CN1306300C - 光学开关器件 - Google Patents
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Abstract
一光学开关器件能沿基本上垂直方向定位一光纤，而无需使用额外的元件，从而提高安装光纤的方便性。尽管一硅基底粘结到玻璃基底的表面上，但在硅基底上，多个光纤安装槽用来安装光纤，且一致动器包括一镜面，其用来在多个光纤之间开关一光路。在光纤安装槽的内表面上，一光纤夹具构造成对光纤斜向施加一倾斜的推力。由此，光纤被光纤夹具推向另一内表面和玻璃基底以定位该光纤。
Description
技术领域
本发明涉及一光学开关器件，其使用一镜面来开关连接在多个光纤之间的光路。
背景技术
一般所知的一光学开关器件包括一第一基底和一第二基底，第一基底包括一硅基底，而第二基底包括另一硅基底并布置成与第一基底邻接。第二基底设置有四个互相隔开90°的光纤安装槽，以使其面向第一基底和沿径向延伸，一具有在两个互相相对的各自的光纤之间进出的镜面的静电致动器，其用来开关在两个光纤之间的一光路(例如，美国专利6,315,462)。
在这样一个传统的技术中，如果静电致动器受到阻挡，以致镜面进入两个光纤之间，则从光纤发出的光线被镜子沿垂直方向反射，这样，互相垂直布置的各自的两个光纤连接在一起。在另一方面，如果静电致动器被驱动，以致镜面从两个光纤之间拔出，则从光纤发出的光线直线前进，这样，互相相对的各自的两个光纤连接在一起。
顺便提及的是，在上述的传统技术中，为了对齐光纤的光轴，在光纤安装槽内的互相相对的两个内表面之一，设置有一用来推光纤朝向另一表面的弹性支架。然而，尽管光纤可通过该弹性支架沿第二基底的水平方向被定位，但其不能沿垂直方向被定位。因此，为了对齐光纤的光轴，必须使用另外的元件来推光纤朝向第一基底，于是遇到了安装光纤的诸多困难。
发明内容
为了解决上述的诸问题，本发明的优选的实施例提供一光学开关，它能沿两个垂直方向定位一光纤，从而提高安装光纤的方便性。
为了解决上述的诸问题，一根据本发明的一优选实施例的光学开关器件包括：一第一基底，一布置成邻接第一基底并具有设置在其上且靠近第一基底的多个光纤安装槽的第二基底，布置在第二基底的多个光纤安装槽内，且相隔一间距而互相相对的多个光纤，以及一致动器，其通过布置成在第二基底上的多个光纤之间前进和退出，在两个光纤之间开关一光路，其中，第二基底设置有一光纤夹具，其用来推光纤朝向光纤安装槽的两个互相相对的内表面之一和第一基底。
通过以这样方式构造的光学开关器件，当光纤插入到光纤安装槽时，使用光纤夹具，光纤可被推向光纤安装槽内的两个内表面之一和第一基底。因此，不需使用附加的元件，仅将光纤插入到光纤安装槽中，光纤即可沿两个垂直方向定位，能够显著地改进并非常容易地安装光纤。
较佳地，光纤夹具包括一弹簧单元，其尾部支座连接到光纤安装槽的一个内表面上，且其末端沿光纤安装槽的宽度方向可移动，以及一邻近弹簧单元的末端的推力单元，其用来斜向地推光纤朝向另一内表面，以及朝向第一基底。
由此，推力单元通过弹簧单元的弹性与光纤弹性地接触，而通过斜向地推光纤朝向另一内表面和第一基底，可定位光纤。
较佳地，推力单元设置有一形成在其上的倾斜平面，它沿第二基底的厚度方向倾斜，以便与光纤面接触。
由于倾斜平面与光纤面接触，所以，与推力单元的边角与光纤线接触的情形相比，可产生一沿第二基底的厚度方向倾斜的斜向力，这样，推力可以稳定地沿一斜向施加到光纤上。此外，如果一由单晶硅制成的硅基底用作第二基底，则通过在硅基底上实施各向异性的蚀刻，可制造具有倾斜平面的推力单元。因此，与采用反应离子蚀刻的情形相比，可减小用于推力单元的加工时间。
较佳地，致动器包括一邻近第二基底的表面设置且在多个光纤之间上方延伸的臂，一沿纵向方向设置在臂的中间且朝向第一基底延伸的镜面，以及靠近臂的相对端设置的两个驱动单元，其用来沿其纵向方向移动臂，这样，驱动镜面进出光路的中间，而其中，光纤夹具与致动器的臂一起构成，以将光纤夹具定位在第二基底的附近。
