[发明专利]一种基于3D-MEMS实现的OXC光开关

说明书

技术领域

本发明涉及微光机电装置领域，尤其涉及一种基于3D-MEMS实现的OXC光开关。

背景技术

光纤通信技术的问世和发展给通信业带来了革命性的变革，目前世界大约85％的通信业务经光纤传输，长途干线网和本地中继网也已广泛使用光纤。同时，密集波分复用(DWDM)技术的发展和成熟为充分应用光纤传输的带宽和容量开拓了广阔的空间，具有高速率、大带宽明显优势的DWDM光通信网络已经成为目前通信网络发展的趋势。

特别是近几年，以IP为主的Internet业务呈现爆炸性增长，这种增长趋势不仅改变了IP网络层与底层传输网络的关系，而且对整个网络的组网方式、节点设计、管理和控制提出了新的要求。一种智能化网络体系结构—自动交换光网络(ASON：automatic switched optical networks)成为当今系统研究的热点，它的核心节点由光交叉连接(OXC：optical cross connect)设备构成，通过OXC，可实现动态波长选路和对光网络灵活、有效的管理。光交叉互连(OXC)技术在日益复杂的DWDM网中是关键技术之一，而光开关作为切换光路的功能器件，则是OXC中的关键部分。光开关矩阵是OXC的核心部分，它可实现动态光路径管理、光网络的故障保护、波长动态分配等功能，对解决目前复杂网络中的波长争用，提高波长重用率，进行网络灵活配置均有重要的意义。

目前，热点的基于城域网的大端口数（~100×100）的OXC系统的一种实现的结构如图1所示。其中，主要的光学元件包括第一2-D准直器阵列101、第一3-D MEMS阵列102、第二2-D准直器阵列103和第二3-D MEMS阵列104。第一2-D准直器阵列101中每个准直器出射光与对应的第一3-D MEMS阵列102中的一个反射单元对应。目前Lucent和Fujitsu具有该平台的产品推出，图2为Lucent的产品光路，其产品包括第一光纤阵列201、第一透镜阵列202、第一MEMS阵列203、傅里叶透镜204、第二MEMS阵列205、第二透镜阵列206以及第二光纤阵列207。

利用传统方法制作的光学准直器，由于准直器的外径受到毛细管、玻璃套管、透镜（c-lens或Grin-lens）等物料的外径限制，其外径最小也只能做到1mm。所以按照此类方式制作的准直器阵列其出射平行光束间隔（pitch值）≥1mm。在基于3D-MEMS实现的OXC光开关的光学结构中，由于MEMS反射镜单元的面元大小和倾角范围的限制，在制作高端口数的OXC光开关产品时，对准直器阵列的间隔提出了更小的要求，使得传统方法制作的准直器阵列无法满足要求。

当前，也有报导提到基于半导体工艺制作透镜阵列和光纤阵列的方法，其pitch值可以做到125um。但是，此种方案不仅制作成本高昂，而且工艺难度问题比较突出，其产品的重要参数，如光斑尺寸和指向精度一致性比较差，使得其在实际应用中受到限制。 

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种基于3D-MEMS实现的OXC光开关，光学指标可控，结构简单，成本较低。

一种基于3D-MEMS实现的OXC光开关，其关包括：

二维阵列准直器；

与二维阵列准直器相邻设置的反射式MEMS阵列；以及

设置在二维阵列准直器和反射式MEMS阵列之间的扩（缩）束望远镜。

根据本发明一优选实施例，所述扩（缩）束望远镜是伽利略型或者开普勒型其中之一。

与现有技术相对比，本发明提供的一种基于3D-MEMS实现的OXC光开关，实现小pitch的MEMS器件与传统工艺制作的大pitch二维准直器阵列匹配，使传统二维准直器阵列可用于OXC光开关中，其可获得性高，光学指标可控，且结构简单，成本较低，更适合于市场的推广应用，具有广泛的市场前景。

附图说明

图1是现有技术基于城域网的大端口数的OXC系统的一种实现结构示意图。

图2是现有技术Lucent的产品光路图。

图3是本发明基于3D-MEMS实现的OXC光开关的较佳实施例模块示意图。

图4是本发明采用的伽利略型扩束镜结构示意图。

图5是本发明采用的开普勒型扩束镜结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。