DE69823768T2 - Mikrooptischepositionierungsvorrichtung - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der optischen Mikrostrukturen und der Mikrotechnologien. Sie betrifft insbesondere den Bereich der integrierten optischen Schalter. Sie betrifft auch den Bereich der optomechanischen Mikrovorrichtungen, zum Beispiel der Mikrodeflektoren.
  • Stand der Technik
  • Das Dokument FR-A-2 660 444 beschreibt eine optische Mikrostruktur, die aus einem optischen Schalter besteht. Es beschreibt unter anderem den optischen Schalter, der in angefügter 1 dargestellt ist. Diese Vorrichtung empfängt einen einfallenden Lichtstrahl I, der von der Faser 2 geleitet wird, und überträgt einen geschalteten Strahl C entweder zur Faser 4, oder zur Faser 6. Der Schalter 1 enthält eine Leiterstruktur, wobei diese Leiterstruktur auf einem Träger 12 angeordnet ist, wobei dieser Träger eine Eingangsseite E und eine Ausgangsseite S aufweist. Er umfasst einen Eingangswellenleiter 18 und zwei Ausgangswellenleiter 20 und 22. Die Wellenleiter 18 und 20 sind in diesem Beispiel parallel zu einer Richtung x angeordnet, wobei diese Richtung parallel zur größten Fläche 8a der Leiterstruktur verläuft. Die Wellenleiter 18 und 20 liegen auf einer Linie, und sind auf beiden Seiten einer Aussparung 24 angeordnet, welche die Leiterstruktur durchquert und sich bis in den Träger erstreckt.
  • Der Ausgangswellenleiter 22, welcher auf der selben Seite der Aussparung 24 liegt wie der Wellenleiter 20, wobei er neben diesem Wellenleiter 20 angeordnet ist, umfasst seitens des Ausgangs S des Schalters einen Teil 21, der in diesem Beispiel parallel zum Wellenleiter 20 liegt, und seitens der Aussparung 24 einen Teil 23, wobei dieser Teil eine Biegung A mit dem Teil 21 bildet. So stehen die jeweiligen in die Aussparung 24 mündenden Eingangsenden 20a und 22a der Ausgangswellenleiter 20 und 22 näher zu einander als deren jeweilige Ausgangsenden, welche mit der Ausgangsseite S der Leiterstruktur bündig sind.
  • Die Aussparung 24 umschließt eine flexible Strebe 26, welche im Ruhezustand parallel zur Richtung x liegt. Diese Strebe 26 kann sich in der Aussparung 24 nach einer Richtung y verformen, welche parallel zur Fläche 8a der Leiterstruktur und im rechten Winkel zur Richtung x verläuft. Diese Strebe 26 umfasst ein unbewegliches Ende 28, dass mit der Leiterstruktur und dem Träger 12 fest verbunden ist, und ein freies Ende 30, das sich in der Aussparung 24 verformen kann. Die Strebe 26 ist in der Leiterstruktur eingefasst und mit einem mittleren Wellenleiter 32 ausgestattet, welcher sich über ihre gesamte Länge erstreckt und im Ruhezustand parallel zur Richtung x ausgerichtet ist. Dieser mittlere Wellenleiter 32 liegt mit dem Eingangswellenleiter 18 in solcher Weise auf einer Linie, dass ihre zur Richtung x parallel verlaufenden Längsachsen übereinander liegen.
  • Die Schaltung des einfallenden Strahls, welcher durch den Eingangswellenleiter 18 zum Ausgangswelleleiter 20 geleitet wird, erfolgt dadurch, dass das freie Ende 32a des mittleren Wellenleiters der Strebe in Gegenüberstellung und in Kongruenz mit dem Eingangsende 20a des Ausgangswellenleiters 20 gebracht wird. Gleichermaßen wird die Schaltung des einfallenden Strahls, welcher durch den Eingangswellenleiter 18 zum Ausgangswellenleiter 22 geleitet wird, dadurch erreicht, dass das freie Ende 32a des mittleren Wellenleiters in Gegenüberstellung und in Kongruenz mit dem Eingangsende 22a des Ausgangswellenleiters 22 gebracht wird. Diese zweite Konfiguration ist auf der 1 dargestellt.
  • Die Verformungen der Strebe, durch die das Ende 32a des mittleren Wellenleiters in Gegenüberstellung und in Kongruenz entweder mit dem Ende 20a des Ausgangswellenleiters 20, oder mit dem Ende 22a des Wellenleiters 22 gebracht wird, werden zum Beispiel anhand von Kondensatoren mit variabler Kapazität erreicht. Zu diesem Zweck sind die nach der Richtung x ausgerichteten Seitenflächen der Aussparung 24 an der Leiterstruktur 8 jeweils mit den Metallisierungen 36 und 46 ausgestattet. Des weiteren sind die gegenüberliegenden Seitenflächen der Strebe 26, welche im Ruhezustand der Strebe nach der Richtung x ausgerichtet sind, jeweils mit den Metallisierungen 38 und 44 ausgestattet. Die sich gegenüber liegenden Metallisierungen 36 und 38 bilden die Beläge eines ersten Kondensators mit variabler Kapazität, wobei an diesen Kondensator anhand einer Stromversorgungsquelle 40 eine Spannung angelegt werden kann, wobei diese Stromversorgungsquelle elektrisch mit diesen Belägen durch die Kondensatoren 42 verbunden ist, wobei diese Kondensatoren auf der Fläche 8a der Leiterstruktur angeordnet sind. Gleichermaßen bilden die sich gegenüber liegenden Metallisierungen 44 und 46 die Beläge eines zweiten Kondensators mit variabler Kapazität, an den eine Spannung anhand einer Stromversorgungsquelle 48 angelegt werden kann, wobei diese Stromversorgungsquelle mit den Leitungsdrähten 50 verbunden ist, wobei diese Leitungsdrähte auf der Fläche 8a der Leiterstruktur angeordnet sind.
  • Das Anlegen einer angemessenen Spannung an die Klemmen dieser Kondensatoren erzeugt eine elektrostatische Kraft, welche parallel zur Richtung y ausgerichtet ist und zu einer Verformung der Strebe 26 nach dieser Richtung y führt.
  • Ein solcher optischer Schalter kann anhand eines halbleitenden Trägers und unter Verwendung der Methoden der Mikroelektronik realisiert werden. Mit diesen Methoden können kollektiv integrierte optische Schalter hergestellt werden.
  • Derzeit wird das Problem der exakten Positionierung des optischen Schaltwellenleiters entweder durch die Kontrolle der Kraft zur Steuerung der sich bewegenden Strebe gelöst, oder dadurch, dass zwei Prägungsebenen in Berührung (d. h. in Anschlag) gebracht werden. Die erste Lösung erfordert die Fähigkeit, eine Kraft konstant zu halten und/oder die angewandte Kraft einem für die Position repräsentativen Parameter nachzuführen. Die zweite Lösung ist empfindlich gegenüber seitlichen Unter- oder Überprägungen der mechanischen Struktur.
  • Der optische Schaltwellenleiter wird nur durch das Konstanthalten der auf die Strebe ausgeübten Kraft in Position gehalten, was einen Energieverbrauch erfordert, um diese Kraft aufrecht zu halten. Im Falle einer elektrostatischen Kraft, wie bei der auf 1 dargestellten Vorrichtung, muss immer der langfristigen Entladung des Kondensators nach dessen Aufladen entgegen gewirkt werden.
  • Das Dokument US-A-5214727 beschreibt einen elektrostatischen Mikroschalter mit permanent wirkenden Steuermitteln.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Erfindung dient dem Zweck, diese Probleme durch ein System zur Positionierung einer optischen Mikrostruktur in einer Vorrichtung zu lösen, das unter Einwirkung von Steuermitteln funktioniert, wobei diese Steuermittel ein Element umfassen, welches die Mikrostruktur trägt und mit der Vorrichtung verbunden ist, wobei sich die Ausrichtung dieses Elements gegenüber der Vorrichtung unter der Einwirkung der Steuermittel in der Weise verändern kann, dass die optische Mikrostruktur in mindestens eine bestimmte Position gebracht wird, wobei mechanische Mittel zur Blockierung des genannten Elements gegenüber der Vorrichtung vorgesehen sind, um die optische Mikrostruktur in der genannten bestimmten Position zu halten, wenn die Steuermittel nicht mehr wirken.