由此，使用两个驱动单元，镜面可被驱动进出光路的中间，这样，利用镜面可开关光路。由于镜面设置在臂的中间，所以，诸如静电致动器的驱动单元可设置在靠近臂的相对端的两个位置上，而如果镜面设置在臂的末端，则驱动单元可仅在臂的后支座的位置处布置。因此，使用两个驱动单元，可驱动镜面进出，这样，减小施加在各个驱动单元上的电压，与使用一个驱动单元的情形相比，可提高其可操作性。此外，由于光纤夹具与致动器臂一起构成，所以，与致动器由光纤夹具分开地加工相比，进行反应离子蚀刻的加工时间可减少。
本发明的其它的特征、元素、特性和优点，从下面参照附图对本发明的优选实施例作的详细描述中，可以变得更加明白。
附图的简要说明
图1是根据本发明的第一优选实施例的一光学开关器件的平面图，所示状态中，用于覆盖的玻璃基底已移去；
图2是沿图1的箭头II-II方向观察的一光纤安装槽、一光纤夹具和镜面等的截面图；
图3是图1所示的光纤安装槽、光纤夹具等的主要部件的放大的平面图；
图4是图3所示的光纤夹具和光纤的主要部件的放大的立体图；
图5是示出某一状态的截面图，其中，一浅槽形成在与图2中相同位置上的硅基底上；
图6是示出某一状态的截面图，其中，初步光纤安装槽形成在图5所示的硅基底上；
图7是示出某一状态的截面图，其中，一支承玻璃基底粘结在如图6所示的硅基底的底表面上；
图8是示出某一状态的截面图，其中，从图7所示的硅基底的表面实施反应离子蚀刻，以便形成光纤夹具、镜面等；
图9是示出某一状态的截面图，其中，用于覆盖的玻璃基底粘结到图8所示的硅基底的表面上；
图10是根据第二优选实施例、在图2中的相同位置的光纤安装槽、光纤夹具和镜面等的截面图；
图11是光纤安装槽、光纤夹具等的主要部件的放大的平面图；
图12是图3所示的光纤夹具和光纤的主要部件的放大的立体图；
图13是与图10相同位置的截面图，示出某一状态，其中，从硅基底的底表面实施各向异性的蚀刻，以形成一初步的倾斜槽；
图14是示出某一状态的截面图，其中，各向异性的蚀刻进一步在图13所示的硅基底上实施，以形成一浅槽和一最终的倾斜槽；
图15是示出某一状态的截面图，其中，支承玻璃基底粘结在如图14所示的硅基底的底表面上；
图16是示出某一状态的截面图，其中，从图15所示的硅基底的表面实施反应离子蚀刻，以便形成光纤夹具、镜面等；
图17是示出某一状态的截面图，其中，用于覆盖的玻璃基底粘结到图16所示的硅基底的表面上；
图18是根据本发明的第三优选实施例的一光学开关器件的平面图，所示状态中，用于覆盖的玻璃基底已移去；
图19是沿图18的箭头XIX-XIX方向观察的一光纤安装槽、一光纤夹具和镜面等的截面图；
图20是在图19中相同位置的一截面图，示出这样一状态，其中，从硅基底的底表面实施反应离子蚀刻，以形成一初步的光纤安装槽和一初步的凹陷的槽；
图21是示出某一状态的截面图，其中，金属掩模附连在如图20所示的硅基底的底表面上，以形成一镜面膜；
图22是示出某一状态的截面图，其中，支承的玻璃基底粘结到图21所示的硅基底的底表面上；
图23是示出某一状态的截面图，其中，如图22所示的硅基底的表面被抛光；
图24是示出某一状态的截面图，其中，从图23所示的硅基底的表面实施反应离子蚀刻，以便形成光纤夹具、镜面等；
图25是示出某一状态的截面图，其中，用于覆盖的玻璃基底粘结到图24所示的硅基底的表面上；
图26是一立体图，示出根据本发明的第三优选实施例的一壁、一镜面和一光纤之间的位置关系；
图27是一立体图，示出一对比实例的一壁、一镜面和一光纤之间的位置关系；
图28是根据本发明的一修改的实例的光学开关器件的平面图，所示状态中，用于覆盖的玻璃基底已移去；以及
图29是示出某一状态的平面图，其中，如图28所示的光学开关器件由一驱动单元进行驱动。
具体实施方式
下面将参照附图，详细描述根据本发明的优选实施例的一光学开关器件。
首先，图1至9示出根据本发明的一第一优选实施例，其中，一玻璃基底1是由一玻璃材料制成，这样，可作为第一基底具有基本上的矩形板形。玻璃基底1具有一基本平的表面，光纤安装槽3和致动器6等将形成在该平的表面上(将在下文中介绍)。
一硅基底2作为第二基底布置成邻接玻璃基底的表面，并由单晶硅或多晶硅材料制成，以便具有与玻璃基底1的尺寸基本相同的大致的矩形板形。例如，硅基底2采用一阳极偶联法连接到玻璃基底1的表面上。
