本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)，尤其是微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡以及利用這種微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡元件的光組件的設(shè)計(jì)和強(qiáng)化。
背景技術(shù)：
：波分復(fù)用(WDM)已使電信服務(wù)供應(yīng)商能夠充分利用核心網(wǎng)絡(luò)中光纖的傳輸容量。目前，遠(yuǎn)程網(wǎng)中現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)已增強(qiáng)了兆兆位每秒的容量。此外，通過提供多個(gè)獨(dú)立的多千兆位通道，波分復(fù)用技術(shù)為服務(wù)供應(yīng)商提供了建立和擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)直接方式，以支持有不同需求的多個(gè)客戶。同時(shí)，這些技術(shù)已從局域網(wǎng)演繹到用戶接入網(wǎng)以及數(shù)據(jù)中心，以支持?jǐn)?shù)據(jù)持續(xù)發(fā)展的必然需求。為降低成本、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)靈活性、減少零部件并提供可重構(gòu)性，許多服務(wù)供應(yīng)商已將固定波長發(fā)送器、接收器和收發(fā)器改進(jìn)成可調(diào)波長發(fā)送器、接收器和收發(fā)器以及波長相關(guān)分插復(fù)用器、空間開關(guān)等。同時(shí)，成像技術(shù)方面的改進(jìn)已對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)產(chǎn)生了重要的影響。成像是實(shí)現(xiàn)非侵入性診斷的一種有力工具，有助于規(guī)劃和指導(dǎo)外科手術(shù)并有利于治療監(jiān)測。光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)為一種新興的成像技術(shù)，可提供高清晰度的三維圖像。這種技術(shù)為一種非侵入性和非接觸式技術(shù)。過去十年中，光學(xué)相干斷層成像術(shù)已應(yīng)用于一些醫(yī)療領(lǐng)域，包括眼科、皮膚科、心血管內(nèi)科、口腔科、神經(jīng)內(nèi)科和消化內(nèi)科。用于光電信可調(diào)波長發(fā)送器、接收器和收發(fā)器的配備可能乍一看沒有什么共同之處，醫(yī)療成像系統(tǒng)在循環(huán)速率超過1kHz和延遲范圍超過3.33ps的視頻幀率下運(yùn)行，利用光學(xué)相干斷層成像術(shù)來支持毫米深度穿透。盡管如此，這兩種應(yīng)用中，對減小刻痕、改進(jìn)性能并降低成本的要求已實(shí)現(xiàn)單片光電路技術(shù)、光電混合集成的利用，以及諸如微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)(MEMS)的開發(fā)。兩種應(yīng)用共同使用的微機(jī)電系統(tǒng)元件為能在電子控制之下偏移的微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡。然而，與利用微機(jī)電系統(tǒng)簡單地在這些設(shè)備兩個(gè)位置之間切換的大多數(shù)微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備配置不同，現(xiàn)有微機(jī)電系統(tǒng)在所有過渡位置中都起到重要作用。另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的光系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。所述微機(jī)電系統(tǒng)的特性決定一個(gè)和其他應(yīng)用中整個(gè)光延遲線路系統(tǒng)以及借此的光學(xué)相干斷層成像術(shù)系統(tǒng)的特性、波長通道的數(shù)量和在其他應(yīng)用中動(dòng)態(tài)波長切換性能。微機(jī)電系統(tǒng)的作用非常重要，它可改變?nèi)我辉O(shè)備中不同波長的路徑。由此，它有益于提升這種微機(jī)電系統(tǒng)的性能，進(jìn)而提升光學(xué)組件和光學(xué)系統(tǒng)等組成部分的性能。發(fā)明者從中受到啟發(fā)，已對這種微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡以及支持這些設(shè)備概念延伸的光波導(dǎo)技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)施進(jìn)行了一系列改進(jìn)，例如在中紅外光譜學(xué)方面。通過參閱下文對于本發(fā)明具體實(shí)施例的說明并結(jié)合附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚了解本發(fā)明的其它方面內(nèi)容和特性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于減少有關(guān)微機(jī)電系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)的限制，尤其是微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡以及利用這種微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡元件的光組件的設(shè)計(jì)和增強(qiáng)。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種設(shè)備，包括微機(jī)電元件(所述微機(jī)電元件設(shè)有至少一個(gè)前表面和一個(gè)后表面)，以及鄰近具有耦合表面的所述微機(jī)電元件而設(shè)置的光電路(所述耦合表面的輪廓與所述前表面相匹配)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所提供的一種設(shè)備，包括：微機(jī)電元件，所述微機(jī)電元件設(shè)有至少一個(gè)前表面和一個(gè)后表面；鄰近具有耦合表面的所述微機(jī)電元件而設(shè)置的光電路，所述耦合表面的輪廓與所述前表面相匹配；以及耦合至所述微機(jī)電元件的線性微機(jī)電致動(dòng)器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所提供的一種設(shè)備，包括：微機(jī)電元件，所述微機(jī)電元件設(shè)有至少一個(gè)前表面和一個(gè)后表面，并包括由預(yù)設(shè)陶瓷材料形成的預(yù)設(shè)部分；以及鄰近具有耦合表面的所述微機(jī)電元件而設(shè)置的光電路，所述耦合表面的輪廓與所述前表面相匹配，所述光電路包括波導(dǎo)，其芯由預(yù)設(shè)陶瓷材料形成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所提供的一種設(shè)備，包括：包括設(shè)有樞軸點(diǎn)的微機(jī)電設(shè)備預(yù)設(shè)部分，并在致動(dòng)作用下繞著所述樞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的微機(jī)電元件；以及連接所述微機(jī)電元件預(yù)設(shè)部分的錨部彈簧，其中，所述微機(jī)電元件旋轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)角度時(shí)，所述錨部彈簧頂著嚙合所述微機(jī)電設(shè)備的預(yù)設(shè)部分。通過以下對本發(fā)明的具體實(shí)施例及附圖進(jìn)行的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)對本發(fā)明的其它方面和特征有更清晰的了解。附圖說明以下通過示例和參考附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，其中：圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的固定和可調(diào)半導(dǎo)體光源以及根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可調(diào)半導(dǎo)體光源；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可調(diào)半導(dǎo)體光源；圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)系統(tǒng)，以及用于硅微機(jī)電系統(tǒng)的偏振無關(guān)反射涂層的設(shè)計(jì)和性能；圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，利用微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的光學(xué)相干斷層成像術(shù)的可調(diào)光延遲線路及其性能；圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡和可調(diào)光延遲線路組件；圖4B示出了根據(jù)如圖4A所示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中可調(diào)光延遲線路組件的可調(diào)延遲線路性能；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可調(diào)光延遲線路組件的可調(diào)延遲線路性能及其設(shè)計(jì)；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，利用微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的光譜儀設(shè)計(jì)；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光波導(dǎo)和微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)變型；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，基于氮化硅芯波導(dǎo)線路的示意圖以及隨著所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡最大旋轉(zhuǎn)角度的變化所得的光通道數(shù)量；圖9A示出了根據(jù)兩種不同芯波導(dǎo)厚度的波導(dǎo)間間隙，氮化硅芯波導(dǎo)的波導(dǎo)間耦合強(qiáng)度；圖9B示出了布拉格光柵長度對氮化硅芯波導(dǎo)的光柵帶寬；圖10至13示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，布拉格光柵波導(dǎo)陣列和可調(diào)微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的示例性制造流程；圖14示出了隔離波導(dǎo)和陣列中波導(dǎo)的硅脊形波導(dǎo)設(shè)計(jì)和模擬；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，基于硅脊形波導(dǎo)線路的示意圖以及隨著所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡最大旋轉(zhuǎn)角度的變化所得的光通道數(shù)量；圖16示出了隨著脊形深度變化的硅脊形波導(dǎo)的布拉格光柵長度對光柵帶寬；圖17至20示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，布拉格光柵波導(dǎo)陣列和可調(diào)微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的示例性制造流程；圖21示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡(SC-MEMSM)和致動(dòng)器；圖22A示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡和致動(dòng)器；圖22B示出了如圖21A所示半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡致動(dòng)器的元件；圖23示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡和致動(dòng)器；圖24示出了根據(jù)如圖21、22A和23所示的本發(fā)明實(shí)施例，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡和致動(dòng)器設(shè)計(jì)的模擬和測量旋轉(zhuǎn)角度對靜電致動(dòng)器電壓；圖25示出了根據(jù)如圖21所示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，140V偏壓下半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡和致動(dòng)器的光顯微圖以及用于設(shè)計(jì)的試驗(yàn)旋轉(zhuǎn)角度對靜電致動(dòng)器電壓；圖26示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡和設(shè)有用于調(diào)整將所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡從鄰近結(jié)構(gòu)隔離的額外線性致動(dòng)器的致動(dòng)器；以及圖27示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的另一種半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)計(jì)，其設(shè)有旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器聯(lián)合間隙致動(dòng)器，用于調(diào)整所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的間隙并閂鎖/鎖定致動(dòng)器以使半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡固定于所設(shè)位置；圖28示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例、用于半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)備的間隙致動(dòng)器示例；圖29示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例、用于半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)備的閂鎖致動(dòng)器示例；圖30示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例、用于半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)備的閂鎖致動(dòng)器的閂鎖示例；圖31示出了如圖27所示半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)計(jì)的模擬旋轉(zhuǎn)角度對靜電電壓；圖32示出了用于如圖28所示半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡間隙致動(dòng)器的位移對靜電電壓；圖33示出了如圖29所示、用于閂鎖微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡旋轉(zhuǎn)角度的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡閂鎖結(jié)構(gòu)的位移對靜電電壓；以及圖34示出了如圖30所示、用于鎖定所述閂機(jī)制從而不利用靜電控制便可將其定位的微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡閂鎖的位移對靜電電壓；圖35示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，用于減少微機(jī)電系統(tǒng)“吸入”的錨部彈簧的變型；以及圖36示出了如示意圖27所示、利用旋轉(zhuǎn)器微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡致動(dòng)器、間隙拉近致動(dòng)器、閂鎖致動(dòng)器和閂鎖裝配好的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的光顯微圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)，尤其是光微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡以及利用這種微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡元件的光組件的設(shè)計(jì)和增強(qiáng)。下文的實(shí)施例說明僅為示例性質(zhì)，不限制本專利的范圍、適用性或配置。當(dāng)然，下文的示例性實(shí)施例內(nèi)容將向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供用于執(zhí)行示例性實(shí)施例的適用性說明。需要了解的是，在不脫離上述所附權(quán)利要求書精神和范圍的前提下，可對元件的功能和布局進(jìn)行各種變型。1.應(yīng)用1A：可調(diào)波長光源上文所述的可調(diào)波長光源和/或接收器在當(dāng)今光通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送器、接收器和收發(fā)器的配備，以及對具有動(dòng)態(tài)波長分配功能的光網(wǎng)絡(luò)、安裝復(fù)雜性的降低、單獨(dú)線路卡設(shè)計(jì)和可重構(gòu)性的不斷需求有著顯著益處?，F(xiàn)有技術(shù)中，已有一些方法應(yīng)用于數(shù)據(jù)并同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高性能發(fā)送器，但在組裝復(fù)雜性、可達(dá)性能和高成本方面仍有局限性。兩種利用現(xiàn)有技術(shù)的方法分別如第二和第三張圖100B和100C所示，與其相比對的標(biāo)準(zhǔn)固定波長激光源如第一張圖100A所示。第一張圖100A示出了雙列線(DIL)包裝配置的固定波長激光源，包括檢測器光電二極管(未清晰示出)和安裝在芯片載體112的激光二極管模具111，由于所述激光二極管模具111具有快速波長對溫度曲線，因此所述芯片載體包括用于監(jiān)測溫度的熱敏電阻(未清晰示出)。所述激光二極管模具111的輸出經(jīng)由光學(xué)透鏡即光隔離器組件113耦合，從而聚焦在一個(gè)位置113，其中諸如箍圈組件114中的光纖被定位并組裝，經(jīng)由光纖尾纖115使光信號耦合至網(wǎng)絡(luò)。例如，所述激光二極管模具111可以是分布式反饋(DFB)激光器、分布式布拉格反射式(DBR)激光器或單片外調(diào)制分布式反饋激光器。由此，第二張圖100B示出了光纖尾纖和密封前的可設(shè)波長發(fā)送器組件。如圖所示，所述組件包括激光器陣列121、微機(jī)電系統(tǒng)開關(guān)陣列122、監(jiān)測器光電二極管123和波長鎖定裝置124。100GHz1550nm所述波長鎖定裝置124提供了一種將所述激光器陣列121鎖定至預(yù)設(shè)網(wǎng)格的工具，如長途通信周圍的C波段網(wǎng)格。由此，所述激光器陣列121包括一陣列單片集成在同一半導(dǎo)體模具中的光源，如40個(gè)分布式反饋激光器。發(fā)送器選定波長的配備取決于所述激光器陣列121中適當(dāng)?shù)姆植际椒答伡す馄麟婒?qū)動(dòng)電流的配備以及微機(jī)電系統(tǒng)開關(guān)陣列122的微機(jī)電系統(tǒng)開關(guān)元件的切換。這種方法不僅必須利用磷化銦(InP)M通道分布式反饋激光器陣列，還需要一陣列M微機(jī)電系統(tǒng)開關(guān)，因此成本很高。因此，有時(shí)從所述激光器陣列121到光纖(未清楚示出)的自由空間光學(xué)互連由波分復(fù)用器代替，如用同一模具上一陣列波導(dǎo)光柵(AWG)作為所述激光器陣列121。第三張圖100C示出了另一種利用外腔激光器(ECL)配置的可調(diào)波長發(fā)送器，其中，以具有一或零個(gè)高反射率平面并利用一或兩個(gè)外反射鏡形成諧振光學(xué)腔的激光二極管，代替了具有兩個(gè)高反射率平面用于支持所需腔振蕩以提供半導(dǎo)體設(shè)備中增益的激光二極管。此時(shí)，單獨(dú)的外反射鏡131與對于所述光纖尾纖135具有一個(gè)高反射率平面而對于所述外反射鏡131具有一個(gè)低反射率平面的半導(dǎo)體光放大器(SOA)模具132同時(shí)使用。所生成的激光輸出通過隔離器133和透鏡134從半導(dǎo)體光放大器模具132耦合至光纖維尾纖135。此時(shí)，所述外反射鏡132為提供波長相關(guān)反射率的可調(diào)法布里珀羅腔濾波器131，從而根據(jù)可調(diào)整發(fā)射波長的所述可調(diào)法布里珀羅腔濾波器131的設(shè)置，所述組件的輸出為特定波長。但源的特性現(xiàn)由所述法布里珀羅腔濾波器的質(zhì)量定義，即使在實(shí)施時(shí)使用微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也不會(huì)產(chǎn)生分布式反饋方法的旁瓣抑制。這樣，將有利于提供制造成本低廉的可調(diào)波長發(fā)送器，符合電信系統(tǒng)供應(yīng)商和電信原始設(shè)備制造商(OEMs)的定價(jià)預(yù)期，從而在諸如光接入網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)高容量普遍布局。因此，發(fā)明者已建立用于1310nm或1550nm波長范圍，利用磷砷化鎵銦半導(dǎo)體光放大器的外腔激光器配置，聯(lián)合硅微機(jī)電系統(tǒng)波長選擇性反射器(MEMS-WSR)的混合電路實(shí)施方式。第四張圖100D所示的方法利用了基于硅的微機(jī)電系統(tǒng)反射器，包括用于所述半導(dǎo)體光放大器145、可調(diào)微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡141和一陣列布拉格反射器143之間耦合的耦合區(qū)域144。光信號通過平面波導(dǎo)區(qū)域142在所述耦合區(qū)域144和所述布拉格反射器陣列143之間耦合，其中，來自所述布拉格反射器143的發(fā)散光信號由可調(diào)微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡141重新聚焦。由此，如第一和第二張圖150A和150B所示，所述外腔激光器的波長操作從而由所述反射鏡141的路徑選擇所控制，直至所述布拉格反射器陣列143中選定的布拉格光柵。如圖2所示的是第一和第二張圖200A和200B分別示出的利用硅光子和微機(jī)電系統(tǒng)的外腔激光器的另一種配置200。由此，光增益元件210經(jīng)由耦合區(qū)域220耦合到平面波導(dǎo)區(qū)域240。來自光增益元件210的發(fā)散光信號經(jīng)由所述平面波導(dǎo)區(qū)域240和微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡230耦合至一陣列布拉格反射器250中選定的布拉格光柵，其中，所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡230是這樣設(shè)計(jì)的，光信號耦合并重新聚焦至形成所述布拉格反射器250陣列中部分布拉格光柵的波導(dǎo)平面。很明顯，除了可調(diào)波長發(fā)送器，微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡聯(lián)合一陣列布拉格反射器的方法也可形成諸如可調(diào)波長接收器、可重構(gòu)光分插復(fù)用器(ROADM)、波長選擇性光開關(guān)和其它波長選擇性結(jié)構(gòu)的一部分。1B：集成的連續(xù)可調(diào)光延遲線如上文概述，其中一種光學(xué)相干斷層成像術(shù)方法為時(shí)域光學(xué)相干斷層成像術(shù)，其中在可變延遲條件下掃描參考光信號，然后與從樣本反射回的光進(jìn)行比較以測量渡越時(shí)間。基本的時(shí)域光學(xué)相干斷層成像術(shù)系統(tǒng)的圖示參照圖3中示意圖300A。如圖所示，寬帶光源305的光輸出通過環(huán)行器310耦合至無源分光器315，其中，它被分為兩個(gè)部分：第一部分用于參考并通過驅(qū)動(dòng)器330控制傳輸至可變延遲線路325；而另一部分用于掃描樣本320。從樣本反射回的光與所述參考相結(jié)合，產(chǎn)生的干擾由光探測器335截獲。所產(chǎn)生的光探測器335輸出通過去調(diào)制器340耦合至控制器345。