专利名称：多通道光开关及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种作为WDM光通信网中的重要部件的光开关，更具体地说，本发明涉及一种用于转换多通路光信号的设备以及一种制造该设备的方法。
背景技术：
通常，在波分复用(以下称为“WDM”)光通信网中，光开关用于改变通过光纤传送的光信号的路由。最近开发的光开关采用微机电系统(以下称为“MEMS”)技术。
图1a和1b是分别示出传统MEMS光开关的结构和转换过程的原理图。
参考图1a和1b，传统MEMS光开关采用其中因为具有MEMS结构的致动器(actuator)的位移而使输入端光纤发出的光被微型反射镜反射，并至少在两个方向传送的方法。
如图1a和1b所示，传统MEMS光开关包括输入端光纤11，将要转换的光信号输入到其内；第一输出端光纤12，与输入端光纤11排列在一条直线上；以及第二输出端光纤13，与输入端光纤11垂直排列。传统MEMS光开关还包括微型反射镜14，位于输入端光纤11与第一输出端光纤12和第二输出端光纤13之间，用于利用反射改变输入的光信号的方向；以及致动器15，用于驱动微型反射镜14。
以下将详细说明用于转换光信号的MEMS光开关的原理。如图1a所示，致动器15驱动微型反射镜14，以使微型反射镜14向第二输出端光纤13的反向移动。然后，输入到输入端光纤11的光信号并行传播，并进入第一输出端光纤12。
另一方面，如图1b所示，致动器15驱动微型反射镜14，以使微型反射镜14向着第二输出端光纤13的方向移动，并位于输入端光纤11与第一输出端光纤12和第二输出端光纤13之间。然后，从输入端光纤11输入的光信号被微型反射镜14反射，并进入第二输出端光纤13。传统MEMS光开关利用上述原理转换光信号，因此其优点是，例如提高转换速度并降低功耗比。
为了以大容量处理光信号从而满足迅速增加的光通信网用户，需要一种对多通路提供信号转换的技术。然而，使用微型反射镜和致动器的传统MEMS光开关的问题在于，因为光信号的特性，难以处理多通路，而且难以封装。
发明内容
因此，鉴于上述问题，提出本发明，而且本发明的一个目的是提供一种包括多个通路、以大容量有效处理光信号的光开关以及一种制造该光开关的方法。
本发明的另一个目的是提供一种在多通路的整个光路由上提供具有一致光学性能的光信号的光开关以及一种制造该光开关的方法。
根据本发明的一个方面，利用多通路光开关可以实现上述以及其他目的，该多通路光开关包括支架；输入端光纤，固定在该支架上，用于通过其输入要转换的光信号；多个输出端光纤，固定在该支架上，用于通过其输出通过输入端光纤输入的光信号；多个微型反射镜，用于反射通过输入端光纤输入的光信号，然后使该光信号对准多个输出端光纤中的指定的输出端光纤；以及多个致动器，分别连接到微型反射镜，用于调节微型反射镜的位置，以便该微型反射镜反射光信号。
该多通路光开关优先进一步包括多个透镜，它们固定在该支架上而且分别与光纤隔离开指定距离，用于准直通过光纤传送和接收的光信号，以使光信号在整个恒定光程上具有一致光学性能。
此外，该多通路光开关优先进一步包括用于包围支架的上部的外壳。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造多通路光开关的方法，该方法包括步骤(a)在支架上形成用于容纳多条光纤、多个透镜、多个微型反射镜以及多个致动器的的凹槽；(b)将为了调节其大小和入射面而研磨过的透镜固定在该支架上；(c)将光纤插入支架上的凹槽内，所述光纤分别与透镜隔离开指定气隙，以使透镜在整个指定光程上具有一致光学性能；(d)微调插入的光纤，然后将调节的光纤固定到支架上；以及(e)将微型反射镜和致动器排列到支架上的相应位置，以便微型反射镜将光信号反射到指定通路。
该方法优先进一步包括利用外壳包围支架的上部的步骤(f)。
根据以下结合附图所做的详细说明，可以更清楚地理解本发明的上述以及其他目的、特征以及其他优点，附图包括图1a是示出传统MEMS光开关的结构的原理图；图1b是示出传统MEMS光开关的转换过程的原理图；图2是根据本发明实施例的多通路光开关的结构原理图；图3a至3d是示出根据本发明实施例的多通路光开关的转换过程的原理图；以及图4是示出用于制造根据本发明实施例的多通路光开关的制造过程的流程图。
