專(zhuān)利名稱(chēng)：光調(diào)制裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及光學(xué)裝置及光學(xué)系統(tǒng)，并且尤其涉及用于調(diào)制光束強(qiáng)度的一種裝置以及使用這樣一種裝置的投影儀/曝光系統(tǒng)。
調(diào)制光束的一個(gè)方面例如光的幅值或相位的裝置得到了大量應(yīng)用。在光調(diào)制應(yīng)用中，相位調(diào)制通常比幅值調(diào)制更重要。此外，相位調(diào)制裝置通?？梢詧?zhí)行幅值調(diào)制，由此提供了應(yīng)用的靈活性。需要提供一種快速、可靠、持久、有效的光調(diào)制裝置，并且既可用于復(fù)雜應(yīng)用，又可用于簡(jiǎn)單應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
一種新的獨(dú)特的光元件提供了技術(shù)進(jìn)步。在一個(gè)實(shí)施例中，該光元件包括三個(gè)電極、一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)、一個(gè)彈性構(gòu)件以及一個(gè)反射鏡。該彈性構(gòu)件連接到支撐結(jié)構(gòu)，使其響應(yīng)由三個(gè)電極的一個(gè)或多個(gè)提供的靜電力。該彈性構(gòu)件位于一個(gè)間隙中，使其可以響應(yīng)該靜電力，在第一與第二狀態(tài)之間移動(dòng)。反射鏡還貼在該彈性構(gòu)件上，使其也在第一與第二狀態(tài)之間移動(dòng)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該光元件包括位于一個(gè)基底附近的第一、第二和第三電極，每個(gè)電極能夠產(chǎn)生一個(gè)力。兩個(gè)支撐構(gòu)件也連接到該基底，一個(gè)彈性構(gòu)件橫跨其間，在該三個(gè)電極上方延伸，并且可以在第一與第二狀態(tài)之間移動(dòng)。與前一個(gè)實(shí)施例中一樣，一個(gè)反射鏡連接到該彈性構(gòu)件并在其上方延伸。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該光元件包括第一、第二和第三電極，分別用于產(chǎn)生第一、第二和第三力。響應(yīng)一個(gè)力的一個(gè)彈性構(gòu)件連接到一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)。一個(gè)反射鏡進(jìn)一步貼在該彈性構(gòu)件上。工作中，該彈性構(gòu)件，并且因此該反射鏡，響應(yīng)第一、第二和第三力的各種組合，在不同狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該光元件包括連接到該基底用于產(chǎn)生靜電力的兩個(gè)電極，以及懸在兩個(gè)電極上方的一個(gè)彈性構(gòu)件。還包括一個(gè)致動(dòng)器和一個(gè)第三電極，該致動(dòng)器與彈性構(gòu)件相鄰。最先的兩個(gè)電極被定位，以響應(yīng)加在其上的保持電壓，使彈性構(gòu)件保持在現(xiàn)有狀態(tài)，致動(dòng)器被定位，以有選擇地在兩個(gè)工作狀態(tài)之間移動(dòng)彈性構(gòu)件。


圖1、4和9是根據(jù)本發(fā)明的光調(diào)制元件的幾個(gè)不同實(shí)施例的側(cè)剖視圖。
圖2-3說(shuō)明圖1的光調(diào)制元件的不同狀態(tài)。
圖5說(shuō)明圖4的光調(diào)制元件的另一個(gè)狀態(tài)。
圖6-7是圖4的光調(diào)制元件的分解圖。
圖8是一個(gè)曲線(xiàn)圖，說(shuō)明圖4的光調(diào)制元件的工作。
圖10說(shuō)明圖9的光調(diào)制元件的另一個(gè)狀態(tài)。
圖11是圖9的光調(diào)制元件的分解圖。
圖12-16是根據(jù)本發(fā)明的幾個(gè)光調(diào)制元件的一個(gè)實(shí)施例的等角圖，該光調(diào)制元件是單個(gè)微反射鏡光調(diào)制裝置的一部分。
圖17-18是一個(gè)投影系統(tǒng)的不同實(shí)施例的剖視圖，利用圖12-16所述的一個(gè)或多個(gè)光調(diào)制裝置。
具體實(shí)施例方式
本公開(kāi)涉及例如可以用于各種應(yīng)用的光學(xué)裝置及光學(xué)系統(tǒng)。但是，應(yīng)理解以下公開(kāi)提供許多不同的實(shí)施例或例子，用于在特定應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征。當(dāng)然，這些實(shí)施例僅僅是例子，并未試圖對(duì)權(quán)利要求書(shū)中所述的本發(fā)明進(jìn)行限制。
本公開(kāi)分為五個(gè)不同的章節(jié)。第一節(jié)描述用于光相位調(diào)制的一個(gè)元件。第二節(jié)描述包括幾個(gè)該元件的一個(gè)光相位調(diào)制裝置。第三節(jié)描述該光相位調(diào)制裝置的不同應(yīng)用。第四節(jié)描述一個(gè)傾斜光調(diào)制裝置的實(shí)施例及其各種應(yīng)用。第五節(jié)描述前述元件、裝置及應(yīng)用的其中一些優(yōu)點(diǎn)作為結(jié)束。
光相位調(diào)制元件參考圖1，顯示光調(diào)制元件10的一個(gè)實(shí)施例的組件布局。在本實(shí)施例中，光調(diào)制元件10在半導(dǎo)體基底12上構(gòu)成。兩個(gè)電極14、16在基底12附近形成。在本實(shí)施例中，每個(gè)電極是導(dǎo)電材料例如金屬的固態(tài)薄膜。電極14、16位于不導(dǎo)電的支撐結(jié)構(gòu)18之間。該支撐結(jié)構(gòu)18保護(hù)也響應(yīng)靜電場(chǎng)的彈性的彈簧狀構(gòu)件20。該彈性構(gòu)件20通過(guò)一個(gè)連接部分24進(jìn)一步連接到反射鏡22。依據(jù)光調(diào)制元件10的用途(例如紅外、X射線(xiàn))，該反射鏡可以是由許多不同類(lèi)型的反射材料，例如金、鋁、銅或其化合物制成的。支撐結(jié)構(gòu)18還保護(hù)第三電極26。
光調(diào)制元件10是一種微機(jī)電(MEM)裝置，并且因此具有一些間隙區(qū)域以允許機(jī)械移動(dòng)。第一區(qū)域30限定在電極14、16與彈性構(gòu)件20之間。第二區(qū)域32限定在彈性構(gòu)件20與第三電極26之間。第三區(qū)域34限定在第三電極26與反射鏡22之間。有許多不同的處理方法以構(gòu)成各種間隙區(qū)域30、32、34。例如，可以在這些區(qū)域中制造一個(gè)犧牲層，然后在稍后通過(guò)適當(dāng)?shù)恼羝g刻去除。
