CN107003483B - 光开关 - Google Patents

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Abstract

一种光开关，包括：输入准直器阵列(101)、输入MEMS芯片(102)、输出MEMS芯片(103)及输出准直器阵列(104)；该输出MEMS芯片(103)的微镜阵列的表面(107)与该输出准直器阵列(104)的透镜阵列的表面(108)之间均存在夹角β；该输出MEMS芯片(103)的微镜阵列的微镜(109)，在平行于第一方向的方向和垂直于该第一方向的方向上均以间距L等距排列；该第一方向为该输出准直器阵列(104)的透镜阵列的表面(108)与该输出MEMS芯片(103)的微镜阵列的表面(107)所在平面的交线方向；该输出准直器阵列(104)的透镜阵列的透镜(110)，在该平行于第一方向的方向上以间距L等距排列，在该垂直于所述第一方向的方向上以间距LCosβ等距排列，从而简化了多种规模的光开关制造难度。

Description

光开关
技术领域
本发明实施例涉及光通信技术，尤其涉及一种光开关。
背景技术
随着网络技术的迅速发展，人们对信息的需求与日俱增，通信网络的吞吐能力的需求也越来越高。因而建立全光通信网络成为必然发展趋势。全光通信网络通过在干线上采用密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，简称DWDM)技术进行扩容，在交叉节点上采用可重构光分插复用器(Reconfiguration Optical Add-DropMultiplexer，简称ROADM)和光交叉连接器(Optical Cross-Connect，简称OXC)进行路径交换。光开关作为ROADM和OXC的核心器件，对交叉节点上的光路切换起到至关重要的作用。
三维微机电系统(Three Dimension Micro-Electro-Mechanical Systems，简称3D-MEMS)光开关，是大规模光开关中最主要的一种光开关。该光开关包括：输入准直器阵列、输入MEMS芯片、输出MEMS芯片及输出准直器阵列。其中输入准直器阵列和输出准直器阵列均包括光纤阵列和透镜阵列，输入MEMS芯片和输出MEMS芯片均包括微镜阵列。该微镜阵列的每个微镜可以绕该输入MEMS芯片或该输出MEMS芯片表面上相互垂直的两个轴进行旋转。光信号通过该输入准直器阵列的光纤阵列的入射进来，传输至对应的透镜阵列的透镜入射到该输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜，通过旋转该输入MEMS芯片上微镜将光信号反射至该输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜，并通过旋转该输出MEMS芯片的微镜将光信号反射至该输出准直器阵列的透镜阵列的透镜，继而通过与该输出准直器阵列的透镜对应的光纤输出。为保证该输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜反射的光信号不被该输入准直器阵列遮挡，从而反射至该输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜，该输入准直器阵列的透镜阵列的表面与该输入MEMS芯片的微镜阵列的表面，以及该输出MEMS芯片的微镜阵列的表面与该输出准直器阵列的透镜阵列的表面，之间均存在夹角β。其中，该输出准直器阵列的透镜阵列的透镜在透镜阵列的表面上相互垂直的两个方向上均以L等距排列。该输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜在微镜阵列的表面上相互垂直的两个方向中一个方向上该间距L等距排列，在另一方向上以间距L/Cosβ等距排列。
不同规模的光开关，角度β基本都是不同的。那么，对于不同光规模的光开关，其MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距不同，因而对于不同规模的光开关需要设计不同的MEMS芯片，这使得多种规模的光开关设计制造过程较复杂。
发明内容
本发明实施例提供一种光开关，以解决现有技术中多种规模的光开关的设计制造过程较复杂的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种光开关，包括：输入准直器阵列、输入微机电系统MEMS芯片、输出MEMS芯片及输出准直器阵列；所述输入准直器阵列的透镜阵列的表面与所述输入MEMS芯片的微镜阵列的表面之间存在夹角β，和所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面与所述输出准直器阵列的透镜阵列的表面之间存在夹角β；所述输入准直器阵列的透镜阵列的表面与所述输出准直器阵列的透镜阵列的表面平行相对；所述输入MEMS芯片的微镜阵列的表面与所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面平行相对；
