一种1×n通道的mems光开关模块的制作方法
【专利摘要】本发明为一种1×N通道的MEMS光开关模块，含有镜片的MEMS芯片安装于基座，含有光纤阵列和阵列透镜的多芯准直器安装于管帽内，光纤阵列从管帽的外端引出，管帽内端与基座内端相配合固接。N为1～24。光纤阵列中一根输入光纤位于中心，N根输出光纤为以中心为对称的圆形阵列或矩形阵列。光窗直径大于光纤阵列直径。MEMS芯片、管帽光窗、阵列透镜及光纤阵列的中心处于同一直线上。基座中心的MEMS芯片周围有6个与基座绝缘的焊盘，与MEMS芯片的功能焊点键合。基座的外端的6个管脚分别对应连接6个焊盘。本发明输入、输出光纤位于MEMS芯片同一侧，所需元器件显著减少，通道数多、结构紧凑、体积小；一次反射实现光路转换，响应速度提高。
【专利说明】
一种1 XN通道的MEMS光开关模块
技术领域
[0001 ]本发明涉及光通信和光测试技术领域，具体是一种1 XN通道的MEMS光开关模块。 【背景技术】
[0002]微电子机械光开关，即MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)光开关，近几年飞速发展，它是半导体微细加工技术与微光学和微机械技术相结合，产生的一个微机-电-光一体化的新型开关，是大容量交换光网络开关发展的主流方向。
[0003]MEMS光开关是在硅晶上刻出若干微小的镜片，通过静电力或电磁力的作用，使相关微镜片产生升降、旋转或移动，从而改变输入光的传播方向以实现光路选择的功能。MEMS 光开关较传统机械式光开关具有明显优势，其开关时间一般小于l〇ms，使用1C制造技术体积小、集成度高，功耗低，可靠性强；同时具备了传统机械式光开关的低插损、低串扰、低偏振敏感性、高消光比、无波长选择性和波导开关的高开关速度、小体积、易于大规模集成的优点。
[0004]1 x N MEMS光开关是一种基于MEMS技术开发的新型光交换器件，由MEMS芯片和多芯准直器组成，广泛应用于光路传输和转换。N个路由可进行任意切换，实现数据在N路中的交换。
[0005]现有的1XN MEMS光开关存在体积较大，尤其是在多路数时体积庞大，功耗高，切换时间长等缺陷。而且其与控制机构的连接安装也较麻烦。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是设计一种1 XN通道的MEMS光开关模块，其MEMS芯片安装于基座， 含有光纤阵列和阵列透镜的多芯准直器安装于管帽内，管帽与基座固定连接。其输入光纤与输出光纤位于MEMS芯片同一侧的同一多芯准直器内，所需元器件少，通道数多、结构紧凑、体积小、重量轻、响应快、插损低、稳定性好。
[0007]本发明设计的一种1 XN通道的MEMS光开关模块包括MEMS芯片和多芯准直器，多芯准直器含有光纤阵列和阵列透镜，其特征在于所述含有镜片的MEMS芯片安装于基座，所述多芯准直器安装于管帽内，光纤阵列从管帽的外端引出，管帽内端与基座内端相配合，二者固定连接，所述管帽内端顶部有一光窗，该光窗与所述基座上的MEMS芯片正相对，也与管帽内的阵列透镜相对。多芯准直器内的输入光纤导入的入射光经过阵列透镜准直后，到达 MEMS芯片的镜片，被镜片反射，改变光的行进方向，光再通过阵列透镜汇聚于某根输出光纤。控制MEMS芯片的转动或移动，即可控制镜片反射光的角度，使入射光进入选定的输出光纤，实现光路切换。
[0008]所述N为整数，取值范围为1<N<24。
[0009]所述多芯准直器的光纤阵列含有N+1根光纤，一根输入光纤位于中心，N根输出光纤以中心对称方式排列。
[0010]所述管帽的光窗直径大于光纤阵列直径。
[0011]所述光纤阵列为以输入光纤为中心呈对称的圆形阵列或矩形阵列。[0〇12] MEMS芯片的中心、管帽光窗的中心、阵列透镜的中心以及光纤阵列的中心处于同一直线上。[0〇13] 所述基座与管帽对接端的中心安装MEMS芯片，在MEMS芯片周围的基座上有6个固定于基座的焊盘，焊盘均与基座绝缘，MEMS芯片的功能焊点经金线或银线分别与6个焊盘键合。所述基座的外端固定6个管脚，均与基座绝缘，各管脚分别对应连接6个焊盘。
[0014]所述基座为T0型基座，即晶体管引线式金属外壳型基座，其可插接于标准电路板。 [0〇15]与现有技术相比，本发明一种1 XN通道的MEMS光开关模块的优点为:1、输入光纤与输出光纤位于MEMS芯片同一侧的同一多芯准直器内，入射光通过镜片的偏转反射到不同输出光纤端口，本MEMS光开关模块所需元器件显著减少，通道数多、结构紧凑、体积小、重量轻;2、输入光纤与输出光纤之间只需通过一次反射即实现了光路转换，极大提高了响应速度，减少了切换时间，且插损低、、稳定性好;3、基座和管帽的设计保护了MEMS芯片和多芯准直器，且标准化的基座管脚使本光开关可以方便地与电路连接。【附图说明】
