專利名稱：光開關(guān)及光開關(guān)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以切換在多路光纖中傳送的光信號(hào)的連接的光開關(guān)以及具備光開關(guān)的光開關(guān)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在使用了光纖的光通信中，使用了N×N個(gè)光開關(guān)，即可以將在N個(gè)輸入端口通過光纖傳送來的光信號(hào)中的任意一個(gè)連接到N個(gè)輸出端口中的一個(gè)上并可以切換它們的連接的裝置。
在被稱之為三維(或者空間型)光矩陣開關(guān)的開關(guān)的一般構(gòu)成中，在輸入側(cè)和輸出側(cè)分別配置有陣列狀地排列了多個(gè)用于將光信號(hào)變成光束后向空間射出的平行光管的平行光管陣列和陣列狀地排列了使用通常的MEMS(Micro Electro-mechanical System)技術(shù)制造的多個(gè)可動(dòng)微鏡的微鏡陣列的組。從輸入側(cè)的平行光管出射的光束通過2個(gè)微鏡被控制方向并被引導(dǎo)到輸出側(cè)的任意的平行光管中。
關(guān)于具備光纖陣列和MEMS微鏡陣列、在光程的中間點(diǎn)折返并配置了反射鏡的形態(tài)，在特開2002-169107號(hào)公報(bào)已有所公開，以謀求通過構(gòu)成的簡(jiǎn)易化來容易地完成光學(xué)元件的實(shí)際安裝。此外，在2002年電子信息通信學(xué)會(huì)通信協(xié)會(huì)大會(huì)預(yù)約稿集B-12-4(p.444)『小型·簡(jiǎn)易安裝三維MEMS光開關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)』中，也對(duì)配置了屋頂型的折返反射鏡的形態(tài)做了公開。
『專利文獻(xiàn)1』特開2002-169107號(hào)公報(bào)『非專利文獻(xiàn)1』2002年電子信息通信學(xué)會(huì)通信協(xié)會(huì)大會(huì)預(yù)約稿集B-12-4(p.444)『小型·簡(jiǎn)易安裝三維MEMS光開關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)』
在上述現(xiàn)有技術(shù)中，沒有能夠充分地謀求光開關(guān)的小型化。為了做到三維光陣列開關(guān)的小型化，需要有效地配置構(gòu)成開關(guān)的部件或用于光束傳播的空間。
在三維光陣列開關(guān)的設(shè)計(jì)時(shí)，在由平行光管透鏡的能力決定的最大光程長(zhǎng)的限制和MEMS微鏡部件的最大擺角的限制中，由于為了高效且較多地結(jié)合通路，在實(shí)際中謀求盡可能長(zhǎng)地延長(zhǎng)在光程的切換中使用的從作為光程區(qū)域的輸入反射鏡到輸出反射鏡的光程長(zhǎng)度，因此，本發(fā)明小組討論了作為怎樣配置這部分光程空間的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
此外，為了防止光的傳送損失，光纖需要保持足夠平緩的曲線(通常R為3cm以上)引出，且需要根據(jù)光纖的引出方向在其引出范圍形成比較大的空間。
在上述的現(xiàn)有技術(shù)的三維光開關(guān)中，由于輸入輸出反射鏡之間的光程和光纖的引出方向形成近似正交的構(gòu)成，因而，如果要將其收納在正方體的包裝內(nèi)則包裝內(nèi)的固定空間將變大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是克服上述這樣的問題，高效地配置構(gòu)成部件，提供小型或者薄型的光開關(guān)。
為了解決上述問題，本發(fā)明具有如下的構(gòu)成。
由此，即便是在連接可三維地切換的多路輸入輸出光纖時(shí)也可以提供小型化·薄型化了的光開關(guān)。
(1)本發(fā)明的一種光開關(guān)，具有配備了多個(gè)連接于光纖的平行光管的平行光管陣列；配備了多個(gè)光學(xué)地連接著從上述平行光管陣列的第1平行光管出射的光的可動(dòng)反射鏡的反射鏡陣列；光學(xué)地連接著從上述反射鏡陣列的反射鏡出射的光的第1反射鏡；光學(xué)地連接著從上述第1反射鏡出射的光的第2反射鏡；以及光學(xué)地連接著從上述第2反射鏡出射的光的上述平行光管陣列的第2平行光管，從上述第2反射鏡出射的光經(jīng)由上述第1反射鏡和上述反射鏡陣列而光學(xué)地連接著上述第2平行光管。
(2)此外，本發(fā)明的一種光開關(guān)，具有配備了多個(gè)連接于光纖的平行光管的平行光管陣列；配備了多個(gè)光學(xué)地連接著從上述平行光管陣列的第1平行光管出射的光的可動(dòng)反射鏡的反射鏡陣列；光學(xué)地連接著從上述反射鏡陣列的反射鏡出射的光的第1反射鏡；光學(xué)地連接著從上述第1反射鏡出射的光的第2反射鏡；以及光學(xué)地連接著從上述第2反射鏡出射的光的上述平行光管陣列的第2平行光管，上述第1反射鏡和第2反射鏡之間的上述光的光程包含位于比上述平行光管的長(zhǎng)度方向上的上述平行光管與上述光纖的連接部分更靠近上述光纖一側(cè)的區(qū)域。
例如，可以相反且近乎于平行地配置輸入平行光管陣列與反射鏡陣列之間和第1反射鏡與第2反射鏡之間的光程。
另外，上述反射鏡陣列與上述第1反射鏡最好是位于比上述平行光管的長(zhǎng)度方向上的上述平行光管和上述光纖的連接部分更靠近上述光平行光管側(cè)。
(3)再有，本發(fā)明的光開關(guān)的特征是從平行于上述反射鏡陣列和上述第1反射鏡之間的光程方向的方向看，上述第1反射鏡和上述第2反射鏡之間的光程形成于與上述平行光管陣列重疊的位置。
并且，較之上述反射鏡陣列的可動(dòng)反射鏡和上述第1反射鏡的光程，最好較長(zhǎng)地形成上述第1反射鏡和上述第2反射鏡之間的光程。此外，較之上述平行光管和上述反射鏡陣列的可動(dòng)反射鏡的光程，最好較長(zhǎng)地形成上述第1反射鏡和上述第2反射鏡之間的光程。
(4)作為光開關(guān)系統(tǒng)，其具有電路板、在上述電路板上連接多條光纖并將從第1光纖輸入的光輸出到通過驅(qū)動(dòng)可動(dòng)反射鏡而選擇的第2光纖的上述任一個(gè)光開關(guān)、以及控制上述可動(dòng)反射鏡的傾斜度以使輸入的光輸出到被選擇了的上述第2光纖的控制IC。
根據(jù)本發(fā)明，通過彎折光束的光程，可以減小框體內(nèi)的固定空間，實(shí)現(xiàn)小型或者薄型的光開關(guān)。
例如，在本發(fā)明的光開關(guān)中，可以在平行光管陣列的任意的輸入平行光管和任意的輸出平行光管之間連接光束。從輸入平行光管出射的光束被微鏡陣列的對(duì)應(yīng)的輸入微鏡反射，經(jīng)由第1反射鏡并由第2反射鏡經(jīng)由第1反射鏡被微鏡陣列的對(duì)應(yīng)輸出平行光管的輸出微鏡反射，入射到輸出平行光管?？梢苑謩e控制角度，從而使輸入微鏡控制光束準(zhǔn)確地入射到輸出微鏡，使輸出微鏡控制光束準(zhǔn)確地入射到輸出平行光管。
