静电梳驱动的基于绝热耦合器的集成波导MEMS光开关.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115826143A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211240812.4(22)申请日2022.10.11(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人李欢胡寅鹏戴道锌(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200专利代理师林超(51)Int.Cl.G02B6/35(2006.01)G02B6/12(2006.01)G02B6/122(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称静电梳驱动的基于绝热耦合器的集成波导MEMS光开关(57)摘要本发明公开了一种静电梳驱动的基于绝热耦合器的集成波导MEMS光开关。包括开关单元，开关单元包括基底、机械驱动结构和绝热耦合器，绝热耦合器包括平行布置的固定锥形波导和可移动锥形波导，可移动锥形波导与机械驱动结构相连，两种波导结构相同，长度相同但宽度渐变方向相反，呈中心对称排列。本发明通过静电梳驱动分开的绝热耦合器实现了光路切换的效果，具有带宽范围大、插入损耗低、串扰低、消光比高、制作工艺简单、加工成本低、功耗低、可扩展性强等显著优势。CN115826143ACN115826143A权利要求书1/2页1.一种静电梳驱动的基于绝热耦合器的集成波导MEMS光开关，其特征在于：包括至少一个开关单元，每个开关单元包括基底(10)以及置于基底上的机械驱动结构和绝热耦合器，所述的绝热耦合器主要包括固定锥形波导(2)和可移动锥形波导(3)，固定锥形波导(2)保持固定，固定锥形波导(2)和可移动锥形波导(3)均沿垂直于机械驱动结构的移动方向平行布置，固定锥形波导(2)两端均连接有弯曲波导，可移动锥形波导(3)的两端通过一对多模干涉交叉波导结构与机械驱动结构相连，由机械驱动结构带动可移动锥形波导(3)靠近或远离固定锥形波导(2)移动。2.根据权利要求1所述的一种静电梳驱动的基于绝热耦合器的集成波导MEMS光开关，其特征在于：所述的可移动锥形波导(3)两端的每端均依次连接有回形的第一根弯曲波导、十字形的多模干涉交叉波导和回形的第二根弯曲波导，十字形的多模干涉交叉波导由较长的一条和较短的一条构成，较长的一条由一对对称的模式演化锥形波导和一根长多模宽波导组成，一对模式演化锥形波导的宽端分别与长多模宽波导的两端相连，窄端分别与两根回形的弯曲波导相连；较短的一条是一根短多模宽波导，短多模宽波的一端与机械驱动结构相连。3.根据权利要求1所述的一种静电梳驱动的基于绝热耦合器的集成波导MEMS光开关，其特征在于：固定锥形波导(2)和可移动锥形波导(3)结构相同，均为一根宽度渐变的锥形波导，固定锥形波导(2)和可移动锥形波导(3)长度相同但宽度渐变方向相反，固定锥形波导(2)的输入端宽度和可移动锥形波导(3)的输出端宽度相同，固定锥形波导(2)的输出端宽度和可移动锥形波导(3)的输入端宽度相同，且固定锥形波导(2)和可移动锥形波导(3)之间的间隙大小始终保持不变。4.根据权利要求1所述的一种静电梳驱动的基于绝热耦合器的集成波导MEMS光开关，其特征在于：所述的机械驱动结构包括由固定静电梳(6)和移动静电梳(7)组成的静电梳驱动器、T形传动结构(4)以及三组固定岛和弹簧结构(1、5、8)；T形传动结构(4)悬空于基底(10)布置，T形传动结构(4)的顶杆部与可移动锥形波导(3)平行，底杆部与可移动锥形波导(3)垂直，T形传动结构(4)的底杆部从靠近可移动锥形波导(3)的一端开始沿着长度方向依次布置第一组固定岛和弹簧结构(1)、第二组固定岛和弹簧结构(5)、第三组固定岛和弹簧结构(8)，第一组固定岛和弹簧结构(1)、第二组固定岛和弹簧结构(5)、第三组固定岛和弹簧结构(8)均和T形传动结构(4)连接；第二组固定岛和弹簧结构(5)、第三组固定岛和弹簧结构(8)之间的T形传动结构(4)两侧布置静电梳驱动器，静电梳驱动器包括一对固定静电梳(6)和一对移动静电梳(7)，固定静电梳(6)固定于基底(10)，一对固定静电梳(6)对称分布在T形传动结构(4)底杆部长度方向的两侧并且与T形传动结构(4)的底杆部之间无连接；移动静电梳(7)悬空于基底(10)布置，一对移动静电梳(7)对称分布在T形传动结构(4)底杆部长度方向的两侧，一对移动静电梳(7)靠近T形传动结构(4)底杆部的一端与底杆部的侧边固定相连；固定静电梳(6)和移动静电梳(7)的梳齿呈对向、交错穿插分布。5.根据权利要求4所述的一种静电梳驱动的基于绝热耦合器的集成波导MEMS光开关，2CN115826143A权利要求书2/2页其特征在于：所述的第一组固定岛和弹簧结构(1)主要由一个固定岛和一对半折叠弹簧组成，固定岛固定于基底(1