[0016]图1为本1 XN通道的MEMS光开关模块实施例结构示意图；[〇〇17]图2为图1中的光纤阵列横截面示意图；[〇〇18]图3为本1 XN通道的MEMS光开关模块实施例输入光反射到其中的1路输出光纤的简化光路图；[〇〇19]图中标号:1.光纤阵列，卜1.输入光纤，卜2.输出光纤，2.阵列透镜，3.管帽，4.基座，5.MHMS芯片。【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
[0021]本IX N通道的MEMS光开关模块实施例如图1所示，左侧为圆台形的基座4,其为T0 型基座，基座的外端固定6个管脚，均与基座绝缘，各管脚分别对应连接基座内的6个焊盘， 焊盘均与基座绝缘。基座4圆台的中心固定安装含有镜片的MEMS芯片5,可采用贴片工艺粘贴MEMS芯片5，MEMS芯片5的功能焊点经金线分别与6个焊盘键合。
[0022]图1右侧为管帽3，多芯准直器含有光纤阵列1和阵列透镜2，多芯准直器安装于管帽3内，光纤阵列1从管帽3的外端引出。
[0023]本例管帽3为圆筒形帽，与基座4的圆台相配合，管帽3与基座4二者用储能焊连接。 [〇〇24]本例管帽3内端顶部有一光窗，该光窗与基座4上的MEMS芯片5正相对，也与管帽3 内的阵列透镜2相对，管帽3的光窗直径大于光纤阵列1直径。MEMS芯片5的中心、管帽3光窗的中心、阵列透镜2的中心以及光纤阵列1的中心处于同一直线上。[0〇25] 如图2所不，本例N = 24, 一根输入光纤1_1位于中心，24根输出光纤1-2以输入光纤 1 -1为中心呈中心对称的矩形排列。
[0026] 如图3所示，多芯准直器内的输入光纤1-1导入的入射光经过阵列透镜2准直后，到达MEMS芯片5的镜片，镜片的反射，改变光的行进方向，光再通过阵列透镜2汇聚于某根输出光纤。控制MEMS芯片5镜片的转动或移动，即可控制镜片反射光的角度，使入射光进入选定的输出光纤，实现光路切换。
[0027]上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种1 X N通道的MEMS光开关模块，包括MEMS芯片(5)和多芯准直器，多芯准直器含有 光纤阵列(1)和阵列透镜(2 )，其特征在于:所述含有镜片的MEMS芯片(5)安装于基座(4)，所述多芯准直器安装于管帽(3)内，光纤 阵列(1)从管帽(3)的外端引出；管帽(3)内端与基座(4)内端相配合，二者固定连接;所述管 帽(3)内端顶部有一光窗，该光窗与所述基座(4)上的MEMS芯片(5)正相对，也与管帽(3)内 的阵列透镜(2)相对;多芯准直器内的输入光纤(1-1)导入的入射光经过阵列透镜(2)准直 后，到达MEMS芯片(5)的镜片，镜片的反射，改变光的行进方向，光再通过阵列透镜(2)汇聚 于某根输出光纤(1-2)。2.根据权利要求1所述的1 X N通道的MEMS光开关模块，其特征在于:所述N为整数，取值范围为1<N<24。3.根据权利要求2所述的1 X N通道的MEMS光开关模块，其特征在于:所述多芯准直器的光纤阵列(1)含有N+1根光纤，一根输入光纤(1-1)位于中心，N根输 出光纤(1-2)以中心对称方式排列。4.根据权利要求3所述的1 X N通道的MEMS光开关，其特征在于:所述光纤阵列(1)为中心对称的圆形阵列或矩形阵列。5.根据权利要求1至4中任一项所述的1 X N通道的MEMS光开关，其特征在于:所述管帽(3)的光窗直径大于光纤阵列(1)直径。6.根据权利要求1至4中任一项所述的1 X N通道的MEMS光开关，其特征在于:所述MEMS芯片(5)的中心、管帽(3)光窗的中心、阵列透镜(2)的中心以及光纤阵列(1) 的中心处于同一直线上。7.根据权利要求1至4中任一项所述的1 X N通道的MEMS光开关，其特征在于:所述基座(4)与管帽(3)对接端的中心安装MEMS芯片(5)，在MEMS芯片(5)周围的基座 (4)上有6个固定于基座(4)的焊盘，焊盘均与基座(4)绝缘，MEMS芯片(5)的功能焊点经金线 或银线分别与6个焊盘键合;所述基座(4)的外端固定6个管脚，均与基座(4)绝缘，各管脚分 别对应连接6个焊盘。8.根据权利要求7所述的1 X N通道的MEMS光开关，其特征在于:所述基座(4)为TO型基座，即晶体管引线式金属外壳型基座。
【文档编号】G02B6/35GK106019490SQ201610625919
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月1日
【发明人】周剑超, 张策, 李流超, 黄涌, 李云燕, 郑安贵, 唐炳促, 黄景元, 李栋, 林之华
【申请人】中国电子科技集团公司第三十四研究所, 桂林大为通信技术有限公司, 桂林信通科技有限公司