TWI528036B - 光學機械慣性感應器 - Google Patents

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大衛 哈奇森
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Description

光學機械慣性感應器
本揭示的實施例大致上關於光電子領域，特別關於使用用於加速度測定或陀螺儀之微電子系統(MEMS)。
例如包含微電子系統(MEMS)為基礎的感測器之加速度計等位移感測器裝置的市場需求及收益已穩定地成長。整合於範圍廣泛的消費性電子、汽車、及國防應用的慣性MEMS感測器正驅動更小、更便宜、更低功率、更低雜訊、及更準確的感測器。用於製造微米級加速度計及類似感測裝置的技術自多年前開始基本上維持不變。在加速度計中典型的感測包含可移動的保證質量，可移動的保證質量具有可被電感測的保證質量位移，舉例而言，使用指叉電容器板。但是，傳統的靜電感測不允許晶片上感測器、雷射器、及偵測器之量產，且未提供充份的靈敏度或所需的靈敏度範圍。
100‧‧‧感測裝置
101‧‧‧光源
102‧‧‧波導
104‧‧‧第一臂
106‧‧‧第二臂
108‧‧‧光束
114‧‧‧第一部份
116‧‧‧第二部份
120‧‧‧輸出
124‧‧‧端部
126‧‧‧端部
128‧‧‧再合併光束
130‧‧‧保證質量
140‧‧‧腳部
142‧‧‧腳部
144‧‧‧腳部
146‧‧‧腳部
160‧‧‧相位偏移器
180‧‧‧架
260‧‧‧偵測器
500‧‧‧感測裝置
600‧‧‧陀螺儀
700‧‧‧陀螺儀
800‧‧‧陀螺儀
900‧‧‧陀螺儀
1200‧‧‧感測裝置
1400‧‧‧系統
配合附圖，藉由詳細說明，可容易瞭解實施例。為了便於說明，類似代號代表類似結構元件。在附圖的圖式中，以舉例方式而非限定方式，說明實施例。
圖1及2顯示根據某些實施例的用於感測慣性變化的舉例說明之MEMS感測裝置。
圖3是顯示根據某些實施例之相對於圖1及2的感測裝置之光訊號波長之光訊號功率輸出圖。
圖4是根據某些實施例之虛線標示的圖3之圖形的部份放大視圖。
圖5-9顯示根據某些實施例之不同應用中MEMS感測裝置的各種實例。
圖10-11顯示根據某些實施例之舉例說明的MEMS感測裝置的部份放大視圖。
圖12顯示根據某些實施例之包括圖1的裝置變化之舉例說明的感測裝置。
圖13顯示根據某些實施例之MEMS感測裝置的操作方法的流程圖。
圖14顯示根據某些實施例之包含MEMS感測裝置的舉例說明的計算裝置。
【發明內容及實施方式】
本揭示的實施例說明提供感測慣性變化的舉例說明之MEMS感測裝置100的技術及配置。在下述說明中，使用習於此技藝者通常用以表達它們的作品給其它習於此技藝 者的術語，以說明各種態樣的說明性實施。但是，習於此技藝者將清楚，僅以某些所述態樣，即可實施本揭示的實施例。為了說明，揭示特定數目、材料及配置以助於完整瞭解所示的實施。但是，習於此技藝者清楚知道沒有特定細節仍可實施本揭示的實施例。在其它情形中，省略或簡化習知的特點以免模糊所示的實施。
在下述詳細說明中，參考形成其一部份的附圖，且以可實施本揭示的標的之顯示實施例作說明，在附圖中，類似代號代表類似構件。須瞭解，可以使用其它實施例，以及，在不悖離本揭示的範圍之下，可以作出結構或邏輯的變化。因此，後述詳細說明不是限定性的，且實施例的範圍是由後附的申請專利範圍及其均等範圍所界定。
基於本揭示的目的，「A及/或B」之說明意指(A)、(B)、或(A及B)。基於本揭示的目的，「A、B及/或C」之說明意指(A)、(B)、(C)、(A及B)、(A及C)、(B及C)、或(A、B及C)。
說明使用頂部/底部、內/外、之上/之下等等透視為基礎的說明。這些說明僅用以便於討論且不是要將此處所述的實施例應用侷限於任何特定方向。
說明可以使用「在實施例中」、或是「在某些實施例中」等詞句，它們都是意指一或更多相同或不同的實施例。此外，與本揭示的實施例相關地使用之「包括」、「包含」、「具有」等詞是同義的。
此處使用「耦合」一詞與其衍生詞。「耦合」意指下述之一或更多。「耦合」可以意指二或更多元件直接實體的或電接觸。但是，「耦合」也意指二或更多元件彼此間接地接觸，但是仍然彼此協定或互動，且意指一或更多其它元件耦合或連接在被說明成彼此耦合的元件之間。「直接耦合」一詞意指二或更多元件直接接觸。
