들어갈 때, 액체(30)는 코어의 굴절율과 동일하기 때문에 콜리메이션을 유지한다. 빔 확산이 액체(30)에 의해 완화되기 때문에, 보다 작은 거울구조가 사용될 수 있다. 본 발명에서, MEMS 거울(22)은 단지 15㎛의 폭 및 2㎛ 두께이다.

트렌치(15)는 단지 6㎛ 내지 10㎛ 폭이다. 그 결과, 보다 짧은 가동거리인 15㎛의 정렬이 달성된다. 이것은 가동거리가 300㎛ 내지 400㎛인 관련기술에 비해 상당히 개선된 것이다. 이러한 개선은 또한 400㎛ 거울에 대하여 10㎳인 것에 비하여, 약 370㎲의 보다 짧은 스위칭 시간을 갖는 광스위치를 산출한다. 트렌치(15)는 반사위치에 있을 때 거울(22)이 광신호의 모드 에너지의 실질적으로 전체(〉99%)를 소멸시키는 것이 가능한 충분한 깊이까지 에칭되어야 한다. 일실시예에서, 2㎛ 거울(22)의 일측 상에서 2㎛가 제거된다면 트렌치는 6㎛의 폭이다. 본 발명분야의 통상의 지식을 가진 자는 격자 및 굴절 소자와 같은 다른 구조로 스위칭 소자(20)를 실행하는데 사용할 수 있을 것이다.

본 발명의 선택적인 실시예에서, 도파관(11 및 12)는 △_1-2~0.5%이다. 본 발명분야의 통상의 기술자는 △_1-2가 다음과 같이 정의되는 것을 알 것이다.

상기 식에서 n₁은 코어이 굴절율이고, n₂는 클래딩의 굴절율이다. △_1-2가 0.34%로부터 0.5%로 상승됨에 따라, 가동 거리 5~7㎛와 트렌치 깊이 5㎛의 절약을 얻을 수 있다.

도 3은 제2실싱예의 3차원 입체도이다. 슬라이더(24)는 트렌치(15)의 바닥 위에 배치된다. 슬라이딩 MEMS 거울(22)은 개략적으로 도시된 바와 같이, 거울 앵커(23)에 의해 슬라이더(24)에 연결된다. MEMS 거울(22)은 슬라이더(24)를 원하는 스위치 위치에 따라 교차점(29)의 내외로 이동시키는 MEMS 액추에이터(25)에 의해 개방위치 및 폐쇄위치 사이에서 이동한다. MEMS 액추에이터(25)는 본 발명분야에서 널리 알려진 여러 가지 방법으로 실행될 수 있다. MEMS 액추에이터(25)는 스크레치 드라이브(scratch drive) 또는 코움 드라이브(comb drive)와 같은 정전기적 액추에이터를 사용하여 실행될 수 있다. 또한, 자기적 액추에이터가 설계에 사용될 수 있다. 열적 액추에이터는 실행 액추에이터(25)에 사용될 수 있는 제3의 방법이다. 도 3에서, 콜리메이션 유지 액체(30)는 명백히 도시되어 있지는 않다. 그러나, 액체(30)는 도파관 패싯(facets)(16)의 기계적인 조건에서 중요한 역할을 수행한다. 이러한 조건은 다음의 두 가지 이유 때문에 엄격하지 않다; 첫째, 콜리메이션 유지 액체(30)는 빔확산을 금지시키며, 둘째, 패싯(16)은 스위칭 동작 동안 광신호를 반사하는데 사용되지 않기 때문이다. 도 3에서, 패싯(16)은 슬라이딩 MEMS 거울(22)의 면에 대하여 약 45°의 각도를 형성한다. 그러나, 느슨한 조건 때문에, 각도는 45°일 필요는 없다. 각도는 사실상 0°내지 45°사이의 임의의 각이 될 수 있다.

도 4는 광스위치(70)의 6각형 형태를 나타내는 본 실시예의 제3실시예의 설계도이다. 입력 도파관(71, 73, 및 75)의 세 개의 선형 어레이가 6각형 스위치(70)의 제1, 제3 및 제5면 상에 배열되어 있다. 출력 도파관(72, 74 및 76)의 세 개의 선형 어레이가 6각형 스위치(70)의 제2, 제4 및 제6면 상에 배열되어 있다. 트렌치(77)의 2차원 어레이는 입력 광도파관(71, 73 및 75)이 출력 광도파관(72, 74 및 76)과 교차하는 교차점(701)에 배치된다. 그 하나만이 명백히 도시되어 있지만, 다수의 독립적으로 이동가능한 스위칭 소자는 각 교차점(701)에서 트렌치(77)내에 배치된다. 제2실시예의 스위칭 소자는 제1실시예의 스위칭 소자(20)와 동일한 방법으로 작동한다. 본 발명분야의 기술자는 다른 오각형 어레이 기하학 구조가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 5a 내지 5g는 제조공정의 여러 단계에서 광스위치를 나타내는 본 발명의 제1실시예의 모식도이다. 도 5a는 제1기판(10)의 형태를 나타낸다. 제1기판(10)은 본 발명분야에서 일반적으로 알려진 방법과 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 방법은 실리콘, 실리카의 화확적 증착, 용융된 실리카, 세라믹 물질, 금속 물질, 또는 중합물질과 같은 반도체 물질을 사용하여 유리형성 방법을 포함할 수 있다.

