KR101682993B1 - 집적 실리콘 광기계 자이로스코프 - Google Patents

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Abstract

광기계 자이로스코프 디바이스를 갖는 시스템에 관한 것이다. 광기계 디스크는 광학 링 공진기 및 기계 디스크 공진기로서 작용한다. 구동 레이저는 광학 구동 신호를 생성한다. 구동 채널은 광학 구동 신호를 위한 도파관으로서 작용하고, 광기계 디스크에 대해 제 1 근접 위치에 있는 구동 전극을 포함한다. 구동 전극은 에바네슨트 커플링에 의해 링을 여기시킨다. 구동 광검출기는 구동 채널로부터 출력 광학 신호를 수신하도록 구성된다. 감지 레이저는 광학 감지 신호를 생성한다. 감지 채널은 광학 감지 신호를 위한 도파관으로서 작용하고, 광기계 디스크에 대해 제 2 근접 위치에 있는 감지 전극을 포함한다. 감지 광검출기는 감지 채널로부터 출력 광학 신호를 수신하도록 구성된다.

Description

집적 실리콘 광기계 자이로스코프{INTEGRATED SILICON OPTOMECHANICAL GYROSCOPES (OMGS)}
본 발명의 실시예는 광기계 디바이스(optomechanical device)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 광기계 자이로스코프(optomechanical gyroscope)에 관한 것이다.
자이로스코프는 이동 각속도(angular rate of movement)를 측정하는 디바이스이며, 이는 동적 차량 제어, 제스처 인식, 및 내비게이션 등을 포함하는 많은 애플리케이션에 유용하다. 자이로스코프 기반 시스템은 현재 항공 우주 내비게이션, 산업 기계 모니터링, 자동차 전자 안정 제어, 핸드헬드 디바이스 등을 포함한 많은 분야에서 사용되고 있다.
자이로스코프 성능의 주요한 척도는 민감도, 대역폭, 및 안정도(또는 바이어스 드리프트(bias drift))이다. 최고 성능은 현재 최대 백만 불까지의 비용이 들 수 있고, 주로 광학장치에 기반을 두고 있으며, 시간당 극소수의 각도 정도의 낮은 드리프트(drift)를 보여준다. 스펙트럼의 다른 측면에서, 소비자 등급 자이로스코프는 현재 축당 대략 1불의 비용이 들고, 마이크로 전자 기계 시스템(Microelectromechanical System(MEMS)) 기술에 기반하고, 예를 들어 시간당 50-100도의 범위의 훨씬 더 큰 드리프트를 겪는다.
개인 내비게이션을 위해서, 저속 및 고속 각 회전을 파악하는 민감도 및 대역폭을 유지하면서 시간당 단일 각도 범위(single degrees/h range)의 드리프트를 갖는 3축 자이로스코프가 바람직하다. 이는 기본적으로 공지된 정전기 MEMS 자이로스코프(electrostatic MEMS gyroscope)를 이용해서 달성될 수 없다.
본 발명의 실시예는 유사한 참조 번호가 유사한 구성요소를 지시하는 첨부 도면에 제한이 아닌 예로서 도시된다.
도 1a는 집적 실리콘 광기계 자이로스코프의 하나의 실시예의 평면도이다.
도 1b는 집적 실리콘 광기계 자이로스코프의 하나의 실시예의 측면도이다.
도 2a는 MEMS 해제 전의 실리콘 포토닉 광기계 자이로스코프의 하나의 실시예의 단면도이다.
도 2b는 MEMS 해제 후의 실리콘 포토닉 광기계 자이로스코프의 하나의 실시예의 단면도이다.
도 2c는 웨이퍼 레벨 패키징 후의 실리콘 포토닉 광기계 자이로스코프의 하나의 실시예의 단면도이다.
도 3은 광기계 자이로스코프를 이용하기 위한 기법의 하나의 실시예의 흐름도이다.
도 4는 전자 시스템의 하나의 실시예의 블록도이다.
아래의 설명에서, 다양한 구체적인 상세 사항이 설명된다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이들 구체적인 상세 사항이 없이 실시될 수 있다. 다른 경우에, 이러한 설명의 이해를 불명료하게 하지않도록 주지된 회로, 구조 및 기법이 상세하게 도시되지 않았다.