在各式各樣的實施例中，「形成在、沈積在、或以其它方式配置在第二層上的第一詞」之詞句意指第一層形成、沈積、或配置在第二層上，且至少部份第一層直接接觸(例如直接實體的及/或電的接觸)或間接接觸(例如，具有一或更多其它層在第一層與第二層之間)部份第二層。
如同此處所使用般，「模組」一詞意指包含執行一或更多軟體或韌體程式、結合的邏輯電路、及/或其它提供所述功能之適當的組件之特定應用積體電路(ASIC)、電子電路、處理器(共用的、專用的、或群組)及記憶體(共用的、專用的、或群組)、或是它們的部份。
圖1及2顯示根據某些實施例的用於感測慣性變化的舉例說明之MEMS感測裝置100。在某些實施例中，感測裝置100包括馬赫-陳爾德(Mach-Zehnder)干涉儀(MZI)。裝置100包含波導102，波導102配置成分開成第一臂104及第二臂106。從光源101輸入的光束108(例如雷射配置)可以分開成分別通過第一及第二臂104和106的第一部份114及第二部份116。在某些實施例 中，第一及第二臂104和106可以配置成彼此實質平行的且約在它們各別的端部124和126之輸出120處再接合在一起，以將第一及第二部份114和116再結合成再合併光束128。在某些實施例中，例如第一臂104等臂104和106中之一可以是可變形的，例如可伸展的及/或可壓縮的。
例如第一臂104等可變形的臂之變形會造成行經臂之光束108的部份114之光路徑長度改變，造成波導102輸出的再合併光束128的光強度之可測得的變化。如同導因於臂104的變形之臂104的曲線204、206所標示般，圖2顯示臂104處於變形狀態之裝置100。為了簡明起見，某些裝置100的組件以僅在圖1中對應的代號標示。
在某些實施例中，以機械方式，造成第一臂104的變形。舉例而言，如圖1及2所示，裝置100又包含附著至第一臂104之保證質量130。保證質量包含一或更多彈簧配置，例如腳部140、142、144、及146。使用例如基礎(underlying)矽(Si)晶圓，以形成保證質量及彈簧配置。在某些實施例中，保證質量130可以附著至設有腳部140和146的第一臂104，而腳部142和144可以在它們分別的端部附著至架180(在圖1中為簡明起見而以虛線顯示)。在某些實施例中，保證質量130可以可移動地附著至架180，以致於保證質量130相對於架180而至少在一方向上可移動。舉例而言，藉由具有可變形腳部，其中二個腳部(例如142和144)如上所述般在它們的端部附 著至架180，而如圖2中的箭頭250所示般，保證質量130可以配置成相對於波導102而在實質垂直的方向(y方向)上移動。
施加至架180之外部加速度會造成保證質量130移動，接著造成第一臂104的變形。如圖1中所示，在無加速度時，第一臂104是沿著下方保證質量可變形腳部140和146伸展。在y方向250上施加加速度時，第一臂104變形，舉例而言，如圖2中所示般地固定，造成用於第一部份114之更長的光學路徑長度，以及，在可由偵測器260偵測的光128之輸出造成不同的相位偏移(以及在光功率輸出、或光強度的對應變化)。也須瞭解，「加速度」一詞意指線性加速度(用於加速度測定)、或是柯若利斯(Coriolis)加速度(意指導因於施加的旋轉速率之在裝置的參考架中測得的視加速度，可用於加速度測定)。
在某些實施例中，第一臂104可以具有不同的形狀，例如不一定如圖1中所示般是實質上直的。第一臂104是沿著可變形腳部140和146伸展，實質上對應於腳部形狀。腳部可以具有一或更多彎曲部，在彎曲部附近具有充份的曲率半徑，以致不會在波導102中造成顯著的光學損失。
總而言之，如圖2所示，由保證質量130的移動造成第一臂104的變形，以回應與在方向250上施加至架180之加速度相關連的慣性變化。再合併光束128的光強度之對應 的變化是可偵測的。根據測得的光強度變化，可決定施加至裝置100所附著的架180之慣性變化(例如加速度)。