도 5b에서, 광도파관 층(11)이 기판(10) 상에 형성된다. 여러 가지 방법 및 물질이 다음을 포함하는 층(11)을 형성하는데 사용될 수 있다; 실리카의 졸-겔 침적, 무정형 실리콘, Ⅲ-Ⅴ 또는 Ⅱ-Ⅵ 물질과 같은 합성 반도체 물질, 실리카의 도프된 화학적 증착, 유기-무기 혼성물질, 또는 중합체. 층(11)은 도파관 코어 물질(13) 및 도파관 클래드 물질(14)을 포함한다. 도파관 구조(130)는 층(11)이 방사에 선택적으로 노출되는 사진석판 기술을 사용하여 형성된다. 초과물질은 도파관 구조(130)를 형성하기 위해 제거된다. 다른 방법에서, 도파관 구조 물질은 도파관 구조(130)를 형성하기 위해 클래딩 물질에 에칭된 홈(groove) 내에 배치된다. 또한, 엠보싱(embossing) 및 마이크로 복사(micro replication)와 같은 다른 기술들이 도파관 구조(130)를 형성하는데 사용될 수 있다.

도 5c에는 도파관 구조(130) 내에 형성되는 다수의 트렌치(15)가 도시되어 있다. 사진석판 기술이 도파관 구조 상에 트렌치(15)를 형성하는데 사용된다. 초과물질은 에칭으로 제거된다.

도 5d 내지 5g에서, 스위칭 소자(20)를 제조하는 바람직한 방법이 도시되어 있다. 예를 들면, 스위치 소자(20)의 제조는 MEMS 기판 상에 마이크로-기계가공을 사용하여 수행된다. 도 5d에서, 제2기판(40)이 형성된다. 광 질화물 층(52), 산화물 층(50) 및 폴리실리콘 층(51)이 그 위에 침적된다. 거울(22)의 상 및 힌지(28)는 UV 복사를 사용하여 폴리실리콘 층 상에 전달된다. 도 5e에서, 힌지 및 거울의 몰드는 초과 광저항 물질이 세척되었을 때 형성된다. 도 5f에서, 몰드는 거울 물질(60)로 채워지고 산화물 층(61)으로 덮여진다. 도 5g에 도시된 바와 같이, 홀이 뚫어지고 초과물질이 제거되는 여러 매개 단계 후에, MEMS 거울(22) 및 앵커(23)는 제2기판 상에 남아 스위칭 소자(20)의 일부를 형성한다. 거울(22)은 거울 표면을 형성하기 위해 금(gold) 층으로 덮여진다. 그 후, 거울(22)은 기판(40)과 직각으로 형성되도록 회전된다. 도시되지 않았지만, MEMS 액추에이터(25)는 스위칭 소자의 일부가 될 수 있고 상기 공정 중에 형성된다. 액추에이터(25)는 도면의 명확화를 위하여 생략되어 있다.

도 5h에는 최종 제조 공정이 도시되어 있다. 제2기판(40)은 제1기판(10)과 배열되고 거울(22)은 트렌치(15)에 삽입된다. 제1기판(10)은 본딩(bonding) 또는 어떤 다른 수단으로 제2기판에 연결된다. 트렌치는 억세스 홀을 사용하여 액체(30)로 채워지고 그 후 실링된다.

도 6은 MEMS 어셈블리 영역(26)을 나타내는 본 발명의 제2실시예의 상세도이다. 어셈블리 영역(26)은 스위칭 소자(20)가 표면 마이크로-기계가공 제조 기술을 사용하여 기판에 완전히 형성될 때 사용된다. 어셈블리 영역(26)은 도파관 교차점(29) 사이에 있는 트렌치(15)의 일부 내에 형성된다. 어셈블리 영역은 거울(22)을 제조하고 거울을 그 작동 위치로 회전시키기 위해 필수적인 영역을 제공하기 위한 목적이다.

도 7은 MEMS 거울이 그 위치로 회전하기 전의 MEMS 어셈블리 영역을 나타내는 도 6의 2-2 선에 따른 단면도이다. 거울(22)은 제조 후 즉시 어셈블리 영역의 바닥(27)에 평행하다. 스위치 제조의 최종 단계는 힌지(28) 주위의 거울(22)을 어셈블리 바닥(27)에 수직한 위치로 회전시키는 것이다. 또한, 도 8은 MEMS 거울이그 위치로 회전한 후의 MEMS 어셈블리 영역을 나타내는 도 6의 2-2선에 따른 단면도이다. 거울(22)이 회전한 후에, 그것은 트렌치(15) 내부의 슬라이더 트랙(24)를 따라 도파관 교차점(29) 쪽으로 미끄러져 들어갈 수 있다.

