TWI526688B - 用於加速度計與陀螺儀的光機感測器 - Google Patents

用於加速度計與陀螺儀的光機感測器 Download PDF

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    • G02B26/0858—Optical 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 the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by piezoelectric means

Description

用於加速度計與陀螺儀的光機感測器
本揭露之實施例一般是關於光電的領域，且更特別的是關於使用微電子系統以用於加速度計的及陀螺儀的測量。
對於位移感測(displacement-sensing)裝置的市場需求及收入，像是包括微電子系統(MEMS)為基的感測器之加速度計(accelerometer)及陀螺儀(gyroscope)，已穩定的成長。將慣性MEMS感測器整合進入寬範圍的消費電子設備、車輛及防衛應用正驅動著對於較小、較便宜、較低功率、較低雜訊且更正確的感測器之需要。然而，用於生產微縮的加速度計及陀螺儀由於他們在幾年前開始本質上仍保持未改變。在加速度度計或陀螺儀中典型的感測器可包括具有電性的驗證質量(proof-mass)位移感測的可移動驗證質量，例如使用交錯的電容器板。然而，傳統的靜電感測可能無法允許可縮放的生產晶片上感測器(on-chip sensor)、雷射器及偵測 器，並且可能無法提供足夠的敏感度或所欲的敏感度範圍。
100‧‧‧裝置
102‧‧‧波導
104‧‧‧波導
106‧‧‧區段
114‧‧‧雷射設置
120‧‧‧偵測器
122‧‧‧偵測器
124‧‧‧相移器
140‧‧‧區段
200‧‧‧裝置100之簡化的範例
600‧‧‧組合件
602‧‧‧波導
604‧‧‧波導
606‧‧‧區段
614‧‧‧雷射器
620‧‧‧偵測器
622‧‧‧偵測器
640‧‧‧支線
642‧‧‧支線
644‧‧‧支線
646‧‧‧支線
660‧‧‧驗證質量
700‧‧‧MEMS感測裝置
702‧‧‧驗證質量
704‧‧‧固定框
706‧‧‧驗證質量
800‧‧‧陀螺儀
900‧‧‧陀螺儀
1000‧‧‧陀螺儀
1100‧‧‧陀螺儀
1300‧‧‧系統
1304‧‧‧處理器
1308‧‧‧系統控制模組
1310‧‧‧記憶體控制器模組
1312‧‧‧系統記憶體
1314‧‧‧儲存器
1320‧‧‧通訊介面
實施例藉由下列詳細說明連同所附圖式將輕易的了解。為了方便此說明，相似的參考數字標定相似的結構元件。實施例藉由範例的方式來闡述而非藉由在所附圖式之圖中之限制的方式。
圖1及2為依據一些實施例示意地闡述用於感測慣性改變的範例MEMS感測裝置的圖。
圖3為依據一些實施例闡述在相對於另一個波導不同位置上MEMS感測裝置之波導的波導區段之模擬。
圖4闡述相應於在圖3中波導之不同的相對位置的波導之間光分布的範例模擬。
圖5為依據一些實施例闡述成為光信號相位差之函數的MEMS感測裝置之正規化光信號功率輸出的圖。
圖6闡述依據一些實施例包括類似於圖1之裝置的MEMS感測裝置且組態以避免可移動波導之交叉軸移動的範例組合件。
圖7為依據一些實施例包含陀螺儀的MEMS感測裝置的範例組態。
圖8~11闡述依據一些實施例附屬到加速度計在不同模式中的範例MEMS感測裝置，其組態成用或不用施加的外部旋轉來測量加速度計的感測及驅動模式。
圖12依據一些實施例示意地闡述用於操作MEMS感測裝置的方法的流程圖。
圖13依據一些實施例示意地闡述包括MEMS感測裝置的範例計算裝置。
【發明內容與實施方式】
依據一些實施例，本揭露之實施例說明提供用於感測慣性改變的範例MEMS感測裝置100的技術與組態。在下列說明中，說明性的建置之各種態樣將使用由本領域具有通常知識者通常採用的術語以將他們的作品之實質傳達到其它的本領域具有通常知識者。然而，將對本領域具有通常知識者顯而易見的是本揭露之實施例可僅以所說明的態樣中一些者來實行。為解釋的目的，提出特定數目、材料及配置以為了提供說明性的建置之全盤了解。然而對本領域具有通常知識者顯而易見的是，本揭露之實施例可不用這些特定細節來實行。在其它例子中，省略或簡化周知的特徵以為了不模糊說明性的建置。
在下列詳細說明中，對於此形成一部分的所附圖式作成參考，其中相似的數字標示遍及全文的相似部分，其藉由闡述實施例的方式來繪示，在其中本揭露之標的可被實行。要了解的是，可利用其它實施例並且在不悖離本揭露之範圍下可作成結構的或邏輯的改變。因此，下列詳細說明並非被採取以限制的觀念，而實施例之範圍係由附接的申請專利範圍及他們的等效來界定。