此外，與從平行光管陣列到微鏡陣列的光程相比或者與從微鏡陣列到第1反射鏡的光程相比，通過較長(zhǎng)地配置從第1反射鏡到第2反射鏡的光程，可以抑制框體的高度，實(shí)現(xiàn)薄型的光開關(guān)，另外，還可以將從第1反射鏡到第2反射鏡的光程之下的、平行光管里面的空間活用為盤繞地捆光纖的空間。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供小型或者薄型的光開關(guān)。


圖1所示是作為本發(fā)明之一實(shí)施形態(tài)的光開關(guān)的構(gòu)成的斷面原理圖；圖2所示是比較例的光開關(guān)的構(gòu)成的斷面原理圖；圖3所示是作為本發(fā)明之一實(shí)施形態(tài)的光開關(guān)中微鏡沒有動(dòng)作狀態(tài)下的光束光程的斷面原理圖；圖4所示是作為本發(fā)明之一實(shí)施形態(tài)的光開關(guān)中微鏡沒有動(dòng)作狀態(tài)下的光束光程的斷面原理圖；圖5所示是一例搭載了本發(fā)明的光開關(guān)的光開關(guān)系統(tǒng)的斜視原理圖；圖6所示是一例作為本發(fā)明之一實(shí)施形態(tài)的光開關(guān)的裝配構(gòu)造的平面原理圖；圖7是圖5的A-A斷面的斷面原理圖；圖8所示是一例作為本發(fā)明之一實(shí)施形態(tài)的光開關(guān)的裝配構(gòu)造的斜視原理圖；圖9a所示是一例構(gòu)成微鏡陣列的反射鏡基板的構(gòu)造的平面原理圖；圖9b所示是一例構(gòu)成微鏡陣列的反射鏡基板的構(gòu)造的斷面原理圖；圖10所示是一例構(gòu)成微鏡陣列的電極基板的構(gòu)造的平面原理圖；圖11所示是一例構(gòu)成微鏡陣列的隔墊基板的構(gòu)造的平面原理圖；圖12所示是一例構(gòu)成微鏡陣列的電極基板的構(gòu)造的平面原理圖；圖13所示是一例輸入輸出反射鏡配置中的驅(qū)動(dòng)電極配置的平面原理圖；圖14所示是一例輸入輸出反射鏡配置中的驅(qū)動(dòng)電極配置的平面原理圖；圖15所示是作為本發(fā)明之一實(shí)施形態(tài)的光開關(guān)的構(gòu)成的斷面原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面利用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
這里，本說明書公開的內(nèi)容只是一例，本發(fā)明并非僅限定于該公開形態(tài)。此外，本說明書并不妨礙對(duì)本發(fā)明附加眾所周知的技術(shù)或者進(jìn)行修正。
圖1所示是本發(fā)明的第1實(shí)施例的斷面原理圖。本發(fā)明的光開關(guān)1具有排列多個(gè)可以將傳播過光纖2的光變成光束后出射的平行光管3而成的平行光管陣列4、排列多個(gè)可以控制光束的反射方向的微鏡5而成的微鏡陣列6、第1固定反射鏡7以及第2固定反射鏡8，可以在平行光管陣列4的任意的2個(gè)平行光管間耦合光信號(hào)。為便于說明，如圖1中所示的那樣，設(shè)圖面的縱深方向?yàn)閄、高度方向?yàn)閅、長(zhǎng)度方向?yàn)閆。圖1的實(shí)施例給出的是在Y方向排列了2列平行光管3時(shí)的情況，在X方向也排列著多個(gè)平行光管3。例如，如果設(shè)有8列，則平行光管3的數(shù)目就是16。微鏡陣列6的微鏡5對(duì)應(yīng)各個(gè)平行光管3排列在入射從平行光管3出射的光束的位置上。
本發(fā)明的光開關(guān)將平行光管陣列4中的任意的2個(gè)平行光管作為輸入平行光管3a以及輸出平行光管3b，是可以在輸入平行光管3a和輸出平行光管3b之間耦合光信號(hào)的裝置。耦合通過從輸入平行光管3a出射的光束9被對(duì)應(yīng)于微鏡陣列6的輸入平行光管3a的輸入、微鏡5a反射，然后被第1固定反射鏡7反射、被第2固定反射鏡8反射并再次被第1固定反射鏡7反射，進(jìn)而被對(duì)應(yīng)于微鏡陣列6的輸出平行光管3b的輸入微鏡5b反射，入射到輸出平行光管3b達(dá)成。調(diào)節(jié)輸入微鏡5a的角度使光束準(zhǔn)確地入射到微鏡5b，進(jìn)而，調(diào)節(jié)輸出微鏡5b的角度使光束準(zhǔn)確地入射到輸出平行光管3b。這里，圖1中的輸入輸出平行光管的選擇方法只是一個(gè)例子，也可以包含在X方向排列的平行光管做各種各樣的選擇。在前述這樣的構(gòu)成中，由于輸入輸出的組合較多，故可以對(duì)應(yīng)多種的切換，但也可以是輸入側(cè)和輸出側(cè)的平行光管群已經(jīng)確定了的構(gòu)成。
這里，為了在中間點(diǎn)折返光程而設(shè)置了第2固定反射鏡8，由此，可以分別將微鏡以及平行光管作為輸入輸出一體化。
第1固定反射鏡7通過進(jìn)一步折曲從微鏡陣列6到第2固定反射鏡8的光程，可以將光程收納在盡可能小的空間中。
圖2所示是不具有相當(dāng)于本發(fā)明的第1固定反射鏡7的比較例的光開關(guān)101的斷面原理圖。由于在光束109的方向的切換中使用的是光程中輸入微鏡105a和輸出微鏡105b之間的部分，故在限定了的反射鏡的最大擺動(dòng)角和光程長(zhǎng)度中，為了得到盡可能多的通路的耦合，最好盡可能地加長(zhǎng)輸入輸出反射鏡間的光程長(zhǎng)而縮短其中的從平行光管103到微鏡105的光程。在圖2所示的比較例的光開關(guān)中，成為了希望取長(zhǎng)光程的輸入輸出微鏡間(微鏡陣列106和折返固定反射鏡107之間)的光程與平行光管103以及光纖102的軸方向正交了的設(shè)計(jì)。雖然將該構(gòu)成收納于框體內(nèi)的設(shè)計(jì)有種種考慮，但如果想要在盒狀的框體內(nèi)進(jìn)行收納，則框體內(nèi)產(chǎn)生的固定空間將變大，難以實(shí)現(xiàn)小型的光開關(guān)。
在圖1所示的本發(fā)明的光開關(guān)中，通過利用第1固定反射鏡7折曲光程，可以使從第1固定反射鏡7到第2固定反射鏡8的光的行進(jìn)方向與從平行光管陣列4到微鏡陣列6的光的行進(jìn)方向大致逆向平行，從而減小光開關(guān)的框體10內(nèi)的固定空間，實(shí)現(xiàn)小型的光開關(guān)。
第1固定反射鏡7在被第1固定反射鏡7反射的光束不接觸平行光管陣列的范圍配置在微鏡陣列6的附近，通過加長(zhǎng)第1固定反射鏡7到第2固定反射鏡8的光程，可以抑制框體10的高度構(gòu)成薄型，此外，通過將平行光管陣列4的后面的空間用于光纖2的盤繞，可以束縛光纖2從一處將之引出到框體10外，且引出部的密封容易，光纖2的在光開關(guān)框體外部的盤繞也變得容易，如此等等，通過這些構(gòu)成，可以有效地利用框體10內(nèi)部的空間。
雖然只要采用上述這樣的構(gòu)成便可以任意配置平行光管陣列4、微鏡陣列6、第1固定反射鏡7的相對(duì)的位置關(guān)系，但如圖3所示的那樣，在微鏡5不動(dòng)作的狀態(tài)下，通過確定位置使微鏡5的光束的反射角度12約為90度，第1的固定反射鏡的光束的反射角度13也約為90度，可以更自然地實(shí)現(xiàn)上述的光程。