其中，所述输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜，在平行于第一方向的方向和垂直于所述第一方向的方向上均以间距L等距排列；所述第一方向为所述输出准直器阵列的透镜阵列的表面与所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面所在平面的交线方向；
所述输出准直器阵列的透镜阵列的透镜，在所述平行于第一方向的方向上以间距L等距排列，在所述垂直于所述第一方向的方向上以间距LCosβ等距排列。
根据第一方面，在第一方面的第一种可能实现的方式中，所述输入准直器阵列的透镜阵列的透镜，在平行于第二方向的方向上以间距L等距排列，在垂直于所述第二方向的方向上以间距LCosβ等距排列；所述第二方向为所述输入准直器阵列的透镜阵列的表面与所述输入MEMS芯片的微镜阵列的表面所在平面的交线方向；
所述输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜，在所述平行于所述第二方向和所述垂直于所述第二方向的方向上均以间距L等距排列。
根据第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式，在第二种可能实现的方式中所述光开关，还包括：凸透镜；
所述凸透镜平行放置在所述输入MEMS芯片的微镜阵列和所述输出MEMS芯片的微镜阵列之间；
所述凸透镜，用于对所述输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜所反射的光信号进行两次折射后入射至所述输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜。
根据所述第一方面的第二种可能实现的方式，在第三种可能实现的方式中，所述凸透镜为傅里叶透镜。
第二方面，本发明实施例提供一种光开关，包括：输入准直器阵列、输入MEMS芯片、输出MEMS芯片、输出准直器阵列及反射镜；所述输入准直器阵列的透镜阵列的表面与所述输出准直器阵列的透镜阵列的表面位于同一平面；所述输入MEMS芯片的微镜阵列的表面与所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面位于同一平面；或者，所述输入MEMS芯片的微镜阵列的表面与所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面平行不相对；所述反射镜，位于所述输入MEMS芯片的微镜阵列及所述输出MEMS芯片的微镜阵列的斜上方；所述反射镜，用于对所述输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜所反射的信号进行反射以入射至所述输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜；所述输入准直器阵列的透镜阵列的表面与所述输入MEMS芯片的微镜阵列的表面之间存在夹角β，和所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面与所述输出准直器阵列的透镜阵列的表面之间存在夹角β；
所述输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜，在平行于第三方向的方向和垂直于所述第三方向上均以间距L等距排列；所述第三方向为所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面与所述输出准直器阵列的透镜阵列的表面所在平面的交线方向；
所述输出准直器阵列的透镜阵列的透镜，在所述平行于第三方向的方向上以间距L等距排列，在垂直于所述第三方向的方向上以间距LCosβ等距排列。
根据第二方面，在第二方面的第一种可能实现的方式中，所述输入准直器阵列的透镜阵列的透镜，在所述平行于所述第三方向的方向上以间距L等距排列，在所述垂直于所述第三方向的方向上以间距LCosβ等距排列；
所述输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜，在所述平行于所述第三方向的方向及所述垂直于所述第三方向上均以间距L等距排列。
根据第二方面或第二方面的第一种可能实现的方式，在第二方面的第二种可能实现的方式中，所述反射镜为平面反射镜、三角反射镜或凹面反射镜。
本发明实施例的光开关，由于输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜，在平行于第一方向的方向和垂直于该第一方向上均以间距L等距排列；其中，第一方向为输出准直器阵列的透镜阵列的表面与输出MEMS芯片的微镜阵列的表面所在平面的交线方向；且输出准直器阵列的透镜阵列的透镜，在平行于第一方向的方向上以间距L等距排列，在该垂直于该第一方向的方向上以间距LCosβ等距排列，对于不同光规模的光开关，其输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距均相同，因而对于不同规模的光开关无需设计不同的MEMS芯片，从而简化了多种规模的光开关设计制造难度。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一所提供的光开关的结构示意图；