具体实施例方式
现在，将参考附图详细说明本发明的实施例。在附图中，即使同样或类似的单元示于不同附图中，仍利用同样的参考编号表示它们。在本发明的以下说明中，如果对在此引入的已知功能和配置做详细说明可能使本发明的主题非常不清楚，则省略它们。
图2是根据本发明实施例的多通路光开关的结构原理图。
参考图2，多通路光开关包括输入端光纤200、多个输出端光纤201至204、其数量与输出端光纤201至204的数量对应的透镜210至214、微型反射镜222至224以及致动器232至234。输入端光纤200、输出端光纤201至204、透镜210至214、微型反射镜222至224以及致动器232至234位于由硅片构成的支架240上。
尽管本发明的实施例包括4个通路A、B、C和D，但是多通路光开关可以包括4个以上的通路。
将要转换的光信号输入到输入端光纤200。第一输出端光纤201与输入端光纤200排列在一条直线上。第二、第三以及第四输出端光纤202、203以及204垂直于输入端光纤200，以使通路B、C和D位于输入端光纤200与第一输出端光纤201之间。
以这样的方式形成用于改变光信号的方向的微型反射镜222、223和224，即，通过输入端光纤200输入的光信号被微型反射镜222、223和224反射，然后通过第二、第三以及第四输出端光纤202、203以及204输出。微型反射镜222、223和224分别以约45度的倾角倾向于由输入端光纤200与第二、第三以及第四输出端光纤202、203以及204的相应之一形成的垂直面。
构造致动器232、233和234以使微型反射镜222、223和224执行转换过程。微型反射镜222、223和224分别连接到致动器232、233和234的一端，并操作微型反射镜222、223和224以在致动器232、233和234的控制下转换信号。在此，以这样的方式设计微型反射镜222、223和224以及致动器232、233和234，以致可以单独生产它们然后将它们组合在一起，或者集成生产它们。
根据本发明的另一个实施例，在硅片构成的支架240上构造用于准直光信号的透镜210、211、212、213和214。例如，第一透镜210用于使利用图2所示转换系统的结构通过输入端光纤200输入，然后通过第一输出端光纤201输出的光信号平行一致传播，而不因为指定距离发生波形失真。如上所述，本发明该实施例的转换系统提供在通路A、B、C和D中整个光信号传播路径具有一致特性而且光学性能(介入损耗、PDL以及回损)在通路A、B、C和D的容差范围内的光信号。即，如图2所示，尽管在输入端光纤200的一端与每个垂直于输入端光纤200的通路B、C和D之间的光程距离存在差别，但是传送到通路B、C和D的光信号的光学性能保持一致。
图3a至3d是示出根据本发明实施例的多通路光开关的转换过程的原理图。在此，将输入端光纤200与第一输出端光纤201之间的光传播路径定义为“主光传播路径”。
参考图3a，为了通过通路A输出通过输入端光纤200输入的光信号，操作所有致动器232、233和234，以使微型反射镜222、223和224从主光传播路径收回。因此，通过输入端光纤200输入的光信号直接沿主光传播路径前进，然后输出到通路A。
参考图3b，为了通过通路B输出通过输入端光纤200输入的光信号，操作致动器232、233和234，以使第一微型反射镜222位于主光传播路径上。然后，通过输入端光纤200输入的光信号被第一微型反射镜222反射，之后，输出到通路B。
参考图3c，与图3b所示的方式相同，在第一微型反射镜222从主光传播路径收回，而第二微型反射镜223位于主光传播路径上的情况下，通过输入端光纤200输入的光信号被第二微型反射镜223反射，之后，输出到通路C。此外，参考图3d，在第一和第二微型反射镜222和223从主光传播路径收回，而第三微型反射镜224位于主光传播路径上的情况下，通过输入端光纤200输入的光信号被第三微型反射镜224反射，之后，输出到通路D。
图4是示出用于制造根据本发明一个实施例的多通路光开关的制造过程的流程图。
首先，在步骤402，在由硅片构成的支架上形成用于容纳光纤、透镜、微型反射镜以及致动器的凹槽。
在步骤404，对透镜进行研磨以调节其大小和入射面，然后，将它固定到支架上。