此外，作為其他的形態(tài)，上述微鏡5的光束的反射角度可以不是90度的角度。例如，如圖4所示那樣，使平行光管3的光軸與微鏡陣列6的相對(duì)角度14大于45度，使上述的反射角度12小于90度的角度。光束被微鏡5反射后，如果考慮在第2反射鏡8折返并返回到微鏡陣列6時(shí)的光束在圖4的X方向擺動(dòng)的距離，則上述反射角度12越小光束的擺動(dòng)距離越大，微鏡5的擺動(dòng)角也是同樣。因而，為了以更小的微鏡擺動(dòng)角度連接端口之間，最好加大平行光管3的光軸與微鏡陣列6的角度13。例如，通過使上述相對(duì)角度13為45度到60度，可以使光束在X方向的擺動(dòng)距離增加約23％，因而比較理想。更好的做法是調(diào)節(jié)微鏡陣列6的位置和角度使在微鏡5處反射的光束不到達(dá)平行光管陣列4。
另外，為了抑制光開關(guān)的框體的高度，在不使微鏡5動(dòng)作的狀態(tài)下，第1固定反射鏡7與第2固定反射鏡8之間的光程在平行光管3的光軸和制造誤差的范圍內(nèi)最好是平行的。為達(dá)此目的，可以進(jìn)行設(shè)置例如使微鏡陣列6與第1固定反射鏡7的相對(duì)角度15達(dá)到約90度，第2固定反射鏡8呈與平行光管3的光軸垂直的姿勢(shì)。
在微鏡5中，可以使用利用MEMS(Micro ElectromechanicalSystem)技術(shù)制作的靜電驅(qū)動(dòng)反射鏡等。在靜電驅(qū)動(dòng)反射鏡的情況下，為了從外部對(duì)微鏡陣列6的反射鏡驅(qū)動(dòng)用電極外加電壓，可以使用如撓性配線板11從微鏡陣列6電氣地連接到設(shè)置在光開關(guān)框體外部的控制系統(tǒng)上。此外，可以在與光纖2的平行光管相反側(cè)的端部安裝用于連接通信系統(tǒng)的光連接器，對(duì)應(yīng)于需要，還可以在連接于輸出平行光管的光纖的前部連接用于部分地取出光束的光耦合器和用于檢測(cè)光強(qiáng)的光電二極管，以監(jiān)視光信號(hào)的強(qiáng)度。通過將監(jiān)視到的信號(hào)強(qiáng)度信息反饋給微鏡5的控制，還可以實(shí)時(shí)地、恒定地保持信號(hào)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)無各個(gè)通路的信號(hào)強(qiáng)度分散的、信號(hào)強(qiáng)度穩(wěn)定且可靠性高的光開關(guān)。
這樣，最好配置成使前往第2反射鏡的光和來自第2反射鏡的光都經(jīng)由第1反射鏡。
例如，配備具有多個(gè)連接于光纖的光出射部(如平行光管)的輸入部(如平行光管陣列)、具有多個(gè)照射從光出射部出射的光的可動(dòng)反射鏡(如微鏡5)的反射鏡陣列(如反射鏡陣列6)、照射由該反射鏡陣列輸出的光的第1反射鏡(如第1固定反射鏡7)、照射從第1反射鏡輸出的光的第2反射鏡(如第2固定反射鏡)和具有多個(gè)連接于光纖的感光部的輸出部，具有可以使從第2反射鏡輸出的光經(jīng)由第1反射鏡和反射鏡陣列照射到從輸出部中選擇的感光部的配置形態(tài)。此外，作為具體的形態(tài)，可以通過配備具有多個(gè)連接于光纖2的平行光管3的平行光管陣列4、具有多個(gè)作為光學(xué)地連接從平行光管陣列4的某個(gè)第1平行光管出射的光的可動(dòng)反射鏡5的反射鏡陣列6、作為光學(xué)地連接從反射鏡陣列6的反射鏡5出射的光的第1固定反射鏡7、作為光學(xué)地連接從第1反射鏡輸出的光的第2反射鏡的第2固定反射鏡8和連接從第2反射鏡輸出的光的平行光管陣列4的第2平行光管，且采用從第2固定反射鏡8輸出的光經(jīng)由第1固定反射鏡7以至于反射鏡陣列6光學(xué)地連接于上述第2平行光管所成的形態(tài)，對(duì)即便是連接有可三維地進(jìn)行切換的多個(gè)輸入輸出光纖的場(chǎng)合也可以提供小型化·薄型化了的光開關(guān)。
規(guī)定輸入反射鏡輸出反射鏡間的光程要取得足夠的距離。此外，輸入輸出光纖連接部需要有某種程度的空間。為此，最好經(jīng)由反射鏡使折返反射鏡與輸入輸出透鏡呈近似正交配置/經(jīng)由反射鏡使輸入透鏡與輸出透鏡呈近似正交配置。
不僅僅是可以明確地區(qū)別上述輸出部和輸入部的情況，也可以形成兼?zhèn)漭斎氩亢洼敵霾康墓δ艿妮斎胼敵霾?。由此，即便是連接有可三維地進(jìn)行切換的多個(gè)輸入輸出光纖的場(chǎng)合也可以提供小型化·薄型化了的光開關(guān)。
此外，作為第1反射鏡的第1固定反射鏡7和作為第2反射鏡的第2固定反射鏡8之間的光程，其形成最好能夠包含較平行光管3的長(zhǎng)度方向的平行光管3和光纖2的連接部位于光纖2側(cè)的區(qū)域。另外，微鏡陣列6和第1固定反射鏡7最好是配置在較平行光管3的長(zhǎng)度方向處平行光管3和光纖2的連接部位于平行光管側(cè)的形態(tài)。
例如，可以配置成輸入平行光管陣列與反射鏡陣列間和第1反射鏡與第2反射鏡間的光程相反且近似于平行。具體言之，例如在微鏡陣列的微鏡不動(dòng)作的狀態(tài)下，使從上述平行光管陣列到上述微鏡陣列的光束傳播方向與從上述第1固定反射鏡到第2固定反射鏡的光束傳播方向逆向且近似平行。所謂近似平行指的是包含制造誤差所導(dǎo)致的偏離平行的程度的平行。
另外，通過使從上述平行光管陣列到上述微鏡陣列的光束傳播方向與從上述第1固定反射鏡到第2固定反射鏡的光束傳播方向逆向且近似平行，可以在同一方向上整齊排列第1反射鏡與第2反射鏡間的光程和平行光管以及從平行光管引出的光纖，減小光開關(guān)框體內(nèi)部的固定空間，實(shí)現(xiàn)小型的光開關(guān)。
如果改變觀察方向，例如，如果從平行于微鏡陣列6和第1固定反射鏡7之間的光程方向觀察，則在與上述平行光管陣列4重疊的位置形成第1反射鏡7與第2反射鏡8之間的光程比較理想。
再有，可以較作為微鏡陣列6的可動(dòng)反射鏡的微鏡5和第1固定反射鏡7的光程更長(zhǎng)地形成第1反射鏡7與第2反射鏡8之間的光程。
這里，可以基于各個(gè)反射鏡間的最長(zhǎng)光程測(cè)量該光程。
另外，也可以較平行光管和微鏡陣列的可動(dòng)反射鏡的光程更長(zhǎng)地形成第1固定反射鏡和第2固定反射鏡間的光程。
與從平行光管到微鏡陣列以及從微鏡陣列到第1固定反射鏡的光程相比，通過較長(zhǎng)地配置從第1固定反射鏡到第2固定反射鏡的光程，可以抑制框體的高度實(shí)現(xiàn)薄型的光開關(guān)，也可以將從第1固定反射鏡到第2固定反射鏡的光程下的、平行光管里面的空間靈活應(yīng)用為盤繞地捆住光纖的空間。
此外，雖然在前面已經(jīng)言及，但較為理想的是配置好上述平行光管陣列、上述微鏡陣列、上述第1固定反射鏡以及上述第2反射鏡，以便使在上述微鏡陣列以及上述第1固定反射鏡處光束以約90度的角度反射，在上述第2固定反射鏡處光束以約180度的角度反射(可以形成在微鏡陣列的微鏡不動(dòng)作的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量的構(gòu)成)。
這里，在上述實(shí)施例中，我們給出了來自反射鏡陣列的光經(jīng)由第1反射鏡到達(dá)第2反射鏡，來自第2反射鏡的光再次經(jīng)由第1反射鏡到達(dá)反射鏡陣列的形態(tài)，但出現(xiàn)了復(fù)雜化的不利點(diǎn)，從減小微鏡陣列的可動(dòng)反射鏡的擺動(dòng)角幅度的觀點(diǎn)考慮，也可以分開設(shè)置輸入側(cè)平行光管和輸出側(cè)平行光管，從第2反射鏡經(jīng)由代替第1反射鏡的第3反射鏡到達(dá)微鏡陣列這樣進(jìn)行形成。
