[发明专利]N×M阵列式光开关

说明书

技术领域：本发明涉及的是一种光开关，特别是一种N×M阵列式光开关，属于光通信领域。

背景技术：N×M阵列式光开关是光通信网络中非常重要的环节，N×M阵列式光开关的发展要求是整体体积小、响应快、插入损耗低、隔离度高、重复性好，以及成本低。近年来兴起用微机电系统(MEMS)技术制作自由空间的微机械光开关阵列，它具有插入损耗低、隔离度高等机械式光开关的优点，同时体积与机械式光开关阵列相比要小得多，并且易于大批量生产以及光集成或光电集成，成本较低，重复性好，适用于制作阵列式微光开关。经文献检索发现，美国专利号为US5960132，名称为Fiber-Optic Free-Space Micromachined MatrixSwithes(自由空间光纤微机械阵列开关)，该专利所述的这种阵列式光开关由基板、N×N个反射镜和N×N个驱动器构成，通过N×N个反射镜的上下翻转实现N×N路光路的切换。但是这种阵列式光开关有一个缺点，即反射镜和驱动器的数目随N数的上升成指数式上升，对于实现大规模阵列，这将导致阵列式光开关的成品率大幅度降低。

发明内容：本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种N×M阵列式光开关，用N个移动式微镜实现N×M(M≥N)阵列式光开关，实现了阵列光开关整体体积较小、光路短、插入损耗低、重复性好、成本低、成品率高的优点，并且特别适用于较大规模阵列。本发明主要包括：微型马达、驱动轮、钢丝、张紧轮、滑块、导轨和反射镜，其连接方式为：微型马达与驱动轮相连，带动驱动轮转动，钢丝上的一点定位在驱动轮上，当驱动轮转动时将带动钢丝转动，钢丝由张紧轮张紧，在张紧轮和驱动轮之间往复运动，滑块固定在钢丝上，钢丝带动滑块沿导轨滑动，反射镜固定在滑块上，滑块的运动带动反射镜移动到不同的光路位置。

微型马达采用MEMS技术与精密机械技术相结合的工艺制造，体积小，决定了整个光开关矩阵的体积可以较小；同时微型马达的驱动力矩足够大，能使整个滑动系统快速响应启动，提高光开关切换速度；钢丝在驱动轮上有定位结构，同时用张紧轮张紧，使整体结构非常紧凑，实现滑块的运动与马达的转动同步，确保滑块运动精度，同时也提高光开关的响应速度；导轨的存在约束了滑块在非运动方向上的偏移，进一步提高滑块运动的精度，从而确保反射镜的运动精度。

整个N×M阵列光开关由N个1×M光开关单元构成，其中M≥N，每个1×M光开关单元含有一个反射镜和一个驱动系统，每个反射镜对应于一路输入光路，每个反射镜有M个位置状态，分别对应于M个输出光路。

本发明具有实质性特点和显著进步，本发明采用微细加工技术与精密装配技术相结合的方法制造，易于集成化生产和流水作业，光开关阵列整体体积较小，电磁驱动和滑动系统的结构紧凑，易于控制，工作寿命长，反射镜能精确快速定位在多个位置，非常适合应用于较大规模的阵列式光开关中，同时具有光路短、插入损耗低、隔离度高、重复性好、成本较低等优点。

附图说明：图1单个移动式微镜的驱动系统结构示意图

图2用N个移动式微镜实现N×M阵列光开关的整体布局示意图

具体实施方式：如图1和图2所示，本发明主要包括：微型马达1、驱动轮2、钢丝3、张紧轮4、滑块5、导轨6和反射镜7，其连接方式为：微型马达1与驱动轮2相连，带动驱动轮2转动，钢丝3上的一点定位在驱动轮2上，钢丝3由张紧轮4张紧，在张紧轮4和驱动轮2之间往复运动，滑块5固定在钢丝3上，钢丝3带动滑块5沿导轨6滑动，反射镜7固定在滑块5上。

整个N×M阵列光开关由N个1×M光开关单元8构成，其中M≥N，每个1×M光开关单元8含有一个反射镜7和一个驱动系统，每个反射镜7对应于一路输入光路9，每个反射镜7有M个位置状态，分别对应于M个输出光路10。