所述光探測器335中產(chǎn)生的干擾圖案用于產(chǎn)生沿所述樣本320深度的圖像?？勺冄舆t線路325是時(shí)域光學(xué)相干斷層成像術(shù)系統(tǒng)的主要組件，它用于定義掃描的最大速度和深度。所述新型光延遲線路系統(tǒng)為微型以及現(xiàn)有技術(shù)中體積龐大的傅立葉域光延遲線路系統(tǒng)的新型設(shè)計(jì)版本，示例參見Rollins等在《體內(nèi)視頻碼率光學(xué)相干斷層成像術(shù)》(《光學(xué)快報(bào)》第3卷第6號21914)。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，來自集成光波導(dǎo)的光信號直接投射至微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的主動(dòng)面。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，所述系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可在硅絕緣體(SiO2)基板上實(shí)施，因?yàn)樗且环N廣泛使用、成熟和靈活的技術(shù)，且更易與微機(jī)電系統(tǒng)制造工藝結(jié)合。然而，與利用微機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行所述設(shè)備兩個(gè)位置之間切換的大多數(shù)微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備配置不同，現(xiàn)有微機(jī)電系統(tǒng)在所有過渡位置中都起到重要作用。從而，所述微機(jī)電系統(tǒng)的特性在很大程度上決定了整個(gè)光延遲線路系統(tǒng)以及借此的光學(xué)相干斷層成像術(shù)系統(tǒng)的特性。微機(jī)電系統(tǒng)的作用是改變不同波長的路徑，從而在波長之間產(chǎn)生新的路徑差以創(chuàng)造延遲時(shí)間。發(fā)明者已利用兩種不同的微機(jī)電系統(tǒng)，且它們各自的特性如圖3B中示意圖300D所示，圖中示出了集成的光機(jī)電系統(tǒng)的示例。整個(gè)系統(tǒng)適合于8mm×12mm的區(qū)域。來自寬帶光源的光耦合至通過脊形波導(dǎo)350A形成延遲線路的平面波導(dǎo)350B。光束再傳輸進(jìn)入所述平面波導(dǎo)350B，在那受到所有遇到的光柵和反射鏡的反射。第一和第二中階梯光柵355和385分別提供所需的波長色散，從而進(jìn)入所述設(shè)備的入射光信號根據(jù)波長分成多個(gè)路徑，如圖3B中不同線路所示。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，如果p＝1.15μm且m＝1，則數(shù)據(jù)α＝38和β＝16分別為入射和反射角度。第一至第三反射鏡360、365和395分別用于放大不同波長產(chǎn)生的路徑差，不同波長之間的路徑差產(chǎn)生時(shí)間延遲。第一至第三反射鏡360、365和395分別為曲面，從而實(shí)現(xiàn)光信號的再聚焦，并防止波束離開所述系統(tǒng)，即使與微機(jī)電系統(tǒng)成不同傾斜角。第四反射鏡385垂直于入射光信號用于將它們向后反射，從而所述入射光信號再穿過所述光路徑回到所述脊形波導(dǎo)350A。第一至第四反射鏡360、365、395和385的所有這些反射表面都通過平面波導(dǎo)的一個(gè)簡單的蝕刻步驟實(shí)現(xiàn)。另一個(gè)反射元件為微機(jī)電系統(tǒng)380，可調(diào)諧由所述設(shè)備引起的延遲。假設(shè)硅的折射率是3.47且所有反射表面上的入射角度比16.75°臨界角大，則可滿足在這些表面上全內(nèi)反射的條件。因此，第一至第三反射鏡360、365和395不需要反射表面金屬化，從而簡化了制造過程。此外，為避免通過使反射表面小于光束來裁剪光信號而導(dǎo)致?lián)p耗，所述設(shè)備中的所有光表面設(shè)計(jì)成至少為入射光束半徑的三倍，這是由功率從峰值減小至1/e2所定義的。這確保了所述系統(tǒng)的剪切損耗可忽略。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的所述微機(jī)電系統(tǒng)布拉格反射鏡380由5.5對厚度為7.8μm、長度為300μm、寬度為12.46μm的硅/空氣接口組成，如圖3A中所述平面波導(dǎo)350B和所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡380的側(cè)視圖300C所示。所述微機(jī)電系統(tǒng)布拉格反射鏡380通過去除所述微機(jī)電系統(tǒng)布拉格反射鏡380下、厚度為2μm的SiO2層而從基板釋放，保留連接所述基板不可移動(dòng)部分的固定錨部。圖3A中示意圖300B示出了所述微機(jī)電系統(tǒng)布拉格反射鏡380上S和P偏振反射的模擬；所述微機(jī)電系統(tǒng)布拉格反射鏡380經(jīng)優(yōu)化，從而在54條件下可形成適當(dāng)?shù)娜肷浣?。圖3B中微機(jī)電系統(tǒng)示意圖300E示出了微機(jī)電系統(tǒng)布拉格380及其梳狀驅(qū)動(dòng)的頂視圖，錨部作為旋轉(zhuǎn)中心。所述設(shè)備中最大損耗維持在所述微機(jī)電系統(tǒng)布拉格反射鏡380和所述平面波導(dǎo)350B之間的空氣間隙中，這是由從光波導(dǎo)進(jìn)入自由區(qū)的近場衍射導(dǎo)致的。發(fā)明者實(shí)施的本發(fā)明實(shí)施例中，由于所述平面波導(dǎo)350B的厚度，因此光模相對較大為7.8μm而空氣間隙很小。所述空氣間隙取決于微機(jī)電系統(tǒng)角度并在約1μm至約23μm之間變化。此外，所述平面波導(dǎo)表面上、此接口處的反射設(shè)有聚對二甲苯抗反射涂層，其衍射影響最小。對于這種基板模式，反射光束和平面波導(dǎo)之間的耦合通常超過83％?，F(xiàn)在參照第二示意圖400C，此處所概述的設(shè)計(jì)基本與圖3B中示意圖300D相同，除了微機(jī)電系統(tǒng)布拉格反射鏡380由半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡(SC-MEMSM)480B代替。圖4中半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡示意圖400A示出了所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡480B及其旋轉(zhuǎn)時(shí)變型(灰色底紋)的頂視圖。為清晰起見，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡錨部及其梳狀驅(qū)動(dòng)未示出。所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡為半盤形，厚度為7.8μm且半徑為300μm，通過去除所述半盤下厚度為2μm的SiO2層而從基板釋放，保留連接所述基板不可移動(dòng)部分的固定錨部。這種反射鏡形狀使所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，反射鏡和平面波導(dǎo)之間的空氣間隙距離保持固定，從而保持低光損耗和恒定性。這對于使所有延遲設(shè)置點(diǎn)上的損耗盡可能保持統(tǒng)一尤為重要。最大損耗維持在空氣間隙中，這是由從光波導(dǎo)進(jìn)入自由區(qū)的近場衍射導(dǎo)致的。在所述系統(tǒng)中，由于波導(dǎo)的厚度，因此光模相對較大為7.8μm而空氣間隙很小，其衍射影響最小。對于基本模式和0.98μm空氣間隙，衍射光束和平面波導(dǎo)之間的耦合約為99％。此外，通過使用聚對二甲苯抗反射涂層并使空氣間隙長度為所述寬帶源中心波長的四分之一的奇數(shù)倍，來抑制反射。這最大限度地減少了因破壞性干擾而導(dǎo)致的不必要反射。鑒于如第二示意圖400C所示的光延遲線路的構(gòu)架，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的致動(dòng)需要僅在一個(gè)角度方向上完成，從而簡化了所需致動(dòng)器并減少了其對所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡上共振頻率的影響。此外，梳狀驅(qū)動(dòng)器設(shè)有成角定子指狀物，以確保所述梳狀驅(qū)動(dòng)器可充分地旋轉(zhuǎn)，而其可移動(dòng)指狀物不會(huì)與所述定子指狀物碰撞。所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡必須提供旋轉(zhuǎn)位移θ，例如2°度。所述梳狀驅(qū)動(dòng)所需的垂直位移d通過幾何學(xué)方程式(1)來定義d＝AMtan(θ)(1)AM為梳狀驅(qū)動(dòng)附件和反射鏡中心點(diǎn)之間的距離，且θ為旋轉(zhuǎn)角度。通過分析和模擬可得到所述梳狀驅(qū)動(dòng)的最佳尺寸和位置。值得注意的是，將最大旋轉(zhuǎn)角度定為2°，并將所述梳狀驅(qū)動(dòng)連接于距離所述反射鏡中心點(diǎn)17μm處，則所述梳狀驅(qū)動(dòng)所需的垂直位移計(jì)算為小于0.6μm。所述位移通過1.8μm的最小梳狀間隙以及24150μm長乘以17μm寬梳狀指狀物實(shí)現(xiàn)。圖3B中曲線圖300F示出了所引起的光延遲對旋轉(zhuǎn)角度的一種情況，其中，以0°角度下的時(shí)間延遲作為參照。旋轉(zhuǎn)角度在-2°≤θ≤2°變化時(shí)進(jìn)行計(jì)算，通過采用所述制造工藝和設(shè)計(jì)的已應(yīng)用的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)備來實(shí)現(xiàn)?？傻玫臅r(shí)間延遲差-6.9ps≤τ≤4.2ps使總時(shí)間延遲范圍大于10ps。所述光學(xué)相干斷層成像術(shù)時(shí)間延遲設(shè)備如圖3B中示意圖300D和圖4A中400C所示，為時(shí)域光學(xué)相干斷層成像術(shù)系統(tǒng)提供單片光延時(shí)線路有兩個(gè)問題：制造工藝和角度延遲線性度。就前者而言，該設(shè)計(jì)中使用的反射鏡為曲率半徑14mm的圓柱形。如果我們考慮到光束具有約50μm的束腰，則曲面反射鏡的深度約為22nm。這對于制造工藝有著重大的影響，原因是微制造技術(shù)對反射鏡表面的可達(dá)分辨率會(huì)產(chǎn)生限制。這種分辨率程度不可能通過大多數(shù)較低成本和/或低復(fù)雜性的制造技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。因此，設(shè)計(jì)中乃至曲面反射鏡尺寸的變化對于成功大規(guī)模生產(chǎn)所示光延遲線路系統(tǒng)十分重要。后一問題是針對延遲曲率，這是由于光電路中小群速色散(二階色散)導(dǎo)致的。在高性能光學(xué)相干斷層成像術(shù)系統(tǒng)中，二階色散可限制分辨率，這種效果可通過更復(fù)雜的中階梯光柵設(shè)計(jì)減弱，其中光柵周期是變化的。為闡述這兩個(gè)問題，發(fā)明者構(gòu)建了新型設(shè)備設(shè)計(jì)以及它們各自計(jì)算好的時(shí)間延遲輪廓。在這些設(shè)計(jì)中，計(jì)算在5μm光柵周期、1.44μm硅以及第三光柵階條件下進(jìn)行。使用較高階色散是有益的，因?yàn)樗a(chǎn)生較大色散角度、明顯地影響總路徑差并進(jìn)而生成較長延遲差。圖4A中第一示意圖400B示出了所述第二代時(shí)間延遲電路的第一種設(shè)計(jì)示例。寬帶光的入口和出口與以往的設(shè)計(jì)相同，除了調(diào)整入射角度使中心波長的反射光垂直于光柵。所述系統(tǒng)由10個(gè)反射表面組成。其中兩個(gè)分別為第一和第二光柵455A和490A。此時(shí)，選擇第一光柵455A入射角度的方式為，反射光垂直于光柵表面而第二光柵490A上的入射角度垂直于光柵。這樣做的原因是為了確保中心波長兩側(cè)的對稱色散。第一至第四曲面反射鏡460A、465A、470B和475B用作體積龐大光系統(tǒng)的透鏡，并重新準(zhǔn)直系統(tǒng)內(nèi)部的光。第一至第三平面反射鏡470A、475A和485A提供所述結(jié)構(gòu)的折疊以實(shí)現(xiàn)較小刻痕。所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡480A包括最后部的反射鏡，這樣放置使得所述表面上的光束重新聚焦/重新準(zhǔn)直形成小尺寸光束，此時(shí)不超過200μm。所述曲面反射鏡的半徑與第一至第四曲面反射鏡460A、465A、470B和475B相同。實(shí)際上，這些反射鏡的半徑確定系統(tǒng)的大小，且所述反射鏡之間的距離定義路徑差乃至所述延遲。