專利名稱：多通道光開關(guān)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作為WDM光通信網(wǎng)中的重要部件的光開關(guān)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于轉(zhuǎn)換多通路光信號(hào)的設(shè)備以及一種制造該設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
通常，在波分復(fù)用(以下稱為“WDM”)光通信網(wǎng)中，光開關(guān)用于改變通過(guò)光纖傳送的光信號(hào)的路由。最近開發(fā)的光開關(guān)采用微機(jī)電系統(tǒng)(以下稱為“MEMS”)技術(shù)。
圖1a和1b是分別示出傳統(tǒng)MEMS光開關(guān)的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換過(guò)程的原理圖。
參考圖1a和1b，傳統(tǒng)MEMS光開關(guān)采用其中因?yàn)榫哂蠱EMS結(jié)構(gòu)的致動(dòng)器(actuator)的位移而使輸入端光纖發(fā)出的光被微型反射鏡反射，并至少在兩個(gè)方向傳送的方法。
如圖1a和1b所示，傳統(tǒng)MEMS光開關(guān)包括輸入端光纖11，將要轉(zhuǎn)換的光信號(hào)輸入到其內(nèi)；第一輸出端光纖12，與輸入端光纖11排列在一條直線上；以及第二輸出端光纖13，與輸入端光纖11垂直排列。傳統(tǒng)MEMS光開關(guān)還包括微型反射鏡14，位于輸入端光纖11與第一輸出端光纖12和第二輸出端光纖13之間，用于利用反射改變輸入的光信號(hào)的方向；以及致動(dòng)器15，用于驅(qū)動(dòng)微型反射鏡14。
以下將詳細(xì)說(shuō)明用于轉(zhuǎn)換光信號(hào)的MEMS光開關(guān)的原理。如圖1a所示，致動(dòng)器15驅(qū)動(dòng)微型反射鏡14，以使微型反射鏡14向第二輸出端光纖13的反向移動(dòng)。然后，輸入到輸入端光纖11的光信號(hào)并行傳播，并進(jìn)入第一輸出端光纖12。
另一方面，如圖1b所示，致動(dòng)器15驅(qū)動(dòng)微型反射鏡14，以使微型反射鏡14向著第二輸出端光纖13的方向移動(dòng)，并位于輸入端光纖11與第一輸出端光纖12和第二輸出端光纖13之間。然后，從輸入端光纖11輸入的光信號(hào)被微型反射鏡14反射，并進(jìn)入第二輸出端光纖13。傳統(tǒng)MEMS光開關(guān)利用上述原理轉(zhuǎn)換光信號(hào)，因此其優(yōu)點(diǎn)是，例如提高轉(zhuǎn)換速度并降低功耗比。
為了以大容量處理光信號(hào)從而滿足迅速增加的光通信網(wǎng)用戶，需要一種對(duì)多通路提供信號(hào)轉(zhuǎn)換的技術(shù)。然而，使用微型反射鏡和致動(dòng)器的傳統(tǒng)MEMS光開關(guān)的問題在于，因?yàn)楣庑盘?hào)的特性，難以處理多通路，而且難以封裝。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述問題，提出本發(fā)明，而且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種包括多個(gè)通路、以大容量有效處理光信號(hào)的光開關(guān)以及一種制造該光開關(guān)的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在多通路的整個(gè)光路由上提供具有一致光學(xué)性能的光信號(hào)的光開關(guān)以及一種制造該光開關(guān)的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，利用多通路光開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)上述以及其他目的，該多通路光開關(guān)包括支架；輸入端光纖，固定在該支架上，用于通過(guò)其輸入要轉(zhuǎn)換的光信號(hào)；多個(gè)輸出端光纖，固定在該支架上，用于通過(guò)其輸出通過(guò)輸入端光纖輸入的光信號(hào)；多個(gè)微型反射鏡，用于反射通過(guò)輸入端光纖輸入的光信號(hào)，然后使該光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)多個(gè)輸出端光纖中的指定的輸出端光纖；以及多個(gè)致動(dòng)器，分別連接到微型反射鏡，用于調(diào)節(jié)微型反射鏡的位置，以便該微型反射鏡反射光信號(hào)。
該多通路光開關(guān)優(yōu)先進(jìn)一步包括多個(gè)透鏡，它們固定在該支架上而且分別與光纖隔離開指定距離，用于準(zhǔn)直通過(guò)光纖傳送和接收的光信號(hào)，以使光信號(hào)在整個(gè)恒定光程上具有一致光學(xué)性能。