例如，可以如圖4的原理圖所示的那樣構(gòu)成包含了上述這樣的周邊部件的光開關(guān)系統(tǒng)20。實(shí)際安裝用于控制微鏡的控制IC21或放大器IC22等，并在帶有連接這些IC元件的配線的電路板24上搭載光開關(guān)25，也可以進(jìn)一步安裝光耦合器26或光電二極管27，在一塊電路板24上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。光纖28可以經(jīng)由光連接器29連接于光通信系統(tǒng)。此外，可以從外部連接電源供給線30、高壓電源供給線31、控制信號(hào)線32等。這里，圖4的例子給出的是2×2開關(guān)的情況，但通路數(shù)并非只限于這些。另外，可以通過替代光耦合器26以及光電二極管27使用一體化了兩者的分接器來提高集成度。
在上位的光通信系統(tǒng)中搭載上述這樣的光開關(guān)系統(tǒng)20時(shí)，可以考慮并列地在光通信系統(tǒng)的臺(tái)架上配置電路板。此時(shí)，通過降低電路板上的部件的高度，可以增加能夠搭載于臺(tái)架的電路板的片數(shù)。在光開關(guān)系統(tǒng)中，由于考慮到光開關(guān)1與其他的部件相比相對(duì)較高，故希望光開關(guān)1能盡可能采用薄型的。
這樣，在使用了MEMS反射鏡的開關(guān)系統(tǒng)中，配備有實(shí)際安裝了用于驅(qū)動(dòng)MEMS反射鏡的控制IC或放大器等的電路板。此外，為了檢測(cè)光輸出進(jìn)行反饋控制，有時(shí)候也需要安裝光電檢波器(PD)或光耦合器等。通過使用本實(shí)施例的光開關(guān)，也可以在這樣的電路板上搭載光開關(guān)本體的殼體而在一塊電路板上較好地構(gòu)筑系統(tǒng)。如果此時(shí)只有光開關(guān)本體是具有高度的殼體，則雖然其占有可以搭載本電路板的上位系統(tǒng)的臺(tái)架的空間，但僅此一點(diǎn)便可以通過使用本實(shí)施例的光開關(guān)來容易地形成薄型的殼體。
這樣，作為光開關(guān)系統(tǒng)，通過配備電路板、在上述電路板上連接多個(gè)光纖并將從第1光纖輸入的光輸出到通過驅(qū)動(dòng)可動(dòng)反射鏡而所選擇的第2光纖的前述的任意的光纖、以及為將輸入的光輸出到所選擇的上述第2光纖而控制上可動(dòng)反射鏡的傾斜度的控制IC，通過配備具有前述的形態(tài)的光開關(guān)，可以形成能夠謀求小型化或者薄型化的光開關(guān)系統(tǒng)。
更好的是如前述那樣，配備分離并取出輸入的光或者輸出的光的一部分的光耦合器26和接收感光被光耦合器26分離開的上述光的光電二極管27，為校正反射鏡的傾斜度，控制IC基于來自光電二極管27的信號(hào)進(jìn)行外加電壓等的控制。
本實(shí)施例給出的形態(tài)如前述的那樣適合于實(shí)現(xiàn)薄型的光開關(guān)。進(jìn)而，通過不均一地配置二維地排列了的平行光管3的2個(gè)方向的排列數(shù)，使排列數(shù)少的方向一致于被微鏡陣列6反射了的光束的前進(jìn)方向，可以實(shí)現(xiàn)更薄型的光開關(guān)。在圖1中，相對(duì)于X方向的排列數(shù)減小Y方向的排列數(shù)。進(jìn)一步所期望的是通過使減小的一側(cè)的排列數(shù)為2乃至于1，可以實(shí)現(xiàn)例如約10mm前后高度的光開關(guān)。
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的光開關(guān)的具體的裝配方法進(jìn)行說明。圖5所示是一例本發(fā)明光開關(guān)的裝配構(gòu)造的平面原理圖。此外，圖6示出了圖5的斷面圖A-A處的斷面原理圖。在本例中，通過在作為用于保持平行光管并形成平行光管陣列6的構(gòu)造部件的平行光管陣列模塊40上直接設(shè)置微鏡陣列6以及第1固定反射鏡7，確定平行光管3、微鏡5以及第1固定反射鏡7之間的相對(duì)位置并進(jìn)行固定。如圖5的平面圖所示的那樣，平行光管陣列模塊40中央部排列平行光管3，在周邊部分進(jìn)行與微鏡陣列6、第1固定反射鏡7的位置確定。如圖6的斷面圖所示的那樣，在平行光管陣列模塊40上，具有用于搭接微鏡陣列6以確定其面方向的第1斜面41和同樣地用于搭接第1固定反射鏡7以確定其面方向的第2斜面42。
必須確定微鏡陣列6的各個(gè)微鏡5的位置，以使從平行光管陣列4的對(duì)應(yīng)的各平行光管3出射的光束能夠準(zhǔn)確地入射。在本例中，使用引導(dǎo)管腳43確定兩者的位置。因此，在微鏡陣列6上形成有重合位置用貫通孔44，通過在該確定位置用貫通孔44中穿過引導(dǎo)管腳43進(jìn)行位置確定。微鏡陣列6的固定可以由具有搭接微鏡陣列6的第3斜面的擠壓模塊45和平行光管陣列模塊40挾住微鏡陣列6，通過在引導(dǎo)管腳43的前端形成螺紋并使用螺母46予以擰緊等實(shí)現(xiàn)。引導(dǎo)管腳43被設(shè)置在與平行光管3的光軸相同方向上，因而，相對(duì)于引導(dǎo)管腳43，微鏡陣列6以例如45度等的角度傾斜地進(jìn)行位置重合。利用該構(gòu)成，由于引導(dǎo)管腳43或螺母46的原因而沒有光開關(guān)的固定變高之類的情況。此外，由于可以容易地進(jìn)行微鏡陣列6的位置配合，故也可以在與微鏡陣列6垂直的方向上設(shè)置引導(dǎo)管腳43。
在使用例如靜電驅(qū)動(dòng)反射鏡時(shí)，微鏡陣列6可以通過分別堆疊形成有可動(dòng)的微鏡構(gòu)造的反射鏡基板47、配置了用于驅(qū)動(dòng)微鏡的電極的電極基板48和用于形成微鏡和電極之間的間隙的隔墊基板49來進(jìn)行構(gòu)成。微鏡5可以采用能夠使光束在X、Y兩個(gè)方向擺動(dòng)地圍繞2個(gè)軸的周圍旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造。雖然在Y方向的排列數(shù)為1時(shí)理論上講只用X方向1軸可動(dòng)的微鏡即可，但為了在即使產(chǎn)生因位置配合誤差或熱變形等導(dǎo)致的光程的偏離等時(shí)也能夠準(zhǔn)確地控制光束方向，故希望使用在Y方向也可以擺動(dòng)的2軸可動(dòng)的微鏡。關(guān)于靜電驅(qū)動(dòng)反射鏡的具體構(gòu)成例在特愿2002-114099中已詳細(xì)記載。反射鏡基板47、電極基板48和隔墊基板49分別形成位置配合用貫通孔44并相對(duì)于引導(dǎo)管腳43進(jìn)行位置確定。
在不適用本實(shí)施例的形態(tài)的三維光矩陣開關(guān)中，大多需要邊觀察光束的入射位置邊主動(dòng)地調(diào)整微鏡陣列和平行光管陣列，但在本發(fā)明的光開關(guān)中，可以利用上述的位置確定方法被動(dòng)地確定位置。由于通過減小高度方向(Y方向)的排列數(shù)不但可以形成薄型，而且還可以減小平行光管3和微鏡5之間的距離的最大值，故能夠緩和對(duì)二者位置配合精度的要求，同時(shí)還具有能夠容易地適用上述這樣的被動(dòng)的位置配合方法的效果。
第1固定反射鏡7只要用于在任意的通路間實(shí)現(xiàn)結(jié)合的微鏡5的擺動(dòng)角度不超過其最大擺動(dòng)角度的能力程度地配合面的角度位置即可，在設(shè)置的位置方面不需要高精度。因此，只要設(shè)置成可以搭接第2斜面42即可，可以在第2斜面42上直接進(jìn)行粘接等固定之。
