光学调制制造技术

一种光学调制器，包括间距可控标准具，该间距可控标准具具有悬挂在基板上方的至少一个弹簧支撑的微反射镜。至少一个电绝缘挡板被设置于微反射镜和基板之间，以避免当微反射镜由于施加的电压被拉向基板时的短路。光学检测器检测第一激光脉冲的到达时间。控制电路由此预测下一入射激光脉冲的到达时间，并且，响应于控制信号，在预测的时间将微反射镜保持在抵靠在绝缘挡板上的下拉状态或者释放微反射镜，从而最大化或最小化穿过调制器透射的光。在经过计算以允许预定数目的机械振荡的时间间隔之后，该微反射镜被往回下拉到该挡板上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于光信号调制的设备、方法、信号和计算机程序及 其系统。
技术介绍
自由空间光学通信系统的潜能公知为用作在可视两点之间提供高 带宽数据链接的装置。正考虑将这种系统用于诸多应用，包括用作都 市区域的通信链接以及用于开放式办公室中局域网的元件。共同未决的专利申请US 10/483,738 (A.M Scott等人)披露了一 种动态光学反射器和询问系统，其采用间距可控标准具和逆向反射器 的组合，将经由标准具接收的光通过该标准具反射回光源。专利申请US 2002/0101644A1涉及一种用于入射光的相位调制的 光调制装置和系统。专利申请US 2004/0008396A1涉及一种同样实现了 入射光的相位调制的差分驱动的MEMS空间光调制。这些专利申请均 未披露标准具结构的使用。
技术实现思路
本专利技术涉及一种调制光学束的装置，使得信息随该束被发送。该调 制光学束的装置可以与逆向反射器组合以形成通信装置，该通信装置无 需产生光学束，可以通过反射和调制入射在其上的束而无源地工作。本专利技术提供了一种可用于控制(多个)光束的强度或相位的调制器。 该调制器基于微光机电系统(MOEMS )反射镜结构的阵列或单个元件， 其中微反射镜悬挂在基板上方。这可以用于其中基板(例如硅)是透 明的波长的透射，且可用于明显更大波长范围的反射，其中基板和反 射镜材料对该范围的波长吸收弱。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于调制光信号的调制器，该 调制器包括间距可控标准具，所述间距可控标准具包括悬挂在基板上方 的至少一个弹簧支撑的微反射镜，且该调制器还包括控制电路，所述控 制电路被布置成在操作中通过微反射镜和基板之间的电压而施加静电力，由此使所述微反射镜从其平衡位置向所述基板移动，并且将所述微 反射镜保持在其平衡位置和所述基板之间的位置。在一个实施例中，该微反射镜保持在其平衡位置和该基板之间的位 置，在该微反射镜到达该位置之后不维持该电压。在一个实施例中，该调制器还包括位于所述微反射镜和所述基板之间的至少一个绝缘挡板(insulating stop),由此防止在施加电压时所述微 反射镜和基板接触。通过施加"保持，，电压，该微反射镜可以向下保持在 该绝缘挡板上。在另一实施例中，在阈值电压之上，该反射镜移动而物理接触一个 或多个端部挡板。当静电力超过由装置移位引起的机械恢复力时，该阈 值电压被公知为"闭锁"、"吸入(pull-in)"或"下拉(pull-down)"的状 态。此外，包含一个或多个端部挡板，使得在位于下拉位置时能够在 反射镜和基板之间定义预定偏移。优选地，该偏移可以设计为对应于 宽的角度范围上的低光学透射状态.该电学控制电路可以被布置为减小施加于微反射镜和基板之间的 电压，由此从该下拉位置释放所述微反射镜，或者当不位于下拉位置时 调整反射镜高度。如果微反射镜处于真空中，则该反射镜可以机械振荡， 使得在保持电压减小到预定阁值之下之后，微反射镜和基板之间的间距 随时间变化。该控制电路可被布置成响应于激光脉冲到达所述调制器的时间而释 放所述微反射镜。该调制器设置为，响应于控制信号，该控制电路被布置成在连续的 时间释放或不释放所述微反射镜，所述连续时间被计算以最大化或最小 化从远程激光源接收的连续脉冲的入射光透射，由此调制所透射的脉冲。该控制电路还可以被布置成在响应于所述微反射镜的释放时间的预 定时间之后重新施加所述电压。如果重新施加电压的时间对应于反射镜的单个机械振荡或者多个机 械振荡，则该反射镜在被施加电压时靠近基板且该反射镜将快速返回到 下拉位置。该微反射镜可位于低大气压，优选地基本上真空的体积内。 如果该微反射镜处于真空中，则机械运动不会由于空气的粘滞曳力 而受到阻尼，且按照反射镜的机械振荡决定的速度响应。在大气压下，空气的粘滞曳力导致所有运动显著降低。该调制器还可包括密堆积图案形式的微反射镜阵列，所有受控的微 反射镜在相同时间按相同动作来运动.在这种情况下，从调制器出射的 束的散度可由整体阵列的尺寸决定，而不是由单个微反射镜的尺寸决定。该调制器还可包括逆向反射器，所述逆向反射器被布置成将穿过所 述标准具透射的光逆向反射回所述标准具。如果调制器包括受控按相干 方式运动的微反射镜阵列，则逆向反射器逆向反射的束的散度可由该逆 向反射器的尺寸决定，而不是由该微反射镜本身的尺寸决定。本专利技术还提供一种用于通信目的的系统，该系统包括一个或多个实 施本专利技术的设备以及其它附加设备的示例。具体而言，根据本专利技术的再一方面，提供了一种用于光学通信的系 统，该系统包括#>据第一方面的调制器。本专利技术还涉及上述设备操作的方法，且所述方法包括用于执行设备 的每个功能的方法步骤。本专利技术还提供计算机软件，该计算机软件是机器可读取形式的且被 布置成在操作中执行所述设备和/或方法的每个功能，在此上下文中，该 计算机程序也旨在包含用于描述、模拟或实施用于实施本专利技术的芯片和/ 或电路布局的硬件描述代码。本专利技术还涉及在本专利技术的操作中采用的新颖信号。对于本领域技术人员而言，很明显，优选特征可以恰当地组合，且 可以与本专利技术的任意方面组合。附图说明为了示出本专利技术如何付之实施，在下文通过示例并参考附图来描述本专利技术的实施例，附图中图1U)示出了依据本专利技术的典型微反射镜元件和典型弹簧结构 的透视图(基板未示出)；图1 (b)示出了依据本专利技术的微反射镜元件和典型弹簧结构的侧视图1 (c)示出了依据本专利技术的微反射镜元件阵列的俯视图； 图2示出了依据本专利技术的微反射镜和基板之间的间距与时间的关 系的示意性曲线图；图3 (a)示出了依据本专利技术的光学调制器对于垂直入射角的透射 特性的示意性曲线图3 (b)示出了依据本专利技术的光学调制器对于60度入射角的透 射特性的示意性曲线图4示出了依据本专利技术的调制器在时间上的动态响应的示意性曲线图5示出了依据本专利技术将施加电压与透射信号进行比较的示意性 曲线图6示出了依据本专利技术的第一调制器装置的示意性图示； 图7示出了依据本专利技术的第二调制器装置的示意性图示； 图8示出了依据本专利技术的包含逆向反射器(retro-reflector)的第三调制器装置的示意性图示；图9 U)示出了依据本专利技术的包含逆向反射器的第四调制器装置的示意性图示；图9 (b)示出了依据本专利技术的包含逆向反射器的第五调制器装置 的示意性图示；图9 (c)示出了依据本专利技术的系统的示意性图示； 图IO示出了依据本专利技术的调制方法的流程图。具体实施例方式参考图1 (a)至1 (c),可用于控制一个(或多个)光束的强度 的调制器基于MOEMS反射镜结构的单个元件IO或阵列11，其中一 个或多个微反射镜10悬挂12在基板13上方.这种布置可用于其中基 板(例如硅)是光学透明的波长的透射，且可用于明显更大范围的波 长的反射。个体元件包括微反射镜10,该微反射镜10悬挂在基板13上方相 隔零点几微米到几微米的距离。微反射镜由弹簧14支撑，使得当在基 板和微反射镜之间施加电压时，静电力将该微反射镜从平衡位置(不 施加电压)拉向基板。在电压致动静电装置中，在给定阈值之下，该静电力平衡了由于 装置位移引起的机械恢复力，且装置处于稳定平衡状态.在该阈值之 上，由于静电力超过恢复力且微反射镜不受控制地朝基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调制光信号的调制器，所述调制器包括间距可控标准具，所述间距可控标准具包括悬挂在基板上方的至少一个弹簧支撑的微反射镜；且所述调制器还包括控制电路，所述控制电路被布置成在操作中在所述微反射镜和基板之间施加电压，由此使所述微反射镜从其平衡位置向所述基板移动，并且将所述微反射镜保持在其平衡位置和所述基板之间的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AM斯科特，ME麦克尼，KM布伦森，
申请(专利权)人：秦内蒂克有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[]