CN104181690A - 一种3d-mems光开关 - Google Patents

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Abstract

一种3D-MEMS光开关，包括：准直器阵列、PD阵列、覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃、微机电系统MEMS微镜以及与所述PD阵列、所述MEMS微镜连接的核心光开关控制器。本发明中，将PD阵列集成到核心光开关内部，简化了光开关架构和体积，采用覆盖在PD阵列上且加镀有部分反射膜的窗口玻璃，折叠了光路，光信号部分透射到PD阵列上，从而核心光开关控制器根据PD阵列检测到的光信号的光功率调整MEMS微镜，使3D-MEMS光开关的插入损耗满足预设的衰减区间，本发明简化了空间光路的设计，有利于实现大规模3D-MEMS光开关，且节省了成本。

Description

一种3D-MEMS光开关
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种3D-MEMS光开关。
背景技术
随着信息技术的不断发展，DWDM（Dense Wavelength DivisionMultiplexing，密集波分复用）技术的发展为点到点的光纤大容量传输提供了有效途径。全光通信网在干线上采用DWDM技术扩容，在交叉节点上采用光分插复用器（OADM，Optical Add-Drop Multiplexer）、光交叉连接器（OXC，Optical Cross Connect）实现，并通过光纤接人技术实现光纤到家（FTTH，Fiber To The Home）。OXC和OADM是全光网的核心技术，OXC和OADM的核心是光开关和光开关阵列。MEMS（Micro-Electro-Mechanic System，微机电系统）光开关可分为2D-MEMS（2-Dimensions Micro-Electro-Mechanic System，二维微机电系统）光开关和3D-MEMS（3-Dimensions Micro-Electro-MechanicSystem，三维微机电系统）光开关，2D-MEMS光开关由于通道间插损不均衡，无法实现大规模开关阵列，3D-MEMS光开关由于每个端口间距离相差小，可实现非常大规模的开关矩阵。则3D-MEMS光开关可实现大容量OXC节点，可应用在大容量光交换领域。
3D-MEMS通过微镜的旋转，偏转光路，以达到光路切换的目的。而由于惯性，振动等因素，微镜不能稳定快速地旋转到最佳位置，从而使得3D-MEMS光开关的插入损耗不能达到最佳状态。现有技术中，在光纤的输入端口和输出端口加入功率检测模块，通过对比输入功率与输出功率并将对比结果反馈给微镜，形成一个闭环反馈机制，以控制微镜，从而使微镜校准到最佳状态，使得3D-MEMS光开关的插入损耗达到最小。
现有技术中的3D-MEMS光开关，将光开关光功率检测模块和核心光开关模块分离设置，如图1所示，光开关光功率检测模块位于光纤的输入/输出端口，每一路的输入端口都接一个1×2的coupler（耦合器），coupler的两个输出端口可按需求分光，例如：5%：95%、2%：98%或10%：90%等。分光比少的一端接上一个PD（power detector，功率检测器），用于光功率检测。分光比多的一端接入到核心光开关模块。输入端的全部coupler和PD置于一个光功率检测模块，输出端同理也形成一个光功率检测模块。
现有技术中的缺点：在光纤的输入端口和输出端口加入功率检测模块，核心光开关模块与光功率检测模块分离设置，均需通过数据线连接到主控板上，数据线的长短将限制光功率检测模块和核心光开关模块之间的通信速率，从而延长微镜的校准稳定时间；当要实现大规模3D-MEMS光开关时，需使用较多coupler和PD，使得光功率检测模块体积变得非常大，不利于实际使用；每一路使用一个coupler和一个PD，随着3D-MEMS规模的增大，增加了成本。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种3D-MEMS光开关。将PD阵列集成到核心光开关内部，简化了光开关架构和体积，采用加镀有部分反射膜的窗口玻璃，折叠了光路，简化了空间光路的设计，有利于实现大规模3D-MEMS光开关，且节省了成本。
为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面提供了一种3D-MEMS光开关，包括：
准直器阵列、PD阵列、覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃、MEMS微镜以及与所述PD阵列、所述MEMS微镜连接的核心光开关控制器；
所述覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃，用于从所述准直器阵列获取光信号，将从所述准直器阵列获取到的光信号部分反射到所述MEMS微镜上并部分透射到所述PD阵列上，还用于获取所述MEMS微镜反射的光信号，将所述MEMS微镜反射的光信号部分反射到所述准直器阵列上并部分透射到所述PD阵列上；
所述PD阵列，用于检测所述透射到PD阵列上的光信号的光功率；
所述核心光开关控制器，用于根据所述检测到的所述透射到PD阵列上的光信号的光功率调整所述MEMS微镜，使所述3D-MEMS光开关的插入损耗满足预设的目标衰减值。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述PD阵列固定在所述准直器阵列上，或通过支架固定于所述准直器阵列的输入/输出光路上。
在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述PD阵列包括：输入PD阵列和输出PD阵列；
所述覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃包括：输入窗口玻璃和输出窗口玻璃；
所述准直器阵列包括：输入准直器阵列和输出准直器阵列；
所述MEMS微镜包括：输入MEMS微镜和输出MEMS微镜；
所述输入窗口玻璃，用于从所述输入准直器阵列中获取所述光信号，将从所述输入准直器阵列获取到的光信号部分反射到所述输入MEMS微镜上并部分透射到所述输入PD阵列上；
所述输入MEMS微镜，用于将所述光信号反射到所述输出MEMS微镜上；
所述输出MEMS微镜，用于将所述光信号反射到所述输出窗口玻璃上；
所述输出窗口玻璃，用于获取所述输出MEMS微镜反射的光信号，将所述MEMS微镜反射的光信号部分反射到所述输出准直器阵列上并部分透射到所述输出PD阵列上。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述输入PD阵列所在平面与所述输出PD阵列所在平面互相平行；所述输入准直器阵列所在平面与所述输出准直器阵列所在平面互相平行；所述输入MEMS微镜所在平面与所述输出MEMS微镜所在平面互相平行。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述输入PD阵列与所述输出PD阵列设于同一平面；所述输入准直器阵列和所述输出准直器阵列位于同一平面；所述输入MEMS微镜和所述输出MEMS微镜位于同一平面。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述3D-MEMS光开关还包括：反射镜或三角棱镜，设于所述PD阵列与所述MEMS微镜之间的光路上，用于将经过所述输入MEMS微镜反射的光信号反射到所述输出MEMS微镜上。
在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃，从所述准直器阵列获取到的光信号部分反射到所述MEMS微镜上并部分透射到所述PD阵列上，具体包括：
将从所述准直器阵列获取到的光信号按预设的第一比例反射到所述MEMS微镜上并按预设的第二比例透射到所述PD阵列上；
所述覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃，将所述MEMS微镜反射的光信号部分反射到所述准直器阵列上并部分透射到所述PD阵列上，具体包括：
将所述MEMS微镜反射的光信号按所述预设的第一比例反射到所准直器阵列上并按所述预设的第二比例透射到所述PD阵列上。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述输入PD阵列用于检测所述透射到所述输入PD阵列上的光信号的输入光功率；
所述输出PD阵列用于检测所述透射到所述输出PD阵列上的光信号的输出光功率；
所述核心光开关控制器具体用于：当所述3D-MEMS光开关的插入损耗不满足预设的衰减区间时，调整所述MEMS微镜的角度，使所述3D-MEMS光开关的插入损耗满足预设的目标衰减值。
在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述PD阵列由多个子PD阵列构成。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述输入PD阵列与所述输出PD阵列连接为一体，所述输入窗口玻璃与所述输出窗口玻璃连接为一体。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第十种可能的实现方式中，所述输入MEMS微镜与所述输出MEMS微镜连接为一体。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第十一种可能的实现方式中，所述输入准直器阵列与所述输出准直器阵列连接为一体。
通过本发明实施例，将PD阵列集成到核心光开关内部，简化了光开关架构和体积，采用覆盖在PD阵列上且加镀有部分反射膜的窗口玻璃，折叠了光路，光信号部分透射到PD阵列上，从而核心光开关控制器根据PD阵列检测到的光信号的光功率调整MEMS微镜，使3D-MEMS光开关的插入损耗满足预设的衰减区间，本发明简化了空间光路的设计，有利于实现大规模3D-MEMS光开关，且节省了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中一种3D-MEMS光开关的结构示意图；
图2本发明实施例中的一种3D-MEMS光开关的结构示意图；
图3是本发明第一实施例中的3D-MEMS光开关的具体结构示意图；
图4是本发明第二实施例中的3D-MEMS光开关的具体结构示意图；
图5是本发明第三实施例中的3D-MEMS光开关的具体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的一种3D-MEMS光开关，包括：准直器阵列、PD阵列、覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃、MEMS微镜以及与所述PD阵列、所述MEMS微镜连接的核心光开关控制器。将PD阵列集成到核心光开关内部，简化了光开关架构和体积，采用加镀有部分反射膜的窗口玻璃，折叠了光路，光信号部分透射到PD阵列上，简化了空间光路的设计，有利于实现大规模3D-MEMS光开关，且节省了成本。下面通过具体实施例进行说明。
图2是本发明实施例中的一种3D-MEMS光开关的结构示意图。如图所示，本发明实施例中的3D-MEMS光开关，包括：
准直器阵列1、PD阵列3、覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃2、MEMS微镜4以及与所述PD阵列3、所述MEMS微镜4连接的核心光开关控制器5。其中，核心光开关控制器5与PD阵列3、MEMS微镜4通信连接。
其中，所述覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃2，用于从所述准直器阵列2获取光信号，将从所述准直器阵列2获取到的光信号部分反射到所述MEMS微镜4上并部分透射到所述PD阵列3上，还用于获取所述MEMS微镜4反射的光信号，将所述MEMS微镜4反射的光信号部分反射到所述准直器阵列1上并部分透射到所述PD阵列3上。
所述PD阵列3，用于检测所述透射到PD阵列上的光信号的光功率。
所述核心光开关控制器5，用于根据所述检测到的所述透射到PD阵列3上的光信号的光功率调整所述MEMS微镜4，使所述3D-MEMS光开关的插入损耗满足预设的目标衰减值。
可选的，PD阵列3可以固定在所述准直器阵列1上，或通过支架固定于所述准直器阵列1的输入/输出光路上。将PD阵列固定在准直器阵列上，可降低3D-MEMS光开关的封装工艺的难度。
可选的，所述PD阵列3包括：输入PD阵列和输出PD阵列。
所述覆盖在所述PD阵列3上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃2包括：输入窗口玻璃和输出窗口玻璃。
所述准直器阵列1包括：输入准直器阵列和输出准直器阵列。
所述MEMS微镜4包括：输入MEMS微镜和输出MEMS微镜。
所述输入窗口玻璃，用于从所述输入准直器阵列中获取所述光信号，将从所述输入准直器阵列获取到的光信号部分反射到所述输入MEMS微镜上并部分透射到所述输入PD阵列上。
所述输入MEMS微镜，用于将所述光信号反射到所述输出MEMS微镜上。
所述输出MEMS微镜，用于将所述光信号反射到所述输出窗口玻璃上。
所述输出窗口玻璃，用于获取所述输出MEMS微镜反射的光信号，将所述MEMS微镜反射的光信号部分反射到所述输出准直器阵列上并部分透射到所述输出PD阵列上。
本发明实施例中的一种3D-MEMS光开关，将PD阵列集成到核心光开关内部，简化了光开关架构和体积，使用PD阵列代理分离的PD，极大节省了空间和压缩了成本。采用加镀有部分反射膜的窗口玻璃，省掉了1×2的coupler的使用，节省了成本。且加镀有部分反射膜的窗口玻璃，透射的光信号可用于光功率检测，反射的光信号可用于交叉调度，同时折叠了光路，简化了空间光路的设计，有利于实现大规模3D-MEMS光开关，且节省了成本。
图3是本发明第一实施例中的3D-MEMS光开关的结构示意图。如图所示，本发明实施例中的3D-MEMS光开关，包括：
输入准直器阵列11、输入窗口玻璃21、输入PD阵列31、输入MEMS微镜41、输出MEMS微镜42、输出窗口玻璃22、输出PD阵列32、输出准直器阵列12以及核心光开关控制器5。
其中，核心光开关控制器5与输入PD阵列31、输入MEMS微镜41、输出MEMS微镜42、输出PD阵列32通信连接。
输入准直器阵列11，用于接收从光纤输入的光信号，输入准直器阵列11是外围光信号的入射端口，所有的光信号经过输入光纤进入到输入准直器阵列11，输入准直器阵列把输入的光信号进行光束整形，使它们的束腰变大，发散角变小，从而使得这些输入的光信号能在自由空间内传输更远的距离。
输入窗口玻璃21，用于从所述输入准直器阵列11中获取所述光信号，将从所述输入准直器阵列11获取到的光信号部分反射到所述输入MEMS微镜41上并部分透射到所述输入PD阵列31上。
可选的，输入窗口玻璃21覆盖在输入PD阵列31上且加镀有部分反射膜，光信号经过输入窗口玻璃21时，将从输入准直器阵列11获取到的光信号按预设的第一比例反射到输入MEMS微镜41上并按预设的第二比例透射到输入PD阵列31上，预设的第一比例例如95%，预设的第二比例例如5%，预设的第一比例与预设的第二比例之和为100%。具体的，可以大部分的光信号被反射到输入MEMS微镜41上，小部分透射到输入PD阵列31中，即预设的第一比例可以大于预设的第二比例。具体实现中，可以按预设的分光比对窗口玻璃进行镀膜，从而控制反射和透射的比例，例如，可以在输入窗口玻璃表面按预设的分光比镀相应的反射膜，则95%的光信号会反射到输入MEMS微镜41上，5%的光信号透射到输入PD阵列31中。
输入PD阵列31，用于检测所述透射到所述输入PD阵列31上的光信号的输入光功率。输入PD阵列31对透射的光信号进行光电转变，进行光功率检测，得到输入光功率，并将检测得到的输入光功率发送给核心光开关控制器5。
输入MEMS微镜41，用于将通过输入窗口玻璃21反射的光信号反射到所述输出MEMS微镜42上。输入MEMS微镜由多个子微镜构成，包括MEMS微镜芯片，用于接收核心光开关控制器5发送的微镜控制信号，进而转动MEMS微镜。输入MEMS微镜41的旋转角度可调，从而可以将光信号反射到不同的方向，从而实现对光开关的调度。
输出MEMS微镜42，用于将通过输入MEMS微镜41反射的光信号反射到输出窗口玻璃22上。输出MEMS微镜由多个子微镜构成，包括MEMS微镜芯片，用于接收核心光开关控制器5发送的微镜控制信号，进而转动MEMS微镜。输出MEMS微镜42的旋转角度可调，从而可以将光信号反射到不同的方向，从而实现对光开关的调度。
输出窗口玻璃22，用于获取所述输出MEMS微镜42反射的光信号，将所述MEMS微镜42反射的光信号部分反射到所述输出准直器阵列12上并部分透射到所述输出PD阵列32上。
可选的，输出窗口玻璃22覆盖在输出PD阵列32且加镀有部分反射膜，光信号经过输出窗口玻璃22时，将输出MEMS微镜42反射的光信号按预设的第一比例反射到输出直器阵列12上并按预设的第二比例透射到输出PD阵列32上。预设的第一比例例如95%，预设的第二比例例如5%，预设的第一比例与预设的第二比例之和为100%。具体的，可以大部分的光信号被反射到输出准直器阵列12上，小部分透射到输出PD阵列32中，即预设的第一比例可以大于预设的第二比例。具体实现中，可以按预设的分光比对窗口玻璃进行镀膜，从而控制反射和透射的比例，例如，可以在输出窗口玻璃表面按预设的分光比镀相应的反射膜，则95%的光信号会反射到输出准直器阵列12上，5%的光信号透射到输出PD阵列32中。
输出PD阵列32，用于检测所述透射到所述输出PD阵列32上的光信号的输出光功率。输入PD阵列32对透射的光信号进行光电转变，进行光功率检测，得到输出光功率，并将检测得到的输出光功率发送给核心光开关控制器5。
输出准直器阵列12，用于接收输出阵列32反射的光信号，将接收到的光信号耦合到光纤中进行输出。
核心光开关控制器5，用于接收输入PD阵列31发送的输入光功率和输出PD阵列32发送的输出光功率，计算3D-MEMS光开关的插入损耗，其中，3D-MEMS光开关的插入损耗为所述输出光功率与所述输入光功率之比。
可选的，核心光开关控制器5，还具体用于根据计算得到的3D-MEMS光开关的插入损耗调节MEMS微镜的角度，使3D-MEMS光开关的插入损耗最小，即把3D-MEMS光开关的插入损耗调到最优状态。
可选的，核心光开关控制器5还具体用于：接收用户或者其他设备发送的微镜调节控制命令，根据接收到的微镜调节控制命令调节MEMS微镜的角度，具体的，发送微镜控制信号给MEMS微镜，使得MEMS微镜芯片接收到核心光开关控制器5发送的微镜控制信号后，旋转MEMS微镜。控制光信号与输出端准直器阵列的耦合角度，形成一定的耦合适配，进一步控制输出光信号的衰减功率值，起到通道均衡的作用。同时，核心光开关控制器5实时接收到输入PD阵列31发送的输入光功率和输出PD阵列32发送的输出光功率，从而根据计算得到的插入损耗调节MEMS微镜的角度，提高衰减精度。
可选的，核心光开关控制器5还具体用于：当所述3D-MEMS光开关的插入损耗不满足预设的衰减区间时，调整所述MEMS微镜的角度，使所述3D-MEMS光开关的插入损耗满足预设的目标衰减值。预设的衰减区间为在预设的目标衰减值前后设定一个波动值得到的区间值，例如，预设的目标衰减值为3dB，设定一个±0.2dB的区间，则预设的衰减区间为2.8dB～3.2dB。核心光开关控制器5实时接收到输入PD阵列31发送的输入光功率和输出PD阵列32发送的输出光功率，并根据接收到的输入光功率和输出光功率计算插入损耗，判断计算得到的插入损耗是否在预设的衰减区间中，如果不在预设的衰减区间中，则开始调整输入MEMS微镜41的角度和调整输出MEMS微镜42的角度，调整后再返回实时接收输入光功率和输出光功率，再计算插入损耗，再判断计算得到的插入损耗是否在预设的衰减区间中，如果不在预设的衰减区间中，继续调整输入MEMS微镜41的角度和调整输出MEMS微镜42的角度，如此循环，直到插入损耗满足预设的目标衰减值。
具体的，核心光开关控制器5调整MEMS微镜的旋转角度，如果此时的插入损耗与预设的目标衰减值接近，则继续往该方向偏转；如果此时的插入损耗远离预设的目标衰减值，则向相反方向偏转；如果此时无论往哪个方向偏转MEMS微镜，此时的插入损耗都会远离预设的目标衰减值，则此时认为已经调节到最佳位置，停止调节。如果调节微镜的时间达到预设的终止时间，则停止调节，例如，调节了60秒还未调节到最佳位置，则跳出循环，终止调节，直到下一个调节的触发开始。
进一步可选的，输入PD阵列31可以固定在输入准直器阵列11上，输出PD阵列可以固定在输出准直器阵列12上，从而可降低3D-MEMS光开关的封装工艺的难度。
进一步可选的，输入PD阵列31所在平面与输出PD阵列32所在平面可以互相平行，输入准直器阵列11所在平面与输出准直器阵列12所在平面可以互相平行，输入MEMS微镜41所在平面与输出MEMS微镜42所在平面可以互相平行，从而可以降低3D-MEMS光开关的封装工艺的难度，且简化光开关架构和体积。
进一步可选的，输入PD阵列31可以由多个子PD阵列构成，输出PD阵列32可以由多个子PD阵列构成，多个子PD阵列，可以提高PD阵列的良品率，也易于查找坏点等。
本发明实施例中的一种3D-MEMS光开关，包括：输入准直器阵列11、输入窗口玻璃21、输入PD阵列31、输入MEMS微镜41、输出MEMS微镜42、输出窗口玻璃22、输出PD阵列32、输出准直器阵列12以及核心光开关控制器5，将PD阵列集成到核心光开关内部，简化了光开关架构和体积，采用加镀有部分反射膜的窗口玻璃，将透射的光信号用于光路检测，将反射光用于交叉调度，且折叠了光路，简化了空间光路的设计，有利于实现大规模3D-MEMS光开关，且节省了成本。
图4是本发明第二实施例中的3D-MEMS光开关的结构示意图。如图所示，本发明实施例中的3D-MEMS光开关，包括：
输入准直器阵列11、输入窗口玻璃21、输入PD阵列31、输入MEMS微镜41、输出MEMS微镜42、输出窗口玻璃22、输出PD阵列32、输出准直器阵列12、核心光开关控制器5以及反射镜6。
其中，核心光开关控制器5与输入PD阵列31、输入MEMS微镜41、输出MEMS微镜42、输出PD阵列32通信连接。
其中，输入PD阵列31与输出PD阵列32设于同一平面，输入准直器阵列11和输出准直器阵列12位于同一平面，输入MEMS微镜41和输出MEMS微镜42位于同一平面。
输入准直器阵列11，用于接收从光纤输入的光信号。
输入窗口玻璃21，用于从所述输入准直器阵列11中获取所述光信号，将从所述输入准直器阵列11获取到的光信号部分反射到所述输入MEMS微镜41上并部分透射到所述输入PD阵列31上。输入窗口玻璃21覆盖在输入PD阵列31上且加镀有部分反射膜，具体已在上述图3本发明第一实施例中详述，在此不累述。
输入PD阵列31，用于检测所述透射到所述输入PD阵列31上的光信号的输入光功率，并将检测得到的输出入光功率发送给核心光开关控制器5。
输入MEMS微镜41，用于将通过输入窗口玻璃21反射的光信号反射到所述反射镜6上。输入MEMS微镜由多个子微镜构成，包括MEMS微镜芯片，用于接收核心光开关控制器5发送的微镜控制信号，进而转动MEMS微镜。
反射镜6，设于PD阵列与MEMS微镜之间的光路上，用于将经过输入MEMS微镜41反射的光信号反射到输出MEMS微镜42上。
输出MEMS微镜42，用于将通过反射镜6反射的光信号反射到输出窗口玻璃22上。输出MEMS微镜由多个子微镜构成，包括MEMS微镜芯片，用于接收核心光开关控制器5发送的微镜控制信号，进而转动MEMS微镜。
输出窗口玻璃22，用于获取所述输出MEMS微镜42反射的光信号，将所述MEMS微镜42反射的光信号部分反射到所述输出准直器阵列12上并部分透射到所述输出PD阵列32上。输出窗口玻璃22覆盖在输出PD阵列32上且加镀有部分反射膜，具体已在上述图3本发明第一实施例中详述，在此不累述。
输出PD阵列32，用于检测所述透射到所述输出PD阵列32上的光信号的输出光功率，并将检测得到的输出光功率发送给核心光开关控制器5。
输出准直器阵列12，用于接收输出阵列32反射的光信号，将接收到的光信号耦合到光纤中进行输出。
核心光开关控制器5，用于接收输入PD阵列31发送的输入光功率和输出PD阵列32发送的输出光功率，计算3D-MEMS光开关的插入损耗，当所述3D-MEMS光开关的插入损耗不满足预设的衰减区间时，调整所述MEMS微镜的角度，使所述3D-MEMS光开关的插入损耗满足预设的目标衰减值。核心光开关控制器5如何调整MEMS微镜，具体已在上述图3本发明第一实施例中详述，在此不累述。
进一步可选的，输入PD阵列31与输出PD阵列32可以连接为一体，输入窗口玻璃21与输出窗口玻璃22可以连接为一体。具体实现中，输入PD阵列31与输出PD阵列32可以为两个分离的PD阵列，拼接在一体，方便封装，也可以为一整个PD阵列一体设计，再在整个PD阵列中分为两个子区域，其中一个子区域为输入区域，其中一个子区域为输出区域，输入区域对应输入PD阵列，输出区域对应输出PD阵列。进一步的，PD阵列可以由多个子PD阵列构成，多个子PD阵列，可以提高PD阵列的良品率，也易于查找坏点等。窗口玻璃可以为两个窗口玻璃拼接在一体，也可以为一整块窗口玻璃，将整块窗口玻璃分为两个子区域，其中一个子区域为输入区域，其中一个子区域为输出区域，输入区域对应输入窗口玻璃，输出区域对应输出窗口玻璃。
进一步可选的，输入MEMS微镜41与输出MEMS微镜42可以连接为一体。MEMS微镜在MEMS芯片上，输入MEMS微镜41与输出MEMS微镜42可以为两个分离的拼接在一体，MEMS芯片也可以为一体设计，即整个MEMS芯片封装为一体，再在整个MEMS芯片上划分为两个子区域，其中一个子区域为输入区域，其中一个子区域为输出区域，输入区域对应输入MEMS微镜，输出区域对应输出MEMS微镜，输入区域和输出区域上分别有多个MEMS微镜。
进一步可选的，输入准直器阵列11与输出准直器阵列12可以连接为一体。输入准直器阵列11与输出准直器阵列12可以为两个分离的拼接在一体，准直器阵列也可以为一体设计，即整个准直器阵列封装为一体，再在整个准直器阵列上划分为两个子区域，其中一个子区域为输入区域，其中一个子区域为输出区域，输入区域对应输入准直器阵列，输出区域对应输出准直器阵列。
本发明实施例中的一种3D-MEMS光开关，包括：输入准直器阵列11、输入窗口玻璃21、输入PD阵列31、输入MEMS微镜41、输出MEMS微镜42、输出窗口玻璃22、输出PD阵列32、输出准直器阵列12、核心光开关控制器5以及反射镜6。将PD阵列集成到核心光开关内部，简化了光开关架构和体积，采用加镀有部分反射膜的窗口玻璃，将透射的光信号用于光路检测，将反射光用于交叉调度，反射镜6折叠了光路，使得输入PD阵列31与输出PD阵列32在同一平面，输入准直器阵列11和输出准直器阵列12在同一平面，输入MEMS微镜41和输出MEMS微镜42在同一平面，还可以将输入PD阵列31与输出PD阵列32连接为一体，或将输入准直器阵列11和输出准直器阵列12连接为一体，或将输入MEMS微镜41和输出MEMS微镜42连接为一体，降低了光开关的实现难度，且简化了空间光路的设计，有利于实现大规模3D-MEMS光开关，且节省了成本。
图5是本发明第三实施例中的3D-MEMS光开关的结构示意图。如图所示，本发明实施例中的3D-MEMS光开关，包括：
输入准直器阵列11、输入窗口玻璃21、输入PD阵列31、输入MEMS微镜41、输出MEMS微镜42、输出窗口玻璃22、输出PD阵列32、输出准直器阵列12、核心光开关控制器5以及三角棱镜7。
其中，核心光开关控制器5与输入PD阵列31、输入MEMS微镜41、输出MEMS微镜42、输出PD阵列32通信连接。
其中，输入PD阵列31与输出PD阵列32设于同一平面，输入准直器阵列11和输出准直器阵列12位于同一平面，输入MEMS微镜41和输出MEMS微镜42位于同一平面。
输入准直器阵列11，用于接收从光纤输入的光信号。
输入窗口玻璃21，用于从所述输入准直器阵列11中获取所述光信号，将从所述输入准直器阵列11获取到的光信号部分反射到所述输入MEMS微镜41上并部分透射到所述输入PD阵列31上。输入窗口玻璃21覆盖在输入PD阵列31上且加镀有部分反射膜，具体已在上述图3本发明第一实施例中详述，在此不累述。
输入PD阵列31，用于检测所述透射到所述输入PD阵列31上的光信号的输入光功率，并将检测得到的输出入光功率发送给核心光开关控制器5。
输入MEMS微镜41，用于将通过输入窗口玻璃21反射的光信号反射到所述三角棱镜7上。
三角棱镜7，设于PD阵列与MEMS微镜之间的光路上，用于将经过输入MEMS微镜41反射的光信号反射到输出MEMS微镜42上。
输出MEMS微镜42，用于将通过三角棱镜7反射的光信号反射到输出窗口玻璃22上。
输出窗口玻璃22，用于获取所述输出MEMS微镜42反射的光信号，将所述MEMS微镜42反射的光信号部分反射到所述输出准直器阵列12上并部分透射到所述输出PD阵列32上。输出窗口玻璃22覆盖在输出PD阵列32上且加镀有部分反射膜，具体已在上述图3本发明第一实施例中详述，在此不累述。
输出PD阵列32，用于检测所述透射到所述输出PD阵列32上的光信号的输出光功率，并将检测得到的输出光功率发送给核心光开关控制器5。
输出准直器阵列12，用于接收输出阵列32反射的光信号，将接收到的光信号耦合到光纤中进行输出。
核心光开关控制器5，用于接收输入PD阵列31发送的输入光功率和输出PD阵列32发送的输出光功率，计算3D-MEMS光开关的插入损耗，当所述3D-MEMS光开关的插入损耗不满足预设的衰减区间时，调整所述MEMS微镜的角度，使所述3D-MEMS光开关的插入损耗满足预设的目标衰减值。核心光开关控制器5如何调整MEMS微镜，具体已在上述图3本发明第一实施例中详述，在此不累述。
进一步可选的，输入PD阵列31与输出PD阵列32可以连接为一体，输入窗口玻璃21与输出窗口玻璃22可以连接为一体。具体实现中，输入PD阵列31与输出PD阵列32可以为两个分离的PD阵列，拼接在一体，方便封装，也可以为一整个PD阵列一体设计，再在整个PD阵列中分为两个子区域，其中一个子区域为输入区域，其中一个子区域为输出区域，输入区域对应输入PD阵列，输出区域对应输出PD阵列。进一步可选的，PD阵列可以由多个子PD阵列构成，多个子PD阵列，可以提高PD阵列的良品率，也易于查找坏点等。窗口玻璃可以为两个窗口玻璃拼接在一体，也可以为一整块窗口玻璃，将整块窗口玻璃分为两个子区域，其中一个子区域为输入区域，其中一个子区域为输出区域，输入区域对应输入窗口玻璃，输出区域对应输出窗口玻璃。。
进一步可选的，输入MEMS微镜41与输出MEMS微镜42可以连接为一体。MEMS微镜在MEMS芯片上，输入MEMS微镜41与输出MEMS微镜42可以为两个分离的拼接在一体，MEMS芯片也可以为一体设计，即整个MEMS芯片封装为一体，再在整个MEMS芯片上划分为两个子区域，其中一个子区域为输入区域，其中一个子区域为输出区域，输入区域对应输入MEMS微镜，输出区域对应输出MEMS微镜，输入区域和输出区域上分别有多个MEMS微镜。
进一步可选的，输入准直器阵列11与输出准直器阵列12可以连接为一体。输入准直器阵列11与输出准直器阵列12可以为两个分离的拼接在一体，准直器阵列也可以为一体设计，即整个准直器阵列封装为一体，再在整个准直器阵列上划分为两个子区域，其中一个子区域为输入区域，其中一个子区域为输出区域，输入区域对应输入准直器阵列，输出区域对应输出准直器阵列。
本发明实施例中的一种3D-MEMS光开关，包括：输入准直器阵列11、输入窗口玻璃21、输入PD阵列31、输入MEMS微镜41、输出MEMS微镜42、输出窗口玻璃22、输出PD阵列32、输出准直器阵列12、核心光开关控制器5以及三角菱镜7。将PD阵列集成到核心光开关内部，简化了光开关架构和体积，采用加镀有部分反射膜的窗口玻璃，将透射的光信号用于光路检测，将反射光用于交叉调度，三角棱镜7折叠了光路，使得输入PD阵列31与输出PD阵列32在同一平面，输入准直器阵列11和输出准直器阵列12在同一平面，输入MEMS微镜41和输出MEMS微镜42在同一平面，还可以将输入PD阵列31与输出PD阵列32连接为一体，或将输入准直器阵列11和输出准直器阵列12连接为一体，或将输入MEMS微镜41和输出MEMS微镜42连接为一体，降低了光开关的实现难度，且简化了空间光路的设计，有利于实现大规模3D-MEMS光开关，且节省了成本。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以用硬件实现，或固件实现，或它们的组合方式来实现。以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种三维微机电系统3D-MEMS光开关，其特征在于，所述3D-MEMS光开关包括：准直器阵列、功率检测器PD阵列、覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃、微机电系统MEMS微镜以及与所述PD阵列、所述MEMS微镜连接的核心光开关控制器；
所述覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃，用于从所述准直器阵列获取光信号，将从所述准直器阵列获取到的光信号部分反射到所述MEMS微镜上并部分透射到所述PD阵列上，还用于获取所述MEMS微镜反射的光信号，将所述MEMS微镜反射的光信号部分反射到所述准直器阵列上并部分透射到所述PD阵列上；
所述PD阵列，用于检测所述透射到PD阵列上的光信号的光功率；
所述核心光开关控制器，用于根据所述检测到的所述透射到PD阵列上的光信号的光功率调整所述MEMS微镜，使所述3D-MEMS光开关的插入损耗满足预设的目标衰减值。
2.如权利要求1所述的3D-MEMS光开关，其特征在于，所述PD阵列固定在所述准直器阵列上，或通过支架固定于所述准直器阵列的输入/输出光路上。
3.如权利要求1所述的3D-MEMS光开关，其特征在于，所述PD阵列包括：输入PD阵列和输出PD阵列；
所述覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃包括：输入窗口玻璃和输出窗口玻璃；
所述准直器阵列包括：输入准直器阵列和输出准直器阵列；
所述MEMS微镜包括：输入MEMS微镜和输出MEMS微镜；
所述输入窗口玻璃，用于从所述输入准直器阵列中获取所述光信号，将从所述输入准直器阵列获取到的光信号部分反射到所述输入MEMS微镜上并部分透射到所述输入PD阵列上；
所述输入MEMS微镜，用于将所述光信号反射到所述输出MEMS微镜上；
所述输出MEMS微镜，用于将所述光信号反射到所述输出窗口玻璃上；
所述输出窗口玻璃，用于获取所述输出MEMS微镜反射的光信号，将所述MEMS微镜反射的光信号部分反射到所述输出准直器阵列上并部分透射到所述输出PD阵列上。
4.如权利要求3所述的3D-MEMS光开关，其特征在于，所述输入PD阵列所在平面与所述输出PD阵列所在平面互相平行；
所述输入准直器阵列所在平面与所述输出准直器阵列所在平面互相平行；
所述输入MEMS微镜所在平面与所述输出MEMS微镜所在平面互相平行。
5.如权利要求3所述的3D-MEMS光开关，其特征在于，所述输入PD阵列与所述输出PD阵列设于同一平面；
所述输入准直器阵列和所述输出准直器阵列位于同一平面；
所述输入MEMS微镜和所述输出MEMS微镜位于同一平面。
6.如权利要求5所述的3D-MEMS光开关，其特征在于，所述3D-MEMS光开关还包括：反射镜或三角棱镜，设于所述PD阵列与所述MEMS微镜之间的光路上，用于将经过所述输入MEMS微镜反射的光信号反射到所述输出MEMS微镜上。
7.如权利要求1所述的3D-MEMS光开关，其特征在于，所述覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃，从所述准直器阵列获取到的光信号部分反射到所述MEMS微镜上并部分透射到所述PD阵列上，具体包括：
将从所述准直器阵列获取到的光信号按预设的第一比例反射到所述MEMS微镜上并按预设的第二比例透射到所述PD阵列上；
所述覆盖在所述PD阵列上的加镀有部分反射膜的窗口玻璃，将所述MEMS微镜反射的光信号部分反射到所述准直器阵列上并部分透射到所述PD阵列上，具体包括：
将所述MEMS微镜反射的光信号按所述预设的第一比例反射到所准直器阵列上并按所述预设的第二比例透射到所述PD阵列上。
8.如权利要求3所述的3D-MEMS光开关，其特征在于，所述输入PD阵列用于检测所述透射到所述输入PD阵列上的光信号的输入光功率；
所述输出PD阵列用于检测所述透射到所述输出PD阵列上的光信号的输出光功率；
所述核心光开关控制器具体用于：当所述3D-MEMS光开关的插入损耗不满足预设的衰减区间时，调整所述MEMS微镜的角度，使所述3D-MEMS光开关的插入损耗满足预设的目标衰减值。
9.如权利要求1所述的3D-MEMS光开关，其特征在于，所述PD阵列由多个子PD阵列构成。
10.如权利要求5所述的3D-MEMS光开关，其特征在于，所述输入PD阵列与所述输出PD阵列连接为一体，所述输入窗口玻璃与所述输出窗口玻璃连接为一体。
11.如权利要求5所述的3D-MEMS光开关，其特征在于，所述输入MEMS微镜与所述输出MEMS微镜连接为一体。
12.如权利要求5所述的3D-MEMS光开关，其特征在于，所述输入准直器阵列与所述输出准直器阵列连接为一体。
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