总共四个光纤安装槽3形成在玻璃基底1和硅基底2之间，并且互相隔开约90°成径向地(交叉地)布置。光纤安装槽3沿两个光路O1和O2互相相交地(基本上垂直)成直线地布置，两个槽3布置成各自夹在光路O1和O2的中心交点4。光纤安装槽3这样形成：沿厚度方向穿过硅基底2，并将基底2分离为四个大致的三角形岛2A，而互相相对的内表面3A和3B形成在槽3内，且玻璃基底1暴露在槽3的底表面上。
附连在光纤安装槽3内的四个光纤5总体上沿光路O1和O2排列，每个光路上有两个。沿各光路O1和O2布置的两个光纤5互相之间隔开一间距地相对，并夹在中心交点4。
一致动器6排列在被两个光纤安装槽3夹在中间的硅基底2的岛2A上，且通常包括从光路O1和O2的中心交点4朝向岛2A直线延伸的一臂7，一形成在臂7的末端上并能进出中心交点4的小宽度的镜面8，以及设置在臂7的后支座上、用来沿臂7的纵向(箭头A的方向)移动臂7的一驱动单元9。在镜面8的表面上，由导电金属材料制成的一薄膜(未示出)(例如)通过阴极真空喷镀和气相淀积法形成，然后，形成镜面抛光面。
驱动单元9一般包括一支承梁9A，其从臂7的两侧沿大致垂直于臂的纵向方向直线地延伸，以沿箭头A的方向可移动地支承臂7，一设置在臂7的后支座上并与臂7一起移动的交叉指型的电极9B，以及一固定在玻璃基底1上的固定的交叉指型电极9C，以便与移动的交叉指型电极9B匹配。臂7、镜面8、支承梁9A以及可移动的交叉指型电极9B，在一与玻璃基底1隔开的和悬浮的状态下，由支承梁9A支承。通过在两个交叉指型电极9B和9C之间施加电压，产生一静电吸力，于是，臂7、镜面8，以及可移动的交叉指型电极9B，沿箭头A的方向整体地位移。
设置在光纤安装槽3内的一光纤夹具10包括一弹簧单元10A，它的后支座连接在光纤安装槽3的一个内表面3A上，并沿光纤安装槽3作为一悬臂梁延伸，以及一靠近弹簧单元10A的末端布置的一推力单元10B，以朝向另一内表面3B突出。光纤夹具10布置的位置比被插入到光纤安装槽3内的一光纤5的轴向中心O(芯)更靠近于硅基底2(与玻璃基底1相对)的表面。推力单元10B具有一基本上为矩形的形状，并从弹簧单元10A的末端突出，而其诸角较佳地被倒圆，以便于光纤5的插入。
弹簧单元10A的末端沿光纤安装槽3的宽度方向变得可移动，这样，带有基本上为矩形截面的推力单元10B的诸角弹性地与光纤5接触，它比轴向中心O更靠近内表面3A，且比其间的轴向中心O远离玻璃基底1(靠近硅基底2的表面)。由此，光纤夹具10沿箭头B的方向施加一推力至光纤5，其倾斜于硅基底2的厚度方向，这样，将光纤5推向另一内表面3B和玻璃基底1。
一设置在作为一盖基底并具有与玻璃基底1基本相同矩形形状的硅基底2的表面上的玻璃基底11，用阳极偶联法粘结在硅基底2的表面上。在玻璃基底11的底表面上，浅槽11A设置在覆盖光纤安装槽3和致动器6的位置上。浅槽11A具有在玻璃基底11和致动器6之间的间隙，以及在玻璃基底11和光纤夹具10之间的间隙。由此，致动器6和光纤夹具10可防止与玻璃基底11的接触，并补偿这些部件的运动操作。
此外，玻璃基底11作为盖基底不是必要的，所以可被略去。
根据本优选的实施例的光学开关器件较佳地具有如上所述的结构，现将参照图5至9介绍它的制造方法。
首先，如图5所示，在对应于光纤安装槽3、中心交点4、致动器6等(见图2)形成的位置的硅基底2的底表面的部分上，实施反应离子蚀刻(DEEP RIE)以形成浅槽12。
接下来，如图6所示，在对应于光纤安装槽3形成的位置的部分，从硅基底2的底表面再次实施反应离子蚀刻，以形成初步的光纤安装槽13，其中，在靠近硅基底2的表面留下与光纤夹具10对应的厚度。然后，如图7所示，在硅基底2的底表面上，玻璃基底1通过阳极偶联法连接为一第一基底。
然后，如图8所示，在与硅基底2的浅槽12对应的部分上，从硅基底2的表面实施反应离子蚀刻，以穿过硅基底2并形成诸如镜面的致动器6，而同时一起形成光纤安装槽3和光纤夹具10。在这种状态下，在镜面8的表面上，由导电金属材料制成的一薄膜(未示出)，例如，借助于阴极真空喷镀和气相淀积法而形成，然后，进行镜面抛光。
