KR20010085809A - Flexible, modular, compact fiber optic switch - Google Patents

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KR20010085809A
KR20010085809A KR1020017003390A KR20017003390A KR20010085809A KR 20010085809 A KR20010085809 A KR 20010085809A KR 1020017003390 A KR1020017003390 A KR 1020017003390A KR 20017003390 A KR20017003390 A KR 20017003390A KR 20010085809 A KR20010085809 A KR 20010085809A
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누커만스아맨드피.
슬래터티모시지.
바우그만타일러엘.
다우닝제임스피.
포커존에스.
레즈닉그레고리에이.
칼메스샘
클라크스티븐엠.
포스터잭디.
슈만마크알.
라마스와미라지브
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추후보정
엑스로스, 인크.
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Abstract

본 발명에 따르면, 광섬유 스위치(400)는 광섬유들(106)의 단부들(104)을 수납 및 고정하는 광섬유 전환 모듈(100)을 구비한다. 광섬유 전환 모듈(100)은 한 쌍의 광섬유(106) 사이에 광빔(108)을 결합시키기 위한 쌍들로서 선택될 수 있는 다수의 반사 광빔 편향기들(172)을 구비한다. 광섬유 전환 모듈(100)은 또한 광섬유 전환 모듈의 방향을 지시하는 각 반사 광빔 편향기(172)로부터 방향 신호들을 생성한다. 광섬유 스위치(400)에 구비된 포트카드(406)는 구동 신호들을 적어도 하나의 반사 광빔 편향기(172)를 방향짓기 위한 광섬유 전환 모듈(100)에 공급한다. 포트카드(406)는 또한 반사 광빔 편향기(172)에 대한 방향을 특정하는 좌표와 함께 반사 광빔 편향기(172)에 의해 생성되는 방향 신호들을 수신한다. 포트카드(406)가 수신된 좌표들과 반사 광빔 편향기(172)로부터 수신된 방향 신호들을 비교하고, 광섬유 전환 모듈(100)에 공급되는 구동 신호들을 조정하여, 수신된 좌표들과 방향 신호들 사이의 소정의 차를 감소시킨다. 광섬유 스위치(400)는 또한 광섬유들(106) 사이에 광빔(108)을 결합시키는 반사 광빔 편향기들(172)의 쌍들을 정밀하게 방향짓기 위해 광 정렬을 채택하고 있다.According to the present invention, the optical fiber switch 400 has an optical fiber conversion module 100 for receiving and fixing the ends 104 of the optical fibers 106. The optical fiber conversion module 100 includes a plurality of reflective light beam deflectors 172 that can be selected as pairs for coupling the light beam 108 between the pair of optical fibers 106. The fiber optic switching module 100 also generates direction signals from each reflected light beam deflector 172 which indicates the direction of the fiber optic switching module. The port card 406 provided in the optical fiber switch 400 supplies drive signals to the optical fiber conversion module 100 for directing the at least one reflected light beam deflector 172. The port card 406 also receives direction signals generated by the reflective light beam deflector 172 with coordinates that specify a direction for the reflective light beam deflector 172. The port card 406 compares the received coordinates with the direction signals received from the reflected light beam deflector 172 and adjusts the drive signals supplied to the optical fiber conversion module 100 to receive the received coordinates and direction signals. Reduces any difference between The optical fiber switch 400 also employs light alignment to precisely orient the pairs of reflective light beam deflectors 172 that couple the light beam 108 between the optical fibers 106.

Description

유연한 모듈러형 콤팩트 광섬유 스위치{FLEXIBLE, MODULAR, COMPACT FIBER OPTIC SWITCH}Flexible Modular Compact Fiber Optic Switch {FLEXIBLE, MODULAR, COMPACT FIBER OPTIC SWITCH}

최근, 인터넷 통신을 증대시키는데 큰 영향을 미칠 수 있는 원거리 통신의 극적인 증가는 광섬유 유선 통신 시스템에 있어서 기술 혁신의 신속한 도입 및 상업적인 수용을 필요로 한다. 예를 들어, 최근에 광섬유 통신 시스템이 도입되었고, 단일 광섬유를 따라 전파되는 4, 16, 32, 64 또는 128개의 상이한 광 파장으로 동시에 디지털 원거리 통신을 전달하기 위해 설치되었다. 다중 파장 광섬유 원거리 통신이 극적으로 증가하는 한편, 단일 광섬유의 밴드폭이 증가하면, 광섬유의 양쪽 단부, 예를 들어 두 개의 위치에서만 이용 가능해진다. 광섬유의 일단부 내로 전달된 광이 광섬유의 타단부에 도달하였을 때, 현재에는 광섬유의 일단부에서 수신한 광을 여러개의 상이한 광섬유 중 선택된 하나 상으로 자동으로 진행시킬 수 있고, 또한 수신한 광을 다른 목적지로 운반하는 유연한 모듈러형의 콤팩트한 N×N 배열의 광섬유 스위치가 존재하지 않았다.In recent years, the dramatic increase in telecommunications, which can have a significant impact on increasing Internet communications, requires the rapid introduction and commercial acceptance of technological innovations in fiber optic wired communication systems. For example, fiber optic communication systems have recently been introduced and installed to deliver digital telecommunications simultaneously with 4, 16, 32, 64 or 128 different light wavelengths propagating along a single fiber. While multi-wavelength fiber telecommunications have dramatically increased, while the bandwidth of a single fiber has increased, it is only available at both ends of the fiber, for example at two locations. When the light transmitted into one end of the optical fiber reaches the other end of the optical fiber, it is now possible to automatically propagate the light received at one end of the optical fiber onto a selected one of several different optical fibers, and also to receive the received light. There was no flexible, modular, compact N × N array of fiber optic switches to other destinations.

역사적으로, 원거리 통신이 동선의 쌍들을 통하여 전기 신호에 의해 전달되는 경우, 사람이 수동으로 조작하는 전화 교환대에 앉아 있는 전화 교환원을 호출하는 동시에, 플러그에 부착된 한 쌍의 동선에 수신된 착신 전화 호출을 소켓에 부착된 다른 한 쌍의 동선에 물리적으로 접속하여 전화 회로를 완성한다. 전화 회로를 달성하기 위해 두 대의 전화로부터의 회선 쌍을 수동으로 상호 접속하는 전화 교환원의 작업은 처음에 전화 다이얼링 신호에 응답하여 교환원의 수동 작업을 자동화하는 소위 크로스바 스위치(crossbar switch)라고 불리우는 전자기계식 장치에 의해 대체되었다. 지난 40여년 동안, 전기 원거리 통신을 위한 전자기계식 크로스바 스위치는 전자 전환 시스템에 의해 대체되었다.Historically, when telecommunications is communicated by electrical signals through pairs of copper wires, a telephone operator who is sitting on a manually operated telephone switchboard calls a pair of copper wires attached to a plug while simultaneously The incoming telephone call is physically connected to another pair of copper wires attached to the socket to complete the telephone circuit. The telephone operator's task of manually interconnecting pairs of lines from two telephones to achieve a telephone circuit is initially called a crossbar switch, which automates the operator's manual operation in response to telephone dialing signals. Replaced by an electromechanical device. For over 40 years, electromechanical crossbar switches for telecommunications have been replaced by electronic switching systems.

현재, 광섬유 전화 통신을 위한 스위치가 존재하고, 크로스바 스위치 및 전기 전화 통신을 수행하는 전자 전환 시스템과 유사하거나 또는 동일한 광섬유 전화 통신에 대해 기능을 수행한다. 그러나, 현재 이용 가능한 광섬유 스위치는 결코 이상적이지 못하다. 즉, 기존의 광섬유 원거리 통신 기술은 스위치로서 부족하고, 다수의 광섬유를 위한 전자 전환 시스템에 의해 수행되는 바와 같이 광 원거리 통신에 대해 동일한 기능을 수행한다.Presently, switches exist for fiber optic telephony and perform functions for optical fiber telephony similar or identical to electronic switching systems that perform crossbar switches and electrical telephony. However, currently available fiber optic switches are by no means ideal. In other words, existing optical fiber telecommunications technology is lacking as a switch and performs the same function for optical telecommunication as performed by an electronic switching system for a plurality of optical fibers.

광섬유 원거리 통신을 위한 256×256 배열의 스위치를 제공할 때에 사용되는 하나의 접근 방식은 우선 착신 광섬유부로부터 수신된 광을 전기 신호 내로 전환시킨 후, 전자 전환 네트워크를 통하여 그 전기 신호를 전달한다. 전자 전환 네트워크로부터의 출력 신호가 광의 제2 빔을 발생시키기 위해 사용되고 출력 광섬유부 내로 전달된다. 전자 및 광섬유 통신에 관련된 당업자들이 인식하는 바와 같이 256×256 배열의 광섬유 스위치를 제공하기 위한 상기 접근 방식은 물리적으로 매우 크고 대단하게 고속으로 전자 신호를 처리하는 전기 회로를 필요로 하며 매우 고가이다.One approach used in providing a 256 × 256 array of switches for fiber optic telecommunications first converts light received from an incoming fiber portion into an electrical signal and then transmits the electrical signal through an electronic switching network. The output signal from the electron switching network is used to generate a second beam of light and is passed into the output optical fiber portion. As will be appreciated by those skilled in the art of electronic and fiber optic communications, this approach to providing a 256 × 256 array of optical fiber switches is physically very large and requires electrical circuits that process electronic signals at extremely high speeds and are very expensive.

복잡한 전자 신호, 및 광 신호와 전자 신호 사이의 전환을 회피하기 위한 시도에는, 광섬유 스위치를 조립하고 하나의 광섬유로부터 또 다른 광섬유내로 광 빔을 직접 결합시키기 위한 다양한 제한이 있다. 전기 크로스바 스위치와 유사한 광섬유 스위치를 제공하기 위해 초기에 시도되었던 방법은 전화 교환원의 동작을 동선의 쌍들보다는 광섬유만을 갖는 기계류로 모방하는 방법이다. 발명의 명칭이 "Optical Fiber Switch System"이고, 1989년 12월 12일자로 허여된 미국 특허 제4,886,335호는 컨베이어(conveyor)를 구비하고, 광섬유의 양쪽 단부에 부착된 페룰(ferrule)을 이동시킨다. 컨베이어는 페룰을 선택된 어댑터로 이동하고 그 페룰을 선택된 어댑터 내에 구비된 결합기/제거기(coupler/decoupler)내로 끼워 넣는다. 페룰이 결합기/제거기 내로 끼워 넣어진 후, 광이 페룰내에 연장된 광섬유와 선택된 어댑터내에 안전하게 보관된 광섬유 사이로 전달된다.There are various limitations in complex electronic signals, and attempts to avoid switching between optical and electronic signals, for assembling optical fiber switches and coupling light beams directly from one optical fiber to another. An initial attempt to provide a fiber optic switch similar to an electric crossbar switch is to mimic the behavior of a telephone operator with machinery having only fiber optics rather than pairs of copper wires. US Patent No. 4,886,335, entitled "Optical Fiber Switch System", issued December 12, 1989, includes a conveyor and moves ferrules attached to both ends of the optical fiber. The conveyor moves the ferrule to the selected adapter and inserts the ferrule into the coupler / decoupler provided in the selected adapter. After the ferrule is inserted into the combiner / remover, light is transferred between the optical fiber extending in the ferrule and the optical fiber securely stored in the selected adapter.

발명의 명칭이 "Miniature 1×N Electromechanical Optical Switch And Variable Attenuator"이고, 1999년 1월 26일자로 허여된 미국 특허 제5,864,463호(이하, "463 특허"라고 칭함)는 하나의 광섬유와 다수의 광섬유 중 하나의 광섬유 사이에 광을 선택적으로 결합하기 위한 또 다른 기계적 시스템을 개시한다. 이 미국 특허는 하나의 광섬유와 또 다른 광섬유의 양쪽 단부의 선형 어레이를 따라 하나의 광섬유의 일단부를 기계적으로 이동시킴으로써 선택된 광섬유 사이에 광을 선택적으로 결합시키는 방법을 개시한다. 1×N 배열의 스위치는 하나의 광섬유의 일단부를 또 다른 광섬유의 선택된 일단부에 10㎛ 이내로 정렬하기 위해 기계적인 액추에이터를 사용한다. 1×N 배열의 스위치는 선택된 광섬유의 바로 인접한 단부로부터 이동한 광섬유 내로 반사되어 되돌아온 광을 사용하여, 입력 광섬유의 단부를 입력 광섬유에 보다 정밀하게 정렬한다. 발명의 명칭이 "Mechanical Fiber Optic Switch"이고, 1997년 12월 16일자로 허여된 미국 특허 제5,699,463호는 또한 하나의 광섬유의 일단부를 선형 어레이와 같이 조립된 몇개의 또 다른 광섬유 중 하나에 정렬하지만, 두 개의 광섬유의 양쪽 단부 사이에 렌즈를 중첩하는 방법을 개시한다.The invention is entitled “Miniature 1 × N Electromechanical Optical Switch And Variable Attenuator” and US Patent No. 5,864,463 (hereinafter referred to as “463 patent”), issued January 26, 1999, refers to one optical fiber and multiple optical fibers. Another mechanical system for selectively coupling light between one optical fiber is disclosed. This US patent discloses a method of selectively coupling light between selected optical fibers by mechanically moving one end of one optical fiber along a linear array of both ends of one optical fiber and another optical fiber. A 1 × N array of switches uses a mechanical actuator to align one end of one optical fiber to a selected end of another optical fiber within 10 μm. The 1 × N array of switches uses light reflected back into the optical fiber moved from the immediately adjacent end of the selected optical fiber to more precisely align the ends of the input optical fiber with the input optical fiber. U.S. Patent No. 5,699,463, entitled "Mechanical Fiber Optic Switch," issued December 16, 1997, also aligns one end of one optical fiber with one of several other optical fibers assembled as a linear array. A method of superimposing a lens between both ends of two optical fibers is disclosed.

발명의 명칭이 "Optical Fiber Switching System And Method Of Using Same"이고, 1996년 6월 4일자로 허여된 미국 특허 제5,524,153호(이하, "153 특허"라고 칭함)는 서로 인접하는 광섬유 전환 장치의 두 개의 광학적으로 역으로 된 그룹을 배치하는 방법을 개시한다. 각 전환 장치는 각 전환 장치의 광섬유 중 소정의 하나와 전환 장치의 광학적으로 역으로 된 그룹의 광섬유 중 소정의 하나를 정렬시킬 수 있다. 전환 장치에 있어서, 각 광섬유의 일단부는 빔형성 렌즈(beamforming lens)에 인접하게 위치되고, 2축 압전 벤더(two-axis piezoelectric bender)에 의해 수납된다. 2축 압전 벤더가 섬유를 구부릴 수 있어, 광이 전환 장치의 광학적으로 역으로 된 그룹에 있어서 소정 광섬유의 섬유의 한점으로부터 방출된다. 각 광섬유에 결합된 방사선 방출 장치("RED")에 의해 발생되는 펄스형 광이 섬유로부터 광학적으로 역으로 된 그룹에서 선택된 광섬유로 전달한다. 광학적으로 역으로 된 그룹에서 선택된 광섬유에 의해 수광된 RED로부터의 펄스형 광이 신호를 제공하기 위해 처리되고, 선택된 광섬유에서 직접 광섬유로부터의 광을 지시하기 위한 압전 벤더로 피드백된다.U.S. Patent No. 5,524,153 (hereinafter referred to as "153 Patent"), entitled "Optical Fiber Switching System And Method Of Using Same," issued June 4, 1996, describes two optical fiber switching devices adjacent to each other. A method of arranging two optically reversed groups is disclosed. Each switching device may align a predetermined one of the optical fibers of each switching device with a predetermined optical fiber of the optically inverted group of the switching devices. In the switching device, one end of each optical fiber is located adjacent to a beamforming lens and is received by a two-axis piezoelectric bender. The biaxial piezoelectric bender can bend the fiber so that light is emitted from one point of the fiber of a given optical fiber in the optically inverted group of the switching device. Pulsed light generated by a radiation emitting device ("RED") coupled to each optical fiber is transmitted from the fiber to the optical fiber selected from the group that is optically inverted. Pulsed light from the RED received by the optical fiber selected from the optically inverted group is processed to provide a signal and fed back to the piezoelectric bender for directing light from the optical fiber directly in the selected optical fiber.

광섬유를 전달하거나 하나 또는 양쪽 모두의 광섬유를 구부리는 것 중 어느 하나를 행함으로써 하나의 광섬유로부터 또 다른 광섬유로의 광빔 정렬에 기계적인 영향을 미치는 것보다는 광 스위치가 제안되었는데, 이 광 스위치는 입력 광섬유로부터 방출되는 광을 출력 광섬유로 선택적으로 결합하기 위해 마이크로머신형 이동 미러 어레이를 채택하고 있다. 도 1은 1999년 2월 21일부터 26일까지 개최된 99년도 OFC/IOOC에 제출된 논문에 개시된 3 스테이지의 전체적으로 비단절된 광섬유 스위치를 제조하기 위해 사용될 수 있는 소자를 도시한다. 이 광섬유 스위치는 각 다결정 실리콘 미러가 90°에서 광을 선택적으로 반사시킬 수 있는 이동 미러 어레이를 채택하고 있다. 이 제안된 광섬유 스위치에 있어서, 비교적 소형의 32×64 배열의 광 전환 어레이[52ai(i=1, 2, …) 및 52bk(k=1, 2, …)]열이 32개의 입력 또는 출력 광섬유(54an및 54bn)로부터 광을 수신하거나 32개의 입력 또는 출력 광섬유(54an및 54bn)로 광을 전달한다. 64개의 광섬유들(56al,m및 56bl,m) 중 32개의 그룹이 광을 각 32×64 배열의 광 전환 어레이(52ai및 52bk)와 32×32 배열의 광 전환 어레이[58j(j=1, 2, …64)] 중 어느 하나의 광 전환 어레이 사이로 전달된다.Rather than mechanically affecting the alignment of light beams from one optical fiber to another by carrying out optical fiber or by bending one or both optical fibers, an optical switch has been proposed, which is an input. A micromachined moving mirror array is employed to selectively combine the light emitted from the optical fiber into the output optical fiber. 1 illustrates a device that can be used to fabricate a three stage, totally uninterrupted fiber optic switch disclosed in a paper presented to the OFC / IOOC of 1999, held February 21-26, 1999. The fiber optic switch employs a moving mirror array in which each polycrystalline silicon mirror can selectively reflect light at 90 °. In this proposed optical fiber switch, a relatively small 32 × 64 array of light switching arrays 52a i (i = 1, 2,…) and 52b k (k = 1, 2,…)] has 32 inputs or light to the output optical fibers (54a n and 54b n) receive and 32 input or output optical fibers (54a n and 54b n) from the light passes. 32 groups of 64 optical fibers 56a l, m and 56b l, m transmit light to each 32 × 64 array of light conversion arrays 52a i and 52b k and 32 × 32 array of light conversion arrays [58 j (j = 1, 2, ... 64)].

도 1을 참조하면, 광섬유 스위치의 복잡성이 용이하게 명백해질 것이다. 예를 들어, 상기 제안을 따라 조립된 1024×1024 배열의 광 섬유 스위치는 32×64 배열의 광 전환 어레이(52ai및 52bk)와 32×32 배열의 광 전환 어레이(58j) 사이를 상호 접속하기 위한 4096개의 개별적인 광섬유를 필요로 한다. 또한, 32×64 배열의 광 전환 어레이(52ai및 52bk) 및 32×32 배열의 광 전환 어레이(58j)는 총 196,608개의 마이크로머신형 미러를 필요로 한다.Referring to FIG. 1, the complexity of the optical fiber switch will be readily apparent. For example, a 1024 × 1024 array of optical fiber switches assembled in accordance with the above proposal is mutually connected between the 32 × 64 array of light switching arrays 52a i and 52b k and the 32 × 32 array of optical switching arrays 58 j . It requires 4096 individual optical fibers to connect. In addition, the 32 × 64 array of light conversion arrays 52a i and 52b k and the 32 × 32 array of light conversion array 58 j require a total of 196,608 micromachined mirrors.

도 1에 도시된 광섬유 스위치를 위해 제안된 다결정 실리콘 미러는 광학적으로 평활하기 보다는 곡면이다. 또한, 이들 미러는 단일 0.3㎽ 파장의 광 및 약간의 이러한 파장을 전환하기 위한 적절한 열 분산 능력을 갖는 반면에, 이들은 10개 또는 20개의 이러한 파장을 전환할 수 없다. 그러나, 상기한 바와 같이, 광섬유 통신 시스템은 이미 단일 광섬유를 통해 20개의 파장 이상보다 많이 전달하고 있고, 만일 지금까지 그렇지 않다면, 곧 수백개의 파장을 전달하게 될 것이다. 만일 단일 파장의 광 대신에, 하나의 광섬유가 0.3㎽의 전력을 각각 갖는 300개의 상이한 파장의 광을 전달하면, 이때 100㎽의 전력이 이 광섬유 스위치에 대해 제안된 다결정 실리콘 미러에 닿는다. 다결정 실리콘 미러가 상기 광의 98.5%를 반사하면, 그 다결정 실리콘 미러는 실질적으로 나머지 모두, 즉 1.5㎽의 전력을 흡수해야 한다. 1.5㎽의 전력을 흡수하게 되면, 열량적으로 비전도성인 다결정 실리콘은 수용 불가능한 온도까지 가열될 가능성이 있고, 또한 미러의 평활도를 열화시킨다.The polycrystalline silicon mirror proposed for the optical fiber switch shown in FIG. 1 is curved rather than optically smooth. In addition, these mirrors have the appropriate heat dissipation ability to convert a single 0.3 ㎽ wavelength of light and some of these wavelengths, while they cannot switch 10 or 20 such wavelengths. However, as noted above, fiber optic communication systems are already delivering more than 20 wavelengths over a single optical fiber, and if not so far, will soon deliver hundreds of wavelengths. If instead of a single wavelength of light, one optical fiber delivers 300 different wavelengths of light, each with 0.3 kW of power, then 100 kW of power reaches the polycrystalline silicon mirror proposed for this fiber switch. If the polycrystalline silicon mirror reflects 98.5% of the light, the polycrystalline silicon mirror should absorb substantially all of the rest, i.e. 1.5 kW of power. When absorbing 1.5 kW of power, the thermally nonconductive polycrystalline silicon is likely to be heated to an unacceptable temperature and also degrades the smoothness of the mirror.

본 발명은 일반적으로 광섬유에 대한 기술 분야에 관한 것으로, 특히 반사형 N×N 배열의 광섬유 스위치의 자유 공간에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to the technical field of optical fibers, and more particularly to the free space of optical fiber switches in a reflective N × N arrangement.

도 1은 제안된 종래기술의 3 스테이지의 전체적으로 비단절된 광섬유 스위치를 도시하는 블럭도.1 is a block diagram illustrating a three stage, totally uninterrupted fiber optic switch of the proposed prior art;

도 2는 본 발명에 따른 사다리꼴형의 자유 공간인 수렴광 N×N 배열의 반사 전환 모듈을 통하여 광빔이 전파되는 형상을 도시하는 광선 추적 평면도.2 is a ray tracing plan view showing a shape in which a light beam propagates through a reflection switching module of a converging light N × N array, which is a trapezoidal free space according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 도 2에 도시된 사다리꼴형의 자유 공간인 수렴광 N×N 배열의 반사 전환 모듈의 A측 및 B측 사이에서 전파될 수 있는 단일 광빔을 도시하는 개략 평면도 또는 개략 입면도.3 is a schematic plan or schematic elevation view showing a single light beam that can propagate between the A side and B side of the converging light N × N arrangement of the trapezoidal free space shown in FIG. 2 according to the present invention; .

도 4a는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 직사각형의 자유 공간인 수렴광 N×N 배열의 반사 전환 모듈를 통하여 광빔을 전파하는 형상을 도시하는 광선 추적 사시도.FIG. 4A is a ray tracing perspective view showing a shape of propagating a light beam through a reflection switching module of a converging light N × N array in a rectangular free space as another embodiment according to the present invention; FIG.

도 4b는 본 발명에 따른 도 4a에 도시된 직사각형의 반사 전환 모듈을 통하여 수렴 광빔을 전파하는 형상을 도시하는 광선 추적 평면도.FIG. 4B is a ray tracing top view showing the shape of propagating a converging light beam through the rectangular reflection conversion module shown in FIG. 4A in accordance with the present invention; FIG.

도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 다각형의 자유 공간인 수렴광 N×N 배열의 반사 전환 모듈을 통하여 광빔을 전파하는 형상을 도시하는 광선 추적 평면도.FIG. 5 is a ray tracing plan view showing a shape of propagating a light beam through a reflection switching module of a converging light N × N array which is a free space of a polygon as another embodiment according to the present invention;

도 6은 광섬유 중 소정의 임의적으로 선택된 쌍 사이에 광빔을 결합시킬 수 있는 본 발명에 따른 사다리꼴형 자유 공간인 수렴광 반사 전환 모듈을 통하여 광빔을 전파하는 형상을 도시하는 광선 추적 평면도.FIG. 6 is a ray tracing plan view illustrating the shape of propagation of a light beam through a convergent light reflection conversion module, which is a trapezoidal free space according to the present invention, capable of coupling a light beam between any arbitrary selected pair of optical fibers;

도 7은 도 5에 도시된 N×N 배열의 반사 전환 모듈보다 더욱 콤팩트한 본 발명에 따른 다른 실시예로서 사다리꼴형의 자유 공간인 수렴광 N×N 배열의 반사 전환 모듈을 통하여 광빔을 전파하는 형상을 도시하는 광선 추적 평면도.FIG. 7 is a further embodiment of the present invention, which is more compact than the N × N array reflection switching module shown in FIG. 5, which propagates a light beam through a reflection switching module of the converging light N × N array, which is a trapezoidal free space. Ray tracing top view showing geometry.

도 8a는 N×N 배열의 반사 전환 모듈에 사용하기 위해 적응된 바람직한 원통형의 마이크로렌즈를 도시하는 입면도.FIG. 8A is an elevation view showing a preferred cylindrical microlens adapted for use in a reflection switching module in an N × N arrangement. FIG.

도 8b는 렌즈들과 섬유들 사이에 보다 밀집되게 위치할 수 있는 N×N 배열의 반사 전환 모듈에 사용하기 위해 적응된 마이크로렌즈를 도시하는 입면도.8B is an elevation view showing a microlens adapted for use in an N × N array reflection conversion module that may be located more densely between lenses and fibers;

도 9는 테이퍼형 광섬유 시준기 어셈블리를 수납하는 도 7에 도시된 N×N 배열의 반사 전환 모듈의 A측 및 B측 양쪽에 구비된 블럭을 도시하는 부분 횡단면도.FIG. 9 is a partial cross sectional view showing a block provided on both the A side and the B side of the N × N array reflection conversion module shown in FIG. 7 containing a tapered optical fiber collimator assembly; FIG.

도 10은 테이퍼형 광섬유 시준기 어셈블리를 수납하는 도 9에 도시된 블럭을 도시하는 부분 횡단면도.FIG. 10 is a partial cross sectional view of the block shown in FIG. 9 containing a tapered optical fiber collimator assembly; FIG.

도 11은 광섬유의 2중쌍에 의해 전달되는 광을 동시에 전환하기 위한 N×N 배열의 반사 전환 모듈에 사용하기 위해 적응된 마이크로렌즈를 도시하는 부분 횡단면도.FIG. 11 is a partial cross sectional view showing a microlens adapted for use in an N × N array reflection switching module for simultaneously converting light transmitted by a double pair of optical fibers; FIG.

도 12는 비틀림 스캐너를 제조할 때 사용되는 바람직한 유형의 실리콘 웨이퍼 기판을 도시하는 입면도.12 is an elevational view showing a preferred type of silicon wafer substrate used when making a torsional scanner.

도 13은 도 2, 도 4a 및 도 4b, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 이들 반사 전환 모듈과 같은 반사 전환 모듈에 사용하기 위해 특별히 적응된 정전기적으로 활성화된 2D 비틀림 스캐너를 도시하는 평면도.FIG. 13 shows an electrostatically activated 2D torsional scanner specifically adapted for use with reflection conversion modules such as these reflection conversion modules shown in FIGS. 2, 4A and 4B, 5, 6 and 7. Floor plan.

도 14는 도 13의 14-14선을 따라 취해진 비틀림 스캐너에 사용된 비틀림에 유연한 경첩을 도시하는 확대 평면도.14 is an enlarged plan view showing a torsionally flexible hinge used in a torsion scanner taken along line 14-14 of FIG.

도 15a는 장치층의 후면에 위치되는 미러면을 반사하여 소멸시키지 않도록 하는 광빔에 의해 절연 기판 상에 도포된 전극을 갖는 절연 기판 상에 배치되는 비틀림 스캐너를 도시하는 개략 횡단면도.FIG. 15A is a schematic cross sectional view showing a torsional scanner disposed on an insulating substrate having an electrode applied on the insulating substrate by a light beam so as not to reflect and vanish the mirror surface located at the rear of the device layer; FIG.

도 15b 및 도 15c는 전극과 15b/15c-15b/15c선을 따라 취해진 절연 기판의 일부를 도시하는 다른 평면도.15B and 15C are another plan views showing the electrodes and a part of the insulating substrate taken along the lines 15b / 15c-15b / 15c.

도 16a는 도 2, 도 4a 및 도 4b, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 이들 반사 전환 모듈과 같은 반사 전환 모듈에 사용하기 위해 적응된 비틀림 스캐너의 스트립을 도시하는 입면도.FIG. 16A is an elevation view showing a strip of torsion scanner adapted for use in a reflection conversion module such as these reflection conversion modules shown in FIGS. 2, 4A and 4B, 5, 6 and 7;

도 16b는 바로 인접한 스트립들 사이의 수평 거리를 감소시키기 위해 비틀림 스캐너의 중첩하여 바로 인접한 스트립을 도시하는 도 16a에 도시된 16b-16b선을 따라 취해진 횡단면도.16B is a cross-sectional view taken along line 16B-16B shown in FIG. 16A showing overlapping immediately adjacent strips of a torsion scanner to reduce the horizontal distance between immediately adjacent strips.

도 16c는 도 2, 도 4a 및 도 4b, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 이들 반사 전환 모듈과 같은 반사 전환 모듈에 사용하기 위해 적응된 비틀림 스캐너의 바람직한 스트립을 도시하는 입면도.FIG. 16C is an elevation view showing a preferred strip of a torsion scanner adapted for use in a reflection conversion module such as these reflection conversion modules shown in FIGS. 2, 4A and 4B, 5, 6 and 7;

도 16d는 도 16c에 도시된 16d-16d선을 따라 취해진 비틀림 스캐너의 바람직한 스트립을 도시하는 횡단면도.16D is a cross sectional view showing a preferred strip of a torsion scanner taken along line 16d-16d shown in FIG. 16C.

도 16e는 도 16c에 도시된 비틀림 스캐너의 스트립에 대한 병렬 배치를 도시하는 도 16a에 도시된 16d-16d선을 따라 취해진 회단면도.16E is a cross-sectional view taken along line 16d-16d shown in FIG. 16A showing a parallel arrangement for the strip of the torsion scanner shown in FIG. 16C.

도 17a는 도 2, 도 4a 및 도 4b, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 이들 반사 전환 모듈과 같은 반사 전환 모듈에서의 광섬유을 보다 밀집되게 배열할 수 있는 비틀림 스캐너의 수직 편차 스트립을 도시하는 평면도.FIG. 17A shows a vertical deviation strip of a torsion scanner capable of more densely arranging optical fibers in reflection switching modules such as these reflection switching modules shown in FIGS. 2, 4A and 4B, 5, 6 and 7. Floor plan.

도 17b는 모든 비틀림 스캐너가 스트립에서보다는 단일 단일체형 어레이와 같이 제조되는 경우에 채택될 수 있는 비틀림 스캐너의 편차 행 또는 열의 보다 밀집된 실장을 도시하는 평면도.FIG. 17B is a plan view illustrating a more dense mounting of deviation rows or columns of a torsion scanner that may be employed when all torsion scanners are manufactured as a single monolithic array rather than on a strip. FIG.

도 18a는 외부의 비틀림에 유연한 경첩이 비틀림 스캐너 외부 프레임에 대해서 대각선으로 향하는 비틀림 스캐너의 다른 실시예를 도시하는 평면도.18A is a plan view illustrating another embodiment of a torsion scanner with an external torsionally flexible hinge facing diagonally with respect to the torsion scanner outer frame.

도 18b는 도 18a에 도시된 유형의 비틀림 스캐너의 어레이를 도시하는 평면도.18B is a plan view showing an array of torsion scanners of the type shown in FIG. 18A.

도 19a는 내부의 비틀림에 유연한 경첩이 스캐너의 비사각 미러판의 대각선을 따라 향하는 비틀림 스캐너의 다른 실시예를 도시하는 평면도.FIG. 19A is a plan view showing another embodiment of a torsion scanner, wherein an internal torsionally flexible hinge is directed along the diagonal of the non-square mirror plate of the scanner;

도 19b는 두 쌍의 비틀림에 유연한 경첩이 최적 특성을 갖는 비틀림 스캐너 내의 비틀림 센서를 제조할 수 있도록 실리콘의 결정 방향에 대해 적절히 향하는 도 19a에 도시된 비틀림 스캐너의 다른 실시예를 도시하는 평면도.FIG. 19B is a plan view illustrating another embodiment of the torsion scanner shown in FIG. 19A with two pairs of torsional flexible hinges properly oriented with respect to the crystallographic direction of silicon such that a torsion sensor in a torsion scanner having optimal properties can be fabricated.

도 20a는 도 2, 도 4a 및 도 4b, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 이들 반사 전환 모듈과 같은 반사 전환 모듈에 봉입하기 위해 적응된 도 18a에 도시된 비틀림 스캐너의 밀집된 배열을 도시하는 입면도.FIG. 20A shows a dense arrangement of the torsion scanner shown in FIG. 18A adapted to enclose in a reflection diverting module such as these reflection diverting modules shown in FIGS. 2, 4A and 4B, 5, 6 and 7. Elevation too.

도 20b는 도 2, 도 4a 및 도 4b, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 이들 반사 전환 모듈과 같은 반사 전환 모듈에 봉입하기 위해 적응된 도 19a에 도시된 비틀림 스캐너의 밀집된 배열을 도시하는 입면도.FIG. 20B shows a dense arrangement of the torsion scanner shown in FIG. 19A adapted to enclose in a reflection diverting module such as these reflection diverting modules shown in FIGS. 2, 4A and 4B, 5, 6 and 7. Elevation too.

도 21은 미러 스트립을 이동시킴으로써 시준기 렌즈 및 광섬유의 단부들이 비틀림 스캐너 상의 미러면에 인접하게 위치되는 배열을 허가하는 기판에 고정된 비틀림 스캐너의 다른 실시예의 스트립을 도시하는 개략 횡단면도.FIG. 21 is a schematic cross-sectional view illustrating a strip of another embodiment of a torsion scanner secured to a substrate by moving the mirror strip to permit an arrangement in which the ends of the collimator lens and the optical fiber are positioned adjacent to the mirror surface on the torsion scanner.

도 22a는 기판에 플립칩 접합된 비틀림 스캐너의 스트립을 도시하는 정면도.22A is a front view showing a strip of a torsion scanner flip-chip bonded to a substrate.