在某些實施例中，裝置100包含相位偏移器160，相位偏移器160與第二臂106耦合及配置成提供相對於光束108的第一部份114之相位偏移給光束108的第二部份116。相位偏移器160可以配置成調諧(例如校正)相對於第一臂104之第二臂106中的相位，以便反制與裝置100相關連的可能的製造缺陷及溫度漂移。在其它實施例中，藉由使用具有對應於第一部份114與第二部份116之間所需的相位移之決定的長度之臂104和106，完成相位諧調。
圖3是顯示根據某些實施例之相對於感測裝置100之光訊號波長之光訊號功率(光譜)輸出之範例圖300。圖4是虛線標示的圖形300的部份310放大視圖。光訊號功率對應於光強度以及於下述中將與光強度交互使用。如圖形300和310所示般，在多個臂中之一(例如臂104)變形時，曲線316可以偏移至位置318。假使輸入的光波長λlaser 314固定在曲線316的最陡峭斜坡之點處，則如圖4中的代號320所示般，由波導102傳送的光訊號的光功率在輸出改變△P。輸出光功率(光強度)的此改變是可偵測的，以及，根據偵測到的輸出光功率(光強度)的改變，決定施加至裝置100的外部加速度。
值得注意的是靈敏度(例如，最小的可測量訊號，或是最小的可測量之訊號改變)及動態範圍(例如，在飽合或失敗之前最大的可測量訊號)可以在裝置100中解耦 合。傳統的靜電式MEMS感測裝置典型上要求在靈敏度與動態範圍之間取捨。在裝置100中，由真正耦合至靈敏度之λlaser 314近處的曲線之線性區指定動態範圍。但是，假使裝置100以回饋模式操作時，其中，舉例而言，在多個臂中之一使用電光/熱光相位偏移器(例如偏移器160)，追蹤及補償圖3中的曲線316的偏移，則可以克服維持在曲線316的線性區之要求。在此情形中，感測裝置100的動態範圍可由機械式彈簧配置(腳部)140、142、144、146之特性來規定，這些特性規定保證質量130相對於架180而在直線運動時行進多遠，以及，裝置100的靈敏度及動態範圍可以解除耦合。
我們現在進一步說明感測裝置100的操作原理。彈簧配置140、142、144、146有不同方式的變形，造成沿著第一臂104之光學路徑長度的對應變化，例如導因於彎曲的第一臂104之應力光學效應，及導因於縱向拉伸的第一臂104之光學路徑長度變化(例如光學路徑加長)。全應力光學衍生(為簡明起見於此不作說明)顯示應力光學效應是不顯著的且於此不被考慮。
考慮導因於縱向拉伸臂104之光學路徑變化。解析衍生(為簡明起見於此不作說明)可以提供第一部份114與第二部份116之間在輸出120的相位差與在裝置100中造成相位差的外部加速度之間的關係。以簡化方式而言，假定彈簧配置的腳部140、142、144、146未以S形變形，但是，單純地從它們分別的啟始點至結束點作直線。由於 S形總是比從彈簧配置的啟始點至結束點之對應的直線更長，所以，這提供造成「最差情形」的結果。此簡化如下所述地允許找到在輸出之相位變化(例如，在一臂中的相位減掉其它臂中的相位)： 其中，neff是波導的有效指數，λ是雷射的波長，Lf是多個撓曲中之一的長度，△L是導因於保證質量的位移之路徑長度差，x是保證質量因垂直於波導的方向之加速度而移動多遠之度量。舉例而言，在neff=3及λ=1.31微米時，結果顯示於下述表格中。
如表1所示，保證質量在約3μm的範圍內移動100μm長之彈簧配置的撓曲，以得到完全的開至關消光。開至關消光意指光輸出從當二路徑中的光建設性干涉時之其最大值至當二臂中的光破壞性干涉時之其最小值，反之亦然。典型地，如同參考圖3-4所述般，由於比全開至關消光更小的變化是可偵測的(20dB或更多的差異)、且至少在感測裝置100的基本操作模式中希望停留在裝置的傳輸頻譜的線性區域之內以簡化訊號處理，所以，保證質量 的移動可以更小。
舉例而言，在加速度計或陀螺儀感測中，在下述各式各樣的實施例中，可以使用參考圖1-2之上述感測裝置100。在加速度計應用中，測量保證質量移位以及從下述等式導出加速度 其中，ω是機械共振頻率。
參考圖5-9，更詳細地說明陀螺儀應用。圖5是根據某些實施例之例如陀螺儀等MEMS感測裝置500的配置實例。感測裝置500包含附著至固定架504的外保證質量502。保證質量502可以配置成類似於參考圖1-2所述的保證質量，因而包含類似於參考圖1-2所述的感測裝置(為了簡明起見，未顯示於圖5中)。保證質量502可以配置成在箭頭520標示的方向上移動(驅動模式)。