例如，給出兩種不同的設(shè)置，并計(jì)算延遲時(shí)間得出反射鏡的兩種不同曲率半徑。圖4B中第一曲線圖400D示出了所述延遲對旋轉(zhuǎn)角度的一種情況，以0°角度的時(shí)間延遲作為反射鏡曲率半徑R＝1.725mm和第一光柵曲率半徑R＝1.5mm的參照。這些相對較小的半徑使得硅微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備制造工藝中常用的大規(guī)模制造技術(shù)成為可能。如果我們考慮到光束半徑為50μm，則覆蓋表面所需的反射鏡深度為724nm。對于微制造，這個(gè)值已經(jīng)足夠大。對于旋轉(zhuǎn)角度-2°≤θ≤2°，時(shí)間延遲差變化范圍為-3.15ps≤τ≤3.15ps。所述設(shè)計(jì)允許6.3ps延遲差。所述旋轉(zhuǎn)角度的延遲取決于高度線性，這種線性度意味著二階色散(群速色散)已經(jīng)減少。第二半徑尺寸為R＝0.69mm，這為50μm光束半徑提供了1824nm反射鏡深度。這個(gè)值大于上一設(shè)計(jì)中的值，并且甚至可以考慮較低分辨率的制造技術(shù)。圖4B中第二曲線圖400E示出了所述延遲對旋轉(zhuǎn)角度的情況。該計(jì)算表明旋轉(zhuǎn)角度的變化范圍為-2°≤θ≤2°。所述時(shí)間延遲差的變化范圍為-1.4ps≤τ≤1.4ps，因此可得總延遲時(shí)間為2.8ps。隨后對其他設(shè)計(jì)進(jìn)行了改動(dòng)以產(chǎn)出第三代光時(shí)間延遲裝置，如圖5中第一示意圖500A所示。為方便制造工藝，這種設(shè)計(jì)的變化在于第二光柵520的位置。仔細(xì)地在離所述第一光柵5100.5mm處選擇入口和出口。曲面反射鏡的曲率半徑為0.966mm，并且再次調(diào)整所述第二光柵520上的入射角使得反射光垂直于光柵。所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡在其表面重新準(zhǔn)直光已覆蓋非常小的表面。圖5中曲線圖500C中第一曲線540示出了光延遲對選擇角度的一種情況?，F(xiàn)在對于變化范圍-2°≤θ≤2°的旋轉(zhuǎn)角度，總延遲時(shí)間為3.6ps時(shí)，時(shí)間延遲差變化范圍為-1.8ps≤τ≤1.8ps。另一個(gè)設(shè)計(jì)選擇是實(shí)施非對稱設(shè)計(jì)，如圖5中第二示意圖500B所示，其目的是產(chǎn)生最大時(shí)間延遲差，但這會(huì)產(chǎn)生二階色散。很明顯，如第二示意圖500B所示，該設(shè)計(jì)與上文提出的經(jīng)過關(guān)鍵變化的設(shè)計(jì)十分類似。首先，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)于光電路中的稍前端，從而增加光譜色散光束的傳輸路徑。這種設(shè)計(jì)稱為不對稱設(shè)計(jì)，因?yàn)楣馐粚ΨQ地色散于中心波長的兩側(cè)，且實(shí)際上產(chǎn)生群速色散。因此，對于-2°≤θ≤2°旋轉(zhuǎn)角度(可通過所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡實(shí)現(xiàn))，如圖5中第二曲線550所示，所實(shí)施電路設(shè)計(jì)的時(shí)間延遲差在-2.0ps≤τ≤6.4ps范圍變化，從而得到最大延遲變化范圍8.4ps。而大于規(guī)模相當(dāng)其他電路中所引起的延遲，則很明顯應(yīng)為非線性延遲對旋轉(zhuǎn)角度輪廓，從而需要稍微增加控制器的復(fù)雜性，以便為期望延遲提供適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)。所模擬和實(shí)施的所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)備的固有頻率具有一個(gè)超過12kHz的固有頻率。因此，頻率約為10kHz時(shí)可掃描到所述延遲。1C：光譜儀在從研究到質(zhì)量控制到安全的很多領(lǐng)域中，光譜法用于通過反射、發(fā)送或輻射的光來確定和/或監(jiān)測材料，例如通過光致發(fā)光。不同材料中的每種材料都具有不同光譜，因此，通過這些光譜中一個(gè)或多個(gè)光譜既可確定合成物，也可判定一種材料的存在性。例如，一氧化碳的吸收線約為1.6μm、2.4μm和4.8μm，而甲烷具有更寬的吸收峰值約為1.7μm、2.3μm、3.2μm和7.9μm，氨的峰值約為2μm、2.3μm、3μm、6μm和10μm。在分析系統(tǒng)中，方法學(xué)通常用于掃描整個(gè)頻率范圍，以檢測吸收帶并進(jìn)而將材料與所得光譜匹配。在檢測/報(bào)警類應(yīng)用中，已知相關(guān)材料，接著需要光譜儀來驗(yàn)證其是否存在吸收帶。因此，處理較新型應(yīng)用的光譜儀可能只需要監(jiān)測一些波長。如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一和第二光譜儀600A和600B具有形成壓縮、單片實(shí)施方式的能力，且有可能實(shí)現(xiàn)低成本和小刻痕的目標(biāo)。這種光譜儀可快速掃描預(yù)設(shè)范圍或迅速逐步通過預(yù)設(shè)序列。第一光譜儀600A包括輸入光波導(dǎo)6250，可選擇性地用作來自外部環(huán)境直接耦合的光接口從而取代光纖、且耦合至平面波導(dǎo)6200。光信號反射自光柵6100并耦合至所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡6150，其中，它們的反射方向朝著輸出波導(dǎo)6300。吸收器6350設(shè)于所述輸出波導(dǎo)6300的兩側(cè)，用于吸收未耦合至所述輸出波導(dǎo)6300的光信號，也可通過不同路徑、在不同強(qiáng)度下反射并耦合至所述輸出波導(dǎo)6300。因此，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡6150的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生耦合至所述輸出波導(dǎo)6300的不同波長。所述輸出波導(dǎo)6300可在可見和近紅外(近IR)范圍內(nèi)耦合至光學(xué)光探測器或耦合至針對中紅外的微測輻射熱計(jì)。類似地，第二光譜儀600B包括輸入光波導(dǎo)6700，耦合至平面波導(dǎo)6600并進(jìn)而耦合至光柵6750和設(shè)于所述吸收器6650之間的輸出波導(dǎo)6700。但此時(shí)，從所述輸入光波導(dǎo)6700至所述光柵6750的光路徑通過第一反射器6500折疊且從所述光柵6750至所述輸出波導(dǎo)6700的光路徑類似通過第二反射鏡6550折疊，并通過所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡6800導(dǎo)向。所述光柵6750類似于半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)備，但現(xiàn)在后表面上蝕刻設(shè)有柵而非反射鏡。因此，所述光柵6750對光束的角度可調(diào)整并且聚焦光信號可通過所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡6800導(dǎo)向。因此，所述第二光譜儀6800可通過折疊光路徑和可旋轉(zhuǎn)光柵提供增強(qiáng)的分辨率。在本發(fā)明其他實(shí)施例中，如上文圖4中第四張圖100D和圖2所示的反射式濾波器結(jié)構(gòu)可用于逐步通過預(yù)設(shè)波長序列、由所述反射式濾波器定義，其中，反射信號通過環(huán)行器耦合至光探測器或測輻射熱計(jì)。2.不同光波導(dǎo)技術(shù)設(shè)計(jì)2A：850NM和中紅外-碳化硅芯為光學(xué)相干斷層成像術(shù)系統(tǒng)選擇運(yùn)行波長需在分辨率與穿透深度之間折衷。散射組織通常在1.3μm成像，而在眼科應(yīng)用中，通常優(yōu)選0.8μm作為處理視網(wǎng)膜的元件，參見Drexler等人所著《光學(xué)相干斷層成像術(shù)：技術(shù)和應(yīng)用》(斯普林格出版社，2008)中的示例。但這將有益于集成光時(shí)間延遲電路的廣泛開發(fā)以及在這兩種最小調(diào)整的波長范圍內(nèi)運(yùn)行。但硅波導(dǎo)在1.1μm以下不透明。此外，對于其它應(yīng)用，以分子光譜學(xué)為例，這將實(shí)現(xiàn)在3.0μm≤λ≤5.0μm中紅外(mid-IR)中運(yùn)行?；瘜W(xué)計(jì)量非晶硅氮化物為透明的0.3μm≤λ≤11.0μm，而六方晶碳化硅傳輸光0.5μm≤λ≤20.0μm，參見Palik所著《固體光學(xué)常數(shù)手冊》(學(xué)術(shù)出版社，1985)中的示例。這兩種材料均可通過多種工藝沉積，使其易于且能夠裁剪波導(dǎo)用于多種應(yīng)用。而沉積的材料具有不同于所報(bào)道的散裝材料的光學(xué)特性，文獻(xiàn)中的試驗(yàn)測量表明，這些材料中的每一種均具有可容納所需透明窗口上低損耗光波導(dǎo)的特性。因此，發(fā)明者提出了一種支持微機(jī)電系統(tǒng)制成的新型集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，如第一波導(dǎo)的橫截面700A所示，其中芯為碳化硅770且包層由氮化硅740形成。另一種設(shè)計(jì)具有在多層沉積氮化硅770的性能，可實(shí)現(xiàn)微機(jī)電系統(tǒng)元件，例如全部由碳化硅770制成的微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡，聯(lián)合碳化硅光波導(dǎo)實(shí)施。根據(jù)本實(shí)施設(shè)備，除碳化硅和氮化硅以外可使用的其他陶瓷材料包括二氧化硅(SiO2)、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)和金剛石(C)。2B：電信窗口(1300nm和1550nm)-氮化硅芯2B.1：光波導(dǎo)設(shè)計(jì)如圖7中第三波導(dǎo)橫截面700B所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的波導(dǎo)幾何結(jié)構(gòu)包括5μm二氧化硅730下包層、70nm氮化硅(Si3N4)740芯和5μm二氧化硅730上包層。如圖所示的波導(dǎo)橫截面700B中，光波導(dǎo)通過空氣間隙耦合至所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡，形成所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的材料堆與光波導(dǎo)的類似。表格1示出了不同氮化硅740芯厚度下、根據(jù)不同空氣間隙所計(jì)算的耦合。從該分析很明顯看出，使所述氮化硅740芯變薄引起光束腰增加、200nm初始空氣間隙處耦合增加以及為限制預(yù)設(shè)光插入損耗的空氣間隙增加，例如1dB插入損耗代價(jià)(80％)。因此，對于有效波導(dǎo)模折射率1.492，光波導(dǎo)對空氣的理想抗反射涂層的折射率為1.23。表1：不同波導(dǎo)幾何結(jié)構(gòu)空氣間隙長度的耦合效率2B.2：微機(jī)電系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)如圖8所示，微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的第一到第三電路800A、800C和800E的設(shè)計(jì)半徑分別為0.5mm、0.75mm和1.00mm。耦合至所述布拉格反射器的光波導(dǎo)與所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的邊緣間距均為200μm，并且從微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的樞軸安裝到光波導(dǎo)的距離均等于微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的半徑。因此，微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡在三種設(shè)計(jì)中所得的寬度，如圖800A至800C中第一到第三電路所示，分別為500μm、750μm和950μm。因此，考慮到微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的最大角移位為±3°，則上下端波導(dǎo)之間的側(cè)向間距分別為52μm、78μm和105μm。第一至第三張圖800B、800D和800F分別示出了間距分別為0.5μm和0.75μm的光波導(dǎo)可接入通道的數(shù)量。