发明名称 微结构开关、包含此微结构开关之切换阵列及系统,以及其制造方法
摘要 微结构开关(10、50)具有主体(13)、可移动的切换元件(17)、一个或多个把可移动的切换元件(17)连接到主体(13)上的膜片以及把可移动切换元件(17)从第一位置(72)移动到至少一个启动位置(74)的致动器(30)。膜片可以是主膜片(26)和辅助膜片(52)之一或两者。主膜片(26)可以作为临时膜片(32)把可移动的切换元件(17)放在适当的位置,直到可移动的切换元件(17)借助辅助膜片(52)或借助致动器(30)被永久地置于适当的位置为止。在这个时刻,临时膜片(32)被除去。另外,光学系统(100)使用各种定向构件(76)与微结构开关(10、50)相结合把信号(92)引导到各个通道(86)。再者,包括为数众多的微结构开关(10、50)的切换阵列(200)使用各种定向构件(76)与微结构开关(10、50)相结合把信号(92)引导到各个通道(86)。
申请公布号 TW526165 申请公布日期 2003.04.01
申请号 TW090130756 申请日期 2001.12.12
申请人 伯那多 路西罗 发明人 伯那多 路西罗
分类号 B81B3/00 主分类号 B81B3/00
代理机构 代理人 蔡玉玲 台北市大安区敦化南路二段二一八号五楼A区
主权项 1.一种微结构开关,其中包括:一主体;一可移动的切换元件;至少一个膜片,供将该可移动的切换元件连接到该主体上;以及一致动器,将该可移动的切换元件从一第一位置移动到一第二位置。2.如申请专利范围第1项所述之微结构开关,其中该至少一个膜片包括一主膜片。3.如申请专利范围第1项所述之微结构开关,其中该至少一个膜片包括一辅助膜片。4.如申请专利范围第1项所述之微结构开关,其中该至少一个膜片包括该致动器。5.如申请专利范围第3项所述之微结构开关,其中该致动器是与该辅助膜片一起整体成形的。6.如申请专利范围第1项所述之微结构开关,其中该致动器是独立于该至少一个膜片单独成形的。7.如申请专利范围第1项所述之微结构开关,其中该可移动的切换元件是由该主体的一部分形成的。8.如申请专利范围第7项所述之微结构开关,其中该可移动的切换元件是借助选自化学蚀刻、离子蚀刻、镭射蚀刻和机械微量切削的处理由该主体之该部分形成的。9.如申请专利范围第1项所述之微结构开关,其中该致动器是选自一压电器件、一螺杆以及静电型、电磁型、液压型和旋转型的致动器的机构。10.如申请专利范围第1项所述之微结构开关,其中该可移动的切换元件包括一定向构件。11.如申请专利范围第10项所述之微结构开关,其中该定向构件选自自由空间光学开关、自由空间分离器、组合器、耦合器、波束分离器、波前分配耦合器的“Y"耦合器、光陀螺、光栅、二极体雷射器、反射镜、棱镜、透镜、电极、触点、检测器、平行光管、偏振器、滤波器、谐振器和衍射光学元件。12.如申请专利范围第11项所述之微结构开关,其中该光学元件是与该可移动的切换元件一起整体成形的。13.如申请专利范围第10项所述之微结构开关,其中该光学元件是单独成形的并且被安装到该可移动的切换元件上。14.如申请专利范围第2项所述之微结构开关,其中该主膜片是通过蚀刻该主体的顶面和底面两者形成的,而且该蚀刻是通过停止蚀刻被终止的,所以该主膜片被形成。15.如申请专利范围第2项所述之微结构开关,其中该主膜片是一临时膜片,该临时膜片在该致动器附着之后被除去。16.如申请专利范围第15项所述之微结构开关,其中该至少一个膜片还包括该临时膜片被除去之后保持在适当的位置上辅助膜片。17.一种微结构开关,其制备包括下述步骤的处理:(A)提供一基底主体;以及(B)在一轴周围形成一沟槽,该沟槽不延伸到把该轴与该基底材料完全分开,以致残留基底材料的膜片把该轴连接到该基底主体上。18.如申请专利范围第17项所述之微结构开关,其中所述处理步骤(B)包括:(1)从所述的基底主体的顶面开始形成一上面的沟槽;(2)从该基底主体的底面开始形成一下面的沟槽;以及(3)使用停止装置限制该上面的沟槽和该下面的沟槽的成形深度,以便留下一主膜片。19.如申请专利范围第17项所述之微结构开关,进一步包括:(C)提供连接在该轴上的一切换元件。20.如申请专利范围第19项所述之微结构开关,其中该切换元件是由该轴整体成形的。21.如申请专利范围第19项所述之微结构开关,进一步包括:(D)提供连接在该轴上的一致动器,该致动器产生在第一位置和第二位置之间的运动。22.如申请专利范围第17项所述之微结构开关,进一步包括:(C)使一辅助膜片附着到该轴上。23.如申请专利范围第21项所述之微结构开关,其中该致动器是与附着在该轴上的该辅助膜片一起整体成形的。24.如申请专利范围第21项所述之微结构开关,进一步包括:(E)除去该主膜片,留下该轴独立。25.如申请专利范围第23项所述之微结构开关,进一步包括:(E)除去该主膜片,留下该轴附着在该辅助膜片上。26.如申请专利范围第23项所述之微结构开关,进一步包括:(E)除去该主膜片,留下该轴附着到包括整体成形的致动器的该辅助膜片上。27.一种用来制造微结构开关的方法,其中包括下述步骤:(A)提供一基底主体;以及(B)在一轴的周围形成一沟槽,该沟槽没有延伸到把该轴与该基底材料完全分开,以致基底材料的膜片把该轴连接在该基底主体上。28.如申请专利范围第27项所述之制造微结构开关的方法,其中步骤(B)包括:(1)从该基底主体的顶面开始形成一上面的沟槽;(2)从该基底主体的底面开始形成一下面的沟槽;以及(3)使用停止装置限制该上面的沟槽和该下面的沟槽的成形深度,以便留下一主膜片。29.如申请专利范围第27项所述之制造微结构开关的方法,进一步包括:(C)提供连接在该轴上的一切换元件。30.如申请专利范围第29项所述之制造微结构开关的方法,其中该切换元件是由该轴整体成形的。31.如申请专利范围第29项所述之制造微结构开关的方法,进一步包括:(D)提供连接在该轴上的一致动器,该致动器产生在第一位置与第二位置之间的运动。32.如申请专利范围第29项所述之制造微结构开关的方法,进一步包括:(D)使一辅助膜片附着到该轴上。33.如申请专利范围第31项所述之制造微结构开关的方法,其中该致动器是与附着在该轴上的该辅助膜片一起整体成形的。34.如申请专利范围第31项所述的制造微结构开关的方法,进一步包括:(E)除去该主膜片,留下该轴独立。35.如申请专利范围第32项所述之制造微结构开关的方法,进一步包括:(E)除去该主膜片,留下该轴附着在该辅助膜片上。36.如申请专利范围第33项所述之制造微结构开关的方法,进一步包括:(E)除去该主膜片,留下该轴附着到包括整体成形的致动器在内的该辅助膜片上。37.一种在衆多输出通道之间切换来自至少一个输入通道的信号的切换系统,其中包括:至少一个开关,每一该开关具有一主体、一可移动的切换元件、至少一个把该切换元件连接到该主体上的膜片以及一使该可移动的切换元件从第一位置移动到第二位置的致动器;至少一个输入通道选择器件,供将至少一个输入信号交付给该开关;至少一个输出信号通道选择器件,供在该开关未被启动时接收输出信号;至少一个备用输出信号通道选择器件,供在该开关未被启动时接收输出信号;以及该可移动的切换元件包括把该输入信号引向该输出通道选择器件或备用通道选择器件的定向构件。38.如申请专利范围第37项所述之切换系统,其中该至少一个膜片包括一主膜片。39.如申请专利范围第37项所述之切换系统,其中该至少一个膜片包括一辅助膜片。40.如申请专利范围第37项所述之切换系统,其中该定向构件是一光学元件。41.如申请专利范围第37项所述之切换系统,其中该定向构件选自自由空间光学开关、自由空间分离器、组合器、耦合器、波束分离器、波前分配耦合器的“Y"耦合器、光陀螺、光栅、二极体雷射器、反射镜、棱镜、透镜、电极、触点、检测器、平行光管、偏振器、滤波器、谐振器和衍射光学元件。42.如申请专利范围第38项所述之切换系统,其中该主膜片是一临时膜片。43.如申请专利范围第38项所述之切换系统,其中该至少一个定向构件是组成一阵列的复数个定向构件。44.如申请专利范围第38项所述之切换系统,其中该阵列是一二维阵列。45.一种在复数个输出通道之间切换来自至少一个输入通道的信号的切换阵列,其中包括:衆多开关,每个开关都具有一主体、一可移动的切换元件、至少一个把该切换元件连接到该主体上的膜片以及一使该可移动的切换元件从第一位置移动到第二位置的致动器;至少一个输入通道选择器件,供将至少一个输入信号交付给该开关阵列;衆多输出信号通道选择器件,供接收来自该开关阵列的至少一个输出信号;每个该可移动的切换元件都包括把该输入信号引向该输出通道选择器件或备用通道选择器件的一定向构件。46.如申请专利范围第45项所述之切换阵列,其中该至少一个膜片包括一主膜片。47.如申请专利范围第45项所述之切换阵列,其中该至少一个膜片包括一辅助膜片。图式简单说明:图1揭露本发明的微型开关的俯视平面图;图2图解说明通过图1的2-2线截取的微型开关的侧视剖面图;图3揭露本发明的微型开关的俯视平面图,其中主膜片已被除去;图4图解说明通过图3的4-4线截取的微型开关的侧视剖面图;图5揭露本发明的微型开关的第二实施方案的俯视平面图;图6图解说明通过图5的6-6线截取的微型开关的第二实施方案的侧视剖面图;图7揭露在制造本发明的微型开关时第一阶段的侧视剖面图;图8图解说明在制造本发明的微型开关时第二阶段的侧视剖面图;图9揭露在制造本发明的微型开关时第三阶段的侧视剖面图;图10图解说明在制造本发明的微型开关时第四阶段的侧视剖面图;图11揭露在制造本发明的微型开关时第五阶段的侧视剖面图;图12图解说明在制造本发明的微型开关时第六阶段的侧视剖面图;图13揭露在制造本发明的微型开关时第七阶段的侧视剖面图;图14图解说明使用反射镜的光学系统的俯视平面图,微型开关处于原始位置;图15揭露使用反射镜的光学系统的侧视剖面图,微型开关处于原始位置,该视图是通过图14的15-15线截取的;图16图解说明使用反射镜的光学系统的俯视平面图,微型开关处于启动位置;图17揭露使用反射镜的光学系统的侧视剖面图,微型开关处于启动位置,该视图是通过图16的17-17线截取的;图18图解说明与本发明的微型开关相结合使用透镜的光学系统的俯视平面图;图19揭露与本发明的微型开关相结合使用透镜的光学系统的侧视图;图20揭露与本发明的微型开关相结合使用棱镜的光学系统的俯视图;图21图解说明与本发明的微型开关相结合使用双棱镜的光学系统的俯视图;图22揭露与本发明的微型开关相结合使用栅状反射器的光学系统的俯视图;图23图解说明可以在图22的光陀螺中使用的旋转棱镜的俯视图;图24揭露与本发明的微型开关相结合使用光栅的光学系统的俯视图;图25揭露与本发明的微型开关相结合使用光栅的光学系统的俯视图;图26图解说明与本发明的微型开关相结合使用Littrow栅状反射器的光学系统的俯视图;图27揭露与本发明的微型开关相结合使用可移动的衰减器的光学系统的俯视图;图28图解说明与本发明的微型开关相结合使用平行板的光学系统的俯视图;图29揭露与本发明的微型开关相结合使用也可以作为光束组合器使用的光束分离器的光学系统的俯视图;图30A图解说明与本发明的微型开关相结合使用光束分离器的光学系统的俯视图,其中可移动的部分与固定部分接触;图30B揭露与本发明的微型开关相结合使用光束分离器的光学系统的俯视图,其中可移动的部分与固定部分分开,以便形成气隙;图31图解说明与本发明的微型开关相结合使用光束分离器的光学系统的俯视图;图32揭露与本发明的微型开关相结合使用光束分离器的光学系统的俯视图;图33图解说明与本发明的微型开关相结合使用波前分配耦合器的光学系统的俯视图;图34揭露与本发明的微型开关相结合使用Y型分配耦合器的光学系统的俯视图;图35图解说明与本发明的微型开关相结合使用微环谐振器的光学系统的俯视图;图36A揭露与本发明的微型开关相结合使用微环谐振器的光学系统的俯视图;图36B图解说明与本发明的微型开关相结合使用微环谐振器的光学系统的侧视图;图37A揭露与本发明的微型开关相结合使用微环谐振器的光学系统的俯视图;图37B图解说明与本发明的微型开关相结合使用微环谐振器的光学系统的侧视图;图38揭露光学开关的阵列。
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