본 발명분야의 기술자는 다른 방법을 사용하여 거울(22) 및 액추에이터(25)를 제조할 수 있다는 것을 인식할 것이다. LIGA 기술은 이러한 목적을 위하여 아주 적절하다. LIGA는 깊은 X-선 석판을 X-선 민감성 저항층에 노출시키는데 사용한다. 초과저항은 제거되고 그 결과 양각(relief)이 전기도금된다. 결과적인 형태는 사출성형(injection molding) 또는 압축몰딩(compression molding) 처리용 원판(master)으로서 사용될 수 있는 매우 정밀한 금속 구조물이며, 또는 그 자체가 바람직한 구조물로 사용될 수 있다. (110) 실리콘의 이방성 에칭에 의한 벌크 마이크로-기계가공은 또 다른 적절한 제조 방법이다. 이 방법은 표면 마이크로-기계가공 공정보다 이점이 있다. 벌크 마이크로-기계가공 기술을 사용할 때, 거울(22)은 도 7 및 8에 연속적으로 도시된 바와 같이 회전되지 않아도 된다. 벌크 마이크로-기계가공 기술은 거울(22)이 도 8에 도시된 바와 같이 기판(10)에 수직으로 위치되어 제조되는 것이 가능하고, 힌지가 필요없다. 거울이 그 작동 위치로 회전될 필요가 없기 때문에 힌지는 필요 없다. 이 기술은 거울의 양 측면의 금-도금(gold-plating)을 하여 두 방향 스위치를 실행하는 것이 가능한다. 또 다른 이점은 벌크 마이크로-기계가공 기술을 사용한 결과 실리콘 표면이 스무드하다는 것이다. 또한, 실리콘-온-절연체 기술(silicon-on-insulator technology, SOI) 및 단일 결정 반응성 에칭 및 금속화(Single Crystal Reactive Etching and Metallization, SCREAM)처리 기술이 미러(22) 및 엑추에이터(25)를 제조하는데 사용될 수 있다.

여기에서 구체화되고 도 9에 도시되어 있는 본 발명의 선택적인 실시예에서, 제2기판(40)은 단지 커버로서의 기능을 한다. 제1기판(10)은 본딩 또는 어떤 다른 적절한 수단에 의해 제2기판(40)에 연결된다. 트렌치는 억세스 홀을 사용하여 액체(30)으로 채워지고 실링된다.

여기에서 구체화되고 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 선택적인 실시예에 따른 MEMS 어셈블리 영역의 상세도가 개시되어 있다. 도 10에서, MEMS 어셈블리 영역(26)은 보다 넓은 갭을 형성하기 위해 트렌치(15)이 측벽을 외부로 나팔모양으로 함으로써 제조된다. 측벽의 나팔모양은 광 손상을 최소화하기 위해 스위치 교차점(29)로부터 떨어지도록 한다. 넓은 갭은 거울(22)의 초기 어셈블리에 비해 많은 영역을 제공한다.

여기에서 구체화되고 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예의 단면도가 도시되어 있다. 광스위치(1)는 제1기판(10) 및 제2기판(40)을 포함한다. 제1기판(10)은 도파관(11 및 12)를 형성하도록 코어부(13)과 그 위에 침적된 클리딩(14)을 갖는다. 트렌치(15)는 도파관(11) 및 도파관(12)가 교차하는 교차점(29)에 형성된다. 콜리메이션 유지 액체(30)는 트렌치(15) 내에 배치된다. 콜리메이션 유지 액체(30)은 코어부(13)의 굴절율과 실질적으로 동일한 굴절율을 갖는다. 이동거울(22)는 광이 코어(13)를 따라 계속 전파하도록 하는 개방위치 및 광신호가 출력포트(19)(도시되지 않음)로 방향을 지시하도록 하는 폐쇄위치를 갖는다. 거울(22)은 틀렌치(15) 내에 배치되고, 개방위치 또는 폐쇄위치의 어느 하나에 있을 때 콜리메이션 유지 액체(30) 내에 실질적으로 잠긴다. 거울(22)은 앵커 미러(22)가 클래딩(14)에 사용되는 패턴된 빔(220)을 포함한다. 기판(40)은 그 위체 침적된 정전기적 액추에이터를 갖는다. 액추에이터(25)는 트랜지스터(250)에 연결된다. 트랜지스터(250)는 각각의 어드레서블(addressable) 전극(252)에 연결된다. 그러므로, 트랜지스터(252)의 2차원 어레이는 기판 상에 집적된되고, 광스위치 내에 있는 각 교차점(29)은 그 자신의 어드레서블 전극(252)을 갖는다. 집적된된 일렉트로닉스(electronics)(전극(250) 및 트랜지스터(252))는 픽(pick) 및 플레이스(place) 기술을 사용하여 기판(40) 상에 집합되거나, 또는 기판(40) 상에 침적된 실리콘 웨이퍼(wafer) 상에 직접 집적된된다. 그러므로, 제1기판(10)은 도파관의 N×M 어레이를 포함하는 광학적 기판이고, 제2기판(40)은 N×M 어레이에 대한 액추에이션(actuation) 및 어드레싱 스킴(addressing scheme)을 포함하는 전기적 기판이다. 본 발명분야의 기술자는 N×M 어레이가 비블로킹(non-blocking) 크로스바(cross-bar) 스위치를 형성하는 것을 인식할 것이다.