由此，對于間距為0.75μm的波導(dǎo)，設(shè)計(jì)半徑為0.5mm、0.75mm和1.00mm時(shí)，最大可接入通道的數(shù)量為36(源自中心±18個(gè)通道)、54(源自中心±27個(gè)通道)和74(源自中心±37個(gè)通道)。通道間距為0.5μm的這些設(shè)計(jì)半徑下，可接入通道的相應(yīng)最大數(shù)量分別為40、60和80。一旦光信號通過所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡耦合進(jìn)入連接布拉格光柵的光波導(dǎo)，則應(yīng)增加波導(dǎo)間距從而減少自所需波導(dǎo)至鄰近波導(dǎo)的光(寄生)耦合。圖9A中第一和第二曲線圖900A和900B示出了根據(jù)波導(dǎo)間隙(間距)，針對厚度為70nm和100nm的氮化硅720芯所計(jì)算出的耦合系數(shù)。第一曲線圖900A所示的情況分別代表1.8μm和4.0μm波導(dǎo)寬度，單模寬度限制約為4.5μm。第二曲線圖所示的情況分別代表1.0μm和2.8μm波導(dǎo)寬度，單模寬度限制約為3.0μm。因此，表格2示出了對于長度為10mm的平行波導(dǎo)區(qū)域，目標(biāo)波導(dǎo)和鄰近波導(dǎo)之間20dB功率串音所得的波導(dǎo)間隙。表2：70nm氮化硅芯布拉格波導(dǎo)段的波導(dǎo)間距在所有波導(dǎo)模擬中，一種商業(yè)性微電子研究院(IME)工藝開發(fā)了假設(shè)248nm條件下，基于深紫外線光刻機(jī)的光刻術(shù)。這使得最小排斥距離為180nm和200nm。因此，布拉格光柵在厚度為70nm和100nm的氮化硅720芯中成型，進(jìn)而建立帶寬(Δλ)，所述帶寬為光柵傳遞函數(shù)第一最小值之間的波長間距，如方程式(2)所示。其中，δn0為具有和不具有光柵的波導(dǎo)折射率之間折射率中的變型，λ為中心波長，以及η為波導(dǎo)芯內(nèi)功率級分。因此，圖9B中第一和第二曲線圖900C和900D分別示出了對于厚度為70nm和100nm的氮化硅740芯，當(dāng)波導(dǎo)反射率值變化時(shí)，根據(jù)Δλ所需的光柵長度。當(dāng)Δλ＝0.15的每個(gè)示例中，光柵長度必須大于10mm。表格3和4示出了針對分別在厚度為70nm和100nm氮化硅芯內(nèi)、包層調(diào)制的一階光柵的光柵設(shè)計(jì)和光柵模擬結(jié)果，其中，Λ為光柵間距、g為波導(dǎo)和光柵內(nèi)邊的隔離、w為光柵元件的寬度。厚度(nm)NPΛ(nm)g(μm)w(nm)7083225331.00018010081235271.050180表3：氮化物芯波導(dǎo)設(shè)計(jì)的光柵設(shè)計(jì)參數(shù)表4：氮化物芯波導(dǎo)設(shè)計(jì)的光柵假定和模擬2B.3：微機(jī)電系統(tǒng)流程如圖10中第一張圖1000A平面圖所示，波長相關(guān)反射器(WADER)電路包括與梳狀驅(qū)動(dòng)1010連接的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡1020，且布拉格反射器陣列1040包括將光耦合進(jìn)出所述波長相關(guān)反射器電路的中心通道波導(dǎo)1050和設(shè)于所述通道波導(dǎo)兩側(cè)的布拉格波導(dǎo)陣列1060。在所述波長相關(guān)反射器電路的其它實(shí)施例中，所述布拉格波導(dǎo)1060可對稱設(shè)于通道波導(dǎo)的兩側(cè)、以不同的通道數(shù)量不對稱設(shè)于通道波導(dǎo)的兩側(cè)，以及不對稱設(shè)于通道波導(dǎo)的一側(cè)。這種設(shè)計(jì)可能考慮的因素包括但不限于所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡1020的角度旋轉(zhuǎn)范圍、波長通道數(shù)量、所述微機(jī)電系統(tǒng)梳狀驅(qū)動(dòng)1010的設(shè)計(jì)、其他光元件的位置(例如光增益元件、光探測器等)和所述微機(jī)電系統(tǒng)梳狀驅(qū)動(dòng)1010靜電驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。因此，圖10中第二示意圖1000B所示的是所述波長相關(guān)反射器電路橫截面的截面圖，其包括二氧化硅(SiO2)730、硅(Si)720和鋁(Al)710，已經(jīng)過圖案化和蝕刻處理。對于一般硅絕緣體(SOI)基板，硅720的厚度為5μm。厚度為300nm的所述鋁710經(jīng)過光刻工藝圖案化后可能會(huì)濺射，可利用標(biāo)準(zhǔn)鋁濕蝕刻工藝將其去除。隨后的第三示意圖1000C示出了所述波長相關(guān)反射器電路，所述暴露硅720經(jīng)過光刻圖案化和深蝕刻處理后，利用六氟化硫(SF6)和八氟環(huán)丁烷(C4F8)深反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)工藝去除了4.5μm，之后去除抗蝕劑?，F(xiàn)如圖11中第四示意圖1000D所示，所述沉積的所述光波導(dǎo)層堆包括4μm二氧化硅730、100nm氮化硅(Si3N4)740和4μm二氧化硅730。例如，該沉積物可通過化學(xué)汽相沉積(CVD)形成。隨后的圖11中第五示意圖1000E示出了所述波長相關(guān)反射器電路，定義光波導(dǎo)和梳狀驅(qū)動(dòng)開口后，利用縱橫比為1:1.6的SF6-C4F8-氬(Ar)深反應(yīng)離子蝕刻工藝來蝕刻4μm二氧化硅730-100nm氮化硅(Si3N4)740-4μm二氧化硅730堆，并且利用縱橫比為1:1的SF6-C4F8深反應(yīng)離子蝕刻工藝定義梳狀驅(qū)動(dòng)來蝕刻5μm硅720。隨后，圖11中第六示意圖1000F示出了所述波長相關(guān)反射器電路的橫截面，形成了所述空氣間隙且去除了所述梳狀驅(qū)動(dòng)等頂上光波導(dǎo)的多余區(qū)域。利用縱橫比為1:8的SF6-C4F8-氬(Ar)深反應(yīng)離子蝕刻工藝實(shí)現(xiàn)這些步驟，以蝕刻所述二氧化硅730-氮化硅740-二氧化硅730堆，并且利用縱橫比為2:1的SF6-C4F8深反應(yīng)離子蝕刻工藝定義梳狀驅(qū)動(dòng)來蝕刻0.5μm硅720。而前述步驟通過大約5μm的臨界尺寸實(shí)施，空氣間隙光刻工藝的臨界尺寸大約為1μm。所述流程的一個(gè)變型中，如第五和第六示意圖1000E和1000F所示，工藝順序可以對調(diào)，從而去除了多余的波導(dǎo)堆并且在蝕刻致動(dòng)器前定義了波導(dǎo)。隨后如圖12中第七示意圖1000G所示，利用縱橫比為1:8的SF6-C4F8-氬(Ar)深反應(yīng)離子蝕刻工藝光刻定義并蝕刻所述光布拉格反射器的布拉格光柵段以部分蝕刻包括二氧化硅730的上包層。鑒于布拉格光柵工藝的需求，約180nm或更高的分辨率在此階段是必需的。現(xiàn)如圖12中第八示意圖1000H所示，金(Au)780的反射層在半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的側(cè)壁上沉積并圖案化，且抗反射(AR)涂層在半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡側(cè)壁及空氣間隙兩側(cè)的光波導(dǎo)側(cè)壁上沉積并圖案化。例如抗反射涂層可為厚度為280nm的氟化鎂MgF2。隨后如第九張圖1000I所示，保護(hù)波長相關(guān)反射器電路的前表面以進(jìn)行晶片背側(cè)的工藝步驟。由此，厚度為5μm的聚酰亞胺750可旋涂至晶片并固化，例如300℃2小時(shí)。可選地，在這點(diǎn)上，可使用例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)使基板變薄。如圖13中第九示意圖1000I所示，基板(例如硅)經(jīng)過光刻處理以定義所述微機(jī)電系統(tǒng)梳狀驅(qū)動(dòng)下的溝槽和所述波長相關(guān)反射器電路的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡段。例如，可以利用停留在所述二氧化硅720層上的SF6-C4F8深反應(yīng)離子蝕刻來實(shí)現(xiàn)。隨后如第十示意圖1000J所示，在脫膠、晶片切割、通過例如等離子體灰化將聚酰亞胺去除以及為連接通道波導(dǎo)和光纖對波長相關(guān)反射器電路模具側(cè)壁機(jī)械拋光后，利用例如反應(yīng)離子蝕刻工藝將二氧化硅720從背側(cè)蝕刻。2C.電信窗口(1300nm和1550nm)-硅芯2C.1光波導(dǎo)設(shè)計(jì)如圖7中第二波導(dǎo)橫截面700C所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的波導(dǎo)幾何結(jié)構(gòu)包括下部二氧化硅730下包層、硅720芯和空氣上包層。如圖所示的波導(dǎo)橫截面700C中，光波導(dǎo)通過空氣間隙耦合至所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡，形成所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的材料堆與光波導(dǎo)的類似。但由于用于單模波導(dǎo)的硅(Si)的厚度限制為220nm，對于微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備而言太薄了。但厚度為1μm時(shí)，模態(tài)指數(shù)為n＝3.405,3.203,2.845,2.281,1.487的硅中存在五種模式，相應(yīng)地，可利用脊形波導(dǎo)幾何結(jié)構(gòu)來選擇基本模式?？紤]到折射率，在所述光波導(dǎo)和半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的空氣間隙上的所述抗反射(AR)層可由折射率為1.66的聚對二甲苯形成。所述抗反射涂層的厚度為233nm。表格5示出了不同硅720芯厚度下、根據(jù)不同空氣間隙所計(jì)算的耦合。從該分析很明顯看出，使所述硅720芯變薄引起光束腰減小、200nm初始空氣間隙處耦合減小。因此，對于預(yù)設(shè)光插入損耗限制應(yīng)優(yōu)選增加的厚度，例如1dB插入損耗代價(jià)(80％)。表5：不同波導(dǎo)幾何結(jié)構(gòu)空氣間隙長度的耦合效率圖14中第一張圖1410示出了所述硅絕緣體(SOI)脊形波導(dǎo)的橫截面，包括二氧化硅740下包層(絕緣體)和原始厚度為H、已通過蝕刻形成的脊形硅730，其中，剩余鄰近的脊形硅730為高度r.H的平板。所述脊形波導(dǎo)為空氣790包層。因此，下列表格6示出了根據(jù)脊形波導(dǎo)高度為H，最大限制的波導(dǎo)幾何圖形。第二示意圖1420示出了所應(yīng)用的脊形波導(dǎo)模結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。高度(H)3.40μm2.00μm1.00μm厚板(r.H)2.04μm1.20μm0.51μm寬度(W)2.17μm1.40μm0.52μm基本模式寬度3.00μm2.50μm2.00μm表6：最大限制下不同脊形高度的單模脊形波導(dǎo)如果所述平板波導(dǎo)彼此放置得過于接近，則所述脊形波導(dǎo)之間會(huì)發(fā)生嚴(yán)重泄漏(交叉耦合)。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，需要對它們之間的隔離設(shè)一個(gè)下限，從而減少設(shè)備中的通道數(shù)量。第三和第四張圖1430和1440分別示出了脊形陣列，其中，光耦合進(jìn)入第三張圖1430中的中心波導(dǎo)以及第四張圖1440中的一對鄰近波導(dǎo)。在每種情況下，所述鄰近波導(dǎo)之間的功率耦合均很明顯。因此，與上文第2B段氮化硅設(shè)計(jì)分析中隔離為0.50μm和0.75μm相比對，所述硅絕緣體脊形波導(dǎo)設(shè)計(jì)分析中的隔離分別為4.50μm和5.5μm。2C.2：微機(jī)電系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)如圖15所示，半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的第一到第三電路1500A、1500C和1500E的設(shè)計(jì)半徑分別為0.5mm、0.75mm和2.00mm。耦合至所述布拉格反射器的光波導(dǎo)與所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的邊緣間距均為200μm，并且從微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的樞軸安裝到光波導(dǎo)的距離均等于微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的半徑。