最后，如图9所示，在硅基底2的表面上，具有预先形成在其上的浅槽11A的玻璃基底11作为一基底而粘结。然后，在从硅基底2的外周缘插入光纤5朝向和沿着光纤安装槽3之后，光纤5用粘结剂固定，这样就完成该光学开关器件。
此外，根据本优选的实施例，浅槽12预先形成在硅基底2上。或者，代替浅槽12的是，浅槽可形成在玻璃基底1上。
按上述的方法制造根据本优选的实施例的光学开关器件，现将描述其开关操作。
首先，如果一电压不施加在可移动的交叉指型电极9B和固定的交叉指型电极9C之间，由于支承梁9A的弹性力，则镜面8进入中心交点4并定位在那里。因此，各从一对的两个光纤5(它们分别沿光路O1和O2排列)发射的光线，反射在镜面8上，于是，各进入到另一对两个光纤5(它们分别沿垂直的光路O2和O1排列)，于是，在其间实施光的通讯。
另一方面，如果一电压施加在可移动的交叉指型电极9B和固定的交叉指型电极9C之间，则产生一静电吸力，这样，镜面8抵抗支承梁9A的弹性力，从中心交点4退出。因此，各从一对的两个光纤5(它们分别沿光路O1和O2排列)发射的光线，各进入到另一对两个光纤5(它们分别沿光路O1和O2排列)，于是，在其间实施光的通讯。其结果，基于施加在电极9B和9C之间的电压的是否存在，光路O1和O2可被开关和连接。
然而，根据本优选的实施例，光纤夹具10设置在光纤安装槽3的一个内表面3A上，这样，使用光纤夹具10光纤5可被推向另一内表面3B以及玻璃基底1。因此，仅将光纤5插入到光纤安装槽3内而不使用额外的元件，光纤5即可定位在两个方向上，它们是光纤安装槽3的宽度方向(水平方向)和硅基底2的厚度方向(垂直方向)，由此，显著地提高安装光纤5的方便性。
由于光纤夹具10包括弹簧单元10A，它的后支座连接在光纤安装槽3的一个表面3A上，它的末端沿光纤安装槽3的宽度方向可移动，以及推力单元10B，它布置在与光纤5接触的弹簧单元10A的末端的附近，它比轴向中心O更靠近内表面3A，且比其间的轴向中心O远离玻璃基底1，一推力可沿相对于硅基底2的厚度方向倾斜的方向施加在光纤5上。因此，利用光纤夹具10的推力单元10B，光纤5可斜向地推向光纤的另一内表面3B和玻璃基底1。
由于光纤夹具10设置在硅基底2内，所以，光纤夹具10可采用微加工技术，例如，反应离子蚀刻，以高的精度与致动器6等一体形成。因此，与以其它方式形成光纤夹具10的情形相比，定位光纤5的精度大大地得到提高。
接下来，图10至17示出根据本发明的第二优选实施例。该优选实施例的独特的特征之一在于，光纤夹具的推力单元斜向地沿硅基底的厚度方向倾斜，并具有一光纤上面接触的倾斜平面。此外，根据本优选的实施例，同样的标号表示与上述第一优选实施例共同的部件，而且，略去其相关的描述。
设置在光纤安装槽3内的根据本优选的实施例的光纤夹具21，基本上与光纤夹具10同样的方式，包括一弹簧单元21A，它的后支座连接在光纤安装槽3的一个内表面3A上并沿光纤安装槽3作为一悬臂梁延伸，以及一靠近弹簧单元21A的末端布置的一推力单元21B，以朝向另一内表面3B突出。推力单元21B具有一基本上为矩形的形状，并从弹簧单元21A的末端突出，而它的诸角被倒圆，以便于光纤5的插入。此外，推力单元21B具有一斜向地沿硅基底2的厚度方向倾斜的平面21C，它逐渐地与另一内表面3B分离。
弹簧单元21A的末端沿光纤安装槽3的宽度方向变得可移动，且推力单元21B的倾斜平面21C弹性地与光纤5接触，它比轴向中心O更靠近内表面3A，且比其间的轴向中心O远离玻璃基底1(靠近硅基底2的表面)。由此，光纤夹具21沿箭头B的方向施加一推力至光纤5，其倾斜于硅基底2的厚度方向，这样，将光纤5推向另一内表面3B和玻璃基底1。
根据本优选实施例的光学开关器件具有如上所述的结构，现将参照图13至17介绍它的制造方法。
首先，如图13所示，在硅基底2的顶和底表面上，氧化膜22形成为掩模。在底表面上的氧化膜22设置有开口22A，它们形成在与光纤安装槽3形成的位置对应的部分，而薄膜部分22B形成在开口22A的附近，且在与中心交点4、致动器6等(见图10)形成位置对应的部分。然后，在该状态下，从硅基底2的底表面实施一预定时间段的各向异性的蚀刻，并通过开口22A形成锥度的初步倾斜槽23。
