×
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 71-80 из 84.
26.08.2017
№217.015.d9f0

Датчик электростатического поля

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники, а именно к средствам измерения напряженности электростатических полей, в том числе и в условиях космического пространства. Датчик электростатического поля содержит вибрационный модулятор, состоящий из катушки индуктивности,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623690
Дата охранного документа: 28.06.2017
26.08.2017
№217.015.e736

Способ измерения электрических параметров и характеристик без демонтажа объекта исследования, а также устройства для его реализации

Изобретения могут использоваться в электронной, космической, авиационной, военной и других отраслях промышленности. Способ измерения электрических параметров или характеристик объекта исследования, установленного в электронном устройстве или блоке без демонтажа объекта исследования с печатной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627281
Дата охранного документа: 04.08.2017
19.01.2018
№218.016.01e6

Способ изготовления сквозных металлизированных микроотверстий в кремниевой подложке

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении 3D-устройств микросистемной техники и полупроводниковых приборов, содержащих в своей структуре металлизированные и/или неметаллизированные сквозные отверстия в кремнии различного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629926
Дата охранного документа: 04.09.2017
10.05.2018
№218.016.46c3

Тест-реле с механической активацией аксессуаром измерительного прибора

Изобретение может использоваться в электронной, космической, авиационной, военной промышленности при создании электронной аппаратуры, предполагающей проведение диагностики, настройки, поиск неисправностей, входной и выходной контроль. Основное назначение изобретения - обеспечение возможности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650502
Дата охранного документа: 16.04.2018
20.02.2019
№219.016.c2cc

Модуляционная схема несущей частоты

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиосистемах с фазовым методом модуляции для скрытной передачи цифровой высокоскоростной информации по радиоканалу космической связи при отсутствии организованных помех. Техническим результатом заявленного технического решения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002401515
Дата охранного документа: 10.10.2010
29.03.2019
№219.016.f746

Тепловой микромеханический актюатор и способ его изготовления

Изобретение относится к области микросистемной техники и может быть использовано при создании и изготовлении микромеханических устройств, содержащих упругие гибкие деформируемые исполнительные элементы, обеспечивающие преобразование «электрический сигнал - перемещение» и/или «изменение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002448896
Дата охранного документа: 27.04.2012
19.04.2019
№219.017.2ef1

Устройство для определения захвата системы фазовой автоподстройки частоты

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в различных устройствах, реализованных на основе систем фазовой автоподстройки частоты, в частности в приемниках фазоманипулированных сигналов для создания опорного напряжения при синхронном детектировании. Достигаемый технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002384941
Дата охранного документа: 20.03.2010
19.04.2019
№219.017.2ef5

Цифровая система фазовой автоподстройки частоты (варианты)

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в устройствах, реализованных на основе систем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Достигаемый технический результат - быстрое вхождение в синхронизм ФАПЧ при приеме коротких сообщений, повышение надежности. Цифровая система ФАПЧ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002383991
Дата охранного документа: 10.03.2010
19.04.2019
№219.017.33fa

Способ определения и прогнозирования движения космического аппарата на низких орбитах, подверженного влиянию торможения в атмосфере

Изобретение относится к технике определения и прогнозирования торможения космических аппаратов на низких орбитах вследствие вариаций плотности верхней атмосферы. Способ определения и прогнозирования движения космического аппарата заключается в том, что измеряют траекторные параметры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002463223
Дата охранного документа: 10.10.2012
29.04.2019
№219.017.4392

Способ управления энергообеспечением космического аппарата и система для его реализации

Изобретение относится к области энергообеспечения космических аппаратов (КА). Способ основан на пополнении системы энергообеспечения КА от внешних источников. Одна или более КА-электростанций, размещенных на рабочих орбитах в зоне прямой видимости КА, определяют местоположение КА, включают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002411163
Дата охранного документа: 10.02.2011
Показаны записи 71-80 из 101.
26.08.2017
№217.015.d9f0

Датчик электростатического поля

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники, а именно к средствам измерения напряженности электростатических полей, в том числе и в условиях космического пространства. Датчик электростатического поля содержит вибрационный модулятор, состоящий из катушки индуктивности,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623690
Дата охранного документа: 28.06.2017
26.08.2017
№217.015.e736

Способ измерения электрических параметров и характеристик без демонтажа объекта исследования, а также устройства для его реализации

Изобретения могут использоваться в электронной, космической, авиационной, военной и других отраслях промышленности. Способ измерения электрических параметров или характеристик объекта исследования, установленного в электронном устройстве или блоке без демонтажа объекта исследования с печатной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627281
Дата охранного документа: 04.08.2017
19.01.2018
№218.016.01e6

Способ изготовления сквозных металлизированных микроотверстий в кремниевой подложке

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении 3D-устройств микросистемной техники и полупроводниковых приборов, содержащих в своей структуре металлизированные и/или неметаллизированные сквозные отверстия в кремнии различного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629926
Дата охранного документа: 04.09.2017
10.05.2018
№218.016.46c3

Тест-реле с механической активацией аксессуаром измерительного прибора

Изобретение может использоваться в электронной, космической, авиационной, военной промышленности при создании электронной аппаратуры, предполагающей проведение диагностики, настройки, поиск неисправностей, входной и выходной контроль. Основное назначение изобретения - обеспечение возможности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650502
Дата охранного документа: 16.04.2018
09.06.2018
№218.016.5c91

Способ изготовления бескорпусного диода для солнечных батарей космических аппаратов

Изобретение относится к области технологии дискретных полупроводниковых приборов и может быть использовано при изготовлении бескорпусных диодов для солнечных батарей космических аппаратов. Способ изготовления бескорпусного диода для солнечных батарей космических аппаратов согласно изобретению...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656126
Дата охранного документа: 31.05.2018
09.06.2018
№218.016.5d06

Способ изготовления чувствительного элемента акселерометра

Изобретение может быть использовано при создании и изготовлении микромеханических устройств, содержащих упругие гибкие деформируемые исполнительные элементы методом химического травления с использованием масок. Способ изготовления чувствительного элемента акселерометра основан на формировании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656109
Дата охранного документа: 31.05.2018
20.06.2018
№218.016.63e1

Способ обработки полиимидной пленки в факеле неравновесной гетерогенной низкотемпературной свч- плазмы при атмосферном давлении

Изобретение относится к технологии микроэлектроники, а именно изготовлению изделий микроэлектроники, содержащих в конструкции клеевое адгезионное соединение «полиимидная пленка-металл». В частности, предложена обработка полиимидной пленки в факеле неравновесной гетерогенной низкотемпературной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657899
Дата охранного документа: 18.06.2018
23.09.2018
№218.016.8a1e

Ступня ноги шагающего космического микроробота

Изобретение относится к робототехнике, а именно к шагающим мобильным роботам, и предназначено для осуществления работ в экстремальных ситуациях, преимущественно в условиях открытого космоса и выполнения задач напланетных миссий. Ступня ноги шагающего космического микроробота выполнена в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667594
Дата охранного документа: 21.09.2018
23.09.2018
№218.016.8a2a

Ступня ноги шагающего космического микромеханизма

Изобретение относится к робототехнике, а именно к шагающим мобильным роботам, и предназначено для осуществления работ в экстремальных ситуациях, преимущественно в условиях открытого космоса, и выполнения задач напланетных миссий. Ступня выполнена в виде пластины с нанесенным на площадь ее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667593
Дата охранного документа: 21.09.2018
03.11.2018
№218.016.99ff

Способ создания двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями

Способ создания двустороннего топологического рисунка металлизации позволит повысить технологичность и воспроизводимость при формировании двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями. При формировании топологического рисунка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002671543
Дата охранного документа: 01.11.2018
+ добавить свой РИД