第2固定反射鏡8如圖6所示的那樣，可以通過搭接固定反射鏡安裝模塊50并在共用的基座51上設(shè)置該固定反射鏡安裝模塊50和平行光管陣列模塊40進(jìn)行位置確定。第2固定反射鏡8的面方向只要用于在任意的通路間實(shí)現(xiàn)結(jié)合的微鏡的擺動(dòng)角度不超過其最大擺動(dòng)角度的能力程度地進(jìn)行位置配合即可，例如，可以通過在形成在基座51上的第1壓接面52以及第2壓接面53上壓接平行光管陣列模塊40以及固定反射鏡安裝模塊50進(jìn)行位置確定。也可以根據(jù)需要邊觀察光束的光程邊有源地進(jìn)行位置確定。
從防止由熱變形引起的插入損失低下的觀點(diǎn)看，平行光管陣列模塊40、固定反射鏡安裝模塊50、基座51的材質(zhì)最好選擇與微鏡陣列6以及平行光管透鏡3的材質(zhì)線膨脹系數(shù)接近的材質(zhì)。最為理想的是介于兩者之間的線膨脹系數(shù)。例如，微鏡陣列6的材質(zhì)是單晶硅，平行光管透鏡3的材質(zhì)是石英或者光學(xué)玻璃等。平行光管陣列模塊40、固定反射鏡安裝模塊50、基座51方面適用例如42合金、科瓦鐵鎳鈷合金、石英等材質(zhì)。
在第1固定反射鏡7和第2固定反射鏡8之間的光程空間的正下方，通過有效地利用平行光管陣列4的光束出射方向相反一側(cè)的空間，可以進(jìn)一步提高本發(fā)明的光開關(guān)的方便性。
首先，從平行光管3引出的光纖2可以在上述空間進(jìn)行盤繞束縛并引出到框體外部。包裝光纖的框體可以使用設(shè)置在下面的基座51和例如覆蓋側(cè)面以及上面的殼罩54構(gòu)成。限于微鏡5的動(dòng)作的穩(wěn)定性，希望進(jìn)行密封以便不使灰塵或水分侵入到框體內(nèi)部。光纖2可以從設(shè)置在殼罩54或者基座51上的光纖取出口55引出到框體54外部。通過從一處位置進(jìn)行引出，可以容易地進(jìn)行光纖取出口55的密封，此外，在框體外部的光纖2的盤繞也將變得容易。在取出口55，例如在形成有排列光纖用的溝槽的板狀中排列光纖，用另外的板作蓋并用樹脂或者金屬進(jìn)行密封。在密封部，通過去除光纖的樹脂被覆可以進(jìn)一步提高耐濕性。
進(jìn)而，如圖5以及圖6所示的那樣，可以在上述空間中配置作為用于從框體外部供給驅(qū)動(dòng)微鏡5的電壓的電氣接口的連接器芯針56。通過做成連接器芯針56從基座51的下面突出的構(gòu)成，因可以直接將本光開關(guān)插入配線板或接插件，故實(shí)際安裝將變得容易，有利于構(gòu)成圖4所示那樣的光開關(guān)系統(tǒng)。如果連接器芯針56的排列間隙采用符合標(biāo)準(zhǔn)的例如2.54mm或1.27mm等則方便性好。在圖6所示那樣地分割了排列區(qū)域時(shí)，最好將兩者之間的間隙做成2.54mm或1.27mm的整數(shù)倍。為了避免基座51是金屬時(shí)與連接器芯針56發(fā)生短路，例如，可以讓連接器芯針56通過較在基座51上開出的連接器芯針外形大的直徑的貫通孔并利用密封部件58密封間隙。作為密封部件58的材質(zhì)，例如可以使用低融點(diǎn)玻璃。連接器芯針56和微鏡陣列6的電極基板48之間的電氣的連接可以使用如撓性配線板57并通過形成在平行光管陣列模塊40的下面的間隙進(jìn)行連接。
這樣，配備了基座51和作為設(shè)置在基座51上的第1支撐體配備了平行光管陣列模塊40。在該第1支撐體上可以設(shè)置配備了多個(gè)平行光管3的平行光管陣列和微鏡陣列6。由此，可以簡(jiǎn)便地、精度良好地進(jìn)行作為需要高精度的位置配合的平行光管陣列和反射鏡陣列的位置配合的配合。進(jìn)而，最好在上述第1支撐體上設(shè)置作為第1反射鏡的第1固定反射鏡7。進(jìn)一步，還可以在基座51上設(shè)置第1支撐體和另外個(gè)體的第2支撐體。作為該第2支撐體有如固定反射鏡安裝模塊，可以設(shè)置作為第2反射鏡的第2固定反射鏡8。采用這樣的做法，可以抑制因存在距離而使構(gòu)造體變得復(fù)雜的問題，構(gòu)成簡(jiǎn)易的構(gòu)造。
此外，最好能夠陣列狀地排列平行光管，并根據(jù)反射鏡陣列和第1反射鏡之間的光程方向的個(gè)數(shù)，增多與之正交的方向的個(gè)數(shù)。
另外，希望在第1支撐體和第2支撐體之間的區(qū)域的基座51上設(shè)置多個(gè)從外部對(duì)反射鏡施加電壓的連接器。例如，多個(gè)連接器可以經(jīng)由間隔配置成多個(gè)連接器組，在各個(gè)連接器組之間的區(qū)域上配置連接于上述平行光管的光纖。再有，最好能夠配置反射鏡陣列與連接器的連接通道使之經(jīng)過第1支撐體和基座間的間隙。
圖7給出了一例上述的本發(fā)明的光開關(guān)的裝配構(gòu)造的斜視圖。圖7中省略了撓性配線板57和光纖2的大部分以及殼罩54。平行光管陣列模塊40做成挖去了中央部的形狀，以便不影響第1固定反射鏡7到第2固定反射鏡8之間的光程。
圖7的例子是平行光管3的X方向排列數(shù)為9、Y方向排列數(shù)為2，共計(jì)形成了18通路時(shí)的例子。在本例的光開關(guān)中，可以任意地將18通路分開為輸入通路和輸出通路，例如，可以用同一的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)8×8(預(yù)備2)、1×16(預(yù)備1)、2×16、2×2的4基(預(yù)備2)、1×2的9基等各種各樣構(gòu)成的光開關(guān)。
特別地，最好是二維地排列平行光管陣列的平行光管，配置使等于從上述微鏡到上述第1固定反射鏡的光束傳播方向的方向排列數(shù)小于與之正交的方向的排列數(shù)。
此外，作為一個(gè)例子，可以二維地排列平行光管陣列的平行光管，使等于從上述微鏡到上述第1固定反射鏡的光束傳播方向的方向排列數(shù)為1或者2。
下面對(duì)構(gòu)成微鏡陣列6的反射鏡基板47、電極基板48以及隔墊基板49的具體構(gòu)造例進(jìn)行說明。
圖9a以及圖9b所示是一例反射鏡基板47的構(gòu)成的平面原理圖以及斷面原理圖。這里，為了方便，我們使用2×4列的例子進(jìn)行說明。如圖9b的斷面圖所示的那樣，反射鏡基板47可以加工第1硅層84和第2硅層85經(jīng)由硅氧化膜層86堆疊的SOI(Silicon OnInsulator)形成。在第2硅層85上形成反射鏡構(gòu)造，通過在包含反射鏡構(gòu)造的區(qū)域除去第1硅層84以及硅氧化膜層86形成空腔91，斷開反射鏡構(gòu)造。反射鏡構(gòu)造如圖9a所示的那樣，可動(dòng)反射鏡87經(jīng)由第1扭矩梁88連接于可動(dòng)框架89，而可動(dòng)框架89則經(jīng)由第2扭矩梁90形成連接在周邊部上的構(gòu)成?？蓜?dòng)反射鏡87以第1扭矩梁88為旋轉(zhuǎn)軸，而可動(dòng)框架89則可以以第2扭矩梁90為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，通過其組合，可動(dòng)反射鏡87可以在2軸周圍旋轉(zhuǎn)。在反射鏡基板47的兩端形成用于確定位置的貫通孔92，通過在此穿過位置確定芯針43，可以確定位置。
