专利名称：光分插复用器的制作方法
技术领域：
本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及一种光分插复用器(OADMOpticaladd/drop multiplexer)。
背景技术：
密集波分复用(DWDM)光通信网络由于具有高速率、大带宽等明显优势，已经成为目前通信网络发展的趋势。OADM是构成DWDM全光网的核心器件之一，主要功能是从传输设备中有选择的下路(drop)通往本地的光信号，同时上路(add)本地用户发往另一节点用户的光信号，而不影响其他波长信道的传输。光分插复用器在光域内完成了原来由电交换设备所完成的交换功能，克服了光一电一光转换的电子瓶颈，使光纤通信网具有灵活性、选择性、透明性、可扩展性和可重构性等优越功能。并且，利用OADM还能提高光网络的可靠性，降低节点成本，提高网络运行效率。因此，OADM成为组建DWDM全光网的关键技术之一。
目前，实现OADM的方案主要有以下几种基于解复用/复用结构，基于光纤布拉格光栅结构，基于光纤环行器结构，基于声一光可调谐滤波器结构。其中，基于解复用/复用结构的OADM具有很好的发展前景，成为近年来研究的热点。
发明内容
本发明基于解复用/复用结构OADM的研究，提供一种控制简单、成本低、插入损耗小、信道隔离度高、结构简单紧凑、易于集成的OADM，该OADM对入射光偏振不敏感、无需单独的解复用/复用器。
本发明的技术内容一种光分插复用器，包括光分插复用器本体、输入、输出端口和上路、下路端口，波分复用信号通过光分插复用器本体完成上路或下路的交换功能，其特征在于光分插复用器本体为由若干个MEMS光开关组成的MEMS光开关阵列，MEMS光开关由微镜和驱动装置组成，微镜为多层介质膜滤波器，其由多层高、低折射率材料薄膜交替叠合而成，复用波长射到微镜上时，只有一个特定的波长被反射，其余波长全部透射，当驱动装置开启MEMS光开关阵列上与特定波长相对应的微镜时，可实现对波分复用信号中该特定波长的上路或下路。
MEMS光开关的阵列可为多个MEMS光开关排成一行。
MEMS光开关的阵列可为多行多列的MEMS光开关矩阵，其中任意一行或者任意一列中，每个多层介质膜滤波器微镜的反射波长不重复。
所述驱动装置可为任意的MEMS光开关驱动装置，如梳状交叉电极驱动或微型铰链驱动。
本发明的技术效果由于MEMS光开关具有体积小、重量轻、功耗低、精度高、响应速度快、易大规模集成、插入损耗低、偏振敏感性低、与光信号的格式及协议等无关、消光比高、成本低以及制造简便等一系列优点，基于MEMS光开关阵列构成的OADM控制简单、成本低、与信号的格式、协议等无关、结构紧凑、易于集成和封装。且用多层介质膜滤波器代替普通的全反射镜作为MEMS光开关的微镜，可实现波长选择性，使本发明的OADM无需单独的解复用/复用器，减小了插入损耗，简化了器件结构，信道隔离度高，对入射光偏振不敏感。
下面结合附图，对本发明做出详细描述。
图1为本发明光分插复用器的结构示意图；图2为多层介质膜滤波器工作原理示意图；图3为微型铰链驱动的MEMS光开关的结构示意图；图4为梳状交叉电极驱动的滑动式MEMS光开关的结构示意图；图5为基于MEMS光开关的多路光分插复用器的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的OADM结构如图1所示。该光分插复用器包括输入端口、下路端口Dx(x＝1，2，3，···，n)、上路端口Ax(x＝1，2，3，···，n)、输出端口和由n个MEMS光开关(M1，M2，M3，···，Mn)组成的MEMS光开关阵列，其中MEMS光开关采用的是二维微镜结构，微镜为多层介质膜滤波器，其由多层高、低折射率材料薄膜交替叠合而成，当复用波长射到微镜上时，利用干涉效应，只有一个特定的波长被反射，其余波长全部透射，具有波长选择性。
本发明所采用的多层介质膜滤波器是对某一波长的高反射膜，由两种具有高、低折射率的薄膜材料相间构成，其工作原理如图2所示。假设反射波长为λ，恰当的选择多层介质膜每层薄膜的厚度d1、d2，使得自由空间波长为λ的光从多层介质膜每一个界面反射到前表面的光都是同相相干增强的，从而实现对λ波长的高反。两种材料的折射率相差越大，层数越多，多层介质膜的反射率越高。当复用的波长旁轴射到多层介质膜滤波器上时，只有一个特定的波长被反射，其余波长则透射。反射一个波长同时透射其余波长所需要的多层介质膜滤波器在工艺中可以实现。在制作过程中，可以通过调节相邻薄膜的厚度或者选择不同材料的薄膜，来控制不同的反射波长。