  • In einer vorteilhaften Ausführung sind die mechanischen Blockierungsmittel derart konzipiert, dass sie das benannte Element unter Einwirkung der Steuermittel freigeben.
  • Vorzugsweise umfassen die mechanischen Blockierungsmittel einen männlichen Teil sowie einen weiblichen Teil, dessen Form die des männlichen Teils ergänzt, wobei einer der Teile zum genannte Element gehört, und der andere zur Vorrichtung, wobei die Mikrostruktur durch Eindringen des männlichen Teils in den weiblichen Teil in der genannten bestimmten Position gehalten wird. Nach einer bevorzugten Ausführung weisen der männliche und der weibliche Teil Symmetrieachsen auf, die parallel zur optischen Achse der optischen Mikrostruktur verlaufen. So legen sich die Symmetrieachsen des männlichen und des weiblichen Teils bei Blockierung der Mikrostruktur übereinander, und ein Über- und/oder Unterprägungsfehler des männlichen oder des weiblichen Teils hat keinen Einfluss auf die exakte Positionierung der Mikrostruktur. Für eine verbessert Funktion weist der männliche Teil einen Abschnitt in spitzer Form auf, wobei der weibliche Teil eine dazu ergänzende Vertiefung ist. Das genannte Element kann mindestens eine Strebe, genannt Hauptstrebe, umfassen, die an einem ihrer Enden mit der Vorrichtung verbunden ist, wobei ihr anderes Ende frei ist. Es kann dazu mindestens eine Zweitstrebe umfassen, die quer zur Hauptstrebe liegt und mit dieser fest verbunden ist, wobei die Zweitstrebe einen der genannten Teile der mechanischen Blockierungsmittel umfasst. Vorzugsweise ist diese Zweitstrebe am freien Ende der Hauptstrebe angeordnet. Die Zweitstrebe kann an einem ihrer Enden an der Hauptstrebe befestigt sein, wobei ihr anderes Ende frei ist und einen der genannten Teile der mechanischen Blockierungsmittel umfasst, zum Beispiel den männlichen Teil. Die Zweitstrebe kann derart gestaltet sein, dass sie sich während der Bewegung der Mikrostruktur unter der Einwirkung der Steuermittel nicht verformt.
  • Die Steuermittel können kapazitive Mittel sein, die in Reaktion auf eine elektrische Steuerspannung eine elektrostatische Kraft entwickeln. Sie können auch magnetische und/oder piezoelektrische Mittel sein. Sie ermöglichen die Positionierung des Elements in der bestimmten Position.
  • Des weiteren können die Steuermittel in bestimmten Fällen derart benutzt werden, dass sie mit den mechanischen Mitteln zusammenarbeiten, um das Element zu halten.
  • Die Erfindung kann für die Verwirklichung eines integrierten optischen Schalters angewandt werden, wobei die optische Mikrostruktur ein optischer Wellenleiter wäre. Sie kann auch für die Verwirklichung einer Vorrichtung mit einer in mindestens eine bestimmte Position schwenkbaren Linse angewandt werden, wobei die optische Mikrostruktur diese Linse wäre. Sie kann ebenso für die Verwirklichung einer Vorrichtung mit einer in mindestens eine bestimmte Position schwenkbare Glasfaser angewandt werden, wobei die optische Mikrostruktur diese Glasfaser wäre. Sie kann schließlich für die Verwirklichung einer Vorrichtung mit einem in mindestens eine bestimmte Position schwenkbaren Spiegel angewandt werden, wobei die optische Mikrostruktur dieser Spiegel wäre.
