CN1376937A - 光开关 - Google Patents

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Abstract

一种光学开关,包括一个基片;一个在基片预定区域上的光纤输入部分;一个在基片上与光纤输入部分隔开一距离的另一预定部位上的光纤输出部分,其与光纤输入部分相对;一个在光纤输入部分和光纤输出部分之间的第一微镜部分,以反射来自光纤输入部分的光线;以及一个在光纤输入部分和光纤输出部分之间的第二微镜部分,它与第一微镜部分隔开一距离并彼此相对,以将从第一微镜部分射来的光线反射到光纤输出部分。

Description

光开关
发明领域
本发明涉及一种光学开关，特别是涉及微镜的N×N OXC(光学交叉连接)光学开关。
背景技术
从90年代中期，由于因特网、电子商务以及类似技术的推广，通讯信息量已经出现了巨大的增长。为了进行最有效和经济的大数量数据传输，已经有了高密集波分多路光学通讯系统的研究，最近的结果是在现场(site)上装载系统的原初格式。这一系统要求交换许多光学信号，这一交换一般是通过将光学信号转换为电信号，以电的方式发送电信号，并且将电信号再次转换为光学信号来完成的。然而，随着系统容量的增加，已出现一种没有光—电—光转换的全光学转换的OXC(光学交叉连接)开关。图1描述的是OXC开关的相关技术。
参照图1，相关的技术的OXC开关是光纤束构成，该光纤束具有用于输入/输出光的光纤的二维排列，同时，为了转换光学路径，则使用了相对较大量的反射器和微镜。
参照附图2，所述的微镜是由一个支柱(post)支撑的，并且有旋转轴。通过光纤的光线在输入端反射到反射器以及所述微镜上，被转换到输出端的光纤上。从输入端到输出端的全部路径长度大约为4L，L即光纤和微镜之间的距离。对于一条大约100×100光学开关来讲，一般来说，L大约100毫米(mm)。由此，由于光学路径的总长非常长，在光的散射作用下，即便是使用了光纤准直仪(collimator)，仍会有大量的光线丧失。并且，由于要精确地校正光线，光纤束和微镜要求集成到一个空间里，因此，这种方式不仅装配设备很困难，而且需要很多的时间，稳定性也很差。
发明概述
因此，本发明旨在提供一种能基本上解决一个或多个由于前述技术的局限和弱点而引起的问题的光学开关。
本发明的一个目的是提供一种大能力光学开关，它仅有很小的光损失，并且可以容易地装配。
本发明的其他的特点和有益效果将在下面描述，部分将会在描述中很明显地表明，或者可以从本发明的实施中领悟到。本发明的目的和其它优点可以从说明书、权利要求和附图的具体结构中实现和获得。
为了达到本发明的上述以及其他有益效果，按照本发明的目的，按照具体实施例和广义的描述，本发明的光学开关包括一个基片(substrate)；一个在基片预定区域上的光纤输入部分；一个在基片上与光纤输入部分隔开一距离的另一预定部位上的光纤输出部分，其与光纤输入部分相对；一个在光纤输入部分和光纤输出部分之间的第一微镜部分，以反射来自光纤输入部分的光线；以及一个在光纤输入部分和光纤输出部分之间的第二微镜部分，它与第一微镜部分隔开一距离并彼此相对，以将从第一微镜部分射来的光线反射到光纤输出部分。
所述基片在对应于光纤输入/输出部分以及第一和第二微镜部合的区域具有预定深度的槽，以将光纤输入/输出部分和第一和第二微镜部分固定到那里，其中所述槽具有上部倾斜侧边和下部垂直侧边，以形成“Y”形状。
所述第一以及第二微镜部分相对于光纤输入部分射出的光线的光学路径呈45度角设置。
可选择的另一种方式是，本发明的光学开关也可以这样构造：将光纤输入/输出部分在基片的预定的位置上以彼此并列的方式设置，将第一微镜部分放在在基片上的预定位置上与光纤输入部分隔开一距离，以反射从光纤输入部分射来的光线，将第二微镜放在与第一微镜相对并相隔一距离的基片的预定的区域，以将从第一微镜射入的光线反射到光纤输出部分。
所述光纤输入部分包括一个硅基片；和安装在基片上的二维排列的多个输入光纤，并且所述光纤输出部分包括一个硅基片；和安装在基片上与输入光纤相隔一距离的二维排列的多个输出光纤。
本发明还提供一种光学开关，包括一个第一基片；一个在第一基片的预定区域上的光纤输入部分；一个在第一基片的预定区域上的光纤输出部分；该光纤输出部分与所述光纤输入部分彼此并列布置，使得其光学路径平行；一个相对于光纤输入部分成45度角的第一微镜部分，以反射来自光纤输入部分的光线；以及一个相对于光纤输出部分成45度角并与所述第一微镜部分垂直布置的第二微镜部分，以将从第一微镜部分射来的光线反射到光纤输出部分。
按照本发明的光学开关，不仅由于明显地缩短了整个的光的路径而能够降低整个的光损失，而且可以提供具有高稳定性和降低了成本的高容量光学开关。
应该指出，无论是上文的一般性说明还是接下来的详细描述都是示范性的和注释性的，都是为了提供对本发明的更加详细的解释。
