一种3d mems光开关阵列的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光通信技术领域，特别涉及一种3D MEMS光开关阵列。
【背景技术】
[0002]0XC集传输与交换于一体，具有传输容量大、组网灵活、网络具有可扩展性和可重构性、易于升级、可透明传输各种格式的不同速率等级的信号，能够同时适应用户信号种类和服务种类不断增长的需求等诸多优点，是全光通信网的一种重要器件。0XC的核心是光开关阵列，3D MEMS技术是实现光开关阵列的一种重要技术，可实现超大规模的光开关矩阵，可应用在大容量的光交换领域。
[0003]3D MEMS光开关阵列通过一对MEMS反射镜阵列对阵列准直器出射的光进行偏转，实现光路的切换。现有技术采用机械件定位，准直器阵列和MEMS反射镜阵列芯片直接对准，机械件通过超精密机械加工保证对准的精度。
[0004]现有方案结构如图4所示，它包括准直器阵列1和8、MEMS反射镜阵列芯片3和
6。图6和图7是在图4MEMS反射镜阵列芯片3和6中间分别插入凹面反射镜9或透镜10。准直器阵列1有工作准直器Cl，1到Cj，i，共j X i个准直器；准直器阵列8有工作准直器Cl，m到Cn，m，共nXm个准直器;MEMS反射镜阵列芯片3有Ml, 1到Mj，i，共jXi个反射镜；MEMS反射镜阵列芯片6有Ml，l到Mn，m，共nXm个反射镜；这里j = n，i = m。现有方案通过机械定位准直器阵列与MEMS反射镜阵列芯片的相对位置，使得输入端准直器阵列1中的工作准直器Cl，1到Cj，i出射的光入射到输入端MEMS反射镜3中对应的Ml，1到Mj，i ;输出端同样也使得输出端准直器阵列8中的工作准直器Cl，m到Cn，m出射的光入射到输出端MEMS反射镜6中对应的Ml, 1到Mn，m。
[0005]这种直接对准的缺点有:机械件加工难度大，且各部件装配存在误差，因此对准精度低，工作准直器出射光斑不能完整的入射到MEMS反射镜上，如图5a所示，阴影部分的光被MEMS反射镜反射，而其他光被损失掉，导致插入损耗大。且随着光开关阵列规模的增大，对产品的尺寸要求也越来越严格，对准的难度增加，这种直接对准不利于产品尺寸的减小。为了克服这些缺点，可以把工作准直器的出射光斑做小，但这样就要求MEMS反射镜有更大的转角，增加了 MEMS反射镜芯片的制造难度，或者不增加MEMS反射镜的转角，但是所能制作的通道数有所降低。
【发明内容】
[0006]针对【背景技术】存在的问题，本发明提供一种3D MEMS光开关阵列。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0008]一种3D MEMS光开关阵列，包括:
[0009]输入端准直器阵列1、输入端MEMS反射镜阵列芯片3、输出端MEMS反射镜阵列芯片6及输出端准直器阵列8 ;
[0010]所述输入端准直器阵列1包括工作准直器C1，1到Cj，i，以及在X方向和Y方向还包括对准用准直器1-1，1-2，1-3，1-4，；
[0011 ] 所述输出端准直器阵列8包括工作准直器Cl，1到Cn，m，以及在X方向和Y方向还包括对准用准直器8-1，8-2，8-3，8-4 ；
[0012]所述输入端MEMS反射镜阵列芯片3，包括MEMS反射镜Ml, 1到Mj，i，以及棱镜一2和棱镜二 4，两个棱镜分别用来X方向对准和Y方向对准；
[0013]所述输出端MEMS反射镜阵列芯片6，包括MEMS反射镜Ml, 1到Mn，m，以及棱镜三5和棱镜四7，两个棱镜分别用来X方向对准和Y方向对准。