裝置500又包含內保證質量506(也類似於圖1-2所述般地配置以及包含為了簡明起見而未顯示的類似感測裝置)，其在箭頭標示的例如垂直於驅動模式之方向上自由移動(感測模式)。在某些實施例中，內保證質量506可以配置在外保證質量502內。在其它實施例中，內及外保證質量506和502可以分開地配置及附著至架504。舉例而言，使用梳指的「驅動」組(為簡明起見而未顯示)，以決定的驅動頻率「ω驅動」，激勵外保證質量502，以提供可測量之柯若利斯力(被計算以決定旋轉速度)。
圖6-9顯示在與陀螺儀有關的不同模式中之舉例說明 的MEMS感測裝置500，配置成在有或無施加的外部旋轉之下，測量陀螺儀的感測及驅動模式，舉例而言，如參考圖5所述地配置的陀螺儀600、700、800、及900。更具體而言，裝置500可配置成在無或有施加的外部旋轉之下，感測驅動模式及感測模式。舉例而言，裝置500分別在狀態600及700中無施加的外部旋轉之下，感測驅動模式及感測模式，以及，分別在狀態800及900中有施加的外部旋轉之下，感測驅動模式及感測模式。使用靜電或其它技術，以頻率ω，在y方向上，驅動外保證質量502，以及，當陀羅儀受制於圍繞z軸的旋轉至外部旋轉(z軸向量是在離開頁面的方向上，以致於裝置的旋轉發生在頁面中)時，內保證質量506以頻率ω sense=ω drive，在x方向上變形。裝置500配置成在代號602、702、802、及902分別標示的黑橢圓之區域處，偵測在位置狀態600、700、800、及900中之感測模式或驅動模式的動作。注意，於需要時，可分別地感測驅動模式動作。
回至感測裝置100的操作說明，注意，至少在參考圖1-2中所述的實施例中，裝置100無法區別+y方向上的加速度與-y方向上的加速度。圖10顯示根據某些實施例的舉例說明之感測裝置100的部份放大視圖1000。為了簡見起見，裝置100的類似組件由根據圖1所示的舉例說明的裝置100之類似代號表示。視圖1000包含在箝位點1004附著至固定架(未顯示)的感測裝置100的彈簧配置(腳部)140中之一。腳部140耦合至保證質量130 (為簡明起見，顯示其部份)。如圖1所示的波導102的臂104的走向顯示為沿著彈簧配置(腳部)140。
如上所述，腳部140可以變形(例如撓曲)以回應施加至裝置100的外部加速度。以對應於如箭頭1020所示般向上或向下方向上保證質量130的移動之三個舉例說明的位置，顯示腳部140的撓曲。具體而言，在位置A(1030)，保證質量130向下偏離；在位置B(1032)，保證質量130停止於平衡點；在位置C(1034)，保證質量130向上偏離。因此，腳部140在位置A向下彎曲，在位置B維持沒有變形，以及，在位置C向上彎曲。如圖10中清楚可見般，在位置B與A(向下)之間、以及在位置B與C(向上)之間臂104的光學路徑長度變化維持實質上相同。因此，如同參考圖1-2及10所述般，無法區別施加至裝置100的實施例之正加速度與負加速度。
圖11顯示根據某些實施例之相對於圖10的舉例說明的裝置100之修改的舉例說明之感測裝置1000的部份放大視圖1100。更具體而言，如圖11所示，在加速度之下的彈簧配置(腳部)140包括拉伸/壓縮輪廓，零應力線1110(虛線)的走向是幾乎沿著腳部140的中心。如圖11所示，波導102的臂104修改成包括沿著腳部140之預形成的「S」形。舉例而言，波導的臂104配置成走在零應力線1110的上方，例如在最接近腳部140對箝位點1004的附著點之區域中，較接近腳部140的頂部。臂104又配置成走在零應力線1110的下方，例如，在離開箝位 點1004且朝向保證質量130之方向上較接近腳部140的底部。舉例而言，如圖11所示，臂104可以配置成在點1112交會零應力線1110，舉例而言，點1112約在腳部140的一半長度處。
在臂104如上所述地配置時，在一方向上臂104的小變形會縮短臂104的光學路徑長度，以及，在另一方向上臂104的小變形會加長臂104的光學路徑長度。因此，光學路徑長度變化(縮短相對於加長)對應於腳部140的變形方向(向上1114或向下1116)，可據此而決定腳部140的變形方向。在圖11的實例中，保證質量向下移至位置A(參考圖10所述)。腳部140向下彎1116，以及，臂104沿著腳部140的拉伸應變部伸展，對應於光學路徑的加長。
