TW576929B - Add-drop optical switches including parallel fixed and movable reflectors and methods of fabricating same - Google Patents

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576929 A7 _____ B7 五、發明説明（丨 ) 曼J月領域 本發明有關一種光學通信系統，特別有關波長塞取光學 開關及其製法。 明背景 曰益採用光學通信系統來導通資料、聲音、多媒體及/或 其他通信。光學通信系統可採用光纖及/或自由空間光學通 L路徑’熟悉本技藝者瞭解：光學通信系統可使用可見 光、紫外線、紅外線、及/或其他部份的電磁輻射光譜之光 學輻射。 光學通信的一種重要組件係為波長塞取光學開關（亦稱為 波長塞取多工器）。如熟悉本技藝者所瞭解，波長塞取多工 器係從-IN (進入）光徑接收光學輻射並將此光學輻射發送 至-OUT(離開）光徑。但是，波長塞取光學開關亦能夠從 ADD(加入）光徑移除一光學訊號並將訊號放在一 DROP(刪除）光徑上。波長塞取光學開關亦能夠將一光學 訊號放在一加入光徑上，而將來自加入光徑的光學訊號放 在離開光徑上。因此，波長塞取光學開關可將進入光徑選 擇性輕合至離開光徑；將進入光徑選擇性耦合至刪除光 fe ;並將加入光徑選擇性耦合至離開光徑，波長塞取光學 開關可採用一陣列狀的固定及/或可移動反射器（如鏡面）以 進仃上述的選擇性耦合。波長塞取光學開關譬如描述於美 國專利 5,77 8，118 ; 5,96〇，133 及 5,974，207 號，此處 無需進一步描述。 已提議利用微型機電系統（MEMS)技術來製造波長塞取 用中格(21〇X297公釐)4' 一
訂
576929 A7 B7 五、發明説明（2 ) 光學開關，如熟悉本技藝者所暸解，MEM S裝置因為採用 微型電子製造技術而成為可能具有低成本之裝置。亦因為 微機電系統裝置可遠小於習知的機電裝置，所以可能提供 新的功能。 不幸地，可能難以利用微機電系統技術製造波長塞取光 學開關，尤其難以利用微機電系統製程來製造互呈正交狀 定向之反射器，現在參照圖1描述此種潛在的困難。 現參照圖1，顯示一種習知的微機電系統波長塞取光學 開關1 0 0。如圖1所示，一種習知的微機電系統波長塞取 光學開關1 0 0可包括一基材11 0 ( —般為單晶石夕基材）。位 於基材上之一個進入光徑120係接收光學輻射。位於基材 上之一個離開光徑1 3 0係發送光學輻射。位於基材上之一 個加入光徑140係接收光學輻射，而位於基材上之一個刪 除光徑1 5 0係發送光學輻射。加入、進入、離開、刪除光 徑1 4 0、1 2 0、1 3 0、1 5 0均在基材1 1 〇相反側上於基材 110上呈平行狀定向。一第一固定鏡面180及一第二固定 鏡面1 9 0係固定耦合至基材1 1 〇。一第一可移動鏡面1 6 〇 及一第二可移動鏡面1 7 〇則可移式耦合至基材1 1 〇以如各 別箭頭162及164所示移向與移離一輻射反射位置。固定 鏡面1 8 0及1 9 0和可移動鏡面丨6 〇及丨7 〇係配置於基材 1 1 0上以將進入光徑1 2 〇選擇性耦合至離開光徑1 3 〇、將 進入光徑選擇性耦合至刪除光徑15〇,並將加入光徑14〇 選擇性耦合至離開光徑1 3 〇。 如圖1所示，相鄰的固定鏡面1 8 〇及1 9 0和可移動鏡面
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五、發明説明C 160及17〇係互呈正交狀定向（呈9〇。角） ^ 難以在一單晶矽基材 、 可旎 是，因為單晶…括二 狀定向的鏡面。特別 ,^ 括乂的日日體面，故可能難以利用習 知的濕蝕刻方法來製生 白 刻（RIE)來製造圖1 J反U生離子|虫 ^、丨 所不的構坆，但不幸地，反應性離子 與 叙面°口貝的表面瑕疵，使得波長塞取光 子開關1 0 0的性能可於士，)L益曰 月匕了牝比/口耆日日體面進行濕蝕刻所獲 性能更差。 