CN205941979U - 一种1×n通道的mems光开关模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种1×N通道的MEMS光开关模块，含有镜片的MEMS芯片安装于基座，含有光纤阵列和阵列透镜的多芯准直器安装于管帽内，光纤阵列从管帽外端引出，管帽内端与基座内端相配合固接。N为1～24。光纤阵列中一根输入光纤位于中心，N根输出光纤为以中心为对称的圆形或矩形阵列。光窗直径大于光纤阵列直径。MEMS芯片、管帽光窗、阵列透镜及光纤阵列的中心处于同一直线上。基座中心MEMS芯片周围有6个与基座绝缘的焊盘，与MEMS芯片的功能焊点键合。基座的外端的6个管脚分别对应连接6个焊盘。本实用新型输入、输出光纤位于MEMS芯片同一侧，所需元器件显著减少，通道数多、结构紧凑、体积小；一次反射实现光路转换，响应速度提高。

Description

一种1×N通道的MEMS光开关模块

技术领域

本实用新型涉及光通信和光测试技术领域，具体是一种1×N通道的MEMS光开关模块。

背景技术

微电子机械光开关，即MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)光开关，近几年飞速发展，它是半导体微细加工技术与微光学和微机械技术相结合，产生的一个微机-电-光一体化的新型开关，是大容量交换光网络开关发展的主流方向。

MEMS光开关是在硅晶上刻出若干微小的镜片,通过静电力或电磁力的作用，使相关微镜片产生升降、旋转或移动，从而改变输入光的传播方向以实现光路选择的功能。MEMS光开关较传统机械式光开关具有明显优势，其开关时间一般小于10ms，使用IC制造技术体积小、集成度高，功耗低，可靠性强；同时具备了传统机械式光开关的低插损、低串扰、低偏振敏感性、高消光比、无波长选择性和波导开关的高开关速度、小体积、易于大规模集成的优点。

1×N MEMS光开关是一种基于MEMS技术开发的新型光交换器件，由MEMS芯片和多芯准直器组成，广泛应用于光路传输和转换。N个路由可进行任意切换，实现数据在N路中的交换。

现有的1×N MEMS光开关存在体积较大，尤其是在多路数时体积庞大，功耗高，切换时间长等缺陷。而且其与控制机构的连接安装也较麻烦。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种1×N通道的MEMS光开关模块，其MEMS芯片安装于基座，含有光纤阵列和阵列透镜的多芯准直器安装于管帽内，管 帽与基座固定连接。其输入光纤与输出光纤位于MEMS芯片同一侧的同一多芯准直器内，所需元器件少，通道数多、结构紧凑、体积小、重量轻、响应快、插损低、稳定性好。

本实用新型设计的一种1×N通道的MEMS光开关模块包括MEMS芯片和多芯准直器，多芯准直器含有光纤阵列和阵列透镜，其特征在于所述MEMS芯片安装于基座，该MEMS芯片含有镜片；所述多芯准直器安装于管帽内，光纤阵列从管帽的外端引出，管帽内端与基座内端相配合，二者固定连接，所述管帽内端顶部有一光窗，该光窗与所述基座上的MEMS芯片正相对，也与管帽内的阵列透镜相对。多芯准直器内的输入光纤导入的入射光经过阵列透镜准直后，到达MEMS芯片的镜片，被镜片反射，改变光的行进方向，光再通过阵列透镜汇聚于某根输出光纤。控制MEMS芯片的转动或移动，即可控制镜片反射光的角度，使入射光进入选定的输出光纤，实现光路切换。

所述N为整数，取值范围为1≤N≤24。

所述多芯准直器的光纤阵列含有N+1根光纤，一根输入光纤位于中心，N根输出光纤以中心对称方式排列。

所述管帽的光窗直径大于光纤阵列直径。

所述光纤阵列为以输入光纤为中心呈对称的圆形阵列或矩形阵列。

MEMS芯片的中心、管帽光窗的中心、阵列透镜的中心以及光纤阵列的中心处于同一直线上。

所述基座与管帽对接端的中心安装MEMS芯片，在MEMS芯片周围的基座上有6个固定于基座的焊盘，焊盘均与基座绝缘，MEMS芯片的功能焊点经金线或银线分别与6个焊盘键合。所述基座的外端固定6个管脚，均与基座绝缘，各管脚分别对应连接6个焊盘。

所述基座为TO型基座，即晶体管引线式金属外壳型基座，其可插接于标准电路板。

与现有技术相比，本实用新型一种1×N通道的MEMS光开关模块的优点为：1、输入光纤与输出光纤位于MEMS芯片同一侧的同一多芯准直器内，入射光通过镜片的偏转反射到不同输出光纤端口，本MEMS光开关模块所需元器件显著减少，通道数多、结构紧凑、体积小、重量轻；2、输入光纤与输出光 纤之间只需通过一次反射即实现了光路转换，极大提高了响应速度，减少了切换时间，且插损低、、稳定性好；3、基座和管帽的设计保护了MEMS芯片和多芯准直器，且标准化的基座管脚使本光开关可以方便地与电路连接。

