KR20010102533A - 캔틸레버형 마이크로구조 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

캔틸레버형 마이크로구조 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010102533A
KR20010102533A KR1020017011389A KR20017011389A KR20010102533A KR 20010102533 A KR20010102533 A KR 20010102533A KR 1020017011389 A KR1020017011389 A KR 1020017011389A KR 20017011389 A KR20017011389 A KR 20017011389A KR 20010102533 A KR20010102533 A KR 20010102533A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cantilever
stop
orientation angle
base
force
Prior art date
Application number
KR1020017011389A
Other languages
English (en)
Inventor
베흐랭 베힌
캄 와이. 라우
리차드 에스. 뮬러
Original Assignee
더 리전츠 오브 더 유니버서티 오브 캘리포니아
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 더 리전츠 오브 더 유니버서티 오브 캘리포니아 filed Critical 더 리전츠 오브 더 유니버서티 오브 캘리포니아
Publication of KR20010102533A publication Critical patent/KR20010102533A/ko

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/35Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3564Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
    • G02B6/3566Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details involving bending a beam, e.g. with cantilever
    • 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
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/35Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3564Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
    • G02B6/3568Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details characterised by the actuating force
    • G02B6/3572Magnetic force
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/35Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3564Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
    • G02B6/358Latching of the moving element, i.e. maintaining or holding the moving element in place once operation has been performed; includes a mechanically bistable system
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/35Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/35Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G02B6/3518Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror the reflective optical element being an intrinsic part of a MEMS device, i.e. fabricated together with the MEMS device
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/35Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/35442D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a plane
    • G02B6/3546NxM switch, i.e. a regular array of switches elements of matrix type constellation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/35Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/356Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types in an optical cross-connect device, e.g. routing and switching aspects of interconnecting different paths propagating different wavelengths to (re)configure the various input and output links
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/35Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3564Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
    • G02B6/3568Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details characterised by the actuating force
    • G02B6/357Electrostatic force
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/35Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3564Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
    • G02B6/3584Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details constructional details of an associated actuator having a MEMS construction, i.e. constructed using semiconductor technology such as etching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

본 발명은 캔틸레버형 마이크로구조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 일 실시예는 베이스, 캔틸레버, 그리고 스톱을 포함한다. 캔틸레버는 굴곡부를 통해서 베이스와 결합될 수 있으며, 이에 의해 캔틸레버는 제 1 배향각 및 제 2 배향각 사이에서 움직일 수 있다. 스톱은 캔틸레버가 제 2 배향각에 위치할 때 접촉 영역에서 캔틸레버의 하부와 접촉하도록 구현될 수 있다. 대안으로서, 스톱은 소정 크기의 접촉 영역에서 캔틸레버와 접촉하도록 구현될 수 있고, 그 결과 캔틸레버와 스톱 사이에 정전기적 바이어스가 인가되면, 충분한 힘으로 인하여 캔틸레버를 스톱에 대해 유지시킨다. 대안으로서, 스톱은 소정 크기의 접촉 영역에서 캔틸레버와 접촉하도록 구현된 실질적으로 평평한 표면을 가질 수 있고, 그 결과 스톱의 실질적으로 평평한 표면에 실질적으로 수직으로 캔틸레버에 힘이 인가되면, 충분한 힘으로 인하여 캔틸레버를 스톱에 대하여 유지시켜, 캔틸레버가 스톱의 실질적으로 평평한 표면에 실질적으로 평행한 평면상에 위치하게 한다.

Description

캔틸레버형 마이크로구조 장치 및 그 제조 방법 {CANTILEVERED MICROSTRUCTURE METHODS AND APPARATUS}
최근 몇 년간 인터넷 이용이 폭발적으로 증가하였고, 이는 미래에도 계속 증가할 것이기 때문에, 원거리 및 상호교환 매체의 통신 하부구조에 전례 없는 수요를 창출하게 되었다. 그리하여, 최근 몇 년 사이에 현재 설치된 광 섬유의 전송 포화를 묘사하는 "섬유 고갈(fiber exhaust)"이란 용어가 새로이 만들어졌다. 그러므로, 실질적으로 새로운 섬유를 설치하지 않으면서 섬유 복합체의 수용력을 증가시키기 위하여, 섬유 한 가닥내에 여러 가지 컬러의 광을 사용하는 기술인 파장 분할 다중화(wavelength division multiplex; WDM) 시대를 맞이하게 되었다. 그러나, 인터넷 이용이 증가함에 따라, 광섬유 네트워크 하부구조는 WDM이나 또는 이와 유사한 해결책으로는 해결되지 않는 또 다른 병목현상에 부딪치게 되었다. WDM 시스템에 의해 지원되는 증가하는 채널 수 사이에 상호 연결은 광회선분배기(optical-cross-connect; OXC)에 기초한 해결책을 요구한다. 따라서, 많은 수의 포트를 구비하는 광 크로스바 스위치가 OXC 기능을 수행하는 주요 컴포넌트로서 유망하게 되었다.
광 크로스바 스위치는, 현존 네트워크에서 행해지는 바와 같이 먼저 데이타 경로를 전자 영역(electronic domain)으로 변환하지 않고, 서로 다른 섬유 사이에 데이타 경로를 교환할 수 있다. N ×N 광 크로스바 스위치는 N개의 광 입력 포트와 N개의 광 출력 포트로 구성되며, 일정 입력 포트에서 일정 출력 포트로 방해받지("non-blocking" fashion) 않고 광을 선택적으로 유도(directing)할 수 있다. 최근에, 통신 하부구조에서 배치된 스위치는 입력 광 신호를 전자 신호로 변환하고, 전자 신호를 원하는 출력 채널로 유도하고, 그리고 이를 다시 광 신호로 변환함으로써 동작되었다. 모든 광 OXC에 있어서, 광은 어떤 전기적 변환 없이 입력 섬유 포트에서 출력 섬유 포트로 직접 편향될 수 있다. 각 광빔은 광 입력 및 출력 포트의 각 단부에 마이크로렌즈를 삽입함으로써 확장(expand)될 수 있으며 시준(collimate)될 수 있다. 자유 공간에 광빔의 어레이를 전파하고, 움직일 수 있는 리플렉터(reflector)의 어레이 중 원하는 리플렉터를 선택적으로 동작시킴으로써, N개의 입력 광빔 중 어느 하나를 N개의 광 출력 포트 중 어느 하나로 유도할 수 있다. 각각의 광 입력 및 출력 포트의 코어는 대부분의 광빔이 전파되는 영역이다. 코어의 직경이 작기 때문에, 한 섬유 포트로부터 또 다른 섬유 포트로 각각의 광빔을 유도하기 위하여, 광 크로스바 스위치는 리플렉터가 아주 정밀한 위치에 유지(hold)되는 것을 요구한다.
광 크로스바 스위치는 대비되는 다른 전자 장치와 비교할 때, 데이타 전송률, 포맷, 파장의 독립성, 그리고 저비용을 포함하여 고유의 몇 가지 장점을 가진다. 또한, 마이크로일렉트로미캐니컬 시스템(MEMS) 기술에 있어서 장점을 가질 뿐만 아니라, IC 제조에서 사용되는 것과 유사한 배치-프로세싱 및 조립 방법이 매우 낮은 비용으로 많은 포트 수를 갖는 광 크로스바 스위치의 생산에 사용될 수 있다.