行7 發明概論 本發明可提供波長塞取光學開關，其包括固定反射器（譬 如固疋鏡面）以及可移動反射器（譬如可移動鏡面），其中當 :移動反射器處於一輻射反射位置中時，任何的固定反射 αα及任何的可移動反射器在一基材上均不互呈正交狀定 向。一項較佳實施例申，當可移動反射器位於輻射反射位 置時，各個固定及可移動反射器係與其餘的固定及可移動 反射咨呈平行狀或70。角定向。最佳，當可移動反射器處 於輕射反射位置時，固定反射器及可移動反射器在基材上 均呈平行定向。由於固定及可移動反射器具有這些定向， 可利用沿著晶體面的濕蝕刻在矽基材上製造波長塞取光學 開關，以提供高性能之波長塞取光學開關。 根據本發明的波長塞取光學開關之第一實施例係包括： 一基材：一加入光徑，其位於基材上並接收輻射；一進入 光徑，其位於基材上並接收光學輻射；一離開光徑，其位 於基材上並發送光學輻射；及一刪除光徑，其位於基材上 -6 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 参 裝 訂 線 576929 A7 B7
五、發明説明G 並發送光學輻射。如上述，光學輻射可包括可見光、紫外 線、紅外線及/或其他形式的電絲射。複數個固定反射器 係固定式耦合至基材，複數個可移動反射器則可移式耦合 至基材以移向及移離一輻射反射位置。固定反射器及可移 動反射器係配置於基材上，以將丨N光徑選擇性耦合至離 開光徑、將進入光徑選擇性耦合至刪除光徑、並將加入光 徑選擇性耦合至離開光徑。用於提供上述功能的固定反射 器均未在基材上互呈正交狀定向。並且，當可移動反射器 處於輕射反射位置中時，提供上述功能的可移動反射器均 未在基材上互呈正交狀定向。 本％明的較佳貝施例中’基材包含單晶秒。當可移動反 射器處於射反射位置時’各個固定及可移動反射器係與 其餘的固定及可移動反射器呈平行狀或7〇。角定向。其他 車义佳貫施例中’當可移動反射器處於輻射反射位置時，所 有的固定及可移動反射器均呈平行定向。較佳實施例中， 加入、進入、離開、刪除光徑均在基材上呈平行狀定向。 其他較佳實施例中’加入、進入、離開、刪除光徑在基材 上相對於1¾射反射位置之固定反射器及可移動反射器均呈 45°或65°角定向。 本發明的其他實施例申，當可移動反射器處於輻射反射 位置且當可移動反射器遠離輻射反射位置時，係將固定反 射器及可移動反射器在基材上呈平行狀定向。這些實施例 中’可移動反射器係可滑式安裝在基材上以線性方式移向 及移離輕射反射位置。其他實施例申，可移動反射器僅可 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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在處於輻射反射位置中時才會呈平行狀定向，其可相對於 基材轉成平順狀、或沿著與基材呈正交狀之一軸線旋轉遠 離輻射反射位置。 本發明的較佳實施例中，複數個固定反射器係包含一第
裝 及一第二固定反射器，而複數個可移動反射器包含一第 一及一第二可移動反射器。其他較佳實施例中，1 N光徑及 離開光徑呈現共線狀，而當第一及第二可移動反射器處於 輻射反射位置時，第一及第二可移動反射器係配置於1N光 徑與離開光徑之間，第一及第二可移動反射器較佳在ade 光徑與離開光徑之間呈現45。角。第一固定反射器係位於 基材上將來自第一可移動反射器的光學輻射反射至刪除光 裡’第一固定反射器則位於基材上將來自加入光徑的光學 輻射反射至第二可移動反射器。 訂
本發明的其他實施例中，可在基材上增添一第二加入光 徑、一第二進入光徑、一第二離開光徑及一第二刪除光 徑。亦可增添一第三固定反射器及一第三與一第四可移動 反射器。較佳實施例中，第二進入光徑及第二離開光徑呈 現共線狀，而當第三與第四可移動反射器處於輻射反射位 置時，第三與第四可移動反射器係位於進入光徑與第二離 開光徑之間。第一固定反射器係位於刪除光徑與第一可移 動反射器之間、以及第二加入光徑與第四可移動反射器之 間。第二固定反射器係位於加入光徑與第二可移動反射器 之間，第二固定反射器係位於第二刪除光徑與第三可移動 反射器之間，因此，這些實施例可使第一及第二波長塞取 ________-8- ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)~ 576929