도 11에 도시된 스위치(1)는 다음과 같이 작동한다. 전극(252)이 에너지를 잃을 때, 트랜지스터(250)는 액추에이터(25)에 전력을 제공하지 않고, 미러(22)는 폐쇄위치에 있게 된다. 그러므로, 광은 거울(22)에 의해 출력포트(19)(도시되지 않음)로 반사된다. 전력이 전극(252)에 공급되면, 트랜지스터(250)는 에너지가 생기고 정전기력이 액추에이터에 있게 도니다. 플레이트(220)는 정전기력에 의해 상부로 구부러지고 거울(22)는 트렌치(15)의 외부로 들어올려져 개방 스위치 위치로 된다. 광은 교차점(29)을 통하여 통과하고 코어(13)을 따라 계속 전파한다.

여기에서 구체화되고 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예의 집적된된 어드레싱 일렉트로닉스(400)의 개략도가 개시된다. N×M 스위치에서, N=M=16 또는 그 이상이고, 각각의 전극(252)을 가진 각 트랜지스터(250)를 독립적으로 어드레스 하는 것은 비실용적이다. 각 게이트 및 드레인은 그 자체의 전극에 필요하다. 이것은 2×N×M 전극이 된다. 도 12에서, 전기적 기판(40)은 종 어드레싱 선 C₁...C_N및 행 어드레싱 선 R₁...R_M을 포함한다. 각각의 종 어드레스 선 C_i는 종 C_i에 있는 각 트랜지스터(250)의 게이트에 연결된다. 각각의 행 어드레스 선 R_j는 행 R_j에 있는 각 트랜지스터(250)의 드레인에 연결된다. 각 트랜지스터(250)의 소스는 독립적인 정전기적 액추에이터(25)에 연결된다. 본 발명분야의 기술자는 도 11 및 12에 도시된 바와 같이 액추에이터(25) 및 빔(220)이 커패시터의 상부 및 하부 플레이트를 형성하는 것을 이해할 것이다. 본 발명분야의 기술자는 또한 집적된된 어드레싱 일렉트로닉스(400)가 자기적 액추에이터로 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

트랜지스터(250)는 어떤 적절한 유형이 될 수 있으나, 유리 기판 상에 배치된 박막 트랜지스터의 예가 도시되어 있다. 본 발명분야의 기술자는 기판(40)이 트랜지스터(250) 및 어드레스 선 C_i, R_j를 포함하는 집적된된 고전압 CMOS 칩으로서 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 어드레스 선 C_i, R_j는 일렉트로닉스를 구동하고 따라서 네트워크 제어에 따른 액추에이터를 구동하는 콘트롤러(도시되지 않음)에 연결된다. 고전압 CMOS가 필요한데, 이는 액추에이터를 구동하기에 필요한 고전압이 약 70V 내지 125V의 범위에 있기 때문이다. 본 발명분야의 기술자는 주어진 응용에 필요한 정확한 전압이 트랜지스터의 크기 및 그 누설전류에 의존한다는 것을 이해할 것이다.

어드레싱 일렉트로닉스(400)는 다음과 같이 작동한다. 콘트롤러는 동시에 하나의 열을 가동시킨다. 열 C₁이 고전압으로 가동된 후, 콘트롤러는 행 어드레스 선 R₁...R_M상에 제어 지시를 배치한다. 예를 들면, R₁-R₄를 갖는 시스템에 대하여, 제어 지시 1010은 R₁및 R₃가 고전압으로 공급되고 R₂및 R₄가 접지된다. 그 후 C₁이 비가동 되고 C₂는 가동된다. 다시 콘트롤러가 행 어드레스 선 R₁...R_M상에 제어 지시를 배치한다. 유사한 방법으로, 각 액추에이터(25)는 스위치(1)가 바람직한 상태에 있을 때까지 동시에 하나의 열을 가동한다. 본 발명분야의 기술자는 비블로킹 스위치에 대하여 단지 하나의 액추에이터가 동시에 하나의 행 또는 열에서 턴온된다는 것을 이해할 것이다.