可動(dòng)反射鏡87以空腔91側(cè)的面作為反射光束的面。其相反側(cè)的面作為電極面，在與驅(qū)動(dòng)電極之間產(chǎn)生靜電引力。為此，在反射鏡基板47的兩面形成金屬薄膜。為了減小由金屬薄膜的內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致的可動(dòng)反射鏡87的彎曲，希望表里形成的金屬薄膜使用同樣的材料以及厚度。例如，通過濺射形成Ti/Au薄膜。
圖10所示是一例電極基板48的構(gòu)造平面原理圖。雖然省去了斷面圖，但可以通過在單一的硅基板上形成硅氧化膜，在其上形成電極膜并制作圖案進(jìn)行構(gòu)成。相對(duì)于反射鏡基板47的各個(gè)反射鏡，配置了用于驅(qū)動(dòng)可動(dòng)反射鏡87的2個(gè)第1驅(qū)動(dòng)電極93和用于驅(qū)動(dòng)可動(dòng)框架89的2個(gè)第2驅(qū)動(dòng)電極94共計(jì)4個(gè)電極。為了對(duì)各個(gè)電極供給電壓，各個(gè)電極利用配線96與配置在電極基板48周邊部的外部連接用電極95進(jìn)行了連接。由于在相鄰電極間形成的硅氧化膜的暴露部存在會(huì)隨時(shí)間變化而蓄積電荷的現(xiàn)象，故即便是恒定地保持驅(qū)動(dòng)電極的電壓也會(huì)出現(xiàn)反射鏡角度緩慢地變動(dòng)的情況。因此，希望盡可能小地形成第1驅(qū)動(dòng)電極93、第2驅(qū)動(dòng)電極94以及配線96之間的間隔。即，通過采用展寬了第1驅(qū)動(dòng)電極93以及第2驅(qū)動(dòng)電極94的構(gòu)成，可以減小上述間隔使之達(dá)到在上述間隔之間不產(chǎn)生短路的程度。在電極基板48的兩端，與反射鏡基板47同樣地形成確定位置用的貫通孔97，通過在此穿過位置確定芯針43可以進(jìn)行位置確定。
圖11所示是一例隔墊49的構(gòu)造的平面原理圖。其可以以硅基板為材料進(jìn)行加工，為了按照反射鏡調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)在反射鏡基板47和電極基板48之間制作適當(dāng)高度的間隔，可以使用如硅的濕法腐蝕等來調(diào)整厚度。在本例中，對(duì)應(yīng)于反射鏡基板47以及電極基板48的2個(gè)確定位置用貫通孔，采用了配置2個(gè)形成有確定位置用貫通孔98的隔墊的構(gòu)成。通過在確定位置用貫通孔98穿過確定位置芯針進(jìn)行位置確定。但是，因?yàn)楦魤|49的水平方向位置不需要高精度地進(jìn)行配合，故確定位置用貫通孔98的尺寸精度可以低于形成在反射鏡基板47以及電極基板48上的確定位置用貫通孔。
關(guān)于反射鏡的驅(qū)動(dòng)方法，可以如使所有的可動(dòng)反射鏡87以及可動(dòng)框架89保持在接地電位，通過選擇性地對(duì)第1驅(qū)動(dòng)電極93或者第2驅(qū)動(dòng)電機(jī)94供給適當(dāng)?shù)碾妷?，可以個(gè)別地控制各個(gè)反射鏡的角度。作為可動(dòng)反射鏡87以及可動(dòng)框架89接地的方法，如圖10所示的那樣，在電極基板48上確定位置用貫通孔的周圍配置用配線96連接了外部連接用電極95之一的反射鏡基板連接用電極99，且在隔墊49的表面形成導(dǎo)電膜。由于反射鏡基板47的表面全部被金屬膜所覆蓋，故所有的可動(dòng)反射鏡87以及可動(dòng)框架89可以經(jīng)由隔墊49和反射鏡基板連接用電極99連接于外部連接用電極95之一。
電極基板48的外部連接用電極95可以經(jīng)由如撓性配線板等連接于控制系統(tǒng)。例如，在圖8的光開關(guān)的構(gòu)成例中，從電極基板引出的撓性配線板穿過平行光管模塊40和基座51之間，通過將另一端的電極連接于連接器芯針56上，經(jīng)由連接器芯針56在控制基板等上進(jìn)行實(shí)際安裝。
另外，為了減少驅(qū)動(dòng)電極93的個(gè)數(shù)，也可以進(jìn)行如圖12所示那樣的電極配置。在光開關(guān)結(jié)合任意的端口間時(shí)，由于調(diào)整反射鏡的角度使反射的光束達(dá)到其他的任意的反射鏡，故基本上不存在傾斜反射鏡使光束跳出到反射鏡排列區(qū)域外側(cè)這樣的方向。即在本例的2段Y方向的情況的例中，相對(duì)于排列在下段的反射鏡用于使可動(dòng)框架傾斜向下方的驅(qū)動(dòng)電極以及相對(duì)于排列在上段的反射鏡用于使可動(dòng)框架傾斜向上方的驅(qū)動(dòng)電極是原本不需要的電極。但是，在實(shí)際中，由于裝配產(chǎn)生誤差，故也有需要上述的驅(qū)動(dòng)電極的情況。因此，通過相互連接上述驅(qū)動(dòng)電極并預(yù)先加上恒定的電壓，可以預(yù)先在反射鏡排列區(qū)域的外側(cè)擺動(dòng)光束。利用這種做法，即使產(chǎn)生了裝配誤差，也可以通過使光束朝向反射鏡排列區(qū)域的內(nèi)側(cè)的驅(qū)動(dòng)電極達(dá)到使光束朝向所有的反射鏡的目的。上述這樣預(yù)先加上電壓的電極稱之為預(yù)充電電極。圖12給出了上段、下段分別設(shè)置了預(yù)充電電極的例子。其就是這樣形成了位于并列的電極陣列的外周側(cè)的電極的。例如，形成多個(gè)控制反射鏡的共用電極。在下段設(shè)置連接了用于向下擺動(dòng)可動(dòng)框架的4個(gè)驅(qū)動(dòng)電極的第1預(yù)充電電極120，并利用配線與一個(gè)外部連接用電極121相連接。在上段設(shè)置連接了用于向上擺動(dòng)可動(dòng)框架的4個(gè)驅(qū)動(dòng)電極的第2預(yù)充電電極122。在上段，由于為了盤繞配線而不能象下段那樣地連接直接電極，故使用驅(qū)動(dòng)電極間連接配線123連接電極之間并連接于一個(gè)外部連接用電極124。通過采用這種做法，可以將8個(gè)電極歸結(jié)為2個(gè)，使電極數(shù)減少6個(gè)。X方向的反射鏡排列數(shù)越多便越增加可減少的電極數(shù)。通過減少電極數(shù)，可以減少用于控制電壓的多通路的放大器IC或數(shù)字/模擬變換IC等的個(gè)數(shù)，還可以在降低制造成本的同時(shí)也減小控制基板。
也可以連接上段和下段的預(yù)充電電極做成一個(gè)電極。此外，相對(duì)于X方向的兩端的反射鏡，可以說關(guān)于用于在反射鏡排列區(qū)域的外側(cè)擺動(dòng)可動(dòng)反射鏡的驅(qū)動(dòng)電極也是同樣的，也可以相互連接形成預(yù)充電電極。另外，在確定使所排列的反射鏡中哪一個(gè)反射鏡為輸入時(shí)，可以省去用于使光束朝向輸出側(cè)的全體反射鏡所不需要的驅(qū)動(dòng)電極。例如，在裝配時(shí)，在不驅(qū)動(dòng)反射鏡的狀態(tài)下照射了光束時(shí)，對(duì)光束返回到鄰接的反射鏡列側(cè)的情況，在預(yù)充電電極上施加修正值。如果因反射鏡而程度不同，則配合程度大的反射鏡。如果驅(qū)動(dòng)預(yù)充電電極進(jìn)行調(diào)整，則可以使反射光束到達(dá)照射的光束最初遇到的反射鏡。更為理想的情況是設(shè)定偏置使反射光束較光束最初遇到的反射鏡列更靠近外側(cè)(與存在鄰接的反射鏡列一側(cè)相反的一側(cè))。在驅(qū)動(dòng)光開關(guān)之際，在動(dòng)作其他的電極使反射鏡驅(qū)動(dòng)時(shí)也使預(yù)充電電極動(dòng)作。由此，可以減少電極數(shù)，形成簡(jiǎn)單的構(gòu)成。
