CN1527954A - 光波导型矩阵开关及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光波导型矩阵开关及其制造方法。提供具备具有深而且垂直的断面,通带损耗的离散少的一种光波导型矩阵开关。在被配置在第1组光波导111~11m和第2组光波导121~12n的各自交叉位置的开关槽中可插入地配置选择从第1组光波导111~11m的输入端口至第1组光波导111~11m的输出端口的光程、以及从第1组光波导111~11m的输入端口至第2组光波导121~12n的输出端口的一方的开关构件,并在连接第1组光波导111~11m和第2组光波导121~12n交叉的点的假想直线上配置了各自的开关槽a。
Description
技术领域
本发明涉及光波导型矩阵开关及其制造方法,更详细地说,涉及具备具有深且垂直的断面的均匀的槽,并构成带通损耗的离散少的矩阵开关的光波导型矩阵开关及其制造方法。
背景技术
随着光通信网络的发展,经由光纤传播的数字信息在多方面被谋求服务的多样化、网络的高度化。在这样的状况中,在提高对于整个开关的需要的同时,还提高规模大的光开关的必要性。
作为代表性的光开关,人们已知道气泡型矩阵开关。若将输入数设定为m,将输出数设定为n,那么气泡矩阵开关使相互平行的m条光波导和相互平行的n条光波导交叉,在各自的交叉位置形成槽,并切削交叉的光波导的核心部分。该光开关被构成,以便在槽中填充具有与光波导的折射率相同的折射率的匹配油,并使光通过。通过在槽的下部设置灯丝,并加热灯丝,在槽中使气泡(bubble)产生。由于气泡的折射率比光波导小,因此通过使光变成全反射,调整全反射光的角度,就能够使光通过所希望的光波导。
现有,矩阵开关使用能实现低损耗的波导的石英玻璃。石英玻璃(SiO2)通过CHF系列的气体进行干腐蚀,并完成F系列活化种子除去Si,CH系列活化种子除去O的任务。但是,由于Si-O的键能大,因此为了切断该键,在活化种子中需要大的能量,给与腐蚀的主要活化种子变成用电压能加速的离子。在离子作为主体的干腐蚀中,加速电压方向对腐蚀的形状给与大的影响,在宽高比变高的细槽中,由于侧壁变成阴影,到达底面的离子数减少,因此存在着腐蚀速度降低的问题。
另外,由于侧壁的阴影效果,在槽的地面离子没有均匀地照射,槽的断面形状容易变成圆锥形状。而且,若腐蚀的部分的比例比被掩模的部分多,那么向槽的底面的离子到达量将产生差异,也存在腐蚀容易变成不均匀的问题。因此,必需对腐蚀条件进行精密控制,其结果,在降低腐蚀的容许能力的同时,招致装置的高功能化、高价格化。
本发明的目的在于提供具备具有深的而且垂直的断面,通带损耗少的光波导型矩阵开关,以及用于经济地形成均匀的槽的光波导型矩阵开关的制造方法。
发明内容
为达到这样的目的,本发明提供一种光波导型矩阵开关,该矩阵开关具有由被配置在基片上、相互平行的m条光波导组成的第1组光波导,由与第1组光波导交叉并被配置在基片上、相互平行的n条光波导组成的第2组光波导(m、n是整数),以及用于转换分别被配置在第1组光波导和第2组光波导的交叉位置的光程的开关槽,其特征在于,该矩阵开关是选择从第1组光波导的输入端口到第1组光波导的输出端口的光程,以及从第1组光波导的输入端口到第2组光波导的输出端口的一方的开关构件,将作为具有可插入被配置在开关槽中的反射面的插入板的开关构件和各自的开关槽配置在使第1组光波导和第2组光波导交叉的点的假想直线上,并在各自的开关槽中填充具有整合成光波导的折射率的折射率的液体。
另外,在基片上的光波导以外的区域,也可以配置与开关槽的深度相同程度深度的深槽区域,或比开关槽的深度更深的深槽区域。
而且,该矩阵开关也能够具备使被配置在第1组光波导的任何一个输入端口的光透射的第1组空槽,使被配置在第1组光波导的任何一个输入端口的光透射的第2组空槽,使被配置在第2组光波导的任何一个输入端口的光透射的第3组空槽,也能将各自的空槽配置在连接使第1组光波导和第2组光波导交叉的点的假想直线上,并且也能够在各自的空槽中填充整合成光波导的折射率的折射率的液体。