光學開關共用第一固定反射器。 一般而言，根據本發明的實施例之波長塞取光學開關可 c括·基材、以及位於基材上之複數個加入光徑、相對 應的複數個進入光徑、相對應的複數個離開光徑、及相對 應的複數個刪除光徑。一陣列狀的固定反射器係固定式耦 口至基材，而一陣列狀的可移動反射器則可移式耦合至基 材以移向與移離一輻射反射位置，固定反射器及可移動反 射咨係配置於基材上，以將一對應的進入光徑選擇性耦合 至一對應的離開光徑、將一對應的進入光徑選擇性耦合至 一對應的刪除光徑、並將一對應的加入光徑選擇性耦合至 一對應的離開光徑。當可移動反射器處於輻射反射位置 時’固4反射1§•均平行狀定向在基材上，而可移動反射器 均平行狀定位在基材上，複數個加入、進入、離開、刪除 光徑亦平行狀定向在基材上、並對於固定反射器及處於輻 射反射位置中之可移動反射器呈4 5。角。 在單一基材上之多個波長塞取光學開關的較佳實施例 中’複數個固定反射器係含有相對應的複數減去一個之共 用的固定反射器，而複數個可移動反射器係包含相對應的 複數個第一可移動反射器以及相對應的複數個第二可移動 反射器。當第一及第二可移動反射器處於輻射反射位置中 時’相對應的第一及第二可移動反射器係位於相對應的進 入與離開光徑之間。當第一及第二可移動反射器處於輻射 反射位置中時，相對應的第一及第二可移動反射器係位於 相對應的進入與離開光徑之間呈4 5。角。共用的反射器較 __ _-9- _____ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 訂
576929 A7 B7 五、發明説明（7 佳係位於各對相鄰的共線狀進入與離開光徑之一各別的第 一及第二反射器之間。可僅藉由沿著晶體面蝕刻單晶基材 而形成一陣列狀的固定及可移動反射器，而根據本發明實 施例製成波長塞取光學開關。平行的加入、刪除、進入、 離開光徑亦可製造於單晶基材土、或另一種基材上。可在 I虫刻單晶基材之後或之前製造加入、刪除、進入、離開光 徑’姓刻步驟較佳包含··僅沿著晶體面將單晶基材進行濕 姓刻’以形成陣列狀的固定及可移動反射器。譬如當單晶 基材為矽時，可僅在〇°與70。晶體面上進行蝕刻。 因此’可提供沿著碎基材的晶體面姓刻而成之波長塞取 光學開關，藉以提供高性能的波長塞取光學開關。並且， 平行狀定向的反射器可提供不佔體積的結構、以及有利於 低成本量產之陣列狀約波長塞取光學開關。 显式簡 圖1為一種習知約波長塞取光學開關之俯視圖； 圖2 - 5為根據本發明實施例之波長塞取光學開關的俯視 圖； 6 ’、、、員tf製造根據本發明實施例約波長塞取光學開關的作 之流^£>圖。 查企j的詳細蜗m 、；下文參知、圖式更詳細地描述本發明，圖中顯示了 本I月的較佳貫施例’彳以多種不同形式實施本發明且不 2万、本又所相實施例；提供這些實施例乃為了徹底完 正）揭示《用ϋ熟悉本技藝者完全瞭解本發明的範
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圍，圖中將層與區域的厚度加大以更清楚顯示，類似的編 號代表圖中類似的元件。已知當提及譬如層、區或基材等 兀件、位於（另一兀件）上"時，其可能直接位於其他元件 土、亦可能具有中介元件。相反地，當提及一元件，，直接位 於(另-元件)上"，則不具有中介元件。並且，當提及一元 件、連接，，或，、合，，至另一元件時，其可能直接連接或摘合 至其他元件、方可能具有中介元件，相反地，當提及一元 件”直接連接”或”直接耦合”至另一元件時，則不具有中介 元件。 本發明可提供光學波長塞取開關構造，其可包含可由濕 蝕刻製成（高品質反射器表面。可僅利用兩個可移動反射 器來提供完整的功能（四種狀態），可僅在基材兩側上提供 輸入與輸出路徑，且可提供平行的輸入/輸出路徑以配接至 光纖。並且，如下述，其配置方式可提供陣列狀的光學波 長塞取開關，可對於所有的反射表面賦予晶面平整度。 