10.12.2013
216.012.8a2a

МИКРОСИСТЕМА ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области оптики и может быть использовано в устройствах и системах для отклонения пучка квазимонохроматического оптического излучения по двум пространственным направлениям, создания плоских изображений с помощью пучка квазимонохроматического оптического излучения, изменения и переключения изображений. Микросистема оптического излучения включает источник квазимонохроматического оптического излучения, систему оптических элементов, первую линейку электроуправляемых микроструктур, вторую линейку электроуправляемых микроструктур, фотоприемник и блок управления. Техническим результатом является повышение функциональной возможности конструкции за счет создания микросистемы оптического излучения, обеспечивающей возможность отклонения пучка квазимонохроматического оптического излучения по двум пространственным направлениям. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники

Изобретение относится к области оптики и может быть использовано для отклонения пучка квазимонохроматического оптического излучения по двум пространственным направлениям, создания плоских изображений с помощью пучка квазимонохроматического оптического излучения, изменения и переключения изображений.

Уровень техники

Из уровня техники известны устройства оптического излучения (см., например, Ammetal. - патент США на изобретение US 6829092 от 2004.12.07, Ikeda - патент США на изобретение US 7116462 от 2006.10.03 или Kasai - патент США на изобретение US7102808 от 2006.09.05), которые включают в свой состав источник квазимонохроматического оптического излучения, систему оптических элементов, блок управления и дефлектор оптического излучения, содержащий хотя бы одну линейку параллельно расположенных на подложке электроуправляемых микроструктур, каждая из которых представляет собой набор из двух электродов, сформированных на подложке друг над другом с воздушным зазором, кратным четверти длины волны падающего света: неподвижного нижнего электрода и подвижного верхнего электрода, изготовленного из диэлектрического материала и покрытого отражающим металлическим покрытием высокого оптического качества.

Недостатком известных технических решений являются недостаточные функциональные возможности устройства из-за невозможности отклонения пучка квазимонохроматического оптического излучения по двум пространственным направлениям.

Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту техническим решением является микросистема оптического излучения, используемая в составе микрозеркального устройства для модуляции оптического излучения (см. Jonathan Doanet al., заявка США на изобретение US 2005/0157375 от 2005.07.21). Микросистема в составе микрозеркального устройства для модуляции оптического излучения включает в свой состав источник квазимонохроматического оптического излучения, систему оптических элементов, блок управления и пространственный дефлектор оптического излучения, содержащий матрицу электроуправляемых микроструктур, каждая из которых представляет собой микрозеркало, установленное с помощью шарнира с зазором над адресным управляющим электродом, что позволяет каждой микроструктуре отклонять пучок квазимонохроматического оптического излучения вдоль двух пространственных направлений.

Недостатком устройства является недостаточные функциональные возможности из-за низкой скорости модуляции.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение функциональных возможностей конструкции за счет создания микросистемы оптического излучения, обеспечивающей возможность отклонения пучка квазимонохроматического оптического излучения по двум пространственным направлениям со скоростью не менее 1 ГГц.

Технический результат достигается тем, что микросистема оптического излучения включает источник квазимонохроматического оптического излучения, систему оптических элементов, первую линейку электроуправляемых микроструктур, вторую линейку электроуправляемых микроструктур, фотоприемник, блок управления, при этом система оптических элементов включает: собирающую линзу, в фокальной плоскости которой расположена первая линейка электроуправляемых микроструктур, собирающую линзу, в фокальной плоскости которой расположена вторая линейка электроуправляемых микроструктур, собирающую линзу, в фокальной плоскости которой расположен фотоприемник, блок управления по первой управляющей шине подсоединен к контактным площадкам неподвижного нижнего электрода и подвижного верхнего электрода первой линейки электроуправляемых микроструктур соответственно, блок управления по второй управляющей шине подсоединен к контактным площадкам неподвижного нижнего электрода и подвижного верхнего электрода второй линейки электроуправляемых микроструктур соответственно, каждая из линеек электроуправляемых микроструктур включает в свой состав как минимум две электроуправляемые микроструктуры, расположенные на подложке параллельно друг относительно друга, каждая электроуправляемая микроструктура представляет собой набор из двух электродов, сформированных на подложке друг над другом с воздушным зазором (например, так, как это показано на фигурах 2 и 4), кратным четверти длины волны падающего света: неподвижного нижнего электрода и подвижного верхнего электрода, подвижный верхний электрод изолирован диэлектрическим материалом от неподвижного нижнего электрода, при этом источник квазимонохроматического оптического излучения связан с первой линейкой электроуправляемых микроструктур через собирающую линзу, в фокальной плоскости которой расположена первая линейка электроуправляемых микроструктур, первая линейка электроуправляемых микроструктур через собирающую линзу, в фокальной плоскости которой расположена вторая линейка электроуправляемых микроструктур, связана со второй линейкой электроуправляемых микроструктур, которая в свою очередь через собирающую линзу, в фокальной плоскости которой расположен фотоприемник, связана с фотоприемником.