希望配置空槽,以便使入射到第1组光波导的输入端口的光信号在从第1组光波导的输出端口或第2组光波导的输出端口被输出以前通过m+n-1个槽。
若依据本发明,就能够将伴随开关规模的扩大对损耗特性给与影响的透射状态中的槽部分的插入损耗抑制在一定水准以下。另外,能够均匀而且经济地制造具有深而且垂直的断面的细槽。
附图说明
图1是表示了涉及本发明的一种实施形态的光波导型矩阵开关的构成图。
图2是表示了槽的宽度和光损耗的关系的图。
图3是表示了涉及本发明的一种实施形态的光波导型矩阵开关的构造的平面图。
图4A和4B是表示了涉及本发明的实施形态的光波导型矩阵开关的构造的断面图。
图5是用于说明涉及本发明的一种实施形态的光波导型矩阵开关的动作的图。
图6A-E是用于说明涉及本发明的一种实施形态的光波导型矩阵开关的制造方法的图。
具体实施方式
以下,一边参照附图一边详细地说明关于本发明的实施形态。在本发明的实施形态中,在本实施形态中说明关于在填充匹配油的槽中插入反射镜进行开关的反射镜型矩阵开关。
在图1中表示涉及本发明的一种实施形态的光波导型矩阵开关。光波导型矩阵开关将输入数设定为m,将输出数设定为n。光波导型矩阵开关使m条平行的光波导111~11m和n条平行的光波导121~12n交叉,并在各自的交叉位置形成开关槽a。另外,在光波导111~11m的输入一侧和输出一侧,以及光波导的121~12n的输出一侧形成空槽b。
在本实施形态中,该开关被构成以便在开关槽a中填充匹配油,并使光透射。匹配油是具有整合成光波导的折射率的折射率的液体。在变更光程的场合将具有反射面的插入板(反射镜)插入开关槽a。若插入板被插入,那么例如从光波导111的输入端口被反射的光信号(signallight)通过被插入开关槽a的插入板被反射,并从光波导121被输出。
在空槽b中也填充匹配油,但插入板没有插入,经常处于透射状态。空槽b在光波导111的输入端口配置m-1个,在光波导112的输入端口配置m-2个,顺次各减少1个,在光波导11m-1的输入端口配置1个。在光波导11m的输入端口没有形成空槽b。另外,空槽b在光波导112的输出端口配置1个,在光波导113的输出端口配置2个,顺次各增加1个,在光波导11n的输出端口配置n-1个。另一方面,空槽b在光波导122的输出端口配置1个,在光波导123的输出端口配置2个,顺次各增加1个,在光波导12n的输出端口配置n-1个。
通过这样的构成,即使通过从光波导11~11m的输入端口到11~11m的输出端口,或从光波导11~11m的输入端口到121~12n的输出端口的任何一个通路,光通过的槽的个数也是m+n-1个,并能够减小光程选择的通带损耗的离散。
接着,说明关于槽的尺寸的具体例子。槽的宽度越窄,槽的通带损耗就越小。对于m×n=32×32、64×64、128×128的3种场合考虑实用的光波导型矩阵开关的容量。通过的槽数分别变成63个、127个、255个,透射的槽的个数变成62个、126个、254个。在使光波导型矩阵开关适用于光纤网络的场合,希望开关的全部插入损耗是10dB以下。在全部插入损耗中也包含开关和光纤的输入输出耦合损耗、处于反射状态中的槽部分的通带损耗等。由于这些损耗的合计达到数dB,因此要求在透射状态的槽中所容许的损耗至少是10-3=7dB程度以下。因此,根据开关容量,在一处的槽中所容许的通带损耗变成象以下那样。
m×n=32×32 :7/63=0.11dB
m×n=64×64 :7/127=0.06dB
m×n=128×128 :7/255=0.03dB