在步骤406，其两端被研磨成与透镜成8度角的光纤插入支架上的凹槽中。在此，光纤与透镜隔离开指定气隙，以使透镜在整个指定光程具有一致光学性能。
在步骤408，微调插入的光纤，并将它固定到支架上。
在步骤410，微型反射镜和致动器分别定位在支架上的相应位置。
在步骤412，为了保护所制造的光开关的上述部件不受外界干扰，利用外壳包围支架的上表面。因此，利用以上描述的步骤，就完成了制造根据本发明实施例的光开关。
从以上描述中可以看出，本发明提供了一种包括多个通路、以大容量有效处理光信号的光开关以及一种制造该光开关的方法。
此外，该光开关可以在多通路的整个光路由上提供一致的光学性能，因此改善了通信性能。
尽管为了说明问题，对本发明的优选实施例进行了说明，但是本技术领域内的普通技术人员可以理解，在所附权利要求所述的本发明实质范围内，可以对其进行各种修改、附加和替换。
权利要求
1.一种多通路光开关，包括支架；输入端光纤，固定在该支架上，用于通过其输入要转换的光信号；多个输出端光纤，固定在该支架上，用于通过其输出通过输入端光纤输入的光信号；多个微型反射镜，用于反射通过输入端光纤输入的光信号，然后使该光信号对准多个输出端光纤中的指定的输出端光纤；以及多个致动器，分别连接到微型反射镜，用于调节微型反射镜的位置，以便该微型反射镜反射光信号。
2.根据权利要求1所述的多通路光开关，该多通路光开关进一步包括多个透镜，它们固定在该支架上而且分别与光纤隔离开指定距离，用于准直通过光纤传送和接收的光信号，以使光信号在整个恒定光程上具有一致光学性能。
3.根据权利要求1所述的多通路光开关，该多通路光开关进一步包括用于包围支架的上部的外壳。
4.根据权利要求1所述的多通路光开关，其中支架由硅片构成。
5.根据权利要求1所述的多通路光开关，其中利用环氧树脂将光纤固定在该支架上。
6.根据权利要求2所述的多通路光开关，其中利用环氧树脂将光纤和透镜固定在该支架上。
7.一种制造多通路光开关的方法，该方法包括步骤(a)在支架上形成用于容纳多条光纤、多个透镜、多个微型反射镜以及多个致动器的凹槽；(b)将为了调节其大小和入射面而研磨过的透镜固定在该支架上；(c)将光纤插入支架上的凹槽内，所述光纤分别与透镜隔离开指定气隙，以使透镜在整个指定光程上具有一致光学性能；(d)微调插入的光纤，然后将调节的光纤固定到支架上；以及(e)将微型反射镜和致动器排列到支架上的相应位置，以便微型反射镜将光信号反射到指定通路。
8.根据权利要求7所述的方法，该方法进一步包括利用外壳包围支架的上部的步骤(f)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中利用环氧树脂将光纤和透镜固定在该支架上。
10.一种光准直设备，该光准直设备包括支架；光纤，固定在支架上，用于传送和接收光信号；以及透镜，固定在该支架上，而且分别与光纤隔离开指定距离，用于准直通过光纤传送和接收的光信号，以使光信号在整个恒定光程上具有一致光学性能。
11.根据权利要求10所述的光准直设备，该光准直设备进一步包括用于包围支架的上部的外壳。
12.一种制造光准直设备的方法，该方法包括步骤(i)在支架上形成用于容纳光纤和透镜的凹槽；(ii)将为了调节其大小和入射面而研磨过的透镜固定在该支架上；(iii)将光纤插入支架上的凹槽内，所述光纤分别与透镜隔离开指定气隙，以使透镜在整个指定光程上具有一致光学性能；以及(iv)微调插入的光纤，然后将调节的光纤固定到支架上。
13.根据权利要求12所述的方法，该方法进一步包括利用外壳包围支架的上部的步骤(v)。
全文摘要
本发明公开了一种多通路光开关及其制造方法。该多通路光开关包括支架；输入端光纤，固定在该支架上，用于通过其输入要转换的光信号；多个输出端光纤，固定在该支架上，用于通过其输出通过输入端光纤输入的光信号；多个微型反射镜，用于反射通过输入端光纤输入的光信号，然后使该光信号对准多个输出端光纤中的指定的输出端光纤；以及多个致动器，分别连接到微型反射镜，用于调节微型反射镜的位置，以便该微型反射镜反射光信号。
文档编号G02B6/35GK1576927SQ20031010252
公开日2005年2月9日 申请日期2003年10月22日 优先权日2003年6月26日
发明者洪硕基, 李玲揆 申请人:三星电机株式会社