[实用新型]一种1XN的MEMS光开关

说明书

本实用新型涉及光通信和光传感技术领域，具体涉及一种1XN的MEMS光开关，包括依光线传播方向顺次设置的输入光纤、成像透镜、MEMS芯片、离轴抛物面反射镜、准直透镜阵列和多芯光纤阵列；MEMS芯片包括一可转动的反射镜面，用于通过旋转来改变输入光的传播方向，选择输出端口；离轴抛物面反射镜包括一抛物面，用于准直MEMS芯片反射的发散光束；多芯光纤阵列包括多个输出光纤，准直透镜阵列包括多个准直透镜，准直透镜用于将离轴抛物面反射镜准直后的光耦合到对应输出光纤。本实用新型通过采用离轴抛物面反射镜，消除了光学像差，有效地降低耦合损耗，减小了输出端口间耦合损耗的差别，可实现更稳定、更高端口数目的光开关。

【技术领域】

本实用新型涉及光通信和光传感技术领域，具体涉及一种1XN的MEMS光开关。

【背景技术】

光开关是光网络中对光信号和光能量的传输路径进行通断或选择性切换的逻辑器件，在光路自动倒换保护、光网络交叉连接(OXC)、光网络监控、光器件测试和光模块测试等领域应用广泛。目前市面上光开关大体分为传统机械式光开关、磁光开关、热光开关、声光开关和微电机系统(MEMS)光开关等。其中MEMS光开关不仅具有传统机械式光开关的低插入损耗、高隔离度、低偏振敏感性等特点，同时具有体积小、集成度高等特点，一直受到业界的推崇。

MEMS光开关的基本原理就是在硅晶片上刻出若干个微小的镜片，通过静电或其他控制力使可以活动的微镜发生升降或机械转动，以改变输入光的传播方向，从而实现开关功能，具有毫秒级的开关速度。目前商用的MEMS光开关大都采用同轴封装光路结构，如图1所示，包括多芯光纤阵列101、准直透镜102和二维的MEMS芯片103，其中，准直透镜102和多芯光纤阵列101组成多芯光纤准直器，光信号从多芯光纤阵列101输入光纤进入，经准直透镜102准直投射至二维旋转的MEMS芯片103的反射镜面上，通过MEMS芯片103的反射镜面二维旋转，再经准直透镜102传输，选择光信号至多芯光纤阵列101其他任意光纤输出；选通端口越多，MEMS芯片所需的转角越大。这种结构的光开关虽然具有尺寸小、性能优等的特点，但并不适合制作选通端口偏多的MEMS开关，具体表现在：

第一，为了减少光能量的损失，MEMS芯片的反射镜面孔径必须大于接收到的准直光束的有效光斑尺寸(一般都是几百微米)，基于图1结构，MEMS芯片必须有足够大的反射镜面。市面上基于此结构的1x8MEMS光开关中，MEMS芯片的反射镜面尺寸普遍都在500微米以上。对于选通端口偏多的光开关，MEMS芯片不仅仅需要大反射镜面，还需要较大转角范围。大转角大反射镜面的MEMS芯片，芯片结构复杂、制作难度大、成品率较低、可靠性要求高。

第二，如图1结构的MEMS光开关中，边缘输出端口具有最大的离轴量和光学像差；开关输出端口越多，边缘输出端口的耦合损耗受光学像差的影响就会越大。

第三，图1结构的光开关中，输入端口和输出端口在同一侧，多芯光纤阵列101中既包含输入端口光纤，又有选通输出光纤端口。通常为了简化控制，避免光开关切换过程中出现光信号切换到输入光纤的瞬态，一般选择多芯光纤阵列边缘光纤作为输入端口光纤。而选择边缘光纤作为输入光纤，必然增大输入光纤与边缘输出光纤之间耦合时的光学像差差别。因此，基于图1结构的光开关，选通输出端口数一旦超过某一数值，输出端口间的耦合损耗的差别就会越来越明显，一般只适合制作1x16及以下端口数的光开关。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【实用新型内容】

本实用新型需要解决的技术问题是：

传统的MEMS光开关一般只适合16及以下的输出端口数，当选通输出端口较多时，容易造成输出端口较大的光学像差和耦合损耗，输出端口间的耦合损耗的差别比较明显，而且输入端口和输出端口在同一侧，容易出现光信号切换到输入光纤的瞬态。

本实用新型通过如下技术方案达到上述目的：