본 발명은 캔틸레버형 마이크로구조 장치 및 그 제조 방법과 관련된 것이다. 캔틸레버형 마이크로구조 장치는 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 캔틸레버형 마이크로구조는 컴퓨터 네트워크상에서 데이타 전송을 용이하게 하기 위하여 많은 수의 포트를 구비하는 광 크로스바 스위치의 구현에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 사시도를 도시한 것이다.
도 2a는 앵커 위치를 기준으로 측면 위치가 변화될 수 있으며 제 1 배향각을 기준으로 앵커 위치에 대한 배향각이 변화될 수 있는 캔틸레버의 평면도를 도시한 것으로, 여기서 점선 및 실선은 위치 변화를 예시적인 나타낸 것이다.
도 2b는 앵커 위치를 기준으로 측면 위치가 변화될 수 있으며 제 1 배향각을 기준으로 앵커 위치에 대한 배향각이 변화될 수 있는 캔틸레버의 측면도를 도시한 것으로, 여기서 점선 및 실선은 위치 변화를 예시적인 나타낸 것이다.
도 3a 내지 3f는 다양한 자기장 및 정전기적 바이어스가 각각 인가되었을 때 도 1의 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 사시도를 도시한 것이다.
도 4a는 베이스 및 스톱이 약간 일치되지 않게 정렬되었을 경우 캔틸레버형마이크로구조 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 4b는 자기장이 인가된 경우 도 4a의 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 4c는 캔틸레버 및 스톱 사이에 정전기적 바이어스가 인가된 경우 도 4a의 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 4d는 도 4c의 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 정면도를 도시한 것이다.
도 5a는 베이스 및 스톱이 도 4a와는 반대 방향으로 약간 일치되지 않게 정렬되었을 경우 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 5b는 자기장이 인가된 경우 도 5a의 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 5c는 캔틸레버 및 스톱 사이에 정전기적 바이어스가 인가된 경우 도 5a의 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 6a는 광 스위치로 사용된 N ×M 시스템 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 사시도를 도시한 것이다.
도 6b는 도 7a의 N ×M 시스템 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 평면도를 도시한 것이다.
도 7a는 자기장이 스톱의 측벽과 평행하지 않게 인가된 경우 도 1의 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 7b는 본 발명에 따른 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 정면도를 도시한 것이다.
도 7c는 자기장이 스톱의 측벽과 평행하지 않게 인가된 경우 도 7b의 캔틸레버형 마이크로구조 장치의 측면도를 도시한 것이다.
상기 도면에서는 다양한 실시예 중 유사한 구성요소에 대하여 유사한 참조번호를 사용하였다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 캔틸레버형 마이크로구조 장치는 베이스, 상기 베이스와 결합되는 하부를 구비하고 제 1 배향각과 제 2 배향각 사이에서 움직일 수 있는 캔틸레버, 그리고 상기 캔틸레버가 제 2 배향각에 위치할 때 캔틸레버의 하부와 소정의 접촉 영역에서 접촉하도록 구현된 스톱을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 캔틸레버형 마이크로구조 장치는 베이스, 상기 베이스와 결합되고 제 1 배향각과 제 2 배향각 사이에서 움직일 수 있는 캔틸레버, 그리고 상기 캔틸레버와 소정 크기의 접촉 영역에서 접촉하도록 구현된 스톱을 포함하고, 그 결과 캔틸레버와 스톱 사이에 정전기적 바이어스가 인가되면, 충분한 힘이 작용하여 캔틸레버를 스톱에 대하여 유지시킨다.
본 발명의 따른 실시예들은 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
캔틸레버는 앵커 위치에서 베이스와 결합될 수 있다. 캔틸레버는 굴곡부를 통해서 상기 베이스와 결합될 수 있다. 굴곡부는 유연하고 탄성이 있는 물질로 형성되어, 제 1 배향각을 기준으로 앵커 위치에 대한 캔틸레버의 배향각이 변화될 수 있고, 또한 앵커 위치를 기준으로 캔틸레버의 측면 위치를 변화할 수 있다. 캔틸레버 및 스톱은 각각 전기 도전성 부분을 구비할 수 있다. 자기장이 인가되면, 캔틸레버는 제 2 배향각으로 움직이며, 높이(b) 및 폭(w)으로 정의되는 접촉 영역에서 스톱과 접촉하고, 다음의 조건을 만족한다.
‥‥‥ (1)
여기서, ε는 캔틸레버가 스톱과 접촉되어 있을 때 캔틸레버의 전기 도전성 부분과 스톱의 전기 도전성 부분 사이에 위치하는 물질의 유전율을 나타내는 상수이고, V는 캔틸레버와 스톱 사이에 정전기적 바이어스을 형성하기 위해 인가되는 전압이고, g 는 캔틸레버가 스톱과 접촉해 있을 때 캔틸레버의 전기 도전성 부분과 스톱의 전기 도전성 부분 사이의 거리이고, kθ는 굴곡부의 비틀림 스프링 상수(torsional spring constant)이고, θ는 제 1 배향각을 기준으로 한 앵커에 대한 캔틸레버의 배향각이고, 그리고 a 는 스톱과 베이스 사이의 거리이다. 만약, 제 2 배향각이 제 1 배향각을 기준으로 앵커 위치에 대하여 둔각인 경우, 캔틸레버는 제 2 배향각으로 움직일 수 있으며 높이(b) 및 폭(w)으로 정의되는 접촉 영역에서 상기 스톱과 접촉하고, (i) 상기에 정의된 조건 (1)과 (ii) 다음의 조건(2)을 만족한다:
‥‥‥ (2)
여기서, k 는 굴곡부의 측면 스프링 상수(lateral spring constant)이고, d 는 스톱의 접촉 영역에 의해 정의되는 평면과 앵커의 위치 사이의 거리이다. 이와 반대로, 만약 제 2 배향각이 제 1 배향각을 기준으로 앵커 위치에 대하여 예각인 경우, 캔틸레버는 제 2 배향각으로 움직일 수 있으며 높이(b) 및 폭(w)으로 정의되는 접촉 영역에서 상기 스톱과 접촉하고, (i) 상기에 정의된 조건 (1)과 (ii) 다음의 조건(3)을 만족한다:
‥‥‥ (3)
여기서, k 는 굴곡부의 측면 스프링 상수이고, d 는 스톱의 접촉 영역에 의해 정의되는 평면과 앵커의 위치 사이의 거리이다.