여기에서 구체화되고 도 13에 도시된 바와 같이, 열적 액추에이터를 사용하는 스위치에 대한 어드레싱 일렉트로닉스(500)의 개략도가 개시된다. 열적 액추에이터는 본 발명분야에 잘 알려져 있다. 전류가 흐름에 따라 장치는 거울(22)이 슬라이딩 트랙(24)(도 3에 도시되어 있음)을 따라 이동하도록 가열 및 팽창한다. 본 실시예에서, 일렉트로닉스(500)는 광학적 기판(10) 상에 배치된다. 다이오드(260)는 액추에이터(25)에 직렬로 부가된다. 다이오드(260)는 전체 액추에이터를 통하여한 방향으로 전류흐름을 한정한다. 다이오드(260)의 사용은 의도하는 행에서 열로 또는 열에서 행으로 가는 방향에 반대되는 모든 전류경로를 없앤다. 본 실시예에서, 열 C₁은 풀(pulled) 행에 의해, 이 경우에는 V-에 의해 가동된다. 행 R₄는 고전압 V+를 사용하여 어드레스된다. 그러므로, 전류는 다이오드(260)을 통하여 흐른다. 만일 C₁이 높게 풀되고 R₄이 낮게 풀되면, 다이오드(260)는 전류가 역방향으로 흐르는 것을 방지한다.

도 14는 도 13에 개략적으로 도시된 도의 등가 회로도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 전압이 행 R₄및 열 C₁에 공급될 때, 열 터미널 C₂, C₃또는 C₄로부터 행 터미널 R₁, R₂또는 R₃로 가는 모든 경로는 다이오드에 의해 저지된다. 단지 남아 있는 전류 경로만이 가동된 행 및 열의 교차에 있고 원하지 않는 모든 전류 경로는 제거된다. 이것은 매우 새로운 것이다. 만일 다이오드(260)가 존재하지 않으면, 어드레스가 없는 액추에이터(25) 내에 원하지 않는 전력을 낭비하게 하는 의도하지 않은 전류 경로가 발생된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 예를 들면 행 R₄, 열 C₁으로부터 행 R₁, 열 C₂를 통하는 것과 같이, 타겟 액추에이터를 통하여 흐르지 않는 많은 경로가 있다. 도 14에 도시된 다이오드(262)는 이러한 원하지 않는 전류를 제거한다. 바람직하지 않는 전류는 두 측면에서 성능을 손상시킨다. 첫째, 이들은 장치를 가동하는데 필요한 총전력을 증가시킨다. 4×4 어레이에서, 총전력의 56%는 부수적인 액추에이터 상에서 소비된다. 이것은 각 액추에이터에 대한 저항 값이 도일하다고 가정한 것이다. 32×32 어레이에서, 총전력의 94%는 부수적인 액추에이터 상에서 소비된다. 둘째, 원하지 않는 전류는 거울을 부분적으로 가동시켜 광학적 삽입손실 및 혼신(cross-talk)을 가져온다. 그러므로, 다이오드(260)의 포함은 이러한 문제를 제거한다.

다이오드(260)는 어떤 적당한 유형이 될 수 있으나, 박막 침적 기술에 의해 제조되는 다이오드가 예시되어 있다. 또한, 다이오드(260)는 이온주입 또는 열적확산을 사용하여 제조될 수 있다. 또한, 다이오드(260)는 도 11 및 12에 도시된 제4실시예와 같은 외부 기판 상에 제조될 수 있다.

본 발명의 특수한 실시예가 상세하게 도시되고 설명되었지만, 하기의 청구범위에 개시된 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 변형될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그 균등범위 내의 발명의 변형 및 변경을 포함한다.

Claims

입력포트, 출력포트 및 굴절율 n₁의 코어부를 갖는 적어도 하나의 광도파관;

상기 입력포트와 출력포트 사이의 교차점에서 상기 적어도 하나의 광도파관 내에 형성된 적어도 하나의 트렌치;

상기 적어도 하나의 트렌치 내에 배치되고, 상기 코어부의 굴절율과 실질적으로 동일한 굴절율를 갖는 콜리메이션 유지 액체; 및

광신호를 상기 출력포트로 방향을 지시하기 위해 개방위치 및 폐쇄위치를 가지며, 상기 개방위치 및 폐쇄위치에 있을 때 상기 적어도 하나의 트렌치 내에 배치되고 상기 콜리메이션 유지 액체 내에 실질적로 잠기는 적어도 하나의 이동 스위칭 소자