圖13以及圖14給出的是形成8列2段的反射鏡排列構(gòu)成8列輸入8列輸出的光開關(guān)時(shí)的驅(qū)動(dòng)電極配置的原理圖。在本構(gòu)成中，為了切實(shí)地減小可動(dòng)反射鏡的最大擺角，最好如圖13所示的那樣，以中央的8個(gè)作為輸入反射鏡群130，以周圍的8個(gè)作為輸出反射鏡群131(或者輸入輸出相反)。由此，由于兩端的反射鏡同時(shí)輸出，故可以相互不進(jìn)行連接，最遠(yuǎn)的連接在X方向?yàn)?個(gè)反射鏡左右。此時(shí)，雖然輸入反射鏡群130需要左右同時(shí)擺動(dòng)，但因?yàn)檩敵龇瓷溏R群的反射鏡只需要朝向內(nèi)側(cè)擺動(dòng)，故可動(dòng)反射鏡驅(qū)動(dòng)電極用的驅(qū)動(dòng)電極中的一方可以作為非驅(qū)動(dòng)電極132。非驅(qū)動(dòng)電極132與地連接，最好能夠總是加在接地電位上。此外，如所述的那樣，上段的上側(cè)和下段的下側(cè)的電極可以做成預(yù)充電電極133。通過以上做法，在本例中，通過導(dǎo)入預(yù)充電電極，可以減少14個(gè)電極和省去非驅(qū)動(dòng)電極的8個(gè)電極共計(jì)22個(gè)電極。
圖14所示是左右分割配置了輸入反射鏡群130和輸出反射鏡群131的情況。此時(shí)需要連接兩端的反射鏡同類，反射鏡的最大擺角較圖13的例子大。另一方面，由于輸入反射鏡群130和輸出反射鏡群131可以同時(shí)以驅(qū)動(dòng)可動(dòng)反射鏡的驅(qū)動(dòng)電極中的一方為非驅(qū)動(dòng)電極，故非驅(qū)動(dòng)電極為16電極，合并因預(yù)充電電極的導(dǎo)入的14個(gè)電極，共計(jì)可以減少30個(gè)電極。
如果施加在預(yù)充電電極上的電壓變大，則在對(duì)相對(duì)的驅(qū)動(dòng)電極施加電壓使反射鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，將對(duì)反射鏡的兩側(cè)施加較大的驅(qū)動(dòng)電壓，反射鏡的整體嵌入變大，存在不能獲得足夠的反射鏡擺動(dòng)角度的危險(xiǎn)。為了降低預(yù)充電電極的電壓，希望減小裝配誤差。作為解決該問題的良策，有效的做法是控制平行光管透鏡的光軸偏離。一般地，平行光管透鏡具有某種程度的對(duì)外形軸的光軸的偏離。如圖8所示的那樣，在對(duì)整個(gè)陣列模塊40插入平行光管透鏡3時(shí)，需要設(shè)置平行光管透鏡3光軸偏離方向使光束朝向反射鏡區(qū)域的外側(cè)。即，如果是上段則使光束朝向上側(cè)。通過這樣整理光軸方向，可以預(yù)先通過預(yù)充電減小擺動(dòng)反射鏡的角度，也可以減小預(yù)充電電極的電壓。
此外，同樣地，通過使光軸偏離的方向重合于對(duì)對(duì)應(yīng)的反射鏡的要求擺角最大的方向，可以減小對(duì)反射鏡的要求擺角。例如在圖14的例子中，最好配合平行光管透鏡的朝向進(jìn)行設(shè)置，使對(duì)應(yīng)輸入反射鏡群130的透鏡讓光束傾向輸出反射鏡群131的方向，同樣地，使對(duì)應(yīng)輸出反射鏡群131的透鏡讓光束傾向輸入反射鏡群130的方向。
為了更大地取得上述效果，也可以特意地準(zhǔn)備光軸偏離大的平行光管透鏡。但是，希望能夠調(diào)節(jié)反射鏡位置或者在反射鏡的尺寸上留出余量等，以不使光束從反射鏡溢出而使插入損失顯著變壞。
圖15所示是本發(fā)明第2實(shí)施例的斷面原理圖。在圖1所示的第1實(shí)施例中，是在光程的中間點(diǎn)使用第2固定反射鏡折返了光程，但在本實(shí)施例的光開關(guān)60中則是不折返光程地在輸出側(cè)也設(shè)置平行光管陣列、微鏡陣列和固定反射鏡。即，結(jié)合輸入平行光管陣列61的任意的輸入平行光管62和輸出平行光管陣列63的任意的輸出平行光管64之間時(shí)的光程采用的構(gòu)成是從輸入平行光管63輸出的光束65在對(duì)應(yīng)輸入微鏡陣列66的輸入微鏡67處被反射，接著被輸入固定反射鏡68反射、被輸出固定反射鏡69反射，最后被對(duì)應(yīng)于輸出微鏡陣列70的輸出平行光管64的輸出微鏡71反射并入射到輸出平行光管64。在本構(gòu)成中，與第1實(shí)施例相比較，在最大光程長(zhǎng)、平行光管的排列、微鏡的最大擺動(dòng)角等相同時(shí)，可以增加可結(jié)合的通路數(shù)。另一方面，光開關(guān)不能在Z方向擴(kuò)大尺寸或者在一方平行光管陣列內(nèi)的2個(gè)平行光管間進(jìn)行結(jié)合。
在本構(gòu)成中，也可以實(shí)施有關(guān)第1實(shí)施例所說明過的裝配構(gòu)造。即，可以分別在輸入輸出方面使用平行光管陣列模塊配合·固定平行光管陣列、微鏡陣列和固定反射鏡的位置，將輸入輸出的平行光管陣列模塊壓貼在形成在共同的基座上的壓貼面等進(jìn)行位置配合。關(guān)于光纖，也可以在輸入平行光管陣列和輸出平行光管陣列間的空間中進(jìn)行盤繞，一并捆束輸入光纖72和輸出光纖73并引出到框架74外部。此外，為了從外部外加微鏡驅(qū)動(dòng)用電壓，可以使用撓性配線板75并引出到框架74外部，但在輸入平行光管陣列61和輸出平行光管陣列63之間的空間內(nèi)設(shè)置突出到框架下面的連接器芯針并分別用撓性配線板75連接連接器芯針和輸入輸出各自的微鏡陣列，也可以由連接器芯針外加反射鏡驅(qū)動(dòng)用的電壓。
這樣，在沒有設(shè)置折返反射鏡時(shí)，希望在輸入側(cè)具有配備了多個(gè)連接于光纖的平行光管的輸入側(cè)平行光管陣列、配備了多個(gè)光學(xué)地連接從上述平行光管陣列的第1平行光管輸出的光的可動(dòng)反射鏡的反射鏡陣列和光學(xué)地連接從上述反射鏡陣列的反射鏡輸出的光的第1反射鏡，在輸出側(cè)具有配備了多個(gè)連接于光纖的平行光管的輸出側(cè)平行光管陣列、配備了多個(gè)光學(xué)地連接。上述平行光管陣列的第2平行光管的可動(dòng)反射鏡的反射鏡陣列和光學(xué)地連接上述反射鏡陣列的反射鏡的第2反射鏡，進(jìn)行的配置可以使通過上述第1反射鏡的光能夠照射在第2反射鏡上。
此外，希望形成的第1反射鏡和第2反射鏡之間的上述光的光程能夠包含較位于上述輸入側(cè)或者輸出側(cè)的平行光管長(zhǎng)度方向的上述平行光管和上述光纖的連接部處于上述光纖側(cè)的區(qū)域。
另外，如果從平行于輸入側(cè)的反射鏡陣列和上述第1反射鏡之間的光程方向的方向看，最好上述第1反射鏡和上述第2反射鏡間的光程能夠形成在與上述平行光管陣列重疊的位置上。
再有，希望形成的構(gòu)成能使上述第1反射鏡與上述第2反射鏡間的光程長(zhǎng)于輸入側(cè)的上述反射鏡陣列的可動(dòng)反射鏡與上述第1反射鏡的光程。
如圖5-7那樣，輸入側(cè)或者輸出側(cè)的模塊具有基座和設(shè)置在上述基座上的第1支撐體那樣的輸入側(cè)用以及輸出側(cè)用的各個(gè)支撐體，可以在上述第1支撐體上設(shè)置上述平行光管陣列和上述反射鏡陣列。分別在輸入側(cè)和輸出側(cè)設(shè)置這樣的支撐體。進(jìn)而，更為理想的是采用在輸入側(cè)的支撐體上搭載第1反射鏡、在輸出側(cè)的支撐體上搭載第2反射鏡的形態(tài)。