圖12顯示包括裝置100的變化之舉例說明的感測裝置1200，其中，如圖12所示，波導1202具有多彎曲形狀。如上所述，波導的臂的走向是沿著可變形腳部，實質上對應於腳部形狀。腳部具有一或更多彎曲部，一或更多彎曲部在彎曲部附近具有充份的曲率半徑，以致不會在波導1202中造成顯著的光學損失。在圖12中的實施例中，波導包含走向是沿著平坦彈簧配置的彎曲部，允許感測離開平面的加速度。在另一實施例中，裝置實質上更像裝置100，但是，具有曲折的或彎曲的波導，佈置在曲折或彎曲的彈簧配置上，用以感測平面內加速度。當與裝置100的直線波導實施例相比時，對於相同的加速度，本實施例 允許更大的位移。也值得注意的是，假使溫度測量裝置要與陀螺儀600或700整合於相同晶片上時，則整合於光學共振器602(702)中的加熱器或電光裝置可以配置成反制導因於環境溫度變化的任何共振頻率漂移。
圖13是處理流程圖，顯示根據某些實施例之類似於圖1-2中所述的裝置100之MEMS感測裝置的操作。處理1300始於方塊1302，在方塊1302中，偵測由感測裝置的波導輸出之再合併的光束之光強度的變化。
如上所述，裝置包含波導，波導包括第一臂及第二臂，第一臂配置成使輸入於波導中的光束的第一部份通過，第二臂配置成使輸入於波導中的光束的第二部份通過。第一及第二臂可以配置成實質上彼此平行以及在各臂的各別端附近接合在一起以將第一及第二部份再合併成再合併的光束。在某些實施例中，第一臂配置成可變形的以及臂的變形會在光強度中造成對應的變化，在方塊1302可偵測此對應的變化。
在方塊1304，如上所述地，根據偵測到的光強度變化，決定施加至感測裝置的慣性變化(例如外部加速度)。舉例而言，傳送的光訊號的光功率會隨著加速度而變。根據該相依性，計算加速度。
圖14概略顯示用以實施根據此處所述的各式各樣實施例之舉例說明的系統。圖14顯示用於一實施例之舉例說明的系統1400，系統1400具有一或更多處理器1404、耦合至處理器1404中至少之一的系統控制模組1408、耦 合至系統控制模組1408的系統記憶體1412、耦合至系統控制模組1408之非依電性記憶體(NVM)/儲存器1414、及耦合至系統控制模組1408之一或更多通訊介面1420。
在某些實施例中，系統1400包含類似於參考圖1-12所述的感測裝置，以及，提供邏輯/模組，所述邏輯/模組係執行偵測光強度的變化及計算施加至此處所述的系統及/或其它模組之外部加速度及/或旋轉之功能。舉例而言，感測裝置可以配置在包含在系統1400中的晶片中。在某些實施例中，系統1400包含具有指令的一或更多電腦可讀取的媒體(例如系統記憶體或NVM/儲存器1414)以及與一或更多電腦可讀取的媒體相耦合且配置成執行指令的一或更多處理器(例如處理器1404)，以實施執行此處所述的光強度變化偵測及慣性變化計算動作之模組。
用於一實施例的系統控制模組1408包括任何適當的介面控制器，以提供任何適當的介面給至少一處理器1404及/或與系統控制模組1408通訊的任何適當裝置或組件。
系統控制模組1408包含記憶體控制器模組1410以提供介面給系統記憶體1412。記憶體控制器模組1410可為硬體模組、軟體模組、及/或韌體模組。系統記憶體1412可用以載入及儲存用於例如系統1400的資料及/或指令。舉例而言，用於一實施例的系統記憶體1412包含任何適當的依電性記憶體，例如適當的DRAM。用於一實施例的 系統控制模組1408包含一或更多輸入/輸出(I/O)控制器，以提供介面給NVM/儲存器1414及通訊介面1420。
舉例而言，NVM/儲存器1414可用以儲存資料及/或指令。舉例而言，NVM/儲存器1414包含例如快閃記憶體等任何適當的非依電性記憶體，及/或包含例如一或更多硬碟機(HDD)、一或更多光碟(CD)機、及/或一或更多數位多樣式光碟(DVD)機等任何適當的非依電性儲存裝置。NVM/儲存器1414包含儲存資源，儲存資源實體上是系統1400安裝於上之裝置的一部份，或者，其可由裝置接取但不一定是裝置的一部份。舉例而言，可經由通訊介面1420而在網路上接取NVM/儲存器1414。
通訊介面1420提供用於系統1400的介面以在一或更多網路上通訊及/或與任何其它適當裝置通訊。根據一或更多無線網路標準及/或協定中的任何標準及/或協定，系統1400與無線網路之一或更多組件無線地通訊。
對於一實施例，(多個)處理器1404中至少之一可以與用於例如記憶體控制器模組1410等系統控制模組1408的一或更多控制器之邏輯一起封裝。對於一實施例，(多個)處理器1404中至少之一可以與用於系統控制模組1408的一或更多控制器之邏輯封裝在一起以形成系統封裝(SiP)。對於一實施例，(多個)處理器1404中至少之一可以與用於系統控制模組1408之一或更多控制器的邏輯整合於相同晶粒上。對於一實施例，(多個)處理器1404中至少之一可以與用於系統控制模組1408之 一或更多控制器的邏輯整合於相同晶粒上，以形成系統晶片(SoC)。
在各式各樣的實施例中，系統1400具有或多或少的組件、及/或不同架構。舉例而言，在某些實施例中，系統1400包含相機、鍵盤、液晶顯示器(LCD)螢幕(包含觸控螢幕顯示器)、非依電性記憶體埠、多重天線、繪圖晶片、特定應用積體電路(ASIC)、及揚音器中之一或更多。
在各式各樣的實施例中，系統1400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、平板電腦、筆記型電腦、等等)、膝上型計算裝置、筆記型電腦、超薄筆記型電腦、智慧型電話、平板電腦、個人數位助理(PDA)、超薄行動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、娛樂控制單元、數位相機、可攜式音樂播放器、或是數位錄影機。在另外的實施中，系統1400可為任何其它電子裝置。
此處所述的實施例又可由下述實例說明。實例1是微機電系統(MEMS)設備，包括：雷射配備，配置成產生光束；及，波導，配置成將光束分成第一及第二部份，波導包含第一臂及第二臂，光束的第一及第二部份分別地通過第一臂及第二臂，第一臂及第二臂配置成實質上彼此平行以及在各臂的各別端部附近接合在一起，以將第一及第二部份再合併成再合併光束， 其中，第一臂配置成可變形的，其中，第一臂的變形造成行經第一臂的光束的部份之光學路徑長度改變，而造成可偵測的波導輸出的再合併光束的光強度之變化。
實例2包含實例1之標的，且又述明所述設備又包括相位偏移器，相位偏移器與第二臂耦合且配置成提供相對於光束的第一部份之相位移給光束的第二部份。
實例3包含實例1之標的，且又述明所述設備又包括偵測器，耦合至波導及配置成偵測波導輸出的光束之光強度的變化。
實例4包含實例3之標的，且又述明所述設備又包括電路，耦合至偵測器以根據偵測的光強度變化而決定與所述設備相關連的慣性變化。
實例5包含實例4之標的，且又述明所述設備又包括第一保證質量，附著至第一臂，其中，由第一保證質量的移動造成第一臂的變形，以回應與所述設備相關連的慣性變化。
實例6包含實例5之標的，且又述明第一保證質量配置成在相對於波導是實質上垂直的方向上移動。
實例7包含實例6之標的，且又述明所述設備又包括架，其中，第一保證質量可移動地附著至架，以致於第一保證質量在相對於架的至少一方向上可移動，其中，架的外部加速度造成慣性變化，慣性變化造成第一保證質量移動。
實例8包含實例7之標的，且又述明所述設備包括第 一組件，其中，所述設備又包含第二組件，第二組件包括：另一波導，配置成又將光束分成第三及第四部份，波導包含第三臂及第四臂，光束的第三及第四部份分別通過第三及第四臂，第三臂及第四臂配置成實質上彼此平行以及在各臂的各別端部附近接合在一起，以將第三及第四部份再合併成另一再合併光束，其中，第三臂配置成可變形的；其中，第三臂的變形造成行經第三臂的光束的部份之光學路徑長度改變，而造成可偵測的波導輸出的再合併光束的光強度之變化。
實例9包含實例8之標的，且又述明所述設備又包括第二保證質量，附著至第三臂，其中，由保證質量的移動造成第三臂的變形，以回應施加至所述設備的外部旋轉。
實例10包含實例9之標的，且又述明第二保證質量配置在第一保證質量上。
實例11包含實例10之標的，且又述明第一保證質量以第一彈簧配置附著至架，其中，第二保證質量以第二彈簧配置附著至第一保證質量。
實例12包含實例1之標的，且又述明第一臂包括實質上S形的彎曲，其中，在一方向上第一臂的變形包括該第一臂拉長，以及，在相反方向上第一臂的變形包括第一臂縮短。