如圖1所示，彈性構(gòu)件20與第二電極16之間有距離d1；彈性構(gòu)件20與第三電極26之間有距離d2；并且第三電極26與反射鏡22之間有距離d3。雖然依據(jù)(例如彈性構(gòu)件20)所使用的不同材料或其它因素，距離d1、d2、d3可以改變，但是在本實(shí)施例中，這些距離由以下方程(1)和(2)限定d1，d3＞＞d2 (1)d3～d1 (2)如下將更詳細(xì)地描述，在一些應(yīng)用中，距離d1、d2、d3將與反射鏡22反射的光的波長(zhǎng)λ有關(guān)。為了舉例，光源的波長(zhǎng)λ可以是400納米(nm)。在該例子中，距離d1、d2可以等于100nm，距離d2可以約為5～10nm。
還參考圖2和3，光調(diào)制元件10可以處于三種不同的機(jī)械狀態(tài)。圖1說(shuō)明一種“自由”狀態(tài)，其中彈性構(gòu)件20處于一種自然的非彎曲狀態(tài)。如圖1所示，距離d2較小，而距離d1、d3較大。
圖2說(shuō)明一種“上部”狀態(tài)，其中彈性構(gòu)件20向上彎曲，如圖所示，并且遠(yuǎn)離基底12。如圖2所示，距離d2近似等于零，而距離d1、d3大于自由狀態(tài)下的值。在許多應(yīng)用中，上部狀態(tài)與自由狀態(tài)之間的差異可以視為可忽略。
圖3說(shuō)明一種“下部”狀態(tài)，其中彈性構(gòu)件20向下彎曲，如圖所示，并且靠近基底12。如圖3所示，距離d1、d3近似等于零，而距離d2現(xiàn)在較大。
該三個(gè)狀態(tài)，自由狀態(tài)、上部狀態(tài)和下部狀態(tài)通過(guò)三個(gè)電極14、16、26和/或彈性構(gòu)件20之間所加的靜電力限定。在本實(shí)施例中，彈性構(gòu)件20處于第一電壓，電極14、16、26可以在第一電壓與第二電壓之間有選擇地交替。為了參考，第一電壓將為地，用二進(jìn)制“0”表示，第二電壓將表示一個(gè)正電壓，用二進(jìn)制“1”表示。此外，在本例子中，正電壓1將對(duì)處于地電壓0的一個(gè)零件有靜電引力。但是，應(yīng)理解不同電壓的各種組合可以產(chǎn)生不同的作用，所以本發(fā)明對(duì)于那些普通技術(shù)人員充分理解的許多不同設(shè)計(jì)選擇有幫助。
光調(diào)制元件10還可以處于一種“保持”狀態(tài)。保持狀態(tài)維持元件10的現(xiàn)有狀態(tài)，即使電極電壓改變。簡(jiǎn)單地表述，保持狀態(tài)用作元件10的一個(gè)存儲(chǔ)器。保持狀態(tài)將在以下詳細(xì)討論。
光調(diào)制元件10可以工作在電極14、16、26的許多不同配置中?，F(xiàn)在參考表1，在一種配置中，每個(gè)電極14、16、26可以相互獨(dú)立工作。
表1

參考圖1-3，考慮對(duì)于電極14和16為1并且光調(diào)制元件10目前處于下部狀態(tài)的例子，意味著距離d3較小，并且反射鏡22處于下部位置。接著，電極26切換到1。根據(jù)表1，光調(diào)制元件10將處于保持狀態(tài)。在本例子中，保持狀態(tài)將“保持”先前的狀態(tài)，所以反射鏡22停留在下部狀態(tài)。接著，電極26切換到0。根據(jù)表1，光調(diào)制元件10仍將處于保持狀態(tài)。這意味著繼續(xù)保持先前的下部狀態(tài)。因此，只要電極14和26停留在1，就將保持下部狀態(tài)。可以顯示保持自由狀態(tài)或上部狀態(tài)的許多不同的情況。
通過(guò)控制由電極14、16和/或26產(chǎn)生的靜電場(chǎng)的強(qiáng)度，光調(diào)制元件10可以保持某個(gè)狀態(tài)。在本實(shí)施例中，影響彈性構(gòu)件20的靜電場(chǎng)的強(qiáng)度由距離d1、d2和/或d3控制。在其它實(shí)施例中，可以以許多不同的方式控制電場(chǎng)的強(qiáng)度。例如，可以通過(guò)電極14、16和/或26的尺寸、用于構(gòu)成每個(gè)電極的材料、加到每個(gè)電極上的電壓和/或任何中間結(jié)構(gòu)，控制對(duì)應(yīng)的靜電場(chǎng)的強(qiáng)度。
現(xiàn)在參考表2，電極16還可以用作一個(gè)邊緣觸發(fā)器輸入。例如，如果電極14為0而電極16和26為1，則光調(diào)制元件10將處于保持狀態(tài)。但是，如果電極16切換到0，則光調(diào)制元件10將切換到上部狀態(tài)。如果電極16切換回1，則光調(diào)制元件10將保持在上部狀態(tài)。因此，在電極16的每次改變之后，光調(diào)制元件都將處于上部狀態(tài)。對(duì)于下部狀態(tài)和保持狀態(tài)，以類(lèi)似的方式工作。
表2

現(xiàn)在參考表3，在另一種配置中，電極14和26連結(jié)在一起，并且電極16可以獨(dú)立于其它兩個(gè)電極而工作。如由表3最后兩行可見(jiàn)，當(dāng)電極14和26都具有1電壓時(shí)，不管電極16的電壓，光調(diào)制元件10都處于保持狀態(tài)。因此，電極14、26一起用作一個(gè)“保持電極”，使光調(diào)制元件10處于或脫離保持狀態(tài)。當(dāng)光調(diào)制元件不處于保持狀態(tài)時(shí)，電極16用作一個(gè)“數(shù)據(jù)電極”，自由狀態(tài)對(duì)應(yīng)0值，下部狀態(tài)對(duì)應(yīng)1值。
表3

現(xiàn)在參考圖4，顯示光調(diào)制元件60的另一個(gè)實(shí)施例的組件布局?？梢耘c元件10(圖1)的組件類(lèi)似的元件60的組件共同編號(hào)。在本實(shí)施例中，光調(diào)制元件60在半導(dǎo)體基底12上構(gòu)成。三個(gè)電極62、64、66在基底12附近形成，盡管不同的實(shí)施例可以包括一個(gè)絕緣材料(未顯示)以有助于電絕緣。在本實(shí)施例中，每個(gè)電極是導(dǎo)電材料例如金屬的固態(tài)薄膜。電極62-66位于不導(dǎo)電的支撐結(jié)構(gòu)68之間。支撐結(jié)構(gòu)68保護(hù)彈性的彈簧狀構(gòu)件70。該彈性構(gòu)件70是非線(xiàn)性的，即它具有彈出進(jìn)入兩個(gè)狀態(tài)中的任一個(gè)的趨勢(shì)，如以下將詳細(xì)描述。彈性構(gòu)件70通過(guò)一個(gè)連接部分24進(jìn)一步連接到反射鏡22。依據(jù)光調(diào)制元件60的用途(例如紅外、X射線(xiàn))，該反射鏡可以是由許多不同類(lèi)型的反射材料，例如金、鋁、銅或其化合物制成的。
光調(diào)制元件60也是一種MEM裝置，并且因此具有一些間隙區(qū)域以允許機(jī)械移動(dòng)。第一區(qū)域72限定在三個(gè)電極62-66與彈性構(gòu)件70之間。第二區(qū)域74限定在彈性構(gòu)件70與反射鏡22之間。