在图2中表示槽的宽度和光损耗的关系。就是表示改变了光波导的比折射率差Δ时的槽的宽度和绕射损耗的关系。在核心尺寸7μm×7μm的标准的光波导的场合Δ=0.45%。在为了低损耗化降低比折射率差的场合(核心尺寸为8μm×8μm)Δ=0.36%,Δ=0.30%。在图2的Δ=0.30%的场合,为了实现上述的通带损耗,从光束的入射方向看到的实际效果的槽的宽度变成
m×n=32×32 :约15μm(0.11dB)
m×n=64×64 :约12μm(0.06dB)
m×n=128×128 :约10μm(0.03dB)。
象上述那样,若通过腐蚀形成这样细而且深的槽,那么就存在保持不了槽的形状和深度的均匀性的问题。因此,如图1所示那样,配置了各自的光波导和槽以便使开关槽a和空槽b的任何一个排列在一直线上。即,配置在连接使光波导111~11m和光波导121~12n交叉的点的假想直线(用点划线x-x’和y-y’表示)上。这样,各自的开关槽a和空槽b能够通过圆盘形状刀刃(切割锯)进行旋转切削并形成。
若依据这样的方法,由于能够减少刀刃的地址次数,因此能够使地址时的误差的累积少,缩短形成槽的时间。另外,若依据刀刃,那么也就没有圆锥,能够容易形成槽的形状和深度是一定的开关槽a和空槽b。
但是,切割锯根据它的用途,由于刀刃的宽度薄,因此约20~15μm左右的只不过在市场上被销售。用于切削槽宽10μm的极薄的刀刃是特订物品,消耗厉害,必须频繁地更换,并不经济。
在图3中表示涉及本发明的一种实施形态的光波导型矩阵开关的构造。越减小切削体积,刀刃的切削引起的消耗变得越少。因此,为了减小通过刀刃进行旋转切削的区域,在光波导的周边设置了深的槽c。深的槽c的区域的深度是刀刃切削的深度程度或者比它更深。另一方面,为要切削光波导111、112、121、122的各自的核心311、312、321、322,开关槽a具有充分的深度。
这样一来,刀刃切削位于光波导111、112、121、122的交叉位置的开关槽a,但通过预先形成深的槽c减小刀刃的切削体积,能够尽量抑制刀刃的消耗。
在图4A中表示图3所示的光波导型矩阵开关的IVA-IVA的断面。在图4B中表示图3所示的光波导型矩阵开关的IVB-IVB的断面。光波导的间隔在最致密地并列配置了与它连接的光纤的场合是250μm间隔。由于光波导111、112、121、122的各自的核心311、312、321、322和包层区域的幅度有30μm就可以,因此能够用220μm的幅度设置深槽c。
因此,由于开关槽a或空槽b和深槽c的比率变成12∶88,因此与没有深槽c的场合比较,刀刃的消耗的寿命能够改善88/12的程度。此外,深槽c可以将大的面积的区域一包在内形成,也可以分割成小的面积的区域形成。
参照图5说明涉及本发明的一种实施形态的光波导型矩阵开关的动作。就是放大了图3中的光波导111、121的交叉位置。在开关槽a中通过上下移动或与开关槽a平行移动,做到将具有反射面的插入板51插入到光程之间。若插入板51被插入,被输入到光波导111的核心311的光束象图5中用实线表示的那样被输出到光波导121的321。在插入板51没有被插入的状态下,被输入到光波导111的核心311的光束如图5所示那样,照原样在光波导111的核心311中一直前进并输出。
例如,作为插入板51的激励器,能够使用悬臂(cantilever)可插入地使插入板51移动。
在图6A-6E中表示涉及本发明的一种实施形态的波导型矩阵开关的制造方法。在图6A中,在基片61上顺次堆积作为光波导的下部包层石英膜62和作为核心的石英膜63,在图6B中用光刻蚀法形成石英光波导64。在图6C中用作为上部包层的石英膜65埋入该光波导。在用光刻蚀法形成石英光波导时,对进行旋转切削的刀刃的地址而言预先同时形成用于表示起始位置、停止位置和切削方向的位置接合标记。
通过腐蚀形成深的槽c,通过刀刃66切削开关槽a和空槽b。开关槽a和空槽b的切削的位置接合使用光学显微镜的监视器进行。在位置接合标记上放置切割锯,将石英膜切割成所希望的深度和长度。在切割锯的刀刃的圆周周围,通常附着硬质粒子,通过一边供给水等液体一边高速旋转,切削光波导。