굴곡부는 폴리크리스탈린 실리콘으로 형성될 수 있다. 접촉 영역은 캔틸레버와 스톱 사이에 힘이 인가될 때, 앵커 위치를 기준으로 캔틸레버의 측면 부분 및 제 1 배향각을 기준으로 앵커 위치에 대한 캔틸레버의 제 2 배향각을 정의하기 위하여 형성된 실질적으로 평평한 표면을 포함할 수 있다. 실질적으로 평평한 접촉 영역의 표면은 베이스의 상부 표면에 실질적으로 수직일 수 있다. 힘은 정전기적 힘이 될 수 있다. 베이스, 캔틸레버 및 스톱은 반도체 물질로 형성될 수 있다. 캔틸레버는 전류 전송 코일, 강자성 물질, 연자성 물질, 또는 이들의 결합을 가질 수 있다. 캔틸레버는 광 반사 표면을 포함할 수 있다. 캔틸레버는 베이스와 결합된 캔틸레버의 어레이 중 하나이며, 각 캔틸레버는 접촉 영역에서 캔틸레버와 접촉하도록 구현된 각각의 스톱을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 캔틸레버형 마이크로구조 장치는 베이스, 베이스와 결합되고 제 1 배향각과 제 2 배향각 사이에서 움직일 수 있는 캔틸레버, 그리고 소정의 접촉 영역에서 캐틸레버와 접촉하도록 구현된 실질적으로 평평한 평면을 구비하는 스톱을 포함하고, 그 결과 스톱의 실질적으로 평평한 표면에 실질적으로 수직인 캔틸레버에 정전기적 바이어스가 인가되면, 충분한 힘이 작용하여 캔틸레버를 스톱에 대하여 유지시켜 캔틸레버가 스톱의 실질적으로 평평한 표면에 실질적으로 평행한 평면상에 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 광빔을 제 1 포트에서 제 2 포트로 유도하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 캔틸레버를 제 1 배향각에서 제 2 배향각으로 이동시키기 위하여 제 1 힘을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 단계에서 캔틸레버는 제 2 배향각에서 스톱과 접촉하게 되며, 그리고 스톱의 실질적으로 평평한 표면에 실질적으로 평행한 평면상에 캔틸레버를 스톱에 대하여 유지하기 위하여 상기 캔틸레버 및 상기 스톱 사이에 제 2 힘을 인가하는 단계를 포함하고, 그 결과 캔틸레버는 광빔을 제 1 포트에서 제 2 포트로 유도한다. 여기서 제 1 힘은 자기장이 될 수 있으며; 제 2 힘은 정전기적 바이어스가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 힘이 인가되지 않은 경우 제 1 배향각에 위치하며, 일정한 힘이 인가되는 경우 정적 균형이 이루어진 위치에 위치하는, 광 반사 캔틸레버를 사용하여 광빔을 제 1 포트에서 제 2 포트로 유도하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 캔틸레버를 제 1 배향각에서 정적 균형이 이루어진 위치가아닌 제 2 배향각으로 이동시키기 위하여 제 1 힘을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 단계에서 캔틸레버는 제 2 배향각에서 스톱과 접촉하게 되며, 그리고 스톱의 실질적으로 평평한 표면에 실질적으로 평행한 평면상에 캔틸레버를 스톱에 대하여 유지하기 위하여 캔틸레버 및 스톱 사이에 제 2 힘을 인가하는 단계를 포함하고, 그 결과 캔틸레버는 광빔을 제 1 포트에서 제 2 포트로 유도한다.
본 발명의 따른 실시예들은 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제 1 힘은 시간에 따라 변화될 수 있다. 제 1 힘은 계단 프로파일, 램프 프로파일, sine곡선 프로파일, 그리고 펄스 프로파일로 구성되는 그룹에서 선택된 프로파일을 가질 수 있다. 제 1 힘은 자기장이 될 수 있다. 제 2 힘은 정전기적 바이어스가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 광빔 유도 장치를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 캔틸레버의 어레이를 베이스 부재와 결합하는 단계를 포함하는데, 각 캔틸레버는 제 1 배향각과 제 2 배향각 사이에서 움직일 수 있으며, 그리고 스톱 부재에 개구부의 어레이를 형성하는 단계를 포함하는데, 스톱 부재는 베이스 부재와 결합되어 있으며, 캔틸레버가 제 2 배향각에 위치할 때 각 개구부는 각각의 캔틸레버와 접촉하도록 위치된다.
본 발명의 따른 실시예들은 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
각 개구부는 베이스 부재의 상부 표면에 수직인 평면상에 위치하도록 구성된 적어도 하나의 실질적으로 평평한 측벽을 구비하도록 형성될 수 있다. 각 캔틸레버는 적어도 하나의 굴곡부를 통해서 베이스 부재와 결합될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 여러가지 장점을 가진다. 본 발명은 삽입 실패율이 매우 낮은 광 크로스바 스위치를 생산할 수 있다. 본 발명에 의해 가능해진 리플렉터의 정밀한 위치로 인하여, 예컨대 레이저, 렌즈, 움직일 수 있는 리플렉터, 그리고 빔 스플리터(splitter) 등의 마이크로-광 소자를 실리콘 칩에 집적할 수 있다.
본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명은 도면을 참조하여 하기에서 상세히 설명한다. 본 발명의 그 밖의 특징 및 장점은 도면 및 청구항을 포함하여 하기의 설명에 의해 명백해질 것이다.
도 1은 스톱(stop; 102), 베이스(base; 104), 그리고 캔틸레버(cantilever; 106)를 구비한 장치(100)를 도시한 것이다. 캔틸레버(106)는 베이스(104)와 결합되어 있고, 제 1 배향각과 제 2 배향각 사이를 이동할 수 있다. 스톱(102)은 실질적으로 평평한 적어도 하나의 측벽(108)을 가지며, 측벽(108)은 캔틸레버(106)가 제 2 배향각에 위치할 때 소정의 접촉 영역에서 캔틸레버(106)와 접촉하도록 구현되어 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 실질적으로 평평한 측벽(108)은 베이스(104)의 상부 표면에 수직인 평면상에 놓이도록 구성되어 있다.
장치(100)는 MEMS 프로세스에 의해 제작된다. 베이스(104)는 반도체 기판위에 증착된 절연층으로 구성될 수 있다; 예를 들면, 질화 실리콘, 산화 실리콘, 또는 이들의 결합이 실리콘 기판위에 증착될 수 있다. 캔틸레버(106)는 도전성 물질 또는 폴리크리스탈린 실리콘과 같은 반도전성 물질로부터 형성된 직사각형 빔(beam)이 될 수 있다. 자기 물질층이 캔틸레버(106)로 판금될 수 있다. 캔틸레버(106)에 있어 하나 이상의 영역이 상기 방식으로 판금될 수도 있다. 자기 물질은 니켈, 철, 또는 다른 성분들의 다양한 화합물 중 하나가 될 수 있으며, 통상 고포화 자화의 특성을 갖는 강자성체이다.