如圖4所示，彈性構(gòu)件70與電極62-66之間有距離d4。為了舉例，距離d4可以視為與圖1的距離d1類(lèi)似。
光調(diào)制元件60可以處于兩種不同的機(jī)械狀態(tài)。圖4說(shuō)明一種自由狀態(tài)，其中彈性構(gòu)件70處于一種自然的非彎曲狀態(tài)。如圖4所示，距離d4較大。在本實(shí)施例中，自由狀態(tài)也被視為上部狀態(tài)。
圖5說(shuō)明一種下部狀態(tài)，其中彈性構(gòu)件70向下彎曲，如圖所示，并且靠近基底12。如圖5所示，距離d4近似等于零。
還參考圖6和7，彈性構(gòu)件70包括兩個(gè)不同的子組件。具有多個(gè)彈性桿70a，每個(gè)連接到其中一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)68。彈性桿70a在中央部分70b處接合，通過(guò)連接部分24進(jìn)一步連接到反射鏡22。中央部分70b由響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)電極62-66產(chǎn)生的靜電場(chǎng)的材料制成。在本實(shí)施例中，彈性桿70a和中央部分70b用于提供一個(gè)非線(xiàn)性彈性動(dòng)作(彈出)。因此，彈性構(gòu)件70，并且因此反射鏡22，在兩個(gè)狀態(tài)之間彈出，如箭頭72所示。應(yīng)理解彈性桿70a、中央部分70b和/或支撐結(jié)構(gòu)68有許多種配置都將支持非線(xiàn)性彈性動(dòng)作。
特別參考圖6，第一電極62在中央部分70b下面具有面積A1，第二電極64在中央部分下面具有面積A2，第三電極66在中央部分下面具有面積A3。在本實(shí)施例中，這些面積滿(mǎn)足A1-A2＝A3 (3)通過(guò)選擇面積A1、A2、A3，可以控制由每個(gè)電極62-66產(chǎn)生的靜電力的大小。在其它實(shí)施例中，可以通過(guò)其它方式例如每個(gè)電極的電壓水平或材料成分控制靜電力。同樣在其它實(shí)施例中，可能需要使不同的靜電力與每個(gè)電極相關(guān)。
參考圖8，曲線(xiàn)圖76說(shuō)明光調(diào)制元件60的工作。垂直軸，標(biāo)明“位移”，顯示彈性構(gòu)件70的中央部分70b以及因此反射鏡22的位置。水平軸，標(biāo)明“靜電電壓”，顯示三個(gè)電極62-66的電壓值。曲線(xiàn)圖76包括兩條曲線(xiàn)78d、78u。曲線(xiàn)78d表示彈性構(gòu)件70的向下運(yùn)動(dòng)。曲線(xiàn)78u表示彈性構(gòu)件的向上運(yùn)動(dòng)。因此，曲線(xiàn)78u、78d說(shuō)明彈性構(gòu)件70的工作滯后。在一些實(shí)施例中，彈性構(gòu)件70的下部狀態(tài)可以由一個(gè)機(jī)械制動(dòng)器控制，如以下關(guān)于圖10詳細(xì)描述。
考慮例如電極62、64、66能夠分別提供電壓V1、V2、V3。在該例子中，第一電極62(具有電壓V1)用作一個(gè)數(shù)據(jù)電極，第二電極64(具有電壓V2)用作一個(gè)“活動(dòng)電極”，第三電極66(具有電壓V3)用作一個(gè)“鎖定/復(fù)位電極”。值VTH1是一個(gè)閾值電壓，在此處有足夠的靜電力使彈性構(gòu)件70從上部狀態(tài)(圖4)彈出到下部狀態(tài)(圖5)。值VTH2是一個(gè)閾值電壓，在此處有足夠的靜電力使彈性構(gòu)件70從下部狀態(tài)釋放(或“反彈”)回到上部狀態(tài)。在本實(shí)施例中，電壓V1、V2、VTH1、VTH2和總電壓VTOT由以下關(guān)系式限定VTOT＝V1+V2+V3 (4)VTH1＞(V3+V2) (5)VTH1＞(V3+V1) (6)VTH2＜V3 (7)V2～V1 (8)光調(diào)制元件60可以在工作在電極62-66的許多不同配置中?，F(xiàn)在參考表4，在一種配置中，每個(gè)電極62-66可以相互獨(dú)立工作。表4利用上述0/1電壓標(biāo)記，0電壓標(biāo)記表示零電壓，1電壓標(biāo)記表示如上確定的V1、V2或V3。
表4

注一些電壓組合未在本實(shí)施例中使用，因此標(biāo)明“不適用”。
表4的工作支持兩種截然不同的工作寫(xiě)來(lái)自第一電極62的數(shù)據(jù)值，以及保持先前寫(xiě)的數(shù)據(jù)值。為了寫(xiě)到元件60上，首先通過(guò)設(shè)置所有三個(gè)電極62-66為零，該元件復(fù)位。當(dāng)元件60復(fù)位時(shí)，它處于自由或上部狀態(tài)。然后，第三電極66設(shè)置為1(由此鎖定該元件)以及第二電極64設(shè)置為1(由此激活該元件)。此時(shí)，元件60將響應(yīng)來(lái)自第一電極62的數(shù)據(jù)(0或1)。
為了保持先前寫(xiě)的數(shù)據(jù)值(使得元件60不再響應(yīng)第一電極中的數(shù)據(jù))，第三電極66設(shè)置為1以及第二電極64設(shè)置為0。此時(shí)，元件60不再響應(yīng)第一電極62中的數(shù)據(jù)，并且該元件的狀態(tài)將保持不變。
因此，第三電極66始終保持鎖定(設(shè)置為1)，除非元件60被復(fù)位。第二電極64當(dāng)需要元件60響應(yīng)來(lái)自第一電極62的數(shù)據(jù)時(shí)是活動(dòng)的(設(shè)置為1)，而當(dāng)不需要該元件響應(yīng)來(lái)自第一電極的數(shù)據(jù)時(shí)是不活動(dòng)的(設(shè)置為0)。
現(xiàn)在參考圖9，顯示光調(diào)制元件80的另一個(gè)實(shí)施例的組件布局。可以與元件10(圖1)和60(圖4)的組件類(lèi)似的元件80的組件共同編號(hào)。在本實(shí)施例中，光調(diào)制元件80在半導(dǎo)體基底12上構(gòu)成。兩個(gè)電極82、84在基底12附近形成。在本實(shí)施例中，每個(gè)電極82、84是導(dǎo)電材料例如金屬的固態(tài)薄膜。電極82-84位于不導(dǎo)電的支撐結(jié)構(gòu)86之間。支撐結(jié)構(gòu)86保護(hù)彈性構(gòu)件88。彈性構(gòu)件88通過(guò)一個(gè)連接部分24進(jìn)一步連接到反射鏡22。
光調(diào)制元件80也是一種MEM裝置，并且因此也具有一些間隙區(qū)域以允許機(jī)械移動(dòng)。第一區(qū)域90限定在兩個(gè)電極82-84與彈性構(gòu)件88之間。第二區(qū)域92限定在彈性構(gòu)件88與反射鏡22之間。與圖4的元件60中一樣，彈性構(gòu)件88與電極82-84之間有距離d4。在一些實(shí)施例中，不導(dǎo)電的制動(dòng)器裝置93可以貼在電極82-84上。制動(dòng)器裝置93用于限制彈性構(gòu)件88的移動(dòng)，以及防止電極82與彈性構(gòu)件之間的接觸。