為了本揭露的目的，詞彙「A及/或B」意味(A)、(B)或(A及B)。為了本揭露的目的，詞彙「A、B及/或C」意味(A)、(B)、(C)、(A及B)、(A及C)、(B及C)或(A、B及C)。
本說明可使用透視為基(perspective-based)的說明，諸如頂部/底部、進/出、之上/之下等。這類說明僅用以方便討論且不打算將於此說明的實施例之應用限制到任何特定的方向。
本說明可使用詞彙「在一實施例中」或「在多個實施例中」其各者參照到相同或不同的實施例之一或多個。進一步而言，術語「包含」、「包括」、「具有」等，如對照本揭露之實施例所使用的，其為同義的。
術語「與…耦接/耦合」隨著其衍生可被使用於此。「耦接/耦合」可意味後面之一或以上的。「耦接/耦合」可意味二或以上的元件直接實體或電性接觸。然而，「耦接/耦合」可意味二或以上的元件間接彼此接觸，但仍又彼此配合或互動，且可意味一或以上的其它元件耦接或連接在所述要耦彼此耦接的元件之間。術語「直接耦接/耦合」可意味二或以上元件直接的接觸。
在各種實施例中，詞彙「第一層形成、沈積或另外置於第二層上」可意味第一層形成、沈積或置於第二層之上而至少一部分的第一層可與至少一部分的第二層直接接觸(例如，直接實體及/或電性接觸)或間接接觸(例如，具有在第一層與第二層之間的一或以上的其它 層)。
如於此所使用的，術語「模組」可參照至部分的或包括特定應用積體電路(ASIC；Application Specific Integrated Circuit)、電子電路、處理器(共用、專屬或群組)及/或記憶體(共用、專屬或群組)，其執行一或以上的軟體或韌體程式、組合邏輯電路及/或其它提供所欲功能性之適合的組件。
圖1及2為依據一些實施例示意地闡述用於感測慣性改變的範例MEMS感測裝置100。為了解釋的目的，放大以虛線劃界的裝置100之區段140並且繪示在圖1之虛線矩形140’內。亦為了解釋裝置100之操作的目的，圖2闡述裝置100之簡化的範例200。裝置100包括兩個易消散地耦合的波導102及104，至少波導102及104之區段彼此實質上平行的佈置。如由圖1之區段140所闡述且在圖2中較多的細節來繪示的，至少波導102之區段106可實質上平行於波導104而佈置且可實質上平行於波導104而為可移動的，如分別由圖1及2中之箭頭150及250所指示。相對於波導104之波導102(或區段106)之移動150(在圖2中由數字250所指示)之後將稱為「剪切(shearing)」移動。由箭頭152所指示的波導102(區段106)之交叉軸移動可能是不需的且將在下面更詳細的討論。波導104可組態成不可移動的，例如固定在相對於波導102的確定位置。在140’中所指示於區段106與波導104間的間隙可組態以在波導102與104之間 供給消散波(evanescent wave)效應。
來自光源的光束，像是雷射設置114，可被分割成兩部分(如在圖2中所繪示為INPUT 1及INPUT 2)，其可透過波導102及104兩者發送，並且分別輸出(DET 1及DET 2)偵測器120及122。在一波導中光之相位，例如波導102可由相移器(phase shifter)124所控制。相移器124可包含載子注入相移器，像是正交偏壓二極體(quadrature bias diode)或光電相位調諧器(electro-optic phase tuner)。在一些實施例中，可控制相位使得光束之光強度在光通過裝置100之平衡位置(rest position)處的波導102及104的部分間可被實質等分。
圖3為依據一些實施例闡述相對於上述MEMS感測裝置之波導102來說，在不同位置A、B、C、D中波導104之波導區段106的範例模擬300的示意圖。更具體而言，模擬300闡述包括輸入場(launch field)的波導104物理地移動了等於-λ/4(位置A)、0λ/4(位置B)、+λ/4(位置C)、+2λ/4(位置D)的量，其中λ為在波導中所測量的波長，例如在數微米之中。圖4闡述對應於圖3中波導104的不同位置A、B、C、D，在波導102及104之間光分佈的範例模擬400。更具體而言，在圖4中，由字母A所指示波導之間的光分佈符合在圖3中波導之位置A，由字母B所指示波導之間的光分佈符合在圖3中波導之位置B，由字母C所指示波導之間的光分佈 符合在圖3中波導之位置C，以及由字母D所指示波導之間的光分佈符合在圖3中波導之位置D。
圖5為依據一些實施例闡述作為光信號相位差△Φ之正規化的信號功率輸出P/P0(分別由偵測器120及122所偵測)的圖形500，其中P0為MEMS感測裝置之光束的全部輸入功率。光信號功率符合光強度，並且之後將可互換地以光強度使用。如所繪示的，由於在一波導中(例如，以參考圖1所說明的102)輸入信號之相位控制，P/P0比在裝置100之平衡位置處可為0.5。如圖4所示，正規化信號功率輸出符合在波導102及104中光分佈的範例，其輪流的符合在圖3中波導之位置A、B、C及D。如模擬400及圖形500闡述，通過波導102及104的光束部分之重疊(superimposition)的效應造成各種程度的干涉發生在光束部分之間，範圍從相長干涉(constructive interference)(在圖形500中的點B及D)到相消干涉(destructive interference)(在圖形500中的點A及C)。據此，在通過波導102及104的光束之部分間的光強度可改變且由偵測器120及122所偵測。
如圖3~5所示，相對於波導102之波導104從位置B到位置A或C的位移係等於在波導中波長的四分之一。更具體而言，若包括其輸入場的一波導(例如，104)可能從其初始位置B而為物理地可移動的，由位置A、C、D所指示的相對波導位移之各者可為可達到的。據此，對照「固定的」波導104之可移動的波導102之運 動可被轉換，造成可偵測的及可測量的波長改變，其可輪流的造成於由偵測器120和122所偵測的光束位置之間在光強度上可偵測的改變。相關波導104的波導102之物理移動可反應於慣性改變而發生，像是反應於外部加速度，施加到感測裝置100。
考量操作感測裝置100的三個模式。請參照圖形500，在操作感測裝置100之第一模式中，感測裝置100可被校準(例如，使用相移器124)來在接近點B的線性區域內操作。感測裝置100之小運動和相應在光強度上的改變可藉由監控兩個偵測器120、122來轉換，例如自50：50的兩光束部分的輸出比之偏差。在接近點B的線性區域圖形500之斜率可被描述為s dP/d△Φ=P0/2。舉例來說，假定在材料中的波長為具有0.1mW功率輸入的~1μ，約±32nm之波導104的移動可造成±10%的功率調變。據此，感測裝置100可被校準以轉換波導102相對於波導104之小移動。例如，在自由空間(free space)中的全波長(full wavelength)可為1.3um。對於特定波導組態，此可符合在440nm之波導中的波長，且此波長之四分之一為110nm，相應於從B到C的位移(圖3)。
操作感測裝置100的第二模式可類似於操作的第一模式，但取代了偵測在兩偵測器122及120處輸出比上的改變，而可導入主動回授回路(未繪示)其可控制相移器124，保持輸出功率比固定在50：50。在操作的第三模式中，感測裝置100可組態以藉由如輸出從A走到B 到C到D到A等來計數邊緣。「計數邊緣」意味著不是基於關於B(在圖5中)的正弦響應之小線性區域來轉換慣性力(inertial force)，而是允許較大的位移，其將整體非線性正弦曲線A到B到C到D勾勒出，有可能地進行多次。藉由偵測功率輸出值為沿著正弦曲線周期的何處，可確定位移。例如，每次比率被確定為100：0時，波導104可已移動了等於在波導104中一個波長的額外的波長。
如上所注意的，波導102(或其區段106)相對於波導104的「剪切」移動是所欲的，同時波導104之交叉軸移動則可能不是，其由於偵測為波導102之「剪切」移動的光強度改變之潛在失真以及在相應於慣性改變的評估上隨後的錯誤。圖6闡述範例組合件600，其包括類似於裝置100之MEMS感測裝置且組態以避免波導102之交叉軸移動。組合件600可包括驗證質量660，其具有四個「支線」(例如，彈簧設置)640、642、644及646。組合件600可更包括感測裝置670，其包含波導602及604(類似於102及104)，其中波導604之至少區段606(類似於106)可置於驗證質量660上。如所繪示，區段606實質地被佈置而平行於波導602。
組合件600可更包括偵測器622和620(類似於122及120)以及光源，例如雷射器614，其組態以提供雷射光束以在波導602、604之間被分開，如參考圖1所說的。支線640、642、644及646可在他們最外部的點 上被固定到固定的框(未繪示)並且可被組態成可變形的，例如可伸展的或可彎曲的。據此，驗證質量660可能可移動於一方向上，例如上與下，如圖6中的箭頭670所繪示，其由於支線變形。支線可以所欲的厚度被製造以致避免了驗證質量660之交叉軸移動以及相應的波導604之區段606的交叉軸移動。進一步而言，支線不需要為直的。在一些實施例中，支線可包括隨著波導沿著具有足夠大的曲率半徑(radius of curvature)之彎曲運行的一或以上彎曲的區段以致不會引起明顯的光耗損(optical loss)。在操作中，外部加速度可引起驗證質量660相對於框移動，將支線640、642、644及646變形以及移位附接到驗證質量660的波導604中的輸入場。(支線640、642、644及646之變形係為了圖6中簡化的目的而擴大)。
可注意關於組合件600的一些點。例如，由於沿著彎曲的屈曲運行將波導602彎曲可引起應力光學效應(stress-optical effect)，將輸入光之相位移位。然而，詳細的研究已顯示此可具有在如上所述慣性改變感測上的可忽略的效應。在另一個範例中，形成在組合件600上的偵測器622可對交叉軸移動是敏感的。然而，在圖6中驗證質量660之其餘一側(例如，右側)上安裝額外的感測裝置(例如，與622一樣)可報導相反的結果，其可對於交叉軸移動為線性的。據此，交叉軸移動之效應可藉由在驗證質量600之各側上提供兩個感測裝置且找到偵測 器信號之和而被抵銷。
組合件可相對的為功率不敏感的(power-insensitive)，其組態以容許實質的光學功率，上至直到波導602及604之非線性光學臨界為止。傳統的靜電MEMS感測裝置可在敏感度(最小可測量信號，在信號上最小可測量改變)與動態範圍(在飽和或失效之前最大可測量信號)之間需要權衡。相較之下，在所述的感測裝置中，敏感度可由波導602、604之幾何形狀所支配，並且在上述操作的第三模式中動態範圍可由「支線」640、642、644及646之幾何形狀所設定，其確定驗證質量660在「剪切」運動中可移動多遠。
用於波導602、604的位移及相應的功率改變可如下列般計算。若在波導604中光束的功率為100%，接著在波導602中的功率可被計算為：
在當Pmax為正弦平方函數之峰值功率處，λ0為在自由空間中的波長使得在波導中的波長為λ0/neff)，x為相對於其餘一者的波導其中之一的位移，且δ為初始相位偏置(offset)，其可使用相移器而被控制，像是光電相位調諧器。據此，所欲的是具有上面正弦平方函數之最陡斜率的點處之P，在偵測器處基線功率輸出(baseline power output)並非Pmax，但接近Pmax的一半： P 0=P max /2 等式2
據此，等式1可重寫如下：
當小位移dx發生時，對此微分給出了在偵測器處導出的微小功率改變d(P/P 0 )：
注意，在操作的一模式中，所欲的是具有原始函數之最陡點，亦即，在斜率最大化的點處。據此，最後等式之「正弦」部可等於+1(或-1)。因此，對於最陡斜率之點附近小位移的位移敏感度為： 例如，若neff=3.0，且λ0=1.31um，我們具有：
換句話說，經測量的輸出功率可對於每一個位移的奈米可改變了0.7%。例如，對於位移的14nm，我們可具有10%輸出功率改變。據此，幾十的波長之長的合理製備長度可被提供用於制造波導602及604。
一互我們具有x位移測量，可考量下列來計算加速度：引起驗證質量之加速度遵照虎克定律(Hooke’s law)，F=kx，其中k為彈簧的彈性常數。其亦遵照牛頓第二定律(Newton’s second law)，F=ma，其中m為質量。因此，kx=ma。據此，加速度可計算為 a=(m/k)*x 等式7
上述實施例可關於加速度測量術(accelerometry)感測及測量。不同類型的感測器，像是MEMS陀螺儀亦可使用上述技術來提供。圖7~11闡述MEMS感測裝置之範例實施例，其組態以使用上述技術測量角速度(angular velocity)。
圖7為依據一些實施例像是陀螺儀的MEMS感測裝置700的範例組態。感測裝置700包括附接到固定框704的外部驗證質量702。驗證質量702可組態成類似於參考圖6所述的一者，並且據此可包括類似於參考圖6所述之一者的感測器裝置(為簡化而未繪示於圖7中)。驗證質量702可組態以在由箭頭720所指示的方向上移動(驅動模式)。
裝置700可更包括內部驗證質量706(亦組態成類似於參考圖6所述之一者且包括類似的感測裝置，其為簡化而未繪示)，其自由的在由箭頭722所指示的方向上移動(感測模式)，例如垂直於驅動模式。在一些實施例中，內部驗證質量706可置於外部驗證質量702內。在其它實施例中，由於慣性力則內部與外部驗證質量706與702可分開的佈置且附接到框704。外部驗證質量702可在確定的驅動頻率「ω驅動」被激發，例如使用梳齒(comb finger)之「驅動」組(為了簡明而未繪示)，以為了供給可測量的柯式力(Coriolis force)(其被計算以確定旋轉速度)。
計算x位移可以如上述相同的方式導出且應用到下面的公式以為了獲得旋轉速率(rotation rate)。在z方向上全部旋轉的存在中，有C=-2Ω×v的內部驗證質量的加速度(「柯式加速度(Coriolis acceleration)」)，其中Ω為旋轉速率向量並且v為速度向量。
為了簡化，假定Ω和v為垂直。再次使用ma=kx，且應用上面的柯式加速度，我們有：Ω=(-k/2mv)x 等式8
其中m為內部質量的質量且k為其彈性常數。
圖8~11闡述在不同模式中附屬到陀螺儀的範例MEMS感測裝置700，具體而言其組態以用或不用施加外部的旋轉來測量陀螺儀的感測及驅動模式，例如陀螺儀800、900、1000及1100組態為參考圖7所說明的。更具體而言，裝置700可組態以用或不用施加外部的旋轉來感測驅動模式及感測模式。例如，分別在狀態800及900中，裝置700可不用施加的外部旋轉感測驅動模式及感測模式，並且分別在狀態1000及1100中可用施加的外部旋轉來感測驅動模式及感測模式。當遭受外部旋轉(在與頁同的平面中)時，內部驗證質量706可在頻率“ω感測”=“ω驅動”移動。在狀態800、900、1000及1100中，裝置700可組態以在分別由數字802、902、1002及1102指示的黑色橢圓處偵測感測模式或驅動模式任一者的運動。
圖12為依據一些實施例闡述如參考圖1所說明的MEMS感測裝置100之步驟流程圖。步驟1200可在 方向1202處開始，其中可例如以相移器124控制在至少一波導(例如，波導102)中光束部之相位。可控制相位以確保在裝置100之平衡(或初始)位置中，光束之光強度可在光通過波導102及104的部分之間實質地被等分，以為了當裝置100反應於外部加速度而移動，引起如上所述可移動的波導相對於固定的波導移動時，確保光強度改變的可偵測性(detectability)。
在方塊1204處，例如使用偵測器120及122，可偵測於光束通過裝置之兩波導的光束之部分間光強度上的改變。改變可反應於波導104(或波導104之區段106)相對於波導102之實質平行的位移而發生。如上所述，位移可起因於施加到裝置100或包括裝置100的設備之外部的加速度而發生。
在方塊1206處，基於偵測的光強度改變，可確定施加到裝置100(或包括裝置100的設備)的慣性改變(例如，外部加速度或旋轉)。如上所述，裝置100可被校準以基於偵測的功率(光強度)改變轉換相對於波導102的波導104之移動。波導104之移動及在光強度上相應的改變符合起因於施加到裝置100(或包括裝置100的設備)的外部加速度或旋轉的慣性改變。加速度或旋轉可基於這些相依性來計算。在等式4中知道偵測的光已改變d(P/P0)多少，且知道等式4的右手側上的幾何及其它因子，可使用等式4來轉換位移dx。從這可使用等式7來計算加速度或可使用等式8來計算旋轉率。以對了解所 請求的標的最有助益的方式，各種操作係說明為依次的多重離散操作。然而，說明的次序不應理解為暗示這些操作為必要的次序相依。本揭露的實施例可使用任何適合如所欲組態的硬體及/或軟體來建置為系統或設備。
圖13示意地闡述可被使用來實現於此說明的各種實施例的範例系統。舉一實施例，圖13闡述一範例系統1300，具有一或以上的處理器1304、耦合處理器1304至少其中之一的系統控制模組1308、耦合到系統控制模組1308的系統記憶體1312、耦合到系統控制模組1308的非揮發性記憶體(NVM)/儲存器1314及耦合到系統控制模組1308的一或以上通訊介面1320。
在一些實施例中，系統1300可包括裝置100、組合件600或裝置700，並且提供施行瞄準偵測光強度之改變及計算施加到系統及/或其它於此說明的模組的外部加速度及/或旋轉。舉例來說，裝置100、組合件600或裝置700可置於包括在系統1300中的晶片中。在一些實施例中，系統1300可包括具有指令之一或以上的電腦可讀媒體(例如，系統記憶體或NVM/儲存器1314)以及與一或以上電腦可讀媒體耦合的一或以上的處理器(例如，處理器1304)，且組態以執行指令以建置模組來施行於此說明的光強度改變偵測和慣性改變計算動作。
用於一實施例的系統控制模組1308可包括任何適合的介面控制器以供給任何適合的介面到處理器1304之其中至少一者及/或到與系統控制模組1308通訊 的任何適合的裝置或組件。
系統控制模組1308可包括記憶體控制器模組1310，用以提供介面到系統記憶體1312。記憶體控制器模組1310可為硬體模組、軟體模組及/或韌體模組。可使用系統記憶體1312以載入或儲存例如用於系統1300的資料及/或指令。用於一實施例的系統記憶體1312可包括任何適合的揮發性記憶體，例如像是適合的DRAM。用於一實施例的系統控模組1308可包括一或以上的輸入/輸出(I/O)控制器以提供介面給NVM/儲存器1314以及通訊介面1320。
NVM/儲存器1314可被使用來儲存資料及/或指令，例如NVM/儲存器1314可包括任何適合的非揮發性記憶體，例如像是快閃記憶體，及/或可包括任何適合的非揮發性儲存裝置，例如像是一或以上的硬碟驅動(HDD；hard disk drive)、一或以上的光碟(CD)驅動，以及一或以上的數位影音光碟(DVD；digital versatile disc)。NVM/儲存器1314可包括系統1300被安裝於其上的實體上部分的裝置之儲存資源或是其可藉由裝置(但不必然為一部分的)而為可存取的。舉例來說，NVM/儲存器1314可經由通訊介面1320在網路之上被存取。
通訊介面1320可提供用於系統1300的介面以在一或以上的網路之上及/或與其它適合的裝置進行通訊。系統1300可依據一或以上無線網路標準及/或協定 之任一者與一或以上無線網路的組件無線地通訊。
對於一實施例，處理器1304之至少一者可與用於一或以上系統控制模組1308之控制器(例如，記憶體控制模組1310)封裝在一起。對於一實施例，處理器1304之至少一者可與用於一或以上系統控制模組1308之一或以上控制器的邏輯封裝在一起以形成系統級封裝(SiP；System in Package)。對於一實施例，處理器1304之至少一者可被整合在與用於一或以上系統控制模組1308之控制器的邏輯相同的晶粒上。對於一實施例，處理器1304之至少一者可被整合在與用於一或以上系統控制模組1308之控制器相同的晶粒上以形成系統級晶片(SoC；System on Chip)。
在各種實施例中，系統1300可多少具有組件及或不同的架構。例如，在一些實施例中，系統1300可包括攝像機、鍵盤、液晶顯示(LCD；liquid crystal display)螢幕(包括觸碰螢幕顯示器)、非揮發性記憶體埠、多個天線、圖形晶片、特定應用積體電路(ASIC；application-specific integrated circuit)及揚聲器。
在各種建置中，系統1300可為(但不限於)行動計算裝置(例如，膝上型計算裝置、手持計算裝置、平板、易網機等)、膝上型電腦(laptop)、易網機、筆記型電腦(notebook)、超極致筆電(ultrabook)、智慧型電話、平板、個人數位助手(PDA；personal digital assistant)、超級移動電腦(ultra-mobile PC)、行動電 話、桌上型電腦、伺服器、印表機、掃描器、監視器、機上盒(set-top box)、娛樂控制單元(entertainment control unit)、數位相機、可攜音樂播放器或數位影像記錄器。在進一步建置中，系統1300可為任何其它電子裝置。
於此說明的實施例可由下列範例進一步闡述。範例1為包含微機電系統(MEMS)設備的設備方法，包含：雷射設置，組態以產生光束；第一波導，組態以接收及輸出該光束的第一部分；以及第二波導，具有易消散地耦合到該第一波導的區段，該第二波導組態以接收及輸出該光束的第二部分，其中該第二波導的區段組態成實質上平行於該第一波導而為可移動的，其中該第二波導的區段之移動引起該光束的第一與第二部分之間在光強度上之可偵測的改變。
範例2可包括範例1之標的，且更載明該設備包含與該第二波導耦合的相移器且組態以控制對該光束之第二部分相對於該光束的第一部分的相位移動，以在光強度上該可偵測的改變發生之前提供該光束之第一與第二部分之間光強度的實質等分。
範例3可包括範例2之標的，且更載明該相移器包含載子注入相移器，其包括正交偏壓二極體或光電相位調諧器。
範例4可包括範例1之標的，且更載明該設備更包括：第一偵測器，耦合到該第一波導且組態以偵測 該光束之第一部分的光強度；以及第二偵測器，耦合到該第二波導以偵測該光束之第二部分的光強度。
範例5可包括範例1到4之標的，且更載明該設備更包含：第一驗證質量，可移動地附接到框，使得該第一驗證質量在相對於該框的至少一方向上為可移動的，其中該第二波導之區段置於該第一驗證質量上，其中該第一驗證質量之移動引起該第二波導之區段實質平行於該第一波導而移動。
範例6可包括範例5之標的，且更載明該第一驗證質量結構藉由至少兩個彈簧設置附接到該框。
範例7可包括範例5之標的，且更載明該第一驗證質量之移動係由施加到該設備的外部加速度所引起，其中該設備包含加速度計。
範例8可包括範例5之標的，且更載明該設備包含第一組合件，其中該設備更包括第二組合件，包含：第三波導，組態以接收及輸出該光束的第三部分；第四波導，具有易消散地耦合到該第三波導的至少一區段，該第四波導組態以接收及輸出相對於該第三部分相位移動的光束之第四部分；第三偵測器，耦合到該第三波導且組態以偵測該光束之第三部分的光強度；以及第四偵測器，耦合到該第四波導且組態以偵測該光束之第四部分的光強度，其中該第四波導之區段組態以反應於該設備之另一位移實質平行於該第三波導而為可移動的，其中該第四波導之部分的移動引起該光束的第三與第四部分光強度上可偵 測的改變。
範例9可包括範例8之標的，且更載明該第四波導的區段係置於第二驗證質量上，其中該第二驗證質量之移動引起該第四波導之部分實質平行於該第二波導而移動。
範例10可包括範例9之標的，且更載明該第二驗證質量結構係可移動地附接到該框，使得該驗證質量在相對於該框的至少另一方向上為可移動的，該另一方向垂直於該至少一方向。
範例11可包括範例10之標的，且更載明該第二驗證質量係置於該第一驗證質量上。
範例12可包括範例9之標的，且更載明該第二驗證質量之移動係由該框之外部旋轉所引起，其中該設備包含陀螺儀。
範例13為一種系統，包含：計算裝置；以及耦合到該計算裝置的微機電系統(MEMS)設備，該設備包含：雷射設置，組態以產生光束；第一波導，組態以接收及輸出該光束的第一部分；第二波導，具有易消散地耦合到該第一波導的區段，該第二波導組態以接收及輸出該光束的第二部分，其中該第二波導之區段組態以實質平行於該第一波導而可移動，其中該第二波導之區段的移動引起該光束之第一與第二部分之間光強度上可偵測的改變。
範例14可包括範例13的標的，且更載明該 系統更包含第一偵測器，其耦合到該第一波導且組態以偵測該光束之第一部分的光強度；以及包含第二偵測器，其耦合到該第二波導以偵測該光束之第二部分的光強度。
範例15可包括範例14之標的，且更載明該系統包括電路，其耦合到該第一及第二偵測器，以基於分別由該第一及第二偵測器所偵測的該第一及第二部分的光強度來確定與該系統有關的慣性改變。
範例16可包括範例15之標的，且更載明該MEMS設備係置於耦合到該計算裝置的晶片中。
範例17可包括範例16之標的，且更載明該系統包含行動計算裝置。
範例18包括一種方法，包含：控制通過微機電系統(MEMS)設備之第一及第二波導的光束的第一及第二部分其中至少一者的光強度，以提供該第一與第二部分之間光強度之實質等分，其中該第二指導方針的至少一區段易消散地耦合到該第一波導且組態以反應於與該設備有關的慣性改變實質平行於該第一波導而可移動；偵測由該第二波導之部分相對於該第一波導的移動所引起的該第一及第二部分之間光強度上的改變；以及基於該偵測的結果，確定施加到已引起在分別光強度上改變之設備的慣性改變。
範例19可包括範例18之標的，且更載明該控制包括將該光束之第二部分相對於該光束之第一部分進行相位移動。
範例20可包括範例18~19之標的，且更載明該慣性改變包括該設備的外部旋轉或該設備的外部加速度。
各種實施例可包括上述實施例之適當組合，其包括以上述連接形式(及)(例如，「及」可為「及/或」)實施例之擇一的(或)實施例。進一步而言，一些實施例可包括一或以上儲存於其上具有指令的製造之物件(例如，非暫態電腦可讀媒體)，其當執行時造成任何上述實施例的動作。再者，一些實施例可包括設備或系統，其具有用於實現上述實施例整各種操作之適合的手段。
上面闡述的建置之說明，包括在摘要中所說明的事物，並不打算為窮舉的或將本揭露之實施例限制到所揭示精確的形式。如該些相關領域具有通常知識者將認定的，在當特定建置及範例為了闡述的目的於此說明的同時，各種等效修改在本揭露之範圍內為可能的。
可按照上述詳細說明對本揭露之實施例完成這些修改。在下列申請專利範圍中使用的術語不應理解成將本揭露之各種實施例限制到在說明書及申請專利範圍中所揭露的特定建置。相反的，此範圍是要由下列申請專利範圍完整地確定，其是依據建立的申請專利範圍之教示來理解。
100‧‧‧裝置
102‧‧‧波導
104‧‧‧波導
106‧‧‧區段
114‧‧‧雷射設置
120‧‧‧偵測器
122‧‧‧偵測器
124‧‧‧相移器
140‧‧‧區段

Claims (18)

  1. 一種微機電系統(MEMS)設備，包含：雷射設置，組態以產生光束；第一波導，組態以接收及輸出該光束的第一部分；第二波導，具有易消散地耦合到該第一波導的區段，該第二波導組態以接收及輸出該光束的第二部分；以及與該第二波導耦合的相移器，組態以控制對該光束之第二部分相對於該光束的第一部分的相位移動，以在光強度上該可偵測的改變發生之前提供該光束之第一與第二部分之間光強度的實質等分，其中該第二波導的區段組態成實質上平行於該第一波導而為可移動的，其中該第二波導的區段之移動引起該光束的第一與第二部分之間在光強度上之可偵測的改變。
  2. 如申請專利範圍第1項的設備，其中該相移器包含載子注入相移器，其包括正交偏壓二極體或光電相位調諧器。
  3. 如申請專利範圍第1項的設備，更包含：第一偵測器，耦合到該第一波導且組態以偵測該光束之第一部分的光強度；以及第二偵測器，耦合到該第二波導以偵測該光束之第二部分的光強度。
  4. 如申請專利範圍第1項的設備，更包含：第一驗證質量，可移動地附接到框，使得該第一驗證質量在相對於該框的至少一方向上為可移動的，其中該第 二波導之區段置於該第一驗證質量上，其中該第一驗證質量之移動引起該第二波導之區段實質平行於該第一波導而移動。
  5. 如申請專利範圍第4項的設備，其中該第一驗證質量結構藉由至少兩個彈簧設置附接到該框。
  6. 如申請專利範圍第4項的設備，其中該第一驗證質量之移動係由施加到該設備的外部加速度所引起，其中該設備包含加速度計。
  7. 如申請專利範圍第4項的設備，其中該設備包含第一組合件，其中該設備更包括第二組合件，包含：第三波導，組態以接收及輸出該光束的第三部分；第四波導，具有易消散地耦合到該第三波導的至少一區段，該第四波導組態以接收及輸出相對於該第三部分相位移動的光束之第四部分；第三偵測器，耦合到該第三波導且組態以偵測該光束之第三部分的光強度；以及第四偵測器，耦合到該第四波導且組態以偵測該光束之第四部分的光強度，其中該第四波導之區段組態以反應於該設備之另一位移實質平行於該第三波導而為可移動的，其中該第四波導之部分的移動引起該光束的第三與第四部分光強度上可偵測的改變。
  8. 如申請專利範圍第7項的設備，其中該第四波導的區段係置於第二驗證質量上，其中該第二驗證質量之移 動引起該第四波導之部分實質平行於該第二波導而移動。
  9. 如申請專利範圍第8項的設備，其中該第二驗證質量結構係可移動地附接到該框，使得該驗證質量在相對於該框的至少另一方向上為可移動的，該另一方向垂置於該至少一方向。
  10. 如申請專利範圍第9項的設備，其中該第二驗證質量係置於該第一驗證質量上。
  11. 如申請專利範圍第8項的設備，其中該第二驗證質量之移動係由該框之外部旋轉所引起，其中該設備包含陀螺儀。
  12. 一種系統，包含：計算裝置；以及耦合到該計算裝置的微機電系統(MEMS)設備，該設備包含：雷射設置，組態以產生光束；第一波導，組態以接收及輸出該光束的第一部分；第二波導，具有易消散地耦合到該第一波導的區段，該第二波導組態以接收及輸出該光束的第二部分；及與該第二波導耦合的相移器，組態以控制對該光束之第二部分相對於該光束的第一部分的相位移動，以在光強度上該可偵測的改變發生之前提供該光束之第一與第二部分之間光強度的實質等分，其中該第二波導之區段組態以實質平行於該第一 波導而可移動，其中該第二波導之區段的移動引起該光束之第一與第二部分之間光強度上可偵測的改變。
  13. 如申請專利範圍第12項的系統，更包含：第一偵測器，耦合到該第一波導且組態以偵測該光束之第一部分的光強度；以及第二偵測器，耦合到該第二波導以偵測該光束之第二部分的光強度。
  14. 如申請專利範圍第13項的系統，更包含：電路，耦合到該第一及第二偵測器，以基於分別由該第一及第二偵測器所偵測的該第一及第二部分的光強度來確定與該系統有關的慣性改變。
  15. 如申請專利範圍第14項的系統，其中該MEMS設備係置於耦合到該計算裝置的晶片中。
  16. 如申請專利範圍第15項的系統，其中該系統包含行動計算裝置。
  17. 一種方法，包含：控制通過微機電系統(MEMS)設備之第一及第二波導的光束的第一及第二部分其中至少一者的光強度，以提供該第一與第二部分之間光強度之實質等分，其中該第二波導的至少一區段易消散地耦合到該第一波導且組態以反應於與該設備有關的慣性改變實質平行於該第一波導而可移動；偵測由該第二波導之部分相對於該第一波導的移動所引起的該第一及第二部分之間光強度上的改變；以及 基於該偵測的結果，確定施加到已引起在分別光強度上改變之設備的慣性改變，其中該控制包括將該光束之第二部分相對於該光束之第一部分進行相位移動。
  18. 如申請專利範圍第17項的方法，其中該慣性改變包括該設備的外部旋轉或該設備的外部加速度。
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