微镜只有两种状态“ON”状态和“OFF”状态。光开关处于“ON”状态时，微镜与入射光接触并产生作用；处于“OFF”状态时，微镜与入射光无接触，因此不起任何作用。通过驱动装置驱动微镜，可以改变其状态。MEMS光开关的驱动方式主要有平行板电容静电驱动，梳状静电驱动器驱动，电致、磁致伸缩驱动，形变记忆合金驱动，光功率驱动，热驱动等。本发明中MEMS光开关的驱动方式可为任意一种。图3和图4分别给出了两种典型的驱动方式。图3是微型铰链驱动的MEMS光开关示意图，光开关主要包括微镜1、底座2、滑杆3和微型铰链4。在滑杆3和微型铰链4的驱动作用下，微镜1可从底座2表面抬升。未加驱动电压时，微镜1与底座2表面平行，处于“OFF”状态；加驱动电压以后，微镜1从底座2表面抬升，处于“ON”状态。图4是梳状交叉电极驱动的滑动式MEMS光开关驱动装置示意图，光开关主要包括微镜1、悬梁5和梳状交叉电极驱动器6，微镜1固定在可动的悬梁5上。自然状态时，微镜1处于“ON”状态，对入射光进行有选择的反射；在梳状交叉电极驱动器6加上驱动电压以后，梳状交叉电极产生静电，静电力使悬梁5在力的方向上产生平行移动，带动微镜1向后退，使它处于“OFF”状态，不再反射光。
参考图1，波分复用信号直接输入到1×n MEMS光开关的阵列，通过驱动装置控制MEMS光开关的状态(“ON”或“OFF”)，实现对需要波长的上、下路。n个微镜反射波长依次为λ1、λ2、λ3···λn。包含波长λ1、λ2、λ3···λn的一路波分复用(WDM)信号由输入端口入射，如果其中的λx(x＝1，2，3，···，n)被下路，同时本地信号以λx波长上路，只要通过驱动装置控制反射波长为λx的微镜Mx处于“ON”状态，其余微镜均保持“OFF”状态即可。在处于“ON”状态的Mx微镜的作用下，输入的WDM信号中欲被下路的λx波长被反射到下路端口实现下路，其余n-1个波长则透明的通过该微镜到达输出端口；由于多层介质膜滤波器微镜是双面反射，欲上路的本地信号以波长λx通过上路端口入射，同样在微镜Mx的作用下，被反射到输出端口，与其余的n-1路信号合成新的WDM信号。同时令多个微镜处于“ON”状态，则可同时实现多个波长的上下路。可见，只要通过驱动装置控制微镜的状态，使与上下路波长相对应的微镜处于“ON”状态，其余微镜处于“OFF”状态，就可以控制下路端口和输出端口的输出波长，实现上路及下路的功能。另外，当1×n MEMS光开关中的微镜全部处于“ON”状态时，本发明的OADM还可以充当复用器及解复用器。
对本发明中所述的MEMS光开关进行恰当的排列，组成一个多行多列的MEMS光开关阵列，可以同时实现n路WDM信号的波长上下路功能，结构如图5所示。MEMS光开关阵列中MEMS光开关的排列原则是在任意一行或者任意一列中，每个多层介质膜滤波器微镜的反射波长不能有重复。我们所采取的排列方式是第一行的微镜M11，M12，...，M1n反射波长依次为λ1，λ2，...，λn，其余各行的微镜与第一行微镜的反射波长相同，但需要按照第一行微镜的循环移位进行放置。本发明的n路WDM信号的OADM可以看成n个相互独立的OADM，各路WDM信号之间互不干扰，同时完成上下路，效率高。
本发明的OADM无需单独的解复用/复用器，减小了插入损耗，简化了器件结构，信道隔离度高，对入射光偏振不敏感，与信号的格式、协议等无关，控制简单，成本低，结构紧凑，易于集成和封装。
权利要求
1.一种光分插复用器，包括光分插复用器本体、输入、输出端口和上路、下路端口，其特征在于光分插复用器本体为由若干个MEMS光开关组成的MEMS光开关阵列，MEMS光开关由微镜和驱动装置组成，微镜为多层介质膜滤波器，其由多层高、低折射率材料薄膜交替叠合而成，复用波长射到微镜上时，只有一个特定的波长被反射，其余波长全部透射，当驱动装置开启MEMS光开关阵列上的与特定波长相应的微镜时，可实现对波分复用信号中该特定波长的上路或下路。
2.如权利要求1所述的光分插复用器，其特征在于MEMS光开关的阵列为多个MEMS光开关排成一行。
3.如权利要求1所述的光分插复用器，其特征在于MEMS光开关的阵列为多行多列的MEMS光开关矩阵，其中任意一行或者任意一列中，每个多层介质膜滤波器微镜的反射波长不重复。
4.如权利要求1、2或3所述的光分插复用器，其特征在于所述驱动装置为梳状交叉电极驱动。
5.如权利要求1、2或3所述的光分插复用器，其特征在于所述驱动装置为微型铰链驱动。
全文摘要
本发明提供了一种光分插复用器，属于光纤通信技术领域。该光分插复用器包括光分插复用器本体、输入、输出端口和上路、下路端口，光分插复用器本体为若干个MEMS光开关的阵列，MEMS光开关由微镜和驱动装置组成，微镜为多层介质膜滤波器，其由多层高、低折射率材料薄膜交替叠合而成，复用波长射到微镜上时，只有一个特定的波长被反射，其余波长全部透射，当驱动装置开启MEMS光开关阵列上与特定波长相对应的微镜时，可实现对波分复用信号中该特定波长的上路或下路。由于MEMS光开关具有体积小、功耗低、精度高、易大规模集成等优点，使本发明的OADM结构紧凑、信道隔离度高、插入损耗小、易于集成、对入射光偏振不敏感、无需单独的解复用/复用器。
文档编号G02B6/35GK1750446SQ200410009560
公开日2006年3月22日 申请日期2004年9月15日 优先权日2004年9月15日
发明者戴恩光, 赵福军, 李晓红 申请人:北京大学