第三電極94在彈性構(gòu)件88上方延伸。不象圖1的元件100，第三電極94通過(guò)絕緣層96與彈性構(gòu)件88隔開(kāi)。絕緣層96隨需要可以用作電絕緣體和/或熱絕緣體。在一些實(shí)施例中，元件80到處都使用絕緣層96。
參考圖9和10，致動(dòng)器98位于彈性構(gòu)件88附近以及第三電極94附近。致動(dòng)器98可以使光調(diào)制元件80處于兩個(gè)不同的狀態(tài)自由和下部。圖9說(shuō)明自由狀態(tài)，其中彈性構(gòu)件88處于一種自然的非彎曲狀態(tài)。如圖9所示，距離d4較大。在本實(shí)施例中，自由狀態(tài)也被視為上部狀態(tài)。圖10說(shuō)明下部狀態(tài)，其中彈性構(gòu)件88向下彎曲，如圖所示，并且靠近基底12。如圖10所示，距離d4近似等于零。
致動(dòng)器98由第三電極94觸發(fā)。在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)器98為PZT薄膜微致動(dòng)器。PZT致動(dòng)器98利用壓電效應(yīng)使彈性構(gòu)件88移動(dòng)到下部狀態(tài)。在另一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)器98為熱型或“熱電”致動(dòng)器。熱電致動(dòng)器98利用薄膜的熱膨脹使彈性構(gòu)件88移動(dòng)到下部狀態(tài)。因此，響應(yīng)第三電極94上的電壓/電流信號(hào)，致動(dòng)器98(壓電或熱電)在圖9和10所示的兩個(gè)狀態(tài)之間變動(dòng)。
還參考圖11，彈性構(gòu)件88包括兩個(gè)不同的子組件。具有多個(gè)彈性桿88a，每個(gè)連接到其中一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)68。彈性桿88a在中央部分88b處接合，通過(guò)連接部分24進(jìn)一步連接到反射鏡22。每個(gè)彈性桿包括絕緣層96、致動(dòng)器98和第三電極94。中央部分88b由響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)電極82-84產(chǎn)生的靜電場(chǎng)的材料制成。在本實(shí)施例中，彈性桿88a響應(yīng)致動(dòng)器98而移動(dòng)，并且因此使中央部分88b在上部(自由)與下部狀態(tài)之間移動(dòng)。應(yīng)理解彈性桿88a、中央部分88b和/或支撐結(jié)構(gòu)86有許多種配置都將支持上述動(dòng)作。
光調(diào)制元件80可以工作在電極82、84、94的許多不同配置中?，F(xiàn)在參考表5，在一種配置中，每個(gè)電極82、84、94可以相互獨(dú)立工作。
表5

在該配置中，元件80類(lèi)似參考表1所述的元件10工作。但是，應(yīng)注意對(duì)于元件80，上部狀態(tài)和自由狀態(tài)是相同的。
現(xiàn)在參考表6，在另一種配置中，電極82和94連結(jié)在一起，并且電極84可以獨(dú)立于其它兩個(gè)電極而工作。如由表6最后兩行可見(jiàn)，當(dāng)電極82和94都具有1電壓時(shí)，不管電極84的電壓，光調(diào)制元件80都處于保持狀態(tài)。因此，電極82、94一起被視為一個(gè)保持電極，使光調(diào)制元件80處于或脫離保持狀態(tài)。當(dāng)光調(diào)制元件不處于保持狀態(tài)時(shí)，電極84用作一個(gè)數(shù)據(jù)電極，自由狀態(tài)對(duì)應(yīng)0值，下部狀態(tài)對(duì)應(yīng)1值。
表6

因此，光調(diào)制元件10、60和80可以以許多不同的方式執(zhí)行，并且可以組合以適應(yīng)不同的應(yīng)用，其中一些應(yīng)用在以下討論。
光相位調(diào)制裝置現(xiàn)在參考圖12，多個(gè)光調(diào)制元件可以在單個(gè)單片電路基底90上配置成一個(gè)陣列，以產(chǎn)生一個(gè)微反射鏡光調(diào)制裝置92。任何上述光調(diào)制元件可以以任意組合被使用。但是，為了舉例，20個(gè)光調(diào)制元件10排列成五行R(0)、R(1)、R(2)、R(3)、R(4)和四列C(0)、C(1)、C(2)、C(3)的一個(gè)陣列?？梢岳贸Ｒ?guī)的SRAM、DRAM和DMD數(shù)據(jù)和尋址方案實(shí)現(xiàn)這些較大的陣列，這對(duì)于那些普通技術(shù)人員將是顯然的。例如，單獨(dú)的列和行地址可以被復(fù)用，如許多DRAM結(jié)構(gòu)中所用。同樣，可以利用一個(gè)時(shí)鐘或鎖存器信號(hào)使工作同步。
在本例子中，光調(diào)制裝置92的光調(diào)制元件10如以上表3所述配置。確切地，每個(gè)光調(diào)制元件10的第一和第三電極14、26被電連接以形成一個(gè)保持電極。此外，公共行上的光調(diào)制元件的所有數(shù)據(jù)電極16被電連接。行R(0)-R(4)的數(shù)據(jù)電極分別連接到數(shù)據(jù)線(xiàn)D(0)-D(4)。數(shù)據(jù)線(xiàn)D(0..4)進(jìn)一步連接到裝置92的數(shù)據(jù)輸入，如需要可以有任何的中間電路(例如寄存器或緩沖器)。同樣地，公共列上的光調(diào)制元件的所有保持電極14、26被電連接。列C(0)-C(3)的保持電極分別連接到保持線(xiàn)H(0)-H(3)。保持線(xiàn)H(0..3)進(jìn)一步連接到裝置92的地址解碼器，如需要可以進(jìn)一步連接到地址輸入和附加電路。
圖12-16說(shuō)明用于分別控制光調(diào)制裝置92的每個(gè)光調(diào)制元件10的工作的順序。應(yīng)理解如果用圖9所述元件80構(gòu)成光調(diào)制裝置92，則工作將與下述基本相同。如果用圖4所述元件60構(gòu)成光調(diào)制裝置92，將需要提供附加的和/或變型的信號(hào)，如上參考表4所述。
在圖12中，保持線(xiàn)H(0)未斷定(在本實(shí)施例中設(shè)置為0)并且數(shù)據(jù)值D(0..4)＝10110被提供給裝置92。然后保持線(xiàn)H(0)被斷定(設(shè)置為1)。因此，列C(0)的光調(diào)制元件10的狀態(tài)如下表7所示。剩余的保持線(xiàn)H(1..3)的電壓水平在本例子中“隨意”，并且根據(jù)不同的實(shí)現(xiàn)可以是不同的值。
表7

接著，在圖13中，保持線(xiàn)H(1)未斷定(保持線(xiàn)H(0)保持?jǐn)喽?并且數(shù)據(jù)值D(0..4)＝01101被提供給裝置92。然后保持線(xiàn)H(1)被斷定(保持線(xiàn)H(0)保持?jǐn)喽?。因此，列C(0..1)的光調(diào)制元件10的狀態(tài)如下表8所示。
表8

