FR2817629A1

FR2817629A1 - METHOD FOR MANUFACTURING AN OPTICAL SWITCH, OPTICAL SWITCH OBTAINED BY SAID METHOD, AND MATRIX OF SUCH SWITCHES

Info

Publication number: FR2817629A1
Application number: FR0015625A
Authority: FR
Inventors: Philippe Helin; Tarik Bourouina; Gilbert Reyne; Lionel Houlet; Hiroyuki Fujita
Original assignee: Memscap SA
Current assignee: Memscap SA
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-07
Also published as: AU2002222077A1; TW594084B; WO2002044781A1

Abstract

The invention concerns a method for making an optical switch (1) comprising: an alignment structure (2) comprising several grooves (3, 4) produced on the surface (10) of a silicon-on-insulator substrate (9), each groove (3, 4) being designed to receive an optical fibre adapted to emit a light beam; a reflecting structure (6) adapted to move between two positions, namely: a reflecting position, wherein the reflecting structure (6) is designed to redirect the optical beam derived from a first optical fibre (45) towards a second optical fibre (46); a transmitting position, wherein the reflecting structure (6) is designed to enable the beam (45) of the first optical fibre (45) to continue its propagation in its initial direction. The invention is characterised in that it comprises two successive etching steps, namely: a step which consists in dry anisotropic etching of the substrate to define the general shape (17) of the reflecting structure (6); a subsequent wet etching step which enables both to define the final shape of the reflecting structure (6) and to define an alignment structure (2); an etching step carried out on the surface of the substrate opposite the reflecting structure, enabling to define the shape of deformable zones connecting the reflecting structure to the rest of the substrate; a final step which consists in eliminating the silicon dioxide layer enabling to release the reflecting structure.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN COMMUTATEUR OPTIQUE, COMMUTATEUR OPTIQUE OBTENU PAR LEDIT PRECEDE ET MATRICE DE TELS COMMUTATEURS

Domaine technique
L'invention se rattache au domaine de la micro-électronique et des micro-systèmes opto-électromécaniques. Plus précisément, elle concerne des composants optiques pour le routage de faisceaux optiques. De tels composants comprennent des commutateurs optiques et des matrices de tels commutateurs. L'invention concerne également un procédé de fabrication de tels commutateurs, qui permet d'obtenir des structures optiques auto-alignées et compactes, présentant des caractéristiques optiques et mécaniques supérieures à celles des composants existants. METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL SWITCH, OPTICAL SWITCH OBTAINED BY SUCH PRECEDE AND MATRIX OF SUCH SWITCHES

Technical area
The invention relates to the field of microelectronics and optoelectromechanical micro-systems. More specifically, it relates to optical components for routing optical beams. Such components include optical switches and arrays of such switches. The invention also relates to a method for manufacturing such switches, which makes it possible to obtain self-aligned and compact optical structures having optical and mechanical characteristics superior to those of the existing components.

Techniques antérieures
Comme on le sait, les fibres optiques sont de plus en plus utilisées comme support de transmission pour le transport de la voix et des données. De façon similaire aux réseaux de communication utilisant des fils de cuivre, les réseaux à base de fibres optiques comportent des noeuds de routage qui permettent d'assurer la connexion dynamique entre les différentes fibres optiques des réseaux. Previous techniques
As we know, optical fibers are increasingly used as a transmission medium for the transport of voice and data. In a similar way to communication networks using copper wires, optical fiber-based networks have routing nodes that make it possible to ensure the dynamic connection between the different optical fibers of the networks.

Dans les réseaux locaux, ou la rapidité n'est pas le critère fondamental, les opérations de routage sont effectuées par des systèmes opto-mécaniques. Il importe que ces noeuds de routage n'utilisent pas de systèmes de conversion opto-électronique, mais fonctionnent par transmission des faisceaux lumineux directement d'une fibre optique à l'autre. In local networks, where speed is not the fundamental criterion, routing operations are performed by opto-mechanical systems. It is important that these routing nodes do not use opto-electronic conversion systems, but operate by transmitting the light beams directly from one optical fiber to another.

De telles opérations sont fréquemment réalisées par des commutateurs optomécaniques. De tels commutateurs optomécaniques reposent sur le principe du déplacement des fibres les unes par rapport aux autres, et plus précisément de leur mise en alignement. Dans certaines formes de réalisation, les fibres restent immobiles, et les commutateurs assurent le déplacement d'un prisme ou de miroir qui permet de diriger les faisceaux optiques de façon appropriée. Such operations are frequently performed by optomechanical switches. Such optomechanical switches are based on the principle of displacement of the fibers relative to each other, and more precisely their alignment. In some embodiments, the fibers remain stationary, and the switches provide for movement of a prism or mirror that directs the optical beams appropriately.

De tels commutateurs optomécaniques possèdent d'excellentes performances en termes d'indépendance de polarisation, de longueur d'ondes, de diaphonie, et de contraste. Such optomechanical switches have excellent performance in terms of polarization independence, wavelength, crosstalk, and contrast.

Cependant, ces commutateurs optomécaniques présentent l'inconvénient de présenter des temps de réponse relativement élevés, de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes. However, these optomechanical switches have the disadvantage of having relatively high response times, of the order of a few tens of milliseconds.

En outre, ces commutateurs optomécaniques ont un prix de revient élevé. In addition, these optomechanical switches have a high cost price.

Dans un souci de miniaturisation et d'augmentation des performances en termes de vitesse de commutation, on a déjà proposé de réaliser des commutateurs optiques en utilisant les technologies MEMS, c'est-à-dire l'utilisation de microstructures mécaniques fabriquées à partir de matériaux semi-conducteurs. For the sake of miniaturization and increased performance in terms of switching speed, it has already been proposed to make optical switches using MEMS technologies, that is to say the use of mechanical microstructures manufactured from semiconductor materials.

Ainsi, dans le document"A low voltage micromachined optical switch by stress induced pending"dans IEEE MEMS WORKSHOP 1999, pages 424-428, on a décrit un commutateur optique comportant deux fibres optiques d'entrée et deux fibres optiques de sortie. Ce commutateur comprend une poutre mobile qui supporte un miroir. Selon la position de cette poutre, le miroir se trouve ou non dans le champ de deux fibres optiques disposées face à face. Lorsque le miroir est situé entre les deux fibres optiques, il empêche la transmission des faisceaux lumineux. A l'inverse, lorsque le miroir est escamoté, le faisceau lumineux se propage d'une fibre optique vers la fibre optique située en regard. La poutre est attirée électrostatiquement vers le substrat avec un temps de commutation relativement faible, inférieur à la milliseconde. Thus, in the document "A low voltage micromachined optical switch by stress induced pending" in IEEE MEMS WORKSHOP 1999, pages 424-428, there is described an optical switch having two input optical fibers and two output optical fibers. This switch comprises a movable beam that supports a mirror. Depending on the position of this beam, the mirror is or is not in the field of two optical fibers arranged face to face. When the mirror is located between the two optical fibers, it prevents the transmission of light beams. Conversely, when the mirror is retracted, the light beam propagates from an optical fiber to the optic fiber located opposite. The beam is electrostatically attracted to the substrate with a relatively low switching time of less than one millisecond.

Cependant, ce commutateur présente deux inconvénients majeurs, à savoir d'une part, l'absence de structure mécanique facilitant le positionnement des fibres optiques dans l'axe l'une de l'autre. Or, on sait que les contraintes d'alignement des fibres optiques sont extrêmement importantes, et ont une incidence primordiale sur les pertes d insertion optique. En outre, le commutateur décrit dans ce document nécessite le maintien d'une tension électrique pour conserver la poutre et donc le miroir dans la position voulue. However, this switch has two major drawbacks, namely on the one hand, the lack of mechanical structure facilitating the positioning of the optical fibers in the axis of one another. However, it is known that the alignment constraints of optical fibers are extremely important, and have a major impact on optical insertion losses. In addition, the switch described in this document requires the maintenance of an electrical voltage to keep the beam and therefore the mirror in the desired position.

Un premier problème que se propose de résoudre l'invention est celui d'assurer un alignement parfait entre les différentes fibres optiques associées dans le commutateur, et la structure réfléchissante utilisée pour la commutation. A first problem to be solved by the invention is to ensure perfect alignment between the various optical fibers associated in the switch, and the reflective structure used for switching.

Un autre problème que cherche à résoudre l'invention est celui de la consommation en énergie alors que les commutateurs doivent avoir la possibilité de garder une position de routage pendant de longues périodes. Another problem that the invention seeks to solve is that of energy consumption while the switches must be able to keep a routing position for long periods.

Un autre type de commutateur optique a également été proposé dans le document"A silicon based moving mirror optical switch"dans"Journal of Lightwave Technology", volume 10, numéro 8, August 1992, pages 1078,1085. Ce commutateur se compose de deux parties distinctes. Sur la partie inférieure, deux rainures en V à 900 l'une de l'autre sont formées sur un substrat, par gravure anisotrope humide, afin de servir de structure d'alignement aux fibres optiques. Another type of optical switch has also been proposed in the document "A silicon based moving mirror optical switch" in "Journal of Lightwave Technology", volume 10, number 8, August 1992, pages 1078, 1085. This switch consists of two separate parts. On the bottom, two 900 V-shaped grooves of each other are formed on a substrate by wet anisotropic etching to serve as an alignment structure for the optical fibers.