높은(예를 들어, 내비게이션 수준의) 성능 및 비교적 낮은 비용으로 광기계 자이로스코프(optomechanical gyroscope(OMG))를 구현할 수 있도록 실리콘 포토닉스(silicon photonics)를 이용하는 자이로스코프의 실시예가 본 명세서에서 설명된다. 이러한 OMG는 (자이로스코프 및 가속도계(accelerometer)를 모두 포함하는) 광기계 변환 관성 센서(optomechanically-transduced inertial sensor)를 비교적 낮은 비용의 실리콘 포토닉스 플랫폼에서 제공하기 위해 광기계장치(optomechanics)를 이용한다.
다양한 실시예에서, 실리콘 포토닉 OMG(silicon photonic OMG)는 중심점에 매달린 링 공진기(ring resonator)를 포함한다. 인접한 도파관(구동 채널)으로부터의 에바네슨트 커플링(evanescent coupling)에 의해 링 내에서 광학 공진이 여기된다. 디스크의 기계 공진 주파수에서 광을 진폭 변조시킴으로써, 광기계력(optomechanical force)(복사압(radiation pressure) 또는 광학 경도력(optical gradient force))에 의해 디스크가 진동 상태로 구동된다. 전형적인 기계 공진 주파수는 100 kHz 내지 10 MHz의 범위에 있을 수 있다.
일단 디스크가 기계적으로 진동하고 있으면, 디스크는 공진 MEMS 감지기와 유사한 방식으로 작용한다. 진동 모드는 (가속도계의 경우에) 외부 가속도 또는 (자이로스코프의 경우에) 회전(또는 코리올리 가속도)에 비례하여 섭동된다.
도 1a는 집적 실리콘 광기계 자이로스코프의 하나의 실시예의 평면도이다. 도 1b는 집적 실리콘 광기계 자이로스코프의 하나의 실시예의 측면도이다. 도 1a 및 도 1b의 컴포넌트는 기판(100) 상에 제작될 수 있다. 하나의 실시예에서, 기계적 성질 및 광학적 성질을 안정적으로 유지하는 데에 도움이 되도록 디바이스를 일정한 온도로 유지하기 위해 다이(die)에 저항 히터(도면 내에 도시되지 않음)가 추가될 수 있다.
구동 레이저(115) 및 감지 레이저(150)는 하이브리드 레이저 또는 개별 (외부) 레이저일 수 있다. 레이저는 당업계에 알려진 모든 유형의 레이저일 수 있다. 하나의 실시예에서, 구동 레이저(115) 및 감지 레이저(150)는 발광된 광을 광기계 디스크(140)의 기계 공진 주파수에서 변조시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 구동 레이저(115)로부터의 광을 광기계 디스크(140)의 기계 공진 주파수로 변조시키기 위해 선택적인 변조기(120)가 이용될 수 있다.
구동 레이저(115)는 구동 채널(110)에 광학적으로 결합되며, 구동 채널(110)은 도파관을 포함할 수 있다. 구동 레이저(115)로부터의 광을 검출하기 위해 광검출기(130)도 또한 구동 채널(110)에 광학적으로 결합된다. 광검출기(130)는 예를 들어 집적 하이브리드 포토다이오드 또는 개별 (외부) 검출기일 수 있다.
감지 레이저(150)는 감지 채널(155)에 광학적으로 결합되고, 감지 채널(155)은 도파관을 포함할 수 있다. 감지 레이저(150)로부터의 광을 검출하기 위해 광검출기(175)도 또한 감지 채널(155)에 광학적으로 결합될 수 있다. 광검출기(175)는 예를 들어 집적 하이브리드 포토다이오드 또는 개별 (외부) 검출기일 수 있다.
도 1a 및 도 1b의 예에서, 별개의 레이저 및 광검출기가 사용된다. 대안적인 실시예에서, 광학 신호를 분리시키고 결합시키는 도파관 분할기와 함께 단일 레이저 및/또는 광검출기가 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 레이저는 일관된 발진 파장을 유지하기 위해 구동 광검출기를 사용하여 피드백 루프에 로킹될 수 있다.