接著，在圖14中，保持線(xiàn)H(2)未斷定(保持線(xiàn)H(0..1)保持?jǐn)喽?并且數(shù)據(jù)值
D(0..4)＝11100被提供給裝置92。然后保持線(xiàn)H(2)被斷定(保持線(xiàn)H(0..1)保持?jǐn)喽?。因此，列C(0..2)的光調(diào)制元件10的狀態(tài)如下表9所示。
表9

接著，在圖15中，保持線(xiàn)H(3)未斷定(保持線(xiàn)H(0..2)保持?jǐn)喽?并且數(shù)據(jù)值D(0..4)＝01010被提供給裝置92。然后保持線(xiàn)H(3)被斷定(保持線(xiàn)H(0..2)保持?jǐn)喽?。因此，裝置92的所有光調(diào)制元件10的狀態(tài)如下表10所示。
表10

接著，在圖16中，保持線(xiàn)H(0)未斷定(保持線(xiàn)H(1..3)保持?jǐn)喽?并且數(shù)據(jù)值D(0..4)＝01001被提供給裝置92。然后保持線(xiàn)H(0)被斷定(保持線(xiàn)H(1..3)保持?jǐn)喽?。因此，裝置92的所有光調(diào)制元件10的狀態(tài)如下表11所示。
表11

因此，在不使用任何附加存儲(chǔ)器的情況下，光調(diào)制裝置92可以容易地在每個(gè)元件10中尋址和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。而且，應(yīng)理解可以構(gòu)成不同的光調(diào)制裝置，例如利用以上表1和2所述光元件10的工作的光調(diào)制裝置。
光相位調(diào)制應(yīng)用光調(diào)制元件10、60、80和光調(diào)制裝置92可以用于許多不同的應(yīng)用。這些元件對(duì)于短波應(yīng)用和高光強(qiáng)應(yīng)用效果都很好，例如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,986,795中所述，在此一并作為參考。例如，光調(diào)制裝置92對(duì)于波長(zhǎng)100nm或以下的極端紫外(或“EUV”)光刻和軟X射線(xiàn)應(yīng)用效果都很好。在這些應(yīng)用中，反射鏡22可以用多層反射鍍層構(gòu)成，包括但不限于鉬和硅的交替鍍層，例如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,110,607中所述，在此一并作為參考。
光調(diào)制元件10、60、80和光調(diào)制裝置92也可以作為光通信裝置。例如，可以控制各個(gè)光束用于密集波分復(fù)用(“DWDM”)。而且，這些元件和裝置可以用于光分插模塊(“OADM”)。此外，這些元件和裝置可以用于數(shù)字彩色顯示器等等。
現(xiàn)在參考圖17，可以使用光調(diào)制裝置92作為一個(gè)投影儀系統(tǒng)100的一部分。該投影儀系統(tǒng)100還包括光源102、分束器104、反射鏡106以及透鏡系統(tǒng)108，用于將圖像投影到表面110。來(lái)自投影儀系統(tǒng)100的圖像由對(duì)應(yīng)光調(diào)制裝置92上的光調(diào)制元件10的數(shù)量(或其倍數(shù))的多個(gè)像元限定。
光源102可以產(chǎn)生相干或非相干光。使用較便宜的非相干光源有益于某些應(yīng)用。在本例子中，光源102產(chǎn)生波長(zhǎng)λ的光。此外，裝置92的每個(gè)反射鏡22在自由狀態(tài)和下部狀態(tài)之間可以移動(dòng)λ/4的距離。透鏡系統(tǒng)108表示為單個(gè)透鏡，但是應(yīng)理解可以使用各種組合以滿(mǎn)足各種設(shè)計(jì)選擇。
分束器104包括位于兩個(gè)透明棱鏡114、116之間的反射面112。在本實(shí)施例中，反射面112為50/50分光鏡，因?yàn)樵试S一半的光強(qiáng)直接通過(guò)該反射面，同時(shí)另一半在該反射面上反射。在一些實(shí)施例中，該反射面可以是一個(gè)分色鏡，具有響應(yīng)入射光波長(zhǎng)的不同的反射和/或通過(guò)特性。同樣在本實(shí)施例中，反射鏡106可以反射100％的入射光。但是應(yīng)理解不同的應(yīng)用可以利用不同的反射鏡、分束器或其它類(lèi)似零件。
在一個(gè)實(shí)施例中，分束器104也用光調(diào)制裝置92和反射鏡106定位，使得從反射鏡106到反射面112上的一點(diǎn)的垂直距離等于從一個(gè)對(duì)應(yīng)光調(diào)制元件10的反射鏡22(處于自由狀態(tài))到同一點(diǎn)的垂直距離。當(dāng)該對(duì)應(yīng)光調(diào)制元件處于自由狀態(tài)時(shí)，確定該垂直距離。應(yīng)理解在其它實(shí)施例中，可以當(dāng)該光調(diào)制元件處于一個(gè)不同狀態(tài)時(shí)確定該垂直距離。在這些其它實(shí)施例中，下述邏輯將因此需要改變。應(yīng)進(jìn)一步理解在附加實(shí)施例(例如激光應(yīng)用)中，反射鏡22和反射鏡106到反射面的距離可以是不同的。
為了描述該投影系統(tǒng)100的工作，可以追跡來(lái)自光源102的幾個(gè)光束?？紤]向分束器104投影的光束120。當(dāng)光束120到達(dá)反射面112時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)分離的光束120.1、120.2(每個(gè)是光束120的強(qiáng)度的50％)。光束120.1在反射面112上反射，并且到達(dá)光調(diào)制元件10a的反射鏡22a。在該例子中，光調(diào)制元件10a處于自由狀態(tài)。然后光束120.1反射回反射面112。同時(shí)，光束120.2通過(guò)該反射面，并且到達(dá)反射鏡106。然后光束120.2反射回反射面112。
在本例子中，光束120.1傳播的總距離剛好等于光束120.2傳播的總距離。因此，當(dāng)光束120.1、120.2在反射面112處再次相遇時(shí)，它們相長(zhǎng)相加，以產(chǎn)生具有很大幅值的輸出光束120.3(稱(chēng)為“ON”)，并且與光束120.1正好同相。然后光束120.3通過(guò)透鏡系統(tǒng)108，并且將一個(gè)像元投影到表面110的一點(diǎn)P1。
現(xiàn)在考慮向分束器104投影的光束122。當(dāng)光束122到達(dá)反射面112時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)分離的光束122.1、122.2(每個(gè)是光束122的強(qiáng)度的50％)。光束122.1在反射面112上反射，并且到達(dá)光調(diào)制元件10b的反射鏡22b。在該例子中，光調(diào)制元件10b處于下部狀態(tài)。然后光束122.1反射回反射面112。同時(shí)，光束122.2通過(guò)該反射面，并且到達(dá)反射鏡106。然后光束122.2反射回反射面112。