附图说明

图1为本1×N通道的MEMS光开关模块实施例结构示意图；

图2为图1中的光纤阵列横截面示意图；

图3为本1×N通道的MEMS光开关模块实施例输入光反射到其中的1路输出光纤的简化光路图；

图中标号：1.光纤阵列，1-1.输入光纤，1-2.输出光纤，2.阵列透镜，3.管帽，4.基座，5.MEMS芯片。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

本1×N通道的MEMS光开关模块实施例如图1所示，左侧为圆台形的基座4，其为TO型基座，基座的外端固定6个管脚，均与基座绝缘，各管脚分别对应连接基座内的6个焊盘，焊盘均与基座绝缘。基座4圆台的中心固定安装含有镜片的MEMS芯片5，可采用贴片工艺粘贴MEMS芯片5，MEMS芯片5的功能焊点经金线分别与6个焊盘键合。

图1右侧为管帽3，多芯准直器含有光纤阵列1和阵列透镜2，多芯准直器安装于管帽3内，光纤阵列1从管帽3的外端引出。

本例管帽3为圆筒形帽，与基座4的圆台相配合，管帽3与基座4二者用储能焊连接。

本例管帽3内端顶部有一光窗，该光窗与基座4上的MEMS芯片5正相对，也与管帽3内的阵列透镜2相对，管帽3的光窗直径大于光纤阵列1直径。MEMS芯片5的中心、管帽3光窗的中心、阵列透镜2的中心以及光纤阵列1的中心处于同一直线上。

如图2所示，本例N＝24，一根输入光纤1-1位于中心，24根输出光纤1-2以输入光纤1-1为中心呈中心对称的矩形排列。

如图3所示，多芯准直器内的输入光纤1-1导入的入射光经过阵列透镜2准直后，到达MEMS芯片5的镜片，镜片的反射，改变光的行进方向，光再通过阵列透镜2汇聚于某根输出光纤。控制MEMS芯片5镜片的转动或移动，即可控制镜片反射光的角度，使入射光进入选定的输出光纤，实现光路切换。

上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种1×N通道的MEMS光开关模块，包括MEMS芯片(5)和多芯准直器，多芯准直器含有光纤阵列(1)和阵列透镜(2)，其特征在于：

所述MEMS芯片(5)安装于基座(4)，该MEMS芯片(5)含有镜片，所述多芯准直器安装于管帽(3)内，光纤阵列(1)从管帽(3)的外端引出；管帽(3)内端与基座(4)内端相配合，二者固定连接；所述管帽(3)内端顶部有一光窗，该光窗与所述基座(4)上的MEMS芯片(5)正相对，也与管帽(3)内的阵列透镜(2)相对；多芯准直器内的输入光纤(1-1)导入的入射光经过阵列透镜(2)准直后，到达MEMS芯片(5)的镜片，镜片的反射，改变光的行进方向，光再通过阵列透镜(2)汇聚于某根输出光纤(1-2)。

2.根据权利要求1所述的1×N通道的MEMS光开关模块，其特征在于：

所述N为整数，取值范围为1≤N≤24。

3.根据权利要求2所述的1×N通道的MEMS光开关模块，其特征在于：

所述多芯准直器的光纤阵列(1)含有N+1根光纤，一根输入光纤(1-1)位于中心，N根输出光纤(1-2)以中心对称方式排列。

4.根据权利要求3所述的1×N通道的MEMS光开关模块，其特征在于：

所述光纤阵列(1)为中心对称的圆形阵列或矩形阵列。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的1×N通道的MEMS光开关模块，其特征在于：

所述管帽(3)的光窗直径大于光纤阵列(1)直径。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的1×N通道的MEMS光开关模块，其特征在于：

所述MEMS芯片(5)的中心、管帽(3)光窗的中心、阵列透镜(2)的中心以及光纤阵列(1)的中心处于同一直线上。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的1×N通道的MEMS光开关模块，其特征在于：

所述基座(4)与管帽(3)对接端的中心安装MEMS芯片(5)，在MEMS芯片(5)周围的基座(4)上有6个固定于基座(4)的焊盘，焊盘均与基座(4)绝缘，MEMS芯片(5)的功能焊点经金线或银线分别与6个焊盘键合；所述基座(4)的外端固定6个管脚，均与基座(4)绝缘，各管脚分别对应连接6个焊盘。

8.根据权利要求7所述的1×N通道的MEMS光开关模块，其特征在于：

所述基座(4)为TO型基座，即晶体管引线式金属外壳型基座。