를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이동 스위칭 소자는

액추에이터; 및

반사 소자

를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제2항에 있어서, 상기 반사 소자는

적어도 하나의 트렌치를 덮는 플레이트; 및

상기 플레이트에 연결되고 상기 플레이트로부터 적어도 하나의 트렌치로 연장하는 거울소자

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제3항에 있어서, 상기 플레이트는 거울 소자가 적어도 하나의 트렌치 내에서 개방위치로 이동하도록 정전기적 액추에이터가 활성화될 때 전정기적 인력에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제4항에 있어서, 상기 플레이트는 거울 소자가 폐쇄위치로 이동하도록 정전기적 액추에이터가 에너지를 잃을 때 비활동 상태에 있는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제2항에 있어서, 상기 반사 소자는 회절격자인 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제2항에 있어서, 상기 반사 소자는 MEMS 이동 거울인 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제7항에 있어서, 상기 이동 거울은 약 370㎲ 또는 그 이상으로 동시에 개방위치 및 폐쇄위치 사이 또는 폐쇄위치 및 개방위치 사이에서 이동하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제7항에 있어서, 상기 이동 거울은 약 2㎛의 두께 및 약 15㎛의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제7항에 있어서, 상기 거울은 트렌치 내에 적어도 일부가 비스듬하게 장착되는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제7항에 있어서, 상기 거울은 트렌치 내에 피봇 연결되는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제2항에 있어서, 상기 액추에이터는 코움 드라이브 액추에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제2항에 있어서, 상기 액추에이터는 스크레치 드라이브 액추에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제2항에 있어서, 상기 액추에이터는 열적 액추에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제2항에 있어서, 상기 액추에이터는 자기적 액추에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제2항에 있어서, 상기 액추에이터는 정전기적 액추에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이동 스위칭 소자는

액추에이터; 및

굴절 소자

를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트렌치는 약 6 마이크론 및 10 마이크론의 범위 내의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트렌치는 약 6 마이크론의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이동 스위칭 소자는 약 15㎛의 가동거리를 갖는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제21항에 있어서, 상기 △_1-2는 실질적으로 0.34%와 동일한 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제21항에 있어서, 상기 △_1-2는 실질적으로 0.5%와 동일한 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광도파관은

다수의 입력 광도파관; 및

다수의 교차점에서 상기 다수의 입력 광도파관과 교차하는 다수의 출력 광도파관을 포함하며, 상기 적어도 하나의 트렌치는 상기 다수의 교차점에서 형성되는 다수의 트렌치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제23항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이동 스위칭 소자는 다수의 이동 스위칭 소자이며, 상기 이동 스위칭 소자의 각각은 다수의 트렌치의 트렌치에 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제24항에 있어서,

제1기판; 및

다수의 트렌치 내에 콜리메이션 유지 액체를 싸기 위해 상기 제1기판에 연결된 제2기판

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제25항에 있어서, 상기 다수의 입력도파관 및 다수의 출력도파관은 제1기판 상에 형성되고 다수의 이동 스위칭 소자는 제2기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제26항에 있어서, 제1기판이 제2기판에 연결되는 위치에 실 또는 본드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제25항에 있어서, 상기 다수의 입력도파관, 다수의 출력도파관 및 다수의 이동 스위칭 소자는 제1기판 상에 통합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제28항에 있어서, 상기 다수의 이동 스위칭 소자, 다수의 입력도파관 및 다수의 출력도파관은 N×M 비블로킹 크로스-바 스위치를 형성하며, 상기 N은 입력도파관의 수이고, M은 출력도파관의 수이며, N×M 은 이동 스위칭 소자의 수인 것을특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제28항에 있어서, 상기 다수의 이동 스위칭 소자의 각각은

제1기판에 연결되며 트렌치를 덮기 위해 캔틸레버식으로 된 빔; 및

상기 빔에 연결되고 상기 빔을 상기 트렌치로 확장시키는 거울 소자

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제30항에 있어서, 상기 제2기판 상에 배치된 정전기적 액추에이터의 2차원 어레이를 더 포함하며, 상기 정전기적 액추에이터의 어레이의 각각의 정전기적 액추에이터는 이동 스위칭 소자의 어레이 내의 이동 스위칭 소자에 대응하여 배열되는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제31항에 있어서, 상기 플레이트는 거울 소자가 트렌치 내에서 개방 위치로 이동하도록 정전기적 액추에이터가 에너지를 잃을 때 정전기적 인력에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제31항에 있어서, 상기 플레이트는 정전기적 액추에이터가 에너지를 잃을 때 비활동 상태에 있고, 이로 인하여 거울 소자는 폐쇄위치에 있게 되는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제31항에 있어서,

정전기적 액추에이터가 활성화되도록 전기력을 공급하기 위해 정전기적 액추에이터에 연결된 트랜지스터; 및

상기 트랜지스터가 활성상태에 있도록 전기력을 공급하기 위해 상기 트랜지스터에 연결되는 전극

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제24항에 있어서,

그 내부에 배치된 다수의 입력 광도파관, 다수의 출력 광도파관 및 다수의 이동 스위치를 갖는 제1 광학적 기판; 및

상기 제1기판에 연결되며, 다수의 이동 스위치에 대응하는 다수의 액추에이터를 갖는 제2 전기적 기판을 더 포함하며, 상기 다수의 액추에이터는 다수의 이동 스위치의 하나에 대응하여 가동하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제35항에 있어서, 상기 제2 전기적 기판은 비블로킹 크로스-바 스위치를 형성하도록 다수의 액추에이터를 독립적으로 어드레싱하기 위한 다수의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제36항에 있어서, 상기 액추에이터는 자기적 액추에이터로 이루어지는 것을특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제36항에 있어서, 상기 액추에이터는 정전기적 액추에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광도파관, 적어도 하나의 트렌치 및 적어도 하나의 이동 스위칭 소자는 다각형 구조 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제39항에 있어서, 상기 다각형 구조는 6각형 구조인 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제40항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광도파관은

