专利名称：自由空间4×4阵列光开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种光开关，特别是一种自由空间4×4阵列式光开关，属于光通信领域。
背景技术：
N×N阵列式光开关是光通信网络中非常重要的环节，N×N阵列式光开关的发展要求是整体体积小、响应快、插入损耗低、隔离度高、重复性好，以及成本低。近年来兴起用微机电系统(MEMS)技术制作自由空间的微机械光开关阵列，它具有插入损耗低、隔离度高等机械式光开关的优点，同时体积与机械式光开关阵列相比要小得多，并且易于大批量生产以及光集成或光电集成，成本较低，重复性好，适用于制作阵列式微光开关。如美国专利US5960132，名称为Fiber-Optic Free-Space Micromachined Matrix Swithes(自由空间光纤微机械阵列开关)，这种阵列式光开关由基板、N×N个反射镜和N×N个驱动器构成，通过N×N个反射镜的上下翻转实现N×N路光路的切换。但是这种阵列式光开关有一个缺点，即反射镜和驱动器的数目随N数的上升成指数式上升，例如对于4×4阵列光开关，就需要制造16个反射镜和16个驱动结构，这使得阵列式光开关的成品率难以提高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种自由空间4×4阵列光开关，达到了仅由6个棱镜和6个驱动器就能实现4×4路光路切换的矩阵式光开关结构的目的。本发明主要包括六个直角棱镜、两个平面反射镜和六个驱动器，其连接方式和结构特点为两个平面反射镜的反射面分别位于一正方菱形的上下两个顶点上，并且这两个反射面相对、相平行、与正方菱形的菱边相交成45度；六个直角棱镜中直角所对应的面均为反射面，这六个反射面分别位于该正方菱形的另外两个顶点以及四条边的中点上，并且相互平行、与正方菱形的菱边相交成45度；六个直角棱镜的直角朝向一致；光路路线为正方菱形的四条菱边以及对边中点相连的两条中线；每个直角棱镜与一个驱动器相连，由驱动器带动插入或离开光路；两个平面反射镜的位置均固定。
整个4×4阵列光开关含6个2×2光开关单元，每个2×2光开关单元含有一个直角棱镜和一个驱动器。
本发明具有实质性特点和显著进步，使得4×4阵列式光开关体积缩小、成品率提高，并且具有响应快、插入损耗低、隔离度高、重复性好等优点，是采用微机械工艺和精密加工技术制作自由空间4×4阵列光开关的理想结构设计。
图1本发明结构示意图
具体实施例方式如图1所示，本发明主要包括六个直角棱镜(1)、两个平面反射镜(2)和六个驱动器(3)，其连接方式和结构特点为两个平面反射镜(2)的反射面(4)分别位于一正方菱形的上下两个顶点E、H上，并且这两个反射面(4)相对、相平行、与正方菱形的菱边相交成45度；六个直角棱镜(1)中直角(6)所对应的面均为反射面(5)，这六个反射面(5)分别位于该正方菱形的另外两个顶点F、G以及四条边的中点A、B、C、D上，并且相互平行、与正方菱形的菱边相交成45度；六个直角棱镜(1)的直角(6)朝向一致；光路路线为正方菱形的四条菱边以及对边中点相连的两条中线；每个直角棱镜(1)与一个驱动器(3)相连，由驱动器(3)带动插入或离开光路；两个平面反射镜(2)的位置均固定。
整个4×4阵列光开关含6个2×2光开关单元(7)，每个2×2光开关单元(7)含有一个直角棱镜(1)和一个驱动器(3)。从任一路输入光路I1、I2、I3、I4输入的光信号都能从任一路输出光路O1、O2、O3、O4输出。
权利要求
1.一种自由空间4×4阵列光开关，其特征在于主要包括六个直角棱镜(1)、两个平面反射镜(2)和六个驱动器(3)，每个直角棱镜(1)与一个驱动器(3)相连，由驱动器(3)带动插入或离开光路，两个平面反射镜(2)的位置均固定，两个平面反射镜(2)的反射面(4)分别位于一正方菱形的上下两个顶点上，并且这两个反射面(4)相对、相平行，与正方菱形的菱边相交成45度，六个直角棱镜(1)中直角(6)所对应的面均为反射面(5)，这六个反射面(5)分别位于该正方菱形的另外两个顶点以及四条边的中点上，并且相互平行、与正方菱形的菱边相交成45度，六个直角棱镜(1)的直角(6)朝向一致。
2.根据权利要求1所述的这种自由空间4×4阵列光开关，其特征还在于光路路线为正方菱形的四条菱边以及对边中点相连的两条中线；
3.根据权利要求1所述的这种自由空间4×4阵列光开关，其特征还在于整个4×4阵列光开关含6个2×2光开关单元(7)，每个2×2光开关单元(7)含有一个直角棱镜(1)和一个驱动器(3)。
4.根据权利要求1或5所述的这种自由空间4×4阵列光开关，其特征还在于从任一路输入光路I1、I2、I3、I4输入的光信号都能从任一路输出光路O1、O2、O3、O4输出。
全文摘要
自由空间4×4阵列光开关属于光通信领域。本发明主要包括:六个直角棱镜、两个平面反射镜和六个驱动器,每个直角棱镜与一个驱动器相连,由驱动器带动插入或离开光路,两个平面反射镜的位置均固定,两个平面反射镜的反射面分别位于一正方菱形的上下两个顶点上,与正方菱形的菱边相交成45度;六个直角棱镜中直角所对应的面均为反射面,这六个反射面分别位于该正方菱形的另外两个顶点以及四条边的中点上,与正方菱形的菱边相交成45度;六个直角棱镜的直角朝向一致。本发明具有实质性特点和显著进步,使得光开关体积缩小、成品率提高,是采用微机械工艺和精密加工技术制作自由空间4×4阵列光开关的理想结构设计。
文档编号G02B6/35GK1383010SQ0211180
公开日2002年12月4日 申请日期2002年5月23日 优先权日2002年5月23日
发明者张琛, 王莉 申请人:上海交通大学