接下来，如果通过蚀刻等(如图14所示)全部氧化膜22在厚度上减小，则形成移去薄膜部分22B的氧化膜22’。然后，从硅基底2的底表面再次实施一预定时间段的各向异性的蚀刻，以形成浅槽24和最后的倾斜槽25。然后，如图15所示，在去除氧化膜的状态下，在硅基底2的底表面上，如第一基底通过阳极偶联法粘结作为第一基底的玻璃基底1。
然后，如图16所示，在与浅槽24和倾斜槽25对应的部分上，从硅基底2的表面实施反应离子蚀刻，以穿过硅基底2并形成诸如镜面8的致动器6，而同时一起形成光纤安装槽3和光纤夹具21。此时，在光纤夹具21的推力单元21B上通过各向异性的蚀刻形成倾斜平面21C。在此状态下，在镜面8的表面上，通过阴极真空喷镀和气相淀积法形成由导电金属材料制成的一薄膜(未示出)，然后，进行镜面抛光。
最后，如图17所示，在硅基底2的表面上，具有预先形成在其上的浅槽11A的玻璃基底11，作为一盖基底而粘结。然后，在光纤5从硅基底2的外周缘插入到光纤安装槽3内之后，用粘结剂固定光纤5，以完成光学开关器件。
这样，根据本优选的实施例具有如上所述的结构，也可获得如上述的第一优选实施例大致相同的优点。而根据本优选的实施例，由于在光纤夹具21的推力单元21B上，形成沿硅基底2的厚度方向倾斜的倾斜平面21C，该倾斜平面21C与光纤5面接触。因此，与第一优选实施例相比(其中，推力单元10B的诸角与光纤5线接触)可容易地产生相对于硅基底2的厚度方向成倾斜指向的推力，这样，一推力可沿一斜向稳定地施加到光纤5上(箭头B的方向)。
通过在由单晶硅制成的硅基底2上实施各向异性的蚀刻，可形成具有倾斜平面21C的推力单元21B，这样，可包括下列的情形：施加反应离子蚀刻，光纤夹具21的加工时间可减少，可提高生产率。
接下来，图18至26示出根据本发明的一第三优选实施例。该优选实施例的独特的特征之一在于，致动器包括一设置在硅基底的表面上并在多个光纤之间上方延伸的臂，一沿纵向方向设置在臂的中间且朝向第一基底延伸的镜面，以及设置在臂的两端的两个驱动单元，用来驱动镜面进出光路的中间，而与致动器的臂一起形成光纤夹具，以在硅基底的表面上定位光纤夹具。此外，根据本优选的实施例，相同的标号表示与上述第一优选实施例的相同的共同部件，且略去其有关的描述。
一根据优选实施例的致动器31设置在两个岛2A上，它们互相相对地设置，使中心交点4在其中间。致动器31通常包括一在中心交点4上直线延伸的臂32，位于多个光纤5之间，朝向两个岛2A，一具有宽度小于臂32的宽度并沿纵向方向设置在臂32的中间的镜面33，这样，在中心交点4处能够进出光路O1和O2，以及设置在臂32的两端的两个驱动单元34，其用来沿纵向方向(图26中的箭头A的方向)移动臂32。其中，镜面33由薄膜的导电金属材料制成的镜面薄膜33A覆盖。
驱动单元34基本上与根据第一优选实施例的驱动单元9为相同的方式，它通常包括从臂32的两侧沿基本上垂直于臂的纵向方向直线延伸的支承梁34A，以支承臂32沿箭头A的方向移动，一可移动的交叉指型电极34B靠近臂32的端头设置并与臂32一起移动，而一固定的交叉指型电极34C固定到玻璃基底1上，以与可移动的交叉指型电极34B匹配。在两个交叉指型电极34B和34C之间施加反极性或正电极，产生一静电吸力或斥力，于是，臂32、镜面33和可移动的交叉指型电极34B整体地沿箭头A的方向移动。
设置在光纤安装槽3内的光纤夹具35，基本上与根据第一优选实施例的光纤夹具10具有同样的方式，包括一弹簧单元35A，它的后支座连接在光纤安装槽3的一个内表面3A上并沿光纤安装槽3作为一悬臂梁延伸，以及一靠近弹簧单元35A的末端布置的一推力单元35B，以朝向另一内表面3B突出。其中，光纤夹具35布置成定位在比连同致动器31一起插入到光纤安装槽3内的光纤5的轴向中心O(芯)更靠近硅基底2的表面(相对玻璃基底1)，而光纤夹具35厚度基本上与致动器31的臂32的厚度相同。推力单元35B具有一基本上为矩形的形状，并从弹簧单元35A的末端突出。