  • Kurze Beschreibung der Abbildungen
  • Die Erfindung wird verständlicher mit folgender Erklärung, aus der sich weitere Vorteile und Besonderheiten ergeben, wobei diese Erklärung als nicht einschränkendes Beispiel verstanden wird und im Zusammenhang mit folgenden Zeichnungen gegeben wird, von denen:
  • 1 eine Perspektivansicht eines integrierten optischen Schalters nach dem bekannten Verfahren ist,
  • 2 und 3 Draufsichten eines integrierte optischen Schalters gemäß vorliegender Erfindung in unterschiedlichen Schaltzuständen sind,
  • 4 eine erklärende Darstellung der Funktionsweise des Positionierungssystems gemäß vorliegender Erfindung ist,
  • 5 eine Draufsicht einer anderen Variante eines integrierten optischen Schalters gemäß vorliegender Erfindung ist,
  • 6 eine Draufsicht einer weiteren Variante eines integrierten optischen Schalters gemäß vorliegender Erfindung ist,
  • 7 eine Draufsicht einer Vorrichtung mit schwenkbarer Linse gemäß vorliegender Erfindung ist.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung
  • Die 2 und 3 zeigen in Draufsicht einen erfindungsgemäßen optischen Schalter in zwei unterschiedlichen Schaltzuständen. Dieser Schalter ist vom gleichen Typ wie derjenige der 1, d. h. er umfasst eine schwenkbare Strebe und ist mit den Techniken der Mikroelektronik realisiert. Sein Realisierungsverfahren kann zum Beispiel vergleichbar mit demjenigen sein, das im Dokument FR-A-2 660 444 beschrieben wird. Für ein besseres Verständnis der Erfindung sind die 2 und 3 schematische Darstellungen der Erfindung. Insbesondere sind die Maße und Proportionen zwischen den verschiedenen Streben nicht repräsentativ für die Realität.
  • Der auf den 2 und 3 dargestellte optische Schalter 60 weist eine Aussparung 61 auf, genannt Hauptaussparung, welche im oberen Teil 62 des Trägers ausgeführt ist, auf dem der Schalter realisiert wurde. Eine Strebe 63, genannt Hauptstrebe, ist an einem ihrer Enden mit Teil 62 verbunden und kann sich durch Biegung in der Hauptaussparung 61 bewegen. Die Hauptstrebe 63 umfasst einen optischen Wellenleiter 64 auf ihrer gesamten Länge. Dieser optische Wellenleiter 64 schließt an den optischen Wellenleiter 65 des Teils 62 an. Der optische Wellenleiter 65 leitet das zu schaltende optische Signal zu fünf möglichen Ausgängen: die im Teil 62 in der Ebene der Wellenleiter 64 und 65 realisierten optischen Wellenleiter 71 bis 75. Der Wellenleiter 71 ist auf einer Linie mit dem Wellenleiter 64; die Wellenleiter 72 bis 75 sind gegenüber dieser Linie versetzt.
  • Das freie Ende der Hauptstrebe 63 ist quer durch eine Zweitstrebe 66 verlängert. Gleichermaßen ist die Hauptaussparung 61 nach der Achse der Zweitstrebe 66 um eine Zweitaussparung 67 verlängert, welche die Zweitstrebe 66 aufnehmen kann.
  • Das freie Ende der Zweitstrebe 66 umfasst einen Teil 68 mit einem Abschnitt in spitzer Form, genannt männlicher Teil. Der Rand 69 der Zweitaussparung 67, der gegenüber dem männlichen Teil 68 liegt, ist mit Vertiefungen 70 ausgestattet, genannt weibliche Teile. Die Form der Vertiefungen ist eine Ergänzung zur Form des männlichen Teils 68. Es gibt so viele Vertiefungen 70 wie es versetzte Ausgangswellenleiter gibt.
  • Unter Einwirkung einer seitlichen Kraft auf die Hauptstrebe 63 in Richtung der Zweitaussparung 67 bewegt sich das freie Ende der Strebe 63 und schiebt die Zweitstrebe 66 in die Zweitaussparung 67. Die Hauptstrebe 63 biegt sich mehr oder weniger im Verhältnis zur Stärke der Kraft, die auf sie ausgeübt wird. Die seitliche Kraft ist vorgesehen, damit der männliche Teil 68 in einen der weiblichen Teile oder Vertiefungen 70 eindringt. Der Abstand zwischen den Vertiefungen 70 entspricht dem Abstand zwischen den optischen Ausgangswellenleitern 71 bis 75, damit der Ausgang des optischen Wellenleiters 64 der Hauptstrebe 63 gegenüber dem Eingang von einem der Wellenleiter 72 bis 75 liegt.
  • Sobald der männliche Teil in einem weiblichen Teil steckt, bleibt die Hauptstrebe 63 in der verformten Position. Die angewandte seitliche Kraft kann eingestellt werden. Eine andere seitliche Kraft, welche auf die Hauptstrebe ausgeübt wird, ermöglicht die Schaltung zu einem anderen optischen Ausgangswellenleiter.
  • Die seitliche Kraft kann eine elektrostatische Kraft sein, welche durch Anlegen einer Spannung zwischen Elektroden erzeugt wird, wie im Dokument FR-A-2 660 444 beschrieben.
  • Die 2 zeigt den erfindungsgemäßen Schalter ohne Verformung der Hauptstrebe. In diesem Fall ist der Wellenleiter 64 auf einer Linie mit dem Wellenleiter 71. Die 3 zeigt den selben Schalter mit derartiger Verformung der Hauptstrebe, dass der Ausgang des Wellenleiters 64 gegenüber dem Eingang des Wellenleiters 72 liegt. In diesem Fall steckt der männliche Teil 68 in der ersten Vertiefung 70 im Rand 69 der Zweitaussparung 67.
  • Um die Hauptstrebe 63 zu bewegen, kann man auf diese Strebe eine Kraft ausüben, die größer ist als die Summe der elastischen Rückstellkraft der Hauptstrebe und der gleitenden Reibungskraft des männlichen Teils 68 auf dem Rand 69. Eventuell kann eine Kraft in der Richtung x auf die Zweitstrebe 66 angewandt werden, um den gleitenden Reibungskoeffizienten des männlichen Teils 68 auf dem Rand 69 zu reduzieren. Diese Kraft dient letztlich dazu, den männlichen Teil gleichgültig welcher Form aus seiner Vertiefung herauszutreiben.
  • Die Verteilung der eingesetzten Kräfte ist detaillierter in der 4 dargestellt. Wenn sich der männliche Teil 68 gegenüber einer Vertiefung 70 befindet, können alle angewandten Kräfte eingestellt werden. Die Elastizität der Streben 63 und 66 ergibt eine Rückstellkraft F, die in eine Kraft F1 in der Richtung y und eine Kraft F2 in der Richtung –x zersetzt werden kann. Die beiden Streben müssen derart konzipiert sein, dass die Summe dieser beiden Kräfte eine Komponente F' enthält, die größer ist als die gleitende Reibungskraft zwischen dem männlichen Teil 68 und der lokalen Fläche dS, in der Richtung –y'. Dies ermöglicht es der Spitze des männlichen Teils, in der Vertiefung 70 zu bleiben und sich in Richtung des Punktes P zu bewegen. Wenn die Spitze ganz unten in der Vertiefung ist, wird sie durch das Kräftegleichgewicht dort gehalten. Der optische Wellenleiter 64, welcher die Mikrostruktur bildet, befindet sich dann in der gewollten Position, welche vollständig durch die Prägungsmaske bestimmt wurde, mit der der Schalter realisiert wurde.
  • In bestimmten Fällen kann der Halterungseffekt des männlichen Teils in seiner Vertiefung durch Anwendung einer ergänzenden Kraft verstärkt werden, wobei diese Kraft durch die Steuermittel erzeugt wird und auf die Zweitstrebe 66 in der Richtung –x angewandt wird.
  • Um die Position der Hauptstrebe zu verändern, genügt es, den Kräften F1 und/oder F2 eine äußere Kraft hinzu zu fügen, um das Kräfteverhältnis zu verändern.
  • Der Abschnitt des männlichen Teils kann die Form einer Spitze oder einer abgerundeten Spitze haben, oder andere Formen annehmen. Ein Abschnitt in Form einer symmetrischen Spitze ist am vorteilhaftesten.
  • Die Wirkung einer seitlichen Unterprägung oder Überprägung verändert nicht grundlegend den Gleichgewichtszustand wenn der männliche Teil in einer seiner Vertiefungen ist. Insbesondere bleibt die Position des männlichen Teils in seiner Vertiefung auf der Achse y die selbe.
  • So lange die mechanischen Flächen in Berührung bleiben (männlicher Teil in der Vertiefung), ergibt sich keine Schwankung der Schaltung. Das System ist gegenüber Vibrationen a priori weniger empfindlich. So lange die Trägheitskräfte, welche zum Beispiel durch Vibrationen erzeugt werden, das Kräfteverhältnis nicht verändern, bleibt die optische Mikrostruktur in ihrer Position.
  • Als Beispiel können die verschiedenen Teile des erfindungsgemäßen Systems folgende Maße aufweisen:
    • – für eine Strebe 63 aus Siliziumdioxid: Breite 50 μm und Länge 2 mm,
    • – für die Strebe 66: Breite 75 μm und Länge 300 μm,
    • – Höhe des männlichen Teils: 15 μm,
    • – Winkel des Abschnitts in Form einer symmetrischen Spitze für den männlichen Teil: 45°,
    • – Winkel des Abschnitts der symmetrischen Vertiefung: 90°,
    • – Abstand der Vertiefungen: 15 μm.
  • 5 zeigt eine andere Ausführungsvariante eines integrierten optischen Schalters gemäß vorliegender Erfindung. Das Positionierungssystem dieses optischen Schalters hat die Besonderheit, symmetrisch zu sein. Der Schalter 80 weist eine Hauptaussparung 81 auf, in der eine Hauptstrebe 82 eingefasst werden kann, welche einen optischen Wellenleiter 83 enthält, wobei dieser Wellenleiter an den optischen Eingangswellenleiter 84 anschließt. Dieser Schalter weist drei mögliche Ausgänge auf: die optischen Wellenleiter 85, 86 und 87. Der Ausgangswellenleiter 86 liegt normalerweise auf einer Linie mit den Wellenleitern 83 und 84 wenn keine Kraft auf die Hauptstrebe 82 ausgeübt wird. Die Ausgangswellenleiter 85 und 87 liegen rechts und links vom Wellenleiter 86. Die Aussparung 81 setzt sich seitens des freien Ende der Hauptstrebe 82 um zwei Zweitaussparungen 88 und 89 fort, deren Achsen im rechten Winkel zur Achse der Hauptaussparung 81 stehen, wobei diese Zweitaussparungen links und rechts von dieser Hauptaussparung liegen. Gleichermaßen setzen zwei Zweitstreben 91 und 92 rechtwinklig die Hauptstrebe 82 fort. Jede Zweitaussparung 88, 89 besitzt jeweils einen Rand 93, 94, welcher Vertiefungen zur Aufnahme der männlichen Teile aufweist, die am Ende der Zweitstreben 91 und 92 angeordnet sind.
  • Wenn die Zweitstreben in einem Stück mit dem Rest der Struktur hergestellt werden, müssen die Vertiefungen zur Aufnahme der männlichen Teile in Ruhezustand der Strebe 82 verbreitert werden, damit die männlichen Teile bei ihrer Herstellung abgetrennt werden können.
  • Die Kondensatoren können durch Metallisierung der Ränder der Strebe 82 und der gegenüberliegenden Ränder der Aussparung 81 realisiert werden. So können durch Anlegen einer elektrischen Spannung elektrostatische Kräfte auf der Strebe 82 entwickelt werden, wie im Dokument FR-A-2 660 444 aufgezeigt.
  • Die Ausführungsvariante des optischen Schalters in 6 ist praktisch identisch mit derjenigen der 2 und 3. Der Schalter 100 weist eine Hauptstrebe 101 auf, welche in der Aussparung 102 eingefasst ist, sowie eine Zweitstrebe 103, deren freies Ende sich in der Zweitaussparung 104 bewegen kann. Wenn keine Kraft auf die Hauptstrebe 101 ausgeübt wird, befindet sich diese in der gestrichelt gezeichneten Position. Mit vollem Strich wurde die Hauptstrebe in einer geschalteten Position dargestellt. Es ist zu bemerken, dass die Achse der Zweitstrebe 103 nicht rechtwinklig zur Achse der Hauptstrebe 101 ist. Die Zweitstrebe 103 wurde auch so bemessen, dass sie sich während der Bewegung der Hauptstrebe nicht verformt. Dies bedeutet, dass der Verbindungspunkt zwischen den beiden Streben sich nicht verformt. Diese Besonderheit kann dazu genutzt werden, eine Verformung der durch die Hauptstrebe bewegten optischen Mikrostruktur zu verhindern.
  • Die in 7 dargestellte Vorrichtung wurde durch Prägung eines Trägers in Parallelipedform erzeugt. Die Prägung hat einen Teil 110 definiert, welcher als Untergrund dient und mit dem ein mittleres Element 111, zwei Hauptstreben 113 und 114, eine linke Verlängerung 115 und eine rechte Verlängerung 116 verbunden sind. Die Prägung hat auch eine zylindrische Linse 112 definiert, welche durch zwei symmetrische Holme 117 und 118 jeweils mit den freien Enden der Hauptstreben 113 und 114 verbunden sind. Die Hauptstrebe 113 setzt sich um eine Zweitstrebe 119 in der Achse des Holms 117 fort. Das freie Ende der Zweitstrebe 119 umfasst einen männlichen Teil 120 mit einem Abschnitt in Form einer zentrierten Spitze auf einer Achse, die parallel zur Hauptstrebe 113 verläuft. Der männliche Teil 120 steckt in einer der Vertiefungen oder einem der weiblichen Teile 121, deren Form dem männlichen Teil 120 entspricht, wobei diese Vertiefungen oder weiblichen Teile im Endteil der linken Verlängerung 115 geprägt wurden. Die Vertiefung, die der Ruhestellung entspricht, ist breiter als die anderen Vertiefungen, um die Herstellung des männlichen Teils zu ermöglichen.
  • Die Vorrichtung umfasst auch einen elektrostatischen Steuerkamm 130. Der Kamm 130 umfasst einen durch die Prägung erzeugten Holm 131, welcher mit dem freien Ende der Hauptstrebe 114 verbunden ist. Der Holm 131 setzt sich rechtwinklig mit Elektrodenhaltern 132 fort. Die rechte Verlängerung 116 endet ebenfalls mit Elektrodenhaltern 133, die sich mit den Elektrodenhaltern 132 abwechseln. Die Elektroden 134, 135 sind jeweils auf den Elektrodenhaltern 132, 133 angeordnet. Diese Elektroden sind an eine Steuerspannung angeschlossen.
  • Die obere Fläche des mittleren Elements 111 weist eine Rille zur Aufnahme einer Glasfaser 138 auf. Die Prägung dieses mittleren Elements wurde vorgesehen, damit das Ausgangsende der Glasfaser im Ruhezustand auf die Linse 112 zentriert ist.
  • Wie in den vorhergehenden Beispielen kann die optische Mikrostruktur, welche von der Linse 112 gebildet wird, unter Einwirkung einer elektrostatischen Kraft, die durch den Steuerkamm 130 übertragen wird, gegenüber dem Ausgang der Glasfaser 138 bewegt werden.

Claims (18)

  1. System zur Positionierung einer optischen Mikrostruktur (64, 83, 112) in einer Vorrichtung (60, 80, 100) unter der Wirkung von Steuermitteln (130), wobei dieses System ein flexibles Element (63, 82; 113, 114, 117, 118) umfasst, auf dem die optischem Mikrostruktur befestigt ist und das mit der Vorrichtung verbunden ist, wobei sich die Ausrichtung des flexiblen Elements gegenüber der Vorrichtung unter der Einwirkung der Steuermittel in der Weise ändern kann, dass die optische Mikrostruktur in mindestens eine bestimmte Position gebracht wird, wobei diese Position sich dadurch auszeichnet, dass mechanische Mittel (68, 70; 120, 121) zur Blockierung des flexiblen Elements gegenüber der Vorrichtung vorgesehen sind, um die optische Mikrostruktur in der besagten bestimmten Position zu halten, wenn die Steuermittel nicht mehr wirken.
  2. Positionierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Blockierungsmittel (68, 70; 120, 121) derart konzipiert sind, dass sie das flexible Element unter Einwirkung der Steuermittel freigeben.
  3. Positionierungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Blockierungsmittel einen männlichen Teil (68, 120) sowie einen weiblichen Teil (70, 121) umfassen, dessen Form die des männlichen Teils ergänzt, wobei einer der Teile zum flexiblen Element und der andere zur Vorrichtung gehört, wobei die Mikrostruktur durch Eindringen des männlichen Teils in den weiblichen Teil in der bestimmten Position gehalten wird.
  4. Positionierungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der männliche und der weibliche Teil Symmetrieachsen aufweisen, die parallel zur optischen Achse der optischen Mikrostruktur verlaufen.
  5. Positionierungssystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der männliche Teil (68, 120) einen Abschnitt in spitzer Form besitzt, wobei der weibliche Teil (70, 121) eine dazu ergänzende Vertiefung ist.
  6. Positionierungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Element mindestens eine Strebe (63; 82; 113, 114), genannt Hauptstrebe, umfasst, die an einem ihrer Enden mit der Vorrichtung verbunden ist, wobei ihr anderes Ende frei ist.
  7. Positionierungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Element mindestens eine Zweitstrebe umfasst (66; 91, 92; 103; 119), die quer zur Hauptstrebe (63; 82; 101; 113, 114) angeordnet ist und mit dieser fest verbunden ist, wobei die Zweitstrebe einen der Teile der mechanischen Blockierungsmittel (68, 120) umfasst.
  8. Positionierungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitstrebe (66; 91, 92; 103; 119) am freien Ende der Hauptstrebe (63, 82, 101, 113) angeordnet ist.
  9. Positionierungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitstrebe (66; 91, 92; 103; 119) an einem ihrer Enden an der Hauptstrebe (63, 82, 101, 113) befestigt ist, wobei ihr anderes Ende frei ist und einen der Teile der mechanischen Blockierungsmittel umfasst.
  10. Positionierungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitstrebe den männlichen Teil (68, 120) der mechanischen Blockierungsmittel umfasst.
  11. Positionierungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitstrebe (103) derart gestaltet ist, dass sie sich während der Bewegung der Mikrostruktur unter Einwirkung der Steuermittel nicht verformt.
  12. Positionierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (130) kapazitive Mittel sind, die in Reaktion auf eine elektrische Steuerspannung eine elektrostatische Kraft entwickeln.
  13. Positionierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel magnetische und/oder piezoelektrische Mittel sind.
  14. Positionierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel mit den mechanischen Mitteln zusammenarbeiten, um das Element zu halten.
  15. Verwendung des Positionierungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 14 bei der Verwirklichung eines integrierten optischen Schalters (60, 80, 100), wobei die optische Mikrostruktur ein optischer Wellenleiter (64, 83) ist.
  16. Verwendung des Positionierungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 14 bei der Verwirklichung einer Vorrichtung mit einer in mindestens eine bestimmte Position schwenkbaren Linse, wobei die optische Mikrostruktur diese Linse ist (112).
  17. Verwendung des Positionierungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 14 bei der Verwirklichung einer Vorrichtung mit in mindestens eine bestimmte Position schwenkbaren Glasfasern, wobei die optische Mikrostruktur diese Glasfaser ist.
  18. Verwendung des Positionierungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 14 bei der Verwirklichung einer Vorrichtung mit einem in mindestens eine bestimmte Position schwenkbaren Spiegel, wobei die optische Mikrostruktur dieser Spiegel ist.
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