專利名稱：一種自動(dòng)掉電保護(hù)的彎曲梁微機(jī)械光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種彎曲梁微機(jī)械光開關(guān)，尤其是能自動(dòng)掉電保護(hù)。屬于微機(jī)械領(lǐng)域。
1×1，1×2，2×2的光開關(guān)及由它組成的開關(guān)陣列在光通訊系統(tǒng)中將有極大的應(yīng)用價(jià)值。2×2的光開關(guān)可以作為N×N光開關(guān)陣列的基本單元?，F(xiàn)在已有利用Si腐蝕形成的微鏡，在叉指驅(qū)動(dòng)或靜電驅(qū)動(dòng)下，微鏡產(chǎn)生微位移，使光處于通過狀態(tài)(開狀態(tài))或反射狀態(tài)(關(guān)狀態(tài))，從而實(shí)現(xiàn)2光路的通斷和交換。但已有的此類光開關(guān)，往往存在一個(gè)問題在開狀態(tài)或關(guān)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)裝置的電壓無法解除，否則微鏡將自動(dòng)回到不須驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)。在微機(jī)械系統(tǒng)中，栓鎖問題是一個(gè)難題。在實(shí)際應(yīng)用中，需要在掉電時(shí)，開關(guān)能保持在掉電前的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)。出于安全的考慮，希望器件的驅(qū)動(dòng)電壓只在驅(qū)動(dòng)時(shí)存在，器件處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，無驅(qū)動(dòng)電壓。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有自動(dòng)掉電保護(hù)功能的微機(jī)械光開關(guān)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的利用拱高遠(yuǎn)小于梁長的彎曲的梁和軸向受壓梁所具有的雙穩(wěn)態(tài)，使開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)各自對應(yīng)一個(gè)穩(wěn)定態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)微鏡穩(wěn)定工作時(shí)，開關(guān)的狀態(tài)無須外力保持。一彎曲的梁，受到橫向的指向曲率中心的足夠大的力作用后，可到其對稱的另一側(cè)，并在外加的橫向力撤除后，梁不回到初始狀態(tài)。當(dāng)須其回到初始態(tài)時(shí)，再加指向現(xiàn)在曲梁的曲率中心的力。橫向力由叉指電極或平板電極加偏壓產(chǎn)生。鏡子連接在梁上，隨梁運(yùn)動(dòng)。光開關(guān)的結(jié)構(gòu)可在硅片上通過刻蝕和腐蝕得到。彎曲梁可在硅片上直接刻蝕或在硅片上刻蝕一端固定的懸空的直梁后，在可動(dòng)的一端軸向加力彎曲梁后固定該端得到。
采用上述方案，微機(jī)械光開關(guān)能實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)。當(dāng)梁處于穩(wěn)定態(tài)時(shí)，鏡子也處于穩(wěn)定態(tài)。這種態(tài)的保持，不需外加電壓，在掉電的情況下，也能維持。由于此微機(jī)械光開關(guān)工作于穩(wěn)定態(tài)，處于系統(tǒng)的能量最低點(diǎn)，開關(guān)的穩(wěn)定性好，又和集成電路工藝兼容，因而能大批量生產(chǎn)。
下面通過附圖和較佳實(shí)施例說明本實(shí)用新型的特點(diǎn)和進(jìn)步。
本實(shí)用新型定義鏡子處于固定光纖的V形槽之間位置時(shí)，為光開關(guān)“關(guān)”態(tài)，不處于固定光纖的V形槽之間位置時(shí)，為光開關(guān)“開”態(tài)。


圖1是光開關(guān)的力學(xué)原理圖。
圖2，圖3是2×2光開關(guān)的兩種較佳的具體結(jié)構(gòu)圖。
圖中1一彎曲梁錨點(diǎn) 2—彎曲梁3—平面電極或叉指電極產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力 4—平面電極一側(cè)5—鏡子 7—叉指驅(qū)動(dòng)電極動(dòng)部分6—叉指驅(qū)動(dòng)電極不動(dòng)部分的固定錨點(diǎn) 8—叉指驅(qū)動(dòng)電極不動(dòng)部分9—叉指驅(qū)動(dòng)電極 10—V形槽在
圖1中，彎曲梁錨點(diǎn)1把彎曲梁2固定在基底，彎曲梁2平行基底并懸空。在平面電極或叉指電極產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力3作用下，梁到另一穩(wěn)定態(tài)，如虛線所示。
在圖2所示實(shí)施例中，平面電極一側(cè)4是固定在基底上，共兩對四個(gè)，和彎曲梁2的側(cè)面形成平面電極驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鏡子5運(yùn)動(dòng)。開關(guān)狀態(tài)各自對應(yīng)一個(gè)穩(wěn)定態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掉電保護(hù)。當(dāng)彎曲梁2和平面電極一側(cè)有電壓差時(shí)，將產(chǎn)生靜電吸力。鏡子5懸掛于彎曲梁2，隨彎曲梁2運(yùn)動(dòng)。V形槽10用來固定光纖。每個(gè)V形槽和鏡面成45度角。設(shè)光是從左下，右下V形槽10固定的光纖出射。當(dāng)鏡子處于V形槽之間時(shí)(關(guān)態(tài))，右下V形槽10固定的光纖出射的光反射到右上V形槽10固定的光纖，左下V形槽10固定的光纖出射到左上V形槽10固定的光纖。當(dāng)鏡子不處于V形槽之間時(shí)，即處于另一穩(wěn)定態(tài)時(shí)(開態(tài))，右下V形槽10固定的光纖出射的光入射到左上V形槽10固定的光纖，左下V形槽10固定的光纖出射的光入射到右上V形槽10固定的光纖。
在圖3所示實(shí)施例，只畫出叉指驅(qū)動(dòng)電極9部分對稱的上半部。它由叉指驅(qū)動(dòng)電極不動(dòng)部分8和動(dòng)部分7組成。叉指驅(qū)動(dòng)電極不動(dòng)部分8通過叉指驅(qū)動(dòng)電極不動(dòng)部分的固定錨點(diǎn)6固定在基底上，叉指驅(qū)動(dòng)電極的動(dòng)部分7，鏡子5一起懸掛與彎曲梁2。其他的工作機(jī)制同圖2的開關(guān)。
在圖2，3中，梁的另一側(cè)，也可有鏡子5，光纖槽10，構(gòu)成另一個(gè)光開關(guān)，這樣相當(dāng)于有兩個(gè)光開關(guān)。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)掉電保護(hù)的彎曲梁微機(jī)械光開關(guān)，其特征在于(1)它由彎曲梁錨點(diǎn)、彎曲梁、鏡子、平面電極或叉指電極、以及用來固定光纖的V形槽構(gòu)成的；(2)彎曲梁錨點(diǎn)把彎曲梁固定在基底，彎曲梁平行基底并懸空；(3)鏡子懸掛于彎曲梁，隨彎曲梁運(yùn)動(dòng)；梁處于穩(wěn)定態(tài)時(shí)，鏡子也處于穩(wěn)定態(tài)；(4)平面電極一側(cè)是固定在基底上，和彎曲梁的側(cè)面形成平面電極驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；(5)叉指電極不動(dòng)部分通過叉指電極不動(dòng)部分的固定錨點(diǎn)固定在基底上，叉指電極動(dòng)的部分，與鏡子一起懸掛于彎曲梁；(6)4個(gè)用于固定光纖的V形槽和鏡子成45度角。
2.按權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)掉電保護(hù)的彎曲梁微機(jī)械光開關(guān)，其特征在于所述的平面電極共兩對四個(gè)，與彎曲梁的側(cè)面形成的平面電極驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鏡子運(yùn)動(dòng)。
3.按權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)掉電保護(hù)的彎曲梁微機(jī)械光開關(guān)，其特征在于所述的鏡子處于V形槽之間位置時(shí)，右下V形槽固定的光纖出射的光反射到右上V形槽固定的光纖；左下V形槽固定的光纖出射的光反射到左上V形槽固定的光纖，光開關(guān)呈“關(guān)”態(tài)。
4.按權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)掉電保護(hù)的彎曲梁微機(jī)械光開關(guān)，其特征在于所述的鏡面不處于V形槽之間位置時(shí)，右下V形槽固定的光纖出射的光入射到左上V形槽固定的光纖；左下V形槽固定的光纖出射的光射到右上V形槽固定的光纖，光開關(guān)呈“開”態(tài)。
5.按權(quán)利要求所述的一種自動(dòng)掉電保護(hù)的彎曲梁微機(jī)械光開關(guān)，其特征在于所述的彎曲梁的拱高遠(yuǎn)小于梁長。
6.按權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)掉電保護(hù)的彎曲梁微機(jī)械光開關(guān)，其特征在于所述的彎曲梁另一側(cè)，也可以有鏡子、光纖槽，構(gòu)成另一個(gè)光開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)掉電保護(hù)的彎曲梁微機(jī)械光開關(guān),屬于微機(jī)械領(lǐng)域,其特征是它由彎曲梁錨點(diǎn)、彎曲梁、鏡子、平面電極或叉指電極以及用來固定光纖的V形槽構(gòu)成。鏡子懸掛于彎曲梁,隨彎曲梁運(yùn)動(dòng),梁處于穩(wěn)定態(tài)時(shí),鏡子也處于穩(wěn)定態(tài),開關(guān)穩(wěn)定性好,和集成電路工藝兼容,適于大批量生產(chǎn)。
文檔編號G02B6/35GK2472244SQ0121115
公開日2002年1月16日 申請日期2001年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月16日
發(fā)明者王浙輝, 王東平, 王躍林 申請人:中國科學(xué)院上海冶金研究所