現在參照圖2，描述根據本發明的波長塞取光學開關之 第一貫施例。如圖2所示，波長塞取光學開關的這些實施 例較佳係製造於一基材21〇上（最佳為微電子業常用之1〇〇 單晶矽基材上）。在基材上設有一個接收光學輻射之加入光 匕2 4 0 ’在基材上設有一個接收光學輕射之進入光徑 220，在基材上設有一個發送光學輻射之離開光徑23〇，在 基材上设有一個發送光學輻射之删除光徑2 5 〇。已知本文，， 光學輻射”包括可見光、紫外線、紅外線及/或其他種電磁 中田射。並且，可由一自由空間光徑、一光纖光徑及/或其他 ____-11 - 本紙張尺度適财®时標準格(21GX297公釐)--
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五、發明説明（1() 提供上述移動及/或其他移動的組合，以使可移動反射器移 向及移離輻射反射位置。可利用習知的致動器來移動可移 動反射器260及2 7〇，較佳實施例係如美國專利 5,909,078、5,962,949、5,994,8 1 6、5,99 5,8 1 7、 6,023，121號所述般地採用熱拱樑微型機電致動器，各案 的揭示係以提及方式併入本文中。 木 再參照圖2，固定反射器及可移動反射器係配置於基材 2 1 0上以私進入光徑2 2 0選擇性搞合至離開光徑2 3 〇、 將進入光徑2 2 0選擇性耦合至刪除光徑2 5 〇、並將加入光 徑240選擇性耦合至離開光徑23〇。因此，圖2的波長塞 取光學開關可提供習知波長塞取開關之四種可用狀態： (1) 進入至離開，刪除切斷連接，ADE切斷連接； (2) 進入至刪除，離開切斷連接，加入切斷連接； (3) 加入至離開，ιΝ切斷連接，刪除切斷連接，·及 (4 )進入至刪除，加入至離開。 並且，圖2顯不光徑220、230、240、250可與反射器 相鄰而平行延伸、且可能在基材21〇上沿著兩相對側平行 配置，如此可使光徑與習知的v槽纖維對準結構相容。 以圖2與圖1作比較，可知圖2及圖丨中的反射器均互 呈正X狀疋向。因此可能難以利用濕蝕刻技術在矽基材 2 10中製造圖2的構造。可利用反應性離子蝕刻來製造圖 2的構造，但此種實施方式的鏡面品質及精確度可能比沿 著晶面濕姓刻而成者更差。 但是，圖2的波長塞取光學開關可持固定反射鑒及可移
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動反射器配置於基材上，使得可移動反射器處於輻射反射 位置時，固定反射器及可移動反射器均不需要在基材上互 呈正叉狀足向。特別是，本發明係起源於採用本文稱為，，加 入式’’反射角之圖1的一種習知的波長塞取光學開關，譬 如，進人進入光徑120的光學輻射係由第一可移動鏡面 160轉向90° 、然後由第一固定鏡面18〇額外轉向9〇 。，故在離開刪除光徑之前總共轉向18〇。。在明顯不同 的情形中，圖2的開關構造可採用”減去式，，反射角。因 此，譬如，進入進入光徑220的光學輻射係由第一可移動 反射器260轉向+90。、然後在離開删除光徑25〇之前由 第一固定反射器280轉向-90。而回到原始方向。圖i的,， 加入式”光徑僅可增加90° +90。而提供180。。但圖2 的π減去式11光徑中，由於對於任何X而言，X。· X。= 〇 ° ，故可採用任何隨意的角度。 圖3 Α及3 Ε係為利用”減去式”構造優點之根據本發明的 波長塞取光學開關實施例之俯視圖。如圖3 A所示，利用 對於進入光徑3 20呈45°角定向之一第一可移動反射器 3 6 0以及對於刪除光徑3 5 0呈4 5 °角定向之一第一固定反 射器3 8 0將一個進入光徑3 2 0耦合至一删除光徑3 5 〇。利 用對於加入光徑340呈65 角定向之一第二固定反射琴 3 9 0以及對於離開光徑3 3 0呈6 5 °角定向之一第二可移動 反射器3 70將加入光徑3 40耦合至離開光徑33〇。因此， 第二固定反射器390及第二可移動反射器370對於第一可 移動反射器3 60及第一固定反射器3 80呈70。角定向， 丨 -14_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 訂