这时,切割锯的刀刃切削的开关槽a或空槽b的深度是与深的槽c的深度相同程度就可以,没有必要严密的设定精度。在图6E中,当刀刃切削的深度是比深的槽c的底部稍微浅的位置(h1)的场合,由于刀刃不会切削深的槽c的区域,因此刀刃的消耗最小。另外,当刀刃切削的深度是比深的槽c的底部稍微深的位置(h2)的场合,由于刀刃只稍微切削深的槽c的区域,因此也能够尽量抑制刀刃的消耗。
若依据本实施形态,就能够均匀地形成而且经济地提供具有m+n≤256的规模的光波导型矩阵开关的、用于进行开关的槽。另外,能够抑制透射状态中的槽部分的插入损耗的离散。
象以上说明的那样,若依据本发明,那么随着通信系统的规模的扩大,能够提供可灵活地适用的光波导型矩阵开关的基本构成要素。
Claims (9)
1.一种光波导型矩阵开关,它具有由被配置在基片上、相互平行的m条光波导组成的第1组光波导,由与第1组光波导交叉并被配置在基片上、相互平行的n条光波导组成的第2组光波导(m、n是整数),以及用于转换分别被配置在第1组光波导和第2组光波导的交叉位置的光程的开关槽,其特征在于,该矩阵开关是选择从第1组光波导的输入端口到第1组光波导的输出端口的光程,以及从第1组光波导的输入端口到第2组光波导的输出端口的一方的开关构件,将作为具有可插入被配置在开关槽中的反射面的插入板的开关构件和各自的开关槽配置在使第1组光波导和第2组光波导交叉的点的假想直线上,并在各自的开关槽中填充具有整合成光波导折射率的折射率的液体。
2.如权利要求1记载的光波导型矩阵开关,其特征在于,在基片上的光波导以外的区域配置与开关槽的深度相同程度深度的深槽区域。
3.如权利要求2记载的光波导型矩阵开关,其特征在于,所述深槽区域的深度比所述开关槽的深度更深。
4.如权利要求1、2或3记载的光波导型矩阵开关,其特征在于,所述开关槽的宽度是10μm以下。
5.如权利要求1、2或3记载的光波导型矩阵开关,其特征在于,它具备使被配置在第1组光波导的任何一个输入端口的使光透射的第1组空槽,使被配置在第1组光波导的任何一个输入端口的使光透射的第2组空槽,使被配置在第2组光波导的任何一个输入端口的使光透射的第3组空槽,将各自的空槽配置在连接使第1组光波导和第2组光波导交叉的点的假想直线上,并且在各自的空槽中填充整合成光波导折射率的折射率的液体。
6.如权利要求5记载的光波导型矩阵开关,其特征在于,它配置了所述空槽,以便使入射到第1组光波导的输入端口的光信号在从第1组光波导的输出端口或第2组光波导的输出端口被输出以前通过m+n-1个槽。
7.如权利要求5记载的光波导型矩阵开关,其特征在于,所述开关槽和/或所述空槽的宽度是10μm以下。
8.具有由被配置在基片上、相互平行的m条光波导组成的第1组光波导,由与第1组光波导交叉并被配置在基片上、相互平行的n条光波导组成的第2组光波导(m、n是整数),以及用于转换分别被配置在第1组光波导和第2组光波导的交叉位置的光程的开关槽的一种光波导型矩阵开关的制造方法,其特征在于,在所述基片上的所述光波导以外的区域中,配置比刀刃切削的深度更深的深槽区域,通过用所述刀刃旋转切削形成了所述第1组光波导和所述第2组光波导的所述基片的上面,在所述假想直线上形成各自的所述开关槽。
9.如权利要求8记载的光波导型矩阵开关的制造方法,其特征在于,所述光波导型矩阵开关具备使被配置在第1组光波导的任何一个输入端口的使光透射的第1组空槽,使被配置在第1组光波导的任何一个输入端口的使光透射的第2组空槽,使被配置在第2组光波导的任何一个输入端口的使光透射的第3组空槽,并在所述假想直线上形成各自的所述开关槽和/或所述空槽。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |