[实用新型]一种N×N通道的MEMS光开关模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及光通信和光测试技术领域，具体是一种N×N通道的MEMS光开关模块。

背景技术

微机电光开关，即MEMS(Micro-Electro-Mechanical-Systems)光开关，是将电气元件和机械元件、微光学元件结合在一起的微型化的新型光开关，是大容量全光交换网络开关发展的主流方向。

MEMS光开关是在硅晶上刻出若干微小的镜片，通过静电或其他控制力使微镜片产生机械运动，从而改变光的传播方向，实现光路选择的开关功能。MEMS光开关较其他光开关具有明显优势，其开关时间一般在ms数量级，使用IC制造技术体积小、集成度高，可以处理任意波长的光信号；既有机械式光开关的低插损、低串扰、低偏振相关损耗和高消光比的优点，又有波导开关的高开关速度、小体积、低成本、加工工艺多样化、易于大规模集成等优点。

N×N通道的MEMS光开关是一种基于MEMS技术开发的新型自由空间光交换器件，由阵列MEMS芯片和阵列多芯准直器组成，广泛用于光路传输和转换，以实现N×N全通道任意切换，实现数据在N×N通道中的全光交换。

现有2×2通道的MEMS光开关，仍存在体积较大的问题。若按其结构将通道数增加至N×N，体积将更庞大，功耗过高，切换时间过长，插入损耗大等缺陷使其无法实际应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种N×N通道的MEMS光开关模块，其阵列MEMS芯片和阵列多芯准直器共同安装于基板上。其输入光纤与输出光纤位于阵列MEMS芯片的同一侧的两个阵列多芯准直器内，结构简单可靠，通道数多，体积小，重量轻，功耗小，插损低，稳定性高。

本实用新型设计的一种N×N通道的MEMS光开关模块包括MEMS芯片和N芯准直器，N芯准直器含有N根光纤的阵列和相配合的N个透镜的阵列，所述N为整数，取值范围为2≤N≤16。两个相同的MEMS芯片和两个相同的N芯准直器安装于同一基板上，处于相同的高度。所述MEMS芯片含有N个微型反射镜片，N个镜片在同一平面上排布为阵列。所述MEMS芯片N个镜片的阵列与N芯准直器N根光纤的阵列相配合。

所述两个N芯准直器互相平行，其一为第一N芯准直器，其N根光纤为输入光纤，配合输入光纤的N个透镜排布为平面矩阵，该平面与基板垂直；另一为第二N芯准直器，其N根光纤为输出光纤，配合输出光纤的N个透镜排布为平面矩阵，该平面与基板垂直。所述两个N芯准直器的透镜平面相互平行。

所述两个MEMS芯片的镜片安装平面垂直于基板且相互呈90°夹角，分别为第一MEMS芯片和第二MEMS芯片。第一N芯准直器的透镜矩阵平面与第一MEMS芯片的镜片安装平面相对，二者的交角为45°，每个透镜与第一MEMS芯片的一个镜片正相对。第二MEMS芯片的镜片安装平面与第二N芯准直器的透镜矩阵平面相对，第二N芯准直器接收第二MEMS芯片的镜片反射的光束，第二N芯准直器的透镜矩阵平面与第二MEMS芯片的镜片安装平面间交角为45°。

所述两个MEMS芯片的镜片安装平面夹角、第一MEMS芯片的镜片安装平面与第一N芯准直器的透镜矩阵平面之间的交角以及第二MEMS芯片的镜片安装平面与第二N芯准直器的透镜矩阵平面之间的交角的误差小于或等于±0.1°。

盒体扣在基板上包容安装于基板上的第一、第二MEMS芯片和第一、第二N芯准直器，盒体与基板固定连接，盒体壁上有输入光纤和输出光纤的过孔。

第一N芯准直器的某根输入光纤导入的输入光经过其阵列透镜准直后，到达与之相对的第一MEMS芯片的镜片、被其反射，改变光的行进方向，反射光到达第二MEMS芯片的某个镜片，再次被反射，改变光的行进方向，光进入第二N芯准直器的透镜阵列中的某个透镜，并由其所接输出光纤输出。控制第一MEMS芯片的镜片转动，即可改变光的行进方向，使之反射到第二MEMS不同镜片，控制第二MEMS芯片的镜片转动，即可改变二次反射光的行进方向，使之反射到第二N芯准直器的不同透镜，使输入光进入选定的不同的输出光纤，实现全光路切换。

所述第一MEMS芯片和第二MEMS芯片各固定于一个芯片基座上，所述芯片基座为LCC陶瓷基座，即可与标准电路板直接相连接的无引脚陶瓷型基座。MEMS芯片固定于LCC型陶瓷基座上直接与转接电路板连接，输出其电信号。

所述芯片基座连接转接电路板，MEMS芯片转接件将转接电路板转接固定于基板基座，基板基座固定安装于基板。

所述转接电路板为柔性电路板，MEMS芯片输出的电信号经转接电路板引出。