하나의 실시예에서, 에바네슨트 커플링에 의해 광기계 디스크(140) 내에 광학 공진을 유도하도록 구동 전극(125)이 위치될 수 있다. 구동 레이저(115)로부터의 광이 광기계 디스크(140)의 기계 공진 주파수에서 변조되면, 구동 전극(125)에서 구동 채널(110)과 광기계 디스크(140) 사이의 변환이 광기계 디스크(140)를 공진시킨다.
일단 광기계 디스크(140)가 공진하고 있으면, 광기계 디스크(140)는 광기계 디스크(140)가 장착된 기판의 물리적 이동에 반응한다. 진동 모드는 (가속도계의 경우) 외부 가속도 또는 (자이로스코프의 경우) 회전(또는 코리올리 가속도)에 비례하여 섭동된다. 진동 모드에서의 이러한 변화는 구동 모드의 노드에서 광기계 디스크(140)와 감지 전극(160) 사이의 에바네슨트 커플링을 통해 검출된다. 감지 광검출기(175)에서의 신호 검출은 외부 움직임의 존재를 표시한다. 외부 움직임은 신호의 진폭에 비례한다. 하나의 실시예에서, 감지 채널(155)은 하나 이상의 마디(예를 들어, 45°, 135°, 225°, 315°)와 정렬되고, 구동 채널(110)은 하나 이상의 배(antinode)(예를 들어, 0°, 90°, 180°, 270°)와 정렬된다.
도 2a는 MEMS 해제(release) 전의 실리콘 포토닉 광기계 자이로스코프의 하나의 실시예의 단면도이다. 도 2a의 예는 도 1a 및 도 1b의 광기계 자이로스코프 아키텍처의 단면도를 예시한다. 구동 레이저(215)는 해제되지 않은 광기계 디스크(240)로 변조기(220) 및 SiN 커플러(225)를 통해 광학 신호를 제공하도록 구성된다. 광검출기(230)는 광학 신호를 수신하도록 위치된다.
도 2b는 MEMS 해제 후의 실리콘 포토닉 광기계 자이로스코프의 하나의 실시예의 단면도이다. MEMS 해제 단계 후에, 광기계 디스크(240) 아래에 공동(260)이 존재하게 된다. 도 2c는 웨이퍼 레벨 패키징(wafer level packaging) 후의 실리콘 포토닉 광기계 자이로스코프의 하나의 실시예의 단면도이다. 도 2c에 예시된 웨이퍼 레벨 패키지(275)는 높은 기계 품질 계수(mechanical quality factor)를 보장하도록 진동하는 디스크의 주위 환경을 밀폐시키고 조절하기 위해 웨이퍼 접합(wafer bonding)을 이용하여 부착될 수 있다.
도 3은 광기계 자이로스코프를 이용하기 위한 기법의 하나의 실시예의 흐름도이다. 광학 신호가 레이저에 의해 생성되고 광기계 디스크의 기계 공진 주파수에서 변조된다(310). 전술된 바와 같이, 이는 변조기를 이용하여 광을 변조시킴으로써 달성될 수 있거나, 레이저는 정확한 주파수에서 광을 생성하도록 동조될 수 있다.
변조된 광은 에바네슨트 커플링을 통해 광기계 디스크 내에 진동을 유도한다(320). 그런 다음, 광기계 디스크는 광학 링 공진기 및 기계 디스크 공진기로서 동작한다. 예를 들어 광기계 디스크를 포함하는 디바이스의 이동에 의한 광기계 디스크의 물리적 이동은 감지 채널 광검출기에 의해 수신된 광학 신호에서의 변화를 초래한다.
감지 채널 광검출기는 감지 채널 상의 광학 신호에서의 변화를 감지한다(330). 디바이스의 이동은 감지된 신호 변호로부터 결정된다(340). 이동은 광검출기에 의해 감지된 신호에 비례한다. 이동을 표시하기 위해 신호 또는 다른 표시기가 생성된다(350). 신호가 전송되거나, 표시가 저장되거나, 인터페이스가 수정되거나, 이동에 응답하여 많은 다른 동작이 수행될 수 있다.
도 4는 전자 시스템의 하나의 실시예의 블록도이다. 도 4에 예시된 전자 시스템은 예를 들어 태블릿 디바이스, 스마트폰, 데스크탑 컴퓨터 시스템, 랩탑 컴퓨터 시스템, 서버, 게임 콘솔, 게임 제어기 등을 포함하는 일정 범위의 (유선 또는 무선) 전자 시스템을 표시하도록 의도된다. 대안적인 전자 시스템은 보다 많고/많거나, 보다 적고/적거나, 상이한 구성요소를 포함할 수 있다.
전자 시스템(400)은 정보를 전달하는 버스(405) 또는 다른 통신 디바이스, 및 정보를 처리할 수 있는 버스(405)에 결합된 프로세서(410)를 포함한다. 전자 시스템(400)은 복수의 프로세서 및/또는 코프로세서(co-processor)를 포함할 수 있다. 전자 시스템(400)은 버스(405)에 결합된 RAM(random access memory) 또는 다른 동적 저장 디바이스(420)(메모리로서 지칭됨)를 더 포함할 수 있고, 프로세서(410)에 의해 실행될 수 있는 정보 및 명령어를 저장할 수 있다. 프로세서(410)에 의한 명령어의 실행 중에 임시 변수 또는 다른 중간 정보를 저장하기 위해 메모리(420)가 사용될 수도 있다.
전자 시스템(400)은 프로세서(410)를 위한 정적 정보 및 명령어를 저장할 수 있는 버스(405)에 결합된 ROM(read only memory) 및/또는 다른 정적 저장 디바이스(430)도 또한 포함할 수 있다. 정보 및 명령어를 저장하기 위해 데이터 저장 디바이스(440)가 버스(405)에 결합될 수 있다. 자기 디스크 또는 광학 디스크와 같은 데이터 저장 디바이스(440) 및 대응하는 드라이브는 전자 시스템(400)에 결합될 수 있다.
전자 시스템(400)도 또한 버스(405)를 통해 디스플레이 디바이스(450)에 결합될 수 있고, 디스플레이 디바이스(450)는 예를 들어 터치 스크린과 같이 사용자에게 정보를 디스플레이하는 모든 유형의 디스플레이 디바이스일 수 있다. 입력 디바이스(460)는 사용자가 전자 시스템(400)으로 입력을 제공하게 허용하는 모든 유형의 인터페이스 및/또는 디바이스일 수 있다. 입력 디바이스는 프로세서(410)로 정보 및 명령 선택을 전달하는 하드 버튼 및/또는 소프트 버튼, 음성 또는 스피커 입력을 포함할 수 있다.
전자 시스템(400)은 전자 시스템(400)에 의해 제공되는 기능을 지원하기 위해 사용될 수 있는 감지기(470)를 더 포함할 수 있다. 감지기(470)는 예를 들어 자이로스코프, 근접 감지기, 광감지기 등을 포함할 수 있다. 임의 개수의 감지기 및 감지기 유형이 지원될 수 있다. 하나의 실시예에서, 자이로스코프는 본 명세서에서 설명된 광기계 자이로스코프일 수 있다.
전자 시스템(400)은 근거리 통신망(local area network)과 같은 네트워크에 대한 접근을 제공하는 네트워크 인터페이스(480)를 더 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(480)는 예를 들어 안테나(485)를 갖는 무선 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있고, 안테나(485)는 하나 이상의 안테나를 나타낼 수 있다. 네트워크 인터페이스(480)는 네트워크 케이블(487)을 통해 원격 디바이스와 통신하는 예를 들어 유선 네트워크 인터페이스를 또한 포함할 수 있고, 네트워크 케이블(487)은 예를 들어 이더넷 케이블, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 시리얼 케이블(serial cable), 또는 병렬 케이블(parallel cable)일 수 있다. 네트워크 접근은 또한 4G/LTE 표준에 따라 제공될 수도 있다.
하나의 실시예에서, 네트워크 인터페이스(480)는 예를 들어 IEEE 802.11b 및/또는 IEEE 802.11g 및/또는 IEEE 802.11n 표준에 따라서 근거리 통신망에 대한 접근을 제공할 수 있고/있거나, 무선 네트워크 인터페이스는 예를 들어 블루투스 표준에 따라서 개인 영역 네트워크(personal area network)에 대한 접근을 제공할 수 있다. 예를 들어 4G/LTE와 같은 다른 무선 네트워크 인터페이스 및/또는 프로토콜도 또한 지원될 수 있다.
IEEE 802.11b는 1999년 9월 16일자로 승인된 "근거리 통신망 및 도시지역 통신망, 파트 11: 무선 LAN 매체 접근 제어(MAC) 및 물리 계층(PHY) 명세: 2.4 GHz 대역에서 보다 고속의 물리 층 확장(Local and Metropolitan Area Networks, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications: Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4 GHz Band)"라는 제목의 IEEE 표준 802.11b-1999는 물론 관련 문서에 대응한다. IEEE 802.11g는 2003년 6월 27일자로 승인된 "근거리 통신망 및 도시 지역 통신망, 파트 11: 무선 LAN 매체 접근 제어(MAC) 및 물리 계층(PHY) 명세, 수정 4: 2.4 GHz 대역에서 보다 더 고속도의 확장(Local and Metropolitan Area Networks, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications, Amendment 4: Further Higher Rate Extension in the 2.4 GHz Band)"라는 제목의 IEEE 표준 802.11g-2003은 물론 관련 문서에 대응한다. 블루투스 프로토콜은 블루투스 스페셜 인터레스트 그룹, 인크(Bluetooth Special Interest Group, Inc.)에 의해 2001년 2월 22일자로 공개된 "블루투스 시스템의 명세: 코어, 버전 1.1(Specification of the Bluetooth System: Core, Version 1.1)"에 설명되어 있다. 블루투스 표준의 연관 버전은 물론 이전 또는 이후의 버전도 또한 지원될 수 있다.
무선 LAN 표준을 통한 통신에 추가하여 또는 그에 대신하여, 네트워크 인터페이스(480)는 예를 들어 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access(TDMA)) 프로토콜, GSM(Global System for Mobile Communications) 프로토콜, 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access(CDMA)) 프로토콜, 및/또는 모든 다른 유형의 무선 통신 프로토콜을 이용한 무선 통신을 제공할 수 있다.
명세서에서 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"의 언급은 실시예와 관련되어 설명된 특정 특징, 구조, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 명세서의 다양한 곳에서 어구 "하나의 실시예에서"의 출현은 반드시 동일한 실시예만을 지칭하는 것은 아니다. 진동 모드에서의 변화는 구동 모드의 하나의 노드에 존재하도록 설계된 감지 도파관(감지 채널)으로의 에바네슨트 커플링을 이용해서 검출될 수 있다. 감지 채널 내의 광검출기에서 신호의 검출은 외부 움직임의 존재를 표시한다.
비록 본 발명이 몇몇 실시예의 관점에서 설명되었지만, 당업자는 본 발명이 설명된 실시예에 제한되지 않고 첨부된 특허청구범위의 사상과 범위 내에서 수정되고 변경되어 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 상세한 설명은 제한적인 것이라기보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (22)

  1. 광기계 자이로스코프 장치로서,
    실리콘 기판과;
    상기 실리콘 기판 내에 형성되어, 광학 링 공진기(an optical ring resonator) 및 기계 디스크 공진기(a mechanical disk resonator)로서 작용하는 광기계 디스크(an optomechanical disk)와;
    광학 구동 신호를 생성하는 구동 레이저(a drive laser)와;
    상기 광학 구동 신호를 위한 도파관으로서 작용하도록 상기 실리콘 기판에 도파관으로서 형성되는 구동 채널(a drive channel) - 상기 구동 채널은 에바네슨트 커플링(evanescent coupling)에 의해 상기 광기계 디스크를 여기시키도록 상기 광기계 디스크의 기계 공진 배(mechanical resonance antinode)와 정렬되는 구동 커플러를 포함하며, 상기 구동 레이저로부터의 광이 상기 광기계 디스크의 기계 공진 주파수에서 변조될 때 상기 구동 커플러와 상기 광기계 디스크 간의 작용은 상기 광기계 디스크로 하여금 진동 모드에서 기계적으로 공진하도록 함 - 과;
    광학 감지 신호(optical sense signal)를 생성하는 감지 레이저와;
    상기 광학 감지 신호를 위한 도파관으로서 작용하도록 상기 실리콘 기판에 도파관으로서 형성되는 감지 채널 - 상기 감지 채널은 상기 광기계 디스크로의 에바네슨트 커플링을 위해 상기 광기계 디스크의 기계 공진 마디(mechanical resonance node)와 정렬되는 감지 커플러를 포함함 - 과;
    상기 실리콘 기판 내에 형성되고 상기 구동 채널 도파관에 광학적으로 연결되며, 상기 감지 채널로부터 출력 광학 신호를 수신하여 상기 감지 커플러와의 에바네슨트 커플링을 통해 상기 광기계 디스크의 진동 모드 내의 변화를 감지하는 감지 광검출기(a sense photodetector)- 상기 진동 모드 내의 변화는 상기 광기계 디스크의 외부 회전에 비례함-를 포함하는
    광기계 자이로스코프 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 레이저는 광기계력에 의해 상기 광기계 디스크를 진동 상태로 구동시키도록 상기 광기계 디스크의 기계 공진 주파수에서 광을 변조시키는
    광기계 자이로스코프 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광기계력은 복사압(radiation pressure)을 포함하는
    광기계 자이로스코프 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 광기계력은 광학 경도력(an optical gradient force)을 포함하는
    광기계 자이로스코프 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 채널 도파관 내의 실리콘에 형성되어, 광기계력에 의해 상기 광기계 디스크를 진동 상태로 구동시키도록 상기 광기계 디스크의 기계 공진 주파수에서 상기 광학 구동 신호를 변조시키는 변조기를 더 포함하는
    광기계 자이로스코프 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 터치 스크린 인터페이스와;
    실리콘 기판과;
    상기 실리콘 기판 내에 형성되어, 광학 링 공진기(an optical ring resonator) 및 기계 디스크 공진기(a mechanical disk resonator)로서 작용하는 광기계 디스크(an optomechanical disk)와;
    광학 구동 신호를 생성하는 구동 레이저(a drive laser)와;
    상기 광학 구동 신호를 위한 도파관으로서 작용하도록 상기 실리콘 기판에 도파관으로서 형성되는 구동 채널(a drive channel) - 상기 구동 채널은 에바네슨트 커플링(evanescent coupling)에 의해 상기 광기계 디스크를 여기시키도록 상기 광기계 디스크의 기계 공진 배(mechanical resonance antinode)와 정렬되는 구동 커플러를 포함하며, 상기 구동 레이저로부터의 광이 상기 광기계 디스크의 기계 공진 주파수에서 변조될 때 상기 구동 커플러와 상기 광기계 디스크 간의 작용은 상기 광기계 디스크로 하여금 진동 모드에서 기계적으로 공진하도록 함 - 과;
    상기 실리콘 기판에 형성되고 상기 구동 채널로부터 출력 광학 신호를 수신하도록 상기 구동 채널 도파관에 광학적으로 연결되는 구동 광검출기(a drive photodetector)와;
    광학 감지 신호(optical sense signal)를 생성하는 감지 레이저와;
    상기 광학 감지 신호를 위한 도파관으로서 작용하도록 상기 실리콘 기판에 도파관으로서 형성되는 감지 채널 - 상기 감지 채널은 상기 광기계 디스크로의 에바네슨트 커플링을 위해 상기 광기계 디스크의 기계 공진 마디(mechanical resonance node)와 정렬되는 감지 커플러를 포함함 - 과;
    상기 실리콘 기판 내에 형성되고 상기 구동 채널 도파관에 광학적으로 연결되며, 상기 감지 채널로부터 출력 광학 신호를 수신하여 상기 감지 커플러와의 에바네슨트 커플링을 통해 상기 광기계 디스크의 진동 모드 내의 변화를 감지하는 감지 광검출기(a sense photodetector)- 상기 진동 모드 내의 변화는 상기 광기계 디스크의 외부 회전에 비례함-와;
    상기 감지 광검출기 및 상기 구동 광검출기를 모니터링하도록 상기 터치 스크린 인터페이스에 연결된 프로세서를 포함하는
    태블릿 컴퓨팅 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 레이저는 광기계력에 의해 상기 광기계 디스크를 진동 상태로 구동시키도록 상기 광기계 디스크의 기계 공진 주파수에서 광을 변조시키는
    태블릿 컴퓨팅 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광기계력은 복사압을 포함하는
    태블릿 컴퓨팅 디바이스.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 광기계력은 광학 경도력을 포함하는
    태블릿 컴퓨팅 디바이스.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 채널 도파관 내의 실리콘에 형성되어, 광기계력에 의해 상기 광기계 디스크를 진동 상태로 구동시키도록 상기 광기계 디스크의 기계 공진 주파수에서 상기 광학 구동 신호를 변조시키는 변조기를 더 포함하는
    태블릿 컴퓨팅 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광기계력은 복사압을 포함하는
    태블릿 컴퓨팅 디바이스.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 광기계력은 광학 경도력을 포함하는
    태블릿 컴퓨팅 디바이스.
  15. 전방향 안테나(an omnidirectional antenna)와,
    실리콘 기판과,
    상기 실리콘 기판 내에 형성되어, 광학 링 공진기(an optical ring resonator) 및 기계 디스크 공진기(a mechanical disk resonator)로서 작용하는 광기계 디스크(an optomechanical disk)와;
    광학 구동 신호를 생성하는 구동 레이저(a drive laser)와;
    상기 광학 구동 신호를 위한 도파관으로서 작용하도록 상기 실리콘 기판에 도파관으로서 형성되는 구동 채널(a drive channel) - 상기 구동 채널은 에바네슨트 커플링(evanescent coupling)에 의해 상기 광기계 디스크를 여기시키도록 상기 광기계 디스크의 기계 공진 배(mechanical resonance antinode)와 정렬되는 구동 커플러를 포함하며, 상기 구동 레이저로부터의 광이 상기 광기계 디스크의 기계 공진 주파수에서 변조될 때 상기 구동 커플러와 상기 광기계 디스크 간의 작용은 상기 광기계 디스크로 하여금 진동 모드에서 기계적으로 공진하도록 함 - 과;
    상기 실리콘 기판에 형성되고 상기 구동 채널로부터 출력 광학 신호를 수신하도록 상기 구동 채널 도파관에 광학적으로 연결되는 구동 광검출기(a drive photodetector)와,
    광학 감지 신호(optical sense signal)를 생성하는 감지 레이저와;
    상기 광학 감지 신호를 위한 도파관으로서 작용하도록 상기 실리콘 기판에 도파관으로서 형성되는 감지 채널 - 상기 감지 채널은 상기 광기계 디스크로의 에바네슨트 커플링을 위해 상기 광기계 디스크의 기계 공진 마디(mechanical resonance node)와 정렬되는 감지 커플러를 포함함 - 과;
    상기 실리콘 기판 내에 형성되고 상기 구동 채널 도파관에 광학적으로 연결되며, 상기 감지 채널로부터 출력 광학 신호를 수신하여 상기 감지 커플러와의 에바네슨트 커플링을 통해 상기 광기계 디스크의 진동 모드 내의 변화를 감지하는 감지 광검출기(a sense photodetector)- 상기 진동 모드 내의 변화는 상기 광기계 디스크의 외부 회전에 비례함-와;
    상기 감지 광검출기 및 상기 구동 광검출기를 모니터링하도록 터치 스크린 인터페이스에 연결된 프로세서를 포함하는
    시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    터치 스크린 인터페이스를 더 포함하는
    시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 구동 레이저는 광기계력에 의해 상기 광기계 디스크를 진동 상태로 구동시키도록 상기 광기계 디스크의 기계 공진 주파수에서 광을 변조시키는
    시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 광기계력은 복사압을 포함하는
    시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 광기계력은 광학 경도력을 포함하는
    시스템.
  20. 제 15 항에 있어서,
    광기계력에 의해 상기 광기계 디스크를 진동 상태로 구동시키도록 상기 광기계 디스크의 기계 공진 주파수에서 상기 광학 구동 신호를 변조시키는 상기 구동 채널 도파관 내의 상기 실리콘 기판에 형성되는 변조기를 더 포함하는
    시스템.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 구동 광검출기는 집적 하이브리드 포토다이오드인
    시스템.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 광기계 디스크의 일정한 온도를 모니터링하도록 상기 실리콘 기판에 형성되는 히터를 더 포함하는
    시스템.
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