在本例子中，光束122.1傳播的總距離剛好比光束122.2傳播的總距離多半個(gè)波長(zhǎng)(λ/4+λ/4)。因此，當(dāng)光束122.1、122.2在反射面112處再次相遇時(shí)，它們相消干涉，以產(chǎn)生幾乎無(wú)幅值的輸出光束122.3(稱(chēng)為“OFF”)。因此，無(wú)像元被投影到由輸出光束122.3確定的點(diǎn)P2。
現(xiàn)在參考圖18，兩個(gè)光調(diào)制裝置92a、92b可以用作另一個(gè)投影儀系統(tǒng)150的一部分。該投影儀系統(tǒng)150與圖17的投影儀系統(tǒng)100類(lèi)似，相同組件的編號(hào)一致。但是應(yīng)注意該投影儀系統(tǒng)150在先前系統(tǒng)100的反射鏡106所在位置處包括第二光調(diào)制裝置92b。
該投影儀系統(tǒng)150包括有選擇地改變來(lái)自光源102的光的相位的附加能力。為了提供一個(gè)進(jìn)一步的例子，現(xiàn)在分束器104用光調(diào)制裝置92a、92b定位，使得從反射面112的一點(diǎn)到該光調(diào)制裝置的對(duì)應(yīng)光調(diào)制元件的垂直距離，當(dāng)該光調(diào)制元件處于下部狀態(tài)時(shí)，是λ/2的倍數(shù)(該例子與圖17的例子相反)。
現(xiàn)在考慮向分束器104投影的光束152。當(dāng)光束152到達(dá)反射面112時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)分離的光束152.1、152.2(每個(gè)是光束152的強(qiáng)度的50％)。光束152.1在反射面112上反射，并且到達(dá)(光調(diào)制裝置92a的)光調(diào)制元件10c的反射鏡22c。然后光束152.1反射回反射面112。同時(shí)，光束152.2通過(guò)該反射面，并且到達(dá)(光調(diào)制裝置92b的)光調(diào)制元件10d的反射鏡22d。然后光束152.2反射回反射面112。
在本例子中，光調(diào)制元件10c、10d處于相同的狀態(tài)。因此，光束152.1傳播的總距離與光束152.2傳播的總距離剛好相同。然后光束152.1、152.2在反射面112處再次相遇，在這里它們相長(zhǎng)相加，以產(chǎn)生為ON的輸出光束152.3。然后光束152.3通過(guò)透鏡系統(tǒng)108，并且將一個(gè)像元投影到表面110的一點(diǎn)P3。
但是，對(duì)于光調(diào)制元件10c、10d的不同狀態(tài)，光束152.1和152.2傳播的距離是不同的。如果元件10c、10d都處于自由狀態(tài)，則與如果光調(diào)制元件都處于下部狀態(tài)相比，光束152.1、152.2都少傳播半個(gè)波長(zhǎng)(λ/4+λ/4)。因此，當(dāng)光束152.1、152.2在反射面112處再次相遇時(shí)，它們可能與入射光束152.1剛好同相，或者與該光束有180°的相位差。
傾斜調(diào)制元件現(xiàn)在參考圖19，顯示光調(diào)制元件200的另一個(gè)實(shí)施例的組件布局?？梢耘c元件10(圖1)的組件類(lèi)似的元件200的組件共同編號(hào)。在本實(shí)施例中，光調(diào)制元件200在半導(dǎo)體基底12上構(gòu)成。三個(gè)電極202、204、206在基底12附近形成，盡管不同的實(shí)施例可以包括一個(gè)絕緣材料(未顯示)以有助于電絕緣。在本實(shí)施例中，每個(gè)電極是導(dǎo)電材料例如金屬的固態(tài)薄膜。電極202-206位于不導(dǎo)電的支撐結(jié)構(gòu)208之間。該支撐結(jié)構(gòu)208通過(guò)扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定器(未顯示)保護(hù)剛性構(gòu)件210。扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定器將在以下詳細(xì)描述。剛性構(gòu)件210通過(guò)一個(gè)連接部分24進(jìn)一步連接到反射鏡22。依據(jù)光調(diào)制元件200的用途(例如紅外、X射線(xiàn))，該反射鏡可以是由許多不同類(lèi)型的反射材料，例如金、鋁、銅或其化合物制成的。
光調(diào)制元件200也是一種MEM裝置，并且因此具有一些間隙區(qū)域以允許機(jī)械移動(dòng)。第一區(qū)域212限定在三個(gè)電極202-206與剛性構(gòu)件210之間。第二區(qū)域214限定在剛性構(gòu)件210與反射鏡22之間。如圖4所示，剛性構(gòu)件210與電極202、206之間分別有距離d5、d6。
光調(diào)制元件200可以處于三種不同的機(jī)械狀態(tài)。圖4說(shuō)明一種自由狀態(tài)，其中剛性構(gòu)件210與基底12平行。如圖4所示，距離d5、d6相對(duì)地相等。在本實(shí)施例中，自由狀態(tài)也被視為平面狀態(tài)。
圖20說(shuō)明一種左傾斜狀態(tài)，其中剛性構(gòu)件210向左傾斜，如圖中所示。如圖5所示，距離d5近似等于零，而距離d6較大。雖然未顯示，但是右傾斜狀態(tài)也是可能的，距離d6近似等于零，而距離d5較大。
圖21-23和圖24-26說(shuō)明光調(diào)制元件200的兩個(gè)不同的實(shí)施例。在圖21-23的實(shí)施例(用數(shù)字200a標(biāo)明)中，剛性構(gòu)件210繞與其它組件平行配置的軸a1旋轉(zhuǎn)。在圖24-26的實(shí)施例(用數(shù)字200b標(biāo)明)中，剛性構(gòu)件210繞與其它組件對(duì)角線(xiàn)配置的軸a2旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在參考圖21，在元件200a中，第一電極202經(jīng)度方向延伸，如圖所示，第二和第三電極204、206緯度方向延伸跨過(guò)基底12。電極202-206包括足夠的面積，以有助于靜電力吸引剛性構(gòu)件210。在其它實(shí)施例中，可以通過(guò)其它方式例如每個(gè)電極的電壓水平或材料成分控制靜電力。同樣在其它實(shí)施例中，可能需要使不同的靜電力與每個(gè)電極相關(guān)。
參考圖22，剛性構(gòu)件210通過(guò)扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定器212、214連接到支撐結(jié)構(gòu)208。扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定器212、214為彈簧狀裝置，力圖維持剛性構(gòu)件210與基底12的平行關(guān)系(圖19)。但是，響應(yīng)外力，扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定器212、214允許剛性構(gòu)件210傾斜，如箭頭216、218、220所示。