[0014]所述输入端准直器阵列1中，1-1和1-2用来X方向对准，1-3和1_4用来Y方向对准，其规格可以与工作准直器规格相同，也可以不相同；
[0015]所述输出端准直器阵列8中，8-1和8-2用来X方向对准，8-3和8-4用来Y方向对准，其规格可以与工作准直器规格相同，也可以不相同。
[0016]所述输入端准直器阵列1中，1-1和1-2与所述输入端准直器阵列1中Cl，1之间的间距为定值，所述输入端准直器阵列1中，1-3和1-4与所述输入端准直器阵列1中Cj，i之间的间距为定值；
[0017]所述对准准直器1-1，1-2，1-3，1-4与工作准直器之间的间距，利用微加工刻蚀技术制作间距为0?1米的光纤阵列和透镜阵列来实现。
[0018]所述输出端准直器阵列8中，8-1和8-2与所述输入端准直器阵列8中Cl，1之间的间距为定值，所述输入端准直器阵列8中，8-3和8-4与所述输入端准直器阵列1中Cj，i之间的间距为定值；
[0019]所述对准准直器8-1，8-2，8-3，8-4与工作准直器之间的间距，利用微加工刻蚀技术制作间距为0?1米的光纤阵列和透镜阵列来实现。
[0020]所述输入端MEMS反射镜阵列芯片3中，棱镜一 2和棱镜二 4与MEMS反射镜Ml, 1到Mj，i之间的距离为0?1米之间，且两个棱镜与对准准直器与工作准直器之间的间距相同；
[0021]所述输出端MEMS反射镜阵列芯片6中，棱镜三5和棱镜四7与MEMS反射镜Ml, 1到Mn，m之间的距离为0?1米之间，且两个棱镜与对准准直器与工作准直器之间的间距相同。
[0022]所述的棱镜与MEMS反射镜之间的间距通过在MEMS反射芯片上利用微加工刻蚀技术刻蚀图形标记定位来实现。
[0023]所述的输入端MEMS反射镜阵列芯片3与输出端MEMS反射镜阵列芯片6中间插入凹面反射镜9或透镜10。
[0024]本发明与直接对准技术相比有如下优点:不需要机械定位件，机械件加工难度大幅降低，同时也降低了对各部件装配的要求，因此对准精度高，工作准直器出射光斑能完整的入射到MEMS反射镜上，避免了光被损失掉，减小了插入损耗。且随着光开关阵列规模的增大，对产品的尺寸要求也越来越严格，对准的难度并没有随之增加。
【附图说明】
[0025]图1为本发明中有对准结构的Z字形光路图；
[0026]图2为本发明中有对准结构的Z字形光路侧视图；
[0027]图3为本发明中有对准结构的Z字形光路顶视图；
[0028]图4为现有设计Z字形光路图；
[0029]图5(a)为本发明中光路未对准示意图；图5(b)为本发明中光路对准后示意图；
[0030]图6为现有设计W字形光路图；
[0031]图7为现有设计改进型Z字形光路图；
[0032]图8为本发明中有对准结构的W字形光路图；
[0033]图9为本发明中有对准结构的改进型Z字形光路图；
[0034]其中，1为输入端准直器阵列，2为棱镜一，3为输入端MEMS反射镜阵列芯片，4为棱镜二，5为棱镜三，6为输出端MEMS反射镜阵列芯片，7为棱镜四，8为输出端准直器阵列，9为凹面反射镜，10为透镜；1-1，1-2，1-3，1-4为输入端的对准用准直器，8_1，8_2，8_3，8_4为输出端的对准用准直器。
【具体实施方式】
[0035]本发明实施例提供一种3D MEMS光开关阵列。它具有在线光路对准方法和装置提高对准精度，降低对准难度，降低插入损耗，更利于产品规模的扩展。
[0036]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种3D MEMS光开关阵列，如图1所示，包括:
[0037]输入端准直器阵列1、输入端MEMS反射镜阵列芯片