Dans le même temps que les rainures en V sont fabriquées, des cavités pyramidales

sont également formées pour permettre l'insertion de billes utilisées comme pivot pour c l'actionnement d'une plaque supportant un miroir. At the same time that the V-grooves are manufactured, pyramidal cavities

are also formed to allow the insertion of balls used as pivot for the actuation of a plate supporting a mirror.

La partie supérieure de ce commutateur comprend le miroir. Ce miroir est défini par une gravure anisotrope humide d'un substrat. Il est délimité par des plans qui sont perpendiculaires à la face principale du substrat. Une tranchée est réalisée dans le substrat de la partie inférieure, de façon à permettre l'insertion du miroir de la seconde partie. The upper part of this switch includes the mirror. This mirror is defined by wet anisotropic etching of a substrate. It is delimited by planes that are perpendicular to the main face of the substrate. A trench is made in the substrate of the lower part, so as to allow the insertion of the mirror of the second part.

L'ensemble du commutateur est actionné par un relais électromagnétique classique. De par sa conception, un tel commutateur présente un temps de réponse rapide, de l'ordre de la milliseconde. Cependant, ce commutateur présente de multiples inconvénients, et notamment le fait qu'il est réalisé à partir de deux parties distinctes qu'il est nécessaire d'assembler, avec tous les risques inhérents aux opérations d'assemblage sur les contraintes d'alignement. The entire switch is operated by a conventional electromagnetic relay. By design, such a switch has a fast response time, of the order of one millisecond. However, this switch has many disadvantages, including the fact that it is made from two separate parts that it is necessary to assemble, with all the risks inherent to assembly operations on the alignment constraints.

En outre, le fait de réaliser une rainure dans le substrat de la partie inférieure génère de façon quasi inévitable des erreurs d'alignement entre le miroir et les rainures supportant les fibres optiques. In addition, the fact of making a groove in the substrate of the lower part almost inevitably generates alignment errors between the mirror and the grooves supporting the optical fibers.

Un autre commutateur optique a été présenté dans le document"Silicon micro

optical switching device with an elctromagnetically operated cantilever"dans "Transducer 1999"pages 386, 389. Le commutateur décrit dans ce document comporte Another optical switch was introduced in the document "Silicon micro

The switch described in this document comprises the following in its entirety: "optical switch device with an elctromagnetically operated cantilever" in "Transducer 1999", pages 386, 389.

deux paires de miroirs verticaux perpendiculaires, dont l'une peut se déplacer par rapport à l'autre, car elle est montée sur une poutre mobile. two pairs of vertical perpendicular mirrors, one of which can move relative to the other, because it is mounted on a movable beam.

Quatre fibres optiques sont disposées en face des deux des paires de miroirs perpendiculaires. Selon leur position relative de ces deux miroirs, les faisceaux émis par les fibres optiques se réfléchissent soit sur les deux miroirs d'une même paire, soit sur les miroirs en regard de deux paires différentes. Four optical fibers are arranged opposite the two pairs of perpendicular mirrors. According to their relative position of these two mirrors, the beams emitted by the optical fibers are reflected either on the two mirrors of the same pair, or on the mirrors facing two different pairs.

Ces miroirs verticaux sont réalisés par des étapes de gravure anisotrope sèche profonde, autrement appelée"deep RIE". L'emploi d'une telle technologie se traduit par un certains nombres d'inconvénients au niveau du miroir, et notamment une certaine rugosité du miroir qui engendre des pertes optiques. En outre, de part sa conception, le trajet optique est relativement important puisqu'il nécessite la réflexion sur deux miroirs, ce qui augmente les pertes optiques. En outre, le positionnement des fibres optiques se fait

via un module indépendant dont l'alignement engendre également des pertes optiques. c
Dans le document WO 98/12589, on a également décrit un commutateur optique obtenu par gravure ionique réactive profonde d'un substrat silicium sur isolant (SOI). Ce dispositif, s'il présente l'avantage d'assurer un alignement des fibres optiques par rapport au miroir, présente en revanche l'inconvénient dû à l'utilisation d'une technologie de la gravure ionique. En effet, le miroir ainsi obtenu présente une rugosité dont les inconvénients ont déjà été évoqués. En outre, l'utilisation de substrats SOI avec une technologie de gravure profonde se traduit par une sous gravure des motifs. Autrement dit, le miroir ainsi obtenu n'est pas réellement plan, ce qui peut engendrer des pertes optiques. These vertical mirrors are made by deep dry anisotropic etching steps, otherwise known as "deep RIE". The use of such a technology results in a certain number of disadvantages in the mirror, and in particular a certain roughness of the mirror which generates optical losses. In addition, because of its design, the optical path is relatively important since it requires reflection on two mirrors, which increases the optical losses. In addition, the positioning of the optical fibers is

via an independent module whose alignment also generates optical losses. c
In WO 98/12589, an optical switch obtained by deep reactive ion etching of a silicon on insulator (SOI) substrate has also been described. This device, if it has the advantage of ensuring an alignment of the optical fibers relative to the mirror, has the disadvantage, however, due to the use of a technology of ion etching. Indeed, the mirror thus obtained has a roughness whose disadvantages have already been mentioned. In addition, the use of SOI substrates with deep etching technology results in under-engraving of the patterns. In other words, the mirror thus obtained is not really plane, which can cause optical losses.

En outre, le déplacement du miroir décrit dans ce document nécessite un actionneur de très grande dimension. Un tel commutateur reste donc limité à des applications utilisant un commutateur unique, et il n'est pas raisonnablement intégrable dans des matrices incluant un nombre important de commutateurs. In addition, the movement of the mirror described in this document requires a very large actuator. Such a switch therefore remains limited to applications using a single switch, and it is not reasonably integrable in matrices including a large number of switches.

Par ailleurs, dans le document US 5 960 132, on a décrit une matrice de commutateurs optiques. Cette matrice de commutateurs comprend une pluralité de miroirs, chaque miroir étant associé à un ou plusieurs actionneurs. Chaque miroir est relié Furthermore, in US 5,960,132, an array of optical switches has been described. This matrix of switches comprises a plurality of mirrors, each mirror being associated with one or more actuators. Each mirror is connected

à une plate-forme et se déplace d'un état de réflexion à un état escamoté en pivotant par l'intermédiaire de charnières. Une telle matrice présente des temps de commutation satisfaisants, de l'ordre de 700 micro secondes. to a platform and moves from a state of reflection to a retracted state by pivoting through hinges. Such a matrix has satisfactory switching times, of the order of 700 micro seconds.

Cependant, le problème de l'alignement des fibres optiques par rapport au miroir n'est pas résolu. En outre, le matériau utilisé pour réaliser les miroirs est du polysilicium qui entraîne comme déjà évoqué une rugosité de surface relativement importante, génératrice de pertes optiques. En outre, la durée de vie d'un actionneur en polysilicium est plus réduite que celle d'un actionneur en silicium cristallin.

However, the problem of the alignment of the optical fibers with respect to the mirror is not solved. In addition, the material used to make the mirrors is polysilicon which leads, as already mentioned, a relatively large surface roughness, generating optical losses. In addition, the life of a polysilicon actuator is shorter than that of a crystalline silicon actuator.

Dans le document"Self aligned mirrors and V-grooves in free space micromachined optical switches"dans"Electronic Letters", issue 6, volume 36, publié le 16 Mars 2000, on a également décrit un autre type de commutateurs optiques. Un tel commutateur possède une structure d'alignement comportant des rainures destinées à accueillir les fibres optiques. Ce commutateur comporte également une structure réfléchissante montée sur une poutre apte à se déplacer par rapport au reste du substrat. Le miroir monté sur la poutre peut donc se déplacer entre deux positions. Dans une première position, dite position de réflexion, le miroir est disposé pour rediriger le faisceau optique issus d'une première fibre optique vers une seconde fibre optique. Dans unc autre position, dite position de transmission, le miroir est disposé de telle sorte que le faisceau issus de la

'ère f 1 1 première fibre optique continue à se propager dans sa direction initiale. In the document "Self aligned mirrors and V-grooves in free space micromachined optical switches" in "Electronic Letters", issue 6, volume 36, published March 16, 2000, there has also been described another type of optical switches. Such a switch has an alignment structure having grooves for accommodating optical fibers. This switch also comprises a reflective structure mounted on a beam able to move relative to the rest of the substrate. The mirror mounted on the beam can move between two positions. In a first position, said reflection position, the mirror is arranged to redirect the optical beam from a first optical fiber to a second optical fiber. In another position, called the transmission position, the mirror is arranged in such a way that the beam coming from the

The first optical fiber continues to propagate in its initial direction.

