ЭЛЕМЕНТ ОПТИЧЕСКОГО КЛЮЧА

Полезная модель относится к области электроники и микросистемной техники, а более конкретно - к элементам оптического ключа, предназначенного для изменения направления оптического сигнала, и может быть использована в приборах и оборудовании с микроэлектромеханическими системами (МЭМС) для коммутации оптического сигнала.
Известен элемент оптического ключа [1], содержащий полупроводниковую подложку, зеркальный элемент, выполненный в виде пластины из полупроводникового материала, установленный на торсионные балки с зазором относительно подложки, электроды, расположенные на подложке и образующие с зеркальным элементом плоский конденсатор за счет их перекрытия. При подаче напряжения на одну из пар электродов, зеркало, используя торсионные штанги как ось вращения, колеблется между верхним и нижним электродом, изменяя направление сигнала.
Основным недостатком данного технического решения является маленький угол отклонения оптического сигнала из-за малого угла поворота зеркального элемента.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является элемент оптического ключа, содержащий подложку с расположенными на ней четырьмя электродами, зеркальный элемент, выполненный по поверхностной технологии с жертвенным слоем в виде пластины и расположенный с зазором (толщина зазора в единицы микрон определена толщиной жертвенного слоя) относительно подложки и образующий с четырьмя расположенными на подложке электродами
плоские конденсаторы, используемые в качестве электростатических приводов, и торсионные балки, введены четыре дополнительные электрода емкостных преобразователей перемещений, расположенные на подложке таким образом, что образуют с зеркальным элементом плоский конденсатор за счет их взаимного перекрытия, и одна дополнительная пластина крепления, расположенная под зеркальным элементом непосредственно на подложке, причем торсионные балки размещены таким образом, что соединяют зеркальный элемент с пластиной крепления, причем зеркальный элемент, торсионные балки, электроды электростатических приводов и емкостных преобразователей перемещений и пластина крепления выполнены из полупроводникового материала [2].
Микрооптоэлектромеханические системы (МОЭМС) требуют обязательного корпусирования, т.к. в силу своих мизерных размеров являются особо чувствительными к чистоте и влажности окружающей среды.
Недостаток данного технического решения - незначительное изменение угла отражения оптического сигнала из-за малого угла поворота зеркального элемента. Использование указанного технического решения в микрооптоэлектромеханических системах приводит к усложнению конструкции корпуса и значительному увеличению его габаритных размеров.
Полезная модель направлена на расширение функциональных возможностей элемента оптического ключа в части использования его в микрооптоэлектромеханических переключателях. Предлагаемое техническое решение обеспечивает минимальные размеры корпуса и значительно упрощает его конструкцию.
Указанный выше технический результат достигается благодаря изменению до 90° угла отражения оптического сигнала при его переключении.
Для достижения необходимого технического результата предлагается элемент оптического ключа, состоящий из кремневой подложки с вытравленными в ней каналами для укладки оптоволокна и прохождения светового сигнала, электростатического актюатора и вертикально расположенного зеркального элемента, выполненных по технологии объемного травления в едином технологическом цикле, электродов электростатического актюатора, расположенных на подложке.
На фиг.1 представлен элемент оптического ключа в исходном положении зеркального элемента, состоящий из:
поз.1 - кремневая подложка;
поз.2 - каналы для укладки оптоволокна и прохождения светового сигнала;
поз.3 - оптоволокно;
поз.4 - электростатический актюатор;
поз.5 - зеркальный элемент;
поз.6 - электроды электростатического актюатора.
На фиг.2 - элемент оптического ключа при смещенном положении зеркального элемента поз.5.
Элемент оптического ключа работает следующим образом.
При отсутствии управляющего сигнала на электродах электростатического актюатора поз.6, зеркальный элемент поз.5, находящийся в исходном положении и размещенный под углом 45° к каналам для укладки оптоволокна и прохождения светового сигнала поз.2, направляет входной световой сигнал, отраженный от зеркального элемента поз.5, на выход I (фиг.1).
При подаче управляющего сигнала на электроды электростатического актюатора поз.6 зеркальный элемент поз.5 смещается и пропускает световой сигнал на выход II (фиг.2).
Указанное выше техническое решение благодаря изменению угла отражения оптического сигнала до 90° при его переключении, позволяет использовать элемент оптического ключа в микрооптоэлектромеханических системах (МОЭМС), требующих обязательного корпусирования, при этом значительно упрощается конструкция корпуса.
Литература
[1] Патент US5959760
[2] Патент RU2265871