[发明专利]一种基于阵列光波导和MEMS微镜的1×N端口光开关

说明书

本发明公开了一种基于阵列光波导和MEMS微镜的1×N端口光开关，它由两个阵列光波导芯片、一个准直聚焦透镜以及一个MEMS微镜组成，两个阵列光波导芯片贴装在一起，阵列光波导的端面和MEMS微镜分别置于透镜的前后焦面上。光信号从一条中心光波导输入，经过透镜准直后，在MEMS微镜表面发生发射，再次通过透镜聚焦后到达相应的输出波导。通过控制MEMS微镜的偏置电压，可控制微镜在x、y方向上的偏转角度，从而达到选择输出波导的目的。阵列光波导芯片的左侧波导间距与常规光纤阵列相同，右侧波导间距通过弯曲波导减到足够小，以不发生光信号的串扰为限。在MEMS微镜最大偏角受限的情况下，本发明的1×N端口光开关，可实现更大的输出端口数。

技术领域

本发明属于光通信领域，更具体地，涉及一种基于阵列光波导和MEMS微镜的1×N端口光开关。

背景技术

光开关是一种多端口光无源器件，可控制光信号在多个光纤端口之间切换，在光纤通信系统和光纤测试仪表中得到广泛应用。随着光纤通信网络的智能化发展，光开关的需求随之迅速增长。

光开关按端口数划分，有简单的1×2、2×2端口光开关，在光纤通信系统中，主要用于光纤线路的保护倒换，其技术方案主要是机械式光开关，通过微型继电器驱动棱镜、反射镜来切换光路。大规模的N×N端口光开关，主要用于智能光网络的交换节点中，其技术方案主要有热光开关矩阵和MEMS微镜阵列。另一类1×N端口光开关，输出端口数N一般在4-128之间，其技术方案有两类，其一采用旋转步进电机驱动反射镜来切换光路，可实现高达1×128的端口数，缺点是器件尺寸非常大；其二采用一个MEMS微镜来切换光路，可实现1×16端口数。

对基于MEMS微镜的1×N端口光开关，制约端口数的因素是MEMS微镜的最大偏转角度和光纤阵列的间距。在MEMS微镜偏转角度受限的情况下，可通过腐蚀部分光纤包层来减小光纤间距，提高端口数，但腐蚀后的光纤外径不易控制，一般只能减小到60-80微米。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于阵列光波导和MEMS微镜的1×N端口光开关，在MEMS微镜偏转角度和器件尺寸受限的情况下，大幅度提高光开关的端口数，同时实现了器件小型化和低成本化。

本发明提供了一种基于阵列光波导和MEMS微镜的1×N端口光开关，包括：两个阵列光波导芯片，准直聚焦透镜和MEMS微镜；两个阵列光波导芯片贴装在一起，且上层的中心光波导作为信号光的输入端，其他波导均作为可选择的输出端；阵列光波导芯片靠近所述准直聚焦透镜的一端位于准直聚焦透镜的前焦面上；MEMS微镜位于准直聚焦透镜的后焦面上。

在本发明实施例中，为减少端面反射光的影响，阵列光波导芯片靠近准直聚焦透镜的一端可以被研磨成一定的倾斜角度，且准直聚焦透镜靠近阵列光波导的一端被研磨成一定的倾斜角度，以减少反射光的影响；其中，一定的倾斜角度优选为8°。

其中，工作时，信号光从上层阵列光波导芯片的中心光波导输入，经过透镜准直后，在微镜表面发生反射，再次经过透镜聚焦后到达相应的输出波导，通过调节MEMS微镜的偏置电压，可控制微镜绕x轴和y轴的偏转角度，从而达到选择输出波导的目的。

在本发明实施例中，阵列光波导芯片的左侧波导间距与常规光纤阵列相同(通常为127微米)，右侧波导间距通过弯曲波导减到足够小以不发生光信号的串扰为限。同时，在MEMS微镜最大偏角受限的情况下，本发明的1×N端口光开关，可实现更大的输出端口数。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于使用了阵列光波导，在所采用MEMS微镜的最大偏角受限的情况下，可实现更大的输出端口数。

附图说明

图1为本发明实施例提供的1×N端口光开关结构的侧视图；

图2为本发明实施例提供的1×N端口光开关结构的参数标注；