576929 12 五、發明説明（ 及/或上 可移動反射器3 60及3 70可在方向362及⑽ 述其他方向申移動。 可氯由一單晶矽基材進行濕蝕刻而在反射表面之間達成 70°角，已知晶體面的實際角度為7〇 6。，所以7〇。為 約略值。因此在圖3A +，固定反射器在基材上均未互呈 正交狀定向。並且，當可移動反射器處於輻射反射位置 2 ’可移動反射器在基材上均未互呈正交狀纟向。具體而 口 ▲了私動反射备處於無射反射位置時，各個固定及可 私動反射器係與其餘的固定及可移動反射器呈平行狀或7 〇 角走向。圖3 A及後續的各圖係包括了光徑、反射器及 致動方向之上述其他實施例。 圖3 B顯不與圖3 A相似的構件，其中類似的元件以（，） 標示，圖3 A與3 B之間的差異在於：圖3 a包括一較短的 進入-刪除光徑3 2 0 / 3 5 0、及一較長的加入-離開光徑 340/330，但圖3B具有一較長的進入_刪除光徑 3 2 0 ’ / 3 5 0 f、及一較短的加入_離開光徑3 4 〇，/ 3 3 〇，，其他 實施例可提供等長的進入-刪除與加入-離開光徑。 進一步參照圖3 A及3 B，顯示可將第一及第二可移動反 射器3 60/3 60’及3 70/3 70’、以及第一固定反射器 380/38(Γ定向在一長方形的角落上，第二固定反射器 3 90/3 90’的放置方式係取決於實驗及/或三角函數，譬如在 圖3Α及3Β中，第二固定反射器390與390,的水平分隔 可等於其垂直分隔除以tan(50。）。 圖4 A及4 B顯示根據本發明約波長塞取光學開關之其他 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） A7 B7
576929 五、發明説明（13 ) 實施例，如圖4 A及4 B所示，在這些實施例中，當可^重 反射器處於輻射反射位置時，固定反射器在基材上均呈平 行狀定向’而可移動反射器在基材上均呈平行狀定向 日 此，這些波長塞取光學開關構造僅需要沿著單一晶片製造 鏡面，並因為可能不需利用三角函數及/或實驗方式將反射 器放在基材上，所以可能具有比圖3 A及3 B更簡單的佈 局。 參照圖4A，波長塞取光學開關400之這些實施例係包 括；一基材4 1 0、以及位於基材4 1 0上之一加入光和 440、一進入光徑420、及一離開光徑43 0與一刪除光徑 450。複數個固定反射器係固定式安裝在基材41〇上。特 別是，一第一固定反射器480及一第二固定反射器々go係 固定式摘合至基材410。複數個可移動反射器係可移式輕 合至基材以移向與移離一輻射反射位置。 特別是，一第一可移動反射器4 6 〇及一第二可移動反射 器470係可移式耦合至基材以譬如在箭頭462及464所示 方向中移向及移離一輪射反射位置，當可移動反射器反射 器4 6 0及4 7 0處於圖4 A所示的輕射反射位置時，固定反 射器480及490、及可移動反射器460及470均在基材 410上呈平行狀定向。當可移動反射器46〇及470藉由平 移而不旋轉的方式移向與移離輻射反射位置時，及當可移 動反射器遠離輕射反射位置時，可移動反射器4 6 〇及4 7 〇 方可在基材上呈平行狀定向。但在產生旋轉時，當可移動 反射器遠離圖4A所示的輻射反射位置時，可移動反射器 本紙張尺度適财S目家標準(CNS) A4規格 訂
線 -16- 576929 A7 B7五、發明説明（14 ) 可能並未呈平行狀定向。 亦如圖4A所示，加入、進入、離開、刪除光徑440、 4 2 0、4 3 0、4 5 0分別均與各別的反射器相鄰而在基材上呈 平行狀定向。更佳，加入、進入、離開、刪除光徑4 4 0、 420、430、450分別均在基材410上對於固定反射器480 及4 9 0以及處於輻射反射位置中之可移動反射器4 6 0及 470呈45°角定向。 如圖4A所示，進入光徑420與離開光徑43 0較佳呈現 共線狀，且當第一及第二可移動反射器460及470處於圖 4A所示的輻射反射位置中時，第一及第二可移動反射器 4 6 0及4 7 0係配置於進入光徑4 2 0與離開光徑4 3 0之間。 