因此，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡在三種設(shè)計(jì)中所得寬度如圖1500A至1500C中第一到第三電路所示，分別為160μm、250μm和680μm。因此，考慮到微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的最大角移位為±3°，則上下端波導(dǎo)之間的側(cè)向間距分別為52μm、78μm和209μm。第一至第三張圖1500B、1500D和1500F分別示出了間距分別為4.50μm和5.5μm的光波導(dǎo)可接入通道的數(shù)量。由此，對于間距為5.5μm的波導(dǎo)，設(shè)計(jì)半徑為0.5mm、0.75mm和2.00mm時(shí)，最大可接入通道的數(shù)量分別為16(源自中心±8個(gè)通道)、26(源自中心±13個(gè)通道)和74(源自中心±37個(gè)通道)。通道間距為4.50μm的這些設(shè)計(jì)半徑下，可接入通道的相應(yīng)最大數(shù)量分別為20、32和90?，F(xiàn)在圖16中第一至第三張圖1600A至1600C分別示出了根據(jù)3.40μm、2.00μm和1.00μm脊形高度硅720波導(dǎo)的不同波導(dǎo)反射率值Δλ，所需光柵長度。當(dāng)Δλ＝0.15的每個(gè)示例中，光柵長度必須大于6mm。表格7A至9B示出了針對分別在高度為3.40μm、2.00μm和1.00μm脊形高度硅720波導(dǎo)內(nèi)、包層調(diào)制的一階光柵的光柵假定和光柵模擬結(jié)果，其中，Λ為光柵間距、g為波導(dǎo)和光柵內(nèi)邊的隔離、w為光柵元件的寬度。光柵類型NPΛ(nm)g(nm)w(nm)A21807223800180B7258670200180C7258670200190表7A：3.40μm硅脊形波導(dǎo)設(shè)計(jì)的光柵設(shè)計(jì)參數(shù)表7B：3.40μm硅脊形波導(dǎo)設(shè)計(jì)的光柵假定和模擬表8A：2.00μm硅脊形波導(dǎo)設(shè)計(jì)的光柵設(shè)計(jì)參數(shù)表8B：2.00μm硅脊形波導(dǎo)設(shè)計(jì)的光柵假定和模擬光柵類型NPΛ(nm)g(nm)w(nm)A204092321000180B6803696750180表9A：1.00μm硅脊形波導(dǎo)設(shè)計(jì)的光柵設(shè)計(jì)參數(shù)表9B：1.00μm硅脊形波導(dǎo)設(shè)計(jì)的光柵假定和模擬因此，圖16示出了布拉格反射器的設(shè)計(jì)流程1600D，其中，在步驟1610中，選擇所需Δλ和反射比R，從而在步驟1620中，光柵長度為L且光柵波矢為K。隨后的步驟1630中，設(shè)計(jì)流程通過找到對假設(shè)波導(dǎo)產(chǎn)生所需光柵波矢K的光柵設(shè)計(jì)來完成。2C.3：微機(jī)電系統(tǒng)流程如圖17中第一張圖1700A平面圖所示，波長相關(guān)反射器(WADER)電路包括與梳狀驅(qū)動(dòng)1010連接的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡1020，且布拉格反射器陣列1040包括將光耦合進(jìn)出所述波長相關(guān)反射器電路的中心通道波導(dǎo)1050和設(shè)于所述通道波導(dǎo)兩側(cè)的布拉格波導(dǎo)陣列1060。在所述波長相關(guān)反射器電路的其它實(shí)施例中，所述布拉格波導(dǎo)1060可對稱設(shè)于通道波導(dǎo)的兩側(cè)、以不同的通道數(shù)量不對稱設(shè)于通道波導(dǎo)的兩側(cè)，以及不對稱設(shè)于通道波導(dǎo)的一側(cè)。這種設(shè)計(jì)可能考慮的因素包括但不限于所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡1020的角度偏移范圍、波長通道數(shù)量、所述微機(jī)電系統(tǒng)梳狀驅(qū)動(dòng)1010的設(shè)計(jì)和所述微機(jī)電系統(tǒng)梳狀驅(qū)動(dòng)1010靜電驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。因此，圖17中第二示意圖1700B所示的是所述波長相關(guān)反射器電路橫截面的截面圖，其包括二氧化硅(SiO2)730、硅(Si)720和鋁(Al)710，已經(jīng)過圖案化和蝕刻處理，如第三示意圖1700C所示。對于一般硅絕緣體(SOI)基板，硅720的厚度為5μm。厚度為300nm的所述鋁710經(jīng)過光刻工藝圖案化后可能會(huì)濺射，可利用標(biāo)準(zhǔn)鋁濕蝕刻工藝將其去除。隨后，圖18中第四示意圖1700D示出了所述波長相關(guān)反射器電路，所述暴露硅720利用六氟化硫(SF6)和八氟環(huán)丁烷(C4F8)深反應(yīng)離子蝕刻工藝、經(jīng)過光刻圖案化和深蝕刻(DRIE)處理去除以形成梳狀驅(qū)動(dòng)，隨后去除抗蝕劑。隨后，圖18中第五示意圖1700E示出了經(jīng)過3μm反應(yīng)離子蝕刻將硅720蝕刻形成厚度為2μm的波導(dǎo)區(qū)域后的所述波長相關(guān)反射器電路。隨后，圖18中第六示意圖1700F示出了利用SF6反應(yīng)離子蝕刻工藝蝕刻2μm硅720(縱橫比為1:2)形成空氣間隙后的所述波長相關(guān)反射器電路橫截面。而前述步驟須在約5μm的臨界尺寸下進(jìn)行，下一步布拉格光柵制造的光刻術(shù)利用電子束(e-beam)光刻或臨界尺寸為180nm的光刻工藝來實(shí)現(xiàn)。因此，圖19中第七示意圖1700G所示了利用SF6反應(yīng)離子蝕刻工藝(縱橫比為1:4.5)通過去除800nm以部分蝕刻硅720的光布拉格反射器的布拉格光柵段。現(xiàn)在如圖19中第八示意圖1700H所示，金(Au)780的反射層在半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的側(cè)壁上沉積并圖案化，且抗反射(AR)涂層在半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡側(cè)壁及空氣間隙兩側(cè)的光波導(dǎo)側(cè)壁上沉積并圖案化。如上文所述，例如所述抗反射涂層可為厚度為233nm的聚對二甲苯790。平面示意圖1700I示出了反射鏡側(cè)壁和空氣間隙，而第八示意圖1700H示出了穿過所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡及其錨部的、而非橫切所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡側(cè)壁的橫截面。隨后，如第九示意圖1700J所示，保護(hù)波長相關(guān)反射器電路的前表面以進(jìn)行隨后晶片背側(cè)的工藝步驟。由此，厚度為5μm的聚酰亞胺750可旋涂至晶片并固化，例如300℃2小時(shí)。另外，光致抗蝕劑或其他材料可用于覆蓋和保護(hù)背側(cè)處理前的晶片?？蛇x地，在這點(diǎn)上，可使用例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)使基板變薄。如圖20中第十示意圖1700K所示，基板(例如硅)經(jīng)過光刻處理以定義所述微機(jī)電系統(tǒng)梳狀驅(qū)動(dòng)下的溝槽和所述波長相關(guān)反射器電路的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡段。例如，可以利用停留在所述二氧化硅720層上的SF6-C4F8深反應(yīng)離子蝕刻來實(shí)現(xiàn)。隨后，如第十一示意圖1700L所示，在脫膠、晶片切割、通過例如等離子體灰化將聚酰亞胺去除以及為連接通道波導(dǎo)和光纖對波長相關(guān)反射器電路模具側(cè)壁機(jī)械拋光后，利用例如反應(yīng)離子蝕刻工藝將二氧化硅720從背側(cè)蝕刻。3.半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡(SC-MEMSM)和致動(dòng)器設(shè)計(jì)因此，圖21示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例、利用設(shè)有傾斜指狀物的靜電致動(dòng)的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡(SC-MEMSM)設(shè)計(jì)2100。由此根據(jù)該設(shè)計(jì)，所述8μm半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡指狀物靜電連接驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)時(shí)，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡開始旋轉(zhuǎn)。鄰近固定VDD電極的所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)指狀物成4.5°角，而鄰近VDD電極指狀物的其他半圓形微機(jī)電系統(tǒng)指狀物成6°角。所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)圓盤對向135°弧，并通過3μm樞軸元件連接至VSS電極。但很顯然，這里所提出的連接所有致動(dòng)器的反射鏡形狀可隨意更改和/或設(shè)有任意對向角度。這種設(shè)計(jì)因素由利用所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的光電路所決定。朝向所述固體VDD電極的端部，由所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)指狀物提供止動(dòng)電極，選擇性地偏向VSS。圖21還分別示出了制成的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的第一至第三掃描電子顯微鏡(SEM)圖像2110、2120和2150?，F(xiàn)在圖22A示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例、利用設(shè)有梳狀驅(qū)動(dòng)和傾斜指狀物的靜電致動(dòng)的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡(SC-MEMSM)設(shè)計(jì)2200。由此根據(jù)該設(shè)計(jì)，所述梳狀驅(qū)動(dòng)中的11μm半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡指狀物靜電連接驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)時(shí)，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡開始旋轉(zhuǎn)。所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡還包括鄰近所述固體VDD電極、成4.5°角的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡指狀物，而所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡梳狀驅(qū)動(dòng)指狀物可旋轉(zhuǎn)并成6°角，其中，(右手邊)與其它梳狀驅(qū)動(dòng)指狀物相吸引且不成角度，(左手邊)與其它梳狀指狀物相排斥。所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)圓盤對向135°弧，并通過3μm樞軸元件連接至VSS電極。朝向所述固體VDD電極的端部，由所述8μm半圓形微機(jī)電系統(tǒng)指狀物提供止動(dòng)電極，選擇性地偏向VSS。圖22還分別示出了制成的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的第一至第三掃描電子顯微鏡(SEM)圖像2210、2220和2250。圖22B示出了所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡驅(qū)動(dòng)的梳狀驅(qū)動(dòng)部分的元件?？蛇x地，第二致動(dòng)器可增設(shè)于所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的另一側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)拉-拉配置以達(dá)到更大的致動(dòng)角度。圖23示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的另一種半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡，其中，所述梳狀驅(qū)動(dòng)器由多個(gè)曲形指狀物(偏VSS)組成、設(shè)于靜電驅(qū)動(dòng)元件(偏VDD)的指狀物之間。