CN104459894A - 一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列 - Google Patents

一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列 Download PDF

Info

Publication number
CN104459894A
CN104459894A CN201410758203.7A CN201410758203A CN104459894A CN 104459894 A CN104459894 A CN 104459894A CN 201410758203 A CN201410758203 A CN 201410758203A CN 104459894 A CN104459894 A CN 104459894A
Authority
CN
China
Prior art keywords
micro
electro
optical fiber
opto
mechanical systems
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410758203.7A
Other languages
English (en)
Inventor
周日凯
郑洁
黄菁华
赵慧
薛振峰
熊圆圆
张颖
唐勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Accelink Technologies Co Ltd
Original Assignee
Accelink Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Accelink Technologies Co Ltd filed Critical Accelink Technologies Co Ltd
Priority to CN201410758203.7A priority Critical patent/CN104459894A/zh
Publication of CN104459894A publication Critical patent/CN104459894A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G02B6/3518—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror the reflective optical element being an intrinsic part of a MEMS device, i.e. fabricated together with the MEMS device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3554—3D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a volume

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列，有作为发光和收光单元的二维光纤阵列、用作准直的透镜，还设置用于反射光和根据需要对反射光进行角度调整，从而将反射光从二维光纤阵列的一通道切换到另一通道的微光机电系统转镜芯片，二维光纤阵列、透镜和微光机电系统转镜芯片依次设置在光路上，其中，光纤阵列的每排设置有N根光纤，其中，N为大于1的整数，每列设置有3N根光纤，其中，N为大于等于1的整数。本发明利用一个二维微光机电系统转镜芯片，采用二维光纤阵列，实现N的扩展，本发明制作的1x2光开关阵列可扩展性强、集成度高、成本低、体积小，并可同时切换。

Description

一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列
技术领域
本发明涉及一种1x2开关阵列。特别是涉及一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列。
背景技术
现有的1x2光开关阵列如图1所示，是用N个1x2光开关进行拼接而成，为阵列开关，整排切换。现有的1x2光开关阵列是随着N的增大，其制作的1x2光开关体积是单个1x2的N倍，成本也是单个的N倍，不利于扩展。用于拼接的单个的1x2光开关有基于一维的微光机电(MOEMS)转镜芯片技术的光开关、传统机械式光开关和基于平面光波导(PLC)技术的光开关。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实现光从一通道切换到另一通道功能的基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列。
本发明所采用的技术方案是：一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列，包括有作为发光和收光单元的二维光纤阵列、用作准直的透镜，还设置用于反射光和根据需要对反射光进行角度调整，从而将反射光从二维光纤阵列的一通道切换到另一通道的微光机电系统转镜芯片，所述的二维光纤阵列、透镜和微光机电系统转镜芯片依次设置在光路上，其中，所述的光纤阵列的每排设置有N根光纤，其中，N为大于1的整数，每列设置有3N根光纤，其中，N为大于等于1的整数。
所述的透镜是单透镜或是胶合透镜或是组合透镜。
所述的微光机电系统转镜芯片是一维微光机电系统转镜芯片，或是二维微光机电系统转镜芯片。
所述的二维光纤阵列是通过在硅片或玻璃材料上腐蚀出相应的孔阵来进行定位和固定后，再抛光和镀膜构成。
所述的抛光角度为5～12度角。
本发明的一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列，是利用一个二维微光机电系统(MEMS)转镜芯片，采用二维光纤阵列，实现N的扩展，成本和体积随N的增加稍微增加，而不是像现有技术那样成倍增加，因此本发明制作的1x2光开关阵列可扩展性强、集成度高、成本低、体积小，并可同时切换。
附图说明
图1是现有技术的1x2光开关阵列结构示意图；
图2是本发明的可扩展1x2开关阵列结构示意图；
图3a是光纤阵列横向、纵向两个方向扩展的结构示意图；
图3b是光纤阵列横向任意扩展，纵向扩展N＝6的结构示意图；
图4a是光纤阵列横向扩展MEMS转镜芯片未转动时的结构示意图；
图4b是光纤阵列横向扩展MEMS转镜芯片绕X轴转动时示意图时的结构示意图；
图4c是图4a状态(开关切换前)光反射方向示意图；
图4d是图4b状态(开关切换后)光反射方向示意图；
图5a是光纤阵列横向任意扩展，纵向扩展N＝6，MEMS转镜芯片未转动时结构示意图；
图5b是图5a示意图转90度时的结构示意示意图；
图5c是光纤阵列横向任意扩展，纵向扩展N＝6，MEMS转镜芯片绕X轴转动时示意图；
图5d是光纤阵列横向任意扩展，纵向扩展N＝6，MEMS转镜芯片绕Y轴转动时示意图；
图5e是光纤阵列横向任意扩展，纵向扩展N＝6，MEMS转镜芯片X轴角度回到0时示意图；
图5f是图5a状态(开关切换前)光反射方向示意图；
图5g是图5c状态光反射方向示意图；
图5h是图5d状态光反射方向示意图；
图5i是图5e状态光反射方向示意图。
图中
1：二维光纤阵列                        2：透镜
3：微光机电系统转镜芯片                4～9：光线
10：二维光纤阵列的第一排光纤           11：二维光纤阵列的第二排光纤
12：二维光纤阵列的第三排光纤           13：第二二维光纤阵列
14～33：光线                           34：第二二维光纤阵列的第一排光纤
35：第二二维光纤阵列的第二排光纤       36：第二二维光纤阵列的第三排光纤
37：第二二维光纤阵列的第四排光纤       38：第二二维光纤阵列的第五排光纤
39：第二二维光纤阵列的第六排光纤       40：微光机电系统转镜芯片X轴
41：微光机电系统转镜芯片Y轴
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列做出详细说明。
如图3a所示，本发明的一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列，包括有作为发光和收光单元的二维光纤阵列1、用作准直的透镜2，还设置用于反射光和根据需要对反射光进行角度调整，从而将反射光从二维光纤阵列1的一通道切换到另一通道的微光机电系统(MEMS)转镜芯片3，所述的二维光纤阵列1、透镜2和微光机电系统转镜芯片3依次设置在光路上，其中，所述的光纤阵列1的每排设置有N根光纤，每列设置有3n根光纤，其中，N为大于1的整数。
本发明中所述的透镜2是单透镜或是胶合透镜或是其它组合透镜，胶合透镜或是其它组合透镜用来减小像差，使用胶合透镜或是其它组合透镜可以提高光学指标。所述的微光机电系统转镜芯片3是一维微光机电系统转镜芯片，或是二维微光机电系统转镜芯片，二维芯片可以解决切换时干扰的问题。
本发明中的二维光纤阵列1可以是通过在硅片或玻璃材料或其他材料上腐蚀出相应的孔阵来进行定位和固定后，再抛光和镀膜构成，来减小插入损耗和回波损耗。
所述的抛光角度为5～12度角，一般抛光成8度角。
下面结合附图说明本发明的一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列的工作方式。
先来说明横向x方向扩展，1x2光开关需要3根光纤，我们把光纤在横向方向扩展，这样就有三排纤，成了二维的光纤阵列1，扩展后的示意图如图1所示。光从二维光纤阵列1的第一排光纤10入光，以第一排光纤10中的第一根光纤为例，如图4a所示，光线4从这根光纤出射，入射到透镜2，经透镜2准直后，光沿光线5的方向入射到微光机电系统转镜芯片3上，当微光机电系统转镜芯片3没有转动时，从微光机电系统转镜芯片3反射的光沿光线6的方向入射到透镜2，经透镜2汇聚，汇聚光线7入射到二维光纤阵列1的第三排光纤12中的最后一根光纤，光经二维光纤阵列1的第三排光纤12中的最后一根光纤出射出来。以此类推，如图4c所示，二维光纤阵列1的第一排光纤10出射的光最后从第三排光纤12中相对应的光纤中出射出来，黑色表示光从中出射。当微光机电系统转镜芯片3绕微光机电系统转镜芯片3的X轴转动到合适的角度时，如图4b所示，光线4入射到微光机电系统转镜芯片3上，经微光机电系统转镜芯片3反射的光沿光线8的方向入射到透镜2，经入射透镜2汇聚，汇聚光线9入射到二维光纤阵列1的第二排光纤11中的最后一根光纤，光经二维光纤阵列1的第二排光纤11中的最后一根光纤出射出来，以此类推，如图4d所示，当微光机电系统转镜芯片3绕微光机电系统转镜芯片3的X轴转动到合适的角度时，从二维光纤阵列1中的第二排光纤11中相应的光纤中出射出来，这样实现了光同时切换，黑色表示光从中出射。
除了横向方向扩展外，还可以纵向y方向扩展，两个方向扩展后的示意图如图3a所示。图3b是图3a的一个例子，以方便说明本发明是如何实现的。以图3b所示为例子来说明纵向扩展。二维光纤阵列1在纵向扩展3排光纤得到第二二维光纤阵列13，这样第二二维光纤阵列13就有6排光纤。光从第二二维光纤阵列13的第一排光纤34和第二排光纤35入光，如图5a所示。以这两排光纤的第一根光纤为例，光线14和光纤18分别从第二二维光纤阵列13的第一排光纤34和第二排光纤35的第一根光纤出射，入射到透镜2，经透镜2准直后，光沿光线15和光线19的方向入射到微光机电系统转镜芯片3上，当微光机电系统转镜芯片3没有转动时，从微光机电系统转镜芯片3反射的光分别沿光线16和光线20的方向入射到透镜2，经透镜2汇聚后，光线17和光线21分别入射到第二二维光纤阵列13的第六排光纤39最后一根光纤和第五排光纤38最后一根光纤，从第二二维光纤阵列13的第六排光纤39最后一根光纤和第五排光纤38最后一根光纤出射出来，如图5a所示，整个结构绕轴向(z)旋转90度的视图如图5b所示。以此类推，从第二二维光纤阵列13的第一排光纤34和第二排光纤35入射，光从第二二维光纤阵列13的第六排光纤39和第五排光纤38相应的光纤中出射出来，如图5f所示，黑色表示光从中出射。先让微光机电系统转镜芯片3绕微光机电系统转镜芯片3X轴转动一个合适的角度，如图5c所示，从微光机电系统转镜芯片3反射的光分别沿光线22和光线24的方向入射到透镜2，经透镜2汇聚后，光线23入射到第二二维光纤阵列13的第六排光纤39最后一根光纤和最后第二根光纤的中间和光线25入射到第二二维光纤阵列13的第五排光纤38最后一根光纤和最后第二根光纤中间。以此类推，从第二二维光纤阵列13的第一排光纤34和第二排光纤35入射，出射如图5g所示。然后再让微光机电系统转镜芯片3绕微光机电系统转镜芯片3X轴转动一个合适的角度，如图5d所示，从微光机电系统转镜芯片3反射的光分别沿光线26和光线28的方向入射到透镜2，经透镜2汇聚后，光线27入射到第二二维光纤阵列13的第四排光纤37最后一根光纤和最后第二根光纤的中间和光线29入射到第二二维光纤阵列13的第三排光纤36最后一根光纤和最后第二根光纤中间。以此类推，从第二二维光纤阵列13的第一排光纤34和第二排光纤35入射，出射如图5h所示。然后再让微光机电系统转镜芯片3沿X轴方向的角度回到0度，如图5e所示，从微光机电系统转镜芯片3反射的光分别沿光线30和光线32的方向入射到透镜2，经透镜2汇聚后，光线31和光线34分别从第二二维光纤阵列13的第四排光纤37的最后一根光纤和第三排光纤36的最后一根光纤出射出来。以此类推，从第二二维光纤阵列13的第一排光纤34和第二排光纤35入射，出射如图5i所示，这样实现了光同时切换，并避免了切换时对其它通道的干扰。

Claims (5)

1.一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列，包括有作为发光和收光单元的二维光纤阵列(1)、用作准直的透镜(2)，其特征在于，还设置用于反射光和根据需要对反射光进行角度调整，从而将反射光从二维光纤阵列(1)的一通道切换到另一通道的微光机电系统转镜芯片(3)，所述的二维光纤阵列(1)、透镜(2)和微光机电系统转镜芯片(3)依次设置在光路上，其中，所述的光纤阵列(1)的每排设置有N根光纤，其中，N为大于1的整数，每列设置有3N根光纤，其中，N为大于等于1的整数。
2.根据权利要求1所述的一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列，其特征在于，所述的透镜(2)是单透镜或是胶合透镜或是组合透镜。
3.根据权利要求1所述的一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列，其特征在于，所述的微光机电系统转镜芯片(3)是一维微光机电系统转镜芯片，或是二维微光机电系统转镜芯片。
4.根据权利要求1所述的一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列，其特征在于，所述的二维光纤阵列(1)是通过在硅片或玻璃材料上腐蚀出相应的孔阵来进行定位和固定后，再抛光和镀膜构成。
5.根据权利要求4所述的一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列，其特征在于，所述的抛光角度为5～12度角。
CN201410758203.7A 2014-12-10 2014-12-10 一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列 Pending CN104459894A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410758203.7A CN104459894A (zh) 2014-12-10 2014-12-10 一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410758203.7A CN104459894A (zh) 2014-12-10 2014-12-10 一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104459894A true CN104459894A (zh) 2015-03-25

Family

ID=52906229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410758203.7A Pending CN104459894A (zh) 2014-12-10 2014-12-10 一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104459894A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107706703A (zh) * 2017-09-30 2018-02-16 维沃移动通信有限公司 一种激光光路控制方法、装置和移动终端

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626066A (en) * 1983-12-30 1986-12-02 At&T Bell Laboratories Optical coupling device utilizing a mirror and cantilevered arm
CN1417606A (zh) * 2001-09-18 2003-05-14 日立金属株式会社 光开关及其制造方法和具有光开关的光路切换装置
CN202305883U (zh) * 2011-11-11 2012-07-04 江阴华波光电科技有限公司 1×n光开关
CN202771038U (zh) * 2012-08-28 2013-03-06 福州高意通讯有限公司 一种m×n多通道mems光开关
CN203630394U (zh) * 2013-12-24 2014-06-04 上海中科光纤通讯器件有限公司 1×n 多通道mems 光开关结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626066A (en) * 1983-12-30 1986-12-02 At&T Bell Laboratories Optical coupling device utilizing a mirror and cantilevered arm
CN1417606A (zh) * 2001-09-18 2003-05-14 日立金属株式会社 光开关及其制造方法和具有光开关的光路切换装置
CN202305883U (zh) * 2011-11-11 2012-07-04 江阴华波光电科技有限公司 1×n光开关
CN202771038U (zh) * 2012-08-28 2013-03-06 福州高意通讯有限公司 一种m×n多通道mems光开关
CN203630394U (zh) * 2013-12-24 2014-06-04 上海中科光纤通讯器件有限公司 1×n 多通道mems 光开关结构

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107706703A (zh) * 2017-09-30 2018-02-16 维沃移动通信有限公司 一种激光光路控制方法、装置和移动终端
CN107706703B (zh) * 2017-09-30 2019-07-26 维沃移动通信有限公司 一种激光光路控制方法、装置和移动终端

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10437045B2 (en) Optical switch using aligned collimator arrays that are specifically angled to facing MEMS chips
US9625652B1 (en) MEMS mirror arrays having multiple mirror units
CN203630394U (zh) 1×n 多通道mems 光开关结构
CN106019490A (zh) 一种1×n通道的mems光开关模块
CN109445037A (zh) 一种基于阵列光波导和mems微镜的1×n端口光开关
CN210514694U (zh) 一种2xn的mems光开关
US9664896B1 (en) Pre-tilted MEMS mirrors
US20140341504A1 (en) Optical cross-connect switch with configurable optical input/output ports
CN105093535A (zh) 一种头戴式显示装置
CN103487894A (zh) 光开关
CN205720773U (zh) 一种小型机械式光开关
CN104459894A (zh) 一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列
CN205581404U (zh) 光衰减装置及光衰减器
JP2003279871A (ja) 光接続モジュール及び赤外光用光学系
CN209327616U (zh) 一种1×n端口的机械式光开关
CN103547947A (zh) 折射率可变透镜及使用该透镜的照相机模块
CN102135646A (zh) 机械式光开关及机械式光开关的通道选择方法
CN206515510U (zh) 一种n×n通道的mems光开关模块
CN1166968C (zh) 切换光路的装置及方法
CN205844578U (zh) 一种小型化反射型机械式光开关
CN103941357A (zh) 一种光模块
US6807333B2 (en) Optical switch using an annular array of optical ports
LU101124B1 (en) Multi-channel optical passive physical switch
CN204331090U (zh) 一种单边光开关
CN211086673U (zh) 用于高密度数据发送模块的滤光片

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150325