캔틸레버(106)는 굴곡부(110)(112)를 통해서 앵커 위치에서 베이스(104)에 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서는, 절연 앵커(114)(116)가 굴곡부(110)(112)를 베이스(104)에 부착하기 위해서 사용된다. 굴곡부(110)(112)는 유연하고 탄력있는 도전성 또는 반도전성 물질(예, 폴리크리스탈린 실리콘)로 형성될 수 있다. 유연 물질은 소정의 탄성 각으로 굴곡부(110)(112)를 형성한다. 도 2a 및도 2b에 도시된 바와 같이, 굴곡부(110)(112)는 제 1 배향각을 기준으로 앵커(114)(116)에 대한 캔틸레버(106)의 배향각을 변화시킬 수 있게 하고, 앵커(114)(116)에 대한 캔틸레버(106)의 측면 위치를 변화킬 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 스톱(102)은 전원(118)과 연결되어 있고, 베이스(104)는 전기적으로 접지되어 있다. 정전기적 클램핑 회로가 스위치(120), 스위치(104)와 굴곡부(110) 사이를 연결하는 접촉부(122), 캔틸레버(106), 굴곡부(112), 그리고 앵커(116)로부터 형성될 수 있으며, 이는 전원(124)과 전기 접지(126) 사이를 스위칭할 수 있다. 전원(118)(124)은 파워 서플라이 또는 배터리와 같은 외부 전원이 사용되거나, 또는 장치(100)내의 내부 전원이 사용될 수 있다. 스위치(120)의 위치에 따라서, 클램핑 표면(베이스(104) 및 스톱(102)) 중 하나와 캔틸레버(106) 사이에 정전기적 바이어스가 형성될 수 있다.
도 3a을 살펴보면, 전원이 인가되지 않은 경우 캔틸레버(106)는 베이스(104)에 실질적으로 평행한 제 1 배향각에 위치하게 된다. 전원(124)은 정전기적 클램핑 회로에 연결될 수 있으며, 전압(V1)에 따라서 캔틸레버(106)와 베이스(104) 사이에 정전기적 바이어스가 발생한다. 만약 충분한 전압(V1)이 인가되면,캔틸레버(106)는 베이스(104)에 "클램프"되어, 캔틸레버(106)가 예컨대 도 3b에 도시된 자지장과 같은 외력이 인가될 때 회전하는 것을 방지한다. 만약, 캔틸레버(106)가 베이스(104)로 클램프되어 있지 않으면, 자기장(126)의 인가는, 굴곡부(110)(112)의 비틀림 스트레칭으로부터의 토크 및 자기장(126)에 의해 야기된 캔틸레버(106)의 힘 사이에 균형이 이루어질 때까지, 캔틸레버(106)를 제 1 배향각 및 제 2 배향각 사이에서 앵커(114)(116)에 대하여 회전되게 한다. 균형이 이루어진 위치에서 캔틸레버(106)의 배향각은 정적 균형 위치를 정의한다. 일 실시예에 있어서의 정적 균형 위치는 도 3c에 도시된 제 2 배향각이 된다. 또 다른 실시예에 있어서의 정적인 균형 위치는 도 3d에 도시된 제 1 배향각과 제 2 배향각 사이가 된다. 이러한 구현에 있어서, 자기장(126)이 인가됨으로써 발생되는 캔틸레버(106)에 작용하는 힘은 시간에 따라서 변화될 수 있으며, 그 결과 캔틸레버(106)를 정적 균형 위치에서 벗어나 제 2 배향각으로 회전시키는 운동량을 캔틸레버(106)가 가지게 된다. 캔틸레버(106)에 작용하는 시간에 따라 변화되는 힘은 계단형 프로파일, 램프 프로파일, sine곡선 프로파일 또는 펄스 프로파일을 가질 수 있다. 일단 캔틸레버(106)가 제 2 배향각에 위치하게 되면, 도 3e에 도시된 바와 같이, 전압(V2)을 가지는 정전기적 바이어스가 전기 접지 위치에서의 캔틸레버(106)와 스톱(102) 사이에 형성될 수 있다. 캔틸레버(106)는 높이(b) 및 폭(w)으로 정의되는 접촉 영역에서 측벽(108)으로 클램프되며, 다음의 조건을 만족한다:
캔틸레버(106) 및 스톱(102) 사이에 형성된 정전기적 바이어스로부터 발생되는, 앵커(114)(116)를 통해 정의되는 축에 대한 토크는 굴곡부(110)(112)의 비틀림 스트레칭으로부터 발생되는 토크보다 크거나 같다.
‥‥‥ (1)
여기서, ε는 캔틸레버(106)가 스톱(102)과 접촉되어 있을 때 캔틸레버(106)의 전기 도전성 부분과 스톱(102)의 전기 도전성 부분 사이에 위치하는 물질의 유전율을 나타내는 상수이고, V는 캔틸레버(106)와 스톱(102) 사이에 정전기적 바이어스을 형성하기 위해 인가되는 전압이고, g 는 캔틸레버(106)가 스톱(102)과 접촉해 있을 때 캔틸레버(106)의 전기 도전성 부분과 스톱(102)의 전기 도전성 부분 사이의 거리이고, kθ는 굴곡부(114)(116)의 비틀림 스프링 상수(torsional spring constant)이고, θ는 제 1 배향각을 기준으로 한 앵커(114)(116)에 대한 캔틸레버(106)의 배향각이고, 그리고 a 는 스톱(102)과 베이스(104) 사이의 거리이다. 일단 캔틸레버(106)가 측벽(108)으로 클램프되면, 도 3f에 도시된 바와 같이 자기장(126)이 제거되어도 캔틸레버(106)의 배향각에는 영향을 미치지 않는다.
도 4a는 스톱(104)가 베이스(104)와 약간 일치되지 않게 결합된 것을 보여준다. 상기 실시예에서, 앵커(114)(116)는 스톱(102)의 접촉 영역을 통해서 정의되는 평면(402)으로부터 오프셋된다. 캔틸레버(106)는 제 1 배향각을 기준으로 스톱(102)의 접촉 영역에 대하여 둔각 θ으로 움직일 수 있다. 힘이 인가되면, 캔틸레버(106)는 베이스(102)에 실질적으로 평행한 제 1 배향각에 위치하게 된다.만약, 캔틸레버(106)가 베이스(104)에 클램프되어 있지 않다면, 자기장(126)이 인가되었을 경우 도 4b에 도시된 바와 같이 캔틸레버(106)가 제 2 배향각으로 스톱(102)의 상부 에지에 접촉할 때까지 캔틸레버(106)를 앵커(114)(116)에 대하여 회전하게 한다. 캔틸레버(106)는 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이 높이(b) 및 폭(w)으로 정의되는 접촉 영역에서 측벽(108)으로 클램프되며, (i) 상기에 정의된 조건 (1)과 (ii) 다음의 조건(2)을 만족한다:
캔틸레버(106) 및 스톱(102) 사이에 형성된 정전기적 바이어스로부터 발생되는, 상부 에지(128)를 통해 정의되는 축에 대한 토크는 굴곡부(110)(112)의 측면 스트레칭으로부터 발생되는 토크보다 크거나 같다.
‥‥‥ (2)
여기서, k 는 굴곡부(114)(116)의 측면 스프링 상수(lateral spring constant)이고, d 는 스톱(102)의 접촉 영역 (404)에 의해 정의되는 평면과 앵커(114)(116)의 위치 사이의 거리이다.