現(xiàn)在參考圖24，在元件200b中，第一電極202以第一方向?qū)蔷€(xiàn)延伸，如圖所示，第二和第三電極204、206以垂直于電極202的方向?qū)蔷€(xiàn)延伸。電極202-206包括足夠的面積，以有助于靜電力吸引剛性構(gòu)件210。在其它實(shí)施例中，可以通過(guò)其它方式例如每個(gè)電極的電壓水平或材料成分控制靜電力。同樣在其它實(shí)施例中，可能需要使不同的靜電力與每個(gè)電極相關(guān)。
參考圖25，剛性構(gòu)件210通過(guò)扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定器222、224連接到支撐結(jié)構(gòu)208。扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定器222、224類(lèi)似于圖23的扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定器212、214，除了它們的定位允許對(duì)角線(xiàn)傾斜移動(dòng)。
現(xiàn)在參考圖21-26，實(shí)施例200a、200b都以類(lèi)似的方式工作。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)電極202-206施加靜電力時(shí)，剛性構(gòu)件210在扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定器212、214或222、224上傾斜，由此使反射鏡22傾斜。因此，光調(diào)制元件200可以工作在許多不同的狀態(tài)?，F(xiàn)在參考表12，在一種配置中，每個(gè)電極202-206可以相互獨(dú)立工作。表12利用上述0/1電壓標(biāo)記，0電壓標(biāo)記表示零電壓，1電壓標(biāo)記表示電源電壓。
表12

注如果現(xiàn)有狀態(tài)為自由，則可以在任一傾斜位置保持目前狀態(tài)。同樣，在回到零電壓之前，通過(guò)電極204上的短時(shí)間的高正電壓或負(fù)電壓，可以執(zhí)行復(fù)位工作，以產(chǎn)生一個(gè)斥力。
現(xiàn)在參考圖27，光調(diào)制元件200可以用于一種光輸送系統(tǒng)250中，用于光束252的導(dǎo)向。元件200的反射鏡22有選擇地將光束252導(dǎo)向第一方向254或第二方向256。對(duì)于那些普通技術(shù)人員，顯然，光輸送系統(tǒng)250比常規(guī)的變形鏡裝置更有效。
結(jié)論上述元件、裝置及系統(tǒng)提供了許多優(yōu)點(diǎn)。其一，光效率極高(接近100％)。而且，沒(méi)有掃描組件，盡管系統(tǒng)100、150可以被用于例如一個(gè)掃描光刻系統(tǒng)中。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于上述元件、裝置及系統(tǒng)經(jīng)過(guò)微小變型就可以支持來(lái)自光源102的不同波長(zhǎng)。例如，通過(guò)改變電極14、16、26上的電壓，可以調(diào)節(jié)光調(diào)制元件10的每個(gè)反射鏡22的移動(dòng)距離。而且，這些應(yīng)用可以使用相干或非相干光(時(shí)間相干或空間相干)。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于光調(diào)制裝置92不需要單獨(dú)的存儲(chǔ)器。這可以提高可靠性(例如，存儲(chǔ)器單元可能受到光的不利影響)并且可以降低制造成本。
雖然本發(fā)明參考其較好實(shí)施例被特別顯示和描述，但是那些技術(shù)人員應(yīng)理解可以進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種光通信裝置，包括第一、第二和第三電極，分別用于產(chǎn)生第一、第二和第三力；一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)；一個(gè)剛性構(gòu)件，通過(guò)扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定器連接到該支撐結(jié)構(gòu)，其中該剛性構(gòu)件響應(yīng)一個(gè)力；一個(gè)反射鏡，貼在該剛性構(gòu)件上；以及第一間隙，位于剛性構(gòu)件與三個(gè)電極之間，使得剛性構(gòu)件可以在該間隙中移動(dòng)；其中該剛性構(gòu)件可以響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)電極上的電壓有選擇地傾斜。
2.權(quán)利要求1的裝置，進(jìn)一步其中每個(gè)電極可以提供相反極性的靜電力，使得一種極性時(shí)該電極吸引剛性構(gòu)件，而相反極性時(shí)該電極排斥剛性構(gòu)件，由此執(zhí)行復(fù)位功能。
3.一種光調(diào)制元件，包括第一、第二和第三電極；一個(gè)彈性構(gòu)件，連接在該三個(gè)電極之間，使得第一和第二電極位于該彈性構(gòu)件的一側(cè)，第三電極位于該彈性構(gòu)件的另一側(cè)，其中該彈性構(gòu)件響應(yīng)由該三個(gè)電極的一個(gè)或多個(gè)提供的外力；一個(gè)反射鏡，貼在該彈性構(gòu)件上；以及第一間隙，位于彈性構(gòu)件與第一和第二電極之間，使得彈性構(gòu)件可以在第一和第二狀態(tài)之間移動(dòng)；其中該反射鏡響應(yīng)該彈性構(gòu)件的狀態(tài)而位于一個(gè)預(yù)定的位置。
4.權(quán)利要求3的元件進(jìn)一步包括第二間隙，位于彈性構(gòu)件與第三電極之間，使得該彈性構(gòu)件還可以移動(dòng)到第三狀態(tài)。
5.權(quán)利要求3的元件，其中該電極和彈性構(gòu)件的定位使得當(dāng)彈性構(gòu)件處于第一狀態(tài)時(shí)，與第一或第二電極相比，彈性構(gòu)件更容易響應(yīng)第三電極，由此允許第三電極使彈性構(gòu)件保持在第一狀態(tài)。
6.權(quán)利要求3的元件，其中第一狀態(tài)表示彈性構(gòu)件的一種自然的非彎曲狀態(tài)，并且其中該電極和彈性構(gòu)件的定位使得當(dāng)彈性構(gòu)件處于第一狀態(tài)時(shí)，第三電極比第一或第二電極更接近彈性構(gòu)件。
7.一種裝置，包括一個(gè)基底和一個(gè)光調(diào)制元件陣列，每個(gè)光調(diào)制元件包括第一和第二電極，位于該基底附近；一個(gè)彈性構(gòu)件，在第一和第二電極上方延伸，使得該彈性構(gòu)件可以在第一和第二狀態(tài)之間移動(dòng)；第三電極，位于該彈性構(gòu)件上方；以及一個(gè)反射鏡，連接到該彈性構(gòu)件并在其上方延伸，使得通過(guò)彈性構(gòu)件的狀態(tài)控制反射鏡距基底的距離。
8.權(quán)利要求7的裝置，其中每個(gè)光調(diào)制元件進(jìn)一步包括一個(gè)間隙，位于該三個(gè)電極之間，彈性構(gòu)件可以在其中移動(dòng)。
9.權(quán)利要求7的裝置，其中每個(gè)元件的所有三個(gè)電極包括可以影響靜電力的一種材料，并且每個(gè)元件的彈性構(gòu)件由響應(yīng)該靜電力的材料制成。
10.權(quán)利要求7的裝置，其中元件以行和列排列，并且其中公共行上每個(gè)元件的第二電極被電連接，以產(chǎn)生用于該行元件的一個(gè)數(shù)據(jù)線(xiàn)，并且其中公共列上每個(gè)元件的第一和第三電極被電連接，以產(chǎn)生用于該列元件的一個(gè)保持線(xiàn)。
11.權(quán)利要求7的裝置，其中每個(gè)元件的第一、第二和第三電極的定位使得，當(dāng)一個(gè)靜電力被任意特定列的第一和第三電極影響時(shí)，該彈性構(gòu)件的狀態(tài)被保持，不管被該列中任何元件的第二電極影響的任何靜電力。
12.一種光通信裝置，包括第一、第二和第三電極，分別用于產(chǎn)生第一、第二和第三力；一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)；一個(gè)彈性構(gòu)件，連接到該支撐結(jié)構(gòu)，其中該彈性構(gòu)件響應(yīng)一個(gè)力；一個(gè)反射鏡，貼在該彈性構(gòu)件上；以及第一間隙，位于彈性構(gòu)件與第一和第二電極之間，使得彈性構(gòu)件可以在第一和第二狀態(tài)之間移動(dòng)；其中該反射鏡被定位以響應(yīng)彈性構(gòu)件的狀態(tài)。
13.權(quán)利要求12的裝置，其中三個(gè)電極位于第一間隙內(nèi)部，第一、第二和第三力都是靜電力，并且彈性構(gòu)件響應(yīng)來(lái)自該三個(gè)電極的靜電力。
14.權(quán)利要求12的裝置進(jìn)一步包括一個(gè)致動(dòng)器，連接到第三電極，該致動(dòng)器用于向彈性反射鏡施加一個(gè)機(jī)械力。
15.權(quán)利要求12的裝置，其中彈性構(gòu)件包括一個(gè)中央部分，用于保護(hù)反射鏡，以及至少一個(gè)桿，用于保護(hù)該支撐結(jié)構(gòu)。
16.權(quán)利要求12的裝置，其中該桿允許彈性構(gòu)件在兩個(gè)狀態(tài)之間彈出。
17.權(quán)利要求12的裝置進(jìn)一步包括一個(gè)制動(dòng)器，用于限制彈性構(gòu)件的移動(dòng)。
18.一種光元件，包括一個(gè)基底；第一、第二和第三電極，位于該基底附近，并且可以產(chǎn)生可變強(qiáng)度的一個(gè)靜電力；第一和第二支撐構(gòu)件，連接到該基底；一個(gè)彈性構(gòu)件，橫跨在第一和第二支撐構(gòu)件之間，并且在三個(gè)電極上方延伸，而且可以在第一和第二狀態(tài)之間移動(dòng)；以及一個(gè)反射鏡，連接到該彈性構(gòu)件并在其上方延伸。
19.權(quán)利要求18的元件，其中該彈性構(gòu)件包括響應(yīng)電磁力的一個(gè)中央部分，以及第一和第二桿，用于使該中央部分分別連接到第一和第二支撐構(gòu)件。
20.權(quán)利要求19的元件，其中該第一和第二桿是可以以滯后方式工作的非線(xiàn)性彈簧。
21.權(quán)利要求19的元件，其中該三個(gè)電極的每一個(gè)在彈性構(gòu)件的中央部分下面包括至少一個(gè)部分，并且該三個(gè)電極部分的每一個(gè)的表面面積相對(duì)地相等。
22.權(quán)利要求20的元件，其中該三個(gè)電極相對(duì)于彈性構(gòu)件的中央部分定位，使得當(dāng)其中兩個(gè)電極產(chǎn)生一個(gè)靜電力時(shí)，該中央部分將響應(yīng)由第三電極產(chǎn)生的靜電力，從第一狀態(tài)移動(dòng)到第二狀態(tài)。
23.一種光元件，包括一個(gè)基底；第一、第二電極，連接到該基底；一個(gè)彈性構(gòu)件；一個(gè)結(jié)構(gòu)，連接到該基底，用于支撐彈性構(gòu)件在第一和第二電極上方延伸，使得在彈性構(gòu)件與第一和第二電極之間形成一個(gè)間隙，由此允許彈性構(gòu)件在第一和第二狀態(tài)之間移動(dòng)；一個(gè)致動(dòng)器，位于該彈性構(gòu)件附近；第三電極，位于該致動(dòng)器附近；一個(gè)反射鏡，在該彈性構(gòu)件上方延伸；以及一個(gè)連接器，用于使反射鏡連接到彈性構(gòu)件，使得反射鏡保持與基底平行，并且通過(guò)彈性構(gòu)件的狀態(tài)控制基底與反射鏡之間的距離；其中該第一和第二電極被定位，以響應(yīng)被加在其上的保持電壓，使彈性構(gòu)件保持在現(xiàn)有狀態(tài)，以及其中該第三電極被定位，以激活該致動(dòng)器，由此在第一和第二狀態(tài)之間有選擇地移動(dòng)彈性構(gòu)件。
24.權(quán)利要求23的元件，其中該彈性構(gòu)件由響應(yīng)電磁力的一種材料構(gòu)成，并且第一和第二電極利用電磁力保持該彈性構(gòu)件。
25.權(quán)利要求23的元件，其中該致動(dòng)器是一個(gè)壓電微致動(dòng)器。
26.權(quán)利要求23的元件，其中該致動(dòng)器是一個(gè)熱電微致動(dòng)器。
全文摘要
討論了一種光調(diào)制元件、裝置及系統(tǒng)(10)。該光調(diào)制元件包括三個(gè)電極(14、16、26)，一個(gè)剛性構(gòu)件(20)，以及一個(gè)反射鏡(22)。剛性構(gòu)件(20)連接在三個(gè)電極(14、16、26)之間，使得第一和第二電極(14、16)位于剛性構(gòu)件(20)的一側(cè)，第三電極(26)位于另一側(cè)。反射鏡(22)貼在剛性構(gòu)件(20)上，使其可以與之一起移動(dòng)。剛性構(gòu)件(20)響應(yīng)由該三個(gè)電極的一個(gè)或多個(gè)提供的外靜電力而移動(dòng)，使得反射鏡(22)響應(yīng)剛性構(gòu)件(20)的狀態(tài)而位于一個(gè)預(yù)定的位置。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1474954SQ01818810
公開(kāi)日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2001年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月22日
發(fā)明者梅文惠, 錢(qián)勁風(fēng), 席東云 申請(qǐng)人:鮑爾半導(dǎo)體公司