當第一及第二可移動反射器處於輻射反射位置中時，第一 及第二可移動反射器4 6 0及4 7 0較佳以4 5 °角配置於進 入光徑420與離開光徑430之間。第一固定反射器480介 於刪除光徑4 5 0與第一可移動反射器4 6 0之間，第二固定 反射器4 9 0則介於加入光徑4 4 0與第二可移動反射器4 7 0 之間，換言之，第一固定反射器480位於基材410上，以 將光學輻射從第一可移動反射器4 6 0反射至刪除光徑 45 0，第二固定反射器490位於一基材上以將先學輻射從 加入光徑440反射至第二可移動反射器470，進入與加入 光徑4 2 0及4 4 0係如圖4 A所示延伸至基材410的一第一 例，而離開與刪除光徑43 0與45 0則如圖4A右方所示分 別延伸至與第一例相對之基材的一第二侧。 圖4 B _員類似圖4 A的構造，其中類似的元件以（’）標 ____ -17- 本紙張尺度適财® ®家標準(CNS) Α4規格(21G X 297公$ '
裝 訂
線 576929 A7 B7
示，圖4A與4B的差異在於··圖4A的加入_離開光徑 440/430比圖4A的進入-刪除光徑420/450更長，而圖 4B的加入-離開光徑440，/430’比圖4B的進入-刪除光徑 4 2 0 ’ /4 5 0 ’更短，已知固定及可移動反射器可提供相等的光 徑長度。 圖5顯示根據本發明之波長塞取光學開關的其他實施 例’其中提供複數個加入、進入、離開、刪除光徑，其中 並提供一陣列狀之固定反射器及可移動反射器，其中當可 移動反射器處於輕射反射位置中時，固定反射器均在一其 材上至平行狀定向且可移動反射器均在基材上呈平行狀定 向，並可提供一或多個共用的固定反射器，以增加波長塞 取光學開關之整合密度，圖5顯示將三個波長塞取光學開 關整合在單一基材上，已知亦可整合兩個或更多個波長塞 取光學開關。 具體而言，波長塞取光學開關5 00的這些實施例係包 括：一基材5 1 0 ;及位於基材上之複數個（此處為三個）加 入光徑540a- 540c ;相對應的複數個（此處為三個）進入光 徑5 2 0 a- 5 2 0 c ;相對應的複數個（此處為三個）離開光徑 5 3 0 a- 5 3 0 c ;相對應的複數個（此處為三個）刪除光徑 5 5 0 a- 5 5 0c。一陣列狀的固定反射器59〇a、59〇b_58()a、 5 8 0 b係固定式耦合至基材5 1 0。一陣列狀的可移動反射器 5 60a- 5 60c及570a-5 70c係可移式耦合至基材51〇以譬 如Ά著ϋ頭5 6 2 a - 5 6 2 c及5 6 4 a - 5 6 4 c所示方向移向與移 離一輻射反射位置。固定反射器及可移動反射器係位於基 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) --- ψ 裝_ 訂
576929 A7 B7 五、發明説明（16 材上’以將一對應的進入光徑選擇性耦合至一對應的離開 光徑，將一對應的進入光徑選擇性耦合至一對應的刪除光 徑’並將一對應的加入光徑選擇性耦合至一對應的雞開光 徑。 如圖5所示’當可移動反射器處於圖5所示的輕射反射 位置中時，固定反射器590a- 5 90b- 5 8 0a- 5 80b均在基材 上呈平行狀定向，而可移動反射器570a-570c及560a- 5 60c均在基材上至平行狀定向。並且，複數個加入、進 入、離開、刪除光徑均與反射器杷鄰而在基材上呈平行狀 定向’且較佳對於固定反射器及處於輻射反射位置的可移 動反射器呈4 5 °角。 再參照圖5 ’可在相鄰的波長塞取光學開關之間共用至 少一個固定反射器。特別是，可提供相對應的複數個（圖5 中為三個）第一可移動反射器5 60a-560c及第二可移動反 射器5 70a-5 70c，並可提供相對應複數個（圖5申為兩個） 共用的固定反射器580a與580b。此外，可提供兩個未共 用的固定反射器5 90a及590b。如圖5所示，共用的固定 反射器5 8 0a及5 8 0b較佳可在兩面上具有反射性。在相鄰 各對的共線狀進入與離開光徑的一各別第一及第二反射器 5 6 0 a、5 7 0 b、5 6 0 b、5 7 0 c之間係設有一個共用的反射器 5 80a、5 80b。因此，可在一基材上提供可高度整合之波長 塞取光學開關。 圖5的貫施例以及任何上述實施例中，可如上述對於各 個可移動反射器提供個別的致動器。方可如讓渡予本案受 濃人之共同春查中名為N具有機械致動器之微型機電光學