L'alignement des fibres optiques et du miroir est optimal, puisque le miroir et les rainures accueillant les fibres optiques sont obtenus par une gravure anisotropique humide, de façon simultanée. Les orientations des structures étant entièrement définies par la cristallographie du silicium, on assure donc ainsi un auto-alignement du miroir et des rainures accueillant les fibres optiques, ce qui réduit par conséquent les pertes optiques. Une deuxième étape de gravure définit la poutre permettant de rendre mobile le miroir. Le procédé utilisé permet donc d'obtenir un auto alignement qui s'avère particulièrement avantageux. Cependant, ce commutateur présente toutefois un inconvénient dû au procédé de gravure humide. En effet, la vitesse de gravure horizontale des parois du miroir est égale à la vitesse de gravure verticale. Cette contrainte liée à la cristallographie du silicium implique donc que pour la fabrication d'un miroir de 200 The alignment of the optical fibers and the mirror is optimal, since the mirror and the grooves hosting the optical fibers are obtained by wet anisotropic etching, simultaneously. Since the orientation of the structures is entirely defined by the crystallography of the silicon, the self-alignment of the mirror and the grooves hosting the optical fibers are thus ensured, which consequently reduces the optical losses. A second etching step defines the beam for moving the mirror. The method used thus makes it possible to obtain an auto alignment which proves to be particularly advantageous. However, this switch has however a drawback due to the wet etching process. Indeed, the horizontal etching rate of the walls of the mirror is equal to the vertical etching rate. This constraint related to the crystallography of silicon thus implies that for the manufacture of a mirror of 200

microns de hauteur par exemple, la largeur du masque définissant le miroir doit être supérieure à plus de 400 microns. microns height for example, the width of the mask defining the mirror must be greater than more than 400 microns.

On conçoit donc que l'utilisation d'un usinage de volume est fortement consommateur de surface de silicium, ce qui limite nettement les possibilités d'associer de tels commutateurs en matrices de grandes dimensions. It is therefore conceivable that the use of a volume machining is highly consumption of silicon surface, which clearly limits the possibilities of associating such switches in large matrices.

Un problème que se propose donc de résoudre l'invention est de fournir une technique qui permette de multiplier le nombre de commutateurs présents dans une matrice sans engendrer de fortes pertes optiques, et tout en conservant la possibilité d'un auto alignement obtenu grâce à la cristallographie du silicium. A problem that the invention proposes to solve is to provide a technique that makes it possible to multiply the number of switches present in a matrix without generating high optical losses, and while retaining the possibility of an auto alignment obtained thanks to the crystallography of silicon.

Exposé de l'invention
L'invention concerne donc un procédé de fabrication d'un commutateur optique. Un tel commutateur comporte 'une structure d'alignement comprenant plusieurs rainures réalisées sur la face d'un substrat, chaque rainure étant destinée à recevoir une fibre optique apte à émettre un faisceau lumineux ; 'une structure réfléchissante apte à se déplacer entre deux positions, à savoir : * une position de réflexion, dans laquelle la structure réfléchissante est disposée pour rediriger le faisceau optique issu d'une première fibre optique vers une seconde fibre optique ; * une position de transmission dans laquelle la structure réfléchissante est disposée pour permettre au faisceau de la première fibre optique de continuer à se propager dans sa direction initiale. Presentation of the invention
The invention therefore relates to a method of manufacturing an optical switch. Such a switch comprises an alignment structure comprising a plurality of grooves formed on the face of a substrate, each groove being intended to receive an optical fiber capable of emitting a light beam; a reflecting structure able to move between two positions, namely: a reflection position, in which the reflecting structure is arranged to redirect the optical beam from a first optical fiber to a second optical fiber; a transmission position in which the reflecting structure is arranged to allow the beam of the first optical fiber to continue to propagate in its original direction.

Conformément à l'invention, le procédé se caractérise en ce qu'il comporte deux étapes successives de gravure, à savoir :

* une première étape de gravure anisotrope sèche du substrat, permettant de définir la forme générale de la structure réfléchissante ; 'et une seconde étape de gravure humide qui permet à la fois de définir la forme finale de la structure réfléchissante en diminuant la rugosité générée lors de la première étape de gravure, et de définir la structure d'alignement. According to the invention, the method is characterized in that it comprises two successive stages of etching, namely:

a first step of dry anisotropic etching of the substrate, making it possible to define the general shape of the reflective structure; and a second wet etching step which allows both to define the final shape of the reflective structure by decreasing the roughness generated during the first etching step, and to define the alignment structure.

Autrement dit, la première étape de gravure sèche, permet de définir les contours généraux de la surface du miroir ou plus généralement de la structure réfléchissante. In other words, the first dry etching step makes it possible to define the general contours of the surface of the mirror or more generally of the reflecting structure.

Grâce à cette étape de gravure sèche, il est possible d'usiner le substrat, et typiquement le silicium, de façon relativement profonde. Le recours à une telle gravure en premier lieu permet donc de diminuer considérablement la surface requise sur le masque pour la fabrication d'un miroir élémentaire. With this dry etching step, it is possible to machine the substrate, and typically silicon, relatively deep. The use of such an engraving in the first place therefore makes it possible to considerably reduce the area required on the mask for the manufacture of an elementary mirror.

La deuxième étape de gravure, qui consiste en une gravure anisotrope humide, a pour but d'une part, de définir la forme finale du miroir par sous-gravure du masque, de manière à obtenir un poli de qualité optique, et d'autre part, de définir les structures d'alignement des fibres optiques par rapport au miroir. La face réfléchissante du miroir et les structures d'alignement des fibres sont donc réalisées au cours de la même gravure, ce qui permet d'obtenir une structure auto alignée. The second etching step, which consists of wet anisotropic etching, is intended firstly to define the final shape of the mirror by under-etching the mask, so as to obtain an optical quality polish, and other on the other hand, to define the alignment structures of the optical fibers with respect to the mirror. The reflecting face of the mirror and the fiber alignment structures are therefore produced during the same etching, which makes it possible to obtain an auto-aligned structure.

L'enchaînement des deux étapes de gravure permet donc de limiter fortement la superficie du masque utilisé pour la gravure de la structure réfléchissante. En effet, dans l'état de la technique le plus proche, la réalisation du miroir est obtenu par gravure humide, avec une vitesse de gravure horizontale égale à celle de la gravure verticale. The sequence of the two etching steps therefore greatly limits the area of the mask used for etching the reflective structure. Indeed, in the closest state of the art, the realization of the mirror is obtained by wet etching, with a horizontal etching rate equal to that of the vertical etching.

Ainsi, pour une hauteur de miroir h, le motif sur le masque de lithographie définissant le miroir occupe une largeur au moins 2 h. Conformément à l'invention, la dimension de ce motif, mesurée perpendiculairement au miroir, est donc très fortement réduite. Thus, for a mirror height h, the pattern on the lithography mask defining the mirror occupies a width of at least 2 hours. According to the invention, the dimension of this pattern, measured perpendicularly to the mirror, is therefore very greatly reduced.

Il s'ensuit que le trajet optique est donc réduit, et avec lui les pertes optiques. En outre, les faibles dimensions du masque utilisé pour la gravure de la structure réfléchissante permettent donc de l'intégrer dans des matrices de commutateurs de plus faibles dimensions globales. It follows that the optical path is reduced, and with it the optical losses. In addition, the small dimensions of the mask used for etching the reflective structure therefore make it possible to integrate it into switch matrices of smaller overall dimensions.

Avantageusement en pratique, lors de la première étape de gravure sèche, on peut former des amorces de rainure aux emplacements de la structure d'alignement. Puis, lors de la seconde étape de gravure humide, on transforme ces amorces de rainure en rainures proprement dites, dans lesquelles sont mises en place les fibres optiques. Advantageously in practice, during the first dry etching step, groove primers may be formed at the locations of the alignment structure. Then, during the second wet etching step, these groove primers are converted into grooves proper, in which the optical fibers are placed.

Autrement dit, on réalise par gravure sèche des amorces de rainures, qui peuvent avoir une section rectangulaire. L'étape de gravure humide ultérieure définit des rainures d'une forme particulière en losange, du fait de la cristallographie du silicium. c
Dans une autre variante, les rainures de la structure d'alignement sont obtenues en une seule étape de gravure chimique. In other words, primers of grooves, which may have a rectangular section, are made by dry etching. The subsequent wet etching step defines grooves of a particular diamond shape, due to the crystallography of the silicon. c
In another variant, the grooves of the alignment structure are obtained in a single step of chemical etching.

Avantageusement en pratique, le procédé conforme à l'invention comporte en outre une étape de gravure permettant de former une plate-forme sur laquelle est située la structure réfléchissante. Cette plate-forme qui reçoit le miroir ou plus généralement la structure réfléchissante, présente une superficie limitée grâce à la faible consommation de

silicium dû à l'enchaînement caractéristique des deux étapes de gravure. Advantageously in practice, the method according to the invention further comprises an etching step for forming a platform on which the reflective structure is located. This platform which receives the mirror or more generally the reflective structure, has a limited area due to the low consumption of

silicon due to the characteristic sequence of the two etching steps.

1 1 1 r s
Dans une étape ultérieure, ou de façon simultanée à la formation de la plate-forme, une gravure permet de former des zones déformables reliant la plate-forme au reste du substrat. Grâce à la flexibilité ou plus généralement au caractère déformable de ces zones caractéristiques, la plate-forme et la structure réfléchissante peuvent se déplacer entre les positions de réflexion et la position de transmission.

1 1 1 rs
In a subsequent step, or simultaneously with the formation of the platform, etching makes it possible to form deformable zones connecting the platform to the rest of the substrate. Thanks to the flexibility or more generally to the deformable character of these characteristic zones, the platform and the reflective structure can move between the reflection positions and the transmission position.

Avantageusement en pratique, la gravure permettant de former la plate-forme et/ou c les zones déformables est effectuée sur la face du substrat opposée à celle de la structure réfléchissante. Autrement dit, la plate-forme et les zones de liaison mécanique fixant celle-ci sur le substrat sont définies par la face de ce dernier opposée au miroir. Advantageously in practice, the etching for forming the platform and / or c deformable areas is performed on the face of the substrate opposite that of the reflective structure. In other words, the platform and the mechanical connection areas fixing it on the substrate are defined by the face of the latter opposite to the mirror.

Dans une première forme d'exécution, le substrat utilisé peut être un substrat de silicium simple. Une étape de gravure humide ou sèche peut être utilisée pour définir la plate-forme et les zones déformables de liaison avec le substrat. In a first embodiment, the substrate used may be a single silicon substrate. A wet or dry etching step may be used to define the platform and deformable areas of bonding with the substrate.

Dans une autre variante, le substrat utilisé peut être un substrat de silicium sur isolant (ou SOI Silicon On Insulator). Dans ce cas, le substrat comporte une couche de silicium de moindre épaisseur sur la face opposée à celle de la structure réfléchissante. In another variant, the substrate used may be a silicon on insulator substrate (or SOI Silicon On Insulator). In this case, the substrate comprises a silicon layer of lesser thickness on the face opposite to that of the reflecting structure.

Ainsi, lors de la gravure de cette fine couche de silicium, on réalise les zones déformables dont l'épaisseur et est parfaitement définie, donc leur capacité de flexion, qui Thus, during the etching of this thin layer of silicon, the deformable zones are made whose thickness and are perfectly defined, and therefore their bending capacity, which

est un paramètre essentiel pour le bon fonctionnement du commutateur. Par la suite, après avoir défini les zones déformables de liaison avec le substrat, on réalise une attaque chimique de la couche de dioxyde de silicium pour libérer la plate-forme proprement dite. is an essential parameter for the proper operation of the switch. Subsequently, after defining the deformable zones of bonding with the substrate, a chemical etching of the silicon dioxide layer is carried out to release the platform itself.

L'invention concerne également un commutateur optique qui comporte : * une structure d'alignement comprenant plusieurs rainures réalisées sur la face d'un substrat, chaque rainure étant destinée à recevoir une fibre optique apte à émettre un faisceau lumineux ;

* une structure réfléchissante apte à se déplacer entre deux positions, à savoir : * une position de réflexion, dans laquelle la structure réfléchissante est disposée pour rediriger le faisceau optique issu d'une première fibre optique vers une seconde fibre optique ; * une position de transmission dans laquelle la structure réfléchissante est disposée pour permettre au faisceau de la première fibre optique de continuer à

se propager dans sa direction initiale. The invention also relates to an optical switch comprising: an alignment structure comprising a plurality of grooves formed on the face of a substrate, each groove being intended to receive an optical fiber capable of emitting a light beam;

a reflecting structure able to move between two positions, namely: a reflection position, in which the reflecting structure is arranged to redirect the optical beam from a first optical fiber to a second optical fiber; a transmission position in which the reflective structure is arranged to allow the beam of the first optical fiber to continue to

spread in its original direction.

1
Conformément à l'invention, la structure réfléchissante est située sur une plate- forme apte à se translater perpendiculairement au plan défini par les première et seconde fibres optiques. 1
According to the invention, the reflecting structure is situated on a platform capable of translating perpendicularly to the plane defined by the first and second optical fibers.

Autrement dit, et contrairement à l'architecture définie dans l'état de la technique le plus proche, le miroir est monté non pas sur une poutre, mais sur une plate-forme de dimensions réduites. Cet équipage mobile formé de la plate-forme et du miroir ne pivote pas par rapport au reste du substrat, mais se translate perpendiculairement à la face principale du substrat. Cette plate-forme, dont les dimensions sont nettement inférieures à celles d'une poutre de l'Art antérieur, permet d'associer un nombre plus important de commutateurs élémentaires sur une surface unitaire. In other words, and contrary to the architecture defined in the closest state of the art, the mirror is mounted not on a beam, but on a platform of reduced dimensions. This mobile unit formed of the platform and the mirror does not rotate relative to the rest of the substrate, but translates perpendicularly to the main face of the substrate. This platform, whose dimensions are significantly smaller than those of a beam of the prior art, makes it possible to associate a larger number of elementary switches on a unitary surface.

En pratique, la plate-forme est reliée au substrat par des zones déformables, travaillant en flexion. Néanmoins, d'autres types de fonctionnement comme le flambage

peuvent être envisagés. c In practice, the platform is connected to the substrate by deformable zones, working in flexion. Nevertheless, other types of operation like buckling

can be considered. c

Avantageusement en pratique, les zones déformables définissent deux positions d'équilibre stable de la structure réfléchissante. De la sorte, la position de la structure réfléchissante peut être conservée sans consommation d'énergie.

Advantageously, in practice, the deformable zones define two positions of stable equilibrium of the reflecting structure. In this way, the position of the reflective structure can be preserved without energy consumption.

Le commutateur conforme à l'invention comporte un actionneur destiné à déplacer la plate-forme. Cet actionneur peut exercer sur la plate-forme une force d'origine électrostatique, électromagnétique, ou encore thermique. The switch according to the invention comprises an actuator for moving the platform. This actuator can exert on the platform a force of electrostatic, electromagnetic or thermal origin.

Ainsi, dans le cas d'un actionnement par une force électrostatique, la plate-forme peut constituer une première électrode. La seconde électrode peut être définie sur un autre substrat grâce à une définition géométrique complémentaire de l'emplacement de la plate- forme. Thus, in the case of actuation by an electrostatic force, the platform may constitute a first electrode. The second electrode may be defined on another substrate by a geometric definition complementary to the location of the platform.

Dans une forme particulière de réalisation, l'actionneur peut être un électro-aimant ou une bobine apte à attirer une couche en un matériau magnétique solidaire de la plate- forme. In a particular embodiment, the actuator may be an electromagnet or a coil adapted to attract a layer of a magnetic material integral with the platform.

Les deux positions de la structure réfléchissante peuvent être maintenues sans consommation d'énergie par exemple grâce à l'utilisation d'aimants permanents, ou bien encore par la définition de positions d'équilibre stable, notamment par flambage des zones de liaison de la plate-forme avec le substrat. The two positions of the reflective structure can be maintained without energy consumption, for example by the use of permanent magnets, or else by the definition of stable equilibrium positions, in particular by buckling the connection zones of the plate. -form with the substrate.

Avantageusement en pratique, les rainures de la structure d'alignement peuvent

comporter un logement destiné à accueillir un organe collimateur. c
L'invention concerne également des matrices de commutateurs optiques. De telles matrices sont obtenues en assemblant une pluralité de commutateurs optiques tels que définis précédemment. Les structures d'alignement de ces commutateurs sont partagées et disposées en périphérie de la matrice. Les rainures de ces structures d'alignement accueillent des fibres optiques qui peuvent émettre des faisceaux sur les différentes structures réfléchissantes des commutateurs situés dans le prolongement de cette fibre optique. Advantageously in practice, the grooves of the alignment structure can

have a housing for a collimator. c
The invention also relates to arrays of optical switches. Such matrices are obtained by assembling a plurality of optical switches as defined above. The alignment structures of these switches are shared and arranged at the periphery of the matrix. The grooves of these alignment structures accommodate optical fibers which can emit beams on the different reflective structures of the switches located in the extension of this optical fiber.

Chacune des structures réfléchissantes des commutateurs de la matrice sont aptes à se déplacer entre leur position de réflexion et leur position de transmission, de façon Each of the reflective structures of the switches of the matrix are able to move between their reflection position and their transmission position, so that

indépendante d'un commutateur à l'autre, ce qui permet de connecter n'importe quelle fibre optique située d'un côté de la structure d'alignement avec n'importe quelle autre fibre optique située de l'autre côté de la structure d'alignement. switch-independent, allowing any optical fiber on one side of the alignment structure to be connected to any other optical fiber on the other side of the 'alignment.

Avantageusement en pratique, la matrice de commutateurs optiques comporte une structure porteuse formée dans le substrat, et qui définit des logements pour les structures réfléchissantes de chacun des commutateurs optiques. Autrement dit, la structure porteuse du substrat est dimensionnée de manière à limiter les couplages mécaniques entre les différentes plates-formes de différentes commutateurs adjacents.

Advantageously in practice, the matrix of optical switches comprises a carrier structure formed in the substrate, and which defines housings for the reflective structures of each of the optical switches. In other words, the carrier structure of the substrate is dimensioned so as to limit the mechanical coupling between the different platforms of different adjacent switches.

Avantageusement en pratique, les commutateurs optiques d'une même matrice sont c disposés en lignes et colonnes parallèles, les lignes étant perpendiculaires aux colonnes. Advantageously, in practice, the optical switches of the same matrix are arranged in parallel rows and columns, the lines being perpendicular to the columns.

Description sommaire des figures
La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées, dans lesquelles :
La figure 1 est une vue de dessus schématique d'un commutateur conforme à l'invention. Brief description of the figures
The manner of carrying out the invention as well as the advantages which result therefrom will emerge from the description of the embodiment which follows, in support of the appended figures, in which:
Figure 1 is a schematic top view of a switch according to the invention.

La figure 2 est une vue en coupe selon un plan diagonal Il-Il'de la figure 1. Figure 2 is a sectional view along a diagonal plane II-II 'of Figure 1.

La figure 3 est une vue en coupe selon un plan transversal III-III'de la figure 1. Figure 3 is a sectional view along a transverse plane III-III 'of Figure 1.

Les figures 4 et 5 sont des vues en coupe diagonale selon le plan IV-IV'de la figure 1, du commutateur illustré à différents stades de son procédé de fabrication. Figures 4 and 5 are diagonal sectional views along the plane IV-IV 'of Figure 1, the switch shown at different stages of its manufacturing process.

Les figures 6 et 7 sont des vues en coupe transversale selon le plan III-III'de la figure 1, du commutateur illustré à différents stades de son procédé de fabrication. Figures 6 and 7 are cross-sectional views along the plane III-III 'of Figure 1, the switch shown at different stages of its manufacturing process.

Les figures 8a, 8b, 8c, 9 et 10 sont des vues en coupe transversale d'un commutateur conforme à l'invention montré à différent stade de son procédé de fabrication, et réalisé à partir d'un substrat silicium sur isolant. Figures 8a, 8b, 8c, 9 and 10 are cross-sectional views of a switch according to the invention shown at different stages of its manufacturing process, and made from a silicon on insulator substrate.

La figure 11 est une vue en coupe selon le plan XI-XI'de la figure 1. Figure 11 is a sectional view along the plane XI-XI 'of Figure 1.

La figure 12 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 11, dans laquelle la rainure d'alignement est réalisée selon une variante du procédé conforme à l'invention. Figure 12 is a sectional view similar to that of Figure 11, wherein the alignment groove is made according to a variant of the method according to the invention.

La figure 13 est une vue de dessus d'un détail du masque de gravure permettant l'obtention de l'extrémité d'une rainure d'alignement selon une variante d'exécution. Figure 13 is a top view of a detail of the etching mask for obtaining the end of an alignment groove according to an alternative embodiment.

La figure 14 est une vue de dessus de l'extrémité de la rainure obtenue avec le masque de la figure 13. FIG. 14 is a view from above of the end of the groove obtained with the mask of FIG. 13.

Les figures 15 et 16 sont deux vues en coupe transversale selon le plan III-III'de la figure 1, montrant la structure réfléchissante respectivement dans sa position de réflexion, et dans sa position neutre. Figures 15 and 16 are two views in cross section along the plane III-III 'of Figure 1, showing the reflective structure respectively in its reflection position, and in its neutral position.

La figure 17 est une vue en perspective sommaire d'un commutateur selon l'invention. Figure 17 is a brief perspective view of a switch according to the invention.

La figure 18 est une vue schématique d'une matrice de commutateur conforme à l'invention. Figure 18 is a schematic view of a switch matrix according to the invention.

Manière de réaliser l'invention
Comme déjà évoqué, l'invention concerne un commutateur optique et un procédé permettant de définir un tel commutateur.

Way of realizing the invention
As already mentioned, the invention relates to an optical switch and a method for defining such a switch.

Un tel commutateur, tel qu'illustré à la figure 1 possède essentiellement une c structure d'alignement (2) comportant des rainures (3,4) destinées à accueillir des fibres optiques, et un équipage mobile (5) apte à se déplacer par rapport à la structure d'alignement (2). Such a switch, as illustrated in FIG. 1, essentially has an alignment structure (2) comprising grooves (3, 4) intended to accommodate optical fibers, and a movable element (5) able to move by relative to the alignment structure (2).

Plus précisément, la structure d'alignement (2) comprend dans la forme illustrée quatre rainures (3) associées deux à deux par paires. Les rainures (3) de même paire sont dans l'alignement l'une de l'autre. Cet alignement peut être légèrement décalé transversalement, de telle sorte que les intersections des axes des rainures perpendiculaires d'une même voie sont situés entre le plan médian du miroir et ses faces.

De la sorte, les deux voies sont égalisées à la fois dans l'état de transmission et dans l'état c de réflexion. Ces rainures (3) sont réalisées dans un substrat qui est du silicium, ou bien encore dans la couche épaisse en silicium d'un substrat SOI (silicium sur isolant). La direction des rainures (3,4) est définie vis à vis de la cristallographie du silicium. Ainsi, les rainures sont orientées dans la direction < 110 > . Ces rainures (3,4) peuvent être comme dans la forme illustrée à la figure 1, de section en V, et couramment appelées"V grooves"ou bien encore en forme de section en losange comme illustré à la figure 12. More specifically, the alignment structure (2) comprises in the illustrated form four grooves (3) associated pairs in pairs. The grooves (3) of the same pair are in alignment with each other. This alignment may be slightly offset transversely, so that the intersections of the axes of the perpendicular grooves of the same path are located between the median plane of the mirror and its faces.

In this way, the two paths are equalized both in the state of transmission and in the state of reflection. These grooves (3) are made in a substrate that is silicon, or even in the thick silicon layer of a SOI (silicon on insulator) substrate. The direction of the grooves (3,4) is defined with respect to the crystallography of the silicon. Thus, the grooves are oriented in the <110> direction. These grooves (3, 4) may be as in the form shown in FIG. 1, of V section, and commonly called "V grooves" or even in the shape of a diamond section as illustrated in FIG. 12.

Dans la forme illustrée à la figure 1, l'équipage mobile (5) comporte un miroir (6) plan parallèle à la direction < 100 > . Ce miroir plan (6) est situé sur une plate-forme (7) In the form illustrated in Figure 1, the movable assembly (5) comprises a mirror (6) plane parallel to the <100> direction. This plane mirror (6) is located on a platform (7)

parallèle à la face principale (10) du substrat (9). Cette plate-forme (7) est reliée au reste du substrat (9) par l'intermédiaire de quatre zones déformables (11) qui comportent dans la forme illustrée différentes branches (12) reliant la plate-forme (7) proprement dite avec les parois (13) du substrat (9) perpendiculaire aux rainures (3,4). parallel to the main face (10) of the substrate (9). This platform (7) is connected to the rest of the substrate (9) via four deformable zones (11) which have in the illustrated form different branches (12) connecting the platform (7) itself with the walls (13) of the substrate (9) perpendicular to the grooves (3,4).

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette seule géométrie de zone liaison entre la plate-forme (7) et le substrat (9), mais couvre de nombreuses autres variantes non illustrées. Of course, the invention is not limited to this single connection zone geometry between the platform (7) and the substrate (9), but covers many other variants not illustrated.

Les figures 4 et 5 illustrent la manière dont est réalisé le miroir (6), conformément à l'invention. Ainsi, dans une première étape, on réalise une gravure anisotrope profonde, de préférence du type usinage profond de silicium, par exemple selon les techniques connues sous les appellations"deep RIE"ou"Electron Cyclotron Resonance (ECR)". Cette étape de gravure profonde permet de définir la forme générale (17) du miroir, représentée en trait gras sur la figure 4. Les plans (15,16) définissant les faces de la forme générale (17) du miroir (6) sont très proches des plans de la famille {100}, à certaines erreurs d'alignement près. Figures 4 and 5 illustrate the manner in which the mirror (6) is made according to the invention. Thus, in a first step, deep anisotropic etching is performed, preferably of the deep silicon machining type, for example according to the techniques known under the names "deep RIE" or "Electron Cyclotron Resonance (ECR)". This step of deep engraving makes it possible to define the general shape (17) of the mirror, shown in bold line in FIG. 4. The planes (15, 16) defining the faces of the general shape (17) of the mirror (6) are very close to {100} family plans, with some misalignment.

En effet, lors de la mise en place du masque de lithographie, il est possible qu'une erreur d'orientation par rapport au méplat du substrat intervienne. Cette erreur

d'alignement explique le très léger décalage pouvant exister entre les plans (15, 16) de la c forme générale (17) du miroir et la direction cristallographique {100}. Indeed, when setting up the lithography mask, it is possible that an orientation error with respect to the flat part of the substrate occurs. This mistake

Alignment explains the very slight shift that can exist between the planes (15, 16) of the c general shape (17) of the mirror and the crystallographic direction {100}.

Par la suite, on procède à une deuxième étape de gravure anisotrope humide. Cette gravure humide usine la forme générale (17) du miroir pour aboutir aux faces définitives (18,19) qui sont illustrées par les traits en pointillés de la figure 4. Les plans de cette forme définitive du miroir sont exactement ceux de la famille {100}. Ces plans (18,19) apparaissent au cours de l'étape de gravure humide. Les plans des faces définitives du miroir, contrairement au plan des faces de la forme générale sont des plans cristallographiques, et ils présentent donc une rugosité très faible. Cette gravure anisotrope humide permet d'orienter la totalité des structures mécaniques selon la cristallographie du silicium, et de graver le miroir (6) jusqu'à sa structure finale tout en polissant sa surface. Subsequently, a second step of wet anisotropic etching is carried out. This wet etching mills the general shape (17) of the mirror to reach the final faces (18,19) which are illustrated by the dotted lines in Figure 4. The plans of this final form of the mirror are exactly those of the family { 100}. These planes (18,19) appear during the wet etching step. The planes of the final faces of the mirror, unlike the plane of the faces of the general shape are crystallographic planes, and they therefore have a very low roughness. This wet anisotropic etching makes it possible to orient the totality of the mechanical structures according to the crystallography of the silicon, and to engrave the mirror (6) to its final structure while polishing its surface.

On obtient donc une qualité de surface nettement supérieure à celle obtenue par une simple gravure profonde du type"deep RIE"ou"ECR". Il est à noter que l'enchaînement ZD des deux étapes de gravure permet d'obtenir un miroir d'une hauteur h nettement supérieure à la largeur mesurée entre le miroir (6) et le reste du substrat (9). We thus obtain a surface quality significantly higher than that obtained by a simple deep etching of the type "deep RIE" or "ECR". It should be noted that the sequence ZD of the two etching steps makes it possible to obtain a mirror with a height h clearly greater than the width measured between the mirror (6) and the rest of the substrate (9).

Par la suite, et comme illustré à la figure 5, on procède à une étape supplémentaire de gravure pour définir les contours de la plate-forme (7) qui supporte le miroir (6). Cette étape de gravure a lieu sur la face (20) opposée à celle qui a permis de réaliser le miroir (6). Comme illustré à la figure 7, cette gravure est réalisée de manière à définir les branches (12) des zones déformables (11) reliant le substrat (9) et la plate-forme (7). Dans la forme illustrée, cette gravure décrite a ce niveau pour une meilleure compréhension, mais elle peut avantageusement être effectuée avant la gravure du miroir. Dans ce cas, le miroir est gravé en dernière étape pour éviter toute pollution possible de sa surface. Subsequently, and as illustrated in FIG. 5, an additional etching step is performed to define the contours of the platform (7) which supports the mirror (6). This etching step takes place on the face (20) opposite to that which made it possible to produce the mirror (6). As illustrated in FIG. 7, this etching is carried out so as to define the branches (12) of the deformable zones (11) connecting the substrate (9) and the platform (7). In the illustrated form, this etching described at this level for a better understanding, but it can advantageously be performed before the etching of the mirror. In this case, the mirror is etched in the last step to avoid any possible pollution of its surface.

Dans une variante non représentée, le substrat peut être dopé ou modifié de telle

sorte que la gravure chimique est plus lente au niveau de la zone qui deviendra la platec forme. De la sorte, il est plus aisé de contrôler l'épaisseur de la plate-forme et des zones de liaison avec le substrat. In a variant not shown, the substrate may be doped or modified to such a degree

so that the chemical etching is slower at the level of the area that will become platec form. In this way, it is easier to control the thickness of the platform and the areas of connection with the substrate.

Dans une étape ultérieure, le miroir (6) peut être métallisé pour optimiser les propriétés de réflexion. Le miroir (6) peut également être conservé sans métallisation ou bien encore être réduit en épaisseur de telle manière qu'il laisse passer une partie du faisceau lumineux qui l'atteint, par exemple dans le cas où le commutateur est utilisé pour des fonctions de diviseur de puissance. In a subsequent step, the mirror (6) may be metallized to optimize the reflection properties. The mirror (6) can also be preserved without metallization or even be reduced in thickness so that it passes a part of the light beam that reaches it, for example in the case where the switch is used for functions of power divider.

Comme déjà évoqué, la réalisation des rainures (3,4) de la structure d'alignement (2) se fait simultanément à la gravure précise du miroir (6). Plus précisément, et comme illustré à la figure 11, les rainures (3,4) peuvent épouser une forme de section en V. Ces rainures sont alors obtenues uniquement lors de la deuxième étape de gravure chimique. Les rainures en V obtenues de cette manière sont formées par l'intersection des plans

cristallographiques {111}. Ces plans (22, 23) apparaissent en cours de gravure car la vitesse de gravure est considérablement réduite sur les plans {111}. La cristallographie du silicium permet donc de fixer à la valeur précise de 45'la direction entre le miroir poli (6) et les rainures (3, 4) de la structure d'alignement. As already mentioned, the realization of the grooves (3,4) of the alignment structure (2) is simultaneously with the precise etching of the mirror (6). More precisely, and as illustrated in FIG. 11, the grooves (3, 4) can conform to a V-shaped section. These grooves are then obtained only during the second chemical etching step. The V-grooves obtained in this way are formed by the intersection of the planes

crystallographic {111}. These planes (22, 23) appear during engraving because the engraving speed is considerably reduced on the {111} planes. The crystallography of the silicon therefore makes it possible to fix the precise value of 45 'the direction between the polished mirror (6) and the grooves (3, 4) of the alignment structure.

Dans une variante illustrée à la figure 12, les rainures de la structure d'alignement peuvent être obtenues par l'enchaînement des deux étapes de gravure. Ainsi, dans une première étape, on réalise par une gravure sèche une rainure (25) de section sensiblement rectangulaire. La gravure chimique ultérieure élargit cette rainure rectangulaire (25) en une rainure de forme losange (26), définie par quatre plans (27-30) de la famille {il}. In a variant illustrated in Figure 12, the grooves of the alignment structure can be obtained by the sequence of the two etching steps. Thus, in a first step, a groove (25) of substantially rectangular section is produced by dry etching. Subsequent etching widens this rectangular groove (25) into a diamond shaped groove (26), defined by four planes (27-30) of the family {il}.

Cette forme de rainure de la structure d'alignement est particulièrement appréciée pour le maintien mécanique de la fibre et pour la phase de mise en boîtier (packaging) puisque la fibre se trouve dans la masse du substrat
Dans une forme particulière illustrée à la figure 13, le masque (32) destiné à la gravure humide des rainures de la structure d'alignement peut comporter un renflement (33) de forme rectangulaire. Dans cette zone de renflement (33), la gravure chimique a lieu de telle manière qu'elle définit un logement (34) plus profond centré sur la rainure (35). Ce logement peut servir à la mise en place d'un organe collimateur tel qu'une lentille en forme de bille, ou bien encore une lentille à gradient d'indice. La position et la profondeur de ce logement (35) sont définies pour obtenir le maximum de couplage entre les fibres optiques qui seront connectées. This groove shape of the alignment structure is particularly appreciated for the mechanical maintenance of the fiber and for the packaging phase since the fiber is in the mass of the substrate.
In a particular form illustrated in Figure 13, the mask (32) for wet etching of the grooves of the alignment structure may comprise a bulge (33) of rectangular shape. In this bulge zone (33), the chemical etching takes place in such a way that it defines a deeper housing (34) centered on the groove (35). This housing can be used for setting up a collimator member such as a ball-shaped lens, or even a gradient index lens. The position and the depth of this housing (35) are defined to obtain the maximum coupling between the optical fibers that will be connected.

Les figures 8 à 10 illustrent une variante de réalisation du procédé, utilisant non pas un substrat de silicium simple, mais un substrat de silicium sur isolant (SOI). Figures 8 to 10 illustrate an alternative embodiment of the method, using not a single silicon substrate, but a silicon on insulator (SOI) substrate.

Les figures 8a, 8b et 8c illustrent les étapes de fabrication du miroir (6) et d'une partie de la plate-forme (7). Ces étapes mettent en oeuvre des gravures profondes suivies d'une gravure humide anisotrope. Ainsi, comme illustré en figure 8a, une première gravure profonde définit la forme générale (36) de la plate-forme. Le masque supérieur possède une zone centrale (37) dont les dimensions correspondent à celles de la forme générale (36) de la plate-forme. Par la suite, on retire le masque supérieur, ce qui laisse apparaître le masque inférieur, dont la zone centrale (38) est de dimensions réduites. Ainsi, comme illustré en figure 8b, la forme générale (17) du miroir est définie par une deuxième gravure profonde, donnant les contours définitifs du miroir (6) illustrés en traits pleins, suivie de la gravure anisotrope humide donnant les contours illustrés en traits pointillés. La figure 8c est une représentation après la gravure anisotrope humide. Figures 8a, 8b and 8c illustrate the steps of manufacturing the mirror (6) and a portion of the platform (7). These stages use deep engravings followed by an anisotropic wet etching. Thus, as illustrated in FIG. 8a, a first deep engraving defines the general shape (36) of the platform. The upper mask has a central zone (37) whose dimensions correspond to those of the general shape (36) of the platform. Subsequently, the upper mask is removed, which reveals the lower mask, whose central area (38) is of reduced dimensions. Thus, as illustrated in FIG. 8b, the general shape (17) of the mirror is defined by a second deep etching, giving the final contours of the mirror (6) illustrated in solid lines, followed by wet anisotropic etching giving the contours illustrated in phantom dashed. Figure 8c is a representation after wet anisotropic etching.

Par la suite, et comme illustré à la figure 9, on procède sur la face opposée (41) du substrat à une gravure sèche. La fine couche de silicium (42) présente sous la couche d'isolant (40) est gravée pour définir les branches (12) des zones déformables reliant la plate-forme (7) au substrat (9). Subsequently, and as shown in Figure 9, is carried on the opposite face (41) of the substrate to a dry etching. The thin silicon layer (42) present under the insulating layer (40) is etched to define the branches (12) of the deformable zones connecting the platform (7) to the substrate (9).

Par la suite, on procède à une attaque chimique de la couche (40) de dioxyde de silicium qui est éliminée dans les zones du contour de la plate-forme (7). De cette manière, l'épaisseur des branches (12) des zones déformables reliant la plate-forme (7) au substrat (9) est précisément contrôlée, car l'épaisseur de ces couches intervient au cube dans la valeur du déplacement de la flexion d'une poutre. Le contrôle de cette épaisseur a donc une influence sur la qualité de l'actionnement du commutateur optique. Subsequently, the silicon dioxide layer (40) is etched away in the areas of the contour of the platform (7). In this way, the thickness of the branches (12) of the deformable zones connecting the platform (7) to the substrate (9) is precisely controlled because the thickness of these layers is cubic in the value of the displacement of the bending of a beam. The control of this thickness therefore has an influence on the quality of the operation of the optical switch.

Le fonctionnement du commutateur conforme à l'invention est illustré aux figures 15 et 16. Ainsi, comme illustré à la figure 15, la plate-forme (7) et le miroir (6) sont dans la position de réflexion, dans laquelle le faisceau (45) issu de la première fibre optique (46) atteint le miroir (6) dans sa partie haute. Le faisceau (45) est alors réfléchi en direction de la seconde fibre optique orientée perpendiculairement au plan de la figure 15. The operation of the switch according to the invention is illustrated in FIGS. 15 and 16. Thus, as illustrated in FIG. 15, the platform (7) and the mirror (6) are in the reflection position, in which the beam (45) from the first optical fiber (46) reaches the mirror (6) in its upper part. The beam (45) is then reflected towards the second optical fiber oriented perpendicular to the plane of FIG. 15.

La plate-forme illustrée à la figure 15 possède sous sa face inférieure une couche (47) de matériau ferro-magnétique du type permalloy. La plate-forme (7) se trouve à l'aplomb d'un bobinage (49) situé sur un substrat inférieur (50). Lorsque ce bobinage (49) est alimenté, et qu'il génère un champ magnétique, la couche de permalloy (47) est attirée de sorte que la plate-forme (7) se rapproche du bobinage (49). Ce déplacement est autorisé par les propriétés de déformation des branches (12) des zones reliant la plate-forme (7) au substrat (9). The platform illustrated in FIG. 15 has under its underside a layer (47) of ferro-magnetic material of the permalloy type. The platform (7) is in line with a coil (49) located on a lower substrate (50). When this coil (49) is energized, and generates a magnetic field, the permalloy layer (47) is attracted so that the platform (7) approaches the coil (49). This displacement is authorized by the deformation properties of the branches (12) of the zones connecting the platform (7) to the substrate (9).

Dans la forme illustrée, le bobinage (49) est associé à un aimant permanent (51) qui, lorsque la plate-forme (7) se rapproche suffisamment du bobinage, exerce une force permettant le maintien de la plate-forme (7) en position basse sans consommation d énergie. In the illustrated form, the winding (49) is associated with a permanent magnet (51) which, when the platform (7) is sufficiently close to the winding, exerts a force allowing the platform (7) to be held in position. low position without energy consumption.

A ce moment, la plate-forme (7) est en position de transmission, ce qui se traduit par le fait que le faisceau (45) issu de la première fibre optique (46) se propage à travers la cavité formée dans le substrat (9) et atteint la fibre optique (53) située dans son alignement. At this time, the platform (7) is in the transmission position, which results in the beam (45) coming from the first optical fiber (46) propagating through the cavity formed in the substrate ( 9) and reaches the optical fiber (53) in alignment.

Les différentes épaisseurs, dimensions et positionnements de l'aimant permanent et de la couche de permalloy sont déterminés pour que l'effort exercé par l'aimant soit supérieur à l'effort de rappel exercé par les branches (12) des zones de liaison entre la plate-forme (7) et le substrat (9). Lorsque le bobinage (40) est alimenté par un courant de

sens approprié, le champ magnétique crée par l'aimant permanent est contré, et l'effort sens appropri Il maintenant la plate-forme est annulé. Cette dernière repasse en position de réflexion grâce à l'effort de rappel exercé par les zones de liaison (11). The different thicknesses, dimensions and positioning of the permanent magnet and of the permalloy layer are determined so that the force exerted by the magnet is greater than the restoring force exerted by the branches (12) of the connection zones between the platform (7) and the substrate (9). When the winding (40) is powered by a current of

appropriate sense, the magnetic field created by the permanent magnet is countered, and the effort meaning appropriate It now the platform is canceled. The latter returns to the reflection position thanks to the return force exerted by the connecting zones (11).

Bien entendu, d'autres modes d'actionnement de la structure réfléchissante peuvent être envisagés, et notamment des modes fonctionnant sur le principe de l'apparition d'une force électrostatique ou électrothermique. La forme et la géométrie des zones de liaison déformables entre le substrat et la plate-forme peuvent également être définies pour assurer des positions d'équilibre stable. Dans ce cas, les zones de liaison fonctionnent préférentiellement par flambage. Ces formes de réalisation ont pour avantage de permettre la conservation des positions dans chaque état sans consommation d'énergie. La combinaison de positions d'équilibre stable, et la conservation d'une position grâce à l'action d'un aimant permanent peut être envisagée.

Of course, other modes of actuation of the reflective structure may be envisaged, including modes operating on the principle of the appearance of an electrostatic or electrothermal force. The shape and geometry of the deformable bonding areas between the substrate and the platform may also be defined to provide stable equilibrium positions. In this case, the connection zones preferably operate by buckling. These embodiments have the advantage of allowing the conservation of positions in each state without energy consumption. The combination of stable equilibrium positions and the preservation of a position by the action of a permanent magnet can be envisaged.

La figure 17 est une vue en perspective sommaire qui illustre un commutateur c conforme à l'invention. Les zones de liaison (11) entre la plate-forme (7) et le substrat (9) sont illustrées dans une forme particulière. Fig. 17 is a rough perspective view illustrating a switch c according to the invention. The connection areas (11) between the platform (7) and the substrate (9) are illustrated in a particular form.

De façon générale, il importe que la géométrie de ces liaisons (11) autorise un déplacement de la plate-forme selon la direction < 001 > perpendiculaire au plan principal du substrat. Il est important que les mouvements de torsion, c'est-à-dire de pivotement autour d'un axe < 001 > perpendiculaire au plan du substrat, ou bien encore de pivotements, c'est-à-dire de rotations autour d'un axe parallèle au plan du substrat soit extrêmement minime, pour conserver un angle de 450 entre le miroir (6) et les rainures (3, 4) de la structure d'alignement (3,4). De la même manière, les translations dans le plan du substrat doivent être négligeables. In general, it is important that the geometry of these links (11) allows a displacement of the platform in the <001> direction perpendicular to the main plane of the substrate. It is important that the torsion movements, that is to say of pivoting about an axis <001> perpendicular to the plane of the substrate, or else of pivoting, that is to say of rotations around an axis parallel to the plane of the substrate is extremely small, to maintain an angle of 450 between the mirror (6) and the grooves (3, 4) of the alignment structure (3,4). In the same way, the translations in the plane of the substrate must be negligible.

Comme déjà dit, un commutateur conforme à l'invention peut être utilisé pour former une matrice de commutateurs, apte à réaliser le routage d'un nombre important de As already stated, a switch according to the invention can be used to form a matrix of switches, able to carry out the routing of a large number of

fibres optiques. Un exemple illustratif est donné à la figure 18. Une telle matrice comprend des cellules élémentaires (60) comportant chacune un miroir (6) apte à se déplacer par rapport au plan général du substrat grâce à la déformation de zones de liaison (11). optical fiber. An illustrative example is given in FIG. 18. Such a matrix comprises elementary cells (60) each comprising a mirror (6) able to move relative to the general plane of the substrate by virtue of the deformation of connection zones (11).

Ces différentes cellules élémentaires (60) sont montées dans une structure porteuse (63) en forme de cadre, définissant des lignes et des colonnes parallèles et perpendiculaires entre elles. Les rainures (3,4) de la structure d'alignement sont partagées pour les commutateurs appartenant à une même colonne ou une même ligne. Ces rainures (3,4) sont situées en extrémité de lignes ou de colonnes, et disposées en périphérie de la matrice. These different elementary cells (60) are mounted in a frame-shaped supporting structure (63) defining lines and columns parallel and perpendicular to one another. The grooves (3,4) of the alignment structure are shared for the switches belonging to the same column or the same line. These grooves (3,4) are located at the end of rows or columns, and arranged at the periphery of the matrix.

Toute la structure optique de la matrice est auto-alignée grâce à l'enchaînement des différentes étapes du procédé conforme à l'invention. Des organes collimateurs (64) peuvent être placés entre les extrémités des fibres optiques et la périphérie de la matrice. The entire optical structure of the matrix is self-aligned thanks to the sequence of the different steps of the method according to the invention. Collimator bodies (64) may be placed between the ends of the optical fibers and the periphery of the array.

Chaque commutateur élémentaire peut être actionné individuellement de manière à être dans une position de réflexion ou une position de transmission. Dans la variante illustrée à la figure 18, l'actionnement se fait par application d'une force électromagnétique. Ainsi, un ensemble de microbobines (65) est réalisé sur un substrat inférieur (66), par exemple au moyen de dépôt électrolytique. Chaque bobine (65) est contrôlée individuellement et actionne une plate-forme (7) particulière. De la sorte, on définit le routage choisi entre les N fibres optiques situées dans les lignes de la matrice, avec les M fibres optiques situées en regard de chaque colonne. Each elementary switch can be individually actuated to be in a reflection position or a transmission position. In the variant illustrated in Figure 18, the actuation is done by applying an electromagnetic force. Thus, a set of microbubines (65) is provided on a lower substrate (66), for example by means of electrolytic deposition. Each spool (65) is individually controlled and operates a particular platform (7). In this way, we define the routing chosen between the N optical fibers located in the rows of the matrix, with the M optical fibers located opposite each column.

Il ressort de ce qui précède que le procédé conforme à l'invention présente de multiples avantages car il permet de réaliser des structures réfléchissantes en occupant une surface de silicium nettement inférieure à celle des structures existantes. It follows from the above that the method according to the invention has multiple advantages because it allows for reflective structures by occupying a silicon surface significantly lower than existing structures.

Un tel avantage, combiné avec un auto alignement des miroirs et des fibres optiques assure un minimum de pertes optiques, qui permet l'intégration de ces commutateurs dans des matrices comportant de nombreuses unités. Such an advantage, combined with self alignment of the mirrors and optical fibers, ensures a minimum of optical losses, which allows the integration of these switches in matrices with many units.

Applications industrielles
Le commutateur optique de la présente invention vise toutes les applications optiques, en particulier celles des réseaux de télécommunications optiques. Dans ce cas, la fonction de base est la redirection d'un faisceau optique d'un noeud initial vers un autre noeud. Lorsqu'une pluralité de commutateurs optiques sont associés en matrices, il est ainsi possible de rediriger une pluralité de faisceaux optiques depuis un ensemble de noeuds initiaux vers des noeuds de destination.Industrial applications
The optical switch of the present invention is directed to all optical applications, in particular those of optical telecommunications networks. In this case, the basic function is the redirection of an optical beam from one initial node to another node. When a plurality of optical switches are associated in matrices, it is thus possible to redirect a plurality of optical beams from a set of initial nodes to destination nodes.

Claims

REVENDICATIONS

1/Procédé de fabrication d'un commutateur optique (1) comportant : 'une structure d'alignement (2) comprenant plusieurs rainures (3, 4) réalisées sur la face 1 1 (10) d'un substrat (9), chaque rainure (3,4) étant destinée à recevoir une fibre optique apte à émettre un faisceau lumineux ; * une structure réfléchissante (6) apte à se déplacer entre deux positions, à savoir : * une position de réflexion, dans laquelle la structure réfléchissante (6) est disposée pour rediriger le faisceau optique issu d'une première fibre optique (45) vers une seconde fibre (46) optique ; 'une position de transmission, dans laquelle la structure réfléchissante (6) est disposée pour permettre au faisceau (45) de la première fibre optique (46) de continuer à se propager dans sa direction initiale ; caractérisé en ce qu'il comporte deux étapes successives de gravure, à savoir : * une première étape de gravure anisotrope sèche du substrat, permettant de définir la forme générale (17) du miroir (6) ; * une seconde étape de gravure humide qui permet à la fois de définir la forme finale de la structure réfléchissante (6), et de définir la structure d'alignement (2). 1 / A method of manufacturing an optical switch (1) comprising: an alignment structure (2) comprising a plurality of grooves (3, 4) formed on the face 1 1 (10) of a substrate (9), each groove (3,4) being intended to receive an optical fiber capable of emitting a light beam; a reflecting structure (6) able to move between two positions, namely: a reflection position, in which the reflecting structure (6) is arranged to redirect the optical beam coming from a first optical fiber (45) towards a second optical fiber (46); a transmission position, in which the reflecting structure (6) is arranged to allow the beam (45) of the first optical fiber (46) to continue to propagate in its original direction; characterized in that it comprises two successive stages of etching, namely: a first step of dry anisotropic etching of the substrate, making it possible to define the general shape (17) of the mirror (6); a second wet etching step which makes it possible both to define the final shape of the reflecting structure (6) and to define the alignment structure (2).

2/Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, lors de la première étape de gravure sèche, à former des amorces (25) de rainures aux emplacements de la structure d'alignement, puis lors de la seconde étape de gravure humide, à transformer ces amorces de rainures en rainures (26) proprement dites. 2 / A method according to claim 1, characterized in that it consists, in the first dry etching step, to form primers (25) of grooves at the locations of the alignment structure, and then in the second step of wet etching, transforming these groove primers into grooves (26) themselves.

3/Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de gravure permettant de former une plate-forme (7) sur laquelle est située la structure réfléchissante (6). 3 / A method according to claim 1, characterized in that it further comprises an etching step for forming a platform (7) on which is located the reflecting structure (6).

4/Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de gravure permettant de former des zones déformables (11) reliant la plate-forme (7) au reste du substrat (9). 4 / A method according to claim 3, characterized in that it comprises an etching step for forming deformable areas (11) connecting the platform (7) to the rest of the substrate (9).

5/Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la gravure permettant de former la plate-fonne (7) et/ou les zones déformables (11) est réalisée sur la face (20) du substrat opposée à celle de la structure réfléchissante (6). 5 / A method according to claim 3 or 4, characterized in that the etching for forming the platform (7) and / or the deformable areas (11) is formed on the face (20) of the substrate opposite that of the reflective structure (6).

6/Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le substrat utilisé est du silicium sur isolant (SOI) comportant une couche (42) de silicium de moindre épaisseur sur la face opposée à celle de la structure réfléchissante (6). 6 / A method according to claim 5, characterized in that the substrate used is silicon on insulator (SOI) having a layer (42) of silicon of lesser thickness on the opposite side to that of the reflecting structure (6).

7/Commutateur optique (1) comportant : . une structure d'alignement (2) comprenant plusieurs rainures (3,4) réalisées sur la face (10) d'un substrat (9), chaque rainure (3,4) étant destinées à recevoir une fibre optique apte à émettre un faisceau lumineux ; * une structure réfléchissante (6) apte à se déplacer entre deux positions, à savoir : * une position de réflexion, dans laquelle la structure réfléchissante (6) est disposée pour rediriger le faisceau optique (45) issu d'une première fibre optique (46) vers une seconde fibre optique ; * une position de transmission, dans laquelle la structure réfléchissante (6) est disposée pour permettre au faisceau de la première fibre optique de continuer à Optical switch (1) comprising:. an alignment structure (2) comprising a plurality of grooves (3,4) formed on the face (10) of a substrate (9), each groove (3,4) being intended to receive an optical fiber capable of emitting a beam luminous ; a reflecting structure (6) capable of moving between two positions, namely: a reflection position, in which the reflecting structure (6) is arranged to redirect the optical beam (45) issuing from a first optical fiber ( 46) to a second optical fiber; a transmission position, in which the reflecting structure (6) is arranged to allow the beam of the first optical fiber to continue to

se propager dans sa direction initiale ; caractérisé en ce que la structure réfléchissante (6) est située sur une plate-forme (7) apte à se translater perpendiculairement au plan {100} défini par les première et seconde fibres optiques. spread in its original direction; characterized in that the reflecting structure (6) is located on a platform (7) adapted to translate perpendicularly to the plane {100} defined by the first and second optical fibers.

8/Commutateur optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plate-forme (7) est relié au substrat par des zones déformables (11). 8 / optical switch according to claim 7, characterized in that the platform (7) is connected to the substrate by deformable areas (11).

9/Commutateur optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les zones déformables (11) travaillent en flambage. 9 / optical switch according to claim 8, characterized in that the deformable zones (11) work in buckling.

10/Commutateur optique selon la revendication 9, caractérisé en ce que les zones déformables (11) définissent deux positions d'équilibre stables de la structure réfléchissante. 10 / Optical switch according to claim 9, characterized in that the deformable zones (11) define two stable equilibrium positions of the reflecting structure.

11/Commutateur optique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un actionneur (49) destiné à déplacer la plate-forme. 11 / Optical switch according to claim 7, characterized in that it comprises an actuator (49) for moving the platform.

12/Commutateur optique selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'actionneur exerce sur la plate-fonne une force d'origine électrostatique, électromagnétique ou thermique. 12 / Optical switch according to claim 11, characterized in that the actuator exerts on the platform a force of electrostatic, electromagnetic or thermal origin.

13/Commutateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'actionneur est un électroaimant ou une bobine (49) apte à attirer une couche (47) en un matériau ferromagnétique solidaire de la plate-forme (7) 14/Commutateur optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les rainures (35) de la structure d'alignement comportent un logement destiné à accueillir un organe collimateur (64). 13 / Switch according to claim 11, characterized in that the actuator is an electromagnet or a coil (49) adapted to attract a layer (47) of a ferromagnetic material integral with the platform (7) 14 / optical switch according to claim 7, characterized in that the grooves (35) of the alignment structure comprise a housing for receiving a collimator member (64).

15/Matrice de commutateurs optiques, incluant une pluralité de commutateurs optiques (60) selon l'une des revendications 7 à 14, dont les structures d'alignement sont situées en périphérie de la matrice, et dont les miroirs (6) sont aptes à se déplacer entre leurs positions de réflexion et de transmission de façon indépendante d'un commutateur (60) à l'autre. 15 / array of optical switches, including a plurality of optical switches (60) according to one of claims 7 to 14, whose alignment structures are located at the periphery of the matrix, and whose mirrors (6) are suitable for move between their reflection and transmission positions independently of a switch (60) to another.

16/Matrice de commutateurs optiques selon la revendication 15, caractérisée en ce que elle comporte une structure porteuse (63) formée dans le substrat, et définissant des logements pour les plate-formes (7) des commutateurs optiques (60). 16 / matrix of optical switches according to claim 15, characterized in that it comprises a carrier structure (63) formed in the substrate, and defining housing for the platforms (7) of the optical switches (60).

17/Matrice de commutateurs optiques selon la revendication 16, caractérisée en ce que les commutateurs optiques sont disposés en lignes et en colonnes parallèles, les lignes étant perpendiculaires aux colonnes.17 / matrix of optical switches according to claim 16, characterized in that the optical switches are arranged in rows and in parallel columns, the lines being perpendicular to the columns.