弹簧单元35A的末端沿光纤安装槽3的宽度方向变得可移动，且推力单元35B弹性地推压光纤5朝向另一内表面3B，而将光纤5部分夹在玻璃基底1之间。由此，光纤夹具35沿箭头B的方向施加一推力至光纤5，其倾斜于硅基底2的厚度方向，这样，将光纤5推向光纤安装槽3的另一内表面3B和玻璃基底1。
根据本优选实施例的光学开关器件较佳地具有如上所述的结构，现将参照图20至25介绍它的制造方法。
首先，如图20所示，制备一具有厚度大于硅基底2的厚度的硅基底2’。在硅基底2’的底表面上，反应离子蚀刻(DEEP RIE)实施在与光纤安装槽3、中心交点4、致动器6等(见图19)形成的位置对应的部分，以及与硅基底2的厚度方向的中间对应的部分，这样，形成初步光纤安装槽36，其在与形成光纤安装槽3的位置对应的部分上具有与光纤安装槽3的宽度基本上相同的宽度，而形成一初步的凹陷槽38，其在与中心交点4对应的部分具有与镜面33的对应的突出部37。
接下来，如图21所示，金属掩模39附连在硅基底2’的底表面上，突出部37的表面覆盖有由导电的金属薄膜制成的镜面膜33A，其通过阴极真空喷镀和气相淀积法而形成镜面33。
接下来，如图22所示，在硅基底2’的底表面上，玻璃基底1通过阳极偶联法粘结。此时，在玻璃基底1的表面上，浅槽40形成在中心交点4、致动器6等所面向的位置处，这样，可防止镜面33等通过浅槽40与玻璃基底1接触。然后，在此状态下，如图23所示，硅基底2’的表面被抛光，以形成厚度减薄的硅基底2。
然后，如图24所示，在与初步安装槽36和初步凹陷槽38对应的部分上，从硅基底2的表面实施反应离子蚀刻，以穿过硅基底2。由此，形成包括臂32和镜面33的致动器31，而光纤安装槽3和光纤夹具35也一起形成。
此时，由于在硅基底2上，除了初步光纤安装槽36和初步凹陷槽38预先形成之外，镜面33已经形成，反应离子蚀刻可仅在硅基底2的厚度的剩余长度上实施，与蚀刻在整个厚度上实施的情形相比，蚀刻可在短时间内完成。此外，由于光纤夹具35的厚度基本上与致动器31的臂31的厚度相同，所以，光纤夹具35可与臂32一起形成。
最后，如图25所示，在硅基底2的表面上，具有预先形成在其上的浅槽11A的玻璃基底11，作为一盖基底而粘结。然后，在光纤5从硅基底2的外周缘插入到光纤安装槽3内之后，用粘结剂或其它合适的材料或元件固定光纤5，以完成光学开关器件。
按上述的方法制造根据本优选的实施例的光学开关器件，现将描述其开关操作。
首先，如果一电压不施加在致动器31的可移动的交叉指型电极34B和固定的交叉指型电极34C之间，由于支承梁34A的弹性力，则镜面33进入中心交点4并定位在那里(光路O1和O2的中间位置)。因此，各从一对的两个光纤5(它们分别沿光路O1和O2排列)发射的光线，反射在镜面33上，于是，各进入到另一对两个光纤5(它们分别沿垂直的光路O2和O1排列)，于是，在其间实施光的通讯。
另一方面，如果一反向极性(正极和负极)的电压施加在一致动器31的驱动单元34的可移动的交叉指型电极34B和固定的交叉指型电极34C之间，而带有相同电极(例如，正极)的一电压施加在另一驱动单元34的可移动的交叉指型电极34B和固定的交叉指型电极34C之间，则在一对电极34B和34C之间产生一静电吸力，而在另一对电极34B和34C之间产生一静电斥力，这样，镜面33抵抗支承梁34A的弹性力，从中心交点4退出。因此，各从一对的两个光纤5(它们分别沿光路O1和O2排列)发射的光线，各进入到另一对两个光纤5(它们分别沿光路O1和O2排列)，于是，在其间实施光的通讯。其结果，基于施加在电极34B和34C之间的电压的是否存在，光路O1和O2可被开关和连接。
这样，根据本优选的实施例具有如上所述的结构，也可获得如上述的第一优选实施例大致相同的优点。而根据本优选的实施例，由于设置镜面33，其沿纵向方向布置在臂32的中间并朝向玻璃基底1下垂，驱动单元34可布置在臂32的两个相对端。
这就是说，如图26所示，根据本优选的实施例，由于镜面33布置在臂32内，从臂上向下下垂，臂32不能屏蔽光路O1和O2。然而，在如图27所示的对比实例(第一优选实施例)中，如果镜面8沿臂7的整个厚度设置，则臂7延伸超过镜面8，臂7屏蔽光路O1和O2。因此，如果镜面8沿臂7的整个厚度设置，则必须提供在臂7的末端的镜面带有一悬臂的悬架，这样，驱动单元可仅设置在臂7的后支座的位置处。
然而，根据本优选的实施例，驱动单元34可设置在臂32的相对端的两个位置处，这样，用于致动器31的驱动电压可减小，能提高操作性，同时，硅基底2被充分地应用而无浪费。
还有，由于光纤夹具35连同致动器31的臂32一起构造在硅基底2的表面上，用于反应离子蚀刻或诸如此类的处理的加工时间，需要一长的时间段，与致动器31和光纤夹具35分开构造的情形相比，加工时间可以减少。
此外，如果反应离子蚀刻在硅基底2的整个厚度上实施，则硅基底2趋于沿其厚度方向移位，这样，在镜面33的镜面抛光平面上易产生应变。然而，根据本优选的实施例，通过在硅基底2上实施反应离子蚀刻，直到其厚度的中间位置，这样，应变难于在镜面33上形成，能精确地开关光路O1和O2，以及提高其可靠性。
根据第三优选实施例，预先制备厚度大于硅基底2的厚度的硅基底2’。在硅基底2’的底表面上实施蚀刻，然后，在玻璃基底粘结之后，对硅基底2’的表面进行抛光，以形成具有预定厚度的硅基底2。在这种情形中，尽管要求一抛光硅基底2’的过程，但在制造加工的过程中，硅基底2’可防止产生碎片和裂缝，能提高产量。
然而，本发明并不限于这些方法，且根据第三优选实施例，取代硅基底2’的是，可使用从加工开始就是薄的一薄硅基底2。由此，可忽略硅基底2’的抛光过程。另一方面，根据第一和第二优选实施例，可使用从加工开始就是薄的一薄硅基底2，或者，以与第三优选实施例相同的方式，可使用从加工开始是厚的一硅基底2’，以在粘结到玻璃基底1之后通过抛光硅基底2’形成一薄的硅基底2。
还有，根据第三优选实施例，在两个驱动单元34中，两对可移动的交叉指型电极34B和固定交叉指型电极34C各排列在互相相对的位置上(互相对称的位置)，这样，在一个驱动单元34中，产生一静电吸力，而在另一驱动单元34中，产生静电斥力。然而，本发明并不限制于这种结构，在如图28和29所示的改型中，在两个驱动单元34’中，两对可移动的交叉指型电极34B’和固定交叉指型电极34C’各可排列在互相等同的位置上(基本上互相平行移动的位置)，这样，可在两个驱动单元34’中产生静电吸力。
还有，根据第三优选实施例，四个光纤安装槽3较佳地交叉地布置。或者，如图28和29所示，四个光纤安装槽3’可基本上平行地布置，每组两个槽，这样，两个光路O1和O2基本上互相平行地布置。在这种情形中，臂32’设置有互相分开排列形成的两个基本上为三角形的镜面33’，以使它们的两个顶互相面对。
由此，在如图28所示的驱动单元34’被阻挡的情形中，从光纤5发出的光被相对方向的两个镜面33’反射，这样，如图28所示，左侧的两个光纤5连接在一起，而右侧的两个光纤5连接在一起。在另一方面，如图29所示，在驱动单元34’被驱动的情形中，由于镜面33’被移去，所以，从光纤5发出的光直线前进，不撞击到镜面33’上，从图29可见，两个在上部的光纤5连接在一起，而两个在下部的光纤5连接在一起。
根据上述的诸优选实施例，如在驱动单元9和34中，较佳地使用交叉指型电极9B、9C、34B和34C。然后，本发明并不限于此，例如，可使用一平行的板电极，以形成一驱动单元。
此外，根据上述的优选实施例，如第一基底，可较佳地使用玻璃基底1。或者，可使用一硅基底作为第一基底。
尽管已经描述了本发明的优选实施例，但应该理解的是，对于本技术领域内的技术人员来说，在不脱离本发明的范围和精神的前提下，显然，可作出许多变体和改型。因此，本发明的范围由下列的权利要求书唯一地限定。
Claims (15)
1.一光学开关器件，包括：
一第一基底；
一布置成邻接第一基底并具有形成在其上且靠近第一基底的多个光纤安装槽的第二基底；
布置在第二基底的多个光纤安装槽内且相隔一间距而互相相对的多个光纤；以及
一致动器，通过布置成在第二基底上的多个光纤之间前进和退出，在两个光纤之间开关一光路，所述致动器包括一从两个互相相交的光路的中心交点直线地延伸的臂，一设置在臂的末端并布置成进出两个光路中心交点的镜面，以及一设置在臂的后支座处用来沿臂的纵向方向移动该臂的驱动单元；
其中，第二基底包括一光纤夹具，其设置来推光纤朝向光纤安装槽的两个相对的内表面之一和第一基底，所述光纤夹具包括一弹簧单元，其尾部支座连接到诸光纤安装槽之一的一个内表面上，且其作为一悬臂梁沿光纤安装槽之一延伸，以及一邻近弹簧单元的末端布置的推力单元，其朝向光纤安装槽之一的另一内表面突出，所述推力单元具有一矩形的形状并从弹簧单元的末端突出，推力单元的诸角被倒圆。
2.一光学开关器件，包括：
一第一基底；
一布置成邻接第一基底并具有形成在其上且靠近第一基底的多个光纤安装槽的第二基底；
布置在第二基底的多个光纤安装槽内且相隔一间距而互相相对的多个光纤；以及
一致动器，通过布置成在第二基底上的多个光纤之间前进和退出，在两个光纤之间开关一光路，所述致动器包括一邻近第二基底的表面设置且在多个光纤之间延伸的臂，一沿纵向方向设置在臂的中间且朝向第一基底延伸的镜面，以及靠近臂的相对端设置的两个驱动单元，其用来沿其纵向方向移动臂，这样，驱动镜面进出光路的中间；
其中，第二基底包括一光纤夹具，其设置来推光纤朝向光纤安装槽的两个相对的内表面之一和第一基底，所述光纤夹具与致动器的臂一起构成，以便将光纤夹具定位在第二基底的表面的附近，所述光纤夹具包括一弹簧单元，其尾部支座连接到诸光纤安装槽之一的一个内表面上，且其作为一悬臂梁沿光纤安装槽之一延伸，以及一邻近弹簧单元的末端布置的推力单元，其朝向光纤安装槽之一的另一内表面突出，所述推力单元具有一矩形的形状并从弹簧单元的末端突出，推力单元的诸角被倒圆。
3.如权利要求1所述的器件，其特征在于，第一基底是玻璃基底和硅基底之一。
4.如权利要求1所述的器件，其特征在于，第一基底具有矩形板形的结构。
5.如权利要求1所述的器件，其特征在于，第二基底是一硅基底。
6.如权利要求1所述的器件，其特征在于，第二基底具有矩形板形的结构且其尺寸与第一基底相同。
7.如权利要求1所述的器件，其特征在于，多个光纤安装槽包括四个径向布置互相隔开90°的光纤安装槽。
8.如权利要求7所述的器件，其特征在于，所述四个光纤安装槽中的其中两个沿着第一光路设置，所述四个光纤安装槽中的另两个则沿着与所述第一光路交叉的第二光路设置，以使这两个光路的中心交点设置在相应的光纤安装槽之间。
9.如权利要求7所述的器件，其特征在于，光纤安装槽将第二基底分隔成四个三角形的岛。
10.如权利要求1所述的器件，其特征在于，驱动单元包括一从臂两侧沿垂直于臂的纵向方向直线地延伸的支承梁，其以可移动的方式支承该臂，一设置在臂的后支座处并与臂一起移动的可移动的交叉指型电极，以及一固定在第一基底以与可移动的交叉指型电极匹配的固定的交叉指型电极。
11.如权利要求1所述的器件，其特征在于，光纤夹具的位置比插入到光纤安装槽之一的诸光纤之一的轴向中心更靠近第二基底的表面。
12.如权利要求1所述的器件，其特征在于，玻璃基底设置在第二基底的表面，以形成一盖基底，并具有与第一基底相同的形状。
13.如权利要求12所述的器件，其特征在于，诸槽形成在设置在第二基底的表面上的玻璃基底的表面上。
14.如权利要求1所述的器件，其特征在于，光纤夹具的推力单元斜向地沿第二基底的厚度方向倾斜，并具有在诸光纤之一上进行面接触的倾斜平面。
15.一光学开关器件，包括：
一第一基底；
一布置成邻接第一基底并具有形成在其上且靠近第一基底的多个光纤安装槽的第二基底；
布置在第二基底的多个光纤安装槽内且相隔一间距而互相相对的多个光纤；以及
一致动器，通过布置成在第二基底上的多个光纤之间前进和退出，在两个光纤之间开关一光路，所述致动器包括一从两个互相相交的光路的中心交点直线地延伸的臂，一设置在臂的末端并布置成进出两个光路中心交点的镜面，以及一设置在臂的后支座处用来沿臂的纵向方向移动该臂的驱动单元；
其中，第二基底包括一光纤夹具，其设置来推光纤朝向光纤安装槽的两个相对的内表面之一和第一基底，所述光纤夹具包括一弹簧单元，其尾部支座连接到光纤安装槽的一个内表面上，且其一末端沿光纤安装槽的宽度方向可移动，以及一邻近弹簧单元的末端布置的推力单元，其用来斜向地推光纤朝向另一内表面和第一基底，所述推力单元包括一形成在其上的倾斜平面，它沿第二基底的厚度方向倾斜，以便与光纤面接触。
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