實例13包含實例1至12中任一實例之標的，且又述明所述設備整合於晶片中。
實例14包含實例13之標的，且又述明晶片整合於計 算裝置中。
實例15是一種方法，包括：偵測微機電系統(MEMS)設備的波導輸出的再合併光束的光強度之變化，微機電系統(MEMS)設備包含波導，該波導包括第一臂及第二臂，輸入於波導中的光束的第一部份通過第一臂，光束的第二部份通過第二臂，第一臂及第二臂配置成實質上彼此平行以及在各臂的各別端部附近接合在一起，以將第一及第二部份再合併成再合併光束，其中，第一臂配置成可變形的；以及，根據偵測的光強度變化而決定與設備相關連的慣性變化，其中，偵測的變化發生以回應第一臂的變形。
實例16包含實例15之標的，且又述明所述方法又包括：相對於光束的第二部份的第二波長，調諧光束的第一部份的第一波長，以提供具有對應於正弦曲線的決定值之波長的再合併光束，正弦曲線是在偵測再合併光束的光強度變化之前由再合併光束形成的。
實例17包含實例15至16中任一實例之標的，且又述明第一臂附著至保證質量，其中，由第一保證質量的移動造成第一臂的變形，以回應與設備相關連的慣性變化，其中，慣性變化由設備的外部加速度造成。
實例18包含實例17之標的，且又述明保證質量相對於波導實質垂直地移動。
實例19包含實例18之標的，且又述明第一臂包括S形彎曲，其中，在一方向上第一臂的變形包括第一臂拉 長，以及，在相反方向上第一臂的變形包括第一臂縮短，其中，方法又包括：決定第一臂的長度是否增加或降低；以及，根據決定的結果，辨識保證質量的移動方向。
實例20包含實例19之標的，且又述明所述方法又包括：根據辨識結果，決定外部加速度的方向。
各式各樣的實施例包含上述實施例之任何適當的組合，包括以上述連接形式(及)說明之多個實施例中替代的(或者)實施例(例如，「及」可為「及/或」)。此外，某些實施例包含一或更多具有指令儲存於其上的製造物件(例如，非暫時的電腦可讀取的媒體)，這些指令在被執行時會造成任何上述實施例的動作。此外，某些實施例包含設備或系統，設備或系統具有任何適合於執行上述實施例的各種操作之機構。
包含發明摘要中的所述之實施的上述說明並非是竭盡性的或是要將本揭示的實施例限定於所述的精準形式。雖然此處為了說明目的而說明特定實施及實例，但是，習於此技藝者可知在本揭示的範圍之內可有各式各樣均等的修改。
慮及上述詳細說明，可以對本揭示的實施例作出這些修改。後附申請專利範圍中使用的術語不應被解釋成將本揭示之各種實施例限定於說明書及申請專利範圍中揭示的特定實施。相反地，範圍是完全由根據已建立的申請專利範圍的解釋準則所建構之後附的申請專利範圍決定。
100‧‧‧感測裝置
101‧‧‧光源
102‧‧‧波導
104‧‧‧第一臂
106‧‧‧第二臂
108‧‧‧光束
114‧‧‧第一部份
116‧‧‧第二部份
120‧‧‧輸出
124‧‧‧端部
126‧‧‧端部
128‧‧‧再合併光束
130‧‧‧保證質量
140‧‧‧腳部
142‧‧‧腳部
144‧‧‧腳部
146‧‧‧腳部
160‧‧‧相位偏移器
180‧‧‧架

Claims (19)

  1. 一種微機電系統(MEMS)設備，包括：雷射配備，其用以產生光束；波導，其用以將光束分成第一及第二部份，該波導包含第一臂及第二臂，該光束的該第一及第二部份分別地通過該第一臂及第二臂，該第一臂及第二臂配置成實質上彼此平行以及在各臂的各別端部附近接合在一起，以將該第一及第二部份再合併成再合併光束，其中，該第一臂係可變形的，以及保證質量，其附著至該第一臂、從該第二臂獨立；其中，由該保證質量的移動造成該第一臂的變形以回應與該設備相關連的該慣性變化，而該第二臂保持沒有變形，該第一臂的變形造成行經該第一臂的該光束的部份之光學路徑長度改變，而造成可偵測的該波導輸出的該再合併光束的光強度之變化。
  2. 如申請專利範圍第1項之設備，又包括相位偏移器，該相位偏移器與該第二臂耦合且用以提供相對於該光束的該第一部份之相位移給該光束的該第二部份。
  3. 如申請專利範圍第1項之設備，又包括偵測器，耦合至該波導及用以偵測該波導輸出的該光束之光強度的變化。
  4. 如申請專利範圍第3項之設備，又包括電路，耦合至該偵測器以根據該偵測的光強度變化而決定與該設備相關連的該慣性變化。
