JP7351981B2 - Mems作動垂直カプラアレイに基づくビーム誘導システム - Google Patents
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Description
本事例は、参照により本明細書に組み込まれる、2018年6月19日に出願された米国仮特許出願第62/686,848号(代理人整理番号:332-007PR1)の利益を主張する。
本発明は、先端研究プロジェクト庁-エネルギー(Advanced Research Projects Agency-Energy)(ARPA-E)によって授与された契約番号DE-AR0000849のもとで米国政府の支援によってなされた。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
100A ビーム誘導システム
102 レンズ
104 プログラマブル垂直カプラ配列
106 コントローラ
108 出力ビーム
108(1,1) 出力ビーム
108(3,3) 出力ビーム
110 スイッチングネットワーク
112 カプラ
112(1,1) カプラ
112(1,2) カプラ
112(1,N) カプラ
112(2,1) カプラ
112(2,2) カプラ
112(2,N) カプラ
112(M,1) カプラ
112(M,2) カプラ
112(M,N) カプラ
112(i,j) カプラ
112A カプラ
112A(1,1) カプラ
112A(2,2) カプラ
112A(3,3) カプラ
114 基板
116 行スイッチ
118 列スイッチ
120 光信号
120’ 光信号
120-1 光信号
120-L 光信号
120’(1,1) 光信号
120’(3,3) 光信号
120’(i,j) 光信号
202 バス導波路
202-1 バス導波路
202-L バス導波路
204 行導波路
204-1 行導波路
204-2 行導波路
204-M 行導波路
204(1,1) 行導波路
204(1,P) 行導波路
204(M,1) 行導波路
204(M,P) 行導波路
206 MEMS光スイッチ
206-1 MEMS光スイッチ
206-2 MEMS光スイッチ
206-M MEMS光スイッチ
208 列スイッチ配列
208-1 列スイッチ配列
208-2 列スイッチ配列
208-N 列スイッチ配列
210 MEMS光スイッチ
212 MEMS制御垂直カプラ
212A MEMS制御垂直カプラ
212B MEMS制御垂直カプラ
214 スイッチ
302 シャント導波路
304 MEMSアクチュエータ
306 端部
306-1 端部
306-2 端部
308 導波路部
308-1 導波路部
308-2 導波路部
310-1 第1の指向性カプラ
310-2 第2の指向性カプラ
402 カプラ導波路
404 MEMSアクチュエータ
406-1 可動端部
406-2 固定端部
408 垂直結合要素、格子素子
410 アンカー
412 支柱
414 電極
416 テザー
418 突出部
420 指向性カプラ
422 プラットフォーム
424 カプラ導波路
426 指向性カプラ
500 カプラ配列
502 スイッチングネットワーク
504 行スイッチ
506 列スイッチ
506-1 列スイッチ
506-2 列スイッチ
506-M 列スイッチ
600 プログラマブルカプラ配列
604 行スイッチ、スイッチングネットワーク
606 列スイッチ
606-1 列スイッチ
606-2 列スイッチ
606-M 列スイッチ
700 ビーム誘導システム
702 カプラ配列
704 垂直カプラ
704(1,1) 垂直カプラ
704(M,N) 垂直カプラ
706 光信号
708 出力ビーム
Claims (13)
- 基板と、
前記基板上に配置された第1の行導波路と、
第1の垂直カプラと、を含む装置であって、
前記第1の垂直カプラが、
(i)(1)制御可能な前記第1の行導波路の上方で第1の垂直分離を有する第1の可動端であって、前記第1の可動端が第1の高さを有する複数の突出部を含む、第1の可動端及び、(2)前記基板に対して不動である第1の垂直結合要素を含む第1の固定端を有する第1のカプラ導波路であって、前記第1の垂直結合要素が、前記第1のカプラ導波路から受信した光学エネルギーを自由空間に放出するように構成された、第1のカプラ導波路と、
(ii)前記第1のカプラ導波路と動作可能に結合され、前記第1の可動端を、前記第1の行導波路と光学的に結合されていない第1の位置と、前記第1の行導波路とエバネッセント結合された第2の位置との間で移動するように構成された第1のアクチュエータと、
を含み、
前記第1の可動端が前記第2の位置にあるとき、前記第1の可動端及び前記第1の行導波路が、前記第1の高さに等しい均一な垂直分離を有し、併せて第1の方向性カプラを画定する、装置。 - 前記第1の行導波路を含む複数の行導波路と、
前記第1の垂直カプラを含む垂直カプラ配列と、をさらに含み、
前記垂直カプラ配列のそれぞれが前記複数の行導波路のそれぞれの行導波路と動作可能に結合可能であり、前記垂直カプラ配列のそれぞれが、
(i)可動端及び、前記基板に対して不動である垂直結合要素を含む固定端を有するカプラ導波路であって、前記垂直結合要素が、前記カプラ導波路から受信した光学エネルギーを自由空間に放出するように構成された、カプラ導波路と、
(ii)前記カプラ導波路と動作可能に結合され、前記可動端を、前記複数の行導波路のそれぞれの行導波路と光学的に結合されていない第1の位置と、前記複数の行導波路のそれぞれの行導波路と光学的に結合された第2の位置との間で移動するように構成されたアクチュエータと、
を含む、請求項1に記載の装置。 - レンズをさらに含み、前記レンズ及び前記垂直カプラ配列が、前記レンズが垂直結合要素のそれぞれによって放出された前記光学エネルギーを受信し、前記光学エネルギーを、前記垂直カプラ配列内の前記垂直結合要素の位置に基づく方向に向けるように配置された、請求項2に記載の装置。
- 前記レンズが、単一のレンズ、複合レンズ、テレセントリックレンズ、望遠鏡、及び携帯電話レンズから成るグループから選択される、請求項3に記載の装置。
- 前記基板上の入力ポートから前記垂直カプラ配列の任意の垂直カプラへの光信号の伝搬を制御するように動作可能であるスイッチングネットワークをさらに含む、請求項2に記載の装置。
- 前記スイッチングネットワークが、前記垂直カプラ配列の任意の垂直カプラを、前記垂直カプラ配列の任意の他の垂直カプラが前記光信号の少なくとも一部を受信しているか否かにかかわらず、前記光信号の少なくとも一部を受信可能であるようにする非ブロッキングスイッチングネットワークである、請求項5に記載の装置。
- 前記垂直結合要素が、回折格子、プリズム、ホログラム、2次元格子構造、回折レンズ、ブレーズド回折格子素子、屈折レンズ、角度エッチング導波路ファセットミラー、角度エッチング導波路、及び角度付きミラーからなるグループから選択された光学素子を含む、請求項1に記載の装置。
- 基板上に配置された第1の行導波路を提供するステップと、
(1)制御可能な前記第1の行導波路の上方で第1の垂直分離を有する第1の可動端であって、前記第1の可動端が第1の高さを有する複数の突出部を含む、第1の可動端及び、(2)前記基板に対して不動である第1の垂直結合要素を含む第1の固定端を有するカプラ導波路を含む第1の垂直カプラを提供するステップであって、前記第1の垂直結合要素が、前記第1のカプラ導波路から受信した光学エネルギーを自由空間に放出するように構成された、第1の垂直カプラを提供するステップと、
前記第1の可動端を、前記第1の行導波路と光学的に結合されていない第1の位置と、前記第1の行導波路とエバネッセント結合された第2の位置との間で制御するステップと、
を含み、
前記第1の可動端が前記第2の位置にあるとき、前記第1の可動端及び前記第1の行導波路が、前記第1の高さに等しい均一な垂直分離を有し、併せて第1の方向性カプラを画定する、方法。 - 前記基板上に配置された複数の行導波路を提供するステップであって、前記複数の行導波路が前記第1の行導波路を含む、複数の行導波路を提供するステップと、
前記第1の垂直カプラを含む垂直カプラ配列を提供するステップと、をさらに含み、
前記垂直カプラ配列のそれぞれの垂直カプラが、前記複数の行導波路のそれぞれの行導波路と動作可能に結合可能であり、前記垂直カプラ配列のそれぞれの垂直カプラが、
(i)可動端及び、前記基板に対して不動である垂直結合要素を含む固定端を有するカプラ導波路であって、前記垂直結合要素が、前記カプラ導波路から受信した光学エネルギーを自由空間に放出するように構成された、カプラ導波路と、
(ii)前記カプラ導波路と動作可能に結合され、前記可動端を、前記複数の行導波路のそれぞれの行導波路と光学的に結合されていない第1の位置と、前記複数の行導波路のそれぞれの行導波路と光学的に結合された第2の位置との間で移動するように構成されたアクチュエータと、
を含む、請求項8に記載の方法。 - 前記基板上の入力ポートから前記垂直カプラ配列の任意の垂直カプラへの光信号の伝搬を制御するステップと、
前記垂直カプラ配列の少なくとも1つの垂直カプラによって放出された光学エネルギーを、前記垂直カプラ配列と光学的に結合されたレンズにおいて受信するステップと、
前記光学エネルギーを、前記垂直カプラ配列内の少なくとも1つの垂直カプラの位置に基づく方向に向けるステップと、をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - 前記垂直カプラ配列の前記少なくとも1つの垂直カプラにおける前記レンズの収差を修正するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記入力ポートから前記垂直カプラ配列の任意の垂直カプラへの光信号の伝搬を制御するために、前記基板上に配置されたスイッチングネットワークを提供するステップをさらに含み、前記スイッチングネットワークが、前記垂直カプラ配列の任意の垂直カプラーを、前記垂直カプラ配列の任意の他の垂直カプラが前記光信号の少なくとも一部を受信するか否かにかかわらず、前記光信号の少なくとも一部を受信することを可能にする非ブロッキングスイッチングネットワークとして提供される、請求項10に記載の方法。
- 前記レンズと前記垂直カプラ配列との間の相対位置を制御するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
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