В предпочтительном варианте подвижный верхний электрод микросистемы изготовлен из диэлектрического материала и покрыт отражающим металлическим покрытием, линейки электроуправляемых микроструктур расположены плоскопараллельно и направлены отражающими поверхностями друг на друга, подложки линеек электроуправляемых микроструктур ориентированы так, что микроструктуры первой линейки перпендикулярны микроструктурам второй линейки, управление линейками электроуправляемых микроструктур с помощью блока управления осуществляется независимо, отклонения пучка квазимонохроматического оптического излучения осуществляются по двум пространственным направлениям, причем каждая из линеек электроуправляемых микроструктур отклоняет пучок квазимонохроматического оптического излучения только в одном пространственном направлении.

Краткое описание чертежей

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее:

На фиг.1 обозначено следующее;

1 - источник квазимонохроматического оптического излучения;

2 - система оптических элементов;

3 - система из двух линеек электроуправляемых микроструктур;

4 - фотоприемник;

5 - блок управления;

6 - собирающая линза, в фокальной плоскости которой расположена первая линейка электроуправляемых микроструктур;

7 - собирающая линза, в фокальной плоскости которой расположена вторая линейка электроуправляемых микроструктур;

8 - собирающая линза, в фокальной плоскости которой расположен фотоприемник;

9 - первая линейка электроуправляемых микроструктур;

10 - вторая линейка электроуправляемых микроструктур;

11 - электроуправляемая микромеханическая структура;

12 - управляющая шина от блока управления к первой линейке электроуправляемых микроструктур;

13 - управляющая шина от блока управления ко второй линейке электроуправляемых микроструктур.

На фиг.2 представлена принципиальная схема линейки электроуправляемых микроструктур, где:

14 - подвижный верхний электрод;

15 - диэлектрический материал (изоляция);

16 - неподвижный нижний электрод;

17 - контактная площадка неподвижного нижнего электрода;

18 - контактная площадка подвижного верхнего электрода;

19 - подложка линейки электроуправляемых микроструктур.

Микросистема оптического излучения включает источник квазимонохроматического оптического излучения 1, систему оптических элементов (2), первую линейку электроуправляемых микроструктур (9), вторую линейку электроуправляемых микроструктур (10), фотоприемник (4), блок управления (5), при этом система оптических элементов включает: собирающую линзу (6), в фокальной плоскости которой расположена первая линейка электроуправляемых микроструктур (9), собирающую линзу (7), в фокальной плоскости которой расположена вторая линейка электроуправляемых микроструктур (10), собирающую линзу (8), в фокальной плоскости которой расположен фотоприемник (4), блок управления (5) по первой управляющей шине (12) подсоединен к контактным площадкам (17) и (18) неподвижного нижнего электрода (16) и подвижного верхнего электрода (14) первой линейки электроуправляемых микроструктур (9) соответственно, блок управления (5) по второй управляющей шине (13) подсоединен к контактным площадкам (17) и (18) неподвижного нижнего электрода (17) и подвижного верхнего электрода (18) второй линейки электроуправляемых микроструктур (10) соответственно, два электрода сформированы на подложке (19), электроды (17) и (18) изолированы диэлектрическим материалом (15).

На фиг.3 изображена система из двух линеек электроуправляемых микроструктур и показано пространственное расположение линеек электроуправляемых микроструктур друг относительно друга: линейки электроуправляемых микроструктур расположены плоскопараллельно, направлены отражающими поверхностями друг на друга и ориентированы так, что микроструктуры первой линейки перпендикулярны микроструктурам второй линейки.

На фиг.4 изображена периодическая ступенчатая структура, которая формируется при избирательной подаче управляющего напряжения на определенные электроуправляемые микроструктуры линейки электроуправляемых микроструктур, где:

20 - подвижный верхний электрод электроуправляемой микроструктуры, на которую не подано управляющее напряжение;

21 - подвижный верхний электрод электроуправляемой микроструктуры, на которую подано управляющее напряжение.

Осуществление изобретения

Заявляемое устройство функционирует следующим образом. При подаче управляющего напряжения между контактными площадками неподвижного нижнего электрода и контактными площадками подвижного верхнего электрода (см. фиг.2) параллельно на часть электроуправляемых микроструктур линейки электроуправляемых микроструктур, подвижные верхние электроды тех электроуправляемых микроструктур, на которые подано управляющее напряжение, прогибаются вниз к неподвижным нижним электродам, что приводит к возникновению ступенчатой структуры. При избирательной подаче управляющего напряжения на определенные электроуправляемые микроструктуры линейки электроуправляемых микроструктур, получаем периодическую ступенчатую структуру с изменяемым периодом. Величина прогиба подвижных верхних электродов (высота ступеньки) определяется значением управляющего напряжения. Период и высоты ступенек периодической ступенчатой структуры определяются из условий формирования разности фаз отраженного оптического излучения. Отраженный пучок квазимонохроматического оптического излучения от такой периодической ступенчатой структуры формирует на плоскости изображение, подобное изображению, наблюдаемому от одномерной дифракционной решетки. Пучок квазимонохроматического оптического излучения, последовательно переотраженный от двух периодических ступенчатых структур (см. фиг.4), расположенных, как показано на фиг.3, формирует на плоскости изображение, подобное изображению, наблюдаемому от двумерной дифракционной решетки. Падающий пучок квазимонохроматического света отражается от первой одномерной дифракционной решетки и дает совокупность линейно расположенных максимумов. Световой пучок, соответствующий каждому максимуму, отражаясь от второй одномерной дифракционной решетки, расположенной относительно первой решетки, как показано на фиг.3, распадается на новую совокупность световых пучков, расположенных на плоскости.

Таким образом, изменяя высоты ступенек и периоды каждой из двух ступенчатых структур, получаем возможность отклонять пучок квазимонохроматического оптического излучения по двум пространственным направлениям.

Примеры реализации

Технические решения были использованы при реализации микросистемы оптического излучения, обеспечивающей отклонение пучка квазимонохроматического излучения по двум пространственным направлениям в диапазоне 0-7,5 мм со скоростью 1-3 ГГц. Расстояние между линейками электроуправляемых микроструктур микросистемы оптического излучения составило 20 мм, расстояние от второй линейки электроуправляемых структур до фотоприемника составило 15 см. Управляющее напряжение составило не более 30 В. В качестве подложки при реализации конструкции линейки электроуправляемых микроструктур микросистемы оптического излучения использовали кремниевые монокристаллические пластины с ориентацией [100], легированные бором (марка пластин КДБ 7,5), в качестве материалов электроуправляемой микроструктуры использовали нитрид кремния и алюминий. Расстояние между соседними электроуправляемыми структурами составило 4 мкм, ширина электроуправляемых микроструктур составила 2 мкм, зазор между верхним и нижним электродом составил 0,16 мкм.

Таким образом, описанная микросистема обеспечивает отклонение отраженного оптического излучения по двум пространственным направлениям при воздействии управляющего напряжения 30 В со скоростью 1-3 ГГц.


МИКРОСИСТЕМА ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
МИКРОСИСТЕМА ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
МИКРОСИСТЕМА ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
МИКРОСИСТЕМА ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 84.
20.01.2013
№216.012.1def

Малогабаритная свч-антенна на основе метаматериала

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано при создании и изготовлении малогабаритных антенн, обеспечивающих сужение диаграммы направленности. Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик СВЧ-антенн при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473157
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.02.2013
№216.012.2478

Электронное устройство оперативного восстановления измерений псевдодальности

Изобретение относится к области создания портативных навигационных приемников, а также средств автономного контроля навигационных сигналов спутниковых систем ГЛОНАСС, GPS. Достигаемый технический результат заявленного изобретения - возможность создания навигационных приемников с функцией...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474838
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.247f

Способ формирования навигационных радиосигналов навигационных космических аппаратов (нка) на геостационарной орбите (гсо) и/или навигационных космических аппаратов (нка) на геосинхронной наклонной орбите (гсно) с помощью земных станций и система для его реализации

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам спутникового наземного позиционирования, и может быть использовано для определения местоположения и навигации потребителя. Технический результат заключается в повышении надежности работы системы за счет автономной оценки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474845
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24f1

Способ радиосвязи с землей постоянно действующей обитаемой базы на обратной (невидимой) стороне луны и система для осуществления данного способа

29 Изобретение относится к технике связи. Технический результат состоит в создании постоянной радиосвязи лунной базы на обратной стороне Луны. Для этого три лунных спутника-ретранслятора выведены в точки либрации системы Луна-Земля, через которые осуществляется связь расположенной на обратной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474959
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28c5

Способ обеспечения постоянной радиосвязи обитаемой базы на поверхности марса с землей и система для осуществления данного способа

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в космической технике. Технический результат состоит в создании постоянной радиосвязи обитаемой базы на поверхности Марса (ОБМ) с Землей и управления аппаратурой ОБМ. Для этого используют две подсистемы связи, составляющих единую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475957
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.04.2013
№216.012.37ff

Способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов

Изобретение относится к области изготовления дискретных полупроводниковых приборов. Способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов включает формирование структуры планарного диода на кремниевой монокристаллической подложке, формирование металлизации рабочей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479888
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3bae

Устройство для приема дискретных сигналов

Изобретение относится к области систем передачи и приема дискретных сигналов. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости при приеме дискретных сигналов путем реализации посимвольного приема. Устройство для приема дискретных сигналов содержит первый 1, второй 2 и третий 3...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480839
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3bcb

Активная пространственная передающая антенная решетка

Изобретение относится к антенной технике, в частности к активным пространственным передающим антенным решеткам миллиметрового диапазона волн, и может быть использовано при создании антенн с немеханическим качанием луча антенны для сверхскоростной (более 15 Гбит/с) спутниковой информации....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480868
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3bcd

Многодиапазонная антенна круговой поляризации с метаматериалом

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве самостоятельной приемной, передающей или приемо-передающей многочастотной антенны или элемента фазированной антенной решетки. Техническим результатом изобретения является достижение большей компактности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480870
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.4a26

Передающий антенный модуль

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к активным антенным модулям. Техническим результатом является повышение функциональных возможностей передающего антенного модуля и технологичность изготовления передающего антенного модуля. Передающий антенный модуль состоит из антенного элемента,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484562
Дата охранного документа: 10.06.2013
Показаны записи 1-10 из 97.
20.01.2013
№216.012.1def

Малогабаритная свч-антенна на основе метаматериала

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано при создании и изготовлении малогабаритных антенн, обеспечивающих сужение диаграммы направленности. Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик СВЧ-антенн при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473157
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.02.2013
№216.012.2478

Электронное устройство оперативного восстановления измерений псевдодальности

Изобретение относится к области создания портативных навигационных приемников, а также средств автономного контроля навигационных сигналов спутниковых систем ГЛОНАСС, GPS. Достигаемый технический результат заявленного изобретения - возможность создания навигационных приемников с функцией...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474838
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.247f

Способ формирования навигационных радиосигналов навигационных космических аппаратов (нка) на геостационарной орбите (гсо) и/или навигационных космических аппаратов (нка) на геосинхронной наклонной орбите (гсно) с помощью земных станций и система для его реализации

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам спутникового наземного позиционирования, и может быть использовано для определения местоположения и навигации потребителя. Технический результат заключается в повышении надежности работы системы за счет автономной оценки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474845
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24f1

Способ радиосвязи с землей постоянно действующей обитаемой базы на обратной (невидимой) стороне луны и система для осуществления данного способа

29 Изобретение относится к технике связи. Технический результат состоит в создании постоянной радиосвязи лунной базы на обратной стороне Луны. Для этого три лунных спутника-ретранслятора выведены в точки либрации системы Луна-Земля, через которые осуществляется связь расположенной на обратной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474959
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28c5

Способ обеспечения постоянной радиосвязи обитаемой базы на поверхности марса с землей и система для осуществления данного способа

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в космической технике. Технический результат состоит в создании постоянной радиосвязи обитаемой базы на поверхности Марса (ОБМ) с Землей и управления аппаратурой ОБМ. Для этого используют две подсистемы связи, составляющих единую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475957
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.04.2013
№216.012.37ff

Способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов

Изобретение относится к области изготовления дискретных полупроводниковых приборов. Способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов включает формирование структуры планарного диода на кремниевой монокристаллической подложке, формирование металлизации рабочей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479888
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3bae

Устройство для приема дискретных сигналов

Изобретение относится к области систем передачи и приема дискретных сигналов. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости при приеме дискретных сигналов путем реализации посимвольного приема. Устройство для приема дискретных сигналов содержит первый 1, второй 2 и третий 3...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480839
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3bcb

Активная пространственная передающая антенная решетка

Изобретение относится к антенной технике, в частности к активным пространственным передающим антенным решеткам миллиметрового диапазона волн, и может быть использовано при создании антенн с немеханическим качанием луча антенны для сверхскоростной (более 15 Гбит/с) спутниковой информации....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480868
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3bcd

Многодиапазонная антенна круговой поляризации с метаматериалом

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве самостоятельной приемной, передающей или приемо-передающей многочастотной антенны или элемента фазированной антенной решетки. Техническим результатом изобретения является достижение большей компактности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480870
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.4a26

Передающий антенный модуль

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к активным антенным модулям. Техническим результатом является повышение функциональных возможностей передающего антенного модуля и технологичность изготовления передающего антенного модуля. Передающий антенный модуль состоит из антенного элемента,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484562
Дата охранного документа: 10.06.2013

Похожие РИД в системе