Brière, Jonathan
(2018).
« Micro miroirs et commutateurs MEMS à actuations électrostatiques » Mémoire.
Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en génie électrique.
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Résumé
Ce mémoire présente le processus d'élaboration, de simulations et les résultats de tests mécaniques d'un micro miroir et d'un commutateur optique MEMS rotationnels pouvant être utilisés dans les systèmes de télécommunications. L'augmentation importante des transferts de données à travers le globe pousse les fournisseurs de service à observer d'un œil attentif les développements des systèmes optiques pouvant remplacer les systèmes électriques actuels et ce, à faible coût. Les MEMS développés à travers ce projet utilisent une technologie de fabrication planaire faible coût et offrent une couverture angulaire de 19 ° atteignable à l'aide d'actuateurs électrostatiques en peignes circulaires utilisant une tension maximale de 180 V pour une fabrication suivant le plan cristallin <110>. Le micro miroir final de ce projet possède une fréquence de résonance de 2,68 kHz. Le développement de structures connexes, incluant un verrou, un loquet et plusieurs réducteurs d'interstice, améliorant les aptitudes optiques et mécaniques des MEMS sont aussi présentées dans ce mémoire. Le verrou permet de maintenir une position angulaire prédéterminée pour une longue période avec une résolution d'environ 0,5 ° en utilisant une tension de 40 V. Le loquet permet de maintenir le verrou en place en cas de panne électrique ce qui garantit qu'au moins une position reste active le cas échéant. Il fonctionne à une tension de 31 V. Le réducteur d'interstice quant à lui permet de minimiser les pertes optiques à l'interface du MEMS en rapprochant la plateforme suspendue vers la partie ancrée. Il permet de réduire l'interstice initial de 3,25 μm à un interstice final constant de 0,25 μm en utilisant une tension de 113 V. Une démonstration technique de l'allégement du micro miroir a permis de retirer 34 % de la masse totale du MEMS afin d'en augmenter la fréquence de résonance. Un commutateur optique de type 1 x N fut aussi fabriqué en utilisant la configuration d'ancrage et les actuateurs circulaires du micro miroir. Ce commutateur offre une couverture angulaire supérieure au miroir fabriqué selon le plan <100> du silicium, soit 15 ° en utilisant une tension d'environ 220 V. Deux verrous peuvent être utilisés pour ce commutateur ce qui double la résolution angulaire verrouillable. Finalement, une première implémentation optique du micro miroir afin d'en faire un commutateur cross-bar a été effectuée et démontre des pertes expérimentales totales de 14,6 dB dans l'état bar et de 17 dB dans l'état cross pour l'insertion du MEMS, incluant les couplages aux fibres lentillées et les pertes du montage de tests.
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MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Actuateur électrostatique, verrou, système micro-électro-mécanique (MEMS), système micro-opto-électro-mécanique (MOEMS), micro-plateforme, commutateur optique, scan, optique intégrée, SOI MEMS, guide d'onde.
| Type: |
Mémoire accepté
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| Informations complémentaires: |
Le mémoire a été numérisé tel que transmis par l'auteur. |
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Directeur de thèse: |
Nabki, Frédéric |
| Mots-clés ou Sujets: |
MOEMS / Micromiroirs / Commutateurs optiques / MEMS |
| Unité d'appartenance: |
Faculté des sciences > Département d'informatique |
| Déposé par: |
Service des bibliothèques
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| Date de dépôt: |
18 sept. 2018 07:42 |
| Dernière modification: |
18 sept. 2018 07:42 |
| Adresse URL : |
http://archipel.uqam.ca/id/eprint/11630 |
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