[发明专利]光开关模块

说明书

本申请涉及光纤通信装备，尤其涉及光纤开关和光纤开关模块。

有关申请的交叉参照

本申请是与下列有关申请一起提交的伴随申请：序列号是11/728,362的“MEMS Mirror Array and Control”；序列号是11/728345的“Beam PositionSensor”；序列号是11/728,344的“Optical Fiber Array Alignment Unit”；序列号是11/728,335的“Optical Switch with Co-Axial Alignment Beam”，所有这些申请引用在此作为参考。

背景技术

光纤通信

在过去几十年中，远程通信行业发展迅速，将光纤引入这一行业使得信息传播的方式发生了革命性的变化。与过去基于铜的系统相比，将光纤用作传输介质的通信系统提供了一些显著的优势。这些优势包括更高的带宽和传输速率、更低的传输损耗以及更好的信号隔离。在美国，已存在数百万英里的光纤。信息必须通过这种光纤路径以光速从数百万个发射机路由到数百万个接收机。

光纤多路复用和多路分配

在典型的光纤通信系统中，若干条光纤可以捆绑成束，许多分离的信号被组合到该光纤束中的每一条光纤所传输的光束之内。这种将多个分离的信号组合到单根光纤所传输的单个光束中的做法被称为对这些信号进行多路复用。时分多路复用和频分多路复用都是可以使用的。在典型的光纤系统中，每一个信号都携带一代码，使得该系统中的通信量控制可以将该信号引导至其合适的目的地。由许多信号构成的光束通常在到达其子目的地或最终目的地之前会连续地穿过若干或许多条光纤。多个单独的信号在被称为多路复用的过程中被收集 到单根光纤中，并且在被称为多路分配的过程中从光束内的其它信号中分离出来。这种操作在以这些光信号为形式的信息从发送机传输到接收机的过程中可能会发生一次或若干次。

图13A描绘了多路分配，图13B描绘了多路复用。图13C示出了具有两个多路分配器和两个多路复用器的现有技术的静态交叉连接情况，其中显示了在两个分离的光纤上以四个分离的波长范围来传输的信号是如何切换到其它两个光纤的。用于透射单个波长范围并反射所有其它波长范围的滤光片通常被用于在多路复用器和多路分配器中使多个波长范围分离开。如图13D所示，公知的滤光片是薄膜滤光片。这些滤光片通常是被构建在玻璃基板上，同时在1/2波腔室的两侧有一组或多组1/4波介质反射器的薄膜。图13E示出了一组、两组和三组1/4波反射器和1/2波腔室的结果。图13F示出了这些窄带滤光片是如何被用于产生多路分配器的。多路复用器源自对箭头所示的方向进行切换。

调节光纤路径

通信量控制可以通过许多光纤将特定的信号从发射机传递给接收机，而并不改变系统中各光纤连接的方式。然而，当特定的光纤路径变得拥挤时，必须修改各光纤之间的连接情况以减小拥挤程度或更有效地传递信号。这就是光纤开关的工作。这一操作可以通过改变光纤开关单元中各光纤之间的实际连接情况而实现。历史上，穿过光纤的光束路径的快速切换已通过使用混合的光-电-光开关得以实现，这种光-电-光开关用于检测从第一光纤进入到该开关的光信号并将其转换成电信号，而该电信号则被用于产生新的光信号以便在第二光纤上传输。

MEMS镜子

MEMS镜子是通过平版印刷产生的镜子，用相似的平版印刷技术产生的集成电路所施加的电压信号可操作这些镜子。这些镜子通常非常小，其尺寸以毫米或亚毫米来测量。它们被设计成具有极为严格的容差，这是各种反射元件进行合适的角度对准所必需的，通常，它们还需要非常精密的反馈控制系统。

自动化全光交叉连接开关

最近，许多光交叉连接开关已变得可用于将光信号从一个光纤直接切换到另一个光纤，由此不再需要将光信号转换成中间的电信号。这些光开关包括各种光开关元件，比如镜子、棱镜、光纤准直器和复杂的驱动机构，以便通过该开关来传递光信号。对于某些光开关而言，已经使用了MEMS镜子。下列专利中所描述的所有光开关包含与本发明的一些特征相似的特征：7,190,509，“Optically Addressed MEMS”；以及7,177,497，“Porous Silicon Filter forWavelength Multiplexing and De-Multiplexing”，这些专利引用在此作为参考。

全光自动化交叉连接开关的应用