专利名称：一种自动掉电保护的弯曲梁微机械光开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种弯曲梁微机械光开关，尤其是能自动掉电保护。属于微机械领域。
1×1，1×2，2×2的光开关及由它组成的开关阵列在光通讯系统中将有极大的应用价值。2×2的光开关可以作为N×N光开关阵列的基本单元。现在已有利用Si腐蚀形成的微镜，在叉指驱动或静电驱动下，微镜产生微位移，使光处于通过状态(开状态)或反射状态(关状态)，从而实现2光路的通断和交换。但已有的此类光开关，往往存在一个问题在开状态或关状态，驱动装置的电压无法解除，否则微镜将自动回到不须驱动的状态。在微机械系统中，栓锁问题是一个难题。在实际应用中，需要在掉电时，开关能保持在掉电前的状态，实现掉电保护。出于安全的考虑，希望器件的驱动电压只在驱动时存在，器件处于稳定工作状态时，无驱动电压。
本实用新型的目的在于提供一种具有自动掉电保护功能的微机械光开关。
本实用新型的目的是这样实现的利用拱高远小于梁长的弯曲的梁和轴向受压梁所具有的双稳态，使开关的开关状态各自对应一个稳定态。从而实现微镜稳定工作时，开关的状态无须外力保持。一弯曲的梁，受到横向的指向曲率中心的足够大的力作用后，可到其对称的另一侧，并在外加的横向力撤除后，梁不回到初始状态。当须其回到初始态时，再加指向现在曲梁的曲率中心的力。横向力由叉指电极或平板电极加偏压产生。镜子连接在梁上，随梁运动。光开关的结构可在硅片上通过刻蚀和腐蚀得到。弯曲梁可在硅片上直接刻蚀或在硅片上刻蚀一端固定的悬空的直梁后，在可动的一端轴向加力弯曲梁后固定该端得到。
采用上述方案，微机械光开关能实现掉电保护。当梁处于稳定态时，镜子也处于稳定态。这种态的保持，不需外加电压，在掉电的情况下，也能维持。由于此微机械光开关工作于稳定态，处于系统的能量最低点，开关的稳定性好，又和集成电路工艺兼容，因而能大批量生产。
下面通过附图和较佳实施例说明本实用新型的特点和进步。
本实用新型定义镜子处于固定光纤的V形槽之间位置时，为光开关“关”态，不处于固定光纤的V形槽之间位置时，为光开关“开”态。
图1是光开关的力学原理图。
图2，图3是2×2光开关的两种较佳的具体结构图。
图中1一弯曲梁锚点 2—弯曲梁3—平面电极或叉指电极产生的驱动力 4—平面电极一侧5—镜子 7—叉指驱动电极动部分6—叉指驱动电极不动部分的固定锚点 8—叉指驱动电极不动部分9—叉指驱动电极 10—V形槽在
图1中，弯曲梁锚点1把弯曲梁2固定在基底，弯曲梁2平行基底并悬空。在平面电极或叉指电极产生的驱动力3作用下，梁到另一稳定态，如虚线所示。
在图2所示实施例中，平面电极一侧4是固定在基底上，共两对四个，和弯曲梁2的侧面形成平面电极驱动机构。驱动机构带动镜子5运动。开关状态各自对应一个稳定态，从而实现自动掉电保护。当弯曲梁2和平面电极一侧有电压差时，将产生静电吸力。镜子5悬挂于弯曲梁2，随弯曲梁2运动。V形槽10用来固定光纤。每个V形槽和镜面成45度角。设光是从左下，右下V形槽10固定的光纤出射。当镜子处于V形槽之间时(关态)，右下V形槽10固定的光纤出射的光反射到右上V形槽10固定的光纤，左下V形槽10固定的光纤出射到左上V形槽10固定的光纤。当镜子不处于V形槽之间时，即处于另一稳定态时(开态)，右下V形槽10固定的光纤出射的光入射到左上V形槽10固定的光纤，左下V形槽10固定的光纤出射的光入射到右上V形槽10固定的光纤。
在图3所示实施例，只画出叉指驱动电极9部分对称的上半部。它由叉指驱动电极不动部分8和动部分7组成。叉指驱动电极不动部分8通过叉指驱动电极不动部分的固定锚点6固定在基底上，叉指驱动电极的动部分7，镜子5一起悬挂与弯曲梁2。其他的工作机制同图2的开关。
在图2，3中，梁的另一侧，也可有镜子5，光纤槽10，构成另一个光开关，这样相当于有两个光开关。
权利要求1.一种自动掉电保护的弯曲梁微机械光开关，其特征在于(1)它由弯曲梁锚点、弯曲梁、镜子、平面电极或叉指电极、以及用来固定光纤的V形槽构成的；(2)弯曲梁锚点把弯曲梁固定在基底，弯曲梁平行基底并悬空；(3)镜子悬挂于弯曲梁，随弯曲梁运动；梁处于稳定态时，镜子也处于稳定态；(4)平面电极一侧是固定在基底上，和弯曲梁的侧面形成平面电极驱动机构；(5)叉指电极不动部分通过叉指电极不动部分的固定锚点固定在基底上，叉指电极动的部分，与镜子一起悬挂于弯曲梁；(6)4个用于固定光纤的V形槽和镜子成45度角。
2.按权利要求1所述的一种自动掉电保护的弯曲梁微机械光开关，其特征在于所述的平面电极共两对四个，与弯曲梁的侧面形成的平面电极驱动机构带动镜子运动。
3.按权利要求1所述的一种自动掉电保护的弯曲梁微机械光开关，其特征在于所述的镜子处于V形槽之间位置时，右下V形槽固定的光纤出射的光反射到右上V形槽固定的光纤；左下V形槽固定的光纤出射的光反射到左上V形槽固定的光纤，光开关呈“关”态。
4.按权利要求1所述的一种自动掉电保护的弯曲梁微机械光开关，其特征在于所述的镜面不处于V形槽之间位置时，右下V形槽固定的光纤出射的光入射到左上V形槽固定的光纤；左下V形槽固定的光纤出射的光射到右上V形槽固定的光纤，光开关呈“开”态。
5.按权利要求所述的一种自动掉电保护的弯曲梁微机械光开关，其特征在于所述的弯曲梁的拱高远小于梁长。
6.按权利要求1所述的一种自动掉电保护的弯曲梁微机械光开关，其特征在于所述的弯曲梁另一侧，也可以有镜子、光纤槽，构成另一个光开关。
专利摘要本实用新型涉及一种自动掉电保护的弯曲梁微机械光开关,属于微机械领域,其特征是它由弯曲梁锚点、弯曲梁、镜子、平面电极或叉指电极以及用来固定光纤的V形槽构成。镜子悬挂于弯曲梁,随弯曲梁运动,梁处于稳定态时,镜子也处于稳定态,开关稳定性好,和集成电路工艺兼容,适于大批量生产。
文档编号G02B6/35GK2472244SQ0121115
公开日2002年1月16日 申请日期2001年3月16日 优先权日2001年3月16日
发明者王浙辉, 王东平, 王跃林 申请人:中国科学院上海冶金研究所