附图的简要说明
附图是为了提供对本发明的更清楚的理解，是说明书的一个组成部分，揭示了本发明的实施例，帮助解释本发明的原理。
附图中：
图1说明相关的OXC开关技术；
图2说明一个图1中的微镜；
图3是按照本发明的优选实施例的OXC光学开关的透视图；
图4是图3的平面图；
图5A-5C是在图3的第一基片上形成槽的方法的步骤的图示；
图6说明将微镜的第三基片的一部分插入在第一基片上的槽；和
图7是按照本发明的第二实施例的OXC光学开关的平面图。
优选实施方式的详细说明
现在详细描述本发明的优先实施例的相关参考例，附图说明了一些实施例。图3是按照本发明的优选实施例的OXC光学开关的透视图，图4是图3的平面图。
参照图3-4，有一个放在第一硅基片或玻璃基片上的输入光纤束；一个输出光纤束，设置在第一基片上与输入光纤束相隔一定距离的位置。每个输入/输出光纤束都是安装第二硅基片上的二维排列的多个光纤。具有一个输入微镜和一个输出微镜，分别放在输入光纤束和输出光纤束之间，二者相隔一定距离并相对设置，与来自各个光纤束的光线的方向成45度角。每个输入/输出微镜都是二维排列的多个微镜，都有两个并安装在第三基片上的旋转轴。
输入/输出微镜，以及输入/输出光纤束都必须精确地固定在第一基片上。由此，本发明建议将输入/输出微镜的第三基片，以及输入/输出光纤束的第二基片插入并固定在第一基片上形成的各个相应的槽中，以促进在输入/输出光纤束和输入/输出微镜之间的光学对准，不是以主动的方式，而是通过自对准的方式。
对光学对准将更详细地说明。图5A-5C是在图3中的第一基片上形成槽的方法的步骤的截面图，图6是微镜的第三基片插入第一基片的槽中的截面图。
参照图5A，在第一硅基片上构图一槽，并以湿法蚀刻(wet etched)，以形成一个倾斜槽。
接着，参照图5B，具有倾斜槽的第一基片使用深度反应离子蚀刻法(RIE)进行干法蚀刻，以在倾斜槽里形成一个垂直槽，以构成一个Y形的槽，该Y形槽具有倾斜上部侧边和垂直下部侧边，如图5C所示。由于输入/输出微镜的第三基片和输入/输出光纤束的第二基片要求垂直地插入到第一基片上，因此，干法蚀刻过程的垂直度要求精确地控制。
参考图6，输入/输出微镜的第三基片，以及输入/输出光纤束的第二基片(未显示)分别垂直地插入第一基片的槽中，在这种情况下，槽的入口的倾斜部分将使输入/输出微镜的第三基片以及输入/输出光纤束的第二基片最初的插入较容易，而槽里面的槽的垂直部分又使要插入第一基片的输入/输出微镜的第三基片和输入/输出光纤束的第二基片较为容易地垂直插入和固定。另外，因为在输入/输出微镜的第三基片和输入/输出光纤束的第二基片之间的起始的上部和下部侧边以及左和右侧边的对准十分重要，所以，精确地控制槽的宽度、长度和深度是十分重要的。
由此，分别插入第一基片的槽内的输入/输出微镜的第三基片以及输入/输出光纤束的第二基片以环氧树脂固定，最终将输入/输出微镜的第三基片以及输入/输出光纤束的第二基片固定到第一基片上，而不是在自由的空间里(free space)，因此，形成了光的高精确度自对准(self alignment)而不是主动光对准。(active optical alignment)
下述为前述光学开关的光学路径。
从输入光纤束一端射来的光线以45度角射入输入微镜，并且相关的微镜的旋转角度在两个方向上被精确控制，以改变光的路径到设定的方向。具有改变的光学路径的光线射入输出微镜，并且相关微镜的旋转角度在二维方向上被精确控制，以再次改变光的路径，以将光线垂直地射入输出光纤束的一端。
因为从输入端到输出端的整个光学路径是在两个微镜间的距离的范围内，不会大于相关技术的1/4，所以可以降低光的损耗。并且，如果输入/输出光纤束不是分别固定在各自的第二基片上，而是固定在一个单片的第二基片上，制造过程就变得更简单了。
图7是按照本发明的第二优选实施例的OXC光学开关的平面图。
参照图7，按照本发明的第二优选实施例的OXC的光学开关包括一个输入光纤束和一个输出光纤束，它们并列地固定到一个单片的第二基片上，然后将其固定到第一基片的槽中，并且，象本发明的第一实施例一样，输入/输出微镜以相对于输入光纤束的光路径45度角安装在第三基片上，然后，将其固定到第一基片的槽中。
在本发明第二实施例，由于所述输入/输出光纤束被集成到一个基片上，所以光学对准就比那种将输入光纤束和输出光纤束分开的本发明的第一实施例更为简单和容易。
按照前述解释，以本发明的光学开关的方式，可以高效率地制造低光耗，高稳定性，低成本的OXC光学开关，由于采取自对准类型容易实现高精确度的光学对准，并且整个光损耗可以降低。
很明显，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范畴的情况下可以进行各种调整和改变，由此，本发明当然涵盖对于这一发明的调整和改变以使它们包括在后附权利要求以及等同技术的范围内。