图2为本发明实施例二所提供的光开关的结构示意图；
图2A为本发明实施例二所提供的光开关规模的示意图；
图3为本发明实施例三所提供的光开关的结构示意图；
图4为本发明实施例四所提供的光开关的结构示意图；
图5为本发明实施例四所提供的三角反射镜的结构示意图；
图6为本发明实施例四所提供的凹面反射镜的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。
本发明实施例提供一种光开关。该光开关可设置在ROADM和OXC内部，用于对交叉节点上的光信号进行光路切换。图1为本发明实施例一所提供的光开关的结构示意图。如图1所示，该光开关包括：输入准直器阵列101、输入MEMS芯片102、输出MEMS芯片103及输出准直器阵列104。输入准直器阵列101的透镜阵列的表面105与输入MEMS芯片102的微镜阵列的表面106之间存在夹角β；输出MEMS芯片103的微镜阵列的表面107与输出准直器阵列104的透镜阵列的表面108之间存在夹角β。
输入准直器阵列101的透镜阵列的表面105与输入MEMS芯片102的微镜阵列的表面106之间的角度β，使得入射至输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜的入射光信号与微镜的法线方向的夹角为角度β。输出MEMS芯片103的微镜阵列的表面107与输出准直器阵列104的透镜阵列的表面108之间的夹角为角度，使得入射至输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜的入射光信号与微镜的法线方向的夹角为角度β。
输入准直器阵列101的透镜阵列的表面105与输出准直器阵列104的透镜阵列的表面108平行相对。输入MEMS芯片102的微镜阵列的表面106与输出MEMS芯片103的微镜阵列的表面107平行相对。
具体地，在光开关内，输入准直器阵列101的透镜阵列的透镜可将光信号垂直射出，入射至输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜。通过旋转该输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜，将光信号由输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜反射至输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜，继而旋转输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜，将该光信号射出，并垂直入射至输出准直器阵列104的透镜阵列的透镜。其中，输入准直器阵列101可通过透镜阵列的透镜将接收到的光信号分别进行准直并发射至输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜。对应的，输出准直器阵列104可通过透镜阵列的透镜将接收到的输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜所反射的光信号进行准直并输出。
其中，输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜和输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜，可以为圆形、椭圆形或矩形中任一形状的微反射镜。输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜和输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜可以是矩形排布，也可以是六边形排布。对应，若输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜和输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜可以是矩形排布，那么输入准直器阵列101的透镜阵列的透镜和输出准直器阵列的透镜阵列的透镜也可以是矩形排布。若输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜和输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜可以是六边形排布，那么输入准直器阵列101的透镜阵列的透镜和输出准直器阵列的透镜阵列的透镜也可以是六边形排布。
输入准直器阵列101的透镜阵列的透镜发射的光信号可以为该透镜对应的输入准直器阵列101的光纤阵列的光纤所输入的光信号。