此外，還希望在兩支撐體間的區(qū)域的基座上設(shè)置從外部對(duì)反射鏡外加電壓的多個(gè)連接器。
這樣，在在光程的中間點(diǎn)不折返光束地采用分別在輸入輸出方面設(shè)置平行光管陣列、微鏡陣列以及固定反射鏡的組的構(gòu)成的構(gòu)成中，與前述的構(gòu)成相比較，在最大光程長(zhǎng)、平行光管的排列、微鏡的最大擺動(dòng)角等相同時(shí)，可以增加可結(jié)合的通路數(shù)。此外，在本構(gòu)成中，也可以與前述的構(gòu)成同樣地實(shí)現(xiàn)小型或者薄型的光開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種光開關(guān)，具有配備了多個(gè)連接于光纖的平行光管的平行光管陣列；配備了多個(gè)光學(xué)地連接著從上述平行光管陣列的第1平行光管出射的光的可動(dòng)反射鏡的反射鏡陣列；光學(xué)地連接著從上述反射鏡陣列的反射鏡出射的光的第1反射鏡；光學(xué)地連接著從上述第1反射鏡出射的光的第2反射鏡；以及光學(xué)地連接著從上述第2反射鏡出射的光的上述平行光管陣列的第2平行光管，從上述第2反射鏡出射的光經(jīng)由上述第1反射鏡和上述反射鏡陣列而光學(xué)地連接于上述第2平行光管。
2.一種光開關(guān)，具有配備了多個(gè)連接于光纖的光出射部件的輸入部件；配備了多個(gè)被照射從上述光出射部件出射的光的可動(dòng)反射鏡的反射鏡陣列；被照射從上述反射鏡陣列的反射鏡出射的光的第1反射鏡；被照射從上述第1反射鏡出射的光的第2反射鏡；以及配備了多個(gè)連接于光纖的光接收部件的輸出部件，從上述第2反射鏡出射的光經(jīng)由上述第1反射鏡和上述反射鏡陣列照射于在上述輸出部件中的所選擇的光接收部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于上述第1反射鏡和上述第2反射鏡是固定反射鏡。
4.一種光開關(guān)，具有配備了多個(gè)連接于光纖的平行光管的平行光管陣列；配備了多個(gè)光學(xué)地連接著從上述平行光管陣列的第1平行光管出射的光的可動(dòng)反射鏡的反射鏡陣列；光學(xué)地連接著從上述反射鏡陣列的反射鏡出射的光的第1反射鏡；光學(xué)地連接著從上述第1反射鏡出射的光的第2反射鏡；以及光學(xué)地連接著從上述第2反射鏡出射的光的上述平行光管陣列的第2平行光管，上述第1反射鏡和第2反射鏡之間的上述光的光程包含位于比上述平行光管的長(zhǎng)度方向上的上述平行光管與上述光纖的連接部分更靠近上述光纖一側(cè)的區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光開關(guān)，其特征在于上述反射鏡陣列和上述第1反射鏡位于比上述平行光管的長(zhǎng)度方向上的上述平行光管與上述光纖的連接部分更靠近上述平行光管一側(cè)的位置。
6.一種光開關(guān)，具有配備了多個(gè)連接于光纖的平行光管的平行光管陣列；配備了多個(gè)光學(xué)地連接著從上述平行光管陣列的第1平行光管出射的光的可動(dòng)反射鏡的反射鏡陣列；光學(xué)地連接著從上述反射鏡陣列的反射鏡出射的光的第1反射鏡；光學(xué)地連接著從上述第1反射鏡出射的光的第2反射鏡；以及光學(xué)地連接著從上述第2反射鏡出射的光的上述平行光管陣列的第2平行光管，從平行于上述反射鏡陣列和上述第1反射鏡之間的光程方向看，上述第1反射鏡和上述第2反射鏡之間的光程包含與上述平行光管陣列重疊的區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于與上述反射鏡陣列的可動(dòng)反射鏡和上述第1反射鏡之間的光程相比，上述第1反射鏡和上述第2反射鏡之間的光程長(zhǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于具有基座和配置在上述基座上的第1支撐體，并在上述第1支撐體上配置了上述平行光管陣列和上述反射鏡陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于與沿著從上述反射鏡陣列到配置了上述第1反射鏡的方向而配置的上述平行光管的排列數(shù)相比，沿著與上述方向垂直的方向配置的上述平行光管的排列數(shù)多。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光開關(guān)，其特征在于具有配置在上述基座上的第2支撐體，并在上述第2支撐體上配置上述第2反射鏡，在第1支撐體和第2支撐體之間的區(qū)域的基座上配置了從外部向反射鏡施加電壓的多個(gè)連接器。
11.一種光開關(guān)系統(tǒng)，包括電路板；將多個(gè)光纖連接在上述電路板上，并將從上述第1光纖輸入的光向通過驅(qū)動(dòng)可動(dòng)反射鏡而選擇的第2光纖輸出的光開關(guān)；以及控制上述可動(dòng)反射鏡傾斜度，以便將輸入的光輸出到所選擇的上述第2光纖的控制IC，上述光開關(guān)包含配備了多個(gè)連接于光纖的平行光管的平行光管陣列；配備了多個(gè)光學(xué)地連接著從連接于上述第1光纖的第1平行光管出射的光的可動(dòng)反射鏡的反射鏡陣列；光學(xué)地連接著從上述反射鏡陣列的反射鏡出射的光的第1反射鏡；光學(xué)地連接著從上述第1反射鏡出射的光的第2反射鏡；以及光學(xué)地連接著從上述第2反射鏡出射的光的連接于上述第2光纖的第2平行光管，從上述第2反射鏡出射的光經(jīng)由上述第1反射鏡和上述反射鏡陣列而光學(xué)地連接于上述主平行光管。
12.一種光開關(guān)，包括配置了多個(gè)連接于光纖的平行光管的第1平行光管陣列；配置了多個(gè)光學(xué)地連接著從上述平行光管陣列的平行光管出射的光的可動(dòng)反射鏡的反射鏡陣列；光學(xué)地連接著從上述反射鏡陣列的反射鏡出射的光的第1反射鏡；以及連接著從上述第1反射鏡出射的光并配置了多個(gè)連接于光纖的平行光管的第2平行光管陣列的平行光管，上述反射鏡陣列配置了驅(qū)動(dòng)上述多個(gè)可動(dòng)反射鏡的公共電極。
全文摘要
提供了一種光開關(guān)以及光開關(guān)系統(tǒng)，該光開關(guān)具有配備了多個(gè)連接于光纖的平行光管的平行光管陣列；配備了多個(gè)光學(xué)地連接著從上述平行光管陣列的第1平行光管出射的光的可動(dòng)反射鏡的反射鏡陣列；光學(xué)地連接著從上述反射鏡陣列的反射鏡出射的光的第1反射鏡；光學(xué)地連接著從上述第1反射鏡出射的光的第2反射鏡；以及光學(xué)地連接著從上述第2反射鏡出射的光的上述平行光管陣列的第2平行光管，從上述第2反射鏡出射的光經(jīng)由上述第1反射鏡和上述反射鏡陣列而光學(xué)地連接著上述第2平行光管。從而將使用了微鏡陣列的三維光矩陣開關(guān)小型化、薄型化。
文檔編號(hào)G02B26/08GK1532574SQ20041000226
公開日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月20日
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