[实用新型]一种温控热气泡式光开关

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种温控热气泡式光开关，属于光通信、光电子技术的技术领域。

背景技术

光开关是光交换的核心器件，也是影响光网络性能的主要因素之一。光开关作为新一代全光联网网络的关键器件，主要用来实现光层面上的路由选择、波长选择、光交叉连接和自愈保护等功能。在全光网中，光分插复用器件(OADM)和光交叉连接(OXC)是不可缺少的网络节点设备，而光开关和光开关阵列则是这些设备中的核心器件。但是，目前的光开关除了MEMS等少数类型的光开关以外，现存光开关的交换容量总是有限，而且很难制成大阵列，因为MEMS光开关本身在抗机械摩擦、磨损或震动等方面存在很多不足之处。而本实用新型能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本实用新型目的在于解决现存光开关磨损大、能耗高、响应速度慢等问题，提出了一种温控热气泡式光开关，该光开关将热气泡生长和冷凝技术、微流控技术应用于现代光通信技术中，利用气泡的膨胀和收缩导致液体流动、驱动气泡前进的流体特性，来控制光束的全反射和全透射，进而实现光开关的“开”和“关”动作，具有良好的操控性和适应性。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种温控热气泡式光开关，该光开关采用三层结构。第一层为上层加热盖板1，该上层加热盖板1的左上角有稳压孔6，稳压孔6右边有与尖嘴池10位置上下相对应的微金属片2，微金属片2与导线3连接；上层加热盖板1右下角有稳压孔7，稳压孔7左边有与尖嘴池11位置上下相对应的微金属片4，微金属片4与导线5连接。第二层为透明介质层8，该透明介质层8包括对角线上的微流道9、尖嘴池10、尖嘴池11和四个条形介质光波导12、13、14、15。其中这四个条形介质光波导12、13、14、15位于同一水平面上，微流道9位于透明介质层8的对角线上，微流道9充满匹配液，两端分别与稳压孔6、7相通，匹配液是通过稳压孔6、7向微流道中注入的，微流道9折射率与透明介质层8相同或相近，匹配液只需要充满微流道即可，尖嘴池10、尖嘴池11为三棱柱状，三角面朝上，轴对称分布于微流道两侧壁，与微流道相通。第三层为底层芯片16。

本实用新型的上层加热盖板1的下表面与透明介质层8的上表面，以及透明介质层8的下表面与底层芯片16的上表面都是通过等离子辅助键合方式连接。该光开关利用上层加热盖板1上的导线3、5对微金属片2、4通电，使其在短时间内升温，并将热量传递给透明介质层8内的尖嘴池10、11。通过对微金属片2、4的通电、断电操作，以及通电时间长短，可以有效控制气泡的生长和冷凝，调整气泡在微流道中的大小，从而控制光束的全透射和全反射，实现光开关的“关”和“开”动作。

有益效果：

1、本实用新型的芯片设计轴对称，可从各个方位实现光开关的开和关；尖嘴池的尖头设计可迅速使液体汽化，产生气泡；微金属片面积小，可在需要的地方实现局部加热，不容易对其他性能造成影响，具有实际的应用价值。

2、本实用新型控制方便，结构紧凑，易于小型化和集成化，驱动电压低，没有机械部件，减小了机械磨损和机械污染，大大提高了使用寿命。

3、本实用新型将热气泡驱动技术应用于光开关之中，通过热气泡的生长和冷凝，控制其在微流道中的大小，从而实现光开关的开和关，其具有良好的操控性和适应性。

4、本实用新型属于微流控光器件，其结构简单，因而制作成本、生产工艺大大降低，具有重要的技术价值和经济价值，能够在光通信领域中得到广泛的应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

标识说明：上层加热盖板1；微金属片2；导线3；微金属片4；导线5；稳压孔6；稳压孔7；透明介质层8；微流道9；尖嘴池10；尖嘴池11；4个条形介质光波导12、13、14、15；底层芯片16。

图2为基于微金属片的热气泡生长冷凝原理示意图。

图3、图4为温控热气泡式光开关工作原理示意图。

其中，图3为光束全透射，即光开关处于“关”状态；图4为光束全反射，即光开关处于“开”状态。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步的详细描述。