此外，該多通路光開關(guān)優(yōu)先進(jìn)一步包括用于包圍支架的上部的外殼。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制造多通路光開關(guān)的方法，該方法包括步驟(a)在支架上形成用于容納多條光纖、多個(gè)透鏡、多個(gè)微型反射鏡以及多個(gè)致動(dòng)器的的凹槽；(b)將為了調(diào)節(jié)其大小和入射面而研磨過(guò)的透鏡固定在該支架上；(c)將光纖插入支架上的凹槽內(nèi)，所述光纖分別與透鏡隔離開指定氣隙，以使透鏡在整個(gè)指定光程上具有一致光學(xué)性能；(d)微調(diào)插入的光纖，然后將調(diào)節(jié)的光纖固定到支架上；以及(e)將微型反射鏡和致動(dòng)器排列到支架上的相應(yīng)位置，以便微型反射鏡將光信號(hào)反射到指定通路。
該方法優(yōu)先進(jìn)一步包括利用外殼包圍支架的上部的步驟(f)。


根據(jù)以下結(jié)合附圖所做的詳細(xì)說(shuō)明，可以更清楚地理解本發(fā)明的上述以及其他目的、特征以及其他優(yōu)點(diǎn)，附圖包括圖1a是示出傳統(tǒng)MEMS光開關(guān)的結(jié)構(gòu)的原理圖；圖1b是示出傳統(tǒng)MEMS光開關(guān)的轉(zhuǎn)換過(guò)程的原理圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多通路光開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3a至3d是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多通路光開關(guān)的轉(zhuǎn)換過(guò)程的原理圖；以及圖4是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多通路光開關(guān)的制造過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，即使同樣或類似的單元示于不同附圖中，仍利用同樣的參考編號(hào)表示它們。在本發(fā)明的以下說(shuō)明中，如果對(duì)在此引入的已知功能和配置做詳細(xì)說(shuō)明可能使本發(fā)明的主題非常不清楚，則省略它們。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多通路光開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理圖。
參考圖2，多通路光開關(guān)包括輸入端光纖200、多個(gè)輸出端光纖201至204、其數(shù)量與輸出端光纖201至204的數(shù)量對(duì)應(yīng)的透鏡210至214、微型反射鏡222至224以及致動(dòng)器232至234。輸入端光纖200、輸出端光纖201至204、透鏡210至214、微型反射鏡222至224以及致動(dòng)器232至234位于由硅片構(gòu)成的支架240上。
盡管本發(fā)明的實(shí)施例包括4個(gè)通路A、B、C和D，但是多通路光開關(guān)可以包括4個(gè)以上的通路。
將要轉(zhuǎn)換的光信號(hào)輸入到輸入端光纖200。第一輸出端光纖201與輸入端光纖200排列在一條直線上。第二、第三以及第四輸出端光纖202、203以及204垂直于輸入端光纖200，以使通路B、C和D位于輸入端光纖200與第一輸出端光纖201之間。
以這樣的方式形成用于改變光信號(hào)的方向的微型反射鏡222、223和224，即，通過(guò)輸入端光纖200輸入的光信號(hào)被微型反射鏡222、223和224反射，然后通過(guò)第二、第三以及第四輸出端光纖202、203以及204輸出。微型反射鏡222、223和224分別以約45度的傾角傾向于由輸入端光纖200與第二、第三以及第四輸出端光纖202、203以及204的相應(yīng)之一形成的垂直面。
構(gòu)造致動(dòng)器232、233和234以使微型反射鏡222、223和224執(zhí)行轉(zhuǎn)換過(guò)程。微型反射鏡222、223和224分別連接到致動(dòng)器232、233和234的一端，并操作微型反射鏡222、223和224以在致動(dòng)器232、233和234的控制下轉(zhuǎn)換信號(hào)。在此，以這樣的方式設(shè)計(jì)微型反射鏡222、223和224以及致動(dòng)器232、233和234，以致可以單獨(dú)生產(chǎn)它們?nèi)缓髮⑺鼈兘M合在一起，或者集成生產(chǎn)它們。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在硅片構(gòu)成的支架240上構(gòu)造用于準(zhǔn)直光信號(hào)的透鏡210、211、212、213和214。例如，第一透鏡210用于使利用圖2所示轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通過(guò)輸入端光纖200輸入，然后通過(guò)第一輸出端光纖201輸出的光信號(hào)平行一致傳播，而不因?yàn)橹付ň嚯x發(fā)生波形失真。如上所述，本發(fā)明該實(shí)施例的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)提供在通路A、B、C和D中整個(gè)光信號(hào)傳播路徑具有一致特性而且光學(xué)性能(介入損耗、PDL以及回?fù)p)在通路A、B、C和D的容差范圍內(nèi)的光信號(hào)。即，如圖2所示，盡管在輸入端光纖200的一端與每個(gè)垂直于輸入端光纖200的通路B、C和D之間的光程距離存在差別，但是傳送到通路B、C和D的光信號(hào)的光學(xué)性能保持一致。
圖3a至3d是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多通路光開關(guān)的轉(zhuǎn)換過(guò)程的原理圖。在此，將輸入端光纖200與第一輸出端光纖201之間的光傳播路徑定義為“主光傳播路徑”。
參考圖3a，為了通過(guò)通路A輸出通過(guò)輸入端光纖200輸入的光信號(hào)，操作所有致動(dòng)器232、233和234，以使微型反射鏡222、223和224從主光傳播路徑收回。因此，通過(guò)輸入端光纖200輸入的光信號(hào)直接沿主光傳播路徑前進(jìn)，然后輸出到通路A。
參考圖3b，為了通過(guò)通路B輸出通過(guò)輸入端光纖200輸入的光信號(hào)，操作致動(dòng)器232、233和234，以使第一微型反射鏡222位于主光傳播路徑上。然后，通過(guò)輸入端光纖200輸入的光信號(hào)被第一微型反射鏡222反射，之后，輸出到通路B。
參考圖3c，與圖3b所示的方式相同，在第一微型反射鏡222從主光傳播路徑收回，而第二微型反射鏡223位于主光傳播路徑上的情況下，通過(guò)輸入端光纖200輸入的光信號(hào)被第二微型反射鏡223反射，之后，輸出到通路C。此外，參考圖3d，在第一和第二微型反射鏡222和223從主光傳播路徑收回，而第三微型反射鏡224位于主光傳播路徑上的情況下，通過(guò)輸入端光纖200輸入的光信號(hào)被第三微型反射鏡224反射，之后，輸出到通路D。
圖4是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多通路光開關(guān)的制造過(guò)程的流程圖。
首先，在步驟402，在由硅片構(gòu)成的支架上形成用于容納光纖、透鏡、微型反射鏡以及致動(dòng)器的凹槽。
在步驟404，對(duì)透鏡進(jìn)行研磨以調(diào)節(jié)其大小和入射面，然后，將它固定到支架上。
在步驟406，其兩端被研磨成與透鏡成8度角的光纖插入支架上的凹槽中。在此，光纖與透鏡隔離開指定氣隙，以使透鏡在整個(gè)指定光程具有一致光學(xué)性能。
在步驟408，微調(diào)插入的光纖，并將它固定到支架上。
在步驟410，微型反射鏡和致動(dòng)器分別定位在支架上的相應(yīng)位置。
在步驟412，為了保護(hù)所制造的光開關(guān)的上述部件不受外界干擾，利用外殼包圍支架的上表面。因此，利用以上描述的步驟，就完成了制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光開關(guān)。
從以上描述中可以看出，本發(fā)明提供了一種包括多個(gè)通路、以大容量有效處理光信號(hào)的光開關(guān)以及一種制造該光開關(guān)的方法。
此外，該光開關(guān)可以在多通路的整個(gè)光路由上提供一致的光學(xué)性能，因此改善了通信性能。
盡管為了說(shuō)明問題，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員可以理解，在所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，可以對(duì)其進(jìn)行各種修改、附加和替換。
權(quán)利要求
1.一種多通路光開關(guān)，包括支架；輸入端光纖，固定在該支架上，用于通過(guò)其輸入要轉(zhuǎn)換的光信號(hào)；多個(gè)輸出端光纖，固定在該支架上，用于通過(guò)其輸出通過(guò)輸入端光纖輸入的光信號(hào)；多個(gè)微型反射鏡，用于反射通過(guò)輸入端光纖輸入的光信號(hào)，然后使該光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)多個(gè)輸出端光纖中的指定的輸出端光纖；以及多個(gè)致動(dòng)器，分別連接到微型反射鏡，用于調(diào)節(jié)微型反射鏡的位置，以便該微型反射鏡反射光信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通路光開關(guān)，該多通路光開關(guān)進(jìn)一步包括多個(gè)透鏡，它們固定在該支架上而且分別與光纖隔離開指定距離，用于準(zhǔn)直通過(guò)光纖傳送和接收的光信號(hào)，以使光信號(hào)在整個(gè)恒定光程上具有一致光學(xué)性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通路光開關(guān)，該多通路光開關(guān)進(jìn)一步包括用于包圍支架的上部的外殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通路光開關(guān)，其中支架由硅片構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通路光開關(guān)，其中利用環(huán)氧樹脂將光纖固定在該支架上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多通路光開關(guān)，其中利用環(huán)氧樹脂將光纖和透鏡固定在該支架上。
7.一種制造多通路光開關(guān)的方法，該方法包括步驟(a)在支架上形成用于容納多條光纖、多個(gè)透鏡、多個(gè)微型反射鏡以及多個(gè)致動(dòng)器的凹槽；(b)將為了調(diào)節(jié)其大小和入射面而研磨過(guò)的透鏡固定在該支架上；(c)將光纖插入支架上的凹槽內(nèi)，所述光纖分別與透鏡隔離開指定氣隙，以使透鏡在整個(gè)指定光程上具有一致光學(xué)性能；(d)微調(diào)插入的光纖，然后將調(diào)節(jié)的光纖固定到支架上；以及(e)將微型反射鏡和致動(dòng)器排列到支架上的相應(yīng)位置，以便微型反射鏡將光信號(hào)反射到指定通路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，該方法進(jìn)一步包括利用外殼包圍支架的上部的步驟(f)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中利用環(huán)氧樹脂將光纖和透鏡固定在該支架上。
10.一種光準(zhǔn)直設(shè)備，該光準(zhǔn)直設(shè)備包括支架；光纖，固定在支架上，用于傳送和接收光信號(hào)；以及透鏡，固定在該支架上，而且分別與光纖隔離開指定距離，用于準(zhǔn)直通過(guò)光纖傳送和接收的光信號(hào)，以使光信號(hào)在整個(gè)恒定光程上具有一致光學(xué)性能。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光準(zhǔn)直設(shè)備，該光準(zhǔn)直設(shè)備進(jìn)一步包括用于包圍支架的上部的外殼。
12.一種制造光準(zhǔn)直設(shè)備的方法，該方法包括步驟(i)在支架上形成用于容納光纖和透鏡的凹槽；(ii)將為了調(diào)節(jié)其大小和入射面而研磨過(guò)的透鏡固定在該支架上；(iii)將光纖插入支架上的凹槽內(nèi)，所述光纖分別與透鏡隔離開指定氣隙，以使透鏡在整個(gè)指定光程上具有一致光學(xué)性能；以及(iv)微調(diào)插入的光纖，然后將調(diào)節(jié)的光纖固定到支架上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，該方法進(jìn)一步包括利用外殼包圍支架的上部的步驟(v)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多通路光開關(guān)及其制造方法。該多通路光開關(guān)包括支架；輸入端光纖，固定在該支架上，用于通過(guò)其輸入要轉(zhuǎn)換的光信號(hào)；多個(gè)輸出端光纖，固定在該支架上，用于通過(guò)其輸出通過(guò)輸入端光纖輸入的光信號(hào)；多個(gè)微型反射鏡，用于反射通過(guò)輸入端光纖輸入的光信號(hào)，然后使該光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)多個(gè)輸出端光纖中的指定的輸出端光纖；以及多個(gè)致動(dòng)器，分別連接到微型反射鏡，用于調(diào)節(jié)微型反射鏡的位置，以便該微型反射鏡反射光信號(hào)。
文檔編號(hào)G02B6/35GK1576927SQ20031010252
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2003年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月26日
發(fā)明者洪碩基, 李玲揆 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社