6각형 구조의 제1, 제3 및 제5변 상에 배열되는 입력 광도파관의 3개의 선형 어레이; 및

6각형 구조의 제2, 제4 및 제6변 상에 배열되는 출력 광도파관의 3개의 선형 어레이

를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제41항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트렌치는 입력 광도파관의 3개의 선형어레이가 출력도파관의 3개의 선형 어레이에 교차하는 교차점에 배치된 트렌치의 2차원 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트렌치는 다수의 교차점에서 적어도 하나의 광도파관과 교차하는 연속적인 비스듬한 채널인 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트렌치는 분리되어 형성되고 단일 교차점에 교차하는 분리된 웰인 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
기판을 형성시키는 단계;

상기 기판 상에 미리결정된 굴절율을 갖는 광도파관층을 형성시키는 단계;

상기 광도파관층 내에 다수의 도파관 구조를 형성시키는 단계;

상기 다수의 도파관 구조 내에 다수의 트렌치를 형성시키는 단계;

상기 기판 상에 다수의 이동 거울 및 액추에이터를 형성시키는 단계;

상기 다수의 트렌치 내에 다수의 이동 거울 및 액추에이터를 배치시키는 단계;

상기 광도파관층의 상기 굴절율과 실질적으로 동일한 굴절율을 가지며, 상기 다수의 이동 거울 및 액추에이터의 각각을 실질적으로 잠기게 하는 콜리메이션 유지 액체로 상기 다수의 트렌치를 채우는 단계; 및

광 스위치를 실링하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호를 전송하기 위한 광스위치 제조방법.
제45항에 있어서, 상기 다수의 도파관 구조를 형성하는 단계는 사진석판공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 광신호를 전송하기 위한 광스위치 제조방법.
제45항에 있어서, 상기 다수의 도파관 구조를 형성하는 단계는 마이크로 복사 기술을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 광신호를 전송하기 위한 광스위치 제조방법.
제45항에 있어서, 상기 다수의 도파관 구조를 형성하는 단계는 엠보싱 기술을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 광신호를 전송하기 위한 광스위치 제조방법.
제45항에 있어서, 상기 기판을 형성하는 단계는 제1기판 및 제2기판을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호를 전송하기 위한 광스위치 제조방법.
제49항에 있어서, 상기 광도파관층은 제1기판 상에 형성되고, 다수의 이동 거울 및 액추에이터는 제2기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 광신호를 전송하기 위한 광스위치 제조방법.
제49항에 있어서, 상기 다수의 도파관 구조 및 다수의 이동 거울 및 액추에이터는 제1기판 상에 통합적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광신호를 전송하기 위한 광스위치 제조방법.
제45항에 있어서, 상기 다수의 이동 거울 및 액추에이터를 형성시키는 단계는 MEMS 기판 상에 표면 마이크로-기계가공으로 수행되는 것을 특징으로 하는 광신호를 전송하기 위한 광스위치 제조방법.
제45항에 있어서, 상기 다수의 이동 거울 및 액추에이터를 형성시키는 단계는 LIGA 기술을 사용하는 마이크로-기계가공으로 수행되는 것을 특징으로 하는 광신호를 전송하기 위한 광스위치 제조방법.
제45항에 있어서, 상기 다수의 이동 거울 및 액추에이터를 형성시키는 단계는 절연체 기술로 실리콘을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 광신호를 전송하기 위한 광스위치 제조방법.
제45항에 있어서, 상기 다수의 이동 거울 및 액추에이터를 형성시키는 단계는 SCREAM 처리 기술을 사용하는 마이크로-기계가공으로 수행되는 것을 특징으로 하는 광신호를 전송하기 위한 광스위치 제조방법.
제45항에 있어서, 상기 다수의 이동 거울 및 액추에이터를 형성시키는 단계는 이방성 에칭에 의한 벌크 마이크로-기계가공을 사용하는 마이크로-기계가공으로 수행되는 것을 특징으로 하는 광신호를 전송하기 위한 광스위치 제조방법.
입력, 제1출력 및 교차점에서 상기 입력 및 제1출력에 연결된 제2출력을 갖는 제1기판, 및 상기 제1기판에 연결되는 제2기판을 포함하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치에 있어서,

입력에서 전파하는 광신호를 제1상태에 있을 때는 제1출력으로, 제2상태에 있을 때는 제2출력으로 방향을 지시하기 위해 교차점 내에 배치되며, 상기 제1상태 및 제2상태의 양자에서 콜리메이션 유지 액체 내에 실질적으로 잠기는 스위치 소자;