Claims (12)

1、一种光学开关，包括
一个基片；
一个在基片预定区域上的光纤输入部分；
一个在基片上与光纤输入部分隔开一距离的另一预定部位上的光纤输出部分，其与光纤输入部分相对；
一个在光纤输入部分和光纤输出部分之间的第一微镜部分，以反射来自光纤输入部分的光线；以及
一个在光纤输入部分和光纤输出部分之间的第二微镜部分，它与第一微镜部分隔开一距离并彼此相对，以将从第一微镜部分射来的光线反射到光纤输出部分。
2、根据权利要求1所述的光学开关，其中，所述基片在对应于光纤输入/输出部分以及第一和第二微镜部分的区域具有预定深度的槽，以将光纤输入/输出部分和第一和第二微镜部分固定到那里。
3、根据权利要求2所述的光学开关，其中，所述槽具有上部倾斜侧边和下部垂直侧边，以形成“Y”形状。
4、根据权利要求2所述的光学开关，其中，所述槽具有施加到其上的树脂，用于将所述光纤输入/输出部分和所述第一和第二微镜部分固定到该槽上。
5、根据权利要求2所述的光学开关，其中，所述第一以及第二微镜部分相对于光纤输入部分射出的光线的光学路径呈45度角设置。
6、根据权利要求1所述的光学开关，其中，所述光纤输入部分包括一个硅基片；和安装在该硅基片上的二维排列的多个输入光纤，并且所述光纤输出部分包括另一个硅基片；和安装在该另一硅基片上与输入光纤相隔一距离的二维排列的多个输出光纤。
7、根据权利要求1所述的光学开关，其中，光纤输入/输出部分彼此并列安装为一束，并与所述第一和第二微镜部分成45°角。
8、一种光学开关，包括
一个第一基片；
一个在第一基片的预定区域上的光纤输入部分；
一个在第一基片的预定区域上的光纤输出部分；该光纤输出部分与所述光纤输入部分彼此并列布置，使得其光学路径平行；
一个相对于光纤输入部分成45度角的第一微镜部分，以反射来自光纤输入部分的光线；以及
一个相对于光纤输出部分成45度角并与所述第一微镜部分垂直布置的第二微镜部分，以将从第一微镜部分射来的光线反射到光纤输出部分。
9、根据权利要求8所述的光学开关，其中，所述第一基片在对应于光纤输入/输出部分以及第一和第二微镜部分的区域具有预定深度的槽，以将光纤输入/输出部分和第一和第二微镜部分固定到那里。
10、根据权利要求9所述的光学开关，其中，所述槽具有上部倾斜侧边和下部垂直侧边，以形成“Y”形状。
11、根据权利要求9所述的光学开关，其中，所述槽具有施加到其上的树脂，用于将所述光纤输入/输出部分和所述第一和第二微镜部分固定到该槽上。
12、根据权利要求9所述的光学开关，其中，每一个所述光纤输入部分和所述光纤输出部分包括一个第二硅基片和安装在该第二硅基片上的二维排列的多个光纤，从而通过所述第二硅基片将所述光纤输入/输出部分固定在所述第一基片上。
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