输入准直器阵列101的透镜阵列的表面105与输入MEMS芯片102的微镜阵列的表面106之间，和输出MEMS芯片103的微镜阵列的表面107与输出准直器阵列104的透镜阵列的表面108之间均存在夹角β，可使得输入准直器阵列101的透镜阵列，及输出准直器阵列104的透镜阵列不会遮挡输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜反射的光信号。
输入MEMS芯片102的微镜阵列的表面106与输出MEMS芯片103的微镜阵列的表面107平行相对，可以是输入MEMS芯片102的微镜阵列的表面106与输出MEMS芯片103的微镜阵列的表面107分别朝向相反的两个方向，从而可使得输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜所反射的光信号可入射至输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜。输入准直器阵列101的透镜阵列的表面105与输出准直器阵列104的透镜阵列的表面108平行相对，可以是输入准直器阵列101的透镜阵列的表面105与输出准直器阵列104的透镜阵列的表面108分别朝向相反的两个方向，从而可使得输出准直器阵列104的透镜阵列的透镜可接收到输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜反射的光信号。
其中，输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜109，在平行于该第一方向的方向和垂直于该第一方向的方向上均以间距L等距排列。该第一方向为输出准直器阵列104的透镜阵列的表面108与输出MEMS芯片103的微镜阵列的表面107所在平面的交线方向。
输出准直器阵列104的透镜阵列的透镜110，在该平行于第一方向的方向上以间距L等距排列，在该垂直于该第一方向的方向上以间距LCosβ等距排列。
可选的，输入准直器阵列101的透镜阵列的一个透镜，与输入准直器阵列101的光纤阵列的一个光纤对应。对应的，输出准直器阵列104的透镜阵列的一个透镜，与输出准直器阵列104的光纤阵列的一个光纤对应。输入准直器阵列101的光纤阵列的光纤，用于接收通信光网络的光信号，该输出准直器阵列104的光纤阵列的光纤，用于将光信号输出至通信光网络。
输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜可沿输出MEMS芯片103的微镜阵列的表面所在平面上平行于第一方向上进行旋转，还可沿输出MEMS芯片103的微镜阵列的表面所在平面上垂直于该第一方向上进行旋转。本发明实施例所提供的光开关，可通过控制该输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜的旋转角度，使得该输出MEMS芯片103的微镜阵列中微镜接收到的光信号反射至输出准直器阵列104的透镜阵列中的目标透镜，从而将该目标透镜接收到的光信号传输至输出准直器阵列104的光纤阵列中该目标透镜对应的光纤，从而实现光路的切换。
该光开关的输出规模是根据输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜反射至输出MEMS芯片的微镜阵列上的微镜数量确定的。光开关的输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜可反射至输出MEMS芯片的微镜阵列上的光信号覆盖范围是根据该输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜的旋转角度决定，该光信号覆盖范围内所具有的微镜个数是根据该输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距决定的。
本发明实施例所提供的光开关，由于输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距均为L，即与夹角β无关。因此。本发明实施例所提供的光开关，对于不同规模的光开关，其输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距均相同，因而对于不同规模的光开关无需设计不同的输出MEMS芯片，从而简化了多种规模的光开关设计制造过程。
由于本发明实施例一的光开关无需针对不同规模的光开关设计制造不同的输出MEMS芯片，不同规模的光开关具有相同的输出MEMS芯片，因而，本发明实施例一还可实现输出MEMS芯片的大批量生产。同时由于准直器阵列的设计及制造工艺较成熟，因而本发明实施例一还可提高光开关的设计制造效率。
需要说明的是，该输入MEMS芯片的微镜阵列，可以采用与现有光开关中输入MEMS芯片的微镜阵列结构类似的微镜阵列，如微镜阵列的微镜间距与β相关，如间距L/Cosβ，也可以与现有的光开关中输入MEMS芯片的微镜阵列不同。对应的，该输入准直器阵列的透镜阵列可采用与现有光开关中输入准直器阵列的透镜阵列结构类似的透镜阵列，还可以是其他结构的微镜阵列。本发明实施例不以此作为限制。
实施例二
本发明实施例还提供一种光开关。图2为本发明实施例二所提供的光开关的结构示意图。
如图2所示，该光开关在上述实施例一的基础上，其中，输入准直器阵列101的透镜阵列的透镜201，在平行于第二方向的方向上以间距L等距阵列，在垂直于该第二方向的方向上以间距LCosβ等距排列。该第二方向为输入准直器阵列101的透镜阵列的表面105与输入芯片102的微镜阵列的表面106所在平面的交线方向。
输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜202，在该平行于该第二方向的方向上和该垂直于该第二方向的方向上均以间距L等距排列。
本发明实施例所提供的光开关，在上述实施例一所述方案的基础上，输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜，在平行于该第二方向的方向上和垂直于该第二方向的方向上均以间距L等距排列。也就是说，该光开关的输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距与输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距均L，即与β无关。由于对于不同规模的光开关，输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距与输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距均相同。因而，对于不同规模的光开关无需设计不同的输入MEMS芯片及输出MEMS芯片，从而简化了多种规模的光开关设计制造过程避免不同规模光开关的芯片多次开发，减少芯片的开发成本，实现芯片的大批量生产。
由于本发明实施例二的光开关无需针对不同规模的光开关设计制造不同的输出MEMS芯片及输入MEMS芯片，不同规模的光开关具有相同的输出MEMS芯片及输出MEMS芯片，因而，本发明实施例二可实现输入MEMS芯片及输出MEMS芯片的大批量生产。
举例来说，若该夹角β为30°，本发明实施例二的光开关中，输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜202的最大旋转角度为8°，输入MEMS芯片102的的微镜阵列的微镜至输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜的光程为50mm。L为1mm，也就是，输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜，在平行于该第二方向的方向上的微镜间距为1mm，在垂直于该第二方向上的微镜间距为1mm。输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜，在平行于该第一方向的方向上的微镜间距为1mm，在垂直于该第一方向的方向上的微镜间距也为1mm。
图2A为本发明实施例二所提供的光开关规模的示意图。如图2A所示，若该输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜202旋转8°，由于反射面反射光信号的旋转角度为反射面旋转角度的2倍，因而，该输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜202旋转8°后，该输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜202的反射光信号与旋转前的角度相差16°。那么，旋转该输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜202，可反射至输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜109光信号覆盖范围，即为光信号在前后相差16°范围对应的微镜范围。因而，根据间距L大小，可确定该光开关的输出规模为168个微镜，同时由于光路的可逆性，且该输入MEMS芯片的微镜阵列的间距与输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距相同，因而，该光开关的输入规模也为168个微镜。因而，该光开关的规模为输入和输入规模均为168个微镜。
在现有的光开关中，若该夹角β为30°，输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜的最大旋转角度为8°，输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜至输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜的光程为50mm。L为1mm，也就是，输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜，在平行于该输入MEMS芯片的微镜阵列的表面与该输入准直器阵列的透镜阵列的表面的交线方向上的微镜间距为1mm，在垂直于该输入MEMS芯片的微镜阵列的表面与该输入准直器阵列的透镜阵列的表面的交线方向上的微镜间距为1/cosβ，即1.155mm。输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜，在平行于该输出MEMS芯片的微镜阵列的表面与输出准直器阵列的透镜阵列的表面所在平面交线的方向上的微镜间距为1mm，在垂直于该输出MEMS芯片的微镜阵列的表面与输出准直器阵列的透镜阵列的表面所在平面交线的方向上的微镜间距也为1.155mm。该输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜旋转8°后，该输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜的反射光信号与旋转前的角度相差16°。那么，旋转该输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜，可反射至输出MEMS芯片的微镜阵列的光信号覆盖范围，即为光信号在前后相差16°范围对应的微镜阵列的范围。因而，根据间距L大小，可确定该光开关的输出规模为144个微镜，同时由于光路的可逆性，且该输入MEMS芯片的微镜阵列的间距与输入MEMS芯片的微镜阵列的间距相同，因而，该光开关的输入规模也为144个微镜。因而，现有的光开关的规模为输入和输入规模均为144个微镜。
因而，本发明实施例所提供的光开关，可在实施例一所述的光开关的基础上，同时提高光开关的输出规模和输入规模。
实施例三
本发明实施例三还提供一种光开关。图3为本发明实施例三所提供的光开关的结构示意图。如图3所示，该光开关在上述实施例一所提供的光开关的基础上，该光开关还包括：凸透镜301。
其中，凸透镜301平行放置在输入MEMS芯片102的微镜阵列和输出MEMS芯片103的微镜阵列之间。
凸透镜301，用于对输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜所反射的光信号进行两次折射后入射至输出MEMS芯片103的微镜阵列的微镜。
可选的，凸透镜301可以为傅里叶透镜。
具体地，若凸透镜301对输入MEMS芯片102的微镜阵列的微镜所反射的光信号进行两次折射后，可使得光信号的出射方向发生偏折，增大光信号入射至输出MEMS芯片103的微镜阵列的光信号覆盖范围，从而增大光开关的规模。
本发明实施例提供的光开关可在微镜旋转角度不变及夹角β不变的情况下，增大光开关的规模。
需要说明的是，本发明实施例三是在上述实施例一的光开关的基础上通过添加凸透镜形成的新的光开关进行举例来说。然而，本发明实施例三所提供的光开关还可以是在上述实施例二所提供的光开关的基础上通过添加凸透镜形成的新的光开关，输入准直器阵列的透镜阵列的透镜间距及输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距可以如上述实施例二中所述，本发明实施例在此不再赘述。
实施例四
本发明实施例四还提供一种光开关。图4为本发明实施例四所提供的光开关的结构示意图。
如图4所示，该光开关可以包括：输入准直器阵列401、输入MEMS芯片402、输出MEMS芯片403、输出准直器阵列404及反射镜405。
输入准直器阵列401的透镜阵列的表面406与输出准直器阵列404的透镜阵列的表面407位于同一平面。输入MEMS芯片402的微镜阵列的表面408与输出MEMS芯片403的微镜阵列的表面409位于同一平面，或者，输入MEMS芯片402的微镜阵列的表面408与输出MEMS芯片403的微镜阵列的表面409平行不相对。
反射镜405，位于输入MEMS芯片402的微镜阵列及输出MEMS芯片403的微镜阵列的斜上方。反射镜405，可用于对输入MEMS芯片402的微镜阵列的微镜反射的信号进行反射入射至输出MEMS芯片403的微镜阵列的微镜。
输入准直器阵列401的透镜阵列的表面406与输入MEMS芯片402的微镜阵列的表面408之间存在夹角β，和输出MEMS芯片403的微镜阵列的表面409与输出准直器阵列404的透镜阵列的表面407之间存在夹角β。
其中，输出MEMS芯片403的微镜阵列的微镜，在平行于第三方向的方向上和垂直于该第三方向的方向上以间距L等距排列。该第三方向为输出MEMS芯片403的微镜阵列的表面409与输出准直器阵列404的透镜阵列的表面407所在平面的交线方向。
输出准直器阵列404的透镜阵列的透镜，在平行于第三方向的方向上以间距L等距排列，在该垂直于该第三方向的方向上以间距LCosβ等距排列。
具体地，在光开关内，输入准直器阵列401的透镜阵列的透镜可将光信号垂直射出，入射至输入MEMS芯片402的微镜阵列的微镜。旋转该输入准直器阵列401的微镜阵列的微镜，将光信号由输入MEMS芯片402的微镜阵列的微镜，将该光信号反射至反射镜405，并由反射镜405将光信号反射至输出MEMS芯片403的微镜阵列的微镜，通过旋转输出MEMS芯片403的微镜阵列的微镜，该光信号入射至输出准直器阵列404的透镜阵列的透镜。
输入准直器阵列401的透镜阵列的表面406与输出准直器阵列404的透镜阵列的表面407位于同一平面，也就是说，输入准直器阵列401与输出准直器阵列404可设计并制造在同一芯片上。输入MEMS芯片402的微镜阵列的表面408与输出MEMS芯片403的微镜阵列的表面409位于同一平面，那么输入MEMS芯片402与输出MEMS芯片403也可设计并制造在同一芯片上。若输入MEMS芯片402的微镜阵列的表面408与输出MEMS芯片403的微镜阵列的表面409平行不相对，是说输入MEMS芯片402与输出MEMS芯片403分别为不同的芯片。输入MEMS芯片402的微镜阵列的表面408与输出MEMS芯片403的微镜阵列的表面409平行不相对，可以是输入MEMS芯片402的微镜阵列的表面408与输出MEMS芯片403的微镜阵列的表面409均朝向同一方向。
需要说明的是，本发明实施例四中仅以图4所示的，输入MEMS芯片402的微镜阵列的表面408与输出MEMS芯片403的微镜阵列的表面409位于同一平面的场景进行说明。然而，输入MEMS芯片402的微镜阵列的表面408与输出MEMS芯片403的微镜阵列的表面409，还可以不在一个平面，而是平行不相对。输入MEMS芯片402的微镜阵列的表面408与输出MEMS芯片403的微镜阵列的表面409平行不相对的场景中，该光开关中其他器件的相对位置类似。其中，输入MEMS芯片402的微镜阵列的表面408与输出MEMS芯片403的微镜阵列的表面409之间的距离可以是根据夹角β和/或微镜旋转角度等参数预先进行设置。
本发明实施例四的输入准直器阵列、输入MEMS芯片、输出MEMS芯片及输出准直器阵列与上述实施例一所述类似，其区别仅在于输入准直器阵列、输入MEMS芯片、输出MEMS芯片及输出准直器阵列各部分的相对位置关系不同，并且该光开关还包括反射镜。对于本发明实施例四与上述实施例一中类似的部分，在此不再赘述。
本发明实施例四所提供的光开关中，输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜在平行于第三方向的方向上和垂直于该第三方向的方向上均以间距L等距排列；其中，第三方向为输出MEMS芯片的微镜阵列的表面与输出准直器阵列的透镜阵列的表面所在平面的交线方向；且输出准直器阵列的透镜在平行于第一方向的方向上以间距L等距排列，在该垂直于该第一方向的方向上以间距LCosβ等距排列。由于输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距均为L，即与夹角β无关。因此。本发明实施例所提供的光开关，对于不同规模的光开关，其输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距均相同，因而对于不同规模的光开关无需设计不同的输出MEMS芯片，从而简化了多种规模的光开关设计制造过程。
可选的，上述实施例四中光开关的输入准直器阵列的401的透镜阵列的透镜，在平行于该第三方向的方向上以间距L等距阵列，在该垂直于该第三方向的方向上以间距LCosβ等距排列。
输入MEMS芯片402的微镜阵列的微镜，该平行于该第三方向的方向上和该垂直于该第三方向的方向上均以间距L等距排列。
可选的，上述反射镜405为平面反射镜、三角反射镜或凹面反射镜。
也就是说，上述附图4中的反射镜405并不限定为平面反射镜，还可以是其他形式的反射镜，如三角反射镜。凹面反射镜。本发明实施例四还提供一种三角反射镜和凹面反射镜。图5为本发明实施例四所提供的三角反射镜的结构示意图。图6为本发明实施例四所提供的凹面反射镜的结构示意图。该凹面反射镜可以为该附图6所示的结构，也可以为其他类似的结构。若反射镜405为该附图5所示的三角反射镜501或附图6所示的凹面反射镜601，光开关内部的各部件的位置关系可以与上述实施例类似，在此不再赘述。需要说明的是，该三角反射镜可以为该附图5所示的结构，也可以为类似的结构。
本发明实施例四所提供的光开关，在上述光开关的基础上，输入MEMS片的微镜阵列的微镜在平行于该第三方向的方向上和该垂直于该第三方向的方向上均以间距L等距排列。也就是说，该光开关的输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距与输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距为L，即与β无关。
对于不同规模的光开关，输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜间距与输出MEMS芯片的微镜阵列在相互垂直两个方向上的微镜间距均相同，因而，对于不同规模的光开关无需设计不同的输入MEMS芯片及输出MEMS芯片，从而简化了多种规模的光开关设计制造过程，避免不同规模光开关的芯片多次开发，实现芯片的大批量生产。