도 5a는 스톱(104)이 도 4a에 도시된 것과 반대 방향으로 베이스(104)와 약간 일치되지 않게 결합된 것을 보여준다. 상기 실시예에서, 앵커(114)(116)는 스톱(102)의 접촉 영역을 통해서 정의되는 평면(402)으로부터 오프셋된다. 캔틸레버(106)는 제 1 배향각을 기준으로 스톱(102)의 접촉 영역에 대하여 예각 θ으로 움직일 수 있다. 힘이 인가되면, 캔틸레버(106)는 베이스(102)에 실질적으로평행한 제 1 배향각에 위치하게 된다. 만약, 캔틸레버(106)가 베이스(104)에 클램프되어 있지 않다면, 자기장(126)이 인가되었을 경우 도 5b에 도시된 바와 같이 캔틸레버(106)가 제 2 배향각으로 스톱(102)의 하부 에지에 접촉할 때까지 캔틸레버(106)를 앵커(114)(116)에 대하여 회전하게 한다. 캔틸레버(106)는 도 5c에 도시된 바와 같이 높이(b) 및 폭(w)으로 정의되는 접촉 영역에서 측벽(108)으로 클램프되며, (i) 상기에 정의된 조건 (1)과 (ii) 다음의 조건(3)을 만족한다:
캔틸레버(106) 및 스톱(102) 사이에 형성된 정전기적 바이어스로부터 발생되는, 하부 에지(130)를 통해 정의되는 축에 대한 토크는 굴곡부(110)(112)의 측면 스트레칭으로부터 발생되는 토크보다 크거나 같다.
‥‥‥ (3)
도 3f, 4c 및 5c에 도시되었고 상기에서 설명된 3가지 경우에 있어서, 힘이 인가될 경우 굴곡부(110)(112)의 비틀림 또는 측면 스트레칭이 풀어지기 때문에, 캔틸레버(106)는 베이스(104)에 실질적으로 평행한 제 1 배향각으로 되돌아가게 된다.
도 6a 및 도 6b는 베이스 부재(604)와 결합된 스톱 부재(602)를 구비하는 장치를 도시한 것이다. 베이스 부재(604)는 캔틸레버(606)의 어레이를 가진다. 각 캔틸레버(606)는 적어도 하나의 굴곡부에 의해 베이스 부재(604)와 결합되어 있고, 굴곡부는 각 캔틸레버(606)가 그 배향각 및 측면 위치를 변화할 수 있게 한다. 스톱 부재(602)는 실질적으로 평평한 표면상에 위치하는 어레이를 가질 수 있다. 각각의 실질적으로 평평한 표면은 소정 크기의 접촉 영역에서 각각의 캔틸레버와 접촉하도록 구현되며, 그 결과 스톱 부재(602)의 실질적으로 평평한 표면에 실질적으로 수직인 캔틸레버(606)에 힘이 인가되면, 충분한 힘으로 인하여 캔틸레버는 스톱 부재(602)에 대하여 스톱 부재(602)의 실질적으로 평평한 표면에 실질적으로 평행인 평면상으로 유지된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 스톱 부재(602)는 도 6a에 도시된 바와 같이 개구부(608)의 어레이를 형성한다. 각 개구부는 각각의 캔틸레버(606)를 접촉 영역에 접촉시키는 적어도 하나의 실질적으로 평평한 표면(610)을 가진다. 각각의 실질적으로 평평한 표면(610)은 베이스 부재(604)에 수직인 평면상으로 위치하도록 구성되어 있다. 캔틸레버(606)의 어레이는 정전기적 클램핑 회로에 연결될 수 있으며, 그 결과 각 캔틸레버(606)는 개별적으로 선택되어 각각의 표면(610)이나 베이스 부재(604)에 개별적으로 클램프될 수 있다. 대안적인 구현 방법으로서(미도시), 스톱 부재는 각각의 공동(cavity)이 접촉 영역에서 각각의 캔틸레버와 접촉하는 적어도 하나의 실질적으로 평평한 표면을 가지는 공동의 어레이를 정의할 수도 있다.
상기 장치(600)의 응용으로서 광 스위치가 있다. 일 실시예에 있어서, 캔틸레버(606)의 어레이는 리플렉터로서의 역할을 한다. 경우에 따라서는 반사력을 강화시키기 위하여, 적절한 리플렉터 코팅이 스톱 부재(602)의 상부 표면(612) 위의 각 캔틸레버 부분에 증착될 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서는, 캔틸레버(606)의 어레이가 빔 스플리터의 역할을 한다. 각 캔틸레버는 광빔의 서로 다른 부분을전송하고 반사하는 물질로 구성될 수 있다. 각 캔틸레버는 각각의 측벽(610)이 각 캔틸레버의 하부와 접촉할 수 있도록 유사한 크기로 형성된다.
도 6a는 3개의 광 입력(614)(616)(618)과 3개의 광 출력(620)(622)(624)을 구비하는 장치(600)를 도시한 것이다. N개의 입력(614, 616 및 618)이 장치(600)의 일 측면을 따라서 형성되고, M개의 출력(620, 622 및 618)이 상기 측면에 인접한 측면을 따라서 형성된다. 스위칭 소자가 캔틸레버(606)의 어레이가 된다. 각 캔틸레버는 유사한 각으로, 예컨대 입사되는 광빔에 대하여 45°로 배향된다. 만약 N개의 입력 광빔 중 하나를 따라서 m번째 캔틸레버가 그 측벽으로 클램프되었다면, 상기 광빔은 M개의 출력 중 하나로 반사된다. 주어진 입력 라인에 있어 m번째 캔틸레버를 제외한 다른 모든 캔틸레버는 캔틸레버와 베이스 부재(604) 사이에 인가된 정전기적 바이어스에 의해 유지된다. 각 측벽으로 클램핑되는 캔틸레버는 입력 라인에 대한 출력을 선택한다.
장치(600)의 구성 물질, 전원, 인가된 정전기적 바이어스, 그리고 인가된 자기장은 사용자에 의해 선택되어, 특정 목적이나 적용을 위하여 장치(600)의 감도를 조정할 수 있다. 장치(600)는 "Lithographie, galvanoformung and abformung" (LIGA), 전통적인 머시닝, 깊은 이방성 플라즈마 에칭 및 레이저 머시닝을 포함하는 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 스톱 부재(602)는 모든 측벽에 대하여 각의 균일성을 보장하는 배향된 실리콘의 이방성 에칭에 의해 제조될 수 있다. 캔틸레버(606)의 어레이, 측벽(610) 및 베이스 부재(604)는 각각의 캔틸레버가 각각의 측벽으로 또는 베이스 부재(604)로 클램프될 때 스티킹(sticking)을 줄이기 위해 하나 이상의 표면상에 직조 표면(textured surface)을 가지도록 제조된다. 직조 표면은 딤플(dimple), 범프(bump), 그리고 리지(ridge)를 포함한다. 캔틸레버(606)의 N ×M 어레이를 정의하는 캔틸레버 수는 장치(600)의 적용에 따라서 조절될 수 있다. 장치(600)는 단일 배치-프로세스(batch-process)에서 제작될 수 있으며, 단일 스톱-베이스 모듈로 구성되어 있다. 대안으로서, 장치(600)는 스톱 부재(602)의 제조를 위한 프로세스 및 베이스 부재(604)의 제조를 위한 프로세스로 분리된 2개의 프로세스에서 제작될 수 있다. 스톱 부재(602)는 분리 정렬 단계에서 베이스 부재(604)와 정렬된다.
