一種基于微機電技術(shù)的m×n光交換陣列的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域、全光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域和微機電系統(tǒng)(MEMS)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于微機電技術(shù)的MXN光交換陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]在光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，信息的傳遞是通過光信號的傳輸來實現(xiàn)的。為了將信息進行更好的分配、鏈接，需要將來光信號分別傳輸給不同的線路或者是將不同線路的光切換到指定的線路中。光交換陣列是一種能改變光束傳輸路徑，又具有很高穩(wěn)定性和精度的光學組件，其作用是對光傳輸線路或集成光路中的光信號進行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作。光交換陣列在光時分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)中有著廣泛的應(yīng)用，是實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)(All OpticalNetwork, AON)的關(guān)鍵器件，有著廣闊的市場前景，是最具發(fā)展?jié)摿Φ墓鉄o源器件之一。
[0003]MEMS光交換陣列由一系列的光開關(guān)組合而成。傳統(tǒng)的光開關(guān)主要采用手動調(diào)節(jié)或者繼電器式機械調(diào)節(jié)，無法實現(xiàn)小型化以及智能化?；谖㈦娮訖C械系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)技術(shù)的光開關(guān)器件體積小、性能好、功耗低，適應(yīng)市場發(fā)展的需要，除保持傳統(tǒng)技術(shù)光開關(guān)的光學性能外，還具有衰減范圍大、體積小、易于多通道集成、響應(yīng)速度快、性價比高等優(yōu)點，被認為是滿足未來全光通信網(wǎng)絡(luò)的理想器件之一O
[0004]基于MEMS技術(shù)制作的光開關(guān)通常采用微鏡扭轉(zhuǎn)或平動實現(xiàn)光開關(guān)轉(zhuǎn)換，通常需要深刻蝕的工藝實現(xiàn)，并且要求刻蝕側(cè)壁光滑陡直，并且一個由光開關(guān)組成的MXN光交換陣列通常需要在同一基片上制作MXN個反射微鏡，為保證開關(guān)正常工作，器件制作需要很高的成品率。這都增加了工藝的復(fù)雜性，為器件的制作帶來了困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于MEMS技術(shù)的MXN路光開關(guān)，以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、具有實際應(yīng)用價值的光交換陣列。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于多層堆疊結(jié)構(gòu)的微機電的MXN路光開關(guān)，其包括:M路輸入光纖、N路輸出光纖和N層MEMS微鏡陣列器件等部分。光由M路輸入光纖輸入，經(jīng)MEMS微鏡陣列反射后進入相應(yīng)的輸出光纖；通過控制MEMS微鏡的運動，可以實現(xiàn)任意一路輸入光在不同的輸出光纖間的切換。N層MEMS微鏡陣列器件由N個MEMS微鏡陣列器件片堆疊在一起，精確對準后，通過鍵合技術(shù)形成一個整體。MEMS微鏡陣列，除最下面一層外，每層結(jié)構(gòu)具有M個可動微鏡，M個可動微鏡位于同一平面內(nèi)，成行排布，微鏡之間的間距為d ;最下面一層結(jié)構(gòu)為固定的反光微鏡，不需具有可動結(jié)構(gòu)。
[0007]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0008]本發(fā)明提供的基于多層堆疊結(jié)構(gòu)的微機電MXN光交換陣列，結(jié)構(gòu)簡單，易于擴展，通過多層堆疊的方法，可以方便實現(xiàn)大規(guī)模的光交換陣列結(jié)構(gòu)。
[0009]本發(fā)明提供的基于多層堆疊結(jié)構(gòu)的微機電MXN光交換陣列，器件采用平動的方式運動，所需的制作工藝簡單，有利于大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0010]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明，其中:
[0011]圖1是本發(fā)明微機電4X4光交換陣列的基本結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是微機電4X4光交換陣列的工作原理示意圖。
[0013]附圖標記說明:
[0014]Il第I路輸入光纖；12第2路輸入光纖；13第3路輸入光纖；14第4路輸入光纖；01第I路輸出光纖；02第2路輸出光纖；03第3路輸出光纖；04第4路輸出光纖；01’第5路輸出光纖；02’第6路輸出光纖；03’第7路輸出光纖；1_4分別表示第1-4層MEMS微鏡陣列器件；M11-M44表示每一個MEMS微鏡。
【具體實施方式】
[0015]圖1示出了本發(fā)明公開的一種基于微機電技術(shù)的MXN路光交換陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所不，以4X4光交換陣列為例，所述光交換陣列包括4路輸入光纖I1、12、13、14，7路輸出光纖01、02、03、04、01’、02’、03’和4層MEMS微鏡陣列器件I_4等部分組成；除第4層，S卩最后一層外，每一層MEMS微鏡陣列包含4個可動微鏡。最后一層MEMS微鏡既可以與其它層一樣，使用4個可動微鏡，也可以直接在圓片表面蒸鍍反光材料，使其整層都具有反光作用，而省略刻蝕等圖形化工藝步驟。光由4路輸入光纖輸入，經(jīng)MEMS微鏡陣列反射后進入相應(yīng)的輸出光纖；通過控制MEMS微鏡的平動，可以實現(xiàn)任意一路輸入光在不同的輸出光纖間的切換，實現(xiàn)光交換的作用。
[0016]7路輸出光纖中的第I路輸出光纖01和第5路輸出光纖01’中的輸出光經(jīng)過耦合進入同一個輸出光纖，代表第I路輸出光；同樣的，02和02’經(jīng)親合后代表第2路輸出光，03和03’經(jīng)耦合后代表第3路輸出光，04代表第4路輸出光。
[0017]4層MEMS微鏡陣列器件是分別利用微機電加工技術(shù)制作的4個MEMS微鏡陣列器件片。將4者堆疊在一起，精確對準后，通過鍵合技術(shù)形成一個整體。
[0018]圖2示出了本發(fā)明公開的一種基于微機電技術(shù)的MXN路光交換陣列的工作原理示意圖。以將輸入光1234的順序轉(zhuǎn)變?yōu)?321的順序輸出為例。如圖2所示，在器件工作時，只保留微鏡M22和M24在光路上，其他微鏡均從光路上移開。只有微鏡M22、M24和第四層微鏡可以反射光，其他微鏡不會對光的傳輸產(chǎn)生影響。這樣輸入光纖Il輸入的光束就被反射進入輸出光纖04中，12輸入的光被反射進入03，13輸入的光被反射進入02’，14輸入的光被反射進入01’。這樣就實現(xiàn)了將1234順序的輸入光轉(zhuǎn)變?yōu)?321的輸出光。
[0019]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于微機電技術(shù)的MXN路光交換陣列，可將M路輸入端中的任一個光束耦合到任意一個N路輸出端中，實現(xiàn)對輸入光的交換，MEMS光交換陣列由一系列的光開關(guān)組合而成，其特征在于:所述光開關(guān)由M路輸入光纖、N路輸出光纖和N層MEMS微鏡陣列器件組成；其中N層MEMS微鏡陣列器件由N個MEMS微鏡陣列器件片堆疊在一起，精確對準后，通過鍵合技術(shù)形成一個整體；除最下面一層外，每層結(jié)構(gòu)具有M個可動微鏡，M個可動微鏡位于同一平面內(nèi)，成行排布；最下面一層結(jié)構(gòu)為固定的反光微鏡，不需要可動結(jié)構(gòu)；N路輸出光纖將第η個與第η+Ν個輸出光纖的光親合進同一路輸出光纖，形成第η路輸出，其中η < N，以此得到N路輸出，形成MXN路光交換陣列。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于微機電技術(shù)的MXN路光交換陣列，其特征在于:所述MEMS微鏡的表面平坦，具有反光層鋁或金，用于反射入射光。3.如權(quán)利要求1所述的基于微機電技術(shù)的MXN路光交換陣列的應(yīng)用，其特征在于，光由M路輸入光纖輸入，經(jīng)MEMS微鏡陣列反射后進入相應(yīng)的輸出光纖；通過控制MEMS微鏡的平動，可以實現(xiàn)任意一路輸入光在不同的輸出光纖間的切換。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于微機電技術(shù)的M×N路光交換陣列，可將M路輸入端中的任一個光束耦合到任意一個N路輸出端中，實現(xiàn)對輸入光的交換，其特征在于：所述光交換陣列由M路輸入光纖、N路輸出光纖和N層MEMS微鏡陣列器件等部分組成；光由M路輸入光纖輸入，經(jīng)MEMS微鏡陣列反射后進入相應(yīng)的輸出光纖；通過控制MEMS微鏡的運動，可以得到所需要的光輸出。
【IPC分類】H04B10/27, G02B6/28
【公開號】CN104950396
【申請?zhí)枴緾N201510390181
【發(fā)明人】張金英, 呂興東, 楊晉玲, 楊富華
【申請人】中國科學院半導(dǎo)體研究所
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年7月6日