576929
χ互連接開關及其操作方法，，的申請〇9/542，17〇號（事務 所案號9 134-12)所述方式來提供全面性致動器，該案的揭 不係以提及方式併人本文中，方可採用其他的致動技術。 圖4Α、4Β、5的波長塞取光學開關由於較容易製造並具 有不佔體積的結構所以為較佳方式，但是圖以及3β的構 k由於其他考慮因素（譬如致動器的放置及/或包裝因素）所 以可能亦為較佳方式。 現在參照圖6’顯示根據本發明之波長塞取光學開關的 製造方法。具體而言’參照圖6，在方塊61〇，僅沿著晶 體面蝕刻-基材，以形成固定及可移動反射器。譬如，對 於石夕基材可能僅沿| 45。& 7〇。肖進行㈣。在方塊 620 ’在基材的相對側上製造平行的光徑，在方塊63〇，製 成波長塞取光學開關的其餘部份。 已知可改變方塊61G、62()、63()的次序，以譬如可在蚀 刻基材IW製成光徑。並可同時進行或重疊進行兩個或更 多個方塊。並可將各個方塊的操作分成在其他子操作之前 或之後進行之一或多項子操作，但是，本發明較佳僅沿著 晶體面蝕刻基材，故可使用位於基材的相對側上之平行的 光徑。 圖式及說明書中，已經揭露本發明之典型的較佳實施 例，雖然採用特疋的名稱，但僅為一般描述性質而非限制 性質，本發明的範圍係由申請專利範圍所界定。 元件符號對照表 100 習知的MEMS波長塞取光學開關 -20-
576929 A7 B7 五、發明説明（ 18 ) 110, 210, 3 10 基材 120, 220, 3 20, 3 20f IN光徑 130, 23 0, 3 3 0, 3 3 0f OUT光徑 140, 240, 3 40, 3 40' ADD光徑 150, 2 5 0, 3 5 0, 3 5 0f DROP光徑 160, 170 第一可移動鏡 162, 164, 262, 264 移動方向 180, 190 固定鏡面 200, 3 00, 400, 400’， 5 00 波長塞取光學開 關 260, 3 60, 3 60 丨， 460, 460 第一可移動反射 器 266, 268 旋轉方向 270, 3 7 0, 3 70’， 470, 4 7 0' 第二可移動反射 器 280, 3 8 0, 3 8 0f， 4 80, 480’ 第一固定反射器 290, 3 90, 3 90’， 490, 490' 第二固定反射器 3 62, 3 62，， 3 64, 3 64, 移動方向 410, 4 1 0丨， 5 10 基材 420, 420，， 520a -c IN光徑 43 0, 43 0’， 5 3 0a -c OUT光徑 440, 440丨， 540a -c ADD光徑 4 5 0, 4 5 0丨， 5 5 0 a ,-c DROP光徑 5 62a -c，5 6 4 a- c 移動方向 5 60a -c，5 7 0 3. - c 可移動反射器 5 80 a ，b 共用固定反射器 5 90a ，b 未共用固定反射器 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐)

Claims (1)

  1. 576929 A8 B8 C8 D8 六 申請專利祀圍 j /種波長塞取光學開關’其包含： 一基材； 一加入（A D D)光從（3 4 0) ’其位於該基材上接收光學 輻射； 一進入（IN)光徑（320) ’其位於該基材上接收光學輕 射； 一離開（OUT)光徑（3 3 0)，其位於該基材上發送光學 輻射； 一刪除（D R Ο P)光徑（3 5 0)，其位於該基材上發送光 學輻射； 複數個固定反射器（3 80，390)，其固定式耦合至該 基材；及 複數個可移動反射器（3 6 0，3 7 0 )，其可移式耦合至 該基材以移向與移離一輻射反射位置； 其中該等固定反射器及該等可移動反射器係配置於 該基材上’以將該進入光徑選擇性耥合至該離開光 裡’將該進入光徑選擇性耦合至該刪除光徑，並該加 入光徑選擇性耦合至該離開光徑； 其特徵為： 該等固定反射器（3 80，3 90)均未在該基材上互呈正 交；狀定向：及 該等可移動反射器（3 60，3 70)處於該輻射反射位置 時’均未在該基材上互呈正交狀定向。 2 ·如申請專利範圍第I項之波長塞取光學開關，其中.該基 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
    裝
    576929 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 材包含單晶矽，該波長塞取光學開關其進一步特徵 為：當該等可移動反射器處於該輻射反射位置時，各 個該等固定及可移動反射器係沿著該單晶矽的一晶體 面進行定向。 3 .如申請專利範圍第1或2項之波長塞取光學開關，其 進一步特徵為：當該等可移動反射器處於該輻射反射 位置時，所有的該等固定及可移動反射器（460，， 47〇' ’ 480·，490’）均呈平行狀定向。 4 ·如申請專利範圍第1或2項之波長塞取光學開關，其 進一步特徵為：該等加入、進入、離開、刪除光徑在 該基材上對於該等固定反射器及處於該輕射反射位置 中之該等可移動反射器係呈45。或65。角定向。 5 .如申請專利範圍第1或2項之波長塞取光學開關，其 進一步特徵為：該等複數個固定反射器包含一第一及 一第二固定反射器，而該等複數個可移動反射器係包 含一第一及一第二可移動反射器。 6 ·如申請專利範圍第5項之波長塞取光學開關，其進一 步特徵為：當該等第一及第二可移動反射器處於該輻 射反射位置時，該進入光徑及該離開光徑呈現共線狀” 且該等第一及第二可移動反射器係配置於該進入光徑 與該離開光徑之間。 7 ·如申請專利範圍第6項之波長塞取光學開關，其進一 步特徵為：該第一固定反射器係配置於該基材上，以 如光學輪射從該第一可移動反射器反射至該刪除光 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 576929 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 徑，且該第二固定反射器係配置於該基材上，以將光 學輻射從該加入光徑反射至該第二可移動反射器。 8 如申請專利範圍第6項之波長塞取光學開關，其特徵 為： —第二加入光徑（5 4 0 b )，其位於該基材上接收光學 輻射； —第二進入光徑（5 20b)，其位於該基材上接收光學 輻射； —第二離開光徑（5 3 0 b )，其位於該基材上發送光學 輕射一第二刪除光徑（5 5 0b)，其位於該基材上發送光 學輻射； —第三固定反射器（5 80 b)，其固定式耦合至該基 材；及 一第三及一第四可移動反射器（56〇b，570b)，其可 和式轉合至該基材以移向與移離該輕射反射位置； 其中該等第一及第三固定反射器及該等第三及第四 可移動反射器係配置於該基材上，以將該第二進入光 ^二選擇性耦合至该第一離開光徑，將該第二進入光徑 選擇性耦合至該第二DROF光徑，並該第二加入光徑 選擇性耦合至該第二離開光徑。 9 · 一種波長塞取光學開關之製造方法，其特徵為： 僅/口著一單日日基材的晶體面進行蝕刻（6 1 〇 )，以形成 一陣列狀之固定及可移動反射器；及 在孩單晶基材上製造平行之加人、刪除、進入.、離 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公6 3- 576929 8 8 8 8 A B c D 六、申請專利範圍 開光徑（6 3 0)。 1 0 .如申請專利範圍第9項之方法，其申該蝕刻步驟其進 一步特徵為： 僅沿著該單晶矽的晶體面進行濕蝕刻，以形成該等 陣列狀之固定及可移動反射器。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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