인가된 정전기적 바이어스는 상기에 설명된 정전기적 클램핑 회로에 의해 또는 다른 수단에 의해 인가되는 인력이 될 수 있으며, 여기서 인력은 캔틸레버를 스톱 부재를 향해서 밀거나 당기는 어떤 힘으로서 정의될 수 있다.
자기장은 장치(600)의 내부 또는 외부에 위치하는 코일 또는 영구자석을 사용하여 인가될 수 있다. 캔틸레버(606) 어레이 각각에 형성된 전류 전송 코일, 강자성 물질, 연자성 물질, 또는 이들의 결합이 자기장내에 위치한 캔틸레버에 힘을 가할 수도 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 측벽(704)에 완전한 평행이 아닌 상태로 인가된 자기장(702)은 캔틸레버(706)가 측벽(704)으로 클램프될 때 작은 토크를 일으켜 반사 표면을 포함하는 캔틸레버(706) 부분에서 굽는 현상을 일으킨다. 굽는 현상은 반사되는 빔이 정렬되지 않게 할 수 있다. 도 7b는 광학적 수행에 있어 굽는 현상을 줄인 캔틸레버(710)에 대한 대안적인 구현체를 도시한 것이다. 캔틸레버(706)의 자성 부분(708)은 지지암(712)에 의해 캔틸레버(710)의 나머지 부분과 연결되어 있다. 지지암(712)은 캔틸레버(710)의 자성 부분(708)에 인가되는 자기장(702)으로부터 반사 표면(714)을 포함하는 캔틸레버(710) 부분을 분리시킨다. 상기 구현체에 있어, 캔틸레버(710)가 측벽(716)에 클램프될 때, 측벽(716)에 완전하게 평행하지는 않은 자기장(702)이 인가되어 도 7c에 도시된 바와 같이 반사 표면(714)을 포함하는 캔틸레버(710) 부분에서 최소한의 굽는 현상이 발생한다.
지금까지, 본 발명을 특정 실시예의 관점에서 상술했다. 그러나, 하기 청구항의 사상 및 범위에는 다른 실시예들도 포함될 수 있을 것이다. 예를 들면, 본 발명의 단계는 다른 순서로도 수행될 수 있으며, 이 또한 원하는 결과를 얻을 수 있을 것이다.

Claims (42)

  1. 베이스;
    상기 베이스와 결합되는 하부를 구비하고, 제 1 배향각과 제 2 배향각 사이에서 움직일 수 있는 캔틸레버; 그리고
    상기 캔틸레버가 제 2 배향각에 위치할 때, 캔틸레버의 하부와 소정의 접촉 영역에서 접촉하도록 구현된 스톱을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 베이스;
    상기 베이스와 결합되고, 제 1 배향각과 제 2 배향각 사이에서 움직일 수 있는 캔틸레버; 그리고
    상기 캔틸레버와 소정 크기의 접촉 영역에서 접촉하도록 구현된 스톱을 포함하고,
    그 결과 캔틸레버와 스톱 사이에 정전기적 바이어스가 인가되면, 충분한 힘이 작용하여 캔틸레버를 스톱에 대하여 유지시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 앵커 위치에서 상기 베이스와 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 굴곡부를 통해서 상기 베이스와 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 유연하고 탄성이 있는 물질로 형성되어;
    제 1 배향각을 기준으로 앵커 위치에 대하여 상기 캔틸레버의 배향각이 변화될 수 있고, 그리고,
    앵커 위치를 기준으로 상기 캔틸레버의 측면 위치를 변화할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 캔틸레버 및 상기 스톱은 각각 전기 도전성 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    자기장이 인가되면, 상기 캔틸레버는 제 2 배향각으로 움직이며, 높이(b) 및 폭(w)으로 정의되는 접촉 영역에서 상기 스톱과 접촉하고,
    다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 장치:
    여기서, ε는 캔틸레버가 스톱과 접촉되어 있을 때 캔틸레버의 전기 도전성 부분과 스톱의 전기 도전성 부분 사이에 위치하는 물질의 유전율을 나타내는 상수이고, V는 캔틸레버와 스톱 사이에 정전기적 바이어스을 형성하기 위해 인가되는 전압이고, g 는 캔틸레버가 스톱과 접촉해 있을 때 캔틸레버의 전기 도전성 부분과 스톱의 전기 도전성 부분 사이의 거리이고, kθ는 굴곡부의 비틀림 스프링 상수이고, θ는 제 1 배향각을 기준으로 한 앵커에 대한 캔틸레버의 배향각이고, 그리고 a 는 스톱과 베이스 사이의 거리이다.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 높이(b) 및 폭(w)으로 정의되는 접촉 영역에서 상기 스톱과 접촉하고,
    제 2 배향각이 제 1 배향각을 기준으로 앵커 위치에 대하여 둔각인 경우 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 장치:
    여기서, k 는 굴곡부의 측면 스프링 상수이고, d 는 스톱의 접촉 영역에 의해 정의되는 평면과 앵커의 위치 사이의 거리이다.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 높이(b) 및 폭(w)으로 정의되는 접촉 영역에서 상기 스톱과 접촉하고,
    제 2 배향각이 제 1 배향각을 기준으로 앵커 위치에 대하여 예각인 경우 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 장치:
    여기서, k 는 굴곡부의 측면 스프링 상수이고, d 는 스톱의 접촉 영역에 의해 정의되는 평면과 앵커의 위치 사이의 거리이다.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 폴리크리스탈린 실리콘으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 영역은,
    상기 캔틸레버와 상기 스톱 사이에 힘이 인가될 때, 앵커 위치를 기준으로 캔틸레버의 측면 부분 및 제 1 배향각을 기준으로 앵커 위치에 대한 캔틸레버의 제2 배향각을 정의하기 위하여 형성된 실질적으로 평평한 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 실질적으로 평평한 접촉 영역의 표면은 상기 베이스의 상부 표면에 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 힘은 정전기적 힘인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스, 상기 캔틸레버 및 상기 스톱은 반도체 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 전류 전송 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 강자성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 연자성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 광 반사 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 상기 베이스와 결합된 캔틸레버의 어레이 중 하나이며, 각 캔틸레버는 접촉 영역에서 캔틸레버와 접촉하도록 구현된 각각의 스톱을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 베이스;
    상기 베이스와 결합되고, 제 1 배향각과 제 2 배향각 사이에서 움직일 수 있는 캔틸레버; 그리고
    소정의 접촉 영역에서 상기 캐틸레버와 접촉하도록 구현된 실질적으로 평평한 평면을 구비하는 스톱을 포함하고,
    그 결과 스톱의 실질적으로 평평한 표면에 실질적으로 수직인 캔틸레버에 정전기적 바이어스가 인가되면, 충분한 힘이 작용하여 캔틸레버를 스톱에 대하여 유지시켜 캔틸레버가 스톱의 실질적으로 평평한 표면에 실질적으로 평행한 평면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 앵커 위치에서 상기 베이스와 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 굴곡부를 통해서 상기 베이스와 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 유연하고 탄성이 있는 물질로 형성되어;
    제 1 배향각을 기준으로 앵커 위치에 대한 캔틸레버의 배향각이 변화될 수 있고, 그리고,
    앵커 위치를 기준으로 캔틸레버의 측면 위치를 변화할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 폴리크리스탈린 실리콘으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 실질적으로 평평한 표면은 베이스의 상부 표면에 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 베이스, 상기 캔틸레버 및 상기 스톱은 반도체 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 전류 전송 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 20 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 강자성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 20 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 연자성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 20 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 광 반사 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 20 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 상기 베이스와 결합된 캔틸레버의 어레이 중 하나이며, 각 캔틸레버는 접촉 영역에서 캔틸레버와 접촉하도록 구현된 각각의 스톱을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 광빔을 제 1 포트에서 제 2 포트로 유도하는 방법으로서,