可選地，第二靜電驅(qū)動(dòng)元件可增設(shè)于所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡曲形指狀物的另一側(cè)端，以增加另一拉動(dòng)方向并由此增加與半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡2350的致動(dòng)角度，如圖23所示。圖24分別示出了分別對應(yīng)所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)計(jì)2100、2350、2300和2200的第一至第四張圖2410至2440。第一至第三張圖2410和2430示出了模擬旋轉(zhuǎn)角度對電壓的情況，而第四張圖2440示出了測量的旋轉(zhuǎn)角度對電壓的情況。因此，這些表明了使所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡2°旋轉(zhuǎn)的所需電壓分別約為200V、200V和320V(從模擬中得出)以及170V(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))。圖25示出了如圖21所示設(shè)計(jì)中偏140V半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的光顯微圖2500，顯示了從非偏狀態(tài)開始旋轉(zhuǎn)的所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡。圖2550示出了測量的旋轉(zhuǎn)對電壓，其中，2°旋轉(zhuǎn)在140V下實(shí)現(xiàn)?？赏ㄟ^減小各自致動(dòng)結(jié)構(gòu)中的間隙尺寸來降低所述致動(dòng)電壓。4.半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)計(jì)本發(fā)明實(shí)施例中，上圖1至25討論和說明的流程和變型對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：在這些指狀物中設(shè)有兩類不同的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)，每個(gè)都設(shè)有隨著鄰近弧形平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的微小空氣間隙旋轉(zhuǎn)的半圓形圓盤。然而，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的后反射鏡表面分為兩類。第一類是所述后反射鏡表面為平面鏡，從而與平面表面法線成β°角入射于其上的光信號，在法線的另一側(cè)以β°角反射并傳播出去。圖4、6、10、17、21、22A、23、25和26示出了這種后反射平面反射鏡。由此平行的光信號將反射并保持平行，而發(fā)散光束將反射并保持發(fā)散。第二類是曲形背面鏡，其中反射鏡表面具有預(yù)設(shè)的輪廓，從而反射鏡表面的法線在表面上不同，因而每個(gè)光信號根據(jù)法線在其入射點(diǎn)上局部反射，所述反射鏡在光束上的整體效果取決于反射鏡的輪廓和光束入射點(diǎn)?？紤]到如圖1、2、8和15所示的后反射平面反射鏡，由于入射光束對準(zhǔn)曲面鏡表面軸線，因此其表面為凹面。因此，凹面后反射鏡使發(fā)散光束聚焦，從而后表面的曲率半徑等于其來自發(fā)散光束源的距離，在同一距離上重新聚焦光束并根據(jù)所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)抵消。因此，如圖15中第三示意圖1500E所示，例如，所述波長相關(guān)反射器具有對所述2000μm半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡后反射表面的曲率半徑，樞軸點(diǎn)與中心通道波導(dǎo)相距2000μm。所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的前表面為半徑300μm的曲形表面。但顯而易見的是，可根據(jù)整個(gè)光學(xué)電路的功能性和所需的反射鏡特性來應(yīng)用后反射鏡表面的其他輪廓。例如，后表面呈拋物線形以聚焦入射準(zhǔn)直光束或產(chǎn)生來自光源的準(zhǔn)直光束。此外，所述表面可呈波紋狀以實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)色散元件的實(shí)施，例如中階梯光柵。如上文所述，對于包括半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡元件的光電路的設(shè)計(jì)和性能，所述間隙尺寸可明顯影響所述性能。在一些光電路中，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡曾用于設(shè)置包括光電路的設(shè)備，例如在裝入網(wǎng)絡(luò)時(shí)設(shè)置波長可調(diào)發(fā)送器的波長。在其他電路中，根據(jù)所述設(shè)備的重新設(shè)置，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡可周期性或非周期性地設(shè)置，而非像光學(xué)相干斷層成像術(shù)設(shè)備中的連續(xù)掃描。在這些示例中，發(fā)明者給出了改進(jìn)的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡26000，如圖26所示，其中，一旦半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡驅(qū)動(dòng)2620使其旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡2630的錨部2640可在靜電平移(線性)致動(dòng)器2610作用下移動(dòng)。因此，半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡驅(qū)動(dòng)2620使其轉(zhuǎn)動(dòng)后，所述靜電線性致動(dòng)器2610可將所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡2630推向所述光電路的表面。一旦旋轉(zhuǎn)完成，所述靜電線性致動(dòng)器2610可用于例如關(guān)閉空隙至預(yù)設(shè)值、關(guān)閉空隙直到所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡與光電路摩擦接觸、關(guān)閉空隙直到所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡接觸空氣間隙另一側(cè)上的短止動(dòng)器2650或關(guān)閉空隙至預(yù)設(shè)值并設(shè)顫振于空隙處，其說明見下文第6段。很明顯，所述平移致動(dòng)器2610使得間隙尺寸比制造好的明顯減小，從而降低制造成本并增加微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)量?，F(xiàn)在圖27示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的另一種變型，其利用控制微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡2750旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器2740聯(lián)合間隙致動(dòng)器2710來調(diào)整所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡間隙，并利用閂鎖致動(dòng)器2720/鎖定致動(dòng)器2730將微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡定位于所設(shè)位置。所述微機(jī)電系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器2740包括寬度為12μm、與設(shè)于兩端的接地電極之間具有不同半徑的8個(gè)弧形電極，從而至外部/內(nèi)部電極的一端間隙為10μm/7μm且另一端為7μm/10μm。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器2740與微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡2750之間的臂部寬度為12μm。所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡2750本身設(shè)有半徑為550μm的后表面(反射表面)和半徑為300μm的前表面。圖31示出了微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)計(jì)的模擬旋轉(zhuǎn)角度對靜電電壓，如圖27所述，它表明350V靜電位可實(shí)現(xiàn)5°的旋轉(zhuǎn)角度。圖36示出了圖27中所示半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的光顯微圖。5.微機(jī)電系統(tǒng)間隙致動(dòng)器圖27示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例、利用一對間隙致動(dòng)器2710(如圖28中第一張圖2800A所示)聯(lián)合所述電路中微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡和平面2810的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡，所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡構(gòu)成了所述電路的一部分。圖28中第二和第三張圖2800B和2800C示出了所制造結(jié)構(gòu)的光顯微圖。在運(yùn)行中，所述間隙致動(dòng)器2710允許所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡2750的前表面相對于所述平面2810移動(dòng)。因此，所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡2750的前表面和所述平面2810之間的光空隙可調(diào)整和/或消除。圖32示出了微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡間隙致動(dòng)器2710的位移對靜電電壓，它表明了100V靜電位下約0.5μm的移動(dòng)。所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡間隙致動(dòng)器2710旨在使所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡2750更接近集成光電路的固定部分，例如所述平面2810。這降低了空氣間隙中的光損耗。最小隔離由用于形成止動(dòng)器的制造工藝柵格尺寸來定義，而非由所述工藝最小特征尺寸來定義間隔。這樣，發(fā)明者明顯減小了間隙關(guān)閉時(shí)反射鏡與輸入輸出波導(dǎo)之間的空氣間隙尺寸，并進(jìn)而最大限度地減少了光傳播損耗。在圖28所示的示例性實(shí)施例中，通過具有3μm最小特征尺寸的制造工藝實(shí)施的間隙較近結(jié)構(gòu)由三段(長度為205μm且寬度為3μm)的兩個(gè)彈簧組成，反射鏡的兩側(cè)各自連接桅桿，即光束將所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡2750連接至旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。這些彈簧使得致動(dòng)器移動(dòng)，從而所述致動(dòng)器將間隙減小至“固定”距離，所述距離由致動(dòng)器兩側(cè)上的“止動(dòng)器”管理。這些止動(dòng)器為3μm的“凹部”用于防止反射鏡附著在致動(dòng)器上。所述間隙較近結(jié)構(gòu)利用100V致動(dòng)電壓來關(guān)閉所述間隙，如圖32中測量值所示。6.微機(jī)電系統(tǒng)閂鎖致動(dòng)器一旦將所述微機(jī)電系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)至用于對準(zhǔn)的適當(dāng)角度，將有利于將反射鏡定位，這樣可去除靜電電壓并提升集成光電路的性能以對抗振動(dòng)或機(jī)械沖擊等。圖29中第一張圖2900A示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例、用于微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡設(shè)備的閂鎖致動(dòng)器的一個(gè)示例，所述閂鎖致動(dòng)器利用遠(yuǎn)離所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的桅桿(將光束從所述旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器連接至所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡)一端上的桅桿齒件2910，在所述閂鎖致動(dòng)器2930控制下嚙合閂齒件2910、并當(dāng)閂鎖定時(shí)使所述閂齒件2910移動(dòng)，此圖中未示出、如圖30所示。所述閂鎖致動(dòng)器2930利用的是靜電致動(dòng)器2940。圖29中第二張圖2900B示出了如第一張圖2900A所示制成的閂鎖結(jié)構(gòu)光顯微圖。圖30示出了如圖3000A和3000B所示所述閂鎖結(jié)構(gòu)2940端部的所述閂鎖元件，其制成結(jié)構(gòu)的光顯微圖如第三張圖3000C所示。圖33示出了如圖29所示用于閂鎖機(jī)制的所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡閂鎖結(jié)構(gòu)的位移對靜電電壓，表明約80V電壓下位移為2.5μm。圖34示出了靜電致動(dòng)下所述閂鎖的位移。因此，所述閂鎖致動(dòng)器鎖定桅桿位置并進(jìn)而將反射鏡固定在特定角度。此外，通過桅桿扭轉(zhuǎn)使間隙更近，從而加強(qiáng)這一止動(dòng)作用。如圖29所示的示例性實(shí)施例中，所述閂結(jié)構(gòu)通過具有3μm最小特征尺寸的制造工藝來開發(fā)實(shí)施。所述結(jié)構(gòu)包括設(shè)有48個(gè)齒件的曲形架，其中，每個(gè)齒件寬度為3μm且深度為11μm，并使得所述桅桿可插入齒件之間。所述桅桿能鎖定到位，且可鎖定于8度覆蓋范圍內(nèi)的19個(gè)不同位置，給出了約0.45度的角度分辨率。很顯然，其他設(shè)計(jì)可提供不同的角度分辨率。所述閂的靜電致動(dòng)器使用允許8μm閂位移的兩個(gè)線性架(寬度為3μm且長度為15μm、設(shè)有18個(gè)齒件)，由兩個(gè)彈簧臂部(厚度為3.5μm且長度為375μm)錨定。所述結(jié)構(gòu)需要80V致動(dòng)電壓將所述桅桿鎖定到位，位移約為2.5μm，如圖32所示。如圖29所示，所述閂鎖結(jié)構(gòu)鎖定微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的旋轉(zhuǎn)角度，從而防止當(dāng)模塊供電失效或靜電控制電路故障時(shí)重設(shè)微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的位置。因此，如圖30所示，所述閂鎖防止閂到達(dá)鎖定位置后又回到其初始位置。這使得一旦致動(dòng)電壓從致動(dòng)器上移除，所述微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡可保留在其設(shè)定位置，從而在“設(shè)定后自動(dòng)化”的使用模式下簡化了使用方法，或可使系統(tǒng)更節(jié)能且可在斷電時(shí)運(yùn)行。因此，一旦閂鎖已嚙合使反射鏡固定在位，則不需要直流偏壓。如圖30所示的示例性實(shí)施例中，所述閂鎖通過具有3μm最小特征尺寸的相同制造工藝開發(fā)實(shí)施，與其他微機(jī)電系統(tǒng)元件一致。如圖30所示的所述閂鎖由桅桿組成，可通過約350V的靜電致動(dòng)器將其移出所述閂，如圖34所示。這使得所述閂可相對于所述閂鎖自由移動(dòng)。當(dāng)所述閂固定到位時(shí)，移除電壓并且所述鎖物理性地阻塞所述閂就位，以防止其彈回到非閂鎖狀態(tài)。因此，這種結(jié)構(gòu)可使鎖在無需任何電壓的條件下保持鎖定。僅在移動(dòng)所述閂鎖使閂移動(dòng)的情況下才需要致動(dòng)所述閂。閂鎖的成角結(jié)構(gòu)不允許無閂鎖致動(dòng)的情況下釋放閂。7.微機(jī)電系統(tǒng)“吸入”減少在很多微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備中存在一種稱為“吸入”的現(xiàn)象，它說明由于微光束衰竭而引起設(shè)備故障(例如在諧振器中)或微機(jī)電系統(tǒng)元件中彈簧力的失效而無法實(shí)現(xiàn)靜電吸引，從而相反電荷元件連在一起。因此，現(xiàn)有技術(shù)將應(yīng)用微機(jī)電系統(tǒng)彈簧視為這一問題的解決方案。但還存在具有大刻痕的典型復(fù)雜結(jié)構(gòu)。圖34分別示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的第一至第三錨部變型3400A至3400C，其中，微機(jī)電系統(tǒng)錨部彈簧設(shè)于所述錨部以抵消“吸入”效應(yīng)；如圖所示，根據(jù)所需強(qiáng)度及其尺寸，所述微機(jī)電系統(tǒng)錨部彈簧可為三角形、階梯錐形和雙三角形，其中，調(diào)整所述尺寸從而在所述微機(jī)電系統(tǒng)致動(dòng)中建立一個(gè)可嚙合的點(diǎn)，并且根據(jù)所需彈性特性來改變其結(jié)構(gòu)尺寸。還可利用其他形狀和幾何結(jié)構(gòu)，包括圈形、矩形等。有利之處是，與所述微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的現(xiàn)有技術(shù)彈簧相比，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的所述微機(jī)電系統(tǒng)錨部簡化了結(jié)構(gòu)并減少了刻痕。另外，所述微機(jī)電系統(tǒng)錨部彈簧減小了彈性應(yīng)力和彈簧變型，由于所述微機(jī)電系統(tǒng)錨部彈簧僅需處理小位移而非全位移。它還可減少接近其它結(jié)構(gòu)放置時(shí)所產(chǎn)生的短路風(fēng)險(xiǎn)。8.溫度補(bǔ)償和控制如上文圖26所示，靜電梳狀致動(dòng)下的側(cè)向移動(dòng)可用于改變所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡與所述光波導(dǎo)之間的光間隙。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述間隙可減小或關(guān)閉以減少光系統(tǒng)中的固有損耗，且所述間隙還可經(jīng)調(diào)制產(chǎn)生用于調(diào)整光電路和/或包括半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的光系統(tǒng)運(yùn)行方面的低頻顫動(dòng)信號。例如，經(jīng)調(diào)制的間隙信號可用于直接提供溫度補(bǔ)償，例如通過來自溫度傳感器或基于光學(xué)溫度傳感器的信號以提供反饋至其他控制電路和/或元件，目的是類似地管理光電路和/或光系統(tǒng)的性能。這種動(dòng)態(tài)間隙致動(dòng)還可用于所述波長相關(guān)反射器的其他組件。例如，利用反應(yīng)離子蝕刻/深反應(yīng)離子蝕刻工藝從背側(cè)蝕刻硅720和二氧化硅730時(shí)，如圖13中第十和第十一示意圖1000J和1000K以及圖20中第十一和第十二示意圖1700K和1700L所示，則所述布拉格光柵反射器可通過去除所述硅720和二氧化硅730類似地“釋放”。因此，如果所述布拉格反射器正處于等待調(diào)試期，則可進(jìn)行機(jī)械致動(dòng)以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。另外，它們還可以通過加熱器進(jìn)行電力致動(dòng)，其中，基板硅720的去處和二氧化硅730的蝕刻明顯減少了需要控制的熱量。很明顯，這種機(jī)械補(bǔ)償可包括在反饋回路內(nèi)，所述反饋回路可利用精確的溫度傳感器基本建立正確的反射鏡間隙尺寸和布拉格反射器偏移。這種集成控制實(shí)現(xiàn)了更簡潔的調(diào)控子系統(tǒng)。如上圖1-34所示的本發(fā)明實(shí)施例中，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，這些實(shí)施例的說明都與一對特定應(yīng)用設(shè)備有關(guān)。盡管如此，在本發(fā)明其他實(shí)施例中：-所述布拉格光柵可用于過濾進(jìn)入光電路和/或光系統(tǒng)其他部分的向前傳輸信號；-所述布拉格光柵可用于反射預(yù)設(shè)部分并傳輸其余信號；-所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡和/或所述光電路可耦合至自由空間光系統(tǒng)而非波導(dǎo)光電路元件；-所述半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡可掃描光信號；-所述布拉格光柵可利用除包層調(diào)制第一階光柵以外的其他技術(shù)形成，這些技術(shù)包括但不限于波導(dǎo)寬度變化、不同光學(xué)材料、摻雜、離子注入和光致折射率變化；-所述布拉格光柵可統(tǒng)一、采樣、變跡、啁啾和傾斜。-所述結(jié)構(gòu)可包括中階梯光柵，以達(dá)到衍射反射鏡的效果；其他光子集成電路的光濾波器可用于過濾波長，例如法布里珀羅濾波器和環(huán)形諧振器。在如上圖1-34所示的本發(fā)明實(shí)施例中，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是這些實(shí)施例的說明都與特定配置有關(guān)。但在本發(fā)明其他實(shí)施例和可調(diào)波長發(fā)送器、接收器和收發(fā)器中，所述布拉格光柵可為：-所述設(shè)備串聯(lián)波長；-偽隨機(jī)順序；以及-根據(jù)預(yù)設(shè)波長計(jì)劃。在如上圖1-34所示的本發(fā)明實(shí)施例中，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的，這些實(shí)施例的說明都與特定配置有關(guān)。盡管如此，在本發(fā)明其他實(shí)施例中的配置可：-利用多個(gè)半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡元件增加角度范圍；-利用成對的半圓形微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡元件來選定/不選定光設(shè)備不同部分的特定波長；-利用平面波導(dǎo)中額外的光元件；-準(zhǔn)直/聚焦傳輸式光柵；-準(zhǔn)直/聚焦反射式光柵；-偏振鏡；-耦合至多個(gè)通道波導(dǎo)的多個(gè)光放大器；-加工的波導(dǎo)透鏡；-指數(shù)感應(yīng)波導(dǎo)透鏡；以及-波導(dǎo)菲涅耳透鏡。以上說明中給出了特定元件，以便透徹地理解本實(shí)施例。然而，需要了解的是本實(shí)施例可在缺少這些特定元件的情況下實(shí)施。例如，電路可在框圖中示出，以免不必要的元件混淆對本實(shí)施例的理解。在其他示例中，未示出公知的電路、工藝、算法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)的不必要元件，以免混淆本實(shí)施例。上述所公開的本發(fā)明示例性實(shí)施例用于例證和說明，而非旨在全部囊括或?qū)⒈景l(fā)明限制于所公開的精確形式。鑒于上述公開說明，本文所述實(shí)施例的多種變型和修改對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求書及其等效內(nèi)容來定義。此外，在說明本發(fā)明代表性實(shí)施例的過程中，本說明書可能已經(jīng)給出本發(fā)明的方法和/或工藝作為特定的步驟順序。盡管如此，在某種程度上所述方法或工藝不依賴于本文所給出的特定步驟順序，所述方法或工藝不應(yīng)限于所述的特定步驟順序。根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，可采用其他步驟順序。因此，本說明書中給出的特定的步驟順序不應(yīng)形成對權(quán)利要求書的限制。此外，涉及本發(fā)明方法和/或工藝的權(quán)利要求書不應(yīng)限于本文所述的實(shí)施步驟順序，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚，所述順序可以改變，但仍然包括在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3