[发明专利]一种基于U+V型结构的电热微驱动控制光路通断装置

摘要

本发明公开了一种基于U+V型结构的电热微驱动控制光路通断装置，属于MEMS微驱动器技术领域。该装置包括驱动机构、锁止机构，其中驱动机构包括由N个U型悬臂梁相级联构成的驱动器、N对U型悬臂梁锚点以及N对U型悬臂梁电极贴片；锁止机构包括由M个V型悬臂梁构成的V型悬臂梁阵列、两个V型悬臂梁锚点以及两个V型悬臂梁电极贴片。通过在电极片上施加电压，将驱动机构可靠地锁止于非驱动或驱动状态，实现对高能光路的有效通断控制。相比于其他微驱动方式，本发明采用U型悬臂梁电热微驱动机构和V型悬臂梁锁止机构的逻辑配合，驱动可靠性高、能耗低、成本低且系统兼容性好，是一种性能优良的MEMS驱动器。

主权项

1.一种基于U+V型结构的电热微驱动控制光路通断装置，其特征在于，包括驱动机构、锁止机构；所述驱动机构包括由N个U型悬臂梁相级联构成的驱动器、N对U型悬臂梁锚点以及N对U型悬臂梁电极贴片；其中，每个U型悬臂梁包括：位于U型结构一侧的热臂(3)，位于U型结构另一侧的冷臂(4)和柔性臂(10)，其中冷臂(4)的一端与热臂(3)的一端相连，冷臂(4)的另一端与柔性臂(10)的一端相连；每对U型悬臂梁锚点包括第一锚点(1‑1)、第二锚点(1‑2)，柔性臂(10)的另一端固连于第一锚点(1‑1)，热臂(3)的另一端固连于第二锚点(1‑2)，第一锚点(1‑1)、第二锚点(1‑2)上分别固连第一电极贴片(2‑1)、第二电极贴片(2‑2)；N个U型悬臂梁热臂(3)与冷臂(4)相接的一侧均固连于连接装置(9)；连接装置(9)上远离U型悬臂梁的一侧设置第一锁紧装置(11‑1)、第二锁紧装置(11‑2)，两个锁紧装置之间的距离为驱动器的水平驱动位移；冷臂(4)的宽度大于热臂(3)的宽度，热臂(3)与柔性臂(10)的宽度相等，同时柔性臂(10)的长度小于冷臂(4)的长度；连接装置(9)为绝缘体；所述锁止机构包括由M个V型悬臂梁构成的V型悬臂梁阵列、两个V型悬臂梁锚点以及两个V型悬臂梁电极贴片；所述V型悬臂梁阵列的几何中心位置处设置第三锁紧装置(6)，该第三锁紧装置(6)与V型悬臂梁阵列相接触的部分为导体，非接触的部分为绝缘体；V型悬臂梁阵列的一端固连于第三锚点(5‑1)，另一端固连于第四锚点(5‑2)，第三锚点(5‑1)、第四锚点(5‑2)上分别固连第三电极贴片(7‑1)、第四电极贴片(7‑2)；N对U型悬臂梁锚点位于同一水平线、两个V型悬臂梁锚点位于同一水平线，所有的锚点位于同一水平面，且厚度均相同；U型悬臂梁、V型悬臂梁均为导体；该电热微驱动控制光路通断装置初始状态时，所述第一锁紧装置(11‑1)与第三锁紧装置(6)相锁紧，第一光通道(12)和第二光通道(13)处于不对正锁紧状态；当接收到解锁信号时，在第三电极贴片(7‑1)和第四电极贴片(7‑2)两端施加电压，两者之间形成电流回路，发生热膨胀效应，所述锁止机构产生远离驱动机构方向的位移，第一锁紧装置(11‑1)与第三锁紧装置(6)解锁，此时该电热微驱动控制光路通断装置处于不对正解锁状态；当接收到驱动信号时，在每个U型悬臂梁的第一电极贴片(2‑1)、第二电极贴片(2‑2)两端施加电压，两者之间形成电流回路，发生热膨胀效应，驱动机构产生向光通道方向的位移，使两个光通道对正，停止在第三电极贴片(7‑1)和第四电极贴片(7‑2)两端施加电压，第二锁紧装置(11‑2)与第三锁紧装置(6)锁紧，此时该电热微驱动控制光路通断装置处于对正锁紧状态。