도 22b는 도 22a에 도시된 22b-22b선을 따라 취해진 기판에 플립칩 접합된 비틀림 스캐너의 스트립을 도시하는 횡단면도.FIG. 22B is a cross sectional view showing a strip of torsion scanner flip-chip bonded to a substrate taken along line 22b-22b shown in FIG. 22A.

도 22c는 도 22a에 도시된 22c-22c선을 따라 취해진 기판에 플립칩 접합된 비틀림 스캐너의 스트립을 도시하는 도면.FIG. 22C shows a strip of torsion scanner flip-chip bonded to a substrate taken along line 22c-22c shown in FIG. 22A.

도 22d는 실리콘 기판을 통하여 형성된 비아들을 갖는 실리콘 기판에 플립칩접합된 비틀림 스캐너의 스트립을 도시하는 횡단면도.FIG. 22D is a cross-sectional view illustrating a strip of torsion scanner flip-chip bonded to a silicon substrate having vias formed through the silicon substrate. FIG.

도 23은 비틀림 스캐너의 미러면을 둘러싸는 비틀림 스캐너의 일부분들로부터 광의 산란을 도시하는 광선 추적 도면.FIG. 23 is a ray tracing diagram illustrating scattering of light from portions of a torsion scanner surrounding a mirror surface of the torsion scanner; FIG.

도 24는 도 2, 도 4a 및 도 4b, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 이들 반사 전환 모듈과 같은 반사 전환 모듈을 도시하는 시스템 레벨 블럭도.FIG. 24 is a system level block diagram illustrating reflection switching modules such as these reflection switching modules shown in FIGS. 2, 4A and 4B, 5, 6 and 7;

도 25는 본 발명에 따른 모듈형 광섬유 스위치를 도시하는 사시도.25 is a perspective view illustrating a modular optical fiber switch in accordance with the present invention.

도 26a는 포트카드 및 반사 전환 모듈을 구비하는 도 25에 도시된 모듈형 광섬유 스위치를 도시하는 블럭도.FIG. 26A is a block diagram illustrating the modular optical fiber switch shown in FIG. 25 with a port card and reflection switching module. FIG.

도 26b는 반사 전환 모듈에 구비된 미러쌍을 세밀하게 향하게 하는 광 정렬 서보에 사용될 수 있는 광 검출기의 일실시예를 도시하는 도면.FIG. 26B illustrates one embodiment of a light detector that may be used in a light alignment servo that finely directs mirror pairs provided in the reflection conversion module. FIG.

도 26c는 반사 전환 모듈에 구비된 미러쌍을 세밀하게 향하게 하는 광 정렬 서보에 사용될 수 있는 복합 광 검출기를 도시하는 도면.FIG. 26C illustrates a composite light detector that can be used in a light alignment servo that finely directs mirror pairs provided in the reflection conversion module. FIG.

도 27a는 도 2, 도 4a 및 도 4b, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 반사 전환 모듈 중 하나와 같은 도 25에 도시된 모듈형 광섬유 스위치에 구비된 반사 전환 모듈에 구비된 미러의 세밀한 정렬을 보증하는 서보 시스템을 도시하는 블럭도.FIG. 27A illustrates a mirror provided in the reflection switching module included in the modular optical fiber switch shown in FIG. 25, such as one of the reflection switching modules shown in FIGS. 2, 4A and 4B, 5, 6, and 7. Block diagram showing a servo system that guarantees fine alignment.

도 27b는 도 27a에 도시된 서보 시스템에 구비된 2중축 서보 중 하나의 채널(x축 또는 y축 중 어느 하나)을 도시하는 블럭도.FIG. 27B is a block diagram showing one channel (either x-axis or y-axis) of the dual-axis servo provided in the servo system shown in FIG. 27A; FIG.

도 28a는 광섬유 어레이를 수납 및 고정하기 위한 다른 실시예인 2중판 구조를 도시하는 부분 횡단면도.FIG. 28A is a partial cross sectional view showing a double plate structure as another embodiment for receiving and fixing an optical fiber array; FIG.

도 28b는 도 28a에 도시된 28b-28b선을 따라 취해진 판 중 하나를 통하여 형성될 수 있는 구멍의 하나의 유형에 대한 프로필을 도시하는 입면도.FIG. 28B is an elevation view showing a profile for one type of hole that may be formed through one of the plates taken along line 28b-28b shown in FIG. 28A.

도 28c는 도 28a에 도시된 28c-28c선을 따라 취해진 판 중 하나를 통하여 형성된 XY 마이크로스테이지의 어레이를 도시하는 입면도.FIG. 28C is an elevation view showing an array of XY microstages formed through one of the plates taken along line 28c-28c shown in FIG. 28A.

도 29a는 도 28c에 도시된 29a-29a선을 따라 취해진 어레이를 구비하는 유형의 XY 마이크로스테이지를 도시하는 입면도.FIG. 29A is an elevation view showing an XY microstage of the type having an array taken along lines 29a-29a shown in FIG. 28C.

도 29b 및 도 29c는 도 29a에 도시된 29b/29c-29b/29c선을 따라 취해진 다른 실시예인 XY 마이크로스테이지의 일부를 도시하는 입면도.29B and 29C are elevation views showing a portion of an XY microstage, which is another embodiment taken along the lines 29b / 29c-29b / 29c shown in FIG. 29A;

도 30a는 렌즈의 길이방향축을 따라 이동하도록 정전기적으로 활성화될 수 있는 실리콘 기판으로부터의 마이크로머시닝 처리된 렌즈를 도시하는 부분 횡단면도.30A is a partial cross-sectional view showing a micromachined lens from a silicon substrate that can be electrostatically activated to move along the longitudinal axis of the lens.

도 30b는 도 30a에 도시된 30b-30b선을 따라 취해진 실리콘 마이크로머신형 렌즈를 도시하는 입면도.30B is an elevational view showing a silicon micromachined lens taken along line 30b-30b shown in FIG. 30A.

도 30c는 렌즈의 길이방향축을 따라 이동하도록 정전기적으로 활성화될 수 있는 도 30a에 도시된 렌즈와 유사한 실리콘 기판으로부터 마이크로머시닝 처리된 렌즈를 도시하는 부분 횡단면도.FIG. 30C is a partial cross sectional view showing a micromachined lens from a silicon substrate similar to the lens shown in FIG. 30A, which may be electrostatically activated to move along the longitudinal axis of the lens; FIG.

도 31은 광빔을 경로 지정 파장 디멀티플렉서로부터 도 2, 도 4a 및 도 4b, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 반사 전환 모듈 중 하나 내로 직접 결합시키는 방법을 도시하는 입면도.FIG. 31 is an elevational view illustrating a method of directly coupling a light beam into one of the reflection conversion modules shown in FIGS. 2, 4A and 4B, 5, 6, and 7 from a routing wavelength demultiplexer.

본 발명은 1000개 이상의 개별적인 광섬유 상에서 전달되는 광의 입사빔을 1000개 이상의 출사 광섬유에 동시에 결합시킬 수 있는 광섬유 스위치를 제공한다.The present invention provides an optical fiber switch capable of simultaneously coupling an incident beam of light transmitted on 1000 or more individual optical fibers to 1000 or more output optical fibers.

본 발명의 목적은 광섬유 상에서 전달되는 광의 다수의 입사빔 및 출사빔 사이에서 전환 가능한 보다 간단한 광섬유 스위치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a simpler optical fiber switch which is switchable between a plurality of incident and exit beams of light transmitted on an optical fiber.

본 발명의 다른 목적은 광섬유 상에서 전달되는 광의 다수의 입사빔 및 출사빔 사이에서 전환 가능한 효율적인 광섬유 스위치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an efficient optical fiber switch that can switch between a plurality of incident and exit beams of light transmitted on an optical fiber.

본 발명의 또 다른 목적은 통신 채널 사이에서 저 크로스토크를 갖는 광섬유 스위치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an optical fiber switch having low crosstalk between communication channels.

본 발명의 또 다른 목적은 광섬유 스위치가 전환하는 동안 통신 채널 사이에서 저 크로스토크를 갖는 광섬유 스위치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an optical fiber switch having low crosstalk between communication channels while the optical fiber switch is switched.

본 발명의 또 다른 목적은 고 신뢰성 광섬유 스위치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a high reliability optical fiber switch.

본 발명의 또 다른 목적은 분산을 나타내지 않는 광섬유 스위치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an optical fiber switch which does not exhibit dispersion.

본 발명의 또 다른 목적은 분극에 의존하지 않는 광섬유 스위치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an optical fiber switch that does not depend on polarization.

본 발명의 또 다른 목적은 전체적으로 투명한 광섬유 스위치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an optically transparent fiber switch.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 광섬유 스위치를 통하여 전달되는 광섬유 원거리 통신에 대한 비트율을 제한하지 않는 광섬유 스위치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an optical fiber switch which does not limit the bit rate for optical fiber telecommunications transmitted through the optical fiber switch.

간략하게는, 본 발명은 광섬유 스위치에 관한 것으로, 광섬유의 양쪽 단부를 수납 및 고정하는 광섬유 전환 모듈을 구비한다. 또한, 광섬유의 양쪽 단부를 수납 및 고정함에 있어서, 광섬유 전환 모듈은 복수개의 반사 광빔 편향기를 구비하고, 광섬유 전환 모듈에 고정된 광섬유의 쌍들 사이에 광빔을 결합시키기 위한 구동 신호에 응답하여 방향지어지는 쌍들로서 선택될 수 있다. 광섬유 전환 모듈은 또한 각 광빔 편향기로부터 방향 신호들을 생성하여, 광빔의 방향을 지시한다.Briefly, the present invention relates to an optical fiber switch, comprising an optical fiber conversion module for receiving and fixing both ends of an optical fiber. Further, in receiving and fixing both ends of the optical fiber, the optical fiber conversion module includes a plurality of reflective light beam deflectors, and is directed in response to a drive signal for coupling the light beam between pairs of optical fibers fixed to the optical fiber conversion module. May be selected as pairs. The fiber optic switching module also generates direction signals from each light beam deflector, indicating the direction of the light beam.

또한, 광섬유 전환 모듈에 있어서, 광섬유 스위치는 또한 광섬유 전환 모듈에 구비된 적어도 하나의 광빔 편향기를 향하게 하는 광섬유 전환 모듈로 구동 신호를 공급하는 적어도 하나의 포트카드(postcard)를 구비한다. 또한, 포트카드는 광빔 편향기에 대한 방향을 특정하는 좌표들과 함께 그 광빔 편향기에 의해 생성된 방향 신호들을 수신한다. 포트카드는 수신된 좌표들과 광빔 편향기로부터 수신되는 방향 신호들을 비교하고, 광섬유 전환 모듈에 공급되는 구동 신호를 조정하여, 수신된 좌표와 방향 신호 사이의 소정의 차를 감소시킨다.Further, in the optical fiber switching module, the optical fiber switch also has at least one postcard for supplying a drive signal to the optical fiber switching module directed to the at least one light beam deflector provided in the optical fiber switching module. The port card also receives direction signals generated by the light beam deflector together with coordinates specifying the direction for the light beam deflector. The port card compares the received coordinates with the direction signals received from the light beam deflector and adjusts the drive signal supplied to the optical fiber conversion module to reduce the predetermined difference between the received coordinates and the direction signal.

바람직한 실시예에 있어서, 광섬유 스위치의 광섬유 전환 모듈은 자유 공간 광경로의 대향 단부에서 서로로부터 분리되어 있는 제1 및 제2 광섬유 저장소 그룹을 구비한다. 각 이들 광섬유 저장소 그룹은 광섬유의 양쪽 단부를 수납 및 고정하기 위해 적응된다. 광섬유 전환 모듈은 제1 및 제2 광섬유 저장소 그룹에 각각 고정된 광섬유의 양쪽 단부에 병렬로 배치되고, 제1 및 제2 광섬유 저장소 그룹 사이의 광경로 사이를 따라 배치되는 렌즈들을 구비한다. 각 이들 렌즈들이 제1 및 제2 광섬유 저장소 그룹 중 결합된 광섬유의 일단부에 대해 각각 배치되기 때문에, 광빔이 바로 인접한 렌즈들을 통하여 전달되어 광섬유의 일단부로부터 방출될 수 있어, 제2 또는 제1 광섬유 저장소 그룹 측의 렌즈들로부터 광경로를 통하여 준평형의 빔을 전파한다.In a preferred embodiment, the optical fiber switching module of the optical fiber switch has first and second optical fiber storage groups separated from each other at opposite ends of the free space optical path. Each of these fiber optic storage groups is adapted to receive and secure both ends of the optical fiber. The optical fiber conversion module has lenses disposed in parallel at both ends of the optical fiber fixed to the first and second optical fiber storage groups, respectively, and along the optical path between the first and second optical fiber storage groups. Since each of these lenses is disposed with respect to one end of the combined optical fiber of the first and second optical fiber storage groups, respectively, the light beam can be transmitted through the immediately adjacent lenses and emitted from one end of the optical fiber, so that the second or first It propagates a quasi-balance beam through the optical path from the lenses on the optical fiber reservoir group side.

바람직한 실시예에 있어서, 광섬유 스위치는 또한 광섬유 저장소 그룹 사이의 광경로를 따라 양쪽에 배치되는 제1 및 제2 반사 광빔 편향기 세트를 구비한다. 각 광빔 편향기 세트는 광섬유 저장소 그룹 중 하나에 결합되고, 각 광빔 편향기 세트가 결합된 광섬유 저장소 그룹에서의 광섬유와 동일한 복수개의 광빔 편향기를 갖는다. 제1 또는 제2 반사 광빔 편향기 세트에서의 각 광빔 편향기는:In a preferred embodiment, the optical fiber switch also has a set of first and second reflected light beam deflectors disposed on both sides along the optical path between the optical fiber reservoir groups. Each light beam deflector set is coupled to one of the optical fiber reservoir groups, and each light beam deflector set has the same plurality of light beam deflectors as the optical fibers in the combined optical fiber reservoir group. Each light beam deflector in the first or second set of reflective light beam deflectors is:

1. 광섬유 저장소 중 결합된 그룹에 있어서의 광섬유 중 하나와 결합되고;1. is combined with one of the optical fibers in the combined group of optical fiber reservoirs;

2. 준평형의 광빔이 광경로를 통하여 광빔 편향기로부터 반사될 때 닿는 광섬유와 결합된 렌즈로부터 방출될 수 있는 광경로를 따르며;2. Follow a light path that can be emitted from a lens coupled with an optical fiber that strikes when the semi-balanced light beam is reflected from the light beam deflector through the light path;

3. 제2 또는 제1 반사 편향기 세트에 있어서의 광빔 편향기 중 선택된 하나에 반사되어 소멸되지 않기 위해 결합된 광섬유로부터 방출될 수 있는 준평형의 광빔을 반사시키기 위해 방향지어진 광섬유 전환 모듈에 공급된 구동 신호에 의해 활성화될 수 있다.3. Supply to a fiber optic conversion module oriented to reflect a semi-balanced light beam that can be emitted from the combined optical fiber so as not to be extinguished by being reflected by a selected one of the light beam deflectors in the second or first reflective deflector set. It can be activated by the drive signal.

이 방식에 있어서의 광빔 편향기 쌍은, 제1 반사 광빔 편향기 세트에 속하는 광빔 편향기 쌍 중 하나의 광빔 편향기 및 제2 반사 광빔 편향기 세트에 속하는 하나의 광빔 편향기가 광빔 편향기 쌍에 공급되는 구동 신호에 의해 선택 및 방향지어질 수 있어, 광섬유 저장소의 제2 광섬유 저장소 그룹 또는 제1 광섬유 저장소 그룹에 고정될 수 있는 광섬유를 진입시키기 위해 광섬유 저장소 중 선택된 하나 내로 활성화된 광빔 편향기 쌍에 순차적으로 반사되어 소멸되지 않도록 제2 광섬유 저장소 그룹 중 또는 제1 광섬유 저장소 그룹 중 어느 하나를 광섬유 저장소에 고정된 하나의 광섬유의 일단부로부터 광경로를 통하여 전파되는 준평형의 광빔을 결합한다.The light beam deflector pair in this manner includes a light beam deflector belonging to one of the light beam deflector pairs belonging to the first set of reflective light beam deflectors and one light beam deflector belonging to the second set of reflected light beam deflectors. A pair of light beam deflectors activated into a selected one of the optical fiber reservoirs for entering the optical fiber which can be selected and oriented by the supplied drive signal and which can be fixed to the second optical fiber reservoir group or the first optical fiber reservoir group of the optical fiber reservoir. Combining the quasi-equivalent light beam propagating through the optical path from one end of one optical fiber fixed to the optical fiber reservoir so that either of the second optical fiber storage group or the first optical fiber storage group is sequentially reflected to the extinction.

바람직한 실시예에 있어서, 광섬유 스위치의 포트카드는 광섬유 전환 모듈에 구비되어 있는 적어도 하나의 광빔 편향기를 향하게 하기 위한 구동 신호를 광섬유 전환 모듈에 공급하기 위한 드라이버 회로를 구비한다. 포트카드는 또한 광빔 편향기에 대한 방향을 특정하는 좌표를 수신하고, 또한 그 광빔 편향기에 의해 생성된 방향 신호를 수신하는 2중축 서브(dual axis servo)를 구비한다. 포트카드는 수신된 좌표와 광빔 편향기에 의해 수신된 방향 신호를 비교하고, 광섬유 전환 모듈에 공급되는 구동 신호를 조정하여, 수신된 좌표 및 방향 신호 사이의 소정의 차를 감소시킨다.In a preferred embodiment, the port card of the optical fiber switch has a driver circuit for supplying a drive signal to the optical fiber switching module for directing at least one light beam deflector provided in the optical fiber switching module. The portcard also has a dual axis servo that receives coordinates specifying a direction for the light beam deflector, and also receives a direction signal generated by the light beam deflector. The port card compares the received coordinates with the direction signal received by the light beam deflector and adjusts the drive signal supplied to the optical fiber conversion module to reduce the predetermined difference between the received coordinates and the direction signal.

이들 특징 및 다른 특징, 목적 및 잇점은 여러 개의 도면을 참조하여 예시된 바와 같이 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 이해 또는 명백해질 것이다.These and other features, objects, and advantages will be understood or apparent to those skilled in the art from the following detailed description of the preferred embodiment, as illustrated with reference to several figures.

본 발명을 실시하는 최상의 모드Best Mode for Carrying Out the Invention

자유 공간,Free Space,

수렴빔Converging beam

2중 바운스(double bounce)Double bounce

반사 전환 모듈Reflective switching module

도 2는 본 발명에 따른 사다리꼴형, 수렴빔, 2중 바운드 N×N 배열의 반사 전환 모듈을 도시하고, 일반적인 참조 부호 10으로 표시된다. N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)은 측면들(102a 및 102b)을 구비하고, C형 자유 공간 광경로의 대향 단부에서 서로로부터 이격되어 있다. 비록 이하에 기술하는 바와 같이 측면(102a 및 102b)에 대한 다른 기하학적인 관계가 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)의 다른 구성에 대해 발생할 수 있다고 하여도, C형 자유 공간 광경로를 갖는 도 2에 도시된 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)의 실시예에 대해서는 측면(102a 및 102b)이 동일 평면 상인 것이 바람직하다. 양쪽 측면(102a) 및 측면(102b)은 N개의 광섬유(106), 예를 들어 1152개의 광섬유(106)의 수납 및 고정 단부(104)에 적응된다. N개의 광섬유(106)가 각각 32개의 광섬유(106)를 포함하는 36개의 열을 갖는 직사각형의 어레이에 배열된다. 렌즈(112)가 측면(102a 및 102b) 사이의 광경로를 따라 각 광섬유(106)의 단부(104)에 바로 인접하게 배치된다. 각 렌즈(112)가 광섬유(106)의 단부(104)에 대해서 배치되고, 광섬유(106)가 결합된 광섬유(106)의 단부(104)로부터 방출될 수 있는 광을 생성하도록 결합되며, 준평형의 광이 측면(102a 및 102b) 사이의 광경로를 따라 전파된다.FIG. 2 shows a trapezoidal, converging beam, reflection switching module in a double bound N × N arrangement according to the invention, denoted by the general reference numeral 10. The reflection switching module 100 of the N × N arrangement has sides 102a and 102b and is spaced apart from each other at opposite ends of the C-type free space optical path. Although described below, other geometric relationships to the sides 102a and 102b may occur for other configurations of the reflection switching module 100 in the N × N arrangement, having a C-type free space optical path. For the embodiment of the N × N array reflection switching module 100 shown in FIG. 2, the side surfaces 102a and 102b are preferably coplanar. Both sides 102a and 102b are adapted to the receiving and fixed ends 104 of N optical fibers 106, for example 1152 optical fibers 106. N optical fibers 106 are arranged in a rectangular array of 36 rows each containing 32 optical fibers 106. A lens 112 is disposed immediately adjacent the end 104 of each optical fiber 106 along the optical path between the sides 102a and 102b. Each lens 112 is disposed relative to the end 104 of the optical fiber 106, and is combined to produce light that can be emitted from the end 104 of the optical fiber 106 to which the optical fiber 106 is coupled, and is semi-equilibrium. Light propagates along the optical path between the sides 102a and 102b.

도 3은 측면들(102a 및 102b) 사이에서 또는 그 역으로 전파될 수 있는 단일광섬유(106)로부터의 단일 광빔(108)을 도시한다. 단일 모드의 광섬유 원거리 통신에 종래에 사용되는 광의 파장에 대해서는, 렌즈(112)는 통상적으로 2.0 내지 12.0 mm의 초점 길이를 갖는 마이크로렌즈이다. 이러한 렌즈(112)는 측면들(102a 및 102b) 사이의 500 내지 900 mm의 긴 경로를 따라 전파되는 대략 1.5 mm의 지름을 갖는 준평형의 빔이 바람직하다. N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)이 렌즈(112)의 최대 지연 길이를 사용하는 것이 바람직하기 때문에, 각 광섬유(106)의 단부(104)는 렌즈(112)의 초점 길이와 광섬유(106)로부터 방출되는 광빔(108)의 롤리 범위(Raleigh range)를 더하여 위치시킨다. 그 결과, 광섬유(106)의 단부(104)가 렌즈(112)를 따라 몇 ㎛ 만큼 이동하면, 측면들(102a 및 102b) 사이에서 전파되는 최대 지연 길이를 갖는 준평형의 빔에 따른 방향에 무시할 수 있는 결과를 생성한다. 전형적으로 렌즈(112)로부터의 최대 지연 길이를 갖는 준평형의 빔에 대한 출사각(exit angle)은 1 밀리라디언의 1, 즉 0.001 라디언이다. 이하에 보다 상세히 기술하는 바와 같이, 광섬유(106)의 단부(104)와 렌즈(112) 사이의 부정합에 기인하는 최대 지연 길이를 갖는 준평형의 빔의 소정의 가능한 부정합은 빔을 반사하는 면을 충분하게 크게 제공함으로써 용이하게 달성될 수 있다.3 shows a single light beam 108 from a single optical fiber 106 that can propagate between sides 102a and 102b or vice versa. For wavelengths of light conventionally used for single mode optical fiber telecommunications, lens 112 is typically a microlens having a focal length of 2.0 to 12.0 mm. This lens 112 is preferably a semi-equilibrium beam having a diameter of approximately 1.5 mm propagating along a long path of 500-900 mm between the sides 102a and 102b. Since the reflection switching module 100 of the N × N arrangement preferably uses the maximum delay length of the lens 112, the ends 104 of each optical fiber 106 may be formed by the focal length of the lens 112 and the optical fiber 106. And add the Raleigh range of the light beam 108 emitted from As a result, if the end 104 of the optical fiber 106 moves by several microns along the lens 112, it is negligible in the direction along the quasi-equilibrium beam with the maximum delay length propagating between the sides 102a and 102b. Produces possible results. Typically the exit angle for a quasi-equilibrium beam having a maximum delay length from lens 112 is 1 in 1 millidian, or 0.001 radians. As described in more detail below, certain possible mismatches of the quasi-equilibrium beam having a maximum delay length due to a mismatch between the end 104 of the optical fiber 106 and the lens 112 may cause the plane to reflect the beam. It can be easily achieved by providing sufficiently large.

결합된 렌즈(112)를 통하여 전달된 후, 각 광섬유(106)의 단부로부터 방출되는 광빔(108)이 우선 수직 렌즈(112) 및 광섬유(106) 쌍과 결합되는 미러면[116a 및 116b: 도 3에 도시된 점선에 의해 지시됨]에서 반사되어 소멸된다. 이하에 보다 상세하게 기술되는 미러면(116)이 본 명세서에 참조용으로 첨부되는 미국 특허 제5,629,790호(이하 "790 특허"라고 칭함)에 개시된 이들 비틀림 스캐너와 유사한2차원("2D") 비틀림 스캐너에 의해 제공되는 것이 바람직하다. N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)은 측면들(102a 및 102b) 사이의 광경로에 따라 렌즈들(112) 사이에 각각 배치된 미러면(116)의 2개의 세트(118a 및 118b)를 구비한다. 각 세트들(118a 및 118b)는 복수개의 개별적이고 독립적인 미러면(116)을 구비하고, 미러면(116)은 각 미러면(116)이 2개의 비평행축에 대해 회전할 수 있는 짐벌 쌍에 의해 지지된다. 미러면(116)의 수는 가장 인접한 측면들(102a 및 102b)에서의 광섬유(106) 및 렌즈의 수 N과 동일하다. 미러면(116a 또는 116b)에서 반사되어 소멸된 후, 도 2에 도시된 세트(118a 및 118b) 사이에서 전파되는 광빔(108)이 측면들(102a 및 102b) 사이의 C형 광경로를 따라 미러면들(116b 또는 116a) 중 선택된 하나에서 반사되어 원거리 측면들(102b 또는 102a)에서의 렌즈(112) 중 하나를 통하여 그 수직 렌즈(112)와 결합된 광섬유(106) 내로 소멸된다.Mirror planes 116a and 116b, which are transmitted through the combined lens 112 and then the light beam 108 emitted from the ends of each optical fiber 106 are first combined with the vertical lens 112 and the optical fiber 106 pair. Indicated by the dotted line shown in Fig. 3] and then extinguished. Two-dimensional ("2D") torsion similar to those torsion scanners disclosed in U.S. Patent No. 5,629,790 (hereinafter referred to as "790 patent"), the mirror surface 116 of which is described in more detail below. Preferably provided by a scanner. The reflection switching module 100 of the N × N arrangement is responsible for the two sets 118a and 118b of the mirror surfaces 116 respectively disposed between the lenses 112 according to the light paths between the sides 102a and 102b. Equipped. Each set 118a and 118b has a plurality of individual and independent mirror planes 116, the mirror planes 116 in a pair of gimbals in which each mirror plane 116 can rotate about two non-parallel axes. Is supported by. The number of mirror surfaces 116 is equal to the number N of optical fibers 106 and lenses at the nearest sides 102a and 102b. After reflecting off the mirror surface 116a or 116b and extinguished, the light beam 108 propagating between the sets 118a and 118b shown in FIG. 2 is mirrored along the C-type light path between the sides 102a and 102b. Reflected at a selected one of the faces 116b or 116a and extinguished into one of the optical fibers 106 associated with the vertical lens 112 through one of the lenses 112 at the remote sides 102b or 102a.

도 4a 및 도 4b는 다른 실시예로 있어서 직사각형의 수렴 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)을 통하여 전파되는 광빔에 대한 광선 추적을 도시한다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)의 직사각형 구성은 수평으로 가늘고 긴 Z형의 자유 공간 광경로를 채택하고 있다. 이 도면에 있어서, 측면(102a)과 곡면형 세트(118a), 곡면형 세트(118a)와 곡면형 세트(118b), 곡면형 세트(118b)와 측면(102b) 사이의 거리는 실질적으로 동일한 한편, 당업자는 이들 거리가 동일할 필요가 없다는 것을 인식할 것이다. 또한, 당업자는 세트(118a 및 118b)가 1차원("1D") 또는 2D 수렴 중 어느 하나를 제공하기 위해 구부러질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 도 4a 내지 도 4b에 도시된 N×N 배열의 반사전환 모듈(100)의 구성에 대해서는, 곡선형 세트(118a)가 측면(102a)에 보다 가까이 이동되고, 곡선형 세트(118b)가 측면(102b)에 보다 가까이 이동될 수 있다는 잇점이 있다. 이러한 측면들(102a 및 102b)과 곡선형 세트들(118a 및 118b) 사이의 거리 단축은 곡선형 세트(118a)와 곡선형 세트(118b) 사이의 거리를 대응하게 연장하여 평행사변형 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)을 생성한다. 도 5는 다른 실시예인 다각형 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)을 통하여 전파되는 광빔에 대한 광선 추적을 도시한다. 도 5에 도시된 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)의 다각형 구성은 또한 Z형 자유 공간 광경로를 생성한다.4A and 4B show ray tracing for a light beam propagating through a reflection diverting module 100 in a rectangular converging N × N arrangement in another embodiment. The rectangular configuration of the N × N array reflection switching module 100 shown in Figs. 4A and 4B adopts a horizontally thin Z-shaped free space optical path. In this figure, the distance between the side surfaces 102a and the curved set 118a, the curved set 118a and the curved set 118b, and the curved set 118b and the side 102b are substantially the same, Those skilled in the art will appreciate that these distances need not be the same. Those skilled in the art will also recognize that the sets 118a and 118b can be bent to provide either one-dimensional (“1D”) or 2D convergence. Thus, for the configuration of the N × N array reflection conversion module 100 shown in Figs. 4A to 4B, the curved set 118a is moved closer to the side surface 102a, and the curved set 118b is moved. The advantage is that it can be moved closer to the side 102b. The shortening of the distance between these sides 102a and 102b and the curved sets 118a and 118b correspondingly extends the distance between the curved set 118a and the curved set 118b to form a parallelogram N × N arrangement. To generate the reflection conversion module 100. 5 shows ray tracing for a light beam propagating through a reflection switching module 100 of a polygonal N × N arrangement, which is another embodiment. The polygonal configuration of the N × N array reflection conversion module 100 shown in FIG. 5 also creates a Z-shaped free space optical path.

도 6은 도 1에 도시된 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)의 1/2, 즉 N×N 배열의 반사 전환 모듈의 좌측 절반 또는 N×N 배열의 반사 전환 모듈의 우측 절반만으로 구성되는 사다리꼴형 반사 전환 모듈(100)을 도시한다. 도 6에 도시된 반사 전환 모듈(100)은 측면들(102a 및 102b) 사이의 광경로 중앙에 배치된 미러(120)를 구비하는 것뿐으로, 도 1에 도시된 반사 전환 모듈과 근본적으로 상이하다. 등가 측면(102a)에 대해서는 도 6에 도시된 반사 전환 모듈(100)이 도 1에 도시된 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100) 만큼의 광섬유(106) 중 1/2만의 사이에서 선택적으로 광을 결합할 수 있는 한편, 도 6에 도시된 반사 전환 모듈(100)이 이들 광섬유(106)에 대해 소정의 임의적으로 선택된 쌍 사이에서 광을 결합할 수 있다. 도 7은 도 5에 도시된 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)의 광경로를 접기 위해 미러(120)를 채택하는 또 다른 사다리꼴형 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)을 도시한다. 광경로를 W형으로 접으면 도 1에 도시된 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)보다 더욱 콤팩트한 반사 전환 모듈(100)을 제공한다.FIG. 6 comprises only one half of the N × N array reflection switching module 100 shown in FIG. 1, that is, the left half of the N × N array reflection switching module or the right half of the N × N array reflection switching module. A trapezoidal reflection conversion module 100 is shown. The reflection switching module 100 shown in FIG. 6 only includes a mirror 120 disposed in the center of the optical path between the sides 102a and 102b, and is essentially different from the reflection switching module shown in FIG. Do. With respect to the equivalent side 102a, the reflection switching module 100 shown in FIG. 6 is selectively selected between only half of the optical fibers 106 as the reflection switching module 100 of the N × N arrangement shown in FIG. While capable of combining light, the reflection conversion module 100 shown in FIG. 6 may combine light between any arbitrarily selected pairs for these optical fibers 106. FIG. 7 shows another trapezoidal N × N array reflection switching module 100 employing a mirror 120 to fold the optical path of the N × N array reflection switching module 100 shown in FIG. 5. . Folding the optical path into a W-type provides a more compact reflection switching module 100 than the N × N array reflection switching module 100 shown in FIG. 1.

도 3에 개략적으로 도시된 광빔(108)을 광학 설계에 대한 투시도에서 단독으로 고려하면, 상기되어 있고 도 2, 도 4a, 도 4b, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 반사 전환 모듈(100)에 대한 얼마의 상이한 실시예는 광빔(108)을 따라 미러면들(116a 및 116b)의 위치 및 광경로의 접힘에 있어서 주로 상이하다. 예를 들어, 도 4a 및 도 4b에 도시된 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)의 실시예에 있어서, 미러면(116a 및 116b)이 가장 가까운 렌즈(112)로부터 측면(102a 및 102b) 사이의 경로 길이의 대략 1/3에 위치한다. 도 2, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 이들 반사 전환 모듈과 같은 반사 전환 모듈(100)의 다른 구성과는 역으로, 미러면들(116a 및 116b)은 각 측면들(102a 및 102b)에 바로 인접한다. 그러나, 광학 설계 분야의 당업자는 여러 구성, 특히 광학 설계의 다른 보다 상세한 측면을 좌우하거나 영향을 미치는 렌즈(112) 및 광섬유(106)의 단부(104)에 대한 미러면들(116a 및 116b)을 위치시키는 구성 사이의 차이점을 용이하게 이해할 것이다.Considering the light beam 108 schematically shown in FIG. 3 alone in a perspective view for an optical design, the reflection switching module (described above and shown in FIGS. 2, 4A, 4B, 5, 6 and 7) Some different embodiments for 100 differ primarily in the location of the mirror surfaces 116a and 116b and the folding of the light path along the light beam 108. For example, in the embodiment of the reflection switching module 100 of the N × N arrangement shown in FIGS. 4A and 4B, the mirror surfaces 116a and 116b are closer to the side surfaces 102a and 102b from the lens 112. It is located at approximately 1/3 of the path length between. Contrary to other configurations of the reflection conversion module 100 such as these reflection conversion modules shown in FIGS. 2, 5, 6 and 7, the mirror surfaces 116a and 116b have respective sides 102a and 102b. Adjacent to). However, one of ordinary skill in the art of optical design will appreciate the mirror faces 116a and 116b for the lens 112 and the end 104 of the optical fiber 106 that influence or influence various configurations, particularly other more detailed aspects of the optical design. It will be easy to understand the differences between the locating configurations.

광학 설계 분야의 당업자는 또한 하나 이상의 측면들(102a 및 102b), 결합된 렌즈(112) 및 미러면들(116a 및 116b)에 각각 광섬유(106)의 단부(104)를 배치하기 위한 도 2, 도 4a, 도 4b, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 기하학적인 배열 및 광경로 형상뿐만 아니라 무제한된 수의 다른 가능한 기하학적인 배열 및 광경로 형상이 개념적으로 존재한다는 것을 이해할 것이다. 반사 전환 모듈(100)의 자유 공간 광경로에 대한 이러한 다른 기하학적인 배열에 대해서는, 다른 가능한 배열에 비해하나의 배열에 대한 우선도는 대개 특정 광 전환 어플리케이션에 대한 적합성, 크기, 제조의 용이성, 반사 전환 모듈(100)의 어셈블리에 대한 이완된 기계적인 내성, 신뢰성 및 가격 등에 관한 문제점을 포함한다. 상세하게는, 도 7에 도시된 W형 자유 공간 광경로를 갖는 사다리꼴형의 수렴빔 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)이 현재 이하와 같은 이유로 바람직하다.Those skilled in the art of optical design will also appreciate the arrangement of the end 104 of the optical fiber 106 in one or more of the sides 102a and 102b, the combined lens 112 and the mirror surfaces 116a and 116b, respectively. It will be understood that there is a conceptual presence of an unlimited number of other possible geometric arrangements and lightpath shapes as well as the geometric arrangements and lightpath shapes shown in FIGS. 4A, 4B, 5, 6 and 7. For these other geometric arrangements of the free space optical path of the reflection diverting module 100, the priority for one arrangement over other possible arrangements is usually the suitability, size, ease of manufacture, and reflection for a particular light diverting application. Problems with relaxed mechanical resistance, reliability and cost to the assembly of the conversion module 100. Specifically, the reflection conversion module 100 of the trapezoidal converging beam N × N array having the W-type free space optical path shown in FIG. 7 is currently preferable for the following reasons.

1. 상기한 반사 전환 모듈(100)은 표준 23인치 광범위한 원거리 통신 래크내에 고정된다.1. The reflection conversion module 100 described above is secured within a standard 23 inch wide telecommunication rack.

2. 기계적인 내성이 수용 가능하다.2. Mechanical resistance is acceptable.

3. 광빔(108)에 대한 효과적인 지연 길이가 길다.3. The effective delay length for the light beam 108 is long.

4. 잘 분리되는 전기 케이블 및 광 케이블에 대해 동작한다.4. Operate on well separated electrical and optical cables.

상기한 바와 같이, 결합된 광섬유(106)의 단부(104)로부터 방출된 광으로부터 렌즈(112)에 의해 생성되는 광빔(108)이 우선 세트들(118a 및 118b)에 구비된 비틀림 스캐너 중 하나의 결합된 미러면(116)에 닿는다. 이하에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 도 7에 도시된 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)의 구성에 대해서는, 미러면(116)이 32개의 비틀림 스캐너의 36개의 선형 스트립에 의해 제공되는 것이 바람직하다. 각 스트립에 대한 모든 32개의 미러면(116)이 실질적으로 동일 평면 상인 것이 바람직하다. 예를 든 바와 같이, 각 스트립내에 바로 인접한 미러면(116)이 3.2mm 이격되어 배치될 수 있고, 미러면(116)의 바로 인접한 열이 바로 인접한 측면(102a 및 102b)으로부터 미러면에 닿는 광빔(108)에 대해서 3.2mm 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.As noted above, the light beam 108 produced by the lens 112 from the light emitted from the end 104 of the combined optical fiber 106 is first of one of the torsion scanners provided in the sets 118a and 118b. Abuts the combined mirror surface 116. As will be explained in more detail below, for the configuration of the reflection switching module 100 in the N × N arrangement shown in FIG. 7, the mirror surface 116 is provided by 36 linear strips of 32 torsional scanners. It is preferable. It is preferred that all 32 mirror surfaces 116 for each strip are substantially coplanar. As an example, within each strip a mirror surface 116 directly adjacent to each other may be disposed 3.2 mm apart, and a light beam in which immediately adjacent rows of the mirror surface 116 touches the mirror surface from immediately adjacent sides 102a and 102b. It is preferred to be spaced 3.2 mm apart with respect to 108.

또한, N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)에 대한 모든 여러 구성에 대해서는, 광섬유(106)의 단부(104), 렌즈(112) 및 비활성화된 비틀림 스캐너의 미러면(116)이 측면(102a)에 광섬유(106)의 단부(104)를 갖는 광섬유(106)로부터 방출되는 광에 의해 생성되는 모든 광빔(108)을 상기한 바와 같이 향하게 하여 미러면(116)의 세트(118b) 뒤에 위치하는 점(122b)에 수렴하는 것이 바람직하다. 측면(102b)에 광섬유(106)의 단부(104)를 갖는 광섬유(106)로부터 방출된 광빔(108)이 미러면(116)의 세트(118a) 뒤에 위치하는 점(122a)에 수렴한다. 마찬가지로, 수렴점(122)이 세트들(118a 및 118b)에 대한 대향면에서 미러면(116)을 고려함으로써 달성된다. 수렴점(122)은 이들 두 개의 미러면(116)과 또 다른 세트들(118b 또는 118a)의 대향 단부에서 미러면(116)을 통하여 각 미러면(116)으로부터 연장되는 면들에서 각의 꼭지점을 갖는 각을 각각 2등분하는 두 개의 선에 대한 교차점에 놓인다. 수렴점(122)은 세트들(118a 및 118b)의 수직으로 1/2 높이에 위치한다. 광섬유(106)의 단부(104), 렌즈(112) 및 선행의 수렴을 생성하는 미러면(116)의 기하학적인 배열은 동일한 시계 방향 및 반시계 방향 회전각과, 세트들(118a 또는 118b)에 있어서의 하나의 미러면(116)으로부터 또 다른 세트들(118b 또는 118a)에 있어서의 소정의 미러면(116)으로 광빔(108)을 반사할 때에 가장 큰 움직임을 나타내는 각 세트들(118a 및 118b)을 위한 미러면(116)에 대한 최소 회전각을 제공한다. 도 7에 도시된 N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)에 대한 구성에 있어서, 미러면(116a 및 116b) 쌍이 광빔(108)을 따라 650mm 만큼 분리되면, 미러면(116)의 최대 각 회전은 시계 방향 및 반시계 방향으로 대략 3.9°이다.In addition, for all of the various configurations for the N × N array of reflection switching module 100, the end 104 of the optical fiber 106, the lens 112, and the mirror surface 116 of the deactivated torsional scanner are at the side 102a. Located behind the set 118b of the mirror surfaces 116 with all of the light beams 108 generated by the light emitted from the optical fiber 106 having the ends 104 of the optical fiber 106 directed as described above. It is desirable to converge at point 122b. The light beam 108 emitted from the optical fiber 106 with the end 104 of the optical fiber 106 at the side 102b converges at a point 122a located behind the set 118a of the mirror surface 116. Similarly, the convergence point 122 is achieved by considering the mirror surface 116 at the opposite surface to the sets 118a and 118b. Convergence point 122 is a vertex of the angle at the faces extending from each mirror surface 116 through mirror surface 116 at opposite ends of these two mirror surfaces 116 and the other sets 118b or 118a. The angle is placed at the intersection of two lines that each divide two angles. Convergence point 122 is located at the height of the vertical half of the sets 118a and 118b. The geometric arrangement of the end 104 of the optical fiber 106, the lens 112, and the mirror surface 116 to create a prior convergence, with the same clockwise and counterclockwise rotation angles, in sets 118a or 118b. Sets 118a and 118b exhibiting the greatest movement when reflecting light beam 108 from one mirror surface 116 to a predetermined mirror surface 116 in another set 118b or 118a Provide a minimum angle of rotation with respect to the mirror surface 116. In the configuration for the reflection switching module 100 of the N × N arrangement shown in FIG. 7, when the mirror surface pairs 116a and 116b are separated by 650 mm along the light beam 108, the maximum angular rotation of the mirror surface 116 is achieved. Is approximately 3.9 ° clockwise and counterclockwise.

비록 개별적인 광섬유(106) 쌍 및 렌즈(112)가 상기한 광빔(108)의 수렴을 야기하는 측면들(102a 및 102b)을 조립하기 위해 홈 내로 삽입될 수 있어도, 렌즈(112) 및 광섬유(106)의 최대 밀도를 위해서는, 단일체형 블럭 내에 적절하게 미리 뚫어 둔 구멍을 갖는 단일체형 블럭을 사용하는 것이 바람직하다. 각 미리 뚫어 둔 구멍은 렌즈(112) 중 하나와 하나의 광섬유(106)의 단부(104)에 대해 안전하게 보관된 종래의 광섬유 페룰을 수납한다. 광섬유(106) 및 광빔(108)의 2D 수렴을 위한 렌즈(112)를 정렬하기 위해 필요로 하는 복합각이 단일체형 블럭 내로 뚫어 둔 구멍으로 적절하게 향하게 함으로써 제공된다.Although separate pairs of optical fibers 106 and lens 112 may be inserted into the grooves to assemble the sides 102a and 102b causing the convergence of the light beam 108 described above, the lens 112 and the optical fibers 106 For maximum density, it is preferable to use a monolithic block with appropriately drilled holes in the monolithic block. Each predrilled hole receives a conventional fiber optic ferrule securely stored against the end 104 of one of the lenses 112 and one optical fiber 106. The composite angle needed to align the lens 112 for the 2D convergence of the optical fiber 106 and the light beam 108 is provided by properly directing it to the hole drilled into the monolithic block.

도 8a는 렌즈(112)의 면(138) 또는 가능한 한 밀접하게 원통형 마이크로렌즈의 촛점을 제조하는 바람직한 원통형 마이크로렌즈(112)를 도시한다. 광섬유 분야의 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 광섬유(106)의 단부(104)가 광섬유(106)의 단부(104)로부터 반사되어 되돌아오는 것을 방지할 수 있는 각으로 연마되기 때문에, 광섬유(106)가 광섬유(106)의 중심선에 관한 각으로 광빔(108)을 방출한다. 광섬유(106)의 단부(104)가 구부러져 있기 때문에, 광섬유(106)의 단부(104)로부터 방출되는 광빔(108)의 축이 광섬유(106)의 길이방향축에서 수렴한다. 렌즈(112)의 길이방향축(144)과 광빔(108)을 정렬하기 위해서는, 렌즈(112)의 면(138)이 구부러져서 렌즈(112)내의 광빔(108)을 중심에 오도록 맞춘다. 상기한 바와 같은 면(138)에서의 렌즈(112)의 촛점에 있어서, 광섬유(106)의 단부(104)가 면(138)으로부터 광빔(108)의 1 롤리 범위, 예를 들어 50 내지 60 ㎛ 만큼 이격되어 위치한다. 렌즈(112)의 원통형면(136)의 지름이 충분하게 크게 이루어져서 광의수렴빔(108)이 준평형 광빔(108)으로서 볼록면(142)을 통하여 렌즈(112)로부터 배출되기 이전에 광의 수렴빔(108)을 포함한다. 렌즈(112) 및 광섬유(106)의 단부(104)에 대한 이 구성은 렌즈(112)의 볼록면(142)에서 렌즈(112) 및 광섬유 시준기 어셈블리(134)의 길이방향축(144)에 대해서 광빔(108)과 길이방향축(144)에 본질적으로 병렬로 향하는 준평형 광빔(108)을 중심에 오도록 맞춘다. 상기한 렌즈(112)에 대한 통상적인 제조 관용도는 렌즈(112)에 대한 길이방향축(144)으로부터 광빔(108)의 배출각 및 잔류 편차(offset)에 있어서 수용 가능한 편차(deviation)를 생성한다. 예를 들어, 렌즈(112)가 BK7 광학 유리로 제조되고, 광섬유(106)의 단부(104)가 8°로 각을 이루고 있으면, 렌즈(112)내의 광빔(108)의 각은 6.78°이며, 길이방향축(144)으로부터의 측방 잔류 편차(lateral offset)는 면(138) 양쪽에서 50 ㎛이하이고, 면(138)으로부터 140 mm이다. 이러한 중심에 잘 맞추어진 광빔(108)이 원통형면(136)의 지름을 감소시킬 수 있어, 렌즈(112)가 서로 더욱 밀접하게 위치하도록 할 수 있다. 이 렌즈(112)는 라이트패스 테크놀로지 인크.(LightPath Technologies, Inc.)에 의해 판매되는 그라디움 재료(Gradium material)로 이루어지는 것이 바람직하다.FIG. 8A shows a preferred cylindrical microlens 112 that manufactures the focus of the cylindrical microlens as closely as possible or on the face 138 of the lens 112. As will be appreciated by those skilled in the optical fiber art, the optical fiber 106 is polished at an angle that can prevent the back end 104 of the optical fiber 106 from reflecting back from the end 104 of the optical fiber 106. Emits a light beam 108 at an angle about the centerline of the optical fiber 106. Since the end 104 of the optical fiber 106 is bent, the axis of the light beam 108 emitted from the end 104 of the optical fiber 106 converges on the longitudinal axis of the optical fiber 106. To align the longitudinal axis 144 of the lens 112 with the light beam 108, the face 138 of the lens 112 is bent to align the light beam 108 in the lens 112 to the center. In the focus of the lens 112 at the face 138 as described above, the end 104 of the optical fiber 106 is in one rolly range of the light beam 108 from the face 138, for example 50 to 60 μm. Are spaced apart by The diameter of the cylindrical surface 136 of the lens 112 is sufficiently large so that the light converging beam 108 is emitted from the lens 112 through the convex surface 142 through the convex surface 142 as a quasi-balance light beam 108. 108. This configuration for the lens 112 and the end 104 of the optical fiber 106 is described with respect to the longitudinal axis 144 of the lens 112 and the optical fiber collimator assembly 134 at the convex surface 142 of the lens 112. Center the quasi-balanced light beam 108 which is directed essentially parallel to the light beam 108 and the longitudinal axis 144. Conventional manufacturing latitude for the lens 112 described above produces an acceptable deviation in the exit angle and residual offset of the light beam 108 from the longitudinal axis 144 relative to the lens 112. do. For example, if the lens 112 is made of BK7 optical glass, and the end 104 of the optical fiber 106 is angled at 8 °, the angle of the light beam 108 in the lens 112 is 6.78 °, The lateral offset from the longitudinal axis 144 is 50 μm or less on both sides of the face 138 and 140 mm from the face 138. This well-centered light beam 108 can reduce the diameter of the cylindrical surface 136, allowing the lenses 112 to be positioned more closely together. This lens 112 is preferably made of Gradium material sold by LightPath Technologies, Inc.

도 8b는 측면들(102a 및 102b)에 함께 밀집된 렌즈(112) 및 광섬유(106)를 이격시킬 수 있는 잇점이 있는 다른 실시예인 "샴페이 코르크(champagne cork)"형 마이크로렌즈(112)를 도시한다. 렌즈(112)는 도 9에 도시된 원뿔형 광섬유 시준기 어셈블리(134)가 수납하는 보다 작은 지름의 면(132)을 구비한다. 렌즈(112)에 대한 보다 큰 지름의 원통형면(136)이 광섬유 시준기 어셈블리(134) 밖으로 돌출된다. 마이크로렌즈(112)의 샴페인 코르크형 실시예가 도 8a에 도시된 렌즈(112)의 일부를 갈아 없앰으로써 제조될 수 있다.FIG. 8B shows another embodiment of a “champagne cork” type microlens 112 with the advantage of spacing the lens 112 and the optical fiber 106 packed together on the sides 102a and 102b. do. Lens 112 has a smaller diameter face 132 that is housed in conical fiber collimator assembly 134 shown in FIG. 9. A larger diameter cylindrical surface 136 for the lens 112 protrudes out of the optical fiber collimator assembly 134. A champagne cork-like embodiment of the microlens 112 can be manufactured by grinding off a portion of the lens 112 shown in FIG. 8A.

도 9에 도시된 바와 같이, 또한 도 8a에 도시된 원통형 렌즈 또는 도 8b에 도시된 샴페인 코르크형 마이크로렌즈(112) 중 어느 하나를 수납하면, 각 광섬유 시준기 어셈블리(134)는 또한 광섬유(106)의 단부(104)에 대해 안전하게 보관된 종래의 광섬유 페룰(146)을 수납하는 저장소를 제공한다. 반사 전환 모듈(100)의 양쪽 측면들(102a 및 102b)에 각각 배치되는 수렴 블럭(152)이 도 10에 도시된 바와 같이 광섬유(106)의 수 N과 동등한 수로, 복수개의 원뿔형 구멍(154)에 의해 관통된다. 상기한 바와 같이 광빔(108)의 수렴이 광섬유 시준기 어셈블리(134)의 정렬에 의해 영향을 받아 원뿔형 구멍(154) 내로 삽입된다. 광섬유 시준기 어셈블리(134) 및 원뿔형 구멍(154)이 동일하게 형성되고, 짝지어지며, 작은 각으로 뾰족하게 한 원뿔형의 면을 갖는 동일한 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 구성되면, 광섬유(106)를 전달하는 모든 광섬유 시준기 어셈블리(134)가 전체적으로 광섬유 시준기 어셈블리의 짝지어진 구멍(154)내로 설치되는 경우, 광섬유 시준기 어셈블리(134)가 수렴 블럭(152)에 고정되고, 준평형 광빔(108)이 전파되는 반사 전환 모듈(100)의 내부를 밀봉하듯이 밀폐한다.As shown in FIG. 9, also when receiving either the cylindrical lens shown in FIG. 8A or the champagne cork microlens 112 shown in FIG. 8B, each optical fiber collimator assembly 134 also includes an optical fiber 106. Provided is a reservoir for receiving a conventional fiber optic ferrule 146 securely stored about its end 104. Converging blocks 152 disposed on both sides 102a and 102b of the reflection diverting module 100, respectively, in a number equal to the number N of optical fibers 106, as shown in FIG. Penetrated by As described above, the convergence of the light beam 108 is affected by the alignment of the optical fiber collimator assembly 134 and inserted into the conical hole 154. The optical fiber collimator assembly 134 and the conical hole 154 are preferably formed of the same material having identically shaped, mated, conical faces pointed at small angles. If configured in this manner, the optical fiber collimator assembly 134 is integrated into the converging block 152 when all of the optical fiber collimator assemblies 134 carrying the optical fiber 106 are installed into the mated apertures 154 of the optical fiber collimator assembly as a whole. It is fixed and sealed as if it sealed the inside of the reflection conversion module 100 in which the quasi-balanced light beam 108 propagates.

수렴 블럭(152)은 스테인레스강과 같은 단일 부품의 금속 또는 세라믹 재료 등에 의해 간단하게 기계화될 수 있다. 이와 달리, 수렴 블럭(152)은 부식 방지를 위해 적절하게 도포되는 Kovar, 42%의 니켈-철 합금, 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo)으로 이루어질 수 있다. 이들 재료는 모두 렌즈(112)와 대략적으로일치하는 팽창 계수를 갖고, 렌즈(112)가 동작 환경에서 가열 또는 냉각될 때 발생될 수 있는 복굴절 효과를 최소화한다.Converging block 152 may be simply mechanized by a single piece of metal or ceramic material, such as stainless steel. Alternatively, the converging block 152 may be made of Kovar, 42% nickel-iron alloy, titanium (Ti), tungsten (W) or molybdenum (Mo), which are suitably applied to prevent corrosion. All of these materials have an expansion coefficient that approximately matches lens 112 and minimize the birefringent effects that can occur when lens 112 is heated or cooled in an operating environment.

각 측면들(102a 및 102b)에서 광섬유(106) 및 렌즈(112)를 적절하게 향하게 함으로써 수렴을 제공하는 상기한 바람직한 방식에 덧붙여, 1D 수렴 또는 2D 수렴이 또한 다른 방식으로 얻어질 수 있다. 예를 들어, 광섬유(106) 및 렌즈(112)의 구성이 광빔(108)이 우선 닿는 미러면(116)의 배열이 수렴의 나머지를 제공할 수 있는 몇개의 수렴을 제공할 수 있다. 예를 들어, 각 열의 미러면(1116)이 원통형면을 따라 배열될 수 있다. 이와 달리, 광섬유(106) 및 렌즈(112)가 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 모든 수렴을 제공하기 위해 배열된 미러면(116)에 어떠한 수렴도 제공하지 않도록[즉, 광빔(108)이 측면(102a 및 102b)으로부터 미러면(116)으로 평행하게 전달됨] 배열될 수 있다. 예를 들어, 각 열에 있어서 미러면(116)이 구면을 따라 배열될 수 있다. 또한, 광섬유(106), 렌즈(112) 및 세트들(118a 및 118b)이 세트들(118a 및 118b) 뒤 또는 세트들(118a 및 118b) 중 어느 하나에 1D 수렴 또는 2D 수렴 중 어느 하나를 제공하도록 배열될 수 있다. 광빔(108)의 수렴을 조정하는 여러 다른 방식에 대해서는, 다른 가능한 방식에 비해 하나의 방식을 선택하면, 대개 제조의 용이성, 반사 전환 모듈(100)의 어셈블리에 대한 이완된 기계적인 내성, 신뢰성 및 가격 등에 관한 문제점을 포함한다.In addition to the above-described preferred manner of providing convergence by properly directing the optical fiber 106 and the lens 112 at the respective sides 102a and 102b, 1D convergence or 2D convergence can also be obtained in other ways. For example, the configuration of the optical fiber 106 and the lens 112 may provide some convergence where the arrangement of the mirror surfaces 116 to which the light beam 108 first strikes may provide the remainder of the convergence. For example, mirror surfaces 1116 of each column may be arranged along a cylindrical surface. Alternatively, the optical fiber 106 and the lens 112 do not provide any convergence to the mirror surface 116 arranged to provide all the convergences as shown in FIGS. 4A and 4B (ie, the light beam 108). Transmitted in parallel from the side surfaces 102a and 102b to the mirror surface 116. For example, mirror surfaces 116 may be arranged along a spherical surface in each column. In addition, the optical fiber 106, lens 112 and sets 118a and 118b provide either 1D convergence or 2D convergence behind sets 118a and 118b or to either of sets 118a and 118b. Can be arranged to For many other ways of adjusting the convergence of the light beam 108, choosing one approach over other possible approaches usually results in ease of manufacture, relaxed mechanical immunity to the assembly of the reflection conversion module 100, reliability and Problems related to price and the like.

상기한 수렴 기준은 반사 전환 모듈(100)의 광학 설계뿐만 아니라 신뢰성 고려 사항과 상호 작용하는 기준에 영향을 미친다. 반사 전환 모듈(100)의 각 광섬유(106)가 총 전력 100㎽를 갖는 광빔(108)을 전달하는 1152개의 광섬유(106) 사이에서 전환될 수 있으면, 반사 전환 모듈(100)을 통하여 전달되는 모든 광빔(108)의 누적 전력이 소정 순간에 100 W를 초과한다. 그러나, 평균적으로 동일수의 광빔(108)이 측면(102a 및 102b) 사이에서 반대 방향으로 전파된다고 가정하면, 소정 순간에 평균적으로 미러면(116)의 각 세트들(118a 또는 118b)이 전력 50 W보다 약간 높은 전력을 전달하는 광빔(108)을 반사한다. 최악의 경우, 분석 전망에 있어서, 소정 순간에 적어도 전력 50 W를 전달하는 광빔(108)이 미러면(116)의 세트들(118a 또는 118b)의 한 면 또는 또 다른 면 중 어느 하나에 닿는다.The above convergence criteria affect the criteria for interacting with the reliability considerations as well as the optical design of the reflection conversion module 100. If each optical fiber 106 of the reflection diverting module 100 can be switched between 1152 optical fibers 106 carrying a light beam 108 having a total power of 100 kW, then all the transmissions through the reflection switching module 100 are carried out. The cumulative power of the light beam 108 exceeds 100 W at a given moment. However, assuming that on average, the same number of light beams 108 propagate in opposite directions between the side surfaces 102a and 102b, each set 118a or 118b of the mirror surface 116 averages at a given instant in time with a power of 50 Reflects a light beam 108 that delivers slightly higher power than W. In the worst case, in an analytical perspective, the light beam 108 delivering at least 50 W of power at a given moment touches either one or the other of the sets 118a or 118b of the mirror plane 116.

미러면(116)을 향하게 하기 위한 반사 전환 모듈(100)에 공급되는 전력이 끊어지면, 짧은 시간, 예를 들어 밀리초내에 적어도 전력 50 W 및 아마 전력 100 W 이상이 수렴점에서 관리된다. 이 전력량은 바로 모든 광빔(108)이 집중되는 세트들(118a 또는 118b)에 구비된 하나 또는 몇개의 미러면(116)을 파괴시킨다. 이러한 잘못된 결말이 발생하는 것을 방지하기 위해서는, 세트들(118a 및 118b) 양쪽 모두는 반사 전환 모듈(100)에 대한 전력이 끊어지면 광빔(108)이 수렴하는 미러면의 중앙에서 미러면(116)을 생략한다. 이러한 문제점을 검출하기 위해서는, 반사 전환 모듈(100)은 미러면(116)의 이러한 구멍 뒤에 광 검출기를 구비할 수 있다.If the power supplied to the reflection conversion module 100 for directing the mirror surface 116 is cut off, at least 50 W and possibly 100 W or more of power within a short time, for example milliseconds, is managed at the convergence point. This amount of power destroys one or several mirror surfaces 116 provided in the sets 118a or 118b in which all the light beams 108 are concentrated. To prevent this false ending from occurring, both sets 118a and 118b are mirror plane 116 at the center of the mirror plane where the light beam 108 converges when the power to the reflection conversion module 100 is cut off. Omit. In order to detect this problem, the reflection conversion module 100 may have a photo detector behind this opening in the mirror surface 116.

대부분의 원거리 통신 설치에 있어서, 광섬유는 일반적으로 2중쌍(duplex pair)의 또 다른 광섬유가 역방향으로 통신을 전달하는 동안 하나의 섬유가 하나의 방향으로 통신을 전달하는 2중쌍으로서 일치된다. 단일 페룰 내의 쌍을 이루는 두 개의 광섬유를 안전하게 보관하는 광섬유의 두 개의 2중쌍 사이에 광을 결합하기 위해 적응된 커넥터가 현재 이용 가능하다. 2중쌍의 양 광섬유가 동시에 전환되고, 반사 전환 모듈(100)이 측면(102a)에 각각 위치하는 것 중 하나인 한 쌍의 광섬유(106)와 측면(102b)에 위치하는 또 다른 광섬유 사이의 방향 중 어느 하나에 광을 결합시킬 수 있기 때문에, 광섬유(106)의 2중쌍과 함께 사용하기 위해 렌즈(112)를 적절하게 적응시키면 2중쌍에 대한 두 개의 광섬유(106)에 각각 반대 방향으로 전달되는 광을 전환하기 위해 한 쌍의 미러면들(116a 및 116b)을 사용할 수 있다.In most telecommunications installations, the optical fiber is generally matched as a dual pair in which one fiber carries communications in one direction while another duplex pair carries communications in the reverse direction. Connectors are now available that are adapted to couple light between two double pairs of optical fibers that securely store two pairs of optical fibers in a single ferrule. The two pairs of optical fibers are switched at the same time, and the direction between the pair of optical fibers 106 and one of the other optical fibers located on the side 102b, one of which the reflection switching module 100 is respectively located on the side 102a. Since light can be coupled to either of these, proper adaptation of the lens 112 for use with a double pair of optical fibers 106 results in each being transmitted in opposite directions to the two optical fibers 106 for the double pair. A pair of mirror surfaces 116a and 116b can be used to divert light.

도 11은 광섬유들(106a 및 106b)의 2중쌍에 의해 전달되는 광을 동시에 전환하기 위한 반사 전환 모듈(100)에서 사용하기 위해 적응된 렌즈(112)를 도시한다. 도 11에 도시한 바와 같이, 2중 광섬유 페룰(146)이 광섬유들(106a 및 106b)의 2중쌍을 전달한다. 광섬유들(106a 및 106b)의 단부들(104a 및 104b) 및 렌즈(112)의 면들(138a 및 138b)이 모두 비스듬하게 연마된다. 면들(138a 및 138b)의 각이 광섬유들(106a 및 106b)의 오프축(off-axis) 위치에 대해 보정하기 위해 형성되고, 광섬유들(106a 및 106b)로부터 면들(138a 및 138b) 상에 닿는 광빔들(108a 및 108b)이 길이방향축(144)에 병렬이지만 길이방향축(144)으로부터 약간의 잔류 편차가 있는 볼록면(142)에서 배출되는 준평형 빔내로 형성되며, 반사 전환 모듈(100)을 통하여 이러한 방식으로 전파된다. 광빔들(108a 및 108b) 양쪽 모두가 광빔들(108a 및 108b) 양쪽 모두를 동시에 반사하기에 충분히 크게 만들어진 미러면들(116a 및 116b)의 동일쌍 상에 닿는다. 광빔들(108a 및 108b)의 두 개의 준평형 빔이 또 다른 동일하게 구성된 렌즈(112) 및 반사 전환 모듈(100)에 대한 대향 측면(102a 또는 102b)의 광섬유(106)의 2중쌍에 닿는 경우, 렌즈(112)가 2중쌍을이루는 각 광섬유 내로 광빔들(108a 및 108b)을 결합하도록 배치된다.FIG. 11 shows a lens 112 adapted for use in the reflection conversion module 100 for simultaneously converting light transmitted by a double pair of optical fibers 106a and 106b. As shown in FIG. 11, a double fiber ferrule 146 carries a double pair of optical fibers 106a and 106b. The ends 104a and 104b of the optical fibers 106a and 106b and the faces 138a and 138b of the lens 112 are both obliquely polished. Angles of the faces 138a and 138b are formed to correct for the off-axis position of the optical fibers 106a and 106b and touch on the faces 138a and 138b from the optical fibers 106a and 106b. The light beams 108a and 108b are formed into the quasi-equilibrium beam exiting the convex surface 142 parallel to the longitudinal axis 144 but with a slight residual deviation from the longitudinal axis 144, and the reflection conversion module 100 Propagated in this manner. Both light beams 108a and 108b touch on the same pair of mirror surfaces 116a and 116b that are made large enough to reflect both light beams 108a and 108b simultaneously. Two semi-parallel beams of light beams 108a and 108b touch a double pair of optical fibers 106 on opposite sides 102a or 102b to another identically configured lens 112 and reflection conversion module 100. The lens 112 is arranged to couple the light beams 108a and 108b into each of the optical fiber pairs.

비틀림 미러 구성Torsion Mirror Configuration

상기한 바와 같이, 세트들(118a 및 118b)에 대한 미러면(116a 및 116b)이 790 특허에 개시된 유형의 정전기적으로 활성화된 2D 비틀림 스캐너에 의해 제공되는 것이 바람직하다. 1997년 5월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제08/885,883호 및 공개된 특허 협력 조약("PCT") 특허 출원 국제 공개 번호 제WO 98/44571호 양쪽 모두가 참조용으로 첨부되고, 바람직한 2D 비틀림 스캐너에 관한 보다 상세한 정보를 부가적으로 제공한다. 미러면(116)이 두 개의 비평행축에 대해 회전할 수 있는 경첩이 참조용으로 첨부되고, 미국 특허 번호 제5,648,618호(이하 "618 특허"라고 칭함)에 개시된 유형의 비틀림 센서를 구비한다. 경첩 내에 구비된 비틀림 센서는 제1 프레임에 대해서 또는 제2 프레임에 대해서 각각 미러면(116)을 제공하기 위해 도포된 제2 프레임 또는 판의 회전을 측정한다.As noted above, it is preferred that mirror surfaces 116a and 116b for sets 118a and 118b be provided by an electrostatically activated 2D torsional scanner of the type disclosed in the 790 patent. Both US Patent Application No. 08 / 885,883, filed May 12, 1997, and published Patent Cooperation Treaty (“PCT”) Patent Application International Publication No. WO 98/44571 are incorporated by reference and are preferred. Additionally provides more detailed information about the 2D torsional scanner. A hinge that mirror surface 116 can rotate about two non-parallel axes is attached for reference and has a torsion sensor of the type disclosed in US Pat. No. 5,648,618 (hereinafter referred to as "618 patent"). The torsion sensor provided in the hinge measures the rotation of the applied second frame or plate to provide the mirror surface 116 with respect to the first frame or the second frame, respectively.

상기한 특허들 및 특허 출원들에 개시되어 있는 바와 같이, 비틀림 센서가 Simox, 실리콘 온 인슐레이터(silicon on insulator) 또는 접합된 실리콘 웨이퍼 기판을 사용하여 마이크로머시닝 단결정 실리콘에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 이러한 웨이퍼 기판들이 매우 평탄하고, 응력이 없는 얇은 막이며, 가능한 단지 몇 ㎛ 두께로 용이하게 제조되고 미러면(116)을 지지할 수 있기 때문에, 이러한 웨이퍼 기판들이 특히 비틀림 스캐너 제조를 위한 개시 물질인 것이 바람직하다. 도 12에 도시된 바와 같이, 실리콘 온 인슐레이터("SOI") 웨이퍼(162)는 단결정 실리콘층들(166 및 168)을 분리하는 전기 절연된 이산화규소층(164)을 구비한다. 비틀림 스캐너의 다른 부분이 후막 처리 실리콘층(168)에 에칭된 뒷면에 형성되는 한편, 비틀림 스캐너의 미러면(116)을 전달하는 비틀림 바 및 판이 박막 장치 실리콘층(166)에 형성된다. 마이크로머시닝 분야의 당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 장치 실리콘층(166)이 후막 처리 실리콘층(168)으로부터 가장 먼 전면(前面: 169) 및 이산화규소층(164)의 후면(170)을 갖는다. 중간 이산화규소층(164)은 웨이퍼의 후면으로부터 웨이퍼(162)를 에칭하는 것에 대한 완전한 에칭 정지를 제공하고, 균일한 두께를 갖는 비틀림 바 및 판을 산출한다.As disclosed in the above patents and patent applications, it is preferred that the torsion sensor is manufactured by micromachining single crystal silicon using Simox, a silicon on insulator or a bonded silicon wafer substrate. Since these wafer substrates are very flat, stress free thin films, can be easily manufactured to as few micrometers as possible and can support the mirror surface 116, these wafer substrates are particularly a starting material for torsion scanner manufacture. It is preferable. As shown in FIG. 12, a silicon on insulator (“SOI”) wafer 162 includes an electrically insulated silicon dioxide layer 164 that separates single crystal silicon layers 166 and 168. Another portion of the torsion scanner is formed on the back side etched into the thick film silicon layer 168, while torsion bars and plates are formed in the thin film device silicon layer 166 that carry the mirror surface 116 of the torsion scanner. As is well known to those skilled in the micromachining art, the device silicon layer 166 has a front surface 169 farthest from the thick film silicon layer 168 and a back surface 170 of the silicon dioxide layer 164. The intermediate silicon dioxide layer 164 provides a complete etch stop for etching the wafer 162 from the backside of the wafer and yields torsion bars and plates with uniform thickness.

도 13은 반사 전환 모듈(100)을 위한 미러면(116)을 제공하기 위해 적응된 단일 정전기적으로 활성화된 2D 비틀림 스캐너(172)를 도시한다. 비틀림 스캐너(172)는 외부 비틀림에 유연한 경첩(176)의 정반대 쌍에 결합되는 외부 기준 프레임(174)을 구비한다. 비틀림에 유연한 경첩(176)이 비틀림에 유연한 경첩(176)에 의해 달성되는 축에 대해 회전하는 내부 이동 프레임(178)을 지지한다. 내부 비틀림에 유연한 경첩(182)의 정반대 쌍이 비틀림에 유연한 경첩(182)에 의해 달성되는 축에 대해 회전하는 내부 이동 프레임(178)에 중앙판(184)을 결합시킨다. 비틀림에 유연한 경첩(176) 및 비틀림에 유연한 경첩(182)에 의해 각각 달성되는 회전축이 비평형, 바람직하게는 수직이다.FIG. 13 shows a single electrostatically activated 2D torsional scanner 172 adapted to provide a mirror surface 116 for the reflection conversion module 100. Torsion scanner 172 has an outer reference frame 174 coupled to the opposite pair of hinges 176 that are flexible to outer torsion. A torsionally flexible hinge 176 supports an internal moving frame 178 that rotates about an axis achieved by the torsionally flexible hinge 176. An opposite pair of hinges 182 that are flexible to the inner torsion couples the midplane 184 to an inner moving frame 178 that rotates about an axis achieved by the torsionally flexible hinge 182. The axis of rotation achieved by the torsionally flexible hinge 176 and the torsionally flexible hinge 182 is non-equilibrium, preferably vertical.

비틀림 스캐너(172)의 판(184)이 판(184)의 높이보다 대략 1.4배 넓은 긴 측면을 갖는 직사각형인 것에 주목하는 것이 중요하다. 광빔(108)이 판(184)에 의해 전달되는 미러면(116) 상에 45°각으로 비스듬하게 닿기 때문에, 반사 전환 모듈(100)에 구비된 판(184)이 직사각형이다. 결과적으로, 미러면(116)으로부터의광빔(108) 반사에 대해서는, 직사각형판(184)이 정사각형으로 되는 것이 효과적이다. 판(184)이 2.5 mm×1.9 mm 크기인 것이 바람직하고, 정형적으로 내부 이동 프레임(178) 및 비틀림에 유연한 경첩들(176 및 182)이 5 ㎛ 및 15 ㎛ 사이의 두께이다. 비틀림에 유연한 경첩들(176 및 182)은 길이가 200 ㎛ 및 400 ㎛ 사이이고, 넓이가 10 ㎛ 및 40 ㎛ 사이이다. 양쪽 축 상에서의 공진 주파수가 두 개의 광섬유들(106) 사이에서 대략 1 내지 5 밀리초로 광빔(108)을 전환될 수 있는 400 내지 800 Hz 차수이다. 판(184)의 전면(169) 및 후면(170) 양쪽 모두가 동일 금속 접착층과 완전한 응력 균형으로 피복되는데, 금(Au)으로 이루어진 500 내지 800Å 두께의 금속 반사층 아래에 티타늄(Ti) 또는 지르코늄(Zr)이 10.0 내지 100.0Å로 피복되는 것이 바람직하다.It is important to note that the plate 184 of the torsion scanner 172 is a rectangle with a long side that is approximately 1.4 times wider than the height of the plate 184. Since the light beam 108 obliquely touches the mirror surface 116 transmitted by the plate 184 at a 45 ° angle, the plate 184 provided in the reflection conversion module 100 is rectangular. As a result, it is effective for the rectangular plate 184 to be square with respect to the reflection of the light beam 108 from the mirror surface 116. It is preferred that the plate 184 is 2.5 mm by 1.9 mm in size, with the inner moving frame 178 and torsionally flexible hinges 176 and 182 being between 5 μm and 15 μm thick. Torsionally flexible hinges 176 and 182 are between 200 μm and 400 μm in length and between 10 μm and 40 μm in width. The resonant frequency on both axes is on the order of 400 to 800 Hz, which can divert the light beam 108 to approximately 1 to 5 milliseconds between the two optical fibers 106. Both front 169 and back 170 of plate 184 are coated with the same metal adhesive layer and in complete stress balance, with titanium (Ti) or zirconium (500) below a metal reflective layer of 500-800 microns thick of gold (Au). Zr) is preferably coated with 10.0 to 100.0 kPa.

도 14에 보다 상세히 도시된 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)은 종래의 접히지 않는 비틀림 바(unfolded torsion bar)에 비해 여러 가지 잇점을 제공한다. 발명의 명칭이 양쪽 모두 "Micromachined Members Coupled for Relative Rotation by Torsion Flexure Hinges"이며, 슬래터 티모시 지.(Slater Timothy G.) 및 누커만스 아맨드 피.(Neukermans Armand P.)에 의해 양쪽 모두 1999년 9월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 및 특허 협력 조약("PCT") 국제 특허 출원은, 본 명세서에 참조용으로 첨부되며, 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)에 의해 제공되는 여러 가지 잇점을 개시한다. 반사 전환 모듈(100)에 대해 가장 현저한 것은, 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)이 등가의 비틀림 스프링 상수(torsional spring constant)를 갖는 종래의 접히지 않는 비틀림 바보다 더욱 콤팩트하는 것이다. 결과적으로, 종래의 접히지 않는 비틀림 바 대신에 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)을 사용하면, 반사 전환 모듈(100)의 측면들(102a 및 102b)에 적응될 수 있는 광섬유(106)의 수에 대응하여 증가하고 보다 밀접하게 함께 실장될 수 있는 비틀림 스캐너(172)를 더욱 소형으로 만들 수 있다.The torsionally flexible hinges 176 and 182 shown in more detail in FIG. 14 provide several advantages over conventional unfolded torsion bars. The invention is both entitled "Micromachined Members Coupled for Relative Rotation by Torsion Flexure Hinges", both by Slater Timothy G. and Neukermans Armand P. 1999 The U.S. Patent Application and Patent Cooperation Treaty ("PCT") International Patent Application, filed September 2, 2, is incorporated herein by reference and provides several advantages provided by torsionally flexible hinges 176 and 182. Initiate. Most striking for the reflection diverting module 100 is that the torsionally flexible hinges 176 and 182 are more compact than conventional unfolded torsion bars having an equivalent torsional spring constant. As a result, the use of torsionally flexible hinges 176 and 182 in place of conventional unfolded torsion bars allows the number of optical fibers 106 to be adapted to the sides 102a and 102b of the reflection conversion module 100. It is possible to make the torsion scanner 172 smaller, which can correspondingly increase and be mounted more closely together.

반사 전환 모듈(100) 내에 구비된 각 비틀림 스캐너(172)는 618 특허에 개시된 유형의 비틀림 센서(192a 및 192b) 쌍을 구비한다. 비틀림 센서(192a 및 192b)는 이론적인 해상도 대략 1.0 마이크로라디안으로 지지 부재, 즉 내부 이동 프레임(178) 또는 외부 기준 프레임(174)에 대해서 지지 부재, 즉 판(184) 또는 내부 이동 프레임(178)의 방향을 측정한다. 618 특허의 상세한 설명에 따르면, 비틀림 스캐너(172)가 반사 전환 모듈(100)에서 동작하는 경우, 전류는 센서 전류 패드(194a 및 194b) 쌍 사이의 두 개의 비틀림 센서들(192a 및 192b)를 통하여 직렬로 흐른다. 따라서, 비틀림 스캐너(172)는 장치 실리콘층(166)의 전면(169)에 접합된 뇌문형(雷紋型: meandering) 금속 전도체(196)를 구비한다. 뇌문형 금속 전도체(196)는 센서 전류 패드(194a)에서 개시하여 외부 기준 프레임(174)으로부터 내부 이동 프레임(178) 상으로 바로 인접한 비틀림에 유연한 경첩(176)을 가로질러 하부 비틀림에 유연한 경첩(182)에 위치한 X 축의 비틀림 센서(192b)에 도달한다. 뇌문형 금속 전도체(196)는 X 축의 비틀림 센서(192b)로부터 판(184)의 양쪽 측면에 공급된 반사되는 응력 균형잡힌 금속 피복 상으로 연장되어 미러면(116)을 제공하고, 판(184) 및 상부 비틀림에 유연한 경첩(182)을 가로질러 내부 이동 프레임(178) 상으로 되돌아온다. 뇌문형 금속 전도체(196)는 좌측 비틀림에 유연한 경첩(176)에 위치하는 Y 축의 비틀림 센서(192a)에 이른다. 뇌문형 금속 전도체(196)는 Y 축의 비틀림 센서(192a)로부터 외부 기준 프레임(174) 주위를 돌아 센서 전류 패드(194b)로 휜다. 우측 비틀림에 유연한 경첩(176)을 가로지르고 내부 이동 프레임(178) 상에 뇌문형 금속 전도체(196)의 대향측에 배치된 금속 전도체는 내부 경첩 센서 패드(198a 및 198b) 쌍을 X 축의 비틀림 센서(192b)에 결합시킨다. 마찬가지로, 외부 기준 프레임(174) 상에 뇌문형 금속 전도체(196) 측을 따라 배치되는 것 중 하나인 금속 전도체와, 외부 기준 프레임(174) 상에 비틀림 스캐너(172)의 대향측면 주위를 돌아 휘는 다른 금속 전도체는 내부 경첩 센서 패드(202a 및 202b) 쌍을 Y 축의 비틀림 센서(192a)에 결합시킨다. 한 쌍의 홈(204)이 내부 경첩 센서 패드(198a 및 198b)의 대향측면 상의 장치 실리콘층(166)을 통하여서만 단절되고, 센서 전류 패드(194a) 및 내부 경첩 센서 패드(198a 및 198b)와 센서 전류 패드(194b) 및 내부 경첩 센서 패드(202a 및 202b) 사이의 전기 절연을 증가시킨다.Each torsional scanner 172 provided in the reflection conversion module 100 has a pair of torsion sensors 192a and 192b of the type disclosed in the 618 patent. Torsion sensors 192a and 192b have a support member, ie plate 184 or internal movement frame 178, with respect to the support member, ie internal movement frame 178 or external reference frame 174, with a theoretical resolution of approximately 1.0 microradians. Measure the direction of. According to the detailed description of the 618 patent, when the torsion scanner 172 operates in the reflection diverting module 100, current is passed through two torsion sensors 192a and 192b between the pair of sensor current pads 194a and 194b. Flows in series. Thus, the torsion scanner 172 has a meandering metal conductor 196 bonded to the front surface 169 of the device silicon layer 166. The hinged metal conductor 196 starts at the sensor current pad 194a and is flexible to the lower torsion across the torsionally flexible hinge 176 immediately adjacent from the outer reference frame 174 onto the inner moving frame 178. A torsional sensor 192b of the X axis located at 182 is reached. The bracing metal conductor 196 extends from the torsion sensor 192b on the X axis onto a reflected stress balanced metal coating supplied to both sides of the plate 184 to provide a mirror surface 116, and the plate 184. And back onto the inner moving frame 178 across the upper torsionally flexible hinge 182. The torsional metal conductor 196 leads to a Y-axis torsion sensor 192a located in the hinge 176 which is flexible to the left torsion. The torsional metal conductor 196 travels around the external reference frame 174 from the torsion sensor 192a on the Y axis and into the sensor current pad 194b. A metal conductor across the hinge 176 that is flexible to the right torsion and disposed on the inner moving frame 178 on the opposite side of the fringing metal conductor 196 may be configured to connect a pair of inner hinge sensor pads 198a and 198b to the X axis torsion sensor. To 192b. Similarly, the metal conductor, which is one of the ones disposed along the side of the metallized conductor 196 on the outer reference frame 174, and bends around the opposite side of the torsion scanner 172 on the outer reference frame 174. The other metal conductor couples pairs of inner hinge sensor pads 202a and 202b to the torsion sensor 192a on the Y axis. The pair of grooves 204 are disconnected only through the device silicon layer 166 on opposite sides of the inner hinge sensor pads 198a and 198b, and with the sensor current pad 194a and the inner hinge sensor pads 198a and 198b. Increases electrical insulation between sensor current pad 194b and inner hinge sensor pads 202a and 202b.

판(184)의 후면(170)은 도 15a에 도시된 바와 같이, 전면(169)이 판(184)의 회전을 활성화하기 위해 사용되는 전극(214) 및 센서 전류 패드(194a 및 194b)를 위한 콘택트, 도 15a에 도시되지 않은 내부 경첩 센서 패드(198a 및 198b) 및 내부 경첩 센서 패드(202a 및 202b) 모두에 이르는 절연 기판(212)에 접하기 때문에, 미러면(116)을 제공하는 것이 바람직하다. 각 비틀림 스캐너(172)에 대한 판(184)이 또한 도 15a에 도시되지 않은 스페이서에 의해 기판(212)으로부터 거리, 예를 들어 40 내지 150 ㎛ 만큼 분리되어 있다. 판(184)과 기판(212) 사이의 분리는 회전하는 동안 판(184)의 모서리에 대해 어떻게 이동하는 지에 따른다.The back side 170 of the plate 184 is shown for the electrode 214 and the sensor current pads 194a and 194b where the front side 169 is used to activate the rotation of the plate 184, as shown in FIG. 15A. It is desirable to provide a mirror surface 116 because it contacts the insulating substrate 212 leading to contact, both the inner hinge sensor pads 198a and 198b and the inner hinge sensor pads 202a and 202b, not shown in FIG. 15A. Do. The plate 184 for each torsional scanner 172 is also separated from the substrate 212 by a distance, for example 40 to 150 μm, by a spacer not shown in FIG. 15A. The separation between the plate 184 and the substrate 212 depends on how it moves relative to the edge of the plate 184 during rotation.

반사 전환 모듈(100)에 대해서는, 단지 몇 ㎛의 두께인 매우 얇은 판(184)이 바람직하고, 웨이퍼(162)에 대한 장치 실리콘층(166)를 사용하여 제조될 수 있다는 것을 주목하자. 많은 경우에 있어서, 판(184) 및 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)은 장치 실리콘층(166)과 동일한 두께로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 도 15a에 도시하는 바와 같이, 비틀림에 유연한 경첩(176)이 에칭에 의해 얇야질 수 있다. 예를 들어, 비틀림에 유연한 경첩(176)이 6 ㎛의 두께일 수 있는 한편, 판(184)이 10 ㎛의 두께일 수 있다. 마찬가지로, 판(184)은 박판(184) 상에서 보강 리브(218)를 남겨두는 판(184) 내로 공동(216)을 에칭함으로써 판의 관성 모멘트를 감소시키기 위해 얇아질 수 있다.Note that for the reflection diverter module 100, a very thin plate 184, which is only a few micrometers thick, is preferred and can be fabricated using the device silicon layer 166 for the wafer 162. In many cases, plate 184 and torsionally flexible hinges 176 and 182 may be the same thickness as device silicon layer 166. Alternatively, as shown in Fig. 15A, the torsionally flexible hinge 176 can be thinned by etching. For example, the torsionally flexible hinge 176 may be 6 μm thick while the plate 184 may be 10 μm thick. Likewise, plate 184 may be thinned to reduce the moment of inertia of the plate by etching cavity 216 into plate 184 leaving reinforcing ribs 218 on thin plate 184.

반사 전환 모듈(100)과 같은 원거리 통신 시스템 구성 요소는 고 신뢰성을 나타낸다. 전극(214)과 우발적으로 충돌하는 비틀림 스캐너(172)의 판(184)은 전극에 부착되지 않아야 하고, 전극의 소정 방향으로 바로 회전되어야 한다. 또한, 이러한 우발적인 충돌은 비틀림 스캐너(172) 또는 비틀림 스캐너(172)에 결합되는 소정의 회로에 손상을 입히지 않아야 한다. 스틱션(stiction)을 방지하기 위해서는, 도 13에 도시한 바와 같이, 판(184) 및 내부 이동 프레임(178) 주변의 정전기장의 강도를 감소시키는 모서리를 둥글게 한다. 판(184)의 주변을 둥글게 하면, 또한 양쪽 비틀림에 유연한 경첩들(176 및 182)에 의해 각각 달성되는 축들에 대한 판(184)에 대한 복합 회전에 기인하여 판의 효과적인 회전 반경을 감소시킨다.Telecommunication system components, such as the reflection conversion module 100, exhibit high reliability. The plate 184 of the torsion scanner 172 that accidentally collides with the electrode 214 should not be attached to the electrode and should be rotated directly in the direction of the electrode. In addition, such accidental collisions should not damage torsion scanner 172 or any circuitry coupled to torsion scanner 172. To prevent the stiction, as shown in FIG. 13, rounded corners reduce the strength of the electrostatic field around the plate 184 and the inner moving frame 178. Rounding the periphery of the plate 184 also reduces the effective radius of rotation of the plate due to the compound rotation about the plate 184 about the axes achieved by the two twisting flexible hinges 176 and 182, respectively.

또한, 판(184)과 내부 이동 프레임(178)의 주변을 둥글게 하면, 도 15a에 도시된 바와 같이, 전극(214)과 접속할 수 있는 위치가 폴리이미드와 같은 전기 절연 물질(219)에 의해 피복된다. 판(184)을 전기 절연 물질(219)과 접속할 수 있는 이들 전극(214) 부분만을 피복하여 대부분의 전극(214) 상에 전하가 저장되는 것을 피한다. 마찬가지로, 비틀림 스캐너(172)를 제조하는 동안, 몇개의 이산화규소층(164)이 판(184)의 주변에 남겨질 수 있어, 미러면(116)을 제공하는 금속 반사층이 결코 전극(214)에 접속되지 않는다. 이와 달리, 도 16b에 도시된 바와 같이, 구멍(220)이 가능한 접속 영역에 있어서 전극(214)의 금속을 통하여 형성된다.In addition, when the periphery of the plate 184 and the inner moving frame 178 is rounded, as shown in FIG. 15A, a position where the electrode 214 can be connected is covered by an electrically insulating material 219 such as polyimide. do. The plate 184 covers only portions of these electrodes 214 that can be connected to the electrically insulating material 219 to avoid the storage of charge on most of the electrodes 214. Likewise, during fabrication of torsion scanner 172, several silicon dioxide layers 164 may be left around plate 184, such that a metal reflective layer providing mirror surface 116 is never connected to electrode 214. It doesn't work. Alternatively, as shown in FIG. 16B, a hole 220 is formed through the metal of the electrode 214 in the possible connection area.

반사 전환 모듈(100)을 동작하는 동안, 비틀림 스캐너(172)가 접지 전기 전위에 있는 한편, 구동 전압이 전극(214)에 공급된다. 전기 전하 전류를 감소시키기 위해서는, 판(184)이 전극(214)에 접속되면, 큰 저항(예컨대, 1.0 ㏁)이 전극(214)에 대한 구동 회로에 직렬로 접속될 수 있다. 이상적으로는, 이들 저항이 전극(214)에 실행할 수 있는 만큼 밀접하게 위치되어야 하는 한편, 전극(214)과 저항 사이에 접속되는 전도체는 판(184)를 회전시키는 벗어난 전기장을 회복시킬 수 있다. 따라서, 다른 일실시예로는 매우 높은 저항성을 갖는 전극(214)을 피복하는 것이지만, 도 16a에 도시된 바와 같은 이들 영역과 같은 선택된 영역 내에서 약한 전도성 물질은 DC 전하에 대해서 전극(214)으로부터 추출 경로(bleed path)를 제공하는 것이다. 또한, 비틀림 센서들(192a 및 192b)로부터 방향 신호를 수신하는 이들 비틀림 스캐너와 같은 비틀림 스캐너(172)와 접속된 모든 증폭기의 입력부는 과전압 조건에서 판(184)과 전극(214) 사이에 있어서의 아킹(arcing) 또는 우발적인 접속에 기인하여 손상시키는 것을 방지하기 위해 다이오드 보호를 구비해야 한다.While operating the reflection diverting module 100, the torsional scanner 172 is at ground electrical potential while a drive voltage is supplied to the electrode 214. In order to reduce the electric charge current, when the plate 184 is connected to the electrode 214, a large resistance (eg, 1.0 kA) can be connected in series to the drive circuit for the electrode 214. Ideally, these resistors should be placed as close as possible to the electrodes 214, while the conductors connected between the electrodes 214 and the resistors can recover the off-field electric field that rotates the plate 184. Thus, in another embodiment, the electrode 214 is coated with a very high resistance, but in a selected region, such as these regions as shown in FIG. 16A, a weakly conductive material is removed from the electrode 214 for DC charge. To provide a bleed path. In addition, the inputs of all amplifiers connected with a torsion scanner 172, such as a torsion scanner that receives a direction signal from the torsion sensors 192a and 192b, are provided between the plate 184 and the electrode 214 under overvoltage conditions. Diode protection must be provided to prevent damage due to arcing or accidental connections.

광섬유(106)의 밀도에 대한 제한 요소가 통상적으로 측면들(102a 및 102b)에서 미러 어레이를 바람직하게 증가시키도록 활용될 수 있는 몇개의 구성이 존재한다. 몇몇 이유에 대해서는, 특히 다수의 콘택트가 각 비틀림 스캐너(172)에 대해 나타내야 하고, 비틀림 센서(172)가 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이 스트립(222) 내로 배열되는 것이 바람직하다. 비틀림 스캐너(172)를 스트립(222) 내로 조직하면, 개별적인 비틀림 스캐너(172)의 2 차원 어레이와 같이 배열되는 경우, 상기한 스트립의 밀도가 달성될 수 있다. 각 스트립(222)은 기판(212)이 고정된 금속 지지 프레임(224)을 구비한다.There are several configurations in which the limiting factor for the density of the optical fiber 106 can be utilized to typically increase the mirror array at the sides 102a and 102b. For some reason, in particular, a number of contacts should be shown for each torsion scanner 172, and it is desirable for the torsion sensor 172 to be arranged into the strip 222 as shown in FIGS. 16A and 16B. By organizing the torsion scanner 172 into the strip 222, the density of the strip can be achieved when arranged as a two dimensional array of individual torsion scanners 172. Each strip 222 has a metal support frame 224 to which the substrate 212 is fixed.

이하에 보다 상세히 기술하는 바와 같이, 스트립(222)이 기판(212)에 플립칩 접합되기 때문에, 스트립(222)에 대한 모든 전기 접속이 스트립(222)과 기판(212) 사이에서 이루어진다. 편평한 폴리이미드 지원형 다중 전도체 리본 케이블(226)이 기판(212)에 접속되어 패드들(194, 198 및 202)과 전극(214) 사이에서 전기 신호를 교환한다. 각 지지 프레임(224)이 보강 리브를 구비할 수 있는 개방 프레임일 수 있기 때문에, 리본 케이블(226)은 자유롭게 휘고 기판(212)으로부터 안내될 수 있다.As described in more detail below, since the strip 222 is flipchip bonded to the substrate 212, all electrical connections to the strip 222 are made between the strip 222 and the substrate 212. A flat polyimide supported multi-conductor ribbon cable 226 is connected to the substrate 212 to exchange electrical signals between the pads 194, 198 and 202 and the electrode 214. Since each support frame 224 can be an open frame that can have reinforcing ribs, the ribbon cable 226 can be flexed freely and guided from the substrate 212.

도 16b는 미러면(116)을 흐리게 하는 일없이 기판(212) 및 스트립(222)이 계단형 기판(212)을 따라 구불구불하게 리본 케이블(226)에 중첩될 수 있다. 이러한 방식으로 스트립(222)을 배열하면, 광빔(108)에 대해 바로 인접한 스트립(222)의미러면(116) 사이의 수평 거리를 감소시킨다. 광빔(108)이 미러면(116) 상에 대략 45°로 닿기 때문에, 바로 인접한 스트립들(222) 사이의 명백한 거리가 대략 인자 1,4에 의해 더욱 짭아져서, 상기한 바와 같이 판(184)이 직사각형인 것이 바람직하게 된다.FIG. 16B shows that the substrate 212 and the strip 222 can be meandered along the stepped substrate 212 to the ribbon cable 226 without blurring the mirror surface 116. Arranging the strips 222 in this manner reduces the horizontal distance between the mirror surfaces 116 of the strips 222 immediately adjacent to the light beam 108. Since the light beam 108 touches approximately 45 ° on the mirror surface 116, the apparent distance between the immediately adjacent strips 222 is further subtracted by approximately factor 1,4, such that the plate 184 as described above. It is preferable that this rectangle is.

도 16b에 도시된 바와 같이 스트립(222)을 구성하는 것에 대한 하나의 단점으로는 바로 인접한 스트립들(222) 사이의 잔류 편차가 비틀림 스캐너(172)와 기판(212)을 더한 두께 이하일 수 있다는 것이다. 또한, 바로 인접한 스트립(222) 및 기판(212)을 중첩하면, 바로 인접한 스트립(222)을 방해하는 일없이 단일 불량 스트립(222)을 제거하는 것을 저해한다.One disadvantage of constructing the strip 222 as shown in FIG. 16B is that the residual deviation between immediately adjacent strips 222 may be less than or equal to the thickness of the torsion scanner 172 and the substrate 212. . In addition, overlapping the immediately adjacent strip 222 and the substrate 212 inhibits the removal of a single bad strip 222 without disturbing the immediately adjacent strip 222.

도 16c 및 도 16d는 하나의 면 상, 하나의 모서리 주위 및 기판(212)의 또 다른 면 상에 도금하거나 스크리닝하는 비틀림 스캐너(172)에 접속되는 전기 리드(228)에 있어서의 스트립(222) 및 지지 프레임(224)에 대한 바람직한 실시예를 도시한다. 전기 리드(228)에 대한 이 구성에 있어서, 기판(212)에 대한 리본 케이블(226)의 부착은 저하되지 않는다. 기판(212) 상에 전기 리드(228)을 도금하거나 또는 스크리닝하고, 기판(212)을 통하여 몇개의 비아 구멍을 구비하면, 기판(212)이 스트립(222) 만큼 좁아질 수 있다. 이 범위를 좁게 하면, 이제 결합 스트립(222), 기판(212) 및 지지 프레임(224)이 양쪽 세트들(118a 및 118b)에 대해서 도 16e에 도시된 바와 같이 배열될 수 있다. 이것은 바로 인접한 스트립(222)이 실장 고려 사항에 의해서 보다는 반사 전환 모듈(100)의 광학에 의해서 필요한 경우에 달성될 수 있다. 바로 인접한 스트립 사이의 최적 잔류 편차는 바로 인접한 스트립(222)에서의 판(184) 사이의 거리에 대해 대략 0% 내지 10%이다. 도 16d에 도시된 기판(212)의 구성은 인접한 지지 프레임(224)을 방해하는 일없이 기판(212)으로의 액세스 및 스트립(222)의 제거를 용이하게 한다. 만일 필요한 경우, 전기 리드(228)가 기판(212)의 양 모서리 주위에서 나타날 수 있다는 것을 주목하자. 이 능력은 비틀림 센서들(192a 및 192b)로부터 신호를 전달하는 리드(228)로부터 판(184) 및 전극(214) 사이에 공급되는 고 전압 구동 신호를 전달하는 리드(228)를 분리하기 위해 활용될 수 있다는 잇점이 있다.16C and 16D illustrate strip 222 in an electrical lead 228 connected to a torsion scanner 172 that is plated or screened on one side, around one edge, and on another side of the substrate 212. And a preferred embodiment for the support frame 224. In this configuration for the electrical leads 228, the attachment of the ribbon cable 226 to the substrate 212 is not degraded. By plating or screening the electrical leads 228 on the substrate 212 and having several via holes through the substrate 212, the substrate 212 can be as narrow as the strip 222. Narrowing this range, the coupling strip 222, substrate 212 and support frame 224 can now be arranged as shown in FIG. 16E for both sets 118a and 118b. This may be achieved where the immediate adjacent strip 222 is needed by the optics of the reflective conversion module 100 rather than by mounting considerations. The optimum residual deviation between the immediately adjacent strips is approximately 0% to 10% of the distance between the plates 184 in the immediately adjacent strips 222. The configuration of the substrate 212 shown in FIG. 16D facilitates access to the substrate 212 and removal of the strip 222 without disturbing the adjacent support frame 224. Note that if necessary, electrical leads 228 may appear around both corners of the substrate 212. This capability is utilized to separate the lead 228 carrying the high voltage drive signal supplied between the plate 184 and the electrode 214 from the lead 228 carrying the signal from the torsion sensors 192a and 192b. The advantage is that it can be.

판(184)이 크기를 감소시키는 일없이, 도 17a에 도시된 바와 같이, 측면들(102a 및 102b)에서 광섬유(106)의 밀도가 스트립(222) 내의 비틀림 스캐너(172) 사이의 수직 거리를 수직으로 1/2로 하여, 바로 인접한 스트립(22)의 비틀림 스캐너(172)를 보충함으로써 증가될 수 있다. 반사 전환 모듈(100) 내에 광빔(108)을 배열하기 위한 상기 수렴 기준에 기인하여, 바로 인접한 스트립(222)에 있어서 비틀림 스캐너(172)를 보충하면, 준 직사각형 어레이를 준 육각형 밀집된 어레이 내로 광섬유 시준기 어셈블리(134)를 수납하는 구멍(154)에 대한 재조직에 영향을 미친다. 비틀림 스캐너(172)를 보충하는 동안, 바로 인접한 스트립(222)에 있어서 비틀림 스캐너(172)는 비틀림 스캐너(172)의 밀도를 증가시키지 않기 때문에, 비틀림 스캐너(172)의 배열이 렌즈(112) 또는 광섬유 시준기 어셈블리(134) 중 어느 하나의 지름을 연장하기 위해 측면들(102a 및 102b)에서 광섬유(106)의 밀도를 증가시키고, 바로 인접한 광섬유(106) 사이의 공간을 제한한다.Without reducing the size of the plate 184, as shown in FIG. 17A, the density of the optical fiber 106 at the sides 102a and 102b determines the vertical distance between the torsion scanners 172 in the strip 222. By halving vertically, it can be increased by replenishing the torsion scanner 172 of the immediately adjacent strip 22. Due to the convergence criteria for arranging the light beam 108 within the reflection diverting module 100, supplementing the torsion scanner 172 in the immediately adjacent strip 222, the optical collimator is turned into a semi-hexagonal dense array with a semi-rectangular array. Affects the reorganization of the holes 154 that receive the assembly 134. While the torsion scanner 172 is replenished, the torsion scanner 172 does not increase the density of the torsion scanner 172 in the immediately adjacent strip 222, so that the arrangement of the torsion scanner 172 is not limited to the lens 112 or the like. In order to extend the diameter of either of the optical fiber collimator assemblies 134, the density of the optical fiber 106 is increased at the sides 102a and 102b and the space between the immediately adjacent optical fibers 106 is limited.

비틀림 스캐너(172)의 밀도는 스트립(222)일 때 보다는 완전한 단일체형 2차원 어레이일 때 비틀림 스캐너(172)를 제조함으로써 더욱 증가될 수 있다. 도 17b에 도시된 바와 같이, 바로 인접한 열에 있어서 비틀림 스캐너(172)를 보충하면, 상기 어레이의 바로 인접한 행 또는 열에 있어서 비틀림 스캐너(172) 사이에서 발생하는 빈 공간내로 비틀림 스캐너(172)의 비틀림에 유연한 경첩(176)을 상호 감입 교합할 수 있다. 이 비틀림에 유연한 경첩(176)에 대한 상호 감입 교합(interdigitation)은 인접한 행 또는 열에 있어서 비틀림 스캐너(172)의 판(184)에 대한 중앙들 사이에 단거리를 제공하고, 육각형으로 밀집한 비틀림 스캐너(172) 및 이에 대응하는 측면들(102a 및 102b)에서 광섬유(106)를 더욱 밀접하게 접근한다.The density of the torsion scanner 172 can be further increased by manufacturing the torsion scanner 172 when it is a complete monolithic two dimensional array than when it is a strip 222. As shown in FIG. 17B, when the torsion scanner 172 is replenished in the immediately adjacent column, the torsion of the torsion scanner 172 into the empty space generated between the torsion scanners 172 in the immediately adjacent row or column of the array. The flexible hinge 176 can intermesh with each other. Interdigitation of this torsionally flexible hinge 176 provides a short distance between the centers of the plates 184 of the torsion scanner 172 in adjacent rows or columns, and is a hexagonal torsional scanner 172. ) And corresponding sides 102a and 102b more closely approach the optical fiber 106.

스트립(222)에 대한 다른 실시예에서는 지지 프레임(224)의 수직축 및 수평축에 대해서 45°로 비틀림에 유연한 경첩들(176 및 182)을 향하게 한다. 도 18a 및 도 18b는 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)이 스트립(222)에 대해 병렬 및 수직으로 향하는 구성보다 더욱 스트립(222)에 대한 영역을 효과적으로 사용하는 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)에 대한 대각선 구성을 도시한다. 외부 기준 프레임(174)에 대해서 45°로 향한 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)에 대한 대각선 구성을 사용하는 경우, 비틀림에 유연한 경첩이 비틀림 스캐너(172)에 의해 점유되는 영역을 증가시키는 일없이 더욱 길게 할 수 있다. 판(184)이 한 방향으로 가늘고 길어져 광빔(108)의 닿는 각 45°를 수정한다. 타원형의 광빔(108)이 판(184)에 닿는 것에 기인하여 광빔(108)이 모서리가 제거될 수 있어, 종래에 8각형판(184)에는 외부 기준 프레임(174)을 위한 방을 제공한다. 외부 기준 프레임(174)의 측면들은 제조하기 용이하게 실리콘의 <110> 결정 방향으로 향하게 한다. 이 비틀림 스캐너(174)를 위한 구성은 실리콘의 <100> 결정 방향을 따라 비틀림 센서들(192a 및 192b)을 향하게 한다. 따라서, p형 장치 실리콘층(166) 또는 p형 주입을 갖는 웨이퍼(162)는 비틀림 센서(192a 및 192b)를 제조하기 위해 사용되어야 한다. 실리콘의 <110> 및 <100> 결정 방향이 적절하게 프로세스를 변경함에 따라 교환될 수 있다.Another embodiment of the strip 222 is to face the flexible hinges 176 and 182 torsionally at 45 ° with respect to the vertical and horizontal axes of the support frame 224. 18A and 18B show torsionally flexible hinges 176 and 182 that effectively use the area for the strip 222 more than the configuration where the torsionally flexible hinges 176 and 182 are oriented in parallel and perpendicular to the strip 222. Shows the diagonal configuration for. When using the diagonal configuration for the flexible hinges 176 and 182 for torsion towards 45 ° relative to the outer reference frame 174, the torsionally flexible hinge does not increase the area occupied by the torsion scanner 172. It can be made longer. The plate 184 is elongated in one direction to correct the 45 ° contact angle of the light beam 108. Due to the elliptical light beam 108 touching the plate 184, the light beam 108 may be edged off, conventionally providing octagonal plate 184 a room for external reference frame 174. Sides of the outer reference frame 174 are oriented in the <110> crystal direction of silicon for ease of manufacture. The configuration for this torsion scanner 174 is directed towards torsion sensors 192a and 192b along the <100> crystal direction of silicon. Thus, the p-type device silicon layer 166 or wafer 162 with p-type implantation should be used to manufacture the torsion sensors 192a and 192b. The <110> and <100> crystal orientations of the silicon can be exchanged as the process changes appropriately.

도 18b에 도시된 비틀림 스캐너(172)의 배열을 사용하면, 1.5×2 mm 크기의 판(184)은 인자 1.4에 의해 미러면(116)의 밀도를 효과적으로 증가시키도록 2.5 mm 만큼 이격될 수 있다. 광빔(108)의 대략 45°의 입사각으로 보는 경우, 스트립은 54° 경사져 있다. 이 구성에 있어서, 스트립(222)은 지지 프레임(224)에 대해 45°로 향하게 된다. 이 스트립(222)에 대한 방향은 미러면(116)이 광빔(108)을 전체적으로 차단할 필요가 있다. 지지 프레임(224)은 45°로 향하고, 모든 스트립(222)이 동일한 길이일 수 있어, 보다 효과적으로 웨이퍼(162)에서 영역을 사용한다.Using the arrangement of the torsion scanner 172 shown in FIG. 18B, the plate 184 of size 1.5 × 2 mm can be spaced by 2.5 mm to effectively increase the density of the mirror surface 116 by factor 1.4. . When viewed at an angle of incidence of approximately 45 ° of the light beam 108, the strip is tilted 54 °. In this configuration, the strip 222 is directed at 45 ° relative to the support frame 224. The orientation to this strip 222 requires that the mirror surface 116 block the light beam 108 entirely. The support frame 224 faces 45 °, and all strips 222 can be the same length, more effectively using the area on the wafer 162.

도 19a는 비틀림 스캐너(172)의 크기를 더욱 감소시킴으로써 반사 전환 모듈(100)에 있어서 바로 인접한 미러면(116) 사이의 거리를 더욱 단축하는 비틀림 스캐너(172)의 또 다른 실시예를 도시한다. 상기한 상세한 설명에 있어서, 판(184)의 측면보다는 모서리에 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)을 위치시키는 것이 비틀림 스캐너(172)의 크기를 감소시키는데 잇점이 있다는 것이 명백하다. 도 19a에 있어서, 타원형 곡선(232)은 판(184)의 미러면(116) 상에 닿는 광빔(108)의 윤곽선을 도시한다. 광빔(108)이 판(184)의 모서리에 닿지 않기 때문에, 내부 비틀림에 유연한 경첩(182)이 미사용 모서리 공간을 차지하는 판(184)에 대해서 회전할 수 있다. 도 18a에 도시된 비틀림 스캐너(172)의 구성에 있어서와 마찬가지로, 외부 비틀림에 유연한 경첩(176)은 외부 기준 프레임(174)의 모서리를 차지하기 위해 연속된다.19A illustrates another embodiment of a torsion scanner 172 that further shortens the distance between immediately adjacent mirror surfaces 116 in the reflection conversion module 100 by further reducing the size of the torsion scanner 172. In the above detailed description, it is evident that positioning the torsionally flexible hinges 176 and 182 at the corners rather than the sides of the plate 184 has the advantage of reducing the size of the torsion scanner 172. In FIG. 19A, elliptic curve 232 shows the outline of light beam 108 striking on mirror surface 116 of plate 184. Since the light beam 108 does not touch the edge of the plate 184, the hinge 182 flexible to internal torsion may rotate relative to the plate 184 taking up unused edge space. As with the configuration of the torsion scanner 172 shown in FIG. 18A, the hinges 176 that are flexible to external torsion are continuous to occupy the corners of the external reference frame 174.

도 19a에 도시된 바와 같이 판(814)의 모서리에 비틀림에 유연한 경첩(182)이 위치하면 비틀림 스캐너(172)의 크기를 감소시킬 뿐만 아니라 판(814)이 양쪽 축에 대해 동시에 회전하는 경우 각의 합성을 감소시킨다. 판(184)이 양쪽 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)에 의해 달성되는 축에 대해 동시에 회전하는 경우, 각을 합성하면 판(184)의 모서리를 이동함으로써 거리가 증가된다. 각을 합성하면, 판(184)를 회전하는데 등가로 수행되는 판(184) 및 전극(214) 사이에 공급되어야 하는 전압을 대등하게 증가시키는 판(184) 및 기판(212) 사이에 필요한 분리가 증가된다. 그러나, 판(184)이 반사 전환 모듈(100)에 구비된 판(184)에 대해 통상적으로 발생하는 바와 같이 사각형이 아닌 종횡비를 갖는다면, 도 19a에 도시된 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)에 있어서 비틀림 센서들(192a 및 192b)은 더 이상 직각 결정 방향, 즉 실리콘의 <100> 또는 <110> 방향 중 어느 하나를 따라 향하지 않는다. 이것은 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)에 있어서 비틀림 센서(192a 및 192b)가 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)의 휨 및 비틀림 양쪽 모두에 응답하기 때문에 바람직하지 않다.Positioning the torsionally flexible hinge 182 at the corners of the plate 814 as shown in FIG. 19A not only reduces the size of the torsion scanner 172 but also reduces the angle when the plate 814 rotates about both axes simultaneously. Reduces the synthesis of When the plate 184 rotates about the axis achieved by the hinges 176 and 182 that are flexible at both twists, combining the angles increases the distance by moving the edges of the plate 184. Combining the angles, there is a necessary separation between the plate 184 and the substrate 212 which increases the voltage to be supplied between the plate 184 and the electrode 214 equivalently to rotate the plate 184. Is increased. However, if the plate 184 has a non-square aspect ratio as typically occurs for the plate 184 provided in the reflection diverting module 100, the torsionally flexible hinges 176 and 182 shown in FIG. 19A The torsion sensors 192a and 192b are no longer directed along the orthogonal crystal direction, i.e., either the <100> or <110> direction of silicon. This is undesirable as the torsion sensors 192a and 192b in the torsionally flexible hinges 176 and 182 respond to both the bending and torsion of the torsionally flexible hinges 176 and 182.

도 19a에 도시된 판(184)이 대략 1.4:1의 종횡비를 갖기 때문에,회전축(236a 및 236b)은 대략 70.5°에서 교차하는 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)에 의해 달성된다. 그러나, 회전축들(236a 및 236b)을 이 회전축들이 도 19b에 도시된 바와 같이 90°로 교차할 때까지 섬세하게 새 방향으로 향하게 하면, 외부 기준 프레임(174)이 실리콘의 <110> 결정 방향을 따라 정렬되는 경우, 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)은 실리콘의 단결정 방향, 예를 들어 <100> 결정 방향을 따르는 방향으로 향하게 할 수 있다. 도 19b에 도시된 바와 같이 구성하면, 비틀림 스캐너(172)는 비틀림 스캐너(172)의 크기를 감소시키는 판(184)의 모서리에 있어서의 내부 비틀림에 유연한 경첩(182)에 대한 확실한 공간량을 제공한다. 또한, 도 19b에 도시된 비틀림 스캐너(172)의 구성은 비틀림 센서(192a 및 192b)의 결정 방향을 보존하는 반면, 완전히 제거되지 않기 때문에 합성 효과가 현저하게 감소된다. 그러나, 도 19a에 도시된 비틀림 스캐너(172)의 구성에 있어서, 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)에 의해 달성되는 회전의 직각축은 판(184)의 길이 및 폭에 비스듬한 방향으로 향하게 된다. 그럼에도 불구하고, 판(184)의 작은 각 회전만이 반사 전환 모듈(100)을 동작하는 동안 발생하기 때문에, 판(184)이 회전하는 경우 광빔(108)이 닿는 판(184) 영역이 조금씩 변경된다.Since the plate 184 shown in FIG. 19A has an aspect ratio of approximately 1.4: 1, the axes of rotation 236a and 236b are achieved by hinges 176 and 182 that are flexible to cross at approximately 70.5 °. However, if the axes of rotation 236a and 236b are delicately directed in the new direction until these axes of rotation intersect at 90 ° as shown in Fig. 19B, then the outer reference frame 174 is directed to the <110> crystal orientation of silicon. When aligned along, the torsionally flexible hinges 176 and 182 may be oriented in a direction along the single crystal direction of silicon, for example the <100> crystal direction. Configured as shown in FIG. 19B, the torsion scanner 172 provides a certain amount of space for the flexible hinge 182 to the internal torsion at the corners of the plate 184 reducing the size of the torsion scanner 172. do. Further, while the configuration of the torsion scanner 172 shown in Fig. 19B preserves the crystallographic directions of the torsion sensors 192a and 192b, the synthesis effect is significantly reduced because it is not completely removed. However, in the configuration of the torsion scanner 172 shown in FIG. 19A, the perpendicular axis of rotation achieved by the torsionally flexible hinges 176 and 182 is directed in a direction oblique to the length and width of the plate 184. Nevertheless, since only a small angular rotation of the plate 184 occurs during the operation of the reflection conversion module 100, the area of the plate 184 to which the light beam 108 touches is slightly changed when the plate 184 rotates. do.

도 18a 또는 도 19a에 도시된 비틀림 스캐너(172)를 미러면(116)의 세트(118a 또는 118b) 중 하나내로 통합하면, 세트(118a 또는 118b)의 형상을 재배열할 필요가 있는 이들 비틀림 스캐너의 각각의 잇점을 최소화한다. 도 18a에 도시된 비틀림 스캐너(172)의 스트립(222')에 대한 바람직한 배열이 도 20a에 도시된다. 상기하고 도 20a에 도시된 바와 같이, 스트립(222')이 반사 전환 모듈(100)의수평 기저부(242)에 대해서 45°각으로 장착된다. 도 20a에 있어서, 스트립(222')을 전달하는 지지 프레임(224')이 또한 수평 기저부(242)에 대해서 45°각으로 장착된다. 판(184)에 대한 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)에 의해 달성되는 두 개의 축은 도 20a에 도시된 X 축 및 Y 축(244)에 의해 지시된다. 미러면(116)이 또 다른 세트들(118b 또는 118a)에서 동일 비틀림 스캐너(172)를 허가하는 비틀림에 유연한 경첩(176 및 182)에 의해 달성되는 축의 판(184)에 대한 최대 회전각이 어드레스할 수 있는 세트들(118a 또는 118b)에 있어서 어드레스할 수 있는 비틀림 스캐너(172)의 톱니 모양의 직사각형 필드(246)를 달성한다.Incorporating the torsion scanner 172 shown in FIG. 18A or 19A into one of the sets 118a or 118b of the mirror surface 116, these torsional scanners needing to rearrange the shape of the set 118a or 118b. Minimize each of its benefits. A preferred arrangement for the strip 222 'of the torsion scanner 172 shown in FIG. 18A is shown in FIG. 20A. As described above and shown in FIG. 20A, a strip 222 ′ is mounted at a 45 ° angle with respect to the horizontal base 242 of the reflection diverting module 100. In FIG. 20A, a support frame 224 ′ carrying the strip 222 ′ is also mounted at a 45 ° angle with respect to the horizontal base 242. The two axes achieved by the torsionally flexible hinges 176 and 182 relative to the plate 184 are indicated by the X and Y axes 244 shown in FIG. 20A. The maximum angle of rotation with respect to the plate 184 of the axis is achieved by the torsionally flexible hinges 176 and 182 where the mirror surface 116 permits the same torsional scanner 172 in further sets 118b or 118a. A serrated rectangular field 246 of the addressable torsional scanner 172 is achieved in the possible sets 118a or 118b.

이 최적 직사각형 필드(246)가 모서리를 자른 평면이고, 스트립(222')에 대해 대략 대각선인 측면을 갖는다. 도 20a에 도시된 배열에 대해서는, 가장 긴 스트립(222')이 도 16a에 도시된 스트립(222)으로 조립된 비틀림 스캐너(172)의 직사각형 어레이에 대해 필요로 하는 비틀림 스캐너(172)보다 적어도 1.4배를 더 구비해야 한다. 그러나, 비틀림 스캐너(172)는 또 다른 세트들(118b 또는 118a)로부터 어드레스할 수 없는 세트들(118a 또는 118b)의 위치로부터 제외될 수 있다. 도 20a에 도시된 소수의 스트립(222')만이 총 길이일 필요가 있다. 몇개의 비틀림 스캐너(172)를 구비하는 이들 스트립(222')이 전체적으로 제거될 수도 있다. 예를 들어, 최대 44개의 비틀림 스캐너(172)를 포함하는 40개의 스트립(222')를 사용함으로써, 매우 작은 주사각 및 비교적 작은 미러 크기를 갖는 세트들(118a 또는 118b)에 있어서 1152개의 비틀림 스캐너(172) 만큼의 배열이 가능하다. 상이한 배열이 1.59×2.2 mm만을 측정하고, 3.69° 및 3.3°의 편향각을 필요로 하는 1132개의 비틀림 스캐너(172)를 제공한다. 비틀림 스캐너(172)의 스트립(222')이 광섬유 시준기 어셈블리(134)에 대해 평균 55°의 방향으로 향하게 된다. 도 20a에 도시된 배열이 비틀림 스캐너(172)의 밀도 및 대응하는 광섬유 시준기 어셈블리(134)를 약간 보다 복잡하게 실질적으로 증가시키더라도, 많은 비틀림 스캐너가 판(184)에 대해 특정된 특정 회전각에 대해 어드레스될 수 있다.This optimal rectangular field 246 is a flat cut edge and has a side that is approximately diagonal to the strip 222 '. For the arrangement shown in FIG. 20A, the longest strip 222 ′ is at least 1.4 than the torsion scanner 172 required for the rectangular array of torsion scanners 172 assembled into the strip 222 shown in FIG. 16A. You should have more boats. However, the torsion scanner 172 may be excluded from the position of the sets 118a or 118b that are not addressable from the other sets 118b or 118a. Only a few strips 222 ′ shown in FIG. 20A need to be total length. These strips 222 'having several torsional scanners 172 may be entirely removed. For example, by using 40 strips 222 'including up to 44 torsional scanners 172, 1152 torsional scanners in sets 118a or 118b with very small scan angles and relatively small mirror sizes. (172) arrays are possible. Different arrangements provide 1132 torsional scanners 172 that measure only 1.59 x 2.2 mm and require deflection angles of 3.69 ° and 3.3 °. The strip 222 ′ of the torsion scanner 172 is directed in an average 55 ° direction relative to the optical fiber collimator assembly 134. Although the arrangement shown in FIG. 20A substantially increases the density of the torsion scanner 172 and the corresponding optical fiber collimator assembly 134 slightly more complex, many torsion scanners may be subjected to a particular rotation angle specified for the plate 184. Can be addressed.

도 20b는 도 19b에 도시된 유형의 비틀림 스캐너(172)의 세트들(118a 및 118b)에 있어서의 유사한 재배열을 도시한다. 도 19b에 도시된 비틀림 스캐너(172)에 대한 배열에 있어서, 스트립(222') 및 지지 프레임(224")이 도 16a와 유사하게 수직으로 향하게 된다. 그러나, 판(184) 회전에 대해 X 축 및 Y 축(244)이 스트립들(222") 및 스트립들의 지지 프레임(224")에 대해서 45°로 향하게 된다. 스트립(222") 및 지지 프레임(224")에 대해서 X 축 및 Y 축(224)의 경사진 방향은 다시 미러면(116)의 또 다른 세트(118b 또는 118a)에서 대응하는 비틀림 스캐너(172)의 판(184)에 대한 최대 회전각이 어드레스할 수 있는 세트들(118a 및 118b)에서 어드레스할 수 있는 비틀림 스캐너(172)의 톱니 모양의 8각형 또는 절단된 직사각형 필드(256)를 달성한다는 것을 의미한다. 이들 비틀림 스캐너(172)가 p×q 배열일 때 직사각형 필드(256)가 달성되는 경우, 스트립에 대한 최적 필드 적용 범위는 대각선 X 축 및 Y 축(224)를 따라 대칭적으로 배열된 0.7 내지 1.2 pq 영역을 갖는 정사각형 필드 또는 직사각형 필드이다. 이에 따라서, 직사각형 필드(256)에 대한 종횡비가 스트립(222") 방향에 대해 약간 가늘고 길다(예컨대, 1.0:1.3). 세트(118a 또는 118b)가 스트립(222") 및 지지 프레임(224")을 수평 방향으로 향하게 하면, 직사각형 필드(256)의 가늘고 긴 부분이 수직보다는 수평으로 길게 된다. 제조의 용이성을 위해서는, 모든 스트립(222")이 동일한 길이로 이루어진다. 도 20a에 도시된 비틀림 스캐너(172)의 배열과 마찬가지로, 다시 비틀림 스캐너(172)를 제외할 수 있는 직사각형 필드(256)의 영역이 존재한다. 다시, 몇개의 비틀림 스캐너(172)를 갖는 직사각형 필드(256)의 측면들을 따라 짧은 스트립(222")을 제외하고, 다른 스트립(222")을 약간 가늘고 길게 하는 잇점이 있다. 도 20b에 도시된 실시예에 있어서, 1.8×2.4 mm 크기의 판(184) 및 5.6° 및 3.7°의 X 축 및 Y 축에 대한 판(184)의 회전각에 대해서는, 배열이 대략 1,500개로 비틀림 스캐너(172)의 수를 현저하게 증가시킨다.FIG. 20B shows similar rearrangements in sets 118a and 118b of the torsion scanner 172 of the type shown in FIG. 19B. In the arrangement for the torsion scanner 172 shown in Figure 19B, the strip 222 'and support frame 224 "are oriented vertically similar to Figure 16A. However, the X axis with respect to the plate 184 rotation And Y axis 244 is directed at 45 [deg.] With respect to strips 222 " and the support frame 224 " of the strips. X and Y axes (with respect to strip 222 " and support frame 224 " The inclined direction of 224 is again set by another set 118b or 118a of the mirror surface 116 to which the maximum angle of rotation relative to the plate 184 of the corresponding torsion scanner 172 can be addressed and Means a serrated octagonal or truncated rectangular field 256 of the torsion scanner 172 addressable at 118b. A rectangular field 256 when these torsion scanners 172 are in a p × q array. Is achieved, the optimal field coverage for the strip is determined by the diagonal X and Y axes 224. A square field or rectangular field with 0.7 to 1.2 pq regions symmetrically arranged, thus the aspect ratio for rectangular field 256 is slightly thinner and longer relative to strip 222 " direction (e.g., 1.0: 1.3). . When the set 118a or 118b faces the strip 222 " and the support frame 224 " in the horizontal direction, the elongated portion of the rectangular field 256 becomes horizontally longer than vertical. For ease of manufacture, all strips 222 ″ are of the same length. Similar to the arrangement of torsion scanner 172 shown in FIG. 20A, again the rectangular field 256 can be excluded from the torsion scanner 172. There is an area, again, with the advantage of slightly tapering the other strip 222 ", except for the short strip 222" along the sides of the rectangular field 256 with several torsional scanners 172. In the embodiment shown in FIG. 20B, for an angle of rotation of 1.8 × 2.4 mm plate 184 and the plate 184 about the X and Y axes of 5.6 ° and 3.7 °, the arrangement is twisted to approximately 1,500 pieces. The number of scanners 172 is significantly increased.

이하에 더 기술되는 반사 전환 모듈(100)의 구성에 있어서, 광섬유 시준기 어셈블리(134)가 미러면(116)의 세트들(118a 및 118b)의 적어도 일부로부터 얼마간 이격되어 위치되는 수렴 블럭(152)에 고정된다. 반사 전환 모듈(100)에 대한 이 구성은 미러면(116)에 대한 시준기의 매우 양호한 정렬을 필요로 한다. 도 21은 시준 렌즈(112), 광섬유(116) 및 비틀림 스캐너(172)가 스트립(222)이 함께 보다 밀접하게 이르게 함으로써, 그들의 정렬에 대한 허용 한계를 완화시키는 배열을 도시한다. 이 도면에 있어서, 기판(212)은 스트립(222) 및 스트립(222)에 대향하여 기판(212)의 표면에 부착된 미러 스트립(262)을 보다 넓게 하여 빔-접힘 및 편향 어셈블리(264)를 달성한다. 빔-접힘 및 편향 어셈블리(264)는 준평형 광빔(108)이 바로 인접한 비틀림 스캐너(172)에 의해 제공되는 미러면(116)에 닿는 하나의 빔-접힘 및 편향 어셈블리(264)의 미러 스트립(262)에서 반사되어 소멸되는 정규 구조내로 다시 배열된다. 도 21에 도시된 배열에 있어서, 모든 렌즈(112)가 렌즈에 결합된 미러면(116)으로부터 동일한 짧은 거리에 위치하기 때문에, 렌즈의 각 미러면(116)에 대한 광빔(108)의 정렬에 대한 한계가 적어진다. 광빔(108)의 수렴이 바로 인접한 빔-접힘 및 편향 어셈블리(264)를 약간 상이한 각으로 배열함으로써 1 차원으로 제공될 수 있다. 렌즈에 각각 결합된 미러면(116)에 대해서 광섬유(106) 및 렌즈(112)를 적절하게 위치시킴으로써 2 차원의 수렴이 얻어질 수 있다. 도 21에 도시된 배열에 있어서, 기판(212)이 렌즈에 결합된 미러면(116)에 인접하기 때문에, 측면들(102a 및 102b) 사이의 거의 전체적인 500 내지 900 mm의 긴 경로가 세트들(118a 및 118b)의 미러면(116) 쌍들 사이에 있음으로써 판(184)이 회전해야 하는 각을 감소시킨다.In the configuration of the reflection conversion module 100, which is further described below, the converging block 152 in which the optical fiber collimator assembly 134 is positioned some distance from at least some of the sets 118a and 118b of the mirror surface 116. Is fixed to. This configuration for the reflection diverter module 100 requires very good alignment of the collimator to the mirror plane 116. FIG. 21 shows an arrangement in which the collimating lens 112, the optical fiber 116 and the torsion scanner 172 bring the strips 222 closer together, thereby mitigating the tolerance for their alignment. In this figure, the substrate 212 widens the beam-folding and deflection assembly 264 by widening the strip 222 and the mirror strip 262 attached to the surface of the substrate 212 opposite the strip 222. To achieve. The beam-folding and deflection assembly 264 comprises a mirror strip of one beam-folding and deflection assembly 264 in which the quasi-balanced light beam 108 touches the mirror surface 116 provided by the immediately adjacent torsional scanner 172. 262 is re-arranged into a regular structure that is reflected and destroyed. In the arrangement shown in FIG. 21, since all the lenses 112 are located at the same short distance from the mirror surface 116 coupled to the lens, the alignment of the light beam 108 with respect to each mirror surface 116 of the lens is not possible. The limit for this is reduced. Convergence of the light beam 108 may be provided in one dimension by arranging the immediately adjacent beam-folding and deflection assembly 264 at slightly different angles. Two-dimensional convergence can be obtained by properly positioning the optical fiber 106 and the lens 112 with respect to the mirror surface 116 respectively coupled to the lens. In the arrangement shown in FIG. 21, since the substrate 212 is adjacent to the mirror surface 116 coupled to the lens, an almost full length of 500-900 mm long path between the sides 102a and 102b is achieved by the sets ( Being between pairs of mirror surfaces 116 of 118a and 118b reduces the angle that plate 184 should rotate.

도 13에 도시된 바와 같이, 비틀림 스캐너(172)에 대한 모든 전기 접속이 장치 실리콘층(166)의 전면(169)에서 발생하고, 도 15a에 도시된 바와 같이, 광빔(108)이 장치 실리콘층(166)의 후면(170) 상에 피복된 금속층에서 반사되어 소멸된다. 스트립(222)에 있어서 기판(212)과 비틀림 스캐너(172) 사이의 전기 접속을 형성하기 위해서는, 스트립(222)이 기판(212)에 플립칩 접속되는 것이 바람직하다. 기판(212)이 스트립(222)보다 큰 기판(212)을 사용함으로써 하나의 스트립(222)보다 많이 수정될 수 있다. 기판(212)은 여러 상이한 방식으로 제조될 수 있다.As shown in FIG. 13, all electrical connections to the torsion scanner 172 occur at the front surface 169 of the device silicon layer 166, and as shown in FIG. 15A, the light beam 108 is connected to the device silicon layer. Reflected and extinguished in the metal layer coated on the back surface 170 of 166. In order to form an electrical connection between the substrate 212 and the torsion scanner 172 in the strip 222, the strip 222 is preferably flip chip connected to the substrate 212. The substrate 212 can be modified more than one strip 222 by using the substrate 212 larger than the strip 222. Substrate 212 can be manufactured in a number of different ways.

기판(212)이 100개의 실리콘 웨이퍼로 제조될 수 있다. 기판(212)이 실리콘 웨이퍼로 제조되는 경우, 공동(272)이 기판(212) 내로 이방성 에칭될 수 있어판(184)의 회전을 위한 공간을 제공하고, 판(184)과 공동(272)에 위치하는 전극(214) 사이의 공간을 정밀하게 제어한다. 리드들(228) 사이 및 전극들(214) 사이의 전기 절연은 실리콘 기판(212)의 표면 상에 전기 절연 산화물을 형성함으로써 얻어질 수 있다. 전극(214)은 실리콘 기판(212) 내로 집적화되거나 또는 각 공동(272) 내의 실리콘면 상으로 도포될 수 있다.Substrate 212 may be made of 100 silicon wafers. If the substrate 212 is made of a silicon wafer, the cavity 272 can be anisotropically etched into the substrate 212 to provide space for rotation of the plate 184 and to the plate 184 and the cavity 272. The space between the located electrodes 214 is precisely controlled. Electrical insulation between the leads 228 and between the electrodes 214 can be obtained by forming an electrically insulating oxide on the surface of the silicon substrate 212. Electrode 214 may be integrated into silicon substrate 212 or applied onto a silicon surface within each cavity 272.

기판(212)이 실리콘 웨이퍼로 제조되면, 전자 회로는 또한 기판 내로 집적화될 수 있는 잇점이 있다. 실리콘 기판(212)에 구비된 회로는 전류를 비틀림 스캐너(172)의 비틀림 센서들(192a 및 192b)에 제공하는 전류 소스와, 내부 이동 프레임(178) 및 판(184)의 방향을 지시하는 비틀림 센서들(192a 및 192b)로부터 신호를 수신하는 미분 증폭기와, 판(184)의 회전을 활성화하는 전극(214)에 고 전압 신호를 공급하는 증폭기를 구비한다. 이들 여러 상이한 유형의 전자 회로를 기판(212) 내로 통합하면, 리본 케이블(226)에 구비되어야 하는 리드의 수를 현저하게 감소시킨다. 리본 케이블(226)에 있어서의 리드의 수는 실리콘 기판(212)에서의 하나 이상의 멀티플렉서 회로를 구비함으로써 더욱 감소될 수 있다.If the substrate 212 is made of a silicon wafer, the electronic circuit also has the advantage that it can be integrated into the substrate. The circuitry provided in the silicon substrate 212 provides a current source for providing current to the torsion sensors 192a and 192b of the torsion scanner 172 and a torsion indicative of the direction of the internal moving frame 178 and plate 184. The differential amplifier receives a signal from the sensors 192a and 192b and the amplifier supplies a high voltage signal to the electrode 214 which activates the rotation of the plate 184. Incorporating these different types of electronic circuitry into the substrate 212 significantly reduces the number of leads that must be provided in the ribbon cable 226. The number of leads in ribbon cable 226 can be further reduced by having one or more multiplexer circuits in silicon substrate 212.

광빔(108)에 존재하는 광의 파장에 응답하고, 미러면(116)에 의해 만들어진 그림자 외부측의 스트립(222)에 인접한 기판(212)의 표면 상에 배치되는 광 검출기는 광빔(108)의 일부가 미러면(116)을 벗어나는 경우를 검출하기 위해 기판(212) 상에 구비될 수 있는 잇점이 있다. 광섬유 원거리 통신에 사용되는 광의 파장에 대해서는, 이러한 광 검출기는, 광빔(108)의 일부가 미러면(116)을 벗어나는 경우, 심지어 미러면이 실리콘이 광섬유 원거리 통신에 사용되는 파장에서 광을 투과시키기 때문에 미러면(116) 이외의 스트립(222)의 부분들에 의해 덮히는 경우를 검출한다.A light detector, which is responsive to the wavelength of light present in the light beam 108 and disposed on the surface of the substrate 212 adjacent to the strip 222 outside the shadow created by the mirror surface 116, is part of the light beam 108. Has the advantage that it can be provided on the substrate 212 to detect the case that is outside the mirror surface 116. With respect to the wavelengths of light used for optical fiber telecommunications, such a photo detector may be used to transmit light at a wavelength at which silicon is used for optical fiber telecommunications, even when a portion of the light beam 108 is off the mirror surface 116. Therefore, the case where it is covered by the parts of the strip 222 other than the mirror surface 116 is detected.

스트립(222)이 땜납 범프(276) 또는 땜납 리플로우에 의해 형성되는 다른 접합들에 의해 기판(212)에 결합된다. 땜납 범프(276)는 기판(212) 상에서 패드와 스트립(222)에 대한 비틀림 스캐너(172)의 패드(194, 198 및 202)를 강하게 상호 접속시킨다. 유사한 재료인 스트립(222)과 기판(212)을 플립칩 접합시키면, 스트립과 기판 사이의 온도 계수가 완전하게 일치함에 따라 응력을 도입하지 않지 때문에 스트립(222)을 편평하게 유지한다.Strip 222 is coupled to substrate 212 by solder bumps 276 or other bonds formed by solder reflow. Solder bumps 276 strongly interconnect pads 194, 198, and 202 of torsion scanner 172 to pads and strips 222 on substrate 212. Flip-chip bonding of the strip 222 and the substrate 212, which is a similar material, keeps the strip 222 flat because no stress is introduced as the temperature coefficient between the strip and the substrate is perfectly consistent.

기판(212)이 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 제조되는 경우, 도 22d에 도시된 바와 같이, 다수의 매우 작은 전기 전도성 비아(282)가 99년도 트랜듀서(Transducers 99)의 1500쪽에 기술된 캄스(Calmes) 등에 의해 제출된 논문에 개시된 바와 유사한 프로세스를 사용하여 기판(212)을 제조하는 동안 실리콘 웨이퍼를 통하여 형성될 수 있다. 비아(282)에 대한 구멍은 우선 표준 보슈(Bosch) 딥 반응성 이온 에칭("RIE") 프로세스를 사용하여 웨이퍼를 통하여 형성된다. 구멍은 50 ㎛ 넓이 및 500 ㎛ 깊이일 수 있다. 웨이퍼가 산화되어 주변 웨이퍼로부터 구멍을 격리시키는 전기 절연 산화층(284)을 달성한다. 고 도핑 다결정 실리콘층(286)이 웨이퍼 표면을 따라 구멍에 전도 경로를 제공함으로써 산화층(284)에 걸쳐 성장한다. 충분한 전도성 다결정 실리콘층을 얻으면 또한 인을 포함하는 다결정 실리콘층(286)의 기상 도핑을 필요로 할 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 전도성 다결정 실리콘(286)이 웨이퍼의 양쪽 측면에 전기적으로 접속된다.링부(288)가 각 비아(282) 주위의 다결정 실리콘층(286)을 통하여 에칭될 수 있어, 서로로부터 비아(282)를 전기적으로 격리시키는 것이 바람직하다. 기판(212)의 전기 전도성을 증가시키고, 비아(282)에 대한 전기 접속 형성을 용이하게 하기 위해서는, 하나 이상의 부가적인 금속층이 기판(212)의 양쪽 측면 중 어느 하나에 적절한 패턴으로 피복될 수 있다.If the substrate 212 is made of silicon or polycrystalline silicon, as shown in FIG. 22D, a number of very small electrically conductive vias 282 are described by Calmes described on page 1500 of the 99 transducers. It may be formed through the silicon wafer during fabrication of the substrate 212 using a process similar to that disclosed in the paper submitted by et al. Holes for vias 282 are first formed through the wafer using a standard Bosch deep reactive ion etch ("RIE") process. The holes can be 50 μm wide and 500 μm deep. The wafer is oxidized to achieve an electrically insulating oxide layer 284 that isolates the pores from the peripheral wafer. Highly doped polycrystalline silicon layer 286 is grown over oxide layer 284 by providing conductive paths to the pores along the wafer surface. Obtaining sufficient conductive polycrystalline silicon layer may also require vapor phase doping of the polycrystalline silicon layer 286 comprising phosphorus. Conductive polycrystalline silicon 286 formed in this manner is electrically connected to both sides of the wafer. Ring portions 288 may be etched through the polycrystalline silicon layer 286 around each via 282, so that vias from each other ( It is desirable to electrically isolate 282. In order to increase the electrical conductivity of the substrate 212 and to facilitate the formation of electrical connections to the vias 282, one or more additional metal layers may be coated in a suitable pattern on either side of the substrate 212. .

도 22d는 비아(282)를 구비하는 기판(212)에 스트립(222)을 장착하는 방법을 도시한다. 스트립(222)과 기판(212)의 비아(282) 사이의 전기 접속이 다시 땜납 범프(276)에 의해 형성된다. 탄성 중합체층(292)은 비과림 스캐너(172)에 대한 스트립(222)으로부터 가장 먼 기판(212)의 측면에 리본 케이블(226)을 형성하는 폴리이미드 및 구리 박판(294)을 고정한다. 볼그리드 또는 TAB 범프(298)가 전도성 비아(282)와 접속하여 폴리이미드 및 구리 박판(294)과 전기 접속을 달성한다. 이 방식에 있어서, 매우 다량의 접속이 비교적 저 전기 저항인 비아(282)를 갖는 기판(212)을 통하여 이루어진다.22D illustrates a method of mounting strip 222 to substrate 212 having vias 282. Electrical connections between the strip 222 and the vias 282 of the substrate 212 are again formed by the solder bumps 276. Elastomeric layer 292 secures polyimide and copper foil 294 forming ribbon cable 226 on the side of substrate 212 furthest from strip 222 to non-ferrim scanner 172. Ballgrid or TAB bumps 298 connect with conductive vias 282 to achieve electrical connection with the polyimide and copper foil 294. In this manner, a very large amount of connection is made through the substrate 212 with vias 282 which are relatively low electrical resistance.

기판(212)이 다결정 실리콘 또는 파이렉스 유리로 제조되는 경우, 공동(272)이 기판 내로 에칭될 수 있다. 그러나, 기판(212)이 파이렉스 유리로 이루어지는 경우, 전극(214)이 공동(272)의 표면 상으로 도포되어야 한다. 기판(212)은 또한 알루미늄 산화물과 같은 적절한 세라믹으로 제조될 수 있고, 스트립(222)을 형성하는 실리콘과 보다 밀접하게 일치하는 열팽창 계수를 갖는 알루미늄 질화물인 것이 바람직하다. 스트립(222)이 세라믹 재료로 제조되는 경우, 스페이서가 기판(212) 상으로 스크리닝되어 판(184)의 회전을 위한 공간을 제공하여야 하고, 판(184)과전극(214) 사이의 정밀하게 제어된 이격을 달성한다. 그러나, 세라믹 기판(212)의 표면 상에 스페이서를 형성하면, 통상적으로 전극(214)과 판(184) 사이에 충분한 간격을 달성하기 위해 반복적인 피복을 필요로 한다.If the substrate 212 is made of polycrystalline silicon or pyrex glass, the cavity 272 may be etched into the substrate. However, if substrate 212 is made of Pyrex glass, electrode 214 must be applied onto the surface of cavity 272. Substrate 212 may also be made of a suitable ceramic, such as aluminum oxide, and is preferably aluminum nitride having a coefficient of thermal expansion that more closely matches the silicon forming strip 222. If strip 222 is made of ceramic material, spacers should be screened onto substrate 212 to provide space for rotation of plate 184 and precise control between plate 184 and electrodes 214. Achieve the desired separation. However, forming spacers on the surface of the ceramic substrate 212 typically requires repeated coating to achieve sufficient spacing between the electrode 214 and the plate 184.

도 15a에 도시된 웨이퍼(162)의 핸들링 실리콘층(168)에 대한 이방성 에칭에 의해 노출된 111면에 의해 형성되는 경사진 측면(302)이 플립칩 접합에 대해 매우 잇점이 있다는 것을 증명되었다는 것을 주목하의. 측면들(302)이 제조시의 손상으로부터 판(184)의 후면(170) 상의 미러면(116)을 실질적으로 보호하는 한편 스트립(222)을 동시에 기계적으로 보강할 뿐만 아니라, 측면들의 경사각이 대략 45°각으로 미러면(116)에 닿는 광빔(108)을 거의 흐리게 하지 않는다. 또한, 미러면(116)은 핸들링 실리콘층(168)의 후면 양단의 집적 회로("IC")에 대한 마스크용으로 사용되는 이들 피막과 유사하게 대단히 얇은 피막부(304)를 확장함으로써 오염으로부터 보호될 수 있다.It is demonstrated that the inclined side surface 302 formed by the 111 side exposed by anisotropic etching of the handling silicon layer 168 of the wafer 162 shown in FIG. 15A has proved very beneficial for flip chip bonding. Notably. The sides 302 substantially protect the mirror surface 116 on the back 170 of the plate 184 from damage during manufacture while simultaneously mechanically reinforcing the strip 222, while the inclination angle of the sides is approximately The light beam 108 reaching the mirror surface 116 at a 45 ° angle is hardly blurred. In addition, the mirror surface 116 protects from contamination by expanding the very thin coating 304 similar to those coatings used for masking the integrated circuit (“IC”) across the backside of the handling silicon layer 168. Can be.

미러면(116) 주위의 핸들링 실리콘층(168)의 존재에 기인하여, 비틀림 스캐너(172)를 장착하는 플립칩 구성은 또한 도 23에 도시된 바와 같은 광 산란을 감소시킬 수 있는 잇점이 있다. 경사진 측면들(302) 및 핸들링 실리콘층(168)의 후면의 주변부가 광빔(108)이 미러면들(116) 사이에서 전환되는 경우, 반사방지층 상에 닿는 미광(stray light)을 효과적으로 흡수하는 반사방지층(312)으로 피복될 수 있다. 경사진 측면(302)은 또한 광빔(108)으로부터 광빔(108)이 미러면들(116) 사이에서 전환될 때 광빔(108)이 전파되는 측의 측면들(102a 및 102b)이 미광을 수광하는 것을 방지하기 위한 매우 큰 각으로 산란시킨다.Due to the presence of the handling silicon layer 168 around the mirror surface 116, the flip chip configuration for mounting the torsional scanner 172 also has the advantage of reducing light scattering as shown in FIG. 23. The inclined sides 302 and the periphery of the backside of the handling silicon layer 168 effectively absorb stray light that strikes the antireflective layer when the light beam 108 is switched between the mirror surfaces 116. It may be covered with an antireflection layer 312. The inclined side surface 302 also allows the side surfaces 102a and 102b of the side from which the light beam 108 propagates to receive stray light when the light beam 108 is switched between the mirror surfaces 116 from the light beam 108. Scatter it at a very large angle to prevent it.

도 24는 이하에 기술되는 바와 같이 광빔(108)이 전파되는 광경로를 완전히 밀폐하는 환경 하우징(352) 내에 집어 넣어진 도 2, 도 4a 및 도 4b, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 이들 반사 전환 모듈과 같은 반사 전환 모듈(100)을 개략적으로 도시한다. 상기한 바와 같이, 반사 전환 모듈(100)은 측면들(102a 및 102b) 및 세트들(118a 및 118b)을 기계적으로 상호 접속하고, 강하게 정렬된 그들을 유지한다. 반사 전환 모듈(100)을 보호하는 환경적으로 밀봉된 환경 하우징(352)이 온도 규정을 제공할 수 있어, 반사 전환 모듈(100)에 대한 적절한 동작 환경을 유지한다. 질소와 같은 제어되고 건조한 기체가 환경 하우징(352)을 통하여 흐를 수 있어, 습기가 반사 전환 모듈(100) 내에 응축되는 것을 방지한다. 환경 하우징(352)이 또한 약간 가압될 수 있어 반사 전환 모듈(100)로부터 주변 대기를 배출할 수 있다. 환경 하우징(352)은 미국 특허 번호 제4,528,078호에 개시된 바와 같은 불포화시킬 수 있는 마이크로드라이어(353)를 구비하여, 반사 전환 모듈(100) 내에 있는 대기의 수분을 제어할 수 있다. 환경 하우징(352)의 벽부(354)가 리본 케이블(226)을 위한 전기 공급부(356)에 의해 관통된다. 광섬유 시준기 어셈블리(134)가 환경 하우징(352)을 통하여 투입되는 수렴 블럭(152) 내로 바로 꽂힌 광섬유(106)의 단부(104)를 안전하게 보관한다. 이러한 방식에 있어서, 환경 하우징(352)은 거의 반사 전환 모듈(100)을 기밀하게 밀폐한다. 환경 하우징(352)에 있어서, 광학 부정합 가능성을 감소시키기 위해서는, 리본 케이블(226)이 조심해서 경로지어져서 반사 전환 모듈(100), 특히 지지 프레임(224) 및 기판(212)으로의 응력 인가를 방지해야 한다.24 is shown in FIGS. 2, 4A and 4B, 5, 6, and 7 embedded in an environmental housing 352 that completely encloses the light path through which the light beam 108 propagates, as described below. A reflection switching module 100, such as these reflection switching modules, is shown schematically. As noted above, the reflection diverting module 100 mechanically interconnects the sides 102a and 102b and the sets 118a and 118b and maintains them in a strongly aligned manner. An environmentally sealed environmental housing 352 that protects the reflection diverting module 100 may provide temperature regulation to maintain an appropriate operating environment for the reflection diverting module 100. Controlled dry gas, such as nitrogen, can flow through the environmental housing 352 to prevent moisture from condensing in the reflection diverting module 100. The environmental housing 352 may also be slightly pressurized to exhaust ambient atmosphere from the reflection diverting module 100. The environmental housing 352 has a desaturable microdryer 353 as disclosed in US Pat. No. 4,528,078 to control moisture in the atmosphere within the reflection diverting module 100. The wall 354 of the environmental housing 352 is penetrated by the electrical supply 356 for the ribbon cable 226. The optical fiber collimator assembly 134 safely stores the end 104 of the optical fiber 106 plugged directly into the converging block 152 which is fed through the environmental housing 352. In this manner, the environmental housing 352 almost hermetically seals the reflection diverting module 100. In the environmental housing 352, in order to reduce the possibility of optical mismatch, the ribbon cable 226 is carefully routed to apply stress to the reflection conversion module 100, in particular the support frame 224 and the substrate 212. Should be prevented.

광섬유 스위치Fiber optic switch

도 25는 일반적으로 참조 부호는 400으로 참조되고, 본 발명에 따른 모듈형 광섬유 스위치를 도시한다. 광섬유 스위치(400)는 반사 전환 모듈(100)을 포함하는 환경 하우징(352)을 위치시키는 기저부에 표준 23 인치 광역 원거리 통신 레크(402)를 구비한다. 모든 비틀림 스캐너(172)를 포함하는 환경 하우징(352)은 레크(402) 바로 아래 노면부 상의 특정 축받침대 상에 있고, 레크(402)에 매우 유연하게 접속된다. 진동 등을 최소화하고 환경 하우징(352)을 노면부에 열적으로 결합하는 특정 축받침대 상의 환경 하우징(352)을 지지하면, 환경 하우징의 열적 규정을 강화한다.25 is generally referenced 400 at which a modular fiber optic switch in accordance with the present invention is shown. The optical fiber switch 400 has a standard 23 inch wide area telecommunication rack 402 at the base on which the environmental housing 352 containing the reflection diverting module 100 is located. The environmental housing 352, which includes all the torsional scanner 172, is on a particular bearing on the road surface just below the leg 402 and is very flexiblely connected to the leg 402. Supporting the environmental housing 352 on a particular bearing rest which minimizes vibrations and the like and thermally couples the environmental housing 352 to the road surface portion strengthens the thermal regulation of the environmental housing.

포트카드Port card

상기 환경 하우징(352) 상의 레크(402)에 있어서 장착되는 것은 광섬유(106) 2중쌍을 수납하기 위해 적응된 포트카드(406)에 구비된 다수의 2중 소켓(404)이다. 하나의 2중쌍 광섬유(106)는 하나의 광빔(108)을 광섬유 스위치(400)로 보내고, 또 다른 하나의 2중쌍 광섬유(106)는 광섬유 스위치(400)로부터 하나의 광빔을 받는다. 포트카드(406)는 레크(402) 내에 수평 또는 수직 중 어느 하나로 배열되고, 바로 인접한 포트카드(406)가 개입하는 일없이 개별적으로 제거 또는 설치될 수 있다. 공통 실례에 있어서와 같이, 원거리 통신 산업에 있어서, 포트카드(406)는 핫 스왑(hot-swap)이 가능하다. 반사 전환 모듈(100)이 여분의 미러면(116)을 포함할 수 있어, 몇개의 미러면(116)이 파괴되면, 리본 광 스위치(400)가 리본 광 스위치 전체의 동작 능력을 유지할 수 있다. 원칙적으로, 포트카드(406)에 접속된 모든또는 소정의 보다 적은 수의 광섬유(106)가 포트카드로부터 광빔(108)을 수광할 수 있다는 것이 용이하게 명백해질 것이다. 마찬가지로, 포트카드(406)에 접속된 모든 또는 소정의 보다 적은 수의 광섬유(106)가 광빔(108)을 포트카드(406)로 전달할 수 있다. 광섬유(106)가 도 26a에 도시된 바와 같이 2중쌍으로 조직화될 수 있지만, 그렇게 조직화할 필요는 없다.Mounted in the rack 402 on the environmental housing 352 are a number of double sockets 404 provided in the port card 406 adapted to receive a double pair of optical fibers 106. One double pair optical fiber 106 sends one light beam 108 to the optical fiber switch 400, and another double pair optical fiber 106 receives one light beam from the optical fiber switch 400. The port card 406 is arranged either horizontally or vertically in the rack 402 and can be individually removed or installed without the immediate adjacent port card 406 intervening. As in the common example, in the telecommunications industry, the port card 406 is hot-swappable. The reflection diverting module 100 may include an extra mirror surface 116 such that if several mirror surfaces 116 are broken, the ribbon optical switch 400 may maintain the operational capability of the entire ribbon optical switch. In principle, it will be readily apparent that all or some fewer optical fibers 106 connected to the port card 406 can receive the light beam 108 from the port card. Likewise, all or some fewer optical fibers 106 connected to the port card 406 can deliver the light beam 108 to the port card 406. The optical fibers 106 may be organized in double pairs as shown in FIG. 26A, but need not be so organized.

도 26a에 도시된 블럭도에 있어서, 점선(412)의 좌측에 대한 모든 아이템들은 포트카드(406)에 구비되고, 점선(414)의 우측에 대한 모든 아이템들이 반사 전환 모듈(100)에 구비된다. 점선(412 및 414) 사이의 영역은 레크(402)의 후면을 도시한다. 각 포트카드(406)는 반사 전환 모듈(100)의 일부에 대한 동작을 제어하기 위해 필요한 전자 장치, 정렬 광학 장치 및 전기 광학 장치를 포함한다. 따라서, 모든 광섬유(106)가 포트카드(406)에 접속되는 반사 전환 모듈(100)에 구비된다. 마찬가지로, 소정의 광빔(108)이 닿을 수 있는 미러면(116)을 갖는 모든 비틀림 스캐너(172)가 비틀림 스캐너의 기판(212) 및 리본 케이블(226)을 통하여 포트카드(406)에 접속된다. 각 포트카드(406)가 16개 또는 32개의 광섬유(106)에 접속되고, 그 중 절반은 포트카드(406)로부터 광빔(108)을 수광할 수 있고, 절반은 광빔(108)을 포트카드(406)로 전달할 수 있는 것이 바람직하지만, 꼭 그럴 필요는 없다. 도 26a에 있어서, 홀수 첨자 광섬유(1061, 1063, …, 1062n-1)는 광빔(108)을 반사 전환 모듈(100)로 전달하는 한편, 짝수 첨자 광섬유(1062, 1064, …1062n)는 반사 전환 모듈(100)로부터 광빔(108)을 수광한다.In the block diagram shown in FIG. 26A, all items for the left side of the dotted line 412 are provided in the port card 406, and all the items for the right side of the dotted line 414 are provided in the reflection switching module 100. . The area between the dashed lines 412 and 414 shows the back side of the rack 402. Each port card 406 includes the electronics, alignment optics, and electro-opticals needed to control the operation of a portion of the reflection conversion module 100. Therefore, all the optical fibers 106 are provided in the reflection switching module 100 connected to the port card 406. Similarly, all the torsion scanners 172 having a mirror surface 116 to which a given light beam 108 can reach are connected to the port card 406 through the substrate 212 and the ribbon cable 226 of the torsion scanner. Each port card 406 is connected to 16 or 32 optical fibers 106, half of which may receive light beam 108 from the port card 406, and half of which may receive the light beam 108. 406 is preferably, but need not be. In FIG. 26A, the odd subscript optical fibers 106 1 , 106 3 ,..., 106 2n-1 transmit the light beam 108 to the reflection conversion module 100, while the even subscript optical fibers 106 2 , 106 4 ,. 106 2n ) receives the light beam 108 from the reflection conversion module 100.

포트카드(406)는 반사 전환 모듈(100)의 서보 정렬에 사용하기 위한 광섬유(106) 내로 광을 공급 및 결합하는 광 소스(422) 및 탭(tap) 또는 방향성 결합기(424)를 구비한다. 방향성 결합기(424)는 또한 반사 전환 모듈(100)로부터 수광된 광을 광섬유(106)를 통하여 광 검출기(426)로 공급한다. 포트카드(406)는 또한 포트카드에 결합된 회로와 함께 구동, 검출 및 제어 전자 장치(432), 예를 들어 디지털 신호 처리기("DSP")를 구비하여, 기판(212)에 구비된 전극(214) 및 기판(212)에 장착된 각 비틀림 스캐너에 구비된 비틀림 센서들(192a 및 192b)에 의해 리본 케이블(226)을 통하여 전기 신호를 교환한다. 구동, 검출 및 제어 전자 장치(432)가 미러면들의 적절한 방향을 보증하는 구현된 서보 루프를 구비하는 미러면(116)의 방향을 제어하고, 또한 RS232 데이터 통신 링크(438)를 통하여 감독 처리기(436)와 통신한다. 점선(412 및 414) 사이의 후면은 또한 모든 리본 케이블(226)을 커넥터(442)와, 데이터 통신 링크(438)와, 구동, 검출 및 제어 전자 장치(432)의 동작에 필요한 전력과 같은 다른 이종(異種) 혼합형 전기 접속부를 구비한다.The port card 406 has a light source 422 and a tap or directional coupler 424 for supplying and coupling light into the optical fiber 106 for use in the servo alignment of the reflection conversion module 100. The directional coupler 424 also supplies the light received from the reflection conversion module 100 through the optical fiber 106 to the photo detector 426. The port card 406 also includes a drive, detection and control electronics 432, such as a digital signal processor ("DSP"), with circuitry coupled to the port card, to provide an electrode (e.g. 214 and the torsion sensors 192a and 192b included in each torsion scanner mounted on the substrate 212 to exchange electrical signals through the ribbon cable 226. The drive, detection, and control electronics 432 controls the orientation of the mirror surface 116 with an implemented servo loop that ensures proper orientation of the mirror surfaces, and also controls the supervisor processor (through the RS232 data communication link 438). 436). The backside between the dashed lines 412 and 414 also allows all ribbon cables 226 to be connected to the connector 442, the data communication link 438, and other power such as the power required to operate the drive, detection and control electronics 432. It is provided with a heterogeneous mixed electrical connection.

한 쌍의 미러면(116)을 방향지음에 있어서, 각 세트들(118a 및 118b) 중 하나가 하나의 광빔(108)을 측면(102a)에 대한 하나의 광섬유(106)와 측면(102b)에 대한 다른 하나의 광섬유(106) 사이에 결합되고, 두 개의 미러면(116)이 초기에 쌍에서의 각 미러면(116)을 위한 두 개의 축에 대한 회전을 특정하는 사전확정된 각 좌표를 사용하여 적절하게 향하여진다. 따라서, N×N 배열의 반사 전환 모듈(100)에 대해서 반사 전환 모듈(100)에 구비된 소정의 여분의 미러면(116)을 무시하면,광섬유 스위치(400)는 각 비틀림 스캐너(172)에 구비된 비틀림 센서들(192a 및 192b)에 의해 생성된 방향 신호들에 대한 4×N2개의 값을 저장해야 한다. 따라서, 반사 전환 모듈(100)은 관리 처리기(436)에 유지되고, 도 27a에 도시된 룩업 테이블(452)을 구비하며, 광섬유 스위치(400)의 동작 유효 기간 동안 소정 시간에 사용하는 방향 신호들에 대한 4×N2개의 값을 저장한다.In orienting a pair of mirror surfaces 116, one of each of sets 118a and 118b directs one light beam 108 to one optical fiber 106 and side 102b to side 102a. Coupled between one optical fiber 106 for the other, and two mirror planes 116 initially use pre-determined angular coordinates that specify rotation about two axes for each mirror plane 116 in the pair. Is appropriately directed. Thus, ignoring the extra redundant mirror surface 116 provided in the reflection switching module 100 with respect to the reflection switching module 100 in the N × N arrangement, the optical fiber switch 400 is applied to each torsion scanner 172. The 4 × N 2 values for the direction signals generated by the provided torsion sensors 192a and 192b should be stored. Accordingly, the reflection switching module 100 is maintained in the management processor 436, has a lookup table 452 shown in Fig. 27A, and uses direction signals during a valid period of operation of the optical fiber switch 400. Store 2 values for 4 × N.

각 비틀림 스캐너(172)에 구비된 비틀림 센서들(192a 및 192b)에 의해 생성된 방향 신호들에 대한 4×N2개의 값이 초기에 분석적으로 결정될 수 있다. 광섬유 스위치(400)를 조립하는 동안, 분석적으로 결정된 좌표 및 방향 신호가 제조 허용 한계 들을 수정하기 위해 미세하게 조정된다. 또한 광섬유 스위치(400)의 동작 유효 기간 전반에 있어서, 이들 좌표 및 방향 신호가 갱신될 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 비틀림 센서들(192a 및 192b)이 특성 분석을 잘하기 때문에, 룩업 테이블(452)은 좌표 및 방향 신호의 초기값에 대한 보정 데이터, 예를 들어 센서 잔류 편차 및 온도 보정을 저장한다.The 4 × N 2 values for the direction signals generated by the torsion sensors 192a and 192b included in each torsion scanner 172 may be initially determined analytically. During assembly of the fiber optic switch 400, the analytically determined coordinates and direction signals are finely adjusted to correct manufacturing tolerances. It is also desirable that these coordinates and direction signals can be updated throughout the operational lifetime of the optical fiber switch 400. Thus, because the torsion sensors 192a and 192b are good at characterization, the lookup table 452 stores correction data for initial values of coordinates and direction signals, for example sensor residual deviations and temperature corrections.

광섬유 스위치(400)의 바람직한 실시예에 있어서, 고 주파수 서보 시스템은 각 미러면(116)의 방향 제어에 있어서 비틀림 센서들(192a 및 192b)에 의해 생성되는 방향 신호들을 사용한다. 이 고 주파수 서보 시스템의 주파수 응답은 한 쌍의 광섬유(106)로부터 다른 쌍의 광섬유로 전환될 때, 미러면(116)의 쌍들에 대한 정확한 방향을 허가한다. 고 주파수 서보 시스템은 또한 기계적인 충격 및 진동에도 불구하고, 모든 미러면(116)의 방향을 유지한다. 광섬유 스위치(400)를 동작하는동안, 미러면(116)의 쌍들의 정밀한 방향을 보장하기 위해서는, 광섬유 스위치(400)는 또한 이하에 보다 상세히 기술하는 저 주파수 광 피드백 서보를 채택한다.In a preferred embodiment of the optical fiber switch 400, the high frequency servo system uses direction signals generated by the torsion sensors 192a and 192b in the direction control of each mirror surface 116. The frequency response of this high frequency servo system allows for the correct orientation for the pairs of mirror planes 116 when switching from one pair of optical fibers 106 to another pair of optical fibers. The high frequency servo system also maintains the orientation of all mirror surfaces 116 despite mechanical shocks and vibrations. During operation of the optical fiber switch 400, in order to ensure the precise orientation of the pairs of mirror surfaces 116, the optical fiber switch 400 also employs a low frequency optical feedback servo, which is described in more detail below.

한 쌍의 미러면(116)을 우선적으로 향하게 함에 있어서, 각 세트들(118a 및 118b) 중 하나가 하나의 광빔(108)을 측면(102a)의 하나의 광섬유(106) 및 측면(102b)의 다른 하나의 광섬유 사이에 결합되고, 룩업 테이블(452)로부터 신호를 포트카드(406)와 교환하는 각 비틀림 스캐너(172)를 위한 포트카드에 구비된 두 개의 2중축 서보(454) 각각에 전달되는 방향 신호에 대한 값을 저장한다.In preferentially facing the pair of mirror surfaces 116, one of each of the sets 118a and 118b directs one light beam 108 of one optical fiber 106 and side 102b of the side 102a. Coupled between the other optical fiber and transmitted to each of the two dual-axis servos 454 provided on the port card for each torsion scanner 172 exchanging signals with the port card 406 from the lookup table 452. Stores the value for the direction signal.

각 2중축 서보(454)는 구동 신호를 리본 케이블(226)을 통하여 기판(212)에 구비된 전극(214)에 전달하여 사전확정된 방향으로 미러면(116)을 회전시킨다. 각 비틀림 스캐너(172)에 구비된 두 개의 비틀림 센서들(192a 및 192b)은 비틀림 스캐너의 각 방향 신호들을 리본 케이블(226)을 통하여 각 2중축 서보들(192a 및 192b)로 되돌려 보낸다. 각 2중축 서보들(454)은 비틀림 센서들(192a 및 192b)에 결합된 2중축 서보들로부터 수신된 방향 신호와 룩업 테이블(452)로부터 수신된 방향 신호에 대한 값을 비교한다. 룩업 테이블(452)로부터 수신된 방향 신호에 대한 저장된 값과 2중축 서보들의 각 비틀림 센서들(192a 및 192b)로부터 수신된 방향 신호 사이에 소정의 차가 존재하는 경우, 2중축 서보들(454)은 전극에 전달되는 구동 신호들을 적절하게 정정하여 이러한 소정의 차를 감소시킨다.Each biaxial servo 454 transmits a drive signal to the electrode 214 provided on the substrate 212 via the ribbon cable 226 to rotate the mirror surface 116 in a predetermined direction. The two torsion sensors 192a and 192b included in each torsion scanner 172 return the respective direction signals of the torsion scanner to the respective biaxial servos 192a and 192b through the ribbon cable 226. Each dual axis servos 454 compares the value for the direction signal received from the lookup table 452 with the direction signal received from the dual axis servos coupled to the torsion sensors 192a and 192b. When there is a predetermined difference between the stored value for the direction signal received from the lookup table 452 and the direction signal received from each of the torsion sensors 192a and 192b of the dual axis servos, the dual axis servos 454 This predetermined difference is reduced by appropriately correcting the drive signals delivered to the electrodes.

도 27b는 두 개의 동일 채널 중 하나인 2중축 서보들(454)의 X 축 또는 Y 축 중 어느 하나를 도시한다. 도면에 도시되고 상기한 바와 같이, 포트카드(406)에구비된 전류 소스(462)는 비틀림 스캐너(172)에 직렬로 접속된 비틀림 센서들(192a 및 192b)에 전류를 공급한다. 비틀림 센서들(192a 및 192b) 중 하나 또는 다른 하나로부터의 출력 신호들을 미분하면, 도 27에 있어서, X 축의 비틀림 센서(192b)가 리본 케이블(226)을 통하여 포트카드(406)에 구비된 계기 증폭기(463)의 입력부에 병렬로 공급된다. 계기 증폭기(463)는 X 축의 비틀림 센서(192b)에 의해 생성되는 신호와 비례한 출력 신호를 에러 증폭기(464)에 전달한다.FIG. 27B shows either the X-axis or the Y-axis of the dual axis servos 454, one of two co-channels. As shown in the figure and described above, the current source 462 provided in the port card 406 supplies current to the torsion sensors 192a and 192b connected in series to the torsion scanner 172. Differentiating the output signals from one or the other of the torsion sensors 192a and 192b, in Fig. 27, an instrument in which the X axis torsion sensor 192b is provided on the port card 406 via the ribbon cable 226 It is supplied in parallel to the input of the amplifier 463. Instrument amplifier 463 delivers an output signal to error amplifier 464 in proportion to the signal produced by torsion sensor 192b on the X axis.

상기한 바와 같이, 포트카드(406)의 구동, 검출 및 제어 전자 장치(432)는 랜덤 액세스 메모리[466: "RAM"]에 저장된 컴퓨터 프로그램을 실행하는 DSP(465)를 구비한다. 또한, 미러면(116)에 대한 방향을 특정하는 방향 신호에 대한 값을 RAM에 저장하면, 관리 처리기(436)에 유지되는 룩업 테이블(452)에 공급된다. DSP(465)에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램은 각 좌표, 즉 적절한 X 축 또는 Y 축 중 어느 하나를 검색하고, 검색한 결과를 디지털 대 아날로그 변환기[467: DAC]에 전달한다. DAC(467)가 디지털 데이터 형태로 DSP(465)로부터 검색된 각 좌표를, DAC(467)가 에러 증폭기(464)의 입력부로 전달하는 아날로그 신호로 변환한다.As described above, the drive, detection, and control electronics 432 of the port card 406 includes a DSP 465 that executes a computer program stored in a random access memory 466 (" RAM "). In addition, when the value for the direction signal specifying the direction with respect to the mirror surface 116 is stored in the RAM, it is supplied to the lookup table 452 held by the management processor 436. The computer program executed by the DSP 465 retrieves each coordinate, i.e., either the appropriate X or Y axis, and passes the search results to the digital-to-analog converter [467: DAC]. The DAC 467 converts each coordinate retrieved from the DSP 465 in digital data form into an analog signal which the DAC 467 transfers to the input of the error amplifier 464.

에러 증폭기(464)의 출력부는 신호를, 각 좌표를 나타내는 아날로그 신호와 X 축의 비틀림 센서(192b)에 의해 생성되는 신호에 비례한 계기 증폭기(463)로부터의 신호 사이의 차와 비례한 집적 회로(472)의 입력부로 전달한다. 증폭기(473), 저항(474) 네트워크 및 캐패시터(475)로 구성되는 집적 회로(472)는 출력 신호들을 직접 합 증폭기(476a)의 입력부 및 반전 증폭기(477)가 입력부에 전달한다. 반전 증폭기(477)는 출력 신호를 제2 합 증폭기(476b)의 입력부에 전달한다. 또한, 신호들은 각각 집적 회로(472)로부터 직접적으로 수신되고, 반전 증폭기(477)를 통하여 집적 회로(472)로부터 간접적으로 수신되며, 합 증폭기들(476a 및 476b)의 입력부는 또한 고정 바이어스 전압을 수신한다. 합 증폭기들(476a 및 476b)은 각각 합 증폭기들의 각 입력 신호의 합에 비례한 출력 신호를 한 쌍의 고 전압 증폭기(478)의 입력부에 전달한다. 고 전압 증폭기들(478)은 각각 구동 신호들을 리본 케이블(226)을 통하여 비틀림 센서(172)의 X 축 또는 Y 축 전극(214) 중 어느 하나에 전달한다.The output of the error amplifier 464 integrates the signal in proportion to the difference between the analog signal representing each coordinate and the signal from the instrumentation amplifier 463 proportional to the signal generated by the torsion sensor 192b on the X-axis ( To the input of 472). An integrated circuit 472 consisting of an amplifier 473, a network of resistors 474 and a capacitor 475 directs the output signals to the input of the sum amplifier 476a and the inverting amplifier 477 to the input. The inverting amplifier 477 delivers the output signal to the input of the second sum amplifier 476b. In addition, signals are respectively received directly from the integrated circuit 472 and indirectly from the integrated circuit 472 via the inverting amplifier 477, and the inputs of the sum amplifiers 476a and 476b also receive a fixed bias voltage. Receive. Sum amplifiers 476a and 476b deliver an output signal to the input of the pair of high voltage amplifiers 478, each proportional to the sum of each input signal of the sum amplifiers. The high voltage amplifiers 478 respectively transmit drive signals to either the X-axis or Y-axis electrode 214 of the torsion sensor 172 through the ribbon cable 226.

이러한 방식에 있어서, 2중축 서보들(454)은 미분 구동 신호를 합 증폭기들(476a 및 476b)에 공급되는 바이어스 전압에 의해 확정되는 전압보다 대칭적으로 각각 크고 작은 비틀림 스캐너(172)의 전극에 공급한다. 또한, 2중축 서보들(454)이 전극(214)에 공급하는 구동 신호는 적절하게 정정되어 비틀림 센서들(192a 및 192b)로부터의 출력 신호와 룩업 테이블(452)에 특정된 방향 신호에 대한 값 사이에 존재할 수 있는 소정의 차를 감소시킨다.In this manner, the dual axis servos 454 transmit the differential drive signal to the electrodes of the torsion scanner 172, each symmetrically larger and smaller than the voltage determined by the bias voltage supplied to the sum amplifiers 476a and 476b. Supply. In addition, the drive signal supplied by the dual-axis servos 454 to the electrode 214 is properly corrected to output values from the torsion sensors 192a and 192b and values for the direction signal specified in the lookup table 452. Reduces any difference that may exist between.

실온에서 단결정 실리콘이 소성 변형되지 않고, 전위가 없으며, 손실을 갖지 않고, 피로 파괴되지 않기 때문에 비틀림에 유연한 경첩들(176 및 182)의 기계적 특성이 수년 동안 안정하게 유지되는 재료로 구성된다. 결과적으로, 비틀림에 유연한 경첩들(176 및 182) 및 비틀림 센서들(192a 및 192b)에 대한 장기간 안정성의 조합은 룩업 테이블(452)이 2중축 서보들(454)의 쌍에 공급하는 방향 신호에 대한 값이 미러면들(16)의 쌍들에 대한 거의 정밀한 정렬에 영향을 미친다.At room temperature single crystal silicon is composed of a material whose mechanical properties of torsionally flexible hinges 176 and 182 remain stable for many years because they are not plastically deformed, have no dislocations, have no losses, and do not fracture with fatigue. As a result, the combination of long-term stability for torsionally flexible hinges 176 and 182 and torsion sensors 192a and 192b depends on the direction signal that the lookup table 452 supplies to the pair of dual axis servos 454. The value for affects near precise alignment of the pairs of mirror faces 16.

그러나, 463 특허 및 153 특허에 개시된 바와 같이, 광섬유 스위치에 있어서의 광 서보 루프의 개재물이 정밀한 정렬을 보장한다. 이러한 광 서보 루프를 구현할 수 있기 위해서는, 도 26a에 도시한 바와 같이, 광섬유 스위치(400)에 구비된 각 포트카드(406)는 하나의 광 검출기(426)와 함께 각 광섬유(106)를 위한 하나의 방향 결합기를 구비한다. 각 방향 결합기(424)는 방향 결합기(424)에 구비된 하나의 광섬유를 통하여 전파되는 대략 5% 내지 10%의 광을 원래의 광섬유에 잔류하는 95% 내지 90%의 광을 갖는 광섬유에 결합시킨다. 결과적으로, 광 소스(422)가 광소스(422)에 의해 방출되는 5% 내지 10%의 광을 방향성 결합기(424) 내로 온(turn-on)시키면, 반사 전환 모듈(100) 측의 광섬유(106)를 따라 사전에 전파되는 소정의 다른 95% 내지 90%의 광과 함께 반사 전환 모듈(100) 상으로 전달하기 위한 입력 광섬유(106), 예를 들어 광섬유(1061) 내로 전달된다. 반사 전환 모듈(100)은 이 조합된 광을 입력 광섬유(106), 예를 들어 광섬유(1061)로부터 출력 광섬유(106), 예를 들어 광섬유(1062)에 결합시킨다. 광이 도달되면, 방향성 결합기(424)가 출력 광섬유(106), 예를 들어 광섬유(1062)에 결합되고, 반사 전환 모듈(100)로부터 수광된 5% 내지 10%의 광이 광섬유(106)로부터 방향성 결합기(424)를 통하여 방향성 결합기(424)에 접속되는 광 검출기(426)에 전달된다.However, as disclosed in the 463 and 153 patents, the inclusion of an optical servo loop in the optical fiber switch ensures precise alignment. In order to implement such an optical servo loop, as shown in FIG. 26A, each port card 406 provided in the optical fiber switch 400 has one optical detector 426 and one for each optical fiber 106. It has a direction coupler. Each directional coupler 424 couples approximately 5% to 10% of light propagating through one optical fiber provided in the directional coupler 424 to an optical fiber having 95% to 90% of light remaining in the original optical fiber. . As a result, when the light source 422 turns on 5% to 10% of the light emitted by the light source 422 into the directional coupler 424, the optical fiber on the reflection conversion module 100 side ( Some other 95% to 90% of the light propagated along 106 is transmitted into the input optical fiber 106, for example optical fiber 106 1 , for delivery onto the reflection conversion module 100. The reflection conversion module 100 couples this combined light from an input optical fiber 106, for example an optical fiber 106 1 , to an output optical fiber 106, for example an optical fiber 106 2 . When the light arrives, the directional coupler 424 is coupled to the output optical fiber 106, for example optical fiber 106 2 , wherein 5% to 10% of the light received from the reflection conversion module 100 is received from the optical fiber 106. From photo detector 426 connected to directional coupler 424 via directional coupler 424.

광섬유 스위치(400)는 그 능력을 이용하여 반사 전환 모듈(100)을 통하여 전달하기 위한 광섬유(106) 내로 광을 도입하고, 일부의 전달된 광을 회복시켜 미러면(116)의 특정쌍들의 동작 상태를 분석 및 조정하며, 광섬유 스위치(400)를 동작하는 동안 미러면(116)의 쌍들에 대한 정밀한 배열을 보장하는 것이 바람직하다.The optical fiber switch 400 utilizes the capability to introduce light into the optical fiber 106 for delivery through the reflection conversion module 100 and to recover some of the transmitted light to operate certain pairs of mirror surfaces 116. It is desirable to analyze and adjust the condition and to ensure precise alignment of the pairs of mirror surfaces 116 while operating the optical fiber switch 400.

광섬유 스위치(400)에 대한 이 광 서보 부분의 동작에 있어서, 광 서보가 정렬 광이 한 쌍의 미러면(116)을 통하여 전파되는 방향[즉, 입력 광섬유(106)로부터 출력 광섬유(106) 또는 그 역으로]에 상관없이 한 쌍의 미러면(116)을 정렬한다. 결과적으로, 원칙적으로, 포트카드(406)는 광섬유 스위치(400)에 구비된 광섬유(106) 중 절반만[예컨대, 모든 입력 광섬유(106) 또는 모든 출력 광섬유(106)]을 광 소스(422)에 장착할 필요가 있다. 그러나, 원거리 통신에 있어서, 광섬유 스위치(400)의 유연한 동작 및 신뢰할 만한 동작을 용이하게 하기 위해서는, 사실 입력 광섬유(106) 및 출력 광섬유(106)에 접속된 모든 방향성 결합기(424)가 광 소스(422)에 장착될 수 있다.In operation of this optical servo portion with respect to the optical fiber switch 400, the optical servo is directed in a direction in which alignment light propagates through the pair of mirror surfaces 116 (i.e., from the optical fiber 106 to the output optical fiber 106 or Vice versa] aligns the pair of mirror surfaces 116. As a result, in principle, the port card 406 receives only half of the optical fibers 106 provided in the optical fiber switch 400 (e.g., all the input optical fibers 106 or all the output optical fibers 106). It needs to be attached to. However, in telecommunications, in order to facilitate flexible and reliable operation of the optical fiber switch 400, in fact, all the directional couplers 424 connected to the input optical fiber 106 and the output optical fiber 106 must be a light source ( 422 may be mounted.

이하 도 26b를 참조하면, 포트카드(406)의 모든 방향성 결합기로부터의 출력부가 광을 원거리 통신 신호 강도 광 검출기[482: telecom-signal-strength photo-detector]에 공급한다. 모든 원거리 통신 신호 강도 광 검출기(482)는 광섬유(106)가 입력 광섬유(106) 또는 출력 광섬유(106)인지 여부에 상관없이 광섬유(106)를 따라 반사 전환 모듈(100) 내로 전파되는 일부의 광을 수신하여 응답한다. 따라서, 한 쌍의 미러면(116)이 광학적으로 정밀하게 배열되기 이전, 두 개의 원거리 통신 신호 강도 광 검출기(482)로부터의 출력 신호는 포트카드(406)가 그 목적을 위한 광 소스(422)로부터 광을 공급해야 하는지 여부 또는 입력 광섬유(106)가 충분한 강도의 원거리 통신 신호를 전달하여 광을 배열할 수 있는지 여부를 지시한다. 한 쌍의 원거리 통신 신호 광 검출기(482)로부터의 신호가, 두 개의 광섬유(106)가 광을 배열할 수 있는 충분한 광을 전달하고 있지 않다고 지시하는 경우, 포트카드(406)는 광 소스(422)를 온시켜 광 배열에 필요한 광을 얻는 반면에, 입력 광섬유(106) 상에 존재하는 광이 그 목적을 위해 사용된다.Referring now to FIG. 26B, outputs from all the directional couplers of port card 406 supply light to a telecom-signal-strength photo-detector [482]. All telecommunication signal strength light detectors 482 are some of the light propagating along the optical fiber 106 into the reflection conversion module 100 regardless of whether the optical fiber 106 is an input optical fiber 106 or an output optical fiber 106. Receive and respond. Thus, before the pair of mirror surfaces 116 are optically precisely arranged, the output signals from the two telecommunication signal intensity light detectors 482 may cause the port card 406 to have a light source 422 for that purpose. It is indicated whether light must be supplied from or whether the input optical fiber 106 can transmit a telecommunication signal of sufficient intensity to arrange the light. If the signal from the pair of telecommunication signal light detector 482 indicates that the two optical fibers 106 are not delivering enough light to arrange the light, then the port card 406 is a light source 422. Is turned on to obtain the light required for the light arrangement, while the light present on the input optical fiber 106 is used for that purpose.

도 26b에 도시된 광 소스(422)로부터 광섬유(106) 내로 도입되는 광을 사용하기 위한 하나의 방법으로는 광 소스(422)를 위한 비교적 저렴한 레이저 다이오드로부터 850 nm의 광을 사용하는 방법을 구상되었다. 이 방법에 있어서, 광의 붉은 파장에 민감한 정렬 광 검출기(484)는 저렴한 실리콘 광 검출기일 수 있다. 그러나, 또한 광은 광 소스(422)에 의해 850 nm에서 발생되고, 입력 광섬유(106)는 또한 광을 아마 광 소스(422)에 의해 발생된 전력보다 큰 광 원거리 통신 파장, 예를 들어 1310Å 또는 1550Å에서 동시에 전달한다. 광 소스(4222j-1)에 의해 발생되고, 광 원거리 통신 파장의 광으로부터 광섬유(1062j-1)를 통하여 반사 전환 모듈(100)에 공급되는 850 nm 정렬 광의 분리를 보장하기 위해서는, 반사 전환 모듈(100)로부터 포토카드(406)에 의해 수광되는 일부의 광을 방출하는 방향성 결합기(424)의 출력부가 이러한 광을 다이크로익 미러(4862j) 상으로 방향짓는다. 다이크로익 미러(4862j)는 850 nm 정렬 광을 반사하여 정렬 광 검출기(484)로 반사하는 한편, 광 원거리 통신 파장의 광이 원거리 통신 신호 모니터링 광 검출기(488) 상으로 전달할 수 있다. 반사 전환 모듈(100)은 전체적으로 양방향성이어서 소정의 광섬유(106)가 소정 순간에 입력 또는 출력 광섬유(106)일 수 있으면, 다이크로익 미러(4862j-a)는 원거리 통신 신호 모니터링 광 검출기(4882j-1)가 수광하는 광 원거리 통신 파장의 광으로부터 광 소스(4222j-1)로부터의 광을 분리하기 위해 방향성 결합기(4242j-1)에 의해 사용되어야 한다.One method for using light introduced into the optical fiber 106 from the light source 422 shown in FIG. 26B is to envision a method of using 850 nm light from a relatively inexpensive laser diode for the light source 422. It became. In this method, the alignment photodetector 484 sensitive to the red wavelength of light may be an inexpensive silicon photodetector. However, the light is also generated at 850 nm by the light source 422 and the input optical fiber 106 also emits light that is probably larger than the optical telecommunication wavelength, e.g. 1310 GHz, or greater than the power generated by the light source 422. Simultaneously transmits at 1550 Hz. In order to ensure separation of the 850 nm aligned light generated by the light source 422 2j -1 and supplied to the reflection conversion module 100 through the optical fiber 106 2j -1 from the light at the optical telecommunication wavelength, reflection conversion The output of the directional coupler 424, which emits some of the light received by the photocard 406 from the module 100, directs this light onto the dichroic mirror 486 2j . The dichroic mirror 4486j reflects the 850 nm alignment light and reflects it to the alignment light detector 484, while light of the optical telecommunication wavelength can be transmitted onto the telecommunication signal monitoring light detector 488. If the reflection conversion module 100 is entirely bidirectional so that a given optical fiber 106 can be an input or output optical fiber 106 at a given moment, the dichroic mirror 4486 ja is a telecommunication signal monitoring photo detector 488 2j-. 1 ) should be used by the directional coupler 424 2j-1 to separate the light from the light source 422 2j-1 from the light at the optical telecommunication wavelength it receives.

여러 이유로, 한 쌍의 미러면(116)이 우선적으로 광학적으로 정밀하게 배열되어 입력 광섬유(106)와 출력 광섬유(106) 사이의 반사 전환 모듈(100)을 통하여 접속을 달성하고, 광 소스(422)를 오프(turn-off)시키며, 주기적인 정렬 검사에 있어서 광 원거리 통신 파장의 광섬유 스위치(400)로 입력되는 광을 사용하는 잇점이 있다. 광 소스(422) 및 광 검출기(426)의 구성이 도 26b에 도시된 바와 같이 유지된다. 이러한 방식으로 동작하면, 2중 소켓(404)을 통하여 광섬유 스위치(400) 내로 입력되는 광 원거리 통신 파장으로 광을 우선 수광하는 원거리 통신 신호 강도 광 검출기(482)는 입력광에 있어서의 광 손실 또는 변조 손실을 검출한다. 이러한 광섬유 스위치(400)를 동작하는 동안, 원거리 통신 신호 모니터링 광 검출기(488)가 반사 전환 모듈(100)을 통하여 전달된 광의 품질을 주기적으로 모니터링하고 유지하기 위한 원거리 통신 신호 강도 광 검출기(482)와 결합되어 사용된다. 테스트는 비틀림 센서들(192a 및 192b)로부터의 방향 신호가 연장된 기간, 예컨대 수시간 동안 미러면(116)의 적절한 정렬을 유지하는 2중축 서보(454)에 공급되는 것을 증명한다. 결과적으로, 한 쌍의 미러면(116)이 광학적으로 정밀하게 정렬된 후, 미러 방향의 비교적 부정기적인 조정이 비틀림 센서들(192a 및 192b)에서의 편류, 온도 변화, 지지 프레임(224)을 구비하는 반사 전환 모듈(100)의 기계적인 크리프 및 아마도 기판(212) 등 에 대한 보상을 필요로 한다.For various reasons, a pair of mirror surfaces 116 are preferentially optically precisely arranged to achieve a connection through the reflection switching module 100 between the input optical fiber 106 and the output optical fiber 106, and the light source 422 ) And use the light input to the optical fiber switch 400 of the optical telecommunication wavelength in the periodic alignment check. The configuration of light source 422 and light detector 426 is maintained as shown in FIG. 26B. Operating in this manner, the telecommunication signal intensity light detector 482, which first receives light at an optical telecommunication wavelength input into the optical fiber switch 400 through the double socket 404, may provide an optical loss or Detect modulation loss. While operating such an optical fiber switch 400, the telecommunication signal monitoring light detector 488 periodically monitors and maintains the quality of the light transmitted through the reflection conversion module 100. Used in conjunction with The test demonstrates that the direction signal from the torsion sensors 192a and 192b is supplied to the biaxial servo 454 which maintains proper alignment of the mirror surface 116 for an extended period of time, such as several hours. As a result, after the pair of mirror surfaces 116 are optically precisely aligned, the relatively irregular adjustment of the mirror direction is provided with the deflection, temperature change, support frame 224 in the torsion sensors 192a and 192b. To compensate for the mechanical creep of the reflection conversion module 100 and possibly the substrate 212 or the like.

광 소스(422)로부터 850 nm로 공급되는 광 정렬을 검출하기 위한 또 다른 방법에 있어서, 다이크로익 미러(4862j) 및 다이크로익 미러에 결합된 광 검출기들(484 및 488)은 도 26c에 도시된 복합 샌드위치형 광 검출기로 치환된다. 도면에 도시된 복합 샌드위치형 검출기에 있어서, 실리콘 광 검출기(492)는 게르마늄(Ge) 또는 인듐 갈륨 아세나이드(InGaAs) 광 검출기와 같은 장 파장 광 검출기(494) 위에 장착된다. 복합 샌드위치형 광 검출기는 실리콘 광 검출기(492)에 있어서 보다 짧은 정렬 파장을 흡수한다. 그러나, 광 원거리 통신광의 보다 긴 파장은 장 파장 광 검출기(494)에 있어서 흡수되는 실리콘 광 검출기(492)를 통하여 가상적으로 약화시키지 않고 전달한다. 복합 샌드위치형 광 검출기를 사용하면 두 개의 신호를 전체적으로 분리한다. InGaAs 광 검출기가 제2 Ge 광 검출기로 치환되어 장 파장광을 검출하지만, InGaAs 광 검출기보다는 작은 민감도를 갖는다. 그러나, 방향성 결합기(424)가 다중 모드 장치로 되는 정렬에 대해 850 nm의 광을 사용하는 것에 어려움이 있기 때문에, 일부의 정렬광이 시간에 따라 광섬유(106) 안 및 밖으로 결합된다.In another method for detecting light alignment supplied at 850 nm from light source 422, dichroic mirror 4482j and light detectors 484 and 488 coupled to dichroic mirror are shown in FIG. 26C. It is substituted with the composite sandwich type photodetector shown. In the composite sandwich detector shown in the figure, the silicon photodetector 492 is mounted over a long wavelength photodetector 494, such as a germanium (Ge) or indium gallium arsenide (InGaAs) photodetector. The composite sandwich type photodetector absorbs shorter alignment wavelengths in the silicon photo detector 492. However, longer wavelengths of optical telecommunication light pass through the silicon photo detector 492 absorbed by the long wavelength photo detector 494 without virtually weakening. Using a complex sandwich photodetector separates the two signals as a whole. The InGaAs photodetector is replaced with a second Ge photodetector to detect long wavelength light, but with less sensitivity than the InGaAs photodetector. However, because the directional coupler 424 has difficulty using 850 nm of light for alignment that results in a multi-mode device, some of the alignment light is coupled into and out of the optical fiber 106 over time.

한 쌍의 미러면(116)을 광학적으로 정밀하게 정렬하는 동안 850 nm의 광을 사용하는 것에 따른 어려움을 제거하기 위해서는, 또한 광 소스(422)로부터 광 원거리 통신 파장들, 예를 들어 1310Å 또는 1550Å의 광을 공급하는 것이 가능하고 바람직하다. 이들 파장의 광은 고가의 수직 공진 표면 발광 레이저(vcsel)에 의해 제공될 수 있다. 수직 공진 표면 발광 레이저는 정밀한 파장 또는 이러한 광의 저렴한 레이저 소스의 안정성은 없지만, 레이저 소스에 의해 제공되는 정밀도 및 안정성이 한 쌍의 미러면(116)을 광학적으로 정렬할 필요가 없다. 광 원거리 통신 파장의 광을 사용하면, 정렬광 검출기(484)가 제거될 수 있고, 방향성 결합기(424)에 대한 결합 계수가 850 nm의 광보다 높고 보다 안정적이라는 잇점이 있다. 따라서, 수직 공진 표면 발광 레이저는 850 nm의 광을 생성하는 레이저 다이오드보다 적은 광 또는 광 정렬을 위한 전력을 공급할 필요가 있다.In order to eliminate the difficulty of using 850 nm light while optically precisely aligning the pair of mirror surfaces 116, optical telecommunication wavelengths, such as 1310 GHz or 1550 GHz from the light source 422, may also be used. It is possible and preferable to supply light. Light at these wavelengths can be provided by an expensive vertical resonant surface emitting laser (vcsel). Vertical resonant surface emitting lasers do not have precise wavelengths or the stability of such inexpensive laser sources, but the precision and stability provided by the laser sources do not require optical alignment of the pair of mirror surfaces 116. Using light at the optical telecommunication wavelength, the alignment light detector 484 can be eliminated, with the advantage that the coupling coefficient for the directional coupler 424 is higher and more stable than the light at 850 nm. Thus, vertical resonant surface emitting lasers need to supply power for less light or light alignment than laser diodes producing 850 nm of light.

미러면(116)의 쌍들에 대한 초기 광 정렬이 광 소스(422)에 대한 광 원거리 통신 파장으로 광을 발생시키는 저렴한 레이저를 사용할 필요가 있으면, 그 소스의 비용이 1×N 배열의 광 스위치를 사용하여 방향성 결합기(424) 사이에서 공유될 수 있다. 이러한 1×N 배열의 광 스위치가 매우 커서 모든 포트카드(406)에 광을 제공할 수 있다. 이와 달리, 신뢰성을 보강하기 위해서는, 단일 포트카드(406)에 구비된 방향성 결합기(424)에만 광을 제공하는 각 하나의 보다 작은 1×N 배열의 광 스위치를 갖는 이러한 몇개의 광 원거리 통신 레이저가 구비될 수 있다.If the initial light alignment for the pairs of mirror planes 116 needs to use an inexpensive laser that generates light at the optical telecommunication wavelength for the light source 422, then the cost of that source would be to use a 1 × N array of optical switches. Can be shared between the directional couplers 424. This 1 × N array of optical switches is so large that it can provide light to all port cards 406. Alternatively, to enhance reliability, several such optical telecommunication lasers, each with one smaller 1 × N array of optical switches that provide light only to the directional coupler 424 included in a single port card 406, may be used. It may be provided.

광빔 정렬Light beam alignment

원거리 통신 네트워크에 있어서 광섬유 스위치(400)를 구비하며 최고로 중요한 신뢰성 및 이용 가능성을 이룬다. 따라서, 미러면(116)이 항상 우선적으로 광을 하나의 광섬유(106)로부터 정밀한 반사 전환 모듈(100)을 통하여 또 다른 광섬유(106)에 결합하는 접속을 형성하고, 접속이 지속되는 동안 결합의 품질이 유지되는 2중축 서보(454) 제어하에 있는 것이 대단히 중요하다. 상기한 바와 같이, 도 26b 및 26c에 도시된 접속에 있어서, 모든 포트카드(406)가 광섬유 스위치(400)에 입력되는 광 또는 광 소스들(422) 중 하나에 의해 발생되는 광에 의해 미러면(116)의 쌍들에 대한 정밀한 정렬을 모니터링하는 능력을 제공한다.In a telecommunications network, an optical fiber switch 400 is provided and achieves the most important reliability and availability. Thus, the mirror surface 116 always forms a connection that preferentially couples light from one optical fiber 106 to another optical fiber 106 through the precise reflection switching module 100, while the connection is continued. It is very important to be under dual-axis servo 454 control where quality is maintained. As described above, in the connection shown in Figs. 26B and 26C, all port cards 406 are mirror surfaces by light generated by one of the light sources or light sources 422 input to the optical fiber switch 400. Provide the ability to monitor precise alignment of the pairs of 116.

광섬유 스위치(400)는 포트카드(406)의 능력을 이용하여, 반사 전환 모듈(100)에 접속된 광섬유(106)의 쌍들 사이의 결합 품질을 모니터링함으로써 미러면(116)의 쌍들에 대한 광 정렬을 용이하게 한다. 그 결합 품질을 모니터링함에 있어서, 광성유 스위치(400)가 룩업 테이블(452)에 저장된 방향 신호에 대한 값에 의해 특정되는 방향으로부터 쌍에 있어서의 각 미러면(116)을 약간 기울이고, 즉 양쪽 미러면(116)을 디더링하는 한편, 동시에 두 개의 광섬유(106) 사이에 결합되는 광빔(108)의 강도를 모니터링한다. 일반적으로, 두 개의 광섬유들(106) 사이에 결합되는 광빔(108)의 강도를 모니터링하면, 광섬유 스위치(400)에 구비된 적어도 36개의 포트카드(406) 중 두 개의 사이의 좌표를 필요로 하고, 그 프로세스는 적어도 도 26a에 도시된 관리 처리기(436)에 의해 관리되어야 한다. 따라서, 한 쌍의 미러면(116)을 광학적으로 정렬할 필요가 있거나 유용한 경우, 관리 처리기(436)는 적절한 명령을 데이터 통신 링크(438) 및 각 포트카드(406)에 구비된 RS232 포트(502)를 통하여 도 27b에 도시된 각 관련 포트카드(406)에 구비된 DSP(465)에 전송한다. 관리 처리기(436)에 의해 전송된 명령은, DSP(465)가 2중축 서보(454)가 제어하는 방향의 미러면(116)을 약간 기울이는 2중축 서보(454)에 구비된 두 개의 DAC들(467)에 좌표 데이터를 전송한다. 이러한 방향 변경이 출력 광섬유(106)과 결합된 렌즈들(112) 상에 광빔(108)이 닿는 것을 변경하기 때문에, 결합된 광섬유(106) 내로 결합되는 광량이 변경된다. 광섬유(106) 내로 결합되는 광에 있어서의 이러한 변경은 출력광이 그 포트카드(406)에 구비된 광 검출기(426)로 전달되어방향성 결합기(424)를 통하여 결합된다. 광에 대한 이러한 변경을 검출할 수 있기 위해서는, DSP(465)에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램이 도 27b에 도시된 바와 같이 광 검출기(426)에 결합되는 아날로그 대 디지털 변환기[504: "ADC"]로부터 광 밀도 데이터를 얻는다. 포트카드(406) 상의 DSP(465) 또는 관리 처리기(436) 중 어느 하나에 있어서 또는 양쪽 모두에 있어서 광섬유 스위치(400)가 두 개의 광섬유(106) 사이에 광빔(108)을 결합하기 위한 두 개의 미러면(116)을 정밀하게 정렬하기 위해 이 광 밀도 데이터를 분석한다.The optical fiber switch 400 uses the capability of the port card 406 to align the optical alignment to the pairs of mirror planes 116 by monitoring the quality of coupling between the pairs of optical fibers 106 connected to the reflection conversion module 100. To facilitate. In monitoring the coupling quality, the mineral oil switch 400 tilts each mirror surface 116 in the pair slightly from the direction specified by the value for the direction signal stored in the lookup table 452, ie both mirrors. While dithering the face 116, it simultaneously monitors the intensity of the light beam 108 coupled between the two optical fibers 106. In general, monitoring the intensity of the light beam 108 coupled between two optical fibers 106 requires coordinates between two of at least 36 port cards 406 included in the optical fiber switch 400. The process must be managed at least by the management processor 436 shown in FIG. 26A. Thus, if it is necessary or useful to optically align the pair of mirror surfaces 116, the management processor 436 may issue appropriate commands to the RS232 port 502 provided on the data communication link 438 and each port card 406. Is transmitted to the DSP 465 provided in each related port card 406 shown in FIG. 27B. The command sent by the management processor 436 includes two DACs (e.g., provided by the dual axis servo 454 which the DSP 465 slightly tilts the mirror surface 116 in the direction controlled by the dual axis servo 454). The coordinate data is sent to 467). Since this change in direction changes the light beam 108's contact on the lenses 112 associated with the output optical fiber 106, the amount of light coupled into the combined optical fiber 106 is changed. This change in the light coupled into the optical fiber 106 causes the output light to be delivered to the photo detector 426 provided at the port card 406 and coupled through the directional coupler 424. In order to be able to detect such a change in light, a computer program executed by the DSP 465 from an analog-to-digital converter [504: "ADC") coupled to the light detector 426 as shown in FIG. 27B. Obtain optical density data. In either or both of the DSP 465 or the management processor 436 on the port card 406, the optical fiber switch 400 allows two optical fibers 108 to couple the light beam 108 between the two optical fibers 106. This light density data is analyzed to precisely align the mirror surface 116.

미러면(116)이 광학적으로 정밀하게 정렬된 후, 입력 광섬유(106)로부터 광을 확인하는 광섬유 스위치(400)는 입력 광빔(108)이 처음으로 닿는 미러면(116)만을 디더링함으로써 반사 전환 모듈(100)을 통하여 적절한 출력 광섬유(106)에 결합된다. 반사 전환 모듈(100)이 적절하게 정렬되어 특정한 한 쌍의 광섬유들(106) 사이에 광을 결합하는 경우, 이러한 특정 미러면(116)을 디더링함으로써 야기되는 입력 광빔(108)으로부터의 광에 대한 밀도 변조가 보정 출력 광섬유(106)에서만 나타나야 하고, 다른 광섬유(106)에서는 나타나지 않아야 한다.After the mirror surface 116 is optically precisely aligned, the optical fiber switch 400 which checks light from the input optical fiber 106 dithers only the mirror surface 116 to which the input light beam 108 first touches the reflection switching module. Through 100 is coupled to the appropriate output optical fiber 106. When the reflection diverting module 100 is properly aligned and couples light between a particular pair of optical fibers 106, it provides for light from the input light beam 108 caused by dithering this particular mirror surface 116. Density modulation should only appear in the corrected output fiber 106 and not in the other fiber 106.

한 쌍의 미러면(116)이 상기한 바와 같이 광학적으로 정렬된 후 및 반사 전환 모듈(100)을 통하여 적절한 광섬유(106) 내로 결합되는 입력광을 확인한 후, 광섬유 스위치(400)는 주기적으로 미러면(116)의 방향을 디더링하는 능력을 사용하여 접속 품질을 모니터링한다. 관리 처리기(436)에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램은 룩업 테이블(452)에 저장된 각 좌표 데이터를 갱신하기 위한 이러한 방식으로 얻어지는 정렬 데이터를 적절한 시기에 사용하고, 또한 이러한 데이터의 로그(log)를보존할 수 있음으로써 광섬유 스위치(400)의 장기간 신뢰성을 분석할 수 있다.After the pair of mirror surfaces 116 are optically aligned as described above and after checking the input light coupled into the appropriate optical fiber 106 through the reflection conversion module 100, the optical fiber switch 400 periodically mirrors. The quality of the dithering of the face 116 is used to monitor the connection quality. The computer program executed by the management processor 436 makes use of the alignment data obtained in this manner for updating each coordinate data stored in the lookup table 452 in a timely manner, and also keeps a log of such data. By doing so, the long-term reliability of the optical fiber switch 400 can be analyzed.

도 28a는 수렴 블럭(152) 및 광섬유 시준기 어셈블리(134) 대신에 측면들(102a 및 102b)에서 사용될 수 있는 광섬유(106)를 수납 및 고정하기 위한 다른 실시예 구조를 도시한다. 도 28a에 도시된 구조에 있어서, 실리콘을 마이크로머시닝 처리한 클램프판(602)은 광섬유(106)를 안전하게 보관한다. 조정판(604)은 또한 실리콘을 마이크로머시닝 처리하였고, 측면에서 측면(from side-to-side) 및 상부 및 하부(up-and-down) 양쪽 모두를 통하여 돌출되는 광섬유(106)의 단부를 조정할 수 있으며, 단부의 조정된 위치로 단부(104)를 고정한다. 클램프판(602)은 보슈 딥 RIE 프로세스를 사용하여 1.0 내지 2.0 mm 두께의 실리콘 기판을 통하여 에칭된 구멍(606)의 어레이에 의해 관통된다. 광섬유(106)보다 몇 ㎛ 만큼 큰 지름을 갖는 구멍(606)은 통상적으로 전형적인 광섬유(106)의 외부 지름과 일치하는 100 내지 125 ㎛의 지름을 갖는다. 클램프판(602)이 1.0 내지 2.0 mm보다 두꺼워야 하는 경우, 두 개 이상의 판이 V 홈 및 봉을 사용하여 서로에 대해 운동학적으로 병렬로 놓이고 등록될 수 있다. 등록된 후, 두 개 이상의 병렬로 놓인 클램프판(602)이 함께 접착될 수 있다.FIG. 28A illustrates another embodiment structure for receiving and securing an optical fiber 106 that may be used at the sides 102a and 102b instead of the converging block 152 and the optical fiber collimator assembly 134. In the structure shown in FIG. 28A, the clamp plate 602 micromachining silicon securely stores the optical fiber 106. The throttle plate 604 also has micromachining of silicon and can adjust the ends of the optical fiber 106 that protrude through both from side-to-side and up and down. And secures the end 104 to the adjusted position of the end. Clamp plate 602 is penetrated by an array of holes 606 etched through a 1.0-2.0 mm thick silicon substrate using a Bosch deep RIE process. Holes 606 having a diameter several orders of magnitude larger than the optical fiber 106 typically have a diameter of 100 to 125 μm that matches the outer diameter of a typical optical fiber 106. If the clamp plate 602 is to be thicker than 1.0 to 2.0 mm, two or more plates can be placed and registered in kinematic parallel to each other using the V groove and rod. After being registered, two or more parallelly placed clamp plates 602 may be glued together.

구멍(606)은 서로에 대해서 몇 ㎛ 이내로 정밀하게 광섬유(106)를 위치시킨다. 높은 깊이 대 지름비, 예를 들어 10:1 이상을 갖는 구멍(606)은 길이방향으로 광섬유(106)를 용이하게 고정한다. 광섬유(106)를 구멍(606) 내로 용이하게 삽입하기 위해서는, 도 28a에 도시된 구멍(606)에 대한 피라미드형 입구(608)가 이방성에칭을 사용하여 클램프판(602)의 일측면 상에 형성될 수 있다.The holes 606 position the optical fibers 106 precisely within a few microns with respect to each other. Holes 606 having a high depth-to-diameter ratio, for example 10: 1 or more, easily fix the optical fiber 106 in the longitudinal direction. In order to easily insert the optical fiber 106 into the hole 606, a pyramidal inlet 608 for the hole 606 shown in FIG. 28A is formed on one side of the clamp plate 602 using anisotropic etching. Can be.

구멍(606)이 우측 원기둥과 같이 형성될 수 있는 한편, 구멍(606)은 또한 도 28b에 도시된 바와 같이 보다 복잡한 원통 프로파일을 갖을 수 있다. 구멍(606)이 RIE 또는 습성 에칭될 수 있어 구멍(606) 내로 돌출되는 캔틸레버(612)에 프로파일을 제공한다. 캔틸레버(612)가 잔류 구멍(606)에 대해서 위치되기 때문에 구멍내로 광섬유(106)를 삽입하면, 캔틸레버(612)를 약간 휘게 한다. 이 방식에 있어서, 캔틸레버(612)는 구멍(606)의 벽에 대하여 견고하게 광섬유(106)를 유지하는 한편, 광섬유(106)가 구멍(606)의 길이 방향에 따라 미끄러질 수 있게 한다. 구멍(606)은 구멍(606)에 대해서 광섬유(106)를 고정하기 위한 다른 보다 복잡한 구조를 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 각 구멍(606)의 일부가 도 28b에 도시돈 프로파일에 의해 형성될 수 있는 한편, 클램프판(602)의 대향 측면으로부터 표시에 대해 에칭된 나머지가 우측 원기둥과 같은 형상일 수 있다.While hole 606 may be formed like a right cylinder, hole 606 may also have a more complex cylindrical profile, as shown in FIG. 28B. Hole 606 may be RIE or wet etched to provide a profile for cantilever 612 that protrudes into hole 606. Since the cantilever 612 is positioned relative to the residual hole 606, inserting the optical fiber 106 into the hole causes the cantilever 612 to bend slightly. In this manner, the cantilever 612 holds the optical fiber 106 firmly against the wall of the hole 606, while allowing the optical fiber 106 to slide along the length of the hole 606. The hole 606 may couple other more complex structures for securing the optical fiber 106 with respect to the hole 606. For example, a portion of each hole 606 may be formed by the profile shown in FIG. 28B, while the remainder etched against the indication from opposite sides of the clamp plate 602 may be shaped like a right cylinder. .

클램프판(602)이 제조된 후, 광섬유(106)가 모든 구멍(606)을 통하여 모든 광섬유(106)가 클램프판(602) 밖으로 몇 mm, 예컨대 0.5 내지 3.0 mm로 동일하게 돌출될 때까지 삽입된다. 광섬유(106)를 돌출시키면, 클램프판(602) 뒤쪽으로 광섬유를 용이하게 휠 수 있다. 모든 광섬유(106)를 동일하게 돌출시키면 광섬유(106)의 단부를 압착하여 조립하는 동안 정지 장치에 대해 보장될 수 있다. 광섬유(106)가 접착, 납땜 또는 캔틸레버(612)로 마찰 맞물림시켜 간단하게 유지시킴으로써 클램프판(602)에 고정될 수 있다.After the clamp plate 602 is manufactured, the optical fiber 106 is inserted through all the holes 606 until all the optical fibers 106 protrude equally several millimeters out of the clamp plate 602, for example, 0.5 to 3.0 mm. do. When the optical fiber 106 is protruded, the optical fiber can be easily bent behind the clamp plate 602. Protruding all the optical fibers 106 equally can be ensured for the stop device during compression and assembly of the ends of the optical fibers 106. The optical fiber 106 may be secured to the clamp plate 602 by simply holding it by gluing, soldering, or frictionally engaging with the cantilever 612.

도 28c에 도시된 조정판(604)는 보슈 딥 RIE 프로세스를 사용하여 1.0 내지2.0 mm 두께의 실리콘 기판을 통하여 또한 에칭되는 XY 마이크로스테이지 어레이를 구비한다. 각 XY 마이크로스테이지(622)는 클램프판(602)를 통하여 돌출되는 광섬유(106)의 단부를 수납하기 위해 적응된 구멍(624)을 구비한다. 조정판(604)을 관통하는 구멍들(624) 사이의 거리는 클램프판(602)을 관통하는 이들 구멍과 동일하고, 도 28b에 도시된 프로파일에 의해 형성될 수 있다. 각 광섬유(106)는 구멍(624) 내에 넉넉히 고정된다.The control plate 604 shown in FIG. 28C has an XY microstage array that is also etched through a 1.0-2.0 mm thick silicon substrate using a Bosch deep RIE process. Each XY microstage 622 has a hole 624 adapted to receive an end of the optical fiber 106 that projects through the clamp plate 602. The distance between the holes 624 through the adjustment plate 604 is the same as those holes through the clamp plate 602 and can be formed by the profile shown in FIG. 28B. Each optical fiber 106 is securely fastened in the hole 624.

도 29는 조정판(604)에 구비된 XY 마이크로스테이지(622) 중 하나를 보다 상세히 도시한다. 유사한 단일체형 실리콘 XY 스테이지가 1999년 1월 19일자로 허여된 미국 특허 번호 제5,861,549호(이하, "549 특허"라고 칭함)에 개시된다. 도 29a는 RIE 에칭을 사용하여 실리콘 기판으로부터 단일체형으로 형성되는 XY 마이크로스테이지(622) 전체를 도시한다. XY 마이크로스테이지(622)를 둘러싸는 외부 기저부(632)가 1988년, Rev. SCI. Instum., 59, pg.67에 테구(Teague) 등이 발표한 논문에 개시된 유형의 4개의 만곡부에 의해 중간 Y 축 스테이지(634)에 결합된다. 4개의 유사한 만곡부(642)가 Y 축 스테이지(634)를 X 축 스테이지(644)에 결합시킨다. 만곡부(636 및 642)는 파라플렉스형(paraflex type)이기 때문에 구멍(624)에 대해 구상된 XY 이동 동작에 대해 적절하게 확장된다. XY 마이크로스테이지(622)는 만곡부(636 및 642) 상에 과도한 응력을 회피하는 작은 거리에 걸쳐 광섬유(106)의 단부를 이동 및 위치시킬 수 있도록 할 필요가 있다. 549 특허에 개시된 이들 만곡부들과 마찬가지로 만곡부들(636 및 642)에 대한 다른 구성이 또한 사용될 수 있다.29 shows in more detail one of the XY microstages 622 provided in the adjusting plate 604. A similar monolithic silicon XY stage is disclosed in US Pat. No. 5,861,549 (hereinafter referred to as the "549 patent"), issued January 19, 1999. 29A shows the entirety of an XY microstage 622 formed monolithically from a silicon substrate using RIE etching. The outer base 632 surrounding the XY microstage 622 is described in 1988, Rev. SCI. It is coupled to the intermediate Y axis stage 634 by four bends of the type disclosed in the paper published by Teague et al., Instum., 59, pg.67. Four similar curves 642 couple the Y axis stage 634 to the X axis stage 644. Since the curved portions 636 and 642 are paraflex type, they are appropriately expanded for the XY movement motion envisioned with respect to the hole 624. The XY microstage 622 needs to be able to move and position the ends of the optical fiber 106 over a small distance on the bends 636 and 642 to avoid excessive stress. Other configurations for the curved portions 636 and 642 can also be used, as are these curved portions disclosed in the 549 patent.

XY 마이크로스테이지(622)는 소정의 액츄에이터를 쉽게 생략하지만, Y 축 스테이지(634)는 금속 리본, 예를 들어 금, kovar, 텅스텐, 몰리브덴, 알루미늄 또는 와이어 연결부(652)에 대해 고정될 수 있다. 마찬가지로, X 축 스테이지(644)는 또한 금속 리본 또는 와이어 연결부(654)를 갖는 Y 축 스테이지(634)에 대해 고정될 수 있다. 연결부(652 및 654)를 위해 선택된 재료는 실리콘과 동일하거나 밀접한 팽창 계수를 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 연결부(652 및 654)가, 예를 들어 100 ㎛로 짧다면, 실리콘과 금속(예컨대, 알루미늄) 사이의 20 PPM 미분 팽창 계수에 대해서는, 외부 기저부(632)에 대해서 X 축 스테이지의 이동은 섭씨 온도당 대략 20Å이다. 알루미늄 이외의 다른 금속은 보다 큰 열 안정성을 제공한다.The XY microstage 622 easily omits certain actuators, but the Y axis stage 634 can be secured against a metal ribbon, such as gold, kovar, tungsten, molybdenum, aluminum or wire connections 652. Similarly, X axis stage 644 may also be secured relative to Y axis stage 634 with metal ribbon or wire connections 654. The material selected for connections 652 and 654 preferably has an expansion coefficient equal to or close to that of silicon. However, if the connections 652 and 654 are short, for example 100 μm, for a 20 PPM differential expansion coefficient between silicon and metal (eg aluminum), the movement of the X axis stage relative to the outer base 632 is It is approximately 20Å per degree Celsius. Metals other than aluminum provide greater thermal stability.

XY 마이크로스테이지(622)를 조정함에 있어서, 연결부(652 및 654)는 우선 각각 Y 축 스테이지(634) 및 X 축 스테이지(644)에 접합된다. 현미경을 통하여 광섬유(106)의 단부를 보면서 동시에 금속 연결부(652 및 654)를 당김으로써, X 축 스테이지(644)가 X 축 및 Y 축 양쪽 모두를 따라 이동하여 특정 위치에 단부(104)를 위치시킬 수 있다. X 축 스테이지(644)가 단부(104)를 적절한 위치에 이동시킨 후, 연결부(652 및 654)는 그 위치에 접합 또는 스폿 용접된다. XY 마이크로스테이지(622)는 도 29c에 도시된 레버(622)를 구비하여 XY 마이크로스테이지(622)의 말단부(664)의 움직임에 비해 X 축 스테이지(644)의 움직임을 감소시킨다. 도면에 도시된 XY 마이크로스테이지(622)에 대해서는, 스테이지(634 및 644)를 형성하기 위해 에칭하면 Y 축 스테이지(634)로부터 캔틸레버형의 레버(622)를 산출하다. 연결부(654)는 우선적으로 X 축 스테이지(644) 및 레버(622) 양쪽 모두에 접합된다.마찬가지로 연결부(666)가 Y 축 스테이지(634)와 결합된 레버로부터 말단부에 있는 레버(622)의 단부에 고정된다. 연결부(666)가 Y 축 스테이지(634)에 접합되거나 또는 스폿 용접되기 전에 X 축 스테이지(644)가 단부(104)를 적절하게 위치시킨다. 이와 달리, 도 29c에 도시된 바와 같이, 연결부(654)가 XY 마이크로스테이지(622)로부터 생략될 수 있어, X 축 스테이지(644) 및 Y 축 스테이지(634)로부터의 캔틸레버형 레버(622) 사이를 결합시키는 종래기술에 잘 알려져 있는 유연한 푸쉬핀[672: pushpin]으로 치환된다. 유연한 푸쉬핀(672)의 대향 단부는 만곡부(674)에 의해 각각 X 축 스테이지(644) 및 레버(622)에 결합된다. 도 29c에 도시된 XY 마이크로스테이지(622)의 실시예에 있어서는, 광섬유(106)의 단부(104)가 광섬유의 특정 위치에 있을 때 X 축 스테이지(644)를 고정하기 위한 하나의 연결부(666)만을 필요로 한다. 또한, X 축 스테이지(644)의 움직임은 유연한 푸쉬핀(672)이 X 축 스테이지(644) 상에서 밀고 당길 수 있기 때문에 양방향성이다.In adjusting the XY microstage 622, the connections 652 and 654 are first bonded to the Y axis stage 634 and the X axis stage 644, respectively. By looking at the end of the optical fiber 106 through the microscope and simultaneously pulling the metal connections 652 and 654, the X axis stage 644 moves along both the X and Y axes to position the end 104 at a particular location. You can. After the X axis stage 644 moves the end 104 to an appropriate location, the connections 652 and 654 are joined or spot welded to that location. The XY microstage 622 has a lever 622 shown in FIG. 29C to reduce the movement of the X axis stage 644 compared to the movement of the distal end 664 of the XY microstage 622. For the XY microstage 622 shown in the figure, etching to form the stages 634 and 644 yields a cantilevered lever 622 from the Y axis stage 634. The connection 654 is preferentially bonded to both the X-axis stage 644 and the lever 622. Similarly, the end of the lever 622 at the distal end from the lever in which the connection 666 is engaged with the Y-axis stage 634. Is fixed to. The X axis stage 644 properly positions the end 104 before the connection 666 is joined or spot welded to the Y axis stage 634. Alternatively, as shown in FIG. 29C, the connection 654 may be omitted from the XY microstage 622, such that between the X-axis stage 644 and the cantilevered lever 622 from the Y-axis stage 634. It is substituted with a flexible pushpin [672: well known in the art to combine the. Opposite ends of the flexible pushpin 672 are coupled to the X-axis stage 644 and the lever 622 by the curved portion 674, respectively. In the embodiment of the XY microstage 622 shown in FIG. 29C, one connection 666 for securing the X axis stage 644 when the end 104 of the optical fiber 106 is at a particular position of the optical fiber. Need only. Also, the movement of the X axis stage 644 is bidirectional because the flexible pushpin 672 can push and pull on the X axis stage 644.

레버(622)에 대한 이전의 설명은 X 축 스테이지(644)에 대한 X 축의 움직임만을 기술하였지만, 유사한 레버가 외부 기저부(632)에 대해서 Y 축 스테이지(634)에 대한 Y 축의 움직임 및 X 축 스테이지(644)에 대한 Y 축의 움직임을 달성하기 위한 외부 기저부(632) 내에 통합될 수 있다.Although the previous description of the lever 622 described only the movement of the X axis with respect to the X axis stage 644, the similar lever is the movement of the Y axis relative to the Y axis stage 634 with respect to the outer base 632 and the X axis stage. It can be integrated into the outer base 632 to achieve movement of the Y axis relative to 644.

상기한 바와 같이, XY 마이크로스테이지(622)는 XY 마이크로스테이지의 X 축 및 Y 축을 따라 광섬유(106)의 단부를 고정 및 조정할 수 있다. 그러나, 광섬유(106)의 단부(104)에 대해서 적절하게 렌즈의 초점을 맞추면,길이방향축(144)을 따라 단부(104) 또는 렌즈(112) 중 어느 하나의 관련 움직임을 필요로 할 수 있다. 광섬유(106)의 단부(104)와 렌즈(112) 사이의 분리는 여러 상이한 방식으로 조정될 수 있다. SPIE Proc., vol. 2687, pg.34에 브라이트(Bright) 등에 의해 발표된 논문에는 다결정 실리콘 미러가 제조되는 기판 상에 정전기적으로 수직하게 배치될 수 있는 피스톤과 같이 움직이는 다결정 실리콘 미러를 개시한다.As described above, the XY microstage 622 may fix and adjust the ends of the optical fiber 106 along the X and Y axes of the XY microstage. However, properly focusing the lens with respect to the end 104 of the optical fiber 106 may require associated movement of either the end 104 or the lens 112 along the longitudinal axis 144. . The separation between the end 104 of the optical fiber 106 and the lens 112 can be adjusted in several different ways. SPIE Proc., Vol. A paper published by Bright et al. In 2687, pg. 34, discloses a polycrystalline silicon mirror that behaves like a piston that can be placed electrostatically perpendicularly onto a substrate from which it is manufactured.

도 30a는 한면만 볼록한 렌즈가 제조되는 기판에 수직한 길이방향축(144)을 따라 정전기적으로 배치될 수 있고, RIE 에칭을 사용하여 SOI 웨이퍼(162)를 마이크로머시닝 처리한 단일체형의 한면만 볼록한 렌즈(112)를 도시한다. 길이방향축(144)을 따라 렌즈(122)를 정적기적으로 치환할 수 있게 하기 위해서는, 도 30b에 도시된 바와 같이, 렌즈(112)가 3개의 V형 만곡부(682)에 의해 웨이퍼(162)의 장치 실리콘층(166) 주위에서 지지된다. 렌즈(112)의 주변 둘레 일부분까지 연장되는 각 만곡부(682)의 일단부가 주변 장치 실리콘층(166)에 결합되는 한편, 또 다른 단부는 렌즈(112)에 결합된다. 도 30a에 도시된 렌즈(112)의 우측에 배치되고, 웨이퍼(162)로부터 전기적으로 절연되는 편향 전극(684)을 제외하면, 전 어셈블리가 하나의 단일체형 실리콘 구조로서 구성된다. 전극(684)와 장치 실리콘층(166) 사이에 전기 전위를 공급함으로써 생성되는 전극(684)와 결합된 만곡부(682) 및 렌즈(112) 사이의 정전기 인력이 길이방향축(144)을 따라 전극(684) 측으로 렌즈를 당긴다.FIG. 30A shows that the monolithic one-sided surface can be disposed electrostatically along the longitudinal axis 144 perpendicular to the substrate on which the one-sided convex lens is manufactured, and micromachined the SOI wafer 162 using RIE etching. The convex lens 112 is shown. In order to be able to statically displace the lens 122 along the longitudinal axis 144, as shown in FIG. 30B, the lens 112 is connected to the wafer 162 by three V-shaped curved portions 682. Is supported around the device silicon layer 166. One end of each curved portion 682 extending to a portion of the periphery of the lens 112 is coupled to the peripheral silicon layer 166, while the other end is coupled to the lens 112. Except for the deflection electrode 684 disposed on the right side of the lens 112 shown in FIG. 30A and electrically insulated from the wafer 162, the entire assembly is constructed as one monolithic silicon structure. Electrostatic attraction between the curved portion 682 and the lens 112 coupled with the electrode 684 produced by supplying an electrical potential between the electrode 684 and the device silicon layer 166 is along the longitudinal axis 144. Pull the lens to the (684) side.

IR 광섬유 전송을 위해 적절한 실리콘 렌즈가 상업적으로 이용 가능하고, 본발명에서 사용하기 위해 적응될 수 있다. 따라서, 소형의 개별적인 상업적으로 이용 가능한 마이크로렌즈가 만곡부(682)에 의해 지지되는 편평한 멤브레인 내로 에칭되는 공동 내에 위치될 수 있다. 이와 달리, 렌즈(112)가 RIE를 사용하여 형성될 수 있는 한편, 만곡부(682)가 형성된다. 또한, 다른 실시예는 우선 렌즈(112)를 다이아몬드형으로 회전시키는 한편 렌즈를 에칭으로부터 보호하는 한편 만곡부(682)를 RIE를 사용하여 형성하는 것이다. 또한, 다른 실시예는 우선 RIE를 사용하여 만곡부(682)를 형성하는 한편 렌즈(112)가 형성되는 영역을 보호하고, 렌즈(112)를 다이아몬드형으로 회전시킨다. 렌즈(112) 및 만곡부(682)가 소정의 이러한 방식으로 형성된 후, 렌즈 및 만곡부 하의 웨이퍼(162)가 이방성 에칭에 의해 제거되어 이산환규소층(164)이 노출된다. 이러한 방식으로 제조된 렌즈(112)의 후면은 광학적으로 편평하다.Silicon lenses suitable for IR fiber transmission are commercially available and can be adapted for use in the present invention. Thus, small individual commercially available microlenses can be placed in a cavity that is etched into a flat membrane supported by curved portion 682. Alternatively, lens 112 may be formed using RIE, while curved portion 682 is formed. Another embodiment is also to first rotate the lens 112 in diamond shape while protecting the lens from etching while forming the bend 682 using RIE. Further, another embodiment first uses the RIE to form the curved portion 682 while protecting the area where the lens 112 is formed, and rotating the lens 112 in a diamond shape. After the lens 112 and the bend 682 are formed in any such manner, the wafer 162 under the lens and the bend is removed by anisotropic etching to expose the silicon dioxide ring 164. The backside of the lens 112 manufactured in this manner is optically flat.

정전기 발동 작용 대신에, 렌즈(112)는 전자기적으로 길이방향축(144)을 따라 이동할 수 있다. 도 30c에 도시된 바와 같이, 도 30a에 도시된 렌즈(112)에 인접하게 배치된 전극(684)이 렌즈(112)의 길이방향축(144)에 병렬인 전극의 자기장에 의해 방향지어지는 영구 자석(692)로 치환된다. 또한 코일(694)이 렌즈(112)를 둘러 싼다. 코일(694)로부터의 전기 리드가 렌즈(112)의 선형 변위를 보장하기 위해 만곡부(682)를 통하여 대칭적으로 장치 실리콘층(166)에 나타내는 것이 바람직하다. 코일(694)에 공급된 전류의 방향에 따라서, 렌즈(112)가 광섬유(106)의 단부(104) 측으로 또는 측으로부터 이동한다.Instead of the electrostatic actuation action, the lens 112 can move electromagnetically along the longitudinal axis 144. As shown in FIG. 30C, the electrode 684 disposed adjacent to the lens 112 shown in FIG. 30A is permanently directed by the magnetic field of the electrode parallel to the longitudinal axis 144 of the lens 112. Replaced by a magnet 692. Coil 694 also surrounds lens 112. It is preferred that electrical leads from coil 694 appear symmetrically to device silicon layer 166 through bend 682 to ensure linear displacement of lens 112. According to the direction of the current supplied to the coil 694, the lens 112 moves to or from the end 104 side of the optical fiber 106.

광섬유 스위치(400)에 대한 많은 원거리 통신 어플리케이션에 있어서, 광섬유 스위치(400)에 도달하는 광이 사전에 통상적으로 집적 칩 형태일 수 있는 경로 지정 파장 디멀티플렉서를 통하여 전달될 수 있다. 경로 지정 파장 디멀티플렉서 제조에 있어서 유효 비용은 경로 지정 파장 디멀티플렉서의 평면 회로로부터 출력 광섬유로 접속하는 비용이다. 상기한 광섬유 스위치(400)의 반사 전환 모듈(100)이 적절하게 구성되는 경우, 경로 지정 파장 디멀티플렉서와 광섬유 사이의 접속을 구성할 필요가 없다. 또한, 경로 지정 파장 디멀티플렉서로부터의 출력 광빔이 간단하게 반사를 감소시키는 반사 방지 피복을 구비할 수 있는 반사 전환 모듈(100)의 렌즈(112)에 대한 자유 공간에 결합된다.In many telecommunication applications for the optical fiber switch 400, the light reaching the optical fiber switch 400 may be delivered through a routing wavelength demultiplexer, which may typically be in the form of an integrated chip in advance. The effective cost in manufacturing the routed wavelength demultiplexer is the cost of connecting from the planar circuit of the routed wavelength demultiplexer to the output optical fiber. When the reflection switching module 100 of the optical fiber switch 400 is properly configured, there is no need to configure a connection between the routing wavelength demultiplexer and the optical fiber. In addition, the output light beam from the routing wavelength demultiplexer is coupled to the free space for the lens 112 of the reflection conversion module 100, which may be provided with an antireflective coating that simply reduces reflection.

도 31은 몇개의 디멀티플렉스형 평면 도파관(704)을 구비하는 경로 지정 파장 디멀티플렉서(702)의 배열을 도시한다. 디멀티플렉서형 평면 도파관(704)이 광빔(108)을 디멀티플렉서형 평면 도파관에 접하는 렌즈(112) 측으로 바로 방출함으로써, 광섬유에 대한 경로 지정 파장 디멀티플렉서(702)를 결합하기 위한 소정의 필요성을 제거한다. 디멀티플레서형 평면 도파관(704)에 이르는 경로 지정 파장 디멀티플렉서(702)의 기판(706)이 렌즈(112)에 인접하게 위치하여 반사 전환 모듈(100)에 입력 광빔(108)을 공급할 수 있다. 마찬가지로, 출력 광빔(108)이 반사 전환 모듈(100)에 남으면, 렌즈(112)가 직접 광빔(108)을 광빔이 하나 또는 몇개의 출력 광섬유 내로 다중화될 수 있는 디멀티플렉서형 평면 도파관(704)에 결합할 수 있다. 파장 변환기에 의해 사용하기 위한 수렴 블럭(152)에 있어서 몇개의 여분 출력 및 입력 구멍(154)을 제공 및 보존함으로써, 광섬유 스위치(400)가 광섬유 스위치(400)에 결합된 소정의 광섬유로부터 수광되는 광을 위한 파장 변환을 제공할 수 있다.FIG. 31 shows an arrangement of routing wavelength demultiplexer 702 with several demultiplexed planar waveguides 704. The demultiplexer planar waveguide 704 emits the light beam 108 directly to the lens 112 side that is in contact with the demultiplexer planar waveguide, thereby eliminating any need to couple the routing wavelength demultiplexer 702 to the optical fiber. A substrate 706 of the routing wavelength demultiplexer 702 leading to the demultiplexer type planar waveguide 704 may be positioned adjacent the lens 112 to supply the input light beam 108 to the reflection conversion module 100. Similarly, if the output light beam 108 remains in the reflection conversion module 100, the lens 112 directly couples the light beam 108 to a demultiplexer type planar waveguide 704 in which the light beam can be multiplexed into one or several output optical fibers. can do. By providing and preserving some redundant output and input holes 154 in a converging block 152 for use by the wavelength converter, the optical fiber switch 400 is received from a predetermined optical fiber coupled to the optical fiber switch 400. It can provide wavelength conversion for light.

비록 본 발명이 현재 바람직한 실시예에 대해서 기술되었지만, 이러한 상세한 설명은 순수하게 예시적이고, 한정하는 것이 아니라는 것이 이해되어져야 한다. 결과적으로, 본 발명의 정신 및 범주에서 벗어나는 일없이, 다양한 변경, 수정 및/또는 본 발명과는 다른 응용이 상기 상세한 설명을 읽은 후 당업자에게 제안 가능하다는 것은 의심할 바 없다. 따라서, 다음의 특허 청구 범위는 본 발명의 참 정신 및 범주 내에서 모든 변경, 수정 또는 다른 응용을 포함한다.Although the present invention has been described with respect to the presently preferred embodiments, it is to be understood that this detailed description is purely illustrative and not restrictive. As a result, without departing from the spirit and scope of the present invention, there is no doubt that various changes, modifications and / or applications other than the present invention can be suggested to those skilled in the art after reading the above detailed description. Accordingly, the following claims are intended to embrace all such alterations, modifications or other applications that fall within the true spirit and scope of this invention.

Claims (20)

광섬유 전환 모듈로서,An optical fiber conversion module, 자유 공간 광경로의 대향 단부에서 서로 분리되어 있는 제1 및 제2 광섬유 저장소 그룹과;First and second optical fiber storage groups separated from one another at opposite ends of the free space optical path; 상기 제1 및 제2 광섬유 저장소 그룹에 각각 고정된 광섬유 단부에 병렬로 배치되고, 상기 광섬유 저장소 그룹들 사이의 광경로를 따라 배치되는 렌즈들과;Lenses disposed in parallel at optical fiber ends fixed to the first and second optical fiber storage groups, respectively, and arranged along an optical path between the optical fiber storage groups; 상기 광섬유 저장소들 사이의 광경로를 따라 양쪽에 배치되는 제1 및 제2 반사 광빔 편향기 세트들을 포함하고;First and second reflected light beam deflector sets disposed on both sides along an optical path between the optical fiber reservoirs; 상기 각 광섬유 저장소 그룹은 각각 광섬유들의 단부들을 수납 및 고정하기 위해 적응되며;Each said optical fiber storage group is adapted to receive and fix ends of optical fibers, respectively; 상기 각 렌즈들은 각각 상기 제1 및 제2 광섬유 저장소 그룹에 결합된 광섬유의 단부에 대해서 배치되기 때문에, 상기 광섬유의 단부로부터 방출될 수 있는 광빔이 상기 바로 인접한 렌즈들을 통하여 전달되어 상기 제2 또는 제1 광섬유 저장소 그룹 측의 상기 렌즈들로부터 상기 광경로를 통하여 준평형의 빔으로서 전파되며;Since each of the lenses is disposed with respect to an end of the optical fiber coupled to the first and second optical fiber storage groups, respectively, a light beam that can be emitted from the end of the optical fiber is transmitted through the immediately adjacent lenses so that the second or second 1 propagates as a semi-balanced beam through the light path from the lenses on the optical fiber reservoir group side; 상기 각 광빔 편향기 세트들은 상기 광섬유 저장소들 중 하나에 결합되고, 하나의 광섬유 저장소가 결합되는 상기 광섬유 저장소 그룹에서의 상기 광섬유와 동일한 광빔 편향기 수를 가지며,The respective light beam deflector sets are coupled to one of the optical fiber reservoirs and have the same number of light beam deflectors as the optical fiber in the optical fiber reservoir group to which one optical fiber reservoir is coupled, 상기 제1 또는 상기 제2 광빔 편향기 세트는,The first or second light beam deflector set, 상기 결합된 광섬유 저장소 그룹에 있어서의 광섬유들 중 하나와 결합되며;Is combined with one of the optical fibers in the combined optical fiber storage group; 상기 광경로를 따라 배치되어 광섬유에 결합된 렌즈들로부터 방출될 수 있는 준평형 광빔이 상기 광경로를 통하여 상기 렌즈들로부터 반사되어 상기 광빔 편향기에 닿고;A quasi-equilibrium light beam disposed along the light path and capable of being emitted from lenses coupled to the optical fiber is reflected from the lenses through the light path to reach the light beam deflector; 상기 결합된 광섬유로부터 방출될 수 있는 상기 준평형 광빔을 반사시키기 위해 방향지어진 상기 광섬유 전환 모듈에 공급되는 구동 신호들에 의해 활성화될 수 있어, 또한 상기 제2 또는 상기 제1 광빔 편향기 세트에 있어서의 광빔 편향기들 중 선택된 하나에 반사되어 소멸됨으로써,In the second or first light beam deflector set may be activated by drive signals supplied to the optical fiber conversion module directed to reflect the quasi-balanced light beam that may be emitted from the combined optical fiber. Reflects off and disappears from a selected one of the light beam deflectors of 한 쌍의 광빔 편향기들, 상기 제1 광빔 편향기 세트에 속하는 상기 쌍에 대한 하나의 광빔 편향기 및 상기 제2 광빔 편향기 세트에 속하는 하나가 상기 제2 또는 상기 제1 광섬유 저장소 그룹에 고정될 수 있는 광섬유를 집어 넣기 위해서 상기 한 쌍의 활성화된 광빔 편향기에서 순차적으로 반사되어 소멸하도록 상기 제1 또는 상기 제2 광섬유 저장소 그룹 중 어느 하나의 상기 광섬유 저장소에 고정될 수 있는 하나의 광섬유의 단부로부터 상기 광경로를 통하여 전파되는 준평형 광빔을 상기 광섬유 저장소들 중 선택된 하나 내로 결합하기 위해 상기 광빔 편향기들로 공급되는 상기 구동 신호에 의해 선택 및 방향지어질 수 있는 광섬유 전환 모듈.A pair of light beam deflectors, one light beam deflector for the pair belonging to the first light beam deflector set and one belonging to the second light beam deflector set fixed to the second or the first optical fiber storage group One optical fiber that can be secured to the optical fiber reservoir of either the first or the second optical fiber reservoir group to be sequentially reflected and extinguished in the pair of activated light beam deflectors to retract the optical fiber that can be made. An optical fiber switching module that can be selected and oriented by the drive signal supplied to the light beam deflectors to couple the quasi-balanced light beam propagating through the light path from an end into a selected one of the optical fiber reservoirs. 제1항에 있어서, 상기 제1 광섬유 저장소 그룹은 상기 광섬유 전환 모듈의 측면 A에 위치하고, 상기 제2 광섬유 저장소 그룹은 상기 광섬유 전환 모듈의 측면B에 위치하며, 측면 A는 측면 B로부터 이격되어 있고, 상기 제1 및 제2 광빔 편광기 세트들은 또한 서로로부터 이격되어 있는 것인 광섬유 전환 모듈.The optical fiber switching group of claim 1, wherein the first optical fiber storage group is located at side A of the optical fiber switching module, the second optical fiber storage group is located at side B of the optical fiber switching module, and the side A is spaced from side B. And the first and second light beam polarizer sets are also spaced apart from each other. 제2항에 있어서, 측면 A와 측면 B 사이의 상기 광경로는 C형인 것인 광섬유 전환 모듈.The optical fiber conversion module according to claim 2, wherein the optical path between side A and side B is C type. 제2항에 있어서, 측면 A와 측면 B 사이의 상기 광경로는 Z형인 것인 광섬유 전환 모듈.The optical fiber conversion module according to claim 2, wherein the optical path between side A and side B is Z-shaped. 제2항에 있어서, 측면 A와 측면 B 사이의 상기 광경로는 W형인 것인 광섬유 전환 모듈.The optical fiber conversion module according to claim 2, wherein the optical path between side A and side B is W type. 제2항에 있어서, 상기 광빔 편광기 세트들 사이의 상기 광경로를 접기 위해서 미러가 상기 광빔 편광기 세트들 사이에 배치되는 것인 광섬유 전환 모듈.3. The optical fiber conversion module of claim 2, wherein a mirror is disposed between the light beam polarizer sets to fold the light path between the light beam polarizer sets. 제1항에 있어서, 상기 광빔 편광기 세트들 사이의 상기 광경로를 접기 위해서 미러가 상기 광빔 편광기 세트들 사이에 배치되는 것인 광섬유 전환 모듈.The optical fiber conversion module of claim 1, wherein a mirror is disposed between the light beam polarizer sets to fold the light path between the light beam polarizer sets. 제1항에 있어서, 상기 제1 광섬유 저장소 그룹이 하나의 광섬유 저장소만을 구비하고, 상기 제2 광섬유 저장소 그룹이 나머지 광섬유 저장소를 구비함으로써,상기 광섬유 전환 모듈이 하나의 광섬유 저장소에 고정될 수 있는 광섬유의 단부로부터 상기 제2 광섬유 저장소 그룹에 고정될 수 있는 소정의 광섬유의 단부로 광빔을 결합시키는 것인 광섬유 전환 모듈.The optical fiber of claim 1, wherein the first optical fiber storage group has only one optical fiber storage and the second optical fiber storage group has the remaining optical fiber storage, so that the optical fiber conversion module can be fixed to one optical fiber storage. Coupling a light beam from an end of the optical fiber to an end of a predetermined optical fiber that can be secured to the second optical fiber storage group. 제1항에 있어서, 상기 광섬유 전환 모듈에 구비된 렌즈들이 각 렌즈들의 길이방향축에 대해서 경사진 각으로 방향지어진 대면들을 갖기 때문에, 상기 광섬유의 중심선에 대한 각으로 방출되는 상기 광섬유 저장소들에 저장될 수 있는 광섬유의 단부들로부터의 광빔들이 상기 렌즈들의 길이방향축으로 정렬되는 것인 광섬유 전환 모듈.The optical fiber storage module of claim 1, wherein the lenses included in the optical fiber conversion module have facing surfaces oriented at an angle inclined with respect to the longitudinal axis of each lens, so that they are stored in the optical fiber reservoirs emitted at an angle to the centerline of the optical fiber. Wherein the light beams from the ends of the optical fiber may be aligned with the longitudinal axis of the lenses. 제1항에 있어서, 상기 광섬유 전환 모듈에 구비된 렌즈들이 상기 광섬유 저장소들 중 하나에 고정될 수 있는 광섬유의 단부에 보다 인접하여 배치되는 보다 작은 지름의 외부면으로 형성되고, 또한 상기 렌즈들이 상기 렌즈들의 상기 보다 작은 지름의 외부면보다는 상기 광섬유 저장소들 중 하나에 고정될 수 있는 광섬유의 단부로부터 더 멀리 배치되는 보다 큰 지름의 외부면으로 형성되는 것인 광섬유 전환 모듈.The lens of claim 1, wherein the lenses provided in the optical fiber conversion module are formed with a smaller diameter outer surface disposed closer to an end of the optical fiber that can be fixed to one of the optical fiber reservoirs. And a larger diameter outer surface disposed further from an end of the optical fiber that can be secured to one of the optical fiber reservoirs than the smaller diameter outer surface of the lenses. 제1항에 있어서, 개별적인 광섬유 저장소들은 원뿔형이고, 상기 광섬유 저장소에 고정될 수 있는 광섬유에 결합되는 렌즈들을 전달하는 개별적이고, 쌍을 이루며, 원뿔형인 광섬유 시준기 어셈블리를 수납하기 위해 적응되며, 또한 상기 광섬유 시준기 어셈블리는 광섬유 시준기 어셈블리의 단부를 수납 및 고정하기 위해 적응되는 것인 광섬유 전환 모듈.The optical fiber collimator of claim 1, wherein the individual optical fiber reservoirs are conical and adapted to receive a separate, paired, conical optical fiber collimator assembly that carries lenses coupled to an optical fiber that can be secured to the optical fiber reservoir. The optical fiber collimator assembly is adapted to receive and fix an end of the optical fiber collimator assembly. 제11항에 있어서, 상기 광빔이 전파되는 상기 광경로를 둘러싸는 환경 하우징을 더 포함하는 것인 광섬유 전환 모듈.12. The optical fiber conversion module of claim 11, further comprising an environmental housing surrounding the light path through which the light beam propagates. 제12항에 있어서, 상기 환경 하우징이 상기 광섬유 전환 모듈에 대한 안정된 동작 환경을 유지하기 위한 온도 규정을 제공하는 것인 광섬유 전환 모듈.13. The optical fiber conversion module of claim 12, wherein the environmental housing provides a temperature regulation to maintain a stable operating environment for the optical fiber conversion module. 제12항에 있어서, 상기 환경 하우징을 통과하는 건조 기체는 수분이 상기 광섬유 전환 모듈 내에 응축되는 것을 방지하는 것인 광섬유 전환 모듈.13. The optical fiber conversion module of claim 12, wherein the drying gas passing through the environmental housing prevents moisture from condensing in the optical fiber conversion module. 제12항에 있어서, 상기 환경 하우징이 가압되어 상기 광섬유 전환 모듈을 집어 넣는 상기 환경 하우징 주위의 대기를 배출하는 것인 광섬유 전환 모듈.13. The optical fiber conversion module of claim 12, wherein the environmental housing is pressurized to exhaust air around the environmental housing that houses the optical fiber conversion module. 제12항에 있어서, 상기 환경 하우징은 수분이 상기 광섬유 전환 모듈 내에 응축되는 것을 방지하기 위해 불포화 가능한 마이크로드라이어를 구비하는 것인 광섬유 전환 모듈.13. The optical fiber conversion module of claim 12, wherein the environmental housing includes a microdryer that is unsaturated to prevent moisture from condensing in the optical fiber conversion module. 제12항에 있어서, 상기 환경 하우징의 벽은 상기 구동 신호들이 전달되는 전기 공급부에 의해 관통되는 것인 광섬유 전환 모듈.13. The optical fiber conversion module of claim 12, wherein the wall of the environmental housing is penetrated by an electrical supply through which the drive signals are transmitted. 광섬유 스위치로서,As an optical fiber switch, 광섬유들의 단부들을 수납 및 고정하고, 광섬유 전환 모듈에 고정된 한 쌍의 광섬유들 사이에 광빔을 결합시키기 위한 상기 광섬유 전환 모듈에 공급되는 구동 신호들에 응답하여 방향지어지는 쌍들로서 선택될 수 있는 복수의 반사 광빔 편향기를 구비하는 광섬유 전환 모듈과;A plurality that can be selected as pairs oriented in response to drive signals supplied to the optical fiber conversion module for receiving and fixing ends of the optical fibers and for coupling a light beam between a pair of optical fibers fixed to the optical fiber conversion module. An optical fiber conversion module having a reflected light beam deflector; 포트카드에 구비된 적어도 하나의 광빔 편향기을 방향짓기 위한 상기 광섬유 전환 모듈에 상기 구동 신호들을 공급하고, 상기 광빔 편향기에 의해 생성되는 방향 신호들을 수신하는 적어도 하나의 포트카드를 포함하고,At least one port card for supplying the driving signals to the optical fiber switching module for directing at least one light beam deflector provided in the port card, and receiving the direction signals generated by the light beam deflector, 상기 광섬유 전환 모듈은 또한 상기 광섬유 전환 모듈의 방향을 지시하는 각 광빔 편향기로부터 방향 신호들을 생성하며,The optical fiber conversion module also generates direction signals from each light beam deflector indicating the direction of the optical fiber conversion module, 상기 포트카드는 또한 상기 광빔 편향기에 대한 방향을 특정하는 데이터를 수신하고, 상기 광빔 편향기로부터 수신되는 상기 방향 신호들을 갖는 이들 수신된 데이터를 포함하며, 상기 광섬유 전환 모듈에 공급되는 구동 신호를 조정하여 상기 수신된 데이터 및 상기 방향 신호들 사이의 소정의 차를 감소시키는 광섬유 스위치.The port card also receives data specifying the direction for the light beam deflector, includes these received data with the direction signals received from the light beam deflector, and adjusts the drive signal supplied to the optical fiber conversion module. Thereby reducing a predetermined difference between the received data and the direction signals. 광섬유들의 단부들을 수납 및 고정하는 광섬유 전환 모듈을 구비하고, 상기 광섬유 전환 모듈에 고정된 한 쌍의 광섬유들 사이에 광빔을 결합시키기 위한 상기광섬유 전환 모듈에 공급되는 구동 신호들에 응답하여 방향지어지는 쌍들로서 선택될 수 있는 복수의 반사 광빔을 구비하며, 상기 광섬유 전환 모듈은 또한 광빔 편향기의 방향을 지시하는 각 광빔 편향기로부터 방향 신호들을 생성하는 광섬유 스위치에 사용하기 위해 적응된 포트카드로서,An optical fiber switching module for receiving and fixing ends of the optical fibers, the optical fiber switching module being directed in response to drive signals supplied to the optical fiber switching module for coupling the light beam between a pair of optical fibers fixed to the optical fiber switching module. A port card adapted for use in an optical fiber switch having a plurality of reflected light beams that can be selected as pairs, wherein the fiber optic switching module is also adapted for use in generating optical signals from each light beam deflector indicating the direction of the light beam deflector, 상기 포트카드는,The port card, 드라이버 회로에 구비된 적어도 하나의 광빔 편향기를 방향짓기 위한 상기 광섬유 전환 모듈에 상기 구동 신호들을 공급하는 드라이버 회로와;A driver circuit for supplying the drive signals to the optical fiber switching module for directing at least one light beam deflector provided in the driver circuit; 상기 광빔 편향기에 대한 방향을 특정하고, 또한 상기 광빔 편향기에 의해 생성되는 방향 신호들을 수신하는 2중축 서보를 구비하며,A dual axis servo that specifies a direction to the light beam deflector and also receives direction signals generated by the light beam deflector, 상기 데이터와 상기 광빔 편향기로부터 수신되는 상기 방향 신호들을 비교하고, 상기 광섬유 전환 모듈에 공급되는 상기 구동 신호들을 조정하여 상기 수신된 데이터와 상기 방향 신호들 사이의 소정의 차를 감소시키는 포트카드.And comparing the data with the direction signals received from the light beam deflector and adjusting the drive signals supplied to the optical fiber conversion module to reduce a predetermined difference between the received data and the direction signals. 제19항에 있어서, 상기 드라이버 회로는 정전기 구동 신호들을 상기 광섬유 전환 모듈에 공급하는 것인 포트카드.20. The port card of claim 19, wherein said driver circuit supplies electrostatic drive signals to said fiber optic switching module.
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