상기 제1상태 및 제2상태 사이에 있는 상기 스위치 소자를 이동시키기 위해 상기 제2기판에 형성되고 상기 스위치 소자에 결합되는 액추에이터; 및

상기 스위치 상태에 따라 상기 액추에이터가 상기 스위치 소자를 이동시키도록 상기 액추에이터에 연결되는 회로

를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제1기판 및 제2기판을 포함하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치에 있어서,

제1기판 내에 형성되며, 다수의 제2도파관에 교차하는 다수의 제1도파관을 포함하는 광회로;

상기 제1광도파관이 상기 제2광도파관에 교차하는 위치에 형성되는 다수의 교차점;

상기 다수의 교차점 내에 배치되며, 그 각각은 광신호를 제1스위치 상태에서는 상기 제1광도파관의 하나로, 제2스위치 상태에서는 상기 제2광도파관의 하나로 방향을 지시하고, 그 각각은 제1스위치 상태 또는 제2스위치상태의 어느 하나에 있을 때 콜리메이션 유지 액체 내에 실질적으로 잠기는 다수의 이동 스위치; 및

제2기판에 형성되고 상기 다수의 이동 스위치에 결합되며, 미리결정된 지시에 따라 상기 제1스위치 상태 및 제2스위치 상태 사이에 있는 다수의 이동 스위치의 각각을 선택적으로 가동시키는 집적된 전자 시스템

을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제58항에 있어서, 상기 집적된 전자 시스템은

상기 제2기판 상에 배치되고 다수의 스위치에 결합되며, 그 각각은 상기 제1스위치 상태 및 상기 제2스위치 상태 사이에서 상기 다수의 이동 스위치의 하나를 가동시키는 다수의 액추에이터; 및

미리결정된 지시에 따라 상기 다수의 액추에이터를 선택적으로 가동시키기 위해 상기 제2기판 내에 형성된 집적된 전기적 어드레싱 회로

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제59항에 있어서, 상기 다수의 액추에이터는 정전기적 액추에이터인 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제59항에 있어서, 상기 다수의 액추에이터는 자기적 액추에이터인 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제59항에 있어서, 상기 집적된 전기적 어드레싱 회로는

제2기판 내에 형성된 다수의 열 전극;

상기 제2기판 내에 형성되고, 상기 열 전극으로부터 전기적으로 실질적으로 절연되는 다수의 행 전극; 및

상기 제2기판 상에 배치되며, 그 각각은 상기 다수의 열 전극의 하나, 상기 다수의 행 전극의 하나 및 다수의 액추에이터의 하나에 연결되고, 상기 행 전극 및 상기 열 전극의 양자에 의해 어드레스될 때에만 상기 액추에이터에 가동 전력을 공급하는 다수의 트랜지스터

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제62항에 있어서, 상기 다수의 행 전극의 각각은 다수의 열 전극의 단지 하나를 활성화하여 동시에 하나의 열의 다수의 트랜지스터를 어드레스하는 동안에 미리결정된 지시에 따라 전압으로 공급되는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제58항에 있어서, 상기 다수의 이동 스위치는 다수의 MEMS 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
다수의 제2도파관에 교차하는 다수의 제1도파관을 갖는 광회로;

상기 제1광도파관이 상기 제2광도파관에 교차하는 위치에 배치되며, 그 각각은 광신호를 제1스위치 상태에서는 상기 제1광도파관의 하나로, 제2스위치 상태에서는 상기 제2광도파관의 하나로 방향을 지시하고, 그 각각은 제1스위치 상태 또는 제2스위치 상태의 어느 하나에 있을 때 콜리메이션 유지 액체 내에 실질적으로 잠기는 다수의 이동 스위치; 및

상기 다수의 이동 스위치에 결합되는 다수의 열적 액추에이터를 갖고, 미리결정된 지시에 따라 상기 제1스위치 상태 및 제2스위치 상태 사이에 있는 다수의 이동 스위치의 각각을 선택적으로 가동시키고, 전기적 전류가 상기 미리결정된 지시에 의해 선택되지 않은 이동 스위치로 흐르는 것을 방지하는 열적 액추에이션 시스템

을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.
제65항에 있어서, 상기 열적 액추에이션 시스템은

제2기판 내에 형성되고 접지됨으로써 가동되는 다수의 열 전극;

제2기판 내에 형성되고 상기 열 전극으로부터 전기적으로 실질적으로 절연되며, 정전압에 의해 가동되는 다수의 행 전극; 및

그 각각이 상기 행 전극의 하나에 연결되는 다수이 다이오드;

상기 다이오드 및 상기 열 전극의 하나에 연결되며, 전류가 상기 하나의 열 전극으로부터 상기 하나의 행 전극으로 흐르는 것을 방지하는 열적 가동 소자

를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 방향을 지시하는 광스위치.