[发明专利]用于光耦合的MEMS开关

说明书

用于光耦合的MEMS开关。一种光开关包括：由基板支撑的总线波导、沿着平面定向的光学天线、沿着线经由弹簧与基板耦合的光学天线、与耦合波导相邻悬挂的反应电极、以及由基板支撑的致动电极。当致动电极与反应电极之间的相反极性电压差小于下阈值时，该平面与基板的角度大于10度，并且当致动电极与反应电极之间的相反极性电压差大于上阈值时，该平面与基板平行。

对相关申请的交叉引用。

技术领域

本发明一般地涉及用于引导和发射光信号的系统和装置。

背景技术

激光雷达（Lidar）被认为是许多新技术（诸如自主车辆）的关键推动因素。芯片-激光雷达（也称为固态激光雷达，或片上激光雷达）有望在未来的自主车辆中得到广泛使用。然而，在创建能够满足车辆OEM的要求的实用芯片-激光雷达方面仍然存在许多挑战。挑战之一是波束控制（beam steering）。已经开发了各种方法来控制芯片-激光雷达中的波束，诸如微镜阵列、光学相控阵、波长调谐和光子晶体波导，然而，这些方法面临着诸如视场有限、控制电子器件复杂、以及对激光器要求较高之类的挑战。

发明内容

光开关包括：由基板支撑的总线波导；沿着平面定向的光学天线，该光学天线沿着线经由弹簧与基板耦合；与耦合波导相邻悬挂的反应电极、以及由基板支撑的致动电极。当致动电极与反应电极之间的相反极性电压差小于下阈值时，平面与基板的角度大于10度，并且当致动电极与反应电极之间的相反极性电压差大于上阈值时，平面与基板平行。

波束控制系统包括：由基板支撑的总线波导、沿着平面定向并且沿着线经由弹簧与基板耦合的光学天线、与光学天线相邻悬挂的反应电极、由基板支撑并且被配置成向光学天线施加力的致动电极、具有至少一种类型的光开关并且被配置成将光分配到光学天线的光树，以及与基板间隔开并且被配置成衍射由光学天线发射的光的透镜。当致动电极与反应电极之间的相反极性电压差小于下阈值时，平面被设置成与基板的角度大于10度，并且当致动电极与反应电极之间的相反极性电压差大于上阈值时，平面与基板平行。

一种光开关包括：由基板支撑的总线波导、沿平面定向并且沿着线经由弹簧与基板耦合的光学天线、与光学天线相邻悬挂的反应电极、以及由基板支撑并且被配置成向光学天线施加力的致动电极。当致动电极与反应电极之间的相反极性电压差小于下阈值时，平面与基板的角度大于10度，并且当致动电极与反应电极之间的相反极性电压差大于上阈值时，平面与基板平行。

附图说明

图1是光开关阵列系统的顶视图。

图2是光开关阵列系统的侧视图。

图3是硅光子开关阵列的透视图。

图4A是光开关阵列中的光开关的顶视图。

图4B是处于关闭（OFF）状态的光开关阵列中的光开关的侧视图。

图4C是处于开启（ON）状态的光开关阵列中的光开关的侧视图。

图5A是在开关阵列中具有光耦合悬臂和固定光学天线的光开关的透视图。

图5B是二维固定光学天线的透视图。

图6是具有固定光学天线的光耦合悬臂的透视图。

图7A是处于空闲状态的图6的MEMS开关的光耦合悬臂的剖视图。

图7B是处于致动状态的图6的MEMS开关的光耦合悬臂的剖视图。

图7C是处于空闲状态的图6的MEMS开关的固定光学天线的剖视图。

图7D是处于致动状态的图6的MEMS开关的固定光学天线的剖视图。

图8是发射光信号的光开关阵列系统的透视图。

图9是接收光信号的光开关阵列系统的透视图。