  5. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，附著至該第一臂之該保證質量係第一保證質量，其中該第一保證質量用以在相對於該波導是實質上垂直的方向上移動。
  6. 如申請專利範圍第5項之設備，又包括架，其中，該第一保證質量可移動地附著至該架，以致於該第一保證質量在相對於該架的至少一方向上可移動，其中，該架的外部加速度造成該慣性變化，該慣性變化造成該第一保證質量移動。
  7. 如申請專利範圍第6項之設備，其中，該設備包括第一組件，其中，該設備又包含第二組件，該第二組件包括：另一波導，其用以將該光束分成第三及第四部份，該波導包含第三臂及第四臂，該光束的該第三及第四部份分別通過該第三及第四臂，該第三臂及第四臂用以實質上彼此平行以及在各臂的各別端部附近接合在一起，以將該第三及第四部份再合併成另一再合併光束，其中，該第三臂係可變形的；其中，該第三臂的變形造成行經該第三臂的該光束的部份之光學路徑長度改變，而造成可偵測的該波導輸出的該再合併光束的光強度之變化。
  8. 如申請專利範圍第7項之設備，又包括第二保證質量，附著至該第三臂，其中，由該保證質量的移動造成該第三臂的變形，以回應施加至該設備的外部旋轉。
  9. 如申請專利範圍第8項之設備，其中，該第二保證 質量配置在該第一保證質量上。
  10. 如申請專利範圍第9項之設備，其中，該第一保證質量以第一彈簧配置附著至該架，其中，該第二保證質量以第二彈簧配置附著至第一保證質量。
  11. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該第一臂包括實質上S形的彎曲，其中，在一方向上該第一臂的變形包括該第一臂拉長，以及，在相反方向上該第一臂的變形包括該第一臂縮短。
  12. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該設備整合於晶片中。
  13. 如申請專利範圍第13項之設備，其中，該晶片整合於計算裝置中。
  14. 一種方法，包括：偵測微機電系統(MEMS)設備的波導輸出的再合併光束的光強度之變化，該微機電系統(MEMS)設備包含波導，該波導包括第一臂及第二臂，輸入於該波導中的該光束的第一部份通過該第一臂，該光束的第二部份通過該第二臂，該第一臂及第二臂用以實質上彼此平行以及在各臂的各別端部附近接合在一起，以將該第一及第二部份再合併成該再合併光束，其中，該第一臂係可變形的；以及，根據該偵測的光強度變化而決定與該設備相關連的慣性變化，其中，該偵測的變化發生以回應由附著至該第一臂、從該第二臂獨立之保證質量的移動造成該第一臂的變 形以回應與該設備相關連的該慣性變化，而該第二臂保持沒有變形。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，又包括：相對於該光束的該第二部份的第二波長，調諧該光束的該第一部份的第一波長，以提供具有對應於正弦曲線的決定值之波長的該再合併光束，該正弦曲線是在偵測該再合併光束的光強度變化之前由該再合併光束形成的。
  16. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該慣性變化由該設備的外部加速度造成。
  17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中，該保證質量相對於該波導實質垂直地移動。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中，該第一臂包括S形彎曲，其中，在一方向上該第一臂的變形包括該第一臂拉長，以及，在相反方向上該第一臂的變形包括該第一臂縮短，其中，該方法又包括：決定該第一臂的長度是否增加或降低；以及根據該決定的結果，辨識該保證質量的移動方向。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，又包括：根據辨識結果，決定外部加速度的方向。
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