    캔틸레버를 제 1 배향각에서 제 2 배향각으로 이동시키기 위하여 제 1 힘을 인가하는 단계, 상기 단계에서 캔틸레버는 제 2 배향각에서 스톱과 접촉하게 되며, 그리고
    상기 스톱의 실질적으로 평평한 표면에 실질적으로 평행한 평면상에 캔틸레버를 스톱에 대하여 유지하기 위하여 상기 캔틸레버 및 상기 스톱 사이에 제 2 힘을 인가하는 단계를 포함하고,
    그 결과 상기 캔틸레버는 광빔을 제 1 포트에서 제 2 포트로 유도하는 것을 특징으로 하는 광빔 유도 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제 1 힘은 자기장인 것을 특징으로 하는 광빔 유도 방법.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 제 2 힘은 정전기적 바이어스인 것을 특징으로 하는 광빔 유도 방법.
  35. 힘이 인가되지 않는 경우 제 1 배향각에 위치하며, 일정한 힘이 인가되는 경우 정적 균형이 이루어진 위치에 위치하는, 광 반사 캔틸레버를 사용하여 광빔을 제 1 포트에서 제 2 포트로 유도하는 방법으로서,
    캔틸레버를 제 1 배향각에서 정적 균형이 이루어진 위치가 아닌 제 2 배향각으로 이동시키기 위하여 제 1 힘을 인가하는 단계, 상기 단계에서 캔틸레버는 제 2 배향각에서 스톱과 접촉하게 되며, 그리고
    상기 스톱의 실질적으로 평평한 표면에 실질적으로 평행한 평면상에 상기 캔틸레버를 상기 스톱에 대하여 유지하기 위하여 상기 캔틸레버 및 상기 스톱 사이에 제 2 힘을 인가하는 단계를 포함하고,
    그 결과 상기 캔틸레버는 광빔을 제 1 포트에서 제 2 포트로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 광빔 유도 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 제 1 힘은 시간에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 광빔 유도 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 힘은 계단 프로파일, 램프 프로파일, sine곡선 프로파일, 그리고 펄스 프로파일로 구성되는 그룹에서 선택된 프로파일을 가지는 것을 특징으로 하는 광빔 유도 방법.
  38. 제 35 항에 있어서,
    상기 제 1 힘은 자기장인 것을 특징으로 하는 광빔 유도 방법.
  39. 제 35 항에 있어서,
    상기 제 2 힘은 정전기적 바이어스인 것을 특징으로 하는 광빔 유도 방법.
  40. 광빔 유도 장치를 제조하는 방법으로서,
    각 캔틸레버가 제 1 배향각과 제 2 배향각 사이에서 움직일 수 있도록, 캔틸레버의 어레이를 베이스 부재와 결합하는 단계, 그리고
    스톱 부재는 베이스 부재와 결합되며, 상기 캔틸레버가 제 2 배향각에 위치할 때 각 개구부가 각각의 캔틸레버와 접촉하게 위치하도록, 상기 스톱 부재에 개구부의 어레이를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광빔 유도 장치 제조 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 각 개구부는 상기 베이스 부재의 상부 표면에 수직인 평면상에 위치하도록 구성된 적어도 하나의 실질적으로 평평한 측벽을 구비하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광빔 유도 장치 제조 방법.
  42. 제 40 항에 있어서,
    상기 각 캔틸레버는 적어도 하나의 굴곡부를 통해서 상기 베이스 부재와 결합되는 것을 특징으로 하는 광빔 유도 장치 제조 방법.
KR1020017011389A 1999-03-09 2000-03-02 캔틸레버형 마이크로구조 장치 및 그 제조 방법 KR20010102533A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US???? 1998-12-15
US12349699P 1999-03-09 1999-03-09
US60/123,496 1999-03-09
US09/511,428 US6962830B1 (en) 1999-03-09 2000-02-23 Global mechanical stop
PCT/US2000/005744 WO2000057233A2 (en) 1999-03-09 2000-03-02 Cantilevered microstructure methods and apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010102533A true KR20010102533A (ko) 2001-11-15

Family

ID=22409006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017011389A KR20010102533A (ko) 1999-03-09 2000-03-02 캔틸레버형 마이크로구조 장치 및 그 제조 방법

Country Status (8)

Country Link
US (3) US6962830B1 (ko)
EP (1) EP1166163A2 (ko)
JP (1) JP2003526116A (ko)
KR (1) KR20010102533A (ko)
CN (1) CN1343318A (ko)
AU (1) AU6045500A (ko)
CA (1) CA2365986A1 (ko)
WO (1) WO2000057233A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100417405B1 (ko) * 2001-10-30 2004-02-05 엘지전자 주식회사 압전 구동형 광스위치

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6969635B2 (en) * 2000-12-07 2005-11-29 Reflectivity, Inc. Methods for depositing, releasing and packaging micro-electromechanical devices on wafer substrates
US6962830B1 (en) * 1999-03-09 2005-11-08 The Regents Of The University Of California Global mechanical stop
US6788520B1 (en) 2000-04-10 2004-09-07 Behrang Behin Capacitive sensing scheme for digital control state detection in optical switches
US6888979B2 (en) 2000-11-29 2005-05-03 Analog Devices, Inc. MEMS mirrors with precision clamping mechanism
JP4512262B2 (ja) * 2000-12-19 2010-07-28 オリンパス株式会社 光学素子駆動装置
US7136588B1 (en) * 2000-12-22 2006-11-14 Cheetah Omni, Llc Apparatus and method for optical add/drop multiplexing
US6873756B2 (en) 2001-09-07 2005-03-29 Analog Devices, Inc. Tiling of optical MEMS devices
US7183633B2 (en) * 2001-03-01 2007-02-27 Analog Devices Inc. Optical cross-connect system
WO2002086602A1 (en) * 2001-04-17 2002-10-31 M2N, Inc. Micro-actuator and micro-device using the same
US6583031B2 (en) 2001-07-25 2003-06-24 Onix Microsystems, Inc. Method of making a MEMS element having perpendicular portion formed from substrate
WO2003028059A1 (en) * 2001-09-21 2003-04-03 Hrl Laboratories, Llc Mems switches and methods of making same
JP2004085886A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Fuji Photo Film Co Ltd ロール状画像記録材料用マガジン
US20040091202A1 (en) * 2002-10-24 2004-05-13 Lg Electronics Inc. Optical switch
JP2010172190A (ja) * 2002-12-27 2010-08-05 Nippon Signal Co Ltd:The プレーナ型電磁アクチュエータ
CN102289067B (zh) * 2010-06-18 2013-02-13 江苏丽恒电子有限公司 光路切换开关以及光路由器
CN102540454B (zh) * 2010-12-27 2013-08-14 上海丽恒光微电子科技有限公司 光开关以及mems显示器
ES2395358B1 (es) 2011-02-08 2014-04-25 Tyco Electronics Corporation Conectador de acción única
ES2402632B1 (es) 2011-02-08 2014-05-14 Tyco Electronics Raychem Bvba Lengüeta de liberación para un conectador eléctrico y conectador eléctrico que comprende dicha lengüeta de liberación
CN104040393B (zh) 2011-05-04 2017-12-08 西蒙公司 具有极性改变的光纤连接器
CN103257407B (zh) 2012-02-20 2015-11-25 泰科电子(上海)有限公司 连接器和连接器组件
US9995377B2 (en) * 2012-04-12 2018-06-12 Herman David Palmieri Device for converting a rotating motion into a reciprocating motion and an electric mascara applicator assembly having such a device
GB201216529D0 (en) * 2012-09-17 2012-10-31 Univ St Andrews Torsional stiffness measurement
CN103048784B (zh) * 2012-12-21 2015-05-20 无锡微奥科技有限公司 一种无源驱动mems光开关及加工工艺
EP3907541B1 (en) 2014-01-13 2023-12-27 CommScope Telecommunications (Shanghai) Co. Ltd. Fiber optic connector
EP3342042B1 (en) * 2015-08-24 2022-04-13 The Regents of The University of California Low power magnetic field body area network
US11215767B2 (en) 2017-06-07 2022-01-04 Commscope Technologies Llc Fiber optic adapter and cassette
US10825628B2 (en) * 2017-07-17 2020-11-03 Analog Devices Global Unlimited Company Electromagnetically actuated microelectromechanical switch
EP3682277A4 (en) 2017-09-15 2021-06-02 Commscope Technologies LLC FIBER OPTICAL CONNECTOR WITH SLEEVE-INTEGRATED SOLUTION AND ASSOCIATED ASSEMBLIES
CN110658584B (zh) * 2019-10-08 2020-08-14 浙江大学 一种超大带宽硅基波导mems光开关

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4580873A (en) * 1983-12-30 1986-04-08 At&T Bell Laboratories Optical matrix switch
US5724015A (en) 1995-06-01 1998-03-03 California Institute Of Technology Bulk micromachined inductive transducers on silicon
US5945898A (en) * 1996-05-31 1999-08-31 The Regents Of The University Of California Magnetic microactuator
US5872880A (en) 1996-08-12 1999-02-16 Ronald S. Maynard Hybrid-optical multi-axis beam steering apparatus
US5774604A (en) 1996-10-23 1998-06-30 Texas Instruments Incorporated Using an asymmetric element to create a 1XN optical switch
US6201629B1 (en) * 1997-08-27 2001-03-13 Microoptical Corporation Torsional micro-mechanical mirror system
US6332573B1 (en) * 1998-11-10 2001-12-25 Ncr Corporation Produce data collector and produce recognition system
US6351577B1 (en) * 1998-12-14 2002-02-26 Lucent Technologies Inc. Surface-micromachined out-of-plane tunable optical filters
US6962830B1 (en) * 1999-03-09 2005-11-08 The Regents Of The University Of California Global mechanical stop
US7027682B2 (en) * 1999-09-23 2006-04-11 Arizona State University Optical MEMS switching array with embedded beam-confining channels and method of operating same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100417405B1 (ko) * 2001-10-30 2004-02-05 엘지전자 주식회사 압전 구동형 광스위치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003526116A (ja) 2003-09-02
CN1343318A (zh) 2002-04-03
CA2365986A1 (en) 2000-09-28
US20020163053A1 (en) 2002-11-07
US6962830B1 (en) 2005-11-08
US20040211655A1 (en) 2004-10-28
WO2000057233A2 (en) 2000-09-28
US6897539B2 (en) 2005-05-24
WO2000057233A3 (en) 2001-05-31
US7301177B2 (en) 2007-11-27
EP1166163A2 (en) 2002-01-02
AU6045500A (en) 2000-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20010102533A (ko) 캔틸레버형 마이크로구조 장치 및 그 제조 방법
US6360033B1 (en) Optical switch incorporating therein shallow arch leaf springs
US6853765B1 (en) MEMS optical switch with thermal actuator
US7126250B2 (en) Apparatus comprising an array of tightly spaced rotatable optical elements with two axes of rotation
US6526198B1 (en) Micromachined optomechanical switches
US20030044106A1 (en) Mems element having perpendicular portion formed from substrate
KR20010076346A (ko) Mems 광학적 교차-연결 스위치 및 마이크로일렉트로닉소자에서의 광학적 신호 스위칭 방법
US6583031B2 (en) Method of making a MEMS element having perpendicular portion formed from substrate
CA2397238A1 (en) Mems optical switch and method of manufacture
US6430333B1 (en) Monolithic 2D optical switch and method of fabrication
JP2003014955A (ja) 少なくとも2枚の相互に平行なプレートを有するプレート構造を含む装置とそれを製造する方法
US6785038B2 (en) Optical cross-connect with magnetic micro-electro-mechanical actuator cells
US20050139577A1 (en) Microelectromechanical system comb actuator and manufacturing method thereof
US20030012545A1 (en) Broad-band variable optical attenuator
US20020150319A1 (en) Method to construct optical infrastructure on a wafer
Dellmann et al. 4× 4 matrix switch based on MEMS switches and integrated waveguides
US6229934B1 (en) High-speed low-loss fiber-optic switches
KR20030050798A (ko) 자기구동 마이크로미러 및 그 제조방법과, 그를 이용한광스위치
US7945129B2 (en) Hybrid optical switch apparatus
US7403322B2 (en) MEMS-based alignment of optical components
KR20020019628A (ko) 마이크로미러 어레이와 그 제조방법 및 이를 이용한 광스위치
US6788843B2 (en) Optical crossconnect and mirror systems
KR20030057681A (ko) 광 스위치 및 그 제조 방법
US6773942B2 (en) Method for making optical switch array
US7468995B2 (en) Optical switch

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid