CN208654456U - 光路交换机 - Google Patents

光路交换机 Download PDF

Info

Publication number
CN208654456U
CN208654456U CN201820623036.9U CN201820623036U CN208654456U CN 208654456 U CN208654456 U CN 208654456U CN 201820623036 U CN201820623036 U CN 201820623036U CN 208654456 U CN208654456 U CN 208654456U
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
array
collimator
internal optical
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn - After Issue
Application number
CN201820623036.9U
Other languages
English (en)
Inventor
凯文·Y·亚苏穆拉
吉尔·D·贝格尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Google LLC
Original Assignee
Google LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Google LLC filed Critical Google LLC
Application granted granted Critical
Publication of CN208654456U publication Critical patent/CN208654456U/zh
Withdrawn - After Issue legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G02B6/3518—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror the reflective optical element being an intrinsic part of a MEMS device, i.e. fabricated together with the MEMS device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30—Collimators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3544—2D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a plane
    • G02B6/3546—NxM switch, i.e. a regular array of switches elements of matrix type constellation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3554—3D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a volume
    • G02B6/3556—NxM switch, i.e. regular arrays of switches elements of matrix type constellation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/356—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types in an optical cross-connect device, e.g. routing and switching aspects of interconnecting different paths propagating different wavelengths to (re)configure the various input and output links
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
    • G02B6/3568—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details characterised by the actuating force
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3586—Control or adjustment details, e.g. calibrating
    • G02B6/3588—Control or adjustment details, e.g. calibrating of the processed beams, i.e. controlling during switching of orientation, alignment, or beam propagation properties such as intensity, size or shape
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3586—Control or adjustment details, e.g. calibrating
    • G02B6/359—Control or adjustment details, e.g. calibrating of the position of the moving element itself during switching, i.e. without monitoring the switched beams
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/0026—Construction using free space propagation (e.g. lenses, mirrors)
    • H04Q2011/003—Construction using free space propagation (e.g. lenses, mirrors) using switches based on microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0037—Operation
    • H04Q2011/0039—Electrical control

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

本申请涉及光路交换机。光路交换机包含纤维孔阵列、多个内部光纤、准直透镜阵列、MEMS反光镜阵列和反射表面。纤维孔阵列包含成形为容纳相应内部光纤的插座阵列。准直透镜阵列定位到纤维孔阵列周围。准直透镜阵列的每一准直器在光学上将光耦合进入或离开所述内部光纤中的对应一根。纤维孔阵列、准直器、MEMS反光镜阵列和反射表面相对于彼此定位，使得退出所述内部光纤中的每一根的光通过其对应准直器并由MEMS阵列内的第一反光镜重新定向朝向反射表面，该反射表面将定向返回朝向MEMS反光镜阵列中的第二反光镜，该第二反光镜继而将光重新定向朝向第二内部光纤。

Description

光路交换机
技术领域
本申请涉及用于光路交换机的内部和外部准直器元件。
相关申请
本申请要求保护在2017年6月15日提交的题为“INNER AND OUTER COLLIMATORELEMENTS FOR AN OPTICAL CIRCUIT SWITCH”的美国临时专利申请第62/520,238号的权益和优先权，所述申请的全部内容出于所有目的通过引用合并于此。
背景技术
在光网络中，光信号的交换切换和路由可以用光路交换机(OCS) 来执行。OCS是可以将光信号从输入端口传送到输出端口的全光交换矩阵。OCS可以通过重新定位反光镜阵列中的一个或多个反光镜来将光信号从一个路径切换到另一路径。微机电系统(MEMS)反光镜组件可以用于在具有相对较小封装的装置中提供快速切换。
实用新型内容
至少一个方面涉及光路交换机。光路交换机包含纤维孔阵列，所述纤维孔阵列包含被成形以容纳相应光纤的插座阵列。所述光路交换机包含封闭在所述光路交换机内的多个内部光纤。每一纤维的一个末端设置在所述纤维孔阵列的相应插座内。所述光路交换机包含定位在纤维孔阵列附近且包含多个准直器的准直透镜阵列。每一准直器在光学上将光耦合进入或离开所述内部光纤中对应的一根内部光纤。光路交换机包含MEMS反光镜阵列。光路交换机包含第一反射表面。所述纤维孔阵列、所述准直器、所述MEMS反光镜阵列和所述第一反射表面相对于彼此定位，使得退出所述内部光纤中的每一根内部光纤的光通过其对应准直器并由所述MEMS阵列内的第一反光镜重新定向朝向所述第一反射表面，所述第一反射表面将所述光定向返回朝向所述 MEMS反光镜阵列中的第二反光镜，所述第二反光镜继而将所述光重新定向朝向第二内部光纤。
在一些实现方式中，光路交换机可以包含多个外部光纤输入端口。每一光纤输入端口可以耦合到内部光纤中的一根内部光纤。所述光路交换机可以包含多个外部光纤输出端口。每一光纤输出端口可以耦合到内部光纤中的一根内部光纤。
在一些实现方式中，所述MEMS反光镜阵列被配置而使得，每一反光镜可以围绕两个轴线旋转小于约10°，同时将来自耦合到外部光纤输入端口的内部光纤的光定向到耦合到外部光纤输出端口的任一内部光纤。
在一些实现方式中，所述内部光纤中与定位在准直透镜阵列的周界周围的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输出端口。所述内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的所述周界内部的准直器相对应的每一根内部光纤者可以耦合到外部光纤输入端口。
在一些实现方式中，所述内部光纤中与定位在准直透镜阵列的周界周围的准直器相对应的每一根内部光纤者耦合到外部光纤输入端口。所述内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的所述周界内部的准直器相对应的每一根内部光纤者可以耦合到外部光纤输出端口。
在一些实现方式中，所述内部光纤中与定位在准直透镜阵列的第一连续半部内的准直器相对应的每一根内部光纤者耦合到外部光纤输出端口。所述内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的第二连续半部内的准直器相对应的每一根内部光纤者可以耦合到外部光纤输入端口。在一些实现方式中,所述光路交换机可以包含驱动器电路，所述驱动器电路被配置成将电压施加到耦合到每一MEMS反光镜的致动器以使得所述MEMS反光镜围绕一个轴线在两个方向上以及围绕第二轴线在仅单个方向上旋转。
在一些实现方式中，在所述准直透镜阵列内，与耦合到外部光纤输入端口的内部光纤相对应的准直器和与耦合到外部光纤输出端口的内部光纤相对应的准直器根据棋盘图案交替。
在一些实现方式中,所述光路交换机可以包含定位在所述准直透镜阵列与所述MEMS反光镜阵列之间的光路径内的第二反射表面。第一和第二反射表面可以被配置成反射至少第一波长的光且相对于第二波长的光实质上是透射的。所述光路交换机可以包含光源，所述光源定位在所述第二反射表面后方且被定向朝向所述MEMS反光镜阵列。所述光路交换机可以包含光检测器，所述光检测器定位在所述第一反射表面后方以检测由所述光源发射的已通过所述第二反射表面、离开所述反光镜阵列且通过所述第一反射表面的光。
所述光路交换机可以包含处理器，所述处理器被配置成接收来自所述光检测器的输出信号并基于所述输出信号来确定用于所述MEMS 反光镜阵列的校准参数。
至少一个方面涉及光路交换机。所述光路交换机包含多个外部光纤输入端口、多个外部光纤输出端口、包含被成形以容纳光纤的插座阵列的纤维孔阵列、包含定位在纤维孔阵列附近且被配置用于将光定向进入或离开设置在纤维孔阵列的插座中的光纤的多个准直器的准直透镜阵列、封闭在所述光路交换机内的多个内部光纤、以及MEMS反光镜阵列。每一内部光纤在一个末端处光学耦合到光纤输入端口或光纤输出端口，且在相对末端处设置在所述纤维孔阵列中的相应插座中。所述MEMS反光镜阵列选择性地控制退出设置在所述纤维孔阵列中的相应光纤的光的光路径，使得这样的光被引入到设置在所述纤维孔阵列中的不同的相应光纤中。
在一些实现方式中，所述光路交换机包含第一反射表面。所述纤维孔阵列、所述准直器、所述MEMS反光镜阵列和所述第一反射表面相对于彼此定位，使得退出所述内部光纤中的每一根内部光纤者的光通过其对应准直器并由所述MEMS阵列内的第一反光镜重新定向朝向所述第一反射表面，所述第一反射表面将所述光定向返回朝向所述 MEMS反光镜阵列中的第二反光镜，所述第二反光镜继而将所述光重新定向朝向第二内部光纤。
在一些实现方式中，所述光路交换机包含第二反射表面，其中所述第二反射表面经定位以将通过所述准直器的光重新定向朝向所述 MEMS反光镜阵列。
在一些实现方式中，所述第一反射表面是二向色分离器，且所述第二反射表面是二向色组合器。所述光路交换机可以包含激光器和被配置成定向激光束通过二向色组合器到MEMS反光镜阵列中的反光镜的第一透镜，以及第二透镜和被配置成接收来自所述反光镜的激光束的反射的相机。
在一些实现方式中，内部光纤中与定位在准直透镜阵列的周界周围的准直器相对应的每一根内部光纤者耦合到外部光纤输出端口，且内部光纤中与定位在准直透镜阵列的周界内部的准直器相对应的每一根内部光纤者耦合到外部光纤输入端口。
在一些实现方式中，内部光纤中与定位在准直透镜阵列的周界周围的准直器相对应的每一根内部光纤者耦合到外部光纤输入端口，且内部光纤中与定位在准直透镜阵列的周界内部的准直器相对应的每一根内部光纤者耦合到外部光纤输出端口。
在一些实现方式中，内部光纤中与定位在准直透镜阵列的第一连续半部内的准直器相对应的每一根内部光纤者耦合到外部光纤输出端口，且内部光纤中与定位在准直透镜阵列的第二连续半部内的准直器相对应的每一根内部光纤者耦合到外部光纤输入端口。
在一些实现方式中，所述光路交换机在准直透镜阵列内包含，与耦合到外部光纤输入端口的内部光纤相对应的准直器和与耦合到外部光纤输出端口的内部光纤相对应的准直器根据棋盘图案交替。
至少一个方面涉及操作光路交换机的方法。所述方法包含在外部输入端口处接收光信号。所述方法包含经由多个光纤中的第一内部光纤将光信号传送到准直透镜阵列的第一准直器。纤维孔阵列的插座容纳第一内部光纤且将其定位在第一准直器附近。所述方法包含使用第一准直器将光信号投射朝向反光镜阵列中的第一反光镜。所述方法包含使用第一反光镜将光信号重新定向朝向反射表面。所述方法包含在反光镜阵列中的第二反光镜处接收来自反射表面的光信号的反射。所述方法包含使用第二反光镜将反射光信号重新定向朝向准直透镜阵列的第二准直器。所述方法包含经由多个光纤中的第二内部光纤将光信号传送到外部输出端口。所述反光镜阵列被配置成可控制地创建从 OCS的任何外部输入端口到OCS的任何外部输出端口的光路径。
下文详细论述这些和其他方面和实现方式。以上信息和以下详细描述包含各种方面和实现方式的说明性实例，且提供用于理解所要求保护的方面和实现方式的性质和特性的概述或框架。附图提供各种方面和实现方式的说明和进一步理解，且并入到和构成本说明书的一部分。
附图说明
附图并不意图按比例绘制。各图中的相同参考标号和名称指示相同的元件。为了清晰性的目的，并非在每个图中都可以标记每个部件。在图中：
图1是根据说明性实现方式的光路交换机(OCS)的框图；
图2A是根据说明性实现方式的微机电系统(MEMS)反光镜的图；
图2B是根据说明性实现方式的MEMS反光镜阵列的图；
图3A、3B和3C是根据说明性实现方式的各种准直透镜阵列的截面图；
图4A、4B和4C是根据说明性实现方式的MEMS反光镜阵列的图；
图5是根据说明性实现方式的具有自诊断特征的光路交换机 (OCS)的框图；以及
图6是根据说明性实现方式的操作光路交换机的示例性方法的流程图。
具体实施方式
本实用新型大体上涉及光路交换机(OCS)。在一些实现方式中， OCS是全光交换矩阵，其可以通过改变二维微机电系统(MEMS)反光镜阵列中反光镜的位置来将光信号从外部输入端口定向到外部输出端口。OCS允许在光域中切换而不将光信号转换为电信号并再次返回。这可以减少时间延迟，保持业务更安全，将波长保持在指定的范围内，并使编码和数据速率方面的切换不可知。
OCS可以包含外部输入和输出端口的阵列、多个内部光纤、准直透镜阵列、反光镜阵列和反射表面。每个外部端口保留内部光纤的第一末端。定位在准直透镜阵列附近的纤维孔阵列可以保留内部光纤的第二末端，并将它们定位成使得它们可以将光信号传送到它们相应的准直器或从它们相应的准直器传送光信号。每一准直器被配置成将光信号定向到反光镜或者接收来自反光镜的光信号。反光镜阵列的每一反光镜可在控制器的控制之下移动，以将光信号从准直器定向朝向反射表面，或者从反射表面定向朝向准直器。以此方式，光路径可以在各种外部输入端口与外部输出端口之间打开、移动或关闭。
在示例性操作中，光信号耦合到外部输入端口中。第一内部光纤将光信号传送到准直透镜阵列的第一准直器。第一准直器将光信号定向朝向反光镜阵列的第一反光镜。第一反光镜将光信号重新定向朝向反射表面，所述反射表面将光信号反射回反光镜阵列的第二反光镜。第二反光镜将反射光信号重新定向朝向准直透镜阵列的第二准直器。第二准直器将反射光信号耦合到第二内部光纤中，所述第二内部光纤将光信号传送到外部输出端口。
因为第一准直器和第一反光镜经由第一内部光纤耦合到外部输入端口，所以第一准直器和第一反光镜可以被称作“输入准直器”和“输入反光镜”。类似地，因为第二准直器是经由第二内部光纤耦合到外部输出端口，所以第二准直器可以被称作“输出准直器”。准直透镜阵列可以包含多个输入准直器和相等数目的输出准直器。输入准直器和输出准直器在结构上可以是相同的，然而，凭借他们分别与外部输入端口或外部输出端口的对应关系而被指定为“输入”或“输出”。同样地，反光镜阵列可以包含在结构上可以相同的“输入反光镜”和“输出反光镜”，但凭借他们在定向从外部输入端口接收的光信号或去往外部输出端口的光信号中的使用而被指定为“输入”或“输出”。
特定益处可以通过以特定的方式来布置输入和输出准直器来实现。在一些实现方式中，输入准直器可以布置在准直透镜阵列的外围周围，而输出准直器布置在准直透镜阵列的内部，或反之亦然。这种布置可以减小在准直透镜阵列的最末端处的准直器之间反射光信号的反光镜所必需的最大反光镜旋转角。OCS中的MEMS反光镜可以通过在施加到耦合到反光镜的致动器的模拟电压的控制下旋转来路由光信号。对于反光镜从平衡位置的大位移，静电致动器所需的驱动电压可能很高，且支撑反光镜的扭转梁(torsion beam)可能经受机械应力。减小最大必需的反光镜角度可以减小致动所需的电压和施加在扭转梁上的应力。反光镜也可能倾向于在致动之后“振铃”一段时间，这取决于反光镜的谐振频率，其支撑以及致动器和反光镜周围的机械和流体阻尼的量。在振铃时段期间，反光镜可能无法将光信号定向至其预期的目的地，从而导致切换延迟。减小最大必需的反光镜角度允许反光镜位于反光镜定位在其上的基础衬底中的较浅空腔附近。较浅的空腔可以增加反光镜所经受的流体阻尼。增加反光镜移动的阻尼降低了系统的品质因数(Q)，从而减少了振铃。减小最大的必需反光镜角度可以提供附加的益处。例如，可以允许移动反光镜的静电致动器的宽松公差。宽松的公差可以增加工艺窗口大小，简化反光镜阵列的制造并降低成本。MEMS反光镜的较浅角度将允许将较低成本和较低损耗涂层应用于MEMS封装光学窗口和相关联的光学元件(诸如束分离器和组合器)。
在一些实现方式中，输入准直器可以定位在准直透镜阵列的第一连续半部内，而输出准直器定位在准直透镜阵列的第二连续半部内。以此方式布置准直器可以简化用以控制反光镜位置的电路。例如，反光镜阵列的反光镜将仅必须使来自准直透镜阵列的第一连续半部中的准直器的光重新定向到准直透镜阵列的第二连续半部中的准直器；因此，反光镜将不需要驱动器和电连接来致动反光镜以在远离反光镜阵列的另一连续半部中的反光镜的方向上移动。在一些实现方式中，输入准直器和输出准直器可以以替代的棋盘图案布置。
图1是根据说明性实现方式的光路交换机(OCS)100的框图。 OCS 100可以将光信号路由到外部端口105并路由来自外部端口105 的光信号。外部端口105可以包含多个外部输入端口和相等数目的外部输出端口。外部端口105可以接收向网络中的其他地方或外部网络传送光信号以及从网络中的其他地方或外部网络传送光信号的外部光纤102。内部光纤110在外部端口105与纤维孔阵列112之间传送光信号。纤维孔阵列112将内部光纤110的末端保留在推动促进在内部光纤110与准直透镜阵列115之间传输光信号的位置和定向中。准直透镜阵列115将光信号定向朝向反光镜阵列125并接收来自反光镜阵列125的光信号。反光镜阵列125可以将光信号重新定向到第一反射表面 130并接收来自第一反射表面130的反射光信号。在一些实现方式中， OCS 110可以包含用于将来自准直透镜阵列115的光重新定向到反光镜阵列125且反之亦然的第二反射表面120。第二反射表面120对于光学切换操作不是必需的，但对于实现诸如参照图5描述的那些自诊断特征可能是有用的。反光镜阵列125包含可以单独地移动以控制反射离开每一反光镜的光信号的方向的反光镜阵列。
准直透镜阵列115通过纤维孔阵列112获取从内部光纤110耦合的单独光信号，并将它们定向为朝向反光镜阵列125或第二反射表面 120的准直的平行束。类似地，准直透镜阵列115可以接收从反光镜阵列125或第二反射表面120返回的光，并将光信号耦合到内部光纤110 中。在一些实现方式中，纤维孔阵列112和准直透镜阵列115可以使用诸如环氧树脂的接合技术或诸如螺钉、夹子或闩锁的机械紧固件来彼此附接。纤维孔阵列112可以通过相对于准直透镜阵列115的准直器定位内部光纤110来推动光信号的有效传输，从而促进光信号在不同介质上的有效传输。在一些实现方式中，对应于外部输入端口的准直器和对应于外部输出端口的准直器可以以为OCS 100提供益处的方式相对于彼此布置。下文关于图3A、3B和3C进一步详细描述OCS 100 的准直透镜阵列115，包含输入和输出准直器的可能布置。
反光镜阵列125可以将光信号重新定向到第一反射表面130，并从第一反射表面130重新定向光信号。例如，准直透镜阵列115可以发射光信号140a。反光镜阵列125可以重新定向光信号140a。光信号 140b和光信号140c表示反光镜阵列125可以定向光信号140a的两种可能方向。光信号140c可以反射离开第一反射表面130并返回到反光镜阵列125的不同反光镜，且因此到达与其所来自的准直透镜阵列115 的不同准直器，从而创建了两个不同外部端口105之间的光路径。光信号140b可以反射离开第一反射表面130返回朝向反光镜阵列125的同一反光镜，且因此返回到与其所来自的准直透镜阵列115的同一准直器。这样的直的环回路径可以用于校准反光镜阵列125的单独反光镜。例如，通常只能校准非返回路径。对于N个输入和M个输出，可以通过N个输入中的每个输入将光发送到M个输出中的每一个输出，并且优化MEMS反光镜角度以针对N和M的每一组合获得穿过系统的最大光线(其中输入外部端口105总是与输出外部端口105不同)。为了校准自返回路径(即，通过同一外部端口105进入和离开OCS 100 的光)，单个反光镜可以反射传出和返回光信号两者。然而，为了校准自返回路径，需要在每一外部端口105输入端的前方放置光循环器，并将通过OCS100的返回路径上的光拉出。下文关于图2A、2B、4A、 4B和4C进一步详细描述OCS 100的反光镜阵列125。
在一些实现方式中，第二反射表面120和第一反射表面130可以包含具有可以取决于波长而透射或反射光的二向色特性的光学部件。当将诸如附加光源和检测器的自诊断特征包含到OCS 100中时，这样的部件可能是有用的。下文关于图5中示出的OCS 500详细描述示例性自诊断特征。
OCS 100包含用于执行OCS 100的控制和诊断操作的控制器135。控制器135可以包含可编程逻辑，诸如现场可编程门陈列(FPGA)、微控制器或微处理器。控制器135可以包含用于与OCS 100的其他部件交互的存储器和接口。控制器135可以包含用于通过显示器、音频、输入和网络连接装置来接收命令和传输状态信息的接口。控制器135 可以接收来自外部系统的配置命令以打开或关闭相应的外部端口105 之间的光信号信道，并通过调整反光镜阵列125中反光镜的位置来执行所述命令。在一些实现方式中，控制器135可以包含用于提供模拟电压信号到反光镜阵列125用于控制单独反光镜的位置的驱动器(未图示)。在一些实现方式中，用于提供模拟电压信号的驱动器可以在物理上与控制器135分离，且与反光镜阵列125相邻或成一体。在一些实现方式中，驱动器可以包含数字模拟转换器(DAC)，用于将来自控制器135的数字信号转换成适于控制反光镜阵列125中的反光镜的位置的模拟电压。在一些实现方式中，驱动器可以包含电压放大器，用于将来自控制器135的相对较低的电压(例如，几伏特)控制和/或逻辑信号放大为用以控制反光镜阵列125中的反光镜的位置的相对较高的电压(例如，几十伏特)。在一些实现方式中，控制器135可以执行OCS 100的自校准操作。控制器135可以在OCS 100的内部或外部。在一些实现方式中，控制器135可以控制OCS 100的自诊断特征，诸如用于确定反光镜阵列125的反光镜的位置的光注入器(lightinjector)和相机。下文关于图5进一步详细描述OCS 100的自诊断特征。
图2A是根据说明性实现方式的微机电系统(MEMS)反光镜组件 200的图。MEMS反光镜阵列125可以包含许多MEMS反光镜组件200。 MEMS反光镜组件200包含三个主要部件：反光镜平台205、万向节 210和反光镜衬底215。反光镜平台205、万向节210和反光镜衬底215设置在基础衬底(未图示)上方。反光镜平台205可以在其上侧包含反射表面和/或涂层。MEMS反光镜组件200包含用于移动部件的致动器。在图2A中展示的实现方式中，MEMS反光镜组件200可以在两个维度上致动。致动器220a和220b(统称“致动器220”)可以相对于万向节210移动反光镜平台205，且致动器225a和225b(统称“致动器225”)可以相对于反光镜衬底215移动万向节210和反光镜平台 205。
在一些实现方式中，致动器220和225可以将扭矩施加到他们的内部部件。例如，致动器220可以施加扭矩以旋转反光镜平台205以使得X-Z平面的旋转(即，围绕Y轴)，且致动器225可以施加扭矩以旋转万向节210以使得Y-Z平面的旋转(即，围绕X轴)。以此方式，致动器220和致动器225可以分别围绕第一轴和第二轴来移动反光镜平台205，其中所述轴实质上彼此正交。
在一些实现方式中，致动器220和225可以将是垂直梳形驱动静电致动器。每一致动器220和225可以具有第一部分和第二部分；例如，致动器220可以具有左侧和右侧，且致动器225可以具有如图中定向的顶侧和底侧。施加到致动器的第一部分的第一电压可以使得致动器在第一方向移动反光镜平台205。在一些实现方式中，第一方向可以是围绕反光镜平台205的运动轴线的旋转方向。施加到致动器的第二部分的第二电压可以使得致动器在与第一方向相对的第二方向上移动反光镜平台。例如，第一电压可以使得反光镜平台205绕着轴线顺时针移动，且第二电压可以使得反光镜平台205绕着轴线逆时针移动。
在一些实现方式中，MEMS反光镜组件200的致动器220和225 以及可移动部件(即，反光镜平台205和万向节210)可以表现为弹簧 -质量系统。由于柔性支架或支撑可移动部件的梁的材料特性以及围绕可移动部件的任何流体(诸如气体或液体)，MEMS反光镜组件200 可以具有一些固有阻尼。然而，所述系统可能欠阻尼，使得可移动部件在诸如物理冲击或振动的扰动之后振荡或振铃，或者在正常操作中重新定位反光镜平台205。反光镜平台205的这种不当的移动可能使得 MEMS反光镜组件200不能用于定向光信号，直到移动消退且反光镜平台205达到平衡为止。减小最大必需的反光镜角度可以减小反光镜平台205下方所需的间隙空间。反光镜平台205定位在基础衬底中所限定的空腔上方。空腔中的流体(气体或液体)可以对反光镜平台205 的移动提供流体阻尼。减小反光镜平台205下侧与基础衬底中空腔的底部之间的空间可以增加流体阻尼。增加的流体阻尼降低了由反光镜平台205及其支撑扭转梁形成的弹簧-质量系统的品质因数(Q)。反光镜平台205因此将在达到平衡之前振荡较少的周期，从而允许光信号的传输更早开始。
减小最大的必需反光镜角度同样可以提供其他的益处。减小的反光镜角度可以降低切换光信号所需的所需致动电压。降低驱动电压可以降低功率消耗，允许较小和/或较便宜的驱动电路，并通过允许反光镜致动器220和225更细和更紧密间隔的信号迹线来减小反光镜阵列125的整体尺寸。减小的反光镜角度也可以降低支撑反光镜平台205和万向节210的扭转梁上的机械应力，潜在地延长反光镜阵列125的使用寿命。最后，减小的最大反光镜角度可以允许MEMS反光镜组件200 不管部件尺寸的较多变化而正确地操作。致动器220和225、反光镜平台205和万向节的宽松公差容易制造反光镜阵列且成本较低。在一些实现方式中，来自静止位置的最大必需反光镜角度小于或等于+/-1.5 度，同时将来自耦合到外部光纤输入端口的内部光纤的光定向到耦合到外部光纤输出端口的任何内部光纤。在一些实现方式中，最大必需的反光镜角度小于或等于+/-1度。在一些实现方式中，最大必需的反光镜角度小于或等于+/-3度。在一些实现方式中，反光镜可以相对于特定平面仅在一个方向上移动。在这样的实现方式中，最大必需的反光镜角度可以是从0度到+3度，或从0度到+6度。
图2B是根据说明性实现方式的MEMS反光镜阵列125的图。 MEMS反光镜阵列125可以包含多个MEMS反光镜组件200a-200c(统称“MEMS反光镜组件200”)。在一些实现方式中，MEMS反光镜可以如图2B所示以偏置栅格、方形栅格、或同心圆或螺旋形的图案布置。在一些实现方式中，MEMS反光镜组件200在MEMS反光镜阵列 125中的分布将与准直器115的配置相对应，使得进入或离开准直器 115的每一光束被定向到MEMS反光镜阵列125的对应MEMS反光镜组件200或从MEMS反光镜阵列125的对应MEMS反光镜组件200被定向。在一些实现方式中，MEMS反光镜阵列125可以包含铜、硅、金属或携带开关电压到致动器220和225的其他导电材料的信号迹线 (未图示)。开关电压可以从控制器135或者从与控制器135相关联的数字模拟转换器发出，所述数字模拟转换器可以将来自控制器135 的开关命令转换为用于致动MEMS反光镜组件200的模拟电压。在一些实现方式中，MEMS反光镜阵列125可以包含用于每一MEMS反光镜组件200的四个信号迹线。四个信号迹线可以包含：运载电压到致动器220a和220b以围绕第一轴线在第一方向移动反光镜平台205的第一信号迹线，运载电压到致动器220a和220b以围绕第一轴线在第二方向移动反光镜平台205的第二信号迹线，运载电压到致动器225a 和225b以围绕第二轴线在第三方向移动反光镜平台205和万向节210 的第三信号迹线，以及运载电压到致动器225a和225b以围绕第二轴线在第四方向移动反光镜平台205和万向节210的第四信号迹线。
在一些实现方式中，每一MEMS反光镜组件200的反光镜平台 205、万向节210和反光镜衬底215可以由接合到基础衬底(即，第二硅晶圆(wafer))的反光镜衬底215(例如，双绝缘硅(DSOI)晶圆) 的组合制成。在一些实现方式中，反光镜组件200可以使用多重接合和抛光操作来制造。
图3A、3B和3C是根据说明性实现方式的各种准直透镜阵列300、 330和360的截面图。准直透镜阵列300、330和360中的每一准直透镜阵列可以用作OCS 100的准直透镜阵列115。在一些实现方式中，准直透镜阵列300、330和360的配置可以分别与图4A、4B和4C中描述的反光镜阵列400、430和460的不同配置相对应。准直透镜阵列300、 330和360中的每一准直透镜阵列展示6×8阵列中的准直器的不同的可能配置。准直透镜阵列300、330和360可以配置有以不同的方式布置的单独的输入和输出准直器，这些准直器可以向OCS 100提供不同的益处。输入准直器310、340和370通过内部光纤110连接到外部输入端口150。输出准直器320、350和380通过内部光纤110连接到外部输出端口105；然而，准直透镜阵列300、330和360的“输入”和“输出”准直器在功能或结构上未必不同。
图3A示出准直透镜阵列300的横截面，其中在第一方向传播的光信号通过准直透镜阵列300外围的准直器(即，“输入”准直器310)，且在与第一方向相对的第二方向传播的光信号通过准直透镜阵列300 内部的准直器(即，“输出”准直器320)。输入和输出名称仅仅是任意标签，并且可以颠倒而使得输出准直器320位于准直透镜阵列300 的周界上。准直透镜阵列300的这种配置从输入准直器310和输出准直器320之间的可能连接集合中去除了需要最大反光镜偏转角的连接。因此，准直透镜阵列300的配置减小了最大必需的反光镜角度，这提供了先前描述的益处。
图3B示出准直透镜阵列330的横截面，其中在第一方向传播的光信号通过准直透镜阵列330的第一连续半部中的准直器(例如，“输入”准直器340)，且在与第一方向相对的第二方向传播的光信号通过准直透镜阵列330的第二连续半部中的准直器(例如，“输出”准直器350)。准直透镜阵列330的这个配置可以减少例如将来自每一输入准直器340的光信号定向到每一输出准直器350所需的对应反光镜的移动方向的数目。例如，与输入准直器340相对应的反光镜都不需要倾斜以在远离与输出准直器350对应的反光镜的方向的方向上定向光信号。这可以通过消除每个反光镜的一个驱动器和一个信号迹线来简化相应的反光镜阵列(例如，图4B中所示的反光镜阵列430)的控制电子设备。
图3C示出准直透镜阵列360的横截面，其中“输入”准直器370 和“输出”准直器380被配置成交替或棋盘图案。
图4A、4B和4C是根据说明性实现方式的MEMS反光镜阵列的图。反光镜阵列400、430和460中的每一反光镜阵列可以用作OCS 100 的反光镜阵列125。在一些实现方式中，反光镜阵列400、430和460 的配置可以分别对应于图3A、3B和3C中描述的准直透镜阵列300、330和360的不同配置。反光镜阵列400、430和460中的每一反光镜阵列展示6×8阵列中的反光镜的不同的可能配置。输入反光镜410、 440和470可以接收来自输入准直器310、340和370的光信号。类似地，输出反光镜可以发送光信号到输出准直器320、350和380。反光镜阵列400、430和460的“输入”和“输出”反光镜在功能或结构上未必彼此不同，但取决于它们是接收来自准直器300、330和360的光信号还是发送光信号到准直器300、330和360而仅仅被指定或标记为“输入”或“输出”。
反光镜阵列400、430和460可以配置有以不同的方式布置的单独的输入和输出反光镜，所述不同方式可以向OCS 100提供不同的益处。可能的配置以及它们相应的益处通常与先前关于图3A、3B和3C描述的准直透镜阵列300、330和360的配置平行。明确地说，图4A示出反光镜阵列400的横截面，其中在第一方向传播的光信号反射离开反光镜阵列400外围的反光镜(即，“输入”反光镜410)，且在与第一方向相对的第二方向传播的光信号反射离开反光镜阵列400内部的反光镜(即，“输出”反光镜420)。关于图4A，输入和输出名称可以颠倒，使得输出反光镜420位于反光镜阵列400的周界上方，且输入反光镜410位于反光镜阵列400的内部中。图4B示出反光镜阵列430 的横截面，其中在第一方向传播的光信号通过反光镜阵列430的第一连续半部中的反光镜(例如，“输入”反光镜440)，且在与第一方向相对的第二方向传播的光信号通过反光镜阵列400的第二连续半部中的反光镜(例如，“输出”反光镜450)。图4C示出反光镜阵列460 的横截面，其中“输入”反光镜470和“输出”反光镜480被配置成交替或棋盘图案。
图5是根据说明性实现方式的具有自诊断特征的光路交换机 (OCS)500的框图。在一些实现方式中，先前描述的OCS 100可以包含自诊断特征。OCS 500类似于OCS 100，且包含这样的自诊断特征。 OCS 500包含注入器(injector)510和用于监视反光镜阵列125的状态的相机580。注入器510包含激光器515，激光器515可以将注入的光 540定向通过透镜或透镜系统520到达注入器栅格板525上，注入器栅格板525可以隔离定向反光镜阵列125的注入光540的单独束。注入光540可以通过二向色组合器530。相机580可以通过屏幕590和第二透镜或透镜组件570接收反射光550，并提供与反光镜阵列125的状态相关的信息给控制器435。OCS 500可以以类似于图1中所示的OCS 100的方式来传送和切换光信号140；然而，为了清楚起见，图5中省略了光信号140。
注入器510包含激光器515、透镜或透镜系统520和注入器栅格板525。透镜520包含可以扩展并准直由激光器515产生的束的一个或多个光学元件。被扩展和准直的束接着通过注入器栅格板525，所述注入器栅格板525隔离单独束的阵列。单独的束构成注入光540。注入光 540可以包含用于反光镜阵列125的每一反光镜的一个束。注入器510 因此可以将注入光540的单独束定向朝向反光镜阵列125的单独反光镜。
OCS 500包含二向色组合器530和二向色分离器560。二向色组合器530和二向色分离器560是光学部件，它们被调谐以透射第一波长的实质上所有光而反射不同于第一波长的第二波长的实质上所有光。二向色组合器530和二向色分离器560可以包含类似的结构和材料。然而，二向色组合器530和二向色分离器560可以在OCS 500中执行不同的功能。
例如，二向色组合器530可以使实质上全部的注入光540通过朝向反光镜阵列125。二向色组合器530还可以将从准直器115发射的实质上所有光信号反射朝向反光镜阵列125。因此，术语“组合器”是指二向色组合器530的接收来自不同方向的来自准直器115的注入光540 和光信号并将两者定向朝向反光镜阵列125的能力。来自二向色组合器530的光可以反射离开反光镜阵列的单独反光镜，且传播朝向二向色分离器560。
二向色分离器560接着可以通过使实质上全部反射光550通过朝向屏幕590并将实质上全部光信号反射回朝向反光镜阵列125来“分离”来自反光镜阵列125的光。因此，术语“分离器”是指二向色分离器560的分离注入光540和光信号的能力。
OCS 500包含漫射器或屏幕590，其散射入射在其上的反射光550。透镜570可以通过反射光550将投射到屏幕590上的图像聚焦到相机 580中。透镜570可以包含单个透镜或透镜组件。相机580接收透镜 570所聚焦的光，且可以将与出现在屏幕590上的光的图案相关的数据传输到控制器435来用于确定反光镜阵列125的单独反光镜的状态。
OCS 500包含控制器435。控制器435可以与先前关于图1所描述的控制器135相同。控制器435可以在OCS 500的内部或外部。控制器435可以包含用于执行自监视和自诊断操作的附加指令。例如，控制器435可以基于从相机580接收的图像数据来确定每一反光镜或反光镜阵列125的静止状态。控制器435可以校准相对于每一反光镜的偏差以确保静止位置是正确的，进而确保任何作用位置将光信号定向到期望的方向。控制器435另外可以确定反光镜在重新定位之后是否仍在振铃。控制器435可以类似地检测反光镜是否未能实现期望的位置，或反光镜是否被遮挡或以其他方式受损。
控制器435可以基于来自注入器510和相机580的反光镜状态信息来控制光信号路由。控制器435可以维持与每一反光镜和每一信号路径的状态相关的信息。控制器435可以以避开受损的反光镜的方式来路由光信号。控制器435可以发送警报，包含通知以暂停特定光纤上的业务，直到切换路径稳定或者直到可以建立另一切换路径为止。
图6是根据说明性实现方式的操作光路交换机100或500的示例性方法600的流程图。方法600包含在外部输入端口处接收光信号(阶段610)。方法600包含经由多个光纤中的第一内部光纤将光信号传送到准直透镜阵列中的第一准直器，其中纤维孔阵列的插座容纳第一内部光纤并将其定位在第一准直器附近(阶段620)。方法600包含使用第一准直器将光信号投射朝向反光镜阵列中的第一反光镜(阶段630)。方法600包含使用第一反光镜将光信号重新定向朝向反射表面(阶段 640)。方法600包含在反光镜阵列中的第二反光镜处接收来自反射表面的光信号的反射(阶段650)。方法600包含使用第二反光镜将反射光信号重新定向朝向准直透镜阵列中的第二准直器(阶段660)。方法 600包含经由多个光纤中的第二内部光纤将光信号传送到外部输出端口(阶段670)。
方法600包含在外部输入端口处接收光信号(阶段610)。外部输入端口可以包含外部端口105的外部端口。外部输入端口可以将来自外部光纤102的光信号耦合到内部光纤110。
方法600包含经由多个光纤的第一内部光纤将光信号传送到准直透镜阵列中的第一准直器，其中纤维孔阵列的插座容纳第一内部光纤并将其定位在第一准直器附近(阶段620)。内部光纤110可以将光信号传送到准直透镜阵列(诸如准直透镜阵列115)的准直器。纤维孔阵列可以包含纤维孔阵列112，且具有被配置成容纳内部光纤110并将其定位在第一准直器附近的插座。准直透镜阵列115可以附接或接合到纤维孔阵列112。准直透镜阵列115和纤维孔阵列112可以以这样的方式连接，将来自设置在纤维孔阵列112的相应插座中的内部光纤110 的光信号有效地传输到准直透镜阵列115的相应准直器中。
方法600包含使用第一准直器将光信号投射朝向反光镜阵列中的第一反光镜(阶段630)。反光镜阵列可以包含反光镜阵列125。准直透镜阵列115可以直接或间接地经由反射来将光信号投射朝向第一反光镜。
方法600包含使用第一反光镜将光信号重新定向朝向反射表面 (阶段640)。反光镜阵列125包含单独反光镜，其被配置成基于控制电压来移动从而将光束(即，光信号)定向到期望的方向。反射表面可以包含第一反射表面130。在一些实现方式中，第一反射表面可以包含二向色束分离器560。
方法600包含在反光镜阵列中的第二反光镜处接收来自反射表面的光信号的反射(阶段650)。方法600包含使用第二反光镜将反射光信号重新定向朝向准直透镜阵列中的第二准直器(阶段660)。以此方式，反光镜阵列125可以借助于反射表面来将来自对应于外部输入端口的任何准直器的光信号反射到对应于外部输出端口的任何准直器。
方法600包含经由多个光纤中的第二内部光纤将光信号传送到外部输出端口(阶段670)。第二准直器可以接收来自第二反光镜的反射光信号，并将反射光信号耦合到第二内部光纤，第二内部光纤将反射光信号传送到外部端口105的外部输出端口。以此方式，反光镜阵列 125被配置成可控制地创建从OCS 100或500的任何外部输入端口到 OCS 100或500的任何外部输出端口的光路径。
方法600可以包含不偏离本公开的范围的更多或更少的阶段。
虽然本说明书含有许多具体的实现方式细节，但不应将这些细节理解为对任何实用新型的范围或所主张内容的限制，而是作为对特定实用新型的特定实现方式特定的特征的描述。在单独实现方式的上下文中的在本说明书中描述的某些特征也可以组合实现在单个实现方式中。相反，在单个实现方式的上下文中描述的各种特征还可以分别实现在多个实现方式中或任何合适的子组合中。此外，尽管上文可将特征描述为在某些组合中起作用且甚至最初如此主张，但在一些情况下，来自所主张组合的一个或多个特征可以从所述组合删除，且所主张组合可以涉及子组合或子组合的变体。
类似地，虽然在图中按特定次序来描绘操作，但这不应被理解为要求按所展示的特定次序或按顺序次序来执行这样的操作，或执行所有所说明操作，从而实现所需要的结果。在某些情况下，多任务处理和并行处理可以是有利的。此外，上述实现方式中各种系统部件的分离不应被理解为要求所有实现方式中的这样的分离，且应理解，一般可将所描述程序组件和系统一起集成在单个软件产品中或封装在多个软件产品中。
对“或”的引用可以被理解为包括性的，使得使用“或”描述的任何术语可以指示单个、一个以上和全部所描述的术语中的任一者。标签“第一”、“第二”、“第三”等等未必意图指示排序，且通常仅用于区分相似或相似的项目或元件。
本领域技术人员可显而易见本公开中描述的实现方式的各种修改，且本文中所定义的一般原理可在不偏离本实用新型的精神或范围的情况下适用于其他实现方式。因此，权利要求并不意图限于本文所展示的实现方式，而应符合与本文所公开的公开内容、原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (20)

1.一种光路交换机，包括：
纤维孔阵列，所述纤维孔阵列包含成形为容纳相应光纤的插座阵列；
封闭在所述光路交换机内的多个内部光纤，其中每一光纤的一个末端设置在所述纤维孔阵列的相应插座内；
准直透镜阵列，所述准直透镜阵列定位在所述纤维孔阵列附近且包含多个准直器，其中每一准直器在光学上将光耦合进入或离开所述多个内部光纤中对应的一根内部光纤；
MEMS反光镜阵列；以及
第一反射表面，其中，
所述纤维孔阵列、所述准直器、所述MEMS反光镜阵列和所述第一反射表面相对于彼此定位，使得退出所述多个内部光纤中的每一根内部光纤的光通过其对应准直器并由所述MEMS反光镜阵列内的第一反光镜重新定向朝向所述第一反射表面，所述第一反射表面将所述光定向返回朝向所述MEMS反光镜阵列中的第二反光镜，所述第二反光镜继而将所述光重新定向朝向第二内部光纤。
2.根据权利要求1所述的光路交换机，进一步包括：
多个外部光纤输入端口，每一个外部光纤输入端口耦合到所述多个内部光纤中的一根内部光纤；以及
多个外部光纤输出端口，每一个外部光纤输出端口耦合到所述多个内部光纤中的一根内部光纤。
3.根据权利要求2所述的光路交换机，其中所述MEMS反光镜阵列被配置为，使得每一反光镜可以围绕两个轴线旋转小于约10°，同时将来自耦合到外部光纤输入端口的内部光纤的光定向到耦合到外部光纤输出端口的任一内部光纤。
4.根据权利要求2所述的光路交换机，其中：
所述多个内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的周界周围的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输出端口，以及
所述多个内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的所述周界内部的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输入端口。
5.根据权利要求2所述的光路交换机，其中：
所述多个内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的周界周围的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输入端口，以及
所述多个内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的所述周界内部的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输出端口。
6.根据权利要求2所述的光路交换机，其中：
所述多个内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的第一连续半部内的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输出端口，以及
所述多个内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的第二连续半部内的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输入端口。
7.根据权利要求6所述的光路交换机，进一步包括驱动器电路，所述驱动器电路被配置成将电压施加到耦合到每一MEMS反光镜的致动器以使得所述MEMS反光镜阵列围绕一个轴线在两个方向上以及围绕第二轴线在仅单个方向上旋转。
8.根据权利要求2所述的光路交换机，其中在所述准直透镜阵列内，与耦合到外部光纤输入端口的内部光纤相对应的准直器和与耦合到外部光纤输出端口的内部光纤相对应的准直器根据棋盘图案交替。
9.根据权利要求1所述的光路交换机，进一步包括定位在所述准直透镜阵列与所述MEMS反光镜阵列之间的光路径内的第二反射表面。
10.根据权利要求9所述的光路交换机，其中所述第一和第二反射表面被配置成反射至少第一波长的光且相对于第二波长的光实质上是透射的，且所述光路交换机包括：
光源，所述光源定位在所述第二反射表面后方且被定向朝向所述MEMS反光镜阵列；以及
光检测器，所述光检测器定位在所述第一反射表面后方以检测由所述光源发射的已通过所述第二反射表面、离开所述MEMS反光镜阵列且通过所述第一反射表面的光。
11.根据权利要求10所述的光路交换机，进一步包括处理器，所述处理器被配置成接收来自所述光检测器的输出信号并基于所述输出信号来确定用于所述MEMS反光镜阵列的校准参数。
12.一种光路交换机，包括：
多个外部光纤输入端口；
多个外部光纤输出端口；
纤维孔阵列，所述纤维孔阵列包含成形为容纳光纤的插座阵列；
准直透镜阵列，所述准直透镜阵列包含定位在所述纤维孔阵列附近且被配置用于将光定向进入或离开设置在所述纤维孔阵列的所述插座阵列中的光纤的多个准直器；
封闭在所述光路交换机内的多个内部光纤，每一内部光纤在一个末端处光学耦合到光纤输入端口或光纤输出端口，且在相对末端处设置在所述纤维孔阵列中的相应插座中；以及
MEMS反光镜阵列，所述MEMS反光镜阵列用于选择性地控制退出设置在所述纤维孔阵列中的相应光纤的光的光路径，使得这样的光被引入到设置在所述纤维孔阵列中的不同的相应光纤中。
13.根据权利要求12所述的光路交换机，包括第一反射表面，其中所述纤维孔阵列、所述准直器、所述MEMS反光镜阵列和所述第一反射表面相对于彼此定位，使得退出所述多个内部光纤中的每一根内部光纤的光通过其对应准直器并由所述MEMS反光镜阵列内的第一反光镜重新定向朝向所述第一反射表面，所述第一反射表面将所述光定向返回朝向所述MEMS反光镜阵列中的第二反光镜，所述第二反光镜继而将所述光重新定向朝向第二内部光纤。
14.根据权利要求13所述的光路交换机，包括第二反射表面，其中所述第二反射表面经定位以将通过所述准直器的光重新定向朝向所述MEMS反光镜阵列。
15.根据权利要求14所述的光路交换机，其中所述第一反射表面是二向色分离器，且所述第二反射表面是二向色组合器。
16.根据权利要求15所述的光路交换机，包括：
激光器和第一透镜，所述第一透镜被配置成将通过所述二向色组合器的激光束定向到所述MEMS反光镜阵列中的特定反光镜；以及
第二透镜和相机，所述相机被配置成接收来自所述特定反光镜的所述激光束的反射。
17.根据权利要求12所述的光路交换机，其中：
所述多个内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的周界周围的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输出端口，以及
所述多个内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的所述周界内部的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输入端口。
18.根据权利要求12所述的光路交换机，其中：
所述多个内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的周界周围的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输入端口，以及
所述多个内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的所述周界内部的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输出端口。
19.根据权利要求12所述的光路交换机，其中：
所述多个内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的第一连续半部内的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输出端口，以及
所述多个内部光纤中与定位在所述准直透镜阵列的第二连续半部内的准直器相对应的每一根内部光纤耦合到外部光纤输入端口。
20.根据权利要求12所述的光路交换机，其中在所述准直透镜阵列内，与耦合到外部光纤输入端口的内部光纤相对应的准直器和与耦合到外部光纤输出端口的内部光纤相对应的准直器根据棋盘图案交替。
CN201820623036.9U 2017-06-15 2018-04-27 光路交换机 Withdrawn - After Issue CN208654456U (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762520238P 2017-06-15 2017-06-15
US62/520,238 2017-06-15
US15/788,153 2017-10-19
US15/788,153 US10317626B2 (en) 2017-06-15 2017-10-19 Inner and outer collimator elements for an optical circuit switch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN208654456U true CN208654456U (zh) 2019-03-26

Family

ID=61874005

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810394984.4A Active CN109143605B (zh) 2017-06-15 2018-04-27 用于光路交换机的内部和外部准直器元件
CN201820623036.9U Withdrawn - After Issue CN208654456U (zh) 2017-06-15 2018-04-27 光路交换机

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810394984.4A Active CN109143605B (zh) 2017-06-15 2018-04-27 用于光路交换机的内部和外部准直器元件

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10317626B2 (zh)
EP (1) EP3415966B1 (zh)
CN (2) CN109143605B (zh)
DE (2) DE202018101648U1 (zh)
DK (1) DK3415966T3 (zh)
GB (1) GB2563476B (zh)
TW (1) TWI677715B (zh)
WO (1) WO2018231308A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143605A (zh) * 2017-06-15 2019-01-04 谷歌有限责任公司 用于光路交换机的内部和外部准直器元件

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11300776B2 (en) * 2018-12-07 2022-04-12 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. Coupled and synchronous mirror elements in a lidar-based micro-mirror array
US11693187B2 (en) 2020-02-14 2023-07-04 Google Llc Multi-axis MEMS mirror parking
US11561345B2 (en) * 2020-02-14 2023-01-24 Google Llc Apertures for reduced dynamic crosstalk and stray light control
US11880030B2 (en) * 2020-02-24 2024-01-23 Google Llc Programmable injector grid plate
US11662527B2 (en) * 2020-03-19 2023-05-30 Google Llc Secondary grid plates for optical switching applications
US11910134B2 (en) * 2020-11-06 2024-02-20 Google Llc Optical link diagnostic system

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6498870B1 (en) 1998-04-20 2002-12-24 Omm, Inc. Micromachined optomechanical switches
US6445840B1 (en) 1999-05-28 2002-09-03 Omm, Inc. Micromachined optical switching devices
US6445841B1 (en) 1999-05-28 2002-09-03 Omm, Inc. Optomechanical matrix switches including collimator arrays
US6449406B1 (en) 1999-05-28 2002-09-10 Omm, Inc. Micromachined optomechanical switching devices
US6188814B1 (en) * 1999-08-03 2001-02-13 Lucent Technologies Inc. Packaged microelectromechanical devices and systems
US6798992B1 (en) * 1999-11-10 2004-09-28 Agere Systems Inc. Method and device for optically crossconnecting optical signals using tilting mirror MEMS with drift monitoring feature
EP1102096B1 (en) 1999-11-17 2005-03-23 Lucent Technologies Inc. Optical crossconnect using tilting mirror MEMS array
US6632374B1 (en) 2000-09-28 2003-10-14 Xerox Corporation Method for an optical switch on a silicon on insulator substrate
US20030138210A1 (en) 2000-10-18 2003-07-24 Steinberg Dan A. Optical fiber with collimated output having low back-reflection
US6600850B1 (en) 2000-10-25 2003-07-29 Omm, Inc. MEMS optical switch with a notched latching apparatus for improved mirror positioning and method of fabrication thereof
US6556741B1 (en) 2000-10-25 2003-04-29 Omm, Inc. MEMS optical switch with torsional hinge and method of fabrication thereof
US6567604B1 (en) 2000-10-25 2003-05-20 Omm, Inc. Indium plated package for an optical component and process therefore
US6731833B2 (en) 2001-01-16 2004-05-04 T-Rex Enterprises Corp. Optical cross connect switch
US6571029B1 (en) 2001-02-13 2003-05-27 Omm, Inc. Method for determining and implementing electrical damping coefficients
US6835002B2 (en) 2001-03-05 2004-12-28 Trey Enterprises Corp. Apparatus and method for aligning fiber arrays
US6680776B2 (en) 2001-09-20 2004-01-20 Trex Enterprises Corp. Method and apparatus for sensing a power level of a communications beam in a fiber optic switch
US6800856B2 (en) 2001-09-20 2004-10-05 Trey Enterprises Corp. Light sampling system
US7190509B2 (en) 2001-11-07 2007-03-13 Trex Enterprises Corp. Optically addressed MEMS
US8691099B2 (en) 2001-12-13 2014-04-08 John Gritters Process for fabricating MEMS devices
US7872394B1 (en) 2001-12-13 2011-01-18 Joseph E Ford MEMS device with two axes comb drive actuators
US6573156B1 (en) 2001-12-13 2003-06-03 Omm, Inc. Low defect method for die singulation and for structural support for handling thin film devices
US6907155B2 (en) 2002-10-15 2005-06-14 Glimmerglass Networks, Inc. Three-dimensional optical switch with annular input-output ports
US6934438B2 (en) 2003-04-07 2005-08-23 Agilent Technologies, Inc. Closed loop alignment system for fiber optic cross-connect switches
US7734127B2 (en) 2007-03-26 2010-06-08 Trex Enterprises Corp. Optical switch module
US7177497B2 (en) 2003-10-02 2007-02-13 Trex Enterprises Corp. Porous silicon filter for wavelength multiplexing or de-multiplexing
US20060088242A1 (en) 2003-12-31 2006-04-27 Vlad Novotny Optical switches with uniaxial mirrors
JP2006276216A (ja) 2005-03-28 2006-10-12 Fujitsu Ltd 光スイッチ
KR20080011570A (ko) * 2006-07-31 2008-02-05 삼성에스디아이 주식회사 플라즈마 디스플레이 패널
US8218918B2 (en) 2007-03-26 2012-07-10 Trex Enterprises Corp Optical fiber switch with movable lens
US8022379B2 (en) 2007-03-26 2011-09-20 Trex Enterprises Corp. Beam position sensor for optical switch modules
US7777961B2 (en) * 2007-03-26 2010-08-17 Trex Enterprises Corp. Optical switch with co-axial alignment beam
US7386201B1 (en) 2007-03-26 2008-06-10 Trex Enterprises Corp. Mems mirror array and controls
JP5177077B2 (ja) 2009-05-26 2013-04-03 富士通株式会社 光スイッチおよび光スイッチの制御方法
CN102183824A (zh) 2011-05-31 2011-09-14 潮州三环（集团）股份有限公司 携带准直透镜的二维光纤阵列
CN103608708B (zh) 2011-06-17 2017-03-22 住友电气工业株式会社 光学装置
WO2013038713A1 (ja) 2011-09-16 2013-03-21 日本電信電話株式会社 光スイッチ
US20140341504A1 (en) 2013-05-16 2014-11-20 Alcatel-Lucent Usa Inc. Optical cross-connect switch with configurable optical input/output ports
CN104181690B (zh) 2013-05-28 2017-05-10 华为技术有限公司 一种3d‑mems光开关
WO2017019557A1 (en) 2015-07-24 2017-02-02 Trustees Of Boston University Mems devices for smart lighting applications
US10317626B2 (en) * 2017-06-15 2019-06-11 Google Llc Inner and outer collimator elements for an optical circuit switch

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143605A (zh) * 2017-06-15 2019-01-04 谷歌有限责任公司 用于光路交换机的内部和外部准直器元件

Also Published As

Publication number Publication date
GB2563476A (en) 2018-12-19
US10317626B2 (en) 2019-06-11
DE102018106965B4 (de) 2023-11-16
WO2018231308A1 (en) 2018-12-20
CN109143605A (zh) 2019-01-04
US20180364419A1 (en) 2018-12-20
DE102018106965A1 (de) 2018-12-20
EP3415966B1 (en) 2020-11-04
GB201804695D0 (en) 2018-05-09
DE202018101648U1 (de) 2018-06-15
CN109143605B (zh) 2021-02-05
DK3415966T3 (da) 2021-01-25
TWI677715B (zh) 2019-11-21
EP3415966A1 (en) 2018-12-19
GB2563476B (en) 2020-07-01
TW201905542A (zh) 2019-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN208654456U (zh) 光路交换机
CN208255477U (zh) 集成光学组件和光通信系统
US6137941A (en) Variable optical attenuator
Tsai The evolution of MEMS displays
US6603894B1 (en) MEMS mirror arrays and external lens system in an optical switch
US7420729B2 (en) Small thin film movable element, small thin film movable element array and method of driving small thin film movable element
KR20080089447A (ko) 편향 잠망경이 있거나 없는 정적인 또는 동적인 지시보정을 가지는 멀티빔 디지털 프로젝션 비디오 모터
JP4064052B2 (ja) ティルトミラーを用いた光スイッチ
JP2002202465A (ja) 固定反射鏡と枢動可能な反射鏡とを有する支持構造を用いる光スイッチ
Plander et al. MEMS technology in optical switching
JP5852198B1 (ja) 光入出力装置およびその制御方法
US6907155B2 (en) Three-dimensional optical switch with annular input-output ports
Riza et al. Small-tilt micromirror-device-based multiwavelength three-dimensional 2X2 fiber optic switch structures
CN111247472B (zh) 一种多级mems光开关单元和光交叉装置
JP2003121764A (ja) 回転型ウェッジプリズムを用いた光スイッチ及び光スイッチモジュール
US6813057B2 (en) Configurations for an optical crossconnect switch
CN112379484A (zh) 一种波长选择开关
CN107850736B (zh) 一种光交叉连接器
US20030044107A1 (en) Device and method of calibration for photonic switches
KR100450821B1 (ko) Ｍｅｍｓ를 이용한 광학 소자의 제조방법
JP2004523800A (ja) モジュール状光交換装置
JP3670257B2 (ja) 光スイッチ及び光スイッチアレー
JP2002162574A (ja) マトリクス光スイッチ
Lee et al. 14 Optical NEMS and MEMS
JP2002090663A (ja) 光ファイバ交換方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
AV01 Patent right actively abandoned
AV01 Patent right actively abandoned
AV01 Patent right actively abandoned

Granted publication date: 20190326

Effective date of abandoning: 20210205

AV01 Patent right actively abandoned

Granted publication date: 20190326

Effective date of abandoning: 20210205