同时，本发明实施例所提供的光开关，不同规模的光开关，其输入芯片及输出芯片相同，输入准直器及输出准直器不同。由于准直器的制造工艺成熟简单，芯片的制造开发过程均较复杂，因而，本发明实施例四所提供的光开关，实现芯片的大批量生成的情况下，还可简化不同规模光开关的制作难度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种光开关，其特征在于，包括：输入准直器阵列、输入微机电系统MEMS芯片、输出MEMS芯片及输出准直器阵列；所述输入准直器阵列的透镜阵列的表面与所述输入MEMS芯片的微镜阵列的表面之间存在夹角β；所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面与所述输出准直器阵列的透镜阵列的表面之间存在夹角β；所述输入准直器阵列的透镜阵列的表面与所述输出准直器阵列的透镜阵列的表面平行相对；所述输入MEMS芯片的微镜阵列的表面与所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面平行相对；
其中，所述输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜，在平行于第一方向的方向和垂直于所述第一方向的方向上均以间距L等距排列；所述第一方向为所述输出准直器阵列的透镜阵列的表面与所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面所在平面的交线方向；
所述输出准直器阵列的透镜阵列的透镜，在所述平行于第一方向的方向上以间距L等距排列，在所述垂直于所述第一方向的方向上以间距LCosβ等距排列；
所述输入MEMS芯片用于将从所述输入准直器阵列接收到的光信号反射至所述输出MEMS芯片，所述输出MEMS芯片用于将从所述输入MEMS芯片接收到的所述光信号反射至所述输出准直器阵列。
2.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，
所述输入准直器阵列的透镜阵列的透镜，在平行于第二方向的方向上以间距L等距排列，在垂直于所述第二方向的方向上以间距LCosβ等距排列；所述第二方向为所述输入准直器阵列的透镜阵列的表面与所述输入MEMS芯片的微镜阵列的表面所在平面的交线方向；
所述输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜，在所述平行于所述第二方向和所述垂直于所述第二方向的方向上均以间距L等距排列。
3.根据权利要求1或2所述的光开关，其特征在于，还包括：凸透镜；
所述凸透镜平行放置在所述输入MEMS芯片的微镜阵列和所述输出MEMS芯片的微镜阵列之间；
所述凸透镜，用于对所述输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜所反射的光信号进行两次折射后入射至所述输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜。
4.根据权利要求3所述的光开关，其特征在于，所述凸透镜为傅里叶透镜。
5.一种光开关，其特征在于，包括：输入准直器阵列、输入MEMS芯片、输出MEMS芯片、输出准直器阵列及反射镜；所述输入准直器阵列的透镜阵列的表面与所述输出准直器阵列的透镜阵列的表面位于同一平面；所述输入MEMS芯片的微镜阵列的表面与所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面位于同一平面；或者，所述输入MEMS芯片的微镜阵列的表面与所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面平行不相对；所述反射镜，位于所述输入MEMS芯片的微镜阵列及所述输出MEMS芯片的微镜阵列的斜上方；所述反射镜，用于对所述输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜所反射的信号进行反射以入射至所述输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜；所述输入准直器阵列的透镜阵列的表面与所述输入MEMS芯片的微镜阵列的表面之间存在夹角β，和所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面与所述输出准直器阵列的透镜阵列的表面之间存在夹角β；
所述输出MEMS芯片的微镜阵列的微镜，在平行于第三方向的方向和垂直于所述第三方向上均以间距L等距排列；所述第三方向为所述输出MEMS芯片的微镜阵列的表面与所述输出准直器阵列的透镜阵列的表面所在平面的交线方向；
所述输出准直器阵列的透镜阵列的透镜，在所述平行于第三方向的方向上以间距L等距排列，在垂直于所述第三方向的方向上以间距LCosβ等距排列；
所述输入MEMS芯片用于将从所述输入准直器阵列接收到的光信号反射至所述反射镜，所述输出MEMS芯片用于将从所述反射镜接收到的所述光信号反射至所述输出准直器阵列。
6.根据权利要求5所述的光开关，其特征在于，
所述输入准直器阵列的透镜阵列的透镜，在所述平行于所述第三方向的方向上以间距L等距排列，在所述垂直于所述第三方向的方向上以间距LCosβ等距排列；
所述输入MEMS芯片的微镜阵列的微镜，在所述平行于所述第三方向的方向及所述垂直于所述第三方向上均以间距L等距排列。
7.根据权利要求5或6所述的光开关，其特征在